KR102553497B1 - 접착 필름 전사 코팅 및 발광 디바이스들의 제조에서의 사용 - Google Patents
접착 필름 전사 코팅 및 발광 디바이스들의 제조에서의 사용 Download PDFInfo
- Publication number
- KR102553497B1 KR102553497B1 KR1020227043313A KR20227043313A KR102553497B1 KR 102553497 B1 KR102553497 B1 KR 102553497B1 KR 1020227043313 A KR1020227043313 A KR 1020227043313A KR 20227043313 A KR20227043313 A KR 20227043313A KR 102553497 B1 KR102553497 B1 KR 102553497B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- adhesive layer
- phosphor
- layer
- adhesive
- bonding device
- Prior art date
Links
- 238000000576 coating method Methods 0.000 title abstract description 21
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 title abstract description 18
- 238000012546 transfer Methods 0.000 title description 19
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title description 8
- 239000002313 adhesive film Substances 0.000 title description 5
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 claims abstract description 217
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims abstract description 191
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 claims abstract description 71
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 claims abstract description 71
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 58
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 7
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 123
- 238000003491 array Methods 0.000 claims description 28
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 claims description 12
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 6
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 4
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 48
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 28
- 239000000463 material Substances 0.000 description 23
- 230000008569 process Effects 0.000 description 12
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 11
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 10
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 description 10
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 8
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 8
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 7
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 7
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 6
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 6
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 6
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 5
- -1 for example Substances 0.000 description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 5
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 5
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 4
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 4
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 239000000975 dye Substances 0.000 description 3
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 3
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 3
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- JHIVVAPYMSGYDF-UHFFFAOYSA-N cyclohexanone Chemical compound O=C1CCCCC1 JHIVVAPYMSGYDF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 230000004313 glare Effects 0.000 description 2
- 238000007756 gravure coating Methods 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 125000001997 phenyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(*)C([H])=C1[H] 0.000 description 2
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 2
- 238000012876 topography Methods 0.000 description 2
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 239000000443 aerosol Substances 0.000 description 1
- 238000000149 argon plasma sintering Methods 0.000 description 1
- 238000010923 batch production Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 230000009849 deactivation Effects 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 239000004205 dimethyl polysiloxane Substances 0.000 description 1
- 235000013870 dimethyl polysiloxane Nutrition 0.000 description 1
- KPUWHANPEXNPJT-UHFFFAOYSA-N disiloxane Chemical class [SiH3]O[SiH3] KPUWHANPEXNPJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000203 droplet dispensing Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000000295 emission spectrum Methods 0.000 description 1
- 239000002223 garnet Substances 0.000 description 1
- 238000007646 gravure printing Methods 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 230000000415 inactivating effect Effects 0.000 description 1
- 238000000608 laser ablation Methods 0.000 description 1
- 238000003698 laser cutting Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- CXQXSVUQTKDNFP-UHFFFAOYSA-N octamethyltrisiloxane Chemical compound C[Si](C)(C)O[Si](C)(C)O[Si](C)(C)C CXQXSVUQTKDNFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004987 plasma desorption mass spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 229920000435 poly(dimethylsiloxane) Polymers 0.000 description 1
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 1
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 1
- 238000009877 rendering Methods 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 239000013464 silicone adhesive Substances 0.000 description 1
- 238000000935 solvent evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 238000003892 spreading Methods 0.000 description 1
- 230000007480 spreading Effects 0.000 description 1
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
- H01L25/03—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes
- H01L25/04—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers
- H01L25/075—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L33/00
- H01L25/0753—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L33/00 the devices being arranged next to each other
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/15—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components having potential barriers, specially adapted for light emission
- H01L27/153—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components having potential barriers, specially adapted for light emission in a repetitive configuration, e.g. LED bars
- H01L27/156—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components having potential barriers, specially adapted for light emission in a repetitive configuration, e.g. LED bars two-dimensional arrays
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
- H01L33/50—Wavelength conversion elements
- H01L33/505—Wavelength conversion elements characterised by the shape, e.g. plate or foil
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2933/00—Details relating to devices covered by the group H01L33/00 but not provided for in its subgroups
- H01L2933/0008—Processes
- H01L2933/0033—Processes relating to semiconductor body packages
- H01L2933/0041—Processes relating to semiconductor body packages relating to wavelength conversion elements
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Led Device Packages (AREA)
Abstract
컨버터 층 본딩 디바이스, 및 컨버터 층 본딩 디바이스를 제조하고 사용하는 방법들이 개시된다. 본원에 개시된 바와 같은 컨버터 층 본딩 디바이스는 이형 라이너 및 이형 라이너를 코팅하는 접착 층을 포함하고, 접착 층은 실온에서 고체이고 비접착성이며, 실온보다 높은 상승된 온도에서 접착성이다.
Description
본 출원은 2020년 5월 14일자로 출원된 "Adhesive Film Transfer Coating and Use in the Manufacture of Light Emitting Devices"라는 명칭의 미국 출원 번호 16/874,529 및 2020년 6월 4일자로 출원된 "Adhesive Film Transfer Coating and Use in the Manufacture of Light Emitting Devices"라는 명칭의 EP 출원 번호 20178283.6의 우선권을 주장하며, 상기 출원들은 그 전체가 본원에 참조로 포함된다.
본 개시내용은 일반적으로, LED 다이들에 인광체들을 부착하기 위해 발광 디바이스들(LED들)의 제조에서 사용되는 디바이스들 및 방법들, 및 디바이스들 및 방법들을 사용하여 형성된 LED들에 관한 것이다.
반도체 발광 다이오드들 및 레이저 다이오드들(본원에서 집합적으로 "LED들"로 지칭됨)은 현재 이용가능한 가장 효율적인 광원들 중 하나이다. LED의 방출 스펙트럼은 전형적으로, 디바이스의 구조에 의해 그리고 디바이스를 구성하는 반도체 물질들의 조성에 의해 결정되는 파장에서 단일의 좁은 피크를 나타낸다. 디바이스 구조 및 물질 시스템의 적합한 선택에 의해, LED들은 자외선, 가시선, 또는 적외선 파장들에서 작동하도록 설계될 수 있다.
LED들은 LED에 의해 방출되는 광을 흡수하고 이에 응답하여 더 긴 파장의 광을 방출하는 하나 이상의 파장 변환 물질(본원에서 "인광체들"로 일반적으로 지칭됨)과 조합될 수 있다. 그러한 인광체-변환 LED들("pcLED들")에 대해, 인광체들에 의해 흡수되는, LED에 의해 방출된 광의 분율은 LED에 의해 방출된 광의 광 경로 내의 인광체 물질의 양, 예를 들어, LED 상에 또는 LED 주위에 배치된 인광체 층 내의 인광체 물질의 농도 및 층의 두께에 따른다. 인광체들은 LED에 의해 방출된 광의 경로에 배치된 실리콘 매트릭스에 매립될 수 있다.
인광체-변환 LED들은 LED에 의해 방출된 광의 전부가 하나 이상의 인광체에 의해 흡수되도록 설계될 수 있고, 이 경우에 pcLED로부터의 방출은 완전히 인광체들로부터 온다. 그러한 경우들에서 인광체는, 예를 들어, LED에 의해 직접 효율적으로 생성되지 않는 좁은 스펙트럼 영역에서 광을 방출하도록 선택될 수 있다.
대안적으로, pcLED들은 LED에 의해 방출되는 광의 일부만이 인광체들에 의해 흡수되도록 설계될 수 있고, 이 경우에 pcLED로부터의 방출은 LED에 의해 방출되는 광과 인광체들에 의해 방출되는 광의 혼합이다. LED, 인광체들 및 인광체 조성의 적합한 선택에 의해, 그러한 pcLED는, 예를 들어, 원하는 색 온도 및 원하는 연색 특성들을 갖는 백색 광을 방출하도록 설계될 수 있다.
일 양상에서, 컨버터 층 본딩 디바이스는 이형 라이너 및 이형 라이너를 코팅하는 접착 층을 포함하고, 접착 층은 제1 온도에서 고체이고 비접착성이며, 제1 온도보다 높은 상승된 온도에서 접착성이다. 접착 층은 10 ㎛ 미만의 두께를 가질 수 있다. 접착 층은 0.3 ㎛ 내지 2 ㎛의 두께를 가질 수 있다. 접착 층은 상승된 온도에서 기판에 본딩되도록 구성될 수 있고, 이형 라이너는 접착 층이 기판에 본딩된 후에 제거가능하도록 구성될 수 있다. 접착 층은 기판과 기판 반대편의 접착 층과 접촉하는 인광체 사이에 본드 층을 형성하도록 구성될 수 있다.
다른 양상에서, 컨버터 층 본딩 디바이스를 형성하기 위한 방법은 접착제 혼합물을 형성하기 위해 접착 물질을 용매와 혼합하는 단계, 이형 라이너의 시트를 접착제 혼합물로 코팅하는 단계, 및 접착 층을 형성하기 위해, 이형 라이너 상에 코팅된 접착제 혼합물로부터 용매를 건조시키는 단계를 포함하고, 접착 층은 제1 온도에서 고체이고 비접착성이며, 제1 온도보다 높은 상승된 온도에서 접착성이다.
또 다른 양상에서, 발광 디바이스는 발광 다이오드, 인광체, 및 발광 다이오드와 인광체 사이에 있고 이들과 접촉하는 본드 층을 포함하고, 본드 층은 발광 다이오드를 인광체에 본딩하도록 구성되고, 본드 층은 균일한 두께를 갖고, 두께는 10% 미만으로 변한다. 본드 층의 두께는 10 ㎛ 미만일 수 있다. 본드 층의 두께는 0.3 ㎛ 내지 2 ㎛일 수 있다. 본드 층은 투명할 수 있다. 본드 층과 접촉하는 인광체 또는 발광 다이오드의 표면은 표면 거칠기를 가질 수 있고, 본드 층은 균일한 두께를 유지하면서 표면 거칠기를 따를 수 있다. 인광체의 에지 및 본드 층의 에지는 동일 평면 상에 정렬될 수 있다. 본드 층은 본드 층의 에지 상에 개구부들을 가질 수 있는 다수의 채널들을 포함할 수 있다.
또 다른 양상에서, 발광 디바이스는 단일 칩 상에 장착된 복수의 개별적으로 어드레싱가능한 발광 다이오드들, 복수의 인광체 타일들, 및 개별적으로 어드레싱가능한 발광 다이오드들과 인광체 타일들 각각 사이의 본드 층을 포함할 수 있고, 본드 층은 균일한 두께를 갖고, 두께는 단일 칩에 걸쳐 각각의 개별적으로 어드레싱가능한 발광 다이오드와 인광체 타일 사이에서 10% 미만으로 변한다. 본드 층의 두께는 10 ㎛ 미만일 수 있다. 본드 층의 두께는 0.3 ㎛ 내지 2 ㎛일 수 있다. 본드 층은 투명할 수 있다. 복수의 LED 다이는 타일 상에 장착될 수 있고, 복수의 LED 다이의 부분은, 복수의 LED 다이의 다른 부분과 다른, 타일로부터의 높이를 가질 수 있고, 본드 층은 복수의 LED 다이 상에 균일한 두께를 유지한다. 본드 층과 접촉하는 복수의 인광체 타일들의 표면들은 표면 거칠기를 가질 수 있고, 본드 층은 균일한 두께를 유지하면서 표면 거칠기를 따를 수 있다. 본드 층과 접촉하는 복수의 발광 다이오드들의 표면들은 표면 거칠기를 가질 수 있고, 본드 층은 균일한 두께를 유지하면서 표면 거칠기를 따를 수 있다. 본드 층은 다수의 채널들을 포함할 수 있다. 다수의 채널들은 본드 층의 에지 상에 개구부들을 가질 수 있다. 본드 층은 복수의 인광체 타일들과 접촉하는 제1 본드 층, 및 복수의 발광 다이오드들 및 제1 본드 층과 접촉하는 제2 본드 층을 포함할 수 있다. 제1 본드 층은 제2 본드 층과 상이한 물리적 특징을 가질 수 있다. 제1 본드 층은 다수의 채널들을 포함할 수 있다. 제1 본드 층은 제2 본드 층과 상이한 굴절률을 가질 수 있다.
