KR20220165266A - 구동 ic가 내장된 반도체 발광 소자 패키지 및 그의 제조 방법, 그를 포함하는 디스플레이 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 실시 예에 따른 반도체 발광 소자 패키지는, 기판, 및 상기 기판의 상면 또는 배면에 형성된 구동 IC를 포함하는 구동 IC 칩, 상기 구동 IC가 형성된 면의 반대면에 부착되는 적어도 하나의 반도체 발광 소자, 및 상기 상면과 상기 배면 사이의 높이에 대응하게 형성되고, 상기 적어도 하나의 반도체 발광 소자 각각과 상기 구동 IC를 전기적으로 연결하는 복수의 측면 전극들을 포함한다.
Description
본 발명은 구동 IC가 내장된 반도체 발광 소자 패키지 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.
최근에는 디스플레이 기술분야에서 박형, 플렉서블 등의 우수한 특성을 가지는 디스플레이 장치가 개발되고 있다. 이에 반해, 현재 상용화된 주요 디스플레이는 LCD(Liguid Crystal Display)와 AMOLED(Active Matrix Organic Light Emitting Diodes)로 대표되고 있다.
그러나, LCD의 경우에 빠르지 않은 반응 시간과, 플렉서블의 구현이 어렵다는 문제점이 존재하고, AMOLED의 경우에 수명이 짧고, 양산 수율이 좋지 않다는 취약점이 존재한다.
한편, 발광 다이오드(Light Emitting Diode: LED)는 전류를 빛으로 변환시키는 잘 알려진 반도체 발광 소자로서, 1962년 GaAsP 화합물 반도체를 이용한 적색 LED가 상품화된 것을 시작으로 GaP:N 계열의 녹색 LED와 함께 정보 통신기기를 비롯한 전자장치의 표시 화상용 광원으로 이용되어 왔다. 따라서, 상기 반도체 발광 소자를 이용하여 디스플레이를 구현하여, 상기의 문제점을 해결하는 방안이 제시될 수 있다. 이러한 발광 다이오드는 필라멘트 기반의 발광 소자에 비해 긴 수명, 낮은 전력 소모, 우수한 초기 구동 특성, 및 높은 진동 저항 등의 다양한 장점을 갖는다.
특히, 최근에는 약 100 마이크로미터 이하의 직경 또는 단면적을 가지는 반도체 발광 소자(마이크로 LED 또는 미니 LED)를 이용한 디스플레이 장치에 대한 연구 및 개발이 진행되고 있으며, 이러한 디스플레이 장치는 고화질과 고신뢰성을 갖기 때문에 차세대 디스플레이로서 각광받고 있다.
한편, 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치에서, 디스플레이의 화소 각각은 적색 LED, 녹색 LED, 및 청색 LED를 포함할 수 있고, 화소에 포함된 반도체 발광 소자들은 구동 IC(Driver IC)에 의해 제어될 수 있다. 구동 IC는 화소마다 구비되어야 하므로, 화소 수가 증가할수록 구동 IC의 수 또한 증가할 수 있다.
다만, 반도체 발광 소자를 이용하여 소정 면적 이하의 고화소 디스플레이 장치를 구현하고자 할 경우, 구동 IC들의 배치 공간이 부족해질 수 있다. 이를 해결하기 위해 구동 IC들을 다수의 층으로 적층하는 방안이 고려될 수 있으나, 구동 IC들이 적층됨에 따라 디스플레이 장치의 두께가 증가하는 문제가 발생한다. 또한, 구동 IC와 반도체 발광 소자 사이의 전기적 연결을 위한 배선 구조가 복잡해지므로 공정 난이도가 증가하고 제품 신뢰성이 저하될 수 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 반도체 발광 소자를 포함하는 디스플레이 장치의 화소 증가 또는 반도체 발광 소자들 간의 간격 감소에 따른 구동 IC 칩의 배치 공간 부족을 방지할 수 있는 반도체 발광 소자 패키지를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 구동 IC가 내장된 반도체 발광 소자 패키지의 사이즈를 최소화할 수 있는 구조를 제공하는 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 반도체 발광 소자 패키지는, 기판, 및 상기 기판의 상면 또는 배면에 형성된 구동 IC를 포함하는 구동 IC 칩, 상기 구동 IC가 형성된 면의 반대면에 부착되는 적어도 하나의 반도체 발광 소자, 및 상기 상면과 상기 배면 사이의 높이에 대응하게 형성되고, 상기 적어도 하나의 반도체 발광 소자 각각과 상기 구동 IC를 전기적으로 연결하는 복수의 측면 전극들을 포함한다.
실시 예에 따라, 상기 반도체 발광 소자 패키지는, 상기 기판의 적어도 일 측면에 연결되는 적어도 하나의 측면 전극 기판을 더 포함하고, 상기 복수의 측면 전극들은 상기 적어도 하나의 측면 전극 기판 내에 형성될 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 반도체 발광 소자 패키지는 상기 기판의 면들 중, 상기 적어도 하나의 반도체 발광 소자가 부착된 면에 형성되는 복수의 배선 전극들을 더 포함하고, 상기 복수의 배선 전극들 각각은 상기 복수의 측면 전극들 중 서로 다른 측면 전극과 연결될 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 복수의 측면 전극들은 상기 구동 IC에 형성된 복수의 접속 패드들 중 서로 다른 어느 하나와 전기적으로 연결될 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 적어도 하나의 반도체 발광 소자 각각은 동일한 방향을 향하는 제1 전극과 제2 전극을 포함하고, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극이 상기 기판을 향하도록 부착될 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 복수의 측면 전극들 각각은, 상기 기판의 상면과 배면 사이를 관통하여 형성될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 반도체 발광 소자 패키지의 제조 방법은, 기판 본체, 상기 기판 본체에 형성된 개구부, 및 상기 개구부의 경계면과 인접한 복수의 측면 전극들을 포함하는 측면 전극 조립 기판이 제공되고, 상부에 적어도 하나의 반도체 발광 소자가 부착된 구동 IC 칩을 상기 개구부에 삽입하는 단계; 상기 구동 IC 칩의 상부에 형성된 복수의 배선 전극들과 상기 복수의 측면 전극들 사이에 복수의 연결 패드들을 형성하는 단계; 및 상기 기판 본체 중, 상기 복수의 측면 전극들을 포함하는 소정 영역을 제외한 나머지 영역을 상기 구동 IC 칩과 분리되도록 컷팅하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 디스플레이 장치는, 패널 기판, 상기 패널 기판의 일 면에 장착되는 복수의 반도체 발광 소자 패키지, 및 상기 패널 기판의 일 측에 장착되고, 상기 복수의 반도체 발광 소자 패키지와 전기적으로 연결되는 제어 회로를 포함하고, 상기 복수의 반도체 발광 소자 패키지 각각은, 기판, 및 상기 기판의 상면 또는 배면에 형성된 구동 IC를 포함하는 구동 IC 칩; 상기 구동 IC가 형성된 면의 반대면에 부착되는 적어도 하나의 반도체 발광 소자; 및 상기 상면과 상기 배면 사이의 높이에 대응하게 형성되고, 상기 적어도 하나의 반도체 발광 소자 각각과 상기 구동 IC를 전기적으로 연결하는 복수의 측면 전극들을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 반도체 발광 소자 패키지는 구동 IC를 내장하여 구현됨으로써, 고화소 또는 고 PPI 디스플레이 장치의 구현 시 구동 IC의 배치 공간 부족 문제를 해소할 수 있다.
