KR102163642B1 - 파장-변환 재료를 포함하는 발광 다이 및 관련된 방법 - Google Patents

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KR102163642B1
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Abstract

소정 실시예에 따르면, 발광 다이오드들, 즉 반도체 다이(210)들이 특정한 실시예에서 형광체를 포함하는 중합체 바인더(420; 230) 내에 임베딩되어, 예를 들어, 독립(freestanding) 백색 발광 다이들을 형성하고 및/또는 단일 용적의 바인더(420; 230) 내에 임베딩된 복수의 발광 다이(210)를 포함하는 복합 웨이퍼를 형성한다. 소정 실시예의 방법에서, 반도체 다이들(210)의 컨택트들은 적어도 부분적으로 바인더에 의해 코팅되지 않은 채 유지되거나, 바인더(420; 230)를 적용한 후에 다이들이 분리되기 전에 주변환경에 재노출된다.

Description

파장-변환 재료를 포함하는 발광 다이 및 관련된 방법{LIGHT-EMITTING DIES INCORPORATING WAVELENGTH-CONVERSION MATERIALS AND RELATED METHODS}
관련 출원
본 출원은, 그들 각각의 전체적인 개시 내용이 본 명세서에 참조로 포함되는, 2012년 1월 24일 출원된 미국 가출원 번호 제61/589,908호와 2012년 1월 24일 출원된 미국 가출원 번호 제61/589,909호의 이득을 청구하고 그들을 우선권으로 주장한다.
발명의 분야
다양한 실시예에서, 본 발명은 대체로 광원에 관한 것으로, 더 구체적으로는 형광체-변환 광원(phosphor-converted light sources)에 관한 것이다.
발광 다이오드(light-emitting diodes; LEDs) 등의 광원은, 더 높은 효율, 더 작은 폼 팩터, 더 긴 수명, 및 향상된 기계적 견고성으로 인해 조명 장치에서 백열 전구 및 형광 전구에 대한 매력적인 대안이다. 그러나, LED-기반의 조명 시스템의 높은 비용은, 특히 넓은-영역의 일반 조명 응용에서 그들의 광범위한 이용성을 제한하였다.
LED-기반의 조명 시스템의 높은 비용에는 몇 가지 원인이 있다. LED는 통상 팩키지로 감싸고, 복수의 팩키징된 LED가 각 조명 시스템에서 사용되어 원하는 광 강도를 달성한다. 백색광을 이용하는 일반 조명의 경우, 이러한 백색광은 다수의 방식으로 생성될 수 있다. 한 접근법은 상이한 파장들에서 동작하는 2개 이상의 LED를 이용하는 것으로서, 상이한 파장들은 결합되어 인간의 눈에 백색으로 보인다. 예를 들어, 적색, 녹색 및 청색 파장 범위에서 발광하는 LED들이 함께 이용될 수 있다. 이러한 구조는, 결과적인 파장들의 결합이 시간 및 상이한 동작 조건에 관해, 예를 들어, 온도에 관해 안정적이도록, 통상적으로 각각의 LED의 동작 전류의 신중한 제어를 요구한다. 상이한 LED들은, 상이한 재료들, 예를 들어, 적색 LED에 대해서는 AlInGaP로, 청색 및 녹색 LED에 대해서는 AlInGaN으로 형성될 수도 있다. 이들 상이한 재료들은 상이한 동작 전류 요건 뿐만 아니라 광 출력 전력(light output power) 및 파장의 상이한 온도 의존성을 가질 수 있다. 또한, 시간에 따른 광 출력 전력에서의 변화는 각 타입의 LED마다 상이할 수 있다. 따라서, 이러한 시스템은 통상적으로 각 LED에서 소정 형태의 전류의 능동적 제어를 이용하여 각 LED의 광 출력 전력을 원하는 레벨로 유지한다. 일부 구현에서, (예를 들어, 광 강도, 광 색상, 온도 등을 감지하는) 하나 이상의 센서들이 이용되어 전류-제어 시스템에 피드백을 제공하는데 이용되는 반면, 일부 다른 구현에서는 전류가 룩업 테이블 내의 값들에 기초하여 시간에 따라 조절될 수 있다. 이러한 제어 시스템은 조명 솔루션에 비용과 복잡성을 추가할 뿐만 아니라 추가적인 장애점(failure point)을 생성한다. 멀티-LED 구조들의 추가적 단점은, 이들은 통상 소정 형태의 광 결합기, 확산기 또는 혼합 챔버를 요구하므로, 육안에는 상이한 LED들 각각의 별개의 상이한 색상들이 아니라 백색광이 관찰된다는 것이다. 이러한 광-혼합 시스템은 통상적으로 조명 시스템에 비용과 크기를 추가할 뿐만 아니라 그 효율성을 감소시킨다.
백색광은, 형광체 등의 광-변환 재료에 의한 일반 조명을 위한 LED-기반의 구조에서 생성될 수도 있다. LED는 일반적으로, 예를 들어, 약 20 - 100 nm 정도의 비교적 좁은 파장 범위에서 발광한다. LED의 경우와는 상이한 더 넓은 스펙트럼(예를 들어, "백색" 광) 또는 색상들이 요구될 때, LED는 하나 이상의 광-변환 재료와 결합될 수 있다. 하나 이상의 형광체와 결합된 LED는, 반도체 LED로부터의 단파장 발광을 형광체(들)로부터의 장파장 발광과 결합함으로써, 통상적으로 백색광을 생성한다. 이것은, LED 광의 일부가 변환되지 않은 채 형광체를 통과하여 형광체-변환된 광과 결합되기 때문이 발생한다. 형광체들은 통상적으로, 광학 에폭시 또는 실리콘 등의 투명 바인더 내에 임베딩되고 층으로서 도포되는 Y3Al5O12:Ce3 + (세륨-활성화된 이트륨-알루미늄-석류석 또는 YAG:Ce) 등의 인광성 입자들로 구성된다. 그러나, 형광체 통합은, 특히 결과적 광의 균일성과 재현성의 면에서 종종 어렵다.
일부 형광체 구현에서, 형광체 층은 입사 단파장 복사 플럭스의 일부를 흡수하여 장파장 복사 플럭스를 재방출한다. 도 1의 그래프에 도시된 바와 같은, 예시의 YAG:Ce 형광체에서, 청색 LED는 통상적으로, 형광체-여기 스펙트럼의 피크에 대응하는, 450 nm - 460 nm의 피크 파장을 갖는 반면, 형광체 발광은 약 560 nm에서 피크를 갖는 광대역 스펙트럼을 가진다. 청색 LED 발광을 황색 형광체 발광과 결합하면, 황색광에 대한 청색광의 비율에 의존하는 특정한 색도(색상)를 갖는 가시 백색광이 생성된다. 여기서, "백색광"은 백색이거나 하나 이상의 광 방출기로부터의 광과 하나 이상의 광-변환 재료의 조합에 의해 생성되는 기타 임의의 색상일 수 있다.
LED에 관한 형광체의 지오메트리는 광 특성의 균일성에 매우 강한 영향을 미친다. 예를 들어, LED는 하나보다 많은 표면으로부터, 예를 들어, LED의 상부와 측면들로부터 발광하여, 이들 LED 표면들에 걸쳐 형광체 조성이 균일하지 않다면, 불균일한 색상을 생성한다. 더 복잡한 구조들이 이용되어 이 문제의 완화를 시도할 수 있지만, 이들은 비용과 복잡성을 추가하고 신뢰성 문제에 대한 추가적 원인이 될 수 있다.
또한, 바인더 내의 균일하게 분산된 형광체로 형성된 형광체 층의 두께가 LED의 표면에 걸쳐 균일하지 않다면, 형광체-주입된 바인더 층이 더 얇은 곳에서는 비교적 더 많은 양의 청색광이 존재할 것이고 형광체-주입된 바인더가 더 두꺼운 곳에서는 비교적 더 작은 양의 청색광이 존재할 것이다.
상기에 비추어, LED와의 형광체의 균일하고 낮은 비용의 통합을 가능케하는 구조, 시스템 및 프로시져에 대한 필요성이 존재한다.
소정 실시예에 따르면, 발광 소자(LEE; light-emitting element) 등의 반도체 다이는 중합체 바인더로 코팅되고, 후속해서 경화되어 고체 바인더 재료와 그 내부에 부유된 다이의 복합 웨이퍼를 형성한다. 복합 웨이퍼는, 각각이 다이와 이 다이를 적어도 부분적으로 둘러싸는 경화된 바인더 부분으로 구성된 "백색 다이들"로 분할될 수 있다. 바인더는 유익하게도 형광체 또는 양자점 더미(a collection of quantum dot) 등의 파장-변환 재료를 포함할 수 있다. 반도체 다이를 고정하고 및/또는 코팅 프로세스 동안 다이의 컨택트의 코팅을 방지하기 위해 다양한 몰드 기판 및/또는 몰드들이 이용될 수 있다.
여기서 사용될 때, 용어 "발광 소자"(LEE; light-emitting element)란, 소자 양단에 전위차를 인가하거나 소자에 전류를 흘림으로써 작동될 때, 관심대상의 파장 영역, 예를 들어, 가시광, 적외선, 또는 자외선 영역 내에서 전자기 복사를 방출하는 임의의 장치를 말한다. LEE의 예로서는, 고체-상태, 유기물, 중합체, 형광체 코팅된 또는 고-플럭스 LED, (후술되는) 마이크로LED, 레이저 다이오드 또는 용이하게 이해될 수 있는 기타의 유사한 장치를 포함한다. LEE의 방출된 복사는, 적색, 청색 또는 녹색 등의 가시적이거나, 적외선 또는 자외선 등의 비가시적일 수 있다. LEE는 소정 범위의 파장의 복사선을 생성할 수 있다. LEE는 그 방출의 일부를 한 세트의 파장으로부터 또 다른 세트의 파장으로 변환하기 위한 인광성 또는 형광성 재료를 특징으로 할 수 있다. LEE는, 각각이 본질적으로 동일하거나 상이한 파장을 방출하는 복수의 LEE를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, LEE는 전기 컨택트가 위치한 그 표면 전부 또는 일부 위의 반사기를 특징으로 하는 LED이다. 반사기는 컨택트 자체의 전부 또는 일부 위에 형성될 수도 있다. 일부 실시예에서, 컨택트는 자체적으로 반사성이다.
LEE는 임의의 크기일 수 있다. 일부 실시예에서, LEE는 500 ㎛ 미만의 한 측면 치수를 갖는 반면, 다른 실시예에서 LEE는 500 ㎛보다 큰 한 측면 치수를 가진다. 비교적 작은 LEE의 예시적 크기는, 약 175 ㎛ × 약 250 ㎛, 약 250 ㎛ × 약 400 ㎛, 약 250 ㎛ × 약 300 ㎛, 또는 약 225 ㎛ × 약 175 ㎛를 포함할 수 있다. 비교적 큰 LEE의 예시적 크기는, 약 1000 ㎛ × 약 1000 ㎛, 약 500 ㎛ × 약 500 ㎛, 약 250 ㎛ × 약 600 ㎛, 또는 약 1500 ㎛ × 약 1500 ㎛를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, LEE는 "마이크로LED"라고도 하는 작은 LED 다이를 포함하거나, 본질적으로 이것으로 구성된다. 마이크로LED는 일반적으로, 약 300 ㎛보다 작은 한 측면 치수를 가진다. 일부 실시예에서, LEE는 약 200 ㎛보다 작거나 심지어 약 100 ㎛보다 작은 한 측면 치수를 가진다. 예를 들어, 마이크로LED는 약 225 ㎛ × 약 175 ㎛ 또는 약 150 ㎛ × 약 100 ㎛ 또는 약 150 ㎛ × 약 50 ㎛의 크기를 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 마이크로 LED의 상부 표면의 표면적은 50,000 ㎛2 미만 또는 10,000 ㎛2 미만이다. LEE의 크기는 본 발명의 제한이 아니고, 다른 실시예에서는, LEE는 비교적 더 클 수 있는데, 예를 들어, LEE는 적어도 약 1000 ㎛ 또는 적어도 약 3000 ㎛ 정도의 한 측면 치수를 가질 수 있다.
여기서 사용될 때, "형광체"란, 자신에게 조사되는 광의 파장을 이동시키고 및/또는 형광성 및/또는 인광성인 임의의 재료를 말한다. 여기서 사용될 때, "형광체"란, (하나 이상의 상이한 타입의) 분말이나 입자만을 말하거나, 바인더를 동반한 분말이나 입자를 말할 수 있고, 일부 상황에서는, (예를 들어, 형광체가 LEE로부터 이격되어 있는 원격-형광체 구성에서) 바인더만을 포함하는 영역(들)을 말할 수도 있다. 용어 "파장-변한 재료" 및 "광-변환 재료"는 여기서는 "형광체"와 상호교환가능하게 이용된다. 광-변환 재료는 LEE에 의해 방출된 광의 적어도 일부의 하나 이상의 파장을 (이후에 더 큰 장치 단독으로부터 방출되거나 LEE에 의해 방출되는 원래의 광의 또 다른 부분과 색상-혼합되는) 다른 (즉, 상이한) 원하는 파장으로 이동시키기 위해 포함된다. 광-변환 재료는, 투명한 바인더 내에 형광체 분말, 양자점 등을 포함하거나 본질적으로 이들로 구성될 수 있다. 형광체는 통상적으로 분말이나 입자의 형태로 이용가능하고, 이러한 경우 바인더에서 혼합될 수 있다. 예시적인 바인더는 실리콘, 즉, 가장 흔하게는 폴리디메틸실록산(PDMS; polydimethylsiloxane)인 폴리오가노실록산(polyorganosiloxane)이다. 형광체들은 조성에 있어서 다르고, 루테늄 알루미늄 석류석(LuAG 또는 GAL), 이트륨 알루미늄 석류석(YAG) 또는 본 분야에 공지된 기타의 형광체를 포함할 수 있다. GAL, LuAG, YAG 및 기타의 재료는 예를 들어 Ce, Eu 등을 포함하는 다양한 재료로 도핑될 수 있다. 형광체 및/또는 매트릭스 재료의 특정한 성분 및/또는 조성비는 본 발명의 제한이 아니다.
바인더는 봉지제(encapsulant) 또는 매트릭스 재료(matrix material)라고도 할 수 있다. 한 실시예에서, 바인더는 투명 재료, 예를 들어, 1.35보다 큰 굴절률을 갖는 실리콘-기반의 재료나 에폭시를 포함하거나 본질적으로 이것으로 구성된다. 한 실시예에서, 바인더 및/또는 형광체는, 다른 특성을 달성하기 위해, 예를 들어, 광을 산란시키거나 바인더 내의 분말의 침전을 감소시키기 위해, 기타의 재료, 예를 들어, 건식 실리카(fumed silica) 또는 알루미나를 포함하거나 본질적으로 이들로 구성된다. 바인더 재료의 예로서는, Shin Etsu에 의해 제조된 실리콘 페닐의 ASP 시리즈, 또는 Dow Corning에 의해 제조된 Sylgard 시리즈로부터의 재료가 포함된다.
여기서는, 발광 소자 및/또는 광학 소자 등의 2개의 컴포넌트가 서로 "정렬되거나" "연관된다"는 것은, 이러한 컴포넌트들이 기계적으로 및/또는 광학적으로 정렬되는 것이라고 말할 수 있다. "기계적으로 정렬된"이란, 동축이거나 평행 축을 따라 위치하는 것을 의미한다. "광학적으로 정렬된"이란, 한 컴포넌트에 의해 방출되거나 이를 통과한 적어도 일부의 광(또는 기타의 전자기 신호)이 다른 컴포넌트를 통과하거나 및/또는 이에 의해 방출된다는 것을 의미한다.
한 양태에서, 본 발명의 실시예들은 경화된 바인더 내에 부유된 복수의 개별 반도체 다이들을 포함하는 복합 웨이퍼를 형성하는 방법을 특징으로 한다. 복수의 개별 반도체 다이들은 몰드 기판 상에 배치되고, 각각의 반도체 다이는 몰드 기판에 인접한 적어도 2개의 이격된 컨택트를 가진다. 반도체 다이는 바인더로 코팅되고, 바인더는 경화되어 복합 웨이퍼를 형성한다. 각각의 반도체 다이의 컨택트는 바인더에 의해 적어도 부분적으로 코팅되지 않은(uncoat) 채 유지된다.
본 발명의 실시예들은 다음 중 하나 이상을 임의의 다양한 조합으로 포함할 수 있다. 복합 웨이퍼는, 각각이 경화된 바인더로 코팅된 적어도 하나의 반도체 다이를 포함하거나 본질적으로 이것으로 구성된 복수의 개별 부분들로 분리될 수 있다. 분리 후에 각각의 반도체 다이를 둘러싼 바인더의 용적은 실질적으로 동등할 수 있다. 분리 후에 각 반도체 다이에 인접한 바인더의 두께는 약 10 ㎛ 내지 약 5000 ㎛ 범위에 있을 수도 있다. 복합 웨이퍼를 분리하는 것은, 레이저 절단(laser cutting), 나이프 절단(knife cutting), 회전 나이프 절단(rotary knife cutting), 전단(shearing), 워터젯 절단(waterjet cutting), 연마 워터젯 절단(abrasive waterjet cutting), 다이 절단(die cutting), 및/또는 톱질(sawing)을 포함하거나 본질적으로 이것으로 구성될 수 있다. 복합 웨이퍼의 각각의 개별 부분은 단 하나의 반도체 다이만을 포함할 수 있다. 복합 웨이퍼의 각각의 개별 부분은 그 인접한 면들 사이에 약 90°의 코너를 갖는 직사각형 고체일 수 있다. 복합 웨이퍼의 형성 후에, 반도체 다이들의 적어도 일부는 전기적으로 테스팅될 수 있고, 분리된 부분들은 전기적 테스팅에 기초하여 빈닝(binning)될 수 있다. 개별 부분들 중 하나 내의 적어도 하나의 반도체 다이의 컨택트는 기판 상의 이격된 도전성 트레이스에 전기적으로 결합될 수도 있다. 예를 들어, 컨택트는, 도전성 접착제, 와이어 접합, 및/또는 땜납에 의해 도전성 트레이스에 접착될 수 있다. 도전성 접착제는, 제1 컨택트를 제1 트레이스에만 전기적으로 접속하고 제2 컨택트를 제2 트레이스에만 전기적으로 접속하는 실질적으로 등방성 도전성 접착제를 포함하거나 본질적으로 이것으로 구성될 수 있고, 도전성 트레이스들 사이의 갭에는 비-도전성 접착 재료가 제공될 수 있다. 도전성 접착제는, 제1 컨택트를 제1 트레이스에만 전기적으로 접속하고 제2 컨택트를 제2 트레이스에만 전기적으로 접속하는 이방성 도전성 접착제(ACA; anisotropic conductive adhesive)를 포함하거나 본질적으로 이것으로 구성될 수 있다. ACA의 일부는 제1 컨택트와 제2 컨택트 사이의 갭에 배치되어 제1 컨택트를 제2 컨택트로부터 실질적으로 분리시킬 수 있다. 도전성 트레이스는, 은, 금, 알루미늄, 크롬, 구리, 및/또는 탄소를 포함하거나 본질적으로 이들로 구성될 수 있다. 기판은, 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethylene naphthalate), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate), 폴리카보네이트(polycarbonat), 폴리에테르술폰(polyethersulfone), 폴리에스테르(polyester), 폴리이미드(polyimid), 폴리에틸렌(polyethylene), 및/또는 종이를 포함하거나 본질적으로 이들로 구성될 수 있다. 적어도 하나의 반도체 다이는 발광 소자를 포함하거나 본질적으로 이들로 구성될 수 있다. 발광 소자에 의해 및/또는 경화된 형광체에 의해 방출된 파장에 대한 기판의 반사율 또는 투과율은 80%보다 클 수 있다. 적어도 하나의 반도체 다이는 적어도 하나의 반도체 다이에 전력을 공급하기 위한 회로에 전기적으로 접속될 수 있다. 복합 웨이퍼를 분리한 후에, 개별 부분들 각각으로부터 추가의 재료가 제거됨으로써, 그 후 각 부분은 원하는 형상을 갖게 된다. 원하는 형상은 모두가 실질적으로 동일할 수도 있다.
복합 웨이퍼는 몰드 기판으로부터 분리될 수도 있다. 제2 기판이 바인더로 코팅된 복수의 반도체 다이와 접촉하여 배치되고, 바인더로 코팅된 복수의 반도체 다이로부터 몰드 기판이 제거될 수 있고, 바인더로 코팅된 복수의 반도체 다이는 제2 기판에 부착된 채 유지된다. 복합 웨이퍼는 제2 기판으로부터 분리될 수도 있다. 바인더를 경화하기 전에, 복수의 반도체 다이의 컨택트는, 몰드 기판 내에 적어도 부분적으로, 예를 들어, 적어도 2 ㎛만큼 임베딩될 수 있다. 바인더를 경화한 후에, 복수의 반도체 다이의 컨택트들 각각의 적어도 일부는 경화된 바인더로부터 돌출될 수도 있다. 바인더를 경화한 후에, 그 컨택트들에 근접한 각각의 반도체 다이의 적어도 일부는 경화된 바인더로부터 돌출될 수도 있다. 바인더를 경화한 후에, 적어도 하나의 반도체 다이의 적어도 하나의 컨택트는 경화된 바인더로부터 돌출되지 않을 수도 있다. 각각의 반도체 다이의 컨택트는 바인더에 의해 실질적으로 완전히 코팅되지 않은(uncoat) 채 유지된다. 바인더는 실리콘 및/또는 에폭시를 포함하거나 본질적으로 이들로 구성될 수 있다.
복수의 반도체 다이를 바인더로 코팅하는 것은, 바인더를 몰드 내에 분배하고 몰드 기판을 몰드 위에 배치하는 것을 포함하거나 본질적으로 이들로 구성될 수 있어서, 복수의 반도체 다이가 바인더 내에 부유된다. 바인더를 경화하는 것은, 바인더를 적어도 부분적으로 경화하고, 그 후 몰드 기판을 몰드로부터 제거하는 것을 포함하거나 본질적으로 이들로 구성될 수 있다. 몰드 기판 반대편의 몰드의 표면은 텍스쳐(예를 들어, 경화된 바인더로부터의 광 추출을 향상시키도록 구성된 것)를 가질 수 있고, 경화된 바인더의 적어도 일부는 몰드 기판이 몰드로부터 제거된 후에 텍스쳐를 가질 수도 있다. 경화된 바인더로부터의 광 추출을 향상시키기 위한 텍스쳐는, 몰드 기판을 몰드로부터 제거한 후에 몰드 기판 반대편의 바인더의 표면의 적어도 일부에 적용될 수 있다. 몰드는, 바인더가 배치되는 복수의 개별 구획(discrete compartment)들을 포함하거나 본질적으로 이들로 구성될 수 있고, 하나 이상의 반도체 다이는 바인더를 경화하기에 앞서 각 구획 내에 또는 그 위에 부유될 수 있다. 각 구획은 바인더의 일부에 상보적 형상(complementary shape)을 부여할 수 있고, 상보적 형상들은 실질적으로 서로 동일할 수 있다. 몰드 기판은 관통하는 하나 이상의 개구를 정의할 수 있다. 바인더의 적어도 일부는 적어도 하나의 상기 개구를 통해 몰드 내에 분배될 수 있다. 바인더의 일부는 몰드 기판이 몰드 위에 배치될 때 적어도 하나의 상기 개구를 통해 흐를 수도 있다.
복수의 반도체 다이를 바인더로 코팅하는 것은, 바인더를 몰드 기판 위에 분배하는 것을 포함하거나 본질적으로 이것으로 구성될 수 있고, 바인더는 몰드 기판의 표면 위로 연장되는 하나 이상의 장벽에 의해 몰드 기판 위에 포함된다. 경화된 바인더로부터의 광 추출을 향상시키기 위한 텍스쳐는 몰드 기판 반대편의 바인더의 표면의 적어도 일부에 적용됨으로써, 경화된 바인더가 텍스쳐를 유지한다. 바인더를 경화하는 것은, 바인더를 적어도 부분적으로 경화하고, 그 후 복수의 반도체 다이로부터 몰드 기판을 제거하는 것을 포함하거나 본질적으로 이들로 구성될 수 있다. 몰드 커버는 바인더의 적어도 일부 위에 접촉하여 배치될 수 있다. 몰드 커버는 복수의 개별 구획들을 포함하거나 본질적으로 이들로 구성될 수 있고, 하나 이상의 반도체 다이는 바인더를 경화하기에 앞서 각 구획 내에 또는 그 아래에 부유될 수 있다. 각 구획은 바인더의 일부에 상보적 형상을 부여할 수 있고, 상보적 형상들은 실질적으로 서로 동일할 수 있다. 바인더는, 파장-변환 재료, 예를 들어, 형광체 및/또는 양자점을 포함할 수 있다. 각 반도체 다이는 발광 반도체 다이(예를 들어, 베어-다이 발광 다이오드(bare-die light-emitting diode))를 포함하거나 본질적으로 이것으로 구성될 수 있다. 바인더는 발광 반도체 다이에 의해 방출된 광의 파장에 대해 투명할 수 있다. 발광 반도체 다이들 각각은, GaAs, AlAs, InAs, GaP, AlP, InP, ZnO, CdSe, CdTe, ZnTe, GaN, AlN, InN, 실리콘, 및/또는 그 합금이나 혼합물을 포함하거나 본질적으로 이들로 구성된 반도체 재료를 포함하거나 본질적으로 이러한 반도체 재료로 구성될 수 있다. 바인더는 발광 반도체 다이로부터 방출된 광의 적어도 일부의 흡수와 상이한 파장을 갖는 변환된 광의 방출을 위한 파장-변환 재료를 포함할 수 있고, 발광 반도체 다이에 의해 방출된 변환된 광과 변환되지 않은 광은 결합되어 실질적으로 백색광을 형성한다. 실질적으로 백색광은 2000K 내지 10,000K 범위의 상관된 색상 온도를 가질 수 있다. 실질적 백색광은, 복합 웨이퍼에 걸쳐, 4 MacAdam 타원 미만의 또는 심지어 2 MacAdam 타원 미만의 색상 온도 편차를 가질 수 있다.
복합 웨이퍼는, 제1 표면, 및 제1 표면과 반대편의 제2 표면을 가질 수 있고, 제1 표면과 제2 표면은 실질적으로 평탄하고 평행(flat and parallel)할 수 있다. 복합 웨이퍼는 두께 편차가 15% 미만, 10% 미만, 또는 심지어 5% 미만인 실질적으로 균일한 두께를 가질 수도 있다. 복합 웨이퍼는 5 ㎛ 내지 4000 ㎛ 사이의 실질적으로 균일한 두께를 가질 수 있다. 두께에 수직인 복합 웨이퍼의 치수는 5 mm 내지 1000 mm 일 수 있다. 이웃하는 반도체 다이들 사이의 간격은 복합 웨이퍼에 걸쳐 실질적으로 일정할 수 있다. 간격은 약 25 ㎛ 내지 약 10,000 ㎛의 범위에 있을 수 있다. 반도체 다이들 각각의 위의 바인더의 두께는 실질적으로 동일할 수 있다. 반도체 다이들 각각의 위의 바인더의 두께는 약 25 ㎛ 내지 약 4000 ㎛ 범위에 있을 수 있다. 반도체 다이들 각각의 위의 바인더의 두께는 5% 이내까지 동일할 수 있다. 복수의 반도체 다이는, 적어도 100개, 적어도 1000개, 또는 심지어 적어도 4000개 반도체 다이를 포함하거나 본질적으로 이들로 구성될 수 있다. 반도체 다이들은, 적어도 제1 방향에서 반도체 다이들 사이에 실질적으로 동일한 간격을 갖는 어레이로 배열될 수 있다. 어레이는 제1 방향과는 상이한 적어도 제2 방향에서 반도체 다이들 사이에 실질적으로 동일한 간격을 가질 수도 있다. 반도체 다이들은 규칙적인 주기적 어레이로 배열될 수도 있고, 이형 재료(release material)(예를 들어, 몰드-이형 필름)이 바인더의 적어도 일부 위에 배치될 수도 있다. 몰드 이형 필름은 경화된 바인더로부터의 광 추출을 향상시키기 위한 텍스쳐로 텍스쳐링될 수 있다. 몰드 기판은, 유리, 금속, 실리콘, 유리 섬유(fiberglass), 세라믹, 수용성 테이프, 열-박리 테이프, UV-박리 테이프, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 나프탈레이트, 플라스틱 필름, 테이프, 접착제, 아크릴, 폴리카보네이트, 중합체 및/또는 폴리테트라플루오르에틸렌을 포함하거나 본질적으로 이들로 구성될 수 있다. 바인더를 경화하는 것은, 열, 공기, 수분, 초-대기압(superatmospheric pressure) 및/또는 자외선 복사로의 노출을 포함하거나 본질적으로 이것으로 구성될 수 있다. 몰드 기판 상에 복수의 개별 반도체 다이를 배치하는 것은, (i) 접착력, (ii) 자기력, 및/또는 (iii) 진공의 인가를 포함하거나 본질적으로 이들로 구성될 수 있다. 몰드 기판 상에 복수의 개별 반도체 다이를 배치하기에 앞서, 한 그룹의 반도체 다이가 테스팅되어 실질적으로 동일한 특성을 갖는 반도체 다이들을 식별하고, 식별된 반도체 다이들로부터 복수의 반도체 다이들이 선택될 수 있다.
복수의 반도체 다이를 바인더로 코팅하기에 앞서, 반도체 다이들의 위치들에 대응하는 개구들을 정의하는 스텐실(stencil)이 몰드 기판 위에 배치될 수 있다. 스텐실은 약 0.5 ㎛ 내지 약 25 ㎛ 범위의 두께를 가질 수 있다. 스텐실은 가요성 호일 및/또는 박판(thin plate)을 포함하거나 본질적으로 이들로 구성될 수 있다. 복수의 반도체 다이는 몰드 기판의 압입 자국(indentation) 내에 배치될 수 있다. 압입 자국은 약 0.5 ㎛ 내지 약 25 ㎛ 범위의 깊이를 가질 수 있다. 몰드 기판은 진공 척 및/또는 정전 척(vacuum chuck and/or an electrostatic chuck)을 포함하거나 본질적으로 이들로 구성될 수 있고, 반도체 다이들의 위치들은 적어도 부분적으로 진공이나 정전력에 의해 유지될 수 있다. 복합 웨이퍼가 형성된 후에, 진공 또는 정전력이 제거되고, 그 후, 몰드 기판으로부터 복합 웨이퍼가 제거될 수 있다. 복수의 반도체 다이를 바인더로 코팅하는 것은, 피드백 신호에 응답하여 반도체 다이 위에 분배되는 바인더의 양을 제어하는 것을 포함하거나 본질적으로 이것으로 구성될 수 있다. 복합 웨이퍼는 열 및/또는 자외선 복사에 대한 노출에 의해 몰드 기판으로부터 제거될 수 있다. 바인더는 건식 실리카, 건식 알루미나, 및/또는 TiO2를 포함할 수 있다. 바인더는 입자 침전을 제어하고 및/또는 바인더 점성을 제어하기 위한 적어도 하나의 첨가물을 포함할 수 있다. 바인더는 복수의 개별 영역을 포함할 수 있고, 이들 개별 영역들 중 적어도 하나는 바인더와 적어도 하나의 파장-변환 재료를 포함하거나 본질적으로 이들로 구성된다. 이들 영역들 중 적어도 하나는 본질적으로 바인더만으로 구성될 수 있다. 적어도 하나의 반도체 다이는 기판 위에 하나 이상의 활성층을 포함하거나 본질적으로 이들로 구성될 수 있고, 기판은 바인더로 코팅하기 전에 부분적으로 또는 완전히 제거될 수 있다. 적어도 하나의 반도체 다이의 기판은 몰드 기판 상에 적어도 하나의 반도체 다이를 배치한 후에 부분적으로 또는 완전히 제거될 수 있다. 반도체 다이들 각각은 광-검출 반도체 다이(예를 들어, 광기전 다이 등의 입사광에 응답하여 전하가 형성되는 다이)를 포함하거나 본질적으로 이들로 구성될 수 있다. 바인더는 광-검출 반도체 다이에 의해(즉, 다이에서의 전하 형성의 결과로서 생기는) 검출된 광의 파장에 대해 투명할 수 있다. 광-검출 반도체 다이들은, GaAs, AlAs, InAs, GaP, AlP, InP, ZnO, CdSe, CdTe, ZnTe, GaN, AlN, InN, 실리콘, 및/또는 그 합금이나 혼합물을 포함하거나 본질적으로 이들로 구성된 반도체 재료를 포함하거나 본질적으로 이러한 반도체 재료로 구성될 수 있다. 바인더는 입사광의 적어도 일부의 흡수 및 (i) 상이한 파장을 갖고 (ii) 광-검출 반도체 다이에 의한 검출을 위한 변환된 광의 방출을 위한 파장-변환 재료를 포함할 수 있다.
광학 소자는 반도체 다이들 중 하나 이상과 연관(예를 들어, 정렬)될 수 있다. 광학 소자들의 어레이는 경화에 앞서 바인더 상에 배치될 수 있다. 바인더를 경화하는 것은 광학 소자들의 어레이를 경화된 바인더에 접착할 수 있다. 복합 웨이퍼는 광학 소자들의 어레이를 포함할 수 있고, 복합 웨이퍼는 각각이 적어도 하나의 광학 소자를 포함하는 별개 부분들로 분리될 수도 있다. 복수의 반도체 다이는 발광 반도체 다이 및/또는 광-검출 반도체 다이를 포함할 수 있다. 복합 웨이퍼의 적어도 일부 위에 또는 그 내부에(예를 들어, 바인더 위에 또는 그 내부에) 반사층(예를 들어, 반사 필름)이 형성될 수도 있다. 반사 필름은, 알루미늄, 구리, 금, 은, 및/또는 티타늄을 포함하거나 본질적으로 이들로 구성될 수 있다. 반사층은 복수의 입자(예를 들어, 건식 실리카 입자, 건식 알루미나 입자, 및/또는 TiO2 입자)를 포함하거나 본질적으로 이들로 구성될 수 있다. 반사층을 형성하는 것은, 복수의 반도체 다이를 바인더로 코팅하기 이전에 몰드 기판과 복수의 반도체 다이 위에 상기 복수의 입자를 배치하는 것을 포함하거나 본질적으로 이들로 구성될 수 있다. 복수의 반도체 다이를 바인더로 코팅하기에 앞서, 반도체 다이들의 위치들에 대응하는 개구들을 반사 필름이 몰드 기판 위에 배치될 수 있다. 반도체 다이는 발광 또는 광-검출 반도체 다이를 포함하거나 본질적으로 이들로 구성될 수 있고, 복합 웨이퍼의 표면의 적어도 일부 위에 반사층이 형성될 수 있고, 반사층은 (i) 반도체 다이 및/또는 (ii) 바인더에 의해 방출되거나 흡수되는 광의 파장에 대해 적어도 25%의 반사율을 가진다.
