KR102508077B1 - 고굴절률 접착제들을 이용한 ｌｅｄ 제조 - Google Patents
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Abstract
실리콘-함유 접착제 층은 순환 고리-개방 중합에 의해 형성되고, 유기 염기의 양들을 포함하고, 파장 변환 층을 발광 다이오드(LED) 장치에서 사파이어의 두께로 접합한다. 방법들은 표면들 사이의 무오염 및 무파편 접착을 달성하기 위하여 그 억제되지 않은 경화를 가능하게 한다. LED 장치는 함께 접합되어야 할 표면들이 고굴절률 접착제들의 이용을 가능하게 하는 방식으로 준비되도록 설계되고 제조된다. 촉매의 2개의 상이한 농도들을 수반하는 멀티-단계 프로세스는 발광 다이오드 컴포넌트 제조를 위한 고도로 신뢰성 있고, 비-갈변, 및 비-크랙킹(non-cracking) 고굴절률 접착제들을 제조하도록 수행된다.
Description
관련 출원들에 대한 상호 참조
본 출원은 그 전체적으로 참조로 본원에 포함되는, 2015년 6월 9일자로 출원된 "INTEGRATION METHODS FOR HIGH RI LUMIRAMIC ATTACH GLUE"(대리인 관리 번호 2015P00843US)라는 명칭의 미국 특허 출원 제62/172,834호에 대한 우선권을 주장한다.
이 개시내용은 발광 다이오드 컴포넌트 제조에 관한 것으로, 더 상세하게는, 고굴절률(high-refractive-index) 접착제들을 이용한 발광 다이오드 제조를 위한 기법들에 관한 것이다.
발광 다이오드(light-emitting diode)(LED)들의 추출 효율은 LED의 광-생성 활성 영역들 및 포위하는 구조체들을 실제적으로 탈출하는 광의 양(예컨대, 루멘(lumen)들)의 측면에서 종종 측정된다. 일부 경우들에는, 포위하는 구조체들은, LED의 활성 영역에 접합되거나, 그렇지 않을 경우에, 근접하게 인접하는 파장-변환 재료들(예컨대, 인광체-함유 파장-변환 타일(phosphor-containing wavelength-converting tile)들)을 포함한다. 하나의 재료를 통해, 계면을 통해, 또 다른 재료로의 광자(photon)의 투과는 (예컨대, 계면에서의 입사의 각도가 작을 때) 상대적으로 더 효율적일 수 있거나, (예컨대, 계면에서의 입사의 각도가 더 클 때) 상대적으로 더 비효율적일 수 있다. 많은 경우들에 있어서, LED 컴포넌트는, 함께 배치되어, 이에 따라, 광자들이 구조체들을 탈출하는 것에 실패할 때에 루멘들의 손실을 야기시키는 계면들을 형성하는 몇몇 구조체들을 포함한다. LED로부터 추출되지 않는 광자들은 LED의 효율을 감소시킬 수도 있는 열을 생성할 수도 있다.
본원에서 개시된 기법들의 어떤 실시예들에 따르면, 함께 접합되어야 할 표면들은 고굴절률 접착제들의 이용을 가능하게 하는 방식으로 준비된다. 본 개시내용은 고굴절률 접착제들을 이용한 발광 다이오드 컴포넌트 제조에서 이용된 기법들의 상세한 설명을 제공한다. 더 상세하게, 본원에서 개시된 기법들은 LED 컴포넌트가 제조를 거치고 있는 동안에 표면들 사이에 실리콘 접착제(silicone adhesive)들을 퇴적하고 경화하기 위하여 고굴절률 접착제의 선택의 양태들 뿐만 아니라 핸들링 기법들도 다룬다.
어떤 실시예들은 함께 접합되어야 할 표면들이 고굴절률 접착제들의 이용을 가능하게 하는 방식으로 준비되도록 하는 기술적 해결책들에 관한 것이고, 이 실시예들은 관련된 기술적 분야들을 진보시킬 뿐만 아니라 주변 기술적 분야들도 진보시킨다. 본원에서 설명된 기법들은 표면들 사이의 높은 RI 및 균일한 매질들 계면들을 달성하기 위하여 고굴절률(RI) 접착제들의 효과적인 이용에 동반되는 기술적인 문제들을 다루는 기술적 해결책들을 제공한다.
기술적인 실시예들의 양태들, 목적들, 및 장점들의 추가의 세부사항들은 본원에서, 그리고 다음의 설명들, 도면들, 및 청구항들에서 설명된다.
이하에서 설명된 도면들은 오직 예시의 목적들을 위한 것이다. 도면들은 본 개시내용의 범위를 제한하도록 의도된 것이 아니다. 도면들에서 도시된 유사한 참조 부호들은 다양한 실시예들에서 동일한 부품들을 지시한다.
도 1aa 및 도 1ab는 실시예에 따라, 고굴절률 접착제들을 이용할 때에 발광 다이오드 컴포넌트 제조 동안에 이용된 바와 같은 2-표면 접합 기법의 단면 측면도들 및 삽도들을 제시한다.
도 1b 및 도 1c는 실시예에 따라, 발광 다이오드 컴포넌트들이 고굴절률 접착제들을 이용하여 형성될 때에 달성된 광 추출 효율 개선사항들을 도시하는 박스 도표들을 제시한다.
도 1d는 실시예에 따라, 접착제들을 이용하여 고신뢰성 발광 다이오드 컴포넌트들을 설계할 때에 이용된 실리콘(silicone) 선택 차트 상에서 도표화된 몇몇 실리콘 유형들을 도시한다.
도 1e는 실시예에 따라, 접착제들을 이용하여 고신뢰성 발광 다이오드 컴포넌트들을 설계할 때에 이용된 촉매 비율의 함수로서 도표화된 포트 수명(pot life)의 도표를 도시한다.
도 2는 실시예에 따라, 파장-변환 타일들을 이용하여 고신뢰성 발광 다이오드 컴포넌트들의 제조 시에 이용된 바와 같은 일련의 프로세스들을 도시한다.
도 3a는 접착제가 함께 접합되어야 할 표면들 사이에서 배치될 때에 접착제 경화를 억제하는 파편 및 오염 필드를 도시한다.
도 3b는 실시예에 따라, 고굴절률 접착제들을 이용함으로써 균일한 고굴절률 매질들 계면들의 형성 시에 이용된 바와 같은 어셈블리 기법을 도시한다.
도 3c는 실시예에 따라, 사전-흡착(pre-adsorption)을 이용함으로써 균일한 고굴절률 매질들 계면들의 형성 시에 이용된 바와 같은 어셈블리 기법을 도시한다.
도 3d는 실시예에 따라, 기상 촉매 도입(gaseous catalyst introduction)을 이용함으로써 균일한 고굴절률 매질들 계면들의 형성 시에 이용된 바와 같은 어셈블리 기법을 도시한다.
도 3e는 실시예에 따라, 기상 촉매 도입을 이용함으로써 균일한 고굴절률 매질들 계면들을 형성하기 위한 프로세스들의 진행을 통한 촉매의 농도에서의 변화들을 도시한다.
도 3f는 실시예에 따라, 소판(platelet)을 도포하고 경화한 후의 경화된 접착제 층의 두께에 걸쳐 농도 구배(concentration gradient)를 도시한다.
도 4a는 일부 실시예들에 따라, 고굴절률 접착제들을 이용할 때에 균일한 고굴절률 매질들 계면들의 형성 시에 이용된 바와 같은 산소 플라즈마 세정 기법을 도시한다.
도 4b는 일부 실시예들에 따라, 고굴절률 접착제들을 이용할 때에 균일한 고굴절률 매질들 계면들의 형성 시에 이용된 바와 같은 표면 포화 세정 기법을 도시한다.
도 5는 파장-변환 타일 제조 기법을 도시한다.
도 6a는 일부 실시예들에 따라, 고굴절률 접착제들을 이용할 때에 매질들 계면들의 형성 이전에 이용된 파장-변환 타일 표면 준비 기법을 도시한다.
도 6b는 일부 실시예들에 따라, 고굴절률 접착제들을 이용할 때에 매질들 계면들의 형성 이전에 이용된 일련의 접착 촉진 단계들을 도시한다.
도 7은 일부 실시예들에 따라, LED 컴포넌트 제조 프로세스를 도시한다.
도 8은 일부 실시예들에 따라, 고굴절률 접착제들을 이용하여 형성되는 발광 다이오드 다이를 포함하는 LED 어셈블리를 도시한다.
도 9a, 도 9b, 및 도 9c는 본 개시내용의 실시예들의 다양한 구성들에서의 이용을 위하여, 및/또는 본원에서 설명된 환경들에서의 이용을 위하여 적당한 조명기구들을 도시한다.
도 1aa 및 도 1ab는 실시예에 따라, 고굴절률 접착제들을 이용할 때에 발광 다이오드 컴포넌트 제조 동안에 이용된 바와 같은 2-표면 접합 기법의 단면 측면도들 및 삽도들을 제시한다.
도 1b 및 도 1c는 실시예에 따라, 발광 다이오드 컴포넌트들이 고굴절률 접착제들을 이용하여 형성될 때에 달성된 광 추출 효율 개선사항들을 도시하는 박스 도표들을 제시한다.
도 1d는 실시예에 따라, 접착제들을 이용하여 고신뢰성 발광 다이오드 컴포넌트들을 설계할 때에 이용된 실리콘(silicone) 선택 차트 상에서 도표화된 몇몇 실리콘 유형들을 도시한다.
도 1e는 실시예에 따라, 접착제들을 이용하여 고신뢰성 발광 다이오드 컴포넌트들을 설계할 때에 이용된 촉매 비율의 함수로서 도표화된 포트 수명(pot life)의 도표를 도시한다.
도 2는 실시예에 따라, 파장-변환 타일들을 이용하여 고신뢰성 발광 다이오드 컴포넌트들의 제조 시에 이용된 바와 같은 일련의 프로세스들을 도시한다.
도 3a는 접착제가 함께 접합되어야 할 표면들 사이에서 배치될 때에 접착제 경화를 억제하는 파편 및 오염 필드를 도시한다.
도 3b는 실시예에 따라, 고굴절률 접착제들을 이용함으로써 균일한 고굴절률 매질들 계면들의 형성 시에 이용된 바와 같은 어셈블리 기법을 도시한다.
도 3c는 실시예에 따라, 사전-흡착(pre-adsorption)을 이용함으로써 균일한 고굴절률 매질들 계면들의 형성 시에 이용된 바와 같은 어셈블리 기법을 도시한다.
