KR101640197B1 - 광전자 컴포넌트들을 제조하기 위한 방법 그리고 광전자 컴포넌트들을 제조하기 위한 디바이스 - Google Patents

광전자 컴포넌트들을 제조하기 위한 방법 그리고 광전자 컴포넌트들을 제조하기 위한 디바이스 Download PDF

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Abstract

본 발명은 광전자 컴포넌트들을 생산하기 위한 방법 그리고 광전자 컴포넌트들을 생산하기 위한 디바이스에 관한 것이다. 광전자 컴포넌트들을 생산하기 위한 방법은 다양한 실시예들에서 제공되고, 상기 방법은: 광전자 컴포넌트의 인광체 층을 기판(104) 상에 스프레잉하는 단계 ―여기서, 상기 인광체 층의 재료 또는 재료 혼합물은 스프레잉-온 동작 동안 전기 전하를 갖고, 그리고 여기서, 전기 하전된 재료 또는 적어도 부분적으로 전기 하전된 재료 혼합물은 상기 기판(104)의 적어도 하나의 구역보다 상기 인광체 층의 스프레잉-온 동안 더 큰 전기 전위를 가짐― 를 포함하고, 그리고 여기서, 스프레잉-온된 인광체 재료의 상기 인광체 층의 두께는 상기 인광체 층의 상기 스프레잉-온 동안 전기 전위 구배에 의하여 상기 기판(104) 상에서 국부적으로 조정된다.

Description

광전자 컴포넌트들을 제조하기 위한 방법 그리고 광전자 컴포넌트들을 제조하기 위한 디바이스{METHOD FOR PRODUCING OPTOELECTRONIC COMPONENTS AND DEVICE FOR PRODUCING OPTOELECTRONIC COMPONENTS}
다양한 실시예들에서, 본 발명은 광전자 컴포넌트들을 제조하기 위한 방법 그리고 광전자 컴포넌트들을 제조하기 위한 디바이스를 제공한다.
본 특허 출원은 독일 특허 출원 10 2012 208 900.4의 우선권을 주장하며, 상기 독일 특허 출원의 개시물 내용이 이로써 본원에 인용에 의해 포함된다.
발광 다이오드(LED)에 의하여 백색 광을 생성하기 위하여, 협-대역 청색 광을 방출하는 반도체 칩이 통상적으로 사용된다. 방출된 청색 광의 일부분들은 컨버터에 의하여 예컨대 입자들, 예컨대 형광 입자들의 형태로 황색 및 적색 광 컴포넌트들로 변환된다. 백색 광은 변환되지 않은 청색 광과 변환된 황색 및 적색 광의 색 혼합물로부터 생성될 수 있다. 광 변환 및 색 혼합물의 생성을 위해, 컨버터 입자들은 광학 경로, 즉 LED의 방출된 광의 광학 경로에 있어야 한다.
LED의 광학 경로에서 컨버터 입자들을 생성하기 위한 통상적인 방법은 볼륨 캐스팅이고, 상기 볼륨 캐스팅에서는, 컨버터 입자들이 실리콘 매트릭스 내에서 분산되고, 상기 실리콘 매트릭스는 예컨대 LED 주위에 분산된다.
LED의 광학 경로 내에서 컨버터 입자들을 생성하기 위한 추가적인 통상적인 방법은, 실리콘 매트릭스에 형광 물질들을 포함하고 그리고 스크린 프로세스에 의하여 생산되는 형광 층들의 사용이다. 그런 다음, 이러한 형광 층들은 예컨대 접착제(glue)에 의하여 LED에 고정될 수 있다.
LED의 광학 경로에서 컨버터 입자들을 생성하기 위한 추가적인 통상적인 방법은 LED 상에 형광 층들의 전기영동 증착이다.
LED의 광학 경로에서 컨버터 입자들을 생성하기 위한 추가적인 통상적인 방법은 형광 물질들 또는 각각 컨버터 입자들을 기판, 예컨대 반도체 칩, 예컨대 LED 상에 스프레잉하는데 있다. 그렇게 함으로써, 저 점성 매트릭스, 예컨대 경화되지 않은 상태의 에폭시 수지 또는 실리콘 재료에서 형광 물질의 서스펜션(suspension) 또는 디스퍼전(dispersion)이 중압에 의하여 노즐을 통해 기판 상에 스프레잉된다. 형광 서스펜션 또는 형광 디스퍼전을 기판에 반복적으로 스프레잉함으로써, 형광 물질을 함유한 매트릭스의 층 두께 그리고 그에 따라 방출된 광의 색도 좌표 또는 각각 방출된 광의 색 혼합물이 조정될 수 있다. 형광 서스펜션 또는 형광 디스퍼전의 스프레잉-온은 하나의 단일 LED, 여러 ―예컨대, 수백 개의― LED들의 패널 또는 칩 웨이퍼에 대해 셋업될 수 있고, 여기서 패널 또는 칩 웨이퍼 상의 LED들은 형광 물질들로 스프레잉 온되고 있을 때 싱귤러라이징(singularizing)될 수 있다.
스프레잉으로 인해, 패널 또는 칩 웨이퍼 상의 형광 층은 비균질성들, 예컨대 상이한 색도 좌표들을 나타낼 수 있는데, 즉 방출된 색(색 혼합물)이 패널 또는 칩 웨이퍼 상의 LED들에 대해 상이한 구성들을 가질 수 있다. 패널 또는 칩 웨이퍼 상에서 색도 좌표의 비균질성에 대한 이유는 이미 스프레잉-온된 형광 재료의 스프레딩(spreading) 또는 분리(segregation)일 수 있고, 상기 스프레딩 또는 분리는 기판 상에 형광 층의 상이한 두께들의 형성을 국부적으로 야기할 수 있다. 매트릭스가 경화되지 않은 상태로 있을 때 ―예컨대, 경화되지 않은 상태의 에폭시 수지 또는 실리콘― 스프레잉-온된 층들의 스프레딩은, 매트릭스의 물질의 점성에 의하여 구성될 수 있다.
매트릭스 재료는 가능한 한 매우 점성이 있어야 하지만 여전히 스프레잉 가능해야 하고, 여기서 형광 서스펜션 또는 형광 디스퍼전의 점성이 증가함에 따라 형광 서스펜션 또는 디스퍼전은 더욱 어렵게 된다.
또한, 기판 상에 이미 증착된 형광 입자들은 추가적인 스프레잉-온된 형광 입자들의 임펄스에 의하여 제거 및/또는 시프팅될 수 있다. 또한, 결과는 형광 입자들의 응집(agglomeration), 즉 축적(accumulation), 클러스터링(clustering) 또는 응고(clotting)일 수 있다. 또한, 스프레잉에 의하여 형광 층을 LED 하우징 또는 패키지와 같은 더욱 복잡한 기판 종류들에 제공하는 것이 어려울 수 있다. 위에서-언급된 문제점들로 인해, 프로세스 제어가 악화되어, 그에 따라 완성된 제품에서 색 분포의 재현성 및 균질성이 감소될 수 있다. 또한, 매우 점성이 있는 물질들이 매트릭스에 대해 형광 층의 타겟된 범위의 두께로, 즉 대략 100㎚ 내지 대략 200㎛의 영역에서 사용되지 않을 수 있다.
다양한 실시예들은 광전자 컴포넌트들을 제조하기 위한 방법 그리고 광전자 컴포넌트들을 제조하기 위한 디바이스를 제공하고, 이들에 의하여, 심지어 기하학적으로 복잡한 기판들 상에서도, 그 자체가 더욱 균질한 광전자 컴포넌트들의 형광 층들이 생산될 수 있다.
본 설명의 프레임워크 내에서, 유기 물질은, 성분(matter)의 각각의 상태와 관계없이, 특징적인 물리적 및 화학적 특성들을 갖는, 화학적으로 균일한 탄소 화합물일 수 있다. 또한, 본 설명의 프레임워크 내에서, 무기 물질은, 성분의 각각의 상태와 관계없이, 특징적인 물리적 및 화학적 특성들을 갖는, 화학적으로 균일한 무-탄소(carbon-less) 화합물 또는 단순한 탄소 화합물일 수 있다. 본 설명의 프레임워크 내에서, 유기-무기 (하이브리드) 물질은, 성분의 각각의 상태와 관계없이, 특징적인 물리적 및 화학적 특성들을 둘 다 갖는, 탄소를 함유한 화합물 일부분들뿐만 아니라 무-탄소 일부분들을 갖는, 화학적으로 균일한 화합물일 수 있다. 본 설명의 프레임워크 내에서, 용어 "물질"은 유기 물질, 무기 물질 및/또는 하이브리드 물질과 같은 위에서-언급된 물질들 전부를 포함한다. 또한, 본 설명의 프레임워크 내에서, 물질 혼합물은 두 개 또는 그 초과의 상이한 물질들의 컴포넌트들을 포함할 수 있고, 상기 두 개 또는 그 초과의 상이한 물질들의 컴포넌트들은 예컨대 매우 미세하게(finely) 분포된다. 물질들의 부류는 물질, 또는 하나 또는 복수의 유기 물질(들), 하나 또는 복수의 무기 물질(들) 또는 하나 또는 복수의 하이브리드 물질(들)의 물질 혼합물을 포함하기로 되어 있다. 용어 "재료"는 용어 "물질"에 대한 동의어로서 사용될 수 있다.
