KR20210019840A - 발광소자 다이 어레이를 이용한 조명 장치 및 그 제조방법 - Google Patents

발광소자 다이 어레이를 이용한 조명 장치 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 발광소자 다이 어레이를 이용한 조명장치는 베이스 시트, 복수의 발광소자 다이들, 투명 지지층을 구비한다. 복수의 발광소자 다이들 각각은 광 출사면과, 광출사면과 대향되고 플립 칩 본딩 전극들이 형성된 전극 형성면을 가지며, 전극 형성면이 베이스 시트에 부착되어 매트릭스 상으로 배열된다. 투명 지지층은 복수의 발광소자 다이들의 광출사면을 덮어서 균일한 광원간격으로 고정시키고, 광출사면을 통해서 출사된 광을 흡수해서 파장 변환시키는 형광체를 함유할 수 있다.

Description

발광소자 다이 어레이를 이용한 조명 장치 및 그 제조방법{Apparatus for Illumination using LED die Array and Method thereof}
본 발명은 발광소자 다이 어레이를 이용한 조명 장치 및 그 제조방법에 관한 것으로 특히 양/불량 분류 없이 웨이퍼 레벨의 발광소자(LED) 다이들을 직접 사용하여 광원모듈을 제작함으로써 제조원가를 절감시킬 수 있는 발광소자 다이 어레이를 이용한 조명 장치 및 그 제조방법에 관한 것이다
발광 소자, 예컨대 발광 다이오드(Light Emitting Diode : LED)는 전기 에너지를 빛으로 변환하는 반도체 소자의 일종으로, 기존의 형광등, 백열등을 대체하는 차세대 광원으로서 각광받고 있다.
발광 다이오드는 반도체 소자의 전위 갭을 이용하여 빛을 생성하므로 기존의 광원에 비해 수명이 길고 응답특성이 빠르며, 소비전력이 작은 친환경적 특징을 갖는다. 이에 따라, 기존의 광원을 발광 다이오드로 대체하기 위한 많은 연구가 진행되고 있으며, 발광 다이오드는 실내 및 실외에서 사용되는 각종 램프, 액정표시장치, 전광판, 가로등, 전조등과 같은 조명 장치의 광원으로서 널리 사용되고 있다.
최근에 플렉시블 디스플레이 분야에서 발광 다이오드의 칩 사이즈를 마이크로 단위로 제조한 마이크로 엘이디(micro LED)를 이용한 디스플레이 기술개발이 이루어지고 있다.
마이크로 엘이디는 통상 단방향 100㎛대, 장방향 200㎛ 대 다이 사이즈를 가진 것을 미니 엘이디(mini LED)라 하고, 10~100㎛ 대 다이 사이즈를 가진 것, 즉 100㎛이하의 사이즈를 마이크로 엘이디(micro LED)라 구분한다. 하여튼 미니 및 마이크로 엘이디 모두 마이크로 단위의 사이즈로 제작됨으로써 플렉시블 하며, OLED에 비해 대형화가 쉽고 제품수명이 높으며, 전력소모도 적게 들면서 조도가 높아 햇볕 등 강한 빛 아래에서도 잘 보이는 장점을 가지고 있다. 특히 마이크로 LED는 전력 소모 면에서 OLED 대비 5배~10배 이상의 전력 절감 효과가 있고, 100인치 이상의 대형 디스플레이를 양산할 수 있다.
현재 연구 개발되고 있는 마이크로 LED는 길이가 30마이크로미터에 불과하며, 현재 디스플레이에 사용되는 LED칩(약 300㎛)보다 길이는 10분의 1, 면적은 100분의 1 정도로 미세하다. 따라서 웨이퍼 상에서 칩을 분리하는 것이 쉽지 않고 패키징(기판 부착 및 전극 연결)하는데도 오랜 시간이 소요된다는 점이 단점이다. 마이크로 엘이디를 기존의 LED 칩과 같이 생산하려면 산술상으로만 따져도 100배 빠른 장비를 개발하거나 장비 100대를 추가해야하는 상황이다. 그러므로 수십~수백만개의 LED 칩 부착에 따른 원가 폭증 문제는 해결해야 할 점이다.
