KR101023480B1 - 오염 방지막이 형성된 엘이디 칩 및 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 엘이디 칩 및 그 제조 공정에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 페이스트의 솔벤트에 의한 오염을 방지하기 위한 수단이 도입된 엘이디 칩 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

본 발명에 따른 조면 처리된 엘이디 칩에는 전극 주변부에 투명하고 평탄한 오염 방지용 박막이 형성되어 있고, 조면 처리된 엘이디 칩의 표면을 따라 페이스트 용매가 모세관 현상을 통해 이동하는 것을 방지하도록 구성된다.

본 발명에 따른 엘이디 칩은 전극 주변부에 오염 방지용 박막이 형성되어, 페이스트의 용매에 의한 오염을 방지할 뿐만 아니라, 또한 엘이디 칩의 광효율을 높여주게 된다.

Description

오염 방지막이 형성된 엘이디 칩 및 그 제조 방법{LED CHIP WITH A AND MANUFACTURING METHODS THEREOF}

본 발명은 엘이디 칩 및 그 제조 공정에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 페이스트의 솔벤트에 의한 오염을 방지하기 위한 수단이 도입된 엘이디 칩 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

발광 다이오드는 칩 내부에서 발생된 광은 칩의 표면에 도달하여 외부에 방출되는데, 외부 양자 효율을 증대하기 위해 일반적으로 칩의 표면을 거칠게 하는 조면 처리한다. 이런 조면 처리는 칩의 표면뿐만 아니라 측면까지도 형성할 수 있는데, 조면의 크기는 수백 나노에서 수 마이크로 크기의 미세 거칠기를 가진다. 발광 다이오드 칩은 램프로 만들어지는 조립과정에서 전도 물질의 틀 안에 놓여지고, 전기적 접촉을 형성하기 위해 일반적으로 Ag 페이스트를 사용한다. 페이스트에 포함된 액체 성분은 경화(curing)공정에서 휘발되기도 하지만, 경화되기전에 칩의 표면에 형성된 미세 조면에서 모세관 현상에 의해 액체 성분이 전극을 오염시켜, 전극에 대한 본딩 공정시 불량을 발생시키는 문제가 있어왔다.

이에 따라, 칩에 일부면에서 조면 처리를 제거하는 방안들을 고려하였으나, 이 경우, 이로 인한 광 효율의 감소가 수반되는 문제가 있다. 따라서, 광 효율의 감소없이 페이스트에 의한 오염을 막을 수 있는 방법에 대한 요구가 계속되고 있다.

본 발명은 또한 발광칩 전극이 페이스트 용매의 모세관 현상에 의해 오염되는 것을 방지하면서, 광 효율을 향상시킬 수 있는 새로운 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 용매의 모세관 현상에 의한 오염을 방지할 수 있는 전극이 형성된 새로운 발광칩을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 용매의 모세관 현상에 의한 오염을 방지하면서, 광효율을 높일 수 있는 새로운 박막을 제공하는 것이다.

상기와 같은 문제를 해결하기 위해서, 본 발명은 전극 주위에 표면이 평탄하고, 상기 발광칩에 투광성인 박막이 형성된 특징으로 하는 표면이 거칠게 조면 처리된 발광칩으로 이루어진다.

본 발명에 있어서, 표면이 평탄한 박막은 용매의 모세관 현상이 일어나지 않을 정도의 거칠기를 가지는 평면을 가지는 박막을 의미하며, 바람직하게는 모세관 현상이 수반되지 않는 물리적으로 평탄한 표면을 가지는 막이다.

본 발명에 있어서, 상기 투광성 박막은 발광칩에서 발광되는 광에 대해서 투광성인 박막을 의미하는 것이다. 발광칩에서는 칩의 종류에 따라 다양한 광이 발광될 수 있으며, 바람직하게는 자외선에서부터 적외선에 이르는 파장의 광이 사용될 있다. 발명의 바람직한 실시에 있어서, 상기 발광은 적외선 발광이며, 상기 칩은 적외선 LED 칩이다.

