JP2022532155A - Ledチップパッケージ及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
発光パッケージは、対向する第1面及び第2面を有する第1LEDサブユニットと、前記第1LEDサブユニットの前記第2面に配置された第2LEDサブユニットと、前記第2LEDサブユニット上に配置された第3LEDサブユニットと、側面を有し、前記第1、第2及び第3LEDサブユニットの少なくとも1つに電気的に接続された複数の接続電極であって、前記接続電極は、前記第1、第2及び第3LEDサブユニットの少なくとも1つの側面を覆っている、複数の接続電極と、前記接続電極の少なくとも側面を囲む第1パッシベーション層であって、前記第1パッシベーション層は、前記第1LEDサブユニットの第1面の少なくとも一部を露出させる第1パッシベーション層と、対向する第1面及び第2面を有し、前記第1面が前記複数のLEDサブユニットに対向する基板と、前記基板の第1面に配置され、前記接続電極の少なくとも1つに接続された第1電極と、を含む。【選択図】図1
Description
本発明の例示的な実施形態は、ディスプレイ用の発光チップ及びその製造方法に関し、より具体的には、積層構造を有するマイクロ発光チップ及びその製造方法に関するものである。
無機質な光源である発光ダイオード(LED)は,ディスプレイ,車載用ランプ,一般照明など,さまざまな技術分野で利用されている。発光ダイオードは、長寿命、低消費電力、高応答性などの特長を持ち、既存の光源に代わって急速に普及している。
発光ダイオードは、主にディスプレイ装置のバックライト用光源として使用されてきた。しかし、最近では、発光ダイオードを用いて直接画像を表示できるマイクロLEDディスプレイが開発されている。
一般的に、表示装置は、青、緑及び赤の光の混合色を使用して様々な色を実現する。表示装置は、青、緑、赤の各色に対応するサブピクセルを有する画素を含み、ある画素の色は、そのサブピクセルの色に基づいて決定され、画素の組み合わせの選択的な活性化によって画像を表示することができる。
LEDは、その構成材料によって様々な色を発光することができるため、表示装置は通常、青、緑、赤の光を発する個々のLEDチップを2次元平面上に配置することができる。しかし、サブピクセルごとに1つのLEDチップを設けると、表示装置を形成するために実装が必要なLEDチップの数が、例えば数十万個以上、数百万個以上と非常に多くなり、実装作業に多大な時間と手間がかかる場合がある。さらに、サブピクセルは表示装置の2次元平面上に配置されるため、青、緑、赤の光に対するサブピクセルを含めて1つの画素に比較的大きな面積が必要となり、各サブピクセルの発光面積を小さくすると、サブピクセルの輝度が劣化してしまうという問題がある。
また、マイクロLEDは一般的に表面積が約10,000平方μm以下と非常に小さいため、この小ささに起因する様々な技術的問題が生じている。例えば、基板上にマイクロLEDのアレイを形成し、基板を切断することにより、マイクロLEDを個々のマイクロLEDチップに個片化することがある。その後、プリント基板などの別の基板にマイクロLEDチップを実装し、その際に様々な転写技術を用いることがある。しかし、これらの転送ステップにおいて、各マイクロLEDチップは、その小さなサイズと脆弱な構造のために、一般的に取り扱いが困難である。さらに、表示装置などの基板上に形成される電極は、複数のサブピクセルが2次元平面上に配置された従来の画素の電極のピッチに相当するピッチで互いに離間しているのが一般的である。
この「背景」で開示されている上記の情報は、あくまでも本発明の概念の背景を理解するためのものであり、したがって、先行技術に該当しない情報が含まれている可能性がある。
本発明の原理及びくつかの例示的な実施例に従って構成された発光チップは、様々な転写プロセスの間、発光積層構造を保護することができる。
本発明の原理及びいくつかの例示的な実施例に従って構成された発光チップ、例えばマイクロLED及びそれを用いたディスプレイは、構造が単純化されており、製造時の実装プロセスの時間を短縮することができる。
本発明の原理及びいくつかの例示的な実施例に従って構成された発光チップ、例えばマイクロLEDは、取り扱い及び転送を容易にする強化された内部構造を有し、従来のディスプレイデバイスに実装することができる。
本発明の原理及びいくつかの例示的な実施例に従って構成された発光チップ、例えばマイクロLEDは、取り扱い及び転送を容易にする強化された内部構造を有し、従来のディスプレイデバイスに実装することができる。
本発明の原理及びいくつかの例示的な実施例に従って構築された発光パッケージ、例えばマイクロLEDは、LED積層体の1つの成長基板など、発光積層構造の基板を除去することによって達成される、光効率及び色純度の向上を有する。
本発明の概念の追加の特徴は、以下の説明に記載され、部分的には説明から明らかになり又は本発明の概念の実践によって知ることができる。
例示的な実施形態による発光パッケージは、対向する第1面及び第2面を有する第1LEDサブユニットと、前記第1LEDサブユニットの前記第2面に配置された第2LEDサブユニットと、前記第2LEDサブユニット上に配置された第3LEDサブユニットと、側面を有し、前記第1、第2及び第3LEDサブユニットの少なくとも1つに電気的に接続された複数の接続電極であって、前記接続電極は、前記第1、第2及び第3LEDサブユニットの少なくとも1つの側面を覆っている、複数の接続電極と、前記接続電極の少なくとも側面を囲む第1パッシベーション層であって、前記第1パッシベーション層は、前記第1LEDサブユニットの第1面の少なくとも一部を露出させる第1パッシベーション層と、対向する第1面及び第2面を有し、前記第1面が前記複数のLEDサブユニットに対向する基板と、前記基板の第1面に配置され、前記接続電極の少なくとも1つに接続された第1電極と、を含む。
前記複数の接続電極は、前記第1、第2及び第3LEDサブユニットのうち少なくとも1つと重なってもよい。
前記発光パッケージは、前記複数の接続電極の少なくともいくつかの側面に接する第2パッシベーション層をさらに含んでもよい。
前記第2パッシベーション層は、前記複数の接続電極の間に配置されてもよい。
前記第1パッシベーション層は、黒色エポキシモールディングコンパウンド及びポリイミドフィルムの少なくとも一方を含んでもよい。
前記第1電極は、複数のコンタクト電極を含んでもよく、それぞれが第1距離だけ互いに離間すると共に、前記複数の接続電極の1つに対応しており、前記発光パッケージは、前記基板の前記第2面に配置された複数の第2電極をさらに含んでもよく、前記複数の第2電極のそれぞれは、第2距離だけ互いに離間すると共に、前記複数のコンタクト電極のそれぞれの1つに接続され、前記第2距離は、前記第1距離よりも大きくてもよい。
前記第1パッシベーション層と前記第2パッシベーション層とは、異なる材料を含んでもよい。
前記第1LEDサブユニットは、第1LED発光積層体を含んでもよく、前記第2LEDサブユニットは、第2LED発光積層体を含んでもよく、前記第3LEDサブユニットは、第3LED発光積層体を含んでもよく、前記第1、第2及び第3LED発光積層体は、前記基板と重なる領域が順次小さくなってもよく、前記LED発光積層体の少なくとも1つは、約10,000平方μm未満の表面積を有するマイクロLEDを含んでもよい。
前記複数の接続電極と前記第3LEDサブユニットとの間に配置された第2パッシベーション層をさらに含んでもよく、前記第2パッシベーション層の側面と前記第1LEDサブユニットの第1表面との間で定義される角度は約80°未満であってもよい。
前記複数の接続電極の少なくとも1つは、前記第2パッシベーション層の少なくとも側面及び上面を覆ってもよい。
例示的な実施形態による発光パッケージは、対向する第1面及び第2面を有する第1LEDサブユニットと、前記第1LEDサブユニットの前記第2面に配置された第2LEDサブユニットと、前記第2LEDサブユニット上に配置された第3LEDサブユニットと、側面を有し、前記第1、第2及び第3LEDサブユニットの少なくとも1つに電気的に接続された複数の接続電極であって、前記複数の接続電極は、前記第1、第2及び第3LEDサブユニットの少なくとも1つの側面を覆っている、複数の接続電極と、前記複数の接続電極の少なくとも側面を囲み、前記第1LEDサブユニットの前記第1面の少なくとも一部を覆う部分を有する第1パッシベーション層と、対向する第1面及び第2面を有し、前記第1面が前記複数のLEDサブユニットに対向する基板と、前記基板の前記第1面に配置され、前記複数の接続電極の少なくとも1つに接続された第1電極と、を含む。
前記第1LEDサブユニットの前記第1面を覆う前記第1パッシベーション層の部分は、約100μm未満の厚さを有していてもよい。
前記第1パッシベーション層は、前記第1LEDサブユニットの前記第1面に接してもよい。
前記発光パッケージは、前記基板の前記第2面に配置され、前記第1電極に接続された第2電極をさらに含んでもよく、前記第2電極は、前記複数のLEDサブユニットの少なくとも1つと重なり、第1面積を有する第1部分と、前記複数のLEDサブユニットの少なくとも1つと重ならず、前記第1面積よりも大きい第2面積を有する第2部分と、を含んでもよい。
前記発光パッケージは、前記複数の接続電極の少なくとも側面に接する第2パッシベーション層をさらに含んでもよい。
前記第1パッシベーション層と前記第2パッシベーション層とは、異なる材料を含んでもよい。
前記複数の接続電極の少なくとも1つは、前記第2パッシベーション層の側面及び上面に接してもよい。
前記複数の接続電極の少なくとも1つは、角張った形状を有してもよい。
前記第1パッシベーション層は、前記複数の接続電極の間に配置されてもよい。
前記複数の接続電極の少なくとも1つは、対向する第1面及び第2面を有し、前記第1面は、前記複数のLEDサブユニットに対向してもよく、前記接続電極の前記第1面は、前記第2面の面積よりも大きい面積を有してもよい。
前述の一般的な説明と以下の詳細な説明の両方は例示的かつ説明的であり、請求項に記載された本発明のさらなる説明を提供することを意図していることを理解されたい。
本発明のさらなる理解を提供するために含まれ、本明細書に組み込まれてその一部を構成する添付図面は、本発明の例示的な実施形態を示しており、説明と合わせて本発明の概念を説明する役割を果たしている。
以下の記載では、説明のために、本発明の様々な例示的な実施形態又は実装の完全な理解を提供するために、多数の具体的な詳細が記載されている。本明細書で使用される「実施形態」(embodiments)及び「実装」(implementations)は、本明細書で開示される発明的概念の1つ以上を採用する装置又は方法の非限定的な例である交換可能な言葉である。しかしながら、様々な例示的な実施形態は、これらの特定の詳細なしに又は1つ以上の同等の配置で実施することができることは明らかである。他の例では、様々な例示的な実施形態を不必要に不明瞭にすることを避けるために、よく知られた構造や装置をブロック図の形で示している。さらに、様々な例示的な実施形態は異なっていてもよいが、排他的である必要はない。例えば、例示的な実施形態の特定の形状、構成及び特性は、本発明の概念から逸脱することなく、別の例示的な実施形態で使用又は実装することができる。
特に明記しない限り、図示された例示的な実施形態は、本発明の概念を実際に実施することができるいくつかの方法の様々な詳細の例示的な特徴を提供するものとして理解されるべきである。したがって、特に指定しない限り、様々な実施形態の特徴、構成要素、モジュール、層、フィルム、パネル、領域及び/又は側面など(以下、個別に又はまとめて「要素」と呼ぶ)は、本発明の概念から逸脱することなく、別の方法で組み合わせ、分離し、交換し及び/又は再配置することができる。
