KR101173129B1 - 발광다이오드 모듈 제조방법 - Google Patents

Abstract

웨이퍼레벨에서 개별 발광다이오드 칩을 전기적으로 연결한 발광다이오드 모듈 제조방법을 개시한다. 개시된 발광다이오드 모듈의 제조방법은, 웨이퍼 상에 N형 반도체층, 활성층 및 P형 반도체층을 증착하는 단계; 상기 웨이퍼 상의 상기 복수의 발광다이오드 칩의 출력광의 파장을 검출하는 단계; 상기 복수의 발광다이오드 칩 중 적어도 2개 이상을 서로 전기적으로 연결하는 메탈라인을 상기 웨이퍼 상에 형성하여 발광다이오드 모듈을 구성하는 단계; 상기 검출된 파장을 기초로 상기 복수의 발광다이오드 칩의 출력광을 소망하는 광으로 변환하기 위한 형광체 배합비율을 결정하는 단계; 상기 결정된 형광체 배합비율에 따라 상기 복수의 발광다이오드 칩에 형광물질을 도포하는 단계; 상기 형광물질이 도포된 상기 웨이퍼를 오븐 큐어링하는 단계; 및 상기 발광다이오드 모듈을 다이싱하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

발광다이오드 모듈 제조방법{MANUFACTURING METHOD OF LIGHT EMITTING DIODE MODULE}

본 발명은 발광다이오드 모듈 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 웨이퍼레벨에서 개별 발광다이오드 칩을 전기적으로 연결 가능한 발광다이오드 모듈 제조방법에 관한 것이다.

도 1은 종래의 칩 레벨에서의 패키징 공정에 의해 제조된 발광다이오드 칩(1)으로 구성된 발광다이오드 모듈을 개략적으로 보여주고 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래에는 다이싱 완료된 개별 발광다이오드 칩(1)을 리드프레임(2)에 마운팅하고 CHIP LEVEL에서 PACKAGING 공정을 도식적으로 보여주고 있다. 먼저 컵형태의 댐(2b)이 존재하는 리드프레임(2)의 중심부에 발광다이오드 칩(1)을 부착한 후 칩(1) 상의 전극패드(3)와 리드프레임(2)에 형성된 전극(2a)을 서로 와이어(10)로 본딩한다. 그 다음에, 백색광을 출력하기 위해 WHITE TARGET 색좌표를 고려하여 상기 발광다이오드 칩(1) 표면에 대응하는 형광체 및 Si물질이 배합된 형광물질을 디스펜서(D)로 디스펜싱한다. 여기서, 상기 발광다이오드 칩(1)은 도 1의 지면(紙面)에 수직한 방향을 따라 복수개 배치될 수 있다.

이에 의해, 복수의 발광다이오드 칩(1)을 서로 와이어링 하여 형성된모듈이 제조된다.

이러한 모듈화 공정은 개별 발광 다이오드칩을 제조한 후 별도의 패키징 공정에서 이루어지므로 공정이 복잡하고 생산성이 떨어진다.

본 발명의 목적은, 웨이퍼레벨에서 복수의 발광다이오드를 전기적으로 연결 가능한 발광다이오드 모듈 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 공정을 단순화하고 생산성을 향상시킬 수 있는 발광다이오드 모듈 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 고밀도 집적화 가능한 발광다이어도 모듈 제조방법을 제공하는 것이다.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 발광다이오드 모듈의 제조방법에 있어서, 웨이퍼 상에 N형 반도체층, 활성층 및 P형 반도체층을 증착하는 단계; 상기 웨이퍼 상의 상기 복수의 발광다이오드 칩의 출력광의 파장을 검출하는 단계; 상기 복수의 발광다이오드 칩 중 적어도 2개 이상을 서로 전기적으로 연결하는 메탈라인을 상기 웨이퍼 상에 형성하여 발광다이오드 모듈을 구성하는 단계; 상기 검출된 파장을 기초로 상기 복수의 발광다이오드 칩의 출력광을 소망하는 광으로 변환하기 위한 형광체 배합비율을 결정하는 단계; 상기 결정된 형광체 배합비율에 따라 상기 복수의 발광다이오드 칩에 형광물질을 도포하는 단계; 상기 형광물질이 도포된 상기 웨이퍼를 오븐 큐어링하는 단계; 및 상기 발광다이오드 모듈을 다이싱하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 모듈 제조방법에 의해서 달성될 수 있다.

여기서, 상기 복수의 발광다이오드 칩의 출력광의 파장을 검출하는 단계는, 상기 메탈라인이 형성된 상기 발광다이오드 모듈의 출력광 파장을 검출하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 상기 형광체 배합비율을 결정하는 단계는, 상기 발광다이오드 모듈의 상기 출력광 파장을 기초로 상기 발광다이오드 모듈의 출력광을 소망하는 광으로 변환하기 위한 형광체 배합비율을 결정하는 단계를 포함할 수 있다.