도 3d는 실시예에 따라, 기상 촉매 도입(gaseous catalyst introduction)을 이용함으로써 균일한 고굴절률 매질들 계면들의 형성 시에 이용된 바와 같은 어셈블리 기법을 도시한다.
도 3e는 실시예에 따라, 기상 촉매 도입을 이용함으로써 균일한 고굴절률 매질들 계면들을 형성하기 위한 프로세스들의 진행을 통한 촉매의 농도에서의 변화들을 도시한다.
도 3f는 실시예에 따라, 소판(platelet)을 도포하고 경화한 후의 경화된 접착제 층의 두께에 걸쳐 농도 구배(concentration gradient)를 도시한다.
도 4a는 일부 실시예들에 따라, 고굴절률 접착제들을 이용할 때에 균일한 고굴절률 매질들 계면들의 형성 시에 이용된 바와 같은 산소 플라즈마 세정 기법을 도시한다.
도 4b는 일부 실시예들에 따라, 고굴절률 접착제들을 이용할 때에 균일한 고굴절률 매질들 계면들의 형성 시에 이용된 바와 같은 표면 포화 세정 기법을 도시한다.
도 5는 파장-변환 타일 제조 기법을 도시한다.
도 6a는 일부 실시예들에 따라, 고굴절률 접착제들을 이용할 때에 매질들 계면들의 형성 이전에 이용된 파장-변환 타일 표면 준비 기법을 도시한다.
도 6b는 일부 실시예들에 따라, 고굴절률 접착제들을 이용할 때에 매질들 계면들의 형성 이전에 이용된 일련의 접착 촉진 단계들을 도시한다.
도 7은 일부 실시예들에 따라, LED 컴포넌트 제조 프로세스를 도시한다.
도 8은 일부 실시예들에 따라, 고굴절률 접착제들을 이용하여 형성되는 발광 다이오드 다이를 포함하는 LED 어셈블리를 도시한다.
도 9a, 도 9b, 및 도 9c는 본 개시내용의 실시예들의 다양한 구성들에서의 이용을 위하여, 및/또는 본원에서 설명된 환경들에서의 이용을 위하여 적당한 조명기구들을 도시한다.
레거시 기법들은 상대적으로 낮은 굴절률을 갖는 접착제들을 수반한다. 높은 인덱스(index)의 반도체 구조체와 낮은 인덱스의 접착제 사이의 계면들에서의 내부 전반사(total internal reflection)는 LED의 추출 효율을 감소시킬 수도 있다. 고굴절률을 갖는 어떤 접착제들이 고려되었지만, 그러나, 이러한 접착제들의 효과적인 이용(예컨대, 억제되지 않은 경화)은 함께 접합되어야 할 표면들의 특성들(예컨대, "세정도(cleanliness)")에 매우 민감하다.
어떤 LED 컴포넌트들의 제조의 과정 동안에 함께 접합되어야 할 표면들은 종종 상대적으로 청정하지 않고, 전술한 높은 인덱스의 접착제들의 경화를 억제하는 파편(예컨대, 유기 파편, 제조 프로세스 잔류물 등)을 종종 반송(carry)한다. 또한, 높은 인덱스의 접착제들을 핸들링하는 어떤 더 이전에 제안된 방법들은 이러한 방법들이 결과적인 LED 컴포넌트들의 신뢰성에 대해 가지는 효과들을 고려하지 못하고 있다. 또한, 어떤 더 이전에 제안된 방법들은 온도, 접착제 경화 시간, 보관 수명(shelf life) 등과 같은 제조 고려사항들을 다루지 못하고 있다.
본 개시내용의 일부 실시예들은 표면들 사이의 접착을 달성하기 위하여 억제되지 않은 경화에 종속되는 고굴절률 접착제들의 효과적인 이용의 문제를 다룬다. 더 구체적으로, 일부 실시예들은 함께 접합되어야 할 표면들이 고굴절률 접착제들의 이용을 가능하게 하는 방식으로 준비되는 접근법들에 관한 것이다. 본원에서의 동반되는 도면들 및 논의들은 고굴절률 접착제들을 이용하여 발광 다이오드 컴포넌트 제조를 행하고 이를 이용하기 위한 일 예의 환경들, 시스템들, 및 방법들을 제시한다.
개관
2개의 고굴절률 기판들 사이에서 배치되는 고굴절률 실록산계(siloxane-based) 접착제 층의 이용을 통해 더 높은 LED 성능 및 신뢰성을 달성하기 위하여 이용된 재료들 및 프로세스들이 이하에서 개시되어 있다. 이하에서 도시되고 논의된 실시예들은 파장-변환 타일(예컨대, 인광체-함유 소판)과 LED 기판 재료(예컨대, 사파이어(sapphire)) 사이에 접착제 부착 층을 형성하기 위한 기법들의 애플리케이션을 포함한다. 논의된 기법들은 예를 들어, 어떤 자동차 LED 애플리케이션들에서 발견되는 바와 같은 고온 동작 하에서의 수명 기대와 같은 신뢰성 고려사항들을 다룬다.
다양한 실시예들은 도면들을 참조하여 본원에서 설명된다. 도면들은 반드시 축척에 맞게 그려진 것이 아니라는 것과, 유사한 구조체들 또는 기능들의 엘리먼트들이 때때로 도면들 전반에 걸쳐 유사한 참조 부호들에 의해 표현된다는 것이 주목되어야 한다. 도면들은 개시된 실시예들의 설명을 가능하게 하도록 오직 의도된 것이고 - 그것들은 모든 가능한 실시예들의 철저한 처리를 나타내는 것이 아니고, 그것들은 청구항들의 범위에 대한 임의의 제한을 전가하도록 의도된 것이 아니라는 것이 또한 주목되어야 한다. 게다가, 예시된 실시예는 임의의 특정한 환경에서의 용법의 모든 양태들 또는 장점들을 묘사할 필요가 없다. 특정한 실시예와 함께 설명된 양태 또는 장점은 반드시 그 실시예로 제한되는 것이 아니고, 그렇게 예시되지 않더라도, 임의의 다른 실시예들에서 실시될 수 있다. 또한, "일부 실시예들" 또는 "다른 실시예들"에 대한 이 명세서 전반에 걸친 참조들은, 적어도 하나의 실시예에서 포함되는 것으로서 실시예들과 관련하여 설명된 특정한 특징, 구조체, 재료, 또는 특성을 지칭한다. 이에 따라, 이 명세서의 전반에 걸친 다양한 장소들에서의 어구들 "일부 실시예들에서" 또는 "다른 실시예들에서"의 출현은 반드시 동일한 실시예 또는 실시예들을 지칭하고 있는 것은 아니다.
정의들
이 설명에서 이용된 용어들의 일부는 용이한 참조를 위하여 이하에서 정의된다. 제시된 용어들 및 그 개개의 정의들은 이 정의들에 완고하게 한정되는 것이 아니고 - 용어는 이 개시내용 내에서의 용어의 이용에 의해 추가로 정의될 수도 있다. 용어 "예시적"은 예, 사례, 또는 예시로서 작용하는 것을 의미하기 위하여 본원에서 이용된다. "예시적" 으로서 본원에서 설명된 임의의 양태 또는 설계는 다른 양태들 또는 설계들에 비해 바람직하거나 유리한 것으로서 반드시 해석되어야 하는 것은 아니다. 오히려, 단어 예시적의 이용은 구체적인 방식으로 개념들을 제시하도록 의도된 것이다. 이 출원 및 첨부된 청구항들에서 이용된 바와 같이, 용어 "또는"은 배타적인 "또는"이 아니라, 포괄적인 "또는"을 의미하도록 의도된다. 즉, 이와 다르게 특정되거나 맥락으로부터 명확하지 않으면, "X 는 A 또는 B 를 채용함"은 자연적인 포괄적 치환들 중의 임의의 것을 의미하도록 의도된다. 즉, X가 A를 채용하거나, X가 B를 채용하거나, X가 A 및 B의 양자를 채용할 경우, "X가 A 또는 B를 채용함"은 상기한 사례들 중의 임의의 것 아래에서 충족된다. 본원에서 이용된 바와 같이, A 또는 B 중의 적어도 하나는 A 중의 적어도 하나, B 중의 적어도 하나, 또는 A 및 B 양자 중의 적어도 하나를 의미한다. 다시 말해서, 이 어구는 택일적이다. 이 출원 및 첨부된 청구항들에서 이용된 바와 같은 관사들 "a" 및 "an" 은, 이와 다르게 특정되거나 단수 형태로 지향되도록 하기 위하여 맥락으로부터 명확하지 않으면, "하나 이상"을 의미하도록 일반적으로 해석되어야 한다.
참조는 지금부터 어떤 실시예들에 대해 상세하게 행해진다. 개시된 실시예들은 청구항들의 제한인 것으로 의도된 것이 아니다.
일 예의 실시예들의 설명들
도 1aa는 고굴절률 접착제들을 이용할 때에 발광 다이오드 컴포넌트 제조 동안에 이용된 바와 같은 2-표면 접합 기법(1A00)의 단면 측면도들 및 삽도들을 제시한다. 옵션으로서, 2-표면 접합 기법(1A00) 또는 그 임의의 양태의 하나 이상의 변형들은 임의의 환경에서, 및/또는 본원에서 설명된 실시예들의 임의의 맥락에서 구현될 수도 있다.
도시된 바와 같이, 파장-변환 타일(1021)은 기판(1041)에 접합된다. 삽도는 파장-변환 타일(1021)과 기판(1041) 사이의 작은 면적의 상세한 예시를 도시한다. 삽도는 파장-변환 타일(1021)과 기판(1041) 사이의 접착제 층(1101)을 또한 도시한다. 이 실시예에서, 접착제 층(1101)은 (도시된 바와 같이) 두께에 있어서 약 2 마이크론(micron) 내지 약 3 마이크론이다. 광자들은 기판 아래의 활성 층으로부터 발산되고, 기판을 통해 기판과 접착제 층 사이의 계면(예컨대, 도시된 기판-접착 계면(108))으로 전파하고, 이 계면에서, 광자는첫 번째로 굴절될 수도 있다. 광자는 접착제 층을 통해 접착제 층과 파장-변환 타일 사이의 계면(예컨대, 도시된 파장-변환 타일-접착 계면(106))으로 전파하고, 이 계면에서, 광자는 두 번째로 굴절될 수도 있다. (예컨대, 내부 전반사로 인한) 광자들의 오지향(misdirection)에 손실된 광자들의 수를 감소시킴으로써 추출 효율을 증가시키기 위하여, 다양한 재료들의 굴절률은 정합(match)되어야 한다. 다음의 도 1ab는 표시된 그 개개의 굴절률을 갖는 재료들을 도시한다.