添付図面のクロスハッチング及び/又はシェーディングの使用は、一般に、隣接する要素間の境界を明確にするためのものである。そのため、クロスハッチングや陰影の有無にかかわらず、特定の材料、材料特性、寸法、比率、図示された要素間の共通性及び/又は要素のその他の特性、属性、性質などについて、指定されない限り、好みや要求を伝えたり示したりするものではない。さらに、添付の図面では、要素のサイズ及び相対的なサイズは、明確化及び/又は説明目的のために誇張されている場合がある。例示的な実施形態が異なって実施される可能性がある場合、特定の処理順序が記載された順序とは異なって実行される可能性がある。例えば、連続して記述された2つのプロセスは、実質的に同時に実行されてもよいし、記述された順序とは逆の順序で実行されてもよい。また、同様の参照数字は同様の要素を示す。
層などの要素が他の要素や層の「上」にある、「接続されている」、「結合されている」とした場合、他の要素や層の上に直接あるか、接続されているか、結合されているか、あるいは介在する要素や層が存在している可能性がある。しかし、ある要素や層が、他の要素や層の「直上」にある、「直接接続されている」、「直接結合されている」とした場合、介在する要素や層は存在しない。このため、「接続されている」という用語は、介在する要素の有無にかかわらず、物理的、電気的及び/又は流体的な接続を指すことがある。さらに、D1軸、D2軸、D3軸は、x、y、z-軸のような直交座標系の3軸に限定されず、より広い意味で解釈されてもよい。例えば、D1軸、D2軸、D3軸は、互いに直交していてもよいし、互いに直交しない異なる方向を表していてもよい。本開示の目的のために、「X、Y及びZのうちの少なくとも1つ」及び「X、Y及びZからなる群から選択される少なくとも1つ」は、Xのみ、Yのみ、Zのみ又はX、Y及びZのうちの2つ以上の任意の組み合わせ、例えば、XYZ、XYY、YZ及びZZなどと解釈されてもよい。本明細書では、「及び/又は」という用語は、関連する記載された項目の1つ又は複数の任意及びすべての組み合わせを含む。
本明細書では、様々なタイプの要素を説明するために「第1」、「第2」などの用語を使用することがあるが、これらの要素はこれらの用語によって限定されるべきではない。これらの用語は、ある要素を別の要素から区別するために使用される。したがって、以下で説明する第1要素は、本開示の教示から逸脱することなく、第2要素と呼ぶことができる。
本明細書では、説明の目的で、図面に示されたある要素と他の要素との関係を説明するために、下に(beneath)、下方に(below)、真下に(under)、より低い(lower)、上方に(above)、上の方の(upper)、真上に(over)、より高い(higher)、側方の(side)(例えば、側壁(sidewall)のように)などの空間的に相対的な用語を使用することができる。空間的に相対的な用語は、図面に描かれている向きに加えて、使用、操作及び製造における装置の異なる向きを包含することを意図している。例えば、図面の装置を裏返した場合、他の要素又は特徴の「下方」(below)又は「下」(beneath)として記述された要素は、他の要素又は特徴の「上方」(above)に向けられることになる。したがって、「下方」(below)という例示的な用語は、上と下の両方の向きを包含することができる。さらに、本装置は、他の向き(例えば、90度回転させたり、他の向きにしたり)であってもよく、そのような場合、本明細書で使用される空間的に相対的な記述子は、それに応じて解釈される。
本明細書で使用されている用語は、特定の実施形態を説明するためのものであり、限定することを意図したものではない。本明細書で使用される単数形、「a」、「an」及び「the」は、文脈が明確に他を示さない限り、複数形も含むことを意図している。さらに、本明細書で使用される用語「含む(comprises)」、「含んでいる(comprising)」、「含む(includes)」及び/又は「含んでいる(including)」は、記載された特徴、整数、ステップ、操作、要素(elements)、構成要素(components)及び/又はそれらのグループの存在を特定するが、1つ又は複数の他の特徴、整数、ステップ、操作、要素、構成要素及び/又はそれらのグループの存在又は追加を排除するものではない。また、本明細書では、「実質的に」、「約」及びその他の類似した用語は、程度を表す用語ではなく、近似性を表す用語として使用されており、当業者であれば認識できるであろう、測定値、計算値及び提供された値の固有の偏差を考慮するために利用されていることにも留意されたい。
本明細書では、様々な例示的な実施形態を、理想化された例示的な実施形態及び/又は中間構造の概略図である断面図及び/又は分解図を参照して説明している。そのため、例えば、製造技術及び/又は公差の結果として、図の形状からの変動が予想される。したがって、ここで開示されている例示的な実施形態は、必ずしも特定の図示された領域の形状に限定して解釈されるべきではなく、例えば、製造に起因する形状の偏差を含むものである。このように、図面に図示された領域は、本質的に概略的であり、これらの領域の形状は、デバイスの領域の実際の形状を反映していない可能性があり、そのような場合、必ずしも限定を意図するものではない。
特に定義されていない限り、本明細書で使用されているすべての用語(技術的及び科学的用語を含む)は、本開示が一部をなす技術分野の通常の技術者によって一般的に理解されているのと同じ意味を持つ。一般的に使用されている辞書で定義されているような用語は、本明細書で明示的にそのように定義されていない限り、関連する技術の文脈での意味と一致する意味を持つと解釈されるべきであり、理想化された又は過度に形式的な意味で解釈されるべきではない。
以下、本開示の例示的な実施形態について、添付の図面を参照して詳細に説明する。本明細書で使用されるように、例示的な実施形態による発光積層構造、発光チップ、発光パッケージ又は発光モジュールは、当技術分野で知られているように、約10,000平方μm未満の表面積を有するマイクロLEDを含んでもよい。他の例示的な実施形態では、マイクロLEDは、特定のアプリケーションに応じて、約4,000平方μm未満の表面積又は約2,500平方μm未満の表面積を有してもよい。
図1は、本発明の例示的な実施形態に従って構成された発光パッケージの模式的な断面図である。
図1を参照すると、図示の例示的な実施形態による発光パッケージ110は、発光チップ100と、発光チップ100の少なくとも側面を囲むパッシベーション層90と、パッシベーション層90の少なくとも側面を囲むモールディング層91と、回路基板11pとを含む。発光チップのアレイが基板上に形成されていてもよく、図1の発光パッケージ110に含まれる発光チップ100は、アレイから個片化されたものを例示しており、これにさらに加工を施して発光パッケージ110を形成したものである。
例示的な実施形態による発光チップ100は、少なくとも2つ以上の発光サブユニット又は垂直方向などに重ねて配置された発光積層体を含んでいてもよい。このように、発光チップ100は、各発光積層体の動作状態に応じて様々な色の光を表示することができるが、従来の発光装置は、単一色の光を発する複数の発光セルの組み合わせによって様々な色を表示することができる。より詳細には、従来の発光装置は、フルカラー表示を実現するために、2次元平面に沿って互いに間隔をあけて配置された、それぞれ異なる色の光、例えば、赤、緑、青を発する発光セルを含むのが一般的である。そのため、従来の発光セルでは、比較的大きな面積を占めることがある。しかし、例示的な実施形態に従って構成された発光チップ100は、複数の発光積層体を積層することによって、様々な色を有する光を放出することができ、それによって高い集積度を実現し、従来の発光装置に比べてかなり小さい面積でフルカラースペクトルを実装することができる。
また、発光積層構造を含む発光チップ100を他の基板に実装して、例えば表示装置を製造する場合には、その積層構造により、従来の発光装置に比べて、実装するチップ数を大幅に削減することができる。このように、発光積層構造を採用した表示装置の製造は、特に1つの表示装置に数十万又は数百万の画素が形成される場合には、実質的に簡略化され得る。発光チップ100は、図3に示すような発光積層構造を含んでいてもよく、この発光積層構造は、3つの発光積層体と、発光積層体に接続された複数の接続電極とを含んでいるが、これについては以下で詳しく説明する。
例示的な実施形態によれば、パッシベーション層90は、発光積層構造の周囲に形成されてもよい。より詳細には、図1に示すように、パッシベーション層90は、発光積層構造の接続電極の間に形成されてもよい。図示された例示的な実施形態によれば、パッシベーション層90は、接続電極の上面と実質的に同一平面になるように形成されてもよく、エポキシモールディングコンパウンド(EMC)を含んでもよく、黒色や透明などの様々な色を有するように形成されてもよいが、これに限られるものではない。しかしながら、本発明の概念はこれに限定されるものではない。例えば、いくつかの例示的な実施形態において、パッシベーション層90は、ポリイミド(PID)を含んでもよく、この場合、PIDは、発光積層構造に適用される際の平坦度を高めるために、液状タイプではなく、ドライフィルムとして提供されてもよい。いくつかの例示的な実施形態では、パッシベーション層90は、感光性を有する材料を含んでもよい。このようにして、パッシベーション層90は、後続の工程で加わる可能性のある外部からの衝撃から発光構造体を保護するとともに、発光チップ100に十分な接触面積を与えて、後続の転写工程での取り扱いを容易にすることができる。さらに、パッシベーション層90は、発光チップ100の側面に向かって光が漏れるのを防ぎ、隣接する発光チップ100から放出される光の干渉を防止又は少なくとも抑制することができる。
モールディング層91は、発光チップ100を外部の衝撃から保護するために、発光チップ100の少なくとも側面を囲んでもよい。図示の例示的な実施形態によれば、モールディング層91は、発光チップ100の少なくとも1つの表面を露出させて、光効率及び色純度を高めてもよい。この場合、図示された例示的な実施形態では、発光積層構造が成長した基板が除去されているので、発光パッケージ110から放出される光の輝度と純度を増加させることができる。例示的な実施形態によれば、モールディング層91は、有機又は無機のポリマーを含んでもよい。いくつかの例示的な実施形態では、モールディング層91は、パッシベーション層90と実質的に同じ材料を含んでもよい。しかし、本発明の概念はこれに限定されるものではなく、いくつかの例示的な実施形態において、モールディング層91及びパッシベーション層90は、互いに異なる材料を含んでいてもよい。
回路基板11pは、互いに接続された下部回路電極11pa、中部回路電極11pb及び上部回路電極11pcを含んでもよい。上部回路電極11pcは、所定のピッチPで互いに離間していてもよく、例えば、上部回路電極11pcのピッチ(又は距離)は、表示装置などのターゲット基板の電極のピッチに対応していてもよい。このようにして、例示的な実施形態による発光パッケージ110は、表示装置のターゲット基板の構成を変更することなく、従来の表示装置に実装することができる。
図2は、別の例示的な実施形態による発光パッケージの模式的な断面図である。
図2を参照すると、図示の例示的な実施形態による発光パッケージ120は、モールディング層91の形状を除いて、図1の発光パッケージ110と実質的に同じである。より詳細には、図示の例示的な実施形態によるモールディング層91は、発光チップ100の上面を覆っている。このように、モールディング層91は、発光チップ100を外部からの衝撃や、埃や水分などの外部粒子が発光積層構造に浸入することから保護し、また、外部の光が基板11によってユーザに向けて反射されることを防止することができる。また、図2に示すように、モールディング層91が発光チップ100の上面を覆っている場合、モールディング層91の厚さを調整したり、所望の光透過率が得られる材料でモールディング層91を形成したりすることで、光の透過率を制御することができる。なお、発光パッケージ120は、モールディング層91の形状を除いて、図1の発光パッケージ110と実質的に同じであるため、その構成要素についての繰り返しの説明は、冗長性を避けるために省略する。
