KR102608856B1 - 가변 수의 방출 표면들을 갖는 플립-칩 smt led들 - Google Patents

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그레고리 구스
유리 마르티노프
올레그 비. 스케킨
죠티 바드와즈
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Abstract

발광 다이오드(LED) 유닛들을 제조하는 방법은 LED들을 패턴으로 배열하고, LED들 위에 광학적 투명 스페이서 층을 형성하고, LED들 위에 광학적 반사 층을 형성하고, LED들을 LED 유닛들로 싱귤레이트하는 것을 포함한다. 이 방법은 광학적 투명 스페이서 층을 형성한 후, LED들을 싱귤레이트하기 전에, LED들에 따르는 보조 발광 층을 형성하고, 동일한 배열을 갖는 LED 그룹들을 형성하기 위해 LED들을 절단하고, 지지부 상의 LED 그룹들을 이격하고, LED 그룹들 사이의 공간들 내에 광학적 반사 층을 형성하는 것을 추가로 포함할 수 있다.

Description

가변 수의 방출 표면들을 갖는 플립-칩 SMT LED들
본원은 2015년 10월 7일자 출원된 미국 특허 가출원 제62/238,666호를 우선권 주장한다. 미국 특허 가출원 제62/238,666호는 본원에 포함된다.
본 개시내용은 반도체 발광 다이오드들(LED들), 및 보다 구체적으로 측부-방출 표면-장착 기술(SMT) LED들에 관한 것이다.
조명 및 디스플레이 응용들에서, 최소 수의 LED들을 사용하여 확산기 화면을 균일하게 조명하는 것이 바람직하다. 이들 응용에서, 감소 또는 억제된 상부 방출을 갖는 측면 방출이 바람직하다. 그러나 많은 LED들은 전방향 패턴으로 광을 방출하는 램버시안 방출기들이다. 그러므로 필요한 것은 램버시안 방출기들을 가변 수의 방출 표면들(이후 "N-면 방출기들")을 갖는 LED들로 변환하여 측방 방사 패턴을 특정한 방위 방향들로 향상시키는 LED 패키징 기술이다.
본 개시내용의 하나 이상의 예에서, 발광 다이오드(LED) 유닛들을 제조하는 방법은 LED들을 패턴으로 배열하고, LED들 위에 광학적 투명 스페이서 층을 형성하고, LED들 위에 광학적 반사 층을 형성하고, LED들을 LED 유닛들로 싱귤레이트하는 것을 포함한다. 이 방법은 광학적 투명 스페이서 층을 형성한 후, LED들을 싱귤레이트하기 전에, LED들에 따르는 보조 발광 층을 형성하고, 동일한 배열을 갖는 LED 그룹들을 형성하기 위해 LED들을 절단하고, 지지부 상의 LED 그룹들을 이격하고, LED 그룹들 사이의 공간들 내에 광학적 반사 층을 형성하는 것을 추가로 포함할 수 있다.
도면에서:
도 1은 본 개시내용의 예들에서 4-면 방출기 패키지들을 만드는 패키징 공정의 상면도를 도시하고;
도 2 및 도 3은 각각 본 개시내용의 예들에서 도 1의 4-면 방출기 패키지의 측단면도 및 상면도를 도시하고;
도 4 및 도 5는 본 개시내용의 예들에서 3-면 방출기 패키지들을 만드는 패키징 공정의 상면도를 도시하고;
도 6 및 도 7은 각각 본 개시내용의 예들에서 도 5의 3-면 방출기 패키지의 측단면도 및 상면도를 도시하고;
도 8 및 도 9는 본 개시내용의 예들에서 2-면 방출기 패키지들을 만드는 패키징 공정의 상면도를 도시하고;
도 10 및 도 11은 각각 본 개시내용의 예들에서 도 9의 2-면 방출기 패키지의 측단면도 및 상면도를 도시하고;
도 12 및 도 13는 본 개시내용의 예들에서 2-면 방출기 패키지들을 만드는 패키징 공정의 상면도를 도시하고;
도 14 및 도 15는 각각 본 개시내용의 예들에서 도 13의 2-면 방출기 패키지의 측단면도 및 상면도를 도시하고;
도 16은 본 개시내용의 예들에서 단일-면 방출기 패키지들을 만드는 패키징 공정의 상면도를 도시하고;
도 17 및 도 18은 각각 본 개시내용의 예들에서 도 16의 단일-면 방출기 패키지의 측단면도 및 상면도를 도시하고;
도 19는 본 개시내용의 예들에서 인쇄 회로 보드 상에 4-면 또는 5-면 방출기들을 통합하는 조립 공정에 의해 형성된 구조체의 측단면도를 도시하고;
도 20은 본 개시내용의 예들에서 N-면 방출기들을 만드는 방법의 플로우차트이다.
상이한 도면들에서 동일한 참조 번호들을 사용하여 유사하거나 동일한 요소들을 표시한다.