본 발명에 있어서, 상기 투광성 박막은 칩에서 생성된 광이 박막을 통과하면서 칩내부로 반사되어 소멸되는 것을 방지할 수 있는 범위의 굴절율을 가지는 것이 바람직하다. 본 발명의 실시에 있어서, 적외선 LED의 경우 발광칩의 경우 굴절율이 1에서 3.8의 범위를 가지는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 1.5 내지 3.3의 범위이며, 가장 바람직하게는 1.5-2.5의 범위이다. 상기 박막의 굴절율이 상기 범위를 벗어나게 칩에서 발광된 광이 투광성 박막에 의해 반사되어 칩의 발광 효율이 떨어질 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 투광성 박막은 용매에 의한 전극의 표면 오염을 방지하기 위한 것으로서, 이에 따라 투광성 박막은 전극 주변에서 상기 모세관 현상을 단절시킬 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 박막은 평탄성과 투광성등의 특성을 만족시키는 한 다양한 형태로 구현될 수 있다. 발명의 일 실시에 있어서, 상기 투광성 박막은 적외선에 투광성인 물질을 공지의 박막 코팅 방식, 일예로 스핀코팅이나 증착, 일예로 물리적 증착, 화학증착이나 원자층 증착과 같은 방식을 이용하여 단층 또는 다층의 형태로 형성될 수 있다.

본 발명의 바람직한 일 실시에 있어서, 상기 평탄한 투광성 박막은 스핀코팅에 의해 형성된 산화 실리콘층과 그 위에 형성되어 모세관 현상을 막을 수 있는 평탄화된 유기 또는 무기 보호 층일 수 있다.

본 발명의 실시에 있어서, 상기 전극은 박막을 일부 식각한 후 칩 표면에 형성될 수 있으며, 일 실시에 있어서, 투광성 박막이 전도성일 경우에는 전극은 투광성 박막 위에 형성할 수 있다. 만일 상기 투광성 박막이 비전도성일 경우에는 전극은 상기 투광성 박막을 일부 식각한 후 칩에 형성된다.

본 발명은 일 측면에 있어서, 표면이 거칠게 조면 처리된 LED 칩의 전극 주변에 모세관 현상에 의한 액체 이동을 방지하기 위한 평탄한 표면의 투광성 박막을 형성하는 것을 특징으로 하는 발광칩 제조 방법을 제공한다.

본 발명에 있어서, 상기 투광성 박막은 발광칩에서 발광되는 광을 투광시킬 수 있도록 발광되는 광에 대해서 투광성을 가지며, 상기 발광칩에서 발광되는 광이 반사에 의해서 소멸되지 않토록 적절한 굴절율을 가지는 것이 바람직하다.

본 발명은 일 실시에 있어서, 조면처리된 발광칩 표면에 평탄한 투광성 박막을 형성하는 단계와 상기 박막에 전극을 형성하는 단계로 이루어진다.

본 발명에 있어서, 상기 투광성 박막은 투광성 재료를 스핀코팅 또는 증착등 공지된 방식으로 진행될 수 있다. 본 발명의 실시에 있어서, 상기 스핀코팅되는 투광성 재료로는 산화 실리콘 막, 평탄화된 투광성 재료로는 유기 보호층, 일예로 폴리이미드(Polyimide)을 사용할 수 있다. 산화 실리콘 층과 그 위에 폴리이미드 층을 형성하는 것이 더욱 좋다.

본 발명에 있어서, 상기 전극은 상기 투광성 박막층이 전도성인 경우 투광성 박막층 위에 형성될 수 있으며, 상기 투광성 박막층이 비전도성일 경우에는 상기 투광성 박막층을 식각한 후, 발광층에 직접 부착하는 것이 좋다.

본 발명은 일 측면에 있어서, 표면이 거칠게 조면 처리된 발광칩, 상기 발광칩의 표면에 형성되는 투광성 제1박막; 및 상기 제1박막에 형성되는 평탄한 투광성 제2박막을 포함하며 상기 박막은 굴절율이 1에서 3.8 인 것을 특징으로 하는 발광칩을 제공한다.

본 발명은 일 측면에 있어서, 조면처리된 발광칩에 투광성 박막을 형성하여 액체의 모세관 이동을 통한 전극의 오염을 방지하는 방법을 제공한다.

본 발명에 있어서, 상기 조면처리된 발광칩에 오염방지용으로 형성되는 투광막은 굴절률이나 발광칩의 광의 종류에 따라 상이할 수 있으며, 바람직하게는 10-100 nm정도의 두께가 바람직하다.