또한, 반도체 발광 소자 패키지는 구동 IC 칩 상에 반도체 발광 소자들을 적층하여 제공됨으로써, 반도체 발광 소자 패키지의 사이즈를 최소화할 수 있다. 이에 따라, 반도체 발광 소자들로 구성된 픽셀 간의 간격이 감소되므로, 고화소 디스플레이 장치 또는 고 PPI(Pixel Per Inch) 디스플레이 장치의 구현에 유리할 수 있다.
뿐만 아니라, 반도체 발광 소자 패키지에 포함된 구동 IC와 복수의 반도체 발광 소자들은 기판의 반대면에 형성되므로, 상호 간의 열 전달을 최소화할 수 있다. 이에 따라 구동 IC의 성능 저하, 및 반도체 발광 소자들의 발광 효율 저하가 최소화될 수 있다.
또한, 반도체 발광 소자 패키지는 측면 전극이 형성된 조립 기판에 구동 IC 칩을 삽입한 후, 상기 측면 전극이 상기 구동 IC 칩과 연결된 상태를 유지하도록 상기 조립 기판을 컷팅하여 제조될 수 있다. 즉, 반도체 발광 소자와 구동 IC 간의 전기적 연결을 위한 측면 전극의 형성 시 공정 난이도가 낮아짐으로써, 반도체 발광 소자 패키지의 제조 비용 절감 및 제조 수율의 극대화를 가능하게 한다.
또한, 복수의 반도체 발광 소자들과 구동 IC 사이를 연결하는 측면 전극들이 기판의 내부에 형성될 수도 있다. 이에 따라, 반도체 발광 소자 패키지는 반도체 발광 소자들과 구동 IC 칩을 포함하고도 그 사이즈는 구동 IC 칩의 사이즈와 대응될 수 있다. 즉, 반도체 발광 소자 패키지의 사이즈가 최소화되므로, 고화소 디스플레이 장치 또는 고 PPI 디스플레이 장치에 보다 효과적으로 적용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 일 실시예를 나타내는 개념도이다.
도 2는 도 1의 디스플레이 장치의 A부분의 확대도이다.
도 3은 도 2의 반도체 발광 소자의 확대도이다.
도 4는 도 2의 반도체 발광 소자의 다른 실시 예를 나타내는 확대도이다.
도 5a 내지 도 5d는 전술한 반도체 발광 소자의 제작 공정의 일례를 설명하기 위한 개념도들이다.
도 6은 반도체 발광 소자 및 구동 IC를 포함하는 반도체 발광 소자 패키지의 일 구현 예를 나타내는 사시도이다.
도 7은 도 6에 도시된 반도체 발광 소자 패키지의 상세 구성을 보여주는 분해 사시도이다.
도 8a 내지 도 8f는 도 6에 도시된 반도체 발광 소자 패키지의 제조 과정을 설명하기 위한 예시도들이다.
도 9는 반도체 발광 소자 및 구동 IC를 포함하는 반도체 발광 소자 패키지의 다른 구현 예를 나타내는 사시도이다.
도 10은 도 9에 도시된 반도체 발광 소자 패키지에 포함된 구동 IC 칩을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 반도체 발광 소자 및 구동 IC를 포함하는 반도체 발광 소자 패키지의 다른 구현 예를 나타내는 사시도이다.
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 발광 소자 패키지가 장착된 디스플레이 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 디스플레이 장치의 A부분의 확대도이다.
도 3은 도 2의 반도체 발광 소자의 확대도이다.
도 4는 도 2의 반도체 발광 소자의 다른 실시 예를 나타내는 확대도이다.
도 5a 내지 도 5d는 전술한 반도체 발광 소자의 제작 공정의 일례를 설명하기 위한 개념도들이다.
도 6은 반도체 발광 소자 및 구동 IC를 포함하는 반도체 발광 소자 패키지의 일 구현 예를 나타내는 사시도이다.
도 7은 도 6에 도시된 반도체 발광 소자 패키지의 상세 구성을 보여주는 분해 사시도이다.
도 8a 내지 도 8f는 도 6에 도시된 반도체 발광 소자 패키지의 제조 과정을 설명하기 위한 예시도들이다.
도 9는 반도체 발광 소자 및 구동 IC를 포함하는 반도체 발광 소자 패키지의 다른 구현 예를 나타내는 사시도이다.
도 10은 도 9에 도시된 반도체 발광 소자 패키지에 포함된 구동 IC 칩을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 반도체 발광 소자 및 구동 IC를 포함하는 반도체 발광 소자 패키지의 다른 구현 예를 나타내는 사시도이다.
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 발광 소자 패키지가 장착된 디스플레이 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.
또한, 층, 영역 또는 기판과 같은 요소가 다른 구성요소 "상(on)"에 존재하는 것으로 언급될 때, 이것은 직접적으로 다른 요소 상에 존재하거나 또는 그 사이에 중간 요소가 존재할 수도 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
본 명세서에서 설명되는 디스플레이 장치에는 휴대폰, 스마트 폰(smart phone), 노트북 컴퓨터(laptop computer), 디지털방송용 단말기, PDA(personal digital assistants), PMP(portable multimedia player), 네비게이션, 슬레이트 피씨(Slate PC), Tablet PC, Ultra Book, 디지털 TV, 데스크탑 컴퓨터 등이 포함될 수 있다. 그러나, 본 명세서에 기재된 실시 예에 따른 구성은 추후 개발되는 새로운 제품형태이라도, 디스플레이가 가능한 장치에는 적용될 수도 있음을 본 기술분야의 당업자라면 쉽게 알 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 일 실시예를 나타내는 개념도이고, 도 2는 도 1의 디스플레이 장치의 A부분의 확대도이다. 도 3은 도 2의 반도체 발광 소자의 확대도이고, 도 4는 도 2의 반도체 발광 소자의 다른 실시 예를 나타내는 확대도이다.
도시에 의하면, 디스플레이 장치(100)의 제어부에서 처리되는 정보는 디스플레이 모듈(140)을 통해 출력될 수 있다. 상기 디스플레이 모듈(140)의 테두리를 감싸는 폐루프 형태의 케이스(101)가 상기 디스플레이 장치(100)의 베젤을 형성할 수 있다.
상기 디스플레이 모듈(140)은 영상이 표시되는 패널(141)을 구비하고, 상기 패널(141)은 반도체 발광 소자(150)와 상기 반도체 발광 소자(150)가 장착되는 배선기판(110)을 구비할 수 있다. 상기 반도체 발광 소자(150)는 약 100마이크로미터의 직경 또는 단면적을 갖는 미니 LED, 또는 그 이하의 사이즈를 갖는 마이크로 LED 등을 포함할 수 있다.
상기 배선기판(110)에는 배선이 형성되어, 상기 반도체 발광 소자(150)의 n형 전극(152) 및 p형 전극(156)과 연결될 수 있다. 이를 통하여, 상기 반도체 발광 소자(150)는 자발광하는 개별 화소로서 상기 배선기판(110) 상에 구비될 수 있다.
상기 패널(141)에 표시되는 영상은 시각 정보로서, 매트릭스 형태로 배치되는 단위 화소(sub-pixel)의 발광이 상기 배선을 통하여 독자적으로 제어됨에 의하여 구현된다.