또 다른 양상에서, 발광 디바이스를 형성하는 방법은 인광체 위에 컨버터 층 본딩 디바이스를 정렬하는 단계 - 컨버터 층 본딩 디바이스는 이형 라이너에 접착된 접착 층을 포함하고, 이형 라이너 반대편의 접착 층의 제1 표면은 인광체의 표면을 향함 -, 접착 층의 제1 표면과 인광체의 표면을 상승된 온도에서 접촉시키는 단계 - 상승된 온도는 접착 층이 인광체에 접착되는 온도임 -, 인광체에 접착된 접착 층을 냉각시키는 단계, 접착 층으로부터 이형 라이너를 제거하는 단계, 하나 이상의 LED 다이를 제1 표면 반대편의 접착 층의 제2 표면과 접촉시키는 단계, 및 접착 층을 경화시키고 LED 다이와 인광체 사이에 본드 층을 형성하기 위해 접착 층, LED 다이 및 인광체를 가열하는 단계를 포함한다. 접착 층은 상승된 온도보다 낮은 제1 온도에서 고체 및 비접착성일 수 있다. 제1 온도에서의 접착 층의 (1 Hz에서의) 복소 전단 계수(complex shear modulus) G*는 100 KPa보다 클 수 있고, 상승된 온도에서의 접착 층의 (1 Hz에서의) G*는 1 KPa 내지 100 KPa일 수 있다. 접착 층의 제1 표면과 인광체의 표면을 상승된 온도에서 접촉시키는 단계는 컨버터 층 본딩 디바이스 및 인광체에 진공을 가하는 단계를 포함할 수 있다. 방법은 LED 다이 사이의 본딩 층 및 인광체를 다이싱하는 단계를 더 포함할 수 있다. 방법은, 이형 라이너를 제거한 후에, 인광체 및 접착 층을 n x m 어레이들로 절단하는 단계를 더 포함할 수 있고, 하나 이상의 LED 다이를 인광체 반대편의 접착 층과 접촉시키는 단계는 각각의 LED 다이를 n x m 어레이와 접촉시키는 단계를 포함한다. 방법은 채널들을 컨버터 층 본딩 디바이스 상의 접착 층으로 절단하는 단계를 더 포함할 수 있다. 방법은, 하나 이상의 LED 다이를 접착 층과 접촉시키기 전에, 접착 층 위에 제2 컨버터 층 본딩 디바이스를 정렬하는 단계 - 제2 컨버터 층 본딩 디바이스는 제2 이형 라이너에 접착된 제2 접착 층을 포함하고, 제2 이형 라이너 반대편의 제2 접착 층의 제1 표면은 접착 층의 제2 표면을 향함 -, 제2 접착 층과 인광체 반대편의 접착 층의 표면을 상승된 온도에서 접촉시키는 단계 - 상승된 온도는 제2 접착 층이 접착 층에 접착되는 온도임 -, 접착 층에 접착된 제2 접착 층을 냉각시키는 단계, 제2 접착 층으로부터 제2 이형 라이너를 제거하는 단계, 및 LED 다이를 접착 층 반대편의 제2 접착 층의 표면과 접촉시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
또 다른 양상에서, 발광 디바이스를 형성하는 방법은 복수의 LED 다이를 타일에 부착하는 단계, 복수의 LED 다이 위에 컨버터 층 본딩 디바이스를 정렬하는 단계 - 컨버터 층 본딩 디바이스는 이형 라이너에 접착된 접착 층을 포함하고, 이형 라이너 반대편의 접착 층의 제1 표면은 타일 반대편의 복수의 LED 다이의 표면들을 향함 -, 접착 층의 제1 표면과 복수의 LED 다이의 표면들을 상승된 온도에서 접촉시키는 단계 - 상승된 온도는 접착 층이 LED 다이에 접착되는 온도임 -, 복수의 LED 다이에 접착된 접착 층을 냉각시키는 단계, 접착 층으로부터 이형 라이너를 제거하는 단계, 각각의 LED 다이에 접착된 접착 층의 부분들을 남기고 접착 층의 나머지 부분들은 이형 라이너와 함께 제거되는 단계, 복수의 인광체 타일들 각각을 복수의 LED 다이 각각에 접착된 접착 층의 부분과 접촉시키는 단계, 접착 층을 경화시키고 LED 다이와 인광체 사이에 본드 층을 형성하기 위해 접착 층, LED 다이, 및 인광체를 가열하는 단계를 포함한다. 접착 층은 상승된 온도보다 낮은 제1 온도에서 고체 및 비접착성이고, 상승된 온도에서 접착성이다. 접착 층의 제1 표면과 복수의 LED 다이의 표면들을 상승된 온도에서 접촉시키는 단계는 컨버터 층 본딩 디바이스 및 복수의 LED 다이에 진공을 가하는 단계를 포함할 수 있다. 타일로부터의 복수의 LED 다이 각각의 높이는 변하고, 본드 층은 균일한 두께를 가지며, 두께는 복수의 LED 다이에 걸쳐 10% 미만으로 변한다.
도 1a는 마이크로 LED의 예를 예시하는 평면도이고 도 1b는 단면도이다. 도 1b의 단면도는 도 1a의 선(A-A)을 통해 취해진다.
도 2는 예시적인 실시예에 따른 컨버터 층 본딩 디바이스를 예시하는 단면도이다.
도 3a는 컨버터 층 본딩 디바이스를 제조하기 위한 방법의 예시적인 실시예에 대한 흐름도를 도시하고 도 3b-3d는 그러한 실시예를 예시한다.
도 4a는 예시적인 실시예들에 따른 컨버터 층 본딩 디바이스를 사용하는 방법의 예시적인 실시예에 대한 흐름도를 도시하고 도 4b-4e는 그러한 실시예를 예시한다.
도 5a-5e는 본원에 개시된 바와 같은 컨버터 층 본딩 디바이스 및 결과적인 pcLED 디바이스의 예시적인 응용을 예시한다.
도 6a-6e는 본원에 개시된 바와 같은 컨버터 층 본딩 디바이스 및 결과적인 pcLED 디바이스의 다른 예시적인 응용을 예시한다.
도 7a-7d는 본원에 개시된 바와 같은 컨버터 층 본딩 디바이스 및 결과적인 pcLED 디바이스의 다른 예시적인 응용을 예시한다.
도 8a는 예시적인 실시예에 따른 패터닝된 컨버터 층 본딩 디바이스를 예시하는 단면도이고 도 8b는 평면도이다.
도 9a-9d는 본원에 개시된 바와 같은 패터닝된 컨버터 층 본딩 디바이스 및 결과적인 pcLED 디바이스의 예시적인 응용을 예시한다.
도 10a-10e는 적층된 접착 층들을 갖는 컨버터 층 본딩 디바이스의 응용의 예시적인 실시예를 예시한다.
도 11a-11e는 다층 컨버터 층 본딩 디바이스를 형성하기 위한 방법의 예시적인 실시예를 예시한다.
도 12a는 예시적인 실시예에 따른 컨버터 층 본딩 디바이스를 사용하여 도포된, 기판 상의 본드 층의 예를 예시한다. 도 12b는 종래의 방법들을 사용하여 기판에 도포된 접착 층을 예시한다.
도 2는 예시적인 실시예에 따른 컨버터 층 본딩 디바이스를 예시하는 단면도이다.
도 3a는 컨버터 층 본딩 디바이스를 제조하기 위한 방법의 예시적인 실시예에 대한 흐름도를 도시하고 도 3b-3d는 그러한 실시예를 예시한다.
도 4a는 예시적인 실시예들에 따른 컨버터 층 본딩 디바이스를 사용하는 방법의 예시적인 실시예에 대한 흐름도를 도시하고 도 4b-4e는 그러한 실시예를 예시한다.
도 5a-5e는 본원에 개시된 바와 같은 컨버터 층 본딩 디바이스 및 결과적인 pcLED 디바이스의 예시적인 응용을 예시한다.
도 6a-6e는 본원에 개시된 바와 같은 컨버터 층 본딩 디바이스 및 결과적인 pcLED 디바이스의 다른 예시적인 응용을 예시한다.
도 7a-7d는 본원에 개시된 바와 같은 컨버터 층 본딩 디바이스 및 결과적인 pcLED 디바이스의 다른 예시적인 응용을 예시한다.
도 8a는 예시적인 실시예에 따른 패터닝된 컨버터 층 본딩 디바이스를 예시하는 단면도이고 도 8b는 평면도이다.
도 9a-9d는 본원에 개시된 바와 같은 패터닝된 컨버터 층 본딩 디바이스 및 결과적인 pcLED 디바이스의 예시적인 응용을 예시한다.
도 10a-10e는 적층된 접착 층들을 갖는 컨버터 층 본딩 디바이스의 응용의 예시적인 실시예를 예시한다.
도 11a-11e는 다층 컨버터 층 본딩 디바이스를 형성하기 위한 방법의 예시적인 실시예를 예시한다.
도 12a는 예시적인 실시예에 따른 컨버터 층 본딩 디바이스를 사용하여 도포된, 기판 상의 본드 층의 예를 예시한다. 도 12b는 종래의 방법들을 사용하여 기판에 도포된 접착 층을 예시한다.
이하의 상세한 설명은 도면들을 참조하여 읽혀져야 하며, 여기서 동일한 참조 번호들은 상이한 도면들 전체에 걸쳐 유사한 요소들을 지칭한다. 도면들은 반드시 축척대로 그려진 것은 아니며, 선택적 실시예들을 도시하고, 본 발명의 범위를 제한하도록 의도되지 않는다. 상세한 설명은 본 발명의 원리들을 제한이 아닌 예로서 예시한다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 공간적으로 상대적인 용어들, 예컨대, "밑", "아래", "하부", "위", "상부" 등은, 본원에서, 도면들에 예시된 바와 같이 하나의 요소 또는 피쳐의, 다른 요소(들) 또는 피쳐(들)에 대한 관계를 설명하기 위해 설명의 편의상 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어들은 도면들에 도시된 배향 외에 사용 또는 작동 시의 디바이스의 상이한 배향들을 포괄하도록 의도된다는 것이 이해될 것이다. 예를 들어, 도면들에서의 디바이스가 뒤집힌다면, 다른 요소들 또는 피쳐들의 "아래" 또는 "밑"으로서 설명된 요소들이 다른 요소들 또는 피쳐들의 "위"로 배향된다. 따라서, 예를 들어, "아래"라는 용어는, 디바이스의 배향에 따라, 위 및 아래의 배향 양쪽 모두를 포괄할 수 있다. 디바이스는 달리 배향될(90 도 또는 다른 배향들로 회전될) 수 있고, 본원에서 사용된 공간적으로 상대적인 기술어들은 그에 따라 해석된다.
