KR20170001637A - 발광 장치 및 그의 제조방법 - Google Patents

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류 충-린
라이 젠-흐슝
예 로버트
훙 아이-천
유 웨이-팅
류 광-마오
리우 류-시
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Abstract

발광 장치는 기판, 기판위에 배치되는 LED 칩 및 형광층을 포함한다. 형광층은 적어도 부분적으로 그리고 공형적으로 LED 칩 및 기판위에 코팅된다.

Description

발광 장치 및 그의 제조 방법{LIGHT EMITTING DEVICE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 LED 칩을 포함하는 발광 장치에 관한 것이다.
당 업계 산업 관행에 따르면, 형광 물질은 일반적으로 분배, 몰딩 (molding), 분무 코팅 (spray coating)의 방식으로 LED 칩에 배치된다. 그러나, 이러한 종래의 방법은 가공 특성으로 인해 공정 제어 및 비용에 관한 문제를 안고 있다. 예를 들어, 분배는 형광 물질의 침전현상 (precipitation)을 보여 일관성 없는 색온도 및 넓은 범위의 빈을 야기하는 옐로우-할로(yellow-halo) 문제를 일으키는 경향이 있다. 몰딩에서는 형광 물질의 분포가 압력 분포에 따라 변화하며, 일관성 없는 색온도 및 넓은 범위의 빈을 나타내는 경향이 있다. 반면에, 분무 코팅은 일관성 없는 색온도 및 넓은 범위의 빈에 관한 문제는 적지만, 반복적인 공정과 테스트로 인해 시간이 많이 소요되고 재료-활용성이 낮게 된다.
또한, 반투명층을 설치하기 위한 몰딩을 하기 전에, 이방전도성 접착제 (ACA)가 결합의 용도로 사용되는데, 이러한 접근법을 도 1에 상세히 도시한다. 결과적으로 제품에서는, 칩 (206)의 전극 (208a, 208b)이 기판 (200)에서의 전극 패드 (202a, 202b)에 이방전도성 접착제 (ACA) (204)로 결합되어 있다. 그럼에도 불구하고, 몰딩 공정 (S130 단계)에서는, 반투명 층을 형성하는 수지 (210)가 이방전도성 접착제 (ACA) (204)를 관통하여 칩 (206)을 전극 패드 (202b)로부터 분리하기에 (도 2의 영역 212로 표시) 전반적인 신뢰도를 떨어트리고 심지어 제품 전체를 불량으로 만들 위험성도 있다.
이러한 견지에서, 본 발명은 형광 물질의 전통적인 적용과 관련된 문제를 다루는 신규한 패키징 방식을 제공한다.
본 발명의 발광 장치는 기판; 기판 위에 배치되는 LED 칩; 및 형광층을 포함하며, 형광층은 적어도 부분적으로 그리고 공형적으로 LED 칩 및 기판 위에 코팅된다. 발광 장치의 변형예에서, 발광 장치는 LED 칩 및/또는 형광층을 둘러싸는 반사부를 더 포함한다. 발광 장치의 또다른 변형 예에서, 발광 장치는 형광층에 코팅되는 반투명층을 포함한다.
특히, 본 발명은 반경화 형광 수지를 사용하여 형광층을 형성시키며, 이러한 접근법은 적어도 하기의 장점을 가진다.
가. 반경화 형광 수지가 형광 물질의 분배제어에 도움을 주어서 제조비용을 낮추고 발광 장치의 빠른 처리를 가능하게 한다.
나. 반경화 형광 수지의 사용으로 플라스틱 시트의 두께가 효율적으로 제어될 수 있으며 이로써 일관성 없는 색온도 및 넓은 빈 범위와 관련된 문제를 감소시킬 수 있다.
다. 반경화 형광 수지는 칩을 떨어져 나가게 하거나 손상시키는 원인이 되는 외부압력 또는 이물질로부터 LED 칩과 다이 본딩 (die bonding) 영역을 보호한다.
라. 반경화 형광 수지는 ACA를 사용하는 몰딩 공정에 적용 가능하다. 이러한 경우에, 반경화 형광 수지는 반투명층의 수지가 ACA를 관통하는 것을 방지함으로써 칩과 전극 패드를 보호하여서 칩이 전극 패드로부터 분리되는 것을 방지한다.
마. 반경화 형광 수지는 배선 공정에 적용 가능하다. 이러한 경우에, 반경화 형광 수지는 칩, 와이어, 볼, 또는 용접점을 외부의 압착으로부터 보호한다.
상기와 같은 이점으로, 개시된 패키징 방식은 다양한 LED 장치 및 모든 형태의 칩에 대한 공정에 적합하여서 산업적 이용가능성이 크다.
또한, 개시된 패키징 방법에서는 형광층을 LED 칩에 공형적으로 배치한다. 형광 물질이 외부 습기에 영향을 받고 전체 신뢰도가 저하되는 문제를 방지하기 위해서, 적당한 밀봉 수지가 11 g/㎡/24시간 이하의 투습성 및 400 ㎤/㎡/24시간 이하의 산소 투과성을 가져서 형광 물질에 대한 수분/산소의 영향을 줄이도록 한다. 특정 물성이 있는 밀봉(encapsulation) 수지를 사용하여 형광 물질의 신뢰도를 효과적으로 향상시킬 수 있다. 특히, 사가-망간-활성 적색 형광 물질은 수분의 영향을 받을 때 가수분해되며 발광 효율 및 신뢰도가 저하된다. 적색 형광 물질은 A2[MF6]:Mn4+ 의 화학식을 가지는데 A는 Li, Na, K, Rb, Cs, NH4 및 그것의 소정의 조합으로부터 선택되며 M은 Ge, Si, Sn, Ti, Zr 및 그것의 소정의 조합으로부터 선택된다. 또한, 다른 색깔의 형광 물질을 사용하여 결과적인 발광 장치의 색상 영역을 더 확장시킬 수 있다. 따라서, 상기한 범위의 투습성 및 산소 투과성을 가지는 밀봉 수지를 선택함으로써 본 발명은 잠재적인 기술적 문제를 해결해낼 수 있다.
본 발명에서는 밀봉 수지가 칩을 패키징하기 위해 LED 칩을 덮는 임의의 수지를 의미하는 것임을 유념할 필요가 있다. 적층 공정에서는 그것은 단지 형광층(반투명층이 존재하지 않음), 또는 형광층과 반투명층의 조합 (반투명층이 존재)을 의미할 수 있다. 분배 공정에서는, 그것은 분배 수지를 의미할 수 있다. 분배 공정은 후에 상세히 설명될 것이다.
발명 및 바람직한 방식의 사용, 추가 목적 및 장점은 첨부한 도면과 함께 하기 실시예의 상세한 설명을 참조함으로써 가장 잘 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 ACA를 칩과 전극 패드를 결합시키는데 이용하고 몰딩을 이용하여 반투명층을 가하는 종래의 방법의 흐름도이다.
도 2는 도 1의 종래의 몰딩 공정 중 칩과 전극 패드 사이의 분리를 개략적으로 도시한다.
도 3은 본 발명의 발광 장치의 개략도이다.
도 4는 본 발명에 따른 반경화 형광 수지를 제조하는 흐름도이다.
도 5A 내지 도 5D는 본 발명의 제2실시예에 따른 공정을 도시한다.
도 6A 내지 도 6D는 도 5C의 연속 회분식 적층작업을 도시한다.
도 7A 내지 도 7C는 제2실시예의 변형예를 제공한다.
도 8A 및 도 8B는 제2실시예의 다양한 다른 예를 도시한다.
도 9A 및 도 9B는 제2실시예의 또다른 변형예를 도시한다.
도 10A 내지 도 10C는 제2실시예의 또다른 변형예를 도시한다.
도 12는 제2실시예의 다양한 또 다른 예이다.
도 13A 내지 도 13D는 본 발명의 제3실시예에 따른 공정을 도시한다.
도 14A 내지 도 14C는 제3실시예의 변형예를 제공한다.
도 15A 내지 도 15F는 본 발명의 제4실시예에 따른 공정을 제공한다.
도 16A 내지 도 16J는 제4실시예의 다양한 변형예를 도시한다.
도 17은 본 발명에 따른 패키징 실험을 보여주는 개략도이다.
도 18은 도 17의 패키징 실험의 변형예를 도시한다.
도 19는 실험예 1 및 비교예 1의 발광 스펙트럼을 도시한다.
도 20은 실험예 2 및 실험예 3을 나타내는 분광도이다.
도 21은 실험예 3의 색도도이다.
도 3은 기판 (300), 기판 (300)에 배치되는 LED 칩 (302), 및 형광층 (304)으로 구성되는 본 발명의 발광 장치 (30)를 도시한다. 형광층 (304)은 적어도 부분적으로 및 공형적으로 LED 칩 (302) 및 기판 (300)에 코팅된다. 전극, 기판 전극 및 다이 본딩 물질과 같은 LED 칩의 상세가 도 3에서 생략되어 있으나, 당업자라면 본 발명을 참조함으로써 이들 상세가 본 발명에 제한되는 것은 아니며 이들 성분의 다양한 실시예들이 본 발명의 범위 내에 있다는 것을 이해할 것이다. 또한, 형광층 (304)은 형광 물질이 고르게 형광층 (304)에 분포되는 농도로 형광 물질을 함유하여 일관성 없는 색온도를 방지하도록 한다. 그러나, 또 다르게는 형광 물질은 실제 필요에 따라 경사지는 방식과 같이 비균일하게 분포될 수 있다.
이제 개시된 장치의 요소들은 그 재료 및 특징을 중심으로 설명될 것이다.
