KR102506250B1 - 발광장치 - Google Patents

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징-다이 정
이-화 런
민-순 시에
쥔-훙 류
스-안 랴오
밍-지 쉬
유-천 랴오
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Abstract

내부전극이 구비된 발광체; 및 내부전극 상에 형성되고 발광체와 제1 방향에서 중첩되는 제1 부분 및 발광체와 제2 방향에서 중첩되는 제2 부분이 구비되고 제1 방향과 제2 방향은 수직되는 도전층을 포함하는 발광장치를 제공한다.

Description

발광장치{LIGHT-EMITTING DEVICE}
본 발명은 발광장치 및 이에 관한 제조방법에 관한 것으로, 특히 측면발광형 백라이트 스크린용 발광장치 및 이에 관한 제조방법에 관한 것이다.
발광다이오드(Light-Emitting Diode; LED)는 에너지 소모가 적고, 수명이 길고, 부피가 작고, 반응속도가 빠르고, 광학 출력이 안정적인 등 특성이 있다. 최근, 발광다이오드는 점차 액정 표시장치 중의 백라이트 모듈에 응용되고 있다.
액정 표시장치 중의 LED백라이트 모듈은 크게 직하형(direct lit) 백라이트 모듈 및 측면발광형(edge lit) 백라이트 모듈 두 가지로 나눌 수 있다. 직하형 백라이트 모듈은 LED발광장치에서 생성된 광이 액정스크린에 직접 조사되도록, 다수 개의 LED발광장치를 어레이 방식으로 액정스크린의 배면(背面)에 설치한다. 직하형 백라이트 모듈은 일반적으로 55인치 LCD TV 등 큰 사이즈의 액정 표시장치에 이용된다. 측면발광형 백라이트 모듈은 LED발광장치를 액정스크린의 가장자리에 설치하고, 도광판을 이용하여, LED장치로부터 방출된 광을 액정스크린의 각 영역으로 안내하거나 반사시킨다. 측면발광형 백라이트 모듈은 상대적으로 부피가 작으므로 핸드폰 등 소형 액정 표시장치에 적용된다.
LED발광장치로부터 생성된 광선을 액정스크린 뒷면의 도광판의 측면에 입사시키고자 할 경우, 측면형(side view) LED패키지를 사용할 수 있으며, 측면형 LED패키지를 인쇄회로판 상에 용접 고정시키면, 측면을 향하여 발광이 가능하다. 다시 말하면, 측면형 LED패키지의 발광방향은 인쇄회로판과 서로 평행한다.
본 발명의 상술한 목적 및 기타 목적, 특징 및 장점을 보다 명확하게 이해할 수 있도록, 이하에서는 특별히 실시예를 예로 들어, 첨부된 도면과 함께 설명한다.
본 발명의 발광장치는, 내부전극이 구비된 발광체; 및 내부전극 상에 형성되고 제1 방향에서 발광체와 중첩되는 제1 부분 및 제2 방향에서 발광체와 중첩되는 제2 부분이 구비되고 제1 방향과 제2 방향은 수직되는 도전층;을 포함한다.
도 1은 본 발명에서 실시한 LED발광장치의 제조방법 흐름도를 나타낸다.
도 2a 내지 도 2l은 도 1의 제조방법에 따른, 서로 다른 각 단계에서의 사시도이다.
도 3a 내지 도 3l은 각각 서로 대응하는 도 2a 내지 도 2l의 III-III선에 따른 단면도이다.
도 4는 도 2l의 IV-IV선에 따른 단면도이다.
도 5a는 도 2l의 단일 LED발광장치의 메인 발광방향이 위로 향할 때의 사시도이다.
도 5b는 도 5a의 LED발광장치를 인쇄회로판 상에 용접시킨 개략도이다.
도 5c는 LED발광장치가 측면발광형 백라이트 모듈에서 광원으로서 작용하는 단면도를 나타낸다.
도 6은 본 발명에서 실시한 LED발광장치의 메인 발광방향이 위로 향할 때의 사시도이다.
도 7은 본 발명에서 실시한 LED발광장치의 제조방법 흐름도를 나타낸다.
도 8a 내지 도 8h는 도 7의 제조방법에 따른, 서로 다른 각 단계에서의 사시도이다.
도 9a 내지 도 9h는 각각 서로 대응하는 도 8a 내지 도 8h의 IX-IX선에 따른 단면도이다.
도 10은 도 8h의 단일 LED발광장치의 메인 발광방향이 위로 향할 때의 사시도이다.
도 11은 도 10의 LED발광장치를 인쇄회로판 상에 용접시킨 개략도이다.
도 12는 본 발명에서 실시한 LED발광장치의 제조방법 흐름도를 나타낸다.
도 13a 내지 도 13j는 도 7의 제조방법에 따른, 서로 다른 각 단계에서의 사시도이다.
도 14a 내지 도 14j는 각각 서로 대응하는 도 13a 내지 도 13j의 XIV-XIV선에 따른 단면도이다.
도 15는 도 13j의 단일 LED발광장치의 메인 발광방향이 위로 향할 때의 사시도이다.
도 16은 도 15의 LED발광장치를 인쇄회로판 상에 용접시킨 개략도이다.
도 17은 본 발명에서 실시한 LED발광장치의 제조방법 흐름도를 나타낸다.
도 18a 내지 도 18j는 도 17의 제조방법에 따른, 서로 다른 각 단계에서의 사시도이다.
도 19a 내지 도 19j는 각각 서로 대응하는 도 18a 내지 도 18j의 XIX-XIX선에 따른 단면도이다.
도 20은 도 18j의 단일 LED발광장치의 메인 발광방향이 위로 향할 때의 사시도이다.
도 21은 도 20의 LED발광장치를 인쇄회로판 상에 용접시킨 개략도이다.
도 22a는 본 발명에서 실시한 LED발광장치의 제조방법에 따른, 하나의 단계에서의 사시도이다.
도 23a는 도 22a의 III-III선에 따른 단면도이다.
도 22b, 도 22c는 각각 본 발명에서 실시한 LED발광장치의 제조방법에 따른, 하나의 단계에서의 사시도이다.
도 23b는 도 22b의 III-III선에 따른 단면도이다.
도 23c는 도 22c의 III-III선에 따른 단면도이다.
도 22d는 본 발명에서 실시한 LED발광장치의 제조방법에 따른, 하나의 단계에서의 사시도이다.
도 23d는 도 22d의 III-III선에 따른 단면도이다.
도 23e는 도 22d의 LED발광장치를 인쇄회로판 상에 용접시킨 개략도이다.
도 24a 내지 도 24e는 본 발명에서 실시한 LED발광장치의 제조방법에 따른, 부분 단계의 사시도다.
도 25a 내지 도 25e는 각각 서로 대응하는 도 24a 내지 도 24e의 III-III선에 따른 단면도이다.
도 26a 내지 도 26c은 본 발명에서 실시한 LED발광장치의 제조방법에 따른, 부분 단계의 사시도다.
도 27a 내지 도 27c는 각각 서로 대응하는 도 26a 내지 도 26c의 IX-IX선에 따른 단면도이다.
도 28은 도 26c의 단일 LED발광장치의 메인 발광방향이 위로 향할 때의 사시도이다.
이하에서는 도면과 함께 본 발명의 개념에 대해 설명하며, 도면 또는 명세서 중, 유사하거나 동일한 부분은 동일한 부호를 사용했고, 도면에서 소자의 형상, 두께 또는 높이는 확대 또는 축소된 것일 수 있다. 본 발명에서 예시한 각 실시예는 본 발명을 설명하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위를 한정하기 위한 것은 아니다. 본 발명에 대해 진행한 모든 자명한 수정 또는 변경은 모두 본 발명의 정신과 범위를 벗어나지 않는다.
모든 도면에서, 각 층은 재료가 불투명, 투명 또는 반투명이든 관계없이 모두 실선으로 표시했다.
이하 본 발명의 실시예는 다수 개의 칩 스케일 패키지(chip scale package, CSP)를 포함하는 LED발광장치이다. 본 발명에 따라 실시한 LED발광장치를 인쇄회로판(printed circuit board, PCB) 상에 용접시킬 경우, 메인 발광방향은 PCB의 표면과 평행할 수 있다. 다시 말하면, LED발광장치는 PCB와 수직되는 출광면이 구비된다. 따라서, 본 발명에 따라 실시한 LED발광장치는 측면발광형 백라이트 모듈에 적용될 수 있다. 본 발명의 실시예에서, LED발광장치로부터 방출되는 광 중, 50% 이상의 광이 LED발광장치의 일면으로부터 외부로 방출될 경우, 해당 면을 출광면이라고 정의한다.