발광 픽셀 어레이들은 다수의 작은 발광 디바이스들, 예컨대, 예를 들어, LED들이 단일 칩 상에 배열되는 발광 디바이스들이다. 발광 픽셀 어레이 내의 개별 LED들 또는 픽셀들은 개별적으로 어드레싱가능할 수 있거나, 어레이 내의 픽셀들의 그룹 또는 하위세트의 일부로서 어드레싱가능할 수 있거나, 어드레싱가능하지 않을 수 있다. 따라서, 발광 픽셀 어레이들은, 광 분포의 미세화된 강도, 공간, 및 시간 제어를 요구하거나 그로부터 이익을 얻는 임의의 응용에 유용하다. 이러한 응용들은 픽셀 블록들 또는 개별 픽셀들로부터의 방출된 광의 정밀한 특수 패터닝을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 응용에 따라, 방출된 광은 스펙트럼적으로 구별될 수 있고, 시간에 따라 적응할 수 있고/거나 환경적으로 응답할 수 있다. 발광 픽셀 어레이들은 다양한 강도, 공간, 또는 시간 패턴들의 사전 프로그래밍된 광 분포를 제공할 수 있다. 방출된 광은 수신된 센서 데이터에 적어도 부분적으로 기초할 수 있고, 광학 무선 통신을 위해 사용될 수 있다. 연관된 전자장치 및 광학장치들은 픽셀, 픽셀 블록, 또는 디바이스 레벨에서 구별될 수 있다.
발광 픽셀 어레이들은 광범위한 응용들을 갖는다. 발광 픽셀 어레이 조명기구들은, 선택적 픽셀 활성화 및 강도 제어에 기초하여 상이한 조명 패턴들을 투영하도록 프로그래밍될 수 있는 조명기구들을 포함할 수 있다. 그러한 조명기구들은 이동 부분들을 사용하지 않고 단일 조명 디바이스로부터 다수의 제어가능한 빔 패턴들을 전달할 수 있다.
전형적으로, 이는 1D 또는 2D 어레이 내의 개별 LED들의 휘도를 조정함으로써 이루어진다.
광학장치들은, 공유되든 개별적이든, 광을 특정 목표 영역들 상으로 선택적으로 지향시킬 수 있다.
발광 픽셀 어레이들은, 개선된 시각적 디스플레이를 위해 또는 조명 비용들을 감소시키기 위해, 건물들 또는 영역들을 선택적으로 그리고 적응적으로 조명하는 데 사용될 수 있다. 추가적으로, 발광 픽셀 어레이들은 장식 모션 또는 비디오 효과들을 위해 미디어 파사드들을 투영하는 데 사용될 수 있다. 추적 센서들 및/또는 카메라들과 함께, 보행자들 주위의 영역들의 선택적 조명이 가능할 수 있다. 스펙트럼적으로 구별된 픽셀들이, 조명의 색 온도를 조정하는 것뿐만 아니라 파장 특정 원예 조명을 지원하는 데 사용될 수 있다.
거리 조명은 발광 픽셀 어레이들의 사용으로부터 크게 이익을 얻을 수 있는 중요한 응용이다. 단일 유형의 발광 어레이는 다양한 가로등 유형들을 모방하는 데 사용되어, 예를 들어, 선택된 픽셀들의 적절한 활성화 또는 비활성화에 의해 유형 I 선형 가로등과 유형 IV 반원형 가로등 간의 스위칭을 허용할 수 있다. 추가적으로, 거리 조명 비용들은 환경 조건들 또는 사용 시간에 따라 광 빔 강도 또는 분포를 조정함으로써 낮아질 수 있다. 예를 들어, 보행자들이 존재하지 않을 때 광 강도 및 분포 영역이 감소될 수 있다. 발광 픽셀 어레이의 픽셀들이 스펙트럼적으로 구별되면, 광의 색 온도는 각각의 일광, 석양, 또는 야간 조건들에 따라 조정될 수 있다.
발광 어레이들은 또한, 직접 또는 투영형 디스플레이들을 요구하는 응용들을 지원하는 데 매우 적합하다. 예를 들어, 경고, 비상, 또는 정보성 표지판들은 모두 발광 어레이들을 사용하여 디스플레이되거나 투영될 수 있다. 이는, 예를 들어, 색이 변하거나 점멸하는 출구 표지판들이 투영되는 것을 허용한다. 발광 어레이가 다수의 픽셀들로 구성되면, 텍스트 또는 수치 정보가 제시될 수 있다. 방향 화살표들 또는 유사한 표시자들이 또한 제공될 수 있다.
차량 헤드램프들은 많은 픽셀 개수들 및 높은 데이터 리프레시 속도를 요구하는 발광 어레이 응용이다. 도로의 선택된 섹션들만을 능동적으로 조명하는 자동차 헤드라이트들은 다가오는 운전자들의 섬광 또는 눈부심과 연관된 문제들을 감소시키는 데 사용될 수 있다. 적외선 카메라들을 센서들로 사용하여, 발광 픽셀 어레이들은 도로를 조명하는 데 필요한 픽셀들만을 활성화시키는 한편, 다가오는 차량들의 운전자들 또는 보행자들을 눈부시게 할 수 있는 픽셀들을 비활성화시킨다. 추가적으로, 노상 외 보행자들, 동물들, 또는 표지판들은 운전자 환경 인식을 개선하기 위해 선택적으로 조명될 수 있다. 발광 픽셀 어레이의 픽셀들이 스펙트럼적으로 구별되면, 광의 색 온도는 각각의 일광, 석양, 또는 야간 조건들에 따라 조정될 수 있다. 일부 픽셀들은 차량간 광학 무선 통신에 사용될 수 있다.
발광 픽셀 어레이의 유형의 예는, pLED로 또한 지칭되는 마이크로 LED이다. 도 1a 및 1b는 마이크로 LED의 예를 예시한다. 도 1a는 LED 어레이(110)의 3x3 부분의 분해도와 함께, 마이크로 LED 어레이(110)의 평면도를 도시한다. 도 1a에서, 각각의 정사각형(111)은 단일 LED 또는 픽셀을 나타낸다. 3x3 부분 분해도에 도시된 바와 같이, LED 어레이(110)는 30 ㎛ 내지 500 ㎛, 예를 들어, 대략 100 ㎛ 이하, 예를 들어, 40 ㎛일 수 있는 폭(w1)을 갖는 픽셀들(111)을 포함할 수 있다. 픽셀들 사이의 갭들 또는 레인들(113)은 30 ㎛ 내지 500 ㎛, 예를 들어, 대략 20 ㎛ 이하, 예를 들어, 5 ㎛일 수 있는 폭(w2)에 의해 분리될 수 있다. 레인들(113)은 도 1b에 도시된 바와 같이 픽셀들 사이에 에어 갭을 제공할 수 있거나 다른 물질을 포함할 수 있다. 하나의 픽셀(111)의 중심으로부터 인접 픽셀(111)의 중심까지의 거리(d1)는 대략 120 ㎛ 이하(예를 들어, 45 ㎛)일 수 있다. 그러한 마이크로 LED 어레이는, 예를 들어, 영역의 크기는 변할 수 있지만, 센티미터의 범위의 영역을 가질 수 있는 기판들 상에 함께 위치된 수백, 수천, 또는 수백만 개의 LED들을 가질 수 있다. 본원에 제공된 폭들 및 거리들은 단지 예들이고 실제 폭들 및/또는 치수들은 다양할 수 있다는 것이 이해될 것이다. 예를 들어, 폭(w2)은 희소 마이크로 LED를 형성하기 위해, 적어도 밀리미터 정도일 수 있지만, 더 크거나 더 작을 수 있다.
대칭 매트릭스로 배열된 직사각형 픽셀들이 도 1a 및 1b에 도시되지만, 임의의 형상 및 배열의 픽셀들이, 본원에 개시된 실시예들에 적용될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 예를 들어, 도 1a의 LED 어레이(110)는 100x100 매트릭스, 200x50 매트릭스, 대칭 매트릭스, 비대칭 매트릭스 등과 같은 임의의 적용가능한 배열로 10,000개의 픽셀들을 포함할 수 있다. 또한, 픽셀들, 매트릭스들 및/또는 보드들의 다수의 세트들이, 본원에 개시된 실시예들을 구현하기 위해 임의의 적용가능한 포맷으로 배열될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
마이크로 LED들은 pcLED들로부터 형성될 수 있다. 마이크로 LED를 형성하기 위한 하나의 방법은 관련 기술분야에 알려진 바와 같이 플립-칩 구성으로 다이 상에 다수의 개별 LED들(110)을 형성하기 위해 에피택셜 성장을 사용하는 것이다. 도 1b는 도 1a의 선(AA)을 통해 취해진 일 유형의 마이크로 LED 디바이스의 부분의 측면도를 예시한다.
도 1b는 픽셀들(111) 및 레인들(113)을 도시한다. 각각의 픽셀(111)은 LED 다이(140)로 형성되고, 이는, 예를 들어, 칩(120) 상에 위치되고, 이는 LED 다이(140)에 전기 신호들을 제공할 수 있다. 인광체(163)는 LED 다이들(140) 위에 및 상에 있다. 인광체(163)는 매트릭스에 포함된 인광체 입자들, 예를 들어, 실리콘에 포함된 가넷 입자들로 형성될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 인광체(163)는 조밀하게 소결된 인광체 세라믹, 예컨대, 루미라믹™(Lumiramic™)을 포함한다. 일 예에서, 약 5700K의 CCT에서 단색 백색인 마이크로 LED를 생성하기 위해, 개별 LED들은 청색 광을 생성하고 인광체는 청색 광을 백색 광으로 변환한다. 도 1b는 LED 다이들(140) 및 LED 다이들(140) 사이의 갭들(113) 양쪽 모두를 커버하는 단일 플레이트로서 인광체(163)를 도시한다. 그러나, 인광체(163)는 아래의 예들에서 더 상세히 도시되는 바와 같이, 싱귤레이트될 수 있고 개별 LED 다이들(140)만을 커버할 수 있다.
마이크로 LED들을 포함하는 pcLED들을 형성하는 하나의 방법은 인광체 변환 물질을 인광체(163)로서, 예를 들어, 루미라믹™과 같은 타일(플레이트, 플레이트렛, 웨이퍼, 필름 또는 다른 형상으로 또한 지칭될 수 있음)로 개별적으로 형성하는 것이다. 그 다음, 인광체 타일로 또한 지칭되는 인광체는 개별적으로 형성된 LED 다이 또는 복수의 LED 다이들에 부착되거나 본딩된다.
인광체 타일은 전형적으로, LED 다이들과 인광체 사이에 위치된 접착제의 층을 사용하여 LED 또는 기판에 부착되거나 본딩된다. 이 접착 층의 치수들 및 균일성은 디바이스의 광학적 및 열적 성능뿐만 아니라 그의 기계적 강건성에 중요하다.