<기판/캐리어>
본 발명에서 캐리어는 절단 후 기판을 형성한다. 본 발명에서 기판/캐리어는 금속 리드 프레임, 인쇄회로기판, 세라믹 기판, 유리 기판, 플라스틱 기판, 및 연성 기판과 같은 임의의 적당한 물질로 제조된 기판일 수 있다. 특히, 기판/캐리어는 금속 리드 프레임에 의해 실현되는 것인 바, 금속 리드 프레임이 스페이스 필러로 채워진 내부 스페이스를 가져서 리드 프레임의 전체 기계적 강도를 증가시키도록 하는 것이 바람직하다. 또한, 일부 실시예에서는, 기판 없이 발광 장치를 제조할 수 있도록 캐리어가 후속 싱귤레이션 단계 이후 제거될 수 있다. 이러한 경우에 캐리어는 바람직하게는 이형필름을 가져, 캐리어는 최종 싱귤레이션 단계가 종료되었을 때 발광 장치로부터 쉽게 제거될 수 있다.
<칩>
본 발명에서는 임의의 적당한 LED 칩을 사용할 수 있다. 바람직하게는 LED 칩은 GaN-계 반도체, 예를 들면 InGaN 칩으로 제조된 것일 수 있다. 좀 더 바람직하게는 LED 칩은 450 nm와 460 nm 사이의 피크 파장을 가진다. LED 칩은 다양한 설계, 예를 들면 수평칩, 수직칩, 및 플립칩중 어느 하나일 수 있다. 특히 수평 및 수직칩은 둘 다 외부전극과의 연결을 위해 전도성 와이어를 필요로 한다는 점을 주의해야 한다. 그러한 전도성 와이어 및 기타 요소들 및 그들의 조합은 추후 실시예와 함께 상세히 설명될 것이다.
<형광 물질>
당 업계에서 통상적으로 사용되는 형광 물질이 본 발명의 목적을 위해 사용될 수 있다. 특히, 형광 물질은 Sr5(PO4)3Cl:Eu2+, (Sr,Ba)MgAl10O17:Eu2+, (Sr,Ba)3MgSi2O8:Eu2+, SrAl2O4:Eu2+, SrBaSiO4:Eu2+, CdS:In, CaS:Ce3+, Y3(Al,Gd)5O12:Ce2+, Ca3Sc2Si3O12:Ce3+, SrSiON:Eu2+, ZnS:Al3+,Cu+, CaS:Sn2+, CaS:Sn2+,F, CaSO4:Ce3+,Mn2+, LiAlO2:Mn2+, BaMgAl10O17: Eu2+,Mn2+, ZnS:Cu+,Cl-, Ca3WO6:U, Ca3SiO4C12:Eu2+, SrxBayClzAl2O4-z/2:Ce3+,Mn2+ (X:0.2, Y:0.7, Z:1.1), Ba2MgSi2O7:Eu2+, Ba2SiO4:Eu2+, Ba2Li2Si2O7:Eu2+, ZnO:S, ZnO:Zn, Ca2Ba3(PO4)3Cl:Eu2+, BaAl2O4:Eu2+, SrGa2S4:Eu2+, ZnS:Eu2+, Ba5(PO4)3Cl:U, Sr3WO6:U, CaGa2S4:Eu2+, SrSO4:Eu2+,Mn2+, ZnS:P, ZnS:P3-,Cl-, ZnS:Mn2+, CaS:Yb2+,Cl, Gd3Ga4O12:Cr3+, CaGa2S4:Mn2+, Na(Mg,Mn)2LiSi4O10F2:Mn, ZnS:Sn2+, Y3Al5O12:Cr3+, SrB8O13:Sm2+, MgSr3Si2O8:Eu2+,Mn2+, α-SrO·3B2O3:Sm2+, ZnS-CdS, ZnSe:Cu+,Cl, ZnGa2S4:Mn2+, ZnO:Bi3+, BaS:Au,K,ZnS:Pb2+, ZnS:Sn2+,Li+, ZnS:Pb,Cu, CaTiO3:Pr3+, CaTiO3:Eu3+, Y2O3:Eu3+, (Y,Gd)2O3:Eu3+, CaS:Pb2+,Mn2+, YPO4:Eu3+, Ca2MgSi2O7:Eu2+,Mn2+, Y(P,V)O4:Eu3+, Y2O2S:Eu3+, SrAl4O7:Eu3+, CaYAlO4:Eu3+LaO2S:Eu3+, LiW2O8:Eu3+,Sm3+, (Sr,Ca,Ba,Mg)10(PO4)6Cl2: Eu2+,Mn2+, Ba3MgSi2O8: Eu2+,Mn2+, ZnS:Mn2+,Te2+, Mg2TiO4:Mn4+, K2SiF6:Mn4+, SrS:Eu2+, Na1.23K0.42Eu0.12TiSi4O11, Na1.23K0.42Eu0.12TiSi5O13:Eu3+, CdS:In,Te, CaAlSiN3:Eu2+, CaSiN3:Eu2+, (Ca,Sr)2Si5N8:Eu2+, 및 Eu2W2O7 으로 이루어진 군으로부터 하나 또는 그 이상 선택될 수 있다.
특히, 사가 망간으로 활성화되는 적색 형광 물질이 본 발명에서 사용될 수 있다. 적색 형광 물질은 하기 화학식을 가진다.
A2[MF6]:Mn4+
A는 Li, Na, K, Rb, Cs, NH4 및 그것의 소정의 조합으로부터 선택되며 M은 Ge, Si, Sn, Ti, Zr 및 그것의 소정의 조합으로부터 선택된다.
본 발명에서 적색 형광 물질은 바람직하게는 18 μm와 41 μm 사이의 평균입도 (d50)를 가진다. 적색 형광 물질의 예는 K2SiF6:Mn4+, K2TiF6:Mn4+ 및 K2GeF6:Mn4+를 포함하며, K2SiF6:Mn4+ 가 더 바람직하다. 이들 적색 형광 물질은 450 nm와 460 nm 사이의 파장범위에 있는 피크를 가지는 광원에 의해 여기될 때 600 nm와 650 nm 사이의 파장범위에서 주 피크를 가지는 광을 방출할 수 있다. 상기한 주 피크는 형광 물질의 광도가 최대점에 도달할 때의 파장을 의미하는 것이라는 점을 유념해야 한다. 더욱이, 본 발명은 단일 적색 형광 물질의 사용에 제한되지 않으며, 상기한 두가지 이상의 형광 물질이 함께 사용될 수도 있다.
발광 장치의 색상 영역을 더 확장시키기 위해서는, 녹색 광원으로서 산질화 형광 물질을 사용하는 것이 바람직하다. 좀 더 바람직하게는, 녹색 형광 물질은 [0001] 내지 [0003]에서 선택된 화학식을 가진다.
[0001] M(II) 7Al12-x-ySix+yO25-xNx-yCy:A;
[0002] M(II) 7M(III) 12-x-ySix+yO25-xNx-yCy:A; 및
[0003]
Figure pat00001
[0004] 0<x≤12; 0<y<x; 0<x+y≤12; 0<δ≤3; 및 δ<x+y; M(II)은 Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Cu, Co, Ni, Pd, Zn, Cd 및 그것의 임의의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 이가 양이온이고; M(III)은 B, Al, Ga, In, Sc, Y, La, Gd 및 그것의 임의의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 삼가 양이온이고; 그리고 A는 Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Mn, Bi, Sb 및 그것의 임의의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 활성중심이다. 본 발명에서 녹색 형광 물질은 바람직하게는 18 μm와 22 μm 사이의 평균입도 (d50)를 가진다.
적색 형광 물질과 녹색 형광 물질이 본 발명에서 함께 사용되고 있으며, 적색 형광 물질과 녹색 형광 물질은 1 : 1 내지 3 : 1의 중량비를 가지는데 이러한 중량비는 결과적인 발광 장치에 더 나은 연색성을 부여한다.
<형광층>
본 발명에서 형광층은 반경화 형광 수지를 경화하고 절단함으로써 형성된다. 상기한 반경화 형광 수지는 B-단계 수지 조성물이다. 이러한 상태하에서 수지 조성물은 좋은 형태보존성을 가지지만 외부압력하에서 변형될 수 있으며, 가열되면 연화되고 용매와 접촉될 때 팽창되나, 완전히 녹거나 용해되지는 않는다. 또한, 본 발명에서 반경화 형광 수지는 형광 물질, 실록산 수지, 촉매 및 용매를 포함한다. 형광층의 중량을 기준으로 형광 물질의 중량은 10% 내지 60%이고, 실록산 수지의 중량은 28% 내지 89.3%이고, 촉매의 중량은 0.1% 내지 2%이고, 용매의 중량은 0.1% 내지 2%이다. 더욱이, 본 발명에서 반경화 형광 수지는 연화제를 더 포함할 수 있다. 바람직하게는 형광 수지의 중량을 기준으로 연화제의 중량은 0.5% 내지 8%이다. 특히, 상기한 조성물을 가지는 반경화 형광 수지가 경화공정 (예, 프레싱/베이킹)을 거친 후 용매는 그로부터 증발하게 된다. 이때 최종 형광층의 중량을 기준으로 형광 물질의 중량은 10% 내지 61.2%이고, 실록산 수지의 중량은 28% 내지 91.1%이고, 촉매의 중량은 0.1% 내지 2%이다. 연화제를 사용하는 경우 연화제의 중량은 0.5% 내지 8.2%이다.
일부 실시예에서 형광층은 11 g/㎡/24시간 이하의 투습성 및 400 ㎤/㎡/24시간 이하의 산소 투과성을 가지는 수지로 제조될 수 있다. 바람직하게는 수지는 투습성이 10.5 g/㎡/24시간 이하이고 산소 투과성이 382 ㎤/㎡/24시간 이하가 되도록 선택되는데 이로써 형광 물질의 가수분해 또는 열화(degradation)를 감소시켜서 발광 장치의 전체 신뢰도를 향상시키게 한다. 이러한 수지의 선택은 사가-망간-활성 적색 형광 물질의 신뢰도를 크게 향상시킨다.
