KR102097470B1 - 퀀텀닷 칩 스케일 패키지 및 그의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 상부와 하부가 관통되어 있는 커버 프레임의 내부에 퀀텀닷 형광층액을 주입하고 경화시켜 제조되는 커버 프레임 퀀텀닷 형광층을 이용하는 퀀텀닷 칩 스케일 패키지에 있어서, 인쇄 회로 기판의 상부에 배치되어, 상기 인쇄 회로 기판의 패드와 전기적으로 연결되며, 측면과 상면에서 청색광을 제공하는 발광 다이오드 및 상기 인쇄 회로 기판과 상기 커버 프레임 퀀텀닷 형광층 사이에 상기 발광 다이오드의 측면을 둘러싸도록 배치되어 상기 발광 다이오드와 상기 커버 프레임 퀀텀닷 형광층을 이격시키는 스페이서를 포함하는 퀀텀닷 칩 스케일 패키지가 제공된다.

Description

퀀텀닷 칩 스케일 패키지 및 그의 제조 방법{Quantum dot chip scale package and method for manufacturing thereof}
본 발명은 퀀텀닷 칩 스케일 패키지 및 그의 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 퀀텀닷이 포함된 형광층에 발광 다이오드에서 발생되는 열을 차단하면서도 외부에서 습기가 침투되는 것을 억제함으로써, NTSC(National Television System Committee) 지수를 효과적으로 향상시킬 수 있는 퀀텀닷 칩 스케일 패키지 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.
요즘 GaN에 Al 또는 In을 첨가한 발광 다이오드는 종래의 백열등에 비해 긴 수명, 낮은 전력 소비, 우수한 밝기, 인체에 유해하지 않은 환경 친화적 요소 등으로 인하여 주목받고 있으며, 특히 칩 스케일 패키지(Chip Scale Package)를 채용하여 백색광을 제공하는 발광 다이오드 칩이 더욱 더 각광받고 있다.
상술한 칩 스케일 패키지(Chip Scale Package)에 적용된 발광 다이오드는 측면과 상면에서 청색이 발광되며, 발광된 청색광을 백색광을 변환하기 위해서는 발광 다이오드의 측면과 상면에 형광층을 배치시켜야만 한다.
이러한 칩 스케일 패키지는 블루 피크 및 엘로우 피크로 인하여 RGB가 균일하지 못하므로, NTSC(National Television System Committee) 지수가 감소되는 문제점이 있었다.
상술한 문제점을 해결하기 위해서 퀀텀닷이 포함된 형광층이 칩 스케일 패키지에 채용되었지만, 퀀텀닷이 포함된 형광층은 열에 지속적으로 노출되는 경우에, 퀀텀닷의 표면에 산화가 발생되어 NTSC(National Television System Committee) 지수가 감소되는 문제점이 있었다.
또한, 퀀텀닷이 포함된 형광층에 습기가 침투되는 경우에도 퀀텀닷의 표면에 산화가 발생되어 NTSC(National Television System Committee) 지수가 감소되는 문제점이 있었다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 10-2012-0119153에 게시되어 있다.