도 1ab는 고굴절률 접착제들을 이용할 때에 발광 다이오드 컴포넌트 제조 동안에 이용된 바와 같은 2-표면 접합 기법(1A00)의 단면 측면도들 및 삽도들을 제시한다.
도시된 바와 같이, 파장-변환 타일(1022)(예컨대, 루미라믹 타일(Lumiramic tile)은 사파이어 기판(1051)에 접합된다. 삽도는 파장-변환 타일(1022)과 사파이어 기판(1051) 사이의 작은 면적의 상세한 예시를 도시한다. 삽도는 파장-변환 타일(1022)과 사파이어 기판(1051) 사이의 접착제 층(1102)을 또한 도시한다. 이 실시예에서, 접착제 층(1102)은 (도시된 바와 같이) 두께에 있어서 약 1 마이크론 내지 약 3 마이크론이다. 광자들은 사파이어 기판 아래의 활성 층으로부터 발산되고, 사파이어 기판을 통해 사파이어 기판과 접착제 층 사이의 계면(예컨대, 도시된 기판-접착 계면(108))으로 전파하고, 이 계면에서, 광자는첫 번째로 굴절된다. 광자는 접착제 층을 통해 접착제 층과 파장-변환 타일 사이의 계면(예컨대, 도시된 파장-변환 타일-접착 계면(106))으로 전파하고, 이 계면에서, 광자는 두 번째로 굴절된다. (예컨대, 내부 전반사로 인한) 광자들의 오지향에 손실된 광자들의 수를 감소시킴으로써 추출 효율을 증가시키기 위하여, 다양한 재료들의 굴절률은 정합되어야 한다.
일부 실시예들에서, 접착제 층은 약 1.75의 굴절률(index of refraction)(RI)을 가지는 기판을 약 1.8 내지 약 2의 굴절률을 가지는 파장-변환 타일에 접합하도록 작용하는 얇은 실리콘계 접착제 또는 글루 층(silicone-based adhesive or glue layer)(SGL)이다.
이 "샌드위치(sandwich)"는 많은 패키지들 및 애플리케이션들에서 이용될 수 있다. 엄밀하게, 예들로서, 이러한 샌드위치는 박막 디바이스 기술을 이용한 플립 칩 접합(flip chip bonding)에서 이용될 수 있다.
박막 디바이스 기술을 이용한 플립 칩 접합에 대한 일반적인 접근법에 관한 추가의 세부사항들은 그 전체적으로 참조로 본원에 포함되는 미국 특허 제7,875,533호에서 설명되어 있다.
(예컨대, 미국 특허 제7,875,533호에서 설명된 바와 같은) 집적된 박막 LED 디바이스들의 패키징에 속하는 기법들의 애플리케이션은 광 출력에서의 상당한 증가들을 초래하였다. 일부 실시예들에서, 사파이어 기판이 이용되고, 사파이어는 극단적인 전류 및 온도 조건들 하에서 디바이스의 안정성을 개선시키기 위하여 에피택셜-퇴적된 층들(epitaxially-deposited layers)(EPI)에 부착되어 있다. 하나의 특정한 부류의 LED들(예컨대, 파장-변환된 InGaN 디바이스들)은 아래의 도 2에서 설명된 프로세스를 이용하여 제조될 수 있다.
더 많은 루멘들에 대한 멈출 수 없는 탐구에서는, 더 높은 굴절률을 가지는 접착제들의 이용이 몇 퍼센트만큼 광 추출(CE)을 증가시킬 수 있다는 것이 발견되었다.
도 1b 및 도 1c는 발광 다이오드 컴포넌트들이 고굴절률 접착제들을 이용하여 형성될 때에 달성된 광 추출 효율 개선사항들을 도시하는 박스 도표들을 제시한다. 도 1b는 파장-변환 타일을 기판에 부착하기 위한 (예컨대, "KJR-9226D"로서 알려진 SGL을 이용한) 대략 RI=1.4로부터 (예컨대, "SGLX-35"로서 알려진 SGL을 이용한) 대략 RI=1.5로의 굴절률의 증가로, CE, 이득은 대체로 4%만큼 증가될 수 있다는 것을 도시한다.
또한, 대표적인 더 낮은 RI 접착제를 더 높은 RI 접착제와 비교할 시에, 양자의 실온들(예컨대, 약 25℃)뿐만 아니라 동작 온도들(예컨대, 약 85℃)에서 취해진 경험적인 데이터는 CE가 더 높은 온도들에서 여전히 추가로 증가될 수 있다는 것을 도시한다.
이 발견을 행하였으므로, 발광 다이오드 컴포넌트들의 설계들은 이제 더 높은 RI 접착제들의 선택을 포함할 수 있다. 그러나, 그 경화 방법들을 수반하는 다양한 SGL들의 이용과 신뢰성 사이의 절충들이 있으므로, SGL의 선택은 다음의 도 1d에서 제시되는 바와 같은 선택 차트가 도움이 될 수도 있다.
도 1d는 접착제들을 이용하여 고신뢰성 발광 다이오드 컴포넌트들을 설계할 때에 이용되는 실리콘 선택 차트(1D00) 상에서 도표화된 몇몇 실리콘 유형들을 도시한다. 투명한 폴리머 재료들로 이루어진 많은 접착제들은 상이한 교차결합(crosslinking) 또는 경화 방법들을 이용하여 경화될 수 있다. LED들에서 이용된 많은 실록산(siloxane)들은 Pt(백금) 및 다른 금속들에 의해 촉매화된 반응들에 의해 교차결합된다. 다른 실록산들은 (예컨대, 산 또는 염기로 촉매화된) 순환 고리-개방 중합(cyclic ring-opening polymerization) 방법들을 이용하여 경화되고, 일부 재료들(예컨대, 어떤 실록산들)은 축합 중합(condensation polymerization) 방법들을 이용하여 경화되고, 산 또는 염기에 의해 또한 촉매화될 수 있다. 산 및 염기 촉매법은 전술한 백금-촉매화된 첨가 중합(addition polymerization)과 비교하여, "무금속(metal-free)" 계(system)들로서 지칭된다. 이 상이한 촉매들을 이용하여 경화되는 재료들은 수명 신뢰성 메트릭(선택 차트의 종좌표 참조)에 대하여 대응하는 범위들에 대한 그 굴절률의 범위들의 개개의 세트들(선택 차트의 횡좌표 참조)을 점유하는 것으로서 도시되어 있다.
엄밀하게, 예로서, 도표는 폴리디메틸실록산-함유(polydimethylsiloxane-containing) 재료들을 도시한다. 폴리디메틸실록산-함유 재료들은 가장 광열적으로(photothermally) 안정적이고 광학적으로 투명한 알려진 폴리머 재료들 사이에 있다. 불운하게도, 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane)(PDMS)은 상대적으로 낮은 굴절률(대략 1.4)뿐만 아니라, 상대적으로 열악한 파괴 인성(fracture toughness)으로 귀착되는 광 및 열적 열화 프로세스들을 나타낸다. 더 높은 RI(예컨대, 대략 >1.5)를 나타내는 실리콘들은 많은 애플리케이션들에서 희망된다.
상업적으로 입수가능한 고굴절률(예컨대, HRI, 대략 RI>1.5) 글루 실록산들은 페닐-메틸 및/또는 페닐-페닐 측쇄(side chain) 치환체들의 일부 미량(fraction)을 함유한다. 추가적으로, 대부분의 상업적으로 입수가능한 고굴절률 실로콘들은 실리콘 중합을 촉매화하고 교차결합 반응을 개시하기 위하여 백금을 이용한다. 높은 동작 온도들 및 높은 광속(light flux) 하에서, 이 작용그룹(moiety)들(예컨대, 실리콘 및 백금)은 PDMS-계 수지(resin)들보다 상당히 더 신속한 레이트들에서 변색(갈변)을 개시하는 것으로 알려져 있다.
HRI 실리콘들의 이러한 이용들을 행하고 이용하는 것에 관한 추가의 세부사항들은 그 전체적으로 참조로 본원에 포함되는 미국 특허 공개 제2014/0309450호, 제2014/0309449호, 및 제2014/0309448호에서 설명되어 있다.
선택 차트는, 굴절률의 범위에 대한 실리콘들의 다양한 선택들이 있지만, 추세는 굴절률이 증가할 때, 변색(갈변)의 예상된 레이트가 금속-촉매화된 수지들에 대하여 증가함을 도시한다는 것을 표시한다. 그럼에도 불구하고, 노후화에 대하여 안정적인 경도(hardness)나타내고 갈변에 대한 저항성을 추가로 나타내면서 높은 RI들을 가지는 실리콘들의 그룹(예컨대, 무금속 실리콘들(127)을 참조)이 있다. 하나의 이러한 무금속 실리콘은 "HT8600"으로서 알려져 있다. 전술한 HT8600은 무금속인 높은 RI 실록산의 단지 하나의 예이고, 금속-촉매화되는 필적하는 높은 RI 실록산들만큼 많이 갈변되지 않는다.
전술한 HT8600과 같은 무금속 실록산들은 (예컨대, 사다리-유사(ladder-like) 분자 아키텍처를 초래할 수 있는) 순환 고리-개방 중합 기술에 기초할 수도 있거나, 축합 중합을 수반하는 다른 무금속 실록산들을 포함할 수도 있다. 전술한 무금속 중합계들은 필적하는 굴절률의 백금-촉매화된 수지들보다 덜 갈변되는 것을 나타내지만, 축합 중합 프로세스는 핸들링을 더 어렵게 및/또는 비현실적으로 하는 부작용들을 가진다. 엄밀하게, 이러한 부작용들의 하나의 예로서, 축합 중합은 추가적인 용법 복잡성들을 도입하는 (물, 알콜들, 유기산들과 같은) 잔류 "이탈기(leaving group)들"로 종종 귀착된다. 또한, 필요한 수지 전구체(resin precursor)들은 용법 복잡성들을 여전히 추가로 도입하는 습도 또는 다른 환경적 인자들에 민감할 수도 있다. 전술한 고리-개방 중합 기법들은 "이탈기들"을 생성하지 않고, 이에 따라, 낮은 수축, 성형성(moldability), 및 낮은 기상 방출들의 바람직한 특성들을 나타내는 접착제들을 생성하는 것에 추가하여, 축합 중합에 비해 개선된 이용 용이성 조건들을 제공한다.