또 다른 양태에서, 본 발명의 실시예들은 경화된 바인더 내에 부유된 복수의 개별 반도체 다이들을 포함하는 복합 웨이퍼를 형성하는 방법을 특징으로 한다. 복수의 개별 반도체 다이들은 몰드 기판 상에 배치되고, 각 반도체 다이는 몰드 기판 반대편의 적어도 2개의 이격된 컨택트를 가진다. 복수의 반도체 다이는 제1 바인더로 코팅되고, 각 반도체 다이의 컨택트는 적어도 부분적으로 코팅되지 않은 채 유지된다. 제1 바인더는 적어도 부분적으로 경화된다. 제2 기판은 적어도 부분적으로 경화된 제1 바인더로 코팅된 복수의 반도체 다이와 접촉하여 배치된다. 그 후, 몰드 기판이 복수의 반도체 다이로부터 제거되어, 제1 바인더에 의해 코팅되지 않은 각 반도체 다이의 일부를 노출시키고, 복수의 반도체 다이는 제2 기판에 부착되어 남아 있다. 복수의 반도체 다이들 각각의 적어도 코팅되지 않은 부분은 제2 바인더로 코팅되고, 각 반도체 다이의 컨택트는 적어도 부분적으로 코팅되지 않은 채 유지된다. 제2 바인더는 경화되어 복합 웨이퍼를 형성한다.
본 발명의 실시예들은 다음 중 하나 이상을 임의의 다양한 조합으로 포함할 수 있다. 제1 바인더와 제2 바인더는 동일한 재료를 포함하거나 본질적으로 동일한 재료로 구성될 수 있다. 복합 웨이퍼는, 각각이 경화된 제1 바인더와 경화된 제2 바인더로 코팅된 적어도 하나의 반도체 다이를 포함하는 복수의 개별 부분들로 분리될 수 있다. 복합 웨이퍼는 제2 기판으로부터 분리될 수도 있다. 복합 웨이퍼의 복수의 반도체 다이의 컨택트들 각각의 적어도 일부는 경화된 제1 바인더 및/또는 경화된 제2 바인더로부터 돌출될 수 있다. 그 컨택트에 근접한 각각의 반도체 다이의 적어도 일부는 경화된 제1 바인더 및/또는 경화된 제2 바인더로부터 돌출될 수 있다. 제1 바인더 및/또는 제2 바인더는 실리콘 및/또는 에폭시를 포함하거나 본질적으로 이들로 구성될 수 있다. 복수의 반도체 다이들 각각의 적어도 코팅되지 않은 부분을 제2 바인더로 코팅하는 것은, 제2 바인더를 몰드 내에 분배하고 몰드 기판을 몰드 위에 배치하는 것을 포함하거나 본질적으로 이들로 구성될 수 있음으로써, 복수의 반도체 다이가 제2 바인더 내에 부유된다. 제2 바인더를 경화하는 것은, 제2 바인더를 적어도 부분적으로 경화하고, 그 후 몰드로부터 몰드 기판을 제거하는 것을 포함하거나 본질적으로 이들로 구성될 수 있다. 몰드 기판 반대편의 몰드의 표면은 텍스쳐(예를 들어, 경화된 제2 바인더로부터의 광 추출을 향상시키도록 구성된 텍스쳐)를 가질 수 있고, 경화된 제2 바인더의 적어도 일부는 몰드 기판이 몰드로부터 제거된 후에 텍스쳐를 가질 수도 있다. 경화된 제2 바인더로부터의 광 추출을 향상시키기 위한 텍스쳐는, 몰드 기판을 몰드로부터 제거한 후에 몰드 기판 반대편의 제2 바인더의 표면의 적어도 일부에 적용될 수 있다. 몰드는, 제2 바인더가 배치된 복수의 개별 구획들을 포함하거나 본질적으로 이들로 구성될 수 있고, (ii) 하나 이상의 반도체 다이는 제2 바인더를 경화하기에 앞서 각 구획 내에 또는 그 위에 부유될 수 있다. 각 구획은 제2 바인더의 일부에 상보적 형상을 부여할 수 있고, 상보적 형상들은 실질적으로 서로 동일할 수 있다.
복수의 반도체 다이들 각각의 적어도 코팅되지 않은 부분을 제2 바인더로 코팅하는 것은, 제2 바인더를 몰드 기판 위에 분배하는 것을 포함하거나 본질적으로 이것으로 구성될 수 있고, 제2 바인더는 몰드 기판의 표면 위로 연장되는 하나 이상의 장벽에 의해 몰드 기판 위에 포함될 수 있다. 경화된 제2 바인더로부터의 광 추출을 향상시키기 위한 텍스쳐는 몰드 기판 반대편의 제2 바인더의 표면의 적어도 일부에 적용됨으로써, 경화된 제2 바인더가 텍스쳐를 유지한다. 제2 바인더를 경화하는 것은, 제2 바인더를 적어도 부분적으로 경화하고, 그 후 복수의 반도체 다이로부터 몰드 기판을 제거하는 것을 포함하거나 본질적으로 이들로 구성될 수 있다. 몰드 커버는 제2 바인더의 적어도 일부 위에 접촉하여 배치될 수 있다. 몰드 커버는 복수의 개별 구획들을 포함하거나 본질적으로 이들로 구성될 수 있고, 하나 이상의 반도체 다이는 제2 바인더를 경화하기에 앞서 각 구획 내에 또는 그 아래에 부유될 수 있다. 각 구획은 제2 바인더의 일부에 상보적 형상을 부여할 수 있고, 상보적 형상들은 실질적으로 서로 동일할 수 있다. 제1 바인더 및/또는 제2 바인더는 파장-변환 재료(예를 들어, 형광체 및/또는 양자점)를 포함할 수 있다. 각 반도체 다이는 발광 반도체 다이(예를 들어, 베어-다이 발광 다이오드(bare-die light-emitting diode))를 포함하거나 본질적으로 이것으로 구성될 수 있다. 제1 바인더 및/또는 제2 바인더는 발광 반도체 다이에 의해 방출된 광의 파장에 대해 투명할 수 있다. 각각의 발광 반도체 다이는, GaAs, AlAs, InAs, GaP, AlP, InP, ZnO, CdSe, CdTe, ZnTe, GaN, AlN, InN, 실리콘, 및/또는 그 합금이나 혼합물을 포함하거나 본질적으로 이들로 구성된 반도체 재료를 포함하거나 본질적으로 이러한 반도체 재료로 구성될 수 있다. 제1 바인더 및/또는 제2 바인더는 발광 반도체 다이로부터 방출된 광의 적어도 일부의 흡수와 상이한 파장을 갖는 변환된 광의 방출을 위한 파장-변환 재료를 포함할 수 있고, 발광 반도체 다이에 의해 방출된 변환된 광과 변환되지 않은 광은 결합되어 실질적으로 백색광을 형성한다. 실질적으로 백색광은 2000K 내지 10,000K 범위의 상관된 색상 온도를 가질 수 있다. 실질적 백색광은, 복합 웨이퍼에 걸쳐 4 MacAdam 타원 미만 또는 심지어 2 MacAdam 타원 미만의 색상 온도 편차를 가질 수 있다.
역시 또 다른 양태에서, 본 발명의 실시예들은 전자 장치를 형성하는 방법을 특징으로 한다. 복수의 개별 반도체 다이들은 몰드 기판 상에 배치되고, 각각의 반도체 다이는 몰드 기판에 인접한 적어도 2개의 이격된 컨택트를 가진다. 복수의 반도체 다이는 바인더로 코팅된다. 바인더는 경화되어 경화된 바인더 내에 부유된 복수의 반도체 다이를 포함하거나 본질적으로 이들로 구성된 복합 웨이퍼를 형성하고, 각각의 반도체 다이의 컨택트는 적어도 부분적으로 바인더로 코팅되지 않은 채 유지된다. 복합 웨이퍼는, 각각이 경화된 바인더 내에 부유된 적어도 하나의 반도체 다이를 포함하거나 본질적으로 이것으로 구성된 복수의 개별 부분들로 분리된다. 그 후, 복합 웨이퍼의 개별 부분들이 몰드 기판으로부터 제거된다.
본 발명의 실시예들은 다음 중 하나 이상을 임의의 다양한 조합으로 포함할 수 있다. 바인더는 (i) 실리콘 및/또는 에폭시와 (ii) 파장-변환 재료를 포함하거나 본질적으로 이들로 구성될 수 있고, 반도체 다이들 각각은 발광 다이오드를 포함하거나 본질적으로 이것으로 구성될 수 있다. 파장-변환 재료는 발광 반도체 다이로부터 방출된 광의 적어도 일부를 흡수하고, 상이한 파장을 갖는 변환된 광을 방출할 수 있으며, 발광 반도체 다이에 의해 방출된 변환된 광과 변환되지 않은 광은 결합되어 실질적으로 백색광을 형성한다. 바인더를 경화한 후에, 복수의 반도체 다이의 컨택트들 각각의 적어도 일부는 경화된 바인더로부터 돌출될 수도 있다. 바인더를 경화한 후에, 그 컨택트들에 근접한 각각의 반도체 다이의 적어도 일부는 경화된 바인더로부터 돌출될 수도 있다.
추가의 양태에서, 본 발명의 실시예들은 전자 장치를 형성하는 방법을 특징으로 한다. 복수의 개별 반도체 다이들은 몰드 기판 상에 배치되고, 각각의 반도체 다이는 몰드 기판 반대편의 적어도 2개의 이격된 컨택트를 가진다. 복수의 반도체 다이는 제1 바인더로 코팅되고, 각 반도체 다이의 컨택트는 적어도 부분적으로 코팅되지 않은 채 유지된다. 제1 바인더는 적어도 부분적으로 경화된다. 제2 기판은 적어도 부분적으로 경화된 제1 바인더로 코팅된 복수의 반도체 다이와 접촉하여 배치된다. 그 후, 몰드 기판이 복수의 반도체 다이로부터 제거됨으로써, 제1 바인더에 의해 코팅되지 않은 각 반도체 다이의 일부를 노출시키고, 복수의 반도체 다이는 제2 기판에 부착되어 유지된다. 복수의 반도체 다이 각각의 적어도 코팅되지 않은 부분은 제2 바인더로 코팅된다. 제2 바인더는 경화되어 복수의 반도체 다이와 경화된 제1 및 제2 바인더를 포함하거나 본질적으로 이들로 구성된 복합 웨이퍼를 형성한다. 복합 웨이퍼는, 각각이 적어도 하나의 반도체 다이와 경화된 제1 및 제2 바인더를 포함하거나 본질적으로 이들로 구성된 복수의 개별 부분들로 분리된다. 그 후, 복합 웨이퍼의 개별 부분들이 몰드 기판으로부터 제거된다.
본 발명의 실시예들은 다음 중 하나 이상을 임의의 다양한 조합으로 포함할 수 있다. 제1 바인더와 제2 바인더는 동일한 재료를 포함하거나 본질적으로 동일한 재료로 구성될 수 있다. 제1 바인더 및/또는 제2 바인더는 (i) 실리콘 및/또는 에폭시와 (ii) 파장-변환 재료를 포함하거나 본질적으로 이들로 구성될 수 있고, 반도체 다이들 각각은 발광 다이오드를 포함하거나 본질적으로 이것으로 구성될 수 있다. 파장-변환 재료는 발광 반도체 다이로부터 방출된 광의 적어도 일부를 흡수하고, 상이한 파장을 갖는 변환된 광을 방출하며, 발광 반도체 다이에 의해 방출된 변환된 광과 변환되지 않은 광은 결합되어 실질적으로 백색광을 형성한다. 제2 바인더를 경화한 후에, 복수의 반도체 다이의 컨택트들 각각의 적어도 일부는 경화된 제1 바인더 및/또는 경화된 제2 바인더로부터 (즉, 복합 웨이퍼로부터) 돌출될 수도 있다. 제2 바인더를 경화한 후에, 그 컨택트에 근접한 각각의 반도체 다이의 적어도 일부는 경화된 제1 바인더 및/또는 경화된 제2 바인더로부터 돌출될 수 있다.
역시 추가의 양태에서, 본 발명의 실시예들은 경화된 바인더 내에 부유된 복수의 개별 반도체 다이들을 포함하거나 본질적으로 이들로 구성된 복합 웨이퍼를 형성하는 방법을 특징으로 한다. 복수의 개별 반도체 다이들은 몰드 기판 상에 배치되고, 각각의 반도체 다이는 적어도 2개의 이격된 컨택트를 가진다. 복수의 반도체 다이는 바인더로 코팅된다. 바인더는 경화되어 복합 웨이퍼를 형성한다. 적어도 2개의 컨택트에 근접한 바인더의 적어도 일부가 제거되어 적어도 2개의 컨택트들 각각의 적어도 일부를 노출시킨다. 복합 웨이퍼는, 각각이 경화된 바인더 내에 부유된 적어도 하나의 반도체 다이를 포함하거나 본질적으로 이것으로 구성된 복수의 개별 부분들로 분리될 수 있다. 그 후, 복합 웨이퍼의 개별 부분들이 몰드 기판으로부터 제거될 수 있다.
소정 양태에서, 본 발명의 실시예들은 고체 형상 용적의 중합체 바인더를 포함하거나 본질적으로 이것으로 구성되고 바인더 내에 부유된 전자 장치를 특징으로 하고, 반도체 다이는 제1 면, 제1 면과 반대편의 제2 면, 및 제1 면과 제2 면에 걸쳐 있는 적어도 하나의 측벽을 가진다. 적어도 2개의 이격된 컨택트들은 반도체 다이의 제1 면 상에 배치된다. 컨택트들 각각은 (i) 바인더에 의해 덮이지 않고 (ii) 전기 접속에 이용가능한 자유로운 종단(terminal end)을 가진다.
본 발명의 실시예들은 다음 중 하나 이상을 임의의 다양한 조합으로 포함할 수 있다. 컨택트들의 적어도 일부분들은 바인더로부터 돌출될 수 있다. 각각의 상기 측벽의 적어도 일부는 바인더로부터 돌출될 수 있다. 바인더는 그 인접한 면들 사이에서 약 90° 코너를 갖는 직사각형 고체를 정의할 수 있다. 바인더는 실리콘 및/또는 에폭시를 포함하거나 본질적으로 이들로 구성될 수 있다. 하나 이상의 추가적인 반도체 다이들이 바인더 내에 부유될 수 있다. 바인더는 파장-변환 재료(예를 들어, 형광체 및/또는 양자점)를 그 내부에 포함할 수 있다. 반도체 다이는 발광 소자(예를 들어, 베어-다이 발광 다이오드)를 포함하거나 본질적으로 이것으로 구성될 수 있다. 바인더는 발광 소자에 의해 방출된 광의 파장에 대해 투명할 수 있다. 발광 소자는, GaAs, AlAs, InAs, GaP, AlP, InP, ZnO, CdSe, CdTe, ZnTe, GaN, AlN, InN, 실리콘, 및/또는 그 합금이나 혼합물을 포함하거나 본질적으로 이들로 구성된 반도체 재료를 포함하거나 본질적으로 이러한 반도체 재료로 구성될 수 있다. 바인더는 발광 소자로부터 방출된 광의 적어도 일부의 흡수와 상이한 파장을 갖는 변환된 광의 방출을 위한 파장-변환 재료를 포함할 수 있고, 발광 소자에 의해 방출된 변환된 광과 변환되지 않은 광은 결합되어 실질적으로 백색광을 형성한다. 실질적으로 백색광은 2000K 내지 10,000K 범위의 상관된 색상 온도를 가질 수 있다. 바인더는 5 ㎛ 내지 4000 ㎛ 사이의 두께를 가질 수 있다. 두께에 수직인 바인더의 치수는 25 ㎛ 내지 50 mm 사이에 있을 수 있다. 바인더의 표면의 적어도 일부는 바인더로부터의 광의 추출을 향상시키기 위한 텍스쳐를 가질 수 있다.
반도체 다이는 광-검출 소자를 포함하거나 본질적으로 이것으로 구성될 수 있다. 바인더는 광-검출 소자에 의해 검출된 광의 파장에 대해 투명할 수 있다. 광학 소자는 반도체 다이로부터 광을 수신하거나 반도체 다이에 광을 전송하도록 위치할 수 있다. 반사층은 바인더의 적어도 일부 위에 또는 그 내부에 배치될 수 있다. 반사층은 (i) 반사 필름 및/또는 (ii) 복수의 입자를 포함하거나 본질적으로 이들로 구성될 수 있다. 반도체 다이는 발광 소자 또는 광-검출 소자를 포함하거나 본질적으로 이들로 구성될 수 있고, 반사층은 (i) 반도체 다이에 의해 방출되거나 검출된 광의 또는 (ii) 바인더에 의해 방출된 광의, 파장에 대해 적어도 25%의 반사율을 가질 수도 있다. 바인더는 복수의 개별 영역을 포함하거나 본질적으로 이들로 구성될 수 있고, 이들 개별 영역들 중 적어도 하나는 바인더와 적어도 하나의 파장-변환 재료를 포함하거나 본질적으로 이들로 구성된다. 상기 영역들 중 또 다른 영역은 본질적으로 바인더만으로 구성될 수 있다. 반도체 다이는 반도체 기판 상에 배치되지 않은 하나 이상의 활성 반도체층들을 포함하거나 본질적으로 이들로 구성될 수 있다. 반도체 다이의 정렬 및/또는 배향을 위해 하나 이상의 정렬 마크가 바인더의 표면 상에 배치될 수 있다.
또 다른 양태에서, 본 발명의 실시예들은 제1 표면 및 제1 표면과 반대편의 제2 표면을 갖는 고체 용적의 중합체 바인더를 포함하거나 본질적으로 이것으로 구성되고 바인더 내에 부유된 복합 웨이퍼를 특징으로 하고, 복수의 반도체 다이들 각각은, 제1 면, 제1 면과 반대편의 제2 면, 및 제1 면과 제2 면에 걸쳐 있는 적어도 하나의 측벽을 가진다. 적어도 2개의 이격된 컨택트들은 각 반도체 다이의 제1 면 상에 배치된다. 컨택트들 각각은 (i) 바인더에 의해 덮이지 않고 (ii) 전기 접속에 이용가능한 자유로운 종단을 가진다.
본 발명의 실시예들은 다음 중 하나 이상을 임의의 다양한 조합으로 포함할 수 있다. 반도체 다이들의 컨택트들의 적어도 일부는 바인더로부터 돌출될 수 있다. 각 반도체 다이의 각 상기 측벽의 적어도 일부는 바인더의 제1 표면으로부터 돌출될 수 있다. 바인더는 실리콘 및/또는 에폭시를 포함하거나 본질적으로 이들로 구성될 수 있다. 바인더는 파장-변환 재료(예를 들어, 형광체 및/또는 양자점)를 그 내부에 포함할 수 있다. 각 반도체 다이는 발광 소자(예를 들어, 베어-다이 발광 다이오드)를 포함하거나 본질적으로 이것으로 구성될 수 있다. 바인더는 반도체 다이에 의해 방출된 광의 파장에 대해 투명할 수 있다. 각각의 반도체 다이는, GaAs, AlAs, InAs, GaP, AlP, InP, ZnO, CdSe, CdTe, ZnTe, GaN, AlN, InN, 실리콘, 및/또는 그 합금이나 혼합물을 포함하거나 본질적으로 이들로 구성된 반도체 재료를 포함하거나 본질적으로 이러한 반도체 재료로 구성될 수 있다. 바인더는 발광 소자로부터 방출된 광의 적어도 일부의 흡수와 상이한 파장을 갖는 변환된 광의 방출을 위한 파장-변환 재료를 포함할 수 있고, 발광 소자에 의해 방출된 변환된 광과 변환되지 않은 광은 결합되어 실질적으로 백색광을 형성한다. 실질적으로 백색광은 2000K 내지 10,000K 범위의 상관된 색상 온도를 가질 수 있다. 실질적 백색광은, 복합 웨이퍼에 걸쳐 4 MacAdam 타원 미만의 또는 심지어 2 MacAdam 타원 미만의 색상 온도 편차를 가질 수 있다. 바인더의 제1 및 제2 표면은 실질적으로 평탄하고 평행할 수 있다. 바인더는, 두께 편차가 10% 미만, 또는 심지어 5% 미만인 실질적으로 균일한 두께를 가질 수도 있다. 바인더는 15 ㎛ 내지 4000 ㎛의 두께를 가질 수 있다. 두께에 수직인 바인더의 치수(예를 들어, 측면 길이 또는 직경)는 100 ㎛ 내지 1000 mm에 있을 수 있다. 복수의 반도체 다이들의 각 쌍 사이의 간격은 실질적으로 동일할 수 있다. 복수의 반도체 다이들의 각 쌍 사이의 간격은 약 25 ㎛ 내지 약 10,000 ㎛ 범위에 있을 수 있다. 복수의 반도체 다이들 각각의 위의 바인더의 두께는 실질적으로 동일할 수 있다. 복수의 반도체 다이들 각각의 위의 바인더의 두께는 5% 이내까지 동일할 수 있다.
복수의 반도체 다이는, 적어도 500개, 또는 심지어 적어도 2000개 반도체 다이를 포함하거나 본질적으로 이들로 구성될 수 있다. 반도체 다이들은, 적어도 제1 방향에서 반도체 다이들 사이에 실질적으로 동일한 간격을 갖는 어레이로 배열될 수 있다. 반도체 다이들의 어레이는 제1 방향과는 상이한 제2 방향에서 반도체 다이들 사이에 실질적으로 동일한 간격을 가질 수도 있다. 반도체 다이들은 규칙적인 주기적(예를 들어, 2차원) 어레이로 배열될 수도 있다. 바인더의 표면의 적어도 일부는 바인더로부터의 광의 추출을 향상시키기 위한 텍스쳐로 텍스쳐링될 수 있다. 각각의 반도체 다이는 광-검출 소자(예를 들어, 광기전 다이)를 포함하거나 본질적으로 이것으로 구성될 수 있다. 바인더는 반도체 다이에 의해 검출된 광의 파장에 대해 투명할 수 있다. 적어도 하나의 광학 소자는 반도체 다이들 중 적어도 하나로부터 광을 수신하거나 이에 광을 전송하도록 위치할 수 있다. 적어도 하나의 광학 소자는 각각이 적어도 하나의 반도체 다이와 연관된 복수의 개별 광학 소자를 포함하거나 본질적으로 이들로 구성될 수 있다. 반사층(예를 들어, 반사 필름 및/또는 복수의 입자)은 바인더의 적어도 일부 위에 또는 그 내에 배치될 수 있다. 각각의 반도체 다이는 발광 소자 또는 광-검출 소자를 포함하거나 본질적으로 이들로 구성될 수 있고, 반사층은 (i) 반도체 다이에 의해 방출되거나 검출된 광의 또는 (ii) 바인더에 의해 방출된 광의, 파장에 대해 적어도 25%의 반사율을 가질 수도 있다. 바인더는 복수의 개별 영역을 포함하거나 본질적으로 이들로 구성될 수 있고, 이들 개별 영역들 중 적어도 하나는 바인더와 적어도 하나의 파장-변환 재료를 포함한다. 적어도 하나의 다른 영역은 본질적으로 바인더로 구성될 수 있다. 각각의 반도체 다이는 반도체 기판 상에 배치되지 않은 하나 이상의 활성 반도체층들을 포함하거나 본질적으로 이들로 구성될 수 있다. 하나 이상의 정렬 마크가 바인더의 제1 표면 또는 제2 표면 상에 배치될 수 있다. 바인더는 복수의 성형된 영역을 포함하거나 본질적으로 이들로 구성될 수 있고, 각각의 성형된 영역은, (i) 적어도 하나의 반도체 다이와 연관되고 (ii) 다른 성형된 영역들의 형상과 실질적으로 동일한 형상을 가진다.
역시 또 다른 양태에서, 본 발명의 실시예들은, (i) 제1 및 제2 도전성 트레이스를 갖는 기판으로서, 상기 제1 및 제2 도전성 트레이스는 기판 상에서 그들 사이의 갭에 의해 분리되는, 상기 기판, (ii) 상기 갭 위에 배치되고, 제1 면, 제1 면과 반대되는 제2 면, 제1 면과 제2 면에 걸쳐 있는 적어도 하나의 측벽, 및 제1 면 상의 2개의 이격된 컨택트 ―컨택트들 각각은 상이한 도전성 트레이스에 전기적으로 결합됨― 를 갖는 반도체 다이, 및 (iii) 제2 면과 반도체 다이의 각각의 상기 측벽의 적어도 일부를 감싸고, 그 인접한 면들 사이에 약 90° 코너를 갖는 직사각형 고체를 정의하는 고체 중합체 바인더를 포함하거나 본질적으로 이들로 구성된 전자 장치를 특징으로 한다. 컨택트들 각각의 적어도 일부는 바인더에 의해 덮이지 않는다.
본 발명의 실시예들은 다음 중 하나 이상을 임의의 다양한 조합으로 포함할 수 있다. 각각의 컨택트들의 적어도 일부는 바인더로부터 돌출될 수 있다. 각각의 상기 측벽의 적어도 일부는 바인더로부터 돌출될 수 있다. 바인더는 실리콘 및/또는 에폭시를 포함하거나 본질적으로 이들로 구성될 수 있다. 바인더는 파장-변환 재료(예를 들어, 형광체 및/또는 양자점)를 그 내부에 포함할 수 있다. 기판 반대편의 바인더의 상부 표면은 상부 표면으로부터의 광 추출을 촉진하기 위한 텍스쳐를 가질 수도 있다. 반도체 다이는 발광 소자(예를 들어, 베어-다이 발광 다이오드)를 포함하거나 본질적으로 이것으로 구성될 수 있다. 바인더는 반도체 다이에 의해 방출된 광의 파장에 대해 투명할 수 있다. 반도체 다이는, GaAs, AlAs, InAs, GaP, AlP, InP, ZnO, CdSe, CdTe, ZnTe, GaN, AlN, InN, 실리콘, 및/또는 그 합금이나 혼합물을 포함하거나 본질적으로 이들로 구성된 반도체 재료를 포함하거나 본질적으로 이러한 반도체 재료로 구성될 수 있다. 바인더는 반도체 다이로부터 방출된 광의 적어도 일부의 흡수와 상이한 파장을 갖는 변환된 광의 방출을 위한 파장-변환 재료를 포함할 수 있고, 반도체 다이에 의해 방출된 변환된 광과 변환되지 않은 광은 결합되어 실질적으로 백색광을 형성한다. 실질적으로 백색광은 2000K 내지 10,000K 범위의 상관된 색상 온도를 가질 수 있다.
반도체 다이는 광-검출 소자를 포함하거나 본질적으로 이것으로 구성될 수 있다. 바인더는 반도체 다이에 의해 검출된 광의 파장에 대해 투명할 수 있다. 광학 소자는 반도체 다이와 연관(예를 들어, 정렬)될 수 있다. 반사층은 바인더의 적어도 일부 위에 또는 그 내부에 배치될 수 있다. 바인더는 복수의 개별 영역을 포함하거나 본질적으로 이들로 구성될 수 있고, 이들 개별 영역들 중 적어도 하나는 바인더와 적어도 하나의 파장-변환 재료를 포함하거나 본질적으로 이들로 구성된다. 또 다른 영역은 본질적으로 바인더로 구성될 수 있다. 반도체 다이는 반도체 기판 상에 배치되지 않은 하나 이상의 활성 반도체층들을 포함하거나 본질적으로 이들로 구성될 수 있다(즉, 다이 내에는 아무런 반도체 기판도 존재하지 않는다). 컨택트는 도전성 접착제에 의해 도전성 트레이스에 전기적으로 결합될 수도 있다. 도전성 접착제는, 제1 컨택트를 제1 트레이스에만 전기적으로 접속하고 제2 컨택트를 제2 트레이스에만 전기적으로 접속하는 실질적으로 등방성 도전성 접착제를 포함하거나 실질적으로 이것으로 구성될 수 있고, 이 갭에는 비-도전성 접착 재료가 제공될 수 있다. 도전성 접착제는, 제1 컨택트를 제1 트레이스에만 전기적으로 접속하고 제2 컨택트를 제2 트레이스에만 전기적으로 접속하는 이방성 도전성 접착제(ACA)를 포함한다. ACA의 일부는 갭 내에 배치되어 제1 컨택트를 제2 컨택트로부터 실질적으로 분리시킬 수 있다. 컨택트는 와이어 접합 및/또는 땜납에 의해 도전성 트레이스에 전기적으로 결합될 수 있다. 도전성 트레이스는, 은, 금, 알루미늄, 크롬, 구리, 및/또는 탄소를 포함하거나 본질적으로 이들로 구성될 수 있다. 기판은, 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethylene naphthalate), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate), 폴리카보네이트(polycarbonat), 폴리에테르술폰(polyethersulfone), 폴리에스테르(polyester), 폴리이미드(polyimid), 폴리에틸렌(polyethylene), 및/또는 종이를 포함하거나 본질적으로 이들로 구성될 수 있다. 반도체 다이는 발광 소자를 포함하거나 본질적으로 이것으로 구성될 수 있다. 발광 소자 또는 바인더 중 적어도 하나에 의해 방출된 파장에 대한 기판의 반사율은 80%보다 클 수 있다. 발광 소자 또는 바인더 중 적어도 하나에 의해 방출된 파장에 대한 기판의 투과율은 80%보다 클 수 있다. 반도체 다이에 전력을 공급하기 위한 회로가 반도체 다이에 전기적으로 접속될 수 있다.
본 발명의 이점 및 특징들과 함께 이들 및 다른 목적들은, 이하의 상세한 설명, 첨부된 도면 및 청구항들을 참조하면 더 명백해질 것이다. 나아가, 본 명세서에서 기술되는 다양한 실시예들은 서로 배타적인 것이 아니며 다양한 조합과 치환으로 존재할 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 본 명세서 전체를 통해 "하나의 실시예", "실시예", "한 실시예", 또는 "실시예"라는 언급은, 그 예와 관련하여 기술되는 특정한 특징, 구조, 또는 특성이 본 기술의 적어도 한 예에 포함된다는 것을 의미한다. 따라서, 본 명세서 전체를 통해 다양한 곳에서 구문 "한 예에서", "예에서", "하나의 실시예" 또는 "실시예"의 등장은, 반드시 모두가 동일한 예를 언급하는 것은 아니다. 또한, 특정한 특징, 구조, 루틴, 단계 또는 특성은, 제한없이 하나 이상의 예에서 임의의 적절한 방식으로 결합될 수 있다. 용어 "광"은, 제한없이, 가시광, 자외선 복사, 및 적외선 복사를 포함한, 전자기 스펙트럼에서의 임의의 파장 또는 파장 대역을 넓게 함축한다. 마찬가지로, "조도(illuminance)", "광속(luminous flux)", 및 "광도(luminous intensity)" 등의 광도측정 용어들은, "방사 조도(irradiance)", " "방사속" 및 "방사 강도(radiant intensity)"등의 그들의 방사측정 용어까지 확장되거나 이들을 포함한다. 본 명세서에서 사용될 때, 용어 "실질적으로", "대략", 및 "약"은 ±10%, 어떤 실시예에서는, ±5%를 의미한다. 용어 "~로 실질적으로 구성된다"는, 본 명세서에서 달리 정의되지 않는 한, 기능에 기여하는 다른 재료를 배제한다는 것을 의미한다. 그럼에도 불구하고, 이러한 다른 재료는, 집합적으로 또는 개별적으로, 미량으로 존재할 수 있다.
