KR100894168B1 - Phosphor filter, method of manufacturing phosphor filter, semiconductor package using phosphor filter, and method of manufacturing semiconductor package using phosphor filter - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 형광체 필터와 그의 제조방법과 형광체 필터를 이용한 반도체 패키지 및 형광체 필터를 이용한 반도체 패키지의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 백색 발현을 가능하게 하도록 한 형광체 필터와 그의 제조방법과 형광체 필터를 이용한 반도체 패키지 및 형광체 필터를 이용한 반도체 패키지의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a phosphor filter, a method for manufacturing the same, and a method for manufacturing a semiconductor package using the phosphor filter and a semiconductor package using the phosphor filter. It relates to a semiconductor package using and a method for manufacturing a semiconductor package using a phosphor filter.
일반적으로, 조명기구 등에 채용되어 백색 LED를 구현하는 방법으로는, 가시광 영역중 파장이 대략 430nm∼470nm인 청색 LED칩과 YAG계의 형광체(예컨대, yellow phosphor)를 조합하는 방법, 및 UV LED칩과 적색/녹색/청색 형광체를 조합하는 방법, 적색/녹색/청색 LED칩을 조합하는 방법 등이 있다. 백색 LED를 저렴하게 구현할 수 있고 광효율이 높다라는 등의 이유로 인해 첫 번째 방법이 주로 많이 사용된다.In general, a method of implementing a white LED by being used in a luminaire or the like includes a method of combining a blue LED chip having a wavelength of approximately 430 nm to 470 nm in a visible light region with a YAG-based phosphor (eg, yellow phosphor), and a UV LED chip. And a method of combining red / green / blue phosphors, and a method of combining red / green / blue LED chips. The first method is often used due to the low cost and high efficiency of white LEDs.
청색 LED칩과 YAG계의 형광체(예컨대, yellow phosphor)를 조합하여 백색 LED를 구현하게 되면 도 1에 예시된 바와 같은 구조가 된다. When a white LED is implemented by combining a blue LED chip and a YAG-based phosphor (eg, yellow phosphor), the structure is illustrated in FIG. 1.
도 1의 LED패키지는, LED칩(14); LED칩(14)이 실장되는 제 1기판(10); 제 1기판(10)상에 배치되며 LED칩(14)이 실장되는 영역에 상응하는 영역에 캐비티가 형성된 제 2기판(20); 제 1기판(10)에 소정 형태로 형성되고 와이어(16)를 매개로 하여 LED칩(14)에 접속된 패턴 전극(12a, 12b); 및 형광체(예컨대, yellow phosphor) 및 실리콘(또는 에폭시)이 소정의 배합비율에 따라 배합된 후 LED칩(14)을 덮도록 충전된 형광체층(18)을 구비한다. 제 1기판(10)을 하부 기판이라 하고, 제 2기판(20)을 상부 기판이라 하여도 된다.The LED package of Figure 1, the
이러한 LED패키지에서 형광체층(18)을 형성시키기 위해 제조사마다 다양한 방식을 채택한다. In order to form the
그 중에서 많이 사용되고 있는 방식이 주사기(도시 생략)를 이용하여 LED칩(14)의 주변에 정량의 형광체를 도팅하는 방식이다. 이 방식을 사용하는 기기를 보통 디스펜서(dispenser)라고 한다. Among them, a method that is frequently used is a method of doping phosphors in the vicinity of the
디스펜서에 의해 제조된 LED패키지는 도 2의 (b)에서와 같이 기판(30)에 형성된 캐비티내에 충전되는 형광체층(18)의 상면이 수평을 유지하는 것이 가장 바람직하다. 그러나, 주사기(도시 생략)로 도팅되는 형광체의 양변화 및 액상장력 등으로 인하여 형광체층(18)의 수평 몰드가 어렵다. 도팅되는 형광체의 양의 많고 적음에 따라 도 2의 (a)와 같이 형광체층(18)의 상면이 오목하게 된다거나 도 2의 (c)와 같이 볼록하게 된다. 그로 인해 디스펜서에 의해 제조되는 LED패키지들의 색좌 표 산포가 넓다. 이는 다량의 등외품들이 지속적으로 발생됨을 의미한다.The LED package manufactured by the dispenser is most preferably such that the upper surface of the
도 3a의 데이터 시트상의 색좌표 데이터(chrom x, chrom y)에 근거한 그래프(도 3b 참조)를 보더라도 등외품(A)으로 분류되는 비율이 높음을 알 수 있다. Even when looking at the graph (refer to FIG. 3B) based on the color coordinate data (chrom x, chrom y) on the data sheet of FIG. 3A, it can be seen that the ratio classified as the outlier (A) is high.
등외품은 LED칩(14)을 둘러싸고 있는 형광체층(18)의 두께가 일정하지 않기 때문에 LED칩(14)에서 발생된 광이 형광체층(18)을 통과하는 경로에 변화가 발생된다. 이는 피사체에 광을 비추었을 경우 비춰지는 광의 가장자리를 따라 노란띠(yellow ring)가 발생됨을 의미한다. 노란띠는 외관상 좋은 느낌을 주지 않을 뿐만 아니라 일반 카메라 후레쉬에서는 사진 촬영시 사진의 품질을 저하시키는 주요 원인이 된다. Since the thickness of the
다시 말해서, LED칩(14)의 모든 출광면이 균일한 두께의 형광체층으로 에워싸여져 있다면 LED칩(14)에서 출광된 광이 어느 방향으로 가더라도 그 형광체층을 통과하기까지의 이동경로의 길이가 모두 동일하여 노란띠가 발생되지 않겠지만, 등외품의 경우 LED칩(14)을 에워싸고 있는 형광체층의 두께가 불균일하기 때문에 광이 비춰지는 가장자리를 따라 노란띠가 발생된다. 그로 인해 광효율이 저하되는 문제가 있다.In other words, if all the light emitting surfaces of the
그래서, 본 출원인은 노란띠를 제거하기 위한 구성으로 도 4에 도시된 바와 같은 엘이디 패키지를 제안한 바 있다. Thus, the applicant has proposed an LED package as shown in Figure 4 as a configuration for removing the yellow stripe.
도 4의 엘이디 패키지는, 캐비티가 형성된 기판(100); 캐비티내의 발광소자 실장영역에 실장되는 LED칩(14); LED칩(14)을 패턴 전극(도시 생략)에 전기적으로 연결시키는 와이어(16); 및 LED칩(14)의 상부에서 LED칩(14)과 이격되게 수평으로 설치된 형광체 필터(108)를 포함한다. 형광체 필터(108)는 평판의 투명 유리(104); 및 투명 유리(104)의 상면에 형성된 형광체층(106)으로 구성된다. 투명 유리(104)의 사이즈(가로*세로)와 형광체층(106)의 사이즈(가로*세로)는 상호 동일하다.The LED package of FIG. 4 includes a
도 4와 같은 구성에 의하면, 투명 유리(104)가 평판을 이루며 수평하게 설치되고 투명 유리(104)의 상면에 형광체층(106)이 균일한 두께로 형성된다. 이는 종래의 수평 몰드가 어렸웠던 점을 간단하게 해결한 구성이다. 이로 인해, LED칩(14)에서 방출되는 광이 균일한 두께의 형광체 필터(108)를 통과하므로 색좌표 산포가 안정화되어 수율 향상에 큰 기여를 한다. According to the configuration as shown in FIG. 4, the
이와 같은 도 4의 구성에 대하여 렌즈를 부착하지 않은 채로 실험을 해 본 결과, 사람이 보았을 때 노란띠의 발생을 거의 인지하지 못하지만 계측장비 등에 의해 미세하게나마 노란띠의 생성을 확인할 수 있었다. 즉, LED칩(14)의 측면으로 방사되는 광속은 대략 10% 미만으로서 빛의 세기가 약하다. 이와 같은 빛은 형광체층(106)을 통과하면 노란색의 빛을 띠게 된다. 그리고, 렌즈를 부착하고 실험을 해 본 결과 약간의 청색띠의 발생을 확인할 수 있었다.As a result of experiments without the lens attached to the configuration of FIG. 4, the generation of yellow bands can be confirmed by the measuring equipment and the like even though the generation of yellow bands is hardly recognized by humans. That is, the luminous flux emitted to the side of the
이에 분발하여, 본 출원인은 노란띠 제거를 위한 연구 및 실험을 다각도로 수행하였으며, 그 중의 하나로 도 5의 (a)에서와 같이 형광체 필터의 테두리에 검정색의 잉크(109)를 칠하고서 실험을 해 본 결과 도 5의 (b)에서와 같이 노란띠가 완전히 제거되는 현상을 찾게 되었다. In this regard, the Applicant has conducted research and experiments for removing yellow bands at various angles. As one of them, the experiment was performed by applying
본 발명은 상기한 종래의 사정을 감안하여 제안된 것으로, 노란띠의 발생을 완전히 제거하도록 한 형광체 필터와 그의 제조방법과 형광체 필터를 이용한 반도체 패키지 및 형광체 필터를 이용한 반도체 패키지의 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been proposed in view of the above-described conventional circumstances, and provides a phosphor filter and a method for manufacturing the semiconductor package using the phosphor filter and a method for manufacturing the semiconductor package using the phosphor filter to completely eliminate yellow band generation. The purpose is.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 형광체 필터를 이용한 반도체 패키지의 제조방법은, 평판의 투명기재에 투명기재의 면적보다 면적이 더 작은 형광체층을 형성하여 형광체 필터를 준비하는 제 1과정; 형광체층의 면적보다 면적이 더 큰 캐비티를 포함한 기판을 준비하는 제 2과정; 캐비티의 저면에 발광소자를 실장하는 제 3과정; 및 발광소자가 실장된 캐비티의 상부에 형광체 필터를 설치하는 제 4과정을 포함한다.In order to achieve the above object, a method of manufacturing a semiconductor package using a phosphor filter according to a preferred embodiment of the present invention includes preparing a phosphor filter by forming a phosphor layer having a smaller area than that of the transparent substrate on a transparent substrate of a plate. The first process of doing; Preparing a substrate including a cavity having an area larger than that of the phosphor layer; A third step of mounting a light emitting element on the bottom of the cavity; And a fourth process of installing a phosphor filter on the cavity in which the light emitting device is mounted.