고리-개방 촉매법 메커니즘들 뿐만 아니라 축합 촉매법 메커니즘도 백금 또는 다른 금속들을 요구하지 않는다. 양자의 방법들은 산들 및 염기들에 의해 활성화될 수 있다. 그러나, 산 또는 염기 촉매법은 다음의 프로세스 특성들을 가진다:
- 촉매들이 경화 후에 수지에서 포획된 채로 남아 있을 때, 그것은 갈변을 초래할 수 있다.
- 분말 슬러리(powder slurry)들을 이용할 때와 같은 큰 표면-대-용적(surface-to-volume) 애플리케이션들에서, 및/또는 얇은 접합-라인 접착제 애플리케이션들에서는, 표면들 상으로의 촉매들의 흡착의 매커니즘에 의해, 또는 산-염기 중화의 메커니즘에 의해, 또는 양자의 메커니즘들에 의해, 반응들이 억제된다.
포획된 촉매들
백금계 및 다른 금속계 촉매들은 실리콘들로부터 용이하게 제거될 수 없다. 종종, 잔류 촉매들의 존재는 높은 RI 실리콘들 뿐만 아니라, 낮은 RI 실리콘들의 실시예에서 갈변을 가속화하는 경향이 있다. 또한, 촉매 프로세스들에서 이용된 산들 및 염기들은 종종 상대적으로 휘발성이고, 및/또는 경화 동안에 또는 경화 후에 휘발성 종들로 종종 분해된다. 이러한 잔류 촉매들은 "탈주자 촉매(fugitive catalyst)들"로서 지칭된다. 탈주자 촉매들의 예들은 테트라부틸포스포늄 하이드록사이드(tetrabutylphosphonium hydroxide)(TBPOH) 및 테트라메틸암모늄 하이드록사이드(tetramethylammonium hydroxide)(TMAOH)이다. 촉매들로서 작용하는 일부 유기 염기들은 (예컨대, 경화 동안에 또는 경화 후에) 증발(evaporation)에 의해 때때로 제거될 수 있다. 예들은 테트라메틸구아니딘(tetramethylguanidine)(TMG), 및 아미딘 염기(amidine base)들 1,5-디아자바이시클로[4.3.0]논-5-엔{1,5-Diazabicyclo[4.3.0]non-5-ene}(DBN), 1,8-디아자바이시클로[5.4.0]운데스-7-엔{1,8-diazabicyclo[5.4.0]undec-7-ene}(DBU), 및 1,5,7-트리아자바이스클로[4.4.0]데스-5-엔{1,5,7-triazabicyclo[4.4.0]dec-5-ene}(TBD)을 포함한다. 상기한 유기 염기들의 변형들 또는 제형(formulation)들은 구아니딘(guanidine)들 및/또는 아미딘(amidine)들 및/또는 포스파젠(phophazene)들 및/또는 사원 포스포늄(quaternary phosphonium) 및/또는 암모늄 하이드록사이드(ammonium hydroxide)들, 또는 그 임의의 조합들을 포함할 수도 있다.
일부 경우들에는, 끓는점(boiling point) 또는 분해 온도들이 상대적으로 높아서(예컨대, 대략 >100℃), 잔류 촉매들이 충분히 더 높은 온도들(예컨대, >130℃)에서 제거될 수 있거나 분해될 수 있는 충분히 낮은 끓는점을 여전히 가지면서, 실온에서 확장된 교차결합으로 귀착되지 않도록 하기 위하여, 낮은 농도들에서의 유기 촉매들을 이용하는 것이 일반적으로 희망되므로, 추가의 이용 용이성 복잡성들을 초래한다. 일부 경우들에는, 산-염기 촉매들이 기상 HCl 또는 아세트산(acetic acid)을 생성하고, 이 양자는 LED 컴포넌트들에 대해 부식성인 것으로 고려된다.
큰 표면-대-용적 애플리케이션들
본원에서 이용된 바와 같이, 큰 표면 대 용적 비율은 비율 >0.1m2/cc을 지칭한다. 엄밀하게, 하나의 예로서, 큰 표면 대 용적 비율을 가지는 상황들에서는, 본원에서 설명된 접합 애플리케이션은 약 1 μm 내지 약 10 μm의 인기 있는 얇은 접합-라인을 가진다. 접착제와 접촉하는 면적들은 약 2 mm2 내지 약 10 mm2의 범위에 있다. 또한, 기판 및 타일의 표면적은 약 2 mm2 내지 약 20 mm2인 반면, 중량들은 약 1 mcg로부터 약 10 mcg까지의 범위에 있어서, 수지의 그램 당 약 0.2 m2 내지 20 m2의 확산으로 귀착된다.
인광체들의 내재적 특성들에 의한 지금까지 설명된 흡착 중화 또는 격리(sequestration)에 의한 억제에 추가하여, 일부 환경들은 오염물들(예컨대, 납땜 용제(soldering flux)들, 및/또는 제조 프로세스들에서 수반된 전사 테이프들로부터의 유기 잔류물(organic residue)들에서 이용되는 산들)에 의한 외재적 억제의 가능성을 도입한다. 무오염(contaminant-free) 표면들을 달성하기 위하여 표면들을 프로세싱하기 위한 이러한 외재적 오염 및 기법들의 논의는 아래에서 제시된다(예컨대, 도 3a 참조).
촉매들의 흡착(또는 고갈 또는 중화) 및 외재적 오염물들을 회피하거나 그렇지 않을 경우에 이를 관리하기 위한 기법은 제형에서 촉매 농도를 증가시킴으로써 오프셋될 수 있다. 예를 들어, 실리콘에 대한 파트 A 대 파트 B(파트 B는 촉매 파트임)의 미리 규정된 비율이 20:1일 경우, 비율에서의 촉매의 분율(proportion)은 15:1 또는 10:1의 비율을 달성하기 위하여 증가될 수 있다. 불운하게도, 포트 수명은 2-파트 제형에서의 이러한 높은 농도들에서 너무 짧아진다.
희망하는 포트 수명을 여전히 달성하면서, 촉매들의 흡착을 회피하거나 그렇지 않을 경우에 이를 관리하기 위한 기체 도입 기법의 논의는 아래에서 제시된다(예컨대, 도 3d 참조).
오염 감도들의 관리
많은 HRI 무금속 실리콘들은 계면 표면들에서의, 또는 계면 표면들로부터의 오염에 매우 민감하다. 일부 경우들에는, HRI 실리콘이 오염된 표면들과 접촉할 때, HRI 실리콘들이 경화되지 않을 것이다. 아래에서 설명된 다양한 세정 및 화학적 처리 방법들은 LED 컴포넌트 제조에서의 HRI 실리콘들의 이용을 가능하게 한다. 고굴절률의 광 추출 장점들 뿐만 아니라, (높은 동작 온도들에서 동작되더라도) 이러한 순환 고리-개방 중화-경화된 실리콘들의 비-갈변 속성들이 강력하게 희망된다.
함께 접합되어야 하는 표면들(예컨대, 파장-변환 타일들의 하부 표면 및 기판들의 상부 표면)의 오염제거(decontamination)를 위한 기법들은 도 4a에 속하는 바와 같이 논의된다.
도 1e는 촉매 비율의 함수로서 도표화된 포트 수명의 도표(1E00)를 도시한다. 구체적으로, 도표는 포트 수명과 촉매 농도 사이의 절충을 도시한다. 일부 상황들에서, 상대적으로 긴 포트 수명에 대한 필요성은 시간 및 온도의 합리적인 윈도우 내에서 양호한 경화를 여전히 달성하면서, 수지 내로 포함될 수 있는 촉매의 양을 제한할 수 있다. 엄밀하게, 하나의 예로서, 20:1 제형에서의 전술한 HT8600의 보관 수명은 명목상으로 10 시간이고, 이것은 상대적으로 짧은 보관 수명이다. 더 적은 촉매를 갖는(예컨대, 비율 25:1을 갖는) 제형들은 더 긴 포트 수명으로 귀착될 수 있지만, 수지는 시간 및 온도의 합리적인 윈도우 내에서 경화하지 않을 수도 있다. 만족스러운 경화 시간 및 온도 윈도우를 갖는 긴 포트 수명을 가능하게 하는 하나의 가능한 제조 프로세스는 도 3d에 속하는 바와 같이 도시되고 설명된 바와 같은 기상 또는 증기상(vaporous) 도입에 의한 프로세스의 중간 단계에서의 촉매의 첨가 시에 존재한다.
도 2는 파장-변환 타일들을 이용하여 고신뢰성 발광 다이오드 컴포넌트들의 제조 시에 이용된 바와 같은 일련의 프로세스들(200)을 도시한다. 옵션으로서, 프로세스들(200) 또는 그 임의의 양태의 하나 이상의 변형들은 임의의 환경에서, 및/또는 본원에서 설명된 실시예들의 임의의 맥락에서 구현될 수도 있다.
도 2에서 도시된 실시예는 이러한 프로세스들의 단지 하나의 예이다. 도시된 바와 같이:
- 에피택셜-퇴적된 층은 성장 기판 상에 형성된다. 퇴적된 EPI 및 사파이어 성장 기판은 개별적인 다이로 개별화된다(단계(202) 참조);
- 다이는 세라믹 파장-변환 타일 기판에 직접적으로 부착된다(단계(204) 참조);
- 파장-변환 타일 인광체 변환기들이 생성되고 다이싱된다(단계(206) 참조);
- 파장-변환 타일 파트들은 EPI 층 상으로 선택적으로 선택-및-배치(pick-and-place)되고 접착제로 부착된다(단계(208) 참조);
- 충전 재료(예컨대, TiO)는 파장-변환 타일 상으로 가압된다(단계(210) 참조);
- 에칭은 파장-변환 타일 표면을 에치백(etch back)하고 노출하기 위하여 수행된다(단계(212) 참조).
상기한 일련의 프로세스들(200)을 이용하여 형성되는 바와 같은 LED 컴포넌트들은 많은 애플리케이션들을 위하여 적합하고, 예를 들어, 이러한 LED 컴포넌트들은 자동차 헤드라이트들을 위하여 이용될 수 있다.