도면에서, 유사한 참조 문자는 일반적으로, 상이한 도면들에 걸쳐 동일한 부분을 가리킨다. 또한, 도면들은 반드시 축척비율대로 그려진 것은 아니고, 대신에 본 발명의 원리를 예시할 시에는 대체로 강조가 이루어졌다. 이하의 설명에서, 본 발명의 다양한 실시예들이 이하의 도면들을 참조하여 기술된다:
도 1은 예시의 LED 및 형광체의 방출 및 여기 스펙트럼의 그래프이다;
도 2a 및 도 2b는, 각각, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 백색 다이의 단면 및 하부 개략도이다;
도 3은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 백색 다이를 형성하기 위한 기술의 플로차트이다;
도 4a 내지 도 4e는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 백색 다이를 제작하는데 이용되는 프로세스 단계들의 단면 개략도이다;
도 5는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 백색 다이의 단면 개략도이다;
도 6은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 유사한 특성을 갖는 빈닝된(binned) 백색 다이들을 제작하기 위한 기술의 플로차트이다;
도 7은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 유사한 특성을 갖는 빈닝된 백색 다이들의 개략적 도면이다;
도 8a 내지 도 8d는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 백색 다이를 제조하는데 이용되는 프로세스 단계들의 단면 개략도이다;
도 9a 내지 도 9f는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 다양한 제작 단계들에서의 백색 다이의 단면 개략도이다;
도 10a 내지 도 10d와 도 11은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 백색 다이를 제작하는데 이용되는 프로세스 단계들의 단면 개략도이다;
도 12a 내지 도 12f는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 백색 다이의 단면 개략도이다;
도 13a 내지 도 13f는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 백색 다이를 제작하는데 이용되는 프로세스 단계들의 단면 개략도이다;
도 14a 내지 도 14c는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 백색 다이의 단면 개략도이다;
도 15a 내지 도 15e는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 백색 다이를 제작하는데 이용되는 프로세스 단계들의 단면 개략도이다;
도 15f 내지 도 15g는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 백색 다이의 단면 개략도이다;
도 16a 내지 도 16c는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 백색 다이의 개략적 단면도(도 16a) 및 개략적 하부도(도 16b 및 도 16c)이다;
도 17a 및 도 17b는, 각각, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 백색 다이에서 이용되는 발광 소자의 단면 개략도 및 평면 개략도이다;
도 17c는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 백색 다이에서 이용되는 발광 소자의 단면 개략도이다;
도 18은 도 17a 및 도 17b의 발광 소자를 포함하는 백색 다이의 단면 개략도이다;
도 19는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 색도도(chromaticity diagram)이다;
도 20은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 피드백-제어형 형광체 분배 시스템의 단면 개략도이다;
도 21 및 도 22는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 평면 백색 다이의 제작을 위한 수평화 시스템의 단면 개략도이다;
도 23a 및 도 23b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 백색 다이의 단면 개략도이다;
도 24a 내지 도 24c는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 백색 다이를 제작하는데 이용되는 프로세스 단계들의 단면 개략도이다;
도 25 및 도 26은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 백색 다이의 단면 개략도이다;
도 27은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 백색 다이를 이용하는 조명 시스템의 단면 개략도이다;
도 28은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 백색 다이를 이용하는 조명 시스템의 평면 개략도이다;
도 29는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 백색 다이를 제작하는데 이용되는 기울어진 몰드(tilted mold)의 단면 개략도이다;
도 30은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 피드백-기반의 제어에 의한 형광체의 상이한 두께를 갖는 백색 다이를 제작하기 위한 시스템의 단면 개략도이다;
도 31a 내지 도 31c는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 형광체로의 감소된 접착럭을 위해 기판의 부분들을 처리하는데 이용되는 프로세스 단계들의 단면 개략도이다;
도 32a 및 도 32b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 백색 다이를 제작하는데 이용되는 프로세스 단계들의 단면 개략도이다;
도 33a 및 도 33c는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 이형 재료(release materials)를 이용한 백색 다이의 제조 동안에 형성된 구조들의 단면 개략도이다;
도 33b 및 도 33d는, 각각, 도 33a 및 도 33c의 구조들로부터 제작된 백색 다이의 단면 개략도이다;
도 34는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 상이한 접착 레벨을 갖는 재료로 구성된 기판 상의 발광 소자들의 단면 개략도이다;
도 35a 및 도 35b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 압축가능한 기판들 상에 배치된 발광 소자들의 단면 개략도이다;
도 36은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 발광 소자들을 병합한 백색 다이의 다이 기복(die relief)을 제어하기 위해 패터닝된 기판 상의 발광 소자들의 단면 개략도이다;
도 37 및 도 38은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 진공의 인가를 위한 관통홀(through-hole)을 갖는 기판 상의 발광 소자들의 단면 개략도이다;
도 39a 및 도 39b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 백색 다이의 단면 개략도이다;
도 40a 내지 도 40d는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 백색 다이를 제작하는데 이용되는 프로세스 단계들의 단면 개략도이다;
도 40e 및 도 40f는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 각각이 복수의 발광 소자들을 포함하고 있는 백색 다이들의 단면 개략도이다;
도 41a 및 도 41b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 성형된 블레이드(shaped blade)로 제작된 백색 다이의 단면 개략도이다;
도 42a 내지 도 42d는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 백색 다이의 단면 개략도이다;
도 43은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 반사층을 포함하는 백색 다이의 단면 개략도이다;
도 44는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 도 43의 백색 다이를 제조하는데 이용되는 처리 단계의 단면 개략도이다;
도 45a 내지 도 45c는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 반사 필름을 갖춘 백색 다이를 제작하는데 이용되는 프로세스 단계들의 단면 개략도이다;
도 46a 내지 도 46c는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 광학 소자를 포함하는 백색 다이의 단면 개략도이다;
도 47a 및 도 47b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 도 46a를 위한 백색 다이를 제작하는데 이용되는 프로세스 단계들의 단면 개략도이다;
도 48은 본 발명의 실시예에 따른 백색 다이들의 백색 웨이퍼에 광학 소자를 결합하는데 이용되는 처리 단계의 단면 개략도이다;
도 49a 내지 도 49e는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 클리어 다이(clear die)의 단면 개략도이다;
도 50 및 도 51은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 백색 다이 및 광학 소자들을 포함하는 조명 장치의 단면 개략도이다;
도 52 및 도 53은 도 51의 조명 장치의 컴포넌트들의 단면 개략도이다;
도 54는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 백색 다이 및 광학 소자를 포함하는 조명 장치의 단면 개략도이다;
도 55는 도 54의 조명 장치의 컴포넌트의 단면 개략도이다;
도 56은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 조명 장치에서 이용되는 렌즈(optic)의 단면 개략도이다;
도 57은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 도 56의 렌즈를 포함하는 조명 장치의 단면 개략도이다;
도 58a 내지 도 58c는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 광-검출 장치의 단면 개략도이다;
도 59a 및 도 59b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 광기전 장치의 단면 개략도이다;
도 60a 내지 도 60e는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 단면 개략도이다;
도 61 및 도 62는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 복수의 장치를 포함하는 팩키징된 시스템의 단면 개략도이다.
본 발명의 실시예들은, 백색 팩키징된 LED의 현재의 제조에 존재하는 다수의 단점 및 곤란점을 해결하는, LED 다이 등의, 형광체와 발광 소자의 통합에 대한 새로운 접근법을 제공한다. 유익하게도, 형광체는 팩키지에 배치되기 전에(또는 종래와 같이 팩키징되는 것 대신에) 다이와 통합될 수 있어서, 팩키지-없는 백색 다이를 생성할 수 있다. 한 예가 도 2a에 백색 다이(200)로서 도시되어 있다. 백색 다이(200)는, 각각이 적어도 하나의 컨택트(220)를 특징으로 하는 하나 이상의 LEE(210)를 포함한다. 도시된 바와 같이, LEE(210)는 형광체(230)에 의해 부분적으로 포위된다. 컨택트(들)(220)의 적어도 일부는 통상적으로 형광체(230)에 의해 덮이지 않는다. 도 2a에 도시된 구성에서, LEE(210)는 LEE(210)의 동일한 면 또는 측(240) 상에 위치한 2개의 컨택트(220)를 특징으로 한다. 도시된 바와 같이, 컨택트(220)들 각각은 바람직하게는 형광체(230)에 의해 덮이지 않고 전기 접속에 이용가능한 자유 종단(free terminal end)을 가진다. 여기서, "전기접속에 이용가능한(available for electrical connection)"이란, 컨택트가 예를 들어 도전성 트레이스, 회로 보드 등으로의 부착을 허용하는 충분한 자유 면적을 가진다는 것을 의미하고, "자유로운(free)"이란 임의의 전기 접속(및 바람직한 실시예에서는, 임의의 기계적 접속)이 없다는 것을 의미한다.
LEE(210)의 면(240)은 단일의 평면 표면인 것으로 도시되어 있지만, 본 발명의 제한이 아니고, 다른 실시예에서 면(240)은 복수의 비-동평면 표면으로 구성되거나 다른 구성을 가질 수도 있다. 일부 실시예에서, LEE(210)는 2개보다 많은 컨택트(220)를 가진다. 다이(200)가 도 2a에서 면(240)을 덮는 형광체(230)를 갖지 않는 것으로 도시되어 있지만; 이것은 본 발명의 제한이 아니고, 다른 실시예에서는 형광체(230)는 면(240)의 전부 또는 일부를 덮는다. 앞서 논의된 바와 같이, 여기서 형광체란, 바인더나 매트릭스 재료 또는 바인더와 파장-변환 재료의 혼합물을 말할 수 있다. 도 2a에서, LEE(210)의 측면들 주변의 형광체(230)의 폭은 폭(250)으로서 식별되는 반면, LEE(210) 위의 형광체(230)의 두께는 두께(260)로서 식별되고 LEE(210)에 인접한 형광체(230)의 두께는 두께(270)로서 식별된다.
도 2a 및 도 2b는, 하나의 LEE(210)를 포함하는 백색 다이(200)를 도시하고 있지만; 이것은 본 발명의 제한이 아니고, 다른 실시예에서는, 백색 다이(200)는 하나 보다 많은 LEE(210)를 포함한다. 일부 실시예에서, 단일 백색 다이(200)의 복수의 LEE(210)는 모두 동일한 반면, 다른 실시예에서는, 이들은 적어도 2개의 상이한 타입의 LEE(210)로 구성된다. 한 실시예에서, 상이한 타입들의 LEE(210)는 상이한 파장을 방출한다. 예를 들어, 백색 다이(200)는 3개의 상이한 타입의 LEE(210)들 각각 중 하나 이상을 포함할 수 있고, 여기서, 적어도 한 타입은 청색 파장 범위에서 방출하고, 적어도 하나는 녹색 파장 범위에서, 적어도 하나는 적색 파장 범위에서 방출한다. 한 실시예에서, 백색 다이(200)는 2개의 상이한 타입의 LEE(210)들 각각 중 하나 이상을 포함할 수 있고, 여기서, 적어도 한 타입은 청색 파장 범위에서 방출하고, 적어도 하나는 적색 파장 범위에서 방출한다. 백색 다이(200)에서의 LEE(210)의 특정한 구성 뿐만 아니라 그들의 동작 특성과 속성들은 본 발명의 제한이 아니다. 한 실시예에서, 상이한 타입들의 LEE(210)는 상이한 광 출력(light output power)을 가진다. 한 실시예에서, 형광체(230)는 복수의 부분들 또는 용적으로 구성될 수 있고, 여기서, 각각의 부분 또는 용적은 또 다른 부분에서의 하나 이상의 형광체와는 상이한 하나 이상의 형광체를 포함하거나 본질적으로 이들로 구성될 수 있다. 이 예의 한 실시예에서, 하나 이상의 부분은 투명한 바인더 재료만을 포함하거나 본질적으로 이들로 구성될 수 있는 반면, 하나 이상의 다른 부분은 바인더와 하나 이상의 형광체를 포함하거나 본질적으로 이들로 구성될 수 있다.
일부 실시예에서, 형광체(230)의 표면(280)은 LEE(210)의 표면(242)에 평행하거나 실질적으로 평행하다. 일부 실시예에서, 형광체(230)의 표면(290)은 LEE(210)의 표면(244)에 평행하거나 실질적으로 평행하다. 일부 실시예에서, 형광체(230)는 실질적으로 입방체 또는 직사각형-고체 형상(그 윤곽선은 LEE(210)의 부분들 및/또는 LEE(210)의 컨택트들에 의해 절단될 수 있다)을 형성한다. LEE(210) 위의 형광체(230)의 두께(260)는 LEE(210) 전체에 걸쳐 동일하거나 실질적으로 동일한 것으로 도시되어 있지만; 이것은 본 발명의 제한이 아니고 다른 실시예에서는 LEE(210) 위의 형광체(230)의 두께(260)는 달라진다. LEE(210)에 인접한 형광체(230)의 두께(270)는 백색 다이(200)에 대해 동일하거나 실질적으로 동일한 것으로 도시되어 있지만; 이것은 본 발명의 제한이 아니고 다른 실시예에서는 LEE(210)에 인접한 형광체(230)의 두께(270)는 달라진다. 도 2a는 형광체(230)의 표면(280) 및 측면(290)이 평탄하거나 실질적으로 평탄한 것으로서 도시하고 있지만; 이것은 본 발명의 제한이 아니고 다른 실시예에서는 표면(280) 및/또는 표면(290)은 만곡되거나(curved), 거칠게 되거나(roughened), 패터닝되거나, 또는 규칙적, 주기적, 또는 랜덤 패턴으로 텍스쳐링된다. 일부 실시예에서, 형광체(230)는, 적어도 부분적으로, 평활하고, 실질적으로 연속적인 형상을 가진다. 일부 실시예에서, 표면의 성형 및/또는 패터닝 또는 텍스쳐링은 형성(formation) 또는 몰딩 프로세스(molding process) 동안에 달성되는 반면, 다른 실시예에서는 성형 및/또는 패터닝 또는 텍스쳐링은 형광체가 몰딩된 후에 또는 형광체가 경화되거나 부분적으로 경화된 후에 수행된다.
도 2b는 LEE(210)의 컨택트 측을 향하는 백색 다이(200)의 도면을 도시한다. 도 2b의 LEE(210)는 단면이 직사각형인 것으로 도시되어 있지만, 이것은 본 발명의 제한이 아니고 다른 실시예에서는 LEE(210)는 정사각형, 6각형, 원형, 3각형, 또는 기타 임의의 형상이고 및/또는 백색 다이(200)의 표면(280)에 관하여 임의의 각도를 형성하는 측벽을 가질 수도 있다. 도 2b에서, LEE(210)의 측면 상의 형광체(230)의 폭(250)은 LEE(210)의 모든 측면들 상에서 동일하거나 실질적으로 동일한 것으로 도시되어 있지만; 이것은 본 발명의 제한이 아니고 다른 실시예에서는 형광체(230)의 폭(250)은 LEE(210)의 하나 이상의 또는 모든 측면들 상에서 상이하다. 도 2b는 형광체(230)의 폭(250)이 LEE(210)의 각 측면에 걸쳐 동일하거나 실질적으로 동일한 것으로 도시되어 있지만; 이것은 본 발명의 제한이 아니고 다른 실시예에서는 형광체(230)의 폭(250)은 LEE(210)의 하나 이상의 측면들을 따라 달라진다.
앞서 논의된 바와 같이, 본 발명의 실시예는 팩키지 또는 기판으로의 부착(전기적 및/또는 기계적)에 앞서 LEE(210) 상에 형광체(230)를 형성한다. 백색 다이(200)는, 이하에서 논의된 바와 같이, 다양한 팩키지로 통합될 수 있다. 도 3은 백색 다이(200)를 형성하기 위한 프로세스(300)의 플로차트를 도시한다. 프로세스(300)는 6개 단계를 갖는 것으로 도시되어 있지만; 이것은 본 발명의 제한이 아니고 다른 실시예에서는 본 발명은 더 많거나 더 적은 단계들을 갖고 및/또는 단계들은 상이한 순서로 수행될 수 있다. 단계(310)에서, 제1 표면 또는 베이스가 제공된다. 단계(320)에서, 하나 이상의 LEE가 베이스 상에 배치되거나 형성된다. 단계(330)에서, 형광체가 제공된다. 단계(340)에서, 형광체가 LEE 및 베이스 위에 형성된다. 단계(350)에서, 형광체가 경화된다. 단계(360)에서, 형광체-코팅된 LEE들이 백색 다이(200)들로 분리되거나 단품화(singulate)된다. 백색 다이(200)를 이용하는 것에 대한 다양한 접근법이 이하에서 논의된다.
도 4a 내지 도 4e는 프로세스(300)의 한 실시예를 도시한다. 이 실시예에서, 베이스(410)가 제공되고(단계 310), 컨택트(220)가 베이스(410)에 인접한 채(도 4a) LEE(210)가 베이스(410) 상에 위치하거나 그에 접착된다(단계 320). 베이스(410)는 "몰드 기판"이라고도 할 수 있다. 한 실시예에서, 베이스(410)는 접착성 필름 또는 테이프를 포함하거나 본질적으로 이들로 구성된다. 일부 실시예에서, 베이스(410)는, 형광체(230)로의 비교적 낮은 접착력을 갖는, 즉, 경화된 형광체(230)의 베이스(410)로부터의 제거를 허용하는 재료를 포함하거나 본질적으로 이것으로 구성된다. 일부 실시예에서, 베이스(410)는 다이의 단품화(singulation) 및/또는 이송을 위해 반도체 산업에서 이용되는 다이싱 또는 이송 테이프, 예를 들어, Nitto Denko Corporation의 Revalpha 또는 Semiconductor Equipment Corporation으로부터의 테이프와 동일하거나 이와 유사하다. 일부 실시예에서, 베이스(410)는 수용성 재료나 접착제를 포함하거나 본질적으로 이들로 구성되고, 또는 수용성 재료로 덮이거나 부분적으로 덮일 수 있다. 예를 들어, 베이스(410) 또는 라이너(liner) 또는 양쪽 모두의 접착제는 수용성일 수 있다. 일부 실시예에서, 수용성 재료는 수용성 테이프, 예를 들어, 3M type 5414를 포함하거나 본질적으로 이들로 구성된다. 일부 실시예에서, 베이스(410)는 실리콘 또는 실리콘-기반의 재료, 예를 들어, PDMS 또는 Gel-Pak Corporation의 GelPak 재료를 포함하거나 본질적으로 이들로 구성된다.
일부 실시예에서, 베이스(410)는 가변 접착력을 갖는 재료를 포함하거나 본질적으로 이것으로 구성된다. 일부 실시예에서, 접착력은, 베이스(410)로부터의 백색 다이 또는 백색 다이 웨이퍼의 제거를 용이하게 하기 위해 형광체의 형성 및 경화 이후에 변경될 수 있다. (복합 웨이퍼라고도 하는 백색 다이 웨이퍼는 여기서는 바인더 내에 부유된 복수의 반도체 다이로서 정의된다) 한 실시예에서 이러한 가변 접착력 재료는 열 박리 테이프(thermal release tape) 또는 UV 박리 테이프(UV release tape)일 수 있다. 한 실시예에서 가변 접착력 재료는 수용성 테이프일 수 있다. 한 실시예에서 가변 접착력 재료는 정전 척(electrostatic chuck)일 수 있다(LEE(210)는, 도 4a에 도시된 구조와 유사한 정전 척 상에 형성되거나 배치된다). 이 실시예에서 LEE(210)는 전기적으로 작동되거나 작동해제될 수 있는 정전력에 의해 정전 척 상에서 제 위치를 유지한다.
일부 실시예에서, 컨택트(220)의 면의 전부 또는 일부가 백색 다이(200)의 형성 후에 노출되는 것, 즉, 형광체(230)에 의해 덮이지 않는 것이 바람직할 수 있다. 일부 실시예에서, 컨택트(220)의 면의 전부 또는 일부를 베이스(410)에 인접하게 배치하거나 접착하는 것은 컨택트(220)의 전부 또는 일부 위에서의 또는 컨택트(220) 면의 전부 또는 일부 위에서의 형광체(230)의 피복 또는 형성을 방지한다. 일부 실시예에서, 베이스(410) 상의 코팅의 두께, 경도, 및/또는 기타의 속성들, 또는 베이스(410)의 속성, 예를 들어, 접착제 두께, 화학적 조성, 표면 에너지, 경도, 탄력성 등이 변화되어, 예를 들어, 베이스(410)로의 근접성이나 베이스(410) 내로의 컨택트(220)의 부분적 또는 전체적 임베딩에 의해, 컨택트(220)의 원하는 노출 레벨을 보장한다.
일부 실시예에서, 베이스(410)는 표면 또는 몰드(예를 들어, 비평탄 표면)를 포함하거나 본질적으로 이것으로 구성된다. 한 실시예에서, 장벽(450)이 베이스(410) 내의 오목부에 의해 형성된다. 도 4b에서, 장벽(450)은 표면(435)에 수직이거나 실질적으로 수직인 것으로 도시되어 있지만; 이것은 본 발명의 제한이 아니고, 다른 실시예에서는 장벽(450)은 표면(435)과 임의의 각도를 형성한다. 베이스(410)는 다양한 재료들, 예를 들어, 유리, PET, PEN, 플라스틱 필름, 테이프, 플라스틱 필름 상의 접착제, 금속, 아크릴, 폴리카보네이트, 중합체, 실리콘, 폴리테트라플루오로에틸렌(테플론) 등 중에서 하나 이상을 포함하거나 본질적으로 이들로 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 베이스(410)는 강성(rigid)이거나 실질적으로 강성인 반면, 다른 실시예에서는 베이스(410)는 가요성이다. 일부 실시예에서, 베이스(410)가 Teflon 등의 "비점착성(nonstick)" 재료, 또는 Asahi Glass에 의해 생성된 Fluon ETFE 등의 불소계 재료를 포함하거나 본질적으로 이들로 구성되는 것, 또는 형광체(230)가 베이스(410)에 접착되지 않도록 형광체(230)와 접촉할 수 있는 표면의 일부 또는 표면 위에 비점착성 코팅(예를 들어, 형광체(230) 내의 바인더)을 포함하는 것이 유익하다. 일부 실시예에서, 베이스(410)는 바인더 재료에 잘 접착되지 않는 재료층을 표면(435) 및/또는 장벽(450) 상에 포함하거나 본질적으로 이것으로 구성된다. 일부 실시예에서, 베이스(410)는 수용성 재료 또는 접착제를 포함하거나 본질적으로 이들로 구성되고, 또는 베이스(410)는 베이스(410)에 형성된 재료로부터 베이스(410)의 분리(release)를 보조하는 수용성 재료로 부분적으로 또는 완전히 라이닝(line)된다. 한 실시예에서, 베이스(410)는 수용성 테이프, 예를 들어, 3M type 5414를 포함하거나 본질적으로 이것으로 구성되고, 또는 부분적이거나 전체적으로 수용성 테이프로 라이닝된다. 일부 실시예에서, 베이스(410)는 광, 예를 들어, 가시 복사선 또는 UV 복사선에 대해 투명하다. 일부 실시예에서, 장벽(450)의 높이는 약 10 ㎛ 내지 약 1000 ㎛의 범위에 이르지만; 장벽(450)의 높이는 본 발명의 제한이 아니고, 다른 실시예에서는 장벽(450)은 임의의 높이를 가진다. 일부 실시예에서, 베이스(410)의 면적은 약 0.25 mm2 내지 약 900 cm2의 범위에 있지만; 베이스(410)의 면적은 본 발명의 제한이 아니고, 다른 실시예에서는 베이스(410)의 면적은 더 작거나 더 크다. 장벽(450)이 베이스(410)의 일부가 아닐 때, 장벽(450)은 베이스(410)와는 유사하거나 상이한 재료를 포함하거나 본질적으로 이것으로 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 장벽(450)은 LEE(210)를 둘러싼 링(ring) 또는 스텐실(stencil)일 수 있다.
도 4a에서 간격(405)으로 식별되는 인접한 LEE(210)들 사이의 간격은 LEE(210)의 측면들 주변의 형광체(230)의 폭을 제어하기 위해 조절될 수 있다. 한 실시예에서, LEE(210)들 사이의 간격(405)은 형광체의 원하는 측벽 두께(250)의 2배와 kerf의 합에 의해 대략적으로 결정된다(여기서, kerf는 백색 다이(200)의 단품화 처리 동안에 제거된 영역의 폭으로서, 예를 들어, 도 4d에서 kerf(470)로서 식별된다). 여기서 논의된 바와 같이, 다른 실시예에서, 간격(405)은 LEE(210)를 둘러싼 형광체(230)의 양과는 독립적이다. LEE(210) 위의 형광체(230)의 두께는 형성되거나 분배된 형광체(420)의 두께(425)를 제어함으로써 제어될 수 있다. 한 실시예에서, LEE(210) 위의 형광체(230)의 두께(260)는 대략적으로 두께(425)에서 두께(445)를 뺀 만큼 주어진다.
프로세스(300)에서의 다음 단계(단계 330)는 형광체(비경화된 또는 부분적으로 경화된 형광체(420))를 제공한다. 한 실시예에서, 형광체(420)는 형광체와 바인더를 포함하거나 본질적으로 이들로 구성된다. 일부 실시예에서, 형광체와 바인더는, 예를 들어, 원심 혼합기에서, 혼합에 관한 부분적 진공을 수반하거나 수반하지 않고, 도포 이전에 혼합된다.
프로세스(300)의 다음 단계(단계 340)에서, 형광체(420)는 도 4b에 도시된 바와 같이 베이스(410)와 LEE(210) 위에 형성된다. 일부 실시예에서, 형광체(420)는 도 4b에 도시된 바와 같이 베이스(410)의 표면(435)과 선택사항적인 측면들 또는 장벽(450)에 의해 포함되거나 경계를 이룬다. 이 예에서 형광체(420)는 하부 표면 또는 면(460)과 상부 표면 또는 면(440)을 가진다. 일부 실시예에서, 표면(460 및 440)은 서로 실질적으로 평행하다. 일부 실시예에서, 표면(460 및 440)은 실질적으로 평탄하고 평행하다.
형광체(420)는 다양한 기술들, 예를 들어, 주조(casting), 분배(dispensing), 쏟아붓기(pouring), 주입(injecting), 사출(injection), 압축(compression), 이송(transfer) 또는 기타 형태의 몰딩, 메이어 바(Mayer bar) 또는 드로다운 바(drawdown bar), 닥터 블레이드 등에 의해 형성될 수 있다. 형광체(420)의 형성의 방법은 본 발명의 제한이 아니다. 일부 실시예에서, 베이스(410)는, 형광체(420)가 베이스(410) 상에 형성될 때, 표면(435), 형광체(420)의 하부 표면(460), 및 형광체(420)의 상부 표면(440)이 평행하거나 실질적으로 평행하여, 형광체(420)의 면적 모두 또는 대부분에 걸쳐 균일하거나 실질적으로 균일한 두께를 갖는 형광체(420)의 얇은 층을 형성하게끔, 표면(435)이 수평이 되도록 위치한다. 일부 실시예에서, 하나 이상의 장벽(450)은 형광체(420)의 확산을 방지하거나 부분적으로 방지하는데 이용된다. 일부 실시예에서, 표면(435)과 장벽(450)은 형광체(420)에 대한 몰드를 형성한다. 일부 실시예에서, 장벽(450)은 LEE(210)를 둘러싼 베이스(410) 위에 놓인 별개의 컴포넌트의 부분이다. 일부 실시예에서, 장벽(450)은 이용되지 않는다. 본 발명의 일부 실시예는 균일한 또는 실질적으로 균일한 두께를 갖는 형광체 층(420)을 자동으로 생성하기 위해 수평 베이스(level base)(410)와 중력을 이용한다. 한 실시예에서, 형광체(420)의 두께 균일성은 약 ±15% 이내, 약 ±10% 이내, 약 ±5% 이내 또는 약 ±1% 이내이거나 그보다 작다. 한 실시예에서, 형광체(420)는 약 5 ㎛ 내지 약 2000 ㎛의 범위의 두께를 갖지만, 형광체(420)의 두께는 본 발명의 제한이 아니고, 다른 실시예에서는 형광체(420)는 더 얇거나 더 두껍다.
한 실시예에서, 바인더와 형광체 분말을 포함하거나 본질적으로 이들로 구성된 형광체(420)를 혼합하는 것과, 베이스(410) 위에 형광체(420)를 형성하는 것 사이의 시간은 바인더 내의 분말의 침전에 요구되는 시간에 비해 비교적 짧아서, 형광체와 바인더는 균일하고 균질 분포되거나 실질적으로 균일하고 균질 분포된 바인더 내의 형광체 분말의 조합을 형성한다. 한 실시예에서, 형광체(420)의 조성적 균일성, 즉, 바인더 내의 형광체 분말의 분포는, 약 ±15% 이내, 약 ±10% 이내, 약 ±5% 이내, 또는 약 ±1% 이내로 균일하다. 형광체와 분말 혼합물의 일부 실시예에서, 침전은 약 10 내지 약 30 분 이내에 발생하기 시작하는 반면, 베이스(410) 위에서의 형광체(420)의 형성은 약 0.25분 내지 약 5분 내에 발생한다. 일부 실시예에서, 도 4b에 도시된 구조는 부분적 진공에 노출되어 형광체(420) 내의 임의의 용해된 가스 전부 또는 일부를 배기하거나 제거하여 형광체(420) 내의 버블수(number of bubble)를 줄이거나 제거한다. 일부 실시예에서, 형광체(420)는 베이스(410) 상에서의 형성 이전에 부분적 진공에 노출된다. 일부 실시예에서, 형광체(420)는 부분적 진공에서 베이스(410) 위에 형성된다. 본 발명의 일부 실시예에서, 베이스(410)는 수평이지 않아서 형광체(420)는 여기서 더 상세히 논의되는 바와 같이 베이스(410)와 LEE(210) 위에서 불균일한 두께를 갖게 된다.
그 다음 형광체(420)는 경화되어, 도 4c에 도시된 바와 같이, 경화된 형광체(230)(단계 350)를 생성한다. 경화는, 가열, 다양한 소스의 복사선, 예를 들어, 가시광, UV광 및/또는 IR광에 대한 노출, 또는 화학적 경화(즉, 형광체 바인더의 가교(cross-linking)를 촉진하는 화학제의 도입)을 포함하거나 본질적으로 이들로 구성될 수 있다. 한 실시예에서, 형광체(420)는 UV 또는 기타의 복사선에 의해 경화된다. 한 실시예에서, 베이스(410)는 도 3의 단계(350) 이전에 또는 직후에 경화 장비 내에 유지된다. 바인더와 분말 혼합물의 일부 실시예에서, 침전은 약 10 내지 약 30 분 이내에 발생하기 시작하는 반면, 베이스(410) 위에서의 형광체(420)의 경화는 약 0.10분 내지 약 5분 내에 발생한다. 한 실시예에서, 단계들(340 및 350)은 약 30분 미만, 약 10분 미만, 약 5분 미만, 또는 약 1분 미만 걸릴 수 있다. 일부 실시예에서, 경화 단계(350)는 복수의 부-경화 단계들을 포함하거나 본질적으로 이들로 구성된다. 예를 들어, 제1 부-경화 단계는 매트릭스의 형광체 입자들을 "결빙(freeze)"시키고 이 다음에 제2 부-경화 단계가 후속하여 바인더를 완전히 경화한다. 일부 실시예에서 형성과 경화 프로세스 양쪽 모두는 약 0.25분 내지 약 7분 내에 발생할 수 있다. 일부 실시예에서 형성과 경화 프로세스 양쪽 모두는 약 4분 미만 걸릴 수 있다.
도 3의 단계(360)에서, 백색 다이(200)는 도 4c에 도시된 구조로부터 분리되거나 단품화되어(즉, 백색 웨이퍼, 백색 다이 웨이퍼, 또는 복합 웨이퍼), 도 4d에 도시된 구조를 생성한다. 도 4d는 하나의 LEE(210)를 포함하는 각각의 백색 다이(200)를 도시하고 있지만, 이것은 본 발명의 제한이 아니고, 다른 실시예에서는, 백색 다이(200)는 하나 보다 많은 LEE(210)를 포함한다. 다이(200)는 약 0.25 mm 내지 약 5 mm의 범위에 이르는 크기를 가질 수 있지만; 백색 다이(200)의 크기는 본 발명의 제한이 아니다. 예를 들어, 대규모 어레이의 LEE(210)를 포함한 백색 다이는 적어도 3 mm 또는 적어도 7 mm 또는 적어도 25 mm의 측면 치수를 가질 수 있다. 일부 백색 다이(200)의 경우, 분리는, 예를 들어, 대규모 어레이의 LEE(210)의 경우에, 선택사항일 수 있다. 형광체(230)의 분리는, 다양한 기술들, 예를 들어, 레이저 절단, 나이프에 의한 절단, 다이 절단, 다이싱, 톱 절단, 워터젯 절단, 삭마(ablation) 등에 의해 수행될 수 있다. 일부 실시예에서, kerf는 약 200 ㎛ 아래, 또는 약 100 ㎛ 아래, 또는 약 50 ㎛ 아래, 또는 심지어 약 25 ㎛ 아래일 수 있다. 이것은 매우 큰 어레이의 백색 다이(200)가 비교적 높은 처리량과 비교적 낮은 비용으로 비교적 작은 면적에서 형성되는 것을 허용한다. 몰딩 프로세스는 매우 균일한 형광체 두께로 이어지고, 결과적으로 균일한 광학적 특성을 야기한다. 비교적 높은 두께 균일성과 결합된 바인더 내의 형광체 분말의 침전을 피하거나 최소화하기 위해 비교적 작은 면적의 형광체로부터 비교적 짧은 시간에 매우 많은 수의 백색 다이(210)를 형성하는 능력은, 색도, 색 온도, CRI(color rendering index), 광속 등의 광학적 특성의 비교적 좁은 분포와 매우 낮은 제조 비용을 수반한 매우 큰 어레이의 백색 다이(210)로 이어진다. 한 실시예에서, LEE(210)의 전체 웨이퍼는 이 접근법을 이용하여 동시에 일괄 처리(batch process)될 수 있다. 예를 들어, LEE(210)는 2", 또는 4" 또는 6" 직경의 웨이퍼 상에 생성될 수 있다. LEE(210)들이 제조되고 단품화된 후에(여기서, 단품화란 LEE(210)들이 형성된 기판의 단품화를 말한다), 이들은 여기서 상세히 설명되는 백색 다이 프로세스를 위해 몰드 기판(410)에 이송될 수 있다. 일부 실시예에서, 전체 웨이퍼 양의 LEE(210)이 일괄처리 모드(batch mode)(즉, 함께)로 몰드 기판(410)에 이송될 수 있다. 다른 실시예에서, LEE(210)는 다이별로 또는 다이들의 그룹으로 몰드 기판(410)에 이송될 수 있다.
일부 실시예에서, 분리(즉, 백색 다이들의)는 베이스(410)로부터의 제거 이전에 이루어지는 반면, 다른 실시예에서는 베이스(410)는, 여기서 더 상세히 논의되는 바와 같이, 분리 이전에 제거된다. 일부 실시예에서, 형광체(230)는 LEE(210)에 의해 방출된 광의 파장에 대해 투명한 투명 바인더만을 포함하거나 본질적으로 이것으로 구성된다.
일부 실시예에서, 도 4d에 도시된 구조는, 도 4e에 도시된 바와 같이, 컨택트(220)가 액세스가능하도록 또 다른 기판(411)으로 이송될 수 있다. 이러한 이송은, 이송 테이프, 다이 뒤집개(die flipper)를 갖춘 집어 놓기 도구(pick-and-place tool) 또는 기타 임의의 기술을 이용하여 수행될 수 있다. 일부 실시예에서, 이러한 이송은 일괄처리 모드에서 이루어질 수 있는 반면, 다른 실시예에서는 이것은 다이별로 또는 다이들의 그룹으로 이루어질 수 있다. 일부 실시예에서, 이송은 백색 다이 웨이퍼의 단품화 이전에 수행될 수 있다. 이 프로세스의 결과는, 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같은, 백색 다이(200)이다. 프로세스는, 다이들이 임의 종류의 팩키지 내에 또는 회로 기판 상에 놓이거나 통합되기 이전에, 형광체와 통합되되 각 다이 위에 균일한 형광체가 있는 다이를 비용-효율적인 방식으로 생성하는 일괄처리 방법을 제공한다.
백색 다이(200)는 팩키지 내의 배치를 위해 베이스(410)로부터 제거될 수 있다. 일부 실시예에서, 백색 다이(200)는 가요성 또는 강성 회로 또는 배선 기판 상에 또는 기타의 조명 시스템의 조명에 탑재함으로써 팩키지 없이 그대로 이용될 수도 있다. 백색 다이(200)는, 상이한 배향으로, 예를 들어, 도 4d 또는 도 4e에 도시된 것들과 같이, 배치될 수도 있다.
