JP4878053B2 - 発光ダイオードの製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、発光ダイオードの製造方法に関し、より詳しくは、従来の製造方法を改善し、バックライト用光源として用いるのに好適な発光ダイオードの製造方法に関する。
バックライト光源用発光ダイオードの製造方法としては、印刷回路基板又はリードフレーム上に発光チップを実装し、前記発光チップを封止するモールド部をトランスファー成形により形成する方法が用いられてきた。図1乃至図3は、このような従来のチップ型発光ダイオードの製造方法を説明するための図であり、図1及び図2において、(a)は平面図を、(b)は断面図を示し、図3は、従来のチップ型発光ダイオードの斜視図を示す。
図1を参照すると、印刷回路基板又はリードフレームのような基板11上に発光チップ12が実装される。前記基板11は、リード電極(図示せず)を有し、前記発光チップは、ワイヤ13を介してリード電極に電気的に連結される。
図2を参照すると、前記発光チップ12が実装された基板11をモールドダイ(図示せず)に位置させた後、トランスファー成形によりモールド部14が形成される。通常、前記モールドダイは、成形材料が流れるランナーを有し、発光チップは、前記ランナー内に位置される。これにより、図示のように、モールド部14が発光チップの列に沿って形成される。その後、前記基板11を切断して分離することにより、図3に示した個別の発光ダイオードが完成する。
従来の技術によると、トランスファー成形法を用いてモールド部14を形成することにより、チップ型発光ダイオードの大量生産が可能であり、成形時間が短く、無機蛍光体のように比重の大きな物質がモールド部14内に均一に分散され得るという長所がある。
しかしながら、発光チップ12を封止するモールド部14が透明であるため、発光チップ12から放出された光は、モールド部14の前面から外部に放出される。したがって、光の指向角が広く、要求される指向角内の発光光度が低く、バックライティングに用いられず、消失してしまう光が多いという短所があった。また、図3に示すように、両側面において、基板の切断面とモールド部の切断面が一致するので、前記モールド部14の切断面上に第2のモールド部を形成することができないという短所があった。
一方、要求される指向角内の発光光度を向上させるために、基板上にリフレクターを付着し、又は、不透明な合成樹脂を射出成形し、リフレクターを形成した後、発光チップを実装し、前記リフレクターの内部に透明モールド部を形成するリフレクター型発光ダイオードの製造方法が用いられている。
このようなリフレクター型発光ダイオードの製造方法は、要求される指向角内の発光光度を向上させることができるという長所がある。しかし、透明モールド部をトランスファー成形法により形成することが難しく、液相樹脂をリフレクター内に注入する方法が主に用いられている。液相樹脂を用いる方法は、リフレクター内に液相樹脂を一々注入しなければならないので、生産性が劣り、成形時間が長くかかり、比重の大きな蛍光体が沈殿するため、蛍光体が均一に分散されたモールド部を提供することが難しい。しかも、リフレクターの付着又は射出成形によるリフレクターの形成技術は、発光ダイオードの厚さを減少させるのに限界があった。
本発明が解決しようとする技術的課題は、トランスファー成形法により形成した第1のモールド部が基板の切断面内に位置する発光ダイオードの製造方法を提供することにある。
本発明が解決しようとする他の技術的課題は、第1のモールド部の側面上に対称的な第2のモールド部を有する発光ダイオードの製造方法を提供することにある。
本発明が解決しようとするまた他の技術的課題は、要求される指向角内の発光光度を向上させることができる発光ダイオードの製造方法を提供することにある。
本発明が解決しようとするさらに他の技術的課題は、リフレクターを有するが、発光ダイオードの厚さ増加を防ぐことができる発光ダイオードの製造方法を提供することにある。
上記技術的課題を解決するため、本発明の一態様による発光ダイオードの製造方法は、基板を用意するステップを含む。前記基板上に発光チップが実装され、前記基板上に中間板が位置される。前記中間板は、発光チップを収容する貫通孔及びその上部面上に前記貫通孔を連結する溝を有する。その後、前記溝をランナーとして透明成形材料でトランスファー成形することにより、前記貫通孔を充填する第1のモールド部が形成される。次いで、前記中間板が除去され、個別の発光ダイオードに分離される。これにより、前記第1のモールド部が中間板の貫通孔内に形成されるので、第1のモールド部が基板の切断面内に位置する発光ダイオードを提供することができる。
一方、前記透明成形材料は、蛍光体粉末を含有していてもよい。したがって、蛍光体粉末を含有している透明成形材料でトランスファー成形することにより、第1のモールド部が形成されるので、蛍光体が第1のモールド部内に沈殿することを防ぐことができる。
前記発光チップが実装される前に、前記中間板が先に前記基板上に位置されてもよい。その後、前記中間板の貫通孔内に前記発光チップが実装される。
一方、本発明の実施例において、前記中間板が除去された後、前記第1のモールド部の少なくとも側面を取り囲む第2のモールド部が形成されてもよい。
いくつかの実施例において、前記第2のモールド部は、不透明成形材料で成形することにより、第1のモールド部を覆い、前記第1のモールド部の上部面が露出するまで、前記不透明成形材料を除去することにより形成されてもよい。これとは異なり、前記第2のモールド部は、前記第1のモールド部間の空間を充填するが、その上部面を露出させるように不透明成形材料で成形することにより形成されてもよい。不透明成形材料で形成された第2のモールド部は、リフレクターとして作用し、要求される指向角内の発光光度を向上させる。このような第2のモールド部は、第1のモールド部の高さと同一に形成されるので、発光ダイオードの厚さ増加を防ぐことができる。
いくつかの実施例において、前記第2のモールド部は、前記第1のモールド部の上部面をそれぞれ覆うレンズ部を有するように、透明成形材料で成形されてもよい。前記レンズ部は、発光チップから放出された光を要求される指向角内に集光させることにより、発光光度を向上させる。
一方、前記第1のモールド部の少なくとも側面を取り囲む前記第2のモールド部は、互いに離隔して形成されてもよい。これに加えて、前記第2のモールド部は、前記第1のモールド部の上部面を覆い、蛍光体を含有してもよい。これにより、蛍光体を含有する第2のモールド部が、前記第1のモールド部上に均一に形成された発光ダイオードを提供することができる。このような第2のモールド部は、前記第1のモールド部を収容する貫通孔を有する新たな中間板を用いることにより形成されてもよい。
本発明の他の態様による発光ダイオードの製造方法は、基板を用意するステップを含む。前記基板上に発光チップが実装され、前記発光チップをそれぞれ覆う透明な第1のモールド部が形成される。その後、前記第1のモールド部の側面を覆う不透明な第2のモールド部が形成され、個別の発光ダイオードに分離される。これにより、厚さ増加を防ぐと共に、要求される指向角内の発光光度を向上させることができる発光ダイオードを製造することができる。
前記第2のモールド部は、不透明成形材料で成形することにより、第1のモールド部を覆い、前記第1のモールド部の上部面が露出するまで、前記不透明成形材料を除去することにより形成されてもよい。これとは異なり、前記第2のモールド部は、前記第1のモールド部間の空間を充填するが、その上部面を露出させるように不透明成形材料で成形することにより形成されてもよい。
本発明によると、トランスファー成形法により成形した第1のモールド部が基板の切断面内に位置する発光ダイオードを製造することができ、これにより、前記第1のモールド部の側面上に対称的に第2のモールド部を形成することができる。したがって、リフレクターの機能を有する第2のモールド部を形成し、又は、レンズ部を有する第2のモールド部を形成することにより、要求される指向角内の発光光度を向上させることができる。また、リフレクターの機能を有する第2のモールド部を採用する場合、従来のチップ型発光ダイオードに比べて発光ダイオードの厚さが増加することを防ぐことができ、要求される指向角内の発光光度を顕著に増加させることができる。
以下、添付した図面に基づき、本発明の実施例について詳述する。以下に紹介される実施例は、本発明の思想を当業者に充分伝達するために、例として提供されるものである。したがって、本発明は、後述する実施例に限定されず、他の形態に具体化され得る。なお、図面において、構成要素の幅、長さ、厚さ等は、便宜のために誇張して表現されることもある。明細書の全体にわたって、同一の参照番号は、同一の構成要素を示す。
図4乃至図9は、本発明の一実施例による発光ダイオードの製造方法を説明するための図であり、各図面において、(a)は平面図を、(b)は断面図を示す。
図4を参照すると、印刷回路基板又はリードフレームのような基板31上に発光チップ32が実装される。前記発光チップ32は、通常、図示のように、マトリクス状に配列される。前記基板31は、リード電極(図示せず)を有し、前記発光チップは、ワイヤ33を介してリード電極に電気的に連結される。前記発光チップ32は、図示のように、その1個の電極に対して1個のワイヤ33がボンディングされる1ボンディングダイであってもよいが、これに限定されるものではなく、2個の電極のそれぞれにワイヤ33がボンディングされる2ボンディングダイであっても、又は、ワイヤ33を介さず、基板のリード電極に電気的に連結されるフリップチップであってもよい。
図5を参照すると、前記発光チップ32が実装された基板31上に中間板41が位置される。前記中間板41は、前記発光チップ32を収容する貫通孔44を有し、前記貫通孔を連結する溝43を、その上部面上に有する。したがって、前記発光チップ32は、前記中間板41の貫通孔内にそれぞれ位置する。
前記中間板41は、トランスファー成形の間、変更されなければ、その材料に制限がない。また、前記貫通孔44は、四角柱状のものと図示されているが、目的に応じて、例えば、角錐台、円錐台等の様々な形状を有してもよい。また、前記溝43は、図示のように、貫通孔44を列単位で連結してもよいが、これに限定されるものではなく、多様な方式で連結することができる。
本実施例において、発光チップ32を実装した後、中間板41を位置させるものと説明しているが、その順序は入れ替えてもよい。すなわち、中間板41を基板31上に位置させた後、前記貫通孔44内に発光チップ32を実装してもよい。
図6を参照すると、基板31を下部モールドダイ51と上部モールドダイ53との間に位置させ、前記中間板41の溝43をランナーとして、透明成形材料、例えば、エポキシ又はシリコン樹脂でトランスファー成形することにより、第1のモールド部34が形成される。
従来の発光ダイオードの製造方法とは異なり、前記上部モールドダイ53は、ランナーを有さなくてもよいので、下部面が平らな面であってもよい。前記透明成形材料は、中間板41の溝43に沿って中間板41の上部に流れ込み、前記貫通孔44を充填する。その後、前記透明成形材料は硬化し、第1のモールド部34が形成される。
透明成形材料は、拡散剤や蛍光体を含有してもよく、トランスファー成形により第1のモールド部34が形成されるので、蛍光体が均一に分散された第1のモールド部34を形成してもよい。蛍光体の種類は、発光チップ32の光を要求される波長の光に変換させるために適宜選択されてもよい。
図7を参照すると、前記モールドダイ51、53から基板31を取り出した状態を示す。前記基板31上には、依然として中間板41が位置し、前記中間板41の貫通孔44は、第1のモールド部34により充填されている。また、前記中間板41の溝43内にも、残存するモールド部34aが充填されている。
図8を参照すると、前記基板31から中間板41が除去される。これにより、前記中間板41の溝43内に充填されたモールド部34aも一緒に除去される。前記モールド部34aを貫通孔44内の第1のモールド部34から容易に分離するために、様々な手段が採用され得る。例えば、前記溝43と貫通孔44が当接する部分で、溝43の幅又は高さを減少させることにより、モールド部34aを第1のモールド部34から容易に分離させることができる。
図9を参照すると、前記基板31を切断することにより、個別の発光ダイオードに分離される。切断工程は、ブレード又はレーザを用いて行ってもよい。切断工程後は、切断面を洗浄する。その結果、図示のように、基板31の切断面内に第1のモールド部34が位置するチップ型発光ダイオードが完成する。
本実施例によると、上部面上に溝43を有する中間板41を用いるので、ランナーとして用いられた溝43を充填するモールド部34aは、中間板41と一緒に除去される。したがって、従来技術とは異なり、第1のモールド部34が基板31の切断面内に位置する発光ダイオードが製造される。
図10乃至図12は、本発明の他の実施例による発光ダイオードの製造方法を説明するための図であり、図11において、(a)は平面図を、(b)は断面図を示し、図10及び図12は、それぞれ断面図及び平面図である。
図10を参照すると、図4乃至図8を参照して上述したように、中間板41を用いて、基板31上に発光チップ32をそれぞれ覆う第1のモールド部34を形成し、中間板41を除去する。次いで、不透明成形材料を塗布して、第1のモールド部34が形成された基板31を覆う第2のモールド部35を形成する。不透明成形材料は、前記第1のモールド部34間の空間を充填し、前記第1のモールド部34を覆う。
不透明成形材料としては、PPAのような不透明耐熱性樹脂又はTiOが混合された白色エポキシ樹脂が用いられてもよい。不透明成形材料は、多様な方法、スクリーン印刷、トランスファー成形、射出成形により成形されてもよく、熱だけでなく、紫外線(UV)により硬化されてもよい。
図11を参照すると、前記第1のモールド部34の上部面が露出するまで、ポリッシング加工等により前記不透明成形材料を除去する。その結果、第2のモールド部35は、第1のモールド部34の側面を覆い、その上部面を露出させる。
本実施例において、前記第2のモールド部35は、不透明成形材料で前記第1のモールド部34を覆った後、その一部を除去することにより、第1のモールド部34の側面を覆うように形成される。
しかし、他の実施例において、不透明成形材料が第1のモールド部34の上部面を覆わないように塗布されてもよく、この場合、不透明成形材料の一部を除去する工程、例えば、ポリッシング工程は省略されてもよい。このような方法は、例えば、上部モールドダイが前記第1のモールド部34の上部面に接触するように、基板31をモールドダイ内に配置した後、トランスファー成形又は射出成形により、第2のモールド部35を形成することにより実現されてもよい。
図12を参照すると、前記第2のモールド部35が形成された基板を切断し、個別の発光ダイオードに分離する。これにより、第1のモールド部34の側面を対称的に取り囲む不透明成形材料の第2のモールド部35を有する発光ダイオードが製造される。
前記第2のモールド部35は、従来のリフレクターとして用いられてもよく、したがって、要求される指向角内の発光光度を向上させることができる。また、第2のモールド部35は、第1のモールド部34と同一の高さを有するので、第2のモールド部35を採用しても、発光ダイオードの厚さが増加されない。
一方、従来のリフレクターを採用する発光ダイオードは、リフレクターの形状及び高温に弱いリフレクターの材質のため、トランスファー成形により透明モールド部を形成することが困難であった。しかし、本実施例によると、第1のモールド部34を形成した後、第2のモールド部35を形成するので、第2のモールド部の材質及び形状に制限されず、第1のモールド部をトランスファー成形により形成することができる。
また、本実施例において、貫通孔44及び溝43を有する中間板41を採用して、トランスファー成形により第1のモールド部34を形成するものと説明しているが、第1のモールド部34は、トランスファー成形以外に多様な方法、例えば、従来のスクリーン印刷、射出成形により形成されてもよい。
一方、前記第2のモールド部35は、発光チップ32から放出された光を要求される指向角内に反射させるように、一定の傾斜面を有してもよい。本実施例において、第2のモールド部35の傾斜面は、第1のモールド部34の側面に沿って形成され、第1のモールド部34の側面は、中間板41の貫通孔44の形状により決定される。したがって、貫通孔44の形状を適宜調節することにより、第2のモールド部35の傾斜面を制御することができる。
図13及び図14は、本発明のまた他の実施例による発光ダイオードの製造方法を説明するための断面図及び斜視図である。
図13を参照すると、図4乃至図8を参照して上述したように、中間板41を用いて、基板31上に発光チップ32をそれぞれ覆う第1のモールド部34を形成し、中間板41を除去する。次いで、発光チップ32の位置に対応するレンズ状の凹部を有するモールドダイ内に基板31を位置させ、透明成形材料で成形し、第2のモールド部65を形成する。
前記第2のモールド部65は、トランスファー成形又は射出成形により形成されてもよく、その結果、図13に示すように、第1のモールド部を覆い、その上部にレンズ部を有する第2のモールド部65が形成される。
図14を参照すると、前記第2のモールド部65が形成された基板を切断し、個別の発光ダイオードに分離する。これにより、第1のモールド部34の側面を対称的に取り囲み、前記第1のモールド部34の上部をレンズ状に覆う第2のモールド部65を有する発光ダイオードが製造される。前記第2のモールド部65のレンズ部は、発光チップ32から放出された光を、要求される指向角内に集光させることにより、発光光度を向上させる。
前記第2のモールド部65は、第1のモールド部34と同一の材料、例えば、エポキシ又はシリコン樹脂で形成されてもよい。
図15及び図16は、本発明のさらにまた他の実施例による発光ダイオードの製造方法を説明するための断面図及び斜視図である。
図15を参照すると、図4乃至図8を参照して上述したように、中間板41を用いて、基板31上に発光チップ32をそれぞれ覆う第1のモールド部34を形成し、中間板41を除去する。次いで、前記第1のモールド部34をそれぞれ覆う第2のモールド部75を形成する。
前記第2のモールド部75は、前記第1のモールド部34を収容する貫通孔を有する中間板(図示せず)を用いて、スクリーン印刷、トランスファー成形、又は射出成形により形成されてもよい。
前記中間板は、図5を参照して説明した中間板41と同一形状の貫通孔及び溝を有してもよく、但し、中間板41の貫通孔44に比べてより大きな貫通孔を有する。但し、成形方法により、溝が必ずしも必要なものではないので、前記中間板は、第1のモールド部34を収容する貫通孔のみを有してもよい。
前記中間板の貫通孔の大きさを調節することにより、前記第2のモールド部75の厚さを調節することができ、前記第1のモールド部34を均一な厚さで覆うように、第2のモールド部75を形成してもよい。
図16を参照すると、前記第2のモールド部75が形成された基板を切断し、個別の発光ダイオードに分離する。これにより、第1のモールド部34の側面を対称的に取り囲み、前記第1のモールド部34の上部を均一に覆う第2のモールド部75を有する発光ダイオードが製造される。前記第2のモールド部75は、第1のモールド部34の側面及び上部面上に均一な厚さで形成されてもよい。
本実施例において、前記第1のモールド部34又は前記第2のモールド部75は、蛍光体を含有していてもよく、特に、前記第2のモールド部75内に蛍光体が分散された場合、発光チップ32から放出された光を均一に波長変換させることができる。これに加えて、前記第1のモールド部34及び前記第2のモールド部75は、蛍光体をそれぞれ含有していてもよく、例えば、前記第1のモールド部34内に赤色蛍光体、前記第2のモールド部75内に緑色蛍光体を含有させ、白色発光ダイオードを提供することができる。この場合、前記第1のモールド部34の赤色蛍光体により波長変換された光は、前記第2のモールド部内の緑色蛍光体により吸収されず、外部に放出されるので、光損失を防ぐことができる。その反対に、前記第1のモールド部34内に緑色蛍光体を、前記第2のモールド部75内に赤色蛍光体を含有させてもよい。この場合、前記緑色蛍光体により波長変換された光は、さらに前記赤色蛍光体により赤色に波長変換されてもよく、これにより、赤色光の光量を増加させることができる。
従来のチップ型発光ダイオードの製造方法を説明するための図であり、(a)は平面図を、(b)は断面図を示す。 従来のチップ型発光ダイオードの製造方法を説明するための図であり、(a)は平面図を、(b)は断面図を示す。 従来のチップ型発光ダイオードを示す斜視図である。 本発明の一実施例による発光ダイオードの製造方法を説明するための図であり、(a)は平面図を、(b)は断面図を示す。 本発明の一実施例による発光ダイオードの製造方法を説明するための図であり、(a)は平面図を、(b)は断面図を示す。 本発明の一実施例による発光ダイオードの製造方法を説明するための図である。 本発明の一実施例による発光ダイオードの製造方法を説明するための図であり、(a)は平面図を、(b)は断面図を示す。 本発明の一実施例による発光ダイオードの製造方法を説明するための図であり、(a)は平面図を、(b)は断面図を示す。 本発明の一実施例による発光ダイオードの製造方法を説明するための斜視図である。 本発明の他の実施例による発光ダイオードの製造方法を説明するための断面図である。 本発明の他の実施例による発光ダイオードの製造方法を説明するための図であり、(a)は平面図を、(b)は断面図を示す。 本発明の他の実施例による発光ダイオードの製造方法を説明するための斜視図である。 本発明のまた他の実施例による発光ダイオードの製造方法を説明するための断面図である。 本発明のまた他の実施例による発光ダイオードの製造方法を説明するための斜視図である。 本発明のさらにまた他の実施例による発光ダイオードの製造方法を説明するための断面図である。 本発明のさらにまた他の実施例による発光ダイオードの製造方法を説明するための斜視図である。
符号の説明
11、31 基板
12、32 発光チップ
13、33 ワイヤ
14 モールド部
34 第1のモールド部
35、65、75 第2のモールド部
41 中間板
43 溝
44 貫通孔
51、53 モールドダイ

Claims (14)

  1. 基板を用意し、
    前記基板上に発光チップを実装し、
    前記発光チップを収容する貫通孔及び上部面上に前記貫通孔を連結する溝を有する中間板を前記基板上に位置させ、
    前記溝をランナーとして透明成形材料でトランスファー成形することにより、前記貫通孔及び前記溝を充填する第1のモールド部を形成し、
    前記中間板を除去するとともに前記溝に充填された前記第1のモールド部を除去し
    前記発光チップを実装する前記基板を切断して、複数の発光ダイオードに分離することを備えることを特徴とする発光ダイオードの製造方法。
  2. 前記透明成形材料は、蛍光体粉末を含有することを特徴とする請求項1に記載の発光ダイオードの製造方法。
  3. 前記発光チップを実装する前に、前記中間板を位置させることを特徴とする請求項1に記載の発光ダイオードの製造方法。
  4. 前記中間板を除去した後に、前記第1のモールド部の少なくとも側面を取り囲む第2のモールド部を形成することをさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の発光ダイオードの製造方法。
  5. 前記第2のモールド部を形成することは、
    不透明成形材料で成形することにより、前記第1のモールド部を覆い、
    前記第1のモールド部の上部面が露出するまで、前記不透明成形材料を除去することを特徴とする請求項4に記載の発光ダイオードの製造方法。
  6. 前記第2のモールド部を形成することは、
    前記第1のモールド部間の空間を充填し、上部面を露出させるように不透明成形材料で成形することにより行われることを特徴とする請求項4に記載の発光ダイオードの製造方法。
  7. 前記第2のモールド部は、透明成形材料で成形され、前記第1のモールド部の上部面をそれぞれ覆うレンズ部を有することを特徴とする請求項4に記載の発光ダイオードの製造方法。
  8. 前記第1のモールド部は、蛍光体を含有することを特徴とする請求項5乃至7のいずれか一項に記載の発光ダイオードの製造方法。
  9. 前記第2のモールド部は、互いに離隔して形成されることを特徴とする請求項4に記載の発光ダイオードの製造方法。
  10. 前記第2のモールド部は、前記第1のモールド部の上部面を覆い、前記第1のモールド部及び前記第2のモールド部の少なくとも一つは、蛍光体を含有することを特徴とする請求項9に記載の発光ダイオードの製造方法。
  11. 前記第2のモールド部は、前記第1のモールド部を収容する貫通孔を有する新たな中間板を用いることにより形成されることを特徴とする請求項9に記載の発光ダイオードの製造方法。
  12. 基板を用意し、
    前記基板上に発光チップを実装し、
    前記発光チップを収容する貫通孔及び上部面上に前記貫通孔を連結する溝を有する中間板を前記基板上に位置させ、前記溝をランナーとして透明成形材料でトランスファー成形することにより、前記貫通孔及び前記溝を充填して前記発光チップをそれぞれ覆う透明な第1のモールド部を形成し、
    前記中間板を除去するとともに前記溝に充填された前記第1のモールド部を除去し
    前記第1のモールド部の側面を覆う不透明な第2のモールド部を形成し、
    前記発光チップを実装する前記基板を切断して、複数の発光ダイオードに分離することを特徴とする発光ダイオードの製造方法。
  13. 前記第2のモールド部を形成することは、
    不透明成形材料で成形することにより、前記第1のモールド部を覆い、前記第1のモールド部の上部面が露出するまで、前記不透明成形材料を除去することを含むことを特徴とする請求項12に記載の発光ダイオードの製造方法。
  14. 前記第2のモールド部を形成することは、
    前記第1のモールド部間の空間を充填し、上部面を露出させるように不透明成形材料で成形することにより行われることを特徴とする請求項12に記載の発光ダイオードの製造方法。
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