현재의 제조에서, 이 접착 층을 도포하기 위해 사용되는 몇 가지 상이한 방법들이 있다. 하나의 접근법은 소 용적의 접착 용액(전형적으로, 실리콘들 및 용매들을 함유하는 액체)을 LED 다이의 표면 상에 분배하는 것이다. 그 다음, 인광체 플레이트가 다이의 최상부 상에 배치된다. 그 다음, 접착 용액의 액적은 플레이트의 에지들 밖으로 흐르고, 일단 건조되고 경화되면, 다이와 인광체 사이에 얇은 본드 라인을 형성한다. 다른 접근법은 스핀 코팅, 스프레이 코팅, 또는 에어로졸 젯 프린팅과 같은 방법에 의해 유사한 접착 용액을 연속적인 인광체 웨이퍼 또는 막 상에 코팅하는 것이다. 인광체 웨이퍼 또는 필름을 코팅한 후에, 인광체는 플레이트들을 형성하기 위해 싱귤레이트되고, 이는 그 다음, LED 다이에 부착되고 접착 필름은 경화된다. 이러한 방법들 각각은 그 자신의 결점들을 갖는다.
접착 용액 분배 접근법에서, 세라믹 인광체와 다이 사이의 최종 갭은 전형적으로, 인자들, 예컨대: 접착 용액의 표면 장력 및 점도, "픽 앤 플레이스" 툴의 힘 및 시간, 액적의 용적, 다이의 표면의 중심에 대한 액적의 위치, 다이의 온도, 액적 분배와 부착 사이에 경과된 시간, 및 용매 증발 속도의 조합에 의해 결정된다. 불행하게도, 이는 제어하기 어려운 복잡한 프로세스이고, 따라서 디바이스들 간의 평균 두께의 큰 가변성뿐만 아니라, 각각의 디바이스 내에서의 큰 가변성을 초래한다. 추가적으로, 이는 순차적 프로세스이고(각각의 접착 용액 액적이 순차적으로 분배됨), 이는 처리량을 감소시킨다. 이 프로세스는 또한, 요구되는 접착제의 비실용적으로 적은 용적으로 인해 마이크로 LED들에 잘 맞지 않는다. 인광체 웨이퍼 또는 필름이 먼저 접착제로 코팅되고 그 다음에 싱귤레이트되는 접근법에서, 표면 거칠기는 접착 층 불균일성으로 이어질 수 있다. 표면이 매끄러울지라도, 필름의 컨버터 층의 표면 에너지가 너무 낮거나 너무 가변적이면, 접착 용액은 코팅을 부분적으로 디웨팅할 수 있어서, 불완전한 층으로 이어진다.
도 2는 pcLED들을 형성하는 데 사용될 수 있고, 특히, 마이크로 LED들과 같은 발광 픽셀 어레이들을 형성하는 데 유용한 컨버터 층 본딩 디바이스(200)를 도시한다. 컨버터 층 본딩 디바이스(200)는 접착 층(220)으로 코팅된 이형 라이너(210)를 포함한다.
이형 라이너(210)는 (아래에 도 4a-4d에 도시된 바와 같이) 접착 층(220)을 보유할 수 있고 작동 시에 접착 층(220)을 이형시킬 수 있는, 일반적으로 가요성 시트의 형태의 임의의 물질일 수 있다. 따라서, 이형 라이너(210)는 접착 층(220)이 이형 라이너(210)를 고르게 코팅하도록, 그리고 이형 라이너(210)가, 접착 층(220)이 기판에 전사된 후에 접착 층(220)으로부터 깨끗하게 이형될 수 있도록 (예를 들어, 거칠기, 미끄러짐 및 표면 에너지에 대해) 최적화될 수 있다. 이형 라이너(210)는 가요성 물질, 예컨대, 폴리에틸렌 테레프탈레이트("PET")의 시트, 예컨대, 예를 들어, 파낙 코포레이션(PANAC Corporation) SP-PET - 50-01 BU일 수 있다. 이형 라이너(210)는, 접착 층(220)의 이형을 향상시키는, 이형 라이너(210)와 접착 층(220) 사이에 위치된 전사 코팅(도시되지 않음)으로 코팅될 수 있다. 그러한 전사 코팅은, 예를 들어, 실리콘화 이형 코팅일 수 있는데, 그 예들은 PET 라이너들 상의 파낙 코포레이션의 PDMS 이형 코팅을 포함하고 이는, 그 전체가 참조로 본원에 포함되는, 2018년 다우 케미칼 캄파니(Dow Chemical Company)의 알. 에클랜드(R. Ekeland), 제이. 텅(J. Tonge), 및 지. 고든(G. Gordon)에 의한 다우 백서 "Release Force Understanding - Recent Findings"에 더 설명된 바와 같다. 특히, 이형 라이너(210)가 (아래의 예들에 도시된 바와 같이) 제거될 때, 기판으로의 접착 층(220)의 깨끗한 전사를 보장하기 위해, 접착 층(220)과 이형 라이너(210) 사이의 박리 강도는 30 N/m 미만, 예를 들어, 1-5 N/m일 수 있다.
접착 층(220)은 기판에 전사되고 (아래 도 4a-4d에 도시된 바와 같이) 본드 층을 형성하는 접착제이다. 접착 층(220)을 형성하는 데 사용되는 물질은 다음의 특성들을 갖도록 선택될 수 있다. 첫째는, 컨버터 층 본딩 디바이스(200)를 형성하기 위해 물질이 이형 라이너(210) 상에 고르게 코팅될 수 있다는 것이다. 둘째는, 물질이, 더 낮은 제1 온도, 예를 들어, 실온에서, 건조하고, 점착성이 없고, 비교적 단단한, 즉, 유동하지 않는 접착 층(220)을 형성하는 것이다. 즉, 제1 온도, 예컨대, 실온, 예를 들어, 15-25 ℃에서, 접착 층(220)은 그것이 형성된 이형 라이너(210)에 접착되는 동안, 기판, 예컨대, 인광체 타일 또는 LED 다이에 부착하기에 충분히 접착성이 아니다. 예를 들어, 제1 온도, 예컨대, 실온에서의 접착 층(220)은 (1 Hz에서의) G* > 100 KPa(0.1 MPa), 예를 들어 G* > 300 KPa(0.3 MPa)의 달퀴스트 기준을 따를 수 있다. 셋째, 접착 층(220)을 형성하는 물질은 상승된 온도들에서 점착성이 되고 리플로우한다. 즉, 열이 접착 층(220)에 가해질 때, 이는 접착성이 되고, 기판에 부착될 수 있다. 예를 들어, 상승된 온도는 접착 층(220)의 (1 Hz에서의) G*가 G* = 1 KPa과 G* = 100 KPa 사이가 되도록 선택되고, 탄젠트 델타는 전형적으로, 예를 들어, 50 ℃와 150 ℃ 사이, 예를 들어, 100 ℃에서, 0.5와 3.0 사이이다. 넷째, 접착 층(220)을 형성하기 위해 사용되는 물질은 인광체와 목표 기판 사이에 강한 본딩을 제공하는 본드 층을 형성할 수 있다. 본드 층은 투명할 수 있거나, 아래에 더 상세히 개시되는 바와 같이, 추가적인 광학적 특성들, 예컨대, 산란, R1 경사, 및 방사율을 가질 수 있다.
특히, 접착 층(220)은 제1의 더 낮은 온도에서 기판에 부착되기에 충분히 접착성이 아닐 수 있지만, 상승된 온도에서 기판, 예컨대, 인광체 또는 LED 다이에 부착되기에 충분한 접착성이 되고, 냉각 후에, 이형 라이너(210)보다 기판에 더 강한 부착을 가져서, 이형 라이너가 쉽게 제거될 수 있다.
접착 층(220)의 두께(T)는 최종 디바이스에서의 본드 층의 원하는 목표 두께와 매칭되도록 선택되고, 0.3 ㎛ 내지 30 ㎛의 범위, 예를 들어, 10 ㎛ 미만, 0.3 ㎛ 내지 2 ㎛의 범위에 있을 수 있다. 접착 층(220)은 또한, 두께(T)가 층에 걸쳐 균일하도록 형성되고, 예를 들어, T는 접착 층(220)에 걸쳐 20% 미만의, 예를 들어 10% 미만의 편차(변동)를 가질 것이다. 접착 층(220)을 형성하는 데 사용되는 물질은, 예를 들어, 실록산 접착제일 수 있다.
도 3a-3d는 컨버터 층 본딩 디바이스(200)를 제조하는 방법의 흐름도 및 예시를 도시한다. S310에서, 사용될 이형 라이너(210)는 위에서 설명된 바와 같이 이형 특성들을 향상시키기 위해 실리콘화 코팅으로 코팅될 수 있다. S320에서, 접착제 혼합물(302)은 접착 물질을 용매, 예를 들어, 수지 및 용매, 예컨대, 메틸페닐실록산(예를 들어, 신에츠 케미칼 캄파니 리미티드(Shin-Etsu Chemical Co. Ltd.)로부터의 LPS-9501D) 및 시클로헥사논과 10:1 내지 1:1의 질량비들로 혼합함으로써 준비될 수 있다. 접착 물질 및 용매의 농도들은 접착제 혼합물(302)의 원하는 점도를 달성하도록 선택될 수 있다. 접착제 혼합물(302)의 점도는 컨버터 층 본딩 디바이스(200)에서 접착 층(220)의 원하는 두께(T)를 여전히 달성하면서 이형 라이너(210)의 습윤을 최적화하도록 선택될 수 있다. 예를 들어, 접착제 혼합물(302)의 점도는 70 내지 3,000 mPa's(또는 cP)의 범위일 수 있다.
도 3b에 도시된 바와 같이, S330에서 접착제 혼합물(302)은 이형 라이너(210) 상에 코팅된다. 원하는 두께의 접착제 혼합물(302)의 균일한 층으로 이형 라이너(210)를 적합하게 코팅할 수 있는 임의의 방법, 예컨대, 예를 들어, 스핀 코팅, 그라비어 코팅 등이 사용될 수 있다. 도 3b는, 예로서, 접착제 혼합물(302)로 이형 라이너(210)를 코팅하기 위한 스핀 코팅 프로세스를 예시한다. 도 3b에서, 이형 라이너(210)는 스핀 코팅 지지부(307) 상에 위치되고, 접착제 혼합물(302)은 관련 기술분야의 통상의 기술자들에게 알려진 바와 같이 노즐(305)로부터 퇴적된다.
도 3c에 도시된 바와 같이, S340에서, 이형 라이너(210) 상에 코팅된 접착제 혼합물(302)은 용매를 제거하기 위해 건조된다. 사용된 접착제에 따라, S350에서, 물질을 안정화시키고 컨버터 층 본딩 디바이스(200)로부터의 후속 전사의 균일성을 개선하기 위해 접착제 혼합물이 추가적으로 경화될 수 있다. 결과적인 컨버터 층 본딩 디바이스(200)가 도 3d에 도시된다. 이 프로세스는, 얇을 수 있고(4 ㎛ 아래일 수 있음), 균일하고, 무결함일 수 있고, 0.1 m 내지 3 m 폭과 같은, 그리고 롤에서와 같이, 심지어 수십 미터 내지 수천 미터의 넓은 영역으로 만들어질 수 있는 접착 층(220)을 초래한다. 넓은 영역 코팅을 위해 그라비어 코팅 기술과 같은 롤-투-롤 방법들이 사용될 수 있다는 점을 주목한다.
도 4a-4e는 컨버터 층 본딩 디바이스(200)를 사용하는 방법의 예의 흐름도 및 예시를 도시한다. 접착 층(220)을 기판(415) 상에 전사하기 위해 진공 라미네이션 프로세스가 사용될 수 있다.