다양한 실시예들에서, 전기 전위는 반대로 하전된 전극들에 대하여 전기 전하의 포지션에 대한 상기 전기 전하의 전기 전위 에너지일 수 있다. 이러한 맥락에서, 전기 하전된 물질 또는 적어도 부분적으로 전기 하전된 물질 혼합물이 위치되는 전기장은 또한, 다른 전기 하전된 물질 또는 적어도 부분적으로 전기 하전된 물질 혼합물에 의해 구성될 수 있다.
다양한 실시예들은 광전자 컴포넌트들을 제조하기 위한 방법을 제공하고, 상기 방법은: 광전자 컴포넌트의 형광 층을 기판 상에 스프레잉하는 단계 ―상기 형광 층의 물질 또는 물질 혼합물은, 스프레잉 온될 때 전기 전하를 포함함― 를 포함하고, 그리고 여기서 전기 하전된 물질 또는 적어도 부분적으로 전기 하전된 물질 혼합물은 상기 형광 층이 스프레잉 온될 때 상기 기판의 적어도 하나의 영역보다 더 큰 전기 전위를 포함하고; 그리고 스프레잉-온된 형광 물질의 상기 형광 층의 두께는, 상기 형광 층을 스프레잉 온할 때 상기 기판 상의 전기 전위 구배에 의하여 국부적으로 조정된다.
방법의 실시예에서, 광전자 컴포넌트들은 예컨대 발광 다이오드들 또는 레이저 다이오드들로서 구성될 수 있다.
방법의 또 다른 실시예에서, 기판은 칩 웨이퍼, 와이어-본딩된 세라믹 기판, 리드 프레임 또는 유사한 기판으로서 구성될 수 있다.
방법의 또 다른 실시예에서, 기판은 적어도 부분적으로 구성된 광전자 컴포넌트로서 구성될 수 있다. 이러한 맥락에서, 부분적으로 구성된 광전자 컴포넌트는 완전히 완성된 광전자 컴포넌트에 대하여 부분적으로만 구성될 수 있다. 이와 같은 부분적으로 구성된 광전자 컴포넌트는 따라서, 그러나 상이한 타겟 특성들에 대하여, 완전히 완료된 컴포넌트로서 간주될 수 있다. 이러한 맥락에서, 광전자 컴포넌트가 캐리어 상에서 구성되고 있다면, 광전자 컴포넌트의 제공된 캐리어는 이미, 부분적으로 구성된 광전자 컴포넌트로서 간주될 수 있다.
본 방법의 또 다른 실시예에서, 기판은 하나의 단일 광전자 컴포넌트 또는 나란히 배열된 여러 광전자 컴포넌트들이 그로부터 또는 그 상에 구성될 수 있도록 셋업될 수 있다. 하나의 단일 광전자 컴포넌트는 예컨대 싱귤러라이징된 칩일 수 있다. 나란히 배열된 여러 광전자 컴포넌트들은 예컨대 칩 웨이퍼 또는 패널 상의 여러 광전자 컴포넌트들일 수 있다.
본 방법의 또 다른 실시예에서, 기판 상에 증착된 물질 혼합물은 형광 물질, 예컨대 서스펜션 또는 디스퍼전이 그 안에 임베딩된 매트릭스를 포함할 수 있다. 스프레잉-온된 물질 또는 물질 혼합물의 일부의 화학적 경화 그리고/또는 스프레잉-온된 물질 혼합물의 휘발성 일부분들의 증발 또는 각각 기화에 의하여, 예컨대 스프레잉-온된 물질 또는 물질 혼합물의 점성이 증가될 수 있다.
형광 물질은 예컨대, YAG:Ce 및 LuAG와 같은 Ce3 +-도핑된 석류석들, 예컨대 (Y, Lu)3(Al,Ga)5O12:Ce3 +; Eu2 +-도핑된 질화물들, 예컨대 CaAlSiN3:Eu2 +, (Ba,Sr)2Si5N8:Eu2+; Eu2 +-도핑된 설파이드(sulfide)들, SIONe, SiAlON, 오소실리케이트(orthosilicate)들, 예컨대 (Ba,Sr)2SiO4:Eu2 +; 클로로실리케이트(chlorosilicate)들, 클로로포스페이트(chlorophosphate)들, BAM(barium magnesium aluminate:Eu) 및/또는 SCAP, 할로포스페이트(halophosphate)를 포함하거나 또는 이들로 구성될 수 있다.
본 방법의 또 다른 실시예에서, 물질 혼합물의 매트릭스의 물질은 휘발성 용제, 예컨대 용제 서스펜션 또는 용제 디스퍼전을 포함할 수 있거나 또는 이들로 구성될 수 있다.
또한, 형광 물질은 둘러싼 매트릭스가 없는 층으로서 휘발성 매트릭스로부터 기판 상에 증착될 수 있다. 그렇게 함으로써, 파장 변환을 위한 형광 물질에서 생성된 스토크스 열(Stokes heat)의 열 소산이 개선될 수 있다. 이러한 맥락에서, 스토크스 열은 형광 물질에 의해 흡수된 전자기 방사선과, 형광 물질에 의해 방출된 전자기 방사선 사이의 에너지 차이인 것으로 간주될 수 있다.
본 방법의 또 다른 실시예에서, 휘발성 용제는, 부압에 의하여 그리고/또는 스프레잉-온된 층을 가열함으로써 그리고/또는 기판을 가열함으로써, 기판의 표면으로부터 기화될 수 있고 그리고/또는 기판의 표면으로부터 탈출할 수 있다.
본 방법의 또 다른 실시예에서, 스프레잉-온된 물질 혼합물의 매트릭스 재료는 상기 매트릭스의 물질이 기판 상에 스프레잉 온된 이후에 굳어지도록 셋업될 수 있다.
점성의 증가, 즉 스프레잉-온된 물질 또는 물질 혼합물의 굳히기(solidifying)는 예컨대 에폭시 수지, 실리콘, 또는 형광 물질을 포함하는 이러한 물질들 중 하나를 갖는 물질 혼합물과 같이 결합되지 않은 폴리머(unlinked polymer)에 의하여 달성될 수 있고, 그리고/또는 예컨대 용액, 서스펜션 또는 디스퍼전에서 휘발성 컴포넌트들을 갖는 물질 혼합물이 제공 또는 구성될 수 있다.
본 방법의 또 다른 실시예에서, 매트릭스의 물질은 다음의 물질들 그룹으로부터의 물질을 포함할 수 있거나 또는 상기 물질로 구성될 수 있다: 실리콘, 래커 또는 에폭시 수지.
본 방법의 또 다른 실시예에서, 물질 또는 물질 혼합물은 기판 상에 노즐에 의하여 증착될 수 있다.
이러한 맥락에서, 노즐의 오프닝은 약 20㎛ 내지 약 0.6㎜ 범위의 지름을 가질 수 있다. 노즐의 오프닝 지름은 물질 또는 물질 혼합물의 점성, 물질 또는 물질 혼합물에서 가능한 입자들의 크기 그리고 적용된 압력에 따라 셋팅될 수 있다.
본 방법의 또 다른 실시예에서, 물질 또는 물질 혼합물은 노즐로부터 압력에 의하여 스프레잉될 수 있다. 중압이 예컨대 펌프에 의하여 셋팅될 수 있다. 부압이 예컨대 노즐과 기판 사이의 공간을 진공화하는 것에 의하여 셋팅될 수 있다. 노즐을 통해 물질 또는 물질 혼합물을 스프레잉하기 위해 사용되는 압력은 약 0.1바아 내지 약 10바아 범위의 값을 가질 수 있다. 물질 또는 각각 물질 혼합물은 발산 제트(divergent jet)를 형성할 수 있다. 이러한 맥락에서, 발산 제트는 코팅될 기판 표면에 지향된다.
본 방법의 또 다른 실시예에서, 형광 물질을 기판 상에 스프레잉하기 위하여, 예컨대 노즐 및/또는 기판 또는 각각 기판 홀더를 움직일 수 있는 방식으로 장착함으로써, 기판 및 노즐이 서로에 대하여 시프팅될 수 있다.
시프트는 예컨대 전기 방식으로, 예컨대 전기 모터들에 의하여, 또는 전자 방식으로, 예컨대 컴퓨터-제어된 전기 모터들에 의하여 구현될 수 있다.
본 방법의 또 다른 실시예에서, 기판 표면 상에서 제트의 표면은, 노즐과 기판 사이의 거리를 변경하는 것에 의하여 조정될 수 있다.
노즐과 기판 표면 사이의 거리는 약 0.5㎝ 내지 약 30㎝ 범위의 값, 예컨대 약 1㎝를 가질 수 있다.
본 방법의 또 다른 실시예에서, 기판 표면에서 제트의 표면은, 제트 프로파일을 변경함으로써 조정될 수 있다.
본 방법의 또 다른 실시예에서, 전기 하전된 물질 또는 적어도 부분적으로 전기 하전된 물질 혼합물의 전기 전위차는 전압원에 의하여 구성될 수 있고, 여기서 제1 전극 및 제2 전극은 전압원에 전기 연결되고, 이때 전기 하전된 물질 또는 적어도 부분적으로 전기 하전된 물질 혼합물의 전기 전위차는 제1 전극과 제2 전극 사이에 구성된다.