용적 제조 프로세스에서, 파장-변환 타일 소판들은 기판(예컨대, 사파이어 기판) 상으로 부착된다. 파장-변환 타일 소판들은 청색 광을 백색 광으로 변환하도록 작용한다. 파장-변환 타일 소판들을 기판에 부착하기 위하여, SGL은 파장-변환 타일이 분배(dispense)된 SGL 상으로 배치되기 전에 사파이어 상으로 분배된다. 일부 실시예들에서, 티타늄 옥사이드 실리콘 복합물(titanium oxide silicone composite)(TiO-실리콘)과 같은 복합물은 파장-변환 타일 소판들이 부착된 후에 파장-변환 타일들 사이에서 맞도록 성형되고 푸시(push)된다. 일부 경우들에는, 그 다음으로, 에칭 또는 습식 비드 블라스팅(wet bead blasting)이 파장-변환 타일 소판의 표면으로부터 TiO-실리콘 잉여물을 제거하기 위하여 이용된다.
이전에 표시된 바와 같이, SGL이 그 상으로 퇴적되어야 할 표면들은 파편 및/또는 오염물들이 없어야 한다. 또한, HRI 접착제들의 이용은 LED 컴포넌트가 제조를 거치고 있는 동안에, 표면들 사이에서 실리콘 접착제들을 퇴적하고 경화하기 위하여 수정된 제조 프로세스들 및 수정된 핸들링 기법들을 종종 요구한다. 일부 이러한 기법들은 도 3a, 도 3b, 도 3c, 및 도 3d에서 제시된다. 전술한 일련의 도면들은 경화 억제를 극복하도록 작용하는 몇몇 프로세스 옵션들을 구체적으로 제시한다:
- 패시베이션(passivation) 및/또는 세정 및/또는 제거 및/또는 오염물들 중화를 통해 표면들을 촉매에 대해 덜 매력적으로 한다(도 3b 참조).
- 촉매들을 사전-흡착(pre-adsorb)함으로써, 또는 기능화(functionalization)에 의해, 표면이 반응에 참여하거나 반응을 지원하게 한다(도 3c 참조).
- 더 짧은 포트 수명이 LED 컴포넌트들을 생성 시에 수반된 제조 프로세스에 대해 극심한 영향을 가지지 않는 제조 프로세스 동안의 일부 단계에서, 더 많은 촉매를 수지에 첨가한다(도 3d 참조).
도 3a는 접착제가 함께 접합되어야 할 표면들 사이에서 배치될 때에 접착제 경화를 억제하는 파편 및 오염 필드를 도시한다. 옵션으로서, 접착제가 함께 접합되어야 할 표면들 사이에서 배치되는 접착제 경화 또는 그 임의의 양태의 하나 이상의 변형들은 임의의 환경에서, 및/또는 본원에서 설명된 실시예들의 임의의 맥락에서 구현될 수도 있다.
2개의 표면들(예컨대, 사파이어 기판(1052)의 상부 표면 및 파장-변환 타일(1023)의 하부 표면)은, 일부 실리콘들이 많은 형태들의 잔류물(residue)들 및 오염의 기점들(예를 들어, 유기 오염, 아크릴 잔기(acrylic residue), 산성 잔기(acidic residue), 비누 잔류물, 납땜 단계들로부터의 용제 잔류물 등)에 민감하므로, SGL이 분배되기 전에 엄격하게 세정되어야 한다.
특히, LED 다이를 파장-변환 타일에 부착하기 위하여 이용되는 수용성 납땜 용제는 HRI SGL들의 경화에 영향을 주는 산성 잔기들을 생성할 수 있다. 60℃에서의 물에서 세척(rinsing)하는 것은 SGL 경화가 억제되지 않도록 산기를 제거하기 위하여 충분한 것으로 밝혀졌다. 표면들은 (예컨대, 이전의 프로세싱 단계들로부터) 무기 파편을 수집할 수 있다. 또한, 표면들은 환경으로부터의 유기 오염들(예컨대, 부유 분진, 먼지 등)을 수집할 수도 있다. 파편 및 오염물들은 SGL 경화가 억제되지 않도록 제거되어야 한다.
SGL 경화가 억제되지 않도록, 및/또는 분배된 SGL이 높은 RI 매질들 계면들로 귀착되는 SGL의 결합을 형성하기 위하여 양자의 표면들의 전체에 걸쳐 균일하게 확산하도록, 단독으로 또는 조합하여, 기판 및 파장-변환 타일 표면들을 세정하기 위하여 이용될 수 있는 기법들이 본원에서 개시되어 있다.
도 3b는 고굴절률 접착제들을 이용함으로써 균일한 고굴절률 매질들 계면들의 형성 시에 이용된 바와 같은 어셈블리 기법(3B00)을 도시한다. 옵션으로서, 어셈블리 기법(3B00) 또는 그 임의의 양태의 하나 이상의 변형들은 임의의 환경에서, 및/또는 본원에서 설명된 실시예들의 임의의 맥락에서 구현될 수도 있다.
(예컨대, 광이 계면들을 형성하는 재료들을 통해 이동하는 표면들에서 엄격한 세정도를 갖는) 본원에서 개시된 기법들에 따라 형성되는 컴포넌트들은 균일한 성능 특성들을 가지는 컴포넌트들로 귀착된다.
도 3b에서 도시된 바와 같이, 2개의 표면들(예컨대, 사파이어 기판(1052)의 상부 표면 및 파장-변환 타일(1023)의 하부 표면)은 SGL이 분배되기 전에 엄격하게 세정되었다. SGL이 표면 위에서 분배되고 (예컨대, 파장-변환 타일을 SGL 상으로 가압함으로써) 그 표면 위로 확산될 때, 2개의 표면들은 엄격하게 세정되었으므로, 형성된 어셈블리는 무오염 및 무파편 파장-변환 타일 접착 계면(107) 뿐만 아니라, 무오염 및 무파편 기판 접착 계면(109)을 포함할 것이다. 이와 같이, 순환 고리-개방 중합-경화된 SGL의 경화 프로세스는 오염물들 또는 파편에 의해 억제되지 않는다. 몇몇 세정 및 표면 준비 기법들이 아래에서 제시된다.
도 3c는 사전-흡착 촉매들을 이용함으로써, 또는 기능화에 의해 균일한 고굴절률 매질들 계면들의 형성 시에 이용된 바와 같은 어셈블리 기법(3C00)을 도시한다. 도시된 기법은 촉매들을 사전-흡착함으로써, 또는 기능화에 의해, 표면이 반응에 참여하거나 반응을 지원하게 하도록 작용한다. 세정 및 사전-흡착의 동작에 의해, 파장-변환 타일(1023)의 하부 표면은 무오염 및 무파편 파장-변환 타일 접착 계면(111)으로 귀착되도록 처리된다. 유사하게, 사파이어 기판(1052)의 상부 표면은 무오염 및 무파편 기판 접착 계면(113)으로 귀착되도록 처리된다.
도 3d는 기상 촉매 도입을 이용함으로써 균일한 고굴절률 매질들 계면들의 형성 시에 이용된 바와 같은 어셈블리 기법(3D00)을 도시한다. 도 1e에 속하는 것에서 더 이전에 논의된 바와 같이, 수지 대 촉매의 비율은 상대적으로 더 긴 포트 수명 또는 상대적으로 더 짧은 포트 수명으로 귀착되도록 제어될 수 있다. 많은 경우들에는, 상대적으로 짧은 포트 수명의 유해한 효과들(예컨대, 분배 장치에서의 원하지 않는 경화)은 (예컨대, 수용가능하게 긴 포트 수명으로 귀착되는) 수지 대 촉매의 중간범위 비율에서 혼합되는 SGL 혼합물을 분배함으로써, 그리고 그 다음으로, 경화를 가능하게 하기 위하여 기상 또는 증기상 형태로 촉매를 도입함으로써 완화될 수 있다. 하나의 특정 경우, 수지는 (예컨대, 충분하게 긴 포트 수명을 달성하기 위하여) 제조자에 의해 추천된 바와 같이 제형화(formulate)될 수 있고, 그 다음으로, 접합되어야 할 기판 상에서 제형화된 수지를 분배할 수 있고, 그 다음으로, 추가적인 촉매를 도입할 수 있다.
더 구체적으로, 수지가 기판 상에서 분배된 후에, 그것은 DBU, DBN, 또는 TMG와 같은 촉매 염기의 증기들과 접촉하게 된다. 이 접촉 후에, 제조 프로세스는 파장-변환 타일들을 기판에 도포하고 수지가 경화하는 것을 허용함으로써 진행된다. 이 기법에 후속하여, 분배된 제형은 중간범위 포트 수명을 가지는 한편, 촉매 염기의 증기들과의 수지의 후속 접촉은 전체 경화를 달성하기 위하여 (예컨대, 증기 노출에 의해) 충분한 촉매 활성도(activity)를 복원하도록 작용한다. 프로세스들의 진행을 통한 촉매의 농도의 변형들은 도 3e에 속하는 바와 같이 도시되고 설명된다.
도 3e는 프로세스들의 진행을 통한 촉매의 농도에서의 변화들을 도시한다. 도시된 프로세스 진행은 수지 분배 단계(132)와 함께 시작하고, 그 시점에서, 촉매 농도는 촉매 증기 첨가 단계(134)에서의, 그리고 촉매 첨가 단계(134) 후의 촉매 농도와 비교하여 상대적으로 더 낮다. 임의의 알려진 기법 및/또는 임의의 알려진 증기 도입 장치(135)는 분배된 수지를 추가적인 촉매에 노출하기 위하여 이용될 수 있다. 수지가 분배되는 시간에서(예컨대, 단계(132)에서), 포트 수명은 상대적으로 길고, 이것은 많은 제조 세팅들에서 희망된다. 그러나, 단계(132)에서의 농도는 완전히 및/또는 상대적으로 짧은 시간 내에서 수지를 경화하기에 충분히 높지 않을 수도 있다. 이와 같이, 증가된 촉매 농도(133)는 촉매 증기 첨가 단계(134)에서 달성될 수 있다. 증가된 촉매 농도가 수지를 경화하기에 충분한 것으로 간주된 후의 어떤 순간에, 프로세스는 캡(cap) 및 경화 단계들(136)로 진행할 수 있다. 필적하는 결과는 적당한 촉매를 포함하는 실록산 비-용해(non-solvent) 매질들(예컨대, 물)에서 (예컨대, 실록산 분배 후에) 기판을 침지(dipping)하거나 분사함으로써 달성될 수 있다. 증기 상(vapor phase)에 의해, 또는 (예컨대, 액체-액체 계면에서의) 액체-액체 접촉에 의해 분배된 촉매는 막 두께에 걸쳐 농도 구배를 나타내고, 기체-액체 계면에서 가장 높은 농도이고, 그것이 기판-액체 계면에 접근할수록 감소한다.