그리고, 상기 복수의 발광다이오드에 형광물질을 도포하는 단계는, 상기 결정된 형광체 배합비율을 상기 발광다이오드 모듈에 도포하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 상기 발광다이오드 모듈을 구성하는 단계는, 상기 복수의 발광다이오드 중 제1발광다이오드 칩 및 제2발광다이오칩을 직렬 또는 병렬로 연결하는 단계를 포함할 수 있다.

상기한 바와 같이 구성된 발광다이오드 모듈 제조방법에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 모듈내 구성된 발광다이오드 칩간의 거리가 최소화 되므로 고밀도 집적화된 점광원(point source)개념의 광원이 구성 가능하므로 광학설계에 유리하며 또한 휘도는 모듈내 발광다이오드 칩의 개수 증가를 통하여 고휘도 조명의 구성이 가능하다.

둘째, 하나의 발광다이오드 칩내 휘도를 증가시키기 위하여 칩 사이즈를 키울 경우 한 칩내에서도 파장산포가 발생될 수도 있으나 본 발명은 단위 칩별로 파장 보상을 할 수 있으므로 균일한 색 구현이 가능하다.

셋째, 와이어링이 이루어지는 전극패드 개수가 감소되므로 실제 와이어링이 이루어지지 않는 전극패드의 크기를 획기적으로 줄일 수 있다. 이에 따라, 공정이 보다 단순해지고 생산성이 향상된다. 또한, 해당 전극패드의 면적감소분만큼 휘도가 증가하는 부가적인 효과를 기대할 수 있다.

넷째, 와이어링되는 전극패드 숫자가 감소되므로 패키징 공정비용도 줄일 수 있다. 양산성 증대의 효과가 기대된다.

다섯째, 웨이퍼 레벨에서 1개의 모듈이 RED, GREEN, BLUE로 구성되어 형성될 경우 하나의 모듈에서 다양한 색상의 조합이 가능하다. 이는 옥외 및 실내 전광판 및 고급 디자인 조명 등에 활용될 수 있으며 RGB 색상이 가장 근접한 거리에 존재하도록 설계되어 있어서 다양한 색상구현에 활용될 수 있다. 특히, 다양한 색상을 요구하는 인테리어 등의 고급조명, 실내외 전광판 등에서 최소 PIXEL 단위로 RGB를 이용한 다양한 색상 구현이 가능하다.

도 1은, 종래의 발광다이오드 칩을 리드프레임에 패키징하는 패키징 공정을 도식적으로 도시한 개략도,
도 2는, 본 발명의 제1실시예에 따른 반도체모듈(100)이 형성된 웨이퍼(100)의 개략 평면도,
도 3은, 색좌표계 및 동일한 색좌표의 백색광을 구현하기 위한 칩 종류 1, 2, 3에 대해 측정된 칩 파장 및 그에 대응한 형광체+Si 배합비를 도시한 표,
도 4는, 본 발명의 제1실시예에 따른 반도체모듈(100)의 형광층(127)을 형성하기 위해, 각 칩별로 행해지는 컨포멀 코팅(CONFORMAL COATING) 방식을 개략적으로 도시한 도면,
도 5는, 본 발명의 제2실시예에 따른 반도체모듈(200)이 형성된 웨이퍼(100)의 개략 평면도,
도 6은, 본 발명의 제3실시예에 따른 반도체모듈(300)의 개략 평면도,
도 7은, 본 발명의 제4실시예에 따른 반도체모듈(400)의 개략 평면도,
도 8은, 본 발명의 제5실시예에 따른 반도체모듈(500)의 개략 평면도이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 발광다이오드 모듈 및 그 제조방법를 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 제1실시예에 따른 발광다이오드 모듈(100, Light Emitting Diode Module)은 도 2에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(110)에 형성된 2개 이상의 발광다이오드 칩(120, 120a, 120b)을 서로 전기적으로 연결함으로써 형성된다. 즉, 상기 발광다이오드 모듈(100)은 웨이퍼(110) 상에서 서로 전기적으로 연결된 복수의 발광다이오드 칩(120, 120a, 120b)을 의미한다.

상기 복수의 발광다이오드 칩(120, 120a, 120b)은 서로 직렬 또는 병렬로 연결될 수 있다.

여기서, 상기 복수의 발광다이오드 칩(120, 120a, 120b)은, 각각 웨이퍼(110) 상에 증착 형성된 N형 반도체층(미도시), 활성층(미도시) 및 P형 반도체층(미도시)을 포함한다.

도 2에서, 우측 도면은 좌측의 적어도 하나의 발광다이오드 모듈(100)이 형성된 웨이퍼(110)의 요부 확대평면도이다. 도 2는, 일례로서 2개의 발광다오드칩 즉, 서로 메탈라인(125, 126)에 의해 전기적으로 연결된 제1발광다이오드칩(120a) 및 제2발광다이오드칩(120b)으로 구성된 발광다이오드 모듈(100)을 도시하고 있다. 물론, 상기 발광다이오드 모듈(100)은 3개 이상의 발광다이오드 칩으로 구성될 수도 있다.