본 발명에 따라 실시한 LED발광장치는 칩 스케일 패키지 기술을 사용하여, 서브 마운트(sub-mount) 또는 리드 프레임이 없이 직접 인쇄회로판 상에 용접시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에서 실시한 LED발광장치(100)의 제조방법(10)의 흐름도이고, 도 2a 내지 도 2l은 도 1의 제조방법(10)에 따른, 서로 다른 각 단계에서의 사시도이다. 도 3a 내지 도 3l은 각각 서로 대응하는 도 2a-2l의 III-III선에 따른 단면도이다. 도 4는 도 2l의 IV-IV선에 따른 단면도이다. 도 5a는 도 2l의 단일 LED발광장치(100)의 메인 발광방향이 위로 향할 때의 사시도이다. 도 5b는 도 5a의 LED발광장치(100)를 인쇄회로판(199) 상에 용접시킨 개략도이다. 도 5c는 LED발광장치(100)가 측면발광형 백라이트 모듈에서 광원으로서 작용하는 단면도를 나타낸다.
도 2l에 도시된 바와 같이, 캐리어 기판(102) 상에는, 9개의 발광장치(100)가 동시에 형성되어 있고, 3x3의 행렬(matrix)로 배열된다. 도 2l, 도 3l, 도 4 및 도 5a를 참조하기 바란다. 각각의 발광장치(100)는 2개의 상대적인 측표면(103l, 103r) 및 2개의 상대적인 측표면(103q, 103w) 및 하면(105)이 구비된다. 각각의 발광장치(100)는 제1 반사층(110), 2개의 도전층(106), 패턴화 시드층(seed layer)(108), 금속적층(미도시), 제2 반사층(104), 파장 변환층(112) 및 LED 칩(chip)(114)을 포함한다. LED 칩(114)은 발광체로서, 각각 패턴화 시드층(108)과 연결되는 2개의 내부전극(116)을 포함할 수 있다. 패턴화 시드층(108) 및 금속적층을 통해, 도전층(106)은 내부전극(116)과 전기적으로 연결된다. 패턴화 시드층(108), 금속적층, 도전층(106), 제2 반사층(104) 및 제1 반사층(110)은 서로 공통평면이면서 공통으로 측표면(103r, 103l)을 구성하는 하나의 표면이 각각 구비된다. 제1 반사층(110)의 다른 표면은 측표면(103q, 103w)을 구성한다.
도 5b에 도시된 바와 같이, 외부전극(107r, 107l)은 솔더(120)를 통해 인쇄회로판(199)과 전기적으로 연결될 수 있다. 솔더(120)는 발광장치(100)의 전기적 연결을 제공할 뿐만 아니라, 동시에 발광장치(100)를 인쇄회로판(199) 상에 직접 고정시킬 수 있다. 발광장치(100)의 메인 발광방향은 인쇄회로판(199)의 표면과 평행하다. 다시 말하면, LED발광장치(100)는 인쇄회로판(199)과 수직되는 출광면(122)이 구비된다. 도 5c에 도시된 바와 같이, 측면발광형 백라이트 모듈에서, 발광장치(100)로부터 방출되는 광(화살표로 도시된 바와 같음)은 실질적으로 인쇄회로판(199)과 평행하고, 측방향으로 도광판(190)에 진입한다. 도광판(190)은 광이 확산판(192)으로 진입하여 액정 패널(미도시)을 조사하도록 광의 방향을 바꾼다. 따라서, 발광장치(100)는 측면형 LED패키지로서 작용할 수 있다. 발광장치(100)는 높이(W)가 0.3 mm미만(≤0.3 mm)이므로, 발광장치(100)의 응용 분야(예를 들면: 핸드폰, 액정 표시장치, 웨어러블 기기(손목시계, 팔찌, 목걸이 등))를 넓히는데 도움이 된다.
도 2l, 도 3l 및 도 4에서, LED 칩(114) 및 파장 변환층(112)은 발광구조로 간주할 수 있다. LED 칩(114)은 파장 변환층(112)에 의해 피복된다. LED 칩(114) 주변의 제1 반사층(110) 및 제2 반사층(104)은 하나의 반사 프레임을 형성하여, 발광장치(100)의 출광방향을 특정방향으로 제한할 수 있다. 각 도전층(106)은 내부전극(116)(또는 LED 칩(114))의 상부에 위치하여 내부전극(116)과 전기적으로 연결되는 제1부분(1061) 및 LED 칩(114)의 측변에 위치하는 제2 부분(1062)이 구비된다. 제1부분(1061)과 제2 부분(1062)은 서로 상호 수직된다. 제2 부분(1062)은 외부전극(107r, 107l)으로서 솔더(120)와 전기적으로 연결된다. 다시 말하면, 제1 부분(1061)은 LED 칩(114)과 제1 방향(y방향)에서 중첩되고, 제2 부분(1062)은 LED 칩(114)과 제2 방향(x방향)에서 중첩되고, 제1 방향은 제2 방향과 수직된다. 각 도전층(106)은 제3 방향(z방향)에서는 LED 칩(114)과 중첩되지 않는다. 제3 방향은 제1 방향 또는 제2 방향과 수직이다. 제1 반사층(110)은 도전층(106)을 피복하고 제3 방향에서 일부 도전층(106)을 노출시킨다. 또한, 도전층(106)은 제1 부분(1061) 및 제2 부분(1062)이 외부환경에 노출되지 않도록 제1 방향과 제2 방향에서 제1 반사층(110)에 의해 커버된다. 따라서, 각 도전층(106)은 발광장치(100) 내부에 내장되어 발광장치(100)를 관통하는 것으로 간주할 수 있고, 양면만을 외부전극(107r, 107l)으로서 노출시킨다(외부환경에 노출된다).
실시예에서, 각 LED 칩(114)은 발광체로서 작용하고, 반도체 제조공정에 의해 제조된다. 예를 들면, 사파이어 기판 상에 N형 반도체층, 활성층 및 P형 반도체층을 적층하여 패턴화된 후, 일부 절연층 및 패턴화된 금속층을 형성하고, 마지막으로 전체 사파이어 기판을 절단하여, 복수 개의 서로 독립된 LED 칩(114)을 형성한다. 패턴화된 금속층은 N형 반도체층과 P형 반도체층을 전기적으로 연결시키고, 또한 LED 칩(114)의 내부전극(116)으로서 작용할 수도 있다. 적절한 전압을 내부전극(116)에 인가하면, N형 반도체층 중의 전자와 P형 반도체층 중의 정공이 활성층에서 결합하면서, 광자(photon)를 방출하는 것을 통해 에너지를 방출할 수 있다. 활성층의 재료에 따라, LED 칩(114)은 피크 파장(peak wavelength) 또는 주파장(dominant wavelength)이 610nm에서 650nm 사이인 적색광, 피크 파장 또는 주파장이 530nm에서 570nm 사이인 녹색광, 피크 파장 또는 주파장이 450nm에서 490nm 사이인 청색광, 피크 파장 또는 주파장이 400nm 내지 440nm 인 자색광, 또는 피크 파장이 200nm 내지 400nm 인 자외광을 방출할 수 있다.
파장 변환층(112)은 LED 칩(114)에서 방출되는 일부 광을 다른 색상의 광으로 변환시킨다. 예를 들면, 파장 변환층(112)은 투명 기재에 파장 변환 입자가 혼합된 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 파장 변환층(112)은 청색광 또는 자외광을 황녹색광으로 변환시키며, 그러면 발광장치(100)가 백색광을 방출하는 것으로 간주할 수 있다. 또는, 파장 변환층(112)의 재료에 따라, 발광장치(100)는 자색광, 호박색광, 녹색광, 황색광 또는 기타 백색광이 아닌 광을 방출할 수 있다. 투명 기재 재료는 투명 수지 또는 투명 실리콘일 수 있다. 파장 변환 입자의 기재 중에서 중량농도(w/w)는 50~70%이다.