図3は、例示的な実施形態に従って構成された発光積層構造体の概略断面図である。
図3を参照すると、図示の例示的な実施形態による発光積層構造は、基板11上に配置された第1LEDサブユニット、第2LEDサブユニット及び第3LEDサブユニットを含む。第1LEDサブユニットは、第1発光積層体20を含んでいてもよく、第2LEDサブユニットは、第2発光積層体30を含んでいてもよく、第3LEDサブユニットは、第3発光積層体40を含んでいてもよい。図面では、3つの発光積層体20、30及び40を含む発光積層構造が示されているが、本発明の概念は、発光積層構造に形成される特定の数の発光積層体に限定されるものではない。例えば、いくつかの例示的な実施形態では、発光積層構造は、その中に2つ以上の発光積層を含んでもよい。以下では、例示的な実施形態による3つの発光積層体20、30及び40を含むものを参照して、発光積層構造を説明する。
基板11は、光を透過させるための光透過性の絶縁材料を含んでいてもよい。しかし、いくつかの例示的な実施形態では、基板11は、特定の波長を有する光のみを透過する半透明に形成されてもよく又は、特定の波長を有する光の一部のみを透過する部分透明に形成されてもよい。また、基板11は、その上に第3発光積層体40をエピタキシャル成長させることが可能な成長基板であってもよく、例えば、サファイア基板などであってもよい。しかし、本発明の概念はこれに限定されるものではなく、いくつかの例示的な実施形態において、基板11は、他の様々な透明な絶縁材料を含んでもよい。例えば、基板11は、ガラス、石英、シリコン、有機ポリマー又は有機無機複合材料、例えば、炭化ケイ素(SiC)、窒化ガリウム(GaN)、窒化インジウムガリウム(InGaN)、窒化アルミニウムガリウム(AlGaN)、窒化アルミニウム(AlN)、酸化ガリウム(Ga2O3)又はシリコン基板などを含んでいてもよい。別の例として、いくつかの例示的な実施形態における基板11は、その上に形成された発光積層体のそれぞれに発光信号及び共通電圧を提供するために、その中に電気配線を含むプリント回路基板又は複合基板であってもよい。
第1、第2及び第3発光積層体20、30及び40のそれぞれは、基板11に向けて光を発するように構成されている。そのため、例えば第1発光積層体20から発せられた光は、第2及び第3発光積層体30及び40を通過してもよい。例示的な実施形態によれば、第1、第2及び第3発光積層体20、30及び40のそれぞれから放出された光は、互いに異なる波長帯域を有してもよく、基板11からより遠くに配置されている発光積層体は、より長い波長帯域を有する光を放出してもよい。例えば、第1、第2、第3発光積層体20、30及び40は、それぞれ、赤色光、緑色光、青色光を発光してもよい。しかし、本発明の概念はこれに限定されるものではない。別の例として、第1、第2及び第3発光積層体20、30及び40は、それぞれ赤色光、青色光及び緑色光を発光してもよい。別の態様では、図1に示すように、発光チップ100から基板11を取り外すと、発光積層構造の第1、第2及び第3発光積層体20、30及び40は、図1に示す回路基板11p上に順次配置されていると考えることができる。この場合、第1、第2及び第3発光積層体20、30及び40は、それぞれ緑色の光、青色の光及び赤色の光を発することができる。さらに別の例として、1つ以上の発光積層体は、実質的に同じ波長帯域を有する光を放出してもよい。さらに別の例として、発光積層構造が、当該技術分野で知られているように約10,000平方μm未満又は他の例示的な実施形態では約4,000平方μm又は2,500平方μm未満の表面積を有するマイクロLEDを含む場合、マイクロLEDの小さなフォームファクタ(form factor)により、動作に悪影響を及ぼすことなく、基板11の遠くに配置された発光積層体が、基板11の近くに配置されたものから放出された光よりも短い波長帯域を有する光を放出してもよい。この場合、マイクロLEDは低い動作電圧で動作させることができるため、発光積層体間に別のカラーフィルタを設ける必要がない場合もある。以下、第1、第2及び第3発光積層体20、30及び40は、例示的な実施形態に従って、それぞれ赤色光、緑色光及び青色光を放出するものとして例示的に説明する。
第1発光積層体20は、第1型半導体層21、活性層23及び第2型半導体層25を含む。例示的な実施形態によれば、第1発光積層体20は、これに限定されることなく、アルミニウムガリウムヒ素(AlGaAs)、ガリウムヒ素リン化物(GaAsP)、アルミニウムガリウムインジウムリン化物(AlGaInP)及びガリウムリン化物(GaP)などの赤色光を放出する半導体材料を含んでもよい。
第1上部コンタクト電極21nは、第1型半導体層21上に配置され、第1型半導体層21とオーミック接触を形成し、第1下部コンタクト電極25pは、第1発光積層体20の第2型半導体層25の下に配置されてもよい。例示的な実施形態によると、第1型半導体層21の一部がパターニングされてもよく、第1上部コンタクト電極21nは、第1型半導体層21のパターニングされた領域に配置されて、その間のオーミック接触のレベルを高めてもよい。第1上部コンタクト電極21nは、単層構造を有していてもよいし、多層構造を有していてもよく、これに限定されることなく、Al、Ti、Cr、Ni、Au、Ag、Sn、W、Cu又はこれらの合金、例えばAu-Te合金やAu-Ge合金などを含んでいてもよい。例示的な実施形態では、第1上部コンタクト電極21nは、約100nmの厚さを有し、基板11に向かう下方向の発光効率を高めるために、高い反射率を有する金属を含んでいてもよい。
第2発光積層体30は、第1型半導体層31、活性層33及び第2型半導体層35を含む。例示的な実施形態によれば、第2発光積層体30は、これに限定されることなく、窒化インジウムガリウム(InGaN)、窒化ガリウム(GaN)、リン化ガリウム(GaP)、リン化アルミニウムガリウムインジウム(AlGaInP)、リン化アルミニウムガリウム(AlGaP)など、緑色に発光する半導体材料を含んでいてもよい。第2発光積層体30の第2型半導体層35の下には、第2下部コンタクト電極35pが配置されている。
第3発光積層体40は、第1種半導体層41と、活性層43と、第2種半導体層45とを含む。例示的な実施形態によれば、第3発光積層体40は、これに限定されることなく、窒化ガリウム(GaN)、窒化インジウムガリウム(InGaN)、セレン化亜鉛(ZnSe)など、青色に発光する半導体材料を含んでいてもよい。第3発光積層体40の第2型半導体層45上には、第3下部コンタクト電極45pが配置されている。
例示的な実施形態によれば、第1、第2及び第3発光積層体20、30及び40の第1型半導体層21、31及び41のそれぞれと、第2型半導体層25、35及び45のそれぞれは、単層構造又は多層構造を有していてもよく、いくつかの例示的な実施形態では、超格子層を含んでいてもよい。さらに、第1、第2及び第3発光積層体20、30及び40の活性層23、33及び43は、単一量子井戸構造又は多重量子井戸構造を有していてもよい。
第1、第2及び第3下部コンタクト電極25p、35p及び45pのそれぞれは、光を透過させるための透明導電材料を含んでいてもよい。例えば、下部コンタクト電極25p、35p、45pは、これに限らず、酸化スズ(SnO)、酸化インジウム(InO2)、酸化亜鉛(ZnO)、インジウムスズ酸化物(ITO)、インジウムスズ亜鉛酸化物(ITZO)などの透明導電性酸化物(TCO)を含んでいてもよい。
第1発光積層体20と第2発光積層体30との間には、第1接着層61が配置されており、第2発光積層体30と第3発光積層体40との間には、第2接着層63が配置されている。第1接着層61及び第2接着層63は、光を透過する非導電性材料を含んでいてもよい。例えば、第1接着層61及び第2接着層63は、それぞれOCA(Optical Clear Adhesive)を含んでいてもよく、これに限定されることなく、エポキシ、ポリイミド、SU8、SOG(Spin-on Glass)、BCB(Benzocyclobutene)などを含んでいてもよい。
例示的な実施形態によれば、第1、第2及び第3発光積層体20、30及び40のそれぞれが独立して駆動されてもよい。より詳細には、各発光積層体の第1及び第2型半導体層の一方には共通の電圧Scが印加され、各発光積層体の第1及び第2型半導体層の他方にはそれぞれの発光信号SR、SG及びSBが印加されてもよい。例えば、図示の例示的な実施形態によれば、各発光積層体の第1型半導体層21、31及び41がn型であり、各発光積層体の第2型半導体層25、35及び45がp型であってもよい。この場合、第3発光積層体40は、第1発光積層体20及び第2発光積層体30と比較して、製造工程を簡略化するために、p型半導体層45が活性層43の上に配置されるように、積層順序が逆になっていてもよい。以下、図示された例示的な実施形態にしたがって、第1型半導体層及び第2型半導体層を、交換可能にそれぞれp型及びn型と呼ぶことがある。
図示の例示的な実施形態による発光積層構造は、共通のp型構造を有するが、本発明の概念はこれに限定されない。例えば、いくつかの例示的な実施形態では、各発光積層体の第1型半導体層21、31及び41がp型であり、各発光積層体の第2型半導体層25、35及び45がn型であって、共通のn型の発光積層構造を形成してもよい。さらに、いくつかの例示的な実施形態において、各発光積層体の積層順序は、図面に示されたものに限定されることなく、様々に変更されてもよい。以下、図示の例示的な実施形態による発光積層構造を、共通のp型発光積層構造を参照して説明する。
例示的な実施形態によれば、発光積層構造は、そこから放出される光の純度及び効率を向上させるための様々な追加の構成要素をさらに含んでもよい。例えば、いくつかの例示的な実施形態では、より短い波長を有する光が、より長い波長を発する発光積層体に向かって移動するのを防ぐ又は少なくとも抑制するために、隣接する発光積層体の間に波長通過フィルタを形成してもよい。さらに、いくつかの例示的な実施形態では、発光積層体間で光の明るさのバランスをとるために、少なくとも1つの発光積層体の発光面に凹凸部が形成されてもよい。例えば、一般的に緑色の光は赤色の光や青色の光よりも視認性が高いため、いくつかの例示的な実施形態では、赤色の光や青色の光を発する発光積層体に凹凸部を形成してその光効率を向上させ、発光積層体から発せられる光の間の視認性のバランスを取ってもよい。
以下、例示的な実施形態に基づいて、発光チップの形成方法を、図面を参照しながら説明する。
図4A、図5A、図6A、図7A、図8A及び図9Aは、例示的な実施形態による発光チップの製造工程を示す平面図である。図4B、図5B、図6B、図7B、図8B及び図9Bは、例示的な実施形態による、図4A、図5A、図6A、図7A、図8A及び図9Aに示すその対応する平面図の線A-A’に沿って取った断面図である。
図3に戻って、第3発光積層体40の第1型半導体層41、第3活性層43及び第2型半導体層45は、例えば、MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)法やMBE(Molecular Beam Epitaxy)法によって、基板11上に順次成長させてもよい。第3下部コンタクト電極45pは、例えば、物理的気相成長法や化学的気相成長法によって第3p型半導体層45上に形成されてもよく、透明導電性酸化物(TCO)を含んでいてもよい。例示的な実施形態により第3発光積層体40が青色光を発光する場合、基板11は、Al2O3(例えば、サファイア基板)を含み、第3下部コンタクト電極45pは、酸化スズ(SnO)、酸化インジウム(InO2)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化インジウムスズ(ITO)、酸化インジウムスズ亜鉛(ITZO)などの透明導電性酸化物(TCO)を含んでいてもよいが、これに限られるものではない。また、第1発光積層体20及び第2発光積層体30も同様に、仮基板上に第1型半導体層、活性層及び第2型半導体層をそれぞれ順次成長させて形成し、第2型半導体層上に透明導電性酸化物を含む下部コンタクト電極を、例えば物理気相成長法又は化学気相成長法などによりそれぞれ形成してもよい。