한 실시예에서, 단 하나의 형광체(420)가 이용되지만, 이것은 본 발명의 제한이 아니고, 다른 실시예에서는 복수의 형광체가 이용된다. 한 실시예에서, 형광체(420)는 복수의 상이한 형광체 분말을 포함하거나 본질적으로 이들로 구성될 수 있다. 한 실시예에서, 제1 형광체(420)가 피착되고 경화되거나 부분적으로 경화되며, 후속해서, 하나 이상의 연속 형광체들의 피착 및 경화가 이어진다. 한 실시예에서, LEE(210) 및/또는 형광체(420 또는 230)에 의해 방출된 광의 파장에 대해 투명한 바인더가 피착되고 경화되거나 부분적으로 경화되고, 후속해서, 하나 이상의 형광체(420)의 피착 및 경화가 이어져, 하나 이상의 층들이 서로 상이한 형광체 조성, 타입 및/또는 두께를 갖는 층을 이룬 구조를 형성한다. 이런 방식으로, 원격-형광체 백색 다이(400)가 도 5에 도시된 바와 같이 제조될 수 있다. 도 5는, 형광체(230)가 투명한 바인더 또는 매트릭스 재료(510)에 의해 LEE(210)로부터 공간적으로 분리되어 있는 원격 형광체 백색 다이(500)의 한 실시예를 도시한다. 이러한 구조에서 LEE(210)의 가장자리를 넘어 층(들)(230)을 포함하는 형광체의 돌출(overhang)의 정도는 형광체(230)에 의해 흡수되는 LEE(210)로부터의 광량을 최적화하도록 변화될 수 있다. 이러한 접근법은 형광체 및/또는 LEE(210)의 투명 바인더의 복수 층들을 형성하는데에도 이용될 수 있다.
이하의 예들은 본 발명의 일부 실시예를 제시한다. 그러나 이들은 백색 다이의 제조 방법이나 구조를 제한하지 않는다.
예 1
이 예에서 LEE(210)는 웨이퍼 형태로(즉, 반도체 웨이퍼의 부분들로서) 제작된다. 웨이퍼는 약 5000개 이상의 LEE(210)를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 웨이퍼는, 약 20,000개 이상, 약 100,000개 이상, 또는 심지어 500,000개 이상의 LEE(510)를 포함한다. LEE(210)의 제작 후에, 도 6의 단계들(610, 620)에 도시된 바와 같이, LEE(210)는 테스팅되어 빈(bin)들로 분류된다. 빈들은, 예를 들어, 방출 파장, 순방향 전압, 광 출력 등을 포함할 수 있다. 하나 이상의 빈들의 특정한 선택 또는 하나 이상의 빈들 내에서의 값들의 범위는 본 발명의 제한이 아니다. 한 실시예에서, LEE(210)는 방출 파장에 의해 빈닝된다. 그 다음, 도 3에 도시된 프로세스는 LEE(210)의 각 빈 상에서 실행될 수 있다. 베이스(410) 및 LEE(210) 위에 도포된 형광체의 조성과 양은, 각각의 빈의 방출 파장에 기초하여, 원하는 색점(color point), 색도(chromaticity), 색 온도(color temperature), CRI 또는 기타의 광학적 특성을 달성하기 위해 미리결정된다. 이 실시예에서, 각각의 빈은 원하는 광학적 특성을 달성하기 위해 형광체의 상이한 조성 및/또는 두께를 가질 수 있다. 한 실시예에서, 광학적 특성(예를 들어, 색 온도)에서 빈닝없이 달성될 수 있는 것보다 비교적 더 좁은 분포를 달성하기 위해 형광체 조성 및 두께가 빈 정보에 기초하여 조절된다.
예를 들어, 도 7에서, 웨이퍼(710)는, 하나 이상의 프로세스 런(process run) 뿐만 아니라 웨이퍼 또는 성장 런(growth run) 또는 일련의 성장 런으로부터 제작된 LEE(210)로부터의 총 특성 분포를 포함하는 웨이퍼를 나타낸다. 에피텍셜 구조를 위한 성장 또는 피착 프로세스, 및 LEE(210)를 형성하는 후속 제작 단계들 동안에, 광학적 및 전기적 특성들에서의 편차가 도입될 수 있다. LEE(210)들이 테스팅되어 빈들로 분류되고, 여기서, 각각의 빈은 하나 이상의 특성의 비교적 좁은 분포를 가진다. 예를 들어, 파장 빈들은 약 5 nm 또는 약 2.5 nm 분포를 가질 수 있다. 빈들의 다른 예들은 순방향 전압 및 광 출력 전력을 포함한다. 빈들(720, 730 및 740)은, 상이한 빈들, 예를 들어, 3개의 상이한 파장 빈들을 나타낸다. 도 7에서, 빈들(720, 730 및 740)을 나타내는 박스들은 그 빈에서의 특정한 특성과 함께 다이들의 분포를 나타내는 작은 그래프를 가진다. 도 7에는 3개의 빈들이 도시되어 있지만, 이것은 본 발명의 제한이 아니고, 다른 실시예들에서는 3개보다 적거나 더 많은 빈들이 이용된다. 210' 210" 및 210'"으로 지정된 각각의 빈으로부터의 LEE(210)는 형광체(230)의 특성을 결정(즉, LEE와 형광체 조합의 최종 광학적 특성을 달성)하는데 이용되어, 결과적으로 230', 230" 및 230'"으로 식별되는, 대응하는 개수의 상이한 형광체 혼합물을 야기한다. 이것은 200', 200" 및 200'"으로 지정된 백색 다이(200)의 대응하는 개수의 빈들을 야기한다. 이러한 방식으로 전체의 제조 프로세스로부터의 LEE(210)의 분포의 비교적 많은 퍼센트가, 광학 특성, 예를 들어, 색 온도의 비교적 좁은 분포를 갖는 백색 다이(200)들로 제작될 수 있다.
이 프로세스의 플로차트가 도 6에 도시되어 있다. LEE(210)는 먼저 테스팅(단계 610)된 다음 빈들로 분류되고 분리된다(단계 620). 한개 빈의 LEE(210)들이 선택되고(단계 630) 그 특정한 빈의 LEE(210)에 대한 원하는 광학적 특성을 달성하기 위해 형광체가 준비된다(단계 640). 이 형광체는 하나 이상의 형광체 분말 또는 광-변환 재료를 포함하거나 본질적으로 이들로 구성될 수 있다. 마지막으로, 단계(650)에서, 도 3에 도시된 프로세스(300)는 선택된 빈의 LEE(210)들과 그 빈의 LEE(210)에 대해 준비된 형광체를 이용하여 실행된다. 이것은 다른 빈들에 대해 반복될 수 있다.
예 2
이 예에서 LEE(210)는 웨이퍼 형태로 제작된다. 웨이퍼는 약 5000개 이상의 LEE(210)를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 웨이퍼는, 약 20,000개 이상 또는 약 100,000개 이상의 LEE(210)를 포함할 수 있다. LEE(210)들의 제작 후에, LEE(210)들이 테스팅되거나, 각 웨이퍼 상의 LEE(210)들 중 일부가 테스팅된다. 한 실시예에서, 도 3에 도시된 프로세스는 웨이퍼로부터의 모든 LEE(210)들에 관해 실행된다. 베이스(410) 및 LEE(210) 위에 도포된 형광체의 조성과 양은, 그 웨이퍼 상의 LEE(210)의 테스트 결과에 기초하여, 원하는 색점(color point), 색 온도(color temperature), CRI 또는 기타의 광학적 특성을 달성하기 위해 미리결정된다. 이 형광체는 하나 이상의 형광체 분말 또는 광-변환 재료를 포함하거나 본질적으로 이들로 구성될 수 있다.
이 예의 한 실시예에서, LEE(210) 위의 형광체의 형성에 앞서 LEE(210)에 관해 아무런 테스팅도 없다. 이 예의 한 실시예에서, 시작 웨이퍼가 다이싱 테이프에 적용되고, 그 후 웨이퍼는 LEE(210)들로 단품화된다. 테이프는 확장되는 능력을 가지며 LEE(210) 위에 원하는 크기의 형광체를 달성하기 위해 LEE(210) 사이에 요구되는 간격을 제공하도록 확장된다. 한 실시예에서, LEE(210)들 사이의 간격은, 대략 형광체의 측벽 두께(LEE(210)의 측면 상의 형광체의 두께)의 2배와 kerf의 합으로 주어진다. 이러한 확장 테이프의 예는 Nitto Denko사의 SWT20+이다.
테이프 상에서 컨택트가 하향된 채 단품화가 수행된다면, 테이프는 베이스(410)로서 이용될 수 있다. 컨택트가 상향된 채(테이프에 인접하지 않고) 단품화가 수행된다면, LEE(210)는 이송 테이프 또는 기타의 이송 방법을 이용하여 이송될 수 있다. 테이프 이송 동작에서 제2 기판 또는 테이프가 LEE(210)의 노출된 측(여기서는 컨택트 측)에 적용되고 제1 테이프가 제거된다. 다양한 기술, 예를 들어, 상이한 점도(tack levels)의 테이프, 열 박리 테이프 및/또는 UV 박리 테이프의 이용이 이러한 이송에 이용될 수 있다. 이러한 접근법의 이점은, 직렬 집어 놓기 프로세스를 필요로하지 않고 LEE(210)가 베이스(410) 상에 정확하게 위치하여 시간과 비용을 절감한다는 것이다. 또 다른 실시예에서, 반-일괄처리(semi-batch) 또는 직렬 기술, 예를 들어, 집어 놓기를 이용하여, LEE(210)는 정확한 간격으로 베이스(410) 상에 위치할 수 있다.
도 8a 내지 도 8d는 이 프로세스의 한 실시예의 개략도를 도시한다. 도 8a에서, 웨이퍼(810)의 배면에 테이프(820)가 적용된다(이 예에서 컨택트는 위로 향한다). 도 8b는 이후의 제조 단계에서의 도 8a의 구조를 도시한다. 도 8b에서, 웨이퍼(810)는 단품화되어, 테이프(820) 상의 LEE(210)를 야기한다. LEE(210) 사이의 간격(830)은 단품화 프로세스에 의해 결정된다. 일부 실시예에서, 간격(830)은 약 15 ㎛ 내지 약 100 ㎛의 범위에 있다. 도 8c는 이후의 제조 단계에서의 도 8b의 구조를 도시한다. 도 8c에서, 테이프(820)는 선택사항적으로 확장되거나 늘려졌다. 확장 후의 간격(830')으로 식별된 간격(830)은, 확장 프로세스에 의해, 전술된 바와 같이, 백색 다이를 형성하기 위한 정확한 값으로 설정된다. 즉, 테이프(820)는 인접한 LEE(210) 사이의 간격이 원하는 두께의 형광체를 갖는 백색 다이(200)를 형성하기 적절할 때까지 확장된다. 도 8d는 이후의 제조 단계에서의 도 8c의 구조를 도시한다. 도 8d에서, 제2 테이프(840)가 LEE(210)의 컨택트 측에 인가된다. 마지막으로, 제1 테이프(820)가 제거되어, 도 4a에 도시된 구조를 남기며, 여기서 상기 도 3에서 설명되고 도 4a 내지 도 4d에 도시된 프로세스가 실행될 수 있다. 일부 실시예에서, 테이프(840)는 도 4a에 도시된 베이스 또는 몰드 기판(410)이다.
예 3
이 실시예에서, 프로세스는 도 4c 또는 도 4d에 도시된 구조와 함께 시작한다. 이 예의 일부 실시예에서, LEE(210)들은 빈닝된 반면, 다른 실시예에서는 LEE(210)들은 빈닝되지 않거나 테스팅되지 않았다. 이 예의 일부 실시예에서 LEE(210)의 일부가 테스팅되었다. 도 4c에 도시된 구조가 형성되는 프로세스는 본 발명의 제한이 아니다. 도 4c에 도시된 구조는 백색 웨이퍼 또는 백색 다이 웨이퍼라 부를 수 있고, 단품화 이전에 복수의 LEE(210)와 형광체(230)를 특징으로 한다. 도 4d의 구조는 몰드 기판(410) 상에 복수의 백색 다이(200)를 포함한다.
백색 다이(200)는 (예를 들어, 도 4c에 도시된) 백색 웨이퍼 형태로 또는 (예를 들어, 도 4d에 도시된) 단품화된 형태로 테스팅된다. 테스팅은 컨택트(220)에 전류 및 전압을 인가하고 방출된 광을 측정함으로써 수행될 수 있다. 한 실시예에서, 컨택트(220)가, 테이프(410)를 찌르거나 관통하는 프로브 또는 탐침에 의한 테스팅을 위해 액세스된다. 다른 실시예에서, 테스팅은 먼저 도 4c의 구조 또는 도 4d의 백색 다이(200)를, 컨택트(220)가 위로 향하거나 직접 액세스가능하도록, 또 다른 캐리어에 이송함으로써 수행된다. 이러한 이송은, 도 8a 내지 도 8d와 연계하여 기술되는 이송 테이프를 이용하는 것과 유사한 일괄처리 프로세스에서 수행되거나, 집어 놓기 등의 반-일괄처리 프로세스 또는 직렬 프로세스에서 수행될 수 있다. 일단 도 4c의 구조 또는 백색 다이(200)들이 컨택트가 액세스가능하게 배향되고 나면, 이들은, 종래의 테스트 장비, 예를 들어, LEE(210)에 전류 및 전압을 인가하고 백색 다이(200)의 광 특성을 측정하는 수동, 반자동 또는 완전 자동 테스트 장비를 이용하여 테스팅될 수 있다. 한 실시예에서, 도 4c의 백색 웨이퍼 또는 도 4d의 백색 다이(200)는, 종래의 반도체 웨이퍼에서 행해지는 것과 유사한 웨이퍼 형태로 처리될 수 있다. 이 경우 도 4c 및 도 4d의 구조는 충분히 강성이고, 또는 추가의 받침 재료(backing material) 또는 플레이트 또는 캐리어가 이용되어, 백색 웨이퍼가 반도체 웨이퍼에 이용되는 것과 유사한 장비를 이용하여 유사한 방식으로 처리되고 테스팅될 수 있도록 추가의 강성을 제공한다.
한 실시예에서, 테스팅 후에, 백색 다이(200)는 물리적으로 분류되고 빈닝된다. 이 결과, 상이한 제품들에 이용될 수 있는 상이한 광학적 특성을 갖는 복수의 빈들이 생성된다. 한 실시예에서, 빈들은 색 온도의 상이한 값들에 대응한다.
한 실시예에서, 테스팅 후에, 백색 다이(200)는 가상적으로 분류되고 빈닝된다. 바람직한 실시예에 따르면, 가상 분류 및 빈닝은, 각각의 백색 다이(200)의 특성의 맵이 생성되고, 백색 다이(200)가 그들의 광학 및/또는 전기적 특성, 예를 들어, 색 온도나 순방향 전압에 기초하여 가상의 빈들 내에 배치 또는 할당되는 것을 의미한다. 상이한 특성들을 요구하는 제품들을 위해 이들 가상적으로 빈닝된 백색 다이(200)를 이용할 때, 빈 맵(bin map)은 그 특정한 제품에 대한 적절한 하나 이상의 빈들로부터 백색 다이(200)를 선택하는데 이용된다. 그러면, 다른 빈들로부터의 나머지 백색 다이(200)는 상이한 시간에 상이한 제품에서 이용될 수 있다. 한 실시예에서, 백색 다이(200)는 테스팅 또는 빈닝없이 이용된다.
임의의 접근법에서, 프로세스의 시작점이 도 4c에 도시된 구조이면, 이 구조는 단품화되어 테스팅 이전 또는 이후에 백색 다이(200)를 형성한다. 또한, 물리적 또는 가상 백색 다이(200) 빈닝 전에, 백색 웨이퍼(도 4c 또는 도 4d)도 역시 물리적으로 또는 가상적으로 빈닝될 수 있다.
예 4
한 실시예에서, LEE(210)의 몸체부는 도 9a에 도시된 바와 같이 베이스 또는 테이프(410) 위에 놓여 있다. 형광체의 형성 후에, 백색 다이 구조는, 도 9b에 도시된 바와 같이, 주변에서 백색 다이의 에지의 전부 또는 일부를 덮는 형광체의 일부를 포함할 수 있다. 도 9c에는 이러한 백색 다이의 확대된 뷰가 도시되어 있다. 일부 실시예에서, 베이스(410)는, 하나 이상의 컨택트(220)의 부분들이 구조(910)에 도시된 바와 같이 테이프(410) 내에 임베딩되도록 변형가능하거나 가요성이다. 구조(910)는 동평면 컨택트를 갖지만, 이것은 본 발명의 제한이 아니고, 다른 실시예에서는 구조(920 및 930)에 도시된 바와 같이 LEE(210)는 비-동평면 컨택트를 가진다. 일부 실시예에서, LEE(210)는, 도 9a의 구조(930)에 대해 도시된 바와 같이, 기울어질 수도 있어서, 결과적으로 도 9c에 도시된 구조와 유사하지만 하나 이상의 컨택트(220)가 베이스 또는 테이프(410) 내에 부분적으로 또는 실질적으로 임베딩될 필요가 없는 구조를 야기할 수 있다.
이러한 구조는 향상된 수율을 야기할 수 있다. 이에 대한 이유는, 다이-단품화 프로세스, 즉, 반도체 웨이퍼가 개개의 다이들로 분리되면, 다이들의 엣지에서의 부동태화(passivation)에 대한 칩핑이나 기타의 손상을 초래할 수 있기 때문이다. 엣지에서의 부동태화에 대한 칩핑이나 손상이 아래에 놓인 도전성 반도체 재료의 노출을 허용한다면, 이 도전성 반도체 재료에 대한 바람직하지 않은 전기적 결합이 백색 다이(210)의 부착 프로세스에서 발생할 수 있어서, 불량한 장치 성능 및/또는 장치의 단락(shorting)을 초래할 수 있다.
일부 실시예에서, LEE(210)의 몸체의 일부는, 도 9d에 도시된 바와 같이, 형광체로 덮이지 않는다. 도 9d는, 도 2a에 도시된 것과 유사하지만 LEE(210)의 몸체부의 측벽의 일부가 형광체로 덮이지 않는 백색 다이(200)를 도시한다. LEE(210)가 형광체(230)의 엣지를 넘어 연장되는 범위는 다이 기복(die relief; 950)으로서 식별될 수 있다. 일부 실시예에서, 다이 기복은 도 9d에 도시된 바와 같이 양성(positive)이지만, 다른 실시예에서, 다이 기복은 도 2a에 도시된 바와 같이 실질적으로 제로이거나, 도 9e에 도시된 바와 같이 심지어 음성(negative)일 수도 있다. 유익하게 제어될 수 있는 또 다른 치수는 컨택트 기복(contact relief, 960)이다. 컨택트 기복(960)은 형광체의 인접 표면으로부터 컨택트가 돌출하는 양이다. 일부 실시예에서, 다이 기복은 실질적으로 제로이고 컨택트 기복은 양성이다. 일부 실시예에서, 다이 기복 및 컨택트 기복 양쪽 모두는 양성이다. 다이 기복 및 컨택트 기복에 대한 극성과 절대값은 본 발명의 제한이 아니다. 일부 실시예에서, 컨택트 기복은 양성이고 약 1 ㎛ 내지 약 15 ㎛의 범위에 있다.
일부 실시예에서, 다이 및/또는 컨택트 기복을 제어하는 것이 유익한데, 예를 들어, 일부 실시예에서 다이 및/또는 컨택트 기복의 편차는 약 30% 미만 또는 약 15% 미만 또는 약 10% 미만이다. 다이 및/또는 컨택트 기복은 다수의 상이한 기술들에 의해 제어될 수 있다. 일부 실시예에서, LEE(210)는 도 9f에 도시된 바와 같이 몰드 기판(410)에 부분적으로 임베딩된다. 기복(970)의 양(여기서 기복이란 다이 또는 컨택트 기복 또는 그 조합을 말할 수 있다)은, 도 9f에 도시된 바와 같이, 몰드 기판(410)에서 LEE(210)가 임베딩되는 치수(970)의 크기에 의해 실질적으로 결정된다.
예 5
도 10a 내지 도 10c는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 백색 다이(200)를 제작하기 위한 또 다른 기술을 도시한다. 이러한 실시예에서, LEE(210)는, 컨택트가 임시 캐리어(410)에 인접한 채, 몰드 기판이나 임시 캐리어(410)에 부착된다. 몰드(1030)는, (예를 들어, 구획들을 분리하는 장벽이 완전히 폐쇄된 구획을 형성하도록 충분히 멀리 연장되지 않는다면), LEE(210)가 삽입되거나 부분적으로 삽입되거나, 또는 위 또는 아래에 LEE(210)가 부유되는 하나 이상의 구획(compartment), 오목부, 또는 웰(1020)을 포함하거나 본질적으로 이들로 구성된다. 또 다른 실시예에서, 웰(1020)은 (도 4b에 도시된 것과 같은) 개방형 몰드 내로의 템플릿의 삽입에 의해 형성된다. 웰(1020)은, 예를 들어, 분배에 의해, 닥터 블레이드 방법에 의해, 스텐실 인쇄에 의해, 또는 기타의 수단에 의해 형광체(420)로 채워지거나 부분적으로 채워진다. 웰(1020)에서의 형광체(420)의 형성에 이어, 임시 캐리어 또는 베이스(410)는, 도 10b에 도시된 바와 같이, LEE(210)가 형광체(420)에 완전히 또는 부분적으로 침지되도록 몰드(1030)와 짝을 이룬다. 컨택트(220)는 임시 캐리어(410)에 부착되어, 형광체(420)가 컨택트(220)의 적어도 일부를 덮는 것을 방지한다. 한 실시예에서, 형광체(420)는, 몰드(1030)가 베이스(410)와 짝을 이룬 후에, 웰(1020) 내에 도입 또는 주입된다. 이 실시예의 한 양태에서, 모든 웰(1020)로의 형광체(420)의 수송을 향상시키기 위해 및 경화 전에 형광체(420)를 부분적으로 또는 완전히 배기하기 위해 부분적 진공이 이용될 수 있다. 처리는, 주입 몰딩, 이송 몰딩, 압축 몰딩, 케이싱 등을 포함하거나 본질적으로 이것으로 구성될 수 있다. 압축 몰딩은 Towa Corporation에 의해 제조된 FFT-103 등의 장비를 이용하여 실행될 수 있다. 일부 실시예에서, 몰드(1030)는 평탄, 즉, 사실상 복수의 LEE(210)가 들어가는 단 하나의 오목부(420)만을 포함한다. 한 실시예에서, 도 10b의 구조는, 하부의 베이스(410)와 상부의 몰드(1030)를 갖는, 뒤집힌 형상이어서, 형광체(420)는 베이스(410) 및 LEE(210) 위에 형성되고, 그 위에는, 몰드(1030)의 상부(1031)가 형성되고 이 예의 한 실시예에서는 몰드(1030)는 평탄한 표면이다. 예를 들어, 도 4b의 구조는 형광체(420)로 채워지거나 과충진되고, 그 후에, 도 10d에 도시된 바와 같이, 몰드 상부 또는 커버(1031)가 적용된다. 몰드(1030)의 형상은 본 발명의 제한이 아니고 다른 실시예에서는 몰드(1030)는 임의의 형상을 가진다. 일부 실시예에서, 베이스(410)와 몰드(1030)는 융기된 장벽 또는 측벽을 가진다. 앞서 논의된 바와 같이, 형광체(230)의 외측 표면의 전부 또는 일부에서의 패턴, 거칠기 또는 텍스쳐는 몰드의 표면의 전부 또는 일부의 표면 내에 이들 피쳐들을 도입함으로써 형성될 수 있다. 일부 실시예에서, 베이스(410) 상의 상이한 LEE(210)들은 상이한 형상의 형광체를 그들 주변에 형성시킨다.
일부 실시예에서, 몰드(1030)의 전부 또는 일부는 몰드 이형 재료(mold release material)에 의해 덮인다. 일부 실시예에서 몰드 이형 재료는 몰드 이형 필름이다. 일부 실시예에서 몰드 이형 재료 또는 몰드 이형 필름은 패터닝되거나, 거칠게되거나 또는 텍스쳐링되어, 예를 들어, 형광체(230)의 외측 표면의 전부 또는 일부에 유사한 피쳐들을 부여한다. 일부 실시예에서 몰드 이형 재료 또는 몰드 이형 필름은 평활되거나 실질적으로 평활할 수 있다.
형광체(420)의 경화와 몰드(1030)로부터의 제거 후에, 그 구조는 도 10c에 도시된 바와 같다. 도 10c는 LEE(210)의 측면들 및 하부를 덮는 형광체(230)를 갖는 다이(200)를 도시하고 있고, 여기서 LEE(210)의 컨택트(220)는 임시 캐리어(410)에 접착되고 형광체(230)로 덮이지 않는다. 한 실시예에서, 임시 캐리어(410)는 테이프 또는 필름을 포함하거나 본질적으로 이들로 구성될 수 있고, 전술된 바와 같이, 이로부터 백색 다이(200)가 조명 시스템 또는 기타의 시스템에서 배치를 위해 집어올리기 될 수 있다. LEE(210)의 엣지 또는 측면 주변의 형광체(230)의 폭(250)(도 2a)은 LEE(210)의 크기에 관한 오목부(1020)의 폭(1040)을 제어함으로써 제어될 수 있다. 한 실시예에서, LEE(210)의 측면들 상의 형광체(230)의 두께는 폭(1040)과 LEE(210)의 폭(1060) 사이의 차이의 절반만큼 주어진다. (LEE(210)의 폭(1060)은 모든 치수에서 일정하지 않을 수도 있다) 한 실시예에서, LEE(210) 위의 형광체(230)의 두께(260)(도 2a)는 LEE(210)의 두께에 관한 오목부(1020)의 깊이(1050)를 제어함으로써 제어될 수 있다. 한 실시예에서, LEE(210) 위의 형광체(230)의 두께(260)(도 2a)는, 몰딩 프로세스의 다양한 동작 파라미터들, 예를 들어, 압축 몰딩 동안에 존재하는 형광체의 양에 의해 제어될 수 있다. 일부 실시예에서 LEE(210) 위의 형광체(230)의 두께(260)(도 2a)는 하나보다 많은 인자에 의해 제어된다. 한 실시예에서, 두께(260)는 대략적으로, 웰(1020)의 깊이(1050)에서 베이스(410)(도 4b) 위의 LEE(210)의 높이(445)를 뺀 값이다. 각각의 오목부에 복수의 LEE(210)가 형성되거나, 몰드(1030)가 단 하나의 오목부만을 갖는 일부 실시예에서, 백색 다이(200)는 복수의 LEE(210)를 포함하거나 백색 다이(200)는 형광체(230)의 단품화에 의해 형성될 수 있다. 즉, 도 4c에 도시된 구조는 또한 몰딩 프로세스에 의해 생성될 수도 있다.
일부 실시예에서, 과잉 형광체(420)는 몰드 외부의, 예를 들어, 베이스(410)와 몰드(1030) 사이의 오목부(1020) 외부의 영역으로 압착되어 들어갈 수 있다. 이 예의 한 실시예에서, 몰드의 하나 이상의 부분은, 도 11에 도시된 바와 같이, 짝짓기 프로세스(mating process) 동안에 형광체(420)에 대한 오버플로 경로를 제공하는 하나 이상의 개구 또는 관통홀(1100)을 가진다. 형광체(420)는 전술된 바와 같이 웰(1020)에 형성된다. 베이스(410)와 몰드(1030)가 짝을 이루면, 홀(1100)은 과잉 형광체(420)가 탈출할 경로를 제공함으로써, 과잉 형광체가 몰드의 측면을 압착하지 않고, 형광체로 완전히 가득찬 또는 실질적으로 가득찬 웰(1020)을 갖는 백색 다이(210)의 제조를 허용한다. 일부 실시예에서, 이것은 형광체(230)의 두께의 개선된 제어 뿐만 아니라 더욱 재현가능한 제조 프로세스를 제공한다. 이 접근법은, 다른 실시예들, 예를 들어, 도 10d에 도시된 것, 또는 베이스(410)와 몰드(1030)의 짝짓기 후에 몰드 내에 형광체(420)가 형성되는 구성에서 적용될 수도 있다. 앞서 논의된 바와 같이, 형광체 두께(260 및 270)의 제어는 균일한 광학 특성의 유지에 매우 중요할 수 있다. 여기서 논의된 구조에서 형광체 두께는, 웰(1020)에서의 형광체(420)의 분배 또는 형성을 위한 프로세스 파라미터와는 독립적인, 웰(1020)의 치수에 의해 제어될 수 있다. 이 실시예에서, 작은 과잉 형광체(420)가 웰(1020)에 형성되고, 베이스(410)는 몰드(1030)와 접촉하게 되고, 과잉 형광체(420)는 홀(1100) 내로 이동될 수 있다. 테이프(410)와 몰드(1030)의 짝짓기 후에, 형광체(420)는 경화되어 형성되고, LEE(210) 위의 형광체의 양은 형성이나 분배 파라미터에 의해서가 아니라 구조의 지오메트리에 의해 제어된다. 한 실시예에서, 베이스(410)와 몰드(1130)는 경화 동작 전부 또는 일부 동안에 진공이나 압력에 의해 함께 유지된다. 일부 실시예에서, 형광체(420)는 홀(1100)을 통해 몰드 내에 주입된다.
도 10c는 백색 다이(200)들을 몰드 프로세스 후에 추가의 단품화 프로세스없이 완전히 분리된 것으로 도시하고 있지만, 이것은 본 발명의 제한이 아니고, 다른 실시예에서는 백색 다이(200)들은 도 12f를 참조하여 여기서 논의되는 바와 같이 몰드 프로세스의 결과로서 형광체(230)의 얇은 웹(web)에 의해 함께 접속될 수 있다. 일부 실시예에서, 웹은 약 5 ㎛ 내지 약 100 ㎛ 범위의 두께를 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 백색 다이(220)들은 성형될 수 있지만, 이하에서 논의되는 바와 같이, 몰딩 후에 접속될 수 있고, 후속하는 단품화 프로세스를 요구할 수 있다.
예 6
예 6은 예 5와 매우 유사하지만, 몰드(1030) 내의 웰(1020)이 임의의 형상을 갖도록 수정될 수 있다는 차이점이 있다. 이러한 성형은, 예를 들어, 광 추출을 향상시키기 위해 이루어질 수 있다. 도 12a 내지 도 12d는 성형된 몰드로 제작될 수 있는 백색 다이(200)의 수 개의 실시예를 도시한다. 도 12a의 구조는 LEE(210)의 중심 위가 아닌 LEE(210)의 코너들 위에서 감소된 양의 형광체를 가진다. 도 12b의 구조는, 비-평활, 예를 들어, 텍스쳐링되거나, 거칠거나, 패터닝된 표면(1210)을 가진다. 한 실시예에서, 비평활 표면(1210)은 형광체(230) 내의 전반사(TIR; total internal reflection)를 감소시키고 개선된 광 추출을 달성한다. 한 실시예에서 표면(1210)은 주기적 구조를 가질 수 있지만; 이것은 본 발명의 제한이 아니고, 다른 실시예에서는 구조가 무작위일 수 있다. 한 실시예에서 표면(1210)은, 약 0.5 ㎛ 내지 약 5 ㎛ 범위의 치수를 갖는 광 추출 피쳐(예를 들어, 융기된 범프 및/또는 오목한 곳)를 포함할 수 있지만; 이것은 본 발명의 제한이 아니고, 다른 실시예에서는, 광 추출 피쳐는 다른 치수를 가질 수도 있다. 한 실시예에서 광 추출 피쳐는 반구형 또는 피라미드 형상일 수 있지만; 이것은 본 발명의 제한이 아니고, 다른 실시예에서는 광 추출 피쳐는 임의의 형상을 가질 수도 있다. 한 실시예에서 광 추출 피쳐는 약 0.5 ㎛ 내지 약 10 ㎛ 범위의 평균 거칠기를 갖는 랜덤 텍스쳐 또는 거칠기이다. 도 12c의 구조에서, 형광체는 렌즈 형상으로 성형된다. 이러한 렌즈는, 반구형, 포물면, 프레넬 렌즈 또는 기타 임의의 형상일 수 있다. 도 12d의 구조는 상부 표면 상에 형성된 광자 결정(photonic crystal, 1220)을 가진다. 한 실시예에서, 광자 결정(1220)은, 특정한 방향으로, 예를 들어, 백색 다이(200)의 면에 수직으로, 백색 다이(200)를 벗어나는 광의 강도를 증가시킨다. 다른 실시예에서, 광자 결정은 백색 다이(200)의 임의의 표면의 전부 또는 일부 상에 형성된다. 도 12e는 LEE(210) 위에 연속적 몰딩된 형상을 갖는 백색 웨이퍼의 일부를 도시한다. 일부 실시예에서 이것은 예를 들어 연결 라인(1230)에서 단품화되어 개개의 백색 다이(210)를 형성하는 반면 다른 실시예에서 백색 다이(210)는 도 12f에 도시된 바와 같이 복수의 성형된 형광체(230)를 갖는 복수의 LEE(210)를 포함할 수 있다. 도 12f에 도시된 바와 같이, 성형된 형광체(230)는 얇은 영역(1250)에 의해 접속될 수 있다. 일부 실시예에서 영역(1250)은, 영역(1250)의 두께 및/또는 측면 범위를 최소화함으로써, 유익하게도 최소화되어 미사용 형광체의 소비를 줄일 수 있다. 그러나, 이것은 본 발명의 제약이 아니고, 다른 실시예에서는 영역(1250)은, 여기서 설명된 바와 같이, 임의의 형상이나 크기를 가질 수도 있고 또는 없을 수도 있다.
한 실시예에서 형광체는 도 2a에 도시된 바와 같은 백색 다이 또는 도 4c에 도시된 바와 같은 백색 웨이퍼를 형성한 다음 형광체의 하나 이상의 부분을 제거함으로써 성형되어 시작 형상과는 상이한 형상을 생성할 수 있다. 형광체의 하나 이상의 부분의 제거는 다양한 수단, 예를 들어, 나이프 절단, 다이싱, 레이저 절단, 다이 절단 등을 이용하여 달성될 수 있다.
예 7
본 발명의 이 실시예에서, 프로세스는, 전술된 바와 같이, 베이스(410)를 제공하는 것에서 시작한다. 한 실시예에서, 베이스(410)는 필름 또는 테이프를 포함하거나 본질적으로 이들로 구성된다. 한 실시예에서, 베이스(410)는 접착성 테이프, 예를 들어, 접착제가 예를 들어 열 박리 접착제, UV 박리 접착제, 수용성 접착제 등인 접착 테이프를 포함하거나 본질적으로 이것으로 구성된다. 그 다음, LEE(210)가 도 13a에 도시된 바와 같이 베이스(410) 위에 형성되거나 배치된다. 이 예에서, LEE(210)는, 컨택트(220)가 베이스(410) 상에 배치된 이전 예들과는 대조적으로, 컨택트(220)가 위로 향하도록, 즉, 베이스(410)에 인접하지 않도록 배치된다.