제1 및 제2발광다이오드 칩(120a, 120b)은, 각각 N형 반도체층(미도시) 및 P형반도체층(미도시)에 바이어스 전압을 인가하기 위한 N형전극패드(124a, 124b) 및 P형전극패드(121a, 121b)를 포함한다.

상기 제1 발광다이오드 칩(120a)의 상기 P형전극패드(121a)와 상기 제2발광다이오드 칩(120b)의 상기 P형전극패드(121b)는 상기 웨이퍼(110) 표면 상에 반도체 공정을 통해 형성되는 메탈라인(125)에 의해 서로 전기적으로 연결된다. 또한, 상기 제1 발광다이오드 칩(120a)의 상기 N형전극패드(124a)와 상기 제2발광다이오드 칩(120b)의 상기 N형전극패드(124b)는 또 따른 메탈라인(126)에 의해 서로 전기적으로 연결될 수 있다.

여기서, 도면에서 메탈라인은 편의상"빨간색 선"으로 표시하기로 한다.

상기 메탈라인(125, 126)은 상기 P형 및 N형전극패드(121a, 121b, 124a, 124b)를 형성할 때 동시에 진행하거나 별도의 메탈 박막 증착을 통하여 포토/에칭 공정을 통하여 형성될 수 있다. 상기 메탈라인(125, 126)으로 인해 발광다이오드 광 방출이 방해받지 않도록 상기 메탈라인(125, 126)은 스크라이브 라인(scribe line)에 인접하게 배치되는 것이 바람직하다. 상기 스크라이브 라인(scribe line)을 따라 추후 모듈별로 다이싱 된다. 여기서, 상기 스크라이브 라인(scribe line)은 발광 다이오드 모듈(100)을 둘러싸도록 마련될 수 있다.

여기서, 상기 메탈라인(125, 126)을 형성하기 전에 상기 웨이퍼(110)상의 제1 및 제2발광다이오드 칩(120a, 120b)을 포함하는 모든 개별 발광다이오드 칩(120)의 파장을 검출할 수도 있다. 이는 상기 각각의 발광다이오드 칩(120)에 형성된 N형 및 P형전극패드에 바이어스 전압을 인가하여 개별 발광다이오드 칩(120)의 출력광의 파장을 검출할 수 있다.

물론, 필요에 따라서는, 상기 메탈라인(125, 126)을 형성한 후 웨이퍼(110) 상에 형성된 복수의 발광다이오드 모듈(100) 별로 모듈(100)에서 출력되는 출력광의 파장을 검출할 수도 있다. 보다 상세하게 설명하면, 상기 메탈라인(125, 126)이 형성된 상기 제1 및 제2발광다이오드 칩(120a, 120b)의 출력광의 파장을 검출하기 위해 상기 P형전극패드(121a)와 상기 N형전극패드(124b)에 바이어스 전압을 인가한다.

상기 발광다이오드 모듈(100)은, 상기 출력광의 파장을 보상하여 소망하는 광으로 변환하기 위한 형광체 배합비율에 따른 형광물질이 도포된 형광층(127)을 더 포함한다. 여기서, 상기 형광층(127)을 도포할 때 상기 모듈(100)이 외부 리드프레임(미도시)에 전기적으로 연결될 수 있도록 적어도 하나의 P형전극패드 및 N형전극패드에는 상기 형광층(127)이 도포되지 않도록 마스킹할 수 있다. 또한, 상기 형광층(127)이 유동되지 않고 그 내부에 존재할 수 있도록 상기 발광다이오드 모듈(100)의 경계 영역에 파라핀 물질등으로 가이드 댐(미도시)이 형성될 수도 있다. 상기 가이드 댐(미도시) 내에 후술할 디스펜서로 상기 형광물질을 도포하게 된다.

경우에 따라서는, 상기 형광층(127)을 형성하기 전에, 상기 발광다이오드 모듈(100)의 P형전극패드(121a, 121b) 중 어느 하나 및 N형전극패드(124a, 124b) 중 어느 하나에 와이어(128)를 형성할 수도 있다. 와이어(128)가 형성된 상기 발광다이오드 모듈(100)에 상술한 별도의 마스킹을 하지 않고 상기 형광층(127)을 형성할 수도 있다. 상기 발광다이오드 모듈(100)은 상기 와이어(128)를 통해서 외부의 리드 프레임에 전기적으로 연결될 수 있다.

도 3은 RGB 색좌표계를 보여준다. 도 3에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(110) 상의 발광다이오드 칩(120)간에는 파장산포가 존재한다. 가령, 청색광을 출력하는 블루 LED를 예로 들면, 대략 440~470nm으로 파장범위를 가지는데, 통상, 칩(10)간의 파장이 5nm이상 차이가 발생하는 경우 사람이 육안으로 인지 가능하다. 따라서, 다른 파장산포를 갖는 발광다이오드 칩(120)을 이용하여 소망하는 광을 출력하도록 하기 위해서는 서로 다른 형광체 배합비의 형광층을 적용할 필요가 있다.