도 3f는 소판을 도포하고 경화한 후의 경화된 접착제 층의 두께에 걸쳐 농도 구배(3F00)를 도시한다. 접착제 층은 기판-접착제 계면(394)에서의 상대적으로 더 낮은 교차결합 밀도(398)과 비교하여, 타일-접착제 계면(392)에서 상대적으로 더 높은 교차결합 밀도(396)를 나타낸다. 이러한 구배는 원자력 마이크로스코프(atomic force microscope)(AFM)를 이용하여, 또는 나노압입(nanoindentation)을 통해 검출가능하다.
도 3f의 기법은 많은 변형들로 실시될 수 있다. 엄밀하게, 예들로서, 실리콘-함유 접착제 층은 사파이어 기판으로 형성된 기판과, 타일 또는 소판에 의해 형성된 파장-변환 부재 사이의 층 두께를 형성하기 위하여 배치될 수도 있다. 실리콘-함유 접착제 층은 층 두께에 걸쳐 교차결합 밀도 구배를 나타낸다. 기판 및 파장-변환 부재의 배향(예컨대, 하부 상의 기판 또는 하부 상의 타일)에 따라, 실리콘-함유 접착제 층은 층 두께의 상부 영역에서 상대적으로 더 높은 교차결합 밀도 구배를, 그리고 층 두께의 하부 영역에서 상대적으로 더 낮은 교차결합 밀도 구배를 나타낸다. 예를 들어, 접착제가 어느 표면에 분배되거나 도포되는지의 선택에 따라, 더 높은 교차결합 밀도는 (도 3f에서 도시된 바와 같이) 타일-접착제 계면 근처일 수도 있거나, 접착제가 어느 표면에 분배되거나 도포되는지에 따라, 더 높은 교차결합 밀도는 기판-접착제 계면(394)일 수도 있다. 접착제의 두께 위에서의 교차결합 밀도의 변형은 다른 측면(예컨대, 제2 영역(395))과 비교하여, 하나의 측면 상에서(예컨대, 제1 영역(393)에서) 상대적으로 더 강렬한 속성들로 귀착된다.
세정 및 접착 촉진 프로세스들
옵션으로서, 본원에서 논의된 프로세싱 기법들 또는 그 임의의 양태의 하나 이상의 변형들은 임의의 환경에서, 및/또는 본원에서 설명된 실시예들의 임의의 맥락에서 구현될 수도 있다.
도 4a는 고굴절률 접착제들을 이용할 때에 균일한 고굴절률 매질들 계면들의 형성 시에 이용된 바와 같은 산소 플라즈마 세정 기법(4A00)을 도시한다. 이 산소 플라즈마 세정 기법은 사파이어 기판 표면으로부터 유기 오염들을 제거하기 위하여 이용된다. 산소 플라즈마는 유기 잔류물들을 CO 및/또는 CO2 유형 부산물들로 해체하는 것으로 알려져 있다.
도시된 진공 챔버 산소 플라즈마 세정 기법은 단지 예이다. 상이한 세팅들 및/또는 상이한 타이밍들 및/또는 상이한 순서들이 가능하다. 도시된 흐름은 SGL이 사파이어 기판 상으로 분배되기 전에 개시된다. 프로세스는 다음과 같이 진행한다:
- 전력을 500 와트(watt)로 설정함(단계(402) 참조).
- 진공 챔버 압력을 20 Pa로 설정하거나, 챔버를 대기 압력으로 설정함(단계(404) 참조).
- O2 기체 흐름을 50 ml/min으로 설정함(단계(406) 참조).
- 60-초 세정 시간으로 시작하고, 세정하고, 정지함(단계(408), 단계(410), 및 단계(412)를 포함하는 그룹(416) 참조).
양자의 파장-변환 타일 및 LED 다이가 세정된 후에, 실리콘을 분배함. 1-시간 최대 프로세스 중인(in-process) 큐 시간(단계(414) 참조)은 실리콘을 세정된 표면들 상으로 분배(단계(415) 참조)하기 전에 허용된다.
일부 경우들에는, 진공 챔버 처리들이 아니라, 대기 압력 플라즈마 세정 또는 표면 처리들이 이용된다. 실리콘이 사파이어 상으로 분배되기 전에, LED들은 세정되고 및/또는 플라즈마 프로세스를 이용하여 처리된다. 하나의 예의 처리에서, 플라즈마 프로세스 세팅들은 직경 = 8 mm, 흐름 속력 = 50 mm/sec, 및 노즐 각도 = 14 도이다. 이 대기 압력 플라즈마 세정 또는 표면 처리를 이용하면, 표면들이 세정된 후에 실리콘을 분배하기 전에, 2.5-시간 최대 큐 시간이 허용된다.
엄밀하게, 하나의 가능한 대안으로서, 표면들은 분배하고 부착하기 이전에 물에서의 테트라메틸암모늄 하이드록시이드(tetramethylammonium hydroxide)(NH4OH)로 세정될 수 있다. 하나의 가능한 NH4OH 세정 프로세스는 도 4b에 속하는 바와 같이 도시되고 논의된다. 테트라메틸암모늄 하이드록사이드(tetramethylammonium hydroxide)(TMAOH) 및 테트라부틸포스포늄 하이드록사이드(tetrabutylphosphonium hydroxide)(TBPOH)과 같은 다른 바탕 용액(base solution)들이 NH4OH 대신에 이용될 수 있다.
도 4b는 고굴절률 접착제들을 이용할 때에 균일한 고굴절률 매질들 계면들의 형성 시에 이용된 바와 같은 표면 포화 세정 기법(4B00)을 도시한다. 옵션으로서, 표면 포화 세정 기법(4B00) 또는 그 임의의 양태의 하나 이상의 변형들은 임의의 환경에서, 및/또는 본원에서 설명된 실시예들의 임의의 맥락에서 구현될 수도 있다.
도시된 바와 같이, 단계들은 다음을 포함한다:
- 표면은 10% NH4OH 액체가 적재된 무보풀 스왑(lint free swab)으로 마찰된다(단계(417) 참조).
- 2 분 동안 계속함(단계(418) 참조). 파장-변환 타일 표면은 완전히 포화되어야 한다.
- 물로 세척함(단계(420) 참조).
- 에어 건(air gun)으로 건조함(단계(422) 참조).
NH4OH 마찰/세척/건조 단계들을 다수 회(예컨대, 4 번) 반복하고(판단(424) 참조), 그 다음으로, SGL을 분배하기 전에 8 시간 동안에 철저하게 건조(단계(426) 참조)하는 것을 허용함. 이 프로세스의 전부 또는 부분들은 소니케이터(sonicator), 브러시 세정 시스템 등을 이용하여 자동화될 수 있다.
도 5는 파장-변환 타일 제조 기법(500)을 도시한다. 옵션으로서, 파장-변환 타일 제조 기법(500) 또는 그 임의의 양태의 하나 이상의 변형들은 임의의 환경에서, 및/또는 본원에서 설명된 실시예들의 임의의 맥락에서 구현될 수도 있다. 구체적으로, 본원에서의 설명들의 일부에서, 파장-변환 부재들(예컨대, 타일들)이 세라믹이지만, 임의의 적당한 사전형성된(preformed) 파장-변환 엘리먼트가 이용될 수도 있다. 적당한 비-세라믹 사전형성된 파장-변환 엘리먼트들의 예들은, 롤링되거나, 캐스팅되거나, 또는 그렇지 않을 경우에 시트(sheet)로 형성되고, 그 다음으로, 개별적인 소판들로 개별화되는 실리콘 또는 유리와 같은 투명한 재료에서 배치되는 분말 인광체들을 포함한다.
본원에서 지칭된 파장-변환 부재들은 세라믹 분말들을 도펀트(dopant)들의 적은 양들과 혼합함으로써(단계(502) 참조), 그 다음으로, 분말들을 원형 웨이퍼들로 가압함으로써(단계(504) 참조) 생성된다. 웨이퍼들은 두께에 있어서 대략 800 μm로부터 대략 300 μm로 연산(grind down)되고, 그 다음으로, 두께에 있어서 대략 300 μm로부터 대략 110 μm로 추가로 연삭된다(단계(506) 참조). 대략 110 μm 두께가 달성된 후에, 웨이퍼들은 예를 들어, 에지 상에서 1.06 mm x 1.06 mm인 다이로 테이핑(taping) 및 다이싱(dicing)된다(단계(514) 참조).
파장-변환 타일 두께를 대략 800 μm로부터 대략 110 μm 아래로 감소시키기 위하여 수반된 연삭 단계들은, 잔류물이 파장-변환 타일 표면 상에서 남아 있게 할 수 있는 화학물질들, 비누들 등을 이용한다. 연삭 단계들 후에, 그리고 다이싱 단계 전에 공격적인 염기(예컨대, NH4OH)로 파장-변환 타일 웨이퍼를 처리하는 것(그룹 508 참조)은 선택된 접착제가 올바르게 경화되도록 하기에 충분하다.
도시된 바와 같이, 소판들이 부착되기 전에 파장-변환 타일 표면 처리에서 수반된 2개의 단계들이 있다: (1) 오염물 제거(단계(510) 참조), 및 (2) 접착 촉진 단계들(단계(512) 참조).
도 6a는 고굴절률 접착제들을 이용할 때에 매질들 계면들의 형성 이전에 이용된 파장-변환 타일 표면 준비 기법(6A00)을 도시한다. 옵션으로서, 파장-변환 타일 표면 준비 기법(6A00) 또는 그 임의의 양태의 하나 이상의 변형들은 임의의 환경에서, 및/또는 본원에서 설명된 실시예들의 임의의 맥락에서 구현될 수도 있다.