도 4b에 도시된 바와 같이, S410에서, 컨버터 층 본딩 디바이스(200)는 기판(415) 위에 정렬될 수 있다. 도 4b에 도시된 바와 같이, 컨버터 층 본딩 디바이스(200)의 접착 층(220)은 접착 층(220)이 도포될 기판(415)의 표면(417)을 향하고 있다.
도 4c에 도시된 바와 같이, S420에서, 컨버터 층 본딩 디바이스(200) 및 기판(415)에 진공이 가해질 수 있고, S430에서, 컨버터 층 본딩 디바이스가, 상승된 온도들에서 기판과 접촉하게 될 수 있다. 사용되는 온도는 접착 층을 형성하는 특정 접착 물질에 의존한다. 일반적으로, 온도는 접착 층(220)이 유동하여 기판(415)에 점착되기에 충분한 점착성, 즉, 접착성이 되도록 충분히 높다. 상승된 온도는 (1 Hz에서의) G*가 G* = 1 KPa과 G* = 100 KPa 사이에 있도록 선택될 수 있고, 탄젠트 델타는 전형적으로 0.5와 3.0 사이이다. 동시에, 온도는 과도한 유동을 방지하기에 충분히 낮아야 하며, 이로써 접착 층(220)은 그의 형상 및 기판(415)의 커버리지를 유지한다. 그 다음, 컨버터 층 본딩 디바이스(200)가 부착된 기판(415)은, 예를 들어, 다시 실온으로 냉각될 수 있다.
도 4d에 도시된 바와 같이, S440에서, 접착 라이너(220)가 냉각되고 나면, 이형 라이너(210)가 제거될 수 있고, 뒤에 기판(415) 상에 접착제의 연속적인 층을 남길 수 있다. 열 처리 후에, 접착 층(220)이 이형 라이너(210)보다 기판에 더 강하게 부착되기 때문에, 이형 라이너(210)는, 예를 들어, 기판(415)에 부착된 접착 층(220)을 박리함으로써 기계적으로 제거될 수 있다. 위에서 언급된 바와 같이, 깨끗한 전사를 보장하기 위해, 이형 라이너는 접착 층(220)과 이형 라이너(210) 사이의 30 N/m 미만, 예를 들어, 1-5N/m의 박리 강도를 갖도록 설계될 수 있다. 접착 층(220)은 이형 라이너(210)의 제거 이후에 기판(415) 상에 남는다.
도 4e에 도시된 바와 같이, S450에서, 기판(415)에 본딩될 샘플(430)이, 전사된 접착 층(220)과 접촉하게 될 수 있다. 접착 층을 경화시키고 기판(415)과 샘플(430) 사이에 본드 층(420)을 형성하기 위해 열이 가해질 수 있다. 그 다음, 본딩된 기판(415)과 샘플(430)은 냉각될 수 있다.
결과적인 본드 층(420)의 두께는 매우 얇을 수 있고, 0.3 ㎛ 내지 30 ㎛, 예를 들어, 0.3 ㎛ 내지 2 ㎛일 수 있다. 본드 층(420)은 그것이 도포되는 기판의 표면에 걸쳐 균일한 두께를 가지며, 본드 층에 걸친 두께의 변동은 20% 미만일 수 있고, 예를 들어, 10% 미만일 수 있다. 예를 들어, 1 ㎛의 두께를 갖는 본드 층(420)의 경우, 기판(415)과 샘플(430) 사이의 본드 층에 걸친 두께의 변동은 20% 변동에서 +/- 0.2 ㎛, 및 10% 변동에서 +/- 0.1 ㎛ 미만일 것이다. 추가적으로, 기판(415)이, 예를 들어, 마이크로 LED와 같은 발광 픽셀 어레이를 만들기 위해 사용되는 것과 같이, 다수의 미소 LED 다이들이 형성되는 비교적 큰 영역을 갖는다면, 접착 층(220) 및 후속 본드 층(420)은 디바이스의 전체 영역에 걸쳐 얇고 균일한 본드 층을 제공하고 다수의 미소 발광기들을 형성한다. 따라서, 예를 들어, 측 당 5 - 50 ㎛(25 - 2,500 ㎛2)인 영역 및 그 위에 수천 내지 수백만 개의 개별적으로 어드레싱가능한 LED들을 갖는 마이크로 LED의 경우 또는 다소 더 큰 어레이들, 예를 들어, 측 당 50 - 500 ㎛(2,500 - 25,000 ㎛2)인 경우, 본드 층(420)은 균일하고, 이는 디바이스의 성능을 개선한다. 본원에 개시된 바와 같은 컨버터 층 본딩 디바이스(200)로부터 형성된 본드 층(420)의 추가의 장점들이 이하에서 더 상세히 설명된다.
본드 층(420)은 투명할 수 있다. 본드 층(420)은 또한, 추가적인 광학적, 물리화학적 또는 기계적 특징들, 예컨대, 더 높은 굴절률, 향상된 광 산란, 상이한 파장들에서의 광 흡수 또는 방출을 제공할 수 있는 분산된 입자들 및/또는 염료들을 포함할 수 있다. 분산된 입자들 및/또는 염료들을 갖는 본드 층(420)을 형성하기 위해, 입자들 및/또는 염료들은, 컨버터 층 본딩 디바이스(200) 상에 접착 층(220)을 형성하는 데 사용되는 (S320에서의) 접착제 혼합물(302)에 포함될 수 있다.
도 5a-5e는 접착 층이 인광체 상에 전사되고 다이 부착이 후속되는 컨버터 층 본딩 디바이스의 예시적인 응용을 예시한다. 컨버터 층 본딩 디바이스(200)는 도 2a-2d와 관련하여 위에서 설명된 바와 같이 준비될 수 있다.
도 5a에서, 인광체 필름 또는 웨이퍼(535), 예컨대, 예를 들어, 루미라믹™ 타일이 캐리어 테이프(530) 상에 장착될 수 있다. 인광체 웨이퍼(535)는 후속 전사된 접착 층(220)의 접착을 개선하기 위해 O2 플라즈마 처리될 수 있다. 그 다음, 진공 라미네이션이 다음과 같이 인광체 웨이퍼(535) 상에 접착 층(220)을 전사하는 데 사용될 수 있다. 도 5a에 도시된 바와 같이, 컨버터 층 본딩 디바이스(200)는 인광체(535) 위에 정렬될 수 있고, 접착 층(220)은 인광체(535)를 향한다. 도 5b에 도시된 바와 같이, 진공이 가해질 수 있고, 그 다음, 컨버터 층 본딩 디바이스(200)가, 상승된 온도(예를 들어, 50 ℃ 내지 150 ℃, 예를 들어, 100 ℃)에서 인광체(535)와 접촉하게 되고 이로써 접착 층(220)이, 본딩될 인광체(535)의 표면과 접촉할 수 있다. 도 5c에 도시된 바와 같이, 컨버터 층 본딩 디바이스가 냉각되고 나면, 이형 라이너(210)가 제거될 수 있고, 뒤에 인광체(535) 상에 접착 층(220)을 남긴다. 도 5d에서, LED 다이(540)는, 예를 들어, 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 알려진 바와 같은 픽 앤 플레이스 툴을 사용하여 접착 층(220)에 부착될 수 있다. LED 다이(540)는 LED 다이의 발광 측이 접착 층(220)을 향하고 그와 접촉하는 상태로 접착 층(220) 상에 위치된다. 그 다음, 투명한 본드 층(520)을 형성하기 위해 접착 층(220)은 상승된 온도(예를 들어, 50 ℃ 내지 150 ℃, 예를 들어, 100 ℃)에서 경화될 수 있다. 도 5d에 도시된 바와 같이, 그 다음, 인광체(535)는 원한다면 각각의 LED 다이(540) 사이에 본드 층(520) 및 인광체(535)를 통하여 슬롯들(550)을 형성함으로써 싱귤레이트될 수 있다.
도 5a-5e에 예시된 이 방법은 마이크로 LED들과 같은 발광 픽셀 어레이들을 형성하는 데 사용될 수 있다. 대표적인 LED 다이(540) 및 본딩된 인광체 부분들(537)은 LED 다이의 큰 어레이의 부분일 수 있다. 도 5e에 도시된 바와 같이, 도 5d에 도시된 발광 디바이스는, 각각의 LED 다이(540)가 개별적으로 어드레싱가능하도록, 각각의 LED 다이(540)에 신호를 제공하는 신호 공급원에, 예컨대, 기판(590)과 전기적으로 연결될 수 있다. 캐리어 테이프(530)는 관련 기술분야의 통상의 기술자들에게 알려진 방법들에 의해 제거될 수 있고, 인광체를 다수의 LED 다이에 부착하는 얇고 균일한 본드 층(420)을 갖는 마이크로 LED를 초래한다. 다른 예에서, 각각의 LED 다이(540)는 다수의 발광 픽셀 어레이들을 형성하기 위해 다수의 픽셀들 및 인광체(535) 인광체 타일을 갖는 다이를 나타내고, 유리하게는 각각은 일관되고 균일한 두께를 갖는 본드 층(520)을 가질 것이다.
결과적인 LED 디바이스들 각각은 LED 다이(540)에 본딩된 인광체 부분(537)을 갖는다. 컨버터 층 본딩 디바이스(200) 및 방법은, 위에서 설명된 바와 같이, 0.3 ㎛ 내지 30 ㎛, 예를 들어, 1 ㎛ 내지 2 ㎛로 매우 얇고, 위에서 설명된 바와 같이, 매우 균일한 두께를 갖는 본드 층(520)을 인광체 부분(537)과 각각의 LED 다이(540) 사이에 형성할 수 있다. 추가적으로, 본드 층(520)은 접착 층(220)의 형상을 실질적으로 유지하고, 따라서 LED 다이(540) 및 인광체(537)의 에지들 밖으로 또는 그 위로 유동하지 않는다. 추가적으로, 싱귤레이트될 때, 본드 층(520)은 깨끗하게 다이싱될 수 있고, 이는 또한, 본드 층의 에지를 인광체(535) 및/또는 LED 다이(540)의 에지와 같은 평면에 남긴다.
도 6a-6d는 접착 층이 인광체 상에 전사되고 인광체 어레이 패터닝 및 LED 다이 부착이 후속되는 컨버터 층 본딩 디바이스의 예시적인 응용을 예시한다. 컨버터 층 본딩 디바이스(200)는 도 2a-2d와 관련하여 위에서 설명된 바와 같이 준비될 수 있다.