본 발명에서 용어 "투습성"은 TSY-TH1 수증기투과율 시험기를 사용하여 얻어지는 측정값을 의미하며, 용어 "산소 투과성"은 i-Oxtra 7600 산소투과율 분석기를 사용하여 얻어지는 측정값을 의미한다.
<반사부>
본 발명은 반사부를 더 포함할 수 있다. 반사부는 반사수지를 경화하고 절단하여 만들어진다. 특히, 반사수지는 반사입자를 함유하는 수지 조성물이다. 반사입자는 높은 광 수렴에 기여하며 TiO2, SiO2, ZrO, MgO, BaSO4 및 그것의 임의의 조합으로부터 선택될 수 있으며, 그 중 TiO2가 바람직하다. 수지는 에폭시드계 수지 또는 실록산계 수지일 수 있으며, 실록산계 수지가 바람직하다.
<반투명층>
본 발명에서 반투명층은 반투명 수지를 경화하고 절단함으로써 제조되며 광의 균일성을 더 증가시키기 위해 광-분산 입자를 포함할 수 있다. 광-분산 입자는 BN, SiO2 및 그 조합으로부터 선택될 수 있다. 또한 본 발명의 일부 실시예에서 반투명층 및 반경화 형광 수지는 동일한 염기성 수지(basic resin)를 가지며, 형광 물질의 첨가에 의존한다는 점에서만 차이점을 가지는 유사한 공정을 통해 반투명층으로 형성된다. 이 경우 반투명층은 또한 공형적이며, 경화된 반투명층은 수분이 형광층에 침투하는 것을 방지하여 형광층을 보호하며 이로써 발광 장치의 내구성을 향상시킨다. 그러나, 일부 실시예에서 반투명층은 바람직하게는 형광층보다 낮은 투습성 및 산소 투과성을 가져서 더욱 보호하게 된다. 특히, 일부 실시예에서는 반투명층은 11 g/㎡/24시간 이하의 투습성 및 400 ㎤/㎡/24시간 이하의 산소 투과성을 가지는 수지로 제조된다. 바람직하게는 수지는 10.5 g/㎡/24시간 이하의 투습성 및 382 ㎤/㎡/24시간 이하의 산소 투과성을 가진다.
제1실시예가 공정 및 특징과 관련하여 본 발명의 형광층을 설명하기 위해 상세히 기술될 것이다.
<<제1실시예>>
본 발명의 방법 및 반경화 형광 수지의 특징 및 기타 파라미터(parameters)가 도 4를 참조하여 상세히 설명된다. 우선 실록산 수지, 형광 물질, 촉매, 용매 및 선택적으로 연화제가 혼합되어 상기한 함량의 성분을 가지는 혼합물을 형성한다. 본 발명에서 용매는 상기한 물질과 혼합되거나 용융될 수 있는 모든 유기용매일 수 있으며 톨루엔이 선호된다. 형광 물질은 상기한 바와 같이 선택된다. 본 발명은 형광 물질, 촉매, 용매 및 선택적인 연화제가 잘 혼합되기만 한다면 혼합방법에 제한을 두지 않는다. 하기 실시예에서는 진공 탈기(deaeration) 혼합기가 예로서 사용된다.
그렇게 제조된 혼합물은 표면에 인가되어(applied) 박층을 형성한다. 본 발명은 인가 방법에 제한을 두지 않으며, 그 방법은 회전식 코팅, 분무식 코팅, 나이프 코팅 및 침지(dipping) 코팅일 수 있다. 또한 45 μm와 230 μm 사이의 바람직한 범위 내에서 최종 반경화 형광 수지의 두께를 제어하기 위해서, 박층은 그 두께가 50 μm 내지 250 μm, 더 바람직하게는 70 μm 내지 185 μm가 되도록 제조된다. 하기 예에서는 나이프 코팅이 예로서 박층을 만드는데 사용된다. 두께가 45 μm 이하일 때, 형광 수지는 강도가 약해지기 쉽고, 형광 물질은 비균일하게 분포되어서 색상 균일성이 저하된다. 반면에, 250 μm를 초과하는 두께는 너무 커서 재료비를 불필요하게 높일 수 있다. 뿐만 아니라, 과도한 두께는 최종 발광 장치를 두껍게 하며 최근의 초소형화 추세에 반하는 것이다.
만들어진 후, 박층은 반경화 상태로 가공된다. 본 발명에서 박층의 반경화 방법은 제한이 없이 적당한 기술로 이루어질 수 있으며, 베이킹이 선호된다. 특히 형광층에 적합한 형태보존성 및 외력하에서 변형되는 능력을 부여할 수 있도록, 베이킹 온도는 바람직하게는 65℃ 내지 75℃에서 1 내지 4 시간 동안 이루어진다.
선택적으로, 베이킹 전에, 박층을 잠시 방치하거나 또는 원심분리 처리를 행하여 형광 물질을 박층의 바닥에 증착시킬 수 있다. 또 다르게는, 서로 다른 농도의 형광 물질 또는 서로 다른 종류의 형광 물질을 가지는 박층들을 적층하고 함께 베이킹하여, 코팅된 반경화 형광층을 형성할 수 있다.
형성된 후 반경화 박층은 반경화 형광 수지 조각들로 절단된다. 절단은 제한없이 임의의 방식으로 수행될 수 있다. 또한, 본 발명은 색온도로 반경화 형광 수지의 절단 조각들을 분류하기 위해, 반경화 형광 수지의 절단 조각들의 색온도를 측정하는 것을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 반경화 형광 수지의 특정예를 아래에서 설명한다.
먼저 혼합물을 만들기 위한 2단계 혼합을 위해, 최종 형광 수지의 중량을 기준으로, 19.12 g의 실록산 수지, 0.455 g의 톨루엔, 9.8 g의 이트륨 알루미늄 석류석 형광 물질 및 0.6 g의 촉매를 진공 탈기 혼합기에 넣었다. 제1단계는 800 rpm의 회전속도로 실온에서 1 기압하에 3 분 동안 수행되었다. 제2단계는 1200 rpm의 회전속도로 실온에서 진공상태에서 30 초 동안 지속되었다. 형성된 혼합물은 그 후 나이프 코팅 방식으로 플랫폼에 인가되어 75 μm의 두께를 가지는 박층이 형성되었다. 그 후 박층은 70℃의 오븐에서 2 시간 동안 베이킹되어 수지는 부분적으로 경화되고 B-단계/반경화 형광 수지가 되었다. 마침내 반경화 형광 수지는 정해진 크기로 절단되었다. 460 nm의 파장을 가지는 청색 발광 다이오드를 사용하여 색온도를 측정하였고 색온도로 반경화 형광 수지의 절단 조각들을 분류하였다.
하기 설명은 본 발명의 제2실시예 내지 제4실시예에 관한 것이며 개시된 발광 장치의 제조공정 및 특징에 중점을 두고 있다.
<<제2실시예>>
상기한 바와 같이 완결된 후 반경화 형광 수지는 개시된 발광 장치를 제조하는데 사용될 수 있다. 본 발명의 발광 장치를 제조하는 공정이 첨부된 도면을 참조하여 설명된다.
우선 도 5A에 도시된 바와 같이 캐리어 (500)가 제공된다. 캐리어 (500)는 상기한 바와 같이 선택된다. 특히, 발광 장치가 기판을 가지는 경우, 기판에는 금속 리드 프레임 외에 전기전도성 패턴 (도시되지 않음)이 존재한다. 전기전도성 패턴은 패키지된 후 LED 칩 (502)이 외부 회로와 전기적으로 연결되게 한다. 발광 장치가 기판 없이 구성되는 경우, 도 5A의 캐리어 (500)는 어떠한 전달체(carrying body)여도 되며, 바람직하게는 이형필름이 장착된 것이 선호된다. 이형필름은 마지막 단계, 즉 싱귤레이션 이후 발광 장치로부터 캐리어의 제거를 촉진한다. 그 후 LED 칩 (502)을 캐리어 (500)에 증착한다. 발광 장치가 기판을 가지는 경우, LED 칩 (502)은 땜납, 다이 본드 페이스트, 또는 유사 물질을 이용하여 캐리어 (500)에 영구적으로 고정될 수 있다. 기판이 없는 경우에는 칩 (502)이 임시로 캐리어 (500)에 이형필름 또는 기타 저접착성 물질로 고정될 수 있다. 또한, LED 칩 (502)이 수직칩 또는 수평칩인 경우 전도성 와이어는 캐리어 (500)의 전기 패턴에 연결되어야 하며 이에 대해서는 특정 실시예와 함께 추후 설명될 것이다.
그러면, 제1실시예에서 제조된 반경화 형광 수지 (504)는 도 5B에 도시된 바와 같이 LED 칩 (502)이 장착된 캐리어 (500)에 증착된다.
반경화 형광 수지 (504)를 제공한 후 도 5C에 도시된 바와 같이 적층 작업(laminating operation)을 수행한다. 본 발명에서 그러한 적층 작업은 반경화 형광 수지 (504)를 공형적으로 LED 칩 (502) 및 캐리어 (500)에 코팅시키도록 진공 상태에서 수행되는 열압착이다. 그 후 반경화 형광 수지 (504)는 기계적 강도를 증가시키기 위해 더 경화된다. 바람직하게는, 적층 공정에서, 적층챔버는 100℃ 내지 250℃ 및 진공 바람직하게는 5 pa 내지 40 pa에서 유지된다. 또한, 진공일 때, 적층챔버는 바람직하게는 50℃ 미만의 온도에서 예열될 수 있다.