도 13b는 이후의 제조 단계에서의 도 13a의 구조를 도시한다. 베이스(410) 상에 LEE(210)를 배치한 후에, 전술된 바와 같이 형광체(420)가 제공되고, LEE(210) 및 베이스(410) 위에 형성된다. 도 13b에 도시된 바와 같이, 형광체 수평면(phosphor level)은, LEE(210)의 표면(1310)과 동평면이거나 실질적으로 동평면이어서, 컨택트(220)를 노출된 상태로 둔다. 다른 실시예에서, 형광체 수평면은 원하는 컨택트 및/또는 다이 기복을 달성하도록 제어될 수 있다. 형광체(420)는, 다양한 기술, 예를 들어, 분배, 쏟아붓기(pouring), 주입, 몰딩 등에 의해 형성될 수 있다. LEE(210) 및 베이스(410) 위의 형광체(420)의 형성의 방법은 본 발명의 제한이 아니다. 일부 실시예에서, 베이스(410)는, 형광체(420)가 베이스(410) 위에 형성될 때, 표면(1310)과 표면(460)이 평행하거나 실질적으로 평행하여, 형광체(420)의 면적 모두 또는 대부분에 걸쳐 균일하거나 실질적으로 균일한 두께를 갖는 형광체(420)의 얇은 층을 형성하게끔, LEE(210)의 표면(1310)이 수평(level)이도록 위치한다. 일부 실시예에서, 형광체(420)의 형성은, 형광체(420)의 균일한 층을 달성하기 위해 메이어 바(Mayer bar) 또는 드로다운 바(draw-down bar)를 이용하여 달성된다. 그러나, 본 발명의 한 양태에서, 균일한 또는 실질적으로 균일한 두께를 갖는 형광체 층(420)을 자동으로 생성하기 위해 수평 몰드 및 중력이 이용된다. 본 발명의 다른 양태에서, 균일하거나 실질적으로 균일한 두께는 전술된 바와 같이 몰딩 프로세스를 통해 달성된다. 한 실시예에서, 형광체(420)의 두께 균일성은 약 ±15% 이내, 약 ±10% 이내, 약 ±5% 이내 또는 약 ±1% 이내이다. 한 실시예에서, 형광체(420) 약 1 ㎛ 내지 약 2000 ㎛의 범위의 두께를 갖지만, 형광체(420)의 두께는 본 발명의 제한이 아니고, 다른 실시예에서는 형광체(420)는 더 얇거나 더 두껍다.
도 13b에 도시된 바와 같이, 한 실시예에서 형광체(420)의 표면(1320)은 LEE(210)의 표면(1310)과 동평면 또는 실질적으로 동평면이다. 이 예에서 형광체(420)는 LEE(210)의 측벽들 전부 또는 실질적으로 전부를 덮는다. 한 실시예에서, 형광체(420)는 이러한 수평면으로 베이스(410) 상에 형성된다. 또 다른 실시예에서, 형광체(420)는 LEE(210)의 상부 표면(1310) 위에 형성되고 형광체(420)(또는 경화 이후의 형광체(230))의 일부가 후속해서 제거되어 컨택트(220)에 전기적 액세스를 제공한다. 또 다른 실시예에서, 형광체(420)는, 예를 들어, 양성 다이 기복을 달성하기 위해 LEE(210)의 상부 표면(1310) 아래에 형성된다. 한 실시예에서, 다이 기복의 양은, LEE(210)의 상부 표면(1310)에 관해 형광체(420)의 수평면을 변화시킴으로써 제어될 수 있다.
그 다음, 형광체(420)는 경화되거나 부분적으로 경화되고, 여기서 경화된 형광체는 경화된 형광체(230)로서 식별된다. 경화는, 앞서 논의된 바와 같이, 가열, 다양한 소스의 복사선, 예를 들어, 가시광, UV광 및/또는 IR광에 대한 노출, 또는 화학적 경화를 포함하거나 본질적으로 이들로 구성될 수 있다. 한 실시예에서, 형광체(420)는 UV 또는 다른 복사선에 의해 경화되고 베이스(410)는 이러한 복사선에 대해 투명하다.
한 실시예에서, 형광체(420)는 광-경화된 바인더를 포함하거나 본질적으로 이것으로 구성된다. 이 실시예에서, 형광체(420)는 초기에, 도 13c에 도시된 바와 같이, LEE(210)보다 높은 높이로 형성된다. 광에 대해 투명하거나 부분적으로 투명한 LEE(210)의 배면(즉, LEE(210)가 부착되는 면과 반대편의 면)을 통한 광(노출 복사선)에 대한 형광체(420)의 노출은, 도 13d에 도시된 바와 같이, 이러한 노출 복사선에 대해 불투명하거나 실질적으로 불투명한 컨택트(220) 위의 부분들을 제외하고는, 형광체(420)를 경화할 것이다. 그 다음, 비경화된 형광체(420)가 제거되어, 도 13e에 도시된 바와 같이, 전기 결합을 위한 컨택트(220)로의 액세스를 제공한다. 그 다음 경화된 형광체(230)는 불투명하거나 실질적으로 불투명한 컨택트(220)를 제외하고는 LEE(210)의 전부를 덮는다. 컨택트(220) 외부의 LEE(210)의 표면이 노출 복사선에 대해 불투명하거나 부분적으로 불투명한 재료로, 예를 들어, 거울이나 기타의 반사성 재료로 덮이거나 부분적으로 덮인다면, 불투명하거나 부분적으로 불투명한 영역 위에 위치한 형광체(420)는 광에 노출되지 않을 것이고 또한 제거될 것이다.
도 13b 또는 도 13e에 도시된 구조는 프로세스의 이 시점에서 이용되거나 이 시점에서 단품화되어 이용될 수 있다. 그러나, 이들 구조는 통상적으로 형광체로 덮이는 컨택트 면의 반대편의 면을 갖지 않는다. 이것은 결과적으로 스펙트럼에서 바람직하지 않게 높은 청색 방출 및/또는 총 방출된 광의 손실 및 그에 따른 효율에서의 감소를 초래할 수 있다. 수 개의 방법이 이용되어 형광체로 보다 완전히 덮인 백색 다이를 형성할 수 있다. 바람직한 실시예에서, 도 13b 또는 도 13e에 도시된 구조는, 컨택트(220)가 도 13f에 도시된 바와 같이 제2 베이스(1330)에 인접하도록, 예를 들어 앞서 설명된 이송 방법들을 이용하여 제2 베이스(1330)로 이송된다.
일부 실시예에서, 제2 베이스(1330)는 베이스(410)와 유사하거나 동일하다. 이 이송 프로세스 이후에, 도 13g에 도시된 바와 같이 형광체(420')의 하나 이상의 추가층이 도 13f에 도시된 구조 위에 형성될 수 있다. 그 다음, 전술된 바와 같이, 형광체(420)가 경화되고 다이들이 분리되어, 도 14a에 도시된 바와 같이, 백색 다이(1410)를 생성한다. 백색 다이(1410)는 도 2a에 도시된 백색 다이(200)와 유사하고, 피복 형광체가 백색 다이(1410)를 위한 적어도 2개 단계들에서 형성되는 반면, 백색 다이(200)의 형광체 형성을 위해서는 단 하나의 단계만이 요구된다. 도 14a는 형광체(230)(경화된 형광체)의 양쪽 부분들이 동일한 백색 다이(1410)의 예를 도시하는 반면 도 14b는 형광체(230)가 형광체(230')과는 상이한 백색 다이(1410')의 예를 도시한다. 도 14a 및 도 14b의 백색 다이(1410 및 1410')는 형광체(230)(또는 230')의 2개 부분들을 도시하고 있지만; 이것은 본 발명의 제한이 아니고, 다른 실시예에서는 형광체(430)는 2개보다 많은 부분 또는 층으로 구성될 수 있다.
도 14c는 도 14a 및 도 14b에 도시된 것들과 유사한 구조를 도시하지만, 이 경우에는 형광체(420)의 표면(1320)은 LEE(210)의 하부 표면 위에 있어서 양성 다이 기복(960)을 생성한다.
예 8
이 예에서, 백색 다이(1510)는, 도 15e에 도시된 바와 같이, 복수의 컨포멀(conformal), 실질적 컨포멀 또는 반-컨포멀(semi-conformal) 형광체 코팅을 포함한다. 백색 다이(1510)를 형성하는 프로세스는 도 15a에 도시된 구조에서 시작하고, 베이스(410)와 베이스(410) 위에 탑재된 LEE(210)를 특징으로 하며, 컨택트(220)는 베이스(410)에 인접하고 있다. 그 다음, 도 15b에서 장벽(1520)으로서 식별되는, 스텐실, 몰드, 템플릿, 장벽 또는 기타의 구조가 LEE(210)들 사이에서 베이스(410) 위에 형성된다. 그 다음, 형광체(420)가, 도 15b에 도시된 바와 같이, 장벽(1520)들 사이의 영역들에 형성된다. 그 다음, 형광체(420)가 경화되거나 부분적으로 경화되고 (형광체(420)의 부분적 또는 전체적 경화 후에) 장벽(1520)이 제거되어 도 15c에 도시된 구조를 남긴다. 도 15c의 구조들 각각은 기본적으로 백색 다이(210)이지만, 전술된 것과는 상이한 프로세스로 제조된다. 또 다른 실시예에서, 도 15c의 구조는, 다른 방식으로, 예를 들어, 도 4c에 도시된 것과 유사한 구조에서 시작하여 LEE(210)들 사이의 형광체(230)의 일부를 제거함으로써 형성된다. 형광체(230)의 제거는, 다양한 기술, 예를 들어, 절단, 레이저 삭마(laser ablation), 레이저 절단, 에칭, 샌드블라스팅(sandblasting) 등에 의해 이루어질 수 있다. 형광체(230)의 제거의 방법은 본 발명의 제한이 아니다.
도 15d는 선택사항적인 이후의 제조 단계에서의 도 15c의 구조를 도시한다. 도 15d에서, 형광체(230')가 도 15c의 구조 위에 형성되었다. 일부 실시예에서, 형광체(230')는 형광체(420) 또는 형광체(220)과 동일한 반면, 다른 실시예에서는, 형광체(230')는 형광체(420) 또는 형광체(220)와는 상이하다. 그 다음, 형광체(230')는 경화되거나 부분적으로 경화되어, 경화된 형광체(230')를 형성하고, 결과적으로 도 15d의 구조를 생성한다. 도 15e는 백색 다이(1510)가 형광체(230')의 분리에 의해 형성되는 이후의 제조 단계에서의 도 15d의 구조를 도시한다. 도 15e는 형광체의 2개층 또는 2개 수평면(230 및 230')을 도시하지만; 이것은 본 발명의 제한이 아니고, 다른 실시예에서는, 2개보다 많은 층이나 수평면의 형광체가 이용된다. 일부 실시예에서, LEE(210)에 가장 가까운 형광체의 층은 투명한 바인더를 포함하거나 본질적으로 이것으로 구성되고, 형광체는 없다. 도 15e는 LEE(210) 주변에 실질적으로 동일한 컨포멀 형상을 갖는 형광체의 각각의 층 또는 수평면을 도시하지만; 이것은 본 발명의 제한이 아니고, 다른 실시예에서는 각각의 형광체 층 또는 수평면의 형상은, 예를 들어, 도 12a 내지 도 12d에 도시된 바와 같이 상이하다. 일부 실시예에서, 형광체의 상이한 층들은 상이한 목적들을 위한 것으로, 예를 들어, LEE(210) 및/또는 형광체(230)로부터 광 추출을 향상시키거나, 및/또는 LEE(210)로부터의 광을 상이한 파장으로 변환하는 역할을 한다.
도 15a 내지 도 15e가 직사각형 고체 용적을 갖는 복수의 형광체 코팅의 예를 도시하고 있지만, 이것은 본 발명의 제한이 아니고, 다른 실시예에서는 복수의 성형된 코팅들이 도 15f에 도시된 바와 같이 형성될 수 있다. 도 15a 내지 도 15e가 복수의 컨포멀 형광체 코팅(즉, 각각의 코팅이 그 아래의 이전의 것의 형상을 가짐)의 예를 도시하고 있지만, 이것은 본 발명의 제한이 아니고, 다른 실시예에서는 다양한 코팅들이 도 15g에 도시된 바와 같이 컨포멀이 아니다.
예 9
이 예는 도 4d를 참조하여 논의된 것과 유사한 프로세스를 이용한다. 그러나, 이 예에서, 백색 다이(200) 마다 하나의 LEE(210) 대신에, 이 실시예는 각각의 백색 다이(200)에서 복수의 LEE(210)를 특징으로 한다. 도 16a 내지 도 16c는 각각이 복수의 LEE(210)를 특징으로 하는 백색 다이(1610)의 수 개 예를 도시한다. 도 16a는 5개의 LEE(210)를 포함하는 다중-LEE 백색 다이의 단면도를 도시한다. 도 16b는 3×3 어레이의 9개 LEE(210)를 포함하는 다중-LEE 백색 다이의 평면도를 도시한다. 도 16c는 1×4 어레이의 4개 LEE(210)를 포함하는 다중-LEE 백색 다이의 평면도를 도시한다. 도 16a 내지 도 16c의 예들은 직사각형 백색 다이를 도시하지만; 이것은 본 발명의 제한이 아니고, 다른 실시예에서는, 백색 다이는 정사각형, 3각형, 6각형, 둥글거나 기타의 형태이다. 도 16a 내지 도 16c의 예들은 규칙적인 주기적 어레이의 LEE(210)를 도시하고 있지만; 이것은 본 발명의 제한이 아니고, 다른 실시예에서는 LEE(210)는 임의의 방식으로 배열되거나 이격된다.
예 10
도 17a 및 도 17b는 본 발명의 실시예에서의 이용을 위한 예시적 LEE(1700)를 도시한다. 도 17a는 단면도를 도시하는 반면 도 17b는 LEE(1700)의 상부 평면도를 도시한다. LEE(1700)는 통상 하나 이상의 반도체층이 놓여 있는 기판(1710)을 포함한다. 이 실시예에서, LEE(1700)는, LED 또는 레이저 등의 발광 소자를 나타내지만, 본 발명의 다른 실시예들은, 상이하거나 추가적인 기능, 예를 들어, 프로세서, 센서, 광기전 태양 전지, 검출기 등을 갖춘 하나 이상의 반도체 다이를 특징으로 한다. 비-LED 다이는 여기서 설명된 바와 같이 접합되거나 접합되지 않을 수도 있고, LED의 지오메트리와는 상이한 컨택트 지오메트리를 가질 수도 있다. 도 17a 및 도 17b는 비-동평면 컨택트(1760 및 1770)를 갖는 LEE(1700)를 도시하고 있지만, 이것은 본 발명의 제한이 아니고, 다른 실시예에서는, LEE(1700)는, 도 17c에 도시된 바와 같이 동평면 또는 실질적으로 동평면 컨택트를 가질 수도 있다(도 17c에서 다양한 층들을 접촉시키기 위한 내부 구조는 명료성을 위해 도시되지 않았다).
기판(1710)은, 하나 이상의 반도체 재료, 예를 들어, 실리콘, GaAs, InP, GaN을 포함하거나 본질적으로 이들로 구성되며, 도핑되거나 실질적으로 도핑되지 않을(undoped)(예를 들어, 의도적으로 도핑되지 않을) 수도 있다. 일부 실시예에서, 기판(1710)은 사파이어 또는 실리콘 카바이드를 포함하거나 본질적으로 이들로 구성된다. 기판(1710)은 LEE(1700)에 의해 방출된 광의 파장에 대해 실질적으로 투명할 수 있다. 발광 소자에 대해 도시된 바와 같이, LEE(1700)는, 바람직하게는 반대 극성들로 도핑된 제1 및 제2 도핑된(즉, 하나는 n-타입 도핑되고 다른 하나는 p-타입 도핑된) 층(1720, 1740)을 포함할 수 있다. 하나 이상의 발광층(1730), 예를 들어, 하나 이상의 양자 우물이 층들(1720, 1740) 사이에 배치될 수 있다. 층들(1720, 1730, 1740) 각각은, 하나 이상의 반도체 재료, 예를 들어, 실리콘, InAs, AlAs, GaAs, InP, AlP, GaP, InSb, GaSb, AlSb, GaN, AlN, InN, 및/또는 그 혼합물이나 합금(예를 들어, 3원소 또는 4원소 등의 합금)을 포함하거나, 본질적으로 이들로 구성될 수 있다. 바람직한 실시예에서, LEE(1700)는 중합성 또는 유기성 소자가 아니라 무기성 소자이다. 일부 실시예에서, 후술되는 바와 같이, 형광체의 형성에 앞서 기판(1710)의 실질적 전부 또는 일부가 제거된다. 이러한 제거는, 예를 들어, 화학적 에칭, 레이저 리프트-오프, 박리(exfoliation), 기계적 연삭 및/또는 화학적-기계적 연마 등에 의해 수행될 수 있다. 일부 실시예에서 기판(1710)의 전부 또는 일부가 제거되고, 후술되는 바와 같이 형광체의 형성에 앞서 제2 기판 ―예를 들어, LEE(1700)에 의해 방출된 광의 파장에 대해 투명하거나 반사성의 기판― 이 기판(1710) 또는 반도체층(1720)에 부착된다. 일부 실시예에서, 기판(1710)은 실리콘을 포함하고, 실리콘 기판(1710)의 전부 또는 일부는 후술되는 바와 같이 형광체 형성에 앞서 제거될 수 있다. 이러한 제거는, 예를 들어, 화학적 에칭, 레이저 리프트-오프, 기계적 연삭 및/또는 화학적-기계적 연마 등에 의해 수행될 수 있다. 일부 실시예에서, 기판(1710)은, 장치의 활성층들, 예를 들어, 층들(1720, 1730, 및 1740)의 성장을 위한 템플릿으로서 이용된다. 일부 실시예에서, 사용시에, 기판(1710)은 기계적 지지를 제공하지만 전기적 또는 광학적 기능은 제공하지 않고 제거될 수 있다. 일부 실시예에서, 백색 다이를 위한 형성 프로세스 동안 기판(1710)의 제거는 전기적 기능을 제공하지 않는(예를 들어, 광의 방출이나 검출에 기여하지 않는) 기판(1710)의 전부 또는 일부의 제거를 포함한다.
도 17a 및 도 17b에 도시된 바와 같이, 바람직한 실시예에서, LEE(1700)의 동일한 측 상의 층(1720) 및 층(1740)으로의 전기적 접촉을 용이하게(및 기판(1710)을 통해 층(1720)과 접촉할 필요없이, 또는 층(1740)을 거쳐 층(1720)에 컨택트 패드를 전기적으로 접속시키는 분로에 의해 층(1720)에 접촉할 필요없이) 하기 위하여 층(1720)의 일부가 노출되도록 LEE(1700)가 (예를 들어, 종래의 포토리소그래피 및 에칭 프로세스를 통해) 패터닝되고 에칭된다. 층(1720)의 일부를 노출시키기 위하여 층들(1730, 1740) 중 하나 이상의 부분이 제거되며(또는 형성되지 않으며), 따라서 도 17a는 비-평면형인, 즉, 서로 동평면이 아닌 노출된 부분들을 포함하는 LEE(1700)의 표면(1725)을 도시한다. 표면(1725)은, 나타나 있지 않은 층들의 부분들로부터 생긴 어떤 윤곽이나 토포그래피를 포함하는 LEE(1700)의 외측 표면에 대응한다. LEE(1700)로의 전기적 접촉을 용이하게 하기 위하여, 개별 전기 컨택트(1760, 1770)이 각각 층(1740, 1720) 상에 형성된다. 전기 컨택트(1760, 1770) 각각은, 적절한 도전성 재료, 예를 들어, 하나 이상의 금속이나 금속 합금 도전성 산화물, 또는 기타의 적절한 도전성 재료를 포함하거나 이들로 구성될 수 있으며, 도 17a에 도시된 바와 같이 일반적으로 (특히, 거의 동일한 두께를 갖는 실시예에서) 비-동평면이다. 일부 실시예에서, 표면(1725)은 평면형 또는 실질적으로 평면형이다. 일부 실시예에서, 전기적 컨택트(1760 및 1770)의 상부 표면은 동평면 또는 실질적으로 동평면이다. 도 17a 및 도 17b에 도시된 구조는 예시의 목적을 위한 것이다. LEE(210) 또는 LEE(1700)를 위한 다양한 설계가 있고, LEE(210) 또는 LEE(1700)의 구체적인 설계는 본 발명의 제한이 아니다. 예를 들어, 일부 실시예에서, LEE(210) 또는 LEE(1700)는, 상이한 형상의 컨택트, 상이한 면적의 컨택트, 반도체 재료와 접촉하기 위한 상이한 접근법들 등을 가질 수 있다.
일부 실시예에서, LEE(1700)는 정사각형 형상을 갖는 반면, 다른 실시예에서는 LEE(1700)는 직사각형 형상을 가진다. 형상 및 종횡비는 본 발명에서 중요한 것은 아니지만, LEE(1700)는 임의의 형상을 가질 수 있다. 다양한 실시예에서, 한 치수(예를 들어, 직경이나 측면 길이)에서 컨택트들(1760, 1770)의 한 쪽 또는 양쪽 모두의 범위는 약 100 ㎛ 미만, 약 70 ㎛ 미만, 약 35 ㎛ 미만, 또는 심지어 약 20 ㎛ 미만이다. 한 실시예에서, 컨택트들(1760, 1770)은 직사각형이고 약 10 ㎛ 내지 약 250 ㎛ 범위의 길이와 약 5 ㎛ 내지 약 50 ㎛ 범위의 폭을 가질 수 있다. 다른 실시예에서, 컨택트들(1760, 1770)은 임의의 형상 또는 크기를 가지며, 일부 실시예에서는, LEE(1700)는 2개보다 많은 컨택트를 가진다. 컨택트의 개수, 형상 및 종횡비는 본 발명에서 중요한 것은 아니지만; 컨택트들(1760, 1770)은 임의의 원하는 개수, 형상, 및/또는 크기를 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 컨택트들(1760 및 1770)은 LEE(1700)의 지오메트리 내에서 가능한한 멀리 분리된다. 예를 들어, 한 실시예에서, 컨택트들(1760 및 1770) 사이의 분리는 LEE(1700)의 길이의 약 75% 내지 90% 이상의 범위에 있지만, 컨택트들 사이의 분리는 본 발명의 제한이 아니다.
컨택트들(1760, 1770)로의 전기 접촉이, 예를 들어, 와이어 접합, 땜납, 초음파 접합, 열초음파 접합 등이 아니라 도전성 접착제의 이용을 통해 가능해지는 일부 실시예에서, (통상 한 측에서 적어도 80 ㎛의 접합 면적을 요구하는) 와이어나 볼 접합으로 접속하기에 불가능한 매우 작은 면적에도 접촉하기 위해 접착제가 이용될 수 있기 때문에 컨택트들(1760, 1770)은 비교적 작은 지오메트릭 범위를 가질 수 있다. 다이 부착의 방법은 본 발명의 제한이 아니고 다른 실시예들에서는 임의의 다이-부착 방법, 예를 들어, 땜납, 와이어 접합, 땜납 범프, 스터드 범프(stud bump), 열초음파 접합, 초음파 접합 등이 이용될 수 있다. 일부 실시예에서, 하나 이상의 컨택트, 예를 들어, 컨택트들(1760 및/또는 1770)은 스터드 범프 또는 땜납 범프를 포함할 수 있다.
특히 LEE(1700)가 LED나 레이저 등의 발광 소자를 포함하거나 본질적으로 이것으로 구성된다면, 컨택트들(1760, 1770)은 LEE(1700)에 의해 방출된 광의 파장에 대해 반사성일 수 있고 따라서 방출된 광을 기판(1710) 쪽으로 다시 반사할 수 있다. 일부 실시예에서, 반사성 컨택트(1760)는 층(1740)의 일부 또는 실질적으로 전부를 덮는 반면, 반사성 컨택트(1770)는 층(1720)의 일부 또는 실질적으로 전부를 덮는다. 반사성 컨택트에 추가하여 또는 그 대신에, (명료성을 위해 이 도면에는 도시되지 않은) 반사기가 컨택트들(1760, 1770)의 일부들 사이에 또는 그 위에, 및 층들(1740 및 1720)의 일부 또는 실질적으로 전부 위에 배치될 수도 있다. 반사기는 LEE(1700)에 의해 방출된 광의 적어도 일부 또는 모든 파장에 대해 반사성이고 다양한 재료를 포함하거나 본질적으로 이들로 구성될 수 있다. 한 실시예에서, 반사기는 컨택트들(1760, 1770)을 전기적으로 접속하지 않도록 비도전성이다. 반사기는 브랙 반사기(Bragg reflector)일 수도 있다. 반사기는, 하나 이상의 도전성 재료, 예를 들어, 은, 금, 백금 등과 같은 금속을 포함하거나 본질적으로 이들로 구성될 수 있다. 반사기 대신에 또는 이에 추가하여, 컨택트들(1760, 1770)을 제외한 반도체 다이의 노출된 표면들은, 절연 재료, 예를 들어, 실리콘 질화물 등의 질화물 또는 실리콘 산화물 등의 산화물로 된 하나 이상의 층으로 코팅될 수 있다. 일부 실시예에서, 컨택트들(1760, 1770)은 회로 기판 또는 전원 등으로의 접속을 위한 접합부와, LEE(1700)를 통해 더 균일한 전류를 제공하기 위한 전류-확산부를 포함하거나 본질적으로 이들로 구성되고, 일부 실시예에서는, 컨택트들(1760, 1770)의 접합 부분을 제외하고, 절연 재료로 된 하나 이상의 층들이 LEE(1700)의 전체 또는 일부 위에 형성된다. 절연 재료(1750)는, 예를 들어, 폴리이미드, 실리콘 질화물, 실리콘 산화물 및/또는 실리콘 이산화물을 포함하거나, 본질적으로 이들로 구성될 수 있다. 이러한 절연 재료(1750)는, 층들(1720, 1730, 및 1740)의 상부 및 측면의 전부 또는 일부 뿐만 아니라 LEE(1700)의 상부 및 측면의 전부 또는 일부를 덮을 수 있다. 절연 재료(1750)는 컨택트들(1760, 1770) 사이의 단락과 컨택트들(1760 및 1770)이 전기적으로 결합되는 도전체들 사이의 단락을 방지하는 역할을 할 수 있다.
도 18은 전술된 바와 같은 LEE(1700)를 포함하는 백색 다이(200)의 한 실시예를 도시한다. 도 18에 도시된 바와 같은 백색 다이(200)는 본 발명의 다양한 실시예들 중 임의의 실시예에 따라 제조될 수 있다. 도 18에 도시된 바와 같이, LEE(1700)는 선택사항적인 반사층(1810)을 포함한다.
유익하게도, 본 발명의 실시예들은, 제어된 바인더 두께, LEE(210) 주변의 바인더 내의 형광체 입자들의 균일성 및 분포, 예를 들어, 바인더 내의 형광체 입자들의 균일하거나 실질적으로 균일한 두께 및 균일하거나 실질적으로 균일한 분포, 또는 균일하거나 기타의 방식으로 명시된 광학적 특성을 달성하기 위해 형광체 입자들의 계획된 두께 및 분포를 갖는 백색 다이(200)를 생성한다. 형광체 입자들의 두께 및 분포 또는 로딩(loading)은 광의 색 온도의 균일성에 강한 영향을 미칠 수 있다. 복수의 LEE를 갖는 시스템에서, 수 십 내지 수 천개의 LEE를 갖는 특정한 어레이에서, 종래의 형광체-통합 기술을 이용할 때 LEE들 전부 위에 이러한 형광체 코팅을 달성하는 것은 어려울 수 있어서, 불균일한 광학적 특성을 초래한다. 도 19는 흑체 궤적(1910) 및 하나 이상의 MacAdam 타원을 나타내는 타원(1920)을 갖는 CIE 색도도의 개략도이다. MacAdam 타원(1920)의 주축(major axis)은 1940으로 라벨링되어 있는 반면 부축(minor axis)은 1930으로 라벨링되어 있다. MacAdam 타원은 색도 차트 상에서 색상들의 영역을 나타내고 1-단계 MacAdam 타원은 타원의 중심에서의 색상으로부터 평균적인 인간 육안에는 구별불가능한 타원의 중심 주변의 색상들의 범위를 나타낸다. 따라서 1-단계 MacAdam 타원의 윤곽선은 주목할만한 색도의 차이를 좀처럼 나타내지 않는다.
중심점 주변의 색상의 더 큰 범위들을 포함하는 복수-단계 MacAdam 타원이 구성될 수 있다. 흑체 궤적은 일반적으로 MacAdam 타원의 주축과 정렬되는데, 이것은 육안이, 흑체 라인에 수직인 차이, 즉, 녹색/진홍색 변이(shift)보다, 흑체 라인을 따른 색상 차이, 즉, 적색/청색 변이에 덜 민감하다는 것을 의미한다. 또한, 형광체-변환된 백색 광원에 관하여, 부축 방향(1930)에서의 편차는 주로 LEE(통상적으로 LED) 파장 편차에 의해 결정되는 반면, 주축 방향(1940)에서의 편차는 주로 형광체 농도와 두께에 의해 결정될 수 있다. 색 온도가 (MacAdam 타원이나 기타의 단위에 의해 측정될 때) 얼마나 엄격해야 하는지에 관한 많은 권고가 있지만, 더 작은 단계 수의 MacAdam 타원(더 작은 타원) 내에 포함되는 편차가 더 많은 단계수의 MacAdam 타원(더 큰 타원) 내에 포함되는 편차보다 더 균일하다는 것은 명확하다. 예를 들어, 4-단계 MacAdam 타원은 3200K에 중심을 둔 흑체 궤적을 따라 약 300K 색 온도 편차를 포함하는 반면, 2-단계 MacAdam 타원은 3200K에 중심을 둔 흑체 궤적을 따라 약 150K 색 온도 편차를 포함한다.
백색 다이(200)에서의 균일한 및/또는 제어된 또는 계획된 두께 및 형광체 농도의 중요성은 도 19의 색도 차트 상의 MacAdam 타원에 관해 알 수 있다. 주축 길이는 주로 형광체 농도와 두께에 의해 결정되므로, 이들 파라미터들에서의 편차는 MacAdam 타원의 주축에서의 증가와 그에 따른 색 온도 편차에서의 증가를 야기한다. 백색 다이(200)의 일부로서의 균일한 두께와 조성의 형광체의 제조를 위한 앞서 언급된 방법은, 형광체-변환된 LEE들의 어레이를 특징으로 하는 조명 시스템 내에서 뿐만 아니라 이러한 조명 시스템들 사이에서, 색 온도 편차에서의 감소와 그에 따른 더 균일한 색 온도 광원을 생성한다. 대규모 어레이의 LEE들을 특징으로 하는 조명 시스템 내의 앞서 언급된 LEE들의 이용은 균일한 색 온도를 갖는 많은 수의 조명 시스템의 제조를 허용한다. 일부 실시예에서, 500K 미만, 또는 250K 미만, 또는 125K 미만, 또는 75K 미만의 색 온도의 분포를 갖는 백색 다이(200)가 제조된다. 일부 실시예에서, 4 MacAdam 타원 미만, 또는 2 MacAdam 타원 미만, 또는 1 MacAdam 타원 미만의 색 온도 또는 색도에서의 편차를 갖는 백색 다이(200)가 제조된다. 일부 실시예에서, 이러한 엄격한 분포는, 하나의 백색 웨이퍼 내, 또는 한 묶음의(a batch of) 백색 웨이퍼 내, 또는 전체의 제조 분포 내에서 달성된다.
본 발명의 일부 실시예들의 제조 방법에서의 한 단계는 베이스 상의 LEE 위에 형광체를 분배(dispense), 주조(cast), 쏟아붓기(pour), 또는 기타의 방식으로 형성하는 것이다. 본 발명의 한 실시예에서, 형성되는 형광체의 양은 분배 프로세스를 제어함으로써 수동으로 제어된다. 예를 들어, 형광체는 LEE 및 베이스 위에 쏟아붓기될 수 있다. 그러나, 이 접근법은 형성되는 형광체 양의 원하는 제어 레벨을 제공하지 않을 수 있다. 형성 프로세스의 제어와 정확도를 향상시키기 위해 다양한 방법들이 이용될 수 있다. 예를 들어, 한 실시예에서 LEE 주변에 몰드 또는 장벽이 형성된다. 이것은 몰드의 면적과 원하는 형광체 높이에 의해 정의되는 용적을 야기한다. 형광체는, 몰드 영역 내의 원하는 용적의 형광체를 제공하기 위해, 예를 들어, 캘리브레이팅된 주사기, 피펫(pipette) 또는 기타의 용적 분배 시스템으로부터의 용적에 의해 분배될 수 있다. 또 다른 예에서, 몰드는 스케일될 수 있고 형광체는 소정 중량의 형광체가 형성될 때까지 분배될 수 있다. 형광체 밀도와 함께 몰드 용적이 이용되어 원하는 형광체 양 또는 커버리지를 달성하기 위해 요구되는 형광체 중량을 계산할 수 있다.
또 다른 실시예에서, 형성될 형광체의 원하는 양과 정합하도록 몰드 높이가 조절되고, 형광체-형성 프로세스는, 형광체가 몰드의 상부 또는 몰드의 측벽의 소정 높이에 도달할 때 중단될 수 있다. 이러한 프로세스는 수동으로 또는 자동으로 수행될 수 있다. 에를 들어, 자동 제어는, 몰드의 엣지를 관찰하고 형광체가 몰드의 상부 표면 또는 몰드 벽에 관해 소정 높이에 도달할 때 형광체-충진 프로세스를 조절 및/또는 중단하는 카메라를 이용하여 달성될 수 있다.