제 1과정에서는, 투명기재상에 댐을 형성하고 댐의 내부에 형광체층을 충전시킨다.In the first process, a dam is formed on a transparent substrate and a phosphor layer is filled in the dam.
제 1과정에서는, 투명기재를 에칭하여 충전부를 형성하고 충전부의 내부에 형광체층을 충전시킨다.In the first step, the transparent base material is etched to form a filling portion, and the phosphor layer is filled in the filling portion.
본 발명의 실시예에 따른 형광체 필터를 이용한 반도체 패키지는, 발광소자 실장영역을 갖춘 캐비티를 포함하는 반도체 패키지에 있어서,In a semiconductor package using a phosphor filter according to an embodiment of the present invention, in a semiconductor package including a cavity having a light emitting element mounting region,
발광소자 실장영역에 실장되는 발광소자; 및 평판의 투명기재 및 투명기재에 형성된 형광체층을 갖추고 캐비티의 상부에 설치되는 형광체 필터를 포함하고,A light emitting device mounted on a light emitting device mounting region; And a phosphor filter having a transparent substrate on the plate and a phosphor layer formed on the transparent substrate, the phosphor filter being installed on an upper portion of the cavity,
형광체층의 면적이 캐비티의 면적에 비해 작은 것을 특징으로 한다.The area of the phosphor layer is small compared to the area of the cavity.
형광체층의 주위에는 댐이 형성되고, 형광체층이 댐의 내부에 충전되어 있다.A dam is formed around the phosphor layer, and the phosphor layer is filled inside the dam.
투명기재의 일면에 충전부가 형성되고, 형광체층이 충전부의 내부에 충전된다.A charging unit is formed on one surface of the transparent substrate, and the phosphor layer is filled inside the charging unit.
발광소자와 형광체 필터 사이에는 매질이 충전되고, 충전된 매질의 일부와 형광체 필터가 상호 중첩되지 않는다.A medium is filled between the light emitting element and the phosphor filter, and a part of the filled medium and the phosphor filter do not overlap each other.
형광체 필터의 상부에 확산층이 추가로 형성된다.A diffusion layer is further formed on top of the phosphor filter.
형광체층의 면적은 발광소자의 지향각 및 발광소자의 전방으로의 광방출량에 따라 결정된다.The area of the phosphor layer is determined according to the directivity angle of the light emitting element and the amount of light emitted toward the front of the light emitting element.
본 발명의 실시예에 따른 형광체 필터는, 평판의 투명기재; 및 투명기재의 일면에 형성되고 투명기재보다도 면적이 작은 형광체층을 포함한다.Phosphor filter according to an embodiment of the present invention, the transparent substrate of the flat plate; And a phosphor layer formed on one surface of the transparent substrate and having a smaller area than the transparent substrate.
형광체층은 댐으로 둘러싸여진다.The phosphor layer is surrounded by a dam.
형광체층은 투명기재의 일면에 오목하게 형성된 충전부에 충전된다.The phosphor layer is filled in the charging unit formed concave on one surface of the transparent substrate.
본 발명의 실시예에 따른 형광체 필터의 제조방법은, 평판의 투명기재를 준비하는 제 1과정; 및 투명기재의 일면에 투명기재보다도 면적이 작은 형광체층을 형성하는 제 2과정을 포함한다.A method of manufacturing a phosphor filter according to an embodiment of the present invention, the first process of preparing a transparent substrate of the plate; And a second process of forming a phosphor layer having a smaller area than that of the transparent substrate on one surface of the transparent substrate.
제 2과정에서는, 투명기재의 일면에 댐을 형성하고 댐의 내부에 형광체층을 충전시킨다.In the second process, a dam is formed on one surface of the transparent substrate and the phosphor layer is filled in the dam.
제 2과정에서는, 투명기재의 일면에 충전부를 형성하고 충전부의 내부에 형광체층을 충전시킨다.In the second process, a charging unit is formed on one surface of the transparent substrate and the phosphor layer is filled in the charging unit.
제 2과정은 스퀴즈 방식과 스핀 코팅 방식과 도팅 방식 및 스프레이 방식중 어느 한 방식을 이용하여 충전한다.The second process is filled using any one of a squeeze method, a spin coating method, a dotting method, and a spray method.
이러한 구성의 본 발명에 따르면, 평판의 투명기재에 형성시킨 형광체층의 면적을 캐비티의 개구부의 면적에 비해 작게 한 형광체 필터를 캐비티에 설치시킴으로써 발광소자를 발광시켰을 경우 노란띠의 발생을 제거하게 된다.According to the present invention having such a configuration, the yellow light band is eliminated when the light emitting device emits light by installing a phosphor filter in the cavity in which the area of the phosphor layer formed on the transparent substrate of the plate is smaller than the area of the opening of the cavity. .
종래에 비해 색좌표의 산포가 안정화된다. 이로 인해, 등외품 발생율을 현격하게 줄이게 되어 수율을 향상시킨다.Compared with the prior art, the dispersion of color coordinates is stabilized. This significantly reduces the incidence of isochronous products and improves the yield.
종래의 방식에 비해 광효율이 향상되는 효과가 있다.Compared with the conventional method, the light efficiency is improved.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 형광체 필터 및 그의 제조방법과 그 형광체 필터를 이용한 반도체 패키지에 대하여 설명하면 다음과 같다. 이하에서는 엘이디(LED) 패키지를 최적의 실시예로 설정하여 설명한다. 그리고, 엘이디 패키지는 세라믹 패키지, 플라스틱 패키지, 리드 프레임 타입 패키지, 플라스틱 + 리드 프레임 타입 패키지 등 모든 SMD 타입 패키지에 적용가능한 것으로 보면 된다. Hereinafter, a phosphor filter, a manufacturing method thereof, and a semiconductor package using the phosphor filter of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. Hereinafter, the LED package will be described as an optimal embodiment. In addition, the LED package may be applied to all SMD type packages such as ceramic packages, plastic packages, lead frame type packages, and plastic + lead frame type packages.
본 발명의 청구항에 기재된 형광체층의 면적은 투명 유리의 일면에 도포되어 있는 형광체층의 도포 영역을 의미한다. 형광체층이 원형상으로 형성되는 경우에는 소정의 직경을 가질 것이고, 형광체층이 사각 형상이라면 소정의 사이즈(가로*세로)를 가질 것이다. 다시 말해서, 본 발명에서 형광체층은 투명 유리의 일면을 모두 덮는 것이 아니라 투명 유리의 일면의 테두리 부분을 제외한 나머지 부분을 덮는다. 이와 같이 투명 유리의 일면에서 형광체층이 도포된 영역을 형광체층의 면적으로 보면 된다.The area of the phosphor layer according to the claims of the present invention means an application region of the phosphor layer applied to one surface of the transparent glass. If the phosphor layer is formed in a circular shape, it will have a predetermined diameter, and if the phosphor layer has a rectangular shape, it will have a predetermined size (horizontal * vertical). In other words, in the present invention, the phosphor layer does not cover all of one surface of the transparent glass but covers the remaining portions except the edge portion of one surface of the transparent glass. Thus, the area | region to which the fluorescent substance layer was apply | coated on one surface of transparent glass may be considered as the area of a fluorescent substance layer.
