KR102238284B1 - 능동화소 ic를 포함하는 led 픽셀 패키지 및 그 제조방법 - Google Patents

능동화소 ic를 포함하는 led 픽셀 패키지 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 디스플레이 콘트라스트가 우수하고 검정색 디스플레이가 우수한 능동화소 IC를 포함하는 LED 픽셀 패키지 및 그 제조방법에 관한 것이다.
보다 더 구체적으로 본 발명은 (a) 기판 상에 적어도 하나 이상의 LED 칩(chip)과 적어도 하나 이상의 능동화소 IC를 플립 칩(flip chip) 본딩하는 단계; (b) 상기 LED 칩 및 능동화소 IC 전체를 커버하도록 기판의 상부를 흑색 수지(black resin)로 몰딩하는 단계; (c) 상기 흑색 수지로 몰딩된 영역의 상부 영역을 상기 LED 칩의 상면이 드러나도록 그라인딩(grinding)하는 단계; (d) 상기 LED 칩과 능동화소 IC가 각각 하나씩 한 쌍을 이루도록 커팅하는 단계;를 포함하는 능동화소 IC를 포함하는 LED 픽셀 패키지 제조방법을 제공한다.

Description

능동화소 IC를 포함하는 LED 픽셀 패키지 및 그 제조방법 {LED Pixel Package including Active Pixel IC and Method Thereof}
본 발명은 디스플레이 콘트라스트(contrast)가 우수하고 검정색 디스플레이가 우수한 능동화소 IC를 포함하는 LED 픽셀 패키지 및 그 제조방법에 관한 것이다.
최근 광학 영상기기의 소형화 추세로 인해, 영상구현을 위한 광학 영상기기의 광원으로써 LED가 많은 주목을 받고 있으며, 특히 최근 LED의 조도 및 파워가 크게 향상되어 단일 LED패키지를 사용한 광학 영상구현이 가능해짐에 따라 소형 광학 영상기기 등에 최적화된 LED 패키지의 개발이 이슈가 되고 있다.
이와 같은 LED 패키지의 표면 색상은 휘도 및 반사율을 높이기 위해 일반적으로 70% 이상의 투과율을 갖는 투명소재로 이루어지는데, 종래의 LED패키지가 전광판 및 디스플레이기기 등에 적용됨에 따라, LED 패키지의 표면이 외부로 노출되는 경우가 빈번하게 발생하게 된다.
그리고, LED 패키지를 디스플레이장치로 적용하는 경우, 다수의 LED 패키지를 가로, 세로 방향으로 기판에 배열시켜 LED 패키지 모듈을 제조하고, 이와 같은 LED 패키지 모듈을 케이스에 장착한 후, 다수를 조합하여 LED 디스플레이장치로 사용하기도 한다.
이러한 LED 디스플레이장치는, 실외 또는 실내에서 주위의 조명 또는 햇살이 비추는 상태에서 주로 사용하기 때문에, LED 패키지 모듈 또는 이를 포함하는 LED디스플레이장치의 명암비가 낮은 경우, 선명도가 현저하게 저하되어 깨끗한 문자 및 영상을 볼 수 없는 단점을 지닌다.
상기 명암비(contrast ratio)는, 가장 어두울 때와 가장 밝을 때의 밝기간의 비율을 나타내는 것으로서, 흑백의 비율이 클수록 좋은 제품이고, 명암비가 클수록 화면의 구분이 뚜렷하고 보다 정확한 색상을 표시할 수 있다.
이를 개선하기 위해 LED 패키지의 상측 부분에 빛을 차단하는 그늘 역할을 하는 썬쉐이드(sun shade)를 구비하거나 또는 LED 패키지 양측에서, 빛을 가두어 주도록 돌기 형상으로 경사지게 형성된 라이트 트랩 딜리버(light-traps deliver)를 구비하여 명암비를 개선하기도 하나, 이와 같은 방법으로 명암비를 어느 정도 개선할 수는 있지만, 대폭적으로 개선시키지 못하는 문제점이 있었다.
한편, 최근 상업용 실외 및 실내 전광판의 구현에 있어, 그 디스플레이 화질을 개선하기 위해서 화소의 크기는 작아지는 반면, 화면의 크기는 더 커지는 추세로 발전하고 있다.