例示的な実施形態によれば、第1及び第2発光積層体20及び30は、その間に第1接着層61を介在させて互いに隣接してもよく、第1及び第2発光積層体20及び30の仮基板の少なくとも一方は、例えば、レーザーリフトオフ工程、化学的工程、機械的工程などによって除去されてもよい。この場合、いくつかの例示的な実施形態では、光効率を向上させるために、露出した発光積層体に凹凸部を形成してもよい。その後、第1及び第2発光積層体20及び30を、その間に第2接着層63を介在させて第3発光積層体40と隣接させ、第1及び第2発光積層体20及び30の仮基板の残りの一方を、例えば、レーザーリフトオフ工程、化学的工程、機械的工程などによって除去してもよい。この場合、いくつかの例示的な実施形態では、光効率を向上させるために、露出した残りの発光積層体に凹凸部を形成してもよい。
別の例示的な実施形態では、第2接着層63は、第3発光積層体40上に形成されてもよい。そして、第2発光積層体30を、第2接着層63を間に介在させて第3発光積層体40に隣接させ、第2発光積層体30の仮基板を、レーザーリフトオフ工程、化学的工程、機械的工程などで除去してもよい。その後、第2発光積層体30上に第1接着層61を形成してもよい。これにより第1発光積層体20は、第1接着層61を間に挟んで第2発光積層体30に隣接していてもよい。第1発光積層体20が第3発光積層体40に結合された第2発光積層体30に結合されると、第1発光積層体20の仮基板は、レーザーリフトオフ工程、化学的工程、機械的工程などによって除去されてもよい。
図4A及び図4Bを参照すると、第1、第2及び第3発光積層体20、30及び40の各々の様々な部分は、第1型半導体層21、第1下部コンタクト電極25p、第1型半導体層31、第2下部コンタクト電極35p、第3下部コンタクト電極45p及び第1型半導体層41の一部を露出させるために、エッチング処理などを介してパターニングされてもよい。図示の例示的な実施形態によれば、第1発光積層体20は、発光積層体20、30及び40の中で最も小さい面積を有する。しかし、本発明の概念は、発光積層体20、30及び40の相対的な大きさに限定されない。
図5A及び図5Bを参照すると、第1発光積層体20の第1型半導体層21の上面の一部が、例えばウェットエッチングを介してパターニングされ、そこに第1上部コンタクト電極21nが形成されてもよい。このようにして、第1型半導体層21と第1上部コンタクト電極21nとの間のオーミックコンタクトのレベルを高めてもよい。第1上部コンタクト電極21nは、単層構造を有していてもよいし、多層構造を有していてもよく、Al、Ti、Cr、Ni、Au、Ag、Sn、W、Cu又はこれらの合金、例えばAu-Te合金やAu-Ge合金などを含んでいてもよいが、これらに限定されるものではない。例示的な実施形態では、第1上部コンタクト電極21nは、約100nmの厚さを有し、基板11に向かう下方向の発光効率を高めるために、高い反射率を有する金属を含んでいてもよい。
図6A及び図6Bを参照すると、第1発光積層体20、第2発光積層体30及び第3発光積層体40の側面の少なくとも一部に、第1絶縁層81が配置されていてもよい。第1絶縁層81は、ポリイミド、SiO2、SiNx、Al2O3などの様々な有機又は無機の絶縁材料を含んでいてもよい。例えば、第1絶縁層81は、DBR(Distributed Bragg Reflector)を含んでいてもよい。別の例として、第1絶縁層81は、黒色の有機ポリマーを含んでいてもよい。いくつかの例示的な実施形態では、発光積層体20、30及び40から発せられた光を基板11に向けて反射するために、電気的にフローティングの金属反射層が第1絶縁層81上にさらに配置されてもよい。いくつかの例示的な実施形態では、第1絶縁層81は、互いに異なる屈折率を有する2つ以上の絶縁層で形成された単層構造又は多層構造を有していてもよい。
例示的な実施形態によれば、第1絶縁層81の一部を除去して、第1、第2、第3及び第4コンタクトホール20CH、30CH、40CH及び50CHを形成してもよい。第1コンタクトホール20CHは、第1n型コンタクト電極21nの一部を露出させるように、第1n型コンタクト電極21n上に規定されている。
第2コンタクトホール30CHは、第2発光積層体30の第1型半導体層31の一部を露出させてもよい。第3コンタクトホール40CHは、第3発光積層体40の第1型半導体層41の一部を露出させてもよい。第4コンタクトホール50CHは、第1、第2及び第3下部コンタクト電極21p、31p、41pの一部を露出させてもよい。第4コンタクトホール50CHは、第1下部コンタクト電極25pの一部を露出させる第1サブコンタクトホール50CHaと、第2及び第3下部コンタクト電極35p、45pを露出させる第2サブコンタクトホール50CHbとを含んでもよい。しかし、いくつかの例示的な実施形態では、単一の第1サブコンタクトホールCHが、第1、第2及び第3下部コンタクト電極21p、31p及び41pのそれぞれを露出させてもよい。
図7A及び図7Bを参照すると、第1、第2、第3及び第4パッド20pd、30pd、40pd及び50pdは、第1、第2、第3及び第4コンタクトホール20CH、30CH、40CH及び50CHが形成された第1絶縁層81上に形成されている。なお、第1、第2、第3及び第4パッド20pd、30pd、40pd及び50pdは、例えば、基板11の実質的な全面に導電層を形成し、フォトリソグラフィプロセスなどを用いて導電層をパターニングすることで形成することができる。
第1パッド20pdは、第1コンタクトホール20CHが形成された領域に重なるように形成されており、第1パッド20pdが第1コンタクトホール20CHを介して第1発光積層体20の第1上部コンタクト電極21nに接続され得るようになっている。第2パッド30pdは、第2コンタクトホール30CHが形成された領域と重なるように形成されており、第2パッド30pdが第2コンタクトホール30CHを介して第2発光積層体30の第1型半導体層31に接続され得るようになっている。第3パッド40pdは、第3コンタクトホール40CHが形成された領域と重なるように形成されており、第3パッド40pdが第3コンタクトホール40CHを介して第3発光積層体40の第1型半導体層41と接続され得るようになっている。また、第4パッド50pdは、第4コンタクトホール50CHが形成された領域、より詳細には、第1サブコンタクトホール50CHa及び第2サブコンタクトホール50CHbが形成された領域と重なるように形成されており、第4パッド50pdが第1サブコンタクトホール50CHa及び第2サブコンタクトホール50CHbを介して第1、第2、第3発光積層体20、30及び40の第1、第2、第3下部コンタクト電極25p、35p、45pに接続されてもよいようになっている。
図8A及び図8Bを参照すると、第1絶縁層81上に第2絶縁層83が形成されていてもよい。第2絶縁層83は、ポリイミド、SiO2、SiNx、Al2O3などの様々な有機又は無機の絶縁材料を含んでいてもよい。例えば、第2絶縁層83は、DBR(Distributed Bragg Reflector)を含んでいてもよい。別の例として第2絶縁層83は、黒色の有機ポリマーを含んでいてもよい。いくつかの例示的な実施形態では、発光積層体20、30及び40から発せられた光を基板11に向けて反射するために、電気的にフローティングの金属反射層が第2絶縁層83上にさらに配置されてもよい。いくつかの例示的な実施形態では、第2絶縁層83は、互いに異なる屈折率を有する2つ以上の絶縁層で形成された単層構造又は多層構造を有していてもよい。次に、第2絶縁層83をパターニングして、その中に第1、第2、第3及び第4貫通孔20ct、30ct、40ct及び50ctを形成する。
第1パッド20pdに形成された第1貫通孔20ctは、第1パッド20pdの一部を露出させる。第2パッド30pdに形成された第2貫通孔30ctは、第2パッド30pdの一部を露出させる。第3パッド40pdに形成された第3貫通孔40ctは、第3パッド40pdの一部を露出させる。第4パッド50pdに形成された第4貫通孔50ctは、第4パッド50pdの一部を露出させる。図示された例示的な実施形態では、第1、第2、第3及び第4貫通孔20ct、30ct、40ct及び50ctは、第1、第2、第3及び第4パッド20pd、30pd、40pd及び50pdが形成される領域にそれぞれ定義されてもよい。
図9A及び図9Bを参照すると、第1、第2、第3及び第4バンプ電極20bp、30bp、40bp及び50bpは、第1、第2、第3及び第4スルーホール20ct、30ct、40ct及び50ctが形成された第2絶縁層83上に形成されている。第1バンプ電極20bpは、第1貫通孔20ctが形成されている領域と重なるように形成されており、第1バンプ電極20bpが第1貫通孔20ctを介して第1パッド20pdと接続されるようになっている。第2バンプ電極30bpは、第2貫通孔30ctが形成された領域と重なるように形成されており、第2バンプ電極30bpが第2貫通孔30ctを介して第2パッド30pdに接続されるようになっていてもよい。また、第3バンプ電極40bpは、第3貫通孔40ctが形成された領域に重なるように形成されており、第3バンプ電極40bpが第3貫通孔40ctを介して第3パッド40pdに接続されるようになっていてもよい。
第4バンプ電極50bpは、第4貫通孔50ctが形成されている領域と重なるように形成されており、第4バンプ電極50bpが第4貫通孔50ctを介して第4パッド50pdと接続されるようになっている。より詳細には、第4パッド50pdは、第1、第2、第3発光積層体20、30及び40の第1、第2、第3下部コンタクト電極25p、35p及び45pに規定された第1サブコンタクトホール50CHa及び第2サブコンタクトホール50CHbを介して、第1、第2及び第3発光積層体20、30及び40の第2型半導体層25、35及び45に接続されている。特に、第4パッド50pdは、第2サブコンタクトホール50CHbを介して第1下部コンタクト電極25pに接続され、第1サブコンタクトホール50CHaを介して第2及び第3下部コンタクト電極35p及び45pに接続されている。このように、第4パッド50pdが1つの第1サブコンタクトホール50CHaを介して第2及び第3下部コンタクト電極35p及び45pに接続されるので、発光チップ100の製造工程が簡略化され、発光チップ100のコンタクトホールが占める面積が縮小されてもよい。また、第4バンプ電極50bpの少なくとも一部は、第4パッド50pdと重なっていてもよい。第4バンプ電極50bpは、第4バンプ電極50bpと第4パッド50pdとの重なり部分において、その間に第2絶縁層83が介在した状態で、第4貫通孔50ctを介して第4パッド50pdに接続されている。
第1、第2、第3及び第4バンプ電極20bp、30bp、40bp及び50bpは、例えば、Ni、Ag、Au、Pt、Ti、Al、Cr、W、TiW、Mo、Cu、TiCuなどのうちの少なくとも1つを含む導電層を、基板11上に成膜し、パターニングすることによって形成されてもよい。以下、第1パッド20pd及び第1バンプ電極20bpを総称して第1コンタクト部20Cと称し、第2パッド30pd及び第2バンプ電極30bpを総称して第2コンタクト部30Cと称し、第3パッド40pd及び第3バンプ電極40bpを総称して第3コンタクト部40Cと称し、第4パッド50pd及び第4バンプ電極50bpを総称して第4コンタクト部50Cと称してもよい。