도 1은 본 개시내용의 예들에서 발광 다이오드(LED) 유닛들 또는 패키지들(101)(뷰(120)에 하나만 표시됨)을 만드는 레벨-1 패키징 공정(100)의 상면도를 도시한다. LED 유닛들(101)은 4개의 측방 표면들로부터 방출하는 4-면 방출기들일 수 있다. 뷰(102)에 도시한 바와 같이, LED들(104)(하나만 표시됨)은 지지부(106) 상에 배치된다. LED들(104)은 인터포저들 또는 인쇄 회로 보드들(PCB들)의 표면 바로 위에 장착 또는 배치될 수 있는 표면-장착 디바이스들이다. 각각의 LED(104)는 하부 접촉 표면과 상부 및 측부-방출 표면들을 갖는다. 하부 접촉 표면은 애노드 및 캐소드 접점들(108)(가상선으로 도시)을 포함한다. LED(104)는 0.1밀리미터(㎜)×0.1㎜ 내지 10×10㎜2의 면적을 가질 수 있고 10미크론(㎛) 내지 1㎜의 두께를 가질 수 있다. LED들(104)은 플립-칩 칩-스케일 패키지(CSP) LED들일 수 있다. 픽-앤-플레이스 머신은 트레이 또는 릴로부터 LED들(104)을 픽업하고 그들을 그들의 하부 접촉 표면들이 지지부(106) 상에 아래로 향하게 배치한다. LED들(104)은, 이웃하는 LED들(104)이 등간격으로 이격되는 정사각형 또는 직사각형 매트릭스(109)와 같이, 지지부(106) 상에 패턴으로 배열된다. 지지부(106)는 금속 프레임 상의 끈적거리는 테이프일 수 있다.
뷰(110)에 도시한 바와 같이, 하나 이상의 층(112, 114, 및 116)이 지지부(106) 상의 LED들(104) 위에 형성된다. 용어 "위에"의 사용은 다른 요소 바로 위의 하나의 요소를 포함한다는 점에 주목한다.
본 개시내용의 일부 예들에서, 보조 발광 층(112)은 지지부(106) 상의 LED들(104) 위에 형성된다. 파장 변환 층이라고도 하는 보조 발광 층(112)은 LED들(104)에 의해 방출된 주 광의 일부를 상이한 파장의 보조 광으로 변환한다. 보조 광은 주 광의 나머지와 조합하여 원하는 색을 발생한다. 보조 발광 층(112)은 실리콘 내의 티타늄 산화물(TiOx)(또는 다른 반투명 또는 확산 금속 산화물)의 층에 이어지는 실리콘 내의 인광체의 층을 포함하는 라미네이트일 수 있다. 실리콘 내의 TiOx의 층은 10300㎛의 두께를 갖고, 실리콘 내의 인광체는 10-300㎛의 두께를 갖는다. 라미네이팅 머신은 지지부(106) 상의 LED들(104) 위에 그리고 그들 사이에 보조 발광 층(112)을 라미네이트할 수 있다. 보조 발광 층(112)이 비교적 얇을 때, 그것은 지지부(106) 상의 LED들(104)의 토포그래피에 따른다. 일부 예들에서 보조 발광 층(112)은 단지 주 광만이 요구될 때 생략된다.
광학적 투명 스페이서 층(114)은 보조 발광 층(112) 위에 형성된다. 보조 발광 층(112)이 없는 다른 예들에서, 투명 스페이서 층(114)은 지지부(106) 상의 LED들(104) 위에 형성된다. 투명 스페이서 층(114)은 LED들(104)을 감싸고 LED들(104)과 후속 층 간의 적절한 간격을 제공한다. 투명 스페이서 층(114)은 실리콘 또는 유리일 수 있다. 투명 스페이서 층(114)은 0 내지 10㎜(예를 들어, 675㎛)의 두께를 가질 수 있다. 몰딩 머신은 보조 발광 층(112) 또는 LED들(104) 및 지지부(106) 위에 투명 스페이서 층(114)을 몰드한다. 투명 스페이서 층(114)은 LED들(104) 위에, 완전히 평탄한 상부 표면 또는 반전된 원뿔들 또는 오목부들과 같은 오목 자국들이 있는 평탄한 상부 표면을 갖는다.
광학적 반사 층(116)은 투명 스페이서 층(110) 위에 형성된다. 반사 층(116)은 광이 LED 유닛들(101)의 상부를 통해 나가는 것을 방지한다. 반사 층(116)은 실리콘 내의 TiOx(또는 다른 반투명 또는 확산 금속 산화물)일 수 있다. 반사 층(116)은 10 내지 300㎛의 두께를 가질 수 있다. 몰딩 머신은 투명 스페이서 층(110) 위에 반사 층(116)을 몰드할 수 있다. 반사 층(116)은 평탄한 상부 표면으로 몰드될 수 있다. 투명 스페이서 층(114)이 그것의 상부 표면 상에 반전된 원뿔들 또는 오목부들을 가질 때, 반사 층(116)은 그들 오목 자국에 채워질 것이다. 이 점에서 LED들(104)은 하나 이상의 층(112, 114, 및 116)에 의해 함께 유지된다.
뷰(118)에 도시한 바와 같이, LED들(104)(하나만 표시됨)은 그들의 하부 접촉 표면들 상의 접점들(108)(2개만 표시됨)이 보일 수 있도록 그들을 새로운 지지부(119)에 옮김으로써 플립 오버된다. 뷰(120)에 도시한 바와 같이, LED들(104)(하나만 표시됨)은 개별적인 LED 유닛들(101)(하나만 표시됨)을 형성하기 위해 직교 스크라이브 레인들(122)(2개만 표시됨)을 따라 싱귤레이트된다.
