KR102514778B1 - 투명 사이니지용 고효율 칩 스케일 패키지 - Google Patents
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Abstract
투명 사이니지용 고효율 칩 스케일 패키지를 개시한다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 전원, 데이터 신호 및 스캔 신호를 인가받아, 데이터 신호 및 스캔 신호에 따라 동작하는 LED 패키지 및 상기 LED 패키지의 외부에 몰딩되어, 상기 LED 패키지를 외부 충격으로부터 보호하며, 상기 LED 패키지에서 출력되는 광의 효율을 향상시키는 금속 나노입자 몰드를 포함하는 것을 특징으로 하는 칩 스케일 패키지를 제공한다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 전원, 데이터 신호 및 스캔 신호를 인가받아, 데이터 신호 및 스캔 신호에 따라 동작하는 LED 패키지 및 상기 LED 패키지의 외부에 몰딩되어, 상기 LED 패키지를 외부 충격으로부터 보호하며, 상기 LED 패키지에서 출력되는 광의 효율을 향상시키는 금속 나노입자 몰드를 포함하는 것을 특징으로 하는 칩 스케일 패키지를 제공한다.
Description
본 실시예는 투명 사이니지용 고효율 칩 스케일 패키지에 관한 것이다.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.
디스플레이는 전자 회로를 이용하여 각종 시각적 정보를 사용자에게 제공하는 장치이다. 디스플레이의 일 예시로는 LED 사이니지가 있으며, LED 사이니지는 회로가 형성된 기판에 LED를 부착하여 텍스트 및 이미지를 표현하는 디스플레이 장치이다. 특히, 최근에는 투명 전극 기술이 발전함에 따라 회로가 형성된 투명한 기판을 이용함으로써 투명한 LED 사이니지의 개발이 활발히 진행되고 있다.
이러한 투명 LED 사이니지의 투명성의 특징에 기인하여 기존 LED 사이니지의 한정되어 있는 설치 장소에서 확대되어 현재 상용되는 대다수의 투명 LED 사이니지는 주로 건물의 유리벽, 자동차의 유리창 또는 제품의 쇼케이스 등 투명한 외벽에 설치되어 디자인, 광고 또는 정보 노출 등의 미디어의 역할을 수행할 수 있게 되었다.
다만, 사이니지 제품은 크기가 커질수록 광효율이 떨어지는 단점을 가진다. 이를 해소하고자, 국부적 표면 플라즈몬 공명 현상(LSPR: Localized Surface Plasmon Resonance)을 유도하는 금속 나노입자를 포함시키려는 시도가 등장하고 있다. 금속 나노입자가 사이니지에 포함될 경우, 사이니지에서 출력되는 광효율이 향상될 수 있다.
종래에는 금속 나노입자를 사이니지에 포함시키기 위해, ITO에 금속입자를 끼워넣거나 형광체 등에 금속 나노입자를 코팅하거나 합성하는 등의 처리를 해왔다. 그러나 종래의 이와 같은 처리는 LED 패키지의 제조공정에 변화를 야기하기에, 상당한 번거로움을 유발한다.