例示的な実施形態によれば、第1、第2、第3及び第4コンタクト部20C、30C、40C及び50Cは、様々な位置に形成されてもよい。例えば、発光チップ100が図面に示すように実質的に四角形の形状を有する場合、第1、第2、第3及び第4コンタクト部20C、30C、40C及び50Cは、実質的に四角形の形状の各角の周りに配置されてもよい。しかし、本発明の概念はこれに限定されず、いくつかの例示的な実施形態において、発光チップ100は様々な形状を有するように形成されてもよく、第1、第2、第3及び第4コンタクト部20C、30C、40C及び50Cは、発光装置の形状に応じて他の場所に形成されてもよい。
第1、第2、第3及び第4パッド20pd、30pd、40pd及び50pdは、互いに間隔を空けて絶縁されている。さらに、第1、第2、第3及び第4バンプ電極20bp、30bp、40bp及び50bpは、互いに間隔を空けて絶縁されている。例示的な実施形態によれば、第1、第2、第3及び第4バンプ電極20bp、30bp、40bp及び50bpのそれぞれは、第1、第2及び第3発光積層体20、30及び40の側面の少なくとも一部を覆っていてもよく、これにより、第1、第2及び第3発光積層体20、30及び40から発生する熱のその場での放散が促進されてもよい。
本発明の概念は、コンタクト部20C、30C、40C及び50Cの特定の構造に限定されない。例えば、いくつかの例示的な実施形態では、バンプ電極20bp、30bp、40bp又は50bpは、コンタクト部20C、30C、40C及び50Cの少なくとも1つから省略されてもよい。この場合、コンタクト部20C、30C、40C及び50Cのパッド20pd、30pd、40pd及び50pdは、それぞれの接続電極20ce、30ce、40ce及び50ceに接続されていてもよい。
図10Aは、例示的な実施形態による発光チップの製造工程を示す模式的な平面図であり、図10B及び図10Cは、それぞれ図10Aの線A-A’及び線B-B’に沿って取った模式的な断面図である。
図10A、図10B及び図10Cを参照すると、発光積層構造上には、互いに間隔を空けて第1、第2、第3及び第4接続電極20ce、30ce、40ce及び50ceが形成されている。第1、第2、第3及び第4接続電極20ce、30ce、40ce及び50ceは、それぞれ第1、第2、第3及び第4バンプ電極20bp、30bp、40bp及び50bpと電気的に接続されて、発光積層体20、30及び40のそれぞれに外部信号を伝達してもよい。より詳細には、図示の例示的な実施形態によれば、第1接続電極20ceは、第1パッド20pdを介して第1上部コンタクト電極21nに接続された第1バンプ電極20bpに接続されて、第1発光積層体20の第1型半導体層21に電気的に接続されていてもよい。また、第2接続電極30ceは、第2パッド30pdを介して第2バンプ電極30bpに接続され、第2発光積層体30の第1型半導体層31に電気的に接続されていてもよい。また、第3接続電極40ceは、第3パッド40pdに接続された第3バンプ電極40bpに接続されて、第3発光積層体40の第1型半導体層41に電気的に接続されていてもよい。また、第4接続電極50ceは、第4パッド50pdに接続された第4バンプ電極50bpに接続されて、第1、第2及び第3下部コンタクト電極25p、35p及び45pを介して、発光積層体20、30及び40の第2型半導体層25、35及び45にそれぞれ電気的に接続されていてもよい。
図示された例示的な実施形態によれば、接続電極20ce、30ce、40ce及び50ceのそれぞれは、基板11から垂直方向に突出する実質的に細長い形状を有していてもよい。接続電極20ce、30ce、40ce及び50ceは、Cu、Ni、Ti、Sb、Zn、Mo、Co、Sn、Ag又はこれらの合金などの金属を含んでいてもよいが、これに限定されるものではない。例えば、接続電極20ce、30ce、40ce及び50ceのそれぞれは、接続電極20ce、30ce、40ce及び50ceの細長い形状からそこに加わる応力を軽減するために、2つ以上の金属又は複数の異なる金属層を含んでいてもよい。別の例示的な実施形態では、接続電極20ce、30ce、40ce及び50ceがCuを含む場合、Cuの酸化を抑制するために、追加の金属をその上に堆積又はめっきしてもよい。いくつかの例示的な実施形態では、接続電極20ce、30ce、40ce及び50ceがCu/Ni/Snを含む場合、Cuは、発光積層構造にSnが浸入するのを防止してもよい。いくつかの例示的な実施形態では、接続電極20ce、30ce、40ce及び50ceは、以下でより詳細に説明する、めっきプロセス中に金属層を形成するためのシード層を含んでもよい。
図面に示すように、接続電極20ce、30ce、40ce及び50ceのそれぞれは、発光積層構造と後述する外部の配線又は電極との間の電気的接続を容易にするために、実質的に平坦な上面を有していてもよい。例示的な実施形態によれば、発光チップが、当技術分野で知られているように約10,000平方μm未満又は他の例示的な実施形態では約4,000平方μm又は2,500平方μm未満の表面積を有するマイクロLEDを含む場合、接続電極20ce、30ce、40ce及び50ceは、図面に示すように、第1、第2及び第3発光積層体20、30及び40のうちの少なくとも1つの部分と重なっていてもよい。より詳細には、接続電極20ce、30ce、40ce及び50ceは、発光積層構造の側面に形成された少なくとも1つの段差に重なっていてもよい。このようにすると、接続電極の下面の面積がその上面よりも大きいので、接続電極20ce、30ce、40ce及び50ceと発光積層構造との間に、より大きな接触面積を形成することができる。したがって、接続電極20ce、30ce、40ce及び50ceは、発光積層構造体上により安定して形成され得る。例えば、接続電極20ce、30ce、40ce及び50ceの外側を向く一方の側面Lと、発光チップ100の中央を向く他方の側面L’とは、長さ(又は高さ)が異なっていてもよい。より詳細には、外部に面する接続電極の一方の側面Lの長さが、発光チップ100の中心に面する他方の側面L’の長さよりも大きくてもよい。例えば、接続電極の対向する2つの面L、L’の長さの差は、LED積層体20、30及び40のうちの1つの厚さ(又は高さ)よりも大きくてもよい。このようにすると、接続電極20ce、30ce、40ce及び50ceと発光積層構造との接触面積が大きくなり、発光チップの構造が強化される。また、接続電極20ce、30ce、40ce及び50ceは、発光積層構造の側面に形成された少なくとも1つの段差に重なっていてもよいので、発光積層構造から発生する熱をより効率的に外部に逃がすことができる。
例示的な実施形態によれば、発光チップ100の外側を向く接続電極の一面Lと中央を向くその他面L’との間の長さの違いは、約3μmであってもよい。この場合、発光積層構造は薄く形成されてもよく、特に、第1LED積層体20は約1μmの厚さを有してもよく、第2LED積層体30は約0.7μmの厚さを有してもよく、第3LED積層体40は約0.7μmの厚さを有してもよく、第1接着層61及び第2接着層63はそれぞれ約0.2μm乃至約0.3μmの厚さを有してもよいが、これらに限定されるものではない。別の例示的な実施形態によれば、接続電極の外側を向く一面Lと、発光チップ100の中央を向くその他面L’との間の長さの違いは、約10μm乃至約16μmであってもよい。この場合、発光積層構造が比較的厚く形成され、より安定した構造を有することができ、特に、第1LED積層体20が約4μm乃至約5μmの厚さを有し、第2LED積層体30が約3μmの厚さを有し、第3LED積層体40が約3μmの厚さを有し、第1及び第2接着層61、63がそれぞれ約3μmの厚さを有してもよいが、これに限定されるものではない。ただし、本発明の概念は、接続電極の対向面間の長さの差が特定のものに限定されるものではなく、接続電極の対向面間の長さの差を変化させてもよい。
いくつかの例示的な実施形態では、接続電極20ce、30ce、40ce及び50ceのうちの少なくとも1つは、発光積層体20、30及び40のそれぞれの側面と重なっていてもよく、これにより、発光積層体20、30及び40のそれぞれの間の温度のバランスを取り、内部で発生した熱を効率的に外部に放散することができる。また、接続電極20ce、30ce、40ce及び50ceが金属などの反射材を含む場合、接続電極20ce、30ce、40ce及び50ceは、少なくとも1つ以上の発光積層体20、30及び40から発せられた光を反射して、光効率を向上させることができる。
第1、第2、第3及び第4接続電極20ce、30ce、40ce及び50ceの形成方法は特に限定されない。例えば、例示的な実施形態によれば、発光積層構造上に伝導面としてシード層を成膜し、接続電極が形成されるべき所望の位置にシード層が配置されるように、フォトリソグラフィなどを用いてシード層をパターニングしてもよい。次いで、シード層を、Cu、Ni、Ti、Sb、Zn、Mo、Co、Sn、Ag又はそれらの合金などの金属でめっきし、シード層を除去してもよい。いくつかの例示的な実施形態では、めっきされた金属の酸化を防止又は少なくとも抑制するために、無電解ニッケル浸漬金(ENIG)などにより、めっきされた金属(例えば、接続電極)上に追加の金属を堆積又はめっきしてもよい。いくつかの例示的な実施形態では、シード層は各接続電極に残っていてもよい。
例示的な実施形態によれば、コンタクト部20C、30C、40C及び50Cからバンプ電極20bp、30bp、40bp及び50bpが省略された場合、パッド20pd、30pd、40pd及び50pdがそれぞれの接続電極20ce、30ce、40ce及び50ceに接続されてもよい。例えば、コンタクト部20C、30C、40C及び50Cのパッド20pd、30pd、40pd及び50pdを部分的に露出させるスルーホール20ct、30ct、40ct及び50ctを形成した後、発光積層構造体上に伝導面としてシード層を成膜し、接続電極が形成されるべき所望の位置にシード層が配置されるように、フォトリソグラフィなどを用いてシード層をパターニングしてもよい。この場合、シード層は、各パッド20pd、30pd、40pd及び50pdの少なくとも一部と重なっていてもよい。例示的な実施形態によれば、シード層は、それに限定されることなく、約1000Åの厚さに堆積されてもよく、次いで、シード層は、Cu、Ni、Ti、Sb、Zn、Mo、Co、Sn、Ag又はそれらの合金などの金属でめっきされてもよく、シード層は除去されてもよい。いくつかの例示的な実施形態では、めっきされた金属の酸化を防止又は少なくとも抑制するために、無電解ニッケル浸漬金(ENIG)などにより、めっきされた金属(例えば、接続電極)上に追加の金属を堆積又はめっきしてもよい。いくつかの例示的な実施形態では、シード層は各接続電極に残っていてもよい。
図11、図12、図13、図14、図15、図16、図17は、例示的な実施形態による図1の発光パッケージの製造工程を示す概略断面図である。
一般に、製造時には、複数の発光チップのアレイが基板上に形成される。その後、基板をスクライビングラインに沿って切断して各発光チップを個片化(分離)し、パッケージなどの発光チップのさらなる処理のために、様々な転写技術を用いて発光チップを別の基板やテープに転写してもよい。この場合、発光チップが発光構造から外部に突出する金属バンプやピラーなどの接続電極を含む場合、剥き出しの発光チップが接続電極を外部に露出させる構造のため、転写のステップなど、その後の工程で様々な問題が発生する可能性がある。さらに、発光チップが、用途によっては表面積が約10,000平方μm未満、約4,000平方μm未満、約2,500平方μm未満のマイクロLEDを含む場合には、その小さなフォームファクタのために、発光チップの取り扱いが困難になることがある。