도 2 및 도 3은 각각 본 개시내용의 예들에서 LED 유닛(101)의 측단면도 및 상면도를 도시한다. LED 유닛(101)은 LED(104), LED의 상부 및 측부-방출 표면들 위의 보조 발광기(112-1), 보조 발광기 위의 투명 스페이서(114-1), 및 투명 스페이서의 상부 표면 위의 반사기(116-1)를 포함한다. LED(104)는 전형적으로 직사각형 프리즘의 형상을 갖지만 큐브 또는 실린더와 같은 다른 형상일 수 있다. 보조 발광기(112-1)는 LED(104)를 수용하는 크라운 및 LED의 기부를 둘러싸는 챙을 갖는 상부 모자의 형상을 갖는다. 투명 스페이서(114-1)는 보조 발광기(112-1)의 크라운을 수용하는 개구 및 보조 발광기의 챙 상에 놓인 테두리를 갖는 캡의 형상을 갖는다. 반사기(116-1)는 투명 스페이서(114-1)의 상부 위에 놓인 플레이트의 형상을 갖는다. 도 3에 도시한 바와 같이, LED 유닛(101)은 단지 반사기(116-1)에 의해 덮히지 않은 그것의 4개의 측방 표면들로부터의 광을 방출한다.
도 4 및 도 5는 본 개시내용의 예들에서 LED 유닛들 또는 패키지들(401)(도 5의 뷰(424)에 하나만 표시됨)을 만드는 레벨-1 패키징 공정(400)의 상면도를 도시한다. LED 유닛들(401)은 3-면 방출기들일 수 있다. 도 4, 뷰(402)를 참조하면, LED들(104)(하나만 표시됨)은 그들의 하부 접촉 표면들이 지지부(106) 상에 아래로 향하게 배치된다. LED들(104)은 LED들의 이중 행들(404)(하나만 표시됨)과 같은 패턴으로 배치된다. 각각의 이중 행(404)은 제1 배향으로 그들의 접촉 패드들(108)을 갖는 LED들의 제1 행, 및 제1 배향으로부터 180도 회전된 제2 배향으로 그들의 접촉 패드들(108)을 갖는 LED들의 제2 행을 포함한다.
뷰(406)에 도시한 바와 같이, 보조 발광 층(112)이 지지부(106) 상의 LED들(104) 위에 형성되고, 광학적 투명 스페이서 층(114)이 보조 발광 층 위에 형성된다. 보조 발광 층(112)이 비교적 얇을 때, 그것은 지지부(106) 상의 LED들(104)의 토포그래피에 따른다. 단지 주 광만이 요구되는 일부 예들에서, 보조 발광 층(112)은 생략되고 투명 스페이서 층(114)은 지지부(106) 상의 LED들(104) 위에 형성된다. 투명 스페이서 층(114)은 LED들(104) 위에, 완전히 평탄한 상부 표면 또는 반전된 원뿔들 또는 오목부들과 같은 오목 자국들이 있는 실질적으로 평탄한 상부 표면을 갖는다. 이 점에서 LED들(104)은 보조 발광 층(112) 및 투명 스페이서 층(114) 또는 투명 스페이서 층만에 의해 함께 유지된다.
뷰(408)에 도시한 바와 같이, LED들(104)(하나만 표시됨)은 LED들의 하부 접촉 표면들 상의 접점들(108)(2개만 표시됨)이 보일 수 있도록 그들을 새로운 지지부(410)에 옮김으로써 플립 오버된다. 지지부(410)는 금속 테두리에 의해 지지된 끈적끈적한 테이프일 수 있다. 뷰(412)에 도시한 바와 같이, LED들(104)은 수평 스크라이브 레인들(416)을 따라 동일한 배열을 갖는 LED 그룹들(414)로 절단된다. 각각의 LED 그룹들(414)은 LED들(104)의 이중 행(404)을 포함한다.
도 5, 뷰(418)를 참조하면, LED 그룹들(414)은 이격되고 다음에 그들을 새로운 지지부(420)에 옮김으로써 플립 오버된다. 지지부(420)는 금속 프레임 상의 끈적끈적한 테이프일 수 있다.
뷰(422)에 도시한 바와 같이, 광학적 반사 층(116)은 LED 그룹들(414)(표시 안됨) 위에 그리고 그들 사이에 형성된다. 반사 층(116)은 광이 LED 유닛들(401)의 상부를 통해 나가는 것을 방지한다. 반사 층(116)은 평탄한 상부 표면으로 몰드될 수 있다. LED 그룹들(412)의 투명 스페이서 층(114)이 그것의 상부 표면 상에 반전된 원뿔들 또는 오목부들을 가질 때, 반사 층(116)은 그들 오목 자국에 채워질 것이다. 이 점에서 LED 그룹들(414)은 반사 층(116)에 의해 함께 유지된다.
뷰(424)에 도시한 바와 같이, LED 그룹들(414)은 LED들(104)의 하부 접촉 표면들 상의 접점들(108)이 보일 수 있도록 그들을 새로운 지지부(119)에 옮김으로써 플립 오버된다. LED들(104)(하나만 표시됨)은 직교 스크라이브 레인들(428)(2개만 표시됨)을 따라 개별적인 LED 유닛들(401)(하나만 표시됨)로 싱귤레이트된다. 단부들에서의 수직 스크라이브 레인들(428)은 반사 층(116)이 그들 에지 상에 남지 않도록 LED 그룹들(414)(하나만 표시됨)의 좌측 및 우측 에지들을 따라 또는 약간 그 에지들 안쪽으로 절단한다. 단부들 사이의 수직 스크라이브 레인들(428)은 이웃하는 LED들(104) 사이에 절단한다. 수평 스크라이브 레인들(428)은 반사 층(116)의 부분들이 각각의 LED 그룹 내의 제1 행의 상부 에지 및 제2 행의 하부 에지 상에 남도록 LED 그룹들(414) 위와 아래의 반사 층(116)을 통해 절단한다.