본 방법의 또 다른 실시예에서, 전압원은, 전기 하전된 물질 또는 적어도 부분적으로 전기 하전된 물질 혼합물의 전위차의 값이 정적으로 셋팅될 수 있거나 또는 동적으로 변경될 수 있도록 구성될 수 있다.
전압은 약 -40㎸ 내지 약 +40㎸의 범위, 예컨대 약 -2㎸ 내지 약 +2㎸의 범위, 예컨대 약 -400V 내지 약 +400V의 범위, 예컨대 약 -50V 내지 약 +50V의 범위의 값을 가질 수 있다.
전기 하전된 물질 또는 적어도 부분적으로 전기 하전된 물질 혼합물에 대한 추진력(driving force)은 예컨대 전극들 사이의 전기장일 수 있다. 이러한 맥락에서, 전기장은 전기 전위의 국부적 변경에 대응할 수 있다. 기판의, 그리고 형광 물질과 같이 스프레잉-온된 전기 하전된 물질 또는 스프레잉-온된 적어도 부분적으로 전기 하전된 물질 혼합물의 전기 전위를 적절하게 선택할 때, 형광 물질이 전기 방식으로, 예컨대 정전 방식으로 표면에 끌릴 수 있고 상기 표면 상에서 유지될 수 있다.
기판은 이미, 전기 하전된 형광 층의 일부들을 포함할 수 있고, 여기서 이미 스프레잉-온된 전기 하전된 형광 층의 일부들 및 기판은 상이한 전하들을 포함할 수 있다.
부가하여, 전기적으로 끌리는 물질(electrically attracted substance)이 추가적인 스프레잉-온된 물질들 상에 전기 절연 효과를 가질 수 있다. 추가적인 형광 물질과 같은 추가적인 스프레잉-온된 물질은 기판 표면 상에서, 바람직하게는 국부적인 방식으로, 전기 하전된 물질, 예컨대 전기 하전된 형광 물질이 증착되지 않았거나 또는 거의 증착되지 않은 포지션에 축적될 수 있다.
이것은 스프레잉 온될 전기 하전된 물질 또는 스프레잉 온될 전기 하전된 물질 혼합물이 기판의 일부들과 동일한 또는 유사한 전하를 가질 수 있음을 의미한다. 그러나, 표면은 스프레잉 온될 전기 하전된 물질 또는 스프레잉 온될 전기 하전된 물질 혼합물보다 더 낮은 전기 전위를 갖는 적어도 하나의 영역을 가질 수 있다. 기판의 상기 적어도 하나의 영역의 전기 전위는 부가하여, 기판 표면의 인접한 영역들보다 더 낮은 전기 전위를 가질 수 있다.
다시 말해, 전기장 강도, 즉 기판 표면 상의 전기 전위의 국부적 변경이 층 두께의 국부적 조정을 유발할 수 있다.
본 방법의 또 다른 실시예에서, 전기 하전된 물질 또는 적어도 부분적으로 전기 하전된 물질 혼합물의 형광 층이 스프레잉 및 구성 동안 제1 전극과 제2 전극 사이에 구성될 수 있고, 이때 제2 전극은 기판에 의하여 그리고/또는 전극에 의하여 기판의 뒤 또는 그 아래에 셋업되고, 그리고 제1 전극은 제2 전극에 평행하게 배열된다.
기판, 예컨대 전기 하전된 기판 홀더의 뒤 또는 그 아래의 전극 및/또는 기판의 정전기 하전(electrostatic charging)은 예컨대, 사파이어 반도체 칩, 또는 전도성이지만 접지되지 않은(conductive but not grounded) 반도체 칩, 칩 웨이퍼 또는 패널의 표면들과 같은 전기 비-전도성 기판의 경우 구성될 수 있다.
본 방법의 또 다른 실시예에서, 물질 또는 물질 혼합물을 기판 상에 스프레잉하기 위한 노즐은 제1 전극으로서 구성될 수 있다.
본 방법의 또 다른 실시예에서, 전기 전위차는 전기 하전된 원자화된 물질 또는 적어도 부분적으로 전기 하전된 원자화된 물질 혼합물과 접지 기판(earthed substrate)에 의하여 구성될 수 있다. 그런 다음, 전기 하전된 원자화된 물질 또는 적어도 부분적으로 전기 하전된 원자화된 물질 혼합물의 전기 하전된 입자들이 전기장, 예컨대 다른 전기 하전된 입자들의 영향 하에서 기판 상에 증착될 수 있다. 기판의 표면 상에서, 하전된 입자들의 포지션은, 기판 표면 상의 전기 하전된 입자들의 전기 전위가 전기장에서 최소화되도록 영향받을 수 있다. 다시 말해, 하전된 입자들은 기판 표면 상의 더 높은 필드 강도를 갖는 영역들, 예컨대 더 낮은 전기 절연부를 갖는 영역들에 도달한다. 이러한 맥락에서, 절연부는 이미 스프레잉-온된 물질 또는 물질 혼합물에 의하여 형성될 수 있다.
본 방법의 또 다른 실시예에서, 전기 하전된 물질, 또는 적어도 부분적으로 전기 하전된 물질 혼합물, 또는 부분적으로 전기 하전된 물질 혼합물의 적어도 일부는, 진성 전기 하전(intrinsic electric charged)될 수 있다. 물질 또는 물질 혼합물의 원자화된 입자들, 예컨대 형광 입자들은 예컨대 전기 표면 전하를 가질 수 있다.
본 방법의 또 다른 실시예에서, 물질, 또는 물질 혼합물, 또는 물질 혼합물의 일부는, 기판 상에 스프레잉 이전에 또는 그 동안에, 정전기 하전될 수 있다. 원자화된 물질 또는 원자화된 물질 혼합물의 일부들, 예컨대 입자들, 예컨대 형광 입자들은 예컨대 노즐의 전기 전위에 의하여 그리고/또는 스프레잉 동안에 발생하는 마찰에 의해 정전기 하전될 수 있다.
본 방법의 또 다른 실시예에서, 전기 하전된 물질 또는 적어도 부분적으로 전기 하전된 물질 혼합물의 전기 전위차는 기판 홀더 및/또는 기판의 정전기 하전에 의하여 구성될 수 있다.
본 방법의 또 다른 실시예에서, 기판 표면 상의 제트 영역은 노즐과 기판 표면 사이의 광선 옵틱스에 의하여 셋팅될 수 있고, 물질 또는 물질 혼합물의 제트의 형상은 광선 옵틱스에 의하여 변경 가능하며, 여기서 기판 표면 상에서 스프레잉-온된 물질 또는 물질 혼합물의 영역은, 제트 형상에 의하여, 예컨대 제트를 포커싱 또는 콜리메이팅함으로써 조정될 수 있다. 기판 상에서, 제트는, 이미지 거리 및 광선 옵틱스에 의하여, 예컨대 초점거리 및 제트 상의 렌즈의 효과, 예컨대 콜렉팅(collecting) 또는 확산(diffusing) 효과에 의하여 조정될 수 있는 영역을 가질 수 있다.
광선 옵틱스에 의하여, 전기 하전된 물질 또는 적어도 부분적으로 전기 하전된 물질 혼합물로 스프레잉된 기판 표면 상의 영역은, 예컨대 기판의 작은 선택된 영역들 상에만 형광 물질을 증착시키기 위해, 예컨대 패널의 세라믹 림들에는 형광 물질을 스프레잉하지 않기 위하여 또는 스프레잉-온된 층의 층 두께의 비균질성들을 보상하기 위하여 특정하게 조정될 수 있다.
본 방법의 또 다른 실시예에서, 광선 옵틱스에 의한 표면의 조정은 노즐로부터 스프레잉되는 물질 또는 물질 혼합물의 압력 값에 커플링될 수 있다.
본 방법의 또 다른 실시예에서, 제트의 오프닝 각도 및/또는 제트 지름은 광선 옵틱스에 의하여 수정될 수 있다.
본 방법의 또 다른 실시예에서, 물질 또는 물질 혼합물을 스프레잉할 때 물질 또는 물질 혼합물의 제트 형상은, 정적 전기장, 동적 전기장, 전자기장 또는 접지(earthing)에 의하여 구성될 수 있다.
광선 옵틱스는 원자화된 전기 하전된 물질 또는 원자화된, 적어도 부분적으로 전기 하전된 물질 혼합물의 컴포지션에 따라 또는 각각 기판의 컴포지션에 따라, 정적 또는 동적 전기장 또는 각각 자기장에 의하여 구성될 수 있다. 이러한 맥락에서, 광선 옵틱스에서와 상이한 전자기 전위가 노즐과 기판 사이에 인가될 수 있고, 따라서 발산 제트가 변조될 수 있는데, 예컨대 광선 옵틱스가 접지(earthing), 즉 접지(ground)에 연결될 수 있고, 예컨대 도 1의 설명에 따른 구성들 중 하나에 따라, 노즐과 기판 사이에 전압이 인가될 수 있다.
본 방법의 또 다른 실시예에서, 광선 옵틱스는 하나 또는 그 초과의 전자기 렌즈들을 포함할 수 있다.
본 방법의 또 다른 실시예에서, 광선 옵틱스는, 물질 또는 물질 혼합물을 기판 표면 상에 스프레잉할 때 전기적으로 또는 전자적으로 움직여질 수 있다.