따라서 본 발명은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 퀀텀닷이 포함된 형광층에 발광 다이오드에서 발생되는 열을 차단하면서도 외부에서 습기가 침투되는 것을 억제함으로써, NTSC(National Television System Committee) 지수를 효과적으로 향상시킬 수 있는 퀀텀닷 칩 스케일 패키지를 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 상술한 퀀텀닷 칩 스케일 패키지를 효과적으로 제조할 수 있는 퀀텀닷 칩 스케일 패키지의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 퀀텀닷 칩 스케일 패키지는 상부와 하부가 관통되어 있는 커버 프레임의 내부에 퀀텀닷 형광층액을 주입하고 경화시켜 제조되는 커버 프레임 퀀텀닷 형광층을 이용하는 퀀텀닷 칩 스케일 패키지에 있어서, 인쇄 회로 기판의 상부에 배치되어, 상기 인쇄 회로 기판의 패드와 전기적으로 연결되며, 측면과 상면에서 청색광을 제공하는 발광 다이오드 및 상기 인쇄 회로 기판과 상기 커버 프레임 퀀텀닷 형광층 사이에 상기 발광 다이오드의 측면을 둘러싸도록 배치되어 상기 발광 다이오드와 상기 커버 프레임 퀀텀닷 형광층을 이격시키는 스페이서를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 퀀텀닷 칩 스케일 패키지는, 상기 커버 프레임이 백색 플라스틱, 백색 폴리머, 백색 세라믹 또는 백색 금속으로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 퀀텀닷 칩 스케일 패키지는, 상기 퀀텀닷 형광층액이 퀀텀닷 형광체 및 실리콘을 포함하거나, 퀀텀닷 형광체 및 에폭시를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 퀀텀닷 칩 스케일 패키지는, 상기 퀀텀닷 형광체는 CdS, CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, InP, GaP, InGaP, AgGaS2, AgGaSe2, AgGaTe2, CuInS2, CuInSe2, CuGaS2 또는 CuGaSe2 물질을 이용하여 직경이 1nm ~ 30 nm 정도로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 퀀텀닷 칩 스케일 패키지는, 상기 퀀텀닷 형광체가 적색광을 발생시키는 레드 퀀텀닷과 녹색광을 발생시키는 그린 퀀텀닷을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 퀀텀닷 칩 스케일 패키지는, 상기 퀀텀닷 형광층액이 실리카 입자를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 퀀텀닷 칩 스케일 패키지는, 상기 스페이서는 백색 플라스틱, 백색 폴리머, 백색 세라믹 또는 백색 금속으로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 퀀텀닷 칩 스케일 패키지의 제조 방법은 인쇄 회로 기판의 상부에 배치되어, 상기 인쇄 회로 기판의 패드와 전기적으로 연결되며, 측면과 상면에서 청색광을 제공하는 발광 다이오드를 이용하는 퀀텀닷 칩 스케일 패키지의 제조 방법에 있어서, 상부와 하부가 관통되어 있는 커버 프레임를 준비하는 단계, 상기 커버 프레임의 내부에 퀀텀닷 형광층액을 주입하는 단계, 상기 커버 프레임의 내부에 주입된 퀀텀닷 형광층액을 평탄화시키는 단계, 상기 평탄화된 퀀텀단 형광층액을 베이킹 공정으로 경화시켜 커버 프레임 퀀텀닷 형광층을 완성하는 단계 및 상기 인쇄 회로 기판과 상기 커버 프레임 퀀텀닷 형광층 사이에 상기 발광 다이오드의 측면을 둘러싸도록 스페이서를 배치하여 상기 발광 다이오드와 상기 커버 프레임 퀀텀닷 형광층을 이격시키는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 퀀텀닷 칩 스케일 패키지의 제조 방법은, 상기 커버 프레임이 백색 플라스틱, 백색 폴리머, 백색 세라믹 또는 백색 금속으로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 퀀텀닷 칩 스케일 패키지의 제조 방법은, 상기 퀀텀닷 형광층액이 퀀텀닷 형광체 및 실리콘을 포함하거나, 퀀텀닷 형광체 및 에폭시를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 퀀텀닷 칩 스케일 패키지의 제조 방법은, 상기 퀀텀닷 형광체가 CdS, CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, InP, GaP, InGaP, AgGaS2, AgGaSe2, AgGaTe2, CuInS2, CuInSe2, CuGaS2 또는 CuGaSe2 물질을 이용하여 직경이 1nm ~ 30 nm 정도로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 