본 발명에서는 전류를 빛으로 변환시키는 반도체 발광 소자(150)의 일 종류로서 마이크로 LED(Light Emitting Diode) (또는 미니 LED)를 예시한다. 상기 마이크로 LED는 100마이크로 이하의 작은 크기로 형성되는 발광 다이오드가 될 수 있다. 상기 반도체 발광 소자(150)는 청색, 적색 및 녹색이 발광영역에 각각 구비되어 이들의 조합에 의하여 단위 화소가 구현될 수 있다. 즉, 상기 단위 화소는 하나의 색을 구현하기 위한 최소 단위를 의미하며, 상기 단위 화소 내에 적어도 3개의 마이크로 LED가 구비될 수 있다.
보다 구체적으로, 도 3을 참조하면, 상기 반도체 발광 소자(150)는 수직형 구조가 될 수 있다.
예를 들어, 상기 반도체 발광 소자(150)는 질화 갈륨(GaN)을 주로 하여, 인듐(In) 및/또는 알루미늄(Al)이 함께 첨가되어 청색을 비롯한 다양한 빛을 발광하는 고출력의 발광 소자로 구현될 수 있다.
이러한 수직형 반도체 발광 소자는 p형 전극(156), p형 전극(156) 상에 형성된 p형 반도체층(155), p형 반도체층(155) 상에 형성된 활성층(154), 활성층(154)상에 형성된 n형 반도체층(153), 및 n형 반도체층(153) 상에 형성된 n형 전극(152)을 포함한다. 이 경우, 하부에 위치한 p형 전극(156)은 배선기판의 p전극과 전기적으로 연결될 수 있고, 상부에 위치한 n형 전극(152)은 반도체 발광소자의 상측에서 n전극과 전기적으로 연결될 수 있다. 이러한 수직형 반도체 발광 소자(150)는 전극을 상/하로 배치할 수 있으므로, 칩 사이즈를 줄일 수 있다는 큰 강점을 가지고 있다.
다른 예로서 도 4를 참조하면, 상기 반도체 발광 소자는 플립 칩 타입(flip chip type)의 발광 소자가 될 수 있다.
이러한 예로서, 상기 반도체 발광 소자(150')는 p형 전극(156'), p형 전극(156')이 형성되는 p형 반도체층(155'), p형 반도체층(155') 상에 형성된 활성층(154'), 활성층(154') 상에 형성된 n형 반도체층(153'), 및 n형 반도체층(153') 하부에 형성되고 p형 전극(156')과 수평방향으로 이격 배치되는 n형 전극(152')을 포함한다. 이 경우, p형 전극(156')과 n형 전극(152')은 모두 반도체 발광 소자의 하부에서 배선기판의 p전극 및 n전극과 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 수직형 반도체 발광 소자와 수평형 반도체 발광 소자는 각각 녹색 반도체 발광 소자, 청색 반도체 발광 소자 또는 적색 반도체 발광 소자가 될 수 있다. 녹색 반도체 발광소자와 청색 반도체 발광소자의 경우에 질화 갈륨(GaN)을 주로 하여, 인듐(In) 및/또는 알루미늄(Al)이 함께 첨가되어 녹색이나 청색의 빛을 발광하는 고출력의 발광 소자로 구현될 수 있다. 이러한 예로서, 상기 반도체 발광 소자는 n-Gan, p-Gan, AlGaN, InGan 등 다양한 계층으로 형성되는 질화갈륨 박막이 될 수 있으며, 구체적으로 상기 p형 반도체층은 P-type GaN 이고, 상기 n형 반도체층은 N-type GaN 이 될 수 있다. 다만, 적색 반도체 발광소자의 경우에는, 상기 p형 반도체층은 P-type GaAs 이고, 상기 n형 반도체층은 N-type GaAs 가 될 수 있다.
또한, 상기 p형 반도체층은 p 전극 쪽은 Mg가 도핑된 P-type GaN 이고, n형 반도체층은 n 전극 쪽은 Si가 도핑된 N-type GaN 인 경우가 될 수 있다. 이 경우에, 전술한 반도체 발광소자들은 활성층이 없는 반도체 발광소자가 될 수 있다.
한편, 도 1 내지 도 4를 참조하면, 상기 발광 다이오드가 매우 작기 때문에 상기 디스플레이 패널은 자발광하는 단위화소가 고정 세로 배열될 수 있으며, 이를 통하여 고화질의 디스플레이 장치가 구현될 수 있다.
상기에서 설명된 본 발명의 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치에서는 웨이퍼 상에서 성장되어, 메사 및 아이솔레이션을 통하여 형성된 반도체 발광 소자가 개별 화소로 이용된다. 이 경우에, 마이크로 크기의 반도체 발광 소자(150)는 웨이퍼로부터 상기 디스플레이 패널의 기판 상의 기설정된 위치로 전사될 수 있다. 이러한 전사기술로는 픽앤플레이스(pick and place), 스탬프 전사, 롤(roll) 전사, 유체 조립(fluidic assembly), 레이저 전사 등의 기술이 존재한다.
도 5a 내지 도 5d는 전술한 반도체 발광 소자의 제작 공정의 일례를 설명하기 위한 개념도들이다.
본 명세서에서는, 패시브 매트릭스(Passive Matrix, PM) 방식의 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치를 예시한다. 다만, 이하 설명되는 예시는 액티브 매트릭스(Active Matrix, AM) 방식의 반도체 발광 소자에도 적용 가능하다.
먼저, 제조방법에 의하면, 성장기판(159)에 제1도전형 반도체층(153), 활성층(154), 제2 도전형 반도체층(155)을 각각 성장시킨다(도 5a).
제1도전형 반도체층(153)이 성장하면, 다음은, 상기 제1도전형 반도체층(153) 상에 활성층(154)을 성장시키고, 다음으로 상기 활성층(154) 상에 제2도전형 반도체층(155)을 성장시킨다. 이와 같이, 제1도전형 반도체층(153), 활성층(154) 및 제2도전형 반도체층(155)을 순차적으로 성장시키면, 도 5a에 도시된 것과 같이, 제1도전형 반도체층(153), 활성층(154) 및 제2도전형 반도체층(155)이 적층 구조를 형성한다.
이 경우에, 상기 제1도전형 반도체층(153)은 p형 반도체층이 될 수 있으며, 상기 제2도전형 반도체층(155)은 n형 반도체층이 될 수 있다. 다만, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 제1도전형이 n형이 되고 제2도전형이 p형이 되는 예시도 가능하다.
또한, 본 실시예에서는 상기 활성층이 존재하는 경우를 예시하나, 전술한 바와 같이 경우에 따라 상기 활성층이 없는 구조도 가능하다. 이러한 예로서, 상기 p형 반도체층은 Mg가 도핑된 P-type GaN 이고, n형 반도체층은 n 전극 쪽은 Si가 도핑된 N-type GaN 인 경우가 될 수 있다.
성장기판(159)(웨이퍼)은 광 투과적 성질을 가지는 재질, 예를 들어 사파이어(Al2O3), GaN, ZnO, AlO 중 어느 하나를 포함하여 형성될 수 있으나, 이에 한정하지는 않는다. 또한, 성장기판(159)은 반도체 물질 성장에 적합한 물질, 캐리어 웨이퍼로 형성될 수 있다. 열 전도성이 뛰어난 물질로 형성될 수 있으며, 전도성 기판 또는 절연성 기판을 포함하여 예를 들어, 사파이어(Al2O3) 기판에 비해 열전도성이 큰 SiC 기판 또는 Si, GaAs, GaP, InP, Ga2O3 중 적어도 하나를 사용할 수 있다.
다음으로, 제1도전형 반도체층(153), 활성층(154) 및 제2 도전형 반도체층(155)의 적어도 일부를 제거하여 복수의 반도체 발광 소자를 형성한다(도 5b).