보다 상세하게 설명하면, 도 3의 색좌표계에서 BLUE 부분의 1번은 칩의 파장이 a의 경우인데, 이 경우 WHITE TARGET 색좌표를 형성하려면 황색, 녹색 및 적색(Y, R, G) 형광체의 배합비는 A가 적용되어야 한다. 또한, 2번과 3번과 같이 각각 칩의 파장이 b, c 경우, 이 경우 1번과 동일한 WHITE TARGET 색좌표를 형성하려면 형광체의 배합비는 A와는 다른 각각 B, C가 적용되어야 한다. 여기서, 상기 배합비의 형광체는 실리콘(Si)과 함께 배합될 수 있다.

만일 파장이 a, b, c로 다른 칩에 대하여 동일한 배합비의 형광체 및 실리콘(Si) A의 형광층이 적용된다면 3가지 칩이 각각 다른 WHITE TARGET 색좌표를 갖게 된다. WHITE 색좌표가 달라지면 LCD(Liquid Crystal Display) 디스플레이장치에 사용되는 BLU(Back Light Unit), 조명 등에 LED를 사용할 때, 색 산포 발생으로 제품 구성에 어려움이 발생할 수 있다.

도 4에서는 본 발명에 공통적으로 적용되는, 웨이퍼(110) 상의 발광다이오드 칩(120)의 형광물질 코팅과정을 도식적으로 보여주고 있다.

도 4의 좌측에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(110) 상의 모든 발광다이오드 칩(120)의 출력광이 "a", "b", "c"의 3가지 유형의 산포를 갖는 것으로 검출될 수 있다.

웨이퍼(110)내 모든 칩(120) 들에 대하여 각 칩(120)이 소망하는 출력광을 출력할 수 있도록 모든 칩(120)의 파장을 측정한 결과를 토대로 하여 각각의 단위 칩(120)에 도포될 적합한 형광체 배합비가 결정되게 된다. 소망하는 출력광이 백색광인 경우, 즉, White Target 색좌표의 경우 상술한 도 3에서 설명한 바와 같이, 칩(120)의 검출된 파장이 "a"의 경우 A의 배합비, 검출된 파장 "b"의 경우 B의 배합비 그리고 "c"의 경우 C의 배합비가 될 수 있다. 상기 3종류이상의 다수 배합비에 대하여 동일한 3개의 디스펜서(dispenser, 34A, 34B, 34C)가 준비되고 각각의 디스펜서는 배합비를 달리한 형광체를 포함하고 있다. 상기 복수의 디스펜서(34A-34C)는 도 4에 도시된 바와 같이 웨이퍼 레벨에서 각각의 단위 칩에 해당되는 형광체+ 실리콘(Si) 물질(이하, 형광물질)을 DISPENSING 수행하여 칩 상면에 형광체 컨포몰 코팅(conformal coating)을 형성한다. 이에 따라, 칩 상면에는 상술한 코팅층(127)이 형성된다. 이를 통해 웨이퍼 레벨에서 형광체 코팅을 통한 소망하는 광을 출력하는 발광다이오드 모듈(100)이 형성될 수 있다.

여기서, 상기 복수의 발광다이오드 칩(120a, 120b)로 구성된 발광다이오드 모듈(100)에서 출력되는 출력광의 파장은 각 단위 개별칩(120a, 120b)의 출력광이 합산된 것으로서, 상기 파장 검출 시 모듈(100)별로 검출할 경우, 파장보상도 모듈(100)별로 할 수 있다. 가령, 2개의 다이오드칩(120a, 120b)으로 구성된 상기 발광다이오드 모듈(100)에 동일한 배합비의 형광물질을 코팅할 수 있다. 가령, 상기 발광다이오드 모듈(100)의 출력광의 파장이 도 4에 도시된 바와 같이, "a"이고 백색광이 최종 변환하고자 하는 소망하는 광인 경우, 상기 발광다이오드 모듈(100)에는 그에 대응하는 디스펜서(34A)로 컨포멀 코팅하여 형광층(127)을 형성할 수 있다.

상술한 바와 같이, 웨이퍼(110) 상에 형성된 적어도 하나의 발광다이오드 모듈(200)은, 상기 웨이퍼(110)를 오븐 큐어링함으로써 상기 도포된 형광체(127)를 경화시킨 후, 상술한 스크라이브 라인을 따라서 절취됨으로써 최종적으로 형성될 수 있다.

이상에서, 상기 제1 및 제2발광다이오드칩(120a, 120b)은 병렬로 연결되는 것으로 도시되어 있으나, 경우에 따라서는 직렬로 연결될 수도 있다.

이상에서 설명한 발광다이오드 모듈(100의 제조방법에 대해서 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 웨이퍼(110) 상에 N형 반도체층, 활성층 및 P형 반도체층을 증착 형성한다(S110).

그 다음에, 상기 웨이퍼(100) 상의 상기 N형 반도체층에 연결되는 N형 전극패드 및 상기 P형 반도체층에 연결되는 P형 전극패드를 형성한다(S120).