이러한 맥락에서, 광선 옵틱스의 움직임들은 기판 표면에 대하여 평행하게, 수직으로, 또는 비스듬히, 예컨대 대각선으로 구성될 수 있다.
본 방법의 또 다른 실시예에서, 광선 옵틱스는 제1 금속성 플레이트 및 제2 금속성 플레이트로서 구성될 수 있고, 여기서 금속성 플레이트들은 서로에 대하여 거리를 두고 동일 평면 상에 배열될 수 있으며, 제트가 플레이트들 사이에서 이어진다.
금속성 플레이트들은 재료 또는 합금으로서 금속들 및/또는 귀금속들, 예컨대 Fe, Cu, Au, Ag, Pt, Pd, Al, Ti 또는 C(그래파이트)를 포함할 수 있거나 또는 이들로 구성될 수 있고, 약 25㎠ 내지 약 250㎠ 범위의 크기, 예컨대 100㎠를 가질 수 있으며, 여기서 금속성 플레이트들은 서로에 대하여 동일 평면 상에 배열될 수 있다.
두 개의 금속성 플레이트들은 전기 전위차, 즉 전기장이 두 개의 플레이트들 사이에서 생성되도록 구성될 수 있다. 그러나, 플레이트들 둘 다는 동일한 전기 전위를 가질 수 있는데, 예컨대 접지에 연결될 수 있다. 플레이트들 사이에 상이한 전기 전위의 경우, 예컨대 제1 금속성 플레이트는 접지될 수 있는데, 즉 접지에 연결될 수 있고, 반면에 제2 금속성 플레이트는 전압원에 연결될 수 있다. 제1 금속성 플레이트와 제2 금속성 플레이트 사이의 전기장은 정적으로 또는 동적으로 구성될 수 있고, 그리고 원자화된, 전기 하전된 물질 또는 물질 혼합물의 제트를 변조시키도록 구성될 수 있다.
플레이트들은 서로로부터 약 10㎜ 내지 약 20㎝만큼 이격될 수 있고; 노즐까지의 거리는 약 5㎜ 내지 약 5㎝의 범위에 있을 수 있고, 그리고 기판 표면까지의 거리는 약 1㎜ 내지 약 1㎝의 범위에 있을 수 있는데, 예컨대 약 1㎝일 수 있다.
본 방법의 또 다른 실시예에서, 제1 금속성 플레이트는 제2 금속성 플레이트와 동일한 또는 상이한 전기 전위를 가질 수 있다.
본 방법의 또 다른 실시예에서, 광선 옵틱스는 금속성 링을 포함할 수 있고, 여기서 링은 다른 전압원과 전기 연결될 수 있고 그리고 여기서 제트는 링 오프닝을 통과해 이어진다. 그러나, 링은 접지에 연결될 수 있는데, 즉 링은 접지될 수 있다. 금속성 링은 재료 또는 합금으로서 금속 또는 귀금속, 예컨대 Fe, Cu, Au, Ag, Pt, Pd, Al, Ti 또는 C(그래파이트)를 포함할 수 있거나 또는 이들로 구성될 수 있고, 내부 지름이 약 1㎜ 내지 약 10㎝의 범위에 있고 외부 지름이 약 1㎜ 내지 약 10㎝의 범위에 있으며, 이때 두께는 약 1㎜ 내지 약 3㎝의 범위에 있다. 금속성 링은 약 1㎜ 내지 약 5㎝ 범위의 노즐까지의 거리를 가질 수 있고, 그리고 기판 표면까지의 거리는 약 1㎜ 내지 약 5㎝의 범위에 있을 수 있는데, 예컨대 약 1㎝일 수 있다.
본 방법의 또 다른 실시예에서, 제트의 형상은 부가하여, 적어도 하나의 전기 작동 블라인드 및/또는 기계 작동 블라인드에 의하여 조정될 수 있다.
본 방법의 또 다른 실시예에서, 기판 표면 상에 그리고/또는 기판 표면 상의 제트의 영역 상에 국부적으로 증착되는 전기 하전된 물질 또는 적어도 부분적으로 전기 하전된 물질 혼합물의 양은, 이미 스프레잉-온된, 전기 하전된 물질 및/또는 적어도 부분적으로 전기 하전된 물질 혼합물의 형광 층의 국부적 층 두께의 측정에 커플링될 수 있다.
형광 층의 층 두께들의 비균질성들의 보상은 예컨대, 제1 스프레잉 프로세스 그리고 기판 표면 상에 이미 스프레잉된 형광 층의 두께의 국부적 측정 이후에 수행될 수 있다. 제2 스프레잉 프로세스에서는, 국부적으로 증착되는 전기 하전된 물질 또는 적어도 부분적으로 전기 하전된 물질 혼합물의 양이, 측정된 층 두께 정보에 의하여 그리고 광선 옵틱스에 의하여 국부적으로 조정될 수 있다. 제트의 영역은 광선 옵틱스, 전위차 그리고 광선 옵틱스와 기판 사이의 거리에 의하여 동적으로 조정될 수 있다.
다양한 실시예들은 광전자 컴포넌트들의 층들을 생성하기 위한 디바이스를 제공하고, 디바이스는, 전기 전위차를 생성하기 위한 장비; 기판을 유지하기 위한 기판 홀더; 기판 상에 상이한 전기 전위 변경들에 의하여, 기판 상에서 스프레잉-온된 전기 하전된 물질 또는 스프레잉-온된 적어도 부분적으로 전기 하전된 물질 혼합물의 두께를 조정하도록 구성된, 전기 하전된 물질 또는 적어도 부분적으로 전기 하전된 물질 혼합물을 스프레잉 온하기 위한 장비; 제트를 형성하는 물질 또는 물질 혼합물을 스프레잉 온하기 위한 장비 ―상기 제트는 상기 전기 하전된 물질 또는 상기 적어도 부분적으로 전기 하전된 물질 혼합물을 포함하거나 또는 이들로 구성됨― 를 포함하고; 상기 제트는 기판 표면으로 지향되고 그리고 상기 표면 상의 제1 영역을 커버링하며; 상기 기판에 스프레잉된 물질 또는 물질 혼합물의 층의 두께는 전위차에 의하여 국부적으로 조정된다.
본 발명의 실시예에서, 광전자 컴포넌트들은 예컨대 발광 다이오드들 또는 레이저 다이오드들로서 구성될 수 있다.
또 다른 실시예에서, 기판은 칩 웨이퍼 또는 와이어-본딩된 세라믹 기판, 리드 프레임 또는 유사한 기판을 포함할 수 있다.
또 다른 실시예에서, 기판은 적어도 부분적으로 완성된 광전자 컴포넌트로서 구성될 수 있다.
또 다른 실시예에서, 기판은, 하나의 단일 광전자 컴포넌트 또는 여러 광전자 컴포넌트들이 그로부터 또는 그 상에 나란히 구성되도록 구성될 수 있다.
또 다른 실시예에서, 기판 상에 증착된 적어도 부분적으로 전기 하전된 물질 혼합물은 매트릭스 및 그 안에 임베딩된 형광 물질을 포함할 수 있다.
또 다른 실시예에서, 스프레잉-온된 물질 혼합물의 매트릭스 재료는 휘발성 용제를 포함할 수 있거나 또는 휘발성 용제로 구성될 수 있다.
또 다른 실시예에서, 디바이스는, 휘발성 용제가 부압 그리고/또는 스프레잉-온된 층을 가열하는 것 그리고/또는 기판을 가열하는 것에 의하여 증발하고 그리고/또는 기판 표면으로부터 탈출하도록 구성될 수 있다.
또 다른 실시예에서, 스프레잉-온된 물질 혼합물의 매트릭스 물질은, 매트릭스가 기판 상에 스프레잉된 이후에 굳어질 수 있도록 구성될 수 있다.
또 다른 실시예에서, 매트릭스 물질은 다음을 포함하는 물질 그룹으로부터의 물질을 포함할 수 있거나 또는 상기 물질로 구성될 수 있다: 실리콘, 래커 또는 에폭시 수지.
또 다른 실시예에서, 물질 또는 물질 혼합물을 스프레잉 온하기 위한 장비는 물질 또는 물질 혼합물의 제트를 생성하기 위한 노즐을 포함할 수 있다.
또 다른 실시예에서, 디바이스는, 전기 하전된 물질 또는 적어도 부분적으로 전기 하전된 물질 혼합물의 전기 전위차가 전압원에 의하여 구성되도록 구성될 수 있고, 제1 전극 및 제2 전극이 전압원에 전기 연결되고, 전기 하전된 물질 또는 적어도 부분적으로 전기 하전된 물질 혼합물의 전기 전위차는 제1 전극과 제2 전극 사이에 구성된다.
또 다른 실시예에서, 전압원은, 전기 하전된 물질 또는 적어도 부분적으로 전기 하전된 물질 혼합물의 전위차의 값이 정적으로 조정될 수 있거나 또는 동적으로 변경될 수 있도록 구성될 수 있다.
또 다른 실시예에서, 전압원은, 전기 하전된 물질 또는 적어도 부분적으로 전기 하전된 물질 혼합물을 스프레잉 온하기 위한 장비가 제1 전극과 제2 전극 사이에 부분적으로 배열되도록 구성될 수 있고, 제2 전극은 기판 및/또는 전극에 의하여 기판의 뒤 또는 그 아래에 구성되고, 그리고 제1 전극은 제2 전극에 평행하게 구성되며, 여기서 전기 하전된 물질 또는 적어도 부분적으로 전기 하전된 물질 혼합물을 증착시키는, 제1 전극과 제2 전극 사이에서 물질 또는 물질 혼합물을 스프레잉 온하기 위한 장비의 일부가 예컨대 노즐로서 구성된다.