마이크로 엘이디를 제조하는 방법 중에서는 사파이어 기판 상에 LED 층을 형성시키는 방법이 가장 일반적이다. 다음으로는 크기가 작은 수백만 개 이상의 마이크로 엘이디 칩들을 플렉서블이나 평면 기판 상에 정밀하고 빠른 속도로 이송하는 정밀한 전사 기술이 필요하다. 현재까지 무기물 GaN 기반의 마이크로 엘이디 광원과 전사공정을 개발 완료해 상용화한 기업은 아직 전 세계적으로 없는 상황이다.
공개번호 10-2004-0009818 공개번호 10-2018-0092719 공개번호 10-2018-0105803 등록특허 10-1873259 등록특허 10-1658446 미국등록특허 10,297,712
본 발명의 목적은 양/불량 분류 없이 웨이퍼 레벨의 발광소자 다이들을 직접 사용하여 광원모듈을 제작함으로써 제조원가를 절감할 수 있는 발광소자 다이 어레이를 이용한 조명장치 및 그 제조방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 수십 볼트의 하이 파워 발광소자 광원을 낮은 원가로 제작할 수 있는 발광소자 다이 어레이를 이용한 조명장치의 제조방법을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 발광소자 다이 어레이를 이용한 조명장치는 베이스 시트, 복수의 발광소자 다이들, 투명 지지층을 구비한다. 복수의 발광소자 다이들 각각은 광 출사면과, 광출사면과 대향되고 플립 칩 본딩 전극들이 형성된 전극 형성면을 가지며, 전극 형성면이 베이스 시트에 부착되어 매트릭스 상으로 배열된다. 투명 지지층은 복수의 발광소자 다이들의 광출사면을 덮어서 균일한 광원간격으로 고정시키고, 광출사면을 통해서 출사된 광을 흡수해서 파장 변환시키는 형광체를 함유할 수 있다.
본 발명에서 베이스 시트 대신에 치환되는 조명용 기판을 더 구비하고, 조명용 기판은 전극 형성면의 플립 칩 전극과 연결되어 복수의 발광소자 다이들을 직병렬로 연결하기 위한 회로패턴이 형성된다.
또한 본 발명에서 조명용 기판과 투명 지지층 사이의 에지 부위를 몰딩하는 몰딩수단을 더 구비하는 것이 기계적 강도를 증가시키는 데 바람직하다.
본 발명에서 베이스 시트는 복수의 발광소자 다이들이 웨이퍼 레벨 상태에서 직접적으로 전사된 전사 필름이고, 전사 필름은 웨이퍼 레벨의 다이 분리 간격으로부터 고정된 균일한 광원간격으로 확장될 수 있다.
본 발명에서 투명 지지층에는 마이크로 렌즈 어레이가 더 형성될 수 있다.
본 발명에서 복수의 발광소자 다이들은 적어도 하나 이상의 리던던시 발광소자 다이들을 더 포함하고, 조명용 기판은 불량 발광소자 다이를 리던던시 발광소자 다이로 대체하는 리던던시 회로를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 발광소자 다이 어레이를 이용한 조명장치의 제조방법은 복수의 발광소자 다이들의 각 전극 형성면들이 부착된 베이스 시트를 준비하는 단계와, 복수의 발광소자 다이들을 다이 분리 간격으로부터 균일한 광원 간격으로 확장시키기 위하여 베이스 시트를 늘리는 단계와, 베이스 시트가 늘려진 상태에서 복수의 발광소자 다이들의 각 광출사면들을 형광체가 함유된 투명 지지층으로 덮는 단계를 구비한다.
본 발명에서 준비단계에서 균일한 광원간격으로 배열된 복수의 본딩 패드들이 형성된 조명용 기판을 더 준비하는 단계를 더 구비하고, 투명 지지층으로 고정된 복수의 발광소자 다이들의 광원 어레이를 조명용 기판에 플립 칩 본딩하는 단계와, 조명용 기판과 투명 지지층 사이의 에지부위를 몰딩수단으로 몰딩하는 단계를 더 구비할 수 있다.
