KR20120089927A - 자기 발광 소자용 봉지재 및 봉지재 제조 방법, 그 봉지재를 이용한 자기 발광 소자 및 그의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 자기 발광 소자용 봉지재 및 봉지재 제조 방법, 그 봉지재를 이용한 자기 발광 소자 및 그의 제조 방법에 관한 것으로, LED 칩을 상온이나 200℃ 이하의 온도에서 열처리하여 봉지할 수 있으며, 내열성이 우수하고 봉지제의 황변화를 억제하기 위한 것이다. 이러한 본 발명은 실장 기판을 마련하는 기판 마련 단계, LED 칩 구조물을 상기 실장 기판 상에 배치하는 배치 단계, 상기 실장 기판 및 LED 칩 구조물 상에 액상의 폴리실라잔(Polysilazane)을 포함한 봉지재를 도포하는 단계, 상기 봉지재를 경화시키는 경화 단계를 포함하는 자기 발광 소자 제조 방법의 구성을 개시한다.
Description
본 발명은 자기 발광 소자의 봉지재에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 LED 칩을 상온이나 200℃ 이하의 온도에서 열처리하여 봉지할 수 있으며, 내열성이 우수하고 봉지제의 황변화를 억제할 수 있는 자기 발광 소자용 봉지재 및 봉지재 제조 방법, 그 봉지재를 이용한 자기 발광 소자 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.
최근 들어 백색광을 조사하는 발광 다이오드(Light Emitting Diode : LED) 램프(lamp)가 실용화 되고 있고, 조명 기기나 액정 디스플레이(display)의 백라이트(backlight) 등의 용도에 이용 되고 있다. 일반적으로 백색 LED 램프(lamp)는 청색 빛을 조사하는 Ⅲ족 질화물계 화합물 반도체로 되는 청색 LED 칩(chip)과 이 LED 칩(chip)으로부터의 발광 빛을 여기 빛으로 이용하여 황색 빛으로 변환하는 황색 형광체의 분말을 함유시킨 에폭시(epoxy)계나 실리콘(silicone)계 등의 투명 수지에 의해 LED 칩(chip)을 포장 및 제조하고 있다. 또 상기의 백색 LED 램프(lamp)로부터 연색성을 얻기 위해 황색 형광체의 분말에 녹색 형광체나 적색 형광체의 분말을 투명 수지에 추가 함유시키고 LED 칩(chip)을 포장하는 백색 LED 램프(lamp)도 제안 된 바 있다.
그러나 종래의 백색 LED 램프(lamp)에서는 투명 수지를 봉지재로서 사용하고 있기 때문에 LED 칩(chip)의 발광 빛이나 열 등에 따라서 LED 칩(chip)과 인접된 영역의 투명 수지가 변해 버리고, 빛 조사 효율이 점진적으로 저하되는 문제점이 있다. 특히 높은 에너지(Energy)를 가지는 청색 빛, 자외선 등을 조사하는 단파장 LED 칩(chip)을 사용하는 경우에 투명 수지의 황변화와 같은 변형은 현저하게 나타나는 경향이 있다.
또, 투명 수지는 가스(gas) 투과성을 가지기 때문에 투명 수지에 함유되는 형광체의 분말이 대기 중의 가스(gas)와 반응하여, 형광 특성이 점진적으로 저하되는 경우가 많다. 이러한 특성의 열화는 가수분해 되기 쉽고, 내습성에 뒤떨어지는 유화물 형광체, 알루민산염 형광체, 규산염 형광체에 현저하게 나타난다.
이처럼 투명 수지에 의한 포장은 LED 램프(lamp)에 요구되는 내열성, 내광성 및 가스(gas) 투과성의 특성을 충분히는 만족시키기 어렵다. 이에 상술한 투명 수지에 의하여 생기는 문제를 해결하기 위해 투명 수지에 없는 내열성, 내광성 및 가스(gas) 투과성을 가지는 유리(glass)를 이용하여 LED 칩(chip)을 포장하는 유리(glass) 포장 LED 램프(lamp)가 제안된 바 있다. 특히 유리(glass) 포장 LED 램프(lamp)에 있어서 백색광을 얻는 경우 투명 수지의 경우와 마찬가지로 형광체의 분말을 유리(glass)에 함유시킨 방법이 제안되고 있다. 이 경우 LED 램프(lamp)로부터의 출사광의 얼룩을 억제하기 위해 형광체를 균일하게 분산시키는 것이 바람직하다.