파장 변환 입자는 1종 이상의 무기 형광 분말(phosphor), 유기 형광 색소(organic fluorescent colorant), 반도체 재료(semiconductor) 또는 상기 재료들의 조합을 포함할 수 있다. 무기 형광 분말 재료는 황녹색 형광 분말 또는 적색 형광 분말을 포함하나 이에 한정되는 것은 아니다. 황녹색 형광 분말의 성분은 예를 들면 산화알루미늄(YAG 또는 TAG), 규산염, 바나듐산염, 알칼리 토금속 셀렌화물, 또는 금속 질화물이다. 적색 형광 분말의 성분은 예를 들면 불화물(K2TiF6:Mn4 +, K2SiF6:Mn4+　), 규산염, 바나듐산염, 알칼리 토금속 황화물(CaS), 금속 질소 산화물, 또는 텅스텐 몰리브덴 산염 혼합물이다. 반도체 재료는 나노 크기 결정체(nano crystal)를 포함하는 반도체 재료이고, 예를 들면 양자점(quantum-dot) 발광 재료이다. 양자점 발광 재료는 황화아연(ZnS), 셀렌화아연(ZnSe), 텔루르화아연(ZnTe), 산화아연(ZnO), 황화카드뮴(CdS), 셀렌화카드뮴(CdSe), 텔루르화카드뮴(CdTe), 질화갈륨(GaN), 인화갈륨(GaP), 셀렌화갈륨(GaSe), 안티몬화갈륨(GaSb), 비소화갈륨(GaAs), 질화알루미늄(AlN), 인화알루미늄(AlP), 비소화알루미늄(AlAs), 인화인듐(InP), 비화인듐(InAs), 텔루륨(Te), 황화납(PbS), 안티몬화 인듐(InSb), 텔루르화납(PbTe), 셀렌화납(PbSe), 텔루르화안티몬(SbTe), 황화아연카드뮴셀레늄(ZnCdSeS), 황화구리인듐(CuInS), 세슘염화납(CsPbCl3), 세슘브롬화납(CsPbBr3), 및 세슘요오드화납(CsPbI3)으로 구성된 그룹으로부터 선택될 수 있다.
제1 반사층(110) 및 제2 반사층(104)은 LED 칩(114)과 파장 변환층(112)으로부터 방출되는 광이 출광면(122)을 향하여 외부로 방출되도록 반사시킨다. 추가적으로, 제1 반사층(110) 및 제2 반사층(104)은 기질 및 기질에 도핑된 복수 개의 반사 입자를 포함하는 혼합물일 수 있으므로, LED 칩(114)과 파장 변환층(112)으로부터 방출되는 광은 제1 반사층(110) 또는 제2 반사층(104)에서 확산 반사(diffuse reflection) 형태로 반사될 수 있다. 기질은 절연재료이고, 에폭시 수지(Epoxy), 실리콘(Silicone), 폴리이미드(PI), 벤조시클로부텐(BCB), 퍼플루오로시클로부탄(PFCB), Su8, 아크릴 수지(Acrylic Resin), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리카보네이트계(PC), 또는 폴리에터르이미드(Polyetherimide)를 포함할 수 있다. 반사 입자는 이산화티탄, 이산화규소, 황산바륨, 산화아연, 이산화지르코늄, 또는 산화알루미늄을 포함할 수 있다. 외관상 제1 반사층(110) 및 제2 반사층(104)은 백색일 수 있다. 제1 반사층(110) 및 제2 반사층(104)의 기질은 동일하거나 유사한 재질을 사용 시, 제1 반사층(110) 및 제2 반사층(104)이 서로 접촉하는 접면이 분명하지 않거나 존재하지 않을 수 있고, 또한 외관으로 분별해 낼 수 없으므로, 제1 반사층(110)과 제2 반사층(104)은 외관 상 일체적 구조로 간주될 수 있다.
도전층(106), 패턴화 시드층(108) 및 금속 적층은 예컨대 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 크롬(Cr), 알루미늄(Al), 백금(Pt), 니켈(Ni), 티타늄(Ti), 주석(Sn) 등 금속 또는 이들의 합금일 수 있다. 또한, 도전층(106), 패턴화 시드층(108)은 적층 또는 단일층일 수 있다.
도 1, 도 2a 및 도 3a를 참고하면, 단계(12)는 반도체 제조공정에서 생성된 LED 칩(114)을 캐리어 기판(124) 상에 배치한다. LED 칩(114)은 내부전극(116)이 캐리어 기판(124)과 마주한다. 캐리어 기판(124)은 임시 기판으로서, 그 재질은 스티로폼(foam)일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
도 1, 도 2b 및 도 3b를 참조하면, 단계(14)는 LED 칩(114) 상에 파장 변환층(112)을 형성한다. 파장 변환층(112)은 파장 변환 입자를 가진 투명 실리콘 시트 전체를 LED 칩(114) 상에 접합시켜 형성될 수 있다. 접합은 상부 금형(미도시) 및 하부 금형(미도시)을 밀착시키고, 동시에 투명 실리콘 시트를 가열 및 가압하여 LED 칩(114)과 치밀하게 접합될 수 있도록 투명 실리콘 시트를 연화시킨다. 또한, 상부 금형 및 하부 금형은 매우 근접해 있으나, 투명 실리콘 시트가 아직 LED 칩(114)과 접촉하지 않았을 때 공기를 빼면, 투명 실리콘 시트와 LED 칩(114) 사이의 기포를 감소시켜, 투명 실리콘 시트와 LED 칩(114) 사이의 접착력을 향상시킬 수 있다. 기타 재료 간의 접합도 이와 동일할 수 있다. 기타 실시예에서는, 디스펜싱(dispensing), 코팅(coating), 스프레이(spraying), 스크린 프린팅(screen printing) 또는 몰딩(molding) 등 방식을 이용하여 LED 칩(114)과 캐리어 기판(124) 상에 파장 변환 입자를 가진 투명 기재를 형성하여 가열 경화단계를 진행함으로써 파장 변환층(112)을 형성할 수도 있다.
도 1, 도 2c 및 도 3c를 참조하면, 단계(16)는 파장 변환층(112)을 절단하여, 그루브(126, 127)를 형성한다. 그루브(126, 127)의 형성은, 커터(128)를 사용할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 구체적으로, 커터(128)는 아래를 향하여 캐리어 기판(124)까지 절단하고, x, z방향을 따라 이동하면서, 물리적으로 일부 파장 변환층(112)을 제거하여, 그루브(126, 127)를 형성한다. 그루브(126, 127)의 깊이는 실질적으로 파장 변환층(112)의 높이(y방향)이다.
도 1, 도 2d 및 도 3d를 참조하면, 단계(18)는 파장 변환층(112)과 캐리어 기판(124) 상에, 제2 반사층(104)을 형성한다. 제2 반사층(104)은 그루브(126, 127)를 채우고 파장 변환층(112)을 완전히 커버한다. 예를 들면, 제2 반사층(104)은 반사 입자가 도핑된 백색 실리콘 시트 전체를 캐리어 기판(124) 상에 접합시켜 형성하는 방법을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 접합에 대한 설명은 상술한 단락을 참고할 수 있다. 기타 실시예에서, 제2 반사층(104)은 스프레이(spraying), 코팅(coating), 디스펜싱(dispensing), 스크린 인쇄(screen printing) 또는 몰딩(molding) 등 방식으로 형성할 수 있다.
도 1, 도 2e 및 도 3e를 참조하면, 단계(20)는, 파장 변환층(112)이 노출될 때까지 일부 제2 반사층(104)을 연마 제거한다. 제2 반사층(104)의 표면은 실질적으로 파장 변환층(112)의 표면과 일치하게 절단한다. 연마 제거는 일종의 물리적 제거 동작이고, 기계 절단기를 이용하여 진행할 수 있다. 기계 절단기의 재료는 고탄소강, 다이아몬드, 세라믹 또는 산화붕소를 포함할 수 있다. 연마 제거 과정에서, 물만 추가(연마액(slurry) 또는 화학용액을 추가할 필요 없음)하는 것을 통해 절단기와 연마 제거 대상 사이의 마찰로 인해 상승되는 온도를 낮출 수 있다.
도 1, 도 2f 및 도 3f를 참고하면, 단계(22)는 도 2e 및 도 3e의 구조를 반전시켜, 캐리어 기판(102) 상에 부착시킨 후, 캐리어 기판(124)을 제거한다. 캐리어 기판(124)의 제거는 캐리어 기판(124)을 가열하는 방법을 사용할 수 있다. 캐리어 기판(102)은 광분해 테잎(UV Release Tape)일 수 있고, 광분해 테잎은 UV광 조사 전에는 높은 접착력을 가지나, UV광이 조사되면 접착력은 현저히 낮아진다. 캐리어 기판(102) 상의 구조는 발광모듈(130)로 간주할 수 있고, 하부표면(132) 및 다수 개의 LED 칩(114)이 구비된다. 내부전극(116), 파장 변환층(112) 및 제2 반사층(104)은 서로 공통평면이면서 공통으로 하부표면(132)을 구성하는 하나의 표면이 각각 구비된다.
도 1, 도 2g 및 도 3g를 참고하면, 단계(24)는, 일부 제2 반사층(104)을 제거하여, V형 그루브(136)를 형성한다. 구체적으로, 소정의 각도를 가진 커터(134)로 아래를 향하여 절단하되 절단 깊이는 캐리어 기판(102)에 도달하지 않고, z방향을 다라 이동하면서, 일부 제2 반사층(104)을 제거하여, 제2 반사층(104)에는 다수 개의 V형 그루브(136)를 형성한다. V형 그루브(136)의 깊이는 제2 반사층(104)의 높이보다 작다. V형 그루브(136)는 2개의 인접한 LED 칩(114) 사이에 위치한다. 각각의 그루브(136)는 서로 평행하지 않는 2개의 빗변(138l, 138r)이 구비된다. 도 2g 및 도 3g에서는 하나의 예시일 뿐, 기타 실시예에서, 그루브는 서로 다른 형상 또는 개수를 가질 수 있고, 관련 구조와 제조공정은 이하에서 계속하여 설명한다.