본 발명의 청구항에 기재된 캐비티의 면적은 이하의 실시예의 하부 캐비티의 면적을 의미하는 것으로서, 형광체 필터가 설치되는 하부 캐비티의 개구부의 직경 또는 사이즈(가로*세로)를 의미한다. 물론, 캐비티가 상부 캐비티 및 하부 캐비티로 구획되지 않고 동일 직경 또는 사이즈의 하나의 캐비티로 되어 있는 경우에는 그 하나의 캐비티의 개구부의 직경 또는 사이즈(가로*세로)를 의미한다. 따라서, 청구항에 기재된 형광체층의 면적이 캐비티의 면적에 비해 작다라는 것은 형광체층이 캐비티의 개구부를 모두 덮는 것이 아니라 캐비티의 테두리 부분을 제외한 나머지 영역을 덮고 있음을 표현한 것이다. 또한, 본 발명의 청구항에 기재된 형광체층의 면적이 투명기재의 면적에 비해 작다라는 것도 형광체층이 투명기재(투명 유리)의 일면을 모두 덮는 것이 아니라 투명기재(투명 유리)의 일면의 테두리 부분을 제외한 나머지 영역을 덮고 있음을 표현한 것으로 이해하면 된다.The area of the cavity described in the claims of the present invention means the area of the lower cavity of the following example, and means the diameter or the size (horizontal * vertical) of the opening of the lower cavity in which the phosphor filter is installed. Of course, when the cavity is not partitioned into the upper cavity and the lower cavity and is one cavity of the same diameter or size, it means the diameter or size (horizontal * vertical) of the opening of the one cavity. Therefore, the fact that the area of the phosphor layer described in the claims is smaller than the area of the cavity expresses that the phosphor layer covers the remaining area except for the edge portion of the cavity rather than covering all the openings of the cavity. In addition, the fact that the area of the phosphor layer according to the claims of the present invention is smaller than that of the transparent base material does not cover the entire surface of the transparent base material (transparent glass) but rather the edge of one side of the transparent base material (transparent glass). It is understood that the expression represents covering the remaining area except for the above.
이하의 실시예들은 도 5에서와 같이 형광체 필터의 테두리에 검정색의 잉크를 칠하였을 경우 노란띠가 완전히 제거되는 현상에 착안하여 검정색의 잉크 부분이 차지하는 영역을 제거하는 것에서부터 시작되었다. The following embodiments start with removing the area occupied by the black ink part, paying attention to the phenomenon that the yellow band is completely removed when the black ink is painted on the edge of the phosphor filter as shown in FIG. 5.
(제 1실시예)(First embodiment)
도 6 및 도 7는 본 발명의 제 1실시예에 따른 형광체 필터 및 이를 이용한 반도체 패키지의 구성을 설명하기 위한 도면이다. 6 and 7 are views for explaining the configuration of the phosphor filter and the semiconductor package using the same according to the first embodiment of the present invention.
제 1실시예의 형광체 필터(110)는 평판의 투명 유리(105); 및 투명 유리(105)의 일면(상면)에 형성된 형광체층(107)을 포함한다. The
투명 유리(105)는 소정치 이상(예컨대, 90% 이상)의 광투과율을 갖는다. 투명 유리(105)는 광투과율을 향상시키기 위해 AR코팅처리된다. 또한, 투명 유리(105)는 열강화처리된다. The
형광체층(107)에 사용되는 형광체는 노란색의 형광체이다. 이는 LED칩(42)이 청색광을 출력하는 것으로 가정한 경우로서, 백색광을 만들기 위한 것이다. 만약, LED칩(42)에서 출력되는 광의 색깔이 청색이 아니라면 백색광을 만들기 위해 형광체의 색상도 바뀌어야 한다. The phosphor used for the
형광체층(107)은 사각 형상으로 이루어지고, 투명 유리(105)의 면적에 비해 작은 면적을 갖는다. 예를 들어, 제 1실시예에서는 투명 유리(105)의 사이즈를 대략 3.0*3.0mm 정도로 하고, 형광체층(107)의 사이즈를 대략 1.6*1.6mm 정도로 하였다. 이러한 수치는 실험에 의해 구해진 것이다.The
형광체층(107)은 투명 유리(105)의 상면에 형성되는 것이 저면에 형성되는 것에 비해 유리하다. 이는 이후에 설명할 다른 실시예에서도 마찬가지이다. 형광체층(107)이 투명 유리(105)의 저면에 있게 되면 형광체층(107)을 통과한 광이 투명 유리(105)를 통과할 때까지 투명 유리(105)의 내부에서 난반사를 행하기 때문이다. 형광체층(107)이 투명 유리(105)의 상면에 위치하게 되면 형광체층(107)을 통과한 광은 바로 외부로 나가기 때문에 난반사 발생이 없게 된다. 그리고, 형광체층(107)이 투명 유리(105)의 저면에 있게 되면 LED칩(42)으로부터의 열에 의해 열화가 발생할 가능성이 있다. 형광체층(107)에는 알갱이 형상의 형광체와 실리콘(또는 에폭시)이 소정의 배합비율로 배합되어 있다.The
제 1실시예의 형광체 필터(110)를 이용하여 엘이디 패키지를 완성시키게 되면 도 7과 같이 된다. When the LED package is completed by using the
제 1실시예의 엘이디 패키지는, 캐비티(46)가 형성된 기판(40); 캐비티(46)내의 발광소자 실장영역에 실장되는 LED칩(42); LED칩(42)을 패턴 전극(도시 생략)에 전기적으로 연결시키는 와이어(44); 및 LED칩(42)의 상부에서 LED칩(42)과 이격되게 수평으로 설치된 형광체 필터(110)를 포함한다. The LED package of the first embodiment includes a
기판(40)은 LED칩(42)을 고밀도로 실장할 수 있는 기판이면 된다. 예를 들어, 알루미나(alumina), 수정(quartz), 칼슘지르코네이트(calcium zirconate), 감람석(forsterite), SiC, 흑연, 용융실리카(fusedsilica), 뮬라이트(mullite), 근청석(cordierite), 지르코니아(zirconia), 베릴리아(beryllia), 및 질화알루미늄(aluminum nitride), LTCC(low temperature co-fired ceramic) 등이 기판(40)의 재질이 될 수 있다. 그리고, 기판(40)을 바리스터 재질로 구성시켜 ESD 방지 기능을 추가로 구현할 수도 있다.The board |
기판(40)의 캐비티(46)는 상부 캐비티(46a) 및 하부 캐비티(46b)로 구획된 다. 상부 캐비티(46a)의 사이즈 또는 직경이 하부 캐비티(46b)의 사이즈 또는 직경에 비해 크다. 상부 캐비티(46a)와 하부 캐비티(46b)는 직각의 단면 구조로 형성된다. The
형광체 필터(110)는 하부 캐비티(46b)의 개구부를 덮는다. 형광체 필터(110)의 형광체층(107)의 사이즈(가로*세로)는 하부 캐비티(46b)의 면적에 비해 작다.The
LED칩(42)은 하부 캐비티(46b)내의 발광소자 실장영역에 실장된다. LED칩(42)의 양측면과 그에 대면하는 하부 캐비티(46b)의 측면간의 거리 및 LED칩(42)의 상면과 그에 대면하는 형광체 필터의 하면간의 거리는 상호 동일한 것이 가장 바람직하다. The
LED칩(42)과 형광체 필터(110) 사이의 공간내에는 매질(예컨대, 공기 또는 실리콘(또는 에폭시))(48)이 수용된다. 매질(48)을 투명한 실리콘으로 하는 것이 공기로 하는 것에 비해 광효율이 뛰어나다.A medium (eg, air or silicon (or epoxy)) 48 is accommodated in the space between the
형광체 필터(110)의 상면에는 확산층(56)이 추가로 형성된다. 확산층(56)에는 예컨대 Al2O3 의 디퓨저(diffuser)와 실리콘(또는 에폭시)이 소정의 배합비율로 배합되어 있다. 디퓨저의 배합비율에 따라 광특성 변화가 있을 수 있으므로, 디퓨저의 배합비율에 대한 범위는 광특성을 고려하여 정하면 된다. 실제적으로 디퓨저는 예를 들어 별모양 또는 톱니바퀴 모양과 같은 단면을 갖는다. 확산층(56)내에서 디퓨저에 의한 광의 반사(산란)가 많이 발생하여 확산의 효과를 얻게 된다. 확산층(56)은 혹여 발생할 노란띠에 대한 제거의 정확성을 보다 높이기 위해 부수적으 로 채용되는 요소이다. 필요에 따라서는 확산층(56)을 형성시키지 않고 에어(air) 상태로 두어도 된다.A
도 8은 본 발명의 제 1실시예를 테스트한 결과를 나타내는 사진이다. 도 8의 (a)에서는 사각 형상의 형광체층(107)을 갖는 형광체 필터가 확산층(56)에 의해 덮여 있어서 보이지 않음을 나타낸다. 도 8의 (a)와 같은 형광체 필터가 장착된 엘이디 패키지를 도 8의 (b)의 지지구(112)의 중앙에 설치시킨 후에 LED칩(42)을 발광시켰다. 그 결과, 도 8의 (c)에서와 같이 노란띠가 제거됨을 확인하였다.8 is a photograph showing the results of testing the first embodiment of the present invention. FIG. 8A shows that the phosphor filter having the