또 다른 실시예에서, 노즐은 제1 전극으로서 구성될 수 있다.
또 다른 실시예에서, 노즐은, 전기 하전된 물질 및 적어도 부분적으로 전기 하전된 물질 혼합물이 에어로졸로서 기판 표면 상에 증착될 수 있도록 구성될 수 있다.
또 다른 실시예에서, 디바이스는, 전기 하전된 물질 또는 적어도 부분적으로 전기 하전된 물질 혼합물의 전기 전위차가 전기 하전된 원자화된 물질에 의하여 또는 전기 하전된 원자화된 물질 혼합물에 의하여 구성되도록 구성될 수 있다.
또 다른 실시예에서, 물질 또는 물질 혼합물 또는 물질 혼합물의 일부는 진성 전기 전하를 포함할 수 있다.
또 다른 실시예에서, 디바이스는 물질 또는 물질 혼합물 또는 물질 혼합물의 일부가 정전기 하전될 수 있도록 구성될 수 있다.
또 다른 실시예에서, 전기 하전된 물질 또는 적어도 부분적으로 전기 하전된 물질 혼합물의 전기 전위차는 기판 홀더 및/또는 기판의 정전기 하전에 의하여 구성될 수 있다.
또 다른 실시예에서, 물질 또는 물질 혼합물을 스프레잉 온하기 위한 장비는 노즐을 포함할 수 있고, 노즐은 컨테이너에 연결되고, 컨테이너는 물질 또는 물질 혼합물을 제공하며, 그리고 노즐 및 컨테이너는 물질 또는 물질 혼합물이 컨테이너로부터 노즐로 수송되도록 구성된다.
또 다른 실시예에서, 물질 또는 물질 혼합물을 스프레잉 온하기 위한 장비는, 물질 또는 물질 혼합물이 노즐로부터 압력에 의하여 스프레잉 온되도록 구성될 수 있다.
또 다른 실시예에서, 디바이스는 기판 및 노즐이 서로에 대하여 상대적으로 시프팅될 수 있도록 구성될 수 있다.
또 다른 실시예에서, 전기 하전된 물질 또는 적어도 부분적으로 전기 하전된 물질 혼합물을 스프레잉 온하기 위한 장비는, 노즐과 기판 사이의 거리를 변경함으로써 제1 영역이 조정될 수 있도록 구성될 수 있다.
또 다른 실시예에서, 전기 하전된 물질 또는 적어도 부분적으로 전기 하전된 물질 혼합물을 스프레잉 온하기 위한 장비는, 제트 프로파일을 변경함으로써 제1 영역이 조정될 수 있도록 구성될 수 있다.
또 다른 실시예에서, 디바이스는 광선 옵틱스가 노즐과 기판 표면 사이에 구성되도록 구성될 수 있다.
또 다른 실시예에서, 광선 옵틱스는, 물질 또는 물질 혼합물의 제트의 형상이 광선 옵틱스에 의하여 변경될 수 있도록 구성될 수 있고, 이때 제1 영역은 제트 형상, 즉 기판 표면 상의 제트의 영역에 의하여 조정된다.
또 다른 실시예에서, 광선 옵틱스는 적어도, 정적 전기장 또는 동적 전기장 또는 전자기장을 포함할 수 있다.
또 다른 실시예에서, 광선 옵틱스는 제트의 오프닝 각도가 광선 옵틱스에 의하여 변경될 수 있도록 구성될 수 있다.
또 다른 실시예에서, 광선 옵틱스는 하나 또는 복수의 전자기 렌즈들을 포함할 수 있다.
또 다른 실시예에서, 광선 옵틱스는 전기적으로 또는 전자적으로 움직여질 수 있다.
또 다른 실시예에서, 광선 옵틱스는 제1 금속성 플레이트로서 그리고 제2 금속성 플레이트로서 구성될 수 있고, 금속성 플레이트들은 서로로부터 거리를 두고 동일 평면 상에 배열되고, 이때 제트는 플레이트들 사이에서 이어진다.
또 다른 실시예에서, 제1 금속성 플레이트는 제2 금속성 플레이트와 동일한 전기 전위를 포함할 수 있거나 또는 제2 금속성 플레이트와 상이한 전기 전위를 포함할 수 있다.
또 다른 실시예에서, 광선 옵틱스는 금속성 링을 포함할 수 있고, 여기서 링은 추가적인 전압원에 전기 연결될 수 있고, 이때 제트는 링 어퍼처를 통과해 이어진다.
또 다른 실시예에서, 광선 옵틱스는 제트를 포함하기 위하여 전기 작동 블라인드들 및/또는 기계 작동 블라인드들을 부가하여 포함할 수 있다.
또 다른 실시예에서, 디바이스는, 기판 표면 상에 그리고/또는 기판 표면 상의 제트의 영역 상에 국부적으로 증착되는 전기 하전된 물질 또는 적어도 부분적으로 전기 하전된 물질 혼합물의 양이 이미 스프레잉-온된 형광 층의 국부적 층 두께의 측정에 커플링되도록 구성될 수 있다.
다음에서는, 본 발명의 실시예 예들이 도면들과 함께 더욱 상세히 설명될 것이다.
도 1은 다양한 실시예 예들에 따라, 광전자 컴포넌트들의 층들을 생산하기 위한 디바이스의 개략적인 단면도를 도시한다.
도 2는 다양한 실시예 예들에 따라, 광전자 컴포넌트들의 층들을 생산하기 위한 디바이스의 개략적인 단면도를 도시한다.
도 3은 다양한 실시예 예들에 따라 광선 옵틱스의 실시예들을 묘사한다.
도 4는 다양한 실시예 예들에 따라 디바이스의 실시예들을 도시한다.
다음의 상세한 설명에서는, 그 일부를 형성하고 그리고 ―예시를 위해서― 특정 실시예들이 도시되는 동반된 도면들이 참조되고, 상기 실시예들에 의하여, 본 발명이 구현될 수 있다. 이 점에서, "상단", "하단", "앞", "뒤" 등등과 같은 방향들에 관한 정보가 설명된 도면(들)의 배향을 참조하여 사용된다. 실시예들의 컴포넌트들이 다수의 다양한 배향들로 포지셔닝될 수 있기 때문에, 방향 정보는 본 발명을 예시하기 위해 제공되고, 결코 본 발명을 제한하지 않는다. 다른 실시예들이 사용될 수 있고, 본 발명의 보호 범위를 초과하는 것 없이 구조적 및 논리적 수정들이 수행될 수 있음이 명백하다. 그 반대를 보여주는 임의의 특정한 정보가 주어지지 않는 한, 본원에 설명된 예시적 실시예들의 피처들이 다른 피처들과 결합될 수 있음이 명백하다. 따라서, 다음의 상세한 설명은 제한하는 의미로 이해되지 않을 것이며, 본 발명의 보호 범위는 첨부된 청구항들에 의해 정의된다.
본 설명의 프레임워크 내에서, 용어들 "연결된", "접촉된" 뿐만 아니라 "커플링된"은 직접 뿐만 아니라 간접 연결, 직접 또는 간접 접촉뿐만 아니라 직접 또는 간접 커플링을 설명하는데 사용된다. 따라서, 도면들에서는, 적절한 어디든지, 동일한 또는 유사한 엘리먼트들에 동일한 참조 숫자들이 제공된다.
도 1은 다양한 실시예들에 따라 광전자 컴포넌트들의 층들을 구성하기 위한 디바이스(100)의 개략적인 단면도를 도시한다.
도 1은 기판 홀더(102)를 도시하고, 기판 홀더(102) 상에, 기판(104)이 고정되었다. 기판(104)은 예컨대 제조 동안 예컨대 부분적으로 구성된 광전자 컴포넌트일 수 있다. 이러한 맥락에서, 광전자 컴포넌트가 캐리어 상에서 또는 그 위에서 구성된다면, 부분적으로 구성된 광전자 컴포넌트는 이미, 광전자 컴포넌트의 상기 캐리어일 수 있다. 그러나, 부분적으로 구성된 광전자 컴포넌트는 또한, 그 자체가 다른 광전자 타겟 특성들에 대하여 완전한 광전자 컴포넌트일 수 있고, 상기 광전자 컴포넌트의 광전자 특성들은 특정 광전자 타겟 특성에 적응될 것이다.
기판(104)은 예컨대 칩 웨이퍼 상에 또는 패널 상에, 단일 광전자 컴포넌트, 예컨대 싱귤러라이징된 칩, 또는 나란히 배열된 복수의 광전자 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 캐리어(미도시) 상에 이미 구성된 층들의 경우, 기판(104)은 캐리어로서 칩 웨이퍼, 와이어-본딩된 세라믹 재료, 리드 프레임 등등을 포함할 수 있다.
디바이스는 기판(104) 위에 노즐(106)을 포함할 수 있다. 이러한 노즐(106)에 의하여, 컨테이너가 물질 또는 물질 혼합물(미도시)에 연결될 수 있고, 여기서 컨테이너 및 노즐(106)은, 물질 또는 물질 혼합물이 컨테이너로부터 노즐(106)로 수송될 수 있도록 구성될 수 있다.