본 발명의 일 실시예는, 투명 사이니지용 LED 패키지의 광효율을 향상시키면서도, 용이하게 제조할 수 있는 칩 스케일 패키지를 제공하는 데 일 목적이 있다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 전원, 데이터 신호 및 스캔 신호를 인가받아, 데이터 신호 및 스캔 신호에 따라 동작하는 LED 패키지 및 상기 LED 패키지의 외부에 몰딩되어, 상기 LED 패키지를 외부 충격으로부터 보호하며, 상기 LED 패키지에서 출력되는 광의 효율을 향상시키는 금속 나노입자 몰드를 포함하는 것을 특징으로 하는 칩 스케일 패키지를 제공한다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 상기 금속 나노입자 몰드는 실리콘 몰드 및 금속 나노입자를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 상기 금속 나노입자는 자유전자가 존재하는 금속인 것을 특징으로 한다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 상기 금속 나노입자는 표면에 국부적으로 플라즈몬이 분산되어 존재하는 것을 특징으로 한다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 상기 금속 나노입자는 상기 실리콘 몰드 내에 분산된 상태로 배치되는 것을 특징으로 한다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, LED 패키지의 외부에 몰딩되어, 상기 LED 패키지를 외부 충격으로부터 보호하며, 상기 LED 패키지에서 출력되는 광의 효율을 향상시키는 금속 나노입자 몰드의 제조방법에 있어서, 실리콘 주제 및 경화제를 기 설정된 비율로 교반하는 교반과정과 용매가 초순수(Di Water)인 금속 나노입자 용액을 원심분리기를 이용해 금속 나노입자와 용매를 분리하는 분리과정과 분리한 금속 나노입자를 유기 용매와 혼합하여 분산시키는 분산과정과 상기 교반과정에서 교반된 실리콘에 상기 분산과정을 거쳐 분산된 금속 나노입자 용액을 기 설정된 비율만큼 주입하여 교반하는 제2 교반과정 및 상기 LED 패키지를 몰딩하기 위한 형태로 사출하는 사출과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 나노입자 몰드 제조방법을 제공한다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 상기 금속 나노입자는 자유전자가 존재하는 금속인 것을 특징으로 한다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 상기 금속 나노입자는 표면에 국부적으로 플라즈몬이 분산되어 존재하는 것을 특징으로 한다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 상기 금속 나노입자는 상기 실리콘 몰드 내에 분산된 상태로 배치되는 것을 특징으로 한다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 상기 기 설정된 비율은 10 : 1인 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 실시예의 일 측면에 따르면, 투명 사이니지용 LED 패키지의 광효율을 향상시키면서도, 용이하게 제조할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 칩 스케일 패키지를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 매트릭스의 구조를 도시한 평면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 능동구동 LED 패키지 하면의 패드 및 배선 구조를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 능동구동 LED 패키지 상면의 배선 구조를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 능동구동 LED 패키지 상면의 일 예를 도시한 평면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 나노입자 몰드를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 나노입자의 함량과 크기에 따른 출력 광의 파장대역을 도시한 그래프이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 나노입자 몰드를 제조하는 방법을 도시한 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 매트릭스의 구조를 도시한 평면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 능동구동 LED 패키지 하면의 패드 및 배선 구조를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 능동구동 LED 패키지 상면의 배선 구조를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 능동구동 LED 패키지 상면의 일 예를 도시한 평면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 나노입자 몰드를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 나노입자의 함량과 크기에 따른 출력 광의 파장대역을 도시한 그래프이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 나노입자 몰드를 제조하는 방법을 도시한 순서도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에서, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서 "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해서 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
또한, 본 발명의 각 실시예에 포함된 각 구성, 과정, 공정 또는 방법 등은 기술적으로 상호간 모순되지 않는 범위 내에서 공유될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 칩 스케일 패키지를 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 칩 스케일 패키지(100)는 능동구동 LED 패키지(110, 이하에서 '패키지'라 약칭함) 및 금속 나노입자 몰드(120)를 포함한다.
칩 스케일 패키지(100)는 기 설정된 기준치 이하의 크기를 갖는 광 집적 회로로서, 사이니지 제품 내 포함되어 광을 출력한다. 이때, 칩 스케일 패키지(100)는 능동구동 LED 패키지(110) 상에 금속 나노입자 몰드(120)가 몰딩됨에 따라 광효율을 향상시키며 광을 출력할 수 있다.
패키지(110)는 전원, 데이터 신호 및 스캔 신호를 인가받아, 데이터 신호 및 스캔 신호에 따라 동작한다. 패키지(110)는 도 2 등을 참조하여 후술하는 바와 같이, 내부에 광원의 동작을 제어할 구동 드라이버 IC를 포함함으로서, 광원의 동작을 스스로 제어할 수 있다. 패키지(110)는 투명성을 갖는 동시에, 신축성과 유연성을 가질 수 있어, 투명 사이니지 제품 외에도 투명 디스플레이 장치나 기타 다양한 디스플레이 장치 등에 사용될 수 있다. 패키지(110)는 통상 복수가 매트릭스 형태로 구현되어, 투명 사이니지 제품이나 기타 다양한 디스플레이 장치 등에 사용된다.
금속 나노입자 몰드(120)는 패키지(110)의 외부에 몰딩되어, 패키지(110)를 외부 충격으로부터 보호하는 동시에, 패키지(110)에서 출력되는 광의 효율을 향상시킨다. 금속 나노입자 몰드(120)는 내부에 분산된 형태의 금속 나노입자를 포함한다. 여기서, 금속 나노입자는 자유전자가 존재하는 금속으로서, 백금, 금, 은, 팔라듐 및 로듐 등이거나 이들의 합금일 수 있다. 이때, 금속 나노입자는 표면에 국부적으로 플라즈몬이 분산되어 존재한다. 플라주몬은 금속 내 자유전자가 집단적으로 진동하는 유사입자를 의미한다. 이처럼, 금속 나노입자의 표면 내 플라즈몬이 국부적으로 분산되어 존재함에 따라, 금속 나노입자로 가시광 내지 근적외선 파장대역이 입사하게 되면, 플라즈몬과 전자기파 또는 광자가 결합하며 국부적 표면 플라즈몬 공명 현상(LSPR: Localized Surface Plasmon Resonance)을 발생시킨다. 이에 따라, 금속 나노입자는 국소적으로 일정 비율 이상으로 상당히 증가한 전기장을 발생시킨다. 금속 나노입자 몰드(120)는 금속 나노입자를 포함하여 국부적 표면 플라즈몬 공명현상을 유발함으로써, 패키지(110)에서 출력되는 광 효율을 향상시킨다. 금속 나노입자 몰드(120)에 금속 나노입자가 분산된 채 포함되기에, 별도로 패키지(110) 제조공정을 변화시킬 필요없이 간편하게 패키지(110)에서 출력되는 광효율을 향상시킬 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 매트릭스의 구조를 도시한 평면도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 매트릭스(200)는 패키지(110), 데이터 신호라인(210) 및 스캔 신호라인(220)을 포함한다.
단면을 갖는 기판 상에 패키지(110) 내 각 구성이 배치된다. 기판은 폴리머, 예를 들어, 폴리 에스테르 필름(PET: Poly Ester Film) 등의 소재로 구현되어 투명성을 가지면서, 신축성과 유연성을 가질 수 있다. 이에 따라, LED 매트릭스(200)는 다양한 디스플레이 장치 또는 소자 외에도, 투명 디스플레이 장치 또는 소자 등에도 사용될 수 있다.
데이터 신호라인(210)은 열 방향으로 각 패키지(110)로 데이터 신호를 인가한다. 각 패키지(110)는 매트릭스 형태로 배치되는데, 종래와는 달리, 데이터 신호라인(210)은 패키지를 관통하여 해당 열에 있는 모든 패키지(110)로 데이터 신호를 전달하는 것이 아니라, 해당 열에 있는 최초 패키지(110)로 데이터 신호를 인가하여 해당 패키지 내에서 신호가 전파되도록 하며, 다음 패키지(110)로 전달되도록 한다. 즉, 데이터 신호라인(210)은 해당 열의 모든 패키지(110)를 관통하도록 형성되는 것이 아니라, 패키지(110) 또는 패키지(110) 간을 연결하도록 형성된다. 단지, 데이터 신호라인(210)은 어느 하나의 패키지(110) 또는 일 패키지(110)에서 인접한 다른 패키지(110)로 데이터 신호가 전달되도록 형성되어 있으며, 패키지(110) 전체를 관통하도록 형성되지 않는다.
스캔 신호라인(220)도 데이터 신호라인(210)과 마찬가지 형태로 형성된다.
전술한 형태로 각 신호라인(210, 220)이 형성되며 각 신호가 패키지(110)로 전달됨에 따라, 패키지(110)는 기판 내 배선으로 인가받은 신호를 필요한 구성으로 전달한다. 각 신호라인(210, 220)에서 전달되는 신호는 기판 내 배선을 거치며 내부에서 전달되기 때문에, 각 신호라인(210, 220)은 종래의 LED 매트릭스와 같이 각 패키지를 관통하는 형태로 구현되지 않아도 무방하다. 이때, 패키지(110)는 단면을 갖는 기판을 포함하기 때문에, 각 신호와 전원을 인가받아 필요한 구성으로 전달하기 위해 도 3 내지 5와 같은 구조를 구비한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 능동구동 LED 패키지 하면의 패드 및 배선 구조를 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 능동구동 LED 패키지 상면의 배선 구조를 도시한 도면이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 능동구동 LED 패키지 상면의 일 예를 도시한 평면도이다.
도 3 내지 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 능동구동 LED 패키지(110)는 기판(300), 전원 패드(310), 접지 패드(320), 스캔 패드(330), 데이터 패드(340), 비아홀(410 내지 440), 스캔 내부배선(450), 데이터 내부배선(460), 구동 드라이버 IC(510) 및 광원(520r, 520g, 520b)을 포함한다.
도 3을 참조하면, 기판의 일 면(예를 들어, 기판(300)을 기준으로 -z축 방향의 면)에는 전원 패드(310), 접지 패드(320), 스캔 패드(330), 데이터 패드(340)가 구현된다.
기판(300)의 일면 내 각 패드(310 내지 340)는 적어도 행 방향(x축 방향) 및 열 방향(y축 방향) 중 어느 하나는 다른 패드와 다른 위치에 배치된다.
전원 패드(310)는 전원 라인(350)과 전기적으로 연결되고 접지 패드(320)는 접지 라인(360)과 전기적으로 연결되어, 전원 패드(310) 및 접지 패드(320)를 거치며 전원이 인가되도록 한다.
스캔 패드(330)는 스캔 신호라인(220)과 전기적으로 연결되어 스캔 신호를 인가받거나 전달한다. 이때, 스캔 패드(330a, 330b)는 동일한 행 방향(x축 방향)에서 2개가 물리적으로 떨어진 위치에 형성된다. 일 스캔 패드(330a)는 자신이 포함된 패키지(110)로 스캔 신호를 인가하기 위한 스캔 신호라인(220)과 전기적으로 연결되어, 전달되는 스캔 신호를 인가받는다. 다른 스캔 패드(330b)는 스캔 패드(330a)가 인가받아 후술할 스캔 내부배선(450)을 따라 전달되는 스캔 신호를, 자신에 전기적으로 연결된 스캔 신호라인(220)으로 전달한다. 이에 따라, 일 패키지(110)로 전달된 스캔 신호가 다른 패키지(110)로 전달될 수 있다.
데이터 패드(340)는 데이터 신호라인(210)과 전기적으로 연결되어, 데이터 신호를 인가받거나 전달한다. 데이터 패드(340a, 340b) 역시, 스캔 패드(330a, 330b)와 마찬가지로 2개가 물리적으로 떨어진 위치에 형성된다. 다만, 데이터 패드(340a, 340b)는 스캔 패드(330a, 330b)와 달리, 동일한 열 방향(y축 방향)에서 2개가 물리적으로 떨어진 위치에 형성된다.
양 스캔 패드(330a, 330b)가 물리적으로 떨어진 정도나, 양 데이터 패드(340a, 340b)가 물리적으로 떨어진 정도는 후술할 각 내부배선이 교차되지 않는한도 내에서 얼마든지 가변할 수 있다.
한편, 도 4 및 5를 참조하면, 기판의 다른 일면(예를 들어, 기판(300)을 기준으로 +z축 방향의 면)에는 스캔 패드 비아홀(410), 데이터 패드 비아홀(420), 전원 패드 비아홀(430), 접지패드 비아홀(440), 스캔 내부배선(450), 데이터 내부배선(460), 구동 드라이버 IC(510) 및 광원(520r, 520g, 520b)가 구현된다.
스캔 패드 비아홀(410a, 410b)은 (스캔 패드(330)가 형성된) 기판(300)의 일면 내 각 스캔 패드(330a, 330b)의 위치에서 반대면까지 형성된다. 스캔 패드 비아홀(410a, 410b)이 기판의 일면에서 다른 일면까지 형성됨에 따라, 기판(300) 일면의 스캔 패드(330a)로부터 비아홀(410a)을 거쳐 기판의 다른 일면의 스캔 내부배선(450)으로 스캔 신호가 전달될 수 있도록 하거나, 전달된 스캔 신호가 비아홀(410b)을 거쳐 기판(300) 일면의 스캔 패드(330b)로 전달될 수 있도록 한다.
데이터 패드 비아홀(420a, 420b)은 스캔 패드 비아홀(410a, 410b)과 유사하게 (데이터 패드(340)가 형성된) 기판(300)의 일면 내 각 데이터 패드(340a, 340b)의 위치에서 반대면까지 형성된다. 이에 따라, 기판(300) 일면의 데이터 패드(340a)로부터 비아홀(420a)을 거쳐 기판의 다른 일면의 데이터 내부배선(460)으로 데이터 신호가 전달될 수 있도록 하거나, 전달된 데이터 신호가 비아홀(420b)을 거쳐 기판(300) 일면의 데이터 패드(340b)로 전달될 수 있도록 한다.
전원 패드 비아홀(430) 및 접지 패드 비아홀(440) 역시, 기판(300)의 일면 내 각 패드(430, 440)의 위치에서 반대면까지 형성된다. 이에 따라, 각 패드(430, 440)로 인가되는 전원이 비아홀(430, 440)을 거치며 구동 드라이버 IC(510)로 전달될 수 있도록 한다.
스캔 내부배선(450)은 일 스캔 패드 비아홀(410a)과 다른 스캔 패드 비아홀(410b)을 전기적으로 연결한다. 스캔 내부배선(450)에 의해, 일 스캔 패드 비아홀(410a)을 거치며 기판의 반대면으로 전달되는 스캔 신호가 스캔 내부배선(450)을 따라 데이터 신호와의 혼선없이 오롯이 다른 일 스캔 패드 비아홀(410b)로 전달될 수 있도록 한다.
데이터 내부배선(460)은 일 데이터 패드 비아홀(420a)과 다른 데이터 패드 비아홀(420b)을 전기적으로 연결한다. 데이터 내부배선(460)에 의해, 일 데이터 패드 비아홀(420a)을 거치며 기판의 반대면으로 전달되는 데이터 신호가 데이터 내부배선(460)을 따라 데이터 신호와의 혼선없이 오롯이 다른 일 데이터 패드 비아홀(420b)로 전달될 수 있도록 한다.
양 내부배선(450, 460)은 상호간에 교차없이 형성됨에 따라, 양 신호의 혼선을 방지할 수 있다.
이와 같이, 패키지(110)는 기판의 일면에 물리적으로 떨어져 위치하는 2개의 스캔 패드(330a, 330b) 및 데이터 패드(340a, 340b)를 포함하고, 반대면으로 비아홀(410a, 410b, 420a, 420b) 및 내부배선(450, 460)을 포함함에 따라, 패키지(110)가 LED 매트릭스(100) 내 매트릭스 형태로 배치되더라도 스캔 신호라인 및 데이터 신호 라인의 교차를 방지할 수 있다.
구동 드라이버 IC(510)는 스캔 데이터 내부배선(450), 데이터 내부배선(460), 전원 패드 비아홀(430) 및 접지패드 비아홀(440)과 전기적으로 연결되어, 스캔 신호, 데이터 신호 및 전원을 인가받는다. 구동 드라이버 IC(510)는 인가받은 전원에 따라 동작하며, 인가받은 전원을 자신에 연결된 각 광원(520)으로 전달하여 광원(520)이 동작할 수 있도록 한다. 또한, 구동 드라이버 IC(510)는 스캔 신호 및 데이터 신호에 따라 적절한 광원(520)의 동작을 제어한다.
광원(520r, 520g, 520b)은 구동 드라이버 IC(510)의 제어에 따라 동작한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 나노입자 몰드를 도시한 도면이다.
도 6을 참조하면, 금속 나노입자 몰드(120)는 실리콘 몰드(610) 및 금속 나노입자(620)를 포함한다.
실리콘 몰드(610)는 패키지(110)의 외곽에 몰딩되어, 패키지(110)를 외력으로부터 보호한다. 실리콘 몰드(610)는 패키지(110)가 출력하는 광의 경로나 파장 등에는 영향을 미치지 않으면서, 내부에 포함된 금속 나노입자(620)를 이용하여 광 출력을 증가시킨다. 이로서, 패키지(110)는 실리콘 몰드(610)를 몰딩하기만 해도 광 출력 효율을 향상시킬 수 있다.
