실리콘을 베이스로한 발광다이오드 패키징 기술

Abstract

조명기술의 혁신은 1960년대에 전혀 다른 개념의 발광체가 등장하면서 시작되었다. 일부 반도체에서 전기 에너지를 받으면 빛에너지로 천이되어 발광한다는 사실은 그 이전부터 관찰이 되었으나 1962년 미국 GE사에 의해 LED가 개발되면서 새로운 조명 역사가 씌어지기 시작했다. 그리고 1990년대 초부터 중반까지 청색, 녹색, 백색 LED가 연이어 개발되면서 천연색 구현이 가능하게 되었고 이에 따라 응용산업이 급속도로 팽창하였다. 이에 따라서 packaging 기술도 날로 진보하였다. 특히 고효율 LED 모듈 packaging은 현제 SMD 타입과 COB타입으로 구분되며 고출력 고집적 LED 모듈은 COB 패키지 형태가 주종을 이루고 있다. 특히 COB타입은 metal, PCB, Silicon 등 다양한 기판으로 연구되어 왔는데 본 연구는 이중에서 silicon을 이용한 Silicon on board(SIOB)를 연구하였다. SIOB는 실리콘의 고방열 특성을 이용하고, 소형 및 어레이 형태의 패키지로 적합하고 ESD를 방지하기 위해 제너 다이오드의 내장도 가능하다. 기본적으로 SMD타입이며 lead 개수를 여러개로 만들기가 쉬워 멀티칩, 어레이용으로 적합하다. 그리고 이 SIOB에 high quality silver를 reflector로 사용하고, 그 위에 reflector를 보호할 수 있는 high quality pseudo ALD 방식의 silicon nitride를 증착시키는 기술을 개발하여 LED packaging의 수명을 극대화 시키는 연구를 하였다. 그리고 그 위에는 shadow mask를 이용한 metal pad patterning을 개발하여 좁은 공간에서 100㎛이하의 resolution을 가지는 공정도 개발하였다. 이 연구를 통해 LED의 반사판의 역할을 극대화 시켜, 최대한의 효율을 이끌어내며, silicon의 열방출효과를 이용하여 LED의 수명을 늘리며, 비교적 저렴한 방식의 packaging 공정을 할 수 있다.