KR100423805B1 - 측면 백색 발광소자의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지향각이 기존의 측면발광소자 보다 더 넓은 발광 면적을 가지는 측면 백색 발광 소자의 제조 방법에 관한 것으로, 외부와 전기적으로 연결되도록 칩의 높이가 230 ~ 270 ㎛인 청색 영역의 발광칩을 실장하는 단계와, 상기 발광칩을 덮도록 에폭시 수지와 실리콘 수지가 혼합된 액체 수지에 형광 안료를 첨가하여 형광물질 층을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지며, 그 소자의 실장시 두께가 1.0 ㎜일 때 지향각은 117°내지 130°, 두께가 0.75 ㎜일때 지향각은 117°내지 130°, 그리고, 두께가 0.6 ㎜일 때 지향각은 120°내지 140°인 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이 본 발명은 보다 넓은 지향각을 가지는 측면 백색 발광소자를 제조하여 기기의 배경조명으로 사용 시 단위 면적당 LED 개수를 줄일 수 있는 이점이 있다.

Description

측면 백색 발광소자의 제조 방법{fabrication of side view white Light Emitting Diodes}

본 발명은 측면 백색 발광소자의 제조 방법에 관한 것으로 특히, 지향각을 향상시켜 기존의 측면 발광 소자보다 더 넓은 범위를 비췰 수 있는 고휘도의 측면 백색 발광소자 제조 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 백색광을 발광하는 다이오드를 제조하기 위하여 청색 발광 다이오드 상에 형광 안료가 혼합된 액상 수지를 봉입하여 백색광 LED를 제조하여 왔다. 백색광이란 일반적으로 그 파장이 400 ㎚에서 600 ㎚까지 균일하게 분포된 광을 말한다.

종래에 백색을 발광하는 LED는 회로가 구성되어 있는 인쇄회로기판 또는 철이나 구리 재질의 리드 프레임 상에 청색 발광칩을 장착하고 칩 상부에 액상 수지와 형광체를 믹싱하여 경화시키는 방법과, 일정한 형상을 갖는 플라스틱 재질의 사출물에 형광 안료를 디스펜서를 이용하여 포팅한 후 에폭시로 마감을 하는 방식과, 리드 프레임에 형광 안료를 포팅하여 램프의 형상을 한 몰드컵을 이용하여 LED 램프로 제조하는 방식 등 다양한 종류의 제조 방법이 있었다.

일반적으로 종래에는 가시광 영역 중 특히 파장 450 ∼ 470 ㎚의 청색 발광칩을 외부와 전기적으로 도전상태가 되도록 실장한 후, 상기 발광칩을 덮도록 Yttrium Aluminum Garnet(Y3Al5O12 ; 이하 'YAG'라 칭함)계 형광 안료를 포함하는 형광물질층을 형성하는 방법을 이용하였다.

즉, 상술한 종래의 측면 백색 발광 소자는 청색 발광칩의 청색광이 상기 형광물질층 내에 첨가된 YAG계 형광안료와 반응하여 나오는 적색 및 녹색 가시광과형광 안료와 반응하지 못하고 투과한 원래 청색광 사이의 색조합에 의하여 백색광을 구현하였다.

상기와 같이 제조된 종래의 측면 백색 발광소자는 최고 광도의 반이 되는 지점의 각인 지향각이 도 1에 도시한 바와 같이 100° ∼ 115°의 광을 내보내는 특성을 갖는데, 이 지향각이 넓어지면 휴대폰, 개인용 디지털 보조기(Personal Digital Assistants), LCD(Liquid Crystal Display) 등과 같은 기기의 배경조명(backlight)에 단위 면적당 들어가는 LED의 갯수를 감소시킬 수 있게 된다.

따라서, 본 발명의 목적은 지향각이 기존의 측면발광소자 보다 더 넓은 발광 면적을 가지는 측면 백색 발광 소자의 제조 방법을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 측면 백색 발광 소자는 외부와 전기적으로 연결되도록 칩의 높이가 230 ~ 270 ㎛인 청색 영역의 발광칩을 실장하는 단계와, 상기 발광칩을 덮도록 에폭시 수지와 실리콘 수지가 혼합된 액체 수지에 형광 안료를 첨가하여 형광물질 층을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지며, 그 소자의 실장시 두께가 1.0 ㎜일 때 지향각은 117°내지 130°, 두께가 0.75 ㎜일때 지향각은 117°내지 130°, 그리고 두께가 0.6 ㎜일 때 지향각은 120°내지 140°인 것을 특징으로 한다.