도 5D를 참조하면, 마지막 단계는 싱귤레이션이다. 이 단계는 도 3의 발광 장치 (30)에서 경화된 형광 수지 (504)를 캐리어 (500)와 함께 순차적으로 혹은 동시에 형광층 (304)과 기판 (300)으로 절단하는 것을 포함한다. 본 발명은 싱귤레이션을 수행하는 방법에 제한을 두지 않으며, 도구 절단 및 레이저 절단 둘 다 가능한 방법이다. 도 5D는 절단을 위해 사용되는 도구 (506)를 예시적으로 도시한다.
본 발명에서, 도 5C에 도시된 적층 작업은 연속적이고 일괄적인 처리 방식으로 수행될 수 있다. 도 6A 내지 도 6D를 참조하여 아래에 설명될 것이다.
우선, 칩 (502)을 전달하는 캐리어 (500) 및 반경화 형광 수지 (504)를 고온 압착 쿠션 (600) (PTFE 또는 PET로 만들어짐)에 위치시키고 적층챔버 (602a, 602b) (단계 1; 도 6A)에 공급한다. 그 후 챔버 (602a, 602b)는 닫히고 진공 상태 (606)가 시작된다 (단계 2; 도 6B). 그 후 가열 단계 (604)가 되고 열적층을 위해 100℃ 내지 250℃로 가열된다 (단계 3; 도 6C). 최종적으로 열압축 결합을 위해 LED 칩 (502) 전달 캐리어 (500) 및 형광 수지 (504)의 후속 뱃치 이전에 처리된 뱃치를 제거하기 위해 적층챔버 (602a, 602b)가 개방된다 (도 6D). 상기한 공정과 관련하여, 그 뒤에 적층 작업을 수행하는 것이 가능하다. 적층 단계에 이어서 대기의 베이킹을 바람직하게는 120℃ 내지 170℃, 더 바람직하게는 130℃ 내지 160℃에서 수행할 수 있다. 본 발명에서 베이킹은 구배 온도 상승법(gradient temperature-elevating method)을 이용하여 수행될 수 있다.
일부 변형예에서는 도 7A 및 도 7B에 도시된 바와 같이 발광 장치는 반사부를 포함하며, 형광층이 반사부에 코팅된다.
특히 LED 칩 (502)이 도 5A의 단계에서 증착된 후, 반사 물질 (700)이 캐리어 (500)상에 칩 (502)으로 덮이지 않은 부분 및 칩 (502)에 접하지 않은 부분에 형성된다 (도 7A). 이어서, 반경화 형광 수지 (702)가 제공되고 적층 단계 (도 7B) 및 싱귤레이션 단계가 연이어 수행된다. 반사 물질 (700)은 반경화 형광 수지 (702)가 열압착을 받기 전 또는 후 또는 동시적으로 경화될 수 있다. 그 후 싱귤레이션하는 동안, 발광 장치를 형성하기 위해 경화된 형광 수지 (702), 경화된 반사 물질 (700) 및 캐리어 (500)가 순차적 그리고 동시적으로 절단된다 (도 7C). 발광 장치는 기판 (510), 기판 (510)에 배치되는 LED 칩 (502), 형광층 (712) 및 반사부 (710)를 포함한다. 반사부 (710)는 LED 칩 (502)의 측부 표면을 둘러싸며 LED 칩 (502)에 접한다. 형광층 (712)은 적어도 부분적으로 및 공형적으로 LED 칩 (502)에 코팅된다. 특히, 반사부 (710)를 형성하기 위해 반사 물질 (700)이 경화되고 절단된다. 반사부 (710)는 LED 칩 (502)과 같은 높이에 있다. 그러나, 본 발명은 이러한 구성에 제한되지 않으며 반사부 (710)가 LED 칩 (502) 보다 더 높거나 낮게 위치할 수 있다. 형광층 (712)은 공형적으로 반사부의 상부표면에 코팅될 수 있다.
도 7C에 도시된 바는 반사부와 LED 칩 사이의 배치의 하나의 실시예이며 본 발명은 이러한 구성에 제한되지 않는다는 것을 유념해야 한다. 또 다르게는 반사부는 LED 칩과 접하지 않을 수도 있다.
일부 변형예에서 발광 장치는 반투명층 (810)을 포함한다. 반투명층 (810)은 도 8A 및 도 8B에 도시된 바와 같이 공형적으로 형광층 (514)에 코팅된다.
특히, 도 5C에서 반경화 형광 수지 (504)가 적층된 후, 반투명 수지 (800)의 층이 반경화 형광 수지 (504)에 제공되며 적층이 한번 더 수행된다. 또 다르게는, 반경화 형광 수지 (504) 및 반투명 수지 (800)가 박층을 제조하는 단계에서 쌓여지고 베이킹되며, 그 후 그들 모두는 LED 칩 (502)을 전달하는 캐리어 (500)에 제공된다. 그러한 작업은 도 8A에 도시된 바와 같이 적층구조를 형성한다. 싱귤레이션 단계에서 경화된 반투명 수지 (800), 반경화 형광 수지 (504) 및 캐리어 (500)가 순차적으로 또는 동시에 절단되어 반투명층 (810), 형광층 (514), 기판 (510) 및 LED 칩 (502)으로 된 발광 장치를 형성한다.
도시되지 않은 일부 변형예에서 복수의 반경화 형광 수지층들을 적층하여 복수의 형광 수지층을 형성하고 최종적으로 적층 형광층을 형성한다. 이러한 예에서 서로 다른 반경화 형광 수지층들은 원하는 발광 패턴 및 색상 균일성을 위해 형광 물질의 농도에 따라 배치될 수 있다. 예를 들면 더 높은 형광 물질 농도의 층은 더 낮게 (적층 후 LED 칩에 더 가깝게) 배치되는 반면에, 더 낮은 형광 물질 농도의 층은 그 위에 적층되며, 따라서 형광 수지/형광 수지층이 적층됨에 따라 형광 물질 농도는 위쪽으로 갈수록 감소한다. 이에 반해, 더 낮은 형광 물질 농도의 반경화 형광 수지층들은 더 낮게 배치되고 더 높은 형광 물질 농도의 층들은 그 위에 위치될 수 있으며, 따라서 물질 농도는 층들이 적층됨에 따라 위쪽으로 갈수록 증가한다. 또한 광전환율의 관점에서 서로 다른 형광 물질의 형광 수지들이 순서대로 적층될 수 있다. 예를 들면 층들은 노란색/녹색 형광 물질들이 LED 칩에 근접하고 적색 형광 물질이 노란색/녹색 형광 물질들 위에 배치되도록 배치된다.
본 발명에서 반투명층 및 형광층은 서로 다른 특성을 가지는 물질들로 제조된다. 형광층은 칩, 전도성 와이어 및 기관을 직접적으로 커버하여, 세 요소의 상대적 위치를 유지시킬 뿐만 아니라, 반투명층이 인가될 때 발생되는 압력을 어느 정도 완충시키는 작용을 한다. 반투명층은 광학 및 보호 목적을 가지며 따라서 그 형상은 더 나은 광 분산을 위해 디자인된다. 특히 반투명층은 보통 상대적으로 높은 기계적 강도 및 상대적으로 낮은 투습성 및 산소 투과성을 가지는 물질로 제조된다. 그러나, 강한 결합과 쉬운 적용을 위해서 형광층과 동일한 염기성 수지(basic resin)로 제조될 수 있다. 이 경우 반투명층과 형광층은 실질적으로 동일하다.
본 실시예에서 반투명층은 적층된 반경화 수지층에 의해 형성된다. 그러나, 일부 변형예에서 반투명층은 몰딩, 회전 코팅, 또는 나이프 코팅의 방식으로 만들어져 평평한 상부 표면을 가질 수 있으며 그 재료는 비교적 높은 강성의 수지, 예를 들면 에폭시 수지일 수 있다. 이제 도 9A 및 도 9B를 참조한다. 도 9A에서 반투명층 (900)은 에폭시 수지를 몰딩하여 만들어져 도 9A에 도시된 바와 같이 평평한 표면을 형성한다. 따라서, 싱귤레이션 후, 반투명층 (900)은 도 9B에 도시된 바와 같이 평평한 표면을 가진다.
일부 변형예에서 형광층 및 반투명층은 도 10A 내지 도 10C에 도시된 바와 같이 반사부를 구비하는 측부 표면을 가질 수 있다.
도 9A에 도시된 구조가 형성된 후, 도구 (1000)가 반경화 형광 수지 (504) 및 반투명 수지 (900)를 절단하는데 사용되어 도 10A에 도시된 바와 같이 홈 (1002)을 형성한다. 그 후 홈 (1002)은 도 10B에 도시된 바와 같이 반사 물질 (1004)로 채워진다. 그 후 경화가 선택적으로 수행될 수 있다. 최종적으로 반사 물질 (1004) 및 캐리어 (500)가 순차적으로 또는 동시에 절단되어 도 10C에 도시된 바와 같이 발광 장치를 형성한다. 발광 장치는 기판 (510)에 배치되는 LED 칩 (502), 그 위에 공형적으로 코팅되는 형광층 (514), 및 평평한 표면을 가지는 반투명층 (910)으로 구성되며, 반사부 (1014)는 형광층 (514)의 반대 측부 및 반투명층 (910)의 반대 측부 표면에 형성된다.
도 3에 도시된 발광 장치에서 형광층 (304)은 기판 (510)의 가장자리까지 뻗어 있으며 기판 (510)의 가장자리와 동일한 높이를 가진다. 그러나, 일부 변형예에서는 형광층은 도 11A 및 도 11B에 도시된 바와 같이 기판의 가장자리까지 뻗어있지 않다.