보다 구체적으로, 복수의 발광소자들이 발광 소자 어레이를 형성하도록, 아이솔레이션(isolation)을 수행한다. 즉, 제1도전형 반도체층(153), 활성층(154) 및 제2 도전형 반도체층(155)을 수직방향으로 식각하여 복수의 반도체 발광 소자를 형성한다.
만약, 수평형 반도체 발광소자를 형성하는 경우라면, 상기 활성층(154) 및 제2 도전형 반도체층(155)은 수직방향으로 일부가 제거되어, 상기 제1도전형 반도체층(153)이 외부로 노출되는 메사 공정과, 이후에 제1도전형 반도체층을 식각하여 복수의 반도체 발광소자 어레이를 형성하는 아이솔레이션(isolation)이 수행될 수 있다.
다음으로, 상기 제2도전형 반도체층(155)의 일면 상에 제2도전형 전극(156, 또는 p형 전극)를 각각 형성한다(도 5c). 상기 제2도전형 전극(156)은 스퍼터링 등의 증착 방법으로 형성될 수 있으나, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 다만, 상기 제1도전형 반도체층과 제2도전형 반도체층이 각각 n형 반도체층과 p형 반도체층인 경우에는, 상기 제2도전형 전극(156)은 n형 전극이 되는 것도 가능하다.
그 다음에, 상기 성장기판(159)을 제거하여 복수의 반도체 발광 소자를 구비한다. 예를 들어, 성장기판(159)은 레이저 리프트 오프법(Laser Lift-off, LLO) 또는 화학적 리프트 오프법(Chemical Lift-off, CLO)을 이용하여 제거할 수 있다(도 5d). 성장기판(159)이 제거됨에 따라 분리된 복수의 반도체 발광 소자는 상술한 전사기술에 따라 기판에 전사될 수 있다.
한편, 상술한 바와 같이 구현되는 복수의 반도체 발광 소자들 각각은, 디스플레이 장치에서 하나의 서브 픽셀로서 장착될 수 있다. 예컨대 디스플레이 장치의 픽셀이 R(레드), G(그린), 및 B(블루)의 서브픽셀들을 포함할 경우, 하나의 픽셀에는 세 개의 반도체 발광 소자들이 포함될 수 있다.
또한, 반도체 발광 소자를 포함하는 디스플레이 장치는, 픽셀들 각각의 구동을 제어하는 구동 IC를 포함할 수 있다. 일반적으로, 구동 IC를 포함하는 구동 IC 칩의 사이즈는 반도체 발광 소자의 사이즈에 비해 클 수 있다.
한편, 최근에는 4K 해상도(3840X2160) 이상의 고화질 콘텐츠의 보급이 확대됨에 따라, 디스플레이 장치의 해상도 또한 4K 이상으로 증가하고 있다. 소정 면적을 갖는 디스플레이 장치의 해상도가 증가함에 따라, 반도체 발광 소자들의 수가 증가하고 반도체 발광 소자들 간의 간격은 감소할 수 있다.
반도체 발광 소자들의 수 증가 및 간격 감소에 따라, 구동 IC 칩들의 배치 공간이 부족해질 수 있다. 이를 해결하기 위해 구동 IC 칩들을 적층하는 방법이 제시되나, 구동 IC 칩들의 적층 시 디스플레이 장치의 두께가 증가하고 배선 구조가 복잡해지는 문제가 발생한다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 하나의 픽셀을 구성하는 반도체 발광 소자들(예컨대 적색 LED, 녹색 LED, 및 청색 LED)과, 상기 반도체 발광 소자들을 구동하는 구동 IC가 형성된 구동 IC 칩이 하나의 반도체 발광 소자 패키지로 제공됨으로써, 구동 IC 칩의 배치 공간과 관련된 문제를 해소할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 발광 소자 패키지는, 픽셀들 간의 간격을 최소화할 수 있도록 구현됨으로써, 고화소 디스플레이 장치에 효과적으로 적용될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 반도체 발광 소자 패키지의 구현 예들에 대해 이하 도 6 내지 도 11을 참조하여 설명한다.
도 6은 반도체 발광 소자 및 구동 IC를 포함하는 반도체 발광 소자 패키지의 일 구현 예를 나타내는 사시도이다. 도 7은 도 6에 도시된 반도체 발광 소자 패키지의 상세 구성을 보여주는 분해 사시도이다.
도 6을 참조하면, 반도체 발광 소자 패키지(600)는 하나의 픽셀을 구성하는 복수의 반도체 발광 소자들(150a~150c), 및 구동 IC가 형성된 구동 IC 칩(200)을 포함할 수 있다.
상기 복수의 반도체 발광 소자들(150a~150c) 각각은 소정 크기 이하(예컨대 약 100마이크로미터 이하)의 직경 또는 단면적을 갖는 반도체 발광 소자(마이크로 LED 또는 미니 LED)로 구현될 수 있다.
한편 도 6 내지 도 11에 도시된 실시 예에서, 복수의 반도체 발광 소자들(150a~150c) 각각은 도 4에서 상술한 플립 칩 타입의 수평형 반도체 발광 소자로 구현될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 복수의 반도체 발광 소자들(150a~150c) 각각은 하나의 픽셀에 포함된 서브 픽셀에 해당할 수 있다. 예컨대, 상기 픽셀이 적색(R), 녹색(G), 및 청색(B) 서브 픽셀들로 구성되는 경우, 제1 반도체 발광 소자(150a)는 적색(R) 광을 방출하는 적색 서브 픽셀이고, 제2 반도체 발광 소자(150b)는 녹색(G) 광을 방출하는 녹색 서브 픽셀이며, 제3 반도체 발광 소자(150c)는 청색(B) 광을 방출하는 청색 서브 픽셀일 수 있다. 다만, 상기 픽셀의 구성은 다양할 수 있고, 이에 따라 반도체 발광 소자 패키지(600)에 포함되는 반도체 발광 소자의 수나 색상은 달라질 수 있다.
구동 IC 칩(200)은 기판(210), 및 기판(210)의 일 면에 형성된 구동 IC(Integrated Circuit; 220)를 포함할 수 있다. 기판(210)은 실리콘 등 기 공지된 재질의 기판으로 구현될 수 있다.
상기 구동 IC(220)는, 복수의 반도체 발광 소자들(150a~150c)의 구동을 제어할 수 있다. 예컨대 상기 구동 IC(220)는 기판(210)의 일 면 상에 반도체 공정에 의해 칩 형태로 구현될 수 있다.
이하, 기판(210)의 양 면 중 구동 IC(220)가 형성된 면을 기판(210)의 상면(top side surface)으로 지칭하고, 구동 IC(220)가 형성된 면의 반대면을 기판(210)의 배면(back side surface)으로 지칭한다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 복수의 반도체 발광 소자들(150a~150c)은 구동 IC 칩(200)의 기판(210)의 일 면에 부착될 수 있다. 도 6 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 기판(210)은 배면이 상부를 향하고, 복수의 반도체 발광 소자들(150a~150c)은 기판(210)의 배면에 부착될 수 있다. 이 경우, 기판(210)의 상면에 형성된 구동 IC(220)는 디스플레이 장치의 패널 기판(1220; 도 12 참조)과 직접 연결되어, 디스플레이 장치의 프로세서 또는 컨트롤러로부터 전송되는 제어 신호에 기초하여 복수의 반도체 발광 소자들(150a~150c)을 구동할 수 있다.