금속 나노입자(620)는 실리콘 몰드(610)의 표면에 분산된 채로 포함되어, 출력되는 광의 세기를 증가시킨다. 전술한 대로, 금속 나노입자(620)는 실리콘 몰드(610)의 표면에 분산된 채 포함되어, 공명현상(LSPR)을 유도한다. 이에 따라, 금속 나노입자(620)로 입사되는 광은 공명현상에 의해 세기가 월등히 증가하게 된다. 금속 나노입자(620)는 실리콘 몰드(610) 내 포함되더라도 균일하게 분산된 채 포함될 수 있어, 금속 나노입자 몰드(120)의 어느 방향이나 위치로 광이 입사되더라도 균일하게 출력을 증폭시킬 수 있다. 금속 나노입자(620)는 실리콘 몰드(610) 대비 수 내지 수십 중량%(wt%)만큼 포함됨에 따라, 광 투과율은 영향을 미치지 않으면서 광효율을 증가시킨다.
금속 나노입자(620)는 전술한 대로, 자유전자가 존재하는 금속으로서, 백금, 금, 은, 팔라듐 및 로듐 등이거나 이들의 합금으로 구현될 수 있다. 이때, 금속 나노입자(620)의 성분, 함량, 입자의 크기 또는 입자의 모양에 따라, 금속 나노입자(620)를 거치는 광의 파장대역이 달라질 수 있다. 이는 도 7에 도시된 그래프로부터 뒷받침된다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 나노입자의 함량과 크기에 따른 출력 광의 파장대역을 도시한 그래프이다.
도 7(a)는 금속 나노입자가 은(Ag)일 경우에 있어, 입자의 크기에 따른 출력광의 파장대역을 도시한 그래프이다. 금속 나노입자의 크기가 커질수록, 출력광의 파장대역이 점점 증가하는 것을 확인할 수 있다.
도 7(b)는 금속입자가 금(Au)일 경우에 있어, 입자의 모양에 따른 출력광의 파장대역을 도시한 그래프이다. 동일한 크기를 갖더라도 모양이 다름에 따라, 출력광의 파장대역 역시 달라짐을 확인할 수 있다.
다시 도 6을 참조하면, 이와 같이, 기 설정된 모양과 크기를 갖는 금속 나노입자(620)를 실리콘 몰드(610)에 포함시킴으로써, 출력광의 광 효율(출력의 세기)을 증가시킬 뿐만 아니라, 출력광의 파장대역도 조정할 수 있다. 이에 따라, 금속 나노입자 몰드(120)를 패키지(110)에 몰딩하기만 하더라도 광효율과 파장대역의 조정을 동시에 수행할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 칩 스케일 패키지를 제조하는 방법을 도시한 순서도이다. 칩 스케일 패키지는 칩 스케일 패키지 제조장치에 의해 수행될 수 있다.
실리콘 주제 및 경화제를 기 설정된 비율로 교반한다(S810). 실리콘 주제 및 경화제는 10 : 1 비율로 포함되어 교반된다.
금속 나노입자 용액을 원심분리기를 이용해 금속 나노입자와 용매를 분리한다(S920). 금속 나노입자 용액은 초순수(Di Water)를 용매로 하여 금속 나노입자가 용해된 용액이다. 이때, 금속 나노입자 용액의 용매가 초순수이기 때문에, 지용성 특성을 갖는 실리콘과는 원활히 섞이기 곤란한 특성을 갖는다. 이에, 초순수를 용매로 한 금속 나노입자 용액을 원심분리기에 주입한 후 기 설정된 환경동안 원심분리한다. 여기서, 기 설정된 환경은 1500rpm 내외에서 30분 내외의 시간을 갖는 환경일 수 있다. 해당 환경동안 원심분리될 경우, 금속 나노입자 용액은 용매와 금속 나노입자로 분리된다.
분리한 금속 나노입자를 유기 용매와 혼합하여 분산시킨다(S830). 금속 나노입자가 실리콘 몰드(610) 내에서 원활히 분산될 수 있도록, 유기 용매와 혼합하여 분산시킨다. 여기서, 유기 용매는 IPA(Isopropyl Alcohol), 아세톤 또는 에탄올 중 어느 하나일 수 있으며, 수 내지 수십ml 만큼 포함되어 금속 나노입자를 분산시킨다.