例えば、接続電極が棒状などの実質的に細長い形状をしている場合、接続電極の突出した構造により、発光チップの吸着面積が十分に確保できないことがあるため、従来の真空方式での搬送が困難になる。さらに、露出した接続電極は、接続電極が製造装置に接触するなど、その後の工程で様々なストレスを直接受けることになり、発光チップの構造にダメージを与える可能性がある。他の例として、発光チップの上面(例えば、基板と対向する面)に粘着テープを貼り付けて発光チップを転写する場合、発光チップと粘着テープとの接触領域が接続電極の上面に限定される場合がある。この場合、粘着テープがチップ(例えば基板)の下面に貼り付けられている場合とは異なり、発光チップと粘着テープとの接着力が弱くなり、転写中に発光チップが粘着テープから好ましくない形で剥離してしまう可能性がある。他の例として、従来のピックアンドプレース(pick-and-place)方式で発光チップを搬送する場合、排出ピンが接続電極間に配置された発光チップの一部に直接接触し、発光構造体の上部構造を損傷することがある。
図11は、基板11上に形成された発光積層構造のアレイを示している。図11を参照すると、パッシベーション層90は、接続電極20ce、30ce、40ce及び50ceの間に配置される。パッシベーション層90は、研磨工程などにより、接続電極20ce、30ce、40ce及び50ceの上面と実質的に面一になるように形成されてもよい。このように、パッシベーション層90は、後続の工程で加わる可能性のある外部からの衝撃から発光構造体を保護するとともに、発光チップ100に十分な接触面積を与えて、後続の転写工程での取り扱いを容易にすることができる。さらに、パッシベーション層90は、発光チップ100の側面に向かって光が漏れるのを防ぎ、隣接する発光チップ100から放出される光の干渉を防止又は少なくとも抑制することができる。
図12を参照すると、発光チップ100が形成された基板11(例えば、成長基板)は、仮基板95に搭載されていてもよい。仮基板95は、後続の工程で発光チップ100の配列を支持できるものであれば、特に限定されない。例えば、いくつかの例示的な実施形態では、仮基板95はテープであってもよい。
図13を参照すると、当技術分野における様々な既知の方法を用いて、基板11を発光チップ100から取り外してもよい。例えば、いくつかの例示的な実施形態では、公知のレーザーリフトオフ(LLO)法などを用いて、基板11にレーザー光を照射して、基板11を発光チップ100からリフトオフさせてもよい。このように、基板11が発光チップ100から取り除かれているので、発光チップ100から発せられた光が基板11を通過することがなく、発光チップ100の光効率や色純度を高めることができる。この場合、基板11が発光チップ100から取り除かれていても、例示的な実施形態に従って構成された発光チップ100は、実質的に細長い形状を有する接続電極20ce、30ce、40ce及び50ceと、接続電極20ce、30ce、40ce及び50ceの少なくとも側面を囲むパッシベーション層90とによって少なくとも一部が形成された強化構造を有しているので、発光チップ100は、製造時又は使用時に発生する可能性のある、それに加えられる様々な外部応力に耐えることができる。
いくつかの例示的な実施形態では、基板11を取り除いて露出した第3LED積層体40の表面に凹凸部を形成して、各発光積層体から発せられる光の視認性のバランスを取ってもよい。
図14及び図15を参照すると、例示的な実施形態によれば、発光チップ100の間にレーザLを照射して、発光チップ100を互いに個片化(分離)してもよい。しかし、本発明の概念は、発光チップ100を分離するために用いられる特定の方法に限定されるものではない。例えば、いくつかの例示的な実施形態では、ブレードなどを用いてスクライビングラインに沿って機械的に切断することにより、発光チップ100を個片化してもよい。
図16を参照すると、発光チップ100は、転写されて、回路基板11pに実装されてもよい。発光チップ100が回路基板11pに実装された後又は実装される前に、仮基板95が除去されてもよい。
例示的な実施形態では、回路基板11pは、その間に配置された下部回路電極11pa、上部回路電極11pc及び中間回路電極11pbを含み、これらは互いに電気的に接続されていてもよい。下部回路電極11paは、第1、第2、第3及び第4接続電極20ce、30ce、40ce及び50ceのそれぞれに接続されてもよい。いくつかの例示的な実施形態では、下部回路電極11paは、高温で部分的に溶融されることにより、発光チップ100の接続電極との電気的接続を容易にするために、ENIGにより表面処理されてもよい。
例示的な実施形態によれば、発光チップ100の第1、第2、第3及び第4接続電極20ce、30ce、40ce及び50ceは、例えば、異方性導電膜(ACF)接合によって、それぞれ回路基板11pの下部回路電極11paに接合されてもよい。他の接合方法に比べて低温で行うことができるACF接合によって発光チップ100を回路基板に接合する場合、接合時に発光チップ100が高温に曝されることを防ぐことができる。しかしながら、本発明の概念は、特定の接合方法に限定されるものではない。例えば、いくつかの例示的な実施形態では、発光チップ100は、異方性導電ペースト(ACP)、はんだ、ボールグリッドエリア(ball grid area:BGA)又は、Cu及びSnの少なくとも一方を含むマイクロバンプを用いて回路基板11pに接合されてもよい。この場合、接続電極20ce、30ce、40ce及び50ceの上面とパッシベーション層90とが研磨工程などによって実質的に面一になっているため、発光チップ100の異方性導電膜への密着性が高まり、回路基板11pに接合した際に、より安定した構造を形成することができる。
例示的な実施形態によれば、上部回路電極11pcは、所定のピッチで互いに離間していてもよい。例えば、上部回路電極11pcの間のピッチは、表示装置などのターゲット基板の電極のピッチに対応してもよい。このようにして、例示的な実施形態による発光パッケージ110は、表示装置のターゲット基板の構成を変更することなく、従来の表示装置に実装されてもよい。
図17を参照すると、パッシベーション層90が形成された後に、回路基板11pに実装された発光チップ100にモールディング層91が形成されてもよい。モールディング層91は、発光チップ100の少なくとも側面を取り囲み、発光チップ100を外部の衝撃から保護してもよい。図示した例示的な実施形態によれば、モールディング層91は、発光チップ100の少なくとも一面を露出させて、光効率を高めてもよい。この場合、図示された例示的な実施形態による発光チップ100は、成長基板11を含まないので、発光パッケージ110から放出された光は、明るさと純度が増加する。例示的な実施形態によれば、モールディング層91は、有機又は無機のポリマーを含んでもよい。いくつかの例示的な実施形態では、モールディング層91は、パッシベーション層90と実質的に同じ材料を含んでもよいが、モールディング層91は後で形成されるため、同じ材料で形成されても2つの層は区別される。しかし、本発明の概念はこれに限定されるものではなく、いくつかの例示的な実施形態において、モールディング層91及びパッシベーション層90は、互いに異なる材料を含んでいてもよい。
その後、モールディング層91に囲まれた発光チップ100を切断して、図1の発光パッケージ110を提供してもよい。図17は、発光パッケージ110がその中に1つの発光チップ100を含むことを示しているが、本発明の概念は、発光パッケージ内の発光チップ100の数が特定の数であることに限定されない。例えば、いくつかの例示的な実施形態では、モールディング層91に囲まれた発光チップ100が所望の構成で切断されてもよく、そのような発光パッケージは、表示装置などの発光パッケージが搭載される最終的な装置を考慮して、当技術分野で知られている様々な方法によって、少なくとも1つ以上の発光チップ100をその中に含んでもよい。例えば、発光パッケージ110は、n×m配列で配置された1つ以上の発光チップ100を含んでいてもよく、n及びmは自然数である。
図18は、別の例示的な実施形態による図2の発光パッケージの製造工程を示す概略断面図である。
図18を参照すると、別の例示的な実施形態によれば、モールディング層91は、発光チップ100(例えば、第3LED積層体40)の上面を覆うように形成されてもよい。上述したように、この場合、モールディング層91は、発光チップ100から発せられる光を透過させるために、感光性を有する有機ポリマー又は無機ポリマーを含んでいてもよい。このようにして、発光パッケージ120の発光チップ100は、外部応力などから保護されてもよい。そして、モールディング層91で囲まれた発光チップ100を切断して、図2の発光パッケージ120を提供してもよい。図18は、発光パッケージ120がその中に1つの発光チップ100を含むことを示しているが、本発明の概念は、発光パッケージ内の発光チップ100の数が特定の数であることに限定されない。例えば、いくつかの例示的な実施形態では、モールディング層91に囲まれた発光チップ100を所望の構成で切断してもよく、そのような発光パッケージは、当技術分野で知られている様々な方法によって、少なくとも1つ以上の発光チップ100をその中に含んでもよい。
上述したように、図11~図17では、発光チップ100が互いに分離(又は個片化)される前にパッシベーション層90が形成される工程を例示した。しかし、本発明の概念はこれに限定されない。例えば、いくつかの例示的な実施形態では、基板11上に形成された発光チップ100は、その上にパッシベーション層90を形成する工程の前に、互いに分離されていてもよい。より詳細には、図11に戻って、発光チップ100上にパッシベーション層90を形成する前に、発光チップ100を挟んで基板11全体に実質的に形成された第3発光積層体40を互いに分離し、それによって発光チップ100の間に基板11の少なくとも一部を露出させるように、分離工程を行ってもよい。この場合、発光チップ100間の第3発光積層体40の少なくとも側面も分離工程から露出していてもよい。このように、後の工程で発光チップ100のそれぞれにパッシベーション層90を形成する際、パッシベーション層90は、図11に示す発光チップ100の表面に加えて、露出した第3発光積層体40の側面も覆っていてもよい。このようにして、パッシベーション層90は、発光チップ100の外部環境からの信頼性をさらに向上させてもよい。また、パッシベーション層90は、各発光積層体からその長手方向に向かって放出される光を実質的に遮断し、発光チップ100の垂直方向に向かっての光効率を向上させることができる。
図19は、本発明の例示的な実施形態に従って構成された発光パッケージの概略断面図であり、図20は、本発明の他の例示的な実施形態に従って構成された発光パッケージの概略断面図である。
図19を参照すると、例示的な実施形態による発光パッケージ210は、発光チップ200と、下部回路電極11pa’、中間回路電極11pb’及び上部回路電極11pc’を含む回路基板11p’と、発光チップ200の少なくとも側面を囲むモールディング層91’とを含む。
モールディング層91’は、発光チップ200を外部の衝撃から保護するために、発光チップ200の少なくとも側面を囲んでもよい。図示された例示的な実施形態によれば、モールディング層91’は、発光チップ200の少なくとも1つの表面を露出させて、光効率と色純度を高めてもよい。この場合、図示された例示的な実施形態による発光チップ200は、発光積層構造が成長した基板を含まないので、発光パッケージ210から放出された光は、明るさと純度が増加する。例示的な実施形態によれば、モールディング層91’は、有機又は無機のポリマーを含んでもよい。いくつかの例示的な実施形態では、モールディング層91’は、パッシベーション層290と実質的に同じ材料を含んでもよい。しかし、本発明の概念はこれに限定されるものではなく、いくつかの例示的な実施形態では、モールディング層91’及びパッシベーション層290は、互いに異なる材料を含んでもよい。
例示的な実施形態による発光パッケージ210は、接続電極の形状と、発光チップ200が接続電極の間に形成されたパッシベーション層290を含むことを除いて、図1の発光パッケージ110と実質的に同じであるが、これについては以下で詳細に説明する。なお、回路基板11p’及びその構成要素は、上述した回路基板11pと実質的に同じであるため、冗長性を避けるために、その繰り返しの説明は省略する。