제 1실시예에 대한 테스트시, 예를 들어 기판(40)의 사이즈를 5.0*5.0mm로 하였고 상부 캐비티(46a)의 사이즈는 4.0*4.0mm로 하였고 하부 캐비티(46b)의 사이즈는 2.6*2.6mm로 하였다. LED칩(42)과 형광체층(107)까지의 간격을 대략 2.8mm±0.3mm로 하였다. LED칩(42)의 지향각을 120도로 하였다. LED칩(42)에서 방출되는 광량의 90% 정도가 전방(즉, 형광체 필터측)으로 입사되고 나머지 10% 정도의 광량이 양측방으로 방출되는 것으로 하였다. 물론, 전방으로 방출되는 광량을 80%로 하고 20%의 광량이 양측방으로 방출되는 것으로 하였을 경우에도 도 8의 (c)에서와 같이 노란띠가 제거되는 결과를 얻었다. 다시 말해서, 투명 유리(105)의 상면의 형광체층(107)의 면적이 광원이 방사되는 각도만큼되므로 노란띠 및 청색띠가 발생되지 않았다.In the test for the first embodiment, for example, the size of the
그런데, 제 1실시예의 형광체 필터가 채용된 엘이디 패키지를 조명기구에 사용하고 렌즈를 부착시켰을 경우 전방에서 보았을 때 사각 형상의 광원이 발생하여 미관상 좋지 않다. 형광체층(107)의 두께를 원하는 두께로 하기 위해서는 여러 번의 인쇄가 실시되어야 한다. 원하는 두께까지의 인쇄를 하였다고 하더라도 인쇄 과정에서 원하는 면적을 벗어나게 인쇄되는 영역이 발생되어 후처리 공정이 추가적으로 발생되는 번거러움이 있다. 또한, 여러 번의 인쇄를 함에 따라 건조 시간 역시 길어지게 된다.However, when the LED package employing the phosphor filter of the first embodiment is used for a lighting fixture and a lens is attached, a rectangular light source is generated when viewed from the front, which is not good in appearance. In order to make the thickness of the phosphor layer 107 a desired thickness, several printings should be performed. Even if the printing to the desired thickness, the printing area is generated outside the desired area in the printing process, there is a hassle that additional post-processing occurs. In addition, the drying time also becomes longer as several times of printing.
(제 2실시예)(Second embodiment)
도 9 및 도 10은 본 발명의 제 2실시예에 따른 형광체 필터의 구성을 설명하기 위한 도면이다. 제 2실시예는 제 1실시예에서 발생된 렌즈 부착시 사각 형상의 광원을 없애고 형광체층 형성을 위한 여러 번의 인쇄 공정을 단순화시키기 위한 것이다. 9 and 10 are views for explaining the configuration of the phosphor filter according to a second embodiment of the present invention. The second embodiment is to eliminate the square light source and simplify the printing process for forming the phosphor layer when attaching the lens generated in the first embodiment.
제 2실시예는 제 1실시예와 비교하였을 때 형광체 필터의 형상에서 차이날 뿐 나머지 부분은 모두 동일하다. 즉, 제 1실시예의 형광체층(107)은 사각 형상이었으나, 제 2실시예의 형광체층(107)은 원형이다. Compared to the first embodiment, the second embodiment differs only in the shape of the phosphor filter, and all other parts are the same. That is, the
제 2실시예에 의한 반도체 패키지(엘이디 패키지)의 구성에 대해서는 도면으로 제시하지 않았다. 동종업계에 종사하는 자라면 원형의 형광체층(107)을 갖는 형광체 필터(110)를 제 1실시예의 기판에 그대로 적용시키면 원하는 엘이디 패키지를 얻을 수 있음을 쉽게 알 수 있다. The configuration of the semiconductor package (LED package) according to the second embodiment is not shown in the drawings. Those skilled in the art can readily see that the desired LED package can be obtained by applying the
제 2실시예에서는 형광체를 도팅하여 원형의 형광체층(107)을 형성시켰다. 인쇄 방식 대신에 도팅 방식을 채택함에 따라 형광체층 형성이 보다 수월하다. 제 2실시예에서는 형광체를 도팅함에 따라 투명 유리(105)의 상면에 형광체가 넓게 퍼진다. 형광체를 도팅할 때 형광체의 함량은 대략 45% ~ 55% 정도로 한다. 투명 유리(105)의 사이즈를 대략 3.0*3.0mm 정도로 가정한다면 제 2실시예의 형광체층(107)의 직경은 대략 1.8mm 정도가 된다. 제 2실시예의 형광체층(107)은 도 10에 예시된 바와 같이 중앙부에 비해 테두리부의 두께가 조금 작게 된다. In the second embodiment, the phosphor was doped to form a
형광체층(107)에 사용되는 노란색의 형광체의 양을 대략 45%, 50%, 55% 정도로 하고 테스트하였을 경우에 노란띠가 제거됨을 확인할 수 있었다. When the amount of the yellow phosphor used for the
도 11은 본 발명의 제 2실시예를 테스트한 결과를 나타내는 사진이다. 도 11의 (a)는 형광체의 함량을 45%로 한 경우이고, 도 11의 (b)는 형광체의 함량을 50%로 한 경우이며, 도 11의 (c)는 형광체의 함량을 55%로 한 경우이다. 제 2실시예에 대한 테스트시에도 기판(40)의 사이즈와 캐비티(46)의 면적을 제 1실시예에서와 동일하게 하였다. LED칩(42)과 형광체층(107)까지의 간격, LED칩(42)의 지향각 및 방출되는 광량(전방으로 90%, 양측방으로 10% 등)에 대해서도 제 1실시예에서와 동일하게 하였다.11 is a photograph showing the results of testing the second embodiment of the present invention. FIG. 11A illustrates a case where the content of the phosphor is 45%, FIG. 11B illustrates a case where the phosphor content is 50%, and FIG. 11C illustrates a phosphor content of 55%. One case. In the test for the second embodiment, the size of the
도 11의 사진을 보면 제 2실시예에 의해서 사각 광원의 발생 및 노란띠의 발생을 제거하였음을 알 수 있다. 다시 말해서, 투명 유리(105)의 상면의 형광체층(107)의 면적이 광원이 방사되는 각도만큼되므로 노란띠가 발생되지 않았다.Referring to the photograph of FIG. 11, it can be seen that generation of the square light source and generation of the yellow band are removed according to the second embodiment. In other words, since the area of the
그런데, 제 2실시예에서는 투명 유리(105)의 상면에 형광체가 넓게 도포됨에 따라 원하는 색좌표를 정확히 맞추기가 다소 어려웠다. 제 2실시예에 의한 색좌표 가 다른 실시예들에 비해 다소 낮다. 또한, 형광체층(107)의 테두리 부분이 중앙부에 비해 다소 처짐에 따라 광원의 테두리 부분에 청색띠가 발생되기도 하였다.However, in the second embodiment, as the phosphor is widely applied on the upper surface of the
(제 3실시예)(Third Embodiment)
도 12 및 도 13은 본 발명의 제 3실시예에 따른 형광체 필터의 구성을 설명하기 위한 도면으로서, 도 12는 형광체 필터의 단면도이고, 도 12는 형광체 필터의 평면도이다. 제 3실시예에 의한 반도체 패키지(엘이디 패키지)의 구성에 대해서는 도면으로 제시하지 않았다. 동종업계에 종사하는 자라면 이하에 설명할 제 3실시예의 형광체 필터(110)를 제 1실시예의 기판에 그대로 적용시키면 원하는 엘이디 패키지를 얻을 수 있음을 쉽게 알 수 있다. 12 and 13 are views for explaining the configuration of the phosphor filter according to the third embodiment of the present invention. FIG. 12 is a cross-sectional view of the phosphor filter, and FIG. 12 is a plan view of the phosphor filter. The configuration of the semiconductor package (LED package) according to the third embodiment is not shown in the drawings. Those skilled in the art can readily appreciate that if the
제 3실시예의 형광체 필터는 제 2실시예에서의 형광체층의 테두리 부분의 처짐을 제거하고 광원의 테두리 부분에서 발생되는 청색띠를 제거하기 위해 구현된 것이다.The phosphor filter of the third embodiment is implemented to remove sagging of the edge portion of the phosphor layer in the second embodiment and to remove the blue band generated from the edge portion of the light source.
