KR101517219B1 - 웨이퍼 단위 발광다이오드 셀별 형광체 도포방법 - Google Patents

웨이퍼 단위 발광다이오드 셀별 형광체 도포방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 웨이퍼 단위 발광다이오드 셀별 형광체 도포방법에 관한 것으로서, 활성층을 중심으로 상하에 클래드층이 형성된 발광구조를 갖는 웨이퍼를 칩단위의 발광다이오드 셀로 절단하는 단계와, 발광다이오드 셀들을 상호 이격되게 메인 캐리어기판에 부착하는 단계와, 서브 캐리어 기판에 접착제로 된 제1서브접착층을 형성하고, 제1서브접착층 위에 발광다이오드 셀들의 배열에 대응되는 패턴으로 형광체를 스크린 프린팅에 의해 도포하여 형광층을 형성하는 단계와, 형광층 위에 스크린 프린팅에 의해 발광다이오드 셀들의 배열에 대응되는 패턴으로 접착제를 도포하여 제1메인 접착층을 형성하는 단계와, 제1메인 접착층을 발광다이오드 셀들에 대응되게 접합시키는 단계와, 형광층으로부터 서브 캐리어 기판을 분리하는 단계를 포함한다. 이러한 웨이퍼 단위 발광다이오드 셀별 형광체 도포방법에 의하면, 절단과정을 거친 발광다이오드 셀에 접착방식으로 형광체를 도포함으로써 제조가 용이하면서도 형광체의 분포 편차가 억제되고, 형광체의 손상을 방지할 수 있는 장점을 제공한다.