특히, 본 응용에 있어, 고휘도, 고명암비, 좋은 색재현성을 구현하기 위해 가장 많이 선택되는 발광소자로 LED가 대표적이다. 이 경우, LED 구동에 있어 현재 가장 많이 사용되는 구동 방식은 패시브 매트릭스(Passive Matrix)이다. 수동구동방식은 각각의 화소에 구성된 LED를 직접 제어 하는 방식으로 그 구동 회로가 LED 마다 연결되어 구동되어야 한다. 따라서, 화소가 작아짐에 따라 그 구동회로도 작은 공간 안에 구성되어야 하며, 전력 소모도 커지는 치명적인 단점을 가지고 있다.
이에, 최근 LED를 이용한 디스플레이에도 액티브 매트릭스(Active Matrix)를 채택해야 하는 필요성이 대두되고 있다. 이 경우, 화소에 구성된 LED를 직접 제어하는 방식이 아닌, 능동화소 IC를 이용하여 가로축과 세로축을 제어함으로써 제어핀이 패시브 매트릭스 방식에 대비하여 화소 사이즈 및 화소 간격을 감소시킬 필요성이 대두되고 있다.
전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 디스플레이 콘트라스트가 우수하면서도 검정색 또는 흑색의 디스플레이가 우수한 LED 픽셀 패키지 및 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 광 추출 효율 및 광 출력을 향상시킨 LED 픽셀 패키지 및 제조방법을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
또한, LED 픽셀 패키지가 구현되는 경우에는 그 크기가 과다하게 구성될 수 밖에 없어 액티브 매트릭스를 구현하기에는 물리적 크기와 비용적인 측면에서 효용성이 떨어지는 문제를 해결하기 위해 능동화소 IC를 포함하는 LED 픽셀 패키지 및 제조방법을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 본 발명의 기재로부터 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, (a) 기판 상에 적어도 하나 이상의 LED 칩(chip)과 적어도 하나 이상의 능동화소 IC를 플립 칩(flip chip) 본딩하는 단계; (b) 상기 LED 칩 및 능동화소 IC 전체를 커버하도록 기판의 상부를 흑색 수지(black resin)로 몰딩하는 단계; (c) 상기 흑색 수지로 몰딩된 영역의 상부 영역을 상기 LED 칩의 상면이 드러나도록 그라인딩(grinding)하는 단계; (d) 상기 LED 칩과 능동화소 IC가 각각 하나씩 한 쌍을 이루도록 커팅하는 단계;를 포함하는 능동화소 IC를 포함하는 LED 픽셀 패키지 제조방법을 제공한다.
본 발명은 상기 (c) 단계 후에, (c1) 상기 기판의 하면에 솔더볼(solder ball)을 실장하는 단계; 를 더 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에서 상기 흑색 수지(black resin)는, 카본 블랙이 혼합된 PPA(Polyphtalamide) 수지, 블랙 EMC(Epoxy Mold Compound) 수지 또는 블랙 실리콘(black silicon) 중 어느 하나인 것이 바람직하다.
본 발명에서 상기 (a) 단계는, 상기 LED 칩과 능동화소 IC가 한 쌍을 이루면서 (M x N) 의 배열을 이루도록 기판 상에 플립 칩 본딩하는 것이 바람직하다.
본 발명에서 상기 (b) 단계는, (b1) 상기 LED 칩과 능동화소 IC의 상부 및 기판의 각 측면부를 커버하도록 금형을 설치하는 단계; (b2) 상기 금형의 측면에 형성되는 적어도 하나 이상의 몰딩 주입구를 통해 흑색 수지(black resin)를 주입하는 단계; 및 (b3) 상기 흑색 수지(black resin)의 경화 후 금형을 제거하는 단계;로 형성되는 것이 바람직하다.
본 발명에서 상기 능동화소 IC의 두께는 상기 LED 칩의 두께보다 얇은 것이 바람직하다.
본 발명에서 상기 (a)단계는, 상기 능동화소 IC가 플립칩 본딩된 LED 칩의 높이보다 낮게 형성되도록 플립칩 본딩되는 것이 바람직하다.
본 발명에서 상기 (c)단계는, 상기 능동화소 IC의 상면이 흑색 수지(black resin) 몰딩 영역으로부터 드러나지 않도록 그라인딩 하는 것이 바람직하다.