상기 N형 전극패드(124a, 124b) 및 P형 전극패드(121a, 121b)에 바이어스 전압을 인가하여 상기 웨이퍼(100) 상의 각각의 발광다이오드 칩(120)별로 출력광의 파장을 검출한다(S130). 여기서, 상기 N형 전극패드 및 상기 P형 전극패드 형성단계(S120)는 상기 파장검출단계(S130) 이후 후술할 코팅층 형성단계(S160)이전의 과정 상에서 임의의 단계에서 이루어질 수 있다.

상기 검출된 파장을 기초로 상기 복수의 발광다이오드 칩(120)의 출력광을 소망하는 광으로 변환하기 위한 형광체 배합비율을 결정한다(S140).

상기 복수의 발광다이오드 칩(120) 중 적어도 2개 이상을 서로 전기적으로 연결하는 메탈라인(125, 126)을 상기 웨이퍼(110) 상에 형성하여 발광다이오드 모듈(100)을 만든다(S150).

여기서, 상기 S150단계의 메탈라인(125, 126)을 형성하는 과정이 상기 파장 검출단계(S130) 및 상기 전극패드 형성단계(S120) 보다 먼저 선행될 수 있다. 이 경우, 상기 출력광의 파장 검출은 각각의 발광다이오드 칩(120)이 아닌 발광다이오드 모듈(100)별로 이루어질 수 있다. 그리고, 후술할 형광체 코팅층 (127)도 각각의 발광다이오드 칩(120)이 아닌 발광다이오드 모듈(100) 별로 코팅이 이루어 질 수 있다. 즉, 상술한 2개의 발광다이오드 칩(120a, 120b)으로 구성된 발광다이오드 모듈(100)의 출력광 파장이 도 3에 도시된 바와 같이,"a"로 검출되는 경우, 그에 대응하는 형광체 배합비율 "A"를 갖는 디스펜서(34A)로 형광물질을 발광다이오드 모듈(100) 상에 도포함으로써 파장보상을 수행할 수 있다.

상기 S140단계에서 상기 결정된 형광체 배합비율에 따라 상기 복수의 발광다이오드 칩(120)마다 형광물질을 도포하여 형광체 코팅층(127)을 형성한다(S160). 여기서, 상기 형광체 코팅층(127)을 형성하기 전에 상기 웨이퍼(110) 상의 발광다이오드 칩(120) 별로 파라핀으로 상기 코팅층(127)의 경계가 되는 가이드 댐(미도시)을 형성할 수도 있다.

각각의 발광다이오드 칩(120)에 상기 형광체 코팅층(127)이 형성된 상기 웨이퍼(110)를 오븐 큐어링한다(S170). 이에 의해, 상기 형광체 코팅층(127)이 경화된다.

최종적으로, 상기 웨이퍼(110)에서 상기 발광다이오드 모듈(100)을 다이싱한다(S180). 여기서, 다이싱은 레이저 커팅등에 의해서 이루어질수도 있다.

이상의 제1실시예에서는 2개의 발광다이오드 칩(120a, 120b)으로 구성된 발광다이오드 모듈(100)에 대해서 설명하였다. 이는 일례에 불과하고, 3개 이상의 발광다이오드 칩으로 구성된 모듈을 구성할 수 있음은 물론이다.

또한, 상기 웨이퍼(110) 상에는 한 종류의 모듈만을 형성할 수도 있으나, 경우에 따라서는 여러 종류의 모듈을 형성할 수도 있다. 여기서, 모듈의 종류는 상기 발광다이오드 칩의 개수 뿐만 아니라 구성되는 발광다이오드 칩의 배열에 따라서 달라진다. 가령, 일렬로 4개의 발광다이오드 칩이 연결된 모듈, 즉, 4행 X 1열로 배열된 모듈과, 2행 X 2열로 배열된 모듈은 서로 다른 종류에 해당하는 것으로 볼 수 있다.

도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 발광다이오드 모듈(200)의 개략 평면도이다. 도 1에서 보여주는 칩레벨 패키징 방법과 달리 웨이퍼 레벨상의 발광다이오드 칩(220) 중 2개 이상(도 5에서는 4개)의 발광다이오드 칩(220a, 220b, 220c, 220d)간의 P형전극패드(221a, 221b, 221c, 221d) 및 N형전극패드(224a, 224b, 224c, 224d)가 각각 메탈라인(225, 226)에 의해 연결됨으로써 형성된 발광다이오드 모듈(200)이 도시되어 있다.

이와 같이, 4개의 발광다이오드 칩(220a, 220b, 220c, 220d)를 서로 전기적으로 병렬 연결한 발광다이오드 모듈(200)이 웨이퍼 레벨에서 만들어진다. 그 다음에, 상술한 바와 같이, 소망하는 광으로 변환하기 위한 형광체/실리콘이 배합된 코팅층(227)이 형성된다.

상기 코팅층(227)이 형성된 상기 웨이퍼(110)를 오븐큐어링하여 상기 코팅층(227)을 경화하고, 상기 발광다이오드 모듈(200)을 다이싱한다.

다이싱된 상기 발광다이오드 모듈(200)은 추후 패키징 공정을 통해 리드프레임(미도시)의 전극에 와이어링 된다. 이 경우, 기존의 패키징 공정에서는 리드프레임(미도시)에 부착되는 모든 발광다이오드 칩의 전극패드와 상기 전극을 와이어링 해야 했다. 반면, 상기 발광다이오드 모듈(200)의 경우에는 이미 메탈라인(225, 226)에 의해 복수의 발광다이오드 칩(220a, 220b, 220c, 220d)이 서로 전기적으로 연결되어 있으므로 모듈(200) 내의 복수의 전극패드 중 하나와 전극을 서로 연결하면 된다. 즉, 도 5에 도시된 바와 같이, 발광다이오드 모듈(200)의 P형전극패드(224a)와 N형 전극패드(221d)를 상기 리드프레임(미도시)의 전극에 와이어링 하면 된다. 이에 따라, 패키징 시 와이어링 공정이 훨씬 간소화되어 생산성이 향상될 수 있다.

본 제2실시예의 발광다이오드 모듈(200)은 제1실시예의 그것(100)과 비교하면, 모듈을 구성하는 발광다이오드 칩의 개수만 다를 뿐, 나머지는 동일하다. 따라서, 상기 제1실시예에서 설명한 내용은 금번 제2실시예에도 적용될 수 있다. 가령, 파장검출, 파장보상을 위한 형광물질 배합비 결정, 결정된 배합비에 따라 발광다이오드 칩 상에 형성되는 형광체의 코팅층에 대한 설명이 모두 제2실시예에서도 적용될 수 있다. 이에, 중복 설명은 생략하기로 한다.

본 발명의 제3실시예에 따른 발광다이오드 모듈(300)은, 도 6에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(110)상에 형성된 4개의 발광다이오드 칩(320)과, 상기 발광다이오드 칩(320)을 서로 전기적으로 연결하는 복수의 메탈라인(325, 326, 327, 328, 329, 330)을 포함한다.

상기 메탈라인(325, 326, 327)은 상기 4개의 발광다이오드 칩(320)상의 P형 전극패드(324a, 324b, 324c, 324d)를 서로 전기적으로 연결한다.

상기 메탈라인(328, 329, 330)은 상기 4개의 발광다이오드 칩(320)상의 N형 전극패드(321a, 321b, 321c, 321d)를 서로 전기적으로 연결한다.

상기 발광다이오드 모듈(300)은 상기 발광다이오드 칩(320) 각각의 상측에 형성된 형광체 코팅층(327)을 더 포함한다.

상기 발광다이오드 모듈(300)은 N형 전극패드(321a, 321b, 321c, 321d) 중 하나(321d) 및 P형 전극패드(324a, 324b, 324c, 324d) 중 하나(324a)와 리드프레임(미도시)의 전극을 와이어(333, 335)로 연결함으로써 패키징될 수 있다.

본 발명의 제4실시예에 따른 발광다이오드 모듈(400)은, 도 7에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(110)상에 형성된 4개의 발광다이오드 칩(410, 420, 430, 440)과, 상기 4개의 발광다이오드 칩(410, 420, 430, 440)을 서로 전기적으로 연결하는 복수의 메탈라인(401, 402, 403)을 포함한다. 4개의 발광다이오드 칩(410, 420, 430, 440)이 2행 x 2열의 매트릭스 구조로 배치되어 있다는 점에서 제3실시예의 발광다이오드 모듈(300)과 동일하다.

상기 복수의 메탈라인(401, 402, 403)은 상기 4개의 발광다이오드 칩(410, 420, 430, 440)의 P형 전극패드(411, 421, 431, 441)를 서로 전기적으로 연결한다. 이에 의해, 상기 4개의 발광다이오드 칩(410, 420, 430, 440)은 서로 병렬로 연결된다.

한편, 상기 4개의 발광다이오드 칩(410, 420, 430, 440) 각각의 N형 전극패드는 형광체층(427)이 코팅된 면의 반대면, 즉, 도 7의 웨이퍼(110)의 배면에 형성된다. 여기서, 상기 N형 전극패드는 공통전극으로 마련될 수 있다. 물론, 경우에 따라서는, N형전극패드 대신에 P형 전극패드가 공통전극으로 마련될 수도 있다. 여기서, 상기 형광체층(427)은 파장산포를 보상하여 소망하는 광을 출력할 수 있도록 하기 위한 것으로, 그것의 형성방법에 대해서는 제1실시예에서 자세히 설명한 바 있으므로 본 실시예에서는 생략하기로 한다.

패키징 시에는, 상기 P형 전극패드(411, 421, 431, 441) 중 하나와 리드프레임(미도시)의 전극(+)을 서로 와이어(450)로 연결하고, 상기 웨이퍼(110) 배면의 N형전극패드를 상기 리드프레임(미도시)의 전극(-)을 서로 와이어로 연결할 수 있다.

본 발명의 제5실시예에 따른 발광다이오드 모듈(500)은, 도 8에 도시된 바와 같이, 6개의 발광다이오드 칩(510, 520, 530, 540, 550, 560)으로 구성된다. 참고로, 설명의 편의를 위해 도 8은 다이싱된 발광다이오드 모듈(500)을 도시한 것이다.

일례로서, 상기 발광다이오드 모듈(500)을 구성하는 복수의 발광다이오드 칩 중에서 좌측 2개의 발광다이오드 칩(510, 520)은 적색(red) 광을 소망하는 광(타겟 광)으로서 출력하기 위한 것이고, 가운데 2개의 발광다이오드 칩(530, 540)은 녹색(green)광을 타겟 광(target light)으로 하고, 맨 우측 2개의 발광다이오드 칩(550, 560)은 청색(blue)광을 타겟 광으로 할 수 있다.

상기 웨이퍼(110) 상에 N형 반도체층(미도시), 활성층(미도시) 및 P형 반도체층(미도시)을 형성하고, 각각의 반도체 층에 연결되는 N형전극패드(미도시) 및 P형전극패드(511, 521, 531, 541, 551, 561)를 형성한다. 이에 의해, 상기 웨이퍼(110) 상에는 파장산포를 갖는 다수의 발광다이오드 칩이 형성된다. 여기서, 일례로서 상기 웨이퍼(110)에 청색광을 출력하는 발광다이오드 칩을 형성한 경우, 상기 발광다이오드 칩은 대략 420~470nm 범위의 파장산포를 가질 수 있다.

적색광을 타겟 광으로 하는 상기 복수의 발광다이오드 칩(510, 520)의 경우에는 상기 복수의 발광다이오드 칩(510, 520)의 청색광을 변환하여 적색광으로 변환하기 위한 형광체 배합비를 갖는 형광물질을 상기 칩(510, 520) 상면에 코팅한다. 이에 따라, 적색광 변환 코팅층(517)이 칩(510, 520)에 형성된다. 여기서, 상기 복수의 발광다이오드 칩(510, 520) 각각의 청색광 파장이 상이한 경우, 동일한 파장의 적색광으로 보상하기 위해 서로 다른 배합비를 갖는 형광물질을 상기 복수의 발광다이오드 칩(510, 520) 각각에 도포할 수 있다.

녹색광을 타겟 광으로 하는 상기 복수의 발광다이오드 칩(530, 540)의 경우에는 상기 복수의 발광다이오드 칩(530, 540)의 청색광을 변환하여 녹색광으로 변환하기 위한 형광체 배합비를 갖는 형광물질을 상기 칩(530, 540) 상면에 코팅한다. 이에 따라, 녹색광 변환 코팅층(537)이 칩(530, 540)에 형성된다. 여기서, 상기 복수의 발광다이오드 칩(530, 540) 각각의 청색광 파장이 상이한 경우, 동일한 파장의 녹색광으로 보상하기 위해 서로 다른 배합비를 갖는 형광물질을 상기 복수의 발광다이오드 칩(530, 540) 각각에 도포할 수 있다.

청색광을 타겟 광으로 하는 상기 복수의 발광다이오드 칩(550, 560)의 경우에는 상기 복수의 발광다이오드 칩(550, 560)의 청색광 파장이 서로 동일하도록 서로 다른 배합비를 갖는 형광물질을 상기 복수의 발광다이오드 칩(550, 560) 각각에 도포할 수 있다. 경우에 따라서, 어느 한 발광다이오드칩(550)을 기준으로 나머지 한 발광다이오드 칩(560)의 파장을 보상할 수도 있다. 상기 복수의 발광다이오드 칩(550, 560)의 청색광 파장의 출력오차가 소정범위(가령, 사람의 인지가능 정도인 4nm)이내인 경우 상기 형광물질이 배합되지 않은 Si(실리콘)물질만을 상기 칩(550, 560)에 코팅할 수도 있다. 이에 따라, 상기 칩(550, 560) 상면에 칩 보호를 위한 코팅층(557)이 형성될 수 있다.

상기 발광다이오드 모듈(500)은 상기 복수의 발광다이오드 칩(510, 520, 530, 540, 550, 560)을 색상별로 전기적으로 연결하기 위한 메탈라인(515, 535, 555)을 포함할 수 있다.

상기 메탈라인(515)은 상기 적색광을 타겟 광으로 하는 복수의 발광다이오드 칩(510, 520)의 P형전극패드(511, 521)를 연결한다. 여기서, 적색광을 출력하기 위한 바이어스 전압을 인가하기 위해 상기 발광다이오드 칩(510)의 상기 P형전극패드(511)는 미도시된 리드프레임의 (+)전극과 와이어(501)를 통해 연결될 수 있다.

상기 메탈라인(535)은 상기 녹색광을 타겟 광으로 하는 복수의 발광다이오드 칩(530, 540)의 P형전극패드(531, 541)를 연결한다. 여기서, 녹색광을 출력하기 위한 바이어스 전압을 인가하기 위해 상기 발광다이오드 칩(530)의 상기 P형전극패드(531)는 미도시된 리드프레임의 (+)전극과 와이어(502)를 통해 연결될 수 있다.

상기 메탈라인(555)은 상기 청색광을 타겟 광으로 하는 복수의 발광다이오드 칩(550, 560)의 P형전극패드(531, 541)를 연결한다. 여기서, 적색광을 출력하기 위한 바이어스 전압을 인가하기 위해 상기 발광다이오드 칩(550)의 상기 P형전극패드(551)는 미도시된 리드프레임의 (+)전극과 와이어(503)를 통해 연결될 수 있다.

상기 웨이퍼(110)의 배면에는 공통전극으로서 N형전극패드(미도시)가 형성될 수 있다.

상기 N형전극패드(미도시)도 와이어(미도시)를 통해 상기 리드프레임의 (-)전극에 연결될 수 있다.

이상과 같이 구성된 제5실시예에 따른 발광다이오드 모듈(500)은 상기 복수의 와이어(501, 502, 503) 중 어느 하나에만 바이어스 전압을 인가하는 경우에는 그에 대응하는 색상의 광이 출력된다.

또한, 상기 복수의 와이어(501, 502, 503)을 통해 그 중 2개에 바이어스 전압이 인가되는 경우에는 혼색에 대응하는 광이 출력된다.

만약, 상기 복수의 와이어(501, 502, 503)에 동시에 바이어스 전압이 인가되는 경우에는 백색광이 출력될 수 있다.

이와 같이, 하나의 발광다이오드 모듈(500)에 의해 다양한 색상의 출력광을 얻을 수 있다. 이 경우는 하나의 모듈에서 RGB 색상이 개별 제어되도록 메탈라인이 설계되고 와이어가 각 색상별로 개별 연결되게 된다. 각 발광다이오드 칩은 RED, GREEN, BLUE light가 구현되도록 형광체/실리콘 배합층이 COATING된 후 DICING 혹은 LASER CUTTING 등의 방법에 의해 모듈 단위로 분리된다. 분리된 모듈은 전기적 연결을 통하여 빛이 제어되는데, RGB LIGHT의 색상 구현 및 조합이 가능하도록 설계되어 다양한 색상구현에 활용될 수 있다. 특히, 다양한 색상을 요구하는 인테리어 등의 고급조명, 실내외 전광판 등에서 최소 PIXEL 단위로 RGB를 이용한 다양한 색상 구현이 가능하다.

한편, 상기한 실시예들은 예시적인 것에 불과한 것으로, 당해 기술분야의 통상을 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다.

따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 하기의 특허청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상에 의해 정해져야만 할 것이다.

100, 200, 300, 400, 500: 발광다이오드 모듈
110: 웨이퍼
120, 220, 310, 320, 410, 420, 430, 440: 발광다이오드 칩
510, 520, 530, 540, 550, 560: 발광다이오드 칩

Claims (5)

1. 발광다이오드 모듈의 제조방법에 있어서,
   웨이퍼 상에 N형 반도체층, 활성층 및 P형 반도체층을 증착하는 단계;
   상기 웨이퍼 상의 복수의 발광다이오드 칩의 출력광의 파장을 검출하는 단계;
   상기 복수의 발광다이오드 칩 중 적어도 2개 이상을 서로 전기적으로 연결하는 메탈라인을 상기 웨이퍼 상에 형성하여 발광다이오드 모듈을 구성하는 단계;
   상기 검출된 파장을 기초로 상기 복수의 발광다이오드 칩의 출력광을 소망하는 광으로 변환하기 위한 형광체 배합비율을 결정하는 단계;
   상기 결정된 형광체 배합비율에 따라 상기 복수의 발광다이오드 칩에 형광물질을 도포하는 단계;
   상기 형광물질이 도포된 상기 웨이퍼를 오븐 큐어링하는 단계; 및
   상기 발광다이오드 모듈을 다이싱하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 모듈 제조방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 복수의 발광다이오드 칩의 출력광의 파장을 검출하는 단계는,
   상기 메탈라인이 형성된 상기 발광다이오드 모듈의 출력광 파장을 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 모듈 제조방법.
3. 제1항에 있어서,
   상기 형광체 배합비율을 결정하는 단계는,
   발광다이오드 모듈의 출력광 파장을 기초로 상기 발광다이오드 모듈의 출력광을 소망하는 광으로 변환하기 위한 형광체 배합비율을 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 모듈 제조방법.
4. 제3항에 있어서,
   상기 복수의 발광다이오드에 형광물질을 도포하는 단계는,
   상기 결정된 형광체 배합비율을 상기 발광다이오드 모듈에 도포하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 모듈 제조방법.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 발광다이오드 모듈을 구성하는 단계는,
   상기 복수의 발광다이오드 중 제1발광다이오드 칩 및 제2발광다이오칩을 직렬 또는 병렬로 연결하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 모듈 제조방법.

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