퀀텀닷 칩 스케일 패키지의 제조 방법은, 상기 퀀텀닷 형광체가 적색광을 발생시키는 레드 퀀텀닷과 녹색광을 발생시키는 그린 퀀텀닷을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 퀀텀닷 칩 스케일 패키지의 제조 방법은, 상기 퀀텀닷 형광층액이 실리카 입자를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 퀀텀닷 칩 스케일 패키지의 제조 방법은, 상기 스페이서가 백색 플라스틱, 백색 폴리머, 백색 세라믹 또는 백색 금속으로 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 퀀텀닷 칩 스케일 패키지는 커버 프레임 퀀텀닷 형광층이 스페이서를 이용하여 발광 다이오드와 이격되어 배치됨으로써, 발광 다이오드에서 발생되는 열이 커버 프레임 퀀텀닷 형광층으로 전달되는 것을 근본적으로 차단할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 퀀텀닷 칩 스케일 패키지는 상부와 하부가 관통되어 있는 커버 프레임의 내부에 퀀텀닷 형광층액을 주입하고 경화시켜 제조되는 커버 프레임 퀀텀닷 형광층을 채용함으로써, 커버 프레임 퀀텀닷 형광층에 습기가 침투되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 퀀텀닷 칩 스케일 패키지는 습기를 흡수하는 실리카 입자를 퀀텀닷 형광층액에 추가함으로써, 커버 프레임 퀀텀닷 형광층에 습기가 침투되는 것을 보다 효과적으로 차단할 뿐만 아니라, 실리카 입자로 인한 산란 효과가 증폭되어 발광 다이오드 광효율을 증가시킬 수 있으며, 커버 프레임 퀀텀닷 형광층의 침전 현상을 효율적으로 방지할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 퀀텀닷 칩 스케일 패키지는 열과 습기로 인한 열화 현상을 효과적으로 차단함으로써, 퀀텀닷 형광체가 갖는 우수한 색재현성으로 인하여 110 이상의 NTSC(National Television System Committee) 지수를 가질 수 있으므로, 본 발명의 실시예들에 따른 퀀텀닷 칩 스케일 패키지가 디스플레이에 채용되는 경우에, SUHD급의 초고화질 구현이 가능하다.
본 발명의 실시예들에 따른 퀀텀닷 칩 스케일 패키지의 제조 방법은 상술한 퀀텀닷 칩 스케일 패키지를 효과적으로 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 퀀텀닷 칩 스케일 패키지의 단면도.
도 2a 내지 도 2f는 본 발명의 일 실시예에 따른 퀀텀닷 칩 스케일 패키지의 제조 방법의 세부 공정 단계별 도면.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다.
따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭하며, 길이 및 면적, 두께 등과 그 형태는 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 퀀텀닷 칩 스케일 패키지는 도 1에 도시된 것처럼, 커버 프레임 퀀텀닷 형광층(410, 420), 발광 다이오드(200), 인쇄 회로 기판(100) 및 스페이서(300)를 포함하여 구성될 수 있다.
커버 프레임 퀀텀닷 형광층(410, 420)은 도 2a 내지 도 2e에 도시된 것처럼, 상부와 하부가 관통되어 있는 커버 프레임(410)의 내부에 퀀텀닷 형광층액(421)을 주입하고 경화시켜 제조된다.
한편, 발광 다이오드(200)는 인쇄 회로 기판(100)의 상부에 배치되어, 상기 인쇄 회로 기판(100)의 패드(101, 102)와 발광 다이오드(200)의 패드(201, 202)가 솔더 페이스트(111, 112)를 통해서 전기적으로 연결되며, 측면과 상면에서 청색광을 제공한다.
또한, 스페이서(300)는 상기 인쇄 회로 기판(100)과 상기 커버 프레임 퀀텀닷 형광층(410, 420) 사이에 상기 발광 다이오드(200)의 측면을 둘러싸도록 배치되어 상기 발광 다이오드(200)와 상기 커버 프레임 퀀텀닷 형광층(410, 420)을 이격시키며, 플라스틱, 폴리머, 세라믹 또는 금속으로 형성되며 색깔은 백색일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 퀀텀닷 칩 스케일 패키지는 커버 프레임 퀀텀닷 형광층(410, 420)이 스페이서(300)를 이용하여 발광 다이오드(200)와 이격되어 배치됨으로써, 발광 다이오드(200)에서 발생되는 열이 커버 프레임 퀀텀닷 형광층(410, 420)으로 전달되는 것을 근본적으로 차단할 수 있다. 또한, 스페이서(300)가 불투명한 플라스틱, 폴리머, 세라믹 또는 금속으로 형성되는 경우에는 발광 다이오드(200)에서 제공되는 청색광이 스페이서(300)로 투과되는 것을 방지할 수 있고, 특히 백색으로 형성되는 경우 광효율을 증가시킬 수 있다.