도 1은 기존의 측면 백색 발광소자의 지향각.

도 2는 본 발명의 일 실시 예로서, 두께가 1.0 ㎜되는 측면 백색 발광소자의 일 예를 도시하는 단면도 및 상부 평면도.

도 3은 본 발명의 다른 실시 예로서, 두께가 0.75 ㎜되는 측면 백색 발광소자의 일 예를 도시하는 단면도 및 상부 평면도.

도 4는 본 발명의 또 다른 실시 예로서, 두께가 0.6 ㎜되는 측면 백색 발광소자의 일 예를 도시하는 단면도 및 상부 평면도.

도 5는 본 발명의 실시 예로 제조한 백색 발광소자의 지향각.

<도면의 주요 기호에 대한 상세한 설명>

1 : 반사체 2 : 몰딩 혼합물

3 : 발광칩 4 : 접착제

5 : 와이어 6 : 리드 프레임

7 : 전극표시부

이하에서 첨부된 도 2 내지 도 5의 도면을 참고로 본 발명을 상세히 설명한다.

도 2 내지 도 4에서 도시된 백색 발광소자의 단면도와 같이, 리드프레임(6) 상에 발광칩을 실장한 후, 상기 발광칩(3)을 접착제(4)를 이용하여 접착 고정하고 상기 접착제(4)가 경화되도록 일정 온도조건에 일정시간을 방치한다. 본 발명에 따른 백색 발광소자를 제조하기 위해 상기 발광칩(3)은 칩의 높이가 230내지 270 ㎛이고, 청색광 영역인 440 ∼ 500 ㎚ 파장 범위 내의 것을 사용한다.

이렇게 실장된 발광칩(3)을 전기적으로 도전 상태로 만들기 위하여 도전성 재료로 와이어(5) 본딩한다. 이어서 상기 발광칩(3)을 덮도록 에폭시 수지에 실리콘 수지를 혼합한 액체에 (Sr,Ba)2SiO4:Eu 형광 안료를 첨가하여 형광물질층(2)을 형성한다.

도 2 및 도 4에 도시한 백색 측면 발광소자는 액체수지를 이용하여 상기 형광물질층(2)을 형성한 예로서, 액체수지에 (Sr,Ba)2SiO4:Eu 형광 안료를 10 ∼ 50 % 혼합하여 믹싱(Mixing) 한 후 디스펜서로 몰딩하여 형성한다.

상기 형광물질층(2)의 액체수지는 에폭시수지에 실리콘 수지를 무게비로 30대 1 내지 4 정도의 비율로 혼합한 후, 여기에 (Sr,Ba)2SiO4:Eu 형광 안료를 1 ∼ 50 %를 혼합하고 믹싱하여 몰딩한다. 상기에서 실리콘 수지는 상기 형광물질층(2)과 발광칩(3)의 완충작용과 칩에서 나오는 빛을 확산시키기 위해 첨가한다.

상기 형광물질층(2)을 상술한 에폭시 수지에 실리콘 수지를 적정 비율로 혼합하고 형광 안료 및 고체 에폭시를 더 첨가하여, 상기 고체 에폭시가 상기 형광물질층(2)의 경화를 촉진하여 형광체의 침전을 방지한다. 상기 고체 에폭시의 혼합량은 액체수지 100에 대하여 5 ∼ 40의 중량비로 혼합한다.

첨부된 도면에서 도2, 도3, 도4는 측면 발광다이오드(side Top LED), 개략적으로 도시한 단면도로서, 각각의 구조에 맞춘 리드프레임 상에 외부와 전기적으로 도전되도록 청색광 영역의 발광파장을 갖으며 칩의 높이가 230 내지 270 ㎛인 발광칩을 실장한 후, 상기 발광칩을 덮도록 에폭시 수지와 실리콘 수지에 (Sr,Ba)2SiO4:Eu 형광 안료를 포함시킨 형광물질층을 형성하는 본 발명의 실시 예를 적용하여 각각의 목적과 쓰임새에 맞춘 다양한 백색 발광소자를 제조할 수 있다.