본 발명을 통해서, 조면 처리된 발광칩에서 칩의 발광성을 유지하면서 유체의 모세관 현상을 통한 전달을 방지할 수 있는 새로운 방법에 제공되었다. 또한, 본 발명에 따라 유체에 의한 전극의 오염을 방지할 수 있는 새로운 박막이 제공되었다.

또한, 본 발명에 따른 조면처리된 발광칩은 발광특성을 유지하면서도 페이스트 용매에 의한 전극오염을 방지할 수 있어, 발광칩의 발광 효율을 향상시킬 수 있 게 되었다.

이하, 도면과 실시예를 통해서 상세하게 설명한다. 하기 실시예를 통해서 발명이 상세하게 설명되더라도, 이는 결코 발명의 범위를 한정하기 위한 것은 아니며, 발명을 예시하기 위한 것이다.

도 1의 사진과 도 2의 측단도에서 도시된 바와 같이, 종래 발광칩(100)은 통상 직사각형 형태로 이루어지며, 상면 및 측면이 조면처리된 칩이며, 상면에 전극(1)이 형성된다.

도 3에서 도시된 바와 같이, 투광성 박막(2)은 전극(1)이 설치되는 칩(100)의 상면에 형성되며, 하면은 페이스트에 의해서 접착된다. 페이스트에 포함된 용매들은 모세관 현상을 통해서 조면처리된 측면을 통해서 위로 상승하다, 투광성 박막(2)에 의해서 이동이 저지되어 전극 표면까지 이동하지 못한다. 본 발명에 따른 발광칩(100)은 전극이 형성되는 상면의 전극 주변에 투광성 보호층이 형성되며, 제조의 편의를 위해서 칩 상면에 보호층을 먼저 코팅 또는 증착해서 형성한 후, 전극이 설치되는 부위를 에칭한 후, 전극이 설치된다.

도 4에서 도시된 바와 같이, 투광성 박막을 전기전도성이 있는 투명 전극층 또는 일정 굴절율을 갖는 절연성 비반사막 (anti-reflective layer) (3)과 표면 평탄화를 위한 스핀코팅층(4)로 이루어진 다층 구조로 형성하여 칩의 발광성을 더욱 높일 수 있다.

다층 구조의 투명 보호 막은 조면처리된 칩 표면 위에 산화실리콘이나 질화 실리콘 층을 스핀 코팅이나 화학기상증착 방식으로 형성한 이후, 표면이 평탄화된 층 형성을 위해 스핀 코팅 방법으로 폴리이미드 막을 형성하였다. 조면처리된 칩 표면에 전기 전도성과 투광성을 구비한 층을 형성하기 위해서는 물리적 기상 증착이나 화학적 기상 증착 방식으로 기존에 투명전극으로 사용되고 있는 ITO나 ZnO계(ZnO:Al, ZnO:Ga 등) 투명 전극을 성장한 후, 평탄화를 위한 보호 막을 형성하면 된다.

실시예 1

조면처리한 웨이퍼에 표면 평탄화된 오염 방지를 위한 폴리이미드 층을 코팅하고, 전극부위를 에칭하여 전극을 형성하여 적외선 발광칩을 제조하였다. 제조된 적외선 발광칩을 접착용 페이스트로 고정시켰다. 제조된 칩의 표면을 촬영하였다. 폴리이미드 층의 굴절율은 1.5~1.7이고, 스핀 코팅에 의해 제조함으로써 조면의 골 부위를 평탄하게 하였다. 제조된 칩의 전기적 광학적 특성은 100mA에서 평균 PO는 33.2mW와 Vf분포는 1.40~1.48V에 분포하였다. 각 칩의 특성이 표 1에 나타내었다.

실시예 2

조면처리한 웨이퍼에 산화 실리콘 층을 형성하고, 전극부위를 에칭하여 전극을 형성하여 적외선 발광칩을 제조하였다. 제조된 적외선 발광칩을 접착용 페이스트로 고정시켰다. 제조된 칩의 표면을 촬영하였다.