본 발명에서 플립 칩 본딩하는 단계 이후에 투명 지지층으로 고정된 복수의 발광소자 다이들을 테스트하고, 테스트 결과 불량 발광소자를 리던던시 발광소자로 교체하는 리페어할 수도 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 발광소자 다이 어레이를 이용한 조명장치는 마이크로 칩들의 양/불량 분류없이 웨이퍼 레벨의 다이 어레이를 그대로 사용하여 조명장치를 제조함으로써 수백만개의 마이크로 칩들을 분류하는 테스트 공정을 거치지 않게 되므로 제조원가를 다운시킬 수 있다. 또한 수 십 내지 수 백개의 발광다이들을 분류없이 조명용 기판에 한번에 일괄적으로 전사함으로써 제조 원가를 대폭적으로 낮출 수 있으므로 저가의 하이파워 엘이디 조명장치의 제조가 가능하다.
다만, 본 발명의 효과는 상기에서 언급된 효과로 제한되는 것은 아니며, 상기에서 언급되지 않은 다른 효과들은 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명에 의한 발광소자 다이 어레이를 이용한 조명장치의 광원 모듈의 바람직한 일실시예를 설명하기 위한 도면.
도 2는 본 발명에 의한 발광소자 다이 어레이를 이용한 조명장치의 광원 모듈과 조명용 기판이 결합된 상태를 나타낸 도면.
도 3은 본 발명에 의해 발광소자 다이들(114)이 웨이퍼 레벨의 마이크로 칩 분리 간격으로 배열된 상태를 나타낸 도면.
도 4는 도 3의 발광소자 다이들(114)들이 신장에 의해 조명용 간격으로 배열된 상태를 나타낸 도면.
도 5는 본 발명에 의한 발광소자 다이 어레이를 이용한 조명장치의 평면도.
도 6은 도 5의 조명장치의 4*5 그룹의 등가 회로도.
도 7은 본 발명에 의한 발광소자 다이들을 이용한 조명장치의 제조방법을 설명하기 위한 공정순서도.
본문에 개시되어 있는 본 발명의 실시예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본문에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 구성요소에 대해 사용하였다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시(說示)된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 설명하고자 한다. 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명에 의한 발광소자 다이 어레이를 이용한 조명장치의 광원 모듈의 바람직한 일실시예를 설명하기 위한 도면이고, 도 2는 본 발명에 의한 발광소자 다이 어레이를 이용한 조명장치의 광원 모듈과 조명용 기판이 결합된 상태를 나타낸 도면이다.
도면을 참조하면, 발광소자 다이 어레이를 이용한 조명장치(100)의 광원 모듈(110)은 베이스 시트(112), 복수의 발광소자 다이들(114), 투명 지지층(116)을 구비한다.
본 발명에서 베이스 시트(112)는 복수의 발광소자 다이들(114)이 웨이퍼 레벨 상태에서 직접적으로 전사된 전사 필름이거나 신장특성이 개선된 조명용 배열 전용필름일 수 있다. 베이스 시트(112)는 웨이퍼 레벨의 다이 분리 간격으로부터 고정된 균일한 광원간격으로 확장될 수 있는 신장성이 좋은 재질이면 좋다. 복수의 발광소자 다이들(114)에 전류를 공급하기 위하여 베이스 시트(112)는 제거되어 조명용 기판(120)으로 치환될 수 있다.
복수의 발광소자 다이들(114) 각각은 광 출사면(114a)과, 광출사면(114a)과 대향되고 플립 칩 본딩 전극들(114c)이 형성된 전극 형성면(114b)을 가지며, 전극 형성면(114b)이 베이스 시트(112)에 부착되어 매트릭스 상으로 배열된다.