상기에서 발광칩은 지향각을 넓히는 목적을 달성하기 위해 종래의 두 개의 전극을 갖는 투-탑 구조(two-top structure)의 두께가 50 ㎛ 내지 100 ㎛인 발광칩 대신 실리콘카바이드를 사용하여 두께가 230 ㎛ 내지 270 ㎛가 되는 발광칩을 사용한다. 때문에, 상기 발광칩에서의 발광 위치가 상기 반사체(reflector)의 중간에 위치하게 되고, 상기 발광칩에서 반구형으로 발광하는 빛이 상기 반사체 벽면의 중간에서 반사되어 이에 따라 퍼지는 빛의 량이 증가하여 지향각이 넓어진다.

또한, 본 발명에 따른 측면 백색 발광 소자는 몰딩 시 굴절률이 1.5 내지 1.6인 에폭시와 굴절률이 1.4 내지 1.5인 실리콘 수지를 첨가해 굴절률이 다름으로 해서 오는 빛의 산란 효과로 발광소자에서 나오는 빛의 분포가 넓어져 도 5와 같이 117°∼130°의 지향각을 나타낸다.

상술한 방법으로 제조한 본 발명에 따른 측면 백색 발광소자의 경우, 도 2와 같은 실장 시 두께가 1.0mm인 발광소자는 지향각이 117°내지 130°를 갖고, 도 3과 같이 실장 시 두께가 0.75mm인 발광소자는 지향각이 117°내지 130°를 갖으며, 도 4와 같이 실장 시 두께가 0.6mm인 발광소자는 지향각이 120°내지 140°를 갖는다.

상술한 바와 같이 본 발명은 보다 넓은 지향각을 가지는 측면 백색 발광소자를 제조하여 배경조명으로 사용 시 단위 면적당 LED 개수를 줄일 수 있는 이점이 있다.

Claims (10)

1. 외부와 전기적으로 연결되도록 칩의 높이가 230 ~ 270 ㎛인 청색 영역의 발광칩을 실장하는 단계와,

   상기 발광칩을 덮도록 에폭시 수지와 실리콘 수지가 혼합된 액체 수지에 형광 안료를 첨가하여 형광물질 층을 형성하는 단계를 포함하고,

   상기 형광물질층은 상기 형광체가 포함된 액체수지에 고체 에폭시가 더 혼합되고,

   상기와 같이 제조한 소자의 실장시 두께가 1.0 ㎜이고, 지향각이 117°∼ 130°인 것을 특징으로 하는 측면 백색 발광소자의 제조방법.
2. 외부와 전기적으로 연결되도록 칩의 높이가 230 ~ 270 ㎛인 청색 영역의 발광칩을 실장하는 단계와,

   상기 발광칩을 덮도록 에폭시 수지와 실리콘 수지를 30 대 1 내지 4의 무게비로 혼합된 액체수지에 형광 안료를 첨가하여 형광물질 층을 형성하는 단계를 포함하고,

   상기와 같이 제조한 소자의 실장시 두께가 0.75 ㎜이고, 지향각이 117°∼ 130°인 것을 특징으로 하는 측면 백색 발광소자의 제조방법.
3. 외부와 전기적으로 연결되도록 칩의 높이가 230 ~ 270 ㎛인 청색 영역의 발광칩을 실장하는 단계와,

   상기 발광칩을 덮도록 에폭시 수지와 실리콘 수지를 에폭시 수지 30 대 1 내지 4의 무게비로 혼합된 액체수지에 형광 안료를 첨가하여 형광물질 층을 형성하는 단계를 포함하고,

   상기와 같이 제조한 소자의 실장시 두께가 0.6 ㎜이고, 지향각이 120°∼ 140°인 것을 특징으로 하는 측면 백색 발광소자의 제조방법.
4. 청구항 1에 있어서, 상기 액체수지는 에폭시 수지와 실리콘 수지가 30 대 1 내지 4의 무게비로 혼합된 것을 특징으로 하는 측면 백색 발광소자의 제조방법.
5. 삭제
6. 청구항 1 내지 청구항 3에 있어서, 상기 고체 에폭시의 혼합량은 상기 액체수지 100에 대하여 5 ∼ 40의 중량비로 혼합하는 것을 특징으로 하는 측면 백색 발광소자의 제조 방법.
7. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서, 상기 형광안료가 (Sr,Ba)2SiO4:Eu 계이며 액체 수지에 대하여 중량비로 100 대 1 내지 50의 비율로 혼합된 것을 특징으로 하는 측면 백색 발광소자의 제조 방법.
8. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서의 방법으로 제조된 측면 백색 발광소자.
9. 삭제
10. 삭제