물질 또는 물질 혼합물은 압력, 예컨대 중압에 의하여, 예컨대 펌프에 의하여 또는 부압에 의하여, 예컨대 노즐(106)과 기판(104) 사이의 공간을 진공화함으로써 노즐(106)로부터 스프레잉될 수 있다. 그렇게 함으로써, 물질 또는 각각 물질 혼합물은 발산 제트(108)를 형성할 수 있다. 이러한 맥락에서, 발산 제트(108)는 코팅될 기판 표면(104)으로 지향될 수 있다.
이러한 맥락에서, 노즐(106)은 약 20㎛ 내지 약 6㎜ 범위의 오프닝 지름을 가질 수 있고, 여기서 노즐(106)의 오프닝 지름은 물질 또는 물질 혼합물의 점성, 물질 또는 물질 혼합물의 제트(108)의 가능한 입자들의 크기, 그리고 적용된 압력에 따라 좌우될 수 있다.
스프레잉-온된 물질 또는 물질 혼합물의 더 낮은 점성은, 예컨대 경화되지 않은 폴리머, 예컨대 에폭시 수지, 실리콘, 또는 형광 물질을 포함하는 이러한 물질들 중 하나의 물질 혼합물의 경우 스프레잉을 위해 중요할 수 있다. 대신에 또는 부가하여, 물질 혼합물은 용제들과 같은 휘발성 컴포넌트들을 포함할 수 있다.
스프레잉-온된 물질 또는 물질 혼합물의 일부를 화학적으로 경화시킴으로써 그리고/또는 스프레잉-온된 물질 혼합물의 휘발성 일부들의 기화 또는 각각 증발에 의해, 스프레잉-온된 물질 또는 물질 혼합물의 점성이 증가될 수 있다.
압력 ―상기 압력에 의하여, 물질 또는 물질 혼합물이 노즐(106)로부터 스프레잉됨― 은 약 0.1바아 내지 약 10바아 범위의 값을 가질 수 있다.
원자화된 물질 또는 물질 혼합물과 기판(104) 사이에, 전기 전위차가 예컨대 다음에 의하여 구성될 수 있는데
· 기판 홀더(102) 및/또는 기판(104)의 정전기 하전에 의하여; 그리고/또는
· 전기 하전된, 원자화된 물질 또는 전기 하전된 원자화된 물질 혼합물, 예컨대 형광 물질에 의하여 구성될 수 있고,
여기서, 물질 또는 물질 혼합물 또는 물질 혼합물의 일부는 예컨대 전압원(110)에 의하여 정전기 하전될 수 있고 그리고/또는 정전기 하전을 획득할 수 있고, 여기서 전압원(110)의 전압은:
· 노즐(106)과 기판(104) 그리고/또는 기판(104)의 뒤 또는 각각 그 아래의 전극 사이에, 예컨대 기판 홀더(102)에 인가될 수 있거나, 또는
· 노즐(106), 예컨대 노즐(106)의 홀더(미도시)의 뒤 또는 그 위의 전극, 그리고 기판(104) 그리고/또는 기판(104), 예컨대 기판 홀더(102)의 뒤 또는 그 아래의 전극 사이에 인가될 수 있다.
기판(104), 예컨대 전기 하전된 기판 홀더(102)의 뒤 또는 그 아래의 전극, 그리고/또는 기판(104)의 정전기 하전은 예컨대 전기 비-전도성 기판들(102), 예컨대 사파이어 반도체 칩의 표면들 또는 전도성이지만 접지되지 않은 반도체 칩, 칩 웨이퍼 또는 패널에 대해 구성될 수 있다.
전위차의 값, 즉 전압은 정적으로 또는 동적으로 구성될 수 있고, 여기서 전압은 약 -40㎸ 내지 약 +40㎸의 범위, 예컨대 약 -2㎸ 내지 약 +2㎸의 범위, 예컨대 약 -400V 내지 약 +400V의 범위, 예컨대 약 -50V 내지 약 +50V의 범위의 값을 포함할 수 있다.
지향된 제트는, 기판 표면(104)으로부터 노즐(106)의 거리(114) 그리고/또는 노즐(106)로부터 스프레잉된 물질 또는 물질 혼합물의 압력 값에 의하여 조정될 수 있는 기판(104) 상의 영역(112)을 가질 수 있다. 노즐(106)과 기판 표면(104) 사이의 거리(114)는 약 0.5㎝ 내지 약 30㎝ 범위의 값, 예컨대 1㎝를 가질 수 있다.
전위차를 적절하게 선택함으로써, 스프레잉-온된 전기 하전된 물질, 또는 스프레잉-온된 적어도 부분적으로 전기 하전된 물질 혼합물, 또는 스프레잉-온된 전기 하전된 물질 혼합물의 일부, 예컨대 형광 물질이 표면 상에서 전기적으로, 예컨대 정전기적으로 끌릴 수 있고 유지될 수 있다. 부가하여, 전기적으로 끌리는 물질은 추가적인 스프레잉-온된 전기 하전된 물질 또는 추가적인 스프레잉-온된, 적어도 부분적으로 전기 하전된 물질 혼합물에 대해 절연 효과를 가질 수 있다. 추가적인 스프레잉-온된 전기 하전된 물질, 예컨대 추가적인 형광 물질은 바람직하게, 전기 하전된 물질, 예컨대 전기 하전된 형광 물질이 전혀 증착되지 않았거나 또는 거의 증착되지 않은 기판 표면(104) 상에 국부적으로 축적될 수 있다.
또 다른 실시예에서, 스프레잉-온된 물질 또는 스프레잉-온된 물질 혼합물의 일부들, 예컨대 입자들, 예컨대 형광 입자들은 전기 전하, 예컨대 표면 전하를 가질 수 있다.
또 다른 실시예에서, 스프레잉-온된 물질 또는 스프레잉-온된 물질 혼합물의 일부들, 예컨대 입자들, 예컨대 형광 입자들은, 스프레잉 동안에 발생하는 마찰 그리고 노즐(106)의 전기 전위에 의하여 정전기 하전될 수 있다.
또 다른 실시예에서, 스프레잉-온된 물질 혼합물은 매트릭스 물질에 있는 형광 물질, 예컨대 서스펜션 또는 디스퍼전으로서 구성될 수 있고, 여기서 매트릭스의 물질은 실리콘, 래커 또는 수지를 포함할 수 있거나 또는 이들로 구성될 수 있다.
또 다른 실시예에서, 스프레잉-온된 물질 혼합물은 매트릭스 물질에 있는 형광 물질, 예컨대 서스펜션 또는 디스퍼전으로서 구성될 수 있고, 매트릭스 물질은 휘발성 용제를 포함한다. 용제는 부분적으로 또는 완전히, 스프레잉 동안 또는 스프레잉-온된 층으로부터 기화될 수 있거나 또는 각각 탈출할 수 있다. 스프레잉-온된 층으로부터 용제의 기화 또는 각각 탈출은 부압에 의하여 그리고/또는 스프레잉-온된 층 및/또는 기판(104)의 가열에 의하여 구성될 수 있다.
실시예에서, 예컨대 노즐(106)과 기판(104) 사이의 거리(114)를 조정함으로써, 기판 표면(104)의 크기에 대한 제트의 영역(112)의 부분적 또는 완전한 조정에 의하여, 기판 표면(104)이 부분적으로 또는 완전히 코팅될 수 있다. 거리(114)가 고정된다면, 영역(112)은, 제트(108)의 오프닝 각도를 조정하는 것에 의하여 조정될 수 있다.
실시예에서, 기판 표면(104)을 코팅하기 위하여, 예컨대 노즐(106) 및/또는 기판(104) 또는 각각 기판 홀더(102)를 움직일 수 있게 배열함으로써, 기판(104) 및 노즐(106)은 서로에 대하여 시프팅될 수 있다. 상기 상대 시프트는 예컨대 전기적으로, 예컨대 전기 모터들에 의하여 또는 전자적으로, 예컨대 컴퓨터-제어된 전기 모터들(미도시)에 의하여 수행될 수 있다.
전기장에 의한 기판(104) 상에 층들의 형성에 의하여, 전기장이 없는 경우보다 더욱 균질한 층 두께 분포가 기판(104) 상에 구성될 수 있다. 또한, 기판 표면(104)으로부터 예컨대 형광 콤파지트 재료의 스프레잉-온된 층의 스프레딩 및/또는 제거가 전기 인력(electrical force of attraction)들에 의하여 최대한 가능한 범위까지 감소 및/또는 방지될 수 있다. 그렇게 함으로써, 예컨대 형광 층을 스프레잉 온하는 동안, 복수의 광전자 컴포넌트들의 색도 좌표의 더욱 균질한 분포가 공유된 기판(104) 상에서 달성될 수 있다.
또한, 복잡한 기판 형상들이, 예컨대 기판(104)의 수직 위치들에서, 아래로 기울면서 또는 스프레딩을 막으면서, 형상화될 수 있다.
또한, 전기 하전된 물질들 또는 물질 혼합물의 전기 하전된 부분들, 예컨대 형광 물질들은 전기력에 의하여 더욱 빽빽하게 패키징될 수 있다. 더 빽빽한 패키징은 예컨대 스프레잉-온된 인(phosphorus) 층의 열 전도율을 개선할 수 있고, 컴포넌트들의 더욱 효율적인 냉각을 유발 또는 제공할 수 있다.