도 11A에 도시된 변형예에서 형광층 (1110)은 기판 (510)의 가장자리까지 뻗어있지 않으며 따라서 기판 (510)의 표면이 부분적으로 노출된다. 이는 형광층 (1110)이 기판 (510)의 가장자리에서 들뜰 수 있는 위험을 줄여준다. 또한 도 11B에 도시된 변형예에서 반투명층 (1112)이 형광층 (1110) 외부에 제공될 수 있다. 이 경우 반투명층 (1112)은 형광층 (1110)을 완전히 덮어서 형광 물질 (1110)의 수분 및 산소에 대한 저항성을 더 증가시킨다. 도 11B에서 반투명층 (1112)의 측부는 기판 (510)의 측부 표면과 동일한 높이에 있을 수 있다. 그러나, 본 발명은 이러한 구성에 제한되지 않으며, 반투명층 (1112)의 측부 표면은 기판 (510)의 그것과 동일한 높이에 있지 않을 수 있다.
본 발명에서는 형광층이 기판의 가장자리로 뻗어가는 것을 방지하는 방법에 제한을 두지 않는다. 예를 들면, 홈이 만들어져 캐리어 표면의 일부가 노출되도록 형광층은 도 5C의 단계에서의 적층 후 미리 절단될 수 있다. 이어서, 도 5D에 도시된 바와 같이, 이러한 홈을 따라 싱귤레이션이 캐리어 상에서 수행된다. 다른 실시예에서는 도 5D에 도시된 싱귤레이션 단계 후, 기판의 가장자리를 덮는 형광층의 일부를 제거하기 위해 단일 발광 장치에 대해 커팅이 이루어져 기판 표면의 가장자리를 노출시킨다. 또 다르게는 도 5B의 단계에서 미리 절단된 반경화 형광 수지가 제공된다. 홈 대신 트레이스(trace)가 형성되도록 형광 수지가 미리 절단된다. 후에, 도 5C의 적층 단계가 수행될 때, 형광 수지는 응력(stress)하에서 트레이스를 따라 조각들로 분리된다. 따라서 후속적인 싱귤레이션 동안에 형광층을 절단시킬 필요가 없으며 이로써 형광층과 기판 사이의 분리의 위험성을 제거한다.
본 발명에서는 형광층이 공형적으로 LED 칩 및 기판에 코팅되지만 그 두께는 균일할 필요가 없다. 일부 변형예에서 형광층은 도 12에 도시된 바와 같이 가변적인 두께를 가진다.
도 12에 도시된 발광 장치에서 형광층 (1210)은 다양한 발광효과를 제공하기 위해 칩 (502)과 기판 (510) 위에 각각 형성되는 v 절개부 (1212a, 1212b)를 가진다. 특히 본 발명에서는 두께의 변경에 제한을 두지 않는다. 예를 들면 국부적 변형으로서 다양한 형태의 절개부 또는 벌지(bulges)가 형광층 (1210)에 형성될 수 있다. 또 다르게는 표면이 국부적으로 거칠게 만들 수 있다. 본 발명에서 형태 변형의 수 및 위치는 실제 필요에 따라 이뤄질 수 있다. 본 발명에서는 이러한 국부적 형태 변형법에 제한을 두지 않으며 임의의 적당한 접근법이 수행될 수 있다. 예를 들면 도구를 사용하여 경화된 형광층에 절개부를 형성시킬 수 있다. 또 다르게는 반경화 형광층을 제조하는 공정에서, 혼합물이 박층 형성 단계에서 거친 표면의 평면에 가해져, 형성된 반경화 형광층은 대응하는 거친 표면을 갖게 된다.
본 발명에서는, 형광 물질의 불량화(degradation)를 최소화하기 위해서, 11 g/㎡/24Hr 이하의 투습성 및 400 ㎤/㎡/24Hr 이하의 산소 투과성을 가지는 수지 조성물을 밀봉 수지 (encapsulation resin, 공형 공정으로의 형광층 및/또는 반투명층을 칭함)로 사용하는 것이 바람직하다. 특히, 그러한 밀봉 수지는 사가-망간-활성 형광 물질을 보호하는 데 효과적이다. 하기의 실험은 밀봉 수지의 장점을 설명하기 위함이다.
도 17은 밀봉실험을 도시한다. 발광 장치 (1700)는 발광칩 (1702), 분배 수지 (1704) 및 적색 형광 물질 (1706)을 포함한다. 분배 수지 (1704)는 발광칩 (1702)을 덮고 적색 형광 물질 (1706)은 밀봉 수지 (1704) 내에 배분된다. 적색 형광 물질은 사가-망간-활성 형광 물질일 수 있으며 그것의 화학구조는 상기한 바와 같다. 본 실시예에서는 발광칩 (1702)을 전달하는 지지부 (1708)가 더 존재하며, 분배 수지 (1704)가 그 위에 인가된다. 지지부 (1708)는 발광 장치의 실제 설계에 따라 도 17에 도시된 것과 다른 구조로 형성될 수 있다. 특히, 상기한 기판/캐리어가 지지부로 사용될 수 있으며, 혼합된 사가-망간-활성 형광 물질을 보호하기 위해 상기 언급된 특성의 수지 조성물이 형광층을 만드는 데 사용될 수 있다. 그러나, 상기 수지 조성물은 반투명층을 형성시키는데 사용될 수 있으며 사가-망간-활성 형광 물질을 가지는 형광층에 인가될 수 있다. 이는 반투명층이 형광층보다 낮거나 또는 동일한 투습성 및 산소 투과성을 갖게 하여 수분/산소의 침투 또는 흡수를 더 잘 막을 수 있게 한다. 도 17에서 발광칩 (1702)은 제1광선 (1703)을 발하게 구성되며, 이는 적색 형광 물질 (1706)을 자극시켜 제2광선 (1707)을 발하도록 한다.
또한, 일부 변형예에서는 도 18에 도시된 바와 같이 산질화물 형광 물질이 더 첨가될 수 있다. 도 18의 발광 장치 (1800)에서는, LED 칩 (1702), 분배 수지 (1704) 및 적색 형광 물질 (1706) 이외에 분배 수지 (1704)에 첨가되는 산질화물 형광 물질 (1802)이 존재할 수 있다. 산질화물 형광 물질 (1802)은 상기한 화학식을 가진다.
본 발명에서 분배 수지는 페닐 실록산 수지 조성물 또는 메틸 실록산 수지 조성물일 수 있다. 분배 수지는 예를 들면 1.5 이상, 바람직하게는 1.5와 1.6 사이의 굴절률을 가진다. 분배 수지는 상기한 형광 물질을 함유할 수 있으며, 착색제, 광분산제, 필러 및/또는 기타 첨가제를 더 함유할 수 있다.
몇 가지 실험이 본 발명에 개시된 특성을 가지는 수지 조성물의 장점을 보여 주기 위해서 논의된다. 그러나, 본 발명의 범위가 이에 제한되는 것은 아니다.
비교예 1
450 nm 광선을 선택하여 CaAlSiN3:Eu2+ (일본 NEMOTO사로부터 습득)의 적색 형광 물질의 발광 스펙트럼을 확인하였으며, 그 결과를 도 19에 도시한다.
실험예 1
450 nm 광선을 선택하여 본 발명의 K2Si0.95F6:Mn4+ 0.05 의 적색 형광 물질의 발광 스펙트럼을 확인하였으며, 그 결과를 도 19에 도시한다.
도 19로부터 알 수 있듯이 비교예 1은 750 nm까지 확장되는 넓은 발광 스펙트럼을 가진다. 그것은 낮은 순도 및 낮은 광도의 적색광을 발하여서 백색광의 발광효율에 부정적인 영향을 주었다. 반면에 본 발명의 적색 형광 물질 K2Si0.95F6:Mn4+ 0.05 화합물은 주로 600 nm 내지 650 nm의 범위내에서 발광하였으며 따라서 상업적 적색 형광 물질의 결함을 극복하였다.
실험예 2
(Si,Al)6(O,N)8:Eu2+ (일본 DENKA 주식회사로부터 습득) 및 K2Si0.95F6:Mn4+ 0.05 를 1.5 : 1의 중량비로 혼합한 후 밀봉 수지 A (10.5 g/㎡/24Hr의 투습성, 382 ㎤/㎡/24Hr의 산소 투과성을 가짐)에 첨가하여 수지의 중량과 분말의 총중량 사이의 비가 1 : 1.2가 되도록 하였다. 그 후 형광 물질을 함유하는 밀봉 수지를 InGaN 칩을 밀봉시키는데 사용하였다.
실험예 3
Sr7(Si,Al)12(O,N,C)25: Eu2+ 및 K2Si0.95F6:Mn4+ 0.05를 1 : 1의 중량비로 혼합한 후 밀봉 수지 A (페닐계 실리콘, 10.5 g/㎡/24Hr의 투습성, 382 ㎤/㎡/24Hr의 산소 투과성)에 첨가하여 수지의 중량과 분말의 총중량 사이의 비가 1 : 0.8이 되도록 하였다. 그 후 형광 물질을 함유하는 밀봉 수지를 InGaN 칩을 밀봉시키는데 사용하였다.
점등 테스트 (20 mA의 광전류로)를 각각 실험예 2 및 실험예 3에서 제조된 발광 장치에 대해 수행하였으며, 그 결과를 하기 표 1에 기재하고, 그것의 스펙트럼을 도 20에 도시한다.
Figure pat00002
표 1로부터 CIE-x와 CIE-y가 동일한 상태에서 실험예 2는 100% 효율을 보였으나 실험예 3은 실험예 2에 비해 34% 이상 더 높은 효율을 제공하였음이 명백하게 보여진다. 효율의 증가는 실험예 3과 실험예 2에서 Sr7(Si,Al)12(O,N,C)25: Eu2+ 형광 물질 ((Sr,Ca,Ba) Al, Si, O, N, C, Eu 함유) 사이의 화학원소들의 차이로부터 기인하는 것일 것이다.