한 실시예에서, 형광체의 두께는 충진(filling) 또는 분배 프로세스 동안의 피드백에 의해 제어된다. 한 실시예에서, 형광체는, 적절한 펌프 소스, 예를 들어, LED 또는 레이저 등의 LEE에 의해 여기되고, 결과적인 백색광 색 온도가 측정된다(즉, 형광체 또는 형광체 및 LEE로부터의 방출로부터). 목표 백색광 색 온도에 도달하면, 충진 메커니즘이 통보받아 충진 또는 분배 프로세스를 중단한다. 도 20은, 베이스 또는 몰드(410), 형광체(420)의 저장고(2040), 몰드(410) 내의 형광체(420), 밸브(1730), 펌프 소스(2010), 및 검출기(2020)를 특징으로 하는, 이러한 실시예의 예를 도시한다. 목표 색 온도가 검출기(2020)에 의해 측정된 색 온도와 비교되고, 목표 색 온도에 도달하면, 검출기(2020)는 신호를 전송하여 밸브(2030)를 폐쇄하고, 몰드(410) 내로의 형광체(420)의 추가 분배를 중단한다. 일부 실시예에서, 검출기(2020)와 밸브(2030)는 온-오프 구성으로 제어하는 반면 다른 실시예에서는 비례 제어, 예를 들어, 계량 밸브(metering valve)가 이용된다. 일부 실시예에서, 타이밍에서의 오프셋 또는 밸브-제어 신호가 포함되어 몰드-충진 프로세스에서의 히스테리시스 또는 지연을 수용한다. 몰드(410)는 펌프 소스(2010)에 의해 방출된 광의 파장에 대해 투명하거나 투명한 영역 또는 윈도우(window)를 가질 수 있다. 한 실시예에서, 형광체(420)는 몰드(410)를 통해서가 아니라 상부로부터 여기된다. 한 실시예에서, 펌프 소스(2010)는 LEE(210)의 스펙트럼 전력 분포(spectral power distribution)와 동일하거나 실질적으로 동일한 스펙트럼 전력 분포를 가진다. 한 실시예에서, 펌프 소스(2010)는 하나 이상의 LEE(210)를 포함하거나 본질적으로 이들로 구성된다. 한 실시예에서, 몰드(410)는 본질적으로 베이스(410)로 구성된다. 한 실시예에서, 몰드(410)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 베이스(410)와 측벽 또는 장벽(450)을 포함하거나 본질적으로 이들로 구성된다. 한 실시예에서, 저장고(2040)와 밸브(2030)는 압력-보조형 분배 시스템으로 대체된다. 도 20은 하나의 펌프 소스(2010), 하나의 검출기(2020), 및 밸브(2030)를 갖춘 하나의 저장고(2040)를 도시하지만; 이것은 본 발명의 제한이 아니고, 다른 실시예에서는, 이들 피쳐들 중 임의의 하나 이상의 복수개가 이용될 수도 있다. 분배 및/또는 제어의 방법은 본 발명의 제한이 아니다. 도 20은 이러한 충진 제어 방식의 한 구성을 도시하고 있지만; 다른 구성들도 채용될 수 있고, 특정한 구성은 본 발명의 제한이 아니다.
한 실시예에서, 하나 이상의 LEE(210)들은 자체적으로 통전되어 펌프 복사선의 소스를 제공한다. 형광체(420)가 피착되거나 분배된 후에, 이것은 경화될 수 있고, 결과적인 구조는 여기서 설명된 다양한 임의의 실시예에 따라 설명된 바와 같이 처리되었다. 일부 실시예에서, 형성 기술들의 조합이 이용된다. 예를 들어, 한 실시예에서, 형광체(420)의 일부가 수동 방식으로 또는 피드백없이 형성되고 분배된다. 이 제1 부분은 경화되거나 부분적으로 경화될 수 있다. 그 다음, 형광체(420)의 제2 부분은 피드백 제어하에 분배되거나 형성된다.
일부 실시예에서, LEE(210) 위에 균일한 층의 형광체(420)를 보장하기 위해 형광체(420) 수평면을 유지하는 것이 바람직하다. 한 실시예에서, 이것은 베이스 또는 몰드(410) 등이 위치하는 기계적으로 수평 표면(level surface)을 제공함으로써 이루어진다. 한 실시예에서, 수평 표면은 형광체(420)를 경화 또는 부분적으로 경화하는데 이용되는 오븐(oven) 내에 형성된다. 한 실시예에서, 베이스 또는 몰드(410) 등은 더 큰 용기 내의 액체에 부유된다. 도 21은 용기(2100), 몰드(410), 형광체(420), LEE(210) 및 액체(2120)를 특징으로 하는 이 실시예의 예를 도시한다. 용기(2100)가 수평이 아니라도, 액체(2120)의 표면(2110)은 중력으로 인해 수평이 될 것이고, 결과적으로 부유 몰드(410)가 수평이 된다. 그러면 이것은 결과적으로, 몰드(410) 내의 형광체(420)의 수평으로 이어질 것이다. 한 실시예에서, 형광체(420)가 활성화되어 수평화 프로세스를 보조한다. 이러한 활성화는, 흔들기(shaking), 진동(vibrating), 좌우흔들기(rocking), 교반(agitation), 초음파투사(ultrasonificiation) 등을 포함할 수 있다.
한 실시예에서, 능동 피드백 수평화 시스템이 이용되어 베이스 또는 몰드(410) 등이 수평이 되도록 보장한다. 한 예에서, 이러한 시스템은, 도 22에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 수평 센서(2210), 선택사항적인 제어기(2220), 및 베이스나 몰드(410) 또는 베이스나 몰드(410)가 위치하는 지지물을 수평화시키도록 동작하는 하나 이상의 액츄에이터(2230)를 포함한다. 수평 센서(level sensor; 2210)는 베이스나 몰드(410)의 배향을 검출하고 신호를 제어기(2220)에 전송한다. 제어기(2220)는 하나 이상의 수평 센서(2210)로부터의 신호를 이용하여 적절한 액츄에이션 신호를 결정하고 이것을 액츄에이터(2230)에 전송하여 베이스나 몰드(410)를 수평으로 또는 실질적으로 수평이 되도록 한다. 수평 센서(2210)는, 예를 들어, 물리적 수평 센서 또는 고체-상태 또는 마이크로머시닝된 수평 센서 등일 수 있다. 액츄에이터(2230)는, 압전 변환기, 기계적 변환기, 전기기계적 변환기 등을 포함하거나 본질적으로 이들로 구성될 수 있다. 수평 센서 및/또는 액츄에이터 및/또는 제어기의 타입은 본 발명의 제한이 아니다.
일부 실시예에서, 여기서 논의된 백색 다이(200)들의 물리적 레이아웃은, 이들이, 한번에 복수의 유닛들의 이송이나 집어 놓기 동작을 처리할 수 있게 만든다. 앞서 논의된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예는, 베이스, 예를 들어, 베이스(410) 상에 백색 다이(200)들의 규칙적이고 주기적인 어레이를 생성하고, 이로부터, 복수-툴 집어 놓기 또는 스탬프 동작은 어레이 내의 모든 백색 다이(200)의 거의 100%의 이용률을 공급받을 수 있고, 여기서, 집기 또는 스탬프 피치(pitch)는 소스 어레이 내의 백색 다이(200)들의 피치의 정수배이다.
도 23 내지 도 25는 LEE(210)와 연관된 기판의 처리 및/또는 제거 또는 부분적 제거에 관련된 본 발명의 추가 실시예를 도시한다. 도 17a에 도시된 바와 같이, LEE(1700)는 기판(1710)을 포함할 수 있다. 앞서 논의된 바와 같이, 기판(1710)은, 사파이어, 실리콘 카바이드, 실리콘, GaAs 등을 포함하거나 본질적으로 이들로 구성될 수 있다.
일부 실시예에서 LEE(1700)로부터 기판(1710)의 전부 또는 일부를 제거하는 것이 유익할 수 있다. 기판(1710)은 LEE(1700)에 의해 방출된 광의 파장에 대해 흡수성 또는 부분적으로 흡수성인 일부 예(예를 들어, 기판(1710)이 실리콘, 실리콘 카바이드, GaAs를 포함하는 경우)에서, 기판(1710)의 제거 또는 부분적 제거는 기판(1710)에서의 감소된 흡수 또는 무흡수로 인해 더 많은 양의 광이 LEE(1700)로부터 방출되게 할 수 있다. 한 실시예에서, LEE(1700)는 실리콘 기판 상에서 성장된 III-질화물 기반의 광 방출기를 포함할 수 있다. 기판(1710)이 LEE(1700)에 의해 방출된 광의 파장에 대해 투명하거나 부분적으로 투명한 예(예를 들어, 기판(1710)이 사파이어 또는 실리콘 카바이드를 포함하는 경우)에서도, 기판(1710)의 제거는 유익할 수 있다. 예를 들어, 기판(1710)의 제거 또는 부분적 제거는 기판(1710)의 산란 및 흡수의 감소 또는 제거를 야기하고, LEE(1700)로부터의 광이, (체적 방출이 주로 기판(1710)으로부터 나오는 경우) 체적이 아니라 평면으로부터 실질적으로 방출되는 결과를 수반한다. 이것은 또한, 더 작은 백색 다이(200)를 허용할 수 있는데, 그 이유는, 도 23a 및 도 23b에 도시된 바와 같이, 형광체(230)의 크기가 LEE(1700)의 부근에서 감소될 수 있기 때문이다.
기판(1710)은, 예를 들어, 랩핑, 연삭, 연마, 박리, 삭마, 습식 화학적 에칭, 건식 에칭, 예를 들어, 반응성 이온 에칭, 레이저 리프트-오프(laser lift off), 복사선-강화된 리프트 오프 등을 포함한, 다양한 기술을 이용하여 제거될 수 있다. 기판(1710)의 제거 방법은 본 발명의 제한이 아니다. 한 실시예에서, 기판(1710)은 사파이어를 포함하거나 본질적으로 이것으로 구성되고, 층(1720)은 GaN을 포함하거나 본질적으로 이것으로 구성되며, 기판(1710)은 레이저 리프트-오프 또는 기타의 기술을 이용하여 제거된다. 한 실시예에서, 기판(1710)은 실리콘을 포함하거나 본질적으로 이것으로 구성되고, 층(1720)은 GaN을 포함하거나 본질적으로 이것으로 구성되며, 기판(1710)은, 박리, 연삭, 랩핑, 연마, 습식 화학적 에칭 또는 건식 화학적 에칭 또는 기타의 기술들 중 하나 이상을 이용하여 제거된다. 한 예에서, 기판 제거 프로세스는 도 4a 및 도 4b와 연관된 단계들 사이에 삽입될 수 있다. 도 24a는 도 4a의 구조를 도시하지만, 기판(1710)과 소자(2410)를 LEE(210) 또는 LEE(1700)의 일부로서 식별하고 있다(한 실시예에서, 도 17a에 관하여, 소자(2410)는 기판(1710)을 뺀 LEE(1700)를 포함한다). 도 24b는, 이후의 제조 스테이지로서 도 4b에 도시된 단계 이전의 도 24a의 구조를 도시한다. 도 24b는, 예를 들어 레이저 리프트-오프를 이용한 기판(1710)의 제거 이후의 도 24a의 구조를 도시한다. 다른 실시예들은 기판(1710)의 부분적 제거만을 포함할 수 있다. 도 24c는, 형광체(420)가 소자(2410) 및 베이스(410) 위에서 제거된 후, 도 4b에 도시된 단계에 대응하는, 이후의 제조 스테이지에서의 도 24b의 구조를 도시한다. 이 시점에서 프로세스는 도 4b 내지 도 4e를 참조하여 전술된 바와 같이 계속될 수 있다. 일부 실시예에서, 복수의 단계들이 이용되어 기판(1710)을 제거한다. 예를 들어, 기판(1710)의 일부는 LEE(210)의 단품화와 베이스(410) 상의 탑재에 앞서 연삭 및/또는 랩핑에 의해 제거될 수 있다. 그 다음, 기판(1710)의 나머지 부분은 습식 또는 건식 화학적 에칭에 의해 제거될 수 있다. 일부 실시예에서, 기판 제거는 기판의 일부의 제거만을 포함할 수 있는 반면, 다른 실시예에서는 기판 제거는 기판의 전부 또는 실질적 전부의 제거를 포함한다.
일부 실시예에서, 광은 기판(1710) 및/또는 층(1720) 내부에서, 특히 기판(1710)이 제거되었다면 층(1720)에서 내부 반사된다. 이러한 반사는 전반사(total internal reflection; TIR)라 불리고 LEE를 탈출하는 광량을 감소시킬 수 있다. TIR은 통상적으로, 인접한 층들 및/또는 기판 사이의 또는 외부층이나 기판과 그 인접한 재료, 예를 들어, 바인더, 형광체, 공기 등 사이의 굴절 계수 차이 때문에 발생한다.
TIR을 감소시키고 기판(1710) 및/또는 층(1720)으로부터의 증가된 광 추출을, 예를 들어, 이들 층들의 외부 표면을 패터닝 또는 거칠게하거나 기판(1710)과 층(1720) 사이의 계면을 패터닝 또는 거칠게하거나 2개의 인접한 재료들의 굴절 계수 사이의 굴절 계수를 갖는 층을 외측 표면 위에 형성함으로써, 제공하기 위하여 다양한 접근법들이 이용될 수 있다. 한 실시예에서, 기판(1710)은 층(1720)의 형성 이전에 패터닝된다. 기판(1710)이 사파이어를 포함하는 경우, 이것은 패터닝된 사파이어 기판(PSS; patterned sapphire substrate)라 부를 수 있다. PSS는 에칭 또는 패터닝과 에칭의 조합을 이용하여 형성될 수 있다. 에칭은 습식 화학적 에칭, 건식 에칭, 예를 들어, RIE, 삭마 등에 의해 이루어질 수 있다. PSS의 형성 방법은 본 발명의 제한이 아니다. 도 25는 PSS(2510)를 특징으로 하는 백색 다이(200)의 실시예를 도시한다. 층(1720)의 형성 이전의 기판(1710)의 패터닝은 통상적으로 층(1720)의 인접 표면에서의 패턴의 미러 이미지(mirror image)의 형성을 야기한다.
PSS는 레이저 리프트-오프와 조합해 이용되어 도 23a 또는 도 23b에 도시된 것과 유사하지만, 도 26에 도시된 바와 같은 층(1720)의 패터닝된 외부 표면을 갖는 구조를 형성할 수 있다. 앞서 논의된 바와 같이, PSS(1710) 상의 층(1720)의 성장은 통상적으로 층(1720)의 인접한 표면에서 미러-이미지 패턴을 형성한다. 그 다음, 레이저 리프트-오프가 이용되어 PSS(1710)를 제거하여, 패터닝된 표면(2610)을 남긴다. 이러한 프로세스는 도 24a 내지 도 24c를 참조하여 설명된 접근법을 이용하여 실행될 수 있고, 여기서, 도 24a의 LEE(210)는 전술된 PSS를 특징으로 하는 기판(1710)을 포함한다. 그 다음, 도 24b에 도시된 바와 같이 기판(1710)이 제거되고, 전술된 바와 같이 형광체(230)가 형성되어, 결과적으로 도 26에 도시된 백색 다이 구조를 생성한다.
형광체(230)에 인접한 LEE(210)의 외부 표면의 패터닝 또는 거칠기화는 다른 기술에 의해 달성될 수도 있고, 기판(1710)과 함께 및 기판(1710) 없이 LEE(210)에 적용될 수 있다. 한 실시예에서, 기판(1710)의 외측 표면은 형광체(230)의 형성 이전에 패터닝되거나 거칠게된다. 이러한 패터닝 또는 거칠기화는, 프로세스 내의 다양한 지점에서, 예를 들어, LEE(210)가 웨이퍼 형태에 있을 때 또는 단품화 이후에 이루어질 수 있다. 이러한 패터닝 또는 거칠기화는, 기판(1710)이 제거된 경우 형광체(230)에 인접한 층, 예를 들어, 도 23a 및 도 23b의 층(1720)에도 역시 적용될 수 있다. 이러한 패터닝 또는 거칠기화는, 예를 들어, 삭마, 습식 화학적 에칭, 건식 에칭, 예를 들어, 반응성 이온 에칭, 레이저 에칭 등을, 단독으로 또는 조합하여 또는 패터닝과 조합하여 이용함으로써 이루어질 수 있다. 앞서 논의된 바와 같이, 형광체(230)의 외부 표면도 역시 패터닝되거나 거칠게되어 형광체(230) 내의 TIR를 감소시킬 수 있다. 이러한 패터닝 또는 거칠기화는, 전술된 바와 같이, 형광체(230)의 형성 프로세스 동안에, 또는 형광체(230)의 형성 이후에, 예를 들어, 삭마, 습식 화학적 에칭, 건식 에칭, 예를 들어, 반응성 이온 에칭, 몰딩, 임프린팅(imprinting), 압입(indentation), 절단, 레이저 에칭 등을, 단독으로 또는 조합하여, 또는 패터닝과 조합하여 이용함으로써 이루어질 수 있다. 일부 실시예에서 이러한 패터닝 및/또는 거칠기화는 기판측이 아닌 LEE(210)의 부분들, 예를 들어, 측벽 및/또는 상부의 전부 또는 일부에 적용될 수 있다.
역시 또 다른 실시예에서, 기판(1710)은, 복수의 층 또는 재료, 예를 들어, 사파이어 상의 실리콘, SiC 또는 AlN 등의 세라믹 재료 상의 실리콘, 사파이어 상의 GaN, SiC 또는 AlN 등의 세라믹 재료 상의 GaN 등을 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 프로세스들 중 하나 이상이 다층 기판(1710)에 적용되어, 예를 들어, 기판(1710)의 하나 이상의 부분이나 층을 제거하거나, TIR를 감소시킴으로써 광 추출을 증가시킬 수 있다.
본 발명의 실시예들은 비교적 좁은 출력 특성을 갖는 경제적 방식으로 대규모 어레이의 백색 다이(200)의 제조를 허용한다. 일부 실시예에서, 어레이 내의 LEE(210)들 사이의 간격은, LEE(210)의 측면들 상의 형광체의 원하는 양과 백색 다이(200)들을 분리하는데 이용되는 방법의 kerf에 의해 결정된다. 일부 실시예에서, LEE(210)의 측면들 상의 형광체의 양은 약 10 ㎛ 내지 약 1000 ㎛의 범위일 수 있는 반면, kerf는 약 2 ㎛ 내지 약 200 ㎛의 범위일 수 있다. LEE(210)의 크기는 약 10 ㎛ 내지 약 2000 ㎛ 이상의 범위일 수 있다. LEE(210)의 크기, LEE(210)의 측면들 상의 형광체의 폭, 및 kerf 폭은 본 발명의 제한이 아니다. 예로서, 한 실시예에서, LEE(210)는 측면 크기가 약 375 ㎛이고, LEE(210)의 측면들 상의 형광체 두께는 약 100 ㎛이며, kerf는 약 25 ㎛이어서, 결과적으로 LEE(210)들 사이의 간격이 약 225 ㎛가 된다. 이 결과, 백색 다이 크기는 약 575 ㎛이고, 피치는 약 600 ㎛이다. 이것은 약 2.77/mm2의 백색 다이들의 밀도 또는 제곱 cm당 약 275개의 백색 다이로 이어진다. 전술된 제조 접근법은 임의 크기 면적 상에서 실시될 수 있다. 한 실시예에서, 면적은 약 10 cm × 약 10 cm, 또는 약 1000 cm2이다. 이 예에서, 이것은 275,000개 백색 다이(2610)를 동시에 제조하는 능력으로 이어진다. 이것은 한 예일 뿐이고 본 발명에 대한 제한을 의미하는 것은 아니다. 일반적으로, 백색 다이(200)의 밀도는, LEE(210)의 크기, kerf 및 LEE(210)의 측면들 상에서 요구되는 형광체의 양에 따라 달라질 것이다. 또 다른 예에서 백색 다이(200)는 975 ㎛의 크기와, 약 1000 ㎛ 또는 약 1mm의 피치를 가질 수 있어서, 결과적으로, 제곱 cm당 약 100개의 백색 다이(200)의 밀도와, 약 10 cm × 약 10 cm의 면적에서 약 100,000개의 백색 다이(200)를 동시에 제조하는 능력을 야기한다. 일부 실시예에서, 백색 다이(200) 각각은 복수의 LEE(210), 예를 들어, 하나의 형광체(230)와 연관된 5 × 5 또는 10 × 10 또는 10 × 20 어레이를 포함할 수 있다. LEE의 개수 또는 백색 다이의 크기는 본 발명에 대한 제한이 아니다.
당업자라면 이해하겠지만, 백색 다이(210)는 여전히 본 발명의 범위 내에 있으면서 광범위한 프로세스를 이용하여 형성될 수 있다. 예를 들어, 이하의 표는 백색 다이(200)를 제조하는 다양한 순서들에서 이용되고 선택될 수 있는 프로세스 단계들의 비-배타적 목록을 보여주고 있다.
Figure 112019074848285-pat00001
도 27은 백색 다이(200)를 특징으로 하는 조명 시스템(2700) 또는 조명 시스템(2700)의 일부의 한 실시예를 도시한다. 조명 시스템(2700)은, 상부에 도전성 트레이스(2730)가 형성되어 있는 LEE 기판(2720)을 포함한다. 그 다음 백색 다이(200)가 도전성 트레이스(2730) 위에 형성 또는 배치되되, LEE(210) 상의 컨택트(220)는 도전성 트레이스(2730)와 전기적으로 결합된다. 도 27의 예에서, 백색 다이(200)는, 도전성 접착제, (그 전체 내용이 본 명세서에 참조로 포함하는, 2011년 6월 29일 출원된 미국 특허 출원 제13/171,973호에 개시된 바와 같은) 이방성 도전성 접착제, 도전성 및 비도전성 접착제의 조합, 도전성 에폭시 등을 포함하거나 본질적으로 이들로 구성될 수 있는 재료(2740)를 이용하여 도전성 트레이스(2730)에 전기적으로 결합된다. 한 실시예에서, 접착제는 LEE(210)와 형광체(230) 중 어느 한쪽 또는 양쪽 모두에 의해 방출된 광의 파장에 대해 반사성이다. 그러나, 도전성 트레이스(2730)로의 LEE(210) 또는 백색 다이(200)의 전기적 결합 및 부착의 방법은 본 발명의 제한이 아니고 다른 실시예에서는 전기적 결합 및 부착의 다른 방법들이 이용될 수 있다.
LEE 기판(2720)은, 반결정(semicrystalline) 또는 아몰퍼스 재료, 예를 들어, 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 아크릴, 폴리카보네이트, 폴리에테르술폰, 폴리에스테르, 폴리이미드, 폴리에틸렌, 및/또는 종이를 포함하거나 본질적으로 이들로 구성될 수 있다. LEE 기판(2720)은 또한, 강성 또는 가요성 회로 기판, 예를 들어, FR4, 금속 코어 인쇄 회로 기판(MCPCB; metal core printed circuit board), 폴리이미드 등을 포함하거나 본질적으로 이들로 구성될 수 있다. LEE 기판(2720)은, 실질적으로 가요성, 실질적으로 강성 또는 실질적으로 항복성일 수 있다. 일부 실시예에서, 기판은 외력과 탄력에 응하여 구부러질 수 있다는 의미에서 "가요성", 즉, 힘의 제거시 탄력적으로 원래의 구성을 되찾는 경향이 있다. 기판은 외력에 순응적으로 항복한다는 의미에서 "변형가능"하지만, 그 변형은 영구적이거나 그렇지 않을 수도 있는데; 즉, 기판은 복원성(resilient)이 아닐 수도 있다. 여기서 사용되는 가요성 재료는 변형가능하거나 변형가능하지 않을 수도 있고(즉, 이들은, 예를 들어, 구부림으로써 구조적 변형없이 탄성적으로 반응할 수 있다), 변형가능한 기판은 가요성이거나 가요성이지 않을 수도 있다(즉, 이들은 외력에 응하여 영구적인 구조적 왜곡을 겪을 수 있다). 용어 "항복성(yielding)"은 여기서는 가요성의 또는 변형가능한 또는 양쪽 모두인 재료를 함축하기 위해 사용된다.
LEE 기판(2720)은 복수의 층, 예를 들어, 강성 층 위의 변형가능한 층, 예를 들어, AlN 등의 세라믹, FR-4 등의 섬유유리, 금속 코어 인쇄 회로 기판, 아크릴, 알루미늄, 강철 등을 포함한 강성의 또는 실질적으로 강성의 기판 위에 형성된 반결정이나 아몰퍼스 재료, 예를 들어, PEN, PET, 폴리카보네이트, 폴리에테르술폰, 폴리에스테르, 폴리이미드, 폴리에틸렌, 페인트, 플라스틱 필름 및/또는 종이 등을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, LEE 기판(2720)은, 예를 들어, AlN 등의 세라믹, FR-4 등의 섬유유리, 금속 코어 인쇄 회로 기판, 아크릴, 알루미늄, 강철 등을 포함한, 강성이거나 실질적으로 강성이다.
본 발명의 실시예가 이용되는 원하는 응용에 따라, LEE 기판(2720)은 실질적으로 광학적으로 투명하거나, 반투명하거나, 불투명하다. 예를 들어, LEE 기판(2720)은 약 400 nm 내지 약 700 nm 범위의 광학적 파장에 대해 약 80% 보다 큰 투과율 또는 반사율을 보일 수도 있다. 일부 실시예에서, LEE 기판(2720)은 LEE(210) 및/또는 백색 다이(200)에 의해 방출된 하나 이상의 파장에 대해 약 80% 보다 큰 투과율 또는 반사율을 보인다. LEE 기판(2720)은 또한 실질적으로 절연성일 수 있으며, 약 100 ohm-cm 보다 크거나, 약 1×106 ohm-cm 보다 크거나, 심지어 1×1010 ohm-cm 보다 큰 전기 저항을 가질 수도 있다.
도전성 트레이스(2730)는, 임의의 도전성 재료, 예를 들어, 금, 은, 알루미늄, 구리, 탄소 등의 금속, 도전성 산화물, 탄소 등을 포함하거나 본질적으로 이들로 구성될 수 있다. 도전성 트레이스(2730)는, 다양한 기술, 예를 들어, 증발, 스퍼터링, 물리적 피착, 화학적 증착, 도금, 전기도금, 프린팅, 라미네이션, 접착제를 이용한 접착, 라미네이션과 패터닝 등에 의해 LEE 기판(2720) 상에 형성될 수 있다. 한 실시예에서, 도전성 트레이스(2730)는, 프린팅, 예를 들어, 스크린 프린팅, 스텐실 프린팅, 플렉소(flexo), 그라비어(gravure), 잉크젯 등을 이용하여 형성된다. 도전성 트레이스(2730)는, 은, 알루미늄, 구리, 금, 탄소 잉크, 또는 다른 도전성 잉크 등을 포함하거나 본질적으로 이들로 구성될 수 있다. 도전성 트레이스(2730)는, 투명 도전체, 예를 들어, ITO(indium tin oxide) 등의 투명 도전성 산화물을 포함하거나 본질적으로 이것으로 구성될 수 있다. 도전성 트레이스(2730)는 복수의 재료를 포함하거나 본질적으로 이들로 구성될 수 있다. 도전성 트레이스(2730)는 선택사항으로서 컨택트(220)로의 도전성 트레이스(2730)의 전기적 결합을 보조하는 스터드 범프를 특징으로 할 수 있다. 도전성 트레이스(2730)는 약 0.05 ㎛ 내지 약 100 ㎛의 범위의 두께를 가질 수 있지만; 이것은 본 발명의 제한이 아니고, 다른 실시예에서는 도전성 트레이스(2730)는 임의의 두께를 가질 수 있다. 하나 이상의 도전성 트레이스(2730)의 두께는 변할 수도 있지만, 두께는, 일반적으로, 처리를 간소화하기 위해 도전성 트레이스(2730)의 길이를 따라 실질적으로 균일하다. 그러나, 이것은 본 발명의 제한이 아니고, 다른 실시예에서는, 도전성 트레이스 두께 또는 재료는 달라진다.
한 실시예에서, 하나 이상의 백색 다이(200)는, 도전성 접착제, 예를 들어, 등방성 도전성 접착제 및/또는 이방성 도전성 접착제(ACA)를 이용하여 도전성 트레이스(2730)에 전기적으로 결합된다. ACA는 수직 방향에서만 전기 도전을 허용하고 도전성 트레이스(2730)를 서로로부터 절연시키는 재료이다. 여기서 사용될 때, ACA는, 임의의 형태의, 예를 들어, 페이스트, 겔, 액체, 필름 또는 기타형태의 이방성 도전성 재료일 수도 있다. ACA는 스터드 범프와 함께 또는 스터드 범프 없이 이용될 수도 있다.
전술된 시스템은 추가의 전자회로들과 결합되어 도 28에 도시된 바와 같은 전자 장치(2800)를 형성할 수 있다. 한 실시예에서, 소자는 트레이스(2730)에 전기적으로 결합되는 복수의 백색 다이(200)를 포함한다. 도시된 바와 같이, 전자 장치(2800)는 백색 다이(200)의 3개의 직렬-접속된 스트링(2810)을 포함한다. 전자 장치(2800)는 또한, 하나 이상의 스트링(2810)에 전기적으로 접속된 회로(2820)를 포함한다. 회로(2820)는, 구동 회로, 센서, 제어 회로, 디밍 회로, 및/또는 전원 회로 등의 일부 또는 실질적으로 전부를 포함하거나 본질적으로 이들로 구성될 수 있으며, 또한 기판(2720)에 (예를 들어, 접착제를 통해) 접착되거나 기타의 방식으로 부착될 수 있다. 한 실시예에서, 전원과 구동기는 분산되고, 예를 들어, 장치(2800)는 중앙집중형 전원을 가질 수도 있고 구동 회로의 전부 또는 일부는 상이한 장소에 분산될 수 있다. 회로(2820)는 심지어 기판(2730)에 기계적 및/또는 전기적으로 부착될 수 있는 회로 기판(예를 들어, 인쇄 회로 기판) 상에도 배치될 수 있다. 다른 실시예에서, 회로(2820)는 기판(2730)으로부터 분리되어 있다. 일부 실시예에서, 회로(2820)는 기판(2730) 상에 형성된다. 도 28은 스트링(2810)으로 전기적으로 직렬 접속된 백색 다이(200)를 도시하고 있고, 스트링(2810)은 병렬로 접속되거나 병렬 접속가능하지만, 다른 다이-상호접속 방식들이 가능하고 본 발명의 실시예의 범위 내에 있다.
도 28에 도시된 바와 같이, 조명 시스템(2800)은 복수의 스트링을 특징으로 할 수 있고, 각 스트링(2810)은, 전기적으로 직렬 접속, 병렬 접속, 선택사항적인 퓨즈, 안티퓨즈, 전류-제한 저항, 제너 다이오드, 트랜지스터, 및 기타의 전자 부품과 직렬-병렬 조합하여 접속된 하나 이상의 백색 다이(200)의 조합을 포함하거나 본질적으로 이들로 구성되어 백색 다이(200)를 전기적 고장 상태로부터 보호하고 개개의 백색 다이(200)를 통한 전류를 제어한다. 일반적으로, 이러한 조합은 DC 또는 AC 전력의 인가를 위한 적어도 2개의 전기 접속을 갖는 전기적 스트링을 특징으로 한다. 스트링은 또한, 전기적으로 직렬, 병렬 접속된 하나 이상의 백색 다이(200)의 조합, 또는, 추가의 전자 부품없는 백색 다이(200)들의 직렬-병렬 조합을 포함할 수 있다. 도 28은 각각이 3개의 직렬 백색 다이(200)를 갖는 백색 다이(200)의 3개 스트링을 도시하고 있지만; 이것은 본 발명의 제한이 아니고, 다른 실시예에서는, 스트링의 개수는 3보다 작거나 크고, 스트링 내의 백색 다이(200)의 개수는 3보다 크거나 작다. 한 실시예에서, 스트링은 적어도 10개의 백색 다이(200)를 포함한다. 한 실시예에서, 스트링은 적어도 45개의 백색 다이(200)를 포함한다. 한 실시예에서, 시스템(2800)은 적어도 10개의 스트링을 포함한다. 한 실시예에서, 시스템(2800)은 적어도 50개의 스트링을 포함한다.
일부 실시예에서, LEE(210)의 광학적 특성에서의 편차는 백색 다이(200)의 제작 동안에 수용된다. 광학적 특성, 예를 들어, 파장에서의 편차가 LEE(210)의 물리적 레이아웃에 걸쳐 비교적 단조롭거나 알려져 있거나 예측가능한 한 실시예에서, 몰드(3110)는 기울어지거나 단구형이거나 경사져, 형광체(420)의 경화 이전에 도 29에서 일반적으로 도시된 바와 같이 LEE(210)에 걸쳐 형광체(420)의 두께 편차를 제공한다. 도 20에 도시된 것과 유사한 피드백 시스템이 이용되어 최적의 경사각을 결정할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 경사는 LEE(210)의 어레이의 특성의 맵으로부터 결정된다. 또 다른 실시예에서, 경사는 수동으로 도입된다. 또 다른 실시예에서, 하부 표면은, 예를 들어, 하부 표면을 단구화된 척(terraced chuck), 예를 들어, 단구화된 진공 척에 순응시킴으로써, 단구화된다. 도 29에서, LEE(210')는 LEE(210")가 수용하는 것보다 더 두꺼운 형광체 층을 수용한다. 적절한 경사가 달성된 후에, 형광체(420)는 경화되고 결과적인 구조는 본 명세서의 다른 곳에서 설명되는 바와 같이 처리될 수 있다. 도 29에 도시된 예는 경사진 몰드(410)를 도시하지만, 다른 실시예에서는 몰드(410)는 단구형이다.
본 발명의 이 양태의 한 실시예에서, LEE(210)들 사이의 간격, 및 그에 따른 LEE(210)의 측면들을 둘러싼 형광체(230)의 양은 실질적으로 일정하다. 한 실시예에서, LEE(210)들 사이의 간격, 및 그에 따른 LEE(210)의 측면들을 둘러싼 형광체(230)의 양은, 제조하의 LEE(210)들의 어레이에 대해 요구되는 최대치가 되도록 선택된다. 한 실시예에서, 절단 또는 분리 프로세스는, 피드백 시스템 또는 종래 입력, 예를 들어, 하나 이상의 광학적 특성의 맵과 관련하여, 상이한 크기의 형광체(230)를 생성한다. 예를 들어, 레이저-기반의 절단 시스템은, 소정 형태의 입력, 예를 들어, 피드백, 맵 등에 기초하여, 상이한 LEE(210)들 주변의 상이한 크기의 형광체(230)를 절단하기 위한 것이다.
도 30은 형광체와 LEE 조합을 최적화하는 시스템의 또 다른 실시예를 도시한다. LEE(210)는 필름 또는 베이스(3010) 상에 놓일 수 있다. 장벽(3015)은 선택사항으로서 형광체(420)를 포함하는 것으로 나타나 있다. LEE(210)는 통전되어 검출기(3030)에 신호를 제공한다. 그러면, 이 신호는 액츄에이터 베이스(3025) 상의 일련의 액츄에이터 핀(3020)을 제어하는 제어기(3040)에 전송된다. 특정한 LEE(210) 위에 더 많은 형광체를 원한다면, 연관된 액츄에이터 핀(3020)이 아래로 이동되거나 제 위치를 유지한다. 자신들 위에 더 적은 형광체를 요구하는 LEE(210)의 경우, 연관된 액츄에이터 핀(3020)이 위로 이동되거나 제 위치를 유지한다. 한 실시예에서, 모든 LEE(210)는 동시에 작동되고 검출기(3030)는 각각의 LEE(210)와 그 주변 형광체(420)로부터의 광을 동시에 검출한다. 한 실시예에서, 각각의 LEE(210)는 별개로 통전된다. 따라서, 검출기(3030)는 고정되거나 이동가능한 검출기일 수 있고, 액츄에이터 베이스(3010)가 위치한 스테이지는 검출기(3030)에 관하여 이동될 수 있다. 모든 액츄에이터 핀(3020)이 그들의 올바른 위치에 있게 된 후에, 형광체(420)는 경화될 수 있고 결과적 구조는 본 명세서의 다른 곳에서 설명된 바와 같이 처리되었다. 한 실시예에서, 액츄에이터 핀(3020)은 LEE(210)의 특정의 맵에 응답하여 제어된다.
