KR100774218B1 - 렌즈, 그 제조방법 및 발광 소자 패키지 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 렌즈 및 발광소자 패키지에 관한 것이다.
본 발명은 입사광을 굴절시켜 투과시키는 굴절부; 및 상기 굴절부에 형성된 적어도 하나의 표면 실장부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 렌즈를 제공한다.
본 발명에 의하면 렌즈의 SMT가 가능하고, 발광 소자 내에서 렌즈를 용이하게 고정시킬 수 있다.
SMT, 발광 다이오드

Description

렌즈, 그 제조방법 및 발광 소자 패키지{Lens, a method for manufacturing it and light emitting device package}
도 1은 본 발명에 따른 렌즈의 일실시예의 단면도이고,
도 2는 본 발명에 따른 렌즈 제조방법의 일실시예의 흐름도이고,
도 3a 내지 도 3e는 본 발명에 따른 렌즈 제조방법의 일실시예의 공정을 나타낸 도면이고,
도 4는 본 발명에 따른 발광 소자 패키지의 일실시예의 단면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
110 : 굴절부 120,310 : 표면 실장부
120a : 제 1 부 120b : 제 2 부
300a, 300b : 제 1 금형 320 : 제 2 금형
325 : 렌즈 재료 325 : 렌즈
400 : 기판 410 : 발광부
본 발명은 렌즈와 그 제조방법 및 렌즈가 구비된 발광 소자 패키지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 SMT(surface mount technology:표면실장기술)를 도입한 렌즈와 발광 소자에 관한 것이다.
광을 이용한 분야가 발전하면서 광학 재료 부품은 광 통신 장치, 광 저장 장치, 의료 광학 기기 등 산업 분야 전반에 널리 사용되고 있다. 광학 재료 부품으로 가장 널리 사용되는 렌즈를 비롯하여 프리즘, 빔 스플릿터, 반사경 및 회절 격자 등이 있다.
상술한 광학 재료 부품 중 렌즈는 구면렌즈, 비구면 렌즈, 볼 렌즈, GRIN 렌즈 등이 있으며, 구성 재료에 따라서 에폭시 렌즈, 유리 렌즈, 실리콘 렌즈 등으로 분류할 수 있다. 현재 렌즈의 소형화, 경량화, 고성능화 및 대구경화의 방향으로 기술 발전이 이루어지고 있으며, 특히 LED(Light emitting diode:발광 다이오드) 산업이 발전하면서 휴대폰 기기의 카메라 플레시 렌즈와 LED 백라이트 광원을 이용한 LCD 제품의 렌즈 등에 대한 수요와 요구 사항은 나날이 커지고 있다.
유리를 이용한 렌즈는 내화학성과 내열성이 뛰어나지만, 유리로 된 렌즈의 몰딩은 고분자 물질의 몰딩에 비하여 복잡하며 가격이 비싼 단점을 내포하고 있어서, 고분자 물질을 몰딩하여 유리를 제조하는 방법이 널리 사용되고 있다.
그리고, 렌즈를 제작하는 공법은 금형을 이용한 사출 성형 방법이 널리 이용되고 있다. 사출 성형 방법은 실리콘 젤 또는 에폭시와 같은 점성이 있는 유체를 금형에 주입하고 성형한 후, 금형을 분리하여 렌즈를 제작한다. 그리고, 상술한 공정으로 제작된 렌즈는 발광 다이오드 또는 레이저 다이오드 등과 같은 발광 소자가 구비된 장치의 소정 위치에 설치되어 발광 소자에서 방출된 광의 굴절시켜서 진행 경로를 변경시키게 된다.
기존 발명에 의한 방법으로는 PCB의 발광 소자가 놓이는 부분에 전기적/열적 전도성이 우수한 크림 솔더를 마스크를 이용하여 원하는 위치에만 패터닝하여 형성하고 발광 다이오드, 제너 다이오드와 같은 전자소자를 크림 솔더 패턴과 정렬하여 위치시키고 크림 솔더를 녹는점(melting point) 이상의 온도로 올린 후 냉각하면 전기 광학 소자와 PCB의 금속 패턴이 전기적/기계적으로 접합한 상태를 이루게 된다. 즉, 광학 소자와 전기 소자를 접합한 후 렌즈가 올라갈 부분에 접착성이 우수한 에폭시 등을 본딩하고 렌즈를 기계 이송 장치를 이용하여 에폭시가 발라진 위치에 렌즈를 장착하고 적절한 온도로 올린 후 냉각시키면 렌즈와 PCB가 에폭시를 매개체로 하여 접합을 이루게 된다.