도 6 및 도 7은 각각 본 개시내용의 예들에서 LED 유닛(401)의 측단면도 및 상면도를 도시한다. LED 유닛(401)은 LED(104), 보조 발광기(112-1), 투명 스페이서(114-1), 및 반사기(116-2)를 포함한다. 반사기(116-2)는 투명 스페이서(114-1)의 상부 및 투명 스페이서의 한 측면 및 보조 발광기(112-1)의 챙 위에 놓인 2개의 플레이트들을 형성한다. 도 7에 도시한 바와 같이, LED 유닛(401)은 반사기(116-2)에 의해 덮히지 않은 3개의 측부-방출 표면들로부터의 광만 방출한다.
도 8 및 도 9는 본 개시내용의 예들에서 LED 유닛들 또는 패키지들(801)(도 9의 뷰(820)에 하나만 표시됨)을 만드는 레벨-1 패키징 공정(800)의 상면도를 도시한다. LED 유닛들(801)은 2-면 방출기들일 수 있다. 도 8, 뷰(802)를 참조하면, LED들(104)(하나만 표시됨)은 그들의 하부 접촉 표면들이 지지부(106) 상에 아래로 향하게 배치된다. LED들(104)은 2-바이-2(two-by-two) 어레이들(804)(하나만 표시됨)과 같은 패턴으로 배치된다. 각각의 2-바이-2 어레이(804)는 나선형 순서로, 제1 배향으로 그것의 접촉 패드들(108)을 갖는 제1 LED, 제1 배향으로부터 90도 회전된 제2 배향으로 그것의 접촉 패드들(108)을 갖는 제2 LED, 제2 배향으로부터 90도 회전된 제3 배향으로 그것의 접촉 패드들(108)을 갖는 제3 LED, 및 제3 배향으로부터 90도 회전된 제4 배향으로 그것의 접촉 패드들(108)을 갖는 제4 LED를 포함한다.
뷰(806)에 도시한 바와 같이, 보조 발광 층(112)은 지지부(106) 상의 LED들(104) 위에 형성되고, 광학적 투명 스페이서 층(114)이 발광 층 위에 형성된다. 보조 발광 층(112)이 비교적 얇을 때, 그것은 지지부(106) 상의 LED들(104)의 토포그래피에 따른다. 단지 주 광만이 요구되는 일부 예들에서, 보조 발광 층(112)은 생략되고 투명 스페이서 층(114)은 지지부(106) 상의 LED들(104) 위에 형성된다. 투명 스페이서 층(114)은 LED들(104) 위에, 완전히 평탄한 상부 표면 또는 반전된 원뿔들 또는 오목부들과 같은 오목 자국들이 있는 실질적으로 평탄한 상부 표면을 갖는다. 이 점에서 LED들(104)은 보조 발광 층(112) 및 투명 스페이서 층(114) 또는 투명 스페이서 층만에 의해 함께 유지된다.
뷰(808)에 도시한 바와 같이, LED들(104)(하나만 표시됨)은 LED들(104)의 하부 접촉 표면들 상의 접점들(108)(2개만 표시됨)이 보일 수 있도록 그들을 새로운 지지부(410)에 옮김으로써 플립 오버된다. 뷰(810)에 도시한 바와 같이, LED들(104)(하나만 표시됨)은 직교 스크라이브 레인들(814)(2개만 표시됨)을 따라 동일한 배열을 갖는 LED 그룹들(812)(하나만 표시됨)로 절단된다. 각각의 LED 그룹들(810)은 LED들(104)의 2-바이-2 어레이(804)를 포함한다.
도 9, 뷰(816)를 참조하면, LED 그룹들(812)은 이격되고 다음에 그들을 새로운 지지부(420)에 옮김으로써 플립 오버된다.
뷰(818)에 도시한 바와 같이, 광학적 반사 층(116)은 LED 그룹들(812)(표시 안됨) 위에 그리고 그들 사이에 형성된다. 반사 층(116)은 광이 LED 유닛들(801)의 상부를 통해 나가는 것을 방지한다. 반사 층(116)은 평탄한 상부 표면으로 몰드될 수 있다. LED 그룹들(812)의 투명 스페이서 층(114)이 그것의 상부 표면 상에 반전된 원뿔들 또는 오목부들을 가질 때, 반사 층(116)은 그들 오목 자국에 채워질 것이다. 이 점에서 LED 그룹들(812)은 반사 층(116)에 의해 함께 유지된다.
뷰(820)에 도시한 바와 같이, LED 그룹들(812)은 LED들(104)(하나만 표시됨)의 하부 접촉 표면들 상의 접점들(108)(2개만 표시됨)이 보일 수 있도록 그들을 새로운 지지부(119)에 옮김으로써 플립 오버된다. LED들(104)은 직교 스크라이브 레인들(824)(2개만 표시됨)을 따라 개별적인 LED 유닛들(801)(하나만 표시됨)로 싱귤레이트된다. 제1 세트의 수직 및 수평 스크라이브 레인들(824)은 반사 층(116)의 부분들이 각각의 LED(104)의 2개의 인접하는 측방 표면들 상에 남도록 각각의 LED 그룹들(812)(하나만 표시됨)의 에지들을 따라 반사 층(116)을 통해 절단한다. 제2 세트의 수직 및 수평 스크라이브 레인들(824)은 각각의 LED(104)의 2개의 인접하는 측방 표면들이 반사 층(116)이 없도록 각각의 LED 그룹(812) 내의 이웃하는 LED들(104) 사이에 절단한다.
도 10 및 도 11은 각각 본 개시내용의 예들에서 LED 유닛(801)의 측단면도 및 상면도를 도시한다. LED 유닛(801)은 LED(104), 보조 발광기(112-1), 투명 스페이서(114-1), 및 반사기(116-3)를 포함한다. 반사기(116-3)는 투명 스페이서(114-1)의 상부 및 투명 스페이서의 2개의 인접하는 측면들 및 보조 발광기(112-1)의 챙 위에 놓인 3개의 플레이트들을 형성한다. 도 11에 도시한 바와 같이, LED 유닛(801)은 반사기(116-3)에 의해 덮히지 않은 2개의 인접하는 측부-방출 표면들로부터의 광만 방출한다.
도 12 및 도 13은 본 개시내용의 예들에서 LED 유닛들 또는 패키지들(1201)(하나만 표시됨)을 만드는 레벨-1 패키징 공정(1200)의 상면도를 도시한다. LED 유닛들(1201)은 2-면 방출기들일 수 있다. 도 12, 뷰(1202)를 참조하면, LED들(104)(도 13의 뷰(1220)에 하나만 표시됨)은 그들의 하부 접촉 표면들이 지지부(106) 상에 아래로 항하게 배치된다. LED들(104)은 동일한 배향으로 그들의 접촉 패드들(108)(2개만 표시됨)을 갖는 LED들(104)의 단일 행들(1204)(하나만 표시됨)과 같은 패턴으로 배치된다.
뷰(1206)에 도시한 바와 같이, 보조 발광 층(112)은 지지부(106) 상의 LED들(104) 위에 형성되고, 광학적 투명 스페이서 층(114)은 보조 발광 층 위에 형성된다. 보조 발광 층(112)이 비교적 얇을 때, 그것은 지지부(106) 상의 LED들(104)의 토포그래피에 따른다. 단지 주 광만이 요구되는 일부 예들에서, 보조 발광 층(112)은 생략되고 투명 스페이서 층(114)은 지지부(106) 상의 LED들(104) 위에 형성된다. 투명 스페이서 층(114)은 LED들(104) 위에, 완전히 평탄한 상부 표면 또는 반전된 원뿔들 또는 오목부들과 같은 오목 자국들이 있는 실질적으로 평탄한 상부 표면을 갖는다. 이 점에서 LED들(104)은 보조 발광 층(112) 및 투명 스페이서 층(114) 또는 투명 스페이서 층만에 의해 함께 유지된다.
뷰(1208)에 도시한 바와 같이, LED들(104)(하나만 표시됨)은 LED들(104)의 하부 접촉 표면들 상의 접점들(108)(2개만 표시됨)이 보일 수 있도록 그들을 새로운 지지부(410)에 옮김으로써 플립 오버된다. 뷰(1210)에 도시한 바와 같이, LED들(104)(하나만 표시됨)은 동일한 배열을 갖는 LED 그룹들(1212)(하나만 표시됨)을 형성하기 위해 수평 스크라이브 레인들(1214)(하나만 표시됨)을 따라 절단된다. 각각의 LED 그룹들(1212)은 LED들(104)의 행(1204)을 포함한다.
도 13, 뷰(1216)를 참조하면, LED 그룹들(1212)은 이격되고 다음에 그들을 새로운 지지부(420)에 옮김으로써 플립 오버된다.
뷰(1218)에 도시한 바와 같이, 광학적 반사 층(116)은 LED 그룹들(1212)(표시 안됨) 위에 그리고 그들 사이에 형성된다. 반사 층(116)은 광이 LED 유닛들(1201)의 상부를 통해 나가는 것을 방지한다. 반사 층(116)은 평탄한 상부 표면으로 몰드될 수 있다. LED 그룹들(1212)의 투명 스페이서 층(114)이 그것의 상부 표면 상에 반전된 원뿔들 또는 오목부들을 가질 때, 반사 층(116)은 그들 오목 자국에 채워질 것이다. 이 점에서 LED 그룹들(1212)은 반사 층(116)에 의해 함께 유지된다.
뷰(1220)에 도시한 바와 같이, LED 그룹들(1212)은 LED들(104)의 하부 접촉 표면들 상의 접점들(108)(2개만 표시됨)이 보일 수 있도록 그들을 새로운 지지부(119)에 옮김으로써 플립 오버된다. LED들(104)(하나만 표시됨)은 직교 스크라이브 레인들(1224)(2개만 표시됨)을 따라 개별적인 LED 유닛들(1201)(하나만 표시됨)로 싱귤레이트된다. 수평 스크라이브 레인들(1224)은 반사 층(116)의 부분들이 각각의 LED 유닛(1201)의 2개의 대향하는 측방 표면들 상에 남도록 LED 그룹들(1212)(하나만 표시됨)의 상부 및 하부 에지들을 따라 반사 층(116)을 통해 절단한다. 수직 스크라이브 레인들(1224)은 각각의 LED 유닛(1201)의 다른 2개의 대향하는 측방 표면들이 반사 층(116)이 없도록 LED 그룹들(1212)의 우측 및 좌측 에지들을 따라 또는 약간 그 에지들 안쪽으로 그리고 각각의 LED 그룹 내의 이웃하는 LED들(104) 사이에 절단한다.
도 14 및 도 15는 각각 본 개시내용의 예들에서 LED 유닛(1201)의 측단면도 및 상면도를 도시한다. LED 유닛(1201)은 LED(104), 보조 발광기(112-1), 투명 스페이서(114-1), 및 반사기(116-4)를 포함한다. 반사기(116-4)는 투명 스페이서(114-1)의 상부 및 투명 스페이서의 2개의 대향하는 측면들 및 보조 발광기(112-1)의 챙 위에 놓인 3개의 플레이트들을 형성한다. 도 15에 도시한 바와 같이, LED 유닛(1201)은 반사기(116-4)에 의해 덮히지 않은 2개의 대향하는 측부-방출 표면들로부터의 광만 방출한다.
도 16은 본 개시내용의 예들에서 LED 유닛들 또는 패키지들(1601)(하나만 표시됨)을 만드는 레벨-1 패키징 공정(1600)의 상면도를 도시한다. LED 유닛들(1601)은 단일-면 방출기들일 수 있다. 공정(1600)은 뷰(408)(도 4)까지 공정(400)과 동일한 단계들로 시작한다. 뷰(408) 다음에 LED들(104)(하나만 표시됨)이 동일한 배열을 갖는 LED 그룹들(1606)(하나만 표시됨)을 형성하기 위해 직교 스크라이브 레인들(1604)(2개만 표시됨)을 따라 절단된 뷰(1602)로 이어진다. 각각의 LED 그룹들(1606)은 동일한 이중 행(404)(도 4) 내의 2개의 수직으로 인접하는 LED들(104)을 포함하고 2개의 수직으로 인접하는 LED들은 180도 떨어진 배향들로 그들의 접촉 패드들을 갖는다.
뷰(1608)에 도시한 바와 같이, LED 그룹들(1606)(하나만 표시됨)이 이격되고 다음에 그들을 새로운 지지부(420)에 옮김으로써 플립 오버된다.
뷰(1610)에 도시한 바와 같이, 광학적 반사 층(116)은 LED 그룹들(1606)(표시 안됨) 위에 그리고 그들 사이에 형성된다. 반사 층(116)은 광이 LED 유닛들(1601)의 상부를 통해 나가는 것을 방지한다. 반사 층(116)은 평탄한 상부 표면으로 몰드될 수 있다. LED 그룹들(1606)의 투명 스페이서 층(114)이 그것의 상부 표면 상에 반전된 원뿔들 또는 오목부들을 가질 때, 반사 층(116)은 그들 오목 자국에 채워질 것이다. 이 점에서 LED 그룹들(1606)은 반사 층(116)에 의해 함께 유지된다.
뷰(1612)에 도시한 바와 같이, LED 그룹들(1606)(하나만 표시됨)은 LED들(104)의 하부 접촉 표면들 상의 접점들(108)(2개만 표시됨)이 보일 수 있도록 그들을 새로운 지지부(119)에 옮김으로써 플립 오버된다. LED들(104)(하나만 표시됨)은 직교 스크라이브 레인들(1616)(2개만 표시됨)을 따라 개별적인 LED 유닛들(1601)(하나만 표시됨)로 싱귤레이트된다. 수직 스크라이브 레인들(1616) 및 제1 세트의 수평 스크라이브 레인들(1616)은 반사 층(116)의 부분들이 각각의 LED 유닛(1601)의 3개의 인접하는 측방 표면들 상에 남도록 각각의 LED 그룹(1606)의 둘레를 따라 반사 층(116)을 통해 절단한다. 제2 세트의 수평 스크라이브 레인들(1616)은 각각의 LED 유닛(1601)의 하나의 측방 표면이 반사 층(116)이 없도록 각각의 LED 그룹(1606) 내의 LED들(104) 사이에 절단한다.
도 17 및 도 18은 각각 본 개시내용의 예들에서 LED 유닛(1601)의 측단면도 및 상면도를 도시한다. LED 유닛(1601)은 LED(104), 보조 발광기(112-1), 투명 스페이서(114-1), 및 반사기(116-5)를 포함한다. 반사기(116-5)는 투명 스페이서(114-1)의 상부 및 투명 스페이서의 3개의 인접하는 측면들 및 보조 발광기(112-1)의 챙 위에 놓인 4개의 플레이트들을 형성한다. 도 18에 도시한 바와 같이, LED 유닛(1601)은 반사기(116-5)에 의해 덮히지 않은 하나의 측부-방출 표면으로부터의 광만 방출한다.
도 19는 본 개시내용의 예들에서 PCB(1902) 상에 LED 유닛들(1901)을 통합하는 레벨-2 조립 공정에 의해 형성된 구조체 또는 광 엔진(1900)의 측단면도를 도시한다. LED 유닛들(1901)은 그것의 상부 및 측부-방출 표면들로부터 광을 방출하는 5-면 방출기들일 수 있다. 대안적으로 LED 유닛들(1901)은 그들이 그들의 측면들로부터 광을 방출하도록 그들의 상부 상에 반사기들(1903)을 갖는 4-면 방출기들일 수 있다. 예를 들어 LED 유닛들(1901)은 LED 유닛들(101)(도 1 내지 도 3)일 수 있다. PCB(1902)는 직렬 또는 병렬로 LED 유닛들(1901)을 접속하는 트레이스들을 포함한다. 많은 방법들이 LED 유닛들(1901)을 PCB(1902)에 고정하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어 솔더 페이스트가 PCB(1902) 상의 본딩 영역들에 도포되고 LED 유닛들(1901)은 본딩 영역들 상에 픽 앤 플레이스되고, LED 유닛들을 갖는 PCB는 LED 유닛들을 PCB에 고정하기 위해 리플로우 오븐을 통해 보내진다.
특정한 방위 방향들로 측방 방사 패턴을 향상시키기 위해, 반사 재료가 LED 유닛들(1901) 사이에 또는 LED 유닛들의 선택된 측면들 상에 디스펜스된다. 반사 재료는 실리콘 내의 TiOx(또는 다른 반투명 또는 확산 금속 산화물)일 수 있다. 모세관 작용의 결과로서, 반사 재료는 원하는 방사 패턴을 생성하기 위해 LED 유닛들(1901)의 선택된 측면들을 덮는 반사 필렛들(1904)을 형성한다. 예를 들어, 반사 필렛들(1904)는 각각의 LED 유닛(1901)의 인접하는 측면들, 대향 측면들, 3개의 측면들을 덮을 수 있다.
도 20은 본 개시내용의 예들에서 위에 설명된 N-면 방출기들을 만드는 방법(2000)의 플로우차트이다. 방법(2000)은 블록(2002)에서 시작할 수 있다.
블록(2002)에서, LED들(104)은 패턴으로 배열된다. 위에 설명된 바와 같이, 패턴은 정사각형 또는 직사각형 매트릭스(109)(도 1), 이중 행들(404)(도 4), 2-바이-2 어레이들(804)(도 8), 또는 단일 행들(1204)(도 12)일 수 있다. 블록(2002) 다음에 선택적 블록(2004)이 이어질 수 있다.
선택적 블록(2004)에서, 보조 발광 층(112)이 LED들(104) 위에 형성되고 그에 따른다. 선택적 블록(2004)은 단지 주 광만이 요구될 때 건너뛰어질 수 있다. 선택적 블록(2004) 다음에 블록(2006)이 이어질 수 있다.
블록(2006)에서, 광학적 투명 스페이서 층(114)은 보조 발광 층(112) 위에 또는 보조 발광 층이 생략될 때 LED들(104) 위에 형성된다. 블록(2006) 다음에 선택적 블록(2008)이 이어질 수 있다.
선택적 블록(2008)에서, LED들(104)은 플립되어 LED 그룹들로 절단된다. 위에 설명된 바와 같이, LED 그룹들은 LED 그룹들((414)(도 4), 812(도 8), 1212(도 12), 또는 1606(도 16))일 수 있다. 선택적 블록(2008)은 4-면 방출기들(101)을 만들 때 건너뛰어질 수 있다. 선택적 블록(2008) 다음에 선택적 블록(2010)이 이어질 수 있다.
선택적 블록(2010)에서, LED 그룹들은 이격되고 플립 오버되거나 또는 그 역으로 된다. 선택적 블록(2010)은 4-면 방출기들(101)을 만들 때 건너뛰어질 수 있다. 선택적 블록(2010) 다음에 선택적 블록(2012)이 이어질 수 있다.
블록(2012)에서, 광학적 반사 층(116)이 4-면 방출기들을 만들 때 LED들(104) 위에 또는 3-면, 2-면, 또는 단일-면 방출기들을 만들 때 LED 그룹들 위에 형성된다. 블록(2012) 다음에 선택적 블록(2014)이 이어질 수 있다.
선택적 블록(2014)에서, 반사 층(116)은 3-면, 2-면, 또는 단일-면 방출기들을 만들 때 LED 그룹들 사이의 공간들 내에 형성된다. 블록들(2012) 및 선택적 블록(2014)은 반사 층(116)이 LED 그룹들 위에 그리고 그들 사이에 몰드될 때 동일한 단계일 수 있다. 선택적 블록(2014) 다음에 블록(2016)이 이어질 수 있다.
블록(2016)에서, LED들(104) 또는 LED 그룹들은 플립되고 LED 유닛들로 싱귤레이트된다. LED 유닛들은 LED 유닛들((101)(도 1), 401(도 4), 801(도 8), 1201(도 12), 또는 1601(도 16))일 수 있다. LED 유닛들은 테스트되고, 빈되고, 릴된 테이프 내에 저장될 수 있다. 블록들(2002 내지 2016)은 레벨-1 패키징 공정의 일부일 수 있다. 블록(2016) 다음에 선택적 블록(2018)이 이어질 수 있다.
블록(2018)에서, LED 유닛들은 광 엔진과 같은 구조체를 형성하기 위해 PCB 상에 표면 장착된다. 선택적 블록(2018) 다음에 선택적 블록(2020)이 이어질 수 있다.
블록(2020)에서, 반사 재료가 PCB 상의 LED 유닛들 사이에 또는 LED 유닛들의 선택된 측면들 상에 디스펜스된다. 반사 재료는 결과적인 구조체가 원하는 방사 패턴을 생성하도록 LED 유닛들의 선택된 측면들을 덮는 필렛들을 형성한다. 예를 들어, 반사 재료는 LED 유닛들의 선택된 측면들 상에 필렛들(1902)(도 19)을 생성하기 위해 PCB(1902)(도 19) 상의 LED 유닛들(1901)(도 19) 사이에 그리고 그 측면들 상에 디스펜스된다.
개시된 실시예들의 특징들의 다양한 다른 개조들 및 조합들은 본 발명의 범위 내에 있다. 수많은 실시예들이 다음의 청구범위에 의해 포함된다.

Claims (23)

  1. 측면 방출 발광 다이오드(LED) 유닛들을 형성하는 방법으로서,
    임시 지지부 상에 복수의 LED들을 패턴으로 배열하는 단계;
    적어도 상기 복수의 LED들 및 광학적 투명 스페이서 층을 포함하는 제1 구조체를 형성하기 위해 상기 복수의 LED들 위에 상기 광학적 투명 스페이서 층을 형성하는 단계;
    복수의 LED 그룹들을 형성하기 위해 상기 제1 구조체를 절단하는 단계;
    제2 임시 지지부 상의 인접하는 LED 그룹들 사이에 공간들이 형성되도록 상기 제2 임시 지지부 상에 상기 복수의 LED 그룹들을 배열하는 단계;
    제2 구조체를 형성하기 위해, 단일의 광학적 반사 층이 상기 인접하는 LED 그룹들 사이의 상기 공간들 내에 또한 형성되도록 상기 제2 임시 지지부 상의 상기 복수의 LED 그룹들 각각의 상기 광학적 투명 스페이서 층 위에 상기 단일의 광학적 반사 층을 형성하는 단계; 및
    상기 광학적 투명 스페이서 층 위에 상기 단일의 광학적 반사 층을 형성한 후에, 복수의 1-면 방출, 2-면 방출 또는 3-면 방출 LED 유닛들을 형성하기 위해 상기 제2 구조체를 싱귤레이트하는 단계
    를 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 임시 지지부 상에 상기 복수의 LED들을 배열한 후, 상기 광학적 투명 스페이서 층을 형성하기 전에, 상기 복수의 LED들 각각의 상부 및 측부-방출 표면들을 덮는, 상기 복수의 LED들에 따르는 보조 발광 층을 형성하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 LED들을 상기 패턴으로 배열하는 단계는 상기 임시 지지부 상에 LED들의 이중 행들을 배치하는 단계를 포함하고, 각각의 이중 행은 제1 배향으로 접촉 패드들을 갖는 LED들의 제1 행 및 상기 제1 배향으로부터 180도 회전된 제2 배향으로 접촉 패드들을 갖는 LED들의 제2 행을 포함하고,
    상기 LED 그룹들 각각은 LED들의 이중 행을 포함하고,
    상기 제2 구조체를 싱귤레이트하는 단계는 복수의 3-면 방출 LED 유닛들을 형성하기 위해, 상기 광학적 반사 층의 부분이 상기 복수의 LED 유닛들 각각의 상부 표면 및 상기 복수의 LED 유닛들 각각의 단일 측방 표면을 덮도록 상기 제2 구조체를 싱귤레이트하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 LED들을 상기 패턴으로 배열하는 단계는 상기 임시 지지부 상에 LED들의 2-바이-2 어레이들을 배치하는 단계를 포함하고, 상기 2-바이-2 어레이들 각각은 나선형 순서로, 제1 배향으로 접촉 패드들을 갖는 제1 LED, 상기 제1 배향으로부터 90도 회전된 제2 배향으로 접촉 패드들을 갖는 제2 LED, 상기 제2 배향으로부터 90도 회전된 제3 배향으로 접촉 패드들을 갖는 제3 LED, 및 상기 제3 배향으로부터 90도 회전된 제4 배향으로 접촉 패드들을 갖는 제4 LED를 포함하고,
    상기 LED 그룹들 각각은 상기 복수의 2-바이-2 어레이들 중 하나를 포함하고,
    상기 싱귤레이트하는 단계는 복수의 2-면 방출 LED 유닛들을 형성하기 위해, 상기 광학적 반사 층의 부분이 상기 복수의 LED 유닛들 각각의 상부 표면 및 상기 복수의 LED 유닛들 각각의 2개의 측방 표면들을 덮도록 상기 제2 구조체를 싱귤레이트하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 LED들을 상기 패턴으로 배열하는 단계는 상기 임시 지지부 상에 동일한 배향의 LED들의 행들을 배치하는 단계를 포함하고,
    상기 LED 그룹들 각각은 LED들의 단일 행을 포함하고,
    상기 싱귤레이트하는 단계는 복수의 2-면 방출 LED 유닛들을 형성하기 위해, 상기 광학적 반사 층의 부분이 상기 복수의 LED 유닛들 각각의 상부 표면 및 상기 복수의 LED 유닛들 각각의 2개의 측방 표면들을 덮도록 상기 제2 구조체를 싱귤레이트하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 LED들을 상기 패턴으로 배열하는 단계는 상기 임시 지지부 상에 LED들의 이중 행들을 배치하는 단계를 포함하고, 각각의 이중 행은 제1 배향으로 접촉 패드들을 갖는 LED들의 제1 행 및 상기 제1 배향으로부터 180도 회전된 제2 배향으로 접촉 패드들을 갖는 LED들의 제2 행을 포함하고,
    상기 LED 그룹들 각각은 LED들의 이중 행 내에 2개의 수직으로 인접하는 LED들을 포함하고,
    상기 싱귤레이트하는 단계는 복수의 2-면 방출 LED 유닛들을 형성하기 위해, 상기 광학적 반사 층의 부분이 상기 복수의 LED 유닛들 각각의 상부 표면 및 상기 복수의 LED 유닛들 각각의 2개의 측방 표면들을 덮도록 상기 제2 구조체를 싱귤레이트하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
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  9. 제1항에 있어서, 상기 광학적 투명 스페이서 층을 형성한 후, 상기 제1 구조체를 절단하기 전에, 상기 제1 구조체를 플립하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  10. 제1항에 있어서, 상기 제1 구조체를 절단한 후, 상기 복수의 LED 그룹들을 배열하기 전에, 상기 복수의 LED 그룹들 각각을 플립하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 단일의 광학적 반사 층을 형성한 후, 상기 제2 구조체를 싱귤레이트하기 전에, 상기 제2 구조체를 플립하는 단계를 추가로 포함하는 방법.

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