교반된 실리콘에 금속 나노입자 용액을 기 설정된 비율만큼 주입하여 교반한다(S840). 교반된 실리콘에, 유기용매에 혼합된 금속 나노입자 용액을 기 설정된 비율만큼 주입하여 교반한다. 여기서, 기 설정된 비율은 수 내지 수십 중량%일 수 있다.
교반된 성분을 LED 패키지를 몰딩하기 위한 형태로 사출한다(S850). 금속 나노입자는 유기 용매와 혼합되었기 때문에, 실리콘 내 원활히 분산된 상태를 가질 수 있다. 금속 나노입자가 유기 용매가 아닌 초순수에 용해된 상태라면, 실리콘 몰드 내 고르게 분산되지 못하고, 드문드문 뭉쳐진 상태를 갖게 된다. 이처럼 실리콘 내 고르게 분산된 상태를 갖는 실리콘을 패키지(110)를 몰딩하기 위한 형태로 사출함으로써, 금속 나노입자 몰드(120)가 제조된다. 제조된 금속 나노입자 몰드(120)가 패키지(110) 상에 몰딩되며, 칩 스케일 패키지(100)가 제조된다.
도 8에서는 각 과정을 순차적으로 실행하는 것으로 기재하고 있으나, 이는 본 발명의 일 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것이다. 다시 말해, 본 발명의 일 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 일 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 각 도면에 기재된 순서를 변경하여 실행하거나 각 과정 중 하나 이상의 과정을 병렬적으로 실행하는 것으로 다양하게 수정 및 변형하여 적용 가능할 것이므로, 도 8은 시계열적인 순서로 한정되는 것은 아니다.
한편, 도 8에 도시된 과정들은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽힐 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 즉, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 마그네틱 저장매체(예를 들면, 롬, 플로피 디스크, 하드디스크 등) 및 광학적 판독 매체(예를 들면, 시디롬, 디브이디 등)와 같은 저장매체를 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.
이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 칩 스케일 패키지
110: 능동구동 LED 패키지
120: 금속 나노입자 몰드
130, 530: 스캔 신호라인
200: LED 매트릭스
210: 능동구동 LED 패키지
220: 데이터 신호라인
230: 스캔 신호라인
300: 기판
310: 전원 패드
320: 접지 패드
330: 스캔 패드
340: 데이터 패드
350: 전원 라인
360: 접지 라인
410: 스캔 패드 비아홀
420: 데이터 패드 비아홀
430: 전원 패드 비아홀
440: 접지 패드 비아홀
450: 스캔 내부배선
460: 데이터 내부배선
510: 구동 드라이버 ID
520: 광원
110: 능동구동 LED 패키지
120: 금속 나노입자 몰드
130, 530: 스캔 신호라인
200: LED 매트릭스
210: 능동구동 LED 패키지
220: 데이터 신호라인
230: 스캔 신호라인
300: 기판
310: 전원 패드
320: 접지 패드
330: 스캔 패드
340: 데이터 패드
350: 전원 라인
360: 접지 라인
410: 스캔 패드 비아홀
420: 데이터 패드 비아홀
430: 전원 패드 비아홀
440: 접지 패드 비아홀
450: 스캔 내부배선
460: 데이터 내부배선
510: 구동 드라이버 ID
520: 광원
Claims (10)
- 전원, 데이터 신호 및 스캔 신호를 인가받아, 데이터 신호 및 스캔 신호에 따라 동작하는 LED 패키지; 및
상기 LED 패키지의 외부에 몰딩되어, 상기 LED 패키지를 외부 충격으로부터 보호하며, 상기 LED 패키지에서 출력되는 광의 효율을 향상시키는 금속 나노입자 몰드를 포함하며,
상기 LED 패키지는,
기판;
상기 기판의 일면에 형성되어, 외부의 스캔 신호라인과 전기적으로 연결되어 스캔 신호를 인가받거나 전달하는 제1 및 제2 스캔 패드;