도 21은 실험예 3의 색도도이며, 컬러필터 뒤의 광은 84%의 NTSC 색상 영역 값을 가진다.
비교예 2
Sr7(Si,Al)12(O,N,C)25: Eu2+ 및 K2Si0.95F6:Mn4+ 0.05를 1 : 1의 중량비로 혼합한 후 밀봉 수지 B (페닐계 실리콘, 15 g/㎡/24Hr의 투습성, 726 ㎤/㎡/24Hr의 산소 투과성을 가짐)에 첨가하여 수지의 중량과 분말의 총중량 사이의 비가 1 : 0.8이 되도록 하였다. 그 후 형광 물질을 함유하는 밀봉 수지를 InGaN 칩을 밀봉시키는데 사용하였다.
실험예 3과 비교예 2에서 얻어지는 발광 장치를 내구성 테스트를 수행하기 위해 다양한 조건에서 점등시켰으며, 그 결과를 하기 표 2에 기재하고 있다.
Figure pat00003
표 2에 기재된 내구성 테스트에서 실험예 3과 비교예 2 사이의 단 하나의 차이점은 투습성 및 산소 투과성에 근거한다. 표 2에 기재된 결과에 따르면, 모든 테스트 구간하에서 실험예 3에서 얻어진 발광 장치는 비교예 2에서 얻어진 발광 장치에 비해 더 적은 IV 감소 및 더 적은 CIE 좌표 편차를 보였다. 이는 10.5 g/㎡/24Hr 이하의 투습성 및 382 ㎤/㎡/24Hr 이하의 산소 투과성을 가지는 수지와 함께 작동될 때 본 발명의 형광 물질들의 조합물이 가수분해와 열화에 더 잘 견딜 수 있다는 것을 입증하는 것이다.
요약하면, 특정한 물리적 성질의 밀봉 수지와 함께 A2[MF6]:Mn4+의 화학식을 가지는 적색 형광 물질을 사용함으로써 본 발명은 TV 백라이트 소스의 색상 영역을 확장시킬 수 있을 뿐만 아니라 적색 형광 물질이 가수분해 및 열화되는 것을 방지할 수 있으며, 이로써 개시된 발광 장치의 전반적인 신뢰도를 향상시킬 수 있다. 또한, 본 발명에 따르면, 서로 다른 색상들의 형광 물질들을 추가로 사용하여 백라이트 소스의 색상 영역을 더 확장시킬 수 있다.
<<제3실시예>>
하기 설명은 발광 장치의 칩이 배선을 필요로 하는 경우, 즉 수평칩 또는 수직칩이 개시된 발광 장치에 사용되는 경우에 관한 것이다. 수평칩 또는 수직칩이 본 발명의 칩으로서 사용될 때 전도성 와이어는 칩의 상부표면을 기판의 회로패턴과 연결시키도록 제공되어야 한다. 이 경우 강성의 수지를 전도성 와이어에 인가하는 종래의 접근법에서는 와이어가 쉽게 파손된다. 본 발명은 형광층의 전구체로서 반경화 형광 수지를 다르게 사용하여, 반경화 형광 수지는 그 형태를 전도성 와이어에 일치시킨다. 또 다르게는 전도성 와이어가 수지의 적용으로 인해 파손되지 않도록 수지를 관통할 수 있다. 그 후 경화된 형광층은 후속적으로 인가된 반투명층 또는 다른 외부 물질 및 응력을 흡수하기 위한 전도성 와이어 사이에서 완충역할을 하여 전도성 와이어를 보호하거나 또는 칩과 전극 사이의 연결을 보호한다.
본 실시예에서 형광층은 공형적으로 전도성 와이어에 코팅된다. 전도성 와이어 아래에 공동부(void portion)가 형성될 수 있다. 형광층은 공동부의 두 측단부로부터 전도성 와이어 측으로 배치된다. 다른 실시예에서는 공동부가 전도성 와이어 밑에 형성되지 않으며, 따라서 형광층이 전도성 와이어를 완전히 둘러쌀 수 있다. 또 다르게는 전도성 와이어는 형광층을 관통하며 가장 높은 지점 또는 정점을 가진다. 이 경우 칩에 연결되는 전도성 와이어의 끝부분은 형광층에 의해 둘러싸인다. 도 13 및 도 14는 전도성 와이어와 관련된 다양한 실시예를 도시한다.
우선, LED 칩 (1302)이 캐리어 (1300) 위에 배치된 후, 도 13A에 도시된 바와 같이, 와이어 결합 (wire bonding)이 이루어져, 적어도 하나의 전도성 와이어 (1304)의 한쪽 끝이 LED 칩 (1302)의 상부표면에 연결되고 전도성 와이어 (1304)의 다른 쪽 끝이 캐리어 (1300)의 전도성 패턴 (도시되지 않음)에 연결된다.
그 후 반경화 형광 수지 (1306)가 제공되며 적층 작업이 수행된다. 적층 후 반경화 형광 수지 (1306)가 공형적으로 전도성 와이어 (1304)를 덮게 되는데, 이는 조립체의 평면도에서 반경화 형광 수지 (1306)가 두 측면으로부터 전도성 와이어 (1304) 측으로 배치된다는 것을 의미한다. 일부 실시예에서 공동부는 도 13B에 도시된 바와 같이 전도성 와이어 밑에 형성될 수 있다. 전도성 와이어 (1304) 밑의 공동부 (1308)는 발광 장치에서 응력 완충역할을 하여 수지 (1306)가 가열중 팽창할 때 발생되는 벌크 응력을 처리한다. 도 13B에서는 공동부 (1308)가 있는 전도성 와이어 (1304)가 하나만 존재하지만, 그러한 공동부 (1308)가 각각의 전도성 와이어 아래 형성될 수 있음을 당업자라면 본 발명을 참조함으로써 알 수 있으며, 이러한 모든 변경은 본 발명의 범위내에 있다.
그 후, 선택단계로서, 도 13C에 도시된 바와 같이, 반투명 수지 (1309)가 반경화 형광 수지 (1306)에 인가되고 경화된다. 반투명 수지 (1309)는 바람직하게는 에폭시 수지와 같은 강성 수지층이다. 최종적으로 경화된 반투명 수지 (1309), 형광 수지 (1306) 및 캐리어 (1300)를 순차적으로 또는 동시에 절단하기 위해 싱귤레이션이 수행되고, 도 13D에 도시된 바와 같이 발광 장치를 형성시킨다. 기판 (1310) 상에서 반투명층 (1319)은 형광층 (1316)을 덮고, 형광층 (1316)은 공형적으로 전도성 와이어 (1304)를 덮으며, 공동부 (1308)는 전도성 와이어 (1304) 밑에 형성된다. 도 13D는 공동부 (1308)가 있는 발광 장치를 도시하지만, 본 발명은 일부 실시예에서 그러한 공동부를 갖지 않으며 형광층이 전도성 와이어를 완전히 둘러싸도록 되어 있다. 또한, 광 수렴을 향상시키기 위해 도 10C에 도시된 바와 같이 반사부가 첨가될 수 있다.
일부 변형예에서, 전도성 와이어는 형광층을 관통할 수 있다. 특히, 전도성 와이어는 형광층을 통과하면서 가장 높은 지점 또는 정점을 가지며, 도 14A 내지 도 14C에 도시된 바와 같이, LED 칩과 발광 장치에 각각 연결되는 전도성 와이어의 양 끝이 형광층으로 둘러싸일 수 있다.
도 13A에 도시된 바와 같이 와이어 본딩 단계가 수행된 후, 반경화 형광 수지 (1406)가 제공되고 적층 작업이 수행된다. 적층 후 전도성 와이어 (1404)가 반경화 형광 수지 (1406)를 관통하는데 이는 도 14A에 도시된 바와 같이 조립체의 측면도에서 반경화 형광 수지 (1406)가 공형적으로 LED 칩 (1402)의 표면에 코팅되며 전도성 와이어 (1404)의 양 끝을 둘러싼다는 것을 의미한다. 선택적인 단계로서 도 14B에 도시된 바와 같이 경화를 수행하기 전에 반투명 수지 (1408)가 반경화 형광 수지 (1406)에 제공된다. 수지 (1408)는 바람직하게는 강성 수지, 예를 들면 에폭시드이다. 최종적으로 경화된 반투명층 (1418) 및 기판 (1410)을 순차적으로 또는 동시에 절단시킴으로써 싱귤레이션을 수행하여 도 14C에 도시된 바와 같이 발광 장치를 형성시킨다. 하나의 실시예에서 전도성 와이어 (1404)는 형광층 (1416)을 관통하며 양 끝이 형광층 (1416)으로 덮이게 된다. 또한, 도 10C에 도시된 바와 같이 광 집속을 향상시키기 위해 반사부를 첨가할 수 있다.
일부 다양한 다른 미도시 예에서, 와이어 칩이 도 7B에 도시된 바와 같이 실시예에서 사용될 수 있다. 이 경우 반사부 및 발광 다이오드 칩은 서로 동일한 높이에 있거나 또는 반사부가 LED 칩보다 높은 위치에 있으며 형광층은 반사부에 코팅된다. 발광 장치는 발광 장치에서 LED 칩을 전극과 연결시키는 적어도 하나의 전도성 와이어를 또한 포함한다. 형광층은 전도성 와이어의 일부분을 둘러싸며, 반사부는 전도성 와이어의 다른 부분을 둘러싼다.
<<제4실시예>>
본 발명에 따라 이방전도성 접착제 (ACA) 및 몰딩 공정을 이용하여 제조된 발광 장치가 설명된다. 우선 제조공정에 대해 도 15를 참조한다. 금속 리드 프레임이 캐리어/기판으로 사용되지만 본 발명의 실행은 이에 제한되는 것은 아니며 PCB 또는 다른 물질이 대신 사용될 수도 있다는 것을 유념해야 한다.