복수의 반도체 발광 소자들(150a~150c)이 기판(210)의 배면에 부착됨으로써 반도체 발광 소자들(150a~150c)과 구동 IC 칩(200)이 수직 방향으로 적층될 수 있다. 그 결과 반도체 발광 소자 패키지(600)의 폭이 효과적으로 감소하고, 이에 따라 반도체 발광 소자 패키지들 간의 간격, 즉 반도체 발광 소자들 간의 간격이 최소화될 수 있으므로, 고화소 디스플레이 장치를 효과적으로 구현할 수 있다.
또한, 복수의 반도체 발광 소자들(150a~150c)과 구동 IC(220)가 기판(210)의 반대면에 서로 형성됨으로써, 반도체 발광 소자들(150a~150c)로부터 발생한 열로 인한 구동 IC(220)의 성능 저하, 및 구동 IC(220)로부터 발생하는 열로 인한 반도체 발광 소자들(150a~150c)의 발광 효율 저하가 최소화될 수 있다.
한편, 반도체 발광 소자 패키지(600)는 복수의 반도체 발광 소자들(150a~150c)과 구동 IC(220) 간의 전기적 연결을 위한 전기 접속 구조를 더 포함할 수 있다.
상기 전기 접속 구조는, 기판(210)의 배면에 형성되는 복수의 배선 전극들(610a~610d)을 포함할 수 있다. 상기 복수의 배선 전극들(610a~610d) 각각은 서로 접촉되지 않도록 상기 배면에 부착 또는 증착될 수 있다. 예컨대 상기 복수의 배선 전극들(610a~610d) 각각은 소정 길이 및 형상을 갖는 전극 패드로 구현될 수 있다.
한편, 상기 복수의 배선 전극들(610a~610d) 각각은 일 단이 상기 배면의 꼭지점과 인접하도록 형성될 수 있으나, 반드시 그러한 것은 아니다.
상기 복수의 배선 전극들(610a~610d)이 형성된 후, 상기 복수의 반도체 발광 소자들(150a~150c)이 상기 기판(210)의 배면에 부착될 수 있다. 이 때, 복수의 반도체 발광 소자들(150a~150c) 각각은 복수의 배선 전극들(610a~610d) 중 두 개의 배선 전극과 전기적으로 연결되도록 부착될 수 있다.
예컨대, 제1 반도체 발광 소자(150a)는 제1 배선 전극(610a)의 일부 영역(611a), 및 제4 배선 전극(610d)의 일부 영역(611d)에서 전기적으로 연결될 수 있다. 제2 반도체 발광 소자(150b)는 제2 배선 전극(610b)의 일부 영역(611b), 및 제4 배선 전극(610d)의 일부 영역(612d)에서 전기적으로 연결될 수 있다. 제3 반도체 발광 소자(150c)는 제3 배선 전극(610c)의 일부 영역(611c), 및 제4 배선 전극(610d)의 일부 영역(613d)에서 전기적으로 연결될 수 있다. 즉, 제4 배선 전극(610d)은 공통 전극으로서, 구동 방식에 따라 anode 전극(p 전극) 또는 cathode 전극(n 전극)에 해당할 수 있다.
일례로, 제1 배선 전극(610a), 제2 배선 전극(610b), 및 제3 배선 전극(610c)은 대응하는 반도체 발광 소자의 p형 전극(156'; 도 4 참조)과 연결되고, 제4 배선 전극(610d)은 반도체 발광 소자들 각각의 n형 전극(152'; 도 4 참조)과 연결될 수 있다.
즉, 상기 제1 배선 전극(610a)은 상기 제1 반도체 발광 소자(150a)의 구동과 관련된 전류(또는 전압)를 상기 제1 반도체 발광 소자(150a)로 인가하고, 상기 제2 배선 전극(610b)은 상기 제2 반도체 발광 소자(150b)의 구동과 관련된 전류를 상기 제2 반도체 발광 소자(150b)로 인가할 수 있다. 또한, 상기 제3 배선 전극(610c)은 상기 제3 반도체 발광 소자(150c)의 구동과 관련된 전류를 상기 제3 반도체 발광 소자(150c)로 인가할 수 있다.
상기 전기 접속 구조는, 상기 기판(210)의 적어도 일 측면에 형성되는 복수의 측면 전극들(320a~320d)을 더 포함할 수 있다. 상기 복수의 측면 전극들(320a~320d) 각각은 상기 기판(210)의 상면 또는 배면과 수직으로 소정 높이를 갖도록 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 복수의 측면 전극들(320a~320d) 각각은 상기 복수의 배선 전극들(610a~610d) 중 대응하는 어느 하나와 상기 구동 IC(220)를 연결하도록 형성될 수 있다. 상기 복수의 측면 전극들(320a~320d) 각각의 높이는 상기 기판(210)의 높이와 동일할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
예컨대, 상기 복수의 배선 전극들(610a~610d) 각각의 일 단이 상기 기판(210)의 배면의 꼭지점과 인접한 경우, 상기 복수의 측면 전극들(320a~320d) 또한 상기 기판(210)의 배면의 꼭지점과 인접한 위치에 형성될 수 있다. 상기 복수의 배선 전극들(610a~610d)과 상기 복수의 측면 전극들(320a~320d)은, 솔더 페이스트(solder paste) 또는 솔더 볼(solder ball)을 포함하는 연결 패드(620a~620d)에 의해 전기적으로 연결될 수 있다.
비록 도시되지는 않았으나, 상기 복수의 측면 전극들(320a~320d)은 구동 IC(220)에 형성된 복수의 접속 패드들(222) 중 서로 다른 어느 하나와 전기적으로 연결될 수 있다. 이를 위해 상기 복수의 측면 전극들(320a~320d)과 상기 접속 패드(222) 사이에는 상기 연결 패드(620a~620d)와 실질적으로 동일 또는 유사한 구성이 형성될 수 있다.
한편, 복수의 측면 전극들(320a~320d) 각각은, 상기 기판(210)의 적어도 일 측면에 부착된 측면 전극 기판(310)에 형성될 수 있다. 상기 측면 전극 기판(310)은 도 8a 내지 도 8e에서 후술할 측면 전극 조립 기판(300)의 일부를 구성할 수 있다.
후술할 도 9 내지 도 11의 실시 예와 같이, 복수의 측면 전극들(320a~320d) 각각은 기판(210)의 일부 영역을 수직으로 관통하도록 형성(예컨대 TSV(Through Silicon Via) 공법 등)될 수도 있다. 다만, 기판(210)의 일부 영역에 대해 미세한 크기의 관통 영역을 형성하는 공정의 경우 비용 및 난이도가 높으며, 기판(210)의 크랙이나 파손 등의 추가적인 문제가 발생할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 기판(210)의 적어도 일 측면에 측면 전극 기판(310)을 부착함으로써 공정 비용 및 난이도를 저감할 수 있고, 반도체 발광 소자 패키지(600)의 사이즈 증가를 최소화할 수 있다.
이하 도 8a 내지 도 8e를 참조하여, 도 6 내지 도 7에 도시된 반도체 발광 소자 패키지(600)의 제조 과정에 대해 설명한다.
도 8a 내지 도 8f는 도 6에 도시된 반도체 발광 소자 패키지의 제조 과정을 설명하기 위한 예시도들이다.
도 8a를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 발광 소자 패키지(600)의 제조를 위한 측면 전극 조립 기판(300)이 제공될 수 있다.
상기 측면 전극 조립 기판(300)은 기판 본체(301), 기판 본체(301)의 복수의 영역들에 형성된 복수의 개구부(302), 및 상기 복수의 개구부(302) 각각의 경계(또는 외곽)에 인접하게 배치되는 복수의 측면 전극들(320a~320d)을 포함할 수 있다.