제 3실시예의 형광체 필터(110)는 투명 유리(105)의 상면에 소정 직경의 원형의 댐(109)이 형성되고, 댐(109)의 내부에 형광체가 충전되어 형광체층(107)을 이루게 된다. 댐(109)에 의해 형성되는 공간을 충전부라고 한다.In the
도 14 내지 도 20은 본 발명의 제 3실시예에 따른 반도체 패키지를 제조하는 과정을 개략적으로 설명하기 위한 도면이다. 14 to 20 are views for explaining a process of manufacturing a semiconductor package according to a third embodiment of the present invention.
지그(jig)(도시 생략)에 평판의 투명 유리(112)를 배열시킨다. 이때, 투명 유리(112)는 투사되는 광의 표면 반사율을 줄이고 투과율을 높이기 위해 미리 AR 코팅처리되었고 추후의 큐어링(curing) 및 스텝 큐어링(step curing)시의 변형 방지를 위해 열강화처리되었다. 투명 유리(112)의 상면에 검은색의 다수개의 원형 마크(113)를 인쇄한다(도 14 참조). The jig (not shown) arranges the
다수개의 원형 마크(113)내에 형광체(114)를 디스펜싱하고 나서(도 15 참조), 큐어링(curing)을 실시한다. 이후, 도 16에서와 같이 절단선(k)을 따라 절단한다. 절단선(k)은 투명 유리(112)상에 표시되는 것이 아니다. 도시하지 않은 절단기가 프로그래밍된 규격대로 절단할 때 마치 절단선(k)을 따라 절단하는 것처럼 한다는 것이다. 이와 같이 하면 도 17에서와 같은 단면을 갖는 제 3실시예의 형광체 필터로 세분화된다. The
상술한 도 14 내지 도 17은 제 3실시예의 형광체 필터를 제조하는 과정을 설명한 것이다.14 to 17 illustrate the process of manufacturing the phosphor filter of the third embodiment.
이후부터는 기판에 제 3실시예의 형광체 필터를 설치하여 엘이디 패키지를 완성시키는 과정에 대하여 설명한다. Hereinafter, a process of completing the LED package by installing the phosphor filter of the third embodiment on the substrate will be described.
하부 캐비티(46b)와 상부 캐비티(46a)가 형성된 기판(40)의 발광소자 실장영역에 LED칩(42)을 실장하고서 와이어(44) 본딩을 실시한다. 그리고 나서, 실리콘 또는 에폭시 등의 매질(48)을 하부 캐비티(46b)에 1차 디스펜싱을 실시한다(도 18 참조). 매질(48)은 1차 디스펜싱에 의해 하부 캐비티(46b)내에 채워진다.The
그리고, 도 19와 같이 유니트화된 형광체 필터(110)를 하부 캐비티(46b)의 개구부상에 평탄하게 위치시킨다. 형광체 필터(110)의 형광체층(107)의 직경은 하부 캐비티(46b)의 개구부의 직경 또는 면적에 비해 작다. 형광체 필터(110)의 정확 한 설치 및 고정을 용이하게 하기 위해 하부 캐비티(46b)와 상부 캐비티(46a)의 접한 부위에 단차(도시 생략)를 미리 형성하여 두어도 된다. 이후에, 스텝 큐어링(step curing)을 실시한다. 대략 60℃의 온도에서 대략 1시간 동안 큐어링을 실시한 후 다시 대략 150℃의 온도에서 대략 3시간 동안 큐어링을 실시한다. 이러한 스텝 큐어링에 의해 형광체 필터와 기판간의 결합이 단단하게 된다. 이에 의해 원하는 반도체 패키지를 완성하게 된다. The
물론, 추가적인 작업이 될 수 있는 확산층(56) 형성 과정을 추가로 실시하여도 된다. 즉, 도 19까지의 작업을 종료한 후에 스텝 큐어링을 하고 나서 도 20에서와 같이 형광체 필터의 상부에 확산층(56) 형성을 위한 2차 디스펜싱을 실시하고 스텝 큐어링을 실시한다. Of course, the process of forming the
제 3실시예에 대한 테스트시에도 기판(40)의 사이즈와 캐비티(46)의 면적을 제 1실시예에서와 동일하게 하였다. LED칩(42)과 형광체층(107)까지의 간격, LED칩(42)의 지향각 및 방출되는 광량(전방으로 90%, 양측방으로 10% 등)에 대해서도 제 1실시예에서와 동일하게 하였다. 제 3실시예에서는 댐(109)에 의해 형광체층(107)의 직경을 자유롭게 조절할 수 있다. 테스트 과정에서는 형광체층(107)의 직경이 각각 "1.4mm", "1.6mm", "1.8mm", "2.0mm"인 것을 사용하였다.Also in the test for the third embodiment, the size of the
제 2실시예에서는 광원의 테두리 부분에서 청색띠가 발견되었으나 제 3실시예에서는 노란띠 및 청색띠가 완벽하게 제거되었다. 다시 말해서, 투명 유리(105)의 상면의 형광체층(107)의 면적이 광원이 방사되는 각도만큼되므로 노란띠 및 청 색띠가 발생되지 않았다.In the second embodiment, the blue band was found at the edge of the light source, but in the third embodiment, the yellow band and the blue band were completely removed. In other words, since the area of the
다만, 댐(109)을 검은색 잉크로 처리하였기 때문에 기존과 대비하여 약간의 광손실이 발생하였다. However, since the
(제 4실시예)(Example 4)
도 21은 본 발명의 제 4실시예에 따른 형광체 필터를 이용한 반도체 패키지의 구성을 나타낸 단면도이다. 21 is a cross-sectional view illustrating a structure of a semiconductor package using a phosphor filter according to a fourth embodiment of the present invention.
도 21의 엘이디 패키지는, 캐비티(46)가 형성된 기판(40); 캐비티(46)내의 발광소자 실장영역에 실장되는 LED칩(42); LED칩(42)을 패턴 전극(도시 생략)에 전기적으로 연결시키는 와이어(44); 및 LED칩(42)의 상부에서 LED칩(42)과 이격되게 수평으로 설치된 형광체 필터(50, 52, 54를 통칭)를 포함한다. The LED package of FIG. 21 includes a
제 4실시예는 형광체 필터가 다른 실시예에서의 형광체 필터와 차이난다.In the fourth embodiment, the phosphor filter differs from the phosphor filter in the other embodiments.