도 5의 도시된 단계(510)는 오염물 제거 프로세스를 도시한다. 일부 실시예들에서, 오염물 제거 프로세스는 처리 옵션들의 평가와 함께 시작한다(단계(612) 참조). 처리 옵션들은 (1) 액체 염기로 파장-변환 타일 표면들을 처리하는 것, 또는 (2) 플라즈마로 파장-변환 타일 표면들을 세정하는 것을 포함한다(판단(614) 참조). 액체 염기들은 NH4OH, 테트라메틸암모늄 하이드록사이드(TMAOH), 테트라부틸포스포늄 하이드록사이드(TBPOH) 뿐만 아니라, KOH, LiOH, NaOH, TBD, DBU, DBN, 및 TMG와 같은 다른 유기 및 무기 염기들을 포함한다. 염기는 이용된 염기에 따라, 약 1% wt로부터 약 35% wt까지의 범위인 공격적인 농도들에서 이용되어야 한다. 액체 염기(예컨대, NH4OH)로 파장-변환 타일 표면들을 처리하는 하나의 예는 다음과 같다:
- 2 분 동안에 10% NH4OH 액체가 적재된 무보풀 Q 팁으로 다이싱한 후에 파장-변환 타일의 표면을 마찰함(단계(620) 참조).
- 파장-변환 타일 표면이 완전히 포화되는지를 결정함(판단(622) 참조).
- 물로 세척하고(단계(624) 참조), 그 다음으로, 에어 건으로 건조함(단계(632) 참조).
- 마찰/세척/건조 프로세스가 반복되어야 하는지를 결정함(판단(634) 참조). 일부 경우들에는, 사이클(예컨대, 판단(634)의 "예" 가지 참조)이 3 회 이상 취해진다.
- 부착을 행하기 전에 8 시간 동안에 철저하게 건조하는 것을 허용함(단계(638) 참조).
일부 경우들에는, 표면 처리 옵션들의 평가(단계(612) 참조)가 플라즈마 처리를 이용하기 위한 선택(판단(614) 참조)으로 귀착된다. 이러한 경우들에는, 플라즈마 프로세스 세팅들이 설정될 수 있다(단계(640) 참조). 엄밀하게, 하나의 예로서, 플라즈마 프로세스 세팅들은 직경 = 4 내지 10 mm, 흐름 속력 = 10 내지 50 mm/sec, 노즐 각도 = 5 도 내지 15 도 회전, 및 트랙 폭 = 약 25 mm로 설정될 수 있다. 플라즈마 프로세스 파라미터들이 설정될 때, 표면 처리는 시작될 수 있다(단계(642) 참조).
도 6b는 고굴절률 접착제들을 이용할 때에 매질들 계면들의 형성 이전에 이용된 일련의 접착 촉진 단계들(6B00)을 도시한다. 옵션으로서, 접착 촉진 단계들(6B00) 또는 그 임의의 양태의 하나 이상의 변형들은 임의의 환경에서, 및/또는 본원에서 설명된 실시예들의 임의의 맥락에서 구현될 수도 있다.
추가적인 화학적 처리들은 세정 기법들과 함께 이용될 수 있다. 일 예의 화학물질들은 다음을 포함한다:
- N-트리메톡시실릴프로필-N,N,N-트리메틸암모늄 클로라이드(N-TRIMETHOXYSILYLPROPYL-N,N,N-TRIMETHYLAMMONIUM CHLORIDE).
- (3-트리메톡시실릴프로필)디에틸렌트리아민{(3-TRIMETHOXYSILYLPROPYL)DIETHYLENETRIAMINE}.
- N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필실란에트리올{N-(2-AMINOETHYL)-3-AMINOPROPYLSILANETRIOL}.
- AMEO (3-아미노프로필트리에톡시실란(Aminopropyltriethoxysilane)).
- (3-트리에톡시실릴프로필(triethoxysilylpropyl))-TMG.
- (3-트리에톡시실릴프로필)-TBD.
- (3-트리에톡시실릴프로필) 트리페닐포스포늄 하이드록사이드(triphenylphosphonium hydroxide)
- 상기 열거된 화학물질들의 폴리머성(다양이온(polycation)) 버전들.
엄밀하게, 하나의 예로서, 접착 촉진제를 이용한 파장-변환 타일 웨이퍼의 화학적 처리를 위한 절차는 상기한 화학물질들을 도입하기 위한 삽입 포인트를 결정하기 위한 판단에서 시작할 수도 있다(단계(629) 참조). 선택에 따라, 경로(626) 또는 경로(636)이 취해진다. 전자의 경우, 여기서, 삽입 포인트 I1은 화학물질을 도입하기 위하여 이용되고, 용매가 선택되고(단계(6281) 참조), 선택된 용매는 세정 프로세스로의 도입을 위하여 준비된다(단계(6301) 참조). 후자의 경우, 여기서, 삽입 포인트 I2는 화학물질을 도입하기 위하여 이용되고, 용매가 선택되고(단계(6282) 참조), 선택된 용매는 세정 프로세스로의 도입을 위하여 준비된다(단계(6302) 참조).
전술한 파장-변환 타일 표면 준비 기법이 완료된 후에, SGL이 분배될 수 있다. 분배하는 것은 임의의 알려진 기법을 이용하여 행해질 수 있다. 엄밀하게, 하나의 예로서, 분배하는 것은 다음과 같이 행해질 수 있다:
- 박막이 소판을 완전히 피복하도록, 접착 촉진제의 3 내지 4 방울들을 파장-변환 타일 표면 상으로 배치하기 위하여 분배가능한 피펫(pipet)을 이용함. 일부 상황들에서, 물, 메탄올, 에탄올 등에서의 접착 촉진제의 유효 농도들은 0.1% wt 내지 50% wt의 범위에 있을 수 있다.
- 습식 접착 촉진제의 막이 15 분 동안 안착되는 것을 허용함.
- DI 워터(DI water)로 세척함.
- 에어 건으로 건조함.
일부 경우들에는, 접착 촉진제의 단분자층(monolayer)의 증기 상 흡착 및/또는 퇴적과 같은 다른 프로세스들이 이용될 수 있다. 추가적으로, 노출 시간, 접착 촉진제의 농도들, 및 더 높은 온도들을 증가시키는 것은 파장-변환 타일 표면에 대한 접착 촉진제의 연관의 유효성을 증가시키기 위하여 이용될 수 있다.
파장-변환 타일이 사파이어 기판 표면에 부착될 때, "플립(flip)" 부착 방법이 이용된다. 이러한 플립 부착 방법은 테이프 표면과 터치하는 파장-변환 타일 표면이 사파이어 기판 표면과 터치하지 않는다는 것을 보장한다. 그 대신에, 테이프와 절대로 터치하지 않았던 파장-변환 타일 표면은 SGL과 접촉하게 될 것이다.
글루 분배 및 파장-변환 타일 소판 부착이 완료된 후에, 파장-변환 타일은 실리콘을 완전히 교차결합하기 위하여 경화되어야 한다. 경화 레시피는 2개의 파트들을 가진다: 초기 스테이지는 1 내지 3 시간 동안에 75℃ 내지 125℃의 열로 경화하는 것이고, 최종 스테이지는 1 시간 내지 5 시간 동안에 130℃ 내지 180℃의 열로 경화하는 것이다.
도 7은 LED 컴포넌트 제조 프로세스를 도시한다. LED 컴포넌트 제조 프로세스의 어떤 단계들이 흐름(700)에서 도시되어 있다. 흐름(700)에서 도시된 컴포넌트 제조 프로세스의 부분은 (단계(702)에서) 약 450 nm 내지 약 470 nm의 파장 범위에서 가시적인 청색 광을 방출하는 활성 영역을 형성하기 위하여 에피택셜-퇴적된 층을 가지는 발광 다이오드를 형성하기 위한 단계에서 시작한다. 다음으로, (단계(704)에서) 에피택셜-퇴적된 층 위에 배치되는 사파이어의 두께를 형성한다. 주사기 또는 다른 장치를 이용하여, (단계(706)에서) 실리콘-함유 접착제의 2-파트 제형을 사파이어 상으로 퇴적한다. 2-파트 제형은 촉매의 상대적으로 더 낮은 농도에서 수지 및 촉매를 포함한다. 촉매의 이러한 상대적으로 더 낮은 농도로, (단계(708)에서) 실리콘-함유 접착제 층은 실리콘의 순환 고리-개방 중합에 의해 형성함으로써 느리게 경화하기 시작한다. (단계(710)에서) 실리콘-함유 접착제의 경화 레이트를 증가시키기 위하여, 촉매의 추가적인 양들을 증기로서 도입한다. DBU-함유, 또는 DBN-함유, 또는 TMG-함유 컴포넌트들과 같은 촉매의 추가적인 양들의 존재 시에, (단계(712)에서) 지속기간 동안의 추가적인 경화 시간을 허용한다. (단계(714)에서) 디바이스 주위의 주변 온도를 상승시키는 것은 촉매의 적어도 일부 탈주자 양들을 제거하도록 작용한다. DBU-함유, 또는 DBN-함유, 또는 TMG-함유 컴포넌트들의 탈주자 양의 전부가 가열 프로세스에 의해 제거되는 것이 아니고, 그러므로, 경화된 실리콘-함유 접착제 층은 측정가능한 농도에서의 잔류 유기 염기 컴포넌트들(예컨대, DBU, DBN, 또는 TMG 컴포넌트들의 잔류 양들)을 포함한다. 그럼에도 불구하고, 세라믹 또는 다른 파장-변환 부재는 경화하는 실리콘-함유 접착제 층과 직접적으로 접촉하도록 배치된다. (단계(716)에서) 세라믹 또는 다른 파장-변환 타일에 압력을 가함으로써 캡핑한다. 추가적인 경화는 캡핑(capping) 후에 발생한다. 디바이스는 (단계(718)에서) 패키징된다.
도 8은 고굴절률 접착제들을 이용하여 형성되는 발광 다이오드 다이를 포함하는 LED 어셈블리(800)를 도시한다. 옵션으로서, LED 어셈블리(800) 또는 그 임의의 양태의 하나 이상의 변형들은 임의의 환경에서, 및/또는 본원에서 설명된 실시예들의 임의의 맥락에서 구현될 수도 있다.
도 8에서 도시된 실시예는 상기한 제조 기법들의 임의의 하나 이상의 변형들로 결국 형성되는 패키징된 LED 다이를 이용하여 형성된 어셈블리의 단지 하나의 예이다. 도시된 바와 같이, LED 어셈블리(800)는 패키지 기판(812)에서 장착된 LED 다이(810)를 갖는 패키지 기판(812)을 포함한다. 열-싱킹 슬러그(heat-sinking slug)(860)는 몰딩된 리드프레임(862) 내로 배치된다. 몰딩된 리드프레임(862)은 예를 들어, 전기적 경로를 제공하는 금속 리드(metal lead)들(예컨대, 금속 리드(8641) 및 금속 리드(8642)) 주위에서 몰딩된 충전된 플라스틱 재료이다. 열-싱킹 슬러그(860)는 임의적인 반사기 컵(reflector cup)(866)을 포함할 수도 있다. 패키지 기판(812)에 부착된 LED 다이(810)는 열-싱킹 슬러그(860)에 직접적으로 또는 간접적으로 장착된다. 금속 리드들은 패키지 기판(812) 상의 전극들에 접합된다. 임의적인 광학 렌즈(868)가 추가될 수도 있다.