도 1, 도 2h 및 도 3h를 참조하면, 단계(25)는 패턴화 시드층(108)을 형성한다. 패턴화 시드층(108)은 V형 그루브(136)의 윤곽을 따라 내부전극(116), 파장 변환층(112) 및 제2 반사층(104)을 커버하고 다만 V형 그루브(136)는 채워지지 않는다. 또한, 패턴화 시드층(108)은 2개의 내부전극(116)을 완전히 커버하고 내부전극(116)보다 큰 면적을 갖는다. LED 칩(114)의 2개의 내부전극(116) 사이에는 패턴화 시드층(108)이 형성되지 않는다. 실제 구조에서, 패턴화 시드층(108)의 두께는 약 100~500ÅA이다. 그러나, 명확하게 나타내기 위하여, 패턴화 시드층(108)은 크기를 확대시켜 도면을 작성했다.
도 1을 참조하면, 단계(29)는 패턴화 시드층(108)에 대해 전기도금을 진행하여 금속 적층(미도시)을 형성한다. 금속 적층과 패턴화 시드층(108)은 실질적으로 동일한 형상을 가진다. 다른 일 실시예에서, 단계(29)는 생략될 수 있다. 비록 도 2h 및 도 3h에서, 패턴화 시드층(108)은 서로 연결되지 않은 수많은 블록을 형성하나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. 기타 실시예에서, 전기도금을 용이하게 하기 위하여, 패턴화 시드층(108)은 향후 절단 제거될 수도 있는 일부 영역에, 미세한 도전영역을 남겨두어, 전체 패턴화 시드층(108)이 전기적으로 서로 단락된 상태가 되도록 할 수 있다.
도 1, 도 2i 및 도 3i를 참조하면, 단계(30)는, 솔더페이스트 인쇄(solder paste printing)를 진행하여 금속 적층 상에 도전층(106)을 형성한다. 예를 들면, 스쿼지(Squeegee) 및 미리 설치된 중공 패턴이 구비된 강판(stencil) 또는 스크린판을 이용하여, 솔더페이스트를 금속 적층 상에 압착하고, 계속하여 리플로우(reflow)단계를 진행한다. 솔더페이스트 자체의 응집력에 의해, 솔더페이스트는 자동으로 금속 적층 상에만 형성되어 실질적으로 금속 적층과 대체로 동일한 패턴을 갖게 된다. 솔더페이스트는 도 2i 및 도 3i의 도전층(106)이고 V형 그루브(136)를 채운다.
도 1, 도 2j 및 도 3j를 참조하면, 단계(32)는 그루브(140)를 형성한다. 그루브(140)의 형성은, 커터(142)를 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 구체적으로, 커터(142)는 아래를 향하여 캐리어 기판(102)까지 절단하고 z방향을 따라 이동하면서, 일부 도전층(106), 금속 적층, 패턴화 시드층(108) 및 제2 반사층(104)을 물리적으로 제거하여, 그루브(140)를 형성한다. 도 2j에서, x방향의 가장 가장자리의 위치도, 커터(142)에 의해 일치하게 수선되므로, 제2 반사층(104)이 노출된다.
도 1, 도 2k 및 도 3k를 참조하면, 단계(34)는 제1 반사층(110)을 형성한다. 제1 반사층(110)의 형성방법은 제2 반사층(104)과 동일할 수 있고, 관련 설명은 대응하는 단락을 참고하기 바란다. 제1 반사층(110)은 그루브(140)를 채우고 도전층(106)을 커버한다. 계속하여, 단계(36)를 진행하여 일부 제1 반사층(110)을 연마 제거함으로써 도전층(106) 상의 제1 반사층(110)의 두께를 감소시키고, 제1 반사층(110)이 실질적으로 평탄한 표면을 갖도록 한다. 도 2k 및 도 3k는 단계(36)가 완성된 구조를 나타낸다.
도 1 및 도 2l, 도 3l 및 도 4를 참조하면, 단계(38)는 도 2k 중의 구조를 절단하여 복수 개의 독립된 발광장치(100)를 형성한다. 구체적으로, 커터(144)는 아래를 향하여 캐리어 기판(102)까지 절단하고, x방향을 따라 이동하면서 그루브(148)를 형성하고, 커터(146)는 아래를 향하여 캐리어 기판(102)까지 절단하고, z방향을 따라 이동하면서 그루브(150)를 형성한다. 그루브(148)는 각 도전층(106)의 양면을 노출시키고, 각 도전층(106)의 노출부분은 각 발광장치(100)의 외부전극(107r, 107l)으로 작용한다. 도 3l 및 도 4를 통해 알 수 있듯이, 각 LED 칩(114)은 파장 변환층(112)에 의해 에워싸인다. 또한, 각 LED 칩(114)의 주변은 제1 반사층(110) 및 제2 반사층(104)으로 구성된 반사 프레임에 의해 에워싸인다.
계속하여, 제1 반사층(110)에 블루 테잎을 부착한 후, 캐리어 기판(102)에 UV광을 조사하여 접착력을 상실시킴으로써, 발광장치(100)와 캐리어 기판(102)을 분리시킨다. 패턴화 시드층(108)의 연결을 통해, 도전층(106)은 LED 칩(114)의 도전경로를 제공할 뿐만 아니라, LED 칩(114)의 방열경로로서 작용할 수도 있다.
선택적으로, 도 2i, 도 3i에 도시된 바와 같이, 단계(30)를 완성한 후, 단계(32), 단계(34) 및 단계(36)를 진행하지 않고, 단계(38)를 바로 진행하면 도 6에 도시된 바와 같은 발광장치(100’)를 얻을 수 있다. 구체적으로, 도 2i 중의 구조를 절단하여 복수 개의 서로 독립된 발광장치(100’)를 형성한다. 도 2i 및 도 6을 참조하면, 각 도전층(106)은 사면이 외부환경에 노출된다. 다시 말하면, 발광장치(100’)에서, 출광면(122)을 제외하고, 외관 상의 각 면은 모두 도전층(106)으로 간주할 수 있다. 도 6에서는, 도전층(106)의 제2 부분(1062)으로 간주할 수 있다.
도 22a는 도 1의 제조방법(10)에 따른, 하나의 단계에서의 사시도이다. 도 23a은 도 22a의 III-III선에 따른 단면도이다. 도 22a는 3x3개 발광장치(100a)를 나타냈다. 발광장치(100a)와 발광장치(100)의 서로 동일하거나 유사한 부분은, 상술한 교시를 참고하면 알 수 있으므로, 설명을 생략한다. 발광장치(100)와의 다른 점은, 발광장치(100a)의 외부전극(107r, 107l)은, 외관상에서 하나는 대략 삼각형이고, 다른 하나는 장방형이고, 이에 따라 발광장치(100a)의 전극의 전기적 성질(p-전극 또는 n-전극)을 쉽게 판별할 수 있다. 상세하게 말하면, 단계(24)에서, 직선 단면 형상의 커터를 사용할 경우, 그루브(136)는 방형(方型) 단면이 구비되고, 계속하여, 후속 단계(25-38)를 진행하면, 발광장치(100a)를 형성할 수 있다. 따라서, 커터의 단면 형상을 변경함으로써, 그루브(136)의 형상을 변경할 수 있고, 외부전극(107r, 107l)(도전층(106))이 상이한 윤곽(예를 들면 원형 또는 다각형)을 갖게 할 수 있다.
도 22b, 도 22c는 각각 본 발명에서 실시한 LED발광장치의 제조방법에 따른, 하나의 단계에서의 사시도이다. 도 23b은 도 22b의 III-III선에 따른 단면도이다. 도 23c는 도 22c의 III-III선에 따른 단면도이다. 도 22b는 본 발명의 제조방법(10)에 따른, 단계(32)가 생략되고, 단계(34)가 완성된 사시도이고, 기타 관련된 단계는 상술한 단락을 참고할 수 있으므로, 여기서는 설명을 생략한다. 도 22b에서는, 도 2j, 도 3j 중의 그루브(140)를 형성하지 않고, 도전층(106) 상에 제1 반사층(110)을 형성한다. 도 22c에 도시된 바와 같이, 단계(38)를 진행하여 복수 개의 독립된 발광장치(100b)를 얻는다. 발광장치(100b)와 발광장치(100, 100a)의 동일하거나 유사한 부분은, 상술한 교시를 참고하면 알 수 있으므로, 설명을 생략한다.