제 4실시예의 형광체 필터는 하부 캐비티(46b)의 개구부상에 수평으로 설치된다. 형광체 필터는 상면 또는 하면(도 21에서는 상면)에 수납홈(52)이 형성된 평판의 투명 유리(50); 및 수납홈(52)에 충전된 형광체층(54)을 포함한다. 수납홈(52)의 길이(또는 직경)는 하부 캐비티(46b)의 직경에 비해 작다. 수납홈(52)을 충전부라고 한다.The phosphor filter of the fourth embodiment is provided horizontally on the opening of the
투명 유리(50)는 소정치 이상(예컨대, 90% 이상)의 광투과율을 갖는다. 투명 유리(50)는 광투과율을 향상시키기 위해 AR코팅처리된다. 또한, 투명 유리(50)는 열강화처리된다. The
형광체층(54)에는 알갱이 형상의 형광체와 실리콘(또는 에폭시)이 소정의 배합비율로 배합되어 있다.In the
LED칩(42)과 형광체 필터 사이의 공간내에는 소정의 매질(예컨대, 공기 또는 실리콘(또는 에폭시))(48)이 수용된다. 매질(48)을 투명한 실리콘으로 하는 것이 공기로 하는 것에 비해 광효율이 뛰어나다.A predetermined medium (eg, air or silicon (or epoxy)) 48 is accommodated in the space between the
형광체 필터의 상면에는 확산층(56)이 추가로 형성된다. A
상술한 설명에서, 수납홈(52)의 내면은 평탄하게 에칭됨이 바람직하다. 수납홈(52)의 사이즈 또는 직경(즉, 형광체층(54)의 사이즈 또는 직경)이 기준치 이하로 작게 되면 형광체층(54) 형성후 사용시 청색띠가 발생할 가능성이 높고, 수납홈(52)의 사이즈 또는 직경(즉, 형광체층(54)의 사이즈 또는 직경)이 기준치 이상으로 크게 되면 노란띠가 발생할 가능성이 높으므로, 수납홈(52)의 직경 또는 사이즈는 실험에 의해 얻어진 수치로 함이 바람직하다. 예를 들어, 기판 사이즈를 5.0*5.0mm이라 가정하고 상부 캐비티의 사이즈는 대략 4.0*4.0mm이고 하부 캐비티의 사이즈는 대략 2.6*2.6mm이며 투명 유리(50)의 사이즈를 대략 3.0*3.0mm 라고 가정한다. 이때, LED칩(42)의 지향각이 120도이고 LED칩(42)과 형광체층(54)까지의 간격을 대략 2.8mm±0.3mm이라고 할 때, LED칩(42)을 크리(Cree)사의 칩(전방으로 80% 정도의 광량이 방출되고 양측방으로 20% 정도의 광량이 방출됨)으로 하면 노란띠 제거를 위해 형광체층(54)의 직경은 대략 2.1mm정도가 가장 바람직하다. 만약, 상기의 가정에서 LED칩(42)을 세미레드(Semiled)사의 칩(전방으로 90% 정도의 광량이 방출되고 양측방으로 10% 정도의 광량이 방출됨)으로 하면 노란띠 제거를 위해 형광체층(54)의 직경은 대략 2.2mm정도가 가장 바람직하다. In the above description, the inner surface of the receiving
제 4실시예의 형광체 필터는 형광체층(54)이 투명 유리(50)의 수납홈(52)에 형성되므로, 다른 실시예의 형광체 필터보다 두께를 축소시킬 수 있다라는 이점이 있다. The phosphor filter of the fourth embodiment has the advantage that the
상기에서 예시한 수치를 근거로 반도체 패키지를 제조한다면 수납홈(52)의 직경이 하부 캐비티(46)의 개구부의 직경에 비해 약간 작게 된다. LED칩(42)에서 방출되는 광의 10~20% 정도가 수납홈(52)의 양측부를 벗어나서 투명 유리(50)를 통해 나가게 된다. 이 경우, 수납홈(52)의 양측부를 벗어나서 투명 유리(50)를 통과하는 광은 투명 유리(50)를 통과할 때까지 난반사를 한 후에 형광체층(54)을 통과한 백색광과 혼합되어 희석되므로 노란띠가 발생되지 않는다. When the semiconductor package is manufactured based on the numerical values exemplified above, the diameter of the receiving
도 21과 같은 구성에 의하면, LED칩(42)의 상부에 수평하게 설치된 평판의 투명 유리(50)의 수납홈(52)내에 형광체층(54)이 균일한 두께로 형성된다. 이는 종래의 수평 몰드가 어렸웠던 점을 간단하게 해결한 구성이다. 이로 인해, LED칩(42)에서 방출되는 광이 균일한 두께의 형광체 필터를 통과하므로 색좌표 산포가 종래에 비해 안정화되어 수율 향상에 큰 기여를 한다. LED칩(42)에서 방출되어 형광체 필터 특히 형광체층(54)을 통과하는 광들의 이동경로의 길이가 동일하여 노란띠 생성이 억제된다. 형광체 필터의 상부에 확산층(56)을 추가로 형성시켰으므로 혹시나 모를 미세한 노란띠를 확산층(56)에서의 확산에 의해 완전히 제거할 수 있게 된다.According to the configuration as shown in FIG. 21, the
도 22 내지 도 32는 본 발명의 제 4실시예에 따른 형광체 필터 및 그 형광체 필터를 이용한 반도체 패키지의 구성 및 제조과정을 설명하기 위한 도면이다.22 to 32 are views for explaining the configuration and manufacturing process of the phosphor filter and the semiconductor package using the phosphor filter according to the fourth embodiment of the present invention.
지그(jig)(도시 생략)에 평판의 투명 유리(70)를 배열시킨다. 이때, 투명 유리(70)는 투사되는 광의 표면 반사율을 줄이고 투과율을 높이기 위해 미리 AR 코팅처리되었고 추후의 스텝 큐어링(step curing)시의 변형 방지를 위해 열강화처리되었다.The jig (not shown) arranges the
투명 유리(70)의 상면에 소정 패턴의 마스크(도시 생략)를 인쇄한다. 마스크 인쇄는 에칭되어야 할 부분을 마킹하기 위해서이다. 예를 들어, 에칭이 되어야 할 부분을 제외한 나머지 부위에 마스크를 인쇄한다. 그 후에, 투명 유리(70)의 상면중 마스크가 배열된 부위를 제외한 나머지 부위에 대하여 소정 깊이로 에칭을 실시한다.The mask (not shown) of a predetermined pattern is printed on the upper surface of the
에칭에 의해 투명 유리(70)의 상면에는 도 22와 같은 다수의 수납홈(52)이 형성된다. 수납홈(52)은 원형 등과 같은 평면을 갖는다. 예를 들어, 투명 유리(70)의 두께를 대략 300um라고 가정한다면 에칭에 의한 수납홈(52)의 깊이는 대략 100um±50um 정도가 된다. 여기서, 예시된 투명 유리(70)의 두께 및 수납홈(52)의 깊이에 대한 수치는 기판(40)의 두께 및 LED칩(42)의 사이즈와 지향각 등에 의해 조절된다.By etching, a plurality of receiving
1차 탈포한 배합액상(예컨대, 실리콘 타입 또는 바인더 타입)인 형광체 액상(74)을 디스펜싱한 후에 스퀴즈(72)를 갖춘 상판 툴(도시 생략)을 도 22의 좌측의 방향에서 우측의 방향으로 이동시킨다. 그리하면, 도 23에서와 같이 투명 유리(70)의 수납홈(52)에 형광체층(54)이 평탄하게 형성된다. 도 24는 도 23을 상부 에서 내려다 본 평면도이다. 마스크로 인해 형광체층(54)의 높이가 수납홈(52)의 깊이에 비해 클 수가 있다. 그러나, 인쇄된 마스크의 두께가 매우 얇기 때문에 무시할 정도이다.After dispensing the
도 22 및 도 23에서는 스퀴즈 방식으로 형광체층(54)을 형성시키는 것을 도시하였으나, 스핀 코팅 방식을 채용하여도 된다. 한편으로는, 일정 크기의 개구를 갖는 노즐을 지그의 상부에 이격되게 수직으로 설치시킨 후에 노즐을 좌측에서 우측으로 이동시키면서 형광체 액상(72)을 하부로 분사시키는 스프레이 방식을 채택하여도 된다. 물론, 도팅되는 형광체 양의 조절이 가능하다면 도팅 방식을 사용하여도 무방하다.22 and 23 illustrate forming the
이후, 형광체층(54)내의 미세 기포를 제거하기 위해 2차 탈포를 한 후에 스텝 큐어링(step curing)을 실시한다. 대략 60℃의 온도에서 대략 1시간 동안 큐어링을 실시한 후 다시 대략 150℃의 온도에서 대략 3시간 동안 큐어링을 실시한다. 급격한 고온에서의 큐어링 대신에 스텝 큐어링을 실시하게 되면 형광체층(54)의 원하는 물성 발현이 보다 잘 이루어지고 형광체층(54)을 수납홈(52)에 보다 잘 고착시킬 수 있게 된다.Subsequently, step curing is performed after the secondary defoaming to remove the fine bubbles in the
작업의 편의성을 위해 스텝 큐어링을 실시한 후에 마스크를 제거하는 것이 좋을 것이다. 마스크는 스텝 큐어링을 종료하자마자 제거할 수도 있고 이후의 소잉 공정후에 제거하여도 무방하다.For convenience, it may be advisable to remove the mask after step curing. The mask may be removed as soon as step cure finishes or may be removed after a subsequent sawing process.