발광소자 다이들(114) 각각은 마이크로대 사이즈를 가진 엘이디 광원으로서, 예컨대 단방향 100㎛대, 장방향 200㎛ 대 다이 사이즈의 미니 엘이디 또는 10~100㎛ 대 다이 사이즈를 가진 마이크로 엘이디를 포함할 수 있다. 발광소자 다이들(114)은 자외선부터 적외선까지의 파장 대역 중에서 선택적으로 발광하게 된다. 발광소자 다이들(114)은 UV(ultra violet) LED 칩, 녹색 LED 칩, 청색 LED 칩, 또는 적색 LED 칩, 적외선 LED 칩을 포함할 수 있다. 발광소자 다이들(114)은 10㎛ 이상의 두께를 가질 수 있으며, 예컨대 10㎛ 내지 100㎛ 범위일 수 있다. 이러한 발광소자 다이들(114)은 수평형 칩 또는 수직형 칩에 따라 두께가 달라질 수 있으며, 실시예는 플립 칩일 수 있다. 발광소자 다이들(114)의 평면 구성은 다각형 형상 예컨대, 정 사각형 또는 직사각형 형상 및 원 형상일 수 있다. 발광소자 다이들(114)은 발광 구조물 및 전극층을 포함하며, 발광 구조물은 제1도전형 반도체층, 활성층 및 제2도전형 반도체층을 포함할 수 있으며, 자외선 내지 적외선 범위의 파장 중에서 선택적으로 발광할 수 있다. 발광 구조물은 III족-V족 화합물 반도체 및 II족-VI족 화합물 반도체를 포함할 수 있다. 전극층은 제1리드 전극과 연결되며 전원을 공급하고, 발광 구조물의 전극은 와이어 본딩 방식이 아니라 PCB 패턴이나 ITO로 직병렬 연결될 수 있다. 전극층은 단층 또는 다층으로 구현될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 발광소자 다이들(114)은 복수개가 적어도 하나의 행 또는 열로 배치되거나, 2행 또는/및 2열 이상으로 배열될 수 있다. 발광소자 다이들(114)이 복수로 배치된 경우, 서로 일정 간격을 두고 이격될 수 있다. 발광소자 다이들(114)은 일정한 간격을 갖거나 서로 다른 간격을 포함할 수 있다.
투명지지층(116)은 복수의 발광소자 다이들(114)의 광출사면(114a)을 덮어서 균일한 광원간격(s1)으로 고정시키고, 광출사면(114a)을 통해서 출사된 광을 흡수해서 파장 변환시키는 형광체(116a)를 함유할 수 있다. 형광체(116a)는 발광소자 다이(114)로부터 방출된 일부 광을 흡수하여 다른 파장의 광으로 파장 변환하게 된다. 형광체는 황색 형광체, 녹색 형광체, 청색 형광체, 적색 형광체 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 예를 들면, Eu, Ce 등의 란타노이드계 원소에 의해 주로 활성화되는 질화물계 형광체, 산질화물계 형광체, 사이어론계 형광체, Eu 등의 란타노이드계, Mn 등의 천이금속계의 원소에 의해 주로 활성화되는 알칼리 토류 할로겐 아파타이트 형광체, 알칼리 토류 금속 붕산 할로겐 형광체, 알칼리 토류 금속 알루민산염 형광체, 알칼리 토류 규산염, 알칼리 토류 황화물, 알칼리 토류 티오갈레이트, 알칼리 토류 질화규소, 게르마늄산염, 또는, Ce 등의 란타노이드계 원소에 의해 주로 활성화되는 희토류 알루민산염, 희토류 규산염 또는 Eu 등의 란타노이드계 원소에 의해 주로 활성화되는 유기 및 유기착체 등으로부터 선택되는 적어도 어느 하나 이상일 수 있다. 구체적인 예로서, 형광체를 사용할 수 있지만, 이것에 한정되지 않는다. 형광체(116a)으로부터 방출된 광과 다이(114)로부터 방출된 광은 백색 광으로 혼합될 수 있다. 백색 광은 색 온도 예컨대, 2000K 내지 15000K의 범위 내에서 색 온도를 가질 수 있다. 백색 광은 웜 화이트(Warm white), 쿨 화이트(Cool white) 또는 뉴트럴 화이트(Neutral white) 중 적어도 하나의 색온도를 가질 수 있다.