도 3l 및 도 23a에서, 측표면(103q, 103w)은 제1 반사층(110)의 하나의 표면으로만 구성되고, 각 도전층(106)은 양면이 외부환경(예를 들면, 공기)에 노출된다. 그러나, 발광장치(100b)의 측표면(103q, 103w)은 제1 반사층(110), 도전층(106), 금속 적층, 패턴화 시드층(108) 및 파장 변환층(112)의 하나의 표면에 의해 공통으로 구성되고, 각 도전층(106)은 삼면(三面)이 외부환경에 노출된다. 따라서, 외관상에서, 발광장치(100b)의 측표면(103l, 103r, 103r, 130q, 130w)은 도전층(106)으로 간주할 수 있다.
도 22d는 본 발명에서 실시한 LED발광장치의 제조방법에 따른, 하나의 단계에서의 사시도이다. 도 23d은 도 22d의 III-III선에 따른 단면도이다. 도 22d는 3x3개 발광장치(100c)를 나타냈다. 각 발광장치(100c)의 외부전극(107r, 107l)은 상이한 외관을 가지며, 또한 각 도전층(106)은 삼면이 외부환경에 노출된다. 발광장치(100, 100a 및 100b)의 관련 설명에 교시된 내용을 참고하면, 발광장치(100c)는 제조방법(10)에 따라 제조될 수도 있다. 그러나 다른 점은, 단계(24)에서, 서로 대응하는 커터(134)를 사용하여 적절한 그루브(136)를 생성하고, 계속하여 단계(25-30), 단계(34-38)를 진행하고, 단계(32)는 생략하여, 발광장치(100c)를 제조할 수 있다는 점이고, 상세한 설명은 관련된 단락을 참고할 수 있다.
도 23e는 도 22d의 LED발광장치(100c)를 인쇄회로판 상에 용접시킨 개략도이다. 각 도전층(106)(외부전극(107r, 107l))은 삼면이 외부환경에 노출되므로, 솔더(120)는 발광장치(100c)의 측표면(103q, 103w)을 통해 전기적으로 연결되어 인쇄회로판(199) 상에 고정될 수 있다. 도 5b와 비교했을 때, 측표면(103q, 103w)은 큰 도전 면적을 가지므로, 발광장치(100c)와 인쇄회로판(199) 사이의 접착력을 증가시켜 백라이트 모듈의 신뢰도를 증가시킬 수 있다.
도 24a 내지 도 24e는 본 발명에서 실시한 LED발광장치의 제조방법에 따른, 부분 단계의 사시도다. 도 25a 내지 도 25e는 각각 서로 대응하는 도 24a 내지 도 24e의 III-III선에 따른 단면도이다.
먼저 도 1의 단계(12-22)를 진행하며, 관련 설명은 관련된 단락을 참고할 수 있다. 계속하여, 도 24a에 도시된 바와 같이, 일부 제2 반사층(104)을 제거하여, 그루브(136a, 136b)를 형성하는 단계(24)를 진행한다. 구체적으로, 적절한 커터(134)로, 두 LED 칩(114) 사이에서, 아래를 향하여 절단하되 절단 깊이는 캐리어 기판(102)에 도달하지 않고, z방향을 따라 2개의 단면이 상이한 그루브(136a, 136b)를 형성한다.
도 24b 및 25b에 도시된 바와 같이, 패턴화 시드층(108)을 형성하는 단계(25)를 진행한다. 단계(29)는 선택적으로 진행하거나 생략할 수 있다.
도 24C 및 25C에 도시된 바와 같이, 솔더페이스트 인쇄를 진행하여 도전층(106)을 형성하는 단계(30)를 진행한다.
도 24d 및 도 24d에 도시된 바와 같이, 제1 반사층(110)을 형성하는 단계(34)를 진행하고, 연마 제거를 통해 제1 반사층(110)의 두께를 감소시키는 단계(36)를 진행한다.
도 24e 및 도 25e에 도시된 바와 같이, 마지막으로 절단을 통해 복수 개의 서로 독립된 발광장치(100d)를 형성하는 단계(38)를 진행한다. 발광장치(100d)의 외부전극(107r, 107l)은 상이한 외관을 가지며 각 도전층(106)은 양면만이 외부환경에 노출된다.
도 7은 본 발명에서 실시한 LED발광장치(200)의 제조방법(40)의 흐름도를 나타내고, 도 8a 내지 도 8h는 도 7의 제조방법(40)에 따른, 서로 다른 각 단계에서의 사시도이다. 도 9a 내지 도 9h는 각각 서로 대응하는 도 8a 내지 도 8h의 IX-IX선에 따른 단면도이다. 도 10은 도 8h의 단일 LED발광장치(200)의 메인 발광방향이 위로 향할 때의 사시도이다. 도 11은 도 10의 LED발광장치(200)를 인쇄회로판(199) 상에 용접시킨 개략도이다. 도 8h, 도 9h, 도 10 및 도 11을 참조하기 바란다. 캐리어 기판(102) 상에는, 9개의 발광장치(200)가 3x3의 행렬(matrix)로 동시에 형성된다. 각 발광장치(200)는 측표면(203l, 203r, 203q, 203w) 및 하표면(205)이 구비된다. 각 발광장치(200)는 제3 반사층(206), 2개의 도전층(204), 패턴화 시드층(208), 파장 변환층(112) 및 LED 칩(114)을 포함한다. LED 칩(114)은 발광체로서, 각각 패턴화 시드층(208)과 연결되는 2개의 내부전극(116)을 포함한다. 도전층(204) 및 제3 반사층(206)은 서로 공통평면이면서 측표면(203l, 203r)을 공통으로 구성하는 하나의 표면이 각각 구비된다. 도전층(204)의 다른 하나의 표면은 측표면(203q, 203w)을 구성하고, 또 다른 하나의 표면은 하표면(205)을 구성한다. 또한, 도전층(204)은 외부 전극(207r, 207l)으로 작용할 수 있다.
도 11에 도시된 바와 같이, 외부 전극(207r, 207l)은 솔더(120)를 통해 인쇄회로판(199)에 전기적으로 연결될 수 있다. 솔더(120)는 발광장치(200)의, 전기적 연결을 제공할 뿐만 아니라, 동시에 발광장치(200)를 인쇄회로판(199)에 고정시킬 수 있다. 발광장치(200)의 메인 발광방향은 인쇄회로판(199)의 표면과 평행하므로, 발광장치(200)는 측면형 LED패키지로 작용할 수 있다.
도 11에 도시된 바와 같이, 솔더(120)는 발광장치(200)의 측표면(203q, 203w)을 통해 인쇄회로판(199) 상에 전기적으로 연결되어 고정된다. 솔더(120)는 발광장치(200)의 측표면(203r, 203l)을 통해 인쇄회로판(199) 상에 전기적으로 연결되어 고정될 수도 있다. 측표면(203r, 203l)과 비교했을 때, 측표면(203q, 203w)은 큰 도전면적을 가지므로, 발광장치(200)와 인쇄회로판(199) 사이의 접착력을 증가시켜, 백라이트 모듈의 신뢰도를 향상시킬 수 있다.
도 8h, 도 9h 및 도 10에서, LED 칩(114) 및 파장 변환층(112)은 발광구조로 간주할 수 있다. LED 칩(114)은 파장 변환층(112)에 의해 피복된다. LED 칩(114) 주변의 제3 반사층(206)은 하나의 반사 프레임을 형성하여, 발광장치(100)의 출광방향을 제한할 수 있다. 유사하게, 각 도전층(204)은 내부전극(116)(또는 LED 칩(114))의 상부에 위치하고 내부전극(116)과 전기적으로 연결되는 제1 부분(2041) 및 LED 칩(114)의 측변에 위치한 제2 부분(2042)이 구비된다. 제1 부분(2041)과 제2 부분(2042)은 서로 수직된다. 제2 부분(2042)은 외부 전극(207r, 207l)으로서 솔더(120)와 전기적으로 연결된다. 다시 말하면, 제1 부분(2041)은 LED 칩(114)과 제1 방향(y방향)에서 중첩되고, 제2 부분(2042)은 LED 칩(114)과 제2 방향(x방향)에서 중첩되고, 제1 방향과 제2 방향은 수직된다. 각 도전층(204)은 제3 방향(z방향)에서는 LED 칩(114)과 중첩되지 않는다. 각 도전층(204)은 LED 칩(114)에서 떨어져있고 제2 방향(x방향)을 따라 외부로 연신된 돌출부(2043)가 구비된다.