단계 1에서 금속 리드 프레임 (1500)이 이형필름에 제공되며, 금속 리드 프레임 (1500)의 측부는 이형필름에 부분적으로 또는 완전히 내장될 수 있다 (도 15A).
단계 2에서 ACA (1502)는 금속 리드 프레임 (1500)에 배치된다 (도 15B).
단계 3에서 ACA (1502)는 LED 칩 (1504)을 금속 리드 프레임 (1500)에 고정시킨다 (도 15C).
단계 4에서 LED 칩 (1504)의 표면에 위치될 수 있는 반경화 형광 수지 (1506)가 공형 패턴으로서 제공된다. 필요시 반경화 형광 수지 (1506)는 ACA (1502)의 측부 표면 및 금속 리드 프레임 (1500)의 측부 표면을 덮도록 뻗어있을 수 있다 (도 15D). 또한, 반경화 형광 수지 (1506)는 형광 물질을 함유한다.
단계 5에서 반투명 수지 (1508)가 반경화 형광 수지 (1506)에 제공된다 (도 15E).
단계 6에서 복수의 발광 장치를 형성하기 위해 싱귤레이션이 수행된다 (도 15F).
상기한 단계들을 통해서 도 16A에 도시된 발광 장치가 제조된다. 발광 장치는 한 쌍의 전극 패드 (1600, 1602)를 포함하는 기판을 포함하며, 바람직하게는 기판은 한 쌍의 전극 패드, LED 칩 (1604), 형광층 (1616), 반투명층 (1618) 및 이방 전도성 접착제 (ACA) (1610, 1612)로 구성된다. LED 칩 (1604)은 바람직하게는 플립칩이며 다이 본딩에 의해 전극 패드 (1600, 1602)에 결합된다. 즉 LED 칩 (1604)은 전도성 와이어를 사용하지 않고 전극 패드 (1600, 1602)에 직접 전기적으로 연결된다. 전극 패드 (1600) 상의 ACA (1610) 및 전극 패드 (1602) 상의 ACA (1612)는 서로 분리되어 있다. 형광층 (1616)은 공형적으로 LED 칩 (1604), ACA (1610, 1612) 및 전극 패드 (1600, 1602)을 덮고 전극 패드 (1600, 1602)의 측부 표면 (1600a, 1602a)의 일부를 덮도록 뻗어 있다. 반투명층 (1618)은 형광층 (1616)을 덮고 있으며 측부 표면 (1618a)은 형광층 (1616)의 측부 표면 (1616a)과 동일한 높이를 가진다. 본 실시예에서 금속 리드 프레임은 이형필름 (도시되지 않음)에 완전히 내장되지 않으며 전극 패드 (1600, 1602)의 부분만을 포함한다. 따라서 전극 패드 (1600, 1602)의 일부가 이형필름에 의해 덮이게 되며 타 부분은 형광층 (1616)에 의해 덮인다. 이형필름의 제거 후, 이형필름으로 이미 덮여있던 부분이 노출되며 형광층 (1616) 및 반투명층 (1618)으로부터 자유롭게 된다. 이는 발광 장치의 측부에 계단구조를 초래한다. 즉, 형광층 (1616)의 측부 표면 (1616a) 및 반투명층 (1618)의 측부 표면 (1618a)은 전극 패드 (1600, 1602)의 측부 표면 (1600a, 1602a)과 동일한 높이를 갖지 않는다.
일부 변형예에서는, 도 16B에 도시된 바와 같이, ACA (1606)가 P-타입 전극 패드 (1600) 및 N-타입 전극 패드 (1602)를 둘 다 계속 덮고 있으며, 이로써 단락(short circuit)의 위험없이 칩 (1604)의 바닥에서 광을 잘 반사시킨다. 본 변형예에서의 ACA (1606)가 연속 형태임에도 불구하고, ACA의 특성으로 인해, 전기 전도는 칩 (1604)의 전극들 (1614)과 전극 패드 (1600, 1602) 사이의 영역에 제한되며 나머지 다른 부분은 전기 절연된다는 것을 유념해야 한다. 이는 발광 장치를 단락으로부터 안전하게 한다.
일부 변형예에서, 도 16A의 발광 장치의 다른 형태, 전극 패드 (1600, 1602)는 이형필름에 완전히 내장된다. 따라서 이형필름의 제거 후 전극 패드 (1600)의 측부 표면 (1600a) 및 바닥 (1600b) 및 전극 패드 (1602)의 측부 (1602a) 및 바닥 (1602b)이 형광층 (1616) 및 반투명층 (1618) 밖으로 완전히 노출된다. 또한, 형광층 (1616)은 도 16C에 도시된 바와 같이 전극 패드 (1602, 1612)상에 뻗어 있다. 또한, 본 변형예에서 ACA (1610, 1612)는 제한없이 임의의 구조일 수 있으며, 도 16A 또는 도 16B에 도시된 것일 수 있다.
일부 변형예에서, 전극 패드 (1600, 1602)의 측부 표면 (1600a, 1602a)은 도 16D에 도시된 바와 같이 각각 형광층 (1616)의 측부 표면 (1616a) 및 반투명층 (1618)의 측부 (1618a)와 동일한 높이를 가진다.
형광층 (1616)이 형광 물질을 함유하기 때문에 반투명층 (1618)과 형광층 (1616)의 측부 표면이 서로 동일한 높이에 있을 때 일부 전환 광이 직접 형광층 (1616)의 측부 표면으로부터 발하게 되어서 일관성 없는 광색상을 초래하게 된다. 이러한 문제를 다루기 위해서, 일부 변형예에서는 반투명층 (1618)이 도 16E에 도시된 바와 같이 형광층 (1616)의 측부 표면 (1616a)을 덮도록 뻗어 있으며 전극 패드 (1600, 1602)의 바닥과는 동일한 높이에 있지 않다.
일부 변형예에서는, LED 칩과 전극 사이에 적절한 기계적 강도를 유지하기 위해서, 특히 전극 패드 (1600, 1602)가 칩 (1064) 보다 얇은 경우 형광층 (1616)은 도 16F에 도시된 바와 같이 P-타입 전극 패드 (1600)와 N-타입 전극 패드 (1602) 사이의 스페이스 (1608)까지 뻗어있을 수 있다. 또 다르게는 도 16G에 도시된 바와 같이 형광층 (1616)이 전극 패드 (1600, 1602)의 측부 표면 (1600a, 1602a)을 완전히 덮도록 뻗어있을 수 있다. 따라서 수지를 추가로 인가하는 것은 발광 장치의 기계적 강도를 증가시키는데 도움이 된다. 따라서 반경화 형광층 (1616)이 사용되는 경우 외력을 사용하여 형광층 (1616)이 전극 패드 (1600, 1602) 사이의 스페이스에 들어가게 하거나 또는 전극 패드 (1600, 1602)를 덮도록 뻗어가게 할 수 있으며 이로써 경화된 후 형광층은 발광 장치의 기계적 강도를 향상시키고 ACA (1610, 1612)를 보호하는데 기여하게 된다.
상기한 변형예들 이외에 캐리어/기판의 기계적 강도를 향상시키는 접근법으로서 스페이스 필러 (1620)가 전극 패드 (1600, 1602)의 측부 표면 (1600a, 1602a)에 제공되거나 스페이스 (1608)에 채워질 수 있다. 도 16H를 참조하면, 측부 표면 (1600a, 1602a)과 스페이스 (1608) 모두 스페이스 필러 (1620)를 가지게 된다. 형광층 (1616)의 측부 표면 (1616a) 및 반투명층 (1618)의 측부 표면 (1618a)은 스페이스 필러 (1620)의 측부 표면 (1620a)과 동일한 높이에 있다.
일부 변형예에서 ACA 대신에 이방전도성 필름 (ACF)을 사용할 수 있으며 이로써 발광 장치의 기계적 강도를 더 향상시키고 LED 칩이 전극 패드로부터 분리되는 것을 방지할 수 있다. 특히 ACF (1622)는 프린팅 또는 코팅과 같은 다양한 방식으로 형성될 수 있다. ACF (1622)는 더 나은 반사율을 위해 상기한 반사 입자를 포함할 수 있다. ACF (1622)의 인가영역이 LED 칩 (1604)과 전극 패드 (1600, 1602)의 조합영역 보다 큰 경우 광 추출효율이 더 증가된다. 또한, ACF (1622)가 칩 (1604)의 전극 (1614)상에 직접 형성되도록 ACF를 웨이퍼에 직접 인가할 수 있다. 이로써 ACF를 패키징 작업중 전기 전도성 리드 프레임에 인가하는 공정을 생략할 수 있다. ACF (1622)의 영역은 도 16I에 도시된 바와 같이 칩 (1604)의 전극 (1614)의 영역과 동일한 크기일 수 있다. 그러나, 도 16J에 도시된 바와 같이, 작업을 단순화시키기 위해서 ACF (1622)의 영역은 칩 (1604)의 전극 (1614) 보다 약간 더 크거나 또는 전극 패드 (1600, 1602)의 영역과 심지어 동일할 수도 있다. 후자의 경우 ACF (1622)의 측부 표면은 발광층 (1618), 형광층 (1616), 및 전극 패드 (1600, 1602)의 측부 표면과 동일한 높이에 있게 된다. 또한, ACF는 P-타입 전극 패드 또는 N-타입 전극 패드와 일치할 필요는 없으며 (예, 사각형태), 충분한 조합 영역을 제공하는 한 어떠한 형태도 가능하다.