Description

웨이퍼 단위 발광다이오드 셀별 형광체 도포방법{method of coating LED phophor per cell on wafer}
본 발명은 웨이퍼 단위 발광다이오드 셀별 형광체 도포방법에 관한 것으로서, 상세하게는 웨이퍼 레벨에서 형광체를 발광다이오드 셀 별로 도포하는 웨이퍼 단위 발광다이오드 셀별 형광체 도포방법에 관한 것이다.
발광다이오드(LEd;light emission diode)는 전기에너지를 광으로 변환하여 출사할 수 있는 반도체 소자이다. 발광다이오드는 GaAs, AlGaAs, GaN, InGaN 및 AlGaInP 등의 화합물 반도체(compound semiconductor) 재료의 선택적 적용을 통해 다양한 색상의 광을 출사할 수 있도록 구현할 수 있다.
최근에는 조명용으로 백색광을 출사할 수 있는 발광다이오드는 수요가 증가하고 있다.
백색광을 얻기 위한 발광다이오드는 대부분 청색 또는 자외선 발광다이오드 칩 상에 형광체 예를 들면 황색 형광체를 도포한 구조로 형성된다.
그런데, 백색광을 출사하는 발광다이오드의 백색광 품질은 도포되는 형광체 자체의 특성뿐만 아니라, 형광체의 분포 형태에 의해서도 많은 영향을 받는다.
투명 수지와 형광체 분말의 혼합물을 발광다이오드 칩이 실장된 패키지의 컵 안에 주입하는 방식은 국내 공개특허 제10-2011-0136290호 등 다양하게 개시되어 있다.
이러한 종래의 발광다이오드 패키지 공정에서 수지 봉지재 내의 형광체의 공간적인 분포를 균일하게 제어하는 것이 상당히 어렵다.
즉, 형광체 분말이 침전과정에서 바닥면으로 가라않으면서 도포된 형광체의 밀도가 도포영역에 따라 불균일하기 때문에 출력광의 색좌표 편차가 심하고, 색분리 또는 색얼룩 현상이 발생하기 쉬운 문제점이 있다.
한편, 웨이퍼 레벨에서 프린팅 방식으로 형광체를 도포하는 경우 이후 칩단위로 발광다이오드를 레이저등을 이용하여 절단하는 과정에서 발광다이오드 절단에 요구되는 높은 에너지에 의해 형광체가 탄화되어 손상되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 창안된 것으로서, 형광체의 손상을 억제하면서 형광체를 균일하게 도포할 수 있는 웨이퍼 단위 발광다이오드 셀별 형광체 도포방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 웨이퍼 단위 발광다이오드 셀별 형광체 도포방법은 가. 활성층을 중심으로 상하에 클래드층이 형성된 발광구조를 갖는 웨이퍼를 칩단위의 발광다이오드 셀로 절단하는 단계와; 나. 상기 발광다이오드 셀들을 상호 이격되게 메인 캐리어기판에 부착하는 단계와; 다. 상기 발광다이오드 셀들에 형광체를 접합하는 단계;를 포함한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 다 단계는 서브 캐리어 기판에 접착제로 된 제1서브접착층을 형성하고, 상기 제1서브접착층 위에 발광다이오드 셀들의 배열에 대응되는 패턴으로 형광체를 스크린 프린팅에 의해 도포하여 형광층을 형성하는 단계와; 상기 형광층 위에 스크린 프린팅에 의해 상기 발광다이오드 셀들의 배열에 대응되는 패턴으로 접착제를 도포하여 제1메인 접착층을 형성하는 단계와; 상기 제1메인 접착층을 상기 발광다이오드 셀들에 대응되게 접합시키는 단계와; 상기 형광층으로부터 상기 서브 캐리어 기판을 분리하는 단계;를 포함한다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 상기 다 단계는 서브 캐리어 기판에 접착제로 된 제1서브접착층을 형성하고, 상기 제1서브접착층 위에 형광체를 도포하여 형광층을 형성하는 단계와; 상기 형광층 위에 접착제를 도포하여 제1메인 접착층을 형성하는 단계와; 상기 제1메인 접착층과 상기 형광층이 상기 발광다이오드셀에 대응되는 크기로 분할되게 식각하는 단계와; 식각된 상기 제1메인 접착층을 상기 발광다이오드 셀들에 대응되게 접합시키는 단계와; 상기 형광층으로부터 상기 서브 캐리어 기판을 분리하는 단계;를 포함한다.
또 다르게는 상기 다 단계는 상기 발광다이오드 셀 배열 영역을 커버할 수 있는 크기로 접착제로 형성된 제1메인접착층과, 상기 제1메인 접착층 위에 형광체로 형성된 형광층이 형성된 시트를 상기 발광다이오드 셀 상부에 상기 제1메인 접착층에 의해 접합되게 접합하는 단계와; 상기 형광층으로부터 상기 제1메인 접착층이 상기 발광다이오드 셀들에 대응되는 영역만 남고 나머지는 제거되게 식각하는 단계;를 포함한다.
본 발명에 따른 웨이퍼 단위 발광다이오드 셀별 형광체 도포방법에 의하면, 절단과정을 거친 발광다이오드 셀에 접착방식으로 형광체를 도포함으로써 제조가 용이하면서도 형광체의 분포 편차가 억제되고, 형광체의 손상을 방지할 수 있는 장점을 제공한다.
도 1은 본 발명에 따른 웨이퍼 단위 발광다이오드 셀별 형광체 도포방법을 나타내 보인 공정도이고,
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 웨이퍼 단위 발광다이오드 셀별 형광체 도포과정을 나타내 보인 단면도이고,
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 웨이퍼 단위 발광다이오드 셀별 형광체 도포과정을 나타내 보인 단면도이고,
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 웨이퍼 단위 발광다이오드 셀별 형광체 도포과정을 나타내 보인 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 웨이퍼 단위 발광다이오드 셀별 형광체 도포방법을 더욱 상세하게 설명한다.
먼저, 도 1에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 웨이퍼 단위 발광다이오드 셀별 형광체 도포방법은 활성층을 중심으로 상하에 클래드층이 형성된 발광구조로 된 웨이퍼를 칩단위의 발광다이오드 셀로 절단하고(단계 10), 발광다이오드 셀들을 상호 이격되게 메인 캐리어기판에 부착한 후(단계 20), 발광다이오드 셀들에 형광체를 접합하는 단계(단계 30)를 수행한다.
이러한 형광체 도포과정의 일 예를 도 2를 참조하여 설명한다.
먼저, 활성층(113)을 중심으로 상하에 클래드층(112)(114)이 형성된 발광구조를 갖는 웨이퍼(110)를 칩단위 크기의 발광다이오드 셀(120)로 절단한다.
여기서 웨이퍼(110)는 일 예로서, 기판(111) 위에 n형 클래드층(112), 활성층(113), p형 클래드층(114)이 순차적으로 형성되고, n형 클래드층(112) 위에 n형 전극(115), p형 클래드층(114)에 p형 전극(116)이 형성된 구조가 예시되었고, 도시된 예와 다른 공지된 다양한 구조가 적용될 수 있음은 물론이다.
이후, 절단된 발광다이오드 셀(120)을 평판형태의 메인 캐리어 기판(130)에 상호 이격상태로 정렬되게 부착한다.
여기서, 메인 캐리어 기판(130)의 표면에 접착제로 된 보조 접착층(132)을 형성한 후 보조 접착층(132)에 발광다이오드 셀(120)을 접착시키면 된다.
또한, 별도의 과정으로서 판형의 서브 캐리어 기판(151)에 접착제로 된 제1서브접착층(153)을 형성하고, 제1서브접착층(153) 위에 발광다이오드 셀(120)들의 배열에 대응되는 패턴으로 형광체를 스켄실을 이용한 스크린 프린팅에 의해 도포하여 형광층(160)을 형성한다.
여기서 형광층(160)은 발광다이오드 셀(120)들의 배열에 대응되는 패턴으로 상호 이격되게 형성된다.
또한, 형광층(160)은 형광체에 열경화성 수지를 혼합한 형광페이스트를 프린팅 후 열을 인가하여 경화시킨다.
여기서, 형광체는 YAG 등 공지된 다양한 재료가 적용될 수 있다.
다음은 형광층(160) 위에 스크린 프린팅에 의해 발광다이오드 셀(120)들의 배열에 대응되는 패턴으로 접착제를 도포하여 제1메인 접착층(170)을 형성한다.
여기서, 제1서브접착층(153)과 보조 접착층(132)에 적용되는 접착제는 적절한 외력을 인가하면 분리될 수 있는 정도의 접착력을 갖는 것을 적용하고, 제1메인 접착층(170)에 적용되는 접착제는 제1서브접착층(153)과 보조 접착층(132)에 적용되는 접착제의 접착력보다 접착력이 강한 것을 적용한다.
이후, 서브 캐리어 기판(151) 뒤집어서 제1메인 접착층(160)이 발광다이오드 셀(120)들에 각각 대응되게 수직방향에서 접합시킨다.
이후, 형광층(160)으로부터 서브 캐리어 기판(151)을 분리하면 되고, 형광층(160)이 상부에 형성된 발광다이오드 셀(120) 들은 보조 접착층(132)으로부터 분리하여 사용하면 된다.
이와는 다른 형광체 도포방식을 도 3을 참조하여 설명한다. 앞서 도시된 도면에서와 동일 기능을 하는 요소는 동일 참조부호로 표기한다.
앞서와 같이 메인 캐리어 기판(130)에 보조 접착층(132)을 발광다이오드셀(120)들을 접착시키고, 별도의 과정으로서 제1서브 접착층(153)이 형성된 서브 캐리어 기판(151)의 제1서브 접착층(153) 위에 열경화성 수지가 혼합된 형광체를 스프레이 또는 스핀 코팅 방식으로 전면에 걸쳐 도포하고 열경화처리하여 형광층(160)을 형성한다.
다음으로 형광층(160) 위에 코팅에 의해 접착제를 도포하여 제1메인 접착층(170)을 형성한다.
이후, 제1메인 접착층(170)과 형광층(160)이 발광다이오드셀에 대응되는 크기로 분할되게 식각한다.
식각은 레이저를 이용하여 식각한다. 여기서, 제1메인 접착층(170)과 형광층(160)을 식각하는데 적용되는 에너지는 웨이퍼를 절단하는데 요구되는 에너지보다 훨씬 적어 실질적으로 형광층(160)의 손상이 거의 발생되지 않는다.
이후, 식각에 의해 발광다이오드 셀(120)들에 대응되는 패턴으로 형성된 제1메인 접착층(170)을 발광다이오드 셀(120)들에 대응되게 서브 캐리어 기판(151)을 뒤집은 상태에서 수직상으로 접합한다.
마직막으로 앞서 설명된 바와 같이 형광층(160)으로부터 서브 캐리어 기판(151)을 분리한다.
또한, 형광페이스트를 경화시켜 형광체가 시트형태로 미리 제조된 것을 적용할 수 있고 그 예를 도 4를 참조하여 설명한다.
먼저, 발광다이오드 셀(120) 배열 영역을 커버할 수 있는 크기로 접착제로 형성된 제1메인접착층(170)과, 제1메인 접착층(170) 위에 형광체로 형성된 형광층(160)이 형성된 시트를 발광다이오드 셀(120) 상부에 제1메인 접착층(170)에 의해 접합되게 수직상으로 접합한다.
이후, 형광층(160)으로부터 제1메인 접착층(170)이 발광다이오드 셀(120)들에 대응되는 영역만 남고 나머지는 제거되게 레이저와 같은 식각장치를 이용하여 식각한다.
이상에서 설명된 웨이퍼 단위 발광다이오드 셀별 형광체 도포방법은 웨이퍼를 칩단위로 절단한 다음, 절단된 발광다이오드 셀들에 형광체를 접합하는 방식을 적용하기 때문에 형광체의 손상없이 형광체를 접합할 수 있는 장점을 제공한다.
110: 웨이퍼 130: 메인 캐리어 기판
151: 서브 캐리어 기판 160: 형광층
170: 제1메인 접착층