도 7을 참조하면, 단계(12)는, 반도체 제조공정에서 생성된 LED 칩(114)을 캐리어 기판(124) 상에 배치하고, LED 칩(114)은 내부전극(116)이 캐리어 기판(124)을 마주한다. 단계(14)는 LED 칩(114) 상에 파장 변환층(112)을 형성한다. 단계(12)와 단계(14)의 설명은 발광장치(100)의 제조방법(10)의 설명 및 도 2a, 도 3a, 도 2b 및 도 3b를 참고할 수 있다.
단계(42)는 일부 파장 변환층(112)을 물리적으로 연마 제거하여 파장 변환층(112)의 두께를 감소시킴으로써, 파장 변환층(112)이 실질적으로 평탄한 표면을 갖도록 한다.
도 7, 도 8a 및 도 9a를 참조하면, 단계(44)는 단계(42)의 구조를 반전시켜 캐리어 기판(102) 상에 부착시킨 후, 캐리어 기판(124)을 제거한다. 캐리어 기판(102) 상의 구조는 발광모듈(212)로 간주할 수 있고, 하표면(210) 및 다수 개의 LED 칩(114)이 구비된다. 내부전극(116)과 파장 변환층(112)은 서로 공통평면이면서 하표면(210)을 공통으로 구성하는 하나의 표면이 각각 구비된다.
도 7, 도 8b 및 도 9b를 참조하면, 단계(46)는 그루브(216)를 형성한다. 그루브(216)의 형성은, 커터(214)를 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 구체적으로, 커터(214)는 아래를 향하여 캐리어 기판(102)까지 절단하고, x방향 및 z방향을 따라 이동하면서, 일부 파장 변환층(112)을 제거하여 그루브(216)를 형성한다. 그루브(216)의 깊이는 실질적으로 파장 변환층(112)의 높이이다.
도 7, 도 8c 및 도 9c를 참조하면, 단계(48)는 파장 변환층(112) 상에 제3 반사층(206)을 형성한다. 제3 반사층(206)의 형성방식은 제1 반사층(110) 및 제2 반사층(104)과 동일할 수 있고, 관련 설명은 대응하는 단락을 참고하기 바란다. 제3 반사층(206)은 도 8b 및 도 9b의 그루브(216)를 채울 수 있다.
도 7, 도 8d 및 도 9d를 참조하면, 단계(50)는 일부 제3 반사층(206)을 연마 제거하여 LED 칩(114)의 내부전극(116)을 노출시키고, 파장 변환층(112)의 표면과 제3 반사층(206)의 표면은 실질적으로 일치하게 절단된다.
도 7, 도 8e, 도 9e를 참조하면, 단계(52)는 일부 제3 반사층(206)을 제거하여 z방향을 따라 연신된 그루브(218)를 형성한다. 구체적으로, 커터(220)는 아래를 향하여 절단되며 z방향을 따라 이동하면서, 일부 제3 반사층(206)을 제거함으로써, 다수 개의 그루브(218)를 형성하고 제3 반사층(206)의 측벽(206r)을 노출시킨다.
도 7, 도 8f 및 도 9f를 참조하면, 단계(53)는 패턴화 시드층(208)을 형성한다. 패턴화 시드층(208)은 상이한 패턴으로, 상이한 내부전극(116)을 커버함으로써, LED 칩(114)의 전극의 전기적 성질(p-전극 또는 n-전극)을 판단할 수 있다. 패턴화 시드층(208)은 제3 반사층(206)의 양 측벽(206r)을 완전히 커버할 수 있으나, 그루브(218)를 채우지 않는다. LED 칩(114)의 2개의 내부전극(116) 사이에는 패턴화 시드층(208)이 형성되지 않는다. 패턴화 시드층(208)은 내부전극(116)을 완전히 커버하고 내부전극(116)보다 큰 면적을 갖는다.
도 9f에서, 그루브(218)에 위치한 패턴화 시드층(208)은 캐리어 기판(102) 상에 연속적으로 형성되는 것은 아니다. 실시예에서, 그루브(218)에 위치한 패턴화 시드층(208)은 캐리어 기판(102) 상에 연속적으로 형성될 수 있다(도 14i의 도전층(304) 참고). 기타 실시예에서는, 전기도금을 용이하게 하기 위하여, 패턴화 시드층(208)은 향후 절단 제거될 수도 있는 일부 영역에, 미세한 도전영역을 남겨두어, 전체 패턴화 시드층(108)이 전기적으로 서로 단락된 상태가 되도록 할 수 있다.
도 7, 도 8g 및 도 9g를 참조하면, 단계(58)는 패턴화 시드층(208)에 대해 전기도금을 진행하여, 패턴화 시드층(208) 상에 적층된 도전층(204)을 형성한다. 도전층(304)의 재료는 도전층(106)의 재료를 참고할 수 있다. 도 7, 도 8h 및 도 9h를 참조하면, 단계(60)는 도 8g 중의 구조를 절단하여, 복수 개의 독립된 발광장치(200)를 형성한다. 구체적으로, 커터(미도시)는 아래를 향하여 절단하고 x방향을 따라 이동하면서 그루브(224)를 형성한다. 다른 커터도 z방향을 따라 선택적으로 이동하면서 z방향과 평행하는 그루브를 형성할 수 있다.
계속하여, 도전층(204) 상에 블루 테잎(blue tape)을 부착한 후, 캐리어 기판(102)에 UV광을 조사하여 접착력을 상실시킴으로써 발광장치(200)와 캐리어 기판(102)을 분리시킨다. 패턴화 시드층(208)의 연결을 통해, 도전층(204)은 LED 칩(114)의 도전 경로를 제공할 뿐만 아니라, LED 칩(114)의 방열경로로서 작용할 수도 있다.
도 8e 및 도 9e에서, 각 그루브(218)의 깊이는 실질적으로 파장 변환층(112)의 높이와 동일하나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. 도 26a는 도 7의 제조방법(40)에 따른, 단계(52)가 완성된 후의 사시도를 나타낸다. 도 27a는 도 26a의 IX-IX선에 따른 단면도이다. 구체적으로, 커터(220)는 아래를 향하여 절단하되 절단 깊이는 캐리어 기판(102)까지 도달하지 않고, z방향을 따라 이동하면서 일부 제3 반사층(206)을 제거함으로써, 제3 반사층(206)에 다수 개의 그루브(218a)를 형성한다. 그루브(218a)의 깊이는 제3 반사층(206)의 높이보다 작다.
계속하여, 도 26b의 사시도, 도 27b의 단면도에 도시된 바와 같이, 도 7의 단계(53) 및 단계(58)를 진행하여, 패턴화 시드층(미도시) 및 도전층(204)을 형성한다.
마지막으로, 도 26c의 사시도, 도 27c의 단면도에 도시된 바와 같이, 도 7의 단계(60)를 진행하여 복수 개의 서로 독립된 발광장치(200a)를 형성한다.
도 28은 단일 발광장치(200a)를 나타내고, 다른 각도에서 바라본 사시도이다. 도 10과의 차이점은, 도전층(204) 및 제3 반사층(206)은 서로 평면이면서 공통으로 측표면(203q, 203w)을 구성하는 하나의 표면을 각각 구비하는 것이다.
도 12는 본 발명에서 실시한 LED발광장치(300)의 제조방법(70)을 나타내고, 도 13a 내지 도 13j는 도 12의 제조방법(70)에 따른, 서로 다른 각 단계에서의 사시도이다. 도 14a 내지 도 14j는 각각 서로 대응하는 도 13a 내지 도 13j의 XIV-XIV선에 따른 구조단면도이다. 도 15는 도 13j의 단일 LED발광장치(300)의 메인 발광방향이 위로 향할 때의 사시도이다. 도 16은 도 15의 LED발광장치(300)를 인쇄회로판(199) 상에 용접시킨 개략도이다.
도 13j, 도 14j, 도 15 및 도 16을 참조하면, 캐리어 기판(102) 상에는, 9개의 발광장치(300)가 3x3의 행렬(matrix)로 동시에 형성되어 있다. 각 발광장치(300)는 2개의 상대적인 측표면(303l, 303r) 및 하표면(305)이 구비된다. 각 발광장치(300)는 제4 반사층(306), 패턴화 시드층(미도시), 2개의 도전층(304), 제1 투광층(302), 파장 변환층(309), 제2 투광층(308) 및 LED 칩(114)을 포함한다. LED 칩(114)은 발광체로서, 각각 2개의 도전층(304)과 연결되는 2개의 내부전극(116)을 포함한다. 도전층(304), 패턴화 시드층 및 제4 반사층(306)은 서로 공통평면이면서 공통으로 측표면(303r, 303l)을 구성하는 하나의 표면이 각각 구비된다. 두 도전층(304)은 2개의 외부 전극(307r, 307l)으로 작용한다.