상기 복수의 개구부(302)의 사이즈는 기판(210)의 사이즈에 대응할 수 있다.
상기 복수의 측면 전극들(320a~320d) 각각은, 상기 기판 본체(301)를 수직 관통하여 형성될 수 있다. 상기 복수의 측면 전극들(320a~320d) 각각은 상기 개구부(302)에 삽입될 구동 IC 칩(200)의 상부에 형성된 복수의 배선 전극들(610a~610d)과, 상기 구동 IC(220)에 형성된 복수의 접속 패드(222) 각각과 인접하도록 형성될 수 있다.
도 8b와 도 8c를 참조하면, 측면 전극 조립 기판(300)의 복수의 개구부(302) 각각에 구동 IC 칩(200)이 삽입될 수 있다. 상기 구동 IC 칩(200)의 상부에는 복수의 반도체 발광 소자들(150a~150c) 및 복수의 배선 전극들(610a~610d)이 형성된 상태일 수 있다. 예컨대, 상기 복수의 배선 전극들(610a~610d)은 구동 IC 칩(200)의 기판(210)에 구동 IC(220)가 형성된 후, 상기 구동 IC(220)가 형성된 면의 반대면에 형성될 수 있다. 상기 복수의 배선 전극들(610a~610d)의 형성 이후, 상기 복수의 반도체 발광 소자들(150a~150c)이 부착될 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 구동 IC 칩(200)이 삽입되기 이전에, 상기 구동 IC 칩(200)의 측면 중 상기 복수의 측면 전극들(320a~320d)을 향하는 면, 또는 상기 개구부(302)의 내둘레면 중 상기 복수의 측면 전극들(320a~320d)과 인접한 면에 접착제(adhesive)를 도포하는 과정이 더 수행될 수 있다.
도 8d를 참조하면, 복수의 측면 전극들(320a~320d)과 상기 복수의 배선 전극들(610a~610d) 사이에 연결 패드(620a~620d)가 형성될 수 있다. 상기 연결 패드(620a~620d)는, 제1 배선 전극(610a)과 제3 측면 전극(320c) 사이에 형성되는 제1 연결 패드(620a), 제2 배선 전극(610b)과 제1 측면 전극(320a) 사이에 형성되는 제2 연결 패드(620b), 제3 배선 전극(610c)과 제2 측면 전극(320b) 사이에 형성되는 제3 연결 패드(620c), 및 제4 배선 전극(610d)과 제4 측면 전극(320d) 사이에 형성되는 제4 연결 패드(620d)를 포함할 수 있다.
예컨대, 상기 연결 패드(620a~620d)는 측면 전극들(320a~320d)과 배선 전극들(610a~610d) 사이에 도포되는 도전성 금속 페이스트(예컨대 솔더 페이스트) 또는 도전성 금속 볼(예컨대 솔더 볼)의 멜팅 및 경화에 의해 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 연결 패드(620a~620d)의 형성에 의해 복수의 측면 전극들(320a~320d)과 상기 복수의 배선 전극들(610a~610d)이 전기적으로 연결될 수 있다.
도시되지는 않았으나, 상기 측면 전극들(320a~320d)과 접속 패드(222) 사이에 연결 패드가 형성되는 공정이 더 수행될 수 있다.
도 8e 내지 도 8f를 참조하면, 상기 연결 패드(620a~620d)의 형성 후, 측면 전극 조립 기판(300)에 대한 컷팅이 수행될 수 있다. 예컨대, 상기 측면 전극 조립 기판(300)은 레이저 등의 공지된 다양한 수단 및 방식에 의해 컷팅될 수 있다.
상기 컷팅 시, 반도체 발광 소자 패키지(600)의 사이즈를 최소화하기 위해, 컷팅 영역은 상기 측면 전극들(320a~320d) 각각의 일부분을 포함할 수도 있다. 또한, 연결 패드(620a~620d)가 형성되지 않은 면의 측면 전극 조립 기판(300)은 모두 컷팅될 수 있다. 상기 컷팅 과정의 수행 후, 측면 전극 조립 기판(300) 중 상기 기판(210)에 부착된 잔여 부분은 상술한 측면 전극 기판(310)에 대응할 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 측면 전극 조립 기판(300)의 컷팅 전에, 복수의 반도체 발광 소자들(150a~150c) 및 기판(210)의 양면에 보호용 레진(resin)을 형성하는 과정이 더 수행될 수도 있다. 상기 보호용 레진은 상기 측면 전극 조립 기판(300)의 컷팅 이후 제거될 수 있다.
즉, 도 6 내지 도 8f에 도시된 실시 예에 따르면, 반도체 발광 소자 패키지(600)는 구동 IC 칩(200) 상에 반도체 발광 소자들(150a~150c)을 적층함으로써, 반도체 발광 소자 패키지(600)의 사이즈를 최소화할 수 있다. 이에 따라, 반도체 발광 소자들로 구성된 픽셀 간의 간격이 감소되므로, 고화소 디스플레이 장치 또는 고 PPI(Pixel Per Inch) 디스플레이 장치의 구현에 유리할 수 있다.
또한, 반도체 발광 소자 패키지(600)에 포함된 구동 IC(220)와 복수의 반도체 발광 소자들(150a~150c)은 기판(210)의 반대면에 형성되므로, 상호 간의 열 전달을 최소화할 수 있다. 이에 따라 구동 IC(220)의 성능 저하, 및 반도체 발광 소자들(150a~150c)의 발광 효율 저하를 최소화할 수 있다.
뿐만 아니라, 반도체 발광 소자 패키지(600)는 측면 전극(320a~320d)이 형성된 조립 기판(300)에 구동 IC 칩(200)을 삽입한 후, 상기 측면 전극(320a~320d)이 상기 구동 IC 칩(200)과 연결된 상태를 유지하도록 상기 조립 기판(300)을 컷팅하여 제조될 수 있다. 즉, 반도체 발광 소자(150a~150c)와 구동 IC(220) 간의 전기적 연결을 위한 측면 전극의 형성 과정을 간단하게 구현함으로써, 반도체 발광 소자 패키지(600)의 제조 비용 절감 및 제조 수율의 극대화를 가능하게 한다.
이하, 도 9 내지 도 11을 참조하여, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 반도체 발광 소자 패키지의 구현 예들을 설명한다.
도 9는 반도체 발광 소자 및 구동 IC를 포함하는 반도체 발광 소자 패키지의 다른 구현 예를 나타내는 사시도이다. 도 10은 도 9에 도시된 반도체 발광 소자 패키지에 포함된 구동 IC를 설명하기 위한 도면이다.
도 9 내지 도 10을 참조하면, 복수의 반도체 발광 소자들(150a~150c), 구동 IC(220), 및 복수의 배선 전극들(910a~910d)의 배치 형태는 도 6의 실시 예와 실질적으로 동일할 수 있다. 즉 구동 IC(220)는 디스플레이 장치의 패널 기판(미도시)과 직접 연결되어, 디스플레이 장치의 프로세서 또는 컨트롤러로부터 전송되는 제어 신호에 기초하여 복수의 반도체 발광 소자들(150a~150c)을 구동할 수 있다.
한편, 상기 복수의 배선 전극들(910a~910d)과 구동 IC(220)의 접속 패드(222) 사이에 연결되는 복수의 측면 전극들(920a~920d)은 기판(210)의 내부에 형성될 수 있다.