도 6a는, 도 5a-5c와 관련하여 위에서 설명된 바와 같은 진공 라미네이션 방법에 의해 캐리어 테이프(530) 상의 인광체(535) 상으로 전사된 접착 층(220)을 도시한다. 도 6b에 도시된 바와 같이, 이형 라이너(210)의 제거 후에, 인광체(535) 및 접착 층(220)은, 예를 들어, 인광체 타일들(640)의 n x m 어레이들로 패터닝될 수 있다. 도 6c는 도 6b의 인광체 타일들(640)의 n x m 어레이들의 평면도이다. 인광체(535) 및 접착 층(220)의 패터닝은 관련 기술분야에 알려진 바와 같은 다이싱, 세그먼트화, 분할, 배분, 슬라이싱 또는 구획화, 예컨대, 예를 들어, 소잉, 식각, 다이싱하기 위해 마스크를 적용하는 것, 하나 이상의 레이저를 사용하는 것, 및/또는 화학적 처리들의 임의의 적용가능한 방식에 의해 달성될 수 있다. 패터닝은 인광체 타일들(640)의 n x m 어레이들의 개별 인광체 요소들(645)을 형성하기 위해, 캐리어 테이프(530)가 아니라 인광체(535) 및 접착 층(220)을 통해 슬릿들(615)을 형성하는 것을 포함할 수 있다. 패터닝은 또한, 다수의 어레이들이 형성될 경우 n x m 어레이들(640)을 분리하는 개구부들(625)을 형성하기 위해 캐리어 테이프(530)를 통해 슬라이싱하는 것을 포함할 수 있다. 도 6d에 도시된 바와 같이, 접착 층(220)이 LED 다이(660)의 발광면(662)과 접촉하도록 n x m 어레이들(640)이 LED 다이(660) 상에 배치될 수 있다. 이 목적을 위해 LED 다이(660)가 기판(670) 상에 있을 수 있다. 관련 기술분야에 알려진 바와 같이, LED 다이들(660) 상에 인광체 타일들(640)의 n x m 어레이들을 배치하기 위해 픽 앤 플레이스 툴이 사용될 수 있다. 그 다음, LED 다이들(660) 상의 n x m 어레이들(640)은, 접착 층(220)을 가열하고 완전히 경화시키고 투명한 본드 층(620)을 형성하기 위해, 상승된 온도(예를 들어, 50 ℃ 내지 150 ℃, 예를 들어, 100 ℃)로 가열될 수 있다.
도 6a-6e에 도시된 방법은 마이크로 LED들을 형성하는 데 사용될 수 있다. 도 6d 및 6e의 LED 다이(660)는 마이크로 LED를 형성하는 다수의 미소 LED들을 포함할 수 있고, 각각의 n x m 인광체 어레이(640)는 LED 다이(660)의 미소 LED들(661) 각각 위에 정렬될 수 있다. 즉, LED 다이(660)의 미소 LED 다이 픽셀들(661)의 치수 및 계수는 n x m 어레이들(640)의 치수 및 계수와 매칭된다. 따라서, 다수의 마이크로 LED들이 이 방법을 사용하여 형성될 수 있고, 유리하게는, 각각은 일관되고 균일한 두께를 갖는 본드 층을 가질 것이다.
도 7a-7d는 접착 층을 타일 상의 LED 다이 상에 전사하는 것을 도시하며, LED 다이는 상당한 표면 토포그래피를 가질 수 있다. 컨버터 층 본딩 디바이스(200)는 도 2a-2d와 관련하여 위에서 설명된 바와 같이 준비될 수 있다.
도 7a에 도시된 바와 같이, LED 다이(715)는 타일과 같은 기판에 부착될 수 있다. 이는 LED 다이(715)의 최상부에서 상당한 (잠재적으로 >100 ㎛의 범위의) 높이 변동들을 생성할 수 있다. 접착 층(220)을 전사하기 전에, LED 다이 표면은, 후속 전사된 접착 층(220)의 접착을 개선하기 위해 O2 플라즈마 처리될 수 있다. 그 다음, 도 4a-4e와 관련하여 위에서 설명된 바와 같은 진공 라미네이션이, 도 7b에 도시된 바와 같이, 접착 층(220)을 다이 표면 상에 전사하는 데 사용될 수 있다.
컨버터 층 본딩 디바이스가 냉각되고 나면, 이형 라이너(210)는 도 7c에 도시된 바와 같이 제거될 수 있다. 이형 라이너(210)의 제거는 균일한 접착 층(220)을 LED 다이(715)의 표면들(772) 상에만 남긴다. LED 다이(715) 사이에 있는 접착 층(220)의 부분들(722)은 LED 다이(715)에 접착되지 않고 따라서 전사되지 않고 이형 라이너(210) 상에 남는다. 도 7d에 도시된 바와 같이, 그 다음, 인광체 플레이트렛들(725)은 접착 층(220)을 완전히 경화시키고 투명한 본드 층(720)을 형성하기 위해, 상승된 온도들(예를 들어, 50 ℃ 내지 150 ℃, 예를 들어, 100 ℃)에서 LED 다이(715) 상의 접착 층(220) 상에 배치될 수 있다. 인광체 플레이트렛들(725)을 배치하기 위해 픽 앤 플레이스 툴이 사용될 수 있다.
도 8a 및 8b는, (예를 들어, 그 전체가 참조로 본원에 포함되는, 크리® 엑스램프®(Cree® XLamp®) LED들 화학적 양립성, CLD-AP63 REV 6A, 2018년 8월, 크리 인코포레이티드(Cree, Inc.)에 설명된 바와 같이) 갈변을 감소시키고 따라서 투명성 및 디바이스 성능을 개선하는, 예를 들어, 산소 투과율을 개선하는 데 사용될 수 있는 패터닝된 접착 층을 갖는 컨버터 층 본딩 디바이스의 단면도 및 평면도를 각각 도시한다.
컨버터 층 본딩 디바이스(200)는 도 2a-2d와 관련하여 위에서 설명된 바와 같이 준비될 수 있다. 채널들(805)을 절단하는 것은, 관련 기술분야의 통상의 기술자들에게 알려진 바와 같이, 예를 들어, 다이싱, 레이저 어블레이션 또는 레이저 절단, 및 스탬핑을 포함하는 방법들에 의해 달성될 수 있고, 접착 층(220)이 실온과 같은 더 낮은 제1 온도에서 비교적 고체이기 때문에 가능하다. 주어진 커프의 채널들(805)은 접착 층(220)으로 절단되지만, 이형 라이너(210)는 온전하게 남겨진다. 채널들(805)은 주변 가스들, 예컨대, 에어 또는 순수 산소가 접착 층(220) 내로 통과하는 것을 허용하도록 접착 층(220)의 에지들 중 적어도 하나에서 개방될 수 있다. 채널들의 크기 및 간격은 응용에 의존한다. 채널들은, 채널들에 들어가는 가스가 본드 층 내로 상당히 확산할 수 있지만, 본딩을 약화시킬 만큼 너무 많은 채널들이거나 함께 너무 가까이 있지 않도록, 가스가 층 내로 통과하는 것을 허용할 만큼만 충분히 클 수 있고, 함께 충분히 가깝게 이격될 수 있다. 예를 들어, 20 ㎛의 폭을 갖는 채널들이 200 ㎛의 피치를 갖는 층으로 다이싱될 수 있다. 결과적인 패터닝된 컨버터 층 본딩 디바이스(800)는 본원에 개시된 컨버터 층 본딩 디바이스(200)와 유사한 방식으로 사용될 수 있다.
도 9a-9d는 패터닝된 컨버터 층 본딩 디바이스(800)의 사용을 예시한다. 도 9a-9d에서, 인광체 필름 또는 웨이퍼(935)가 캐리어 테이프(930) 상에 장착될 수 있다. 인광체 웨이퍼(935)는 채널들(805)을 갖는 후속 전사된 접착 층(220)의 접착을 개선하기 위해 O2 플라즈마 처리될 수 있다. 그 다음, 진공 라미네이션이, 채널들(805)을 갖는 접착 층(220)을 도 5a-5d에 관하여 위에서 개시된 바와 같이 인광체(935) 상에 전사하는 데 사용된다. 도 9a에 도시된 바와 같이, 컨버터 층 본딩 디바이스(800)를 인광체 웨이퍼(935)와 정렬한 후에, 진공이 가해질 수 있고, 그 다음, 컨버터 층 본딩 디바이스(800)는 상승된 온도(예를 들어, 50 ℃ 내지 150 ℃, 예를 들어, 100 ℃)에서 인광체(935)와 접촉하게 될 수 있어서, 채널들(805)을 갖는 접착 층(220)은 본딩될 인광체(935)의 표면과 접촉할 수 있다. 도 9b에 도시된 바와 같이, 패터닝된 컨버터 층 본딩 디바이스(800)가 냉각되고 나면, 이형 라이너(210)가 제거될 수 있고, 인광체(935) 상에 접착된 채널들(805)을 갖는 접착 층(220)을 남긴다. 도 9c에 도시된 바와 같이, LED 다이(915)는, 예를 들어, 관련 기술분야에 알려진 픽 앤 플레이스 툴을 사용하여, 채널들(805)을 갖는 접착 층(220)에 부착될 수 있다. LED 다이(915)는 LED 다이(915)의 발광 측이 접착 층(220)을 향하고 그와 접촉하는 상태로 접착 층(220) 상에 위치되고, 또한, 채널들(805) 위에 위치된다. 그 다음, 채널들(805)을 갖는 접착 층(220)은, 채널들(805)을 갖는 투명 본드 층(920)을 형성하기 위해, 상승된 온도(예를 들어, 50 ℃ 내지 150 ℃, 예를 들어, 100 ℃)에서 경화될 수 있다. 도 9d에 도시된 바와 같이, 그 다음, 인광체(935)는 원한다면 각각의 LED 다이(915) 사이에 본드 층(920) 및 인광체(935)를 통하여 슬롯들(975)을 형성함으로써 싱귤레이트될 수 있다.
LED 다이(915)와 인광체(935) 사이의 결과적인 투명 본드 층(920)은, 예를 들어, 20 ㎛ 폭, 및 본드 층(920)의 두께(T)이거나 본드 층의 두께(T)보다 작고, 예를 들어, 2 ㎛일 수 있는 깊이(또는 높이)를 갖는, 특정 종횡비의 개방 채널들(805)을 갖는다. 채널들을 갖는 본드 층들, 광학적 특징들을 수정하는 데 사용되는 첨가제들, 및 채널들을 재충전(backfill)하기 위한 제2 물질의 사용의 다른 예들은, 그 전체가 참조에 의해 본원에 포함되는, 발명의 명칭이 "Fabrication For Precise Line-Bond Control and Gas Diffusion Between LED Components"인 미국 특허 출원 일련 번호 16/584,642에서 찾아볼 수 있다. 이러한 채널들(805)은 산소가 본드 층(920) 내로 확산하기 위한 경로 길이를 감소시킬 수 있어서, 높은 굴절률/높은 페닐 함량 실록산들로 발생할 수 있는 갈변을 감소시킨다. 도 8a 및 8b는 다수의 직선 채널들(805)을 갖는 패턴을 예시하지만, 다른 패턴들이 사용될 수 있다. 또한, 패터닝된 컨버터 층 본딩 디바이스(800)는 본원에 개시된 응용들 중 임의의 응용에서 패턴들 없는 컨버터 층 본딩 디바이스(200) 대신에 사용될 수 있다.