例示的な実施形態によれば、発光パッケージ210の上部電極11pc’は、最終デバイスの電極のピッチに対応する所定のピッチで互いに離間していてもよい。このようにすれば、最終デバイスのその電極のレイアウトが従来の発光デバイス用に設計されたものであっても、発光パッケージ210は、表示デバイスなどの最終デバイスの基板に容易に実装することができる。
図20を参照すると、例示的な実施形態による発光パッケージ220は、モールディング層91’の形状を除いて、図19の発光パッケージ210と実質的に同じである。より詳細には、図示の例示的な実施形態によるモールディング層91’は、発光チップ200の上面を覆っている。このようにして、モールディング層91’は、発光チップ200を外部からの衝撃や、埃や水分などの外部粒子が発光積層構造に浸入することから保護することができる。また、図20に示すように、モールディング層91’が発光チップ200の上面を覆っている場合、モールディング層91’の厚さを調整したり、モールディング層91’を所望の光透過率が得られる材料で形成したりすることで、光の透過率を制御することができる。なお、発光パッケージ220は、モールディング層91’の形状を除いて、図19の発光パッケージ210と実質的に同じであるため、その構成要素についての繰り返しの説明は、冗長性を避けるために省略する。
図21A及び図22Aは、別の例示的な実施形態による発光チップの製造プロセスを示す平面図である。図21B及び図22Bは、別の例示的な実施形態による、図21A及び図22Aに示されたその対応する平面図の線A-A’に沿って取られた断面図である。
図21A及び図21Bを参照すると、例示的な実施形態による発光チップ200は、発光積層構造と、接続電極20ce’、30ce’、40ce’及び50ce’と、その間に形成されたパッシベーション層290とを含む。発光積層構造は、図9A及び図9Bに示す構成と実質的に類似している。しかし、図示の例示的な実施形態によれば、パッシベーション層290は、図9A及び図9Bに示す発光積層構造の上面の少なくとも一部を覆うように形成されてもよい。より詳細には、パッシベーション層290は、積層構造の上部に配置された第1発光積層体20の上面の少なくとも一部を覆い、製造時の外部応力から発光積層構造を保護してもよい。
図示された例示的な実施形態によれば、パッシベーション層290は、基板11に対して傾斜した角度を形成してもよい。例えば、パッシベーション層290と基板11との間に形成される角度G及びG’(図22B参照)は、約80°未満であってもよい。傾斜角度が約80°よりも大きい場合、パッシベーション層290は、発光積層構造の側面に形成された段差を十分に覆うことができない可能性がある。いくつかの例示的な実施形態では、パッシベーション層290と基板11との間の傾斜角は、約60°よりも大きく、約70°よりも小さくてもよい。このようにして、パッシベーション層290上に形成される接続電極20ce’、30ce’、40ce’及び50ce’(図22A及び図22B参照)も、発光積層構造上に安定して形成されてもよい。いくつかの例示的な実施形態では、パッシベーション層290の上面と側面との間に形成されるエッジは、その上に形成される接続電極20ce’、30ce’、40ce’及び50ce’が実質的に均一な厚さを有するように、滑らかな角度を形成してもよい。しかしながら、本発明の概念はこれに限定されるものではなく、いくつかの例示的な実施形態では、パッシベーション層290の上面と側面との間に実質的に鋭利なエッジが形成されてもよい。
図22A及び図22Bを参照すると、図示された例示的な実施形態によれば、互いに間隔を空けた第1、第2、第3及び第4接続電極20ce’、30ce’、40ce’及び50ce’がパッシベーション層290上に形成されている。上述したように、第1、第2、第3及び第4接続電極20ce’、30ce’、40ce’及び50ce’は、発光チップ100の第1、第2、第3及び第4接続電極20ce、30ce、40ce及び50ceと同様に、それぞれ第1、第2、第3及び第4バンプ電極20bp、30bp、40bp及び50bpと電気的に接続されて、発光積層体20、30及び40のそれぞれに外部信号を伝送してもよい。より詳細には、第1接続電極20ce’は、第1パッド20pdを介して第1上部コンタクト電極21nに接続された第1バンプ電極20bpに接続されて、第1発光積層体20の第1型半導体層21に電気的に接続されていてもよい。また、第2接続電極30ce’は、第2パッド30pdを介して第2バンプ電極30bpに接続され、第2発光積層体30の第1型半導体層31に電気的に接続されていてもよい。また、第3接続電極40ce’は、第3パッド40pdに接続された第3バンプ電極40bpに接続されて、第3発光積層体40の第1型半導体層41に電気的に接続されていてもよい。また、第4接続電極50ce’は、第4パッド50bpに接続された第4バンプ電極50bpに接続されて、第1、第2及び第3下部コンタクト電極25p、35p及び45pを介して、発光積層体20、30及び40の第2型半導体層25、35及び45にそれぞれ電気的に接続されていてもよい。
第1、第2、第3及び第4接続電極20ce’、30ce’、40ce’及び50ce’の形成方法は特に限定されない。例えば、例示的な実施形態によれば、パッシベーション層290上に導電層を成膜し、導電層の各々が、パッシベーション層290によって露出した第1バンプ電極20bp、第2バンプ電極30bp、第3バンプ電極40bp及び第4バンプ電極50bpの一部とそれぞれ重なるように、フォトリソグラフィなどを用いてパターニングしてもよい。例示的な実施形態による導電層(例えば、接続電極)は、Cu、Ni、Ti、Sb、Zn、Mo、Co、Sn、Ag又はこれらの合金などの金属を含んでいてもよい。この場合、別のめっき工程を省略してもよい。いくつかの例示的な実施形態では、接続電極20ce’、30ce’、40ce’及び50ce’の酸化を防止又は少なくとも抑制するために、無電解ニッケル浸漬金(ENIG)などによって、導電層上に追加の金属を蒸着してもよい。
図示された例示的な実施形態によれば、接続電極20ce’、30ce’、40ce’及び50ce’のそれぞれは、発光積層構造及びパッシベーション層290を実質的に覆うように、基板11から離れて突出する湾曲した又は角張った形状を有していてもよい。図面に示すように、接続電極20ce’、30ce’、40ce’及び50ce’のそれぞれは、発光積層構造と外部の配線又は電極との間の電気的接続を容易にするとともに、後続の接合及び転送ステップ中に発光チップ200とPCBなどの他の要素との密着性を高めるために、実質的に平坦な上面を有していてもよい。図示された例示的な実施形態による接続電極20ce’、30ce’、40ce’及び50ce’は、発光積層構造を保護するために、各発光積層体20、30及び40の少なくとも一部を取り囲んでもよく、これにより、発光チップ200は、パッシベーション層290とともに、後続の様々な工程に耐えうるより安定した構造を有するようになる。例えば、発光積層構造の少なくとも側面を囲む接続電極20ce’、30ce’、40ce’及び50ce’は、発光積層構造に直接かかる応力の少なくとも一部を吸収して、製造時に発光チップを保護することができるようになっている。
図示された例示的な実施形態によれば、第3接続電極40ce’は、第1接続電極20ce’に対して非対称であるように示されている。より詳細には、接続電極20ce’、30ce’、40ce’及び50ce’のそれぞれは、パッシベーション層290と重ならない部分を有していてもよく、例えば図22Bは、第3接続電極40ce’のパッシベーション層290と重ならない部分が、基板11の対向する2つの端部付近において、第1接続電極20ce’のそれよりも面積が大きいことを示している。しかしながら、本発明の概念はこれに限定されるものではなく、いくつかの例示的な実施形態では、接続電極20ce’、30ce’、40ce’及び50ce’のそれぞれは、互いに対称であってもよい。例えば、接続電極20ce’、30ce’、40ce’及び50ce’のそれぞれのうち、パッシベーション層290と重ならない部分は、互いに同じ面積を有していてもよい。
図面では、パッシベーション層290の上面に配置されている接続電極20ce’、30ce’、40ce’及び50ce’の部分の間にパッシベーション層290が形成されていないが、本発明の概念はこれに限定されない。例えば、いくつかの例示的な実施形態では、パッシベーション層290の上面が、接続電極20ce’、30ce’、40ce’及び50ce’の上面と実質的に同一平面になるように、パッシベーション層290が接続電極20ce’、30ce’、40ce’及び50ce’の間に形成されてもよい。このようにすることで、後の工程において、発光チップ200とプリント基板等との密着性をさらに強化することができる。なお、パッシベーション層290のうち、接続電極20ce’、30ce’、40ce’及び50ce’の間に配置される部分は、接続電極20ce’、30ce’、40ce’及び50ce’を形成する前に形成してもよいし、形成した後に形成してもよい。なお、図示した例示的な実施形態による発光チップ200の構成要素は、上述した発光チップ100の構成要素と実質的に同じであるため、実質的に同じ要素についての繰り返しの説明は、冗長性を避けるために省略する。
図23及び図24は、例示的な実施形態による発光パッケージの製造工程を示す概略断面図である。
図22を参照すると、成長基板11上に形成された発光チップ200のアレイは、互いに分離されて、回路基板11p’に実装されるように転送されてもよい。例示的な実施形態による回路基板11p’は、上述した回路基板11pと実質的に同じであるため、冗長性を避けるために、その繰り返しの説明は省略する。上述したように、回路基板11p’の上部回路電極11pc’は、表示装置などの最終デバイスの電極のピッチに適合するように、所望のピッチで互いに離間していてもよい。
図24を参照すると、互いに分離された発光チップ200が回路基板11p’に実装されると、発光チップ200の基板11は、LLO法などの当技術分野における様々な公知の方法によって取り除かれてもよい。このように、発光チップ200から基板11が取り除かれているので、発光チップ200から発せられた光が基板11を通過することがなく、発光チップ200の光効率や色純度を高めることができる。この場合、基板11が発光チップ200から取り除かれていても、例示的な実施形態に従って構成された発光チップ200は、パッシベーション層290及び接続電極20ce’、30ce’、40ce’及び50ce’が湾曲した形状を有することにより、少なくとも部分的に強化された構造を有するので、発光チップ200は、製造時又は使用時に発生する可能性のある、それに加えられる様々な外部応力に耐えることができる。
なお、図23及び図24では、成長基板11が切断された後に、発光チップ200から成長基板11が取り除かれる(例えば、発光チップ200が個片化される)様子を示しているが、本発明の概念はこれに限定されるものではない。
図25、図26、図27、図28及び図29は、例示的な実施形態による図19の発光パッケージの製造工程を示す模式的な断面図である。
図25~図27を参照すると、別の例示的な実施形態によると、図23及び図24に示すように、基板11が切断された後に発光チップ200から取り除かれるのではなく、成長基板11が選択された発光チップ200から取り除かれる。
より詳細には、基板11上に形成された発光チップ200のアレイは、発光チップ200を挟んで基板11全体に実質的に形成された第3発光積層体40が互いに分離されるように、分離工程を経て分離されてもよい。この場合、分離工程は、発光積層構造上にパッシベーション層290を形成する前に行ってもよいし、形成した後に行ってもよい。