본 발명의 투명 지지층(116)은 SMT 공정에서의 고온 변형에 견딜 수 있는 예컨대 글라스 또는 내열성 폴리머 필름이 사용될 수 있다. 또한 투명지지층(116)의 일면에는 복수의 발광소자 다이들(114)을 접합시키기 위하여, 접착제(Si 등) 또는 반경화성 접착 필름을 사용할 수 있다. 또한 투명 지지층(116)의 다이들(114) 접착면과 대향되는 다른 면에는 각각의 다이들(114)에 대응하여 배치된 마이크로 렌즈 어레이(116b)가 더 형성될 수 있다. 여기서 마이크로 렌즈 어레이(116b)는 조명용에서는 디스플레이와 달리 반드시 다이들(114)에 1 : 1로 대응될 필요는 없다. 마이크로 렌즈 어레이(116b)는 출사광을 원하는 방향으로 집중시키거나 확산시키는 구조이면 된다.
도 2를 참조하면, 본 발명에서 베이스 시트(112) 대신에 치환되는 조명용 기판(120)을 더 구비하고, 조명용 기판(120)에는 전극 형성면(114b)의 플립 칩 전극(114c)과 연결되어 복수의 발광소자 다이들(114)을 직병렬로 연결하기 위한 회로패턴이 형성된다.
또한 본 발명에서 조명용 기판(120)과 투명 지지층(116) 사이의 에지 부위를 몰딩하는 몰딩수단(118)을 더 구비하는 것이 기계적 강도를 증가시키는 데 바람직하다. 몰딩수단(118)은 예컨대 실리콘 또는 에폭시 몰딩 컴파운드 일 수 있다.
도 3은 본 발명에 의해 발광소자 다이들(114)이 웨이퍼 레벨의 마이크로 칩 분리 간격으로 배열된 상태를 나타낸 도면이고, 도 4는 도 3의 발광소자 다이들(114)들이 신장에 의해 조명용 간격으로 배열된 상태를 나타낸 도면이다.
도면을 참조하면, 발광소자 다이들(114)은 웨이퍼 상에서 소자 폭(w), 분리 간격 (s0)을 포함한 피치(p0)로 배열되어 있다. 이러한 배열 상태 그대로 베이스 시트(112)에 전사된다. 발광소자 다이들(114)이 전사된 베이스 시트(112)는 신장 지그에 장착된 다음에 도 4에 도시한 바와 같이 사방으로 신장된다. 신장된 상태에서 발광소자 다이들(114)은 소자 폭(w), 조명용 간격(s1)을 포함한 피치(p1)으로 재배열되게 된다. 이와 같이 조명용 간격(s1)으로 재배열된 발광소자 다이들(114)은 도 4에 도시한 A 부분(일점쇄선으로 표시)과 같이 필요한 그룹 사이즈로 분리되어 조명용 광원 모듈(A)로 사용될 수 있다.
도 5는 본 발명에 의한 발광소자 다이 어레이를 이용한 조명장치의 평면도이고, 도 6은 도 5의 조명장치의 4*5 그룹의 등가 회로도이다.
도면을 참조하면, 본 발명의 실시예에서 4*4 그룹으로 분리시 불량 다이(114d)가 포함될 수 있으므로 불량 다이를 리던던시 다이로 대체할 리던던시 열(114e)를 더 포함시킨 5*4 그룹으로 구성할 수도 있다. 여기서 리던던시 대체 기술로는 전기적 퓨징 또는 레이저 퓨징 기술이 사용될 수 있다. 물론 리던던시 열 대신에 리던던시 행을 더 포함하거나 리던던시 행열을 모두 포함시킬 수도 있다.
도 6을 참조하면, 4*5 그룹 다이들은 모두 직병렬로 연결되어 있다. 불량 다이(114d)는 리던던시 열(114e)의 양품 다이로 전기적 퓨징 또는 레이저 퓨징 기술에 의해 대체될 수 있다. 도면에서 114f는 퓨징에 의해 회로연결이 오픈된 상태를 나타내고, 114g는 연결된 상태를 나타낸다. 이와 같은 리던던시 리페어 공정에 의해 불량 발광소자는 정상 리던던시 발광소자로 대체될 수 있게 된다. 따라서 각 발광소자의 단자 간 전압이 3V*4=12V의 하이파워 광원의 조립이 가능하다. 실시예에서는 간단하게 설명 편의를 위해 12V로 한정해서 설명하였으나 이에 국한되지 않고 발광소자의 직렬연결에 의해 18V, 24V, 36V 등의 다양한 하이 파워 광원의 제작이 가능하다.