도 10a-10e는 개선된 산소 투과율을 위해 인광체 웨이퍼 상에 다중 라미네이션 프로세스에 의해 적층된 접착 층들의 도포를 예시한다. 도 10a에서, 제1 컨버터 층 본딩 디바이스(1080)는 (도 3a-3d와 관련하여 설명된 바와 같이) 제1 이형 라이너(1010) 상에 제1 접착 층(1020)을 갖도록 준비된다. 제1 접착 층(1020)은, 예를 들어, 도 8a-8b와 관련하여 위에서 설명된 바와 같이 채널들(1005)을 포함하도록 패터닝될 수 있다. 도 10b에 도시된 바와 같이, 채널들(1005)을 갖는 제1 접착 층(1020)은 도 9a-9b와 관련하여 위에서 설명된 바와 같은 방식으로 인광체(1035)로 전사될 수 있다. 도 10c에 도시된 바와 같이, 그 다음, 제2 이형 라이너(1011) 상에 제2 접착 층(1021)을 갖는 제2 컨버터 층 본딩 디바이스(1081)가 제1 접착 층(1020) 상에 위치될 수 있고 그에 전사될 수 있다. 제2 컨버터 층 본딩 디바이스(1081)는 도 3a-3d와 관련하여 위에서 설명된 바와 같이 준비될 수 있다. 제2 접착 층(1021)은, 예를 들어, 더 높은 산소 투과율과 같은, 제1 접착 층(1020)과 상이한 물리화학적 특징들을 가질 수 있다. 도 10c에 도시된 바와 같이, 제2 본딩 디바이스(1081)의 제2 접착 층(1021)은 제1 접착 층(1020)과 접촉하도록 위치된다. 그 다음, 진공 라미네이션 프로세스가 반복되고, 제2 컨버터 층 본딩 디바이스(1081)는 제2 접착 층(1021)이 접착성이 되는 상승된 온도로 가열되어, 제2 접착 층(1021)을 제1 접착 층(1020)에 접착시킨다. 그 다음, 제2 컨버터 층 본딩 디바이스가 냉각되고, 제2 이형 라이너(1011)가 제거되어, 인광체(1035)에 접착된 제1 접착 층(1020)에 접착된 제2 접착 층(1021)을 남긴다. 이 프로세스는 추가적인 접착 층들을 추가하기 위해 반복될 수 있다. 적어도 2개의 접착 층들(1020 및 1021)의 결과적인 스택은 상이한 광학적 및/또는 물리적 특성들 및/또는 형태들을 가질 수 있다.
도 10e에 도시된 바와 같이, LED 다이(1015)는 LED 다이(1015)의 발광 측이 인광체(1035) 반대편의 제2 접착 층(1021)의 측을 향하고 그와 접촉하는 상태로 제2 접착 층(1021)에 부착될 수 있다. LED 다이(1015)는 상승된 온도(예를 들어, 100 ℃)에서 제2 접착 층(1021) 상에 위치될 수 있다. 관련 기술분야의 통상의 기술자들에게 알려진 바와 같이, 픽 앤 플레이스 툴이 이러한 목적을 위해 사용될 수 있다. 그 다음, 제1 접착 층(1020)으로부터 형성된 제1 본드 층(1030) 및 제2 접착 층(1021)으로부터 형성된 제2 본드 층(1031)을 갖는 다층 본드 층(1032)을 형성하기 위해, 제1 접착 층(1020) 및 제2 접착 층(1021)의 다층 접착 스택이 완전히 경화된다. 다층 본드 층(1032) 및 인광체(1035)는 싱귤레이트될 수 있다. 다층 본드 층(1032)의 결과적인 부분은 상이한 층들 각각에서 차별화된 특성들을 가질 수 있다. 도 10a-10e는 하나의 층이 특정 종횡비의 채널들(1005)을 갖고 다른 층은 채널들을 갖지 않는 예를 예시한다. 채널들 및/또는 산소에 대한 스택의 증가된 투과율은 본드 층에서의 증가된 산소 농도를 초래할 것이고, 높은 굴절률/높은 페닐 함량 실록산들에 내제된 접착제 갈변을 감소시킨다. 다층 본드 층의 다른 실시예들은, 채널들을 갖지 않지만 다른 상이한 물리적 특성들을 갖거나, 양쪽 모두가 채널들을 갖지만 채널들이, 예를 들어, 절단의 폭 또는 패턴의 방향에서 상이하거나, 양쪽 모두의 층들이 동일할 수 있는 층들로 만들어질 수 있다. 상이한 층은 상이한 물리적 특징들, 예컨대, 더 높은 산소 투과율, 굴절률, 또는 산란 광, 광 흡수 및 방출을 포함하지만 이에 제한되지 않는 다른 광학적 특징들을 가질 수 있다.
도 11a-11e는, 이 경우에는, 다층 접착 층을 포함하는 컨버터 층 본딩 디바이스를 형성함으로써 다층 본드 층을 형성하는 다른 방법을 예시한다.
도 3a-3d와 관련하여 위에서 개시된 방법과 유사하게, 사용될 이형 라이너(1110)는 위에서 설명된 바와 같이 이형 특성들을 향상시키기 위해 실리콘화 코팅으로 코팅될 수 있다(도시되지 않음). 제1 접착제 혼합물(1102)은 제1 접착 물질을 용매와 혼합함으로써 준비될 수 있다. 도 11a에 도시된 바와 같이, 그 다음, 제1 접착제 혼합물(1102)은 이형 라이너(1110) 상에 코팅된다. 원하는 두께의 제1 접착제 혼합물(1102)의 균일한 층으로 이형 라이너(1110)를 적합하게 코팅할 수 있는 임의의 방법, 예컨대, 예를 들어, 스핀 코팅, 그라비어 프린팅 등이 사용될 수 있다. 도 11a는, 예로서, 제1 접착제 혼합물(1102)로 이형 라이너(1110)를 코팅하기 위한 스핀 코팅 프로세스를 예시한다. 도 11a에서, 이형 라이너(1110)는 스핀 코팅 지지부(1105) 상에 위치되고, 제1 접착제 혼합물(1102)은 관련 기술분야의 통상의 기술자들에게 알려진 바와 같이 노즐(1107)로부터 퇴적된다.
도 11b에 도시된 바와 같이, 이형 라이너(1110) 상에 코팅된 제1 접착제 혼합물(1102)은 용매를 제거하기 위해 건조된다. 사용된 접착제에 따라, 물질을 안정화시키고 컨버터 층 본딩 디바이스로부터의 후속 전사의 균일성을 개선하기 위해 제1 접착제 혼합물(1102)이 추가적으로 경화될 수 있다.
도 11c에 도시된 바와 같이, 그 다음, 건조된 제1 접착제 혼합물(1102)로부터 형성된 이형 라이너(1110) 및 제1 접착 층(1120)은 제2 접착제 혼합물(1103)로 코팅될 수 있다. 제2 접착제 혼합물(1103)을 제1 접착 층(1120) 상에 코팅하기 위해 임의의 적합한 방법이 사용될 수 있다. 도 11c는 위에서 개시된 바와 같은 스핀 코팅 방법을 예시한다.
도 11d에 도시된 바와 같이, 그 다음, 용매를 제거하기 위해 제2 접착제 혼합물(1103)이 건조될 수 있다. 결과적인 컨버터 층 본딩 디바이스(1100)가 도 11e에 도시되고, 여기서 제2 접착 층(1121)은 이형 라이너(1110) 상에 있는 제1 접착 층(1120)의 최상부 상에 접착되고 그와 접촉한다. 접착 층들(1120 및 1121) 양쪽 모두는 얇고(4 ㎛ 아래일 수 있음), 균일하고, 무결함일 수 있으며, 넓은 영역으로 제조될 수 있다. 제1 접착 층(1120) 및 제2 접착 층(1121)은 상이할 수 있다. 제2 접착 층(1121)은 도 8a-8b와 관련하여 위에서 설명된 바와 같이 패터닝될 수 있다. 제1 접착 층(1120)은 제1 접착 층(1121)과 상이한 물리적 특징들, 예컨대, 더 높은 산소 투과율, 굴절률, 또는 산란 광, 광 흡수 및 방출을 포함하지만 이에 제한되지 않는 다른 광학적 특징들을 가질 수 있다. 컨버터 층 본딩 디바이스(1100)는 단일 접착 층을 갖는 컨버터 층 본딩 디바이스(1100)가 사용되는 임의의 응용들에서 사용될 수 있고, 단일 접착 층(220)에 대해 도 4a-4d와 관련하여 위에서 개시된 바와 동일한 방식으로 접착 층들(1120 및 1121)을 기판(예를 들어, 인광체 또는 LED 다이)에 전사하기 위해 사용될 수 있다.
본원에 개시된 컨버터 층 본딩 디바이스 및 방법들을 사용하여 형성되는 본드 층, 및 컨버터 층 본딩 디바이스 및 방법을 사용하여 형성되는, 마이크로 LED들을 포함하는 pcLED 디바이스들은, 특히, 관련 기술분야에서 종래에 사용되는 접착제 분배 프로세스와 비교하여, 여러 장점들을 갖는다. 접착 층이 건식 필름으로서 인광체 또는 LED 다이와 같은 기판 상에 전사되기 때문에, 인광체 및 다이가 접촉될 때 과도한 접착제가 압출되지 않을 것이고, 그러므로 디바이스들의 에지들을 따라 "윙들" 또는 "필렛들"이 없을 것이다. 건식 접착 층은 전사될 때 확산되지 않고, 그 형상을 유지한다. 접착 층은 그가 위치된 곳에 유지된다.
추가적으로, 경화 프로세스 동안, 결과적인 본드 층이 또한 유동 및 확산되지 않고 그의 형상을 유지하도록 온도가 제어된다. 추가적으로, 접착 층의 두께에 의해 도포 전에 본드 층의 두께가 결정되므로, 상당한 본드 라인 변동이 없을 것이다. 추가적으로, 도 8a-8e와 관련하여 위에서 개시된 예에서, 접착 층의 패터닝은 pcLED 디바이스의 에어 채널들을 허용하도록 수행될 수 있다.
본원에 개시된 컨버터 층 본딩 디바이스 및 방법을 사용하여 형성된 본드 층은 또한, 접착제를 도포하기 위한 스핀 코팅 및 스프레이 코팅과 같은 다른 코팅 방법들에 비해 장점들을 갖는다. 도 12a는 기판(1315) 및 기판(1317)의 거칠고 평탄하지 않은 표면의 확대도의 개략도를 도시한다. 인광체 타일들 및 LED 다이들은 그러한 표면 거칠기를 가질 수 있다. 본원에 개시된 컨버터 층 본딩 디바이스 및 방법을 사용하여 기판(1315) 상에 전사된 접착 층(220)은 균일한 층 두께(T)를 유지하면서 기판(1315)의 본연의 표면 거칠기에 따른다. 도 12b는, 비교를 위해, 접착제의 도포를 위한 종래의 용액 상태 방법, 예를 들어, 스핀 코팅 또는 스프레이 코팅으로 코팅된 표면을 도시한다. 도 13b에 도시된 바와 같이, 접착 용액(1301)이 유동하여 표면 구조들을 채우고, 표면의 부분들을 노출된 채로 남겨둘 수 있다. 또한, 주목할 점은, 도 12a의 접착제 코팅이 접착 층과 본딩될 샘플 표면 사이에 작은 에어 보이드들을 초래할 수 있다는 것이다.
본원에 개시된 디바이스들 및 방법들은, 전형적으로 사용되는 방법들에 비해 여러 추가적인 이점들을 갖는다. 첫째, 디바이스 및 방법은 배치(batch) 프로세스에서 사용될 수 있고, 단일 전사에서 넓은 영역들을 코팅할 수 있다. 따라서, pcLED들로부터 형성되는 마이크로 LED들과 같은 발광 픽셀 어레이들은 효율적이고 균일하게 만들어질 수 있다. 둘째, 디바이스 및 방법은 매우 얇은(~1 ㎛) 층들까지, 본드 층 두께의 정밀한 제어를 허용한다. 가장 중요하게는, 본원에 개시된 접착 필름 전사 코팅 방법은 용액 상태 코팅 프로세스들보다 표면 거칠기 및 표면 에너지에 덜 민감하기 때문에 매우 다양한 기판들에 적용가능하다. 위에서 도 12a 및 12b와 관련하여 설명된 바와 같이, 다이가 부착된 타일과 같은, 상당한 표면 토포그래피를 갖는 기판조차도 코팅될 수 있다. 추가적으로, 전사가 건식 프로세스이기 때문에, 목표 기판과의 용매 양립성은 문제가 되지 않는다. 추가적으로, 접착 층은, 도 8a-8b와 관련하여 설명된 바와 같이, 기판에 전사되기 전에 이형 라이너 상에 패터닝될 수 있고, 이 패턴은 가스 수송을 용이하게 하고 고굴절률 실리콘 접착제들에서의 갈변을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 마이크로 LED 응용들에서의 광학적 성능을 개선할 수 있다.