예컨대, 상기 복수의 측면 전극들(920a~920d)은 TSV(Through Silicon Via) 공법에 따라 형성될 수 있다. 상기 복수의 측면 전극들(920a~920d)은 기판(210) 상에 구동 IC(220)가 형성된 후에 형성될 수 있으나, 실시 예에 따라서는 구동 IC(220)의 형성 전 측면 전극들(920a~920d)이 먼저 형성될 수도 있다.
복수의 측면 전극들(920a~920d)의 형성 공정에 대해 설명하면, 먼저 기판(210)의 소정 영역을 관통시켜 비아 홀(via hole)을 형성하는 공정이 수행될 수 있다. 예컨대 상기 공정은, 기판(210)의 일 면(예컨대 배면) 중 측면 전극들(920a~920d)이 형성될 영역을 제외한 나머지 영역에 감광제(포토레지스트 (photoresist))를 도포하는 공정, 및 감광제가 도포되지 않은 영역에 대한 에칭을 통해 비아 홀을 형성하는 비아 천공 공정을 포함할 수 있다. 상기 비아 홀은 DRIE(Deep Reactive Ion Etching) 기법에 의해 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 비아 홀이 형성된 후, 비아 홀의 벽면에 절연층을 형성하는 공정이 수행될 수 있다. 예컨대 상기 절연층은 silicon oxide 또는 nitride 등의 절연 물질을 화학 기상 증착법(Chemical Vapor Deposition (CVD)) 또는 플라즈마 화학 기상 증착법(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition (PECVD)) 등을 통해 증착함으로써 형성될 수 있다.
이 후 비아 홀에 전도성 페이스트(conductive paste)를 충진하는 공정이 수행될 수 있다. 상기 전도성 페이스트는 구리 등의 금속을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 전도성 페이스트는 전기도금(electroplating), 물리 기상 증착법(Physical Vapor Deposition (PVD)), 인쇄 등의 방식에 따라 충진될 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 전도성 페이스트의 충진 공정 이전에, 비아 홀의 벽면 및 기판(210)의 배면 일부에 접촉 금속 및 확산 방지 금속층을 형성하는 공정이 더 수행될 수 있다. 상기 접촉 금속 및 확산 방지 금속은 Ta, TaN, Au 등을 포함할 수 있다. 기판(210)의 배면에 형성된 접촉 금속 및 확산 방지 금속은 전도성 페이스트의 충진 이후 제거될 수 있다.
상기 전도성 페이스트가 충진됨에 따라, 복수의 측면 전극들(920a~920d)이 형성될 수 있다.
복수의 배선 전극들(910a~910d) 각각은 일 단이 상기 복수의 측면 전극들(920a~920d) 중 하나와 접촉되도록 형성될 수 있다. 예컨대 제1 배선 전극(910a)의 일단은 제1 측면 전극(920a)과 접촉되고, 제2 배선 전극(910b)의 일단은 제2 측면 전극(920b)과 접촉될 수 있다. 제3 배선 전극(910c)의 일단은 제3 측면 전극(920c)과 접촉되고, 제4 배선 전극(910d)의 일단은 제4 측면 전극(920d)과 접촉될 수 있다.
그리고, 제1 반도체 발광 소자(150a)는 제1 배선 전극(910a) 및 제4 배선 전극(910d)과 연결되고, 제2 반도체 발광 소자(150d)는 제2 배선 전극(910b) 및 제4 배선 전극(910d)과 연결되며, 제3 반도체 발광 소자(150c)는 제3 배선 전극(910c) 및 제4 배선 전극(910d)과 연결될 수 있다. 이에 따라, 상기 복수의 반도체 발광 소자들(150a~150c)과 구동 IC(220)는 상기 배선 전극들(910a~910d) 및 상기 측면 전극들(920a~920d)을 통해 전기적으로 연결될 수 있다.
즉, 도 9 내지 도 10의 실시 예에 따르면 복수의 반도체 발광 소자들(150a~150c)과 구동 IC(220) 사이를 연결하는 측면 전극들(920a~920d)이 기판(210)의 내부에 형성될 수 있다. 이에 따라, 반도체 발광 소자 패키지(900)는 반도체 발광 소자들(150a~150c)과 구동 IC 칩(200)을 포함하고도 그 사이즈는 구동 IC 칩(200)의 사이즈와 대응될 수 있다. 즉, 반도체 발광 소자 패키지(900)의 사이즈가 최소화되므로, 고화소 디스플레이 장치 또는 고 PPI 디스플레이 장치에 보다 효과적으로 적용될 수 있다.
도 11은 반도체 발광 소자 및 구동 IC를 포함하는 반도체 발광 소자 패키지의 다른 구현 예를 나타내는 사시도이다.
도 11을 참조하면, 반도체 발광 소자 패키지(1100)는 기판(210)의 상면이 상부를 향하고, 복수의 반도체 발광 소자들(150a~150c)은 기판(210)의 상면에 부착될 수 있다.
한편, 기판(210)의 상면에는 구동 IC(220)가 형성되어 있으므로, 상기 복수의 반도체 발광 소자들(150a~150c)은 구동 IC(220) 상에 직접 접촉되어, 구동 IC(220)와 전기적으로 연결될 수 있다. 예컨대, 구동 IC(220)에는 복수의 반도체 발광 소자들(150a~150c)과의 전기적 연결을 위한 접촉 영역(1110a~1110c, 1111a~1111c)이 형성될 수 있다. 상기 접촉 영역(1110a~1110c, 1111a~1111c)은 복수의 반도체 발광 소자들(150a~150c) 각각의 p전극과 n전극에 대응하는 위치에 형성될 수 있다. 예컨대 상기 접촉 영역(1110a~1110c, 1111a~1111c)에는 도전성 패드 등이 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 복수의 반도체 발광 소자들(150a~150c) 각각은 p전극 및 n전극이 상기 접촉 영역(1110a~1110c, 1111a~1111c)과 접촉되도록 부착됨으로써, 구동 IC(220)와 전기적으로 연결될 수 있다.
한편, 반도체 발광 소자 패키지(1100)가 디스플레이 장치의 패널 기판에 장착될 때, 구동 IC 칩(200)의 기판(210)의 배면이 상기 패널 기판에 접촉될 수 있다. 이 경우, 구동 IC(220)와 상기 패널 기판 사이의 전기적 연결을 위해, 기판(210)에는 복수의 측면 전극들(1120a~1120c) 및 복수의 접촉 패드(1122)가 형성될 수 있다. 상기 복수의 측면 전극들(1120a~1120c)은 도 9 내지 도 10에서 상술한 복수의 측면 전극들(920a~920d)과 동일한 방식으로 형성될 수 있다.
도 11의 실시 예에 따르면, 구동 IC(220)와 복수의 반도체 발광 소자들(150a~150c)이 직접 접촉되므로, 별도의 배선 전극들의 형성을 위한 공정이 제거되어 공정 비용이나 시간 등이 도 9의 실시 예에 비해 단축될 수 있다.
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 발광 소자 패키지가 장착된 디스플레이 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 12를 참조하면, 디스플레이 장치(1200)는 복수의 반도체 발광 소자 패키지(600), 상기 복수의 반도체 발광 소자 패키지(600)가 장착되는 패널 기판(1220), 및 상기 복수의 반도체 발광 소자 패키지(600)의 구동을 제어하는 제어 회로(1240)를 포함할 수 있다.