도 16에 도시된 바와 같이, 외부 전극(307r, 307l)은 솔더(120)를 통해 인쇄회로판(199)에 전기적으로 연결될 수 있다. 솔더(120)는 발광장치(300)의 전기적 연결을 제공할 뿐만 아니라, 동시에 메인 발광방향이 인쇄회로판(199)의 표면과 평행하도록 발광장치(300)를 인쇄회로판(199) 상에 고정시킬 수 있다. 따라서, 발광장치(300)는 측면형 LED패키지로 작용할 수 있다.
도 13j 및 도 14j에서, LED 칩(114), 제1 투광층(302), 파장 변환층(309)은 제2 투광층(308)과 함께 하나의 발광구조로 간주할 수 있다. LED 칩(114)은 파장 변환층(309)에 의해 피복된다. LED 칩(114) 주변의 제4 반사층(306)은 하나의 반사 프레임을 형성하여, 발광장치(300)의 출광방향을 제한할 수 있다.
도 12를 참조하면, 단계(12)는 반도체 제조공정에서 생성된 LED 칩(114)을 캐리어 기판(124) 상에 배치한다. LED 칩(114)은 내부전극(116)이 캐리어 기판(124)과 마주한다. 단계(12)의 설명은 발광장치(100)의 제조방법(10)의 설명 및 도 2a, 도 3a를 참고할 수 있다.
도 12, 도 13a 및 도 14a를 참조하면, 단계(72)는 캐리어 기판(124) 상에 제1 투광층(302)을 형성하여, LED 칩(114)을 피복한다. 단계(72)는 디스펜싱(dispensing) 방식을 사용할 수 있고, 교질 용액을 각 LED 칩(114) 상에 떨어뜨린 후, 가열 경화시켜 반구형의 투광체를 형성하여 제1 투광층(302)으로 한다. 제1 투광층(302)의 재료는, 에폭시 수지(Epoxy), 실리콘(Silicone), 폴리이미드(PI), 벤조시클로부텐(BCB), 퍼플루오로시클로부탄(PFCB), Su8, 아크릴 수지(Acrylic Resin), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리카보네이트계(PC), 또는 폴리에터르이미드(Polyetherimide)를 포함할 수 있다. 실제 제품에서, 제1 투광층(302)은 투명할 수 있다.
도 12, 도 13b 및 도 14b를 참조하면, 단계(74)는 제1 투광층(302) 상에 파장 변환층(309)을 형성한다. 파장 변환층(309)의 설명은 파장 변환층(112)에 대한 설명을 참고할 수 있다.
도 12, 도 13c 및 도 14c를 참조하면, 단계(76)는 파장 변환층(309) 상에, 제2 투광층(308)을 형성한다. 제2 투광층(308)의 재료는 제1 투광층(302)과 동일하거나 상이할 수 있다. 또한, 몰딩의 방식을 이용하여, 제2 투광층(308)을 파장 변환층(309) 상에 형성할 수 있다. 다른 일 실시예에서, 투명판을 파장 변환층(309) 상에 접합시킨 후, 투명판의 일부를 연마 제거하여, 두께를 감소시키면, 나머지 투명판은 제2 투광층(308)이 될 수 있다.
도 12에서, 단계(76)의 후속 단계는 단계(44, 46, 48, 50, 52, 53, 58 및 60)가 있고, 관련 설명은 도 7 및 대응하는 단락을 참고할 수 있다.
도 12, 도 13d 및 도 14d를 참조하면, 단계(44)는 단계(76)의 구조를 반전시켜, 캐리어 기판(102) 상에 부착시킨 후, 캐리어 기판(124)을 제거한다. 캐리어 기판(102) 상의 구조는 발광모듈(312)로 간주할 수 있고, 하표면(314) 및 다수 개의 LED 칩(114)이 구비된다. 하표면(314)은 LED 칩(114)의 내부전극(116), 제1 투광층(302) 및 파장 변환층(309)으로 구성된다.
도 12, 도 13e 및 도 14e를 참조하면, 단계(46)는 그루브(316)를 형성한다. 커터는 x방향 및 z방향을 따라 이동하면서 일부 제2 투광층(308) 및 파장 변환층(309)을 제거함으로써 그루브(316)를 형성한다.
도 12, 도 13f 및 도 14f를 참조하면, 단계(48)는 파장 변환층(309) 상에 제4 반사층(306)을 형성한다. 제4 반사층(306)은 반사 입자가 도핑된 백색 실리콘 시트 전체를 사용하여(이에 한정되는 것은 아니다), 캐리어 기판(102) 상에 접합시켜 형성될 수 있다. 제4 반사층(306)은 도 13e 및 도 14e 중의 그루브(316)를 채울 수 있다.
도 12, 도 13g 및 도 14g를 참조하면, 단계(50)는 일부 제4 반사층(306)을 연마 제거하여, LED 칩(114)의 내부전극(116)을 노출시킨다.
도 12, 도 13h 및 도 14h를 참조하면, 단계(52)는 일부 제4 반사층(306)을 제거하여, z방향을 따라 연신된 그루브(318)를 형성한다. 예를 들면, 커터가 z방향을 따라 이동하면서 일부 제4 반사층(306)을 제거함으로써, 다수 개의 그루브(318)를 형성하고 제4 반사층(306)의 측벽(306r)을 노출시킨다.
도 12, 도 13i 및 도 14i를 참조하면, 단계(53)는 패턴화 시드층(미도시)을 형성한다. 단계(58)는 패턴화 시드층에 대해 전기도금을 진행하여, 도전층(304)을 형성하여, 시드층 상에 적층시킨다. 도전층(304)은 상이한 패턴으로, 상이한 내부전극(116)을 커버함으로써, LED 칩(114)의 전극의 전기적 성질(p-전극 또는 n-전극)을 판단할 수 있다. 도전층(304)은 제4 반사층(306)의 측벽(306r)을 완전히 커버하나, 그루브(318)를 채우지 않을 수 있고, 도전층(304)의 재료는 도전층(106)의 재료를 참고할 수 있다.
도 12, 도 13j 및 도 14j를 참조하면, 단계(60)는 도 13i의 구조를 절단하여, 복수 개의 독립된 발광장치(300)를 형성한다.
계속하여, 블루 테잎(blue tape)을 도전층(304) 상에 부착한 후, 캐리어 기판(102)에 UV광을 조사하여 접착력을 상실시킴으로써, 발광장치(300)와 캐리어 기판(102)을 분리시킨다. 도전층(304)은 LED 칩(114)의 도전경로를 제공할 뿐만 아니라, LED 칩(114)의 방열경로로서 작용할 수도 있다.
도 17은 본 발명에서 실시한 LED발광장치의 제조방법(80)의 흐름도를 나타내고, 도 18a 내지 도 18j는 도 17의 제조방법(80)에 따른, 서로 다른 각 단계에서의 사시도이다. 도 19a 내지 도 19j는 각각 서로 대응하는 도 18a 내지 도 18j의 XIX-XIX선에 따른 단면도이다. 도 20은 도 18j의 단일 LED발광장치(400)의 메인 발광방향이 위로 향할 때의 사시도이다. 도 21은 도 20의 LED발광장치(400)를 인쇄회로판(199) 상에 용접시킨 개략도이다.
도 18j에 도시된 바와 같이, 캐리어 기판(102) 상에, 9개의 발광장치(400)가 3x3의 행렬(matrix)로 동시에 형성되어 있다. 도 18j, 도 19j, 도 20 및 도 21을 참조하면, 각 발광장치(400)는 2개의 상대적인 측표면(403l, 403r) 및 하표면(405)이 구비된다. 각 발광장치(400)는 제5 반사층(406), 패턴화 시드층(미도시), 2개의 도전층(404), 제3 투광층(402), 파장 변환층(409) 및 LED 칩(114)이 구비된다. LED 칩(114)은 발광체로서, 2개의 내부전극(116)을 포함한다. 도전층(404), 패턴화 시드층, 제5 반사층(406) 및 파장 변환층(409)은 서로 공통평면이면서 공통으로 측표면(403r, 403l)을 구성하는 하나의 표면이 각각 구비된다. 도전층(304)은 2개의 외부 전극(407r, 407l)으로서 작용한다.
도 21에 도시된 바와 같이, 외부 전극(407r, 407l)은 솔더(120)를 통해 인쇄회로판(199)에 전기적으로 연결될 수 있다. 솔더(120)는 발광장치(400)의 전기적 연결을 제공할 뿐만 아니라, 동시에 메인 발광방향이 인쇄회로판(199)의 표면과 평행하도록 발광장치(400)를 인쇄회로판(199) 상에 고정시킬 수 있다. 따라서, 발광장치(400)는 측면형 LED패키지로서 작용할 수 있다.