그러나, 상술한 접합 공정에서 에폭시의 선택은 크림 솔더의 녹는점 이하의 온도에서 접합이 이루어지는 에폭시를 사용하여야 하므로 에폭시와 크림 솔더의 선택에서 제한이 따르게 되며, 전기 광학 소자를 접합하고 렌즈를 접합하게 되므로 공정 시간이 늘어나게 된다. 그리고, 발광 소자를 PCB에 접합하고 온도를 올린 후 렌즈를 접합해야 하므로 PCB의 뒤틀림이 발생하게 되어 발광 소자와 렌즈를 정확하게 정렬하는 것이 불가능하게 되며, 단가가 올라가게 되는 문제점을 내포하게 된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 발광 소자와 렌즈를 기판 상에 정확히 정렬하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 간편한 공정과 저렴한 비용으로 발광 소자와 렌즈를 기판 상에 정렬하는 방법을 제공하는 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 입사광을 굴절시켜 투과시키는 굴절부; 및 상기 굴절부에 형성된 적어도 하나의 표면 실장 부품을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 렌즈를 제공한다.
본 발명의 다른 실시 형태에 따르면 표면 실장 부품을 준비하는 단계; 상기 표면 실장 부품을 제 1 금형 상에 고정시키는 단계; 상기 제 1 금형 상에 제 2 금형을 고정시키고, 상기 제 2 금형 내에 렌즈 재료를 주입하는 단계; 및 상기 렌즈 재료를 처리하여 렌즈를 고정시킨 후, 상기 제 1 금형과 제 2 금형을 제거하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 렌즈 제조방법을 제공한다.
본 발명의 또 다른 실시 형태에 따르면 발광부가 구비된 기판; 상기 발광부에서 방출된 빛을 굴절시켜 투사하는 렌즈; 및 상기 렌즈를 상기 기판에 고정시키는 표면 실장 부품을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 발광 소자 패키지를 제공한다.
이하 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.
종래와 동일한 구성 요소는 설명의 편의상 동일 명칭 및 동일 부호를 부여하며 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
본 발명에 따른 렌즈는 하단부에 SMT(Surface Mount Technology:표면실장기 술)가 가능하도록 금속 리드가 형성되어, 발광 소자가 형성된 기판 상에 금속 리드를 통하여 렌즈를 신속하고 손쉽게 고정할 수 있는 것을 특징으로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 렌즈의 일실시예의 단면도이다. 도 1을 참조하여 본 발명에 따른 렌즈의 일실시예를 설명하면 다음과 같다.
본 실시예에 따른 렌즈는 굴절부(110)와 표면 실장부(120)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다. 굴절부(110)는 통상의 렌즈와 동일한 형상 및 재질로 이루어지는 것이 바람직하며 입사된 빛을 굴절시켜서 경로를 변화시킨 후 투과시키는 것을 특징으로 한다. 그리고, 굴절부(110)는 후술하는 같이 표면 실장부(120)의 고정 공정을 위하여 수지(樹脂)로 이루어질 수 있다. 또한, 도 1에서 렌즈는 반구형으로 도시되어 있으나, 입사광의 경로를 굴절시킬 수 있으면 다른 형상일 수도 있다.
그리고, 표면 실장부(120)는 제 1 부(120a)와 제 2 부(120b)를 포함하여 이루어는 것을 특징으로 하고, 제 1 부(120a)는 굴절부 내에 고정되고 제 2 부(120b)는 기판 등에 고정되어 굴절부를 고정시킬 수 있어야 한다. 그리고, 표면 실장부(120)는 도 1에서는 2개가 구비되어 있는데, 하나 이상일 수 있으며 개수가 많을 수록 기판에 렌즈를 단단히 고정시킬 수 있으나 비용이 증가할 수 있다.