Claims (4)

  1. 가. 활성층을 중심으로 상하에 클래드층이 형성된 발광구조를 갖는 웨이퍼를 칩단위의 발광다이오드 셀로 절단하는 단계와;
    나. 상기 발광다이오드 셀들을 상호 이격되게 메인 캐리어기판에 부착하는 단계와;
    다. 상기 발광다이오드 셀들에 형광체를 접합하는 단계;를 포함하고,
    상기 나. 단계는
    상기 메인 캐리어 기판의 표면에 접착제로 된 보조 접착층을 형성하고, 상기 보조 접착층에 상기 발광다이오드 셀들을 접착하는 단계;를 포함하고,
    상기 다 단계는
    상기 발광다이오드 셀 배열 영역을 커버할 수 있는 크기로 접착제로 형성된 제1메인접착층과, 상기 제1메인 접착층 위에 형광체로 형성된 형광층이 형성된 시트를 상기 발광다이오드 셀 상부에 상기 제1메인 접착층에 의해 접합되게 접합하는 단계와;
    상기 형광층으로부터 상기 제1메인 접착층이 상기 발광다이오드 셀들에 대응되는 영역만 남고 나머지는 제거되게 식각하는 단계;를 포함하고,
    상기 제1메인접착층은 상기 보조 접착층에 적용되는 접착력보다 접착력이 강한 것이 적용된 것을 특징으로 하는 웨이퍼 단위 발광다이오드 셀별 형광체 도포방법.
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