도 18j 및 도 19j에서, LED 칩(114), 제3 투광층(402)은 파장 변환층(409)과 함께 발광구조로 간주할 수 있다. LED 칩(114)은 파장 변환층(409) 및 제5 반사층(406)에 의해 에워싸인다. LED 칩(114)은 제5 반사층(406)에 의해 형성되는 하나의 반사홈에 저부에 설치된 것과 같다. 반사홈은 LED 칩(114)의 출광방향을 특정방향으로 가이드하거나 제한할 수 있다. 하표면(405)은 도전층(404)의 하나의 표면이다. 파장 변환층(409)은 LED 칩(114)의 면적보다 큰 면적을 구비한다.
도 17, 도 18a 및 도 19a를 참조하면, 단계(82)는 반도체 제조공정에서 생성된 LED 칩(114)을 캐리어 기판(123) 상에 배치한다. 각 LED 칩(114)은 사파이어 기판에 의해 캐리어 기판(123) 상에 부착된다. 즉, 2개의 내부전극(116)은 캐리어 기판(123)과 마주하지 않고 상부(정y방향)를 향한다.
도 17, 도 18b 및 도 19b를 참조하면, 단계(84)는 캐리어 기판(124) 상에 제3 투광층(402)을 형성하여, LED 칩(114)의 주변을 에워싼다. 단계(84)는 국부적 디스펜싱 방식으로, LED 칩(114) 상에 그리고 주변에, 교질 용액을 분사할 수 있다. 표면 장력의 차이로 인해, 교질 용액은 대부분 LED 칩(114) 및 캐리어 기판(123) 사이에 형성된 코너에 부착된다. 가열을 거치면, 교질 용액은 경화 변환되어 제3 투광층(402)을 형성한다. 제3 투광층(402)의 재료는 이전의 투광층과 동일하거나 유사할 수 있다.
도 17, 도 18c 및 도 19c를 참조하면, 단계(86)는 LED 칩(114)과 제3 투광층(402) 상에 제5 반사층(406)을 형성한다. 제5 반사층(406)은 몰딩(molding) 방식을 사용하여 형성될 수 있다. 제5 반사층(406)의 재료는, 이전에 교시된 반사층과 동일하거나 유사할 수 있다.
도 17, 도 18d 및 도 19d를 참조하면, 단계(88)는 단계(86)의 구조를 반전시켜, 캐리어 기판(124) 상에 부착시킨 후, 캐리어 기판(123)를 제거한다.
도 17, 도 18e 및 도 19e를 참조하면, 단계(90)는 제5 반사층(406), 제3 투광층(402) 및 LED 칩(114) 상에 파장 변환층(409)을 형성한다. 파장 변환층(409)은 제5 반사층(406)의 측벽을 커버하지 않는다. 파장 변환층(309)의 설명은 상술한 파장 변환층(112)의 관련된 단락을 참고할 수 있다.
도 17, 도 18f 및 도 19f를 참조하면, 단계(92)는 단계(90)의 구조를 반전시켜, 캐리어 기판(102) 상에 부착시킨 후, 캐리어 기판(124)를 제거한다.
도 17에서, 단계(92)의 후속 단계는 단계(50, 52, 53, 58 및 60)이고, 관련 설명은 도 12 및 대응하는 단락을 참고할 수 있다.
간단하게 말하면, 도 17, 도 18g 및 도 19g를 참조하면, 단계(50)는 일부 제5 반사층(406)을 연마 제거하여 LED 칩(114)의 내부전극(116)을 노출시킨다.
도 17, 도 18h 및 도 19h를 참조하면, 단계(52)는 일부 제5 반사층(406)을 제거하여, z방향을 따라 연신된 그루브(418)를 형성한다. 예를 들면, 커터는 z방향을 따라 이동하면서 일부 제5 반사층(406)을 제거함으로써 다수 개의 그루브(418)를 형성하고 제5 반사층(406)의 측벽(406r)을 노출시킨다.
도 17, 도 18i 및 도 19i를 참조하면, 단계(53)는 패턴화 시드층을 형성한다. 단계(58)는 패턴화 시드층에 대해 전기도금을 진행하여, 도전층(404)을 형성하여, 시드층 상에 적층시킨다. 도전층(404)은 상이한 패턴으로, 상이한 내부전극(116)을 커버하여, LED 칩(114)의 전극의 전기적 성질(p-전극 또는 n-전극)을 판단할 수 있다. 도전층(404)은 제5 반사층(406)의 측벽(406r)을 완전히 커버하나, 그루브(418)를 채우지 않을 수 있고, 도전층(404)의 재료는 도전층(106)의 재료를 참고할 수 있다.
도 17, 도 18j 및 도 19j를 참조하면, 단계(60)는 도 18i 중의 구조를 절단하여 복수 개의 독립된 발광장치(400)를 형성한다. 구체적으로, 커터(미도시)는 x 및 z방향을 따라 이동하면서 도전층(404) 및 파장 변환층(409)을 동시에 제거함으로써 그루브를 형성한다.
계속하여, 블루 테잎을 도전층(404) 상에 부착시킨 후, 캐리어 기판(102)에 UV광을 조사하여 접착력을 상실시킴으로써, 발광장치(400)와 캐리어 기판(102)을 분리시킨다. 도전층(404)은 LED 칩(114)의 도전경로를 제공할 뿐만 아니라, LED 칩(114)의 방열경로로서 작용할 수도 있다.
이해해야 할 것은, 본 발명에서 상술한 실시예는 적절한 상황에서, 상호 결합 또는 대체될 수 있고, 상술한 특정 실시예에 의해서만 제한되는 것은 아니다. 본 발명에서 나열한 각 실시예는 본 발명을 설명하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위를 한정하기 위한 것은 아니다. 본 발명에 대한 모든 자명한 수정 또는 변경은 모두 본 발명의 정신과 범위를 벗어나지 않는다.
10, 40, 70, 80 제조방법
100 , 100', 100a, 100b, 100c, 100d, 200, 200a, 300, 400 LED발광장치
102, 123, 124 캐리어 기판
103l, 103r, 103q, 103w 측표면
104 제2 반사층
105, 132, 205, 210, 305, 314, 405, 414 하표면
106, 204, 304, 404 도전층
1061, 2041 제1 부분
1062, 2042 제2 부분
107r, 107l, 207r, 207l, 307r, 307l , 407r, 407l 외부 전극
108 시드층
110 제1 반사층
112, 309, 409 파장 변환층
114 LED 칩
116 내부전극
120 솔더
122 출광면
126, 127, 136a, 136b, 140, 148, 150, 216, 218, 218a, 224, 316, 318, 418 그루브
128, 134, 142, 144, 146, 214 , 220 커터
130 발광모듈
136 V형 그루브
138l, 138r 빗변
190 도광판
192 확산판
199 인쇄회로판
203l, 203r, 203q, 203w 측표면
2043 돌출부
206 제3 반사층
206r, 306r, 406r 측벽
208 시드층
212 발광모듈
302 제1 투광층
303l, 303r 측표면
306 제4 반사층
308 제2 투광층
312 발광모듈
402 제3 투광층
403l, 403r 측표면
406 제5 반사층

Claims (10)

  1. 상표면, 하표면, 및 상기 상표면 및 상기 하표면의 사이에 위치하는 제1 측표면이 구비된 발광체;
    상기 상표면 상에 위치하는 내부전극;
    상기 상표면 상에 위치하고, 상기 내부전극 상에 형성되고 상기 발광체와 제1 방향에서 중첩되는 제1 부분 및 상기 제1 측표면의 밖에 형성되고 상기 발광체와 제2 방향에서 중첩되는 제2 부분이 구비되고, 상기 제1 방향과 상기 제2 방향은 수직인 도전층; 및
    상기 제2 방향에서 상기 발광체와 중첩되는 제1 반사층
    을 포함하고,
    상기 제1 반사층 및 상기 제2 부분 양자의 최외 표면은 서로 공통평면이고 상기 제1 측표면의 밖에 위치하는, 발광장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 하표면의 아래에 형성되는 파장 변환층을 더 포함하는 발광장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 반사층은 상기 파장 변환층을 에워싸고, 상기 파장 변환층의 하표면을 노출시키는, 발광장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 도전층은 상기 발광체에서 떨어져 있고 상기 제2 방향을 따라 연신된 돌출부가 구비된, 발광장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 도전층은 제3 방향에서 상기 발광체와 중첩되지 않고, 상기 제3 방향은 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향에 수직되는, 발광장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 도전층을 피복하며 상기 제3 방향에서 일부 상기 도전층을 노출시키는 제2 반사층을 더 포함하는 발광장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 도전층은 상기 제1 방향과 상기 제2 방향에서 상기 제2 반사층으로부터 외부환경에 노출되지 않는 발광장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 도전층은 외부환경에 노출된 양면이 구비되는 발광장치.
  9. 회로판; 및
    상기 회로판 상에 설치되는 제1항에 따른 상기 발광장치
    를 포함하는 백라이트 모듈.
  10. 삭제
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