스텝 큐어링 후에 마스크를 제거하고 나서 이후의 소잉(sawing) 공정을 위하여 마일러 시트(myler sheet)(도시 생략)의 상면에 도 24와 같은 투명 유리(70)를 마운트시킨다.After removing the mask after step curing, the
이어, 도 25의 점선으로 표시된 절단선(a)을 따라 소잉(sawing)을 실시한다. 절단선(a)은 투명 유리(70)상에 표시되는 것이 아니다. 도시하지 않은 절단기가 프로그래밍된 규격대로 소잉을 실시할 때 마치 절단선(a)을 따라 절단하는 것처럼 행한다는 것이다.Subsequently, sawing is performed along the cutting line a indicated by the dotted line in FIG. 25. The cutting line a is not displayed on the
소잉 공정을 마친 후에는 도 26과 같이 마일러 시트(도시 생략)를 사방으로 팽창시킨다. 이는 마일러 시트상의 다수의 형광체 필터를 마일러 시트로부터 쉽게 분리해 낼 수 있도록 하기 위함이다. 이와 같은 과정에 의해 제 4실시예의 형광체 필터를 제조하게 된다. After finishing the sawing process, the mylar sheet (not shown) is expanded in all directions as shown in FIG. This is to make it easy to separate a plurality of phosphor filters on the mylar sheet from the mylar sheet. By this process, the phosphor filter of the fourth embodiment is manufactured.
이후부터는 제 4실시예의 형광체 필터를 이용한 반도체 패키지를 제조하는 과정에 대해 설명한다.Hereinafter, a process of manufacturing a semiconductor package using the phosphor filter of the fourth embodiment will be described.
도 27과 같은 하부 캐비티(46b)와 상부 캐비티(46a)가 형성된 기판(40)을 준비한 후에 기판(40)의 발광소자 실장영역에 LED칩(42)을 실장하고서 와이어(44) 본딩을 실시한다. 여기서, 기판(40)의 캐비티는 도 28의 사진에 예시된 바와 같은 평면을 갖도록 한다. 도 28에 도시된 캐비티의 형상은 앞서 설명한 제 1실시예 내지 제 3실시예에도 적용되는 것으로 한다. 즉, 상부 캐비티(46a)와 하부 캐비티(46b)의 경계면(즉, 하부 캐비티의 개구부와 접하고 있는 면)의 평면 형상을 꽃무늬 형상으로 한다. 이는 추후의 2차 탈포 및 스텝 큐어링시에 기포가 빠져 나갈 수 있는 구멍(vent)을 형성하기 위한 것이다. 물론, 꽂무늬 형상 대신에 돌출턱과 같은 형 태로 하여도 무방하다. 그리고 나서, 실리콘 또는 에폭시를 이용하여 하부 캐비티(46b)에 1차 디스펜싱을 실시한다. 도 27에서, 참조부호 80은 매질(48)을 디스펜싱하기 위한 기기의 일부이다. 매질(48)은 1차 디스펜싱에 의해 하부 캐비티(46b)내에 채워진다.After preparing the
그리고, 도 29와 같이 소잉되어 유니트화된 형광체 필터를 하부 캐비티(46b)의 개구부상에 평탄하게 위치시킨다. 형광체 필터의 정확한 설치 및 고정을 용이하게 하기 위해 하부 캐비티(46b)와 상부 캐비티(46a)의 접한 부위에 단차(도시 생략)를 미리 형성하여 두어도 된다. 도 29를 평면적으로 보면 도 30의 사진과 같다.Then, the sawed and united phosphor filter as shown in FIG. 29 is placed flat on the opening of the
이후에, 2차 탈포 및 스텝 큐어링을 실시한다. 이에 의해 원하는 반도체 패키지를 완성하게 된다. Thereafter, secondary defoaming and step curing are performed. This completes the desired semiconductor package.
물론, 추가적인 작업이 될 수 있는 확산층(56) 형성 과정을 추가로 실시하여도 된다. 즉, 도 29까지의 작업을 종료한 후에 2차 탈포 및 스텝 큐어링을 하고 나서 도 31에서와 같이 형광체 필터의 상부에 확산층(56) 형성을 위한 2차 디스펜싱을 실시하고 스텝 큐어링을 실시한다. 필요에 따라서는 확산층(56) 대신에 투명한 실리콘을 몰딩하거나 공기 상태로 두어도 된다. 형광체 필터의 상부에 확산층(56)을 형성한 경우의 평면상태를 보면 도 32의 사진과 같다. 도 32에서 맨위의 부분이 상부 캐비티(46a)에 충전된 확산층(56)이 된다.Of course, the process of forming the
도 33은 본 발명의 제 4실시예의 형광체 필터를 이용한 경우의 데이터 시트이고, 도 34는 도 33의 데이터 시트중 색좌표 데이터를 그래프로 표현한 도면이다.33 is a data sheet when the phosphor filter of the fourth embodiment is used, and FIG. 34 is a graph showing color coordinate data in the data sheet of FIG.
도 33의 데이터 시트상의 색좌표 데이터(chrom x, chrom y)에 근거한 그래프(도 34 참조)를 보게 되면 색좌표 산포의 안정성으로 인해 등외품으로 분류되는 제품이 발생되지 않음을 알 수 있다.Looking at the graph based on the color coordinate data (chrom x, chrom y) on the data sheet of FIG. 33 (see FIG. 34), it can be seen that a product classified as an extraneous product is not generated due to the stability of the color coordinate distribution.
도 33의 데이터 시트상의 색좌표 데이터(chrom x, chrom y) 각각의 최소값(MIN)과 최대값(MAX)간의 편차(0.033(0.351-0.318), 0.051(0.382-0.331))가 기존(도 3a)의 색좌표 데이터 각각의 최소값과 최대값간의 편차(0.053, 0.091)에 비해 극히 작다. 이는 제 4실시예에 의해 제조된 형광체 필터의 색좌표 산포가 종래에 비해 좁아서(즉, 색좌표 산포가 안정되어) 등외품으로 처리될 제품의 발생율이 매우 낮음을 의미한다. The deviation (0.033 (0.351-0.318) and 0.051 (0.382-0.331)) between the minimum value MIN and the maximum value MAX of each of the color coordinate data chrom x and chrom y on the data sheet of FIG. 33 is existing (FIG. 3A). It is extremely small compared to the deviation (0.053, 0.091) between the minimum value and the maximum value of each color coordinate data. This means that the color coordinate dispersion of the phosphor filter manufactured by the fourth embodiment is narrower (ie, the color coordinate dispersion is stable) than in the prior art, so that the incidence of the product to be treated as an external product is very low.
그리고, 도 33의 데이터 시트상의 광효율과 도 3a의 데이터 시트상의 광효율(기존)을 비교해 보면, 본 발명의 제품에 의한 광효율이 기존의 제품에 의한 광효율에 비해 매우 향상되었음을 알 수 있다. And when comparing the light efficiency on the data sheet of FIG. 33 and the light efficiency (conventional) on the data sheet of FIG. 3A, it can be seen that the light efficiency of the product of the present invention is significantly improved compared to the light efficiency of the existing product.
도 35는 본 발명의 제 4실시예의 형광체 필터를 적용한 후에 노란띠 발생여부를 실험한 사진이다. 도 35의 (a), (b), 및 (c)를 보면 알 수 있듯이, 본 발명의 제 4실시예의 형광체 필터가 채용된 반도체 패키지에서 발광되는 광을 임의의 피사체에 조사시키게 되면 노란띠가 전혀 발생되지 않음을 확인할 수 있게 된다. 다시 말해서, 투명 유리(50)의 상면의 형광체층(54)의 면적이 광원이 방사되는 각도만큼되므로 노란띠 및 청색띠가 발생되지 않았다.35 is a photograph illustrating whether yellow bands are generated after applying the phosphor filter of the fourth exemplary embodiment of the present invention. As can be seen from (a), (b), and (c) of FIG. 35, when a subject emits light emitted from a semiconductor package employing the phosphor filter of the fourth embodiment of the present invention, a yellow band is formed. It can be confirmed that it does not occur at all. In other words, since the area of the
상술한 본 발명의 제 1실시예 내지 제 4실시예에 의하면 종래와 비교하여 형광체를 조금 사용하고서도 노란띠의 제거가 가능하다. 물론, 제 1실시예 내지 제 3실시예에서는 나름대로 약간의 문제가 있었으나 기본적으로 노란띠의 제거는 가능하였다. 제 4실시예는 종래의 문제점을 해결함과 더불어 앞서의 실시예(제 1실시예 내지 제 3실시예)에서 발생된 약간의 문제들을 모두 해결하였다.According to the first to fourth embodiments of the present invention described above, the yellow band can be removed even with a small amount of phosphor compared with the conventional method. Of course, there were some problems in the first to third embodiments, but the yellow band was basically removed. The fourth embodiment solves the conventional problems and solves all of the slight problems arising in the above embodiments (first to third embodiments).