휘발성 매트릭스, 예컨대 용제 서스펜션 또는 용제 디스퍼전에 있는 형광 물질을 스프레잉함으로써, 형광 물질은 둘러싼 매트릭스가 없는 층으로서 기판(104) 상에 증착될 수 있는데, 그 이유는 매트릭스 물질이 휘발성이기 때문인데, 즉 기화 또는 탈출할 수 있기 때문이다. 그렇게 함으로써, 파장 변환을 위한 형광 물질의 경우에 발생하는 스토크스 열의 열 소산이 개선될 수 있다. 이러한 맥락에서, 스토크스 열은 형광 물질에 의해 흡수된 전자기 방사선과, 방출된 전자기 방사선 사이의 에너지 차이인 것으로 간주될 수 있다.
도 2는 다양한 실시예들에 따라 광전자 컴포넌트들의 층들을 생성하기 위한 디바이스(300)의 개략적인 섹션도를 도시한다.
도 1에 부가하여, 디바이스는 노즐(106)과 기판(104) 사이에 광선 옵틱스(204)를 포함할 수 있다. 광선 옵틱스(204)는 노즐(106)로부터 스프레잉된 발산 제트(202)를 형상화, 예컨대 상기 발산 제트(202)를 포커싱 또는 콜리메이팅할 수 있고, 그리고 지향된 제트(206)를 형성할 수 있다.
원자화된 물질 또는 물질 혼합물의 컴포지션에 따라 또는 각각 기판(104)의 컴포지션에 따라, 광선 옵틱스(204)는 정적 또는 동적 전기장 또는 각각 자기장에 의하여 구성될 수 있다. 그렇게 함으로써, 광선 옵틱스(204)의 구역에서와 상이한 전자기장이 노즐(106)과 기판(104) 사이에 인가될 수 있고, 따라서 발산 제트(108)가 변조될 수 있는데, 예컨대 광선 옵틱스(204)가 접지될 수 있으며, 도 1의 설명의 실시예에 따라, 노즐(106)과 기판(104) 사이에 전압이 인가될 수 있다. 따라서, 노즐(106)과 기판(104) 사이의 전기장의 발전과 비교할 때, 전기장이 광선 옵틱스(204) 없이 제한될 수 있다.
이러한 맥락에서, 광선 옵틱스(204)는 정적 또는 동적 전자기장을 포함하는 하나 또는 복수의 전자기 렌즈들로서 또는 영구 자석으로서 구성될 수 있다.
또 다른 실시예에서, 광선 옵틱스(204)는 적어도, 제트의 범위를 정하기 위하여, 전기 작동 블라인드 및/또는 기계 작동 블라인드를 포함할 수 있다.
기판(104) 상에서, 지향된 제트는, 이미지 거리(212) 및 광선 옵틱스(204)에 의하여, 예컨대 초점 거리 및 제트(202) 상의 렌즈의 효과, 예컨대 콜렉팅 효과 또는 디스퍼징(dispersing) 효과에 의하여 조정될 수 있는 영역(208)을 가질 수 있다.
이러한 맥락에서, 광선 옵틱스(204)에 의한 영역(208)의 조정은 노즐(106)로부터 스프레잉되는 물질 또는 물질 혼합물의 압력 값에 커플링될 수 있다.
광선 옵틱스(204)에 의하여, 전기 하전된 물질 또는 적어도 부분적으로 전기 하전된 물질 혼합물로 스프레잉된 기판 표면(104)의 구역은, 예컨대 작은 선택된 기판 영역들(104) 상에만 형광 물질을 증착하기 위하여, 예컨대 패널의 세라믹 경계들에는 형광 물질을 스프레잉하지 않기 위하여 또는 스프레잉-온된 층 두께의 비균질성들을 보상하기 위하여 특정하게 조정될 수 있다.
층 두께 비균질성들의 보상은 예컨대, 제1 스프레잉 프로세스 그리고 기판 표면 상에 스프레잉된 형광 층의 두께의 국부적 측정 이후에, 측정된 층 두께 정보 및 광선 옵틱스(204)에 의하여 국부적으로 수행되는 제2 스프레잉 프로세스에서 구성될 수 있다.
이러한 맥락에서, 제트 영역(208)은 광선 옵틱스(204), 전압원(110), 그리고 광선 옵틱스(204)와 기판(104) 사이의 거리(212)에 의하여 동적으로 조정될 수 있다.
실시예에서, 광선 옵틱스(204)는 움직일 수 있게 배열될 수 있고, 전기적으로 또는 전자적으로 움직여질 수 있다. 이러한 맥락에서, 광선 옵틱스(204)의 움직임들은 기판 표면에 대하여 평행하게, 수직으로 또는 비스듬히, 예컨대 대각선으로 구성될 수 있다.
도 3은 다양한 실시예 예들에 따라 광선 옵틱스(204)의 실시예들(300)을 도시한다.
도 3에서, 광선 옵틱스(204)에 대한 제1 실시예(310) 및 제2 실시예(320)가 두 개의 평면도들(310, 320)로 묘사되고, 여기서 묘사된 광선 옵틱스(310, 320)는 또한, 예컨대 제1 실시예 또는 제2 실시예에 따라, 예컨대 직렬 연결된 렌즈들에 의하여, 더욱 복잡한 광선 옵틱스(204)의 개별 광선 렌즈들로서 구성될 수 있다.
광선 옵틱스(204)의 제1 실시예는 제1 금속성 플레이트(302) 및 제2 금속성 플레이트(304)로서 구성될 수 있고, 금속성 플레이트들(302, 304)은 서로에 대하여 예컨대 동일 평면 상에 배열된다. 금속성 플레이트들은 물질 또는 합금으로서 금속들 및/또는 귀금속들, 예컨대 Fe, Cu, Au, Ag, Pt, Pd, Al, Ti 또는 C(그래파이트)를 포함할 수 있거나 또는 이들로 구성될 수 있고, 그리고 대략 10×10㎠ 범위의 크기를 포함할 수 있다.
두 개의 금속성 플레이트들(302, 304)은, 전기 전위차(306, 308), 즉 전기장이 두 개의 플레이트들 사이에 구성되도록 셋업될 수 있다. 그러나, 플레이트들 둘 다가 동일한 전기 전위(306, 308)를 가질 수 있는데, 예컨대 접지될 수 있다.
상이한 전기 전위(306, 308)가 금속성 플레이트들(302, 304) 사이에 인가되면, 예컨대 제1 금속성 플레이트(302)가 접지될 수 있는데, 예컨대 접지에 연결될 수 있고, 반면에 제2 금속성 플레이트(304)는 전압원(308)에 연결될 수 있다. 제1 금속성 플레이트(302)와 제2 금속성 플레이트(304) 사이의 전기장은 정적으로 또는 동적으로 구성될 수 있고, 그리고 스프레잉-온된 전기 하전된 물질 또는 적어도 부분적으로 전기 하전된 물질 혼합물의 제트(202)를 변조하기 위해 구성될 수 있다.
금속성 플레이트들(302, 304)은 약 10㎜ 내지 약 20㎝ 범위의 서로에 대한 거리, 약 5㎜ 내지 약 5㎝ 범위의 노즐(106)로부터의 거리(201), 그리고 약 1㎜ 내지 약 1㎝ 범위의, 예컨대 1㎝의 기판 표면(104)까지의 거리(212)를 가질 수 있다.
제2 실시예에서, 광선 옵틱스(204)는 금속성 링(312)으로서 구성될 수 있다. 금속성 링은 물질 또는 합금으로서 금속들 및/또는 귀금속들, 예컨대 Fe, Cu, Au, Ag, Pt, Pd, Al, Ti 또는 C(그래파이트)를 포함할 수 있거나 또는 이들로 구성될 수 있고, 내부 지름이 약 1㎜ 내지 약 1㎝ 범위에 있고 외부 지름이 약 1㎜ 내지 약 10㎝ 범위에 있으며, 이때 두께는 약 1㎜ 내지 약 3㎝의 범위에 있다.
링(312)은 전압원(110)에 전기 연결될 수 있고, 여기서 링(312)은 접지될 수 있는데, 즉 접지에 연결될 수 있다.
금속성 링(312)은 약 1㎜ 내지 약 5㎝ 범위의 노즐(106)에 대한 거리(210), 그리고 약 1㎜ 내지 약 5㎝ 범위의, 예컨대 1㎝의 기판 표면(104)에 대한 거리(212)를 가질 수 있다.
도 4는 다양한 실시예 예들에 따라 디바이스의 실시예를 묘사한다.
도 4의 묘사된 실시예에서, LED 패널(104)이 제1 전극(104)으로서 셋업될 수 있고, 여기서 패널(104) 상의 LED 칩들은 칩의 후면에 의하여 전기 접촉될 수 있다. 제1 전극(104)에 대한 상대는 스프레이 노즐(106)의 뒤에서 직접 구성될 수 있다.