본 개시내용은 예시적이며, 제한적이지 않다. 본 개시내용에 비추어 추가의 수정들이 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 명백할 것이고 첨부된 청구항들의 범위 내에 속하는 것으로 의도된다.
Claims (20)
- 발광 디바이스를 형성하기 위한 방법으로서,
인광체 위에 컨버터 층 본딩 디바이스를 정렬하는 단계 - 상기 컨버터 층 본딩 디바이스는 이형 라이너에 접착된 균일한 두께를 갖는 접착 층을 포함하고, 상기 인광체는 표면 거칠기를 갖는 표면을 포함함 -;
상기 접착 층과 상기 인광체의 상기 표면을 상승된 온도에서 접촉시키는 단계 - 상기 상승된 온도는 상기 접착 층이 상기 인광체에 접착되는 온도임 -;
상기 접착 층이 상기 균일한 두께를 유지하면서 상기 인광체의 표면 거칠기를 따르도록 상기 인광체에 접착된 상기 접착 층을 냉각시키는 단계;
상기 접착 층으로부터 상기 이형 라이너를 제거하는 단계;
하나 이상의 LED 다이를 상기 인광체 반대편의 상기 접착 층과 접촉시키는 단계; 및
상기 접착 층을 경화시키고 상기 하나 이상의 LED 다이와 상기 인광체 사이에 본드 층을 형성하기 위해 상기 접착 층, 하나 이상의 LED 다이 및 인광체를 가열하는 단계
를 포함하는, 방법. - 제1항에 있어서,
상기 접착 층은 상기 상승된 온도보다 낮은 제1 온도에서 고체이고 비접착성인, 방법. - 제2항에 있어서,
상기 제1 온도에서의 상기 접착 층의 (1 Hz에서의) 복소 전단 계수 G*는 100 KPa보다 크고, 상기 상승된 온도에서의 상기 접착 층의 (1 Hz에서의) G*는 1 KPa 내지 100 KPa인, 방법. - 제1항에 있어서,
상기 접착 층과 상기 인광체를 상승된 온도에서 접촉시키는 단계는 상기 컨버터 층 본딩 디바이스 및 상기 인광체에 진공을 가하는 단계를 포함하는, 방법. - 제1항에 있어서,
상기 하나 이상의 LED 다이 사이의 상기 본드 층 및 상기 인광체를 다이싱하는 단계를 더 포함하는, 방법. - 제1항에 있어서,
상기 이형 라이너를 제거한 후에, 상기 인광체 및 상기 접착 층을 n x m 어레이들로 절단하는 단계를 더 포함하고, 하나 이상의 LED 다이를 상기 인광체 반대편의 상기 접착 층과 접촉시키는 단계는 상기 하나 이상의 LED 다이 각각을 n x m 어레이와 접촉시키는 단계를 포함하는, 방법. - 제1항에 있어서,
상기 컨버터 층 본딩 디바이스의 접착 층에 채널들을 형성하도록 상기 컨버터 층 본딩 디바이스의 접착 층을 절단하는 단계를 더 포함하는, 방법. - 제1항에 있어서,
하나 이상의 LED 다이를 접착 층과 접촉시키기 전에, 상기 접착 층 위에 제2 컨버터 층 본딩 디바이스를 정렬하는 단계 - 상기 제2 컨버터 층 본딩 디바이스는 제2 이형 라이너에 접착된 제2 접착 층을 포함하고, 상기 제2 이형 라이너 반대편의 상기 제2 접착 층의 제1 표면은 상기 인광체 반대편의 상기 접착 층의 제2 표면을 향함 -;
상기 제2 접착 층의 상기 제1 표면과 상기 인광체 반대편의 상기 접착 층의 상기 제2 표면을 제2 상승된 온도에서 접촉시키는 단계 - 상기 제2 상승된 온도는 상기 제2 접착 층이 상기 접착 층에 접착되는 온도임 -;
상기 접착 층에 접착된 상기 제2 접착 층을 냉각시키는 단계;
상기 제2 접착 층으로부터 상기 제2 이형 라이너를 제거하는 단계; 및
상기 하나 이상의 LED 다이를 상기 접착 층 반대편의 상기 제2 접착 층의 표면과 접촉시키는 단계를 더 포함하는, 방법. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
Applications Claiming Priority (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US16/874,529 | 2020-05-14 | ||
| US16/874,529 US11322665B2 (en) | 2020-05-14 | 2020-05-14 | Adhesive film transfer coating and use in the manufacture of light emitting devices |
| EP20178283.6A EP3920246A1 (en) | 2020-06-04 | 2020-06-04 | Adhesive film transfer coating and use in the manufacture of light emitting devices |
| EP20178283.6 | 2020-06-04 | ||
| PCT/US2021/032243 WO2021231722A1 (en) | 2020-05-14 | 2021-05-13 | Adhesive film transfer coating and use in the manufacture of light emitting devices |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20230003592A KR20230003592A (ko) | 2023-01-06 |
| KR102553497B1 true KR102553497B1 (ko) | 2023-07-10 |
Family
ID=78525052
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020227043313A KR102553497B1 (ko) | 2020-05-14 | 2021-05-13 | 접착 필름 전사 코팅 및 발광 디바이스들의 제조에서의 사용 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP4150682A1 (ko) |
| JP (1) | JP7390500B2 (ko) |
| KR (1) | KR102553497B1 (ko) |
| CN (1) | CN115668520A (ko) |
| WO (1) | WO2021231722A1 (ko) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006245091A (ja) * | 2005-03-01 | 2006-09-14 | Seiko Epson Corp | 転写方法、転写物の製造方法、回路基板の製造方法、電気光学装置及び電子機器 |
| US20140091346A1 (en) * | 2012-09-28 | 2014-04-03 | Nitto Denko Corporation | Phosphor adhesive sheet, optical semiconductor element-phosphor layer pressure-sensitive adhesive body, and optical semiconductor device |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5305595B2 (ja) * | 2007-01-10 | 2013-10-02 | 日東電工株式会社 | 熱接着シート |
| JP5158472B2 (ja) * | 2007-05-24 | 2013-03-06 | スタンレー電気株式会社 | 半導体発光装置 |
| CN102356135B (zh) * | 2009-03-20 | 2014-02-26 | 3M创新有限公司 | 制备改进的防粘衬垫和改进的粘合剂制品的方法 |
| US8795817B2 (en) * | 2010-08-25 | 2014-08-05 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Phosphor film, method of manufacturing the same, coating method of phosphor layer, method of manufacturing LED package, and LED package manufactured thereby |
| EP2610058A4 (en) * | 2011-06-07 | 2014-08-13 | Toray Industries | RESIN SHEET LAMINATE BODY, METHOD FOR PRODUCING SAME, AND METHOD FOR PRODUCING LED CHIP COMPRISING PHOSPHORUS-CONTAINING RESIN SHEET USING THE SAME |
| JP2014072351A (ja) * | 2012-09-28 | 2014-04-21 | Nitto Denko Corp | 蛍光体層貼着キット、光半導体素子−蛍光体層貼着体および光半導体装置 |
| JP5995695B2 (ja) * | 2012-12-03 | 2016-09-21 | シチズンホールディングス株式会社 | Ｌｅｄ装置の製造方法 |
| JP6493053B2 (ja) * | 2015-07-17 | 2019-04-03 | 日亜化学工業株式会社 | 発光装置 |
| JP2017168808A (ja) * | 2015-11-06 | 2017-09-21 | 株式会社カネカ | Ｃｓｐ−ｌｅｄ用熱硬化性白色インク |
| KR102464561B1 (ko) * | 2018-02-06 | 2022-11-10 | 주식회사 루멘스 | 마이크로 led 디스플레이 패널 |
-
2021
- 2021-05-13 CN CN202180035023.4A patent/CN115668520A/zh active Pending
- 2021-05-13 JP JP2022568533A patent/JP7390500B2/ja active Active
- 2021-05-13 KR KR1020227043313A patent/KR102553497B1/ko active IP Right Grant
- 2021-05-13 WO PCT/US2021/032243 patent/WO2021231722A1/en unknown
- 2021-05-13 EP EP21804572.2A patent/EP4150682A1/en active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006245091A (ja) * | 2005-03-01 | 2006-09-14 | Seiko Epson Corp | 転写方法、転写物の製造方法、回路基板の製造方法、電気光学装置及び電子機器 |
| US20140091346A1 (en) * | 2012-09-28 | 2014-04-03 | Nitto Denko Corporation | Phosphor adhesive sheet, optical semiconductor element-phosphor layer pressure-sensitive adhesive body, and optical semiconductor device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP4150682A1 (en) | 2023-03-22 |
| JP7390500B2 (ja) | 2023-12-01 |
| KR20230003592A (ko) | 2023-01-06 |
| WO2021231722A1 (en) | 2021-11-18 |
| JP2023519024A (ja) | 2023-05-09 |
| CN115668520A (zh) | 2023-01-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101922457B1 (ko) | 수지 시트 적층체 및 그것을 사용한 반도체 발광 소자의 제조 방법 | |
| CN105580144B (zh) | 包含波长转换材料的发光管芯及相关方法 | |
| CN103153611B (zh) | 树脂片材层合体、其制造方法及使用其的带有含荧光体树脂片材的led芯片的制造方法 | |
| KR102163642B1 (ko) | 파장-변환 재료를 포함하는 발광 다이 및 관련된 방법 | |
| CN112055890A (zh) | 用于电子管芯质量转移的设备及方法 | |
| CN110034221A (zh) | 发光装置封装制程 | |
| US8900892B2 (en) | Printing phosphor on LED wafer using dry film lithography | |
| US20220231204A1 (en) | Adhesive film transfer coating and use in the manufacture of light emitting devices | |
| KR101769356B1 (ko) | 발광소자에 형광체층을 형성하는 방법 및 장치 | |
| CN109830496A (zh) | 发光模块封装制程 | |
| US20230100180A1 (en) | Patterned downconverter and adhesive film for micro-led, mini-led downconverter mass transfer | |
| KR102553497B1 (ko) | 접착 필름 전사 코팅 및 발광 디바이스들의 제조에서의 사용 | |
| EP3920246A1 (en) | Adhesive film transfer coating and use in the manufacture of light emitting devices | |
| US20220238766A1 (en) | Forming a multicolor phosphor-converted led array | |
| US11063191B2 (en) | Forming a multicolor phosphor-converted LED array | |
| KR101691816B1 (ko) | 형광체 코팅용 고형 복합체 및 이의 제조 방법 | |
| KR101440722B1 (ko) | 광공간을 갖는 발광장치의 제조방법 및 이에 의한 발광장치 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| A302 | Request for accelerated examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |