(57)【要約】【課題】量子ドットＬＥＤパッケージを開示する。【解決手段】この量子ドットＬＥＤパッケージは、貫通型中空部を有する放熱リフレクターと、貫通型中空部の上部に収容された量子ドットプレートと、貫通型中空部の下部に収容され、上面が量子ドットプレートの下部面に結合されたＬＥＤチップと、ＬＥＤチップの下部面に形成され、放熱リフレクターの下部面より下側にさらに出ている各電極パッドと、貫通型中空部に形成され、ＬＥＤチップ及び量子ドットプレートとリフレクターとの間を固定する樹脂部と、を含む。【選択図】図１
2020043325.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内側に貫通型中空部を有するリフレクターと、
前記貫通型中空部の上部に収容された量子ドットプレートと、
前記貫通型中空部の下部に収容され、前記量子ドットプレートの下部面に位置し、下面に各電極パッドが形成されたＬＥＤチップと、
前記貫通型中空部に形成され、前記ＬＥＤチップ及び前記量子ドットプレートと前記リフレクターとの間を固定する樹脂部と、を含み、
前記リフレクターには、外側に少なくとも二つ以上の側面突起部が形成され、前記各側面突起部によってリセスが形成されたことを特徴とする量子ドットＬＥＤパッケージ。
【請求項２】
前記側面突起部は、前記リフレクターの互いに反対の両側面のそれぞれに対応するように形成されることを特徴とする、請求項１に記載の量子ドットＬＥＤパッケージ。
【請求項３】
前記量子ドットプレートの上部面は、前記リフレクターの上部面と同一平面上にあることを特徴とする、請求項１に記載の量子ドットＬＥＤパッケージ。
【請求項４】
前記各電極パッドは、前記リフレクターの下部面より下側に突出して形成されたことを特徴とする、請求項１に記載の量子ドットＬＥＤパッケージ。
【請求項５】
前記ＬＥＤチップの下部面は、前記リフレクターの下部面より低く位置することを特徴とする、請求項１に記載の量子ドットＬＥＤパッケージ。
【請求項６】
前記リフレクターは、メタルパターンフレームから分離されたメタルリフレクターであることを特徴とする、請求項１に記載の量子ドットＬＥＤパッケージ。
【請求項７】
前記樹脂部は反射材料を含むことを特徴とする、請求項１に記載の量子ドットＬＥＤパッケージ。
【請求項８】
前記量子ドットプレートの発光表面の面積は、前記ＬＥＤチップとの接触面積より大きいことを特徴とする、請求項１に記載の量子ドットＬＥＤパッケージ。
【請求項９】
ベンダブルＰＣＢと、
前記ベンダブルＰＣＢ上にアレイされ、それぞれが内側に貫通型中空部を有するリフレクターと、前記貫通型中空部の上部に収容された量子ドットプレートと、前記貫通型中空部の下部に収容され、前記量子ドットプレートの下部面に位置し、下面に第１電極パッド及び第２電極パッドが形成されたＬＥＤチップと、前記貫通型中空部に形成され、前記ＬＥＤチップ及び前記量子ドットプレートと前記リフレクターとの間を固定する樹脂部と、を含む複数の量子ドットＬＥＤパッケージと、を含み、
前記リフレクターには、外側に少なくとも二つ以上の側面突起部が形成され、前記各側面突起部によってリセスが形成され、隣り合う前記各リフレクターの各リセスが隣接することによって放熱物質が充填される空間が形成されることを特徴とする量子ドットＬＥＤモジュール。
【請求項１０】
前記側面突起部は、前記リフレクターの互いに反対の両側面のそれぞれに対応するように形成されることを特徴とする、請求項９に記載の量子ドットＬＥＤモジュール。
【請求項１１】
前記隣り合うリフレクター間のギャップによって前記空間を側方に開放する開放部が形成され、前記放熱物質が前記開放部を介して前記リフレクターの側面を覆う位置まで拡張されることを特徴とする、請求項９に記載の量子ドットＬＥＤモジュール。
【請求項１２】
前記放熱物質は、前記空間の下部を介して前記ＬＥＤチップ及び前記リフレクターの側面と前記ベンダブルＰＣＢとの間に拡張されることを特徴とする、請求項９に記載の量子ドットＬＥＤモジュール。
【請求項１３】
前記空間内には一つ以上のツェナーダイオードが配置されることを特徴とする、請求項９に記載の量子ドットＬＥＤモジュール。
【請求項１４】
前記ベンダブルＰＣＢは、Ｃｕ又はＣｕ合金からなるメタル放熱層と、前記第１電極パッド及び前記第２電極パッドに対応する第１電極及び第２電極が形成された電極層と、前記電極層とメタル放熱層との間に介在した中間層と、を含むことを特徴とする、請求項９に記載の量子ドットＬＥＤモジュール。
【請求項１５】
前記第１電極パッド及び前記第２電極パッドは、前記リフレクターの下部面より下側に突出して形成されたことを特徴とする、請求項９に記載の量子ドットＬＥＤモジュール。
【請求項１６】
前記第１電極パッドと前記第１電極との間を接合する第１ソルダー部と、前記第２電極パッドと前記第２電極との間を接合する第２ソルダー部と、前記第１ソルダー部による前記第１電極パッドと前記第１電極との間の接合状態、及び前記第２ソルダー部による前記第２電極パッドと前記第２電極との間の接合状態を補強する樹脂材補強部と、をさらに含むことを特徴とする、請求項１４に記載の量子ドットＬＥＤモジュール。
【請求項１７】
前記樹脂材補強部内に前記第１ソルダー部と前記第２ソルダー部が共に埋め込まれていることを特徴とする、請求項１６に記載の量子ドットＬＥＤモジュール。
【請求項１８】
前記樹脂材補強部は、各ソルダーボールが混合されている樹脂材料によって形成され、前記第１ソルダー部と前記第２ソルダー部はソルダークリームによって形成されたことを特徴とする、請求項１６に記載の量子ドットＬＥＤモジュール。
【請求項１９】
前記リフレクターは、メタルパターンフレームから分離されたメタルリフレクターであることを特徴とする、請求項９に記載の量子ドットＬＥＤモジュール。
【請求項２０】
前記量子ドットプレートの発光表面の面積は、前記ＬＥＤチップとの接触面積より大きいことを特徴とする、請求項９に記載の量子ドットＬＥＤモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、量子ドットＬＥＤパッケージ及びこれを含む量子ドットＬＥＤモジュールに係り、より詳しくは、外部環境条件から量子ドットを効果的に保護することができ、放熱性能に優れ、コンパクトな構造及び信頼性を有する量子ドットＬＥＤパッケージ、及びそれを含む量子ドットＬＥＤモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＥＤ分野では、特定色の光を他の色の光に変えて放出する技術がよく知られている。一例として、特定波長又は特定色の光を放射するＬＥＤチップと、該当のＬＥＤチップから放射される光の波長を変換する蛍光体とを組み合わせることによって白色光を放射する白色ＬＥＤパッケージが知られている。ところが、既存の蛍光体を適用したＬＥＤパッケージにおいては、色再現性を高めるのに限界がある。
【０００３】
これに対して、最近は、粒子サイズに応じて異なる波長の光を放射する量子ドット（ｑｕａｎｔｕｍ  ｄｏｔ、ＱＤ）に既存の蛍光体を取り替える多くの試みと研究がなされている。量子ドットは、量子閉じ込め効果（ｑｕａｎｔｕｍ  ｃｏｎｆｉｎｅｍｅｎｔ  ｅｆｆｅｃｔ）によってバルクサイズの各粒子とは異なる優れた波長変換特性を有する。ところが、量子ドットは、熱、水分、酸素などの外部環境条件に非常に脆弱であり、性能低下が発生しやすいという問題を有する。このために、量子ドットを含む波長変換材料を既存のＬＥＤパッケージにそのまま適用する場合、多くの問題が発生する。
【０００４】
特に、量子ドットなどの波長変換材料は、ＬＥＤチップで発生した熱に脆弱であるので、ＬＥＤチップの動作時に発生する熱を放出するためにメタルリフレクターなどの放熱リフレクターが用いられる。しかし、上部のみがオープンにされており、下部は塞がっている既存の放熱リフレクターを用いる場合、ＬＥＤチップから出た熱の放出経路が遮断され、放熱特性が低下し得る。
【０００５】
一方、各量子ドットＬＥＤパッケージを、Ａｌプレートをベースとするベンダブル（ｂｅｎｄａｂｌｅ）ＰＣＢに適用したＬＥＤモジュールが提案されたことがある。ところが、このようなＬＥＤモジュールにおいては、各ＬＥＤパッケージ間に熱抵抗偏差があるので、各ＬＥＤパッケージの寿命に大きな偏差がある。これは、熱抵抗差によってＬＥＤチップに対する熱的信頼性程度が異なるためである。そのため、一つの量子ドットＬＥＤモジュールに備えられた多数のＬＥＤパッケージのうち少数のＬＥＤパッケージの不良により、量子ドットＬＥＤモジュールに備えられた全体の量子ドットＬＥＤパッケージを使用できなくなるという問題をもたらす。よって、一つのＬＥＤモジュール内の各ＬＥＤパッケージが熱的平衡状態を維持できるようにし、相対的に温度が高いＬＥＤパッケージの熱を温度が低い場所に伝達させ、各ＬＥＤパッケージの信頼性偏差を減少させる必要がある。また、各量子ドットＬＥＤパッケージをＡｌ製のベンダブルＰＣＢ上に実装して製作された量子ドットＬＥＤモジュールにおいては、Ａｌの悪い放熱性能により、量子ドットの寿命が短く、且つ変色しやすいという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特表２０１６−５００４７１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明が解決しようとする一つの課題は、外部環境条件から量子ドットを効果的に保護することができ、放熱性能に優れ、コンパクトな構造及び信頼性を有する量子ドットＬＥＤパッケージを提供することにある。
【０００８】
本発明が解決しようとする他の課題は、各量子ドットＬＥＤパッケージが熱的平衡状態から大きく逸脱することによって発生し得る各量子ドットＬＥＤパッケージの寿命差が抑制される量子ドットＬＥＤモジュールを提供することにある。
【０００９】
また、本発明が解決しようとする更に他の課題は、各量子ドットＬＥＤパッケージが実装されるベンダブルＰＣＢとして、Ａｌ製のベンダブルＰＣＢの代わりに放熱性能が良いＣｕ製のベンダブルＰＣＢを用い、Ｃｕ製のベンダブルＰＣＢの反りやすい性質によって量子ドットＬＥＤパッケージが分離されやすいという問題が発生しない量子ドットＬＥＤモジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一側面に係る量子ドットＬＥＤパッケージは、内側に貫通型中空部を有するリフレクターと、前記貫通型中空部の上部に収容された量子ドットプレートと、前記貫通型中空部の下部に収容され、前記量子ドットプレートの下部面に位置し、下面に各電極パッドが形成されたＬＥＤチップと、前記貫通型中空部に形成され、前記ＬＥＤチップ及び前記量子ドットプレートと前記リフレクターとの間を固定する樹脂部と、を含み、前記リフレクターには、外側に少なくとも二つ以上の側面突起部が形成され、前記各側面突起部によってリセスが形成される。
【００１１】
一実施例において、前記側面突起部は、前記リフレクターの互いに反対の両側面のそれぞれに対応するように形成される。
【００１２】
一実施例において、前記量子ドットプレートの上部面は、前記リフレクターの上部面と同一平面上にある。
【００１３】
一実施例において、前記各電極パッドは、前記リフレクターの下部面より下側に突出して形成される。
【００１４】
一実施例において、前記ＬＥＤチップの下部面は、前記リフレクターの下部面より低く位置する。
【００１５】
一実施例において、前記リフレクターは、メタルパターンフレーム（ｍｅｔａｌ  ｐａｔｔｅｒｎｅｄ  ｆｒａｍｅ）から分離されたメタルリフレクターであり得る。
【００１６】
一実施例おいて、前記樹脂部は反射材料を含み得る。
【００１７】
一実施例において、前記量子ドットプレートの発光表面の面積は、前記ＬＥＤチップとの接触面積より大きくなり得る。
【００１８】
本発明の一側面に係る量子ドットＬＥＤモジュールは、ベンダブルＰＣＢと、前記ベンダブルＰＣＢ上にアレイされ、それぞれが内側に貫通型中空部を有するリフレクターと、前記貫通型中空部の上部に収容された量子ドットプレートと、前記貫通型中空部の下部に収容され、前記量子ドットプレートの下部面に位置し、下面に第１電極パッド及び第２電極パッドが形成されたＬＥＤチップと、前記貫通型中空部に形成され、前記ＬＥＤチップ及び前記量子ドットプレートと前記リフレクターとの間を固定する樹脂部とを含む複数の量子ドットＬＥＤパッケージと、を含み、前記放熱リフレクターには、外側に少なくとも二つ以上の側面突起部が形成され、前記各側面突起部によってリセスが形成され、隣り合う前記各リフレクターの各リセスが隣接することによって放熱物質が充填される空間が形成される。
【００１９】
一実施例において、前記側面突起部は、前記リフレクターの互いに反対の両側面のそれぞれに対応するように形成される。
【００２０】
一実施例において、前記隣り合うリフレクター間のギャップによって前記空間を側方に開放する開放部が形成され、前記放熱物質は、前記開放部を介して前記リフレクターの側面を覆う位置まで拡張される。
【００２１】
一実施例において、前記放熱物質は、前記空間の下部を介して前記ＬＥＤチップ及び前記リフレクターの側面と前記ベンダブルＰＣＢとの間に拡張される。
【００２２】
一実施例において、前記空間内には一つ以上のツェナーダイオードが配置される。
【００２３】
一実施例において、前記ベンダブルＰＣＢは、Ｃｕ又はＣｕ合金からなるメタル放熱層と、前記第１電極パッド及び前記第２電極パッドに対応する第１電極及び第２電極が形成された電極層と、前記電極層とメタル放熱層との間に介在した中間層とを含む。
【００２４】
一実施例において、前記第１電極パッド及び前記第２電極パッドは、前記リフレクターの下部面より下側に突出して形成される。
【００２５】
一実施例において、前記第１電極パッドと前記第１電極との間を接合する第１ソルダー部と、前記第２電極パッドと前記第２電極との間を接合する第２ソルダー部と、前記第１ソルダー部による前記第１電極パッドと前記第１電極との間の接合状態、及び前記第２ソルダー部による前記第２電極パッドと前記第２電極との間の接合状態を補強する樹脂材補強部と、をさらに含む。
【００２６】
一実施例において、前記樹脂材補強部内に前記第１ソルダー部と前記第２ソルダー部が共に埋め込まれている。
【００２７】
一実施例において、前記樹脂材補強部は、各ソルダーボールが混合されている樹脂材料によって形成され、前記第１ソルダー部と前記第２ソルダー部はソルダークリームによって形成される。
【００２８】
一実施例において、前記リフレクターは、メタルパターンフレームから分離されたメタルリフレクターであり得る。
【００２９】
一実施例において、前記量子ドットプレートの発光表面の面積は、前記ＬＥＤチップとの接触面積より大きい。
【００３０】
本発明の一側面に係る量子ドットＬＥＤパッケージの製造方法は、（Ａ）複数の貫通型中空部を有するメタルパターンフレームを準備する段階、（Ｂ）ベースシートによって一側が塞がった各貫通型中空部に、各量子ドットプレート及び前記各量子ドットプレートに付着した各ＬＥＤチップを収容させる段階、（Ｃ）前記各ＬＥＤチップのそれぞれと前記各量子ドットプレートのそれぞれを前記各貫通型中空部内に固定させる樹脂部を形成し、ＬＥＤパッケージプレートを製作する段階、及び（Ｄ）前記ＬＥＤパッケージプレートからＬＥＤチップ、量子ドットプレート及びメタルリフレクターを含む量子ドットＬＥＤパッケージを分離する段階を含む。
【００３１】
一実施例において、前記（Ａ）段階は、メタルプレートにパターンを形成することを含み、前記パターンは、前記各貫通型中空部のそれぞれと、該当の貫通型中空部の両側に位置する一対の周辺ホールとからなる複数の単位リフレクターパターンを含む。
【００３２】
一実施例において、前記（Ｄ）段階は、前記各周辺ホールのそれぞれの中間が切れるように前記メタルパターンフレームを切断し、前記貫通型中空部の周辺に一対のリセスが互いに対向するように形成されたメタルリフレクターを形成することを含む。
【００３３】
一実施例において、前記（Ｂ）段階は、前記各量子ドットプレートのそれぞれが前記各貫通型中空部のそれぞれに収容されるように、前記各量子ドットプレートを前記ベースシートに付着する段階と、前記ベースシートに付着した前記各量子ドットプレートのそれぞれに前記各ＬＥＤチップのそれぞれを付着する段階と、を含む。
【００３４】
一実施例において、前記（Ｂ）段階は、前記各ＬＥＤチップを前記各量子ドットプレートに付着する段階と、前記各ＬＥＤチップのそれぞれが付着した各量子ドットプレートのそれぞれを前記貫通型中空部に収容させるように前記ベースシートに付着する段階と、を含む。
【００３５】
一実施例において、前記量子ドットプレートは、前記各貫通型中空部のそれぞれの一側を介して前記ベースシートに付着し、前記各ＬＥＤチップのそれぞれに形成された各電極パッドは前記各貫通型中空部のそれぞれの反対側を介して外部に出ている。
【００３６】
一実施例において、前記（Ｄ）段階は、前記ＬＥＤパッケージプレートが前記ベースシートに付着した状態で前記ＬＥＤパッケージプレートを打ち抜く段階と、前記打ち抜きによって前記ＬＥＤパッケージプレートから分離された各量子ドットＬＥＤパッケージを前記ベースシートから剥ぎ取る段階と、を含む。
【００３７】
本発明の一側面に係る量子ドットＬＥＤモジュールの製造方法は、各量子ドットＬＥＤパッケージを製造する段階、ベンダブルＰＣＢを準備する段階、及び前記各量子ドットＬＥＤパッケージを前記ベンダブルＰＣＢに実装する段階を含み、前記各量子ドットＬＥＤパッケージを製造する段階は、（Ａ）複数の貫通型中空部を有するメタルパターンフレームを準備する段階と、（Ｂ）ベースシートによって一側が塞がった各貫通型中空部に各量子ドットプレート及び前記各量子ドットプレートに付着した各ＬＥＤチップを収容させる段階と、（Ｃ）前記各ＬＥＤチップと前記各量子ドットプレートを前記各中貫通型空部内に固定させる樹脂部を形成し、ＬＥＤパッケージプレートを製作する段階と、（Ｄ）前記ＬＥＤパッケージプレートからＬＥＤチップ、量子ドットプレート及びメタルリフレクターを含む各量子ドットＬＥＤパッケージを分離する段階と、を含む。
【００３８】
一実施例において、前記ベンダブルＰＣＢは、メタル放熱層と、前記第１電極パッド及び前記第２電極パッドに対応する第１電極及び第２電極が形成された電極層と、前記電極層とメタル放熱層との間に介在した中間層と、を含む。
【００３９】
一実施例において、前記各量子ドットＬＥＤパッケージを前記ベンダブルＰＣＢに実装する段階は、（ａ）前記第１電極と前記第２電極のそれぞれに第１ソルダークリーム及び第２ソルダークリームを塗布する段階と、（ｂ）前記第１ソルダークリームと前記第２ソルダークリームを全て覆うように流動性樹脂を塗布する段階と、（ｃ）前記第１電極パッドと前記第１電極との間に前記第１ソルダークリームが置かれ、前記第２電極パッドと前記第２電極との間に前記第２ソルダークリームが置かれるように、前記各量子ドットＬＥＤパッケージを前記ベンダブルＰＣＢ上に配置する段階と、（ｄ）前記流動性樹脂、前記第１ソルダークリーム及び前記第２ソルダークリームを加熱し、前記第１電極パッドと前記第１電極との間を接合する第１ソルダー部と、前記第２電極パッドと前記第２電極との間を接合する第２ソルダー部と、前記第１ソルダー部による前記第１電極パッドと前記第１電極との間の接合状態、及び前記第２ソルダー部による前記第２電極パッドと前記第２電極との間の接合状態を補強する樹脂材補強部とを形成する段階と、を含む。
【００４０】
一実施例において、前記流動性樹脂は多数のソルダーボールを含み、前記（ｄ）段階の加熱によって前記各ソルダーボールが前記第１ソルダー部と前記第２ソルダー部のそれぞれに集まる。
【００４１】
一実施例において、（ａ）段階は、前記第１電極を露出させる第１開口部、及び前記第２電極を露出させる第２開口部が形成された１次マスクを前記ベンダブルＰＣＢ上に配置した後、前記第１開口部と前記第２開口部を介して前記第１ソルダークリームと前記第２ソルダークリームを塗布することを含む。
【００４２】
一実施例において、前記（ｂ）段階は、前記１次マスクを除去した後、前記第１電極と前記第２電極を共に露出させる開口部が形成された２次マスクを前記ベンダブルＰＣＢ上に配置した後、前記第１ソルダークリームと前記第２ソルダークリームを全て覆う流動性樹脂を前記開口部を介して塗布することを含む。
【００４３】
一実施例において、前記（Ａ）段階は、メタルプレートにパターンを形成することを含み、前記パターンは、前記各貫通型中空部のそれぞれと、該当の貫通型中空部の両側に位置する一対の長い周辺ホールとからなる複数の単位リフレクターパターンを含む。
【００４４】
一実施例において、前記（Ｄ）段階は、前記各周辺ホールのそれぞれの中間が切れるように前記パターンフレームを切断し、前記貫通型中空部の周辺に一対のリセスが互いに対向するように形成されたメタルリフレクターを形成することを含む。
【００４５】
一実施例において、前記量子ドットＬＥＤモジュールの製造方法は、前記各量子ドットＬＥＤパッケージを前記ベンダブルＰＣＢに実装する段階後に、隣り合う各量子ドットＬＥＤパッケージの隣り合う各メタルリフレクター間に放熱物質を充填する段階をさらに含む。
【００４６】
一実施例において、前記隣り合うメタルリフレクターの向い合う各側面には、互いに共に一つの空間を形成する各リセスが形成され、前記空間に前記放熱物質が充填される。
【００４７】
一実施例において、前記隣り合うメタルリフレクター間のギャップによって前記空間を側方に開放する開放部が形成され、前記放熱物質は、前記開放部を介して前記放熱リフレクターの側面を覆う位置まで拡張される。
【００４８】
一実施例において、前記放熱物質は、前記空間の下部を介して前記ＬＥＤチップ及び前記反射壁と前記ベンダブルＰＣＢとの間に拡張される。
【００４９】
一実施例において、前記空間内には一つ以上のツェナーダイオードが配置される。
【発明の効果】
【００５０】
本発明の一側面によって、外部環境条件から量子ドットを効果的に保護することができ、放熱性能に優れ、コンパクトな構造及び信頼性を有する量子ドットＬＥＤパッケージが具現される。
【００５１】
また、本発明は、ＰＣＢ、及びそのＰＣＢ上に実装された複数の量子ドットＬＥＤパッケージを含む量子ドットＬＥＤモジュールにおいて、各量子ドットＬＥＤパッケージの熱的平衡状態から大きく逸脱することを防止し、その結果、各量子ドットＬＥＤパッケージの寿命差が発生することを抑制する。
【００５２】
また、本発明は、各量子ドットＬＥＤパッケージが実装されるベンダブルＰＣＢとして、Ａｌ製のベンダブルＰＣＢの代わりに放熱性能が良いＣｕ製のベンダブルＰＣＢを用い、Ｃｕ製のベンダブルＰＣＢの反りやすい性質によって量子ドットＬＥＤパッケージが分離されやすいという問題を解決した。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の一実施例に係る量子ドットＬＥＤパッケージを示した平面図である。
【図２】本発明の一実施例に係る量子ドットＬＥＤパッケージを示した底面図である。
【図３】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】量子ドットプレートの一例を示した断面図である。
【図５】本発明の一実施例に係る量子ドットＬＥＤパッケージの製造方法を説明するための図である。
【図６】本発明の一実施例に係る量子ドットＬＥＤパッケージの製造方法を説明するための図である。
【図７】本発明の一実施例に係る量子ドットＬＥＤパッケージの製造方法を説明するための図である。
【図８】本発明の一実施例に係る量子ドットＬＥＤパッケージの製造方法を説明するための図である。
【図９】本発明の一実施例に係る量子ドットＬＥＤパッケージの製造方法を説明するための図である。
【図１０】本発明の一実施例に係る量子ドットＬＥＤパッケージの製造方法を説明するための図である。
【図１１】本発明の一実施例に係る量子ドットＬＥＤパッケージの製造方法を説明するための図である。
【図１２】本発明の一実施例に係る量子ドットＬＥＤパッケージの製造方法を説明するための図である。
【図１３】本発明の一実施例に係る量子ドットＬＥＤパッケージの製造方法を説明するための図である。
【図１４】本発明の一実施例に係る量子ドットＬＥＤパッケージの製造方法を説明するための図である。
【図１５】本発明の一実施例に係る量子ドットＬＥＤパッケージの製造方法を説明するための図である。
【図１６】本発明の一実施例に係る量子ドットＬＥＤパッケージの製造方法を説明するための図である。
【図１７】本発明の一実施例に係る量子ドットＬＥＤモジュールを示した平面図である。
【図１８】図１７のＢ−Ｂ線断面図である。
【図１９】図１７のＣ−Ｃ線断面図である。
【図２０】本発明の一実施例に係る量子ドットＬＥＤモジュールを製造するために量子ドットＬＥＤパッケージをＰＣＢに実装する方法を説明するための図である。
【図２１】本発明の一実施例に係る量子ドットＬＥＤモジュールを製造するために量子ドットＬＥＤパッケージをＰＣＢに実装する方法を説明するための図である。
【図２２】本発明の一実施例に係る量子ドットＬＥＤモジュールを製造するために量子ドットＬＥＤパッケージをＰＣＢに実装する方法を説明するための図である。
【図２３】本発明の一実施例に係る量子ドットＬＥＤモジュールを製造するために量子ドットＬＥＤパッケージをＰＣＢに実装する方法を説明するための図である。
【図２４】本発明の一実施例に係る量子ドットＬＥＤモジュールを製造するために量子ドットＬＥＤパッケージをＰＣＢに実装する方法を説明するための図である。
【図２５】本発明の一実施例に係る量子ドットＬＥＤモジュールを製造するために量子ドットＬＥＤパッケージをＰＣＢに実装する方法を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００５４】
以下、添付の図面を参照して本発明の好適な各実施例を説明する。
【００５５】
図１は、本発明の一実施例に係る量子ドットＬＥＤパッケージを示した平面図であり、図２は、本発明の一実施例に係る量子ドットＬＥＤパッケージを示した底面図で、図３は、図１のＡ−Ａ線断面図である。
【００５６】
図１〜図３を参照すると、本発明の一実施例に係る量子ドットＬＥＤパッケージ１０００は、貫通型中空部１１０１を有するメタルリフレクター１１００と、貫通型中空部１１０１の上部に収容された量子ドットプレート１２００と、貫通型中空部１１０１の下部に収容され、上面が前記量子ドットプレート１２００の下部面に結合されたＬＥＤチップ１３００と、ＬＥＤチップ１３００の下部面に形成された一対の電極パッド１４００、すなわち、第１電極パッド１４０１及び第２電極パッド１４０２と、貫通型中空部１１０１を充填するように形成され、前記ＬＥＤチップ１３００及び量子ドットプレート１２００とメタルリフレクター１１００との間を固定する樹脂部１５００とを含む。
【００５７】
本実施例において、メタルリフレクター１１００は、放熱性能が良いメタルからなる。また、メタルリフレクター１１００は、メタルパターンフレームから切断・分離されたものであり得る。
【００５８】
また、メタルリフレクター１１００は、平面図から見たとき、貫通型中空部１１０１を基準にして互いに反対の側面、すなわち、左側面と右側面のそれぞれに左側と右側に向かっている一対のリセス１１０２、１１０２と、前記左側面と右側面のそれぞれでリセス１１０２のそれぞれを限定する各側面突起部１１０３とを含む。各側面突起部１１０３は、メタルリフレクター１１００の両側面のそれぞれに一対ずつ合計２対が形成され、各対の側面突起部１１０３、１１０３によってリセス１１０２のそれぞれが形成される。換言すると、メタルリフレクター１１００の一側面に形成された一対の側面突起部１１０３、１１０３によってそれらの間に一つのリセス１１０２が形成され、それと反対のメタルリフレクター１１００の他側面に形成された他の一対の側面突起部１１０３、１１０３によってそれらの間に他の一つのリセス１１０２が形成される。
【００５９】
各リセス１１０２のそれぞれは、メタルリフレクター１１００の上端から下端に至る全高さにわたって形成される。これらの各メタルリフレクター１１００を一列に並んで配列する場合、隣り合う各メタルリフレクター１１００間には隣り合う各リセス１１０２が接するようになり、各メタルリフレクター１１００の上端から下端までつながる空間が形成される。また、この空間は、以下でさらに詳細に説明するように、放熱物質が充填される空間として利用可能である。
【００６０】
量子ドットプレート１２００は、以下で詳細に説明するように、第１光透過板と第２光透過板との間に量子ドット層が介在した構造を有してもよく、その他の構造を有してもよい。量子ドットプレート１２００は上部面及び下部面を含む。
【００６１】
詳細に図示していないが、ＬＥＤチップ１３００は、ｐ型半導体層とｎ型半導体層との間に活性層を含むよく知られた半導体積層構造を含み得る。また、ＬＥＤチップ１３００は、発光面を形成する上部面と、その反対側に位置した下部面とを含む。前記上部面は、前記半導体積層構造が成長する透明サファイア基板の表面であり得る。上述したように、第１電極パッド１４０１と第２電極パッド１４０２は、ＬＥＤチップ１３００の下部面に形成される。第１電極パッド１４０１と第２電極パッド１４０２がＬＥＤチップ１３００の下部面と接する各面（各上部面）の高さレベルは異なり得るが、第１電極パッド１４０１と第２電極パッド１４０２がＰＣＢの各電極にボンディングされる各面（各下部面）の高さレベルは同一であることが好ましい。また、第１電極パッド１４０１と第２電極パッド１４０２は、メタルリフレクター１１００の下部面より下側にさらに突出している。このために、ＬＥＤチップ１３００の下部がメタルリフレクター１１００の下部面より下側にさらに突出していることが好ましい。
【００６２】
一方、量子ドットプレート１２００の上部面は光放出表面であって、量子ドットプレート１２００の下部面は、ＬＥＤチップ１３００の光放出表面である上部面が付着する面である。このとき、量子ドットプレート１２００の上部面と下部面は同一の面積を有し、量子ドットプレート１２００の下部面のうちＬＥＤチップ１３００の上部面と接触する面の面積は、量子ドットプレート１２００の上部面、すなわち、量子ドットプレート１２００の発光表面の面積より小さく定められる。量子ドットプレート１２００の側面と貫通型中空部１１０１の内壁との間には上部ギャップが存在し、ＬＥＤチップ１３００の側面と貫通型中空部１１０１の内壁との間には前記上部ギャップより大きい下部ギャップが存在する。また、量子ドットプレート１２００の上部面は、メタルリフレクター１１００の上部面と同一平面上にある。これにより、量子ドットＬＥＤパッケージ１０００の発光効率を高めると同時に、量子ドットＬＥＤパッケージのコンパクトな構造を可能にする。
【００６３】
一方、流動性樹脂が前記上部ギャップと下部ギャップを埋めるように貫通型中空部１１０１に充填され、上述した樹脂部１５００が形成される。そして、樹脂部１５００は、ＬＥＤチップ１３００及び前記量子ドットプレート１２００とメタルリフレクター１１００との間を固定する役割をする。また、樹脂部１５００は、ＴｉＯ２又はＳｉＯ２などの反射材料を混合した樹脂が貫通型中空部１１０１に充填されて成形された反射性樹脂部、さらに具体的には、樹脂材質のホワイトウォール（ｗｈｉｔｅ  ｗａｌｌ）であることが好ましい。樹脂材のホワイトウォールは、ＬＥＤチップ１３００の側面から出た光を反射させ、前記光を量子ドットプレート１２００を通過し得る方向に誘導する。その一方で、ＬＥＤチップ１３００の上部面から出た光のほとんどは量子ドットプレート１２００に真直ぐに向かう。
【００６４】
図４は、上述した量子ドットプレートの一例を示した断面図であって、以下では、上述した量子ドットプレート１２００の一例を図４を参照して説明する。
【００６５】
図４を参照すると、量子ドットプレート１２００は、第１光透過板１２１０及び第２光透過板１２３０と、第１光透過板１２１０と第２光透過板１２３０との間に介在した量子ドット層１２２０とを含む。量子ドット層１２２０は、粒子サイズによって光の波長を変換する量子ドットを含む。量子ドット層１２２０は、例えば、アクリレート、エポキシポリマー又はこれらの組み合わせなどのマトリックス物質に量子ドットを混合又は分散して形成されたものであり得る。量子ドットは、直径が数ナノメートル（ｎｍ）である半導体ナノ粒子であって、量子拘束或いは量子閉じ込め効果などの量子力学（Ｑｕａｎｔｕｍ  Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ）的特性を有している。ここで、量子拘束効果とは、半導体ナノ粒子のサイズが小さくなるにつれて、バンドギャップエネルギーが大きくなる（逆に、波長は小さくなる）現象を意味する。化学合成工程で作られる量子ドットは、材料を変えることなく、粒子サイズを調節するだけでも所望の色相を具現することができる。量子ドットは、ＩＩ−ＶＩ族、ＩＩＩ−Ｖ族又ＩＶ族物質であり得る。具体的に、量子ドットは、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＣｄＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＺｎＳ、ＩｎＰ、ＧａＰ、ＧａＩｎＰ２、ＰｂＳ、ＺｎＯ、ＴｉＯ２、ＡｇＩ、ＡｇＢｒ、Ｈｇ１２、ＰｂＳｅ、Ｉｎ２Ｓ３、Ｉｎ２Ｓｅ３、Ｃｄ３Ｐ２、Ｃｄ３Ａｓ２又はＧａＡｓであり得る。また、量子ドットは、コア−シェル構造（ｃｏｒｅ−ｓｈｅｌｌ）を有することができる。ここで、コア（ｃｏｒｅ）は、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＣｄＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＺｎＳ、ＨｇＴｅ及びＨｇＳからなるグループから選ばれたいずれか一つの物質を含み、シェル（ｓｈｅｌｌ）は、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＣｄＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＺｎＳ、ＨｇＴｅ及びＨｇＳからなるグループから選ばれたいずれか一つの物質を含み得る。
【００６６】
第１光透過板１２１０は、溶接性又は接合性が良い透光性材料、好ましくは、ガラス材料で形成され得る。第１光透過板１２１０は、量子ドット層１２２０を収容するキャビティ１２１１を上面に含み得る。第１光透過板１２１０の上面にキャビティ１２１１を形成するために、例えば、機械的加工工程、化学的加工工程及び組立工程などを行う。機械的加工工程では、グラインダー（ｇｒｉｎｄｅｒ）で第１光透過板１２１０の上面を削ることによってキャビティ１２１１を形成する。化学的加工工程では、エッチング溶液とマスクで第１光透過板１２１０の上面をエッチングすることによってキャビティ１２１１を形成する。組立工程では、一つのガラス上に多数の小さいガラスをレーザーで溶接して結合し、キャビティが形成される領域のみを空にすることによってキャビティ１２１１を形成することができる。キャビティ１２１１に量子ドット層１２２０が収容された状態で第２光透過板１２３０が量子ドット層１２２０を覆うように第１光透過板１２１０の上部面に結合され、上述した量子ドットプレート１２００が製作され得る。第１光透過板１２１０と第２光透過板１２３０との間の接合は、レーザー装置（図示せず）を用いて予め決定された波長を有するフェムトレーザービーム（ｆｅｍｔｏ  ｌａｓｅｒ  ｂｅａｍ）を第１光透過板１２１０と第２光透過板１２３０とが互いに出会う領域に沿って照射することにより達成され得る。前記フェムトレーザービームが照射された領域で第１光透過板１２１０と第２光透過板１２３０が溶融された後で固まり、これによって、第１光透過板１２１０と第２光透過板１２３０との間が接合される。本実施例では、量子ドット層１２２０の確実な密封のために、第１光透過板１２１０の上面に形成されたキャビティ１２１１に量子ドット層１２２０が入り、第２光透過板１２３０がキャビティ１２１１を塞ぐように配置された量子ドットプレート１２００が採用されるが、キャビティなしで二つの光透過板間に量子ドット層が介在する構造などの多様な構造の量子ドットプレートが採択されてもよい。
【００６７】
以下では、本発明の一実施例に係る量子ドットＬＥＤパッケージの製造方法に対して説明する。
【００６８】
まず、図５及び図６を参照すると、複数の貫通型中空部１１０１を有するメタルパターンフレーム１１００’が準備される。理解の便宜上、メタルパターンフレームの一部を拡大して示している。
【００６９】
メタルパターンフレーム１１００’は、例えば、アルミニウム又はアルミニウム合金などの熱伝導性及び反射性に優れたメタルプレートにパターンを形成することによって準備される。このとき、前記パターンは、例えば、エッチングなどの化学的工程又はレーザー加工によって形成され得る。そして、前記パターンは、行列状に配列された複数の単位リフレクターパターン１１０’を含み得る。図５の二点鎖線の四角形内に表示された単位リフレクターパターン１１０’のそれぞれは、貫通型中空部１１０１と、貫通型中空部１１０１の両側に位置する一対の周辺ホール１１０２’、１１０２’とを含む。横方向に隣り合う各単位リフレクターパターン１１０’間を連結する一対の連結部１１０３’、１１０３’間に各周辺ホール１１０２’のそれぞれが形成される。貫通型中空部１１０１と周辺ホール１１０２’は、メタルパターンフレーム１１００’の高さと同一の深さを有するように上下開放型に形成される。
【００７０】
図７及び図８を参照すると、透明シリコーン材料で形成されたベースシート２００をメタルパターンフレーム１１００’の一側に付着し、メタルパターンフレーム１１００’の各貫通型中空部１１０１の一側を全て塞ぐ。これによって、メタルパターンフレーム１１００’の各貫通型中空部１１０１は、ベースシートによって一側が塞がり、反対側の他側のみが開放される。このとき、ベースシート２００は透明シリコーンシートであり得る。また、ベースシート２００の縁部には、ベースシート２００をぴんと張った状態に維持するための剛性の額縁型フレーム（図示せず）が提供され得る。
【００７１】
次に、図９及び図１０を参照すると、ベースシート２００によって一側が塞がった各貫通型中空部１１０１のそれぞれに各量子ドットプレート１２００のそれぞれが収容されるように、各貫通型中空部１１０１を介して各量子ドットプレート１２００がベースシート２００の表面に付着する。次に、図１１及び図１２を参照すると、ベースシート２００に付着した各量子ドットプレート１２００のそれぞれに各ＬＥＤチップ１３００のそれぞれが付着する。量子ドットプレート１２００は、上述した構成を有することができる。ＬＥＤチップ１３００は、上述したように、各電極パッド、すなわち、第１導電型半導体層と連結された第１電極パッド１４０１と、第２導電型半導体層と連結された第２電極パッド１４０２とを一面に備えており、その反対側の他面は発光面である。ＬＥＤチップ１３００の発光面は量子ドットプレート１２００と接し、第１電極パッド１４０１及び第２電極パッド１４０２は貫通型中空部１１０１の外側に突出する。このために、量子ドットプレート１２００の厚さと、ＬＥＤチップ１３００の厚さと、第１又は第２電極パッド１４０１又は１４０２（１４００と総称する）の厚さとの和は貫通型中空部１１０１の深さより大きく定められる。
【００７２】
以上では、量子ドットプレートをベースシートに先に付着し、その次に、ＬＥＤチップを量子ドットプレートに付着するが、ベースシートに付着する前に、まず、量子ドットプレートにＬＥＤチップを付着し、そのＬＥＤチップが付着した量子ドットプレートを貫通型中空部１１０１内に入れながらベースシートに付着してもよい。
【００７３】
次に、図１３及び図１４を参照すると、各ＬＥＤチップ１３００のそれぞれと各量子ドットプレート１２００のそれぞれを各貫通型中空部１１０１内に固定させる樹脂部１５００が形成され、その結果、複数の貫通型中空部１１０１を含むメタルパターンフレーム１１００’と、その各貫通型中空部１１０１のそれぞれに収容されたＬＥＤチップ１３００及び量子ドットプレート１２００と、ＬＥＤチップ１３００及び量子ドットプレート１２００をメタルパターンフレーム１１００’に固定する樹脂部１５００とを含む一つのＬＥＤパッケージプレート１０００’の製作が完了し得る。樹脂部１５００は、ＴｉＯ２又はＳｉＯ２などの反射材料を混合した樹脂、好ましくは、エポキシ樹脂を貫通型中空部１１０１に充填して成形した樹脂材のホワイトウォールであり得る。樹脂部１５００は、ベースシート２００と接する面がそのベースシート２００と接するメタルリフレクターの一面及び量子ドットプレート１２００の一面と同一平面上にある。そして、メタルリフレクターの反対面と樹脂部１５００の反対面とが同一平面上にあり、ＬＥＤチップ１３００に形成された各電極パッド１４０１、１４０２（１４００と総称する）は、樹脂部１５００の反対面より突出している。
【００７４】
このようにＬＥＤパッケージプレート１０００’の製作が完了すると、図１５及び図１６に示したように、ＬＥＤパッケージプレート１０００’（図１３及び図１４参照）を打ち抜き加工で切断し、ＬＥＤパッケージプレート１０００’（図１３及び図１４参照）から複数の量子ドットＬＥＤパッケージ１０００を分離する。分離された各量子ドットＬＥＤパッケージ１０００のそれぞれは、ＬＥＤチップ１３００、量子ドットプレート１２００及びメタルリフレクター１１００を含む。ＬＥＤパッケージプレート１０００’（図１３及び図１４参照）から多数の量子ドットＬＥＤパッケージ１０００を分離する作業は、ＬＥＤパッケージプレート１０００’（図１３及び図１４参照）がベースシート２００に付着した状態でＬＥＤパッケージプレート１０００’（図１３及び図１４参照）を打ち抜くことによって行われる。前記打ち抜きによってＬＥＤパッケージプレート１０００’（図１３及び図１４参照）から分離された各量子ドットＬＥＤパッケージ１０００は、ベースシート２００にそのまま付いて維持されている。よって、各量子ドットＬＥＤパッケージ１０００をベースシート２００から剥ぎ取る作業をさらに行うことができる。
【００７５】
ＬＥＤパッケージプレート１０００’（図１３及び図１４参照）から各量子ドットＬＥＤパッケージ１０００を分離する打ち抜き工程で、各周辺ホール１１０２’（図１３及び図１４参照）のそれぞれの中間が切れるようにメタルパターンフレーム１１００’（図１３及び図１４参照）が切断される。換言すると、横方向に隣り合う各単位リフレクターパターン間を連結する各連結部１１０３’間に各周辺ホール１１０２’（図１３及び図１４参照）のそれぞれが形成されるが、前記切断によって各連結部１１０３’のそれぞれの中間が切断され、前記各周辺ホールのそれぞれが切れてしまい、その結果、樹脂部１５００が充填されている貫通型中空部１１０１の周辺には、一対のリセス１１０２と、各リセス１１０２を限定する各側面突起部１１０３とが形成される。このとき、側面突起部１１０３は、連結部１１０３’の中間が切断された後で残った部分である。
【００７６】
上述したように、各側面突起部１１０３は、メタルリフレクター１１００の両側面のそれぞれに一対ずつ合計２対が形成され、各対の側面突起部１１０３、１１０３によってリセス１１０２のそれぞれが形成される。換言すると、メタルリフレクター１１００の一側面に形成された一対の側面突起部１１０３、１１０３によってそれらの間に一つのリセス１１０２が形成され、それと反対のメタルリフレクター１１００の他側面に形成された他の一対の側面突起部１１０３、１１０３によってそれらの間に他の一つのリセス１１０２が形成される。
【００７７】
以下では、上述した各量子ドットＬＥＤパッケージ１０００を用いて製作できる量子ドットＬＥＤモジュールに対して説明する。
【００７８】
図１７は、本発明の一実施例に係る量子ドットＬＥＤモジュールを示した平面図で、図１８は、図１７のＢ−Ｂ線断面図で、図１９は、図１７のＣ−Ｃ線断面図である。
【００７９】
図１７〜図１９を参照すると、本実施例に係る量子ドットＬＥＤモジュールは、ベンダブルＰＣＢ２０００と、ベンダブルＰＣＢ２０００上にアレイされた複数の量子ドットＬＥＤパッケージ１０００とを含む。
【００８０】
ベンダブルＰＣＢ２０００は、Ｃｕ又はＣｕ合金で形成されたメタル放熱層２０１０と、量子ドットＬＥＤパッケージ１０００の第１及び第２電極パッド１４０１、１４０２（１４００と総称する）に対応する第１及び第２電極２０５１、２０５２が形成された電極層２０５０と、電極層２０５０とメタル放熱層２０１０との間に介在した中間層２０３０とを含む。そして、中間層２０３０は、電気絶縁性コア層２０３２とメタル放熱層２０１０との間に介在した第１接着剤層２０３１と、電気絶縁性コア層２０３２と電極層２０５０との間に介在した第２接着剤層２０３３とを含む。本実施例においては、前記ＣｕベンダブルＰＣＢ２０００がＣｕ合金からなる０．５ｍｍ厚のメタル放熱層２０１０と、メタル放熱層２０１０上に１０μｍの厚さで適用された第１接着剤層２０３１と、第１接着剤層２０３１上に２５μｍ厚のＰＩフィルム層として適用された電気絶縁性コア層２０３２と、電気絶縁性コア層２０３２上に１０μｍの厚さで提供された第２接着剤層２０３３と、第２接着剤層２０３３上に提供されたＣｕ又はＣｕ合金材質の電極層２０５０とを含む。
【００８１】
Ｃｕ合金で形成されたメタル放熱層２０１０をベースとするＣｕ製のベンダブルＰＣＢは、残りの条件は同一であり、Ａｌ合金をベースとするベンダブルＰＣＢと比較したとき、ほぼ全ての面で優れた長所を有する。特に、Ａｌ合金をメタル放熱層とするＡｌ製のベンダブルＰＣＢを用いる場合、Ａｌ製のベンダブルＰＣＢ上に実装された量子ドットＬＥＤパッケージの量子ドットプレートには悪い放熱特性によって深刻な褐変現象が起こるが、本実施例のように、Ｃｕ製のベンダブルＰＣＢ２０００を用いる場合、優れた放熱特性によって量子ドットプレートの褐変現象を防止することができた。その一方で、Ｃｕ製のベンダブルＰＣＢ２０００を適用するとき、Ｃｕ製のベンダブルＰＣＢの反りやすい性質により、量子ドットＬＥＤパッケージ１０００がＣｕ製のベンダブルＰＣＢ２０００から脱落し得るが、これを補完するために、量子ドットＬＥＤパッケージ１０００の各電極パッド１４００とＣｕ製のベンダブルＰＣＢ２０００の各電極２０５１、２０５２（２０５と総称する）との間の結合力を補強する追加的な構造がさらに提供される。以下では、このような構造及びその構造を具現する方法に対してさらに具体的に説明する。
【００８２】
上述したように、ベンダブルＰＣＢ２０００上には複数の量子ドットＬＥＤパッケージ１０００がアレイされ、各量子ドットＬＥＤパッケージ１０００は、貫通型中空部１１０１を有するメタルリフレクター１１００と、貫通型中空部１１０１の上部に収容された量子ドットプレート１２００と、貫通型中空部１１０１の下部に収容され、上面が量子ドットプレート１２００の下部面に付着したＬＥＤチップ１３００と、ＬＥＤチップ１３００の下部面に形成され、メタルリフレクター１１００の下部面より下側に突出した第１電極パッド１４０１及び第２電極パッド１４０２と、貫通型中空部１１０１に形成され、ＬＥＤチップ１３００及び量子ドットプレート１２００とメタルリフレクター１１００との間を固定する反射性樹脂部１５００とを含む。
【００８３】
このとき、メタルリフレクター１１００には、互いに反対の両側面のそれぞれにリセス１１０２が形成される。そして、隣り合う二つの量子ドットＬＥＤパッケージ１０００の二つのメタルリフレクター１１００の各リセス１１０２が隣接するようになり、放熱物質１７００が充填される空間を形成する。隣り合うメタルリフレクター１１００間には、一定サイズのギャップｇを置き、このギャップにより、放熱物質１７００が充填される空間を側方に開放する開放部が形成され、放熱物質１７００は、前記ギャップによる開放部を介してメタルリフレクター１１００の側面を覆う位置まで拡張され得る。そして、放熱物質１７００は、前記空間の下部を介してＬＥＤチップ１３００及びメタルリフレクター１１００とベンダブルＰＣＢ２０００との間に拡張され得る。各側面突起部１１０３は、メタルリフレクター１１００の両側面のそれぞれに一対ずつ合計２対が形成され、各対の側面突起部１１０３、１１０３によってリセス１１０２のそれぞれが形成される。換言すると、メタルリフレクター１１００の一側面に形成された一対の側面突起部１１０３、１１０３によってそれらの間に一つのリセス１１０２が形成され、それと反対のメタルリフレクター１１００の他側面に形成された他の一対の側面突起部１１０３、１１０３によってそれらの間に他の一つのリセス１１０２が形成される。
【００８４】
また、前記空間内には一つ以上のツェナーダイオード３０００が配置される。本実施例においては、隣接する二つの量子ドットＬＥＤパッケージ１０００の二つのＬＥＤチップ１３００を全て保護する目的で二つの量子ドットＬＥＤパッケージ１０００間の一つの空間に二つのツェナーダイオード３０００が配置される。
【００８５】
また、本実施例に係る量子ドットＬＥＤモジュールは、第１電極パッド１４０１と第１電極２０５１との間を接合する第１ソルダー部４００１と、第２電極パッド１４０２と第２電極２０５２との間を接合する第２ソルダー部４００２と、第１ソルダー部４００１による第１電極パッド１４０１と第１電極２０５１との間の接合状態、及び第２ソルダー部４００２による第２電極パッド１４０２と第２電極２０５２との間の接合状態を補強する樹脂材補強部４００３とをさらに含む。樹脂材補強部４００３は、上述したように、Ｃｕ製のベンダブルＰＣＢ２０００の反りやすい性質及びそれによる第１ソルダー部４００１及び／又は第２ソルダー部４００２の損傷によって量子ドットＬＥＤパッケージ１０００が脱落しやすいという問題を補完又は除去する。
【００８６】
このとき、一塊の樹脂材補強部４００３内に第１ソルダー部４００１と前記第２ソルダー部４００２が共に埋め込まれる。さらに、一塊の樹脂材補強部４００３内には、第１電極パッド１４０１、第１電極２０５１及び第１ソルダー部４００１と、第２電極パッド１４０２、第２電極２０５２及び第２ソルダー部４００２とが共に埋め込まれる。これによって、樹脂材補強部４００３は、第１ソルダー部４００１による第１電極パッド１４０１と第１電極２０５１との接合状態、及び第２ソルダー部４００２による第２電極パッド１４０２と第２電極２０５２との接合状態をより確実に補強することができる。
【００８７】
このとき、樹脂材補強部４００３は、各ソルダーボール４００４が混合されている樹脂材料、好ましくは、エポキシ樹脂材料によって形成され、第１ソルダー部４００１と第２ソルダー部４００２はソルダークリームによって形成されるが、樹脂材料とソルダークリームに熱を加えると、ソルダークリームは、溶融された後で固まり、第１ソルダー部４００１及び第２ソルダー部４００２となり、前記エポキシ樹脂材料は、溶融された後で固まり、第１ソルダー部４００１と第２ソルダー部４００２を補強する樹脂材補強部４００３となる。前記のように熱を加える間、樹脂材料に含まれた多数のソルダーボール４００４は、第１ソルダー部４００１と第２ソルダー部４００２のそれぞれに近くなる方向に流動し、第１ソルダー部４００１と第２ソルダー部４００２のそれぞれに集まるようになり、その結果、第１電極パッド１４０１と第１電極２０５１との間の接合性及び第２電極パッド１４０２と第２電極２０５２との間の接合性はさらに良好になる。
【００８８】
以下では、上述した量子ドットＬＥＤモジュールを製造する方法について説明する。
【００８９】
まず、Ｃｕ又はＣｕ合金材質のメタル放熱層をベースとするベンダブルＰＣＢ２０００と、ベンダブルＰＣＢ２０００に実装される複数の量子ドットＬＥＤパッケージ１０００とが準備される。量子ドットＬＥＤパッケージ１０００は、上述した方法と同一の方法で製造される。そして、ベンダブルＰＣＢ２０００は、上述したように、メタル放熱層と、量子ドットＬＥＤパッケージ１０００の第１電極パッド１４０１及び第２電極パッド１４０２に対応する第１電極２０５１及び第２電極２０５２が形成された電極層と、電極層とメタル放熱層との間に介在した中間層とを含むように準備される。
【００９０】
各量子ドットＬＥＤパッケージ１０００をベンダブルＰＣＢ２０００に実装する段階は、図２０〜図２５に示したように行われる。
【００９１】
まず、図２０を参照すると、第１電極２０５１を露出させる第１開口部５０１と、第２電極２０５２を露出させる第２開口部５０２とがそれぞれ形成された１次マスク５００をベンダブルＰＣＢ２０００上に配置する。
【００９２】
次に、図２１を参照すると、第１開口部５０１と第２開口部５０２を介して第１ソルダークリーム４００１’と第２ソルダークリーム４００２’をそれぞれ第１電極２０５１と第２電極２０５２に塗布する。第１ソルダークリーム４００１’と第２ソルダークリーム４００２’が第１電極２０５１と第２電極２０５２にそれぞれ塗布されていることを示すために、これらを異なる図面符号で表示したが、実際には、第１ソルダークリーム４００１’と第２ソルダークリーム４００２’は、両方とも１次マスク５００上に塗布されるソルダークリームの一部分であって、第１開口部５０１（図２０参照）を介して第１電極２０５１上に塗布されるソルダークリームの一部を第１ソルダークリーム４００１’と称し、第２開口部５０２（図２０参照）を介して第２電極２０５２上に塗布されるソルダークリームの一部を第２ソルダークリーム４００２’と称する。
【００９３】
次に、１次マスク５００を除去した後、図２２に示したように、第１電極２０５１及び前記第１電極２０５１上の第１ソルダークリーム４００１’と、第２電極２０５２及び第２電極２０５２上の第２ソルダークリーム４００２’とを全て露出させる拡張開口部６０１が形成された２次マスク６００をベンダブルＰＣＢ２０００上に配置する。
【００９４】
次に、図２３を参照すると、第１ソルダークリーム４００１’と第２ソルダークリーム４００２’を全て覆うように流動性樹脂４００３’を拡張開口部６０１（図２２参照）を介して塗布する。このとき、流動性樹脂４００３’には微細なサイズを有する多数のソルダーボール４００４が混じっている。そして、流動性樹脂４００３’はエポキシ樹脂であることが好ましい。
【００９５】
次に、図２４を参照すると、２次マスク６００が除去され、第１電極パッド１４０１と第１電極２０５１との間に第１ソルダークリーム４００１’が介在し、第２電極パッド１４０２と第２電極２０５２との間に第２ソルダークリーム４００２’が介在するように、量子ドットＬＥＤパッケージ１０００をベンダブルＰＣＢ２０００上に配置する。
【００９６】
次に、流動性樹脂４００３’、第１ソルダークリーム４００１’及び第２ソルダークリーム４００２’を加熱する。このような加熱により、図２５に示したように、量子ドットＬＥＤパッケージ１０００がベンダブルＰＣＢ２０００上に接合・実装されている量子ドットＬＥＤモジュールの製作が完了する。前記加熱により、第１ソルダークリーム４００１’は、第１電極パッド１４０１と第１電極２０５１との間を電気的に連結しながら接合する第１ソルダー部４００１となり、第２ソルダークリーム４００２’は、第２電極パッド１４０２と第２電極２０５２との間を電気的に連結しながら接合する第２ソルダー部４００２となる。また、第１ソルダークリーム４００１’と第２ソルダークリーム４００２’を全て覆うように塗布された流動性樹脂４００３’は、前記加熱により、第１ソルダー部４００１による第１電極パッド１４０１と第１電極２０５１との間の接合状態、及び第２ソルダー部４００２による第２電極パッド１４０２と第２電極２０５２との間の接合状態を補強する樹脂材補強部４００３となる。また、前記加熱がなされる間、流動性樹脂４００３’に混じっていた各ソルダーボール４００４が第１ソルダー部４００１と第２ソルダー部４００２のそれぞれの近くに集まり、第１ソルダー部４００１による第１電極パッド１４０１と第１電極２５０１との間の接合状態、及び第２ソルダー部４００２による第２電極パッド１４０２と第２電極２０５２との間の接合状態をさらに確実にする。
【００９７】
このように各量子ドットＬＥＤパッケージ１０００をベンダブルＰＣＢ２０００上に実装すると、各量子ドットＬＥＤパッケージ１０００がベンダブルＰＣＢ２０００上に一列以上の列にアレイされる。図１７に示したメタルリフレクター１１００の梯子形状により、メタルリフレクター１１００の左右両側面にはリセス１１０２がそれぞれ形成される。隣り合う二つの量子ドットＬＥＤパッケージ１０００の二つの放熱リフレクター１１００の各リセス１１０２が隣接するようになり、放熱物質１７００が充填される空間が形成される。前記隣り合うメタルリフレクター間には一定サイズのギャップを置き、このギャップにより、放熱物質１７００が充填される空間を側方に開放する開放部が形成される。このとき、前記充填空間内に一つ以上のツェナーダイオード３０００が配置される。そして、前記充填空間に充填される放熱物質１７００は、メタルリフレクター間のギャップによる開放部を介してメタルリフレクター１１００の側面を覆う位置まで拡張され得る。そして、放熱物質１７００は、前記空間の下部を介してＬＥＤチップ１３００及びメタルリフレクター１１００とベンダブルＰＣＢ２０００との間に拡張され得る。各側面突起部１１０３は、メタルリフレクター１１００の両側面のそれぞれに一対ずつ合計２対が形成され、各対の側面突起部１１０３、１１０３によってリセス１１０２のそれぞれが形成される。換言すると、メタルリフレクター１１００の一側面に形成された一対の側面突起部１１０３、１１０３によってそれらの間に一つのリセス１１０２が形成され、それと反対のメタルリフレクター１１００の他側面に形成された他の一対の側面突起部１１０３、１１０３によってそれらの間に他の一つのリセス１１０２が形成される。
【００９８】
放熱物質１７００は放熱塗料又は放熱樹脂であり得る。放熱物質としては、２Ｗ／ｍＫ以上の製品が用いられ、反射率が８８％以上で、耐久温度が１２０℃以上であるものが好まれる。
【００９９】
メタルリフレクターの代わりに、ＰＰＡ、ＰＣＴ又はＥＭＣなどの他の放熱材料で形成された放熱リフレクターが用いられてもよい。放熱リフレクター、特に、メタルリフレクターと金属をベースとするＰＣＢとの間の接合により、ＬＥＤチップで発生した熱が放熱リフレクターとＰＣＢの放熱材料を介して迅速に外部に抜け出るようになり、その結果、熱によるＬＥＤチップ及びそれと連結された回路に対するダメージを最小化することができる。ベンダブルＰＣＢは、Ｃｕ又はＣｕ合金をメタル放熱層として用いるものが好まれるが、Ａｌ／ＣＥＭ／ＦＲ４／ＢＴなどを含む他の構造が採択されてもよい。リセスを含むメタルリフレクター構造、すなわち、梯子形状の構造は、各量子ドットＬＥＤパッケージ間に熱平衡又は熱均衡を保障する放熱物質が充填される空間を確保する。さらに、その空間がツェナーダイオードの設置空間として用いられてもよい。モジュールにおいて、隣り合う量子ドットＬＥＤパッケージ間の離隔距離、さらに具体的には、隣り合うメタルリフレクター間の離隔距離が５００μｍ以上に維持されることが好ましい。上述したように、放熱塗料などの放熱物質を適用することによって、量子ドットＬＥＤパッケージ間で発生する熱偏差が減少する。
【符号の説明】
【０１００】
１１０’    単位リフレクターパターン
２００    ベースシート
２０５    電極
５００    １次マスク
５０１    第１開口部
５０２    第２開口部
６００    ２次マスク
６０１    拡張開口部
１０００    量子ドットＬＥＤパッケージ
１１００    メタルリフレクター（放熱リフレクター）
１１００’    メタルパターンフレーム
１１０１    貫通型中空部
１１０２    リセス
１１０２’    周辺ホール
１１０３    側面突起部
１１０３’    連結部
１２００    量子ドットプレート
１２１０    第１光透過板
１２１１    キャビティ
１２２０    量子ドット層
１２３０    第２光透過板
１３００    ＬＥＤチップ
１４００、１４０１、１４０２    電極パッド
１５００    樹脂部
１７００    放熱物質
２０００    ベンダブルＰＣＢ
２０１０    メタル放熱層
２０３０    中間層
２０３１    第１接着剤層
２０３２    電気絶縁性コア層
２０３３    第２接着剤層
２０５０    電極層
２０５１    第１電極
２０５２    第２電極
３０００    ツェナーダイオード
４００１    第１ソルダー部
４００１’    第１ソルダークリーム
４００２    第２ソルダー部
４００２’    第２ソルダークリーム
４００３    樹脂材補強部
４００３’    流動性樹脂
４００４    ソルダーボール
【図１】
2020043325.tif 000003
【図２】
2020043325.tif 000004
【図３】
2020043325.tif 000005
【図４】
2020043325.tif 000006
【図５】
2020043325.tif 000007
【図６】
2020043325.tif 000008
【図７】
2020043325.tif 000009
【図８】
2020043325.tif 000010
【図９】
2020043325.tif 000011
【図１０】
2020043325.tif 000012
【図１１】
2020043325.tif 000013
【図１２】
2020043325.tif 000014
【図１３】
2020043325.tif 000015
【図１４】
2020043325.tif 000016
【図１５】
2020043325.tif 000017
【図１６】
2020043325.tif 000018
【図１７】
2020043325.tif 000019
【図１８】
2020043325.tif 000020
【図１９】
2020043325.tif 000021
【図２０】
2020043325.tif 000022
【図２１】
2020043325.tif 000023
【図２２】
2020043325.tif 000024
【図２３】
2020043325.tif 000025
【図２４】
2020043325.tif 000026
【図２５】
2020043325.tif 000027
【手続補正書】
【提出日】令和1年10月16日(2019.10.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内側に貫通型中空部を有するメタルリフレクターと、
前記貫通型中空部の上部に収容された量子ドットプレートと、
前記貫通型中空部の下部に収容され、前記量子ドットプレートの下部面に位置し、下面に各電極パッドが形成されたＬＥＤチップと、
前記ＬＥＤチップ及び前記量子ドットプレートが前記貫通型中空部に収容された状態で前記ＬＥＤチップ及び前記量子ドットプレートの各側面と前記貫通型中空部の内壁面との間に充填され、前記ＬＥＤチップ及び前記量子ドットプレートと前記メタルリフレクターとの間を固定する樹脂部と、を含み、
前記メタルリフレクターには、外側に少なくとも二つ以上の側面突起部が形成され、前記各側面突起部によってリセスが形成され、
前記量子ドットプレートの上部面は、前記メタルリフレクターの上部面と同一平面上にあり、
前記側面突起部は、前記メタルリフレクターの互いに反対の両側面のそれぞれに対応するように形成されることを特徴とする量子ドットＬＥＤパッケージ。
【請求項２】
前記各電極パッドは、前記メタルリフレクターの下部面より下側に突出して形成されたことを特徴とする、請求項１に記載の量子ドットＬＥＤパッケージ。
【請求項３】
前記ＬＥＤチップの下部面は、前記メタルリフレクターの下部面より低く位置することを特徴とする、請求項１に記載の量子ドットＬＥＤパッケージ。
【請求項４】
前記樹脂部は反射材料を含むことを特徴とする、請求項１に記載の量子ドットＬＥＤパッケージ。
【請求項５】
前記量子ドットプレートの発光表面の面積は、前記ＬＥＤチップとの接触面積より大きいことを特徴とする、請求項１に記載の量子ドットＬＥＤパッケージ。
【請求項６】
ベンダブルＰＣＢと、
前記ベンダブルＰＣＢ上にアレイされ、それぞれが内側に貫通型中空部を有するメタルリフレクターと、前記貫通型中空部の上部に収容された量子ドットプレートと、前記貫通型中空部の下部に収容され、前記量子ドットプレートの下部面に位置し、下面に第１電極パッド及び第２電極パッドが形成されたＬＥＤチップと、前記ＬＥＤチップ及び前記量子ドットプレートが前記貫通型中空部に収容された状態で前記ＬＥＤチップ及び前記量子ドットプレートの各側面と前記貫通型中空部の内壁面との間に充填され、前記ＬＥＤチップ及び前記量子ドットプレートと前記メタルリフレクターとの間を固定する樹脂部と、を含む複数の量子ドットＬＥＤパッケージと、を含み、
前記メタルリフレクターには、外側に少なくとも二つ以上の側面突起部が形成され、前記各側面突起部によってリセスが形成され、隣り合う前記各メタルリフレクターの各リセスが隣接することによって空間が形成され、前記量子ドットプレートの上部面は、前記メタルリフレクターの上部面と同一平面上にあり、
前記側面突起部は、前記メタルリフレクターの互いに反対の両側面のそれぞれに対応するように形成され、前記空間には放熱物質が充填されることを特徴とする量子ドットＬＥＤモジュール。
【請求項７】
隣り合う前記メタルリフレクター間のギャップによって前記空間を側方に開放する開放部が形成され、前記放熱物質が前記開放部を介して前記メタルリフレクターの側面を覆う位置まで拡張されることを特徴とする、請求項６に記載の量子ドットＬＥＤモジュール。
【請求項８】
前記放熱物質は、前記空間の下部を介して前記ＬＥＤチップ及び前記メタルリフレクターの側面と前記ベンダブルＰＣＢとの間に拡張されることを特徴とする、請求項６に記載の量子ドットＬＥＤモジュール。
【請求項９】
前記空間内には一つ以上のツェナーダイオードが配置されることを特徴とする、請求項６に記載の量子ドットＬＥＤモジュール。
【請求項１０】
前記ベンダブルＰＣＢは、Ｃｕ又はＣｕ合金からなるメタル放熱層と、前記第１電極パッド及び前記第２電極パッドに対応する第１電極及び第２電極が形成された電極層と、前記電極層とメタル放熱層との間に介在した中間層と、を含むことを特徴とする、請求項６に記載の量子ドットＬＥＤモジュール。
【請求項１１】
前記第１電極パッド及び前記第２電極パッドは、前記メタルリフレクターの下部面より下側に突出して形成されたことを特徴とする、請求項６に記載の量子ドットＬＥＤモジュール。
【請求項１２】
前記第１電極パッドと前記第１電極との間を接合する第１ソルダー部と、前記第２電極パッドと前記第２電極との間を接合する第２ソルダー部と、前記第１ソルダー部による前記第１電極パッドと前記第１電極との間の接合状態、及び前記第２ソルダー部による前記第２電極パッドと前記第２電極との間の接合状態を補強する樹脂材補強部と、をさらに含むことを特徴とする、請求項１０に記載の量子ドットＬＥＤモジュール。
【請求項１３】
前記樹脂材補強部内に前記第１ソルダー部と前記第２ソルダー部が共に埋め込まれていることを特徴とする、請求項１２に記載の量子ドットＬＥＤモジュール。
【請求項１４】
前記樹脂材補強部は、複数のソルダーボールが混合されている樹脂材料によって形成され、前記第１ソルダー部と前記第２ソルダー部はソルダークリームによって形成されたことを特徴とする、請求項１２に記載の量子ドットＬＥＤモジュール。
【請求項１５】
前記量子ドットプレートの発光表面の面積は、前記ＬＥＤチップとの接触面積より大きいことを特徴とする、請求項６に記載の量子ドットＬＥＤモジュール。