여기서, 표면 실장부(120)는 SMD(Surface Mount Device:표면실장장치)의 일 예로서, 기판 상에 부품을 올려놓는 장치이다. 본 실시예에서 각각의 표면 실장부(120)는 제 1 부(120a)와 제 2 부(120b)로 이루어져 있다. 그리고, 제 1 부(120a)는 굴절부(110) 내에 고정되어 있으며 후술하는 바와 같이, 레진(resin) 등의 경화 과정에서 굴절부(110) 내에 고정될 수 있다. 그리고, 제 2 부(120b)는 굴절부(110) 외부에 노출되어 있으며, 발광 소자 제작 과정에서 기판 상에 고정될 수 있다.
상술한 본 발명에 따른 렌즈의 일실시예는, 표면 실장부가 구비되어 기판 등에 간편한 공정으로 고정시킬 수 있다.
도 3a 내지 3e은 본 발명에 따른 렌즈 제조방법의 일실시예를 나타낸 도면이다. 도 3a 내지 도 3e를 참조하여 본 발명에 따른 렌즈 제조방법의 일실시예를 설명하면 다음과 같다.
본 실시예는 제 1 금형 상에 표면 실장부를 고정시키는 단계(S210)와, 표면 실장부가 형성된 제 1 금형 상에 제 2 금형을 고정시키고, 제 2 금형 내에 렌즈 재료를 주입하는 단계(S220), 그리고 렌즈 재료를 처리하여 렌즈를 형성한 후 제 1,2 금형을 제거하는 단계(S230)를 포함하여 이루어진다.
먼저, 표면 실장부(310)와 제 1 금형(300a, 300b)을 준비한다. 표면 실장부(310)는 도 3a에서 'ㄱ'와 유사한 형상으로 한 쌍이 도시되어 있으며, 적어도 하나 이상 구비되어야 하고 개수가 많을수록 렌즈의 고정에 유리하나 비용이 증가하는 단점이 있다. 표면 실장부(310)는 금속으로 이루어질 수 있으나, 다른 재료로 이루어지더라도 렌즈를 기판에 고정시킬 수 있으면 충분하다. 표면 실장부(310)가 'ㄱ'자형으로 꺽인 이유는 제 1 금형(300a, 300b)에 고정시키고, 후술할 바와 같이 렌즈 및 기판 상에 고정시키기 용이하게 하기 위함이다. 그리고, 표면 실장부(310) 중 렌즈에 고정될 부분을 제 1 부라 하고, 후에 기판에 고정될 부분을 제 2 부라 한다.
그리고, 제 1 금형(300a,300b)은 각각 육면체형이며 한 쌍을 갖는 것으로 도 2에 도시되어 있다. 단, 본 실시예에서 제 1 금형(300a, 300b)은 반드시 육면체형으로 이루어지는 것은 아니고, 두 개의 제 1 금형을 합쳐서 상술한 표면 실장부를 고정하는 공정을 수행할 수 있으면 충분하다. 그리고, 제 1 금형(300a, 300b)의 재료는 표면 실장부(310)를 고정시킬 수 있는 것이면 충분하다.
이어서, 도 3b에 도시된 바와 같이 표면 실장부(310)를 제 1 금형(300a, 300b)에 고정시킨다. 이 때, 제 1 금형(300a, 300b)에 형성된 공간에 표면 실장부(310)가 단단히 고정되도록 하는 것이 바람직하다. 그리고, 제 1 금형(300a, 300b)의 일부가 녹아서 표면 실장부(310)를 고정시킬 경우 후술할 분리 공정에서의 문제점이 있으므로, 제 1 금형(300a, 300b)이 녹아서 표면 실장부(310)와 혼합되면 안 된다. 도 3b에서는 제 1 금형의 좌측부(300a)와 우측부(300b)가 합쳐지면서, 그 내부 공간에 표면 실장부가(310)가 고정되었다. 즉, 도 3b에서 제 1 금형 내에 표면 실장부(310)가 고정되어 있으며, 표면 실장부(310)는 제 1 금형(300a)에 둘러사여 외부에서 보이지 않는 것을 도시한 것이다.
이어서 도 3c 및 도 3d에 도시된 바와 같이, 표면 실장부(310)가 고정된 제 1 금형(300a, 300b) 상에 제 2 금형(320)을 고정시키고, 렌즈 재료(325')를 주입한다.