그러나 유리(glass)는 연화가 시작되는 매우 높은 온도이어야 하기 때문에 형광체를 균일하게 분산하는 것은 현실적으로 어려운 문제점이 있다. 즉 형광체를 유리(glass)에 균일히 분산될 수 있는 만큼의 상태를 얻기 위해서는 유리를 700도 정도의 온도까지 가열할 필요가 있는데, 이러한 환경에서는 형광체와 유리(glass)가 반응하게 되며 형광체는 그 형광 특성을 잃어버리는 문제점이 있다.
또한 액상의 유리로 LED 칩을 봉지하는 과정에서, LED 칩과, LED 칩이 실장되는 기판이 변형되거나 특성이 떨어지는 문제가 발생될 수 있다.
따라서 본 발명의 목적은 상술한 문제를 해결하기 위한 것으로, LED 칩을 상온이나 200℃ 이하의 온도에서 열처리하여 봉지할 수 있으며, 내열성이 우수하고 봉지제의 황변화를 억제할 수 있는 자기 발광 소자용 봉지재 및 봉지재 제조 방법, 그 봉지재를 이용한 자기 발광 소자 및 그의 제조 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 형광체의 특성을 유지하면서도 적절한 온도에서 경화되어 형광체의 고른 분포를 유지하면서도 유리도록 봉지층을 형성할 수 있도록 지원하는 자기 발광 소자용 봉지재 및 봉지재 제조 방법, 상기 봉지재를 이용한 자기 발광 소자 및 상기 자기 발광 소자 제조 방법을 제공함에 있다.
상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 질소 및 실리콘 원자가 배타적으로 교차된 고분자로 구성된 폴리머 타입의 폴리실라잔(Polysilazane)을 포함하는 자기 발광 소자용 봉지재를 제공한다. 이러한 포리실라잔은 200도 이하의 열처리나 심지어 상온에서도 쉽게 실리카 성분으로 변화되어 내열성 및 내화학성이 뛰어난 무기질 봉지재를 제공한다.
본 발명에 다른 자기 발광 소자용 봉지재는 상기 폴리실라잔에 고르게 분포되는 적어도 하나의 색상을 가지는 형광체를 더 포함할 수 있다.
여기서 상기 형광체는 녹색 형광체 분말, 적색 형광체 분말 및 황색 형광체 분말이 LED 칩에서 조사되는 광을 백색광으로서 변환할 수 있는 비율로 마련될 수 있으며, 상기 봉지재는 상기 형광체와 함께 상기 폴리실라잔에 고르게 분포되는 광학산성 분말이 추가될 수 있다.
본 발명은 또한 질소 및 실리콘 원자가 배타적으로 교차된 고분자로 구성된 폴리머 타입의 폴리실라잔을 마련하는 단계, 상기 폴리실라잔에 적어도 하나의 색상을 가지는 형광체 분말을 고르게 분포시키는 형광체 배합 단계를 포함하는 자기 발광 소자용 봉지재 제조 방법의 구성을 개시한다.
본 발명은 또한 실장 기판을 마련하는 기판 마련 단계, LED 칩 구조물을 상기 실장 기판 상에 배치하는 배치 단계, 상기 실장 기판 및 LED 칩 구조물 상에 액상의 폴리실라잔을 포함하는 봉지재를 도포하는 단계, 상기 봉지재를 경화시키는 경화 단계를 포함하는 자기 발광 소자 제조 방법의 구성을 개시한다.
