KR100719072B1 - 엘이디 패키지의 세라믹의 경사면 형성 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 세라믹 시트에 원하는 형상의 경사진 구멍을 간단하면서도 신속정확하게 형성시킬 수 있도록 된 엘이디 패키지의 세라믹의 경사면 형성 방법에 관한 것으로, 엘이디 패키지의 세라믹 기판에 형성되는 캐비티의 경사면을 형성하는 방법으로서, 외표면에 절삭날이 형성된 절삭부를 갖춘 경사면 형성 공구를 세라믹 가공 설비의 회전 가공부에 착탈가능하게 설치시키는 제 1과정; 및 상기 회전 가공부와 함께 상기 경사면 형성 공구를 회전시키면서 상기 세라믹 기판측으로 기설정된 거리만큼 이동시킨 후 초기위치로 복귀시킴에 의해, 상기 세라믹 기판에 경사면을 갖는 캐비티를 형성시키는 제 2과정을 포함한 것이다.
엘이디 패키지, 세라믹, 경사면, 가공, 구멍

Description

엘이디 패키지의 세라믹의 경사면 형성 방법{Method of formating an incline of ceramic of a LED package}
도 1은 종래의 세라믹 기판을 이용한 엘이디 패키지의 일 예를 나타낸 단면도,
도 2는 종래의 세라믹 기판을 이용한 엘이디 패키지의 다른 예를 나타낸 단면도,
도 3은 도 2에 도시된 상부 세라믹 기판의 캐비티 형성과정의 일 예를 설명하는 순서도,
도 4는 도 2에 도시된 상부 세라믹 기판의 캐비티 형성과정의 다른 예를 설명하는 순서도,
도 5a는 본 발명의 제 1실시예에 따른 엘이디 패키지의 세라믹의 경사면 형성 공구의 외관사시도,
도 5b는 도 5a에 의해 가공된 세라믹의 단면도,
도 6은 도 5a의 경사면 형성 공구가 세라믹 가공 설비에 설치된 형태를 나타낸 부분 단면도,
도 7a는 본 발명의 제 2실시예에 따른 엘이디 패키지의 세라믹의 경사면 형 성 공구의 외관사시도,
도 7b는 도 7a에 의해 가공된 세라믹의 단면도,
도 8a는 본 발명의 제 3실시예에 따른 엘이디 패키지의 세라믹의 경사면 형성 공구의 외관사시도,
도 8b는 도 8a에 의해 가공된 세라믹의 단면도,
도 9a는 본 발명의 제 4실시예에 따른 엘이디 패키지의 세라믹의 경사면 형성 공구의 외관사시도,
도 9b는 도 9a에 의해 가공된 세라믹의 단면도,
도 10a는 본 발명의 제 5실시예에 따른 엘이디 패키지의 세라믹의 경사면 형성 공구의 외관사시도,
도 10b는 도 10a에 의해 가공된 세라믹의 단면도,
도 11a는 본 발명의 제 6실시예에 따른 엘이디 패키지의 세라믹의 경사면 형성 공구의 외관사시도,
도 11b는 도 11a에 의해 가공된 세라믹의 단면도,
도 12a는 세라믹의 경사면에 금속층을 형성시킨 예를 나타낸 단면도,
도 12b는 도 12a의 금속층 가공을 위한 경사면 형성 공구의 형상을 나타낸 외관사시도,
도 12c는 도 12a의 금속층을 가공한 예를 나타낸 단면도이다.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
70, 80, 90, 100, 110, 120, 130 : 경사면 형성 공구
72, 82, 92, 102, 112, 122, 132 : 몸통부
74, 84, 94, 104, 114, 124, 134 : 절삭부
75, 85, 95, 105, 115, 125, 135 : 세라믹
76, 86, 96, 106, 116, 126, 136 : 절삭날
138 : 금속층
본 발명은 엘이디 패키지의 세라믹의 경사면 형성 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 엘이디 패키지에서 세라믹의 경사면의 형태를 원하는 형태로 가공할 수 있도록 한 엘이디 패키지의 세라믹의 경사면 형성 방법에 관한 것이다.
최근에 각광받는 세라믹 기판을 사용하는 LED 패키지는 몰딩 수지류에 의한 패키지와 같은 휘도 및 휘도분포 조정이 거의 불가능하다. 즉, 세라믹 기판은 재질의 특성상 수지 몰딩과 같은 사출성형공정이 아닌 펀칭, 적층, 절단공정 등에 의해 LED실장영역이 형성되기 때문에, 그 실장영역의 측면을 일정한 반사각을 갖도록 형성하는 것이 어렵다.
도 1은 세라믹 기판으로 형성된 종래 LED패키지의 단면도이다. 도 1을 참조하면, 상기 LED 패키지(20)는 각각 복수개의 세라믹 시트가 적층된 구조를 갖는 두 개의 세라믹 기판(11, 12)으로 구성된다. 하부에 배치된 세라믹 기판(11)은 상면에 LED소자(15)의 실장영역을 가지며, 상기 LED소자(15)에 와이어(17)로 연결된 전극(13)은 그 실장영역에서부터 양측면을 통해 하면까지 연장된다. 상부에 배치된 세라믹 기판(12)은 상기 LED소자(15)의 실장영역을 둘러싸도록 소정의 캐비티가 형성되어 있다.
여기서, 상기 LED소자(15)의 실장영역을 위한 캐비티는 펀칭이나 절단공정으로 형성되므로 도시된 바와 같이 절개면이 항상 수직으로 형성된다. 이러한 특성으로 인해 수지몰딩류로 형성된 패키지와는 달리 절개면이 수직면이므로, 양질의 반사막을 형성하는 것은 불가능하다.
결국, 세라믹 기판을 이용한 패키지의 경우에는, LED소자의 실장부의 넓이와 그 측벽을 이루는 기판높이의 조정을 통한 조절만이 가능할 뿐이다. 따라서, 사용자의 다양한 요구에 맞는 휘도와 휘도각분포를 갖는 LED소자를 제조하는데 어려움이 있어 왔다.
그렇지만, 이러한 세라믹 기판은 열전도성과 방열성이 우수하여 LED에서 발산되는 열로 인한 디바이스의 성능열화나 수지의 열응력 등의 문제를 해결할 수 있는 효과적인 해결책이므로, 당 기술분야에서는 이러한 열전도성과 방열성이 우수한 세라믹 기판을 패키지용 기판으로 사용하면서도 제조공정상 필연적인 수직구조로 인한 휘도 및 각분포 조절의 곤란함을 극복할 수 있는 발광다이오드용 반도체 패키지가 강하게 요구되어 왔다.
그에 따라, 도 2에서와 같이, 칩형태의 LED소자(32); 그 LED소자(32)가 실장되는 하부 세라믹 기판(30); 그 하부 세라믹 기판(30)상에 배치되며 상기 LED소자(32)가 실장되는 영역에 상응하는 영역에 소정의 경사각으로 된 캐비티가 형성된 상부 세라믹 기판(40); 상기 하부 세라믹 기판(30)에 소정 형태로 형성된 패턴 전극(애노드 전극(34), 캐소드 전극(36)); 및 상기 LED소자(32)를 둘러싸도록 상기 상부 세라믹 기판(40)의 캐비티 내측면을 따라 밀착되게 설치되고 상기 상부 세라 믹 기판(40)의 상단에 걸리는 걸림턱(44a)이 상단에 형성된 반사판(44)을 구비한, 엘이디 패키지가 제안되었다. 도 2의 엘이디 패키지는 분말(세라믹 파우더)를 프레스에 넣어 성형하는 분말 프로세스 또는 적층된 그린 시트(green sheet)에 펀칭하는 방법으로 상기 상부 세라믹 기판(40)의 캐비티의 경사면을 형성하였다.
한편, 상기 상부 세라믹 기판(40)의 캐비티의 경사면을 형성하는 다른 방법으로는 도 3과 같은 방법이 있다. 즉, 도 3a에서와 같이 각기 중앙부에 상호 다른 직경으로 펀칭되어 형성된 구멍을 갖는 다수개의 세라믹 시트(그린 시트)(51∼58)를 하부 세라믹 기판(30)상에 적층시킨 다음에, 도 3b에서와 같이 지그(60)를 그 적층된 다수개의 세라믹 시트(51∼58)의 구멍을 향해 누른다. 그러면 도 3c와 같은 상태가 되고 이후 그 지그(60)를 직상방향으로 올리게 되면 그 상부 세라믹 기판(40)은 내측면이 경사진 캐비티를 갖게 된다.
그리고, 상기 상부 세라믹 기판(40)의 캐비티의 경사면을 형성하는 또다른 방법으로는 도 4와 같은 방법이 있다. 즉, 도 4a에서와 같이 각기 중앙부에 상호 다른 직경으로 펀칭되어 형성된 구멍을 갖는 다수개의 세라믹 시트(그린 시트)(51∼58)를 하부 세라믹 기판(30)상에 적층시킨 다음에, 도 4b에서와 같이 단차진 부분에 금속이나 유전체 페이스트(62)를 충진시키고 나서 소성하게 되면 그 상부 세라믹 기판(40)은 내측면이 경사진 캐비티를 갖게 된다.
그런데, 상부 세라믹 기판의 캐비티의 경사면을 형성하는 상술한 방법들에는 다음과 같은 문제점이 있다.
첫 번째, 도 2를 참조하여 설명한 방법은, 분말을 성형하기 위한 금형 제작이 매우 어렵다. 그리고, 파우더의 물성 변화에 따라 소성시 수축비 차이로 인한 치수 공차가 발생하게 되는데, 그 치수 공차를 해소하기 위한 과정에서 파우더의 물성 변화가 클 경우 새로운 금형을 제작해야 되는 문제점이 있다.
두 번째, 도 3을 참조하여 설명한 방법은, 다단 적층을 위해 각 적층 레이어별로 각기 다른 직경의 구멍을 가공하여야 한다. 그리고, 적층시 공차에 의해 중심축이 이동하게 되고 그로 인해 구멍의 모양이 뒤틀릴 수 있다. 한편, 지그로 압축한 후 또는 소성시 그 지그에 의해 눌린 단차진 부분의 세라믹 밀도 차이에 의해 수축비 차이가 발생하고 그로 인해 경사면에 굴곡이 생기는 단점이 있다.
세 번째, 도 4를 참조하여 설명한 방법은, 상술한 두 번째 방법에서와 같이 다단 적층시에 공차에 의한 구멍의 모양이 변형될 수 있다. 그리고, 소성시 충진된 금속 또는 유전체 페이스트와 세라믹 재료와의 수축비 차이로 인해 경사면의 굴곡이 생기는 단점이 있다.
본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 세라믹 시트에 원하는 형상의 경사진 구멍을 간단하면서도 신속정확하게 형성시킬 수 있도록 한 엘이디 패키지의 세라믹의 경사면 형성 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 엘이디 패키지의 세라 믹의 경사면 형성 방법은, 엘이디 패키지의 세라믹 기판에 형성되는 캐비티의 경사면을 형성하는 방법으로서,
외표면에 절삭날이 형성된 절삭부를 갖춘 경사면 형성 공구를 세라믹 가공 설비의 회전 가공부에 착탈가능하게 설치시키는 제 1과정; 및 상기 회전 가공부와 함께 상기 경사면 형성 공구를 회전시키면서 상기 세라믹 기판측으로 기설정된 거리만큼 이동시킨 후 초기위치로 복귀시킴에 의해, 상기 세라믹 기판에 경사면을 갖는 캐비티를 형성시키는 제 2과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 본 발명의 실시예에 따른 엘이디 패키지의 세라믹의 경사면 형성 공구는, 엘이디 패키지의 세라믹 기판에 형성되는 캐비티의 경사면을 형성시키기 위한 공구로서,
세라믹 가공 설비의 회전 가공부에 몸통부가 착탈가능하게 설치되고 상기 회전 가공부의 동작과 함께 동작되되, 상기 몸통부의 일측에 절삭부가 형성되고, 상기 절삭부는 외표면에 절삭날이 형성되며, 상기 절삭부는 하방향으로 좁아지게 테이퍼지거나 라운드진 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 엘이디 패키지의 세라믹의 경사면 형성 방법 및 경사면 형성 공구에 대하여 설명하면 다음과 같다.
(제 1실시예)
도 5a는 본 발명의 제 1실시예에 따른 엘이디 패키지의 세라믹의 경사면 형성 공구의 외관사시도이고, 도 5b는 도 5a에 의해 가공된 세라믹의 단면도이다. 도 6은 도 5a의 경사면 형성 공구가 세라믹 가공 설비에 설치된 형태를 나타낸 부분 단면도이다.
제 1실시예의 경사면 형성 공구(70)는 원기둥 형상의 몸통부(72) 및 원추 형상의 절삭부(74)로 구성된다. 상기 몸통부(72)의 일측부(즉, 하부)에 상기 절삭부(74)가 형성된다. 상기 절삭부(74)의 형상을 다르게 표현하면 하부가 좁아지게 테이퍼(taper)진 형상이다. 그 절삭부(74)의 외표면에는 비틀린 다수의 절삭날(76)이 상호 소정 간격으로 조밀하게 형성된다. 상기 몸통부(72)의 타측부는 세라믹 가공 설비의 회전 가공부(71)의 홈에 삽입되거나 그 홈에서 배출된다. 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 몸통부(72)의 삽입 및 배출을 위해 상기 회전 가공부(71)의 홈내에는 암나사산을 형성하고 상기 몸통부(72)의 타측부 외표면에는 수나사산을 형성하여도 된다.
그리고, 상술한 설명에서는 상기 몸통부(72)를 원기둥 형상으로 하였으나 필요에 따라서는 일정 부분을 사각 기둥, 오각 기둥 등과 같이 각진 형상으로 할 수도 있다.
상기 세라믹 가공 설비는 다양한 형태의 경사면 형성 공구를 이용하여 세라믹(또는 세라믹 시트)에 원하는 형상의 경사면을 갖는 구멍을 형성시키기 위한 설비로서, 오퍼레이팅에 관련된 프로그램이 내장되고 작업자의 조작을 위한 조작 판넬 등이 갖추어져 있다.
상기 세라믹 가공 설비의 회전 가공부(71)는 회전 뿐만 아니라 상승 및 하강이 가능한 것으로서, 일일이 작업자의 명령에 의해 작동될 수도 있겠으나 자동 프 로그램에 의해 자동으로 작동되는 것으로 하는 것이 바람직하다. 그 회전 가공부(71)는 예를 들어 10000∼30000 rpm의 속도로 회전한다.
상기 경사면 형성 공구(70)를 이용하여 세라믹에 경사면을 갖는 구멍을 형성시키는 과정에 대하여 설명하면 다음과 같다. 세라믹 가공 설비는 자동 프로그램에 의해 동작되는 것으로 한다. 여기서, 상기 세라믹에 형성되는 경사면을 갖는 구멍이라 함은 LED소자의 실장영역을 둘러싸는 캐비티를 의미하고, 이는 제 1실시예의 설명 뿐만 아니라 다른 실시예에서도 그대로 적용된다.
우선, 세라믹 가공 설비의 회전 가공부(71)의 홈에 상기 몸통부(72)의 타측부를 삽입시킨 후에 조임구(73)를 이용하여 그 회전 가공부(71)와 몸통부(72)를 견고하게 결합시킨다.
이어, 작업자가 세라믹 가공 설비의 전원을 온(ON)시키게 되면, 그 세라믹 가공 설비는 자동 프로그램에 따라 동작하여 세라믹에 구멍을 형성하게 된다. 즉, 상기 경사면 형성 공구(70)가 결합된 회전 가공부(71)는 하측에 놓여진 세라믹에 대하여 상하 방향으로 이동 및 회전을 하게 되는데, 하강 및 상승의 1회 왕복에 의해 세라믹(75; 도 5b 참조)에 구멍(75a; 도 5b 참조)을 형성시킨다. 다시 말해서, 상기 회전 가공부(71)에서 하방향으로 돌출된 경사면 형성 공구(70)가 그 회전 가공부(71)의 고속 회전과 함께 회전하면서 하방향으로 수직 하강한다. 그 하방향으로의 하강이 어느 정도(즉, 기설정된 거리 정도) 진행되면 그 경사면 형성 공구(70)의 절삭부(74)가 세라믹(75)에 접촉하게 되고, 그 상태에서 경사면 형성 공구 (70)의 고속 회전과 함께 하강이 조금 더 진행(즉, 기설정된 거리만큼 진행)된 후에 상승이 이루어짐에 따라 도 5b에서와 같은 경사면을 갖는 구멍(75a)이 세라믹(75)에 형성된다. 상기 경사면 형성 공구(70)의 절삭부(74)는 원추 형상(즉, 하부가 좁아지게 테이퍼진 형상)이므로 그 세라믹(75)에 형성되는 구멍(75a) 역시 그에 대응되는 형상이 된다. 여기서, 도 5b에서와 같은 구멍(75a)이 형성되기 위해서는 상기 절삭부(74)의 길이(a; 도 5a참조)가 상기 세라믹(75)에 형성된 구멍(75a)의 깊이(b; 도 5b참조)보다 길어야 된다. 그리고, 추후에 그 구멍(75a)의 경사면에 반사판이 설치되는데 LED소자에서 출광되어 그 반사판에서 반사되는 광이 전면으로 잘 방출될 수 있도록 하기 위해, 상기 절삭부(74)의 테이퍼진 경사각을 10∼45도로 한다. 그에 따라 상기 세라믹(75)에 형성된 구멍(75a)의 경사각 역시 10∼45도가 된다. 물론, 경우에 따라서는 반사각을 넓히기 위해 상기 세라믹(75)에 형성된 구멍(75a)의 경사면의 경사각을 1∼89도로 하여도 된다.
상술한 제 1실시예에서는 절삭날(76)을 비틀린 형상으로 하였는데, 곧은 날 형상으로 하여도 무방하며 이하의 실시예에서도 절삭날의 형상을 곧은 날 형상으로 하여도 된다.
(제 2실시예)
도 7a는 본 발명의 제 2실시예에 따른 엘이디 패키지의 세라믹의 경사면 형성 공구의 외관사시도이고, 도 7b는 도 7a에 의해 가공된 세라믹의 단면도이다.
제 2실시예의 세라믹 가공 공구(80)는 상술한 제 1실시예의 경사면 형성 공 구와 비교하여 볼 때 절삭부의 형상에서 차이난다. 즉, 제 2실시예의 경사면 형성 공구(80)의 절삭부(84)는 하부가 좁아지게 라운드진 형상이다. 상기 절삭부(84)는 원기둥 형상의 몸통부(82)의 일측부(즉, 하부)에 형성된다. 그 절삭부(84)의 외표면에는 비틀린 다수의 절삭날(86)이 상호 소정 간격으로 조밀하게 형성된다. 그 이외의 부분에 대해서는 상술한 제 1실시예의 경사면 형성 공구와 동일하다.
제 2실시예의 경사면 형성 공구(80) 역시 상술한 세라믹 가공 설비에 이용되는 것으로서, 그 경사면 형성 공구(80)를 이용하여 세라믹에 경사면을 갖는 구멍을 형성시키는 과정에 대하여 설명하면 다음과 같다. 세라믹 가공 설비는 자동 프로그램에 의해 동작되는 것으로 한다.
우선, 세라믹 가공 설비의 회전 가공부(71)의 홈에 상기 몸통부(82)의 타측부를 삽입시킨 후에 조임구(73)를 이용하여 그 회전 가공부(71)와 몸통부(82)를 견고하게 결합시킨다.
이어, 작업자가 세라믹 가공 설비의 전원을 온(ON)시키게 되면, 그 세라믹 가공 설비는 자동 프로그램에 따라 동작하여 세라믹에 구멍을 형성하게 된다. 즉, 상기 경사면 형성 공구(80)가 결합된 회전 가공부(71)는 하측에 놓여진 세라믹에 대하여 상하 방향으로 이동 및 회전을 하게 되는데, 하강 및 상승의 1회 왕복에 의해 세라믹(85; 도 7b 참조)에 구멍(85a; 도 7b 참조)을 형성시킨다. 다시 말해서, 상기 회전 가공부(71)에서 하방향으로 돌출된 경사면 형성 공구(80)가 그 회전 가공부(71)의 고속 회전과 함께 회전하면서 하방향으로 수직 하강한다. 그 하방향으 로의 하강이 어느 정도(즉, 기설정된 거리 정도) 진행되면 그 경사면 형성 공구(80)의 절삭부(84)가 세라믹(85)에 접촉하게 되고, 그 상태에서 경사면 형성 공구(80)의 고속 회전과 함께 하강이 조금 더 진행(즉, 기설정된 거리만큼 진행)된 후에 상승이 이루어짐에 따라 도 7b에서와 같은 경사면을 갖는 구멍(85a)이 세라믹(85)에 형성된다. 상기 경사면 형성 공구(80)의 절삭부(84)는 하부가 좁아지게 라운드진 형상이므로 그 세라믹(85)에 형성되는 구멍(85a) 역시 그에 대응되는 형상이 된다. 여기서, 도 7b에서와 같은 구멍(85a)이 형성되기 위해서는 상기 절삭부(84)의 길이(a; 도 7a참조)가 상기 세라믹(85)에 형성된 구멍(85a)의 깊이(b; 도 7b참조)보다 길어야 된다. 그리고, 상기 세라믹(85)의 구멍(85a)의 경사면이 오목하게 형성되므로, 추후에 설치될 반사판에서 반사되는 광에 대한 소정의 지향각을 얻게 되고 그로 인해 설계자가 의도한 대로의 광의 지향성을 얻게 된다.
(제 3실시예)
도 8a는 본 발명의 제 3실시예에 따른 엘이디 패키지의 세라믹의 경사면 형성 공구의 외관사시도이고, 도 8b는 도 8a에 의해 가공된 세라믹의 단면도이다.
제 3실시예의 경사면 형성 공구(90)는 상술한 제 1 및 제 2실시예의 경사면 형성 공구와 비교하여 볼 때 절삭부의 형상에서 차이난다. 즉, 제 3실시예의 경사면 형성 공구(90)의 절삭부(94)는 오목부와 볼록부를 갖는다. 상기 절삭부(94)는 원기둥 형상의 몸통부(92)의 일측부(즉, 하부)에 형성된다. 상기 절삭부(94)는 마치 유두와 같은 형상을 이루고, 그 절삭부(94)의 외표면에는 비틀린 다수의 절삭날 (96)이 상호 소정 간격으로 조밀하게 형성된다. 그 이외의 부분에 대해서는 상술한 제 1 및 제 2실시예의 경사면 형성 공구와 동일하다.
제 3실시예의 경사면 형성 공구(90) 역시 상술한 세라믹 가공 설비에 이용되는 것으로서, 그 경사면 형성 공구(90)를 이용하여 세라믹에 경사면을 갖는 구멍을 형성시키는 과정에 대하여 설명하면 다음과 같다. 세라믹 가공 설비는 자동 프로그램에 의해 동작되는 것으로 한다.
우선, 세라믹 가공 설비의 회전 가공부(71)의 홈에 상기 몸통부(92)의 타측부를 삽입시킨 후에 조임구(73)를 이용하여 그 회전 가공부(71)와 몸통부(92)를 견고하게 결합시킨다.
이어, 작업자가 세라믹 가공 설비의 전원을 온(ON)시키게 되면, 그 세라믹 가공 설비는 자동 프로그램에 따라 동작하여 세라믹에 구멍을 형성하게 된다. 즉, 상기 경사면 형성 공구(90)가 결합된 회전 가공부(71)는 하측에 놓여진 세라믹에 대하여 상하 방향으로 이동 및 회전을 하게 되는데, 하강 및 상승의 1회 왕복에 의해 세라믹(95; 도 8b 참조)에 구멍(95a; 도 8b 참조)을 형성시킨다. 다시 말해서, 상기 회전 가공부(71)에서 하방향으로 돌출된 경사면 형성 공구(90)가 그 회전 가공부(71)의 고속 회전과 함께 회전하면서 하방향으로 수직 하강한다. 그 하방향으로의 하강이 어느 정도(즉, 기설정된 거리 정도) 진행되면 그 경사면 형성 공구(90)의 절삭부(94)가 세라믹(95)에 접촉하게 되고, 그 상태에서 경사면 형성 공구(90)의 고속 회전과 함께 하강이 조금 더 진행(즉, 기설정된 거리만큼 진행)된 후 에 상승이 이루어짐에 따라 도 8b에서와 같은 경사면을 갖는 구멍(95a)이 세라믹(95)에 형성된다. 상기 경사면 형성 공구(90)의 절삭부(94)는 오목하게 라운드진 오목부와 볼록하게 라운드진 볼록부가 상호 접합하는 형상이므로 그 세라믹(95)에 형성되는 구멍(95a) 역시 그에 대응되는 형상이 된다. 즉, 상기 구멍(95a)의 최상부에서 하방향으로 소정길이(예컨대, 2/3 지점)까지는 볼록하게 라운드지고 상기 볼록하게 라운드진 부위의 최하부에서 상기 구멍(95a)의 최하부까지는 오목하게 라운드진다. 그 볼록면과 오목면의 라운드 크기는 LED소자에서 방출되는 광이 최대한으로 잘 반사될 수 있는 크기를 갖으며, 그 각각의 라운드 크기는 실험치에 의해 적절하게 얻어진다.
여기서, 도 8b에서와 같은 구멍(95a)이 형성되기 위해서는 상기 절삭부(94)의 길이(a; 도 8a참조)가 상기 세라믹(95)에 형성된 구멍(95a)의 깊이(b; 도 8b참조)보다 길어야 된다. 그리고, 상기 세라믹(95)의 구멍(95a)의 경사면이 오목부와 볼록부를 함께 갖고 있으므로, 그 구멍(95a)의 경사면에 후속적으로 설치될 반사판 역시 동일하게 볼록면과 오목면을 갖게 될 것이며, 그와 같은 볼록면 및 오목면 구조에 의해 LED소자에서 방출되는 광을 효율좋게 방사시키게 된다.
(제 4실시예)
도 9a는 본 발명의 제 4실시예에 따른 엘이디 패키지의 세라믹의 경사면 형성 공구의 외관사시도이고, 도 9b는 도 9a에 의해 가공된 세라믹의 단면도이다.
제 4실시예의 경사면 형성 공구(100)는 상술한 제 1 내지 제 3실시예의 경사 면 형성 공구와 비교하여 볼 때 절삭부의 형상에서 차이난다. 즉, 제 4실시예의 경사면 형성 공구(100)의 절삭부(104)는 하부가 좁아지게 라운드지면서 하부 중앙부에 돌출부(108)를 갖는다. 상기 절삭부(104)는 원기둥 형상의 몸통부(102)의 일측부(즉, 하부)에 형성된다. 상기 절삭부(104)는 마치 접시와 같은 형상을 이루고, 그 절삭부(104)의 외표면에는 비틀린 다수의 절삭날(106)이 상호 소정 간격으로 조밀하게 형성된다. 그 이외의 부분에 대해서는 상술한 제 1 내지 제 3실시예의 경사면 형성 공구와 동일하다.
제 4실시예의 경사면 형성 공구(100) 역시 상술한 세라믹 가공 설비에 이용되는 것으로서, 그 경사면 형성 공구(100)를 이용하여 세라믹에 경사면을 갖는 구멍을 형성시키는 과정에 대하여 설명하면 다음과 같다. 세라믹 가공 설비는 자동 프로그램에 의해 동작되는 것으로 한다.
우선, 세라믹 가공 설비의 회전 가공부(71)의 홈에 상기 몸통부(102)의 타측부를 삽입시킨 후에 조임구(73)를 이용하여 그 회전 가공부(71)와 몸통부(102)를 견고하게 결합시킨다.
이어, 작업자가 세라믹 가공 설비의 전원을 온(ON)시키게 되면, 그 세라믹 가공 설비는 자동 프로그램에 따라 동작하여 세라믹에 구멍을 형성하게 된다. 즉, 상기 경사면 형성 공구(100)가 결합된 회전 가공부(71)는 하측에 놓여진 세라믹에 대하여 상하 방향으로 이동 및 회전을 하게 되는데, 하강 및 상승의 1회 왕복에 의해 세라믹(105; 도 9b 참조)에 구멍(105a; 도 9b 참조)을 형성시킨다. 다시 말해 서, 상기 회전 가공부(71)에서 하방향으로 돌출된 경사면 형성 공구(100)가 그 회전 가공부(71)의 고속 회전과 함께 회전하면서 하방향으로 수직 하강한다. 그 하방향으로의 하강이 어느 정도(즉, 기설정된 거리 정도) 진행되면 그 경사면 형성 공구(100)의 절삭부(104)가 세라믹(105)에 접촉하게 되고, 그 상태에서 경사면 형성 공구(100)의 고속 회전과 함께 하강이 조금 더 진행(즉, 기설정된 거리만큼 진행)된 후에 상승이 이루어짐에 따라 도 9b에서와 같은 경사면을 갖는 구멍(105a)이 세라믹(105)에 형성된다. 상기 경사면 형성 공구(100)의 절삭부(104)는 하부가 좁아지게 라운드지면서 하부 중앙부에 돌출부(108)를 갖는 접시 형상이므로 그 세라믹(105)에 형성되는 구멍(105a) 역시 그에 대응되는 형상이 된다.
여기서, 도 9b에서와 같은 구멍(105a)이 형성되기 위해서는 상기 절삭부(104)의 길이(a; 도 9a참조)가 상기 세라믹(105)에 형성된 구멍(105a)의 깊이(b; 도 9b참조)보다 길어야 된다.
상술한 제 1 내지 제 4실시예의 경사면 형성 공구에 의해 가공된 구멍을 갖는 세라믹은 도 2의 상부 세라믹 기판에 해당한다. 즉, 상술한 제 1 내지 제 4실시예의 경사면 형성 공구에 의해 가공된 구멍을 갖는 세라믹을 제조한 경우에는 하부 세라믹 기판과 접합시키는 과정을 수행하여야 한다.
이하의 실시예 설명부터는 상부 및 하부 세라믹 기판을 별도로 제작할 필요가 없는 경우에 대하여 설명한다.
(제 5실시예)
도 10a는 본 발명의 제 5실시예에 따른 엘이디 패키지의 세라믹의 경사면 형성 공구의 외관사시도이고, 도 10b는 도 10a에 의해 가공된 세라믹의 단면도이다.
제 5실시예의 경사면 형성 공구(110)는 상술한 제 1 내지 제 4실시예의 경사면 형성 공구와 비교하여 볼 때 절삭부의 형상에서 차이난다. 즉, 제 5실시예의 경사면 형성 공구(110)의 절삭부(114)는 하부가 좁아지게 테이퍼지면서 하부 중앙면에 치형(118)이 형성된다. 상기 절삭부(114)는 원기둥 형상의 몸통부(112)의 일측부(즉, 하부)에 형성된다. 상기 절삭부(114)의 외표면에는 비틀린 다수의 절삭날(116)이 상호 소정 간격으로 조밀하게 형성된다. 그 이외의 부분에 대해서는 상술한 제 1 내지 제 4실시예의 경사면 형성 공구와 동일하다.
제 5실시예의 경사면 형성 공구(110) 역시 상술한 세라믹 가공 설비에 이용되는 것으로서, 그 경사면 형성 공구(110)를 이용하여 세라믹에 경사면을 갖는 구멍을 형성시키는 과정에 대하여 설명하면 다음과 같다. 세라믹 가공 설비는 자동 프로그램에 의해 동작되는 것으로 한다.
우선, 세라믹 가공 설비의 회전 가공부(71)의 홈에 상기 몸통부(112)의 타측부를 삽입시킨 후에 조임구(73)를 이용하여 그 회전 가공부(71)와 몸통부(112)를 견고하게 결합시킨다.
이어, 작업자가 세라믹 가공 설비의 전원을 온(ON)시키게 되면, 그 세라믹 가공 설비는 자동 프로그램에 따라 동작하여 세라믹에 구멍을 형성하게 된다. 즉, 상기 경사면 형성 공구(110)가 결합된 회전 가공부(71)는 하측에 놓여진 세라믹에 대하여 상하 방향으로 이동 및 회전을 하게 되는데, 하강 및 상승의 1회 왕복에 의해 세라믹(115; 도 10b참조)에 구멍(115a; 도 10b참조)을 형성시킨다. 다시 말해서, 상기 회전 가공부(71)에서 하방향으로 돌출된 경사면 형성 공구(110)가 그 회전 가공부(71)의 고속 회전과 함께 회전하면서 하방향으로 수직 하강한다. 그 하방향으로의 하강이 어느 정도(즉, 기설정된 거리 정도) 진행되면 그 경사면 형성 공구(110)의 절삭부(114)가 세라믹(115)에 접촉하게 되고, 그 상태에서 경사면 형성 공구(110)의 고속 회전과 함께 하강이 조금 더 진행(즉, 기설정된 거리만큼 진행)된 후에 상승이 이루어짐에 따라 도 10b에서와 같은 경사면을 갖는 구멍(115a)이 세라믹(115)에 형성된다.
상기 경사면 형성 공구(110)의 절삭부(114)는 하부가 좁아지게 테이퍼지면서 하부 중앙면에 치형(118)이 형성되었기 때문에, 상기 세라믹(115)의 구멍(115a)은 경사진 측면을 가질뿐만 아니라 상기 치형(118)에 대응되게 형성된 치형을 갖는 밑면을 갖게 된다.
여기서, 도 10b에서와 같은 구멍(115a)이 형성되기 위해서는 상기 절삭부(114)의 길이(a; 도 10a참조)는 상기 세라믹(115)에 형성된 구멍(115a)의 깊이(b; 도 10b참조)와 거의 동일하다.
이와 같이 상기 경사면 형성 공구(110)에 의해 가공된 구멍(115a)을 갖는 세라믹(115)은, 상술한 제 1실시예에서와 같이 광을 전면으로 잘 방출시킬 뿐만 아니라 구멍(115a)의 밑면이 추가로 가공됨에 따라 LED소자에서 방출되어 하향되는 광 을 전면으로 보다 잘 방출되게 유도한다.
(제 6실시예)
도 11a는 본 발명의 제 6실시예에 따른 엘이디 패키지의 세라믹의 경사면 형성 공구의 외관사시도이고, 도 11b는 도 11a에 의해 가공된 세라믹의 단면도이다.
제 6실시예의 경사면 형성 공구(120)는 상술한 제 1 내지 제 5실시예의 경사면 형성 공구와 비교하여 볼 때 절삭부의 형상에서 차이난다. 즉, 제 6실시예의 경사면 형성 공구(120)의 절삭부(124)는 하부가 좁아지게 테이퍼지면서 하부 중앙면에 치형(128a, 128b)이 형성되고 그 치형(128a)과 치형(128b) 사이에 평탄부(130)가 형성된다. 상기 절삭부(124)는 원기둥 형상의 몸통부(122)의 일측부(즉, 하부)에 형성된다. 상기 절삭부(124)의 외표면에는 비틀린 다수의 절삭날(126)이 상호 소정 간격으로 조밀하게 형성된다. 그 이외의 부분에 대해서는 상술한 제 1 내지 제 5실시예의 경사면 형성 공구와 동일하다.
제 6실시예의 경사면 형성 공구(120) 역시 상술한 세라믹 가공 설비에 이용되는 것으로서, 그 경사면 형성 공구(120)를 이용하여 세라믹에 경사면을 갖는 구멍을 형성시키는 과정에 대하여 설명하면 다음과 같다. 세라믹 가공 설비는 자동 프로그램에 의해 동작되는 것으로 한다.
우선, 세라믹 가공 설비의 회전 가공부(71)의 홈에 상기 몸통부(122)의 타측부를 삽입시킨 후에 조임구(73)를 이용하여 그 회전 가공부(71)와 몸통부(122)를 견고하게 결합시킨다.
이어, 작업자가 세라믹 가공 설비의 전원을 온(ON)시키게 되면, 그 세라믹 가공 설비는 자동 프로그램에 따라 동작하여 세라믹에 구멍을 형성하게 된다. 즉, 상기 경사면 형성 공구(120)가 결합된 회전 가공부(71)는 하측에 놓여진 세라믹에 대하여 상하 방향으로 이동 및 회전을 하게 되는데, 하강 및 상승의 1회 왕복에 의해 세라믹(125; 도 11b참조)에 구멍(125a; 도 11b참조)을 형성시킨다. 다시 말해서, 상기 회전 가공부(71)에서 하방향으로 돌출된 경사면 형성 공구(120)가 그 회전 가공부(71)의 고속 회전과 함께 회전하면서 하방향으로 수직 하강한다. 그 하방향으로의 하강이 어느 정도(즉, 기설정된 거리 정도) 진행되면 그 경사면 형성 공구(120)의 절삭부(124)가 세라믹(125)에 접촉하게 되고, 그 상태에서 경사면 형성 공구(120)의 고속 회전과 함께 하강이 조금 더 진행(즉, 기설정된 거리만큼 진행)된 후에 상승이 이루어짐에 따라 도 11b에서와 같은 경사면을 갖는 구멍(125a)이 세라믹(125)에 형성된다.
상기 경사면 형성 공구(120)의 절삭부(124)는 하부가 좁아지게 테이퍼지면서 하부 중앙면에 치형(128a, 128b)이 형성되었기 때문에, 상기 세라믹(125)의 구멍(125a)은 경사진 측면을 가질뿐만 아니라 상기 치형(128a, 128b)에 대응되게 형성된 치형들을 갖는 밑면을 갖게 된다.
여기서, 도 11b에서와 같은 구멍(125a)이 형성되기 위해서는 상기 절삭부(124)의 길이(a; 도 11a참조)는 상기 세라믹(125)에 형성된 구멍(125a)의 깊이(b; 도 11b참조)와 거의 동일하다.
이와 같이 상기 경사면 형성 공구(120)에 의해 가공된 구멍(125a)을 갖는 세라믹(125)은, 상술한 제 1실시예에서와 같이 광을 전면으로 잘 방출시킬 뿐만 아니라 구멍(125a)의 밑면이 추가로 가공됨에 따라 LED소자에서 방출되어 하향되는 광을 전면으로 보다 잘 방출되게 유도하고, 상기 구멍(125a)의 밑면에 형성된 평탄부에 LED소자를 탑재시키면 되므로 상술한 제 5실시예에 비해서는 LED소자의 탑재가 매우 용이하다.
상술한 제 1 내지 제 6실시예는 다수개의 그린 시트가 적층된 상태에서 경사면 형성 공구를 사용하는 경우를 설명하였는데, 그 경사면 형성 공구는 세라믹이 소결된 후의 처리에도 사용가능하다. 즉, 도 12a에서와 같이 엘이디 패키지에서 반사 효율 및 전원 라인을 형성하기 위해 세라믹(135)위에 금속층(138)을 형성시킨다. 그 금속층(138)은 Ag, AgPd 등의 금속을 미세분말화하여 바인더, 솔벤트와 혼합하여 페이스트화한 후에 인쇄, 분무 또는 스퍼터링 방법으로 형성시킨다. 산화 분위기의 800∼1000?? 소성시 분말 금속의 상호 확산에 의해 Ag, AgPd층이 형성되고, 표면에 AgO 등의 산화피막이 형성된다. 산화시 생성된 Ag산화막을 제거했을 경우 도금시 광택효율을 높일 수 있고, 빛의 반사 효율이 산화막 형성전보다 2∼4% 정도 증가하여 엘이디 패키지의 효율을 높이는 효과가 있다. 그리고 나서, 도 12b에서와 같은 경사면 형성 공구(130)를 이용하여 그 금속층(138)을 가공하여 도 12c에서와 같이 그 금속층(138)에 미세한 요철을 형성시키거나 그 금속층(138)을 경면(즉, 거울면과 같이 평활하게 연마된 면)화시킨다. 이와 같이 하게 되면 금속층 (138)의 표면 조도를 조정할 수 있게 되어 최적의 효율을 갖게 된다. 그 금속층(138)의 표면 조도는 엘이디 패키지의 경사각, 경사각 형상, LED소자의 사이즈 등에 따라 다르게 설계되는데, 통상적으로 1∼200μm 범위내에서 설계된다.
도 12b의 경사면 형성 공구(130)는 상술한 제 5실시예의 경사면 형성 공구와 거의 유사하고, 절삭부의 형상에서 차이난다. 즉, 제 5실시예의 경사면 형성 공구의 절삭부는 하부가 좁아지게 테이퍼지면서 하부 중앙면에 치형이 형성되어 있었으나, 도 12b의 경사면 형성 공구(130)의 절삭부(134)는 하부가 좁아지게 테이퍼지면서 하부 중앙면이 평탄하게 된 것이 차이난다.
상술한 도 12는 세라믹(135)의 경사면(135a)에 금속층(138)을 입힌 후에 경사면 형성 공구(130)를 이용하여 그 금속층(138)을 가공한 형상인데, 다르게는 그 경사면 형성 공구(130)를 이용하여 세라믹(135)에 경사면(135a; 측면부에 미세한 요철이 형성된 경사면임)을 형성한 후에 금속(예컨대, Ag, Al, Au 등)을 그 경사면(135a)에 스퍼터링하여도 된다.
이상 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 다양한 형태의 경사면 형성 공구를 활용하여 세라믹 시트에 원하는 형상의 경사진 구멍을 간단하면서도 신속정확하게 형성시킬 수 있게 됨으로써, 제품의 광학적 성능을 극대화시키게 된다.
특히, 종래에서와 같은 새로운 금형의 제작이 필요없을 뿐만 아니라 다단 적층시의 공차에 의한 구멍의 모양 변형이 발생될 여지가 없게 된다.
한편, 본 발명은 상술한 실시예로만 한정되는 것이 아니라 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위내에서 수정 및 변형하여 실시할 수 있고, 그러한 수정 및 변형이 가해진 기술사상 역시 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 한다.

Claims (7)

  1. 엘이디 패키지의 세라믹 기판에 형성되는 캐비티의 경사면을 형성하는 방법으로서,
    외표면에 절삭날이 형성된 절삭부를 갖춘 경사면 형성 공구를 세라믹 가공 설비의 회전 가공부에 착탈가능하게 설치시키는 제 1과정; 및
    상기 회전 가공부와 함께 상기 경사면 형성 공구를 회전시키면서 상기 세라믹 기판측으로 기설정된 거리만큼 이동시킨 후 초기위치로 복귀시킴에 의해, 상기 세라믹 기판에 경사면을 갖는 캐비티를 형성시키는 제 2과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 엘이디 패키지의 세라믹의 경사면 형성 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 절삭부를, 하방향으로 좁아지게 테이퍼지게 한 것을 특징으로 하는 엘이디 패키지의 세라믹의 경사면 형성 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 절삭부를, 하방향으로 좁아지게 라운드지게 한 것을 특징으로 하는 엘이디 패키지의 세라믹의 경사면 형성 방법.
  4. 제 2항 또는 제 3항에 있어서,
    상기 절삭부의 하면에, 치형을 형성시키는 것을 특징으로 하는 엘이디 패키지의 세라믹의 경사면 형성 방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 절삭부의 길이를, 상기 세라믹에 형성된 경사진 구멍의 깊이보다 길거나 같게 한 것을 특징으로 하는 엘이디 패키지의 세라믹의 경사면 형성 방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 세라믹 기판을, 다수개의 그린 시트로 적층시켜 형성시킨 것을 특징으로 하는 엘이디 패키지의 세라믹의 경사면 형성 방법.
  7. 삭제
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