실시예 3

조면처리한 웨이퍼에 산화 실리콘 층을 형성하고, 그 위에 다시 조면된 칩의 표면을 더욱 평탄화하기 위해 스핀코팅 방법을 이용하여 폴리이미드 층을 형성한 후, 전극 부위를 에칭하여 전극을 형성하여, 적외선 발광칩을 제조하였다. 제조된 적외선 발광칩을 적찹용 페이스트로 고정시켰다. 제작된 칩의 표면을 촬영하여 도 5에 나타내었다. 2층의 오염 보호 및 투광용 막이 형성된 칩의 표면을 전자현미경을 통해 분석하여 도 6에 기존 칩과 비교하였다. 이중 투광막이 형성된 칩 표면의 조면이 산화 실리콘과 폴리이미드에 의해 평탄화 됨으로써 조립 공정시 오염 불량이 개선된 것을 확인하였다.

비교실시예 1

조면처리한 웨이퍼에 전극을 형성하여, 적외선 발광칩을 제조하였다. 제조된 적외선 발광칩을 접착용 페이스트로 고정하였다. 제조된 발광칩의 표면을 촬영하였다.

표 1

시료	PO @100mA	Vf @100mA
실시예 1 (폴리이미드)	평균 33.2 mW	1.40 ~ 1.48 V
실시예 2 (산화실리콘)	평균 34.5 mW	1.40 ~ 1.48 V
실시예 3 (산화실리콘 + 폴리이미드)	평균 35.3 mW	1.40 ~ 1.48 V
비교실시예 1	평균 33.6 mW	1.40 ~ 1.48 V

도 1 은 종래 상면에 전극이 설치된 조면처리된 LED 칩의 SEM사진이다.

도 2 는 종래 LED칩의 측단면도이다.

도 3 은 본 발명의 일 실시에 따른 측단면도이다.

도 4 는 본 발명의 다른 실시에 따른 측단면도이다.

도 5 는 본 발명의 실예로 제작된 칩의 조립 후, Ag paste 요염 정도를 촬영한 광학 현미경 사진이다.

도 6a, 6b, 및 6c는 종래 기술에 따른 칩표면, 칩표면의 전극 주위의 확대사진, 및 칩표면을 측면에서 관찰한 사진이며, 도 6d. 6e, 6f는 본 발명에 따른 산화실리콘 및 폴리이미드 이중층이 형성된 칩표면, 칩표면의 전극 주위의 확대사진, 및 칩표면을 측면에서 관찰한 사진이다.

Claims (11)

1. 표면이 거칠게 조면 처리된 발광칩에 있어서, 상기 발광칩에서 발광된 광에 투광성인 박막이 전극 주위에 형성되고, 상기 박막은 모세관현상에 의한 액체 이동을 방지하기 위해 표면이 평탄한 박막인 것을 특징으로 하는 발광칩.
2. 제1항에 있어서, 상기 투광성 박막은 굴절율이 1에서 3.8 인 것을 특징으로 하는 발광칩.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 발광칩은 적외선 발광칩인 것을 특징으로 하는 발광칩.
4. 삭제
5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 투광성 박막은 코팅 또는 증착에 의해서 단층 또는 적층으로 형성되는 것을 특징으로 하는 발광칩.
6. 표면이 거칠게 조면 처리된 발광칩,

   상기 발광칩의 표면에 형성되는 투광성 제1박막; 및

   상기 제1박막에 형성되는 평탄한 투광성 제2박막을 포함하며

   상기 박막은 굴절율이 1에서 3.8 인 것을 특징으로 하는 발광칩.
7. 제6항에 있어서, 상기 제1박막은 산화 실리콘 또는 질화 실리콘으로 이루어진 무기 절연성 박막이나 ITO나 ZnO계 투명 전도성 박막으로 이루어지며, 제2박막은 표면 평탄화를 위한 유기 또는 무기 재료의 코팅층인 것을 특징으로 하는 발광칩.
8. 제6항에 있어서, 상기 제2박막은 폴리이미드 등의 유기 물질이나 산화 실리콘 (Spin On Glass) 등의 무기 물질을 코팅한 것을 특징으로 하는 발광칩.
9. 표면이 거칠게 조면 처리된 LED 칩의 전극 주변에 모세관 현상에 의한 액체 이동을 방지하기 위한 평탄한 표면의 투광성 박막을 형성하는 것을 특징으로 하는 발광칩 제조 방법.
10. 제9항에 있어서, 상기 투광성 박막은 폴리이미드 층으로 형성되는 발광칩 제조 방법.
11. 제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 투광성 박막은 굴절율이 1에서 3.8 인 것을 특징으로 하는 발광칩 제조 방법.

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