도 7은 본 발명에 의한 발광소자 다이들을 이용한 조명장치의 제조방법을 설명하기 위한 공정순서도이다.
도면을 참조하면, 먼저 복수의 발광소자 다이들(114)의 각 전극형성면들이 부착된 베이스 시트(112)를 준비한다(S100). 여기서 베이스 시트(112)는 웨이퍼로부터 복수의 발광소자 다이들(114)이 칩 분리 간격으로 전사된 전사 필름일 수 있다. 한편 균일한 광원 간격으로 배열된 복수의 본딩 패드들이 형성된 조명원 기판(120)을 준비한다. 조명용 기판(120)은 예컨대 방열특성이 좋은 AlN 기판을 사용할 수 있다.
이어서 복수의 발광소자 다이들(114)을 칩 분리 간격으로부터 준비된 조명원 기판의 균일한 광원 간격으로 확장시키기 위하여 베이스 시트를 신장 지그에 장착 한 후에 원하는 광원 간격으로 배열되도록 신장시킨다(S102). 신장 공정에서 신장 챔버 내에서 적당한 온도 조건에서 신장시킬 수 있다.
다음으로 베이스 시트(112)가 늘려진 상태에서 복수의 발광소자 다이들(114)의 각 광출사면들을 형광체가 함유된 투명 지지층(116)으로 덮어서 광원 간격을 고정 지지시킨다(S104). 여기서 투명 지지층(116)은 폴리머 수지와 잠재성 경화제를 용매로 혼합한 폴리머 슬러리를 베이스 시트(112) 상에 도포한 후 건조시켜서 반경화성 수지필름을 형성한다. 이어서 반경화성 수지필름 상에 형광체 분말을 제공한 후 UV광을 조사하여 완전 경화시킨다. 이후에 마이크로 렌즈가 형성된 렌즈 필름을 적용하여 투명 지지층(116)을 완성시킨다. 이와 같이 투명 지지층(116)이 완성되면 발광소자 다이들(114)은 광원 간격으로 고정 지지되게 된다.
이어서 조명원 광원 그룹별로 절단하여 분리된 광원 모듈(A)을 형성한다(S106).
조명장치를 조립하기 위하여 광원 모듈(A)의 베이스 시트(112)를 제거한다(S108).
이어서 투명 지지층(116)으로 고정된 복수의 발광소자 다이들(114)을 조명원 기판(120)에 플립 칩 본딩한다(S110).
플립 칩 본딩 후에 조명용 기판(120)과 투명 지지층(116) 사이의 에지부위를 몰딩수단(118)으로 몰딩한다(S112).
플립 칩 본딩하는 단계 이후에 투명 지지층으로 고정된 복수의 발광소자 다이들을 테스트하고, 테스트 결과 불량 발광소자를 리던던시 발광소자로 교체하는 리페어한다(S114).