상기 기판의 일 면에 형성되며, 외부의 데이터 신호라인과 전기적으로 연결되어 데이터 신호를 인가받거나 전달하는 제1 및 제2 데이터 패드;
상기 기판의 다른 일 면에 형성되며, 상기 제1 스캔 패드 및 상기 제2 스캔 패드를 전기적으로 연결하는 스캔 내부배선; 및
상기 기판의 다른 일 면에 형성되며, 상기 제1 데이터 패드 및 상기 제2 데이터 패드를 전기적으로 연결하는 데이터 내부배선을 포함하며,
상기 스캔 내부배선 및 상기 데이터 내부배선은 상호간 교차하지 않는 것을 특징으로 하는 칩 스케일 패키지. - 제1항에 있어서,
상기 금속 나노입자 몰드는,
실리콘 몰드 및 금속 나노입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 칩 스케일 패키지. - 제2항에 있어서,
상기 금속 나노입자는,
자유전자가 존재하는 금속인 것을 특징으로 하는 칩 스케일 패키지. - 제3항에 있어서,
상기 금속 나노입자는,
표면에 국부적으로 플라즈몬이 분산되어 존재하는 것을 특징으로 하는 칩 스케일 패키지. - 제2항에 있어서,
상기 금속 나노입자는,
상기 실리콘 몰드 내에 분산된 상태로 배치되는 것을 특징으로 하는 칩 스케일 패키지. - LED 패키지의 외부에 몰딩되어, 상기 LED 패키지를 외부 충격으로부터 보호하며, 상기 LED 패키지에서 출력되는 광의 효율을 향상시키는 금속 나노입자 몰드의 제조방법에 있어서,
실리콘 주제 및 경화제를 기 설정된 비율로 교반하는 교반과정;
용매가 초순수(Di Water)인 금속 나노입자 용액을 원심분리기를 이용해 금속 나노입자와 용매를 분리하는 분리과정;
분리한 금속 나노입자를 유기 용매와 혼합하여 분산시키는 분산과정;
상기 교반과정에서 교반된 실리콘에 상기 분산과정을 거쳐 분산된 금속 나노입자 용액을 기 설정된 비율만큼 주입하여 교반하는 제2 교반과정; 및
상기 LED 패키지를 몰딩하기 위한 형태로 사출하는 사출과정을 포함하며,
상기 LED 패키지는,
기판;
상기 기판의 일면에 형성되어, 외부의 스캔 신호라인과 전기적으로 연결되어 스캔 신호를 인가받거나 전달하는 제1 및 제2 스캔 패드;
상기 기판의 일 면에 형성되며, 외부의 데이터 신호라인과 전기적으로 연결되어 데이터 신호를 인가받거나 전달하는 제1 및 제2 데이터 패드;
상기 기판의 다른 일 면에 형성되며, 상기 제1 스캔 패드 및 상기 제2 스캔 패드를 전기적으로 연결하는 스캔 내부배선; 및
상기 기판의 다른 일 면에 형성되며, 상기 제1 데이터 패드 및 상기 제2 데이터 패드를 전기적으로 연결하는 데이터 내부배선을 포함하며,
상기 스캔 내부배선 및 상기 데이터 내부배선은 상호간 교차하지 않는 것을 특징으로 하는 금속 나노입자 몰드 제조방법. - 제6항에 있어서,
상기 금속 나노입자는,
자유전자가 존재하는 금속인 것을 특징으로 하는 금속 나노입자 몰드 제조방법. - 제7항에 있어서,
상기 금속 나노입자는,
표면에 국부적으로 플라즈몬이 분산되어 존재하는 것을 특징으로 하는 금속 나노입자 몰드 제조방법. - 제8항에 있어서,
상기 금속 나노입자는,
실리콘 몰드 내에 분산된 상태로 배치되는 것을 특징으로 하는 금속 나노입자 몰드 제조방법. - 제6항에 있어서,
상기 기 설정된 비율은,
10 : 1인 것을 특징으로 하는 금속 나노입자 몰드 제조방법.
Priority Applications (2)
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|---|---|---|---|
| KR1020220070953A KR102514778B1 (ko) | 2022-06-10 | 2022-06-10 | 투명 사이니지용 고효율 칩 스케일 패키지 |
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Applications Claiming Priority (1)
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-
2023
- 2023-03-22 KR KR1020230037260A patent/KR102547660B1/ko active IP Right Grant
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