여기에서, 상기 커버 프레임(410)이 불투명한 플라스틱, 폴리머, 세라믹 또는 금속으로 형성되는 경우에는 발광 다이오드(200)에서 제공되는 청색광이 커버 프레임(410)으로 투과되는 것을 방지할 수 있고, 특히 백색으로 형성되는 경우 광효율을 증가시킬 수 있다.
한편, 상기 퀀텀닷 형광층액(421)은 퀀텀닷 형광체 및 실리콘을 포함하거나, 퀀텀닷 형광체 및 에폭시를 포함하고, 상기 퀀텀닷 형광체는 CdS, CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, InP, GaP, InGaP, AgGaS2, AgGaSe2, AgGaTe2, CuInS2, CuInSe2, CuGaS2 또는 CuGaSe2 물질을 이용하여 직경이 1nm ~ 30 nm 정도로 형성되며, 상기 퀀텀닷 형광체는 적색광을 발생시키는 레드 퀀텀닷과 녹색광을 발생시키는 그린 퀀텀닷을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 퀀텀닷 칩 스케일 패키지는 커버 프레임(410)의 내부에 퀀텀닷 형광층액(421)을 주입하고 경화시켜 제조되는 커버 프레임 퀀텀닷 형광층(410, 420)을 채용함으로써, 퀀텀닷 형광층(420)에 습기가 침투되는 것을 방지할 수 있으므로, NTSC(National Television System Committee) 지수를 효과적으로 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 퀀텀닷 형광층액(421)에 실리카 입자를 더 포함하는 경우에는, 커버 프레임 퀀텀닷 형광층(410, 420)에 습기가 침투되는 것을 보다 효과적으로 차단할 뿐만 아니라, 실리카 입자로 인한 산란 효과가 증폭되어 발광 다이오드(200) 광효율을 증가시킬 수 있으며, 커버 프레임 퀀텀닷 형광층(410, 420)의 침전 현상을 효율적으로 방지할 수 있다.
이하에서는, 도 2a 내지 도 2f를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 퀀텀닷 칩 스케일 패키지의 제조 방법을 설명한다.
먼저, 도 2f에 도시된 것처럼, 인쇄 회로 기판(100)의 상부에 배치되어, 상기 인쇄 회로 기판(100)의 패드(101, 102)와 전기적으로 연결되며, 측면과 상면에서 청색광을 제공하는 발광 다이오드(200)를 준비한다.
다음으로, 도 2a에 도시된 것처럼, 상부와 하부가 관통되어 있는 커버 프레임(410)를 준비한다. 여기에서, 상기 커버 프레임(410)은 플라스틱, 폴리머, 세라믹 또는 금속으로 형성되며 색깔은 백색일 수 있다.
다음으로, 도 2b 및 도 2c에 도시된 것처럼, 상기 커버 프레임(410) 하부에 서브스트레이트(430)를 부착한 상태에서, 상기 커버 프레임(410)의 내부에 퀀텀닷 형광층액(421)을 주입한다. 여기에서, 상기 퀀텀닷 형광층액(421)은 퀀텀닷 형광체 및 실리콘을 포함하거나, 퀀텀닷 형광체 및 에폭시를 포함하며, 상기 퀀텀닷 형광체는 CdS, CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, InP, GaP, InGaP, AgGaS2, AgGaSe2, AgGaTe2, CuInS2, CuInSe2, CuGaS2 또는 CuGaSe2 물질을 이용하여 직경이 1nm ~ 30 nm 정도로 형성되고, 상기 퀀텀닷 형광체는 적색광을 발생시키는 레드 퀀텀닷과 녹색광을 발생시키는 그린 퀀텀닷을 포함하며, 상기 퀀텀닷 형광층액은 실리카 입자를 더 포함한다.
다음으로, 도 2d에 도시된 것처럼, 상기 커버 프레임(410)의 내부에 주입된 퀀텀닷 형광층액(421)을 평탄화시킨다.