도 12와 관련하여 논의된 것들과 같은 또는 성형되거나 텍스쳐링된 형광체를 이용하는 구조도 역시 첨가성 또는 공제성 프로세스(additive or subtractive process)에 의해 제조될 수 있고 백색 다이(200)의 형성 동안에 또는 그 이후에 실행될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 임의의 형상을 갖는 백색 다이(200)가 후속해서, 백색 다이(200)의 일부 위에 균일하게 또는 선택적으로 더 많은 형광체를 첨가함으로써 성형된다. 일부 실시예에서, 임의의 형상을 갖는 백색 다이(200)가 후속해서, 백색 다이(200)의 일부 위에 균일하게 또는 선택적으로 형광체의 하나 이상의 부분을 제거함으로써 성형된다.
본 발명의 일부 실시예에서, 몰드 기판(410)으로부터 백색 다이 또는 백색 다이 웨이퍼의 제거를 용이하게 하는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 일부 경우에 몰드 기판(410)에 대한 형광체의 접착력은 비교적 높을 수도 있고 접착력의 감소는 제조 프로세스를 용이하게 할 수 있다. 일부 실시예에서, 몰드 기판(410)은 프로세스의 다양한 양태들을 용이하게 하기 위해 상이한 접착 수준을 갖도록 고안되거나 처리될 수 있다. 예를 들어, 몰드 기판(410)은 LEE(210)의 아래에서 비교적 더 높은 접착력의 영역을 갖고 LEE(210)들 사이의 영역에서 비교적 더 낮은 접착력의 영역을 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 이것은 프로세스의 초기 단계들 동안에 몰드 기판(410)에 대한 LEE(210)의 접착을 용이하게 할 수 있는 반면, 형광체가 경화 또는 부분적으로 경화된 후에 몰드 기판(410)으로부터 백색 다이 또는 백색 다이 웨이퍼의 제거를 용이하게 한다. 도 31a 내지 도 31c는, LEE(210)가 몰드 기판(410) 위에 형성되는 도 31a에서 시작하는 이러한 접근법의 한 실시예를 도시한다. 도 31b는, 처리(3100)를 이용하여 구조가 처리되어 대체로 몰드 기판(410)의 특히 형광체(230)에 대한 접착 레벨을 감소시키는 이후의 제조 단계에서의 도 31a의 구조를 도시한다. 도 31c는 처리(3100) 이후의 도 31b의 구조를 도시하며, 여기서, 영역(3110)은 처리(3100) 이후에 비교적 감소된 접착력을 가진다. 일부 실시예에서, 처리(3100)는 플라즈마 처리, 습식 화학적 처리, 복사선에 대한 노출 등일 수 있다. 일부 실시예에서, 처리(3100)는, 형광체가 경화된 후에 백색 다이 또는 백색 다이 웨이퍼의 제거를 용이하게 하는 재료의 형성, 예를 들어, 몰드 기판(410) 상의 몰드 이형 화합물의 형성을 포함할 수 있다. 이 실시예의 일부 예에서, 처리(310) 동안에 LEE(210)의 상부에 형성된 재료는 (있다면) 제 위치에 남겨질 수 있는 반면, 다른 실시예에서는 LEE(210)의 상부에 형성된 재료는 형광체(230)의 형성 전에 제거될 수 있다. 특정한 처리(3100)는 본 발명의 제한이 아니다.
도 31a 내지 도 31c는 처리(3100)에 대한 마스크로서 LEE(210)를 이용하는 한 실시예를 도시하지만; 이것은 본 발명의 제한이 아니고, 다른 실시예에서는 다른 접근법들이 이용될 수 있다. 예를 들어, 스텐실 또는 마스크가 몰드 기판(410)에 또는 그 위에 적용되어 처리(3100)의 적용을 위한 패턴을 제공할 수 있다. 한 실시예에서, 처리(3100)는, 스텐실 또는 마스크를 필요로 하지 않고, 선택적으로 적용된다. 예를 들어, 처리(3100)는 몰드 기판(410) 위에서 이동하는 x-y 스테이지 상의 적용기(applicator)에 의해 적용되거나, 몰드 기판(410)이 고정된 적용기 아래에서 이동될 수도 있다. 한 실시예에서, 접착력은 접착층의 전부 또는 일부의 제거에 의해 또는 몰드 기판(410) 상의 컴포넌트에 의해 감소될 수 있다. 상이한 실시예에서, 이것은, 분무, 분배, 긁어내기(scraping) 등에 의해 이루어질 수 있다.
또 다른 실시예에서 경화된 형광체(230)에 대한 감소된 접착력을 갖는 필름이 몰드 기판(410)에 선택적으로 적용될 수 있다. 도 32a 및 도 32b는 이러한 접근법의 한 실시예를 도시한다. 도 32a는 몰드 기판(410) 상의 LEE(210)를 도시한다. 필름(3210), 예를 들어, 몰드 이형 필름이 이 구조에 선택적으로 적용되었다. 적용은 몰드 기판(410) 상의 LEE(210)의 제공 이전에 또는 이후에 이루어질 수 있다. 일부 실시예에서, 필름(3210)은 몰드 기판(410) 상에 직접 LEE(210)를 위치시키기 위한 개방 영역을 남겨두는 절단부 또는 홀을 포함하는 반면 다른 경우에서는 절단부는 몰드 기판(410) 상에 LEE(210)가 형성된 후에 몰드 기판(410) 상의 오버레잉 필름(3210)을 허용한다. 도 32b는 형광체(320)의 적용 및 경화 이후의 도 32a의 구조를 도시한다. 알 수 있는 바와 같이, 이 구조는, 필름(3210)을 포함하는 영역들이 형광체(230)에 대한 감소된 접착력을 갖기 때문에 (단품화 이후의) 백색 다이 또는 백색 다이 웨이퍼의 제거를 용이하게 할 수 있다.
한 실시예에서 필름(3210)은, 도 33a 및 도 33b에 구체적으로 도시된 바와 같이, 다이 및/또는 컨택트 기복을 제어하는 방법으로서 이용될 수 있다. 도 33a는 도 32b의 한 다이의 확대도로서, LEE(210)의 엣지에 관한 필름(3210)의 두께를 도시하고 있다. 필름(3210)의 두께는, 단품화와 몰드 기판(410)로부터의 제거 이후의 도 33a의 백색 다이에 대해 도 33b에 도시된 바와 같은 소정의 다이 기복(960)을 달성하도록 조절될 수 있다. 한 실시예에서, 필름(3210)은, 도 33c에 도시된 바와 같이 LEE(210)의 엣지로부터 이격되어 도 33d에 도시된 바와 같이 계단화된 다이 기복(960)을 갖는 백색 다이를 생성할 수 있다.
일부 실시예에서, 몰드 기판(410)은 하나보다 많은 재료로 구성될 수 있고, 여기서, 재료들 각각은 특정한 목적을 위해 최적화된다. 예를 들어, 도 34는 부분들(3410 및 3420)을 갖는 몰드 기판(410)을 도시한다. 한 실시예에서, 부분(3410)은 프로세스 동안에 LEE(210)를 제 위치에 유지하기에 충분한 접착 레벨을 갖도록 최적화되는 반면, 부분(3420)은 경화된 형광체(230)의 용이한 제거를 허용하기에 충분히 낮은 접착 레벨을 갖도록 최적화된다.
역시 또 다른 실시예에서 몰드 기판(410)은, 도 35a 및 도 35b에 도시된 바와 같이, 컨택트의 전부 또는 일부 및/또는 LEE(210)의 일부가 임베딩되어 들어갈 수 있는 압축가능한 또는 변형가능한 재료를 포함하거나 본질적으로 이들로 구성될 수 있다. 도 35a는 몰드 기판(410) 내로 임베딩된 컨택트의 전부 또는 일부를 도시하고 있는 반면 도 35b는 몰드 기판(410) 내에 임베딩된 컨택트와 다이의 측벽의 일부를 도시하고 있다. 일부 실시예에서 이것은 다이 및/또는 컨택트 기복을 제어하는 한 방식으로 이용될 수 있다. 일부 실시예에서 변형가능한 층은 몰드 기판(410) 상의 접착층을 포함할 수 있는 반면 다른 실시예들에서는 변형가능한 층은 LEE(210)에 대한 실질적인 접착을 갖지 않을 수도 있다. 한 실시예에서 몰드 기판은 다이 기복을 제어하도록 패터닝 또는 구성되는데; 예를 들어, 몰드 기판은 도 36에 도시된 바와 같이 LEE(210)의 일부가 삽입되어 들어가는 압입 자국(indentation)을 가질 수도 있다.
상기 논의는 LEE(210)에 인접한 영역에서의 접착력의 감소에 중점을 두었지만, 예를 들어, LEE(210) 아래의 영역에서 접착력을 증가시키는 다른 접근법도 이용될 수 있다. 예를 들어, 몰드 기판(410)은 특히 형광체(230)에 대해 비교적 낮은 접착력을 가질 수 있지만, 프로세스 동안에 LEE(210)를 제 위치에 유지하기에 충분한 접착력을 가질 수도 있다. 일부 실시예에서, 이러한 몰드 기판(410)은 LEE(210) 아래의 영역에서 접착 레벨을 증가시키도록 처리될 수 있다. 예를 들어, "비-점착성" 몰드 기판(410) 상에 접착제가 선택적으로 피착될 수 있다. 일부 실시예에서, 접착제의 선택적 인가는, 스크린 프린팅, 스텐실 프린팅, 선택적 분무, 접착성 테이프의 적용 등에 의해 이루어질 수도 있다.
한 실시예에서, 몰드 기판(410)은 진공이 가해지는 복수의 홀을 포함한다. LEE(210)가 홀 위에 놓이고 도 37에 도시된 바와 같은 홀에 적용된 진공에 의해 제 위치에 유지된다. 도 37은 접속(3720)에 의해 진공 소스 또는 진공 펌프에 접속되는 홀(3710)을 갖는 몰드 기판(410)을 도시하고 있다. LEE(210)는 진공의 적용에 의해 제 위치에 유지된 다음 백색 다이 또는 백색 다이 웨이퍼의 형성 후에 진공이 제거되어, 백색 다이 또는 백색 다이 웨이퍼의 제거를 용이하게 한다. 도 37의 개략도는 각각의 LEE(210)에 대해 하나의 진공 홀(3710)을 도시하고 있지만, 이것은 본 발명의 제한이 아니고, 다른 실시예에서는 각각의 LEE(210)는 하나보다 많은 진공 홀(3710)과 연관될 수 있다. 일부 실시예에서, 선택사항적 재료는 몰드 기판(410) 상에서 진공 홀(3710)들 사이에 위치할 수 있다. 선택사항적 재료는, 몰드 이형 화합물, 몰드 이형 필드 또는 형광체(230)가 몰드 기판(410)에 점착하는 것을 방지하는 기타의 재료나 필름을 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 몰드 기판(410)과 각각의 LEE(210)의 전부 또는 일부 사이에 제2 재료, 예를 들어, 유연하거나 변형가능한 자료를 배치하는 것이 유익할 수 있다. 한 실시예에서, 유연하거나 변형가능한 재료는 LEE(210)에 대한 진공 밀봉을 용이하게 하여, 몰드 기판(410)으로의 LEE(210)의 접합을 개선할 수 있다. 한 실시예에서, 유연하거나 변형가능한 재료는 몰드 기판(410)으로부터의 경화된 백색 다이 또는 백색 다이 웨이퍼의 제거를 용이하게 한다.
한 실시예에서, 몰드 기판(410)은, 도 38에 도시된 바와 같이, 진공 홀과 계단화된 구조를 결합한다. 도 38은 또한 선택사항적인 제2 재료(3810)를 도시한다. 한 실시예에서, 도 38의 구조는 다이 및/또는 컨택트 기복을 제어하는데 이용될 수 있다. 일부 실시예에서 몰드 기판과 관련하여 설명된 접근법들의 다양한 요소들은 여기서 논의된 것과는 상이한 순서로 또는 조합하여 이용될 수 있다.
상기 논의된 구조에서 LEE(210)는, 기판, 예를 들어 도 17a의 기판(1710)을 포함하는 것을 도시되어 있지만; 이것은 본 발명의 제한이 아니고, 다른 실시예에서는, 기판은 부분적으로 또는 완전히 제거될 수도 있다. 도 39a 및 도 39b는 백색 다이(3900, 3901)의 2개의 가능한 실시예의 개략도를 도시하고, 여기서 LEE(3910)는 기판을 부분적으로 또는 완전히 제거시킨다. 도 39a에서, 형광체(230)는 LEE(3910)의 상부 표면의 전부 또는 실질적으로 전부를 덮지만 측면은 극히 적은 부분만을 덮거나 전혀 덮지 않는 반면, 도 39b에서는 형광체(230)는 LEE(3910)의 상부 표면의 전부 또는 실질적 전부와 측면들의 적어도 일부를 덮는다. 일부 실시예에서, 기판의 제거 결과, LEE(3910)으로부터의 측면 방출이 전혀 없거나 거의 없게 되므로, 광의 전부는 LEE(3910)의 상부 표면으로부터 방출된다. 이 경우, 도 39a에 도시된 바와 같이, LEE(3910)의 상부 표면의 전부 또는 일부만을 형광체(230)로 덮음으로써 원하는 광학적 특성을 달성하는 것이 가능할 수 있다. 측면 방출이 여전히 발생하는 실시예에서, 형광체는 도 39b에 도시된 바와 같이 LEE(3910)의 측벽의 전부 또는 일부 상에 형성될 수 있다.
일부 실시예에서, 기판(1710)은, 예를 들어, 실리콘 또는 사파이어 또는 갈륨 비화물을 포함하거나 본질적으로 이들로 구성될 수 있다. 한 실시예에서, 시작 구조는 실리콘 기판 상의 III-질화물 기반의 LED를 포함한다. 한 실시예에서, 시작 구조는 갈륨 비소 기판 상의 III-비화물/인화물 기반의 LED를 포함한다.
도 40a 내지 도 40c는 도 39a 및 도 39b에 도시된 것들과 유사한 구조의 제조를 위한 한 방법을 도시하고 있다. 도 40a는, 기판(1710)과, 몰드 기판(410) 위에 형성된 장치 층(4010)을 포함하는 LEE들의 웨이퍼를 도시한다. 일부 실시예에서, 장치 층(4010)은 도 17a로부터의 층들(1720, 1730, 및 1740)을 포함할 수 있다. 도 40a에서, LEE(3910)는 원형 점선으로 식별되고 일부 실시예에서는 기판(1710)의 전부 또는 일부를 제외하고 도 17a의 구조(1700) 전부를 포함한다. 도 40b는, 이후의 제조 스테이지로서 기판(1710)이 제거된 이후의 도 40a의 구조를 도시한다. 다른 실시예에서, 도 40b의 구조는 기판(1710)의 일부를 포함할 수 있다. 도 40c는, 이후의 제조 스테이지로서 형광체(230)의 형성 및 경화와 백색 다이(3900)로의 단품화 이후의 도 40b의 구조를 도시한다.
기판(1700)은, 다양한 수단에 의해, 예를 들어, 화학적 에칭, 건식 에칭, 반응성 이온 에칭, 레이저 리프트-오프, 랩핑, 연마, 박리 등을 이용하여 제거될 수 있고, 기판(1700)의 제거 방법은 본 발명의 제한이 아니다. 일부 실시예에서, 방법들의 조합이 이용되어 기판(1700)을 제거할 수 있다. 일부 실시예에서, 선택적 제거 프로세스, 예를 들어, 선택적 에칭, 또는 에칭 정지층이 이용되어 기판(1700)의 제거를 용이하게 할 수 있다.
도 40d는 도 39b의 백색 다이(3901)를 형성하는 방법의 한 실시예의 일부를 도시한다. 이 실시예에서, 층(4010)의 전부 또는 일부는 인접한 LEE들 사이에서 제거된다. 일부 실시예에서, 기판(1700)의 일부도 역시 제거될 수 있다. 이 실시예에서, 제거는 몰드 기판(410) 위에서의 형성 이전에 발생한다. 알 수 있는 바와 같이, 기판(1700)이 완전히 또는 부분적으로 제거된 후에, 형광체(230)가 형성되고 경화되고 단품화되어, 결과적인 구조는 도 39b에 도시된 바와 같은, 백색 다이(3901)가 된다. 또 다른 실시예에서, 표면 상에 LEE(210)를 갖는 기판(1700)은 (도4a에 도시된 구조와 유사한) 몰드 기판(410)으로의 이송 이전에 단품화된 다음, LEE들이 몰드 기판(410) 상에 존재하는 동안 기판(1700)은 완전히 또는 부분적으로 제거된다. 형광체(230)의 형성에 관해 기판(1700)을 제거하는 방법 및 순서는 본 발명의 제한이 아니다.
도 39a 및 도 39b에 도시된 구조 각각은 하나의 LEE(3910)를 포함하지만, 이것은 본 발명의 제한이 아니고, 다른 실시예에서는 백색 다이(3900 및 3901) 각각은, 도 40e 및 도 40f에 도시된 바와 같이, 복수의 LEE(3901)를 포함할 수 있다. 또한, 기판(1700)을 갖는 백색 다이(210)에 대해 여기서 설명된 기술들 및 접근법들 중 임의의 것 또는 모두는 기판(1700)의 전부 또는 일부가 없는 백색 다이에 적용될 수 있다.
일부 실시예에서, 백색 다이 웨이퍼는 일괄처리 또는 반-일괄처리 모드에서 단품화될 수도 있다. 한 실시예에서 백색 다이는 회전 컷터, 예를 들어, 피자 절단 툴과 유사한 원형 블레이드를 이용하여 단품화된다. 한 실시예에서 복수의 블레이드가 공통의 축 상에서 함께 집결되어 복수의 절단을 동시에 행하여, 단품화 시간을 줄일 수 있다. 일부 실시예에서 복수의 절단면을 갖는 맞춤형 단일체 블레이드가 이용될 수도 있다. 이러한 병렬성은, 예를 들어, 다이싱 또는 톱질 또는 레이저 절단 또는 워터젯 절단과 같은 다른 접근법들에 대해서도 이용될 수 있다. 모든 백색 다이 또는 한 그룹의 백색 다이를 동시에 단품화하는 다이가 제조되는 다이 절단은 본 발명의 실시예들에서 이용될 수 있는 또 다른 일괄처리 단품화 기술이다.
일부 실시예에서 단품화에 이용되는 블레이드는 백색 다이의 경사진 측벽을 형성하도록 각도를 이룰 수 있다. 일부 실시예에서 도 41a 및 도 41b에 도시된 바와 같이, 성형된 블레이드가 이용되어 백색 다이에 형상을 부여할 수 있고, 여기서 블레이드(4100)는, 형광체(230)에서 상보적 형상을 야기하는 2개의 예시적인 형상을 갖는 것으로 도시되어 있다.
일부 실시예에서, 형광체는, 이송 동작, 예를 들어, 집어 놓기 동작을 용이하게 하는 표면 또는 표면의 일부를 제공하도록 성형될 수 있다. 예를 들어, 만곡된 형광체 표면을 갖는 구조는 진공 툴을 이용한 집어 놓기를 용이하게 하는 평탄한 부분을 가질 수도 있다. 일부 실시예에서 형광체에 하나 이상의 피쳐가 형성되어 반자동화된 또는 자동화된 장비에 의해 인식될 수 있는 식별 마크 또는 기준 마크로서 역할할 수도 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서 이러한 기준 마크의 정렬은, 자동화된 집어 놓기 툴에 의해 집어 놓기 뿐만 아니라 배선 보드 상의 배치를 위해 백색 다이를 식별하고 배향하는데에 이용될 수 있다. 이러한 배향은 백색 다이의 중심, 컨택트의 위치, 또는 백색 다이의 극성(즉, 어느 컨택트가 p-컨택트이고 어느 컨택트가 n-컨택트인지)을 파악하는 것을 포함할 수 있다. 도 42a 내지 도 42d는, 모따기(chamfers)(도 42a), 홈(grooves)(도 42b), 융기된 영역(raised regions)(도 42c), 및 경사진 표면(sloped surfaces)(도 42d)을 포함한, 이러한 기준 마크의 몇 가지 예를 도시한다. 이들 예들은 본 발명의 개념을 설명하기 위한 것이지 제한하기 위한 것이 아니다. 이러한 피쳐들은, 카메라 또는 비젼 시스템에 의해 볼 수 있도록, 또는 백색 다이(210)의 표면의 나머지와는 상이하게 광을 반사하여 그에 따라 백색 다이 뿐만 아니라 그 배향과 위치의 식별을 용이하게 하도록 설계될 수 있다. 이러한 기준 피쳐의 정렬은 백색 다이 형성 프로세스의 일부로서 형성될 수 있다. 예를 들어, 이러한 피쳐들은 몰드의 일부일 수 있거나, 이들은, 예를 들어, 레이저 절단, 압입, 삭마 등에 의해, 형광체(230)의 경화 또는 부분적 경화 후에 형성될 수 있다. 기준 마크의 형성 방법은 본 발명의 제한이 아니다.
본 발명의 한 실시예에서, 반사층이 백색 다이(210)의 하부 표면의 전부 또는 일부 상에 형성되어 광을 컨택트로부터 멀어지는 방향으로 되반사한다. 도 43은 반사층(4310)을 포함하는 백색 다이(4300)를 도시한다. 반사층(4310)은 형광체(230) 및/또는 LEE(210)에 의해 방출된 광의 파장에 대해 반사성일 수 있다. 일부 실시예에서, 반사층(4310)은 형광체(230) 및/또는 LEE(210)에 의해 방출된 광의 파장에 대해 25%보다 큰 반사율을 가진다. 일부 실시예에서, 반사층(4310)은 형광체(230) 및/또는 LEE(210)에 의해 방출된 광의 파장에 대해 50%보다 큰 반사율을 가진다. 일부 실시예에서, 반사층(4310)은 형광체(230) 및/또는 LEE(210)에 의해 방출된 광의 파장에 대해 75%보다 큰 반사율을 가진다.
반사층이 형성될 수 있는 다양한 방식이 있다. 한 실시예에서, 형광체(230) 및/또는 LEE(210)에 의해 방출된 광의 파장에 대해 반사성인 재료의 분말이, 도 44에 도시된 바와 같이, 몰드 기판(410) 상에서의 LEE(210)의 형성 이후에 몰드 기판(410) 위에 분산된다. 도 44에서 알 수 있는 바와 같이, 이것은 LEE(210)의 상부 상의 분말의 일부(4410)와 직접적인 몰드 기판(410) 상의 분말의 일부(4420)를 야기한다. 일부 실시예에서, 분말(4420)은 몰드 기판(410)에 접착될 수 있지만 LEE(210)의 상부에는 잘 접착되지 않으며, 도 44에 도시된 구조는 기울어지거나, 반전되거나, 개스 제트에 노출되거나, 흔들림 처리되거나 기타의 방식으로 처리되어 LEE(210)의 상부의 분말(4410)을 제거한다. 그 다음, 백색 다이 형성 프로세스가 도 44에 도시된 구조에 적용되어, 백색 다이(4300)(도 43)를 생성하고, 여기서, 반사층(4310)은 반사 분말로 구성된다. 일부 실시예에서, 반사 분말은, 건식 실리카, 건식 알루미나, TiO2 등 중에서 하나 이상을 포함할 수 있지만; 반사 분말의 조성은 본 발명의 제한이 아니다. 일부 실시예에서, 분말(4410)은 약 1 ㎛ 내지 약 50 ㎛ 범위의 치수를 갖는 입자로 형성되지만, 분말 입자들의 크기는 본 발명의 제한이 아니다. 일부 실시예에서, 분말(4410)이 접착, 임베딩, 또는 주입되는 형광체 층은 약 0.1 ㎛ 내지 약 30 ㎛ 범위의 두께를 갖지만, 이 층의 두께는 본 발명의 제한이 아니다.
이 접근법의 또 다른 양태는, 본 명세서의 다른 곳에서 설명된 것과 유사하게, 몰드 기판(410)으로의 경화된 형광체(230)의 접착력을 수정하는데 이용될 수 있다는 것이다. 예를 들어, 반사층이 분말로부터 형성된다면, 그 분말은 또한 몰드 기판(410)으로의 경화된 형광체(230)의 접착력을 감소시킬 수도 있다. 반사층이 필름이라면, 후속해서 논의되는 바와 같이, 반사층은, 몰드 이형 필름과 관련된 논의와 유사하게, 몰드 기판(410)으로의 경화된 형광체(230)의 접착력을 감소시키도록 작용하거나 설계될 수 있다.
이 접근법의 또 다른 실시예에서, 반사층은 반사 필름을 이용하여 형성된다. 예를 들어, 몰드 이형 필름과 유사한, 반사 필름(4510)은, 도 45a에 도시된 바와 같이, 몰드 기판(410)의 일부 위에 배치될 수 있다. 형광체(230)의 형성 및 경화(도 45b)와 단품화(도 45c) 이후에, 반사 필름(4510)은, 몰드 이형 필름의 경우에서와 같이, 경화된 형광체(230)와 몰드 기판(410) 사이의 접착력을 감소시키도록 작용하는 것 대신에 백색 다이의 경화된 형광체(230)에 접착 및/또는 그 내부에 임베딩된다. 여기서 논의된 바와 같이, 이 필름은 단독으로 또는 다른 접근법과 조합하여 다이 및 컨택트 기복을 제어하는데 이용될 수 있다. 일부 실시예에서, 반사 필름(4510)은, Cr, Al, Au, Ag, Cu, Ti 등의 금속 필름이나 호일을 포함한다. 일부 실시예에서, 반사 필름(4510)은 약 0.25 ㎛ 내지 약 50 ㎛ 범위의 두께를 가질 수 있지만; 반사 필름(4510)의 두께는 본 발명의 제한이 아니다. 일부 실시예에서, 반사 필름(4510)은 LEE(210)의 측면(들)로부터 방출된 광을 차단하기에 충분히 두껍지 않다. 한 실시예에서, 반사 필름(4510)은 몰드 기판(410) 상의 LEE(210)의 위치에 대응하는 홀들과 함께 패터닝된 호일이다.
한 실시예에서, 반사층(4310)은 몰드 기판(410) 상에 피착되고 패터닝되어 직접 몰드 기판(410) 상의 LEE(210)의 배치를 허용한다. 한 실시예에서, 반사층(4310)은, 예를 들어, 쉐도우 마스크(shadow mask)를 통해 또는 증발, 스퍼터링, 분무 등에 의한 선택적 적용에 의해, 몰드 기판(410)에 선택적으로 적용될 수 있다. 한 실시예에서, 반사층은, 프린팅, 예를 들어, 스크린, 스텐실, 잉크젯, 그라비어, 플렉소 프린팅에 의해 형성될 수 있다. 한 실시예에서, 반사층(4310)은 하나보다 많은 층의 재료, 예를 들어, 캐리어와 반사층으로 구성될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 반사층(4310)은 형성 이후 백색 웨이퍼에 적용될 수 있다. 예를 들어, 반사층(4310)은 백색 웨이퍼의 하부 상의 반사층의 선택적 피착에 의해 형성될 수 있고, 여기서, 반사 재료는, LEE(210)의 전기 컨택트의 임의의 부분과 접촉하지 않도록 형성된다. 일부 실시예에서, 이것은, 예를 들어, 증발, 물리적 증착, 스퍼터링, 화학적 증착, 도금 등에 의한, 금속층, 예를 들어, Cr, Al, Au, Ag, Cu, Ti 등의 피착에 의해 이루어질 수 있다. 일부 실시예에서, 이것은 패터닝된 호일의 라미네이션에 의해 달성될 수 있다.
일부 실시예에서, 반사층(4310)은 절연성 또는 비교적 절연성일 수 있다. 예를 들어, 반사층(4310)은, 상이한 굴절률을 갖는 재료들의 교대하는 층들로 구성된, 유전체 미러 또는 브랙(Bragg) 반사기를 포함할 수 있다. 이러한 재료들의 예로서는, 실리콘 이산화물, 실리콘 질화물, 또는 이들 재료들의 혼합물이 포함된다.
반사층(4310)은 정반사기 또는 확산 반사기일 수 있다. 예를 들어, 분말로 형성된 반사층(4310)은 더 확산성의 반사기를 제공하는 반면 금속 호일 또는 필름으로 형성된 반사층(4310)은 더 정반사성의 반사기를 제공할 수 있다. 반사층(4310)은 또한, 예를 들어, 백색 PET, 기타의 백색 플라스틱 필름, WhiteOptics LLC에 의해 제조된 White97 또는 Furukawa에 의해 제조된 MCPET 등의 백색 필름과 같은, 확산 반사 필름을 포함하거나 본질적으로 이것으로 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 백색 잉크 또는 페인트가 백색 웨이퍼의 배면에 선택적으로 적용되어 반사층(4310)을 형성할 수 있다. 백색 웨이퍼에 대한 적용을 위해 재료들의 적용이 논의되었지만, 이러한 재료는 단품화된 백색 다이의 배면에 적용될 수 있다.
일부 실시예에서 다이에 대한 형광체의 몰딩은 하나 이상의 다른 프로세스와 결합될 수 있다. 예를 들어, 한 실시예에서, 광학 소자(예를 들어, 렌즈)가 백색 다이에 코몰딩(comold) 또는 동시에 몰딩될 수 있다. 이러한 구조가 도 46a 내지 도 46c에 도시되어 있다. 도 46a는 광학 소자(4610)를 포함하는 백색 다이의 예를 도시하는 반면, 도 46b 및 도 46c는 발광 소자의 기판이 부분적으로 또는 완전히 제거되어 있는 광학 소자(4610)를 갖는 백색 다이의 예를 도시하고 있다.
한 실시예에서 도 46a 내지 도 46c에 도시된 것들과 같은 구조는, 백색 다이 제작을 위한 프로세스 동안에 몰드 상부(1031)에 광학 소자들의 어레이를 추가함으로써 형성될 수 있다. 도 47a는 몰드 상부(1031)와 형광체(230) 사이의 광학 소자들의 광학적 어레이(4710)를 도시한다. 도 47b는, 형광체(230)의 경화와 단품화 이후에 광학 소자(4610)를 포함하는 몰드 기판(410) 상의 백색 다이를 도시한다. 일부 실시예에서, 광학 소자(4610)는 프레넬 렌즈(Fresnel lens) 또는 종래의 렌즈일 수 있다. 일부 실시예에서, 광학 소자(4610)는 초기에는 앞서 논의된 바와 같은 광학 어레이(4710) 등의 광학 소자들의 어레이의 일부일 수 있는 반면, 다른 실시예에서는 하나 이상의 광학 소자(4610)는 형성 프로세스에서 개별적으로 배치될 수 있다. 한 실시예에서, 광학 어레이(4710)는 몰드 상부(1031)의 전부 또는 일부일 수 있다.
또 다른 실시예에서, 광학 어레이(4710)는 도 48에 도시된 바와 같이 백색 다이 웨이퍼(4810)의 제작 이후에 백색 다이 웨이퍼(4810)에 결합될 수 있다. 한 실시예에서 백색 다이 웨이퍼(4810)의 형광체(230)는 부분적으로 경화되고, 광학 어레이(4710)와 짝을 이룬 다음, 광학 어레이(4710)를 백색 다이 웨이퍼(4810)에 물리적으로 부착하기 위해 추가의 경화에 놓일 수 있다. 한 실시예에서, 접착제는 광학 어레이(4710)를 백색 다이 웨이퍼(4810)에 부착하는데 이용될 수 있다. 접착제의 예로서는, 광학 접착제, 분무 접착제, 접착 테이프, 폴리우레탄, 형광체(230)에 대한 바인더로서 이용되는 것과 동일한 재료 등이 포함된다. 백색 다이 웨이퍼(4810)로의 광학 어레이(4710)의 부착 방법은 본 발명의 제한이 아니다. 일부 실시예에서, 접착제는 형광체(230)와 광학 어레이(4710) 사이에서 정합하는 계수를 제공하는 굴절 계수를 가진다. 일부 실시예에서, 백색 다이 웨이퍼(4810)로의 광학 어레이(4710)의 부착 이후에, 단품화가 이루어져 구조를 더 작은 요소들로 분리하고, 요소 각각은 적어도 하나의 LEE(210)와 하나의 광학 소자(4610)를 포함한다.
도시된 바와 같이, 광학 어레이(4710)는, 도 47a 및 도 50에서는 백색 다이(200)와 정렬되거나 실질적으로 정렬된 하나 이상의 광학 소자(4610)를 포함하거나 본질적으로 이들로 구성된다. 광학 어레이(4710)는 통상적으로 광학 소자(4610)들의 어레이를 특징으로 하는데; 일부 실시예에서는, 하나의 광학 소자(4610)는 각각의 백색 다이(200)와 연관되는 반면, 다른 실시예에서는 복수의 백색 다이(200)가 하나의 광학 소자(4610)와 연관되거나, 복수의 광학 소자(4610)가 단일의 백색 다이(200)와 연관되거나, 어떠한 계획된 광학 소자도 백색 다이(200)와도 연관되지 않고, 예를 들어, 광학 어레이(4710)의 전부 또는 일부는 평탄하거나 거친 표면을 갖는 플레이트일 수 있다. 한 실시예에서, 광학 어레이(4710)는, 백색 다이(200)에 의해 생성된 광을 산란(scatter), 확산(diffuse), 및/또는 퍼뜨리는(spread out) 소자 또는 피쳐를 포함한다.
광학 어레이(4710)는 실질적으로 광학적으로 투명하거나 반투명할 수 있다. 예를 들어, 광학 어레이(4710)는 약 400 nm 내지 약 600 nm 범위의 광 파장에 대해 80% 보다 큰 투과율을 보일 수도 있다. 한 실시예에서, 광학적 어레이(4710)는 백색 다이(200)에 의해 방출된 광의 파장에 대해 투명한 재료를 포함하거나 본질적으로 이것으로 구성된다. 광학 어레이(4710)는 실질적으로 유연하거나 강성일 수 있다. 일부 실시예에서, 광학 어레이(4710)는 복수의 재료 및/또는 층을 포함한다. 광학 소자(4610)는 광학 어레이(4710)에 또는 광학 어레이(4710) 상에 형성될 수 있다. 광학 어레이(4710)는, 예를 들어, 아크릴, 폴라카보네이트, 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리카보네이트, 폴리에테르술폰, 폴리에스테르, 폴리이미드, 폴리에틸렌, 실리콘, 유리 등을 본질적으로 이들로 구성될 수 있다. 광학 소자(4610)는, 에칭, 연마, 연삭, 머시닝, 몰딩, 엠보싱, 압출, 주조 등에 의해 형성될 수 있다. 광학 소자(4610)의 형성 방법은 본 발명의 실시예의 제한이 아니다.
광학 어레이(4710)와 연관된 광학 소자(4610)는 모두 동일하거나 서로 상이할 수 있다. 광학 소자(4610)는, 예를 들어, 굴절 광학소자, 회절 광학소자, 전반사(TIR) 광학소자, 프레넬 광학소자 등, 또는 상이한 타입의 광학 소자들의 조합을 포함하거나 본질적으로 이들로 구성될 수 있다. 광학 소자(4610)는 광 방출기들의 어레이, 형광체, 및 광학 소자로부터의 특정한 광 분포 패턴을 달성하도록 성형되거나 설계될 수 있다.
본 명세서에서 사용될 때, "정렬" 및 "정렬된"이란, 한 구조, 예를 들어, 백색 다이(200)의 중심이 또 다른 구조, 예를 들어, 광학 소자(4610)의 중심과 정렬된다는 것을 의미할 수 있지만; 이것은 본 발명의 제한이 아니고, 다른 실시예에서는, 정렬이란 복수의 구조들의 지오메트리간의 특정한 관계를 말한다.
상기 논의가 주로 형광체를 포함하는 발광 소자에 주로 중점을 두었지만, 이 접근법은 형광체 없는 발광 소자를 경제적으로 형성하는 접근법으로서 이용될 수 있고, 여기서, LEE를 둘러싼 재료는, 도 49a 내지 도 49e에 도시된 바와 같이, 아무런 광-변환 재료도 없는 투명한 재료(4910)이다. 이것은 "클리어 다이"(4900)라 부를 수 있다. 이 경우 투명한 재료는 바인더 또는 봉지재(encapsulant)라 부를 수 있다. 이 경우에 구조는 전술된 예들과 유사하게 나타날 수 있지만, 차이점은 아무런 광-변환 재료도 존재하지 않고 이러한 소자에 의해 방출된 광은 LEE에 의해 방출된 광이라는 것이다. 일부 실시예에서, 다른 재료들, 예를 들어, 광을 산란시키는 재료가 바인더에 존재할 수 있다. 도 49a 내지 도 49e는 LEE(210)와 바인더 또는 봉지재(4910)를 포함하는 클리어 다이(4900)의 예들을 도시한다. 본 발명에 관하여 논의된 변형들 중 임의의 것 또는 모두는 클리어 다이를 생성하는데 이용될 수 있다. 이 접근법은 매우 큰 용적의 클리어 다이의 저비용 제조를 허용한다. 일부 실시예에서 LEE(210)는 LED를 포함하거나 본질적으로 이것으로 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, LEE(210)는, 임의의 가시 색상 범위, 예를 들어, 적색, 오렌지, 황색, 녹색, 호박색, 청색 등에서, 또는 가시 범위 바깥의 파장, 예를 들어, 적외선 및 자외선으로, 광을 방출할 수 있다. 도 49a 내지 도 49c는 바인더(4910)의 다양한 형상들을 갖는 클리어 다이(4900)의 예를 도시하는 반면, 도 49d는 코-몰딩된 광 섬유(4920)를 갖는 클리어 다이의 예를 도시한다. 광 섬유(4920)는, 예를 들어, 광의 추출(outcoupling) 또는 LEE(210) 광학 특성의 모니터링에 이용될 수 있다. 이러한 광 섬유 결합은 백색 다이와 함께 이용될 수도 있다. 도 49e는, 백색 다이에 관하여 전술된 바와 같은, 광학 소자(4610)와 통합된 클리어 다이(4900)를 도시한다.
도 50 내지 도 58은 하나 이상의 광학 소자를 특징으로 하는 본 발명의 상이한 실시예들을 나타낸다. 도 50은 통합된 광학 소자를 갖는 도 27 및 도 28의 구조를 도시한다. 도 50에서, 각각의 백색 다이(200)는 그와 연관된 광학 소자(4610)를 가진다.
도시된 바와 같이, 렌즈(optic; 5010)는, 도 50에서는 백색 다이(200)와 정렬되거나 실질적으로 정렬된 하나 이상의 광학 소자(4610)를 포함하거나 본질적으로 이것으로 구성된다. 렌즈(5010)는 통상적으로 광학 소자(4610)들의 어레이를 특징으로 하는데; 일부 실시예에서는, 하나의 광학 소자(4610)는 각각의 백색 다이(200)와 연관되는 반면, 다른 실시예에서는 복수의 백색 다이(200)가 하나의 광학 소자(4610)와 연관되거나, 복수의 광학 소자(4610)가 단일의 백색 다이(200)와 연관되거나, 어떠한 계획된 광학 소자도 백색 다이(200)와도 연관되지 않고, 예를 들어, 렌즈(5010)는 평탄하거나 거친 표면을 갖는 플레이트일 수 있다. 한 실시예에서, 렌즈(5010)는, 백색 다이(200)에 의해 생성된 광을 산란(scatter), 확산(diffuse), 및/또는 퍼뜨리는(spread out) 소자 또는 피쳐를 포함한다.
렌즈(5010)는 실질적으로 광학적으로 투명하거나 반투명할 수 있다. 예를 들어, 렌즈(5010)는 약 400 nm 내지 약 600 nm 범위의 광 파장에 대해 80% 보다 큰 투과율을 보일 수도 있다. 한 실시예에서, 렌즈(5010)는 백색 다이(200)에 의해 방출된 광의 파장에 대해 투명한 재료를 포함하거나 본질적으로 이것으로 구성된다. 렌즈(5010)는 실질적으로 유연하거나 강성일 수 있다. 일부 실시예에서, 렌즈(5010)는 복수의 재료 및/또는 층으로 구성된다. 광학 소자(4610)는 렌즈(5010)에 또는 렌즈(5010) 상에 형성될 수 있다. 렌즈(5010)는, 예를 들어, 아크릴, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리카보네이트, 폴리에테르술폰, 폴리에스테르, 폴리이미드, 폴리에틸렌, 실리콘, 유리 등을 포함하거나 본질적으로 이들로 구성될 수 있다. 광학 소자(4610)는, 에칭, 연마, 연삭, 머시닝, 몰딩, 엠보싱, 압출, 주조 등에 의해 형성될 수 있다. 광학 소자(4610)의 형성 방법은 본 발명의 실시예의 제한이 아니다.
렌즈(5010)와 연관된 광학 소자(4610)는 모두 동일하거나 서로 상이할 수 있다. 광학 소자(4610)는, 예를 들어, 굴절 광학소자, 회절 광학소자, 전반사(TIR) 광학소자, 프레넬 광학소자 등, 또는 상이한 타입의 광학 소자들의 조합을 포함하거나 본질적으로 이들로 구성될 수 있다. 광학 소자(4610)는 광 방출기들의 어레이, 형광체, 및 광학 소자로부터의 특정한 광 분포 패턴을 달성하도록 성형되거나 설계될 수 있다.
도 50에 도시된 렌즈(5010)의 배면과 백색 다이(200) 사이의 공간(5020)은 부분적 진공이거나 공기로 채워지거나, 액체 또는 기타의 개스로 채워지거나, 하나 이상의 다른 재료로 채워지거나 부분적으로 채워진다. 한 실시예에서, 영역(5020)은, 형광체(230)에 대한 바인더로서 이용되는 재료와 유사하거나 동일한, 투명한 재료로 채워지거나 부분적으로 채워져, 백색 다이(200)에서의 TIR 손실을 감소시키고 백색 다이(200)와 광학소자(4610) 사이의 향상된 광 결합을 제공한다.
도 51에 도시된 구조는 도 50에 도시된 것과 유사하지만; 도 51에서, 오목부(5100)가 렌즈(5010)에 형성되어 백색 다이(200)를 수용하거나 부분적으로 수용한다. 백색 다이(200)는, 예를 들어, 일괄처리 프로세스로 또는 집어 놓기 툴을 이용하여, 오목부(5100) 내에 형성 또는 삽입될 수 있다. 백색 다이(200)는, 기계적으로, 또는 접착제나 아교를 이용하여, 오목부(5100) 내에 유지될 수 있다. 한 실시예에서, 백색 다이(200)는, 형광체(230)와 함께 이용되는 바인더 또는 매트릭스와 유사하거나 동일한 투명한 재료에 의해 제 위치에 유지된다. 한 실시예에서, 오목부(5100)는 백색 다이(200)보다 크다. 한 실시예에서, 오목부(5100)는 백색 다이(200)를 겨우 수용할 정도로 크기 조정된다. 도 52 및 도 53은 제조의 초기 단계에서의 도 51의 구조의 컴포넌트들을 도시한다. 도 52는 오목부(5100)를 갖는 렌즈(5010)를 도시한다. 도 53은, LEE 기판(2720), 도전성 트레이스(2730), 및 백색 다이(200)를 도시한다. 도 52 및 도 53에 도시된 이들 2개 구조가 함께 짝을 이루어 도 51의 구조를 형성한다.
도 54에 도시된 구조는 도 51에 도시된 것과 유사하지만; 도 54의 구조의 경우, 백색 다이(200)는 컨택트가 바깥으로 향한 채 렌즈(5010) 내의 오목부(5100) 내에 형성 또는 삽입되고, 도전성 트레이스(2730)는 렌즈(5010)와 컨택트(220) 위에 형성되어 백색 다이(200)들을 전기적으로 결합한다. 본 실시예에서, LEE 기판(2720)이 제거된다. 도전성 트레이스(2730)는, 다양한 방법, 예를 들어, 물리적 증착, 증발, 스퍼터링, 화학적 증착, 라미네이션, 라미네이션 및 패터닝, 도금, 프린팅, 잉크젯 프린팅, 스크린 프린팅, 그라비어 프린팅, 플렉소 프린팅 등을 이용하여 형성될 수 있다. 한 실시예에서, 반사 표면(5410)이 렌즈(5010) 배면 위에 형성되어 백색 다이(200)의 배면측으로부터 방출된 광의 전부 또는 상당한 또는 제어된 부분이 렌즈(4610)를 향해 다시 반사된다. 반사 표면(5410)은, 금, 은, 알루미늄, 구리 등의 금속을 포함할 수 있고, 증발, 스퍼터링, 화학적 증착, 도금, 전기도금 등에 의해 피착될 수 있고, 페인트, 잉크, 예를 들어, 백색 잉크 또는 백색 페인트 등의 반사성 코팅을 포함할 수 있다. 반사성 코팅이 전기적으로 도전성이면, 이것은 도전성 트레이스(2730)로부터 분리되거나 도전성 트레이스(2730)에 의해 점유된 영역으로부터 분리(예를 들어, 영역에서 제거)될 수 있다. 반사 코팅은 비-도전성일 수 있다. 반사 코팅은 도전성 트레이스(2730) 위에 또는 그 아래에 형성될 수 있다. 반사 코팅은 백색 다이(200) 및/또는 도전성 트레이스(2730)의 전부 또는 일부를 덮을 수 있다. 반사 코팅은 또한, 다른 재료들, 예를 들어, Bragg 반사기, 또는 정반사 재료 또는 확산 반사 재료의 하나의 이상의 층을 포함할 수 있다. 한 실시예에서, 렌즈(5010)는 반사성 재료, 예를 들어, WhiteOptics LLC에 의해 제조된 White97 또는 Furukawa에 의해 제조된 MCPET 또는 기타 임의의 반사성 재료의 배면을 가진다. 한 실시예에서, 도전성 트레이스(2730)는 백색 다이(200)에 의해 방출된 광의 파장에 대해 반사성의 재료를 포함하거나 이것으로 구성되고 패터닝되어 백색 다이(200)을 둘러싼 반사성 재료의 영역을 제공한다. 이러한 반사성 재료의 이용, 또는 반사성 LEE 기판(2720)은, 임의의 구성의 조명 시스템, 예를 들어, 도 50 내지 도 57에 도시된 것들에 적용될 수 있다. 도 55는, 도전성 트레이스(2730)와 선택사항적인 반사층(5410)의 형성에 앞선, 초기 제조 스테이지에서의 도 54의 구조를 도시한다.
도 56 및 도 57에 도시된 구조는 도 54에 도시된 것과 유사하지만; 이 경우에 도전성 트레이스(2730)는, 도 56에 도시된 바와 같이, 백색 다이(200)의 형성 또는 배치 이전에 렌즈(5010) 위에 형성된다. 오목부(5100) 내의 백색 다이(200)의 형성 또는 배치 후에, 백색 다이(200) 상의 컨택트(220)는 점퍼(즉, 개별 도전체)(5710)를 이용하여 도전성 트레이스(2730)에 전기적으로 결합된다. 점퍼(5710)는 다양한 상이한 기술에 의해 형성될 수 있다. 한 실시예에서, 도전성 재료는, 예를 들어, 증발, 스퍼터링, 라미네이션, 도금 등에 의해 렌즈(5010)의 표면 위에 형성되고 패터닝되며, 패터닝은 포토리소그래피, 쉐도우 마스크, 스텐실 마스크 등을 이용하여 수행될 수 있다. 한 실시예에서, 점퍼(5710)는, 프린팅, 예를 들어, 스크린 프린팅, 스텐실 프린팅, 잉크젯 프린팅 등에 의해 형성된다. 한 실시예에서, 점퍼(5710)는 와이어 접합에 의해 형성된다. 점퍼(5710)는 직사각형 형상을 가질 수 있지만, 이것은 본 발명의 제한이 아니고, 다른 실시예에서는, 점퍼(5710)는 사다리꼴, 정사각형, 또는 임의의 형상을 가진다. 점퍼(5710)는 하나 이상의 도전성 재료, 예를 들어, 알루미늄, 금, 은, 백금, 구리, 탄소, 도전성 산화물 등을 포함할 수 있다. 점퍼(5710)는 약 50 nm 내지 약 100 ㎛ 범위의 두께를 가질 수 있다. 한 실시예에서, 점퍼(5710)는 약 5 ㎛ 내지 약 30 ㎛ 범위의 두께를 가진다. 한 실시예에서, 점퍼(5710)는 도전성 트레이스(2730)에 이용되는 재료를 포함하거나 및/또는 도전성 트레이스(2730)를 형성하는데 이용되는 방법을 이용하여 형성된다. 점퍼(5710)의 형성 및 조성 방법은 본 발명의 제한이 아니다.
백색 다이(200)에 대한 상기 논의된 예는 각각의 백색 다이(200)에서 하나의 LEE(210)를 도시하고 있다. 그러나, 이것은 본 발명의 제한이 아니고, 다른 실시예에서는, 각각의 백색 다이(200)는 복수의 LEE(210)를 포함한다.
백색 다이(200)에 대해 앞서 논의된 예는 백색 다이(200)가 정사각형이고 LEE(210)의 컨택트 면에 수직인 측벽을 갖는 것으로 도시하고 있다. 그러나, 이것은 본 발명의 제한이 아니고, 다른 실시예에서는 백색 다이(200)는 직사각형, 6각형, 원형, 3각형이거나, 임의의 형상을 갖거나, 및/또는 컨택트(220)를 포함하는 LEE(210)의 표면에 관하여 임의의 각도를 형성하는 측벽을 가진다. 예를 들어, 백색 다이(200)에 관련된 용어 백색 다이는 백색광을 생성하는 구조를 설명하기 위해 이용되었지만, 이것은 본 발명의 제한이 아니고, 다른 실시예에서는, 상이한 색상의 LEE(210)와 상이한 형광체(하나 이상)가 이용되어 다른 색상, 예를 들어, 호박색, 녹색, 또는 임의의 색상 또는 스펙트럼 전력 분포를 생성할 수 있다. 다른 실시예에서, 백색 다이(200)는 복수의 LEE(210)를 포함한다. 일부 실시예에서, LEE(210)는 모두 동일한 반면, 다른 실시예에서는 LEE(210)는 예를 들어 상이한 파장들에서 방출하는 2개 이상 그룹의 상이한 LEE(210)를 포함한다. 일부 실시예에서 LEE(210)는 유기 광 방출기를 포함하거나 본질적으로 이것으로 구성될 수 있다.
상기 논의가 주로 발광 장치에 중점을 두었지만, 본 발명의 실시예들은 광을 흡수하는 장치, 예를 들어, 검출기 또는 광기전 장치에 이용될 수도 있다. 도 58a는 광-흡수 소자(LAE; light-absorbing element)(5810) 및 바인더(5820)를 포함하는 예시적 장치(5800)를 도시한다. 한 실시예에서, LAE(5810)는, 컨택트(220)가 검출 면(5830) 반대편의 면 상에 위치하는, 플립-칩 지오메트리(flip-chip geometry)로 구성된다. 한 실시예에서, LAE(5810)는 도 17a에 도시된 LEE(1700)에 대한 것과 유사한 구조를 가진다. 한 실시예에서, LAE(5810)에 대한 기판은 부분적으로 또는 완전히 제거된다. LAE(5810)는, 가시광 스펙트럼 내부와 바깥의, 광범위한 파장 범위에 걸쳐 하나 이상의 파장을 검출하도록 구성될 수 있다. 다양한 실시예에서, LAE(5810)는, UV광, IR광, x-선, 가시광, 또는 검출기를 이용할 수 있는 전자기 스펙트럼의 임의의 부분을 검출하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, LAE(5810)는, GaAs, InAs, AlAs, GaN, InN, AlN, GaP, InP, AlP, InGaP, InAlP, InGaAlP, ZnO, II-VI 재료 등, 또는 이들 재료들 중 2개 이상의 다양한 조합을 포함할 수 있다. LAE(5810)를 구성하는 재료는 본 발명의 제한이 아니다.
일부 실시예에서, LAE(5810)는, 쇼트키(Schottky) 검출기, p-n 접합 검출기, 광전 검출기, 광전지, 포토레지스터, 포토다이오드, 포토트랜지스터, 전하-결합 소자, CMOS 촬상기 등일 수 있다. LAE(5810)의 타입과 LAE(5810)가 동작하는 방법은 본 발명의 제한이 아니다.
한 실시예에서, 바인더(5820)는 LAE(5810)에 의해 검출되는 광의 파장에 대해 투명하다. 한 실시예에서, 바인더(5820)는 부분적으로 흡수성이고 바인더(5820)의 흡수 대역은 입사 파장 범위들로부터 LAE(5810)에 의해 검출되는 하나 이상의 파장 범위를 선택하는데 이용될 수 있다. 예를 들어, 바인더(5820)는 저역-통과 필터, 고역-통과 필터, 대역통과 필터 또는 이들의 다양한 조합으로서 효과적으로 동작할 수 있다.
일부 실시예에서, 바인더(5820)는 장치(5800)의 성능의 하나 이상의 양태를 향상시키는 다른 재료를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 한 실시예에서, 바인더(5820)는 광의 하나 이상의 파장을 흡수하여 필터로서 역할하는 재료를 포함할 수 있다. 한 실시예에서, 바인더(5820)는 전술된 것과 유사한 파장-변환 재료를 포함한다. 한 실시예에서 이것은 입사 파장을 LAE(5810)에 의해 검출되는 상이한 파장으로 이동시키는데 이용될 수 있다. 예를 들어 형광체가 바인더(5820)에 첨가되어 입사광의 하나 이상의 파장(예를 들어, 청색광)을 LAE(5810) 상에 충돌하는 하나 이상의 상이한 파장(예를 들어, 황색광)으로 이동시킨다. 이런 방식으로 하나 또는 소수의 LAE(5810)가 다수의 파장-변환 재료와 조합하여 이용되어, 비교적 많은 수의 상이한 LAE(5810)들을 가질 필요없이 넓은 파장 범위에 이르는 검출기군을 생성할 수 있다.
백색 다이에 관하여 여기서 논의된 바와 같이, 바인더(5820)는 성형될 수 있다. 일부 실시예에서, 바인더(5820)는 LAE(5810)에 의한 광의 채광량(collection of light)을 증가시키도록 성형된다. 도 58b는 돔형 형상을 갖는 성형된 바인더(5820)를 갖는 장치(5800)의 예를 도시한다. 일부 실시예에서, 성형된 바인더(5820)는 바인더(5820)에 대한 하나 이상의 첨가물, 예를 들어, 파장-변환 재료와 결합된다.
일부 실시예에서 장치(5800)는 하나보다 많은 LAE(5810)를 포함할 수 있다. 한 실시예에서, 장치(5800)는, 도 58c에서 LAE(5810, 5810' 및 5810")로서 식별되는 3개의 LAE(5810)를 포함한다. 한 실시예에서, LAE(5810)는 적색 파장을 검출하고, LAE(5810')는 녹색 파장을 검출하며, LAE(5810")는 청색 파장을 검출하고, 그 조합은 3개의 상이한 LAE들로부터의 상대적 출력 신호를 평가함으로써 컬러 센서로서 이용될 수 있다.
일부 실시예에서, LAE(5810)는 광기전 장치 또는 태양 전지이고, 입사 복사선(통상적으로는 가시 범위이지만, 반드시 그럴 필요는 없음)으로부터 전력을 생성하도록 설계된다. 이러한 광기전 장치는 광범위한 재료로 형성될 수 있다. 일부 실시예에서, LAE(5810)는, GaAs, InAs, AlAs, GaN, InN, AlN, GaP, InP, AlP, InGaP, InAlP, InGaAlP, ZnO, II-VI 재료 등, 또는 이들 재료들 중 2개 이상의 다양한 조합을 포함할 수 있다. LAE(5810)를 형성하는 재료는 본 발명의 제한이 아니다. 일부 실시예에서, LAE(5810)는 단일-접합 태양 전지인 반면, 다른 실시예에서는 LAE(5810)는 다중-접합 태양 전지이다. 발광 소자와 검출기에 관해 여기서 논의된 바와 같이, 본 발명의 실시예를 이용하여 생성된 광기전 장치는, 다양한 실시예에서, 투명 바인더, 바인더에 대한 첨가물, 파장-변환 재료, 성형된 바인더, 렌즈, 장치당 복수의 LAE(5810) 등을 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 본 발명을 이용하여 형성된 광기전 장치는 추가적으로 하나 이상의 렌즈를 포함하여, 이는, 예를 들어, 도 59a에 도시된 바와 같이, 채광량을 증가시키거나 집중화기로서 역할한다. 도 59a는, 태양 전지(5910), 바인더(5820), 및 렌즈(4610)를 포함하는 장치(5900)를 도시한다. 한 실시예에서, 채광 또는 집중화를 위한 광학적 기능은 장치(5901)에 대해 도 59b에 도시된 바와 같이 성형된 바인더(5820)를 이용하여 실행된다.
일부 실시예에서, 바인더(5820)는 장치들(5900, 5901)의 성능의 하나 이상의 양태를 향상시키는 다른 재료를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 한 실시예에서, 바인더(5820)는 광의 하나 이상의 파장을 흡수하여 필터로서 역할하는 재료를 포함할 수 있다. 한 실시예에서, 바인더(5820)는 백색 다이에 관해 전술된 것과 유사한 파장-변환 재료를 포함한다. 한 실시예에서 이것은 입사 파장을 태양 전지(5910)에 의해 흡수되는 상이한 파장으로 이동시키는데 이용될 수 있다. 예를 들어 형광체가 바인더(5820)에 첨가되어 입사광의 하나 이상의 파장을 태양 전지(5910) 상에 충돌하는 광의 하나 이상의 상이한 파장으로 이동시킨다. 이런 방식으로 태양 스펙트럼의 더 많은 부분이 태양 전지(5910)에 의해 유용하게 흡수될 수 있다. 일부 실시예에서, 이것은 더 낮은 비용의 태양 전지(5910), 예를 들어, 더 적은 수의 접합을 갖는 태양 전지의 이용을 허용할 수 있다. 한 실시예에서, 각각의 상이한 파장 범위의 광을 흡수하는 하나보다 많은 상이한 태양 전지가, 도 58c에 도시된 구조와 유사한, 하나의 팩키징된 장치 내에 병합될 수 있다.
본 발명의 실시예는, 오직-전자적인 장치로서 식별되는, 광을 방출하지도 흡수하지도 않는 장치에 적용될 수 있고, 여기서, 본 발명의 적용의 목적은 일부 실시예에서는 비용 절감이다. 다양한 실시예에서, 비교적 많은 수의 전자 장치들, 구체적으로는 칩들 또는 개별 장치들 또는 집적 회로들이, 고용적(high-volume), 저비용 베이스 프로세스를 이용하여, (전술된 바인더와 같은) 중합체-기반의 재료로 팩키징될 수 있다. 이 접근법의 일부 실시예에서, 바인더(5820)는 투명할 필요는 없고 반투명하거나 불투명할 수 있다. 발광 소자, 검출기, 및 광기전 장치에 관해 여기서 설명된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따라 생성된 오직-전자적인 장치는 바인더, 성형된 바인더, 다중 장치 등에 대한 첨가물을 포함할 수 있다.
한 실시예에서, 본 발명의 오직-전자적인 장치는, 장치(6000)가 오직-전자적인 장치(6010)와 바인더(6020)를 포함하는, 도 60a에 도시된 것과 같은, 팩키징된 오직-전자적인 장치이다. 일부 실시예에서, 오직 전자적 장치(6010)는 광 방출기 또는 검출기의 경우보다 많은 수의 컨택트를 가질 수 있다. 예를 들어 오직-전자적 장치(6010)는 10개보다 많은 컨택트 또는 100개보다 많은 컨택트 또는 훨씬 더 많은 수의 컨택트를 포함할 수 있다.
도 60b는, 또 다른 예인, 히트 스프레더(heat spreader; 6030)를 병합한 장치(6001)를 도시하고 있다. 여기서 사용될 때, 히트 스프레더는, 특히, 오직-전자적인 장치(6010)로부터의 열을 주변으로 또는 추가의 열-관리시스템으로 전달하는데 이용될 수 있는 바인더(6020)의 열 전도도보다 높은, 비교적 높은 열 전도도를 갖는 재료 덩어리이다. 일부 실시예에서, 히트 스프레더(6030)는, 금속, 예를 들어, Al, Cu, Au, Ag, Cr 등이다. 일부 실시예에서, 히트 스프레더(6030)는, 세라믹, 예를 들어, AlN, SiC, 다결정 SiC, 다결정 AlN 등이다. 일부 실시예에서, 히트 스프레더(6030)는 모놀리식(monolithic) 컴포넌트이지만, 이것은 본 발명의 제약이 아니고, 다른 실시예에서는 히트 스프레더(6030)는, 각각 도 60c 및 도 60d에 도시된 바와 같이, 복수의 개별 및 별개의 부분들을 포함할 수 있다. 히트 스프레더(6030)가 도 60c 및 도 60d에서는 정사각형 또는 직사각형으로서 도시되어 있지만, 이것은 본 발명의 제약이 아니고, 다른 실시예에서는 히트 스프레더(6030)는 임의의 형상이나 크기를 가질 수 있다. 한 실시예에서, 히트 스프레더(6030)는 히트 파이프(heat pipe)이다.
또 다른 실시예에서, 커넥터가, 장치, 예를 들어, 오직-전자적인 장치에 추가될 수 있다. 한 실시예에서, 커넥터(6040)는 오직-전자적인 장치(6010)의 상부에 추가되고, 도 60e에 도시된 바와 같이, 적어도 부분적으로 바인더(6020)의 존재에 의해 제 위치에 유지된다.
또 다른 실시예에서, 하나 이상의 장치가, 도 61에 도시된 바와 같이, 서로의 상부에 적층될 수 있다. 도 61은 오직-전자적인 장치(6010) 위에 형성된 오직-전자적인 장치(6010')를 도시한다. 도 61은 또한, 오직-전자적인 장치들(6010' 및 6010) 사이의 전기적 결합을 허용하는, 오직-전자적인 장치(6010)를 통한 선택사항적 비아(via)를 도시한다. 예를 들어, 와이어 접합, 땜납, 도전성 접착제 등과 같은, 다른 방법들이 장치들을 전자적으로 결합하는데 이용될 수 있다. 도 61은 상이한 크기들을 갖는 오직-전자적인 장치(6010 및 6010')를 도시하고 있지만, 이것은 본 발명의 제한이 아니고, 다른 실시예에서는, 오직-전자적인 장치(6010) 및 오직-전자적인 장치(6010')는 동일하거나 실질적으로 동일한 크기를 가질 수도 있다.
또 다른 실시예에서, 오직-전자적인 및 기타의(예를 들어, 광-검출 및/또는 발광) 장치들은, 도 62에 도시된 바와 같이, 동일한 바인더로 팩키징될 수 있다. 도 62는 광-검출 장치(5810)에 인접한 오직-전자적인 장치(6010)를 도시한다. 이 접근법은, 소정의 추가적 기능, 예를 들어, 신호 조정, 통신, 메모리 등을 제공하는데 이용될 수 있다. 한 실시예에서, 오직-전자적인 장치(6010)와 광-검출 장치(5810)는 그들이 궁극적으로 탑재되는 회로 기판 상의 접속에 의해 그들 각각의 컨택트를 통해 서로 통신한다. 한 실시예에서, 예를 들어, 도 61에 도시된 비아 또는 와이어 접합 등과 유사한, 내부 접속이 이용된다.
여기서의 논의가 주로 하향-변환(down-conversion), 즉, 짧은 파장을 더 긴 파장으로 이동시키는 파장-변환 재료 또는 형광체의 이용에 중점을 두고 있지만, 이것은 본 발명의 제한이 아니고, 다른 실시예에서는, 상향-변환(up-conversion) 또는 상향-변환과 하향-변환의 조합이 이용될 수도 있다.
본 발명의 다른 실시예들은 추가적인 또는 더 적은 수의 단계들 또는 컴포넌트들을 갖거나 수정되거나 상이한 순서로 실행될 수도 있다. 상기 논의에서 일반적으로 광 방출기들, 웰, 렌즈 등의 어레이들이 정사각형 또는 직사각형 어레이로서 도시되었지만; 이것은 본 발명의 제한이 아니고, 다른 실시예에서는 다른 타입의 어레이들, 예를 들어, 6각형, 3각형 또는 임의의 어레이로 형성된다. 일부 실시예에서, 이들 요소들은 단일 기판 상에 상이한 타입들의 어레이들로 그룹화된다.
여기서 사용된 용어 및 표현은 설명을 위한 용어 및 표현이지 제한하고자 함은 아니며, 이러한 용어 및 표현의 사용시에, 도시되고 설명된 특징들 및 그 일부의 임의의 균등물을 배제하고자 하는 의도는 없다. 또한, 본 발명의 소정 실시예들을 기술하였지만, 여기서 개시된 개념들을 포함하는 다른 실시예들이 본 발명의 사상과 범위를 벗어나지 않고 사용될 수 있다는 것이 당업자에게는 명백할 것이다. 따라서, 설명된 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것일 뿐이며 제한적인 것이 아니다.

Claims (10)

  1. 서로 상이한 활성 반도체층으로 구성되고, 제1 면, 상기 제1 면과 반대편인 제2 면 및 상기 제1 면과 상기 제2 면에 걸쳐있는 측벽을 포함하는 반도체 다이(5810);
    저면(底面)을 구비하고, 상기 제2 면 및 상기 측벽을 덮으며, 파장 변환 재료를 포함하여 상기 반도체 다이로부터 방출된 광선을 흡수하고, 상기 광선과 상이한 파장을 갖는 변환된 광을 방출하는 중합체 바인더(5820);
    상기 반도체 다이의 상기 제1 면에 설치되고, 종단을 구비하며, 각 종단은 상기 중합체 바인더에 의해 덮이지 않고, 상기 반도체 다이의 서로 다른 활성 반도체층에 각각 접촉하는, 이격된 제1 컨택트(220) 및 제2 컨택트(220);및
    복수의 점퍼(5710)를 포함하고,
    각 상기 점퍼(5710)는 상기 저면과 접촉하는 상부 표면 및 상기 상부 표면과 마주하는 하부 표면을 포함하고, 상기 하부 표면은 요철 표면이고, 각 상기 점퍼(5710)는 상기 반도체 다이(5810)의 일부, 상기 제1 면 및 상기 중합체 바인더(5820) 상을 피복하고 각 상기 점퍼(5710)는 상기 제1 컨택트(220) 및 상기 제2 컨택트(220) 상을 각각 피복하고,
    렌즈(5010)를 더 포함하고, 상기 렌즈(5010)는 오목부(5100)를 포함하고, 상기 중합체 바인더(5820) 및 상기 반도체 다이(5810)는 상기 오목부(5100) 내에 설치되고,
    제1 도전성 트레이스(2730) 및 제2 도전성 트레이스(2730)를 더 포함하고, 상기 제2 도전성 트레이스(2730)와 상기 제1 도전성 트레이스(2730)는 상기 렌즈(5010)에 이격되어 설치되고, 각 상기 상부 표면은 상기 저면, 상기 일부 상기 제1 면, 상기 제1 도전성 트레이스(2730) 및 상기 제1 컨택트(220)를 접촉하거나, 또는 상기 저면, 일부 상기 제1 면, 상기 제2 도전성 트레이스(2730) 및 상기 제2 컨택트(220)를 접촉하고; 상기 제1 도전성 트레이스(2730), 상기 제2 도전성 트레이스(2730)는 각각 각 상기 점퍼(5710)를 통해 상기 제1 컨택트(220), 상기 제2 컨택트(220)에 전기적으로 결합되는,
    전자 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 점퍼(5710)의 두께는 50nm 내지 100nm의 범위 내에 있는, 전자 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    각 상기 점퍼(5710)는 알루미늄, 금, 은, 백금, 구리, 탄소, 도전성 산화물 중의 적어도 하나를 포함하는, 전자 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 파장 변환 재료는 형광체 또는 양자점 중 적어도 하나를 포함하는, 전자 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 반도체 다이의 상기 활성 반도체층은 반도체 기판에 설치되지 않는, 전자 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 중합체 바인더의 두께는 5μm 내지 4000μm 사이인, 전자 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 중합체 바인더에 형광체가 첨가되어 있는, 전자 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 중합체 바인더는 실리콘 또는 에폭시 중 적어도 하나를 포함하는, 전자 장치.
  9. 삭제
  10. 삭제
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