発光チップ200の間に配置された基板11の少なくとも一部が露出するように、発光チップ200が互いに分離されると、発光チップ200は回路基板11p’に実装される。この場合、下部回路電極11pa’は、基板11上に形成された発光チップ200の一部のみに対応するように形成されていてもよい。発光チップ200が回路基板11p’上に配置されると、図26に示すように、転写される発光チップ200に対して選択的にレーザLが照射されてもよい。この場合、例示的な実施形態によれば、発光チップ200の接続電極を、回路基板11p’の下部回路電極11pa’に、それぞれ、例えばACF(Anisotropic Conductive Film)接合によって接合してもよい。発光チップ200が、他の接合方法に比べて低温で行われ得るACF接合によって回路基板11p’に接合される場合、発光チップ200は、接合時に高温に曝されることから保護され得る。しかしながら、本発明の概念は、特定の接合方法に限定されるものではない。例えば、いくつかの例示的な実施形態では、発光チップ200は、異方性導電ペースト(ACP)、はんだ、ボールグリッドエリア(BGA)又は、Cu及びSnの少なくとも一方を含むマイクロバンプを用いて回路基板11p’に接合されてもよい。この場合、図22Bに示すように、発光チップ200のパッシベーション層290と重なる接続電極の部分が実質的に平面であるため、発光チップ200の異方性導電膜への密着性が高まり、回路基板11p’に接合した際に、より安定した構造を形成することができる。
図27を参照して、次に、基板11を持ち上げて、レーザーLが選択的に照射された発光チップ200を回路基板11p’に実装してもよい。また、レーザLが照射されなかった残りの発光チップ200は、基板11と一緒に持ち上げられ、後に所望の異なる又は同じ回路基板11p’に転送されてもよい。
いくつかの例示的な実施形態では、基板11を取り除くことで露出する最上部のLED積層体の表面に凹凸部を形成して、各発光積層体から発せられる光の見え方のバランスを取ってもよい。
図28を参照すると、発光チップ200が回路基板11p’に実装されると、発光チップ200の少なくとも側面を囲むようにモールディング層91’が形成されてもよい。例示的な実施形態によれば、モールディング層91’は、発光チップ200から放出された光の一部を透過させてもよく、また、外部の光の一部を反射、回折及び/又は吸収して、外部の光が発光チップ200によってユーザに視認され得る方向に向かって反射されるのを防止してもよい。モールディング層91’は、発光チップ200の少なくとも側面を取り囲み、発光チップ200を外部の湿気や応力から保護するとともに、発光パッケージの構造的な構成を強化して、その後の転写及び/又は実装工程を容易にしてもよい。
図示された例示的な実施形態によれば、モールディング層91’は、発光チップ200の接続電極20ce’、30ce’、40ce’及び50ce’の間に形成され、パッシベーション層290の少なくとも一部を覆ってもよい。例示的な実施形態によるモールディング層91’は、エポキシモールディングコンパウンド(EMC)を含んでもよく、黒色や透明などの様々な色を有するように形成されてもよいが、これに限られるものではない。例えば、いくつかの例示的な実施形態では、モールディング層91’は、感光性を有するポリイミドドライフィルム(PID)を含んでもよい。モールディング層91’は、ラミネーション法、トランスファモールド法及び/又は印刷法など、当技術分野で知られている様々な方法で形成されてもよい。例えば、モールディング層91’は、発光パッケージの実質的に平面的な上面を提供することによって光の均一性を向上させるために、発光チップ200上に有機ポリマーシートを配置し、真空中で高温高圧を印加する真空ラミネートプロセスによって形成されてもよい。いくつかの例示的な実施形態では、モールディング層91’及びパッシベーション層290は、実質的に同じ材料又は互いに異なる材料を含んでもよい。
図29を参照して、回路基板11p’は、表示装置などの発光パッケージが搭載される最終デバイスを考慮して、発光パッケージを提供するために、所望の構成で切断されてもよい。例えば、発光パッケージ210は、n×m配列で配置された1つ以上の発光チップ200を含んでいてもよく、n及びmは自然数である。図29は、その中に2つの発光チップ200を含む発光パッケージを例示的に示しているが、本発明の概念は、発光パッケージ内の発光チップ100の数が特定の数であることに限定されない。
図示された例示的な実施形態によれば、モールディング層91’は、発光チップ200の少なくとも一部を露出させてもよい。例えば、基板11に接触した第3発光積層体40などの発光チップ200の一部を、モールディング層91’から露出させて、発光チップ200から放出される光の有効性及び色純度をさらに高めてもよい。しかしながら、本発明の概念はこれに限定されるものではなく、いくつかの例示的な実施形態において、モールディング層91’は、発光チップ200のうち基板11に接触した部分を覆ってもよい。
図30は、別の例示的な実施形態による図20の発光パッケージの製造工程を示す概略断面図である。
図30を参照すると、例示的な実施形態によれば、モールディング層91’は、図27に示す回路基板11p’に実装された発光チップ200を覆うように形成されてもよい。このように、モールディング層91’は、発光チップ200を外部応力などから保護するとともに、外光がユーザに向けて反射することを防止してもよい。また、モールディング層91’の厚さを調整したり、所望の光透過率が得られる材料でモールディング層91’を形成したりすることで、光の透過率を制御してもよい。その後、回路基板11p’は、表示装置などの発光パッケージが搭載される最終デバイスを考慮して、所望の形状に切断され、図20に示す発光パッケージ220のような発光パッケージが提供されてもよい。例えば、発光パッケージ220は、n×m配列で配置された1つ以上の発光チップ200を含んでいてもよく、n及びmは自然数である。
本明細書では、特定の例示的な実施形態及び実装を説明してきたが、他の実施形態及び修正がこの説明から明らかであろう。したがって、本発明の概念は、そのような実施形態に限定されるものではなく、添付の特許請求の範囲のより広い範囲と、当業者には明らかな、様々な自明な変更や均等物にも適用されるものである。
Claims (20)
- 対向する第1面及び第2面を有する第1LEDサブユニットと、
前記第1LEDサブユニットの前記第2面に配置された第2LEDサブユニットと、
前記第2LEDサブユニット上に配置された第3LEDサブユニットと、
側面を有し、前記第1、第2及び第3LEDサブユニットの少なくとも1つに電気的に接続された複数の接続電極であって、前記接続電極は、前記第1、第2及び第3LEDサブユニットの少なくとも1つの側面を覆っている、複数の接続電極と、
前記接続電極の少なくとも側面を囲む第1パッシベーション層であって、前記第1パッシベーション層は、前記第1LEDサブユニットの第1面の少なくとも一部を露出させる第1パッシベーション層と、
対向する第1面及び第2面を有し、前記第1面が前記複数のLEDサブユニットに対向する基板と、
前記基板の第1面に配置され、前記接続電極の少なくとも1つに接続された第1電極と、
を含む、発光パッケージ。 - 前記複数の接続電極は、前記第1、第2及び第3LEDサブユニットのうち少なくとも1つと重なる、請求項1に記載の発光パッケージ。
- 前記複数の接続電極の少なくともいくつかの側面に接する第2パッシベーション層をさらに含む、請求項1に記載の発光パッケージ。
- 前記第2パッシベーション層は、前記複数の接続電極の間に配置される、請求項3に記載の発光パッケージ。
- 前記第1パッシベーション層は、黒色エポキシモールディングコンパウンド及びポリイミドフィルムの少なくとも一方を含む、請求項1に記載の発光パッケージ。
- 前記第1電極は、複数のコンタクト電極を含み、それぞれが第1距離だけ互いに離間すると共に、前記複数の接続電極の1つに対応しており、
前記発光パッケージは、前記基板の前記第2面に配置された複数の第2電極をさらに含み、前記複数の第2電極のそれぞれは、第2距離だけ互いに離間すると共に、前記複数のコンタクト電極のそれぞれの1つに接続され、
前記第2距離は、前記第1距離よりも大きい、請求項1に記載の発光パッケージ。 - 前記第1パッシベーション層と前記第2パッシベーション層とは、異なる材料を含む、請求項1に記載の発光パッケージ。
- 前記第1LEDサブユニットは、第1LED発光積層体を含み、
前記第2LEDサブユニットは、第2LED発光積層体を含み、
前記第3LEDサブユニットは、第3LED発光積層体を含み、
前記第1、第2及び第3LED発光積層体は、前記基板と重なる領域が順次小さくなり、
前記LED発光積層体の少なくとも1つは、約10,000平方μm未満の表面積を有するマイクロLEDを含む、請求項1に記載の発光パッケージ。 - 前記複数の接続電極と前記第3LEDサブユニットとの間に配置された第2パッシベーション層をさらに含み、
前記第2パッシベーション層の側面と前記第1LEDサブユニットの第1表面との間で定義される角度が約80°未満である、請求項8に記載の発光パッケージ。 - 前記複数の接続電極の少なくとも1つは、前記第2パッシベーション層の少なくとも側面及び上面を覆う、請求項1に記載の発光パッケージ。
- 対向する第1面及び第2面を有する第1LEDサブユニットと、
前記第1LEDサブユニットの前記第2面に配置された第2LEDサブユニットと、
前記第2LEDサブユニット上に配置された第3LEDサブユニットと、
側面を有し、前記第1、第2及び第3LEDサブユニットの少なくとも1つに電気的に接続された複数の接続電極であって、前記複数の接続電極は、前記第1、第2及び第3LEDサブユニットの少なくとも1つの側面を覆っている、複数の接続電極と、
前記複数の接続電極の少なくとも側面を囲み、前記第1LEDサブユニットの前記第1面の少なくとも一部を覆う部分を有する第1パッシベーション層と、
対向する第1面及び第2面を有し、前記第1面が前記複数のLEDサブユニットに対向する基板と、
前記基板の前記第1面に配置され、前記複数の接続電極の少なくとも1つに接続された第1電極と、
を含む、発光パッケージ。 - 前記第1LEDサブユニットの前記第1面を覆う前記第1パッシベーション層の部分は、約100μm未満の厚さを有する、請求項11に記載の発光パッケージ。
- 前記第1パッシベーション層は、前記第1LEDサブユニットの前記第1面に接する、請求項11に記載の発光パッケージ。
- 前記基板の前記第2面に配置され、前記第1電極に接続された第2電極をさらに含み、
前記第2電極は、前記複数のLEDサブユニットの少なくとも1つと重なり、第1面積を有する第1部分と、前記複数のLEDサブユニットの少なくとも1つと重ならず、前記第1面積よりも大きい第2面積を有する第2部分と、を含む、請求項11に記載の発光パッケージ。 - 前記複数の接続電極の少なくとも側面に接する第2パッシベーション層をさらに含む、請求項11に記載の発光パッケージ。
- 前記第1パッシベーション層と前記第2パッシベーション層とは、異なる材料を含む、請求項15に記載の発光パッケージ。
- 前記複数の接続電極の少なくとも1つは、前記第2パッシベーション層の側面及び上面に接する、請求項15に記載の発光パッケージ。
- 前記複数の接続電極の少なくとも1つは、角張った形状を有する、請求項11に記載の発光パッケージ。
- 前記第1パッシベーション層は、前記複数の接続電極の間に配置される、請求項11に記載の発光パッケージ。
- 前記複数の接続電極の少なくとも1つは、対向する第1面及び第2面を有し、前記第1面は、前記複数のLEDサブユニットに対向し、
前記接続電極の前記第1面は、前記第2面の面積よりも大きい面積を有する、請求項11に記載の発光パッケージ。
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