전압원(110)에 의하여, 전기장이 전극들 사이에 인가될 수 있고, 후속하여, 실리콘-형광 서스펜션의 제트(202)가 복수의 층들에서 패널(104)에 적용될 수 있다. 그렇게 함으로써, 실리콘-형광 서스펜션은 매트릭스로서 폴리디메틸 실록산 실리콘(polydimethyl siloxane silicone)을 가질 수 있고, 폴리디메틸 실록산 실리콘의 점성은 약 0.5파스(Pas)의 범위에 있고, 실리콘-형광 서스펜션에 대한 형광 물질의 중량 퍼센트는 약 40% 내지 약 80%의 범위에 있는데, 예컨대 약 50%이다.
이러한 맥락에서, 노즐(106)로부터의 제트(202)는 접지된(314) 금속성 링(313)에 의하여 콜리메이팅된 제트(206)를 구성할 수 있고, 제트(206)는 기판 표면(104)으로 지향된다.
형광 물질 층의 타겟 두께에 도달한 이후, 패널(104)은 렌즈와 함께 캐스팅될 수 있는데, 즉 패널(104)에는 캐스팅(미도시)에 의하여 렌즈가 제공될 수 있다. 후속하여, 패널로부터의 LED 칩들은 싱귤러라이징될 수 있고, 따라서 완성된 LED를 구성할 수 있다.
다양한 실시예들에서, 그들의 생산을 위한 디바이스들 및 방법이 제공되고, 상기 디바이스들 및 방법에 의하여, 전기장이 없는 경우보다 기판 상에 형광 물질 층들의 전기장-이용 형성에 의하여 기판 상에 더욱 균질한 층 두께 분포를 구성하는 것이 가능하다. 또한, 기판 표면으로부터 스프레잉-온된 형광 물질 층, 예컨대 형광 콤파지트의 스프레딩 및/또는 제거가 전기 인력들에 의하여 최대한 가능한 범위까지 감소 및/또는 방지될 수 있다. 그렇게 함으로써, 예컨대 형광 물질 층을 스프레잉 온할 때, 복수의 광전자 컴포넌트들의 색도 좌표의 균질한 분포가 공유된 기판 상에서 구성될 수 있다. 또한, 더욱 복잡한 기판 형상들이, 예컨대 기판의 수직 위치들에서, 아래로 기울면서 또는 스프레딩을 막으면서, 형성될 수 있다. 또한, 전기 하전된 물질들 또는 물질 혼합물의 전기 하전된 일부들, 예컨대 형광 물질들은 전기력에 의하여 더욱 빽빽하게 패키징될 수 있다. 더 빽빽한 패키징이 예컨대 스프레잉-온된 인 층의 열 전도율의 개선을 야기할 수 있고, 더욱 효율적인 컴포넌트 냉각을 제공할 수 있다. 휘발성 매트릭스, 예컨대 용제 서스펜션 또는 용제 디스퍼전에 있는 형광 물질을 스프레잉하는 것에 의하여, 형광 물질은 둘러싼 매트릭스가 없는 층으로서 기판 상에 증착될 수 있는데, 그 이유는 매트릭스 물질이 휘발성이기 때문인데, 즉 기화 또는 탈출할 수 있기 때문이다. 그 결과, 파장 변환을 위한 형광 물질의 경우에 발생하는 스토크스 열의 열 소산이 개선될 수 있다. 이러한 맥락에서, 스토크스 열은 형광 물질에 의해 흡수된 전자기 방사선과, 방출된 전자기 방사선 사이의 에너지 차이일 수 있다.

Claims (15)

  1. 광전자 컴포넌트들을 제조하기 위한 방법으로서,
    광전자 컴포넌트의 형광 층을 기판(104) 상에 도포하기 위하여, 상기 형광 층의 물질 또는 물질 혼합물을 노즐을 이용하여 분사하는 단계를 포함하고,
    상기 형광 층의 물질 또는 물질 혼합물은 압력에 의하여 노즐로부터 제트(jet) 형태로 분사되며, 분사될 때 전기 전하를 포함하고,
    전기 하전된 상기 물질 또는 적어도 부분적으로 전기 하전된 상기 물질 혼합물은 분사될 때 상기 기판(104)의 적어도 하나의 영역보다 더 큰 전기 전위를 포함하고; 그리고
    상기 도포된 형광 층의 두께는, 상기 형광 층의 물질 또는 물질 혼합물을 상기 기판(104) 상에 분사할 때 전기 전위 구배(electric potential gradient)에 의하여 국부적으로 조정되고,
    상기 방법은:
    상기 도포된 형광 층의 국부적 층 두께를 측정하는 단계; 및
    측정된 층 두께 정보에 기초하여, 상기 물질 또는 물질 혼합물의 제트를 성형하거나 지향시킬 수 있는 광선 옵틱스(ray optics)를 이용하여, 상기 전기 하전된 물질 또는 적어도 부분적으로 전기 하전된 물질 혼합물의 양을 국부적으로 조정하는 단계
    를 더 포함하는,
    광전자 컴포넌트들을 제조하기 위한 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 광전자 컴포넌트들은 발광 다이오드들 또는 레이저 다이오드들로서 구성된,
    광전자 컴포넌트들을 제조하기 위한 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판(104) 상에 분사되는 상기 적어도 부분적으로 전기 하전된 물질 혼합물은, 매트릭스 및 그 안에 임베딩된 형광 물질을 포함하는,
    광전자 컴포넌트들을 제조하기 위한 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 물질 혼합물의 상기 매트릭스의 물질은 휘발성 용제를 포함하거나 또는 휘발성 용제로 구성된,
    광전자 컴포넌트들을 제조하기 위한 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 휘발성 용제는 부압(negative pressure)에 의하여 그리고/또는 분사된 층을 가열함으로써 그리고/또는 상기 기판(104)을 가열함으로써, 상기 기판(104)의 표면으로부터 증발되고 그리고/또는 탈출하는,
    광전자 컴포넌트들을 제조하기 위한 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전기 하전된 물질 또는 상기 적어도 부분적으로 전기 하전된 물질 혼합물의 전기 전위차는 전압원(110)에 의하여 생성되고, 제1 전극 및 제2 전극은 상기 전압원(110)에 전기 연결되고, 상기 전기 하전된 물질 또는 상기 적어도 부분적으로 전기 하전된 물질 혼합물의 상기 전기 전위차는 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 구성되는,
    광전자 컴포넌트들을 제조하기 위한 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 전기 전위차는, 전기 하전된 분사된 물질 또는 적어도 부분적으로 전기 하전된 분사된 물질 혼합물 그리고 접지된 기판(104)에 의하여 구성되는,
    광전자 컴포넌트들을 제조하기 위한 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 전기 하전된 물질 또는 상기 적어도 부분적으로 전기 하전된 물질 혼합물은 진성 전기 전하(intrinsic electrical charge)를 포함하는,
    광전자 컴포넌트들을 제조하기 위한 방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 물질 또는 상기 물질 혼합물 또는 상기 물질 혼합물의 일부가 상기 기판(104) 상에 분사되기 이전에 또는 분사되는 동안에 정전기 하전되는,
    광전자 컴포넌트들을 제조하기 위한 방법.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 전기 전위차는 기판 홀더(102) 및/또는 상기 기판(104)을 정전기 하전시키는 것에 의하여 구성되는,
    광전자 컴포넌트들을 제조하기 위한 방법.
  11. 전자 컴포넌트를 제조하기 위한 디바이스(100, 200)로서,
    전기 전위차를 생성하기 위한 장비;
    기판(104)을 유지하기 위한 기판 홀더; 및
    전기 하전된 물질 또는 적어도 부분적으로 전기 하전된 물질 혼합물을 분사하기 위한 장비
    를 포함하고,
    상기 분사하기 위한 장비는, 상기 기판(104) 상에 다양한 전기 전위 변화들에 의하여, 분사된 전기 하전된 물질 또는 분사된 적어도 부분적으로 전기 하전된 물질 혼합물의 두께를 조정하도록 구성되고,
    상기 분사하기 위한 장비는, 상기 물질 또는 상기 물질 혼합물의 제트(108, 202)를 생성하기 위한 노즐(106)을 포함하고, 상기 물질 또는 상기 물질 혼합물이 압력에 의하여 상기 노즐로부터 분사되도록 구성되고,
    상기 디바이스는:
    상기 분사된 전기 하전된 물질 또는 적어도 부분적으로 전기 하전된 물질 혼합물의 형광 층의 국부적 층 두께를 측정하기 위한 수단; 및
    측정된 층 두께 정보에 기초하여 상기 전기 하전된 물질 또는 적어도 부분적으로 전기 하전된 물질 혼합물의 양이 국부적으로 조정되도록, 상기 물질 또는 물질 혼합물의 제트를 성형하거나 지향시키도록 구성된 광선 옵틱스(204)
    를 더 포함하는,
    전자 컴포넌트를 제조하기 위한 디바이스(100, 200).
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 기판(104) 상에 증착된, 상기 적어도 부분적으로 전기 하전된 물질 혼합물은, 매트릭스 및 그 안에 임베딩된 형광 물질을 포함하는,
    전자 컴포넌트를 제조하기 위한 디바이스(100, 200).
  13. 삭제
  14. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
    상기 기판 홀더 및 상기 노즐(106)은 서로에 대하여 상대적으로 움직일 수 있도록 배열된,
    전자 컴포넌트를 제조하기 위한 디바이스(100, 200).
  15. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
    상기 광선 옵틱스(204)는 상기 노즐(106)과 상기 기판 홀더 사이에 구성된,
    전자 컴포넌트를 제조하기 위한 디바이스(100, 200).
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