먼저, 도 3c에 도시된 바와 같이 표면 실장부(310)가 고정된 제 1 금형(300a, 300b) 상에 제 2 금형(320)을 형성한다. 도 3c에서 제 2 금형(320)은 내 부에 반구형의 빈 공간(325)이 형성된 육면체로 도시되어 있다. 여기서, 빈 공간(325)은 렌즈 재료가 주입되어 렌즈가 형성될 위치이다. 따라서, 형성하고자 하는 렌즈의 형상에 따라 다른 형상의 공간이 형성될 수도 있다. 그리고, 제 2 금형(320)은 제 1 금형(300a, 300b) 상에 고정되어, 후술하는 바와 같이 빈 공간(325)에 렌즈 재료가 주입될 수 있어야 한다. 또한, 제 2 금형(320) 내부의 빈 공간(325) 내에 표면 실장부(310)가 위치하여야 함은 당연하다.
이어서, 도 3d에 도시되 바와 같이 제 2 금형(320) 내부에 렌즈 재료(325')를 주입한다. 이 때, 렌즈 재료(325') 제 1 금형(300a, 300b) 또는 제 2 금형(320)을 통하여 주입되어야 하므로, 제 1 금형 또는 제 2 금형에 그러한 통로가 형성되어 있어야 할 것이다. 여기서, 렌즈 재료(325')은 플라스틱 수지 등으로 이루어질 수 있으며, 주입될 때는 유동성을 띠어서 제 2 금형(320) 내부의 공간을 채워야 한다. 그리고, 렌즈 재료(325')의 주입 공정이 완료되면, 표면 실장부(310)는 렌즈 재료(325')의 내부에 위치하여야 한다.
그리고, 렌즈 재료(325')의 경화 공정 등을 통하여 렌즈 재료(325')를 처리하면 렌즈가 형성된다. 이 때, 표면 실장부(310)는 그 일부가 렌즈 내부에 단단히 고정되어야 하며, 제 1,2 금형은 렌즈와 용이하게 분리할 수 있어야 한다.
이어서, 제 1,2 금형을 제거하면 도 3e에 도시된 바와 같이 렌즈가 완성된다. 즉, 완성된 렌즈(325')는 표면 실장부(310)가 고정되어 있으며, 도 3e에서 한 쌍의 'ㄱ'자형의 표면 실장부(310)가 도시되어 있으나, 표면 실장부(310)는 렌즈를 기판 상에 고정시킬 수 있으면, 그 개수와 형상이 상이하여도 된다. 그리고, 본 실 시예에서는 렌즈로 표시한 부분은 상술한 렌즈의 일실시예에서 굴절부라 표시한 부분이다.
상술한 렌즈의 제조방법의 일실시예에 따라 제조된 렌즈는, 표면 실장부를 통하여 기판 등에 간편하고 단단하게 고정시킬 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 발광 소자 패키지의 일실시예의 단면도이다. 도 3를 참조하여 본 발명에 따른 발광 소자 패키지의 일실시예를 설명하면 다음과 같다.
본 실시예는 상술한 렌즈의 일실시예가 고정된 발광 소자 패키지로서, 기판(400) 상에 발광부(410)가 형성되어 있고, 렌즈(325')가 표면 실장부(310)를 통하여 기판(400) 상에 고정되어 있다. 여기서, 기판(printed circuit board:PCB, 400)은 발광 소자를 구동시킬 회로 등이 내장되어 있고, 표면 실장부(310)가 고정되어 있다. 도 4에서 표면 실장부의 제 2 부(310b)가 기판(400)의 표면에 고정되어 있으나, 기판(400) 내부에 주입되어 고정될 수도 있다. 그리고, 표면 실장부의 제 1 부(310a)는 렌즈(325')에 고정되어 있다. 또한 발광부(410)는 렌즈(325')에 둘러싸여 있어서, 발광부(410)에서 방출되는 빛이 렌즈(325')를 통하여 굴절되어 경로가 변경되어 외부로 방출된다. 즉, 발광부(410)는 렌즈(325')에 둘러싸여 있으나, 도 4에서는 이와 무관하게 도시한 것이다.
그리고, 도 4에서 발광부(410)는 기판(400) 상에 접하여 형성되어 있으나, 서로 이격되어 형성될 수도 있다. 또한, 발광부(410)가 도 4에 도시된 바와 같이 렌즈(325')의 내부에 위치하려면, 렌즈(325')는 내부에 발광부(410)가 포함될 공간이 형성되어야 한다. 따라서 이러한 렌즈를 제조하려면, 상술한 렌즈 제조방법의 일실시예에서 제 1 금형의 중앙부 상에 볼록한 부분을 형성하여 렌즈의 중앙에 빈 공간을 형성할 수 있다. 그리고, 렌즈(325')는 반드시 반구형이 아니어도 무방하나, 발광부(325')에서 방출되는 빛을 외부로 굴절시켜 진행시켜야 하고, 표면 실장부(310)를 통하여 기판(400) 상에 고정되어야 한다. 그리고, 표면 실장부(310)는 도 4에서 2개가 도시되어 있으나, 1개 이상이어도 됨은 상술한 바와 같다. 그리고, 발광부(410)는 LED(light emitting diode)와 같이 빛을 방출할 수 있는 장치이어야 한다.
상술한 설명한 본 발명에 따른 발광 소자 패키지의 일실시예의 작용을 설명하면 다음과 같다.
본 실시예에서 렌즈는 표면 실장부를 통하여 기판 상에 고정되므로 종래와 달리 접착제를 사용하여 고정시키지 않는다. 따라서, 렌즈가 기판 상의 소정 위치에 정확하고 단단하게 고정되어 발광부에서 방출된 빛을 굴절시켜, 설계된 각도로 빛을 방출할 수 있다.
본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 첨부된 청구범위에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명이 속한 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 변형이 가능해도 이러한 변형은 본 발명의 범위에 속한다.
상기에서 설명한 본 발명에 따른 렌즈, 그 제조 방법 및 발광 소자 패키지의 효과를 설명하면 다음과 같다.
첫째, 발광 소자와 렌즈를 기판 상에 정확히 정렬할 수 있다.
둘째, 발광 소자와 렌즈를 간이하고 저렴하게 기판 상에 정렬할 수 있다.

Claims (7)

  1. 입사광을 굴절시켜 투과시키는 굴절부; 및
    상기 굴절부에 형성된 적어도 하나의 표면 실장부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 렌즈.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 표면 실장부는,
    상기 굴절부 내에 고정된 제 1 부와, 상기 굴절부를 고정시킬 기판에 부착될 수 있는 제 2 부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 렌즈.
  3. 표면 실장부를 준비하는 단계;
    상기 표면 실장부를 제 1 금형 상에 고정시키는 단계;
    상기 제 1 금형 상에 제 2 금형을 고정시키고, 상기 제 2 금형 내에 렌즈 재료를 주입하는 단계; 및
    상기 렌즈 재료를 처리하여 렌즈를 형성한 후, 상기 제 1 금형과 제 2 금형을 제거하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 렌즈 제조방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 표면 실장부를 준비하는 단계는,
    상기 렌즈에 고정될 제 1 부와, 상기 렌즈를 고정시킬 기판에 부착될 제 2 부로 이루어지는 표면 실장부를 적어도 하나 준비하는 것을 특징으로 하는 렌즈 제 조방법.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 금형은 좌측부와 우측부로 이루어지고,
    상기 표면 실장 부품을 제 1 금형 상에 고정시키는 단계는,
    상기 표면 실장부의 양 방향에서 상기 좌측부와 우측부를 결합하여 상기 표면 실장부의 고정시키는 것을 특징으로 하는 렌즈 제조방법.
  6. 발광부가 구비된 기판;
    상기 발광부에서 방출된 빛을 굴절시켜 투사하는 렌즈; 및
    상기 렌즈를 상기 기판에 고정시키는 표면 실장부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 발광 소자 패키지.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 표면 실장 부는,
    상기 렌즈에 고정된 제 1 부와, 상기 기판에 고정된 제 2 부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 발광 소자 패키지.
KR1020060094629A 2006-09-28 2006-09-28 렌즈, 그 제조방법 및 발광 소자 패키지 KR100774218B1 (ko)

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