다음으로, 상기 평탄화된 퀀텀단 형광층액을 베이킹 공정으로 경화시킨 후에, 도 2e에 도시된 것처럼, 서브스트레이트(430)를 제거하여 커버 프레임 퀀텀닷 형광층(410, 420)을 완성한다.
다음으로, 도 2f에 도시된 것처럼, 상기 인쇄 회로 기판(100)과 상기 커버 프레임 퀀텀닷 형광층(410, 420) 사이에 상기 발광 다이오드(200)의 측면을 둘러싸도록 스페이서(300)를 배치하여 상기 발광 다이오드(200)와 상기 커버 프레임 퀀텀닷 형광층(410, 420)을 이격시킨다. 여기에서, 스페이서(300)는 플라스틱, 폴리머, 세라믹 또는 금속으로 형성되며 색깔은 백색일 수 있다.
이상, 본 발명을 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다.
오히려, 첨부된 청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.
따라서, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

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  8. 인쇄 회로 기판의 상부에 배치되어, 상기 인쇄 회로 기판의 패드와 일면에 형성된 패드가 솔더 페이스트를 이용해 전기적으로 연결되며, 측면과 상면에서 청색광을 제공하는 발광 다이오드를 이용하는 퀀텀닷 칩 스케일 패키지의 제조 방법에 있어서,
    상부와 하부가 관통되어 있고, 내부가 빈 테두리만으로 이루어진 커버 프레임을 준비하는 단계;
    상기 커버 프레임의 내부에 퀀텀닷 형광층액을 주입하는 단계;
    상기 커버 프레임의 내부에 주입된 퀀텀닷 형광층액의 비평탄한 상부면을 평탄화시키는 단계;
    평탄화된 상부면을 갖는 상기 퀀텀닷 형광층액을 베이킹 공정으로 경화시켜 커버 프레임 퀀텀닷 형광층을 완성하는 단계; 및
    상기 인쇄 회로 기판과 상기 커버 프레임 퀀텀닷 형광층 사이에 상기 발광 다이오드의 측면을 둘러싸도록 스페이서를 배치하여 상기 발광 다이오드와 상기 커버 프레임 퀀텀닷 형광층을 이격시키는 단계;를 포함하고,
    상기 스페이서는 상기 커버 프레임 퀀텀닷 형광층의 테두리를 지지하도록 배치되고,
    상기 발광 다이오드는, 상기 스페이서 및 상기 커버 프레임 퀀텀닷 형광층과 물리적으로 접촉하지 않는 퀀텀닷 칩 스케일 패키지의 제조 방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 커버 프레임은 백색 플라스틱, 백색 폴리머, 백색 세라믹 또는 백색 금속으로 형성되는 퀀텀닷 칩 스케일 패키지의 제조 방법.
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 퀀텀닷 형광층액은 퀀텀닷 형광체 및 실리콘을 포함하거나, 퀀텀닷 형광체 및 에폭시를 포함하는 퀀텀닷 칩 스케일 패키지의 제조 방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 퀀텀닷 형광체는 CdS, CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, InP, GaP, InGaP, AgGaS2, AgGaSe2, AgGaTe2, CuInS2, CuInSe2, CuGaS2 또는 CuGaSe2 물질을 이용하여 직경이 1nm ~ 30nm로 형성되는 퀀텀닷 칩 스케일 패키지의 제조 방법.
  12. 청구항 10에 있어서,
    상기 퀀텀닷 형광체는 적색광을 발생시키는 레드 퀀텀닷과 녹색광을 발생시키는 그린 퀀텀닷을 포함하는 퀀텀닷 칩 스케일 패키지의 제조 방법.
  13. 청구항 10에 있어서,
    상기 퀀텀닷 형광층액은 실리카 입자를 더 포함하는 퀀텀닷 칩 스케일 패키지의 제조 방법.
  14. 청구항 8에 있어서,
    상기 스페이서는 백색 플라스틱, 백색 폴리머, 백색 세라믹 또는 백색 금속으로 형성되는 퀀텀닷 칩 스케일 패키지의 제조 방법.
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