개시내용의 추가적인 실시예들
추가적인 실제적 애플리케이션 예들
자동차 LED 파트들은 본원에서 개시된 기법들의 변형들을 이용하여 만들어질 수 있다. 더 구체적으로, (1.5보다 더 큰) 고굴절률 실리콘은 파장-변환 타일 소판이 배치되기 전에 사파이어 상으로 분배된다. 일부 경우들에는, 실리콘이 단일 컴포넌트 실리콘으로서 보관될 수 있거나, 분배하기 전에 혼합되는 멀티-파트 혼합물로서 보관될 수 있다. 표준 분배 기법들은 실리콘의 제어 수량을 사파이어 표면에 도포하기 위하여 이용될 수 있다. 파장-변환 타일이 부착된 후에, 글루는 단단한 고체 일치성(solid consistency)(예컨대, 경도 A 48-50)으로 열적으로 경화된다. 상기한 프로세스들은 70℃ 내지 150℃ 사이의 온도들에서의 1 시간으로부터 8시간까지를 요구할 수도 있다. 글루가 경화된 후에, 반사적인 실리콘-함유 재료는 LED의 외부 에지들의 측벽을 포함하는 기판의 나머지 섹션들 위에 충전될 수 있다. 실리콘-함유 충전재가 굳어진 후에, 에치백 프로세스는 LED의 상부에서 충전재를 제거할 뿐만 아니라, 접합 패드 표면으로부터 그것을 제거하고, 이에 따라, 전기적 접속들을 위한 금속을 노출시키기 위하여 이용될 수 있다.
다양한 에치백 기법들은 이 집적 방식에서 이용될 수 있다. 엄밀하게, 예들로서, 습식 비드 블라스트 및 건식 비드 블라스트가 있다. 건식 비드 블라스트 기법을 이용할 때, 80 μm 베이킹 소다 입자들은 블라스팅되어야 할 표면에 충돌한다. 습식 비드 블라스트 기법에서는, 물에서의 180 μm 플라스틱 입자들이 블라스팅되어야 할 표면들로 지향된다.
결과적인 어셈블리는 매우 높은 전단 강도(shear strength)를 나타낸다. 이하의 전단 테스트 데이터는 적절한 세정 방법, 접착 촉진제, 및 고굴절률 접착제가 부착을 위하여 이용되었을 때에 사파이어 표면으로부터 전단되는 파장-변환 타일 랩의 예에 대응한다.
개시내용의 실시예들을 채용하는 추가적인 시스템들
추가적인 예들
도 9a는 다운라이트 설치부의 측면도(9A00)를 제시한다. 도시된 바와 같이, 다운라이트 설치부(902)는 발광 디바이스 어레이(906)를 지지하는 강성 또는 반-강성 하우징(904)을 포함한다. 발광 디바이스들의 어레이는 임의의 배열체 내로, 예를 들어, 그리고 도시된 바와 같이, 인쇄 배선 기판 모듈(908)의 경계 내에서 배치되는 선형 어레이 내로 편성될 수 있다. 일부 다운라이트들은 발광 디바이스 어레이에서 패키징된 다운라이트 방출기들(910)의 더 많은(또는 더 적은) 사례들로 구성될 수도 있다.
도 9b는 튜브 발광 다이오드(tube light-emitting diode)(TLED) 설치부의 측면도(9B00)를 제시한다. 도시된 바와 같이, TLED 설치부(922)는 TLED 튜브 경계(924)에 의해 형성된 TLED 공동 내에서 맞도록 편성되는 TLED 방출기들(920)의 사례들의 선형 어레이를 포함한다. 발광 디바이스들의 어레이는 임의의 배열체 내로, 예를 들어, 그리고 도시된 바와 같이, 인쇄 배선 기판 모듈(908)의 경계 내에서 배치되는 선형 어레이 내로 편성될 수 있다. 튜브형 강성 또는 반-강성 하우징(926)은 발광 디바이스 어레이(906)를 지지하는 강성 또는 플렉시블 기판(928)을 지지한다. 강성 또는 플렉시블 기판(928)은 강성 또는 플렉시블 기판의 한 면 또는 양면들 상에 배치된 인쇄 배선 구조체들(예컨대, 트레이스들, 관통-구멍들, 커넥터들 등) 또는 다른 전기적 전도성 구조체들을 포함할 수 있다.
도 9c는 트로퍼(troffer) 설치부의 도면(9C00)을 제시한다. 도시된 바와 같이, 트로퍼 설치부(942)는 발광 디바이스들의 어레이를 지지하는 강성 또는 반-강성 성형된 하우징(946)을 포함한다. 발광 디바이스들의 어레이는 임의의 배열체 내로, 예를 들어, 그리고 도시된 바와 같이, 성형된 하우징의 경계 내에서 배치되는 인쇄 배선 기판 모듈(908) 상으로의 배열체 내로 편성될 수 있다. 일부 트로퍼들은 인쇄 배선 기판 모듈 상으로 파퓰레이팅되는 발광 디바이스들의 더 많은(또는 더 적은) 사례들로 구성될 수도 있다.
발명을 상세하게 설명하였지만, 본 기술분야의 통사의 기술자들은 본 개시내용이 주어지면, 본원에서 설명된 발명적 개념들의 사상으로부터 이탈하지 않으면서, 수정들이 발명에 대해 행해질 수도 있다는 것을 인식할 것이다. 그러므로, 발명의 범위는 예시되고 설명된 특정 실시예들로 제한되도록 의도된 것이 아니다.
Claims (14)
- 장치로서,
450 내지 470 nm의 파장 범위에서 가시적인 청색 광을 방출하는 발광 다이오드의 활성 영역을 형성하기 위하여 에피택셜-퇴적된 층을 가지는 기판 부재;
상기 기판 부재 위에 배치된 두께의 사파이어;
상기 사파이어와 직접 접촉하도록 배치되고, 상기 사파이어의 표면과 파장 변환 부재의 표면 사이의 층 두께를 가지며, 상기 층 두께에 걸쳐 교차결합 밀도 구배(crosslink density gradient)를 나타내는 실리콘-함유 접착제 층; 및
상기 실리콘-함유 접착제 층과 직접 접촉하도록 배치되는 파장-변환 부재
를 포함하고,
상기 실리콘-함유 접착제 층은 상기 실리콘의 순환 고리-개방 중합(cyclic ring-opening polymerization)에 의해 형성되고, 적어도 하나의 유기 염기의 양들을 포함하는, 장치. - 삭제
- 제1항에 있어서, 상기 교차결합 밀도 구배는 상기 실리콘-함유 접착제 층의 제1 영역에서 상대적으로 더 높은 교차결합 농도를, 상기 실리콘-함유 접착제 층의 제2 영역에서 상대적으로 더 낮은 교차결합 농도를 나타내는, 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 파장-변환 부재는 세라믹을 포함하는, 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 두께의 사파이어는 1.75 내지 1.8의 굴절률을 가지는, 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 실리콘-함유 접착제 층은 1.5 내지 1.7의 굴절률을 가지는, 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 파장-변환 부재는 1.7 내지 2.0의 굴절률을 가지는, 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 잔류 유기 염기는 구아니딘(guanidine)들, 또는 아미딘(amidine)들, 또는 포스파젠(phophazene)들, 또는 사원 포스포늄(quaternary phosphonium) 또는 암모늄 하이드록사이드(ammonium hydroxide)들, 또는 이들의 조합들 중 적어도 하나를 포함하는, 장치.
- 제8항에 있어서, 상기 잔류 유기 염기는 7. 7. , 테트라메틸구아니딘(tetramethylguanidine), 1,5-디아자바이시클로[4.3.0]논-5-엔(1,5-Diazabicyclo[4.3.0]non-5-ene), 또는 1,8-디아자바이시클로[5.4.0]운데스-7-엔(1,8-diazabicyclo[5.4.0]undec-7-ene), 또는 1,5,7-트리아자바이시클로[4.4.0]데스-5-엔(1,5,7-triazabicyclo[4.4.0]dec-5-ene), 또는 이들의 조합들 중 적어도 하나를 포함하는, 장치.
- 방법으로서,
450 내지 470 nm의 파장 범위에서 가시적인 청색 광을 방출하는 발광 다이오드의 활성 영역을 형성하기 위하여 에피택셜-퇴적된 층을 가지는 기판 부재를 형성하는 단계;
상기 기판 부재 위에서 두께의 사파이어를 성장시키는 단계;
상기 사파이어와 직접 접촉하도록 배치된 실리콘-함유 접착제 층을 퇴적하는 단계 - 상기 실리콘-함유 접착제 층은 상기 사파이어의 표면과 파장 변환 부재의 표면 사이의 층 두께를 가지며, 상기 층 두께에 걸쳐 교차결합 밀도 구배를 나타냄 -; 및
파장-변환 부재를 상기 실리콘-함유 접착제 층과 직접 접촉하도록 배치하는 단계
를 포함하고,
상기 실리콘-함유 접착제 층은 상기 실리콘의 순환 고리-개방 중합에 의해 형성되고, 적어도 하나의 유기 염기의 양들을 포함하는, 방법. - 삭제
- 제10항에 있어서, 상기 교차결합 밀도 구배는 상기 실리콘-함유 접착제 층의 제1 영역에서 상대적으로 더 높은 교차결합 농도를, 상기 실리콘-함유 접착제 층의 제2 영역에서 상대적으로 더 낮은 교차결합 농도를 나타내는, 방법.
- 제10항에 있어서, 상기 파장-변환 부재는 세라믹을 포함하는, 방법.
- 제13항에 있어서, 상기 실리콘-함유 접착제 층으로 가압하기 위하여 압력을 상기 세라믹에 인가함으로써 캡핑하는 단계를 더 포함하는, 방법.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US201562172834P | 2015-06-09 | 2015-06-09 | |
| US62/172,834 | 2015-06-09 | ||
| PCT/US2016/036071 WO2016200739A1 (en) | 2015-06-09 | 2016-06-06 | Led fabrication using high-refractive-index adhesives |
Publications (2)
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