도 16A 내지 도 16J에 도시된 바와 같이 발광 장치는 ACA를 사용하고 있지만, ACA 대신에 ACF를 사용할 수 있으며 동일한 외관 및 형태를 가진다는 것을 유념해야 한다.
또한, ACF를 이용하여 발광 장치를 제조하는 방법은 하기 단계들로 이루어진다.
단계 1: 금속 시트를 제공하는 단계;
단계 2: ACF를 사용하여 LED 칩을 금속 시트에 결합시키는 단계;
단계 3: 공형 패턴으로서 LED 칩의 표면에 위치되기 위해 커버 시트를 제공하는 단계;
단계 4: 커버 시트에 전이 몰딩을 위해 수지를 제공하는 단계; 및
단계 5: 복수의 발광 장치를 형성하기 위해 싱귤레이션을 수행하는 단계.
상기한 예시적 공정은 ACF를 이미 갖춘 칩의 사용에 관한 것이나 (단계 2), 당업자라면 본 발명이 이에 제한되지 않는다는 것을 이해할 것이다. 선택적으로는 LED 칩에 대해 다이 본딩을 수행하기 전에 ACF가 전극 패드/지지대에 인가될 수 있다.
본 발명은 바람직한 실시예를 참조하여 설명되었으며, 실시예들이 본 발명의 범위를 제한하려는 것은 아니다. 또한, 본원에 개시된 내용은 당업자에 의해 용이하게 이해되고 구현될 수 있으며, 본 발명의 개념을 벗어나지 않는 모든 상응하는 변경 또는 변형은 첨부된 청구범위에 포함될 것이다.

Claims (20)

  1. 기판; 기판 위에 배치되는 LED 칩; 및 형광층을 포함하는 발광 장치로서, 형광층이 적어도 부분적으로 그리고 공형적으로 LED 칩 및 기판 위에 코팅되는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 기판은 한 쌍의 전극 패드로 구성되며, 전극 패드들이 스페이스에 의해 분리되어 있는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, LED 칩이 전극 패드에 직접 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  4. 제 2 항에 있어서, 전극 패드는 LED 칩의 두께보다 작은 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  5. 제 2 항에 있어서, 스페이스 필러가 스페이스에 채워지는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  6. 제 2 항에 있어서, 스페이스 필러가 전극 패드의 측부에 제공되는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 형광층의 측부가 스페이스 필러의 측부와 같은 높이에 있는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  8. 제 2 항에 있어서, 형광층이 스페이스에 채워지는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  9. 제 2 항에 있어서, 형광층이 전극 패드의 측부를 덮는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  10. 제 1 항에 있어서, 형광층에 공형적으로 코팅되는 반투명층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  11. 제 9 항에 있어서, 반투명층의 측부가 형광층의 측부와 같은 높이에 있는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  12. 제 9 항에 있어서, 반투명층은 형광층의 투습성 및 산소 투과성과 동일하거나 낮은 투습성 및 산소 투과성을 가지는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  13. 제 1 항에 있어서, LED 칩을 둘러싸는 반사부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  14. 제 13 항에 있어서, 반사부가 LED 칩에 접촉하는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  15. 제 13 항에 있어서, 반사부가 반투명층을 둘러싸며, 반투명층이 형광층에 코팅되는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  16. 제 1 항에 있어서, LED 칩과 기판을 연결하는 전도성 와이어를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  17. 제 16 항에 있어서, 형광층이 공형적으로 전도성 와이어에 코팅되는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  18. 제 16 항에 있어서, 공동부(void portion)가 전도성 와이어 아래 형성되는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  19. 제 16 항에 있어서, 전도성 와이어가 형광층을 관통하는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  20. 제 16 항에 있어서, 반사부를 더 포함하며, 반사부가 전도성 와이어의 일부를 둘러싸는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
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Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10256218B2 (en) * 2017-07-11 2019-04-09 Samsung Electronics Co., Ltd. Light emitting device package
JP2019029603A (ja) * 2017-08-03 2019-02-21 日亜化学工業株式会社 発光装置
CN107629791B (zh) * 2017-09-11 2020-09-25 苏州美纳福健康科技有限公司 一种Mn4+离子掺杂的红色荧光粉、制备方法及应用
US10720554B2 (en) * 2017-09-20 2020-07-21 General Electric Company Green-emitting phosphors and devices thereof
CN109904301A (zh) * 2017-12-11 2019-06-18 深圳市聚飞光电股份有限公司 芯片级封装多面发光led及其封装方法、背光模组
CN108417683A (zh) * 2018-01-22 2018-08-17 东莞中之光电股份有限公司 一种倒裝led汽车灯的封装方法
CN111712555B (zh) * 2018-02-12 2023-06-09 昕诺飞控股有限公司 照明装置、灯具和提供聚合物主体基质元件的方法
TWI662521B (zh) * 2018-03-28 2019-06-11 英屬開曼群島商錼創科技股份有限公司 顯示基板與顯示面板
CN110322782B (zh) * 2018-03-28 2021-12-07 英属开曼群岛商镎创科技股份有限公司 显示基板与显示面板
JP7243330B2 (ja) * 2019-03-15 2023-03-22 市光工業株式会社 発光素子及び車両用灯具、並びに発光素子の製造方法
TWI720785B (zh) * 2020-01-15 2021-03-01 東貝光電科技股份有限公司 微型led發光裝置及其製造方法
CN113087946B (zh) * 2021-04-07 2021-12-14 昆明理工大学 一种基于应力发光材料的可重复记忆型应力薄膜的制备方法

Family Cites Families (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7157745B2 (en) * 2004-04-09 2007-01-02 Blonder Greg E Illumination devices comprising white light emitting diodes and diode arrays and method and apparatus for making them
JP2007134376A (ja) * 2005-11-08 2007-05-31 Akita Denshi Systems:Kk 発光ダイオード装置及びその製造方法
US20070215998A1 (en) * 2006-03-20 2007-09-20 Chi Lin Technology Co., Ltd. LED package structure and method for manufacturing the same
JP2008071955A (ja) * 2006-09-14 2008-03-27 Nichia Chem Ind Ltd 発光装置
US8940561B2 (en) * 2008-01-15 2015-01-27 Cree, Inc. Systems and methods for application of optical materials to optical elements
TWI381556B (zh) * 2009-03-20 2013-01-01 Everlight Electronics Co Ltd 發光二極體封裝結構及其製作方法
JP5775002B2 (ja) * 2010-01-29 2015-09-09 シチズン電子株式会社 発光装置の製造方法
JP5442554B2 (ja) * 2010-07-22 2014-03-12 シチズンホールディングス株式会社 発光ダイオードの製造方法
JP5519440B2 (ja) * 2010-08-03 2014-06-11 日東電工株式会社 発光装置
TW201216526A (en) * 2010-08-20 2012-04-16 Koninkl Philips Electronics Nv Lamination process for LEDs
US9166126B2 (en) * 2011-01-31 2015-10-20 Cree, Inc. Conformally coated light emitting devices and methods for providing the same
US20120236529A1 (en) * 2011-03-15 2012-09-20 Avago Technologies Ecbu Ip(Singapore) Pte. Ltd. Method And Apparatus For A Light Source
JP5962102B2 (ja) * 2011-03-24 2016-08-03 日亜化学工業株式会社 発光装置及びその製造方法
US8957430B2 (en) * 2011-06-15 2015-02-17 Cree, Inc. Gel underfill layers for light emitting diodes
CN104094426B (zh) * 2012-02-02 2017-09-01 西铁城时计株式会社 半导体发光装置及其制造方法
CN103311380A (zh) * 2012-03-08 2013-09-18 展晶科技(深圳)有限公司 半导体封装制程及其封装结构
JP2014036083A (ja) * 2012-08-08 2014-02-24 Toshiba Corp 半導体発光装置
KR20140095395A (ko) * 2013-01-24 2014-08-01 삼성전자주식회사 반도체 발광소자 및 발광장치
JP6328104B2 (ja) * 2013-04-20 2018-05-23 エムテックスマート株式会社 粉粒体の塗布方法
CN203205458U (zh) * 2013-04-22 2013-09-18 华中科技大学 一种led封装基板
DE102013207611A1 (de) * 2013-04-25 2014-10-30 Osram Gmbh Beleuchtungsvorrichtung mit optoelektronischem Bauelement
US9923132B2 (en) * 2013-05-24 2018-03-20 Cree, Inc. Solid state lighting component package with conformal reflective coating
DE102013107862A1 (de) * 2013-07-23 2015-01-29 Osram Opto Semiconductors Gmbh Oberflächenmontierbares optoelektronisches Halbleiterbauteil und Verfahren zur Herstellung zumindest eines oberflächenmontierbaren optoelektronischen Halbleiterbauteils
CN203406327U (zh) * 2013-07-30 2014-01-22 简稚文 发光二极管的封装结构
JP6209949B2 (ja) * 2013-11-13 2017-10-11 日亜化学工業株式会社 発光装置及び発光装置の製造方法
JP6237181B2 (ja) * 2013-12-06 2017-11-29 日亜化学工業株式会社 発光装置の製造方法
US20150226385A1 (en) * 2014-02-11 2015-08-13 Cree, Inc. Systems and Methods for Application of Coatings Including Thixotropic Agents onto Optical Elements, and Optical Elements Having Coatings Including Thixotropic Agents
KR20150106488A (ko) * 2014-03-11 2015-09-22 삼성디스플레이 주식회사 백라이트 유닛 및 이의 제조 방법
JP6540026B2 (ja) * 2014-12-26 2019-07-10 日亜化学工業株式会社 発光装置
US20160276546A1 (en) * 2015-03-18 2016-09-22 Genesis Photonics Inc. Chip package structure and method of manufacturing the same
KR20160130919A (ko) * 2015-05-04 2016-11-15 삼성전자주식회사 발광다이오드 패키지

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