상기 제어 회로(1240)는 CPU, AP(application processor), 마이크로컴퓨터, 집적 회로, ASIC(application specific integrated circuit) 등의 각종 프로세서나 컨트롤러로 구현될 수 있다. 상기 제어 회로(1240)는 상기 패널 기판(1220)을 통해 상기 복수의 반도체 발광 소자 패키지(600) 각각의 구동 IC(220)와 연결되어, 상기 복수의 반도체 발광 소자들(150a~150c)의 구동 제어를 위한 제어 신호를 구동 IC(220)로 전송할 수 있다. 구동 IC(220)는 제어 회로(1240)로부터 수신된 제어 신호에 기초하여 소정 색상이나 밝기의 광을 출력하도록 복수의 반도체 발광 소자들(150a~150c)을 구동할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
Claims (19)
- 기판, 및 상기 기판의 상면 또는 배면에 형성된 구동 IC를 포함하는 구동 IC 칩;
상기 구동 IC가 형성된 면의 반대면에 부착되는 적어도 하나의 반도체 발광 소자; 및
상기 상면과 상기 배면 사이의 높이에 대응하게 형성되고, 상기 적어도 하나의 반도체 발광 소자 각각과 상기 구동 IC를 전기적으로 연결하는 복수의 측면 전극들을 포함하는 반도체 발광 소자 패키지. - 제1항에 있어서,
상기 기판의 적어도 일 측면에 연결되는 적어도 하나의 측면 전극 기판을 더 포함하고,
상기 복수의 측면 전극들은 상기 적어도 하나의 측면 전극 기판 내에 형성되는 반도체 발광 소자 패키지. - 제2항에 있어서,
상기 기판의 면들 중, 상기 적어도 하나의 반도체 발광 소자가 부착된 면에 형성되는 복수의 배선 전극들을 더 포함하고,
상기 복수의 배선 전극들 각각은 상기 복수의 측면 전극들 중 서로 다른 측면 전극과 연결되는 반도체 발광 소자 패키지. - 제3항에 있어서,
상기 복수의 배선 전극들 중 제1 배선 전극은 상기 적어도 하나의 반도체 발광 소자 각각과 연결되고, 상기 제1 배선 전극을 제외한 적어도 하나의 배선 전극은 상기 적어도 하나의 반도체 발광 소자 중 어느 하나에 연결되는 반도체 발광 소자 패키지. - 제4항에 있어서,
상기 제1 배선 전극은 상기 적어도 하나의 반도체 발광 소자 각각의 동일한 전극과 연결되는 반도체 발광 소자 패키지. - 제3항에 있어서,
상기 복수의 배선 전극들과 상기 복수의 측면 전극들 사이에 연결되는 복수의 연결 패드들을 더 포함하는 반도체 발광 소자 패키지. - 제1항에 있어서,
상기 복수의 측면 전극들은 상기 구동 IC에 형성된 복수의 접속 패드들 중 서로 다른 어느 하나와 전기적으로 연결되는 반도체 발광 소자 패키지. - 제1항에 있어서,
상기 적어도 하나의 반도체 발광 소자 각각은 제1 전극과 제2 전극을 포함하고, 상기 제1 전극과 제2 전극은 동일한 방향을 향하도록 형성되는 반도체 발광 소자 패키지. - 제8항에 있어서,
상기 적어도 하나의 반도체 발광 소자 각각은, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극이 상기 기판을 향하도록 부착되는 반도체 발광 소자 패키지. - 제1항에 있어서,
상기 복수의 측면 전극들 각각은,
상기 기판의 상면과 배면 사이를 관통하여 형성되는 반도체 발광 소자 패키지. - 기판 본체, 상기 기판 본체에 형성된 개구부, 및 상기 개구부의 경계면과 인접한 복수의 측면 전극들을 포함하는 측면 전극 조립 기판이 제공되고, 상부에 적어도 하나의 반도체 발광 소자가 부착된 구동 IC 칩을 상기 개구부에 삽입하는 단계;
상기 구동 IC 칩의 상부에 형성된 복수의 배선 전극들과 상기 복수의 측면 전극들 사이에 복수의 연결 패드들을 형성하는 단계; 및
상기 기판 본체 중, 상기 복수의 측면 전극들을 포함하는 소정 영역을 제외한 나머지 영역을 상기 구동 IC 칩과 분리되도록 컷팅하는 단계를 포함하는 반도체 발광 소자 패키지의 제조 방법. - 제11항에 있어서,
상기 개구부의 사이즈는 상기 구동 IC 칩의 기판의 사이즈와 대응하는 반도체 발광 소자의 제조 방법. - 제11항에 있어서,
상기 구동 IC 칩을 상기 개구부에 삽입하는 단계는,
상기 구동 IC 칩의 기판의 측면 중 상기 복수의 측면 전극들을 향하는 면, 또는 상기 개구부의 내둘레면 중 상기 복수의 측면 전극들과 인접한 면에 접착제를 도포하는 단계; 및
상기 구동 IC 칩을 상기 개구부에 삽입하는 단계를 포함하는 반도체 발광 소자의 제조 방법. - 제11항에 있어서,
상기 구동 IC 칩을 상기 개구부에 삽입하는 단계 이전에, 상기 반도체 발광 소자의 제조 방법은,
상기 구동 IC 칩의 기판의 일 면에 구동 IC를 형성하는 단계;
상기 일 면의 반대면에 상기 복수의 배선 전극들을 형성하는 단계; 및
상기 복수의 배선 전극들이 형성된 면 상에 상기 적어도 하나의 반도체 발광 소자를 부착하는 단계를 더 포함하는 반도체 발광 소자의 제조 방법. - 제14항에 있어서,
상기 복수의 배선 전극들 중 제1 배선 전극은 상기 적어도 하나의 반도체 발광 소자 각각과 연결되고, 상기 제1 배선 전극을 제외한 나머지 적어도 하나의 배선 전극은 상기 적어도 하나의 반도체 발광 소자 중 서로 다른 어느 하나와 연결되는 반도체 발광 소자의 제조 방법. - 제15항에 있어서,
상기 제1 배선 전극은 상기 적어도 하나의 반도체 발광 소자 각각의 동일한 전극과 연결되는 반도체 발광 소자의 제조 방법. - 제14항에 있어서,
상기 적어도 하나의 반도체 발광 소자 각각은 제1 전극과 제2 전극을 포함하고, 상기 제1 전극과 제2 전극은 동일한 방향을 향하도록 형성되는 반도체 발광 소자의 제조 방법. - 제17항에 있어서,
상기 적어도 하나의 반도체 발광 소자를 부착하는 단계는,
상기 제1 전극과 상기 제2 전극이 상기 기판을 향하도록 상기 적어도 하나의 반도체 발광 소자를 부착하는 단계인 반도체 발광 소자의 제조 방법. - 패널 기판;
상기 패널 기판의 일 면에 장착되는 복수의 반도체 발광 소자 패키지; 및
상기 패널 기판의 일 측에 장착되고, 상기 복수의 반도체 발광 소자 패키지와 전기적으로 연결되는 제어 회로를 포함하고,
상기 복수의 반도체 발광 소자 패키지 각각은,
기판, 및 상기 기판의 상면 또는 배면에 형성된 구동 IC를 포함하는 구동 IC 칩;
상기 구동 IC가 형성된 면의 반대면에 부착되는 적어도 하나의 반도체 발광 소자; 및
상기 상면과 상기 배면 사이의 높이에 대응하게 형성되고, 상기 적어도 하나의 반도체 발광 소자 각각과 상기 구동 IC를 전기적으로 연결하는 복수의 측면 전극들을 포함하는 디스플레이 장치.
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