도 36은 도 4의 구성과 본 발명의 제 3실시예의 구성 및 제 4실시예의 구성간의 광속(Luminous Flux)의 차이를 나타낸 표이다. 도 36의 (a)는 기존(도 4)의 구성을 이용하여 테스트하였을 경우의 광속(단위: lm)과 제 3실시예의 구성을 이용하여 테스트하였을 경우의 광속을 비교한 것이다. 도 36의 (a)를 보면 광속에서 제 3실시예의 구성이 기존의 구성에 비해 17% 정도 떨어졌으나, 제 3실시예는 노란띠(및 청색띠)를 완벽하게 제거할 수 있다는 점에서 매우 큰 효과가 있다. 물론, 제 1실시예 및 제 2실시예도 노란띠를 완벽하게 제거할 수 있다는 점에서 매우 큰 효과가 있다. 도 36의 (b)는 제 3실시예의 구성을 이용하여 테스트하였을 경우의 광속(단위: lm)과 제 4실시예의 구성을 이용하여 테스트하였을 경우의 광속을 비교한 것이다. 도 36의 (b)를 보면 광속에서 제 4실시예의 구성이 제 3실시예의 구성에 비해 20% 정도 우수함을 알 수 있다. 도 36의 (c)는 기존(도 4)의 구성을 이용하여 테스트하였을 경우의 광속(단위: lm)과 제 4실시예의 구성을 이용하여 테스트하였을 경우의 광속을 비교한 것이다. 도 36의 (c)를 보면 광속에서 제 4실시예의 구성이 기존의 구성에 비해 0.07% 정도 우수함을 알 수 있다. 이는 제 4실시예가 노란띠(및 청색띠)를 완벽하게 제거할 수 있을 뿐만 아니라 광속에 있어서도 기존과 대 비하여 전혀 손실이 없고 색좌표 산포에 있어서도 매우 안정화되어 있다는 점에서 매우 큰 효과가 있다.FIG. 36 is a table showing differences in luminous flux between the configuration of FIG. 4, the configuration of the third embodiment of the present invention, and the configuration of the fourth embodiment. FIG. 36A compares the luminous flux (unit: lm) in the case of testing using the configuration of the existing (FIG. 4) and the luminous flux in the case of testing using the configuration of the third embodiment. Referring to (a) of FIG. 36, the configuration of the third embodiment is about 17% lower than that of the conventional configuration in the luminous flux, but the third embodiment is very large in that yellow bands (and blue bands) can be completely removed. It works. Of course, the first and second embodiments also have a great effect in that the yellow stripe can be completely removed. FIG. 36B compares the luminous flux (unit: lm) in the case of testing using the configuration of the third embodiment and the luminous flux in the case of testing using the configuration of the fourth embodiment. Referring to (b) of FIG. 36, it can be seen that the configuration of the fourth embodiment is about 20% superior to the configuration of the third embodiment in the luminous flux. FIG. 36C compares the luminous flux (unit: lm) in the case of testing using the configuration of the existing (FIG. 4) and the luminous flux in the case of testing using the configuration of the fourth embodiment. Referring to (c) of FIG. 36, it can be seen that the configuration of the fourth embodiment is about 0.07% superior to the conventional configuration in the luminous flux. This is very effective in that the fourth embodiment can completely remove the yellow band (and the blue band), and there is no loss in the light flux as compared with the conventional one, and is very stable in the color coordinate scattering.
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.On the other hand, the present invention is not limited only to the above-described embodiment, but can be modified and modified within the scope not departing from the gist of the present invention, the technical idea to which such modifications and variations are also applied to the claims Must see
도 1은 일반적인 엘이디 패키지의 구성을 나타낸 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing the configuration of a typical LED package.
도 2는 종래 엘이디 패키지의 문제점을 설명하기 위한 도면이다.2 is a view for explaining the problem of the conventional LED package.
도 3a는 종래 엘이디 패키지의 색좌표 데이터를 포함한 데이터 시트의 일예이다.3A is an example of a data sheet including color coordinate data of a conventional LED package.
도 3b는 종래 엘이디 패키지에 대한 색좌표 그래프의 일예이다.3b is an example of a color coordinate graph for a conventional LED package.
도 4는 종래의 다른 엘이디 패키지의 구성을 나타낸 단면도이다.Figure 4 is a cross-sectional view showing the configuration of another conventional LED package.
도 5는 노란 띠가 제거되는 현상을 포착하게 된 배경을 설명하기 위한 사진이다.5 is a photograph for explaining a background of capturing a phenomenon in which a yellow band is removed.
도 6 및 도 7는 본 발명의 제 1실시예에 따른 형광체 필터 및 이를 이용한 반도체 패키지의 구성을 설명하기 위한 도면이다.6 and 7 are views for explaining the configuration of the phosphor filter and the semiconductor package using the same according to the first embodiment of the present invention.
도 8은 본 발명의 제 1실시예를 테스트한 결과를 나타내는 사진이다.8 is a photograph showing the results of testing the first embodiment of the present invention.
도 9 및 도 10은 본 발명의 제 2실시예에 따른 형광체 필터의 구성을 설명하기 위한 도면이다.9 and 10 are views for explaining the configuration of the phosphor filter according to a second embodiment of the present invention.
도 11은 본 발명의 제 2실시예를 테스트한 결과를 나타내는 사진이다.11 is a photograph showing the results of testing the second embodiment of the present invention.
도 12 및 도 13은 본 발명의 제 3실시예에 따른 형광체 필터의 구성을 설명하기 위한 도면이다.12 and 13 are views for explaining the configuration of the phosphor filter according to the third embodiment of the present invention.
도 14 내지 도 20은 본 발명의 제 3실시예에 따른 반도체 패키지를 제조하는 과정을 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.14 to 20 are views for explaining a process of manufacturing a semiconductor package according to a third embodiment of the present invention.
도 21은 본 발명의 제 4실시예에 따른 형광체 필터를 이용한 반도체 패키지 의 구성을 나타낸 단면도이다.21 is a cross-sectional view illustrating a semiconductor package using a phosphor filter according to a fourth exemplary embodiment of the present invention.
도 22 내지 도 32는 본 발명의 제 4실시예에 따른 형광체 필터 및 그 형광체 필터를 이용한 반도체 패키지의 구성 및 제조과정을 설명하기 위한 도면이다.22 to 32 are views for explaining the configuration and manufacturing process of the phosphor filter and the semiconductor package using the phosphor filter according to the fourth embodiment of the present invention.
도 33은 본 발명의 제 4실시예의 형광체 필터를 이용한 경우의 데이터 시트이다.Fig. 33 is a data sheet when the phosphor filter of the fourth embodiment of the present invention is used.
도 34는 도 33의 데이터 시트중 색좌표 데이터를 그래프로 표현한 도면이다.FIG. 34 is a graph illustrating color coordinate data in the data sheet of FIG. 33.
도 35는 본 발명의 제 4실시예의 형광체 필터를 적용한 후에 노란띠 발생여부를 실험한 사진이다. 35 is a photograph illustrating whether yellow bands are generated after applying the phosphor filter of the fourth exemplary embodiment of the present invention.
도 36은 도 4의 구성과 본 발명의 제 3실시예의 구성 및 제 4실시예의 구성간의 광속(Luminous Flux)의 차이를 나타낸 표이다.FIG. 36 is a table showing differences in luminous flux between the configuration of FIG. 4, the configuration of the third embodiment of the present invention, and the configuration of the fourth embodiment.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Major Parts of Drawings>
40 : 기판 42 : LED칩40: substrate 42: LED chip
44 : 와이어 46 : 캐비티44: wire 46: cavity
48 : 매질 50 : 투명 유리48: medium 50: transparent glass
52 : 수납홈 54 : 형광체층52: receiving groove 54: phosphor layer
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KR101405902B1 (en) | 2012-11-15 | 2014-06-17 | 한국생산기술연구원 | Fluorescence Layer Manufacturing Method and LED Package Manufacturing Method Using Parting Agent |
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