본 발명에서 상기 (d) 단계는, 상기 기판 상에 (M+1) x (N+1)개의 커팅 라인을 형성한 후, 커팅 라인을 따라 커팅하는 것이 바람직하다.
본 발명은 상기 LED 픽셀 패키지 제조방법에 의해 형성되는 능동화소 IC를 포함하는 LED 픽셀 패키지를 제공한다.
본 발명에 의하면, 디스플레이 콘트라스트가 우수하고, 검정색 또는 흑색의 디스플레이가 우수한 LED 픽셀 패키지 및 제조방법을 제공하는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면, LED 칩의 상면을 제외한 LED 픽셀 패키지의 상부 및 측부를 흑색 수지로 몰딩함으로써 광 추출 효율 및 광 출력을 향상시킨 LED 픽셀 패키지 및 제조방법을 제공하는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면, LED 픽셀 패키지가 구현되는 경우에는 그 크기가 과다하게 구성될 수 밖에 없어 액티브 매트릭스를 구현하기에는 물리적 크기와 비용적인 측면에서 효용성이 떨어지는 문제를 해결하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 능동화소 IC를 포함하는 LED 픽셀 패키지의 상면도 및 단면도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 능동화소 IC를 포함하는 LED 픽셀 패키지의 구성도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 능동화소 IC를 포함하는 LED 픽셀 패키지의 내부 배치도 및 배면도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 기판상에 LED 칩 및 능동화소 IC를 플립칩 본딩하는 모습을 나타낸 예시도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 기판상에 금형을 설치하고 몰딩한 후 제거한 모습을 나타낸 예시도.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 기판상의 몰딩을 그라인딩하는 모습을 나타낸 예시도.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 기판 하부에 솔더볼을 실장한 모습을 나타낸 예시도.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 기판상에 커팅라인을 형성하고 커팅라인에 따라 커팅하는 모습을 나타낸 예시도.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 하나의 LED 픽셀 패키지를 제조하는 각 공정을 나타내는 순서도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 능동화소 IC를 포함하는 LED 픽셀 패키지의 상면도 및 단면도이다.
본 발명은 디스플레이 콘트라스트가 우수하고, 검정색 또는 흑색의 디스플레이가 우수한 LED 픽셀 패키지를 제공하고자 고안되었다. 이를 위해 검은색 디스플레이의 완벽한 구현을 위해 흑색 수지(black resin)로 몰딩하였고, 액티브 매트릭스를 구현하기에 물리적 크기와 비용적인 측면에서 효용성이 떨어지는 문제를 해결하기 위해 능동화소 IC를 포함하여 LED 픽셀 패키지를 구성하였다.
도 1의 (a)를 참조하면, 기판의 상부면은 LED 칩(10)의 상부를 제외하고는 흑색 수지 몰딩 영역(50)으로 커버되며, 후술하겠지만 이는 LED 칩(10)으로부터 조사되는 빛이 LED 픽셀 패키지 내부로 유입되어 능동화소 IC(20)의 동작에 영향을 주는 것을 방지하기 위함이다.
이 경우, 노출되는 LED 칩(10)의 크기는 마이크로 LED 기술의 발전으로 상대적으로 더 작게 제작이 가능하게 됨에 따라, 이에 비례하여 흑색 수지 몰딩 영역(50)이 차지하는 비율을 크게 제작하는 것이 가능하다.
도 1의 (b)를 참조하면, 상기 능동화소 IC(20)의 두께는 상기 LED 칩(10)의 두께보다 얇게 형성되거나 또는 상기 능동화소 IC(20)가 플립칩 본딩된 LED 칩(10)의 높이보다 낮게 형성되도록 플립칩 본딩되도록 형성되는데 이는 흑색 수지 몰딩 영역(50)의 상부면 제거시 LED 칩(10)의 상부는 용이하게 드러나면서도 능동화소IC(20)는 흑색 수지 몰딩 영역(50) 내부에 위치시키기 위함이다.
이와 같은 본 발명의 LED 픽셀패키지의 기능 및 특장점에 대해서는 제조공정과 함께 후술하기로 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 능동화소 IC를 포함하는 LED 픽셀 패키지의 구성도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 능동화소 IC를 포함하는 LED 픽셀 패키지의 내부 배치도 및 배면도이다.
LED 디스플레이는 개별 LED 간의 간격이 좁을수록 픽셀의 수가 보다 조밀하게 되고, 개별 LED의 휘도를 증대시킬수록 전체 디스플레이의 선명도가 증대되어 화질이 개선되는데, 바람직하게는 LED 디스플레이를 액티브 매트릭스로 구현하는 경우 물리적 크기나 비용적인 측면에서 보다 효율적으로 LED 디스플레이를 구현할 수 있다.
이를 위해서는 LED 픽셀 패키지에 전원 제공, 데이터 입력, 접지 등을 위한 핀이 구성되어야 하며, 그 외에도 LED 칩(10)이 포함하고 있는 레드 LED(21), 그린 LED(22), 블루 LED(23) 각각의 인에이블 및 에미션 동작을 위한 스위치 제어 핀 또한 LED 픽셀 패키지에 구성되어야 한다.
그러나 위와 같은 구성으로 LED 픽셀 패키지가 구현되는 경우에는 그 크기가 과다하게 구성될 수 밖에 없어 액티브 매트릭스를 구현하기에는 물리적 크기와 비용적인 측면에서 효용성이 떨어지는 문제가 있다.
본 발명은 액티브 매트릭스로 구현이 가능면서도 물리적 크기를 최소화하고 제조비용을 저감하는 LED 픽셀 패키지를 제공하고자 고안되었다.
본 발명은 신호 입력의 전압 레벨에 따라 출력 신호와 신호 출력이 결정되고, 상기 출력 신호와 신호 출력에 의해 LED 발광신호가 생성되며, 상기 LED 발광신호에 의해 각 LED의 발광 타이밍과 데이터 입력에 의해 각 LED의 발광 휘도가 결정됨으로써 LED 픽셀 패키지에 필수적으로 요구되는 핀의 수가 감소됨과 동시에 액티브 매트릭스로 LED 디스플레이를 구현하고자 한다.
상기 레드 LED(310), 그린 LED(311) 및 블루 LED(312)는 LED 칩(10) 내 각각 하나씩 배치되며, 신호 입력의 레벨과 데이터 입력의 레벨에 따라 발광 휘도와 발광 타이밍이 제어된다. 그리고, 본 발명은 레드 LED(21), 그린 LED(22), 블루 LED(23) 각각을 구동시키기 위한 LED 전류발생부(미도시) 및 최종적으로 LED 발광을 위한 각각의 에미션스위치(미도시)가 더 구비될 수 있다.
한편, 종래의 구성으로 LED 액티브 매트릭스를 구현하기 위해서는 레드 인에이블스위치, 그린 인에이블스위치, 블루 인에이블스위치, 에미션스위치(레드 에미션스위치, 그린 에미션스위치, 블루 에미션스위치를 동시에 온/오프 제어)를 각각 제어하기 위한 핀이 구성되어야 하므로 최소한 8개 이상의 핀이 구성되어야 하였으나, 본 발명은 신호 핀을 통해 인가되는 신호 입력의 전압 레벨에 따라 각 LED에 흐르는 전류를 제어함으로써 총 4개의 핀만으로 LED 픽셀 패키지를 구현한다.
본 발명에서 상기 4개의 핀은 능동화소 IC(20)에 포함되는데, 상기 LED 픽셀 패키지로의 전원 입력을 위한 전원 핀(27), 상기 LED 픽셀 패키지로의 신호 입력을 위한 신호 핀(26), 상기 LED 픽셀 패키지로의 데이터 입력을 위한 데이터 핀(25) 및 상기 LED 픽셀 패키지의 접지를 위한 접지 핀(24) 으로 구성될 수 있다.
즉, 하나의 LED 픽셀 패키지의 능동화소 IC(20)에는 전원 핀(27), 신호 핀(26), 데이터 핀(25) 및 접지 핀(24)의 총 4개의 핀이 구성되며, 이를 통해 각 행과 열을 구분하여 신호 입력과 데이터 입력이 이루어질 수 있다.
한편, 하나의 LED 픽셀 패키지의 기판 후면에는 4개의 패드가 장착되는데, 전원 패드(27'), 신호 패드(26'), 데이터 패드(27') 및 접지 패드(24')가 형성될 수 있다.
본 발명에서 상기 전원 패드(27'), 신호 패드(26'), 데이터 패드(27') 및 접지 패드(24')는 솔더볼 실장을 통해 형성될 수 있을 것이다.
위와 같이 본 발명은 LED 픽셀 패키지에 능동화소 IC(20)를 적용함으로써, 구동을 위한 구동 회로가 매우 간략화 되어 화소 사이즈 및 화소 간격의 감소에 매우 유리하며, 전력 소모 역시 동시에 감소 가능한 장점이 있다.
도 4 내지 도 8은 LED 픽셀 패키지를 제조하는 각 공정을 흐름에 따라 나타내는 예시도들이다.
본 발명은 (a) 기판 상에 적어도 하나 이상의 LED 칩(chip)과 적어도 하나 이상의 능동화소 IC를 플립 칩(flip chip) 본딩하는 단계, (b) 상기 LED 칩 및 능동화소 IC 전체를 커버하도록 기판의 상부를 흑색 수지(black resin)로 몰딩하는 단계, (c) 상기 흑색 수지로 몰딩된 영역의 상부 영역을 상기 LED 칩의 상면이 드러나도록 그라인딩(grinding)하는 단계, (c1) 상기 기판의 하면에 솔더볼(solder ball)을 실장하는 단계, (d) 상기 LED 칩과 능동화소 IC가 각각 하나씩 한 쌍을 이루도록 커팅하는 단계를 포함하도록 구성될 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 기판상에 LED 칩 및 능동화소 IC를 플립칩 본딩하는 모습을 나타낸 예시도이다.
먼저 본 발명은 (a) 기판(30) 상에 적어도 하나 이상의 LED 칩(10)과 적어도 하나 이상의 능동화소 IC(20)를 플립 칩(flip chip) 본딩하는 단계를 거친다.
상기 LED 칩(10)은 도 4의 (a)에서 볼 수 있듯이, R(레드) LED, G(그린) LED 및 B(블루) LED를 포함하여 형성될 수 있다. 상기 LED 칩(10)은 RGB LED 뿐만 아니라 μLED 또는 OLED를 적용할 수 있을 것이다.
바람직하게는 상기 다수의 LED 칩(10)과 다수의 능동화소 IC(20)를 기판(30)상에 배열하되, 각 LED 칩(10)과 각 능동화소 IC(20)가 한 쌍을 이루도록 배열한다. 상기 다수의 LED 칩(10)과 다수의 능동화소 IC(20)는 가로/세로 (M x N)의 배열을 이루도록 기판(30) 상에 플립 칩 본딩하게 된다.
이 때, 상기 능동화소 IC(20)의 두께는 LED 칩(10)의 두께보다 얇은 것이 바람직하다. 다만, 발명의 필요에 따라 상기 능동화소 IC(20)의 두께가 상기 LED 칩(10)의 두께와 비슷하거나 더 두껍더라도 LED 칩(10)의 패드 범프(60)의 높이를 더 높게 형성하여 결과적으로 플립칩 본딩된 LED 칩(10)의 상면이 플립칩 본딩된 능동화소 IC(20)의 상면보다 높게 형성하는 것도 가능할 것이다.
상기 플립칩 본딩은 공지된 플립칩 본딩 방식으로 공정을 수행할 수 있을 것이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 기판상에 금형을 설치하고 몰딩한 후 제거한 모습을 나타낸 예시도이다.
본 발명은 상기 (a) 단계 후에, (b) 상기 LED 칩(10) 및 능동화소 IC(20) 전체를 커버하도록 기판(30)의 상부를 흑색 수지(black resin)로 몰딩하는 단계를 거치게 된다.
즉, 상기 (b) 단계는, (b1) 상기 LED 칩(10)과 능동화소 IC(20)의 상부 및 기판(30)의 각 측면부를 커버하도록 금형(70)을 설치하는 단계, (b2) 상기 금형(70)의 측면에 형성되는 적어도 하나 이상의 몰딩 주입구(71)를 통해 흑색 수지(black resin)를 주입하는 단계 및 (b3) 상기 흑색 수지(black resin)의 경화 후 금형(70)을 제거하는 단계로 형성될 수 있다.
도 5의 (a)를 보면, 측면에 복수의 몰딩 주입구(71)가 구비된 금형(70)이 기판(30)의 상부를 커버하는 모습의 단면도를 제시하고 있다.
또한, 도 5의 (b)는, 도 5의 (a)에서 몰딩 주입구(71) 부분을 측면으로 자른 단면도를 도시하고 있는데, 기판(30)의 상부 및 각 측면부를 커버하는 금형(70)을 설치한 후, 몰딩 주입구(70)를 통해 흑색 수지(black resin)를 주입하고 경화된 후, 상기 금형(70)을 제거한 모습을 나타내고 있다.
여기서, 상기 흑색 수지(black resin)는, 카본 블랙이 혼합된 PPA(Polyphtalamide) 수지, 블랙 EMC(Epoxy Mold Compound) 수지 또는 블랙 실리콘(black silicon) 중에서 선택된 어느 하나의 수지를 적용할 수 있다.
또한, 발명의 필요에 따라 상기 흑색 수지(black resin)는 카본 블랙이 혼합된 PPA(Polyphtalamide) 수지, 블랙 EMC(Epoxy Mold Compound) 수지 및 블랙 실리콘(black silicon)이 아니더라도 광반사율이 낮은 부재로서 흑색/검은색 계통의 수지라면 어떠한 종류의 수지도 적용이 가능할 것이다.
이와 같이 상기 흑색 수지 몰딩 영역(50)은 광 반사율이 낮은 부재로 형성됨으로써, 상기 LED 칩(10)의 점등 및 소등 간의 콘트라스트(contrast)를 높이기 위하여 빛을 흡수하는 기능을 수행하게 된다.
또한, 후술하겠지만, LED 칩(10)의 상면은 흑색 수지 몰딩 영역(50)으로부터 드러남에 비해 능동화소 IC(20)는 흑색 수지 몰딩 영역(50) 속에 묻히는 구조를 갖기 때문에 능동화소 IC(20)로의 광 유입을 배제하고 또한 능동화소 IC(20)의 영향을 배제하여, LED 칩(10)의 기능에는 문제가 없되, LED 칩(10)의 점등 및 소등 간에 높은 콘트라스트(contrast)를 구현할 수 있게 된다.
결국, 본 발명은 LED 칩(10)으로부터 조사되는 빛이 능동화소 IC(20) 및 LED 픽셀패키지 내부로 유입되는 것이 차단되고, LED 픽셀 패키지 밖으로 조사되기 때문에 광 추출 효율을 향상시킬 수 있고, 그 결과 광 출력을 향상시킬 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 기판상의 몰딩을 그라인딩하는 모습을 나타낸 예시도이다.
본 발명은 상기 (b)단계 후에, (c) 상기 흑색 수지로 몰딩된 영역(50)의 상부 영역을 상기 LED 칩(10)의 상면이 드러나도록 그라인딩(grinding)하는 단계를 거친다.
즉, 상기 (c)단계는, 상기 LED 칩(10)의 상면이 드러나도록 그라인딩(grinding)하되, 상기 능동화소 IC(20)의 상면이 흑색 수지(black resin) 몰딩 영역(50)으로부터 드러나지 않도록 그라인딩하는 과정이라고 할 수 있다.
이는 상기 LED 칩(10)으로부터 조사되는 빛이 능동화소 IC(20) 쪽으로 유입되지 않도록 하기 위함이며, 이를 위해 상기 능동화소 IC(20)의 두께는 LED 칩(10)의 두께보다 얇게 형성될 수 있을 것이다.
또한, 전술한 바대로, 상기 능동화소 IC(20)의 두께가 상기 LED 칩(10)의 두께와 비슷하거나 더 두껍더라도 능동화소 IC(20)와 LED 칩(10)의 패드 범프(60)의 높이를 조절하여 플립칩 본딩된 LED 칩(10)의 상면이 플립칩 본딩된 능동화소 IC(20)의 상면보다 높게 형성하는 것도 가능할 것이다.
플립칩 본딩된 상기 LED 칩(10)의 상부면과 능동화소 IC 칩(20)의 상부면은 100μm 내지 1,000 μm의 높이차를 두는 것이 바람직할 것이다.
마찬가지로 상기 LED 칩(10)의 두께는 능동화소 IC 칩(20)의 두께보다 100μm 내지 1,000 μm의 범위 내에서 더 두껍게 형성될 수 있을 것이다.
상기 (c) 단계는, 상기 LED 칩(10)의 상면이 드러나도록 연삭 가공(grinding)하는 것으로 기재되어 있으나, 본 발명에서는 이에 한정되는 것은 아니고 발명의 필요에 따라 상기 흑색 수지로 몰딩된 영역(50)의 상부 영역을 레이저 빔 조사 등을 통해 정밀하게 제거하는 것도 가능할 것이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 기판 하부에 솔더볼을 실장한 모습을 나타낸 예시도이다.
본 발명은 상기 (c)단계 후에, (c1) 상기 기판(30)의 하면에 솔더볼(40)을 실장(mounting)하는 단계를 거치게 된다.
상기 솔더볼(40)의 재질은 공지의 재질을 이용할 수 있으며, LED 픽셀패키지의 커팅 시 한 쌍의 LED 칩(10)과 능동화소 IC(20)가 위치하는 기판(30) 하부에 4개의 솔더볼이 위치하도록 솔더볼 마운팅 과정을 거치는 것이 바람직하다.
하나의 LED 픽셀 패키지 하부에 위치하는 4개의 솔더볼(40)은 전술한 바대로 각각 접지패드(27'), 데이터 패드(25'), 신호 패드(26'), 전원 패드(27')의 기능을 수행할 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 기판상에 커팅라인을 형성하고 커팅라인에 따라 커팅하는 모습을 나타낸 예시도이다.
본 발명은 상기 (c)단계 후에, (d) 상기 LED 칩(10)과 능동화소 IC(20)가 각각 하나씩 한 쌍을 이루도록 커팅하는 단계를 거친다.
만일 기판(30)상에 다수의 LED 칩(10)과 다수의 능동화소 IC(20)가 가로/세로 (M x N)의 배열을 이루도록 플립 칩 본딩된다면, 기판 상에 (M+1) x (N+1)개의 커팅 라인(80)을 형성한 후, 위와 같은 커팅 라인(80)을 따라 커팅하게 될 것이다.
상기 커팅(cutting)은 공지의 절삭 공구, 절삭 장치 또는 소형 프레기 등을 통해 이뤄질 수 있다.
위와 같이 본 발명은 기판(30)상에 위치한 다수의 LED 칩(10)과 다수의 능동화소 IC(20)가 각각 한 쌍을 이루도록 일괄적으로 커팅함으로써 짧은 시간 내에 LED 픽셀 패키지를 다량으로 제조하는 것이 가능해진다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 하나의 LED 픽셀 패키지를 제조하는 각 공정을 나타내는 순서도이다.
도 9의 (a) 내지 도 9의 (e)를 참조하면, (a) 기판 상에 적어도 하나 이상의 LED 칩(chip)과 적어도 하나 이상의 능동화소 IC를 플립 칩(flip chip) 본딩하고, (b) 상기 LED 칩 및 능동화소 IC 전체를 커버하도록 기판의 상부를 흑색 수지(black resin)로 몰딩한 후, (c) 상기 흑색 수지로 몰딩된 영역의 상부 영역을 상기 LED 칩의 상면이 드러나도록 그라인딩(grinding)하고, (d) 상기 기판의 하면에 솔더볼(solder ball)을 실장한 후, (e) 상기 LED 칩과 능동화소 IC가 각각 하나씩 한 쌍을 이루도록 커팅라인을 따라 커팅함으로써, 능동화소 IC를 포함하는 LED 픽셀 패키지를 산출하게 된다.
위와 같이 본 발명은 비교적 간단한 제조공정으로 짧은 시간 내에 다량의 LED 픽셀패키지를 신속하게 제조할 수 있어서, 제조공정의 단순화, 제조비용 저감의 부수적 효과를 도출할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 검정색/흑색의 디스플레이가 우수하고, 디스플레이 콘트라스트가 우수하며, LED 칩의 상면을 제외한 LED 픽셀 패키지의 상부 및 측부를 흑색 수지로 몰딩함으로써 광 추출 효율 및 광 출력을 향상시킨 LED 픽셀 패키지를 제공할 수 있는 장점이 있다.
이상 본 발명의 구체적 실시형태와 관련하여 본 발명을 설명하였으나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 설명된 실시형태를 변경 또는 변형할 수 있으며, 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
10: LED 칩 20: 능동화소 IC
21: 레드 LED 22: 그린 LED
23: 블루 LED 24: 접지 핀
25: 데이터 핀 26: 신호 핀
27: 전원 핀 24': 접지 패드
25' 데이터 패드 26': 신호 패드
27': 전원 패드 30: 기판
40: 솔더볼 50: 흑색 수지 몰딩 영역
60: 패드범프 부분 70: 금형
71: 몰딩 주입구 80: 커팅 라인

Claims (10)

  1. (a) 기판 상에 적어도 하나 이상의 LED 칩(chip)과 적어도 하나 이상의 능동화소 IC를 플립 칩(flip chip) 본딩하는 단계;
    (b) 상기 LED 칩 및 능동화소 IC 전체를 커버하도록 기판의 상부를 흑색 수지(black resin)로 몰딩하는 단계;
    (c) 상기 흑색 수지로 몰딩된 영역의 상부 영역을 상기 LED 칩의 상면이 드러나도록 그라인딩(grinding)하는 단계;
    (c1) 상기 기판의 하면에 솔더볼(solder ball)을 실장하는 단계; 및
    (d) 상기 LED 칩과 능동화소 IC가 각각 하나씩 한 쌍을 이루도록 커팅하는 단계;를 포함하되,
    각 능동화소 IC는,
    LED 픽셀 패키지로의 전원 입력을 위한 전원 핀, LED 픽셀 패키지로의 신호 입력을 위한 신호 핀, LED 픽셀 패키지로의 데이터 입력을 위한 데이터 핀 및 LED 픽셀 패키지의 접지를 위한 접지 핀을 각각 한 개씩 구비하되, 상기 신호 핀을 통해 인가되는 신호 입력의 전압 레벨에 따라 레드 LED, 그린 LED 및 블루 LED에 흐르는 전류를 제어하고,
    상기 (c1)단계는,
    솔더볼 실장을 통해 기판 하면에 전원 패드, 신호 패드, 데이터 패드 및 접지 패드를 형성하는 것을 특징으로 하는 LED 픽셀 패키지 제조방법.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서, 상기 흑색 수지(black resin)는,
    카본 블랙이 혼합된 PPA(Polyphtalamide) 수지, 블랙 EMC(Epoxy Mold Compound) 수지 또는 블랙 실리콘(black silicon) 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 능동화소 IC를 포함하는 LED 픽셀 패키지 제조방법.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 (a) 단계는,
    상기 LED 칩과 능동화소 IC가 한 쌍을 이루면서 (M x N) 의 배열을 이루도록 기판 상에 플립 칩 본딩하는 것을 특징으로 하는 능동화소 IC를 포함하는 LED 픽셀 패키지 제조방법.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 (b) 단계는,
    (b1) 상기 LED 칩과 능동화소 IC의 상부 및 기판의 각 측면부를 커버하도록 금형을 설치하는 단계;
    (b2) 상기 금형의 측면에 형성되는 적어도 하나 이상의 몰딩 주입구를 통해 흑색 수지(black resin)를 주입하는 단계; 및
    (b3) 상기 흑색 수지(black resin)의 경화 후 금형을 제거하는 단계;
    로 형성되는 것을 특징으로 하는 능동화소 IC를 포함하는 LED 픽셀 패키지 제조방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 능동화소 IC의 두께는 상기 LED 칩의 두께보다 얇은 것을 특징으로 하는 능동화소 IC를 포함하는 LED 픽셀 패키지 제조방법.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 (a)단계는,
    상기 능동화소 IC가 플립칩 본딩된 LED 칩의 높이보다 낮게 형성되도록 플립칩 본딩되는 것을 특징으로 하는 능동화소 IC를 포함하는 LED 픽셀 패키지 제조방법.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 (c)단계는,
    상기 능동화소 IC의 상면이 흑색 수지(black resin) 몰딩 영역으로부터 드러나지 않도록 그라인딩 하는 것을 특징으로 하는 능동화소 IC를 포함하는 LED 픽셀 패키지 제조방법.
  9. 제 1항에 있어서, 상기 (d) 단계는,
    상기 기판 상에 (M+1) x (N+1)개의 커팅 라인을 형성한 후, 커팅 라인을 따라 커팅하는 것을 특징으로 하는 능동화소 IC를 포함하는 LED 픽셀 패키지 제조방법.
  10. 제 1항, 제 3항 내지 제 9항 중 어느 한 항의 LED 픽셀 패키지 제조방법에 의해 형성되는 능동화소 IC를 포함하는 LED 픽셀 패키지.
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