여기서 상기 기판 마련 단계는 상기 실장 기판 표면에 전면 배선을 마련하는 단계, 상기 실장 기판 배면에 배면 배선을 마련하는 단계, 상기 실장 기판의 전후면을 관통하여 상기 전면 배선과 상기 배면 배선을 잇는 이음 배선을 마련하는 단계를 포함할 수 있다.
그리고 상기 배치 단계는 자외선 조사용 LED 칩 구조물은 상기 전면 배선에 전기적으로 연결시키는 단계가 될 수 있다.
한편 본 발명의 자기 발광 소자 제조 방법은 상기 봉지재를 마련하는 단계를 더 포함하고, 상기 봉지재를 마련하는 단계는 액상의 폴리실라잔을 마련하는 단계, 상기 폴리실라잔에 적어도 한 종류의 형광체 분말을 고르게 배합하는 배합 단계를 포함할 수 있다.
여기서 상기 배합 단계는 녹색 형광체 분말, 적색 형광체 분말 및 황색 형광체 분말을 백색광이 조사되는 비율로 배합하는 단계가 될 수 있으며, 상기 형광체 분말과 함께 상기 폴리실라잔에 고르게 분포되는 광학산성 분말을 추가 배합하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 경화 단계는 상기 봉지재를 촉매 처리하여 상온에서 경화시켜 봉지층을 형성하는 단계 및 상기 봉지재를 200도 부근의 온도에서 경화시켜 봉지층을 형성하는 단계 중 어느 하나의 단계를 포함할 수 있다.
본 발명은 또한 상술한 본 발명의 자기 발광 소자 제조 방법에 의하여 제조되는 자기 발광 소자의 구성을 개시한다.
본 발명에 따른 봉지재는 폴리실라잔을 포함하기 때문에, LED 칩을 상온이나 200℃ 이하의 온도에서 열처리하여 봉지할 수 있으며, 내열성이 우수하고 봉지제의 황변화를 억제할 수 있다. 이로 인해 폴리실라잔을 포함한 봉지재는 자외선 LED 칩용 봉지제로 사용할 수 있다.
본 발명에 따른 자기 발광 소자용 봉지재 및 봉지재 제조 방법, 상기 봉지재를 이용한 자기 발광 소자 및 상기 자기 발광 소자 제조 방법에 따르면, 본 발명은 형광체가 고르게 분포하는 봉지층을 고온의 열처리 없이 자기 발광 소자 상에 적절하게 형성할 수 있도록 지원한다.
또한 본 발명은 자기 발광 소자가 마련되는 기판과의 부착력이 우수하며 별도의 크랙 발생 없이 더 두꺼운 봉지층 형성을 지원할 수 있으며, 일정 온도 이하 예를 들면 상온에서도 유리막 형성을 지원할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 자기 발광 소자의 일단면을 나타낸 도면.
도 2는 도 1의 "A" 영역을 보다 상세히 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 자기 발광 소자 제조 방법을 설명하기 위한 순서도.
도 2는 도 1의 "A" 영역을 보다 상세히 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 자기 발광 소자 제조 방법을 설명하기 위한 순서도.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기의 설명에서는 본 발명의 실시 예에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며, 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.
이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 자기 발광 소자를 포함하는 구조물의 일단면을 개략적으로 나타낸 도면이며, 도 2는 도 1의 "A" 영역을 보다 상세히 나타낸 도면이다.
상기 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 자기 발광 소자(100)는 실장 기판(30)과, LED 칩 구조물(10) 및 봉지층(60)을 포함할 수 있는 구조를 가질 수 있다. 여기서 상기 봉지층(60)은 이하에서 설명하는 본 발명의 자기 발광 소자용 봉지재로서 형성될 수 있다.
이와 같은 구조를 가지는 본 발명의 자기 발광 소자(100)는 실장 기판(30) 상에 적어도 하나의 LED 칩 구조물(10)을 마련한 후, LED 칩 구조물(10)의 상부를 봉지재로 덮어 일정 방식에 따라 경화하여 봉지층(60)을 형성하도록 할 수 있다. 이에 따라 상기 LED 칩 구조물(10)에 공급되는 전원에 의하여 상기 LED 칩(20)이 일정한 광을 조사하면 봉지층(60)을 통하여 해당 광이 방출된다. 이때 봉지층(60)에 형광체가 포함되어 있는 형광체에 대응하는 유색광이 방출될 수 있다.
여기서 본 발명의 봉지층(60)은 저온의 온도에서도 경화가 가능한 폴리실라잔(Polysilazane)을 함유하며, 필요에 따라 형광체를 더 포함할 수 있다. 상기 폴리실라잔은 경화 시 상기 실장 기판(30)과의 부착력이 우수하며 경화 과정에서 별도의 크랙 발생이 없고 상기 봉지층(60)을 보다 두텁게 형성할 수 있도록 지원한다. 상기 봉지층(60)은 액상의 폴리실라잔에 형광체 분말들을 고르게 섞은 뒤 상기 LED 칩 구조물(10)이 형성된 실장 기판(30) 상에 일정한 두께로 도포할 수 있도록 지원하며, 200도 부근의 온도 또는 촉매 처리 시 상온에서도 경화가 가능하도록 지원한다. 따라서 상기 봉지층(60)을 형성하는 자기 발광 소자용 봉지재는 봉지층(60) 형성을 위하여 실장 기판(30)이나 LED 칩 구조물(10)에 별도의 고온 환경을 필요로 하지 않기 때문에 안정적인 봉지층(60) 형성이 가능한 특징이 있다. 이하 상기 자기 발광 소자(100)의 각 구성들에 대하여 보다 상세히 설명하기로 한다.
상기 실장 기판(30)은 알루미나(alumina)(Al2O3)등의 세라믹스(ceramics) 기판으로 형성될 수 있으며, 일정 두께를 가지며 형성될 수 있다. 상기 실장 기판(30)을 형성하는 알루미나(alumina)의 열팽창률은 7■10-6/℃ 정도이며, 상기 실장 기판(30)의 열팽창률은 LED 칩 구조물(10)의 열팽창률과 유사하게 형성되는 것이 바람직하다. 상기 실장 기판(30)은 상기 LED 칩 구조물(10)에 전원을 공급하기 위한 배선(40)이 형성된다. 이러한 배선(40)은 상기 LED 칩(20)의 범프(50)와 전기적으로 연결되며 상기 실장 기판(30)의 전면에 형성되는 전면 배선(41)과, 상기 실장 기판(30) 배면에 형성되고 외부 단자와 접속 가능한 배면 배선(42) 및 상기 전면 배선(41)과 배면 배선(42)을 잇는 이음 배선(43)을 포함할 수 있다. 상기 전면 배선(41), 배면 배선(42) 및 이음 배선(43)은 LED 칩(20)의 전극 형상에 따라 패턴(pattern) 형성되는 텅스텐(tungsten)(W)/니켈(nickel)(Ni)/금(Au)과 같은 재질로 형성될 수 있다. 상술한 바와 같은 배선 구조는 전면 배선(41)이 이음 배선(43)에 배면 배선(42)으로 인출되기 때문에, 봉지층(60) 형성을 위한 자기 발광 소자용 봉지재가 불필요한 곳으로 흘러들어가거나 전기 단자가 덮이는 등의 우려 없이 제조 공정을 간략화 하도록 지원할 수 있다. 또한 상술한 실장 기판(30) 구조는 상기 봉지층(60)은 복수의 LED 칩(20)에 대하여 일괄적으로 포장 가공할 수 있도록 지원하기 때문에 복수 개의 자기 발광 소자(100) 양산을 용이하게 할 수 있다. 그리고 본 발명의 실장 기판(30)은 봉지층(60)과 유사한 열팽창률을 가지는 재질로 형성함으로써 봉지층(60) 형성 시 적절한 화학 결합에 따른 실장 기판(30)과 봉지층(60)과의 견고한 접합 상태를 지원할 수 있으며, 작은 공간에서도 접착 약화로 인한 박리 현상을 사전 방지할 수 있다. 또한, LED 칩(20)과 봉지층(60)의 열팽창률을 동등하게 형성하게 함으로써 온도 차이에 의한 내부 응력을 줄이고 크랙(crack) 발생을 억제할 수 있다. 그리고 상기 실장 기판(30)이 알루미나 등으로 형성되는 경우 뛰어난 열전도성과, 대광량화, 고출력화 등을 달성할 수 있다. 한편 상기 실장 기판(30)은 광흡수가 작도록 처리하여 광학적 효과 개선을 제공할 수 있다. 상기 실장 기판(30) 구조에서는 기판의 전면과 배면에 각각 배선을 형성하고 해당 배선들을 연결하는 구조를 가지는 것으로 설명하였으나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 즉 본 발명의 실장 기판(30)은 기판 전면에 상기 LED 칩 구조물(10)과 연결되는 배선을 형성하고, 상기 배선이 형성된 전면 상에서 외부 전원과 연결되는 구조를 가질 수 도 있다. 이러한 배선의 구조적 변경은 본 발명의 설계자의 선택적 사항에 의하여 조정될 수 있을 것이다.
상기 LED 칩 구조물(10)은 결정 성장 기판의 표면에 질화 갈륨(gallium)계 화합물 반도체(Al1-X-YInXGaYN,0??X??1,0??Y??1,0??X+Y??1)로 형성되는 버퍼(buffer)층과, n형층과, 발광층과, p형층을 금속 유기 기상 성장법(MOVPE법)에 의해 순차적으로 적층하여 형성할 수 있다. 이러한 LED 칩 구조물(10)은 높은 온도 환경에서 성장되기 때문에 내열 온도가 우수한 특징이 있다. LED 칩 구조물(10)의 전극으로서, p형층의 표면 거의 전면에 설치되는 p측 전극 및 p측 전극 상의 일부에 설치되는 p측 패드(pad) 전극이 마련될 수 있으며, 소정 영역을 p형층으로부터 n형층까지 드라이 에칭(dry etching)하여 노출시키고, 그 밑면의 n형층에 n측 전극을 형성할 수 있다. 상기 p측 패드 전극 및 n측 전극은 각각 범프(50)에 연결될 수 있다. 상기 범프(50)는 각각 실장 기판(30)의 전면 배선(41)들과 접속되어 배선(40)을 통하여 제공되는 전원을 LED 칩(20)에 제공할 수 있다.
상기 봉지층(60)은 실장 기판(30) 상에 LED 칩 구조물(10)들이 형성된 후 상기 LED 칩 구조물(10) 및 상기 실장 기판(30)을 덮도록 형성된다. 이때 상기 봉지층(60)은 액상 용액의 폴리실라잔으로 마련되는 봉지재로서, 실장 기판(30)과 LED 칩 구조물(10)에 고르게 도포될 수 있으며, 도포 후 낮은 온도에서 경화가 가능하도록 지원한다. 또한 봉지층(60)은 일정 형광체 분말들이 고르게 분산된 액상 용액의 폴리실라잔으로 마련되는 봉지재를 사용할 수 있다.
폴리실라잔은 아래 화학식 1에서 나타낸 주요 구성 내에서 질소 및 실리콘 원자가 배타적으로 교차된 고분자로 구성된 폴리머이다.
여기서 상기 R1, R2, R3은 수소, 알킬기 또는 아릴기 그룹이 될 수 있다.
이러한 폴리실라잔의 예로서, 다음 화학식 2와 같은 퍼하이드로폴리실라잔이 있을 수 있다.
한편 상기 폴리실라잔에 고르게 분산되는 형광체는 녹색 형광체, 황색 형광체, 및 적색 형광체 등으로 구성될 수 있다. 상기 녹색 형광체 및 적색 형광체는 유화물 형광체, 알루민산염 형광체 또는 규산염 형광체로 구성될 수 있다. 상기 황색 형광체로서 예를 들면, YAG(Yttrium Aluminum Garnet,Y3Al5O12:Ce3+ )계 형광체를 들 수 있다.
상기 유화물 형광체는 유황이 형광체의 모체에 포함되는 형광체이고, 예를 들면 (AE)Ga2S4 :Eu2+ 녹색 형광체, (AE)S:Eu2+ 적색 형광체 등을 포함할 수 있다. 여기서 상기 AE는 Ca, Sr 중 적어도 하나가 될 수 있다.
상기 알루민산염 형광체는 Al2O3을 모체로 하는 형광체이며 예를 들면 (AE)M2O4 :Eu2+ 녹색 형광체가 될 수 있다. 여기서 상기 AE는 Ca, Sr, Ba 중 적어도 한 종류가 될 수 있으며, 상기 M은 B, Al, Ga 중 적어도 한 종류가 될 수 있다.
상기 규산염 형광체는 SiO2를 모체로 하는 형광체이고, 예를 들면 (AE)3MO5 :Eu2+ 황색 형광체가 될 수 있다. 여기서 상기 (AE)는 Ca, Sr, Ba 중 적어도 한 종류가 될 수 있으며, 상기 M은 Si, Ge 중 적어도 한 종류가 될 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 자기 발광 소자용 봉지재는 액상의 폴리실라잔으로 자기 발광 소자인 LED 칩 구조물(10)을 봉지한다. 이에 따라 본 발명의 자기 발상 소자용 봉지재는 형성되는 봉지층(60)과 실장 기판(30)과의 견고한 결합을 지원하며 봉지되는 LED 칩 구조물(10)을 저온 환경에서 봉지하도록 함으로써 LED 칩 구조물(10)에 불필요한 고온 환경을 제공하지 않을 수 있으며 이에 따라 별도의 크랙 발생 없이 상온에서도 봉지층 형성이 가능하도록 지원할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 실시 예에 따른 자기 발광 소자(100) 및 자기 발광 소자(100)에 이용되는 자기 발광 소자용 봉지재에 대하여 설명하였다. 이하에서는 상기 자기 발광 소자(100) 및 상기 자기 발광 소자용 봉지재의 제조 방법에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 자기 발광 소자 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
상기 도 3을 참조하면, 본 발명의 자기 발광 소자 제조 방법은 S110 단계에서 실장 기판(30)을 마련한다. 상기 실장 기판(30)은 LED 칩(20)이 실장되는 구조물로서 LED 칩(20)의 광효율 개선을 위하여 광흡수력이 작은 재질로 구성되거나 광흡수력이 작도록 LED 칩(20)이 실장되는 표면을 표면처리할 수 있다. 그리고 상기 실장 기판(30)은 LED 칩(20) 및 S140 단계에서 형성되는 봉지층(60)과의 열팽창률이 유사하거나 동등한 재질로 형성되는 것이 바람직하다. 상기 실장 기판(30)은 상술한 재질로 형성됨으로써 열팽창에 따른 크랙 발생 등을 억제할 수 있다.
다음으로 S120 단계에서 LED 칩(20)을 상기 실장 기판(30)에 실장하며, 배선(40)을 연결한다. 실질적으로 S110 단계에서 마련되는 실장 기판(30)은 배선(40)이 이미 형성된 형태이다. 즉 상기 실장 기판(30)은 전면 배선(41)과 배면 배선(42) 및 전면 배선(41)과 배면 배선(42)을 잇는 이음 배선(43)이 형성된 형태로 준비될 수 있다. 이러한 실장 기판(30)을 마련한 뒤 상기 LED 칩(20)의 범프(50)를 상기 전면 배선(41)과 전기적으로 연결되도록 상기 LED 칩(20)을 실장한다. 이에 따라 상기 배면 배선(42)을 통하여 전원이 공급되면 상기 전원은 이음 배선(43), 전면 배선(41) 및 범프(50)를 통하여 LED 칩(20)에 전달될 수 있다.
다음으로 S130 단계에서 본 발명의 실시 예에 따른 자기 발광 소자용 봉지재를 마련하고, 상기 자기 발광 소자용 봉지재를 상기 실장 기판(30) 및 LED 칩 구조물(10) 상에 도포한다. 상기 자기 발광 소자용 봉지재는 경화 과정을 통하여 봉지층(60)으로 형성되는 구성이며, 이러한 자기 발광 소자용 봉지재는 폴리실라잔 용액을 포함하며, 폴리실라잔 용액에 일정 색상의 형광체 분말을 고르게 분산시켜 제조할 수도 있다. 예를 들어 폴리실라잔 용액을 마련하고, 평균 입경이 10 마이크론 정도 되는 여러 종의 형광체 분말 즉 적색 형광체, 황색 형광체, 녹색 형광체의 분말을 소정의 비율로 혼합하고, 상기 형광체 분말들이 상기 폴리실라잔 용액 내에 균일하게 분산되도록 제조한다. 상기 소정의 비율은 상기 LED 칩(20)에서 조사된 광이 백색광으로 여기 되도록 하는 비율이 될 수 있다. 이 과정에서 평균 입경이 20마이크론 정도의 광확산성 분말을 소정의 비율로 상기 폴리실라잔 용액에 더하여 형광체 분말과 함께 고르게 분사시킬 수 도 있다. 상기 광확산성 분말의 재료는 산화지르코늄(zirconia)(ZrO2), 알루미나(alumina)(Al2O3), 실리카(silica)(SiO2 ) 등이 될 수 있다. 이와 같은 광확산성 분말을 함유시키는 경우 LED 칩(20) 및 봉지층(60) 내의 광확산성이 향상되고, LED 칩(chip)의 발광 빛과 형광체의 파장 변환 빛의 혼합성이 향상되며, LED 칩(20)의 출사광의 얼룩이 억제될 수 있다.
다음으로 S140 단계에서 상기 봉지재를 경화하여 봉지층(60)을 형성한다. 상기 봉지층(60) 형성을 위한 온도 환경은 200도 부근의 온도가 될 수 있다. 특히 상기 봉지층(60) 형성은 촉매 처리 시 상온에서도 가능하다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 자기 발광 소자 제조 방법은 액상의 폴리실라잔에 적절히 형광체가 도포된 봉지재를 이용하여 자기 발광 소자 칩의 봉지를 수행하고, 봉지층(60) 형성 시 상온 또는 200도 이하의 저온 환경에서 경화시킴으로써 안정적인 자기 발광 소자의 제조가 가능하도록 지원한다.
한편, 상술한 설명에서는 LED 칩(20)으로서 질화 갈륨(gallium)계 화합물 반도체로 구성되는 것을 이용한 LED 칩을 설명하였지만 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 즉 본 발명의 LED 칩(20)은 예를 들면, 셀렌(Selen)화 아연(ZnSe)계 등의 다른 반도체 재료로 되는 LED 칩(20)으로 구성될 수 도 있다.
이상 본 발명을 몇 가지 바람직한 실시 예를 사용하여 설명하였으나, 이들 실시 예는 예시적인 것이며 한정적인 것이 아니다. 이와 같이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 지닌 자라면 본 발명의 사상과 첨부된 특허청구범위에 제시된 권리범위에서 벗어나지 않으면서 균등론에 따라 다양한 변화와 수정을 가할 수 있음을 이해할 것이다.
10 : LED 칩 구조물 20 : LED 칩
30 : 기판 40 : 배선
41 : 전면 배선 42 : 배면 배선
43 : 이음 배선 50 : 범프
60 : 봉지층 100 : 자기 발광 소자
30 : 기판 40 : 배선
41 : 전면 배선 42 : 배면 배선
43 : 이음 배선 50 : 범프
60 : 봉지층 100 : 자기 발광 소자
Claims (15)
- 질소 및 실리콘 원자가 배타적으로 교차된 고분자로 구성된 폴리머 타입의 폴리실라잔(Polysilazane)을 포함하는 것을 특징으로 하는 자기 발광 소자용 봉지재.
- 제1항에 있어서,
상기 폴리실라잔에 고르게 분포되는 적어도 하나의 색상을 가지는 형광체를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기 발광 소자용 봉지재. - 제2항에 있어서,
상기 형광체는
녹색 형광체 분말, 적색 형광체 분말 및 황색 형광체 분말을 자기 발광 소자에서 조사된 광을 백색광으로 여기 시키는 비율로 마련되는 것을 특징으로 하는 자기 발광 소자용 봉지재. - 제2항에 있어서,
상기 형광체와 함께 상기 폴리실라잔에 고르게 분포되는 광학산성 분말;
을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자기 발광 소자용 봉지재. - 질소 및 실리콘 원자가 배타적으로 교차된 고분자로 구성된 폴리머 타입의 폴리실라잔을 마련하는 단계;
상기 폴리실라잔에 적어도 하나의 색상을 가지는 형광체 분말을 고르게 분포시키는 형광체 배합 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기 발광 소자용 봉지재 제조 방법. - 제5항에 있어서,
상기 형광체 배합 단계는
녹색 형광체 분말, 적색 형광체 분말 및 황색 형광체 분말을 상기 자기 발광 소자에서 조사된 광을 백색광으로 여기 시키는 비율로 배합하는 단계인 것을 특징으로 하는 자기 발광 소자용 봉지재 제조 방법. - 제5항에 있어서,
광학산성 분말을 상기 형광체들과 함께 상기 폴리실라잔 내에서 고르게 분포되도록 배합하는 단계;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자기 발광 소자용 봉지재 제조 방법. - 실장 기판을 마련하는 기판 마련 단계;
LED 칩 구조물을 상기 실장 기판 상에 배치하는 배치 단계;
상기 실장 기판 및 LED 칩 구조물 상에 액상의 폴리실라잔을 포함하는 봉지재를 도포하는 단계;
상기 봉지재를 경화시키는 경화 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기 발광 소자 제조 방법. - 제8항에 있어서,
상기 기판 마련 단계는
상기 실장 기판 표면에 전면 배선을 마련하는 단계;
상기 실장 기판 배면에 배면 배선을 마련하는 단계;
상기 실장 기판의 전후면을 관통하여 상기 전면 배선과 상기 배면 배선을 잇는 이음 배선을 마련하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기 발광 소자 제조 방법. - 제9항에 있어서,
상기 배치 단계는
상기 LED 칩 구조물을 상기 전면 배선에 전기적으로 연결시키는 단계인 것을 특징으로 하는 자기 발광 소자 제조 방법. - 제8항에 있어서,
봉지재를 마련하는 단계;를 더 포함하고,
상기 봉지재를 마련하는 단계는
액상의 폴리실라잔을 마련하는 단계;
상기 폴리실라잔에 적어도 한 종류의 형광체 분말을 고르게 배합하는 배합 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기 발광 소자 제조 방법. - 제11항에 있어서,
상기 배합 단계는
녹색 형광체 분말, 적색 형광체 분말 및 황색 형광체 분말을 상기 LED 칩 구조물()에서 조사되는 광을 백색광으로 여기 시키는 비율로 배합하는 단계인 것을 특징으로 하는 자기 발광 소자 제조 방법. - 제12항에 있어서,
상기 배합 단계는
상기 형광체 분말과 함께 상기 폴리실라잔 내에 광학산성 분말을 고르게 분포시키는 광학산성 분말 배합 단계;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자기 발광 소자 제조 방법. - 제8항에 있어서,
상기 경화 단계는
상기 도포된 봉지재를 촉매 처리하여 상온에서 경화시켜 봉지층을 형성하는 단계;
상기 도포된 봉지재를 200도 부근의 온도에서 경화시켜 봉지층을 형성하는 단계;
중 어느 하나의 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기 발광 소자 제조 방법. - 제8항 내지 제14항 중 어느 한 항에 기재된 상기 자기 발광 소자 제조 방법에 의하여 제조된 자기 발광 소자.
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