이와 같이 본 발명에서는 발광소자 다이들의 그룹으로 조명장치를 제조함에 있어서, 양/불량 테스트 공정을 거치지 않고 웨이퍼 레벨의 다수의 다이들을 직접 한꺼번에 조명용 기판에 전사하여 조명용 광원을 제작하므로 테스트-양/불량 분류-양품 재배열 등의 복잡한 공정들을 모두 제거할 수 있으므로 생산 코스트를 대폭적으로 줄일 수 있고, 제조시간 단축으로 생산성을 향상시킬 수 있어서 매우 경제적이다. 물론 양불량 테스트를 거치지 않기 때문에 소량의 불량 다이들이 포함될 수 있으나 디스플레이와 달리 조명장치에서는 10% 미만의 조도 변화는 수용 가능할 것이다. 보다 정확한 조도가 요구되는 조명장치 분야라면 리던던시 기술을 이용하여 원하는 조도를 정확하게 세팅시킬 수 있을 것이다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100 : 조명장치
110 : 광원 모듈
112 : 베이스 시트
114 : 마이크 발광소자 다이들
114a: 광 출사면
114b: 전극 형성면
114c: 플립 본딩 전극
114d: 불량 다이
114e: 리던던시 열
116 : 투명 지지층
116a: 형광체
116b: 마이크로 렌즈
118 : 몰딩수단
120 : 조명용 기판

Claims (9)

  1. 발광소자 다이 어레이를 이용한 조명장치에 있어서,
    베이스 시트;
    광 출사면과, 상기 광 출사면과 대향되고 플립 칩 본딩 전극들이 형성된 전극 형성면을 가지며, 상기 전극 형성면이 상기 베이스 시트에 부착되어 매트릭스 상으로 배열된 복수의 발광소자 다이들; 및
    상기 복수의 발광소자 다이들의 광 출사면을 덮어서 균일한 광원간격으로 고정시키고, 상기 광 출사면을 통해서 출사된 광을 흡수해서 파장 변환시키는 형광체를 함유하는 투명 지지층을 구비한 발광소자 다이 어레이를 이용한 조명장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 베이스 시트 대신에 치환되는 조명용 기판을 더 구비하고, 상기 조명용 기판은 상기 복수의 발광소자 다이들을 직병렬로 연결하기 위한 회로패턴이 형성되고, 회로패턴은 상기 전극 형성면의 플립 칩 전극과 연결되는 발광소자 다이 어레이를 이용한 조명장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 조명용 기판과 투명 지지층 사이의 에지부위를 몰딩하는 몰딩수단을 더 구비한 발광소자 다이 어레이를 이용한 조명장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 베이스 시트는 상기 복수의 발광소자 다이들이 웨이퍼 레벨 상태에서 직접적으로 전사된 전사 필름이고, 상기 전사 필름은 웨이퍼 레벨의 다이 분리간격으로부터 상기 균일한 광원간격으로 확장된 발광소자 다이 어레이를 이용한 조명장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 투명 지지층에는 다이 부착면과 대향되는 다른 면에는 마이크로 렌즈 어레이가 더 형성된 발광소자 다이 어레이를 이용한 조명장치.
  6. 제2항에 있어서, 상기 복수의 발광소자 다이들은 적어도 하나 이상의 리던던시 발광소자 다이들을 더 포함하고, 상기 조명용 기판은 불량 발광소자 다이를 리던던시 발광소자 다이로 대체하는 리던던시 회로를 더 포함하는 발광소자 다이 어레이를 이용한 조명장치.
  7. 발광소자 다이 어레이를 이용한 조명장치의 제조방법에 있어서,
    다이 분리간격으로 배열된 복수의 발광소자 다이들의 각 전극 형성면들이 부착된 베이스 시트를 준비하는 단계;
    상기 복수의 발광소자 다이들을 다이 분리간격으로부터 균일한 광원간격으로 확장시키기 위하여 상기 베이스 시트를 늘리는 단계; 및
    상기 베이스 시트가 늘려진 상태에서 상기 복수의 발광소자 다이들의 각 광 출사면들을 형광체가 함유된 투명 지지층으로 덮는 단계를 구비한 발광소자 다이 어레이를 이용한 조명장치의 제조방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 준비단계에서 균일한 조명용 광원간격으로 배열된 복수의 본딩 패드들이 형성된 조명용 기판을 더 준비하는 단계를 더 구비하고,
    상기 투명 지지층으로 덮는 단계 이후에 고정된 복수의 발광소자 다이들을 상기 조명용 기판에 플립 칩 본딩하는 단계; 및
    상기 조명용 기판과 투명 지지층 사이의 에지 부위를 몰딩수단으로 몰딩하는 단계를 더 구비한 발광소자 다이 어레이를 이용한 조명장치의 제조방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 플립 칩 본딩하는 단계 이후에 상기 투명 지지층으로 고정된 복수의 발광소자 다이들을 테스트하는 단계; 및
    상기 테스트 결과 불량 발광소자를 리던던시 발광소자로 교체하는 리페어하는 단계를 더 구비한 발광소자 다이 어레이를 이용한 조명장치의 제조방법.

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