KR100927272B1 - 엘이디 패키지 및 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 엘이디 패키지 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 엘이디 패키지의 구성은, 엘이디칩과, 상방향으로 갈수록 그 단면이 커지도록 개구되어 내부에 상기 엘이디칩을 수용할 수 있는 반사부; 그리고, 상기 반사부의 내측면과, 상기 엘이디칩의 상면에만 도포되는 형광물질을 포함하여 구성될 수 있다.

엘이디칩, 반사부, 형광물질

Description

엘이디 패키지 및 제조방법{A LED Package and A Manufacturing Method}

본 발명은 엘이디 패키지 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 엘이디 패키지의 발광효율이 높고 대량생산이 가능한 엘이디 패키지 및 엘이디 패키지 제조방법에 관한 것이다.

현재, 엘이디 패키지는 그 적용분야가 지속적으로 확대되고 있다. 디스플레이 소자를 비롯한 각종 기기의 백 라이트용 소자나 형광등과 같은 전기 기기용 소자뿐만이 아니라 많은 종류의 신호 소자에도 엘이디 소자 특히 백색 엘이디 소자가 사용되고 있다.

상기 백색 엘이디 소자는, 청색 혹은 자외선 엘이디 칩에서 방출되는 광을 형광물질에 의해 더 긴 파장으로 변환함으로써 백색광을 나타내도록 하는 소자이다. 즉, 엘이디 소자에서 방출되는 광을 형광물질에 의해 긴 파장으로 변환시키고, 파장이 변화되지 않은 나머지 광들과 결합하여 결과적으로 백색광을 만들어 내는 것이다.

백색 엘이디 패키지를 제조하는 방법으로 지금까지 여러가지 방법에 제시되어 있다.

가장 일반적인 방법이, 고체 상태의 에폭시 수지 분말 및 형광안료가 혼합된 재료를 이용하여 특정한 형상의 태블릿을 만든 다음, 고온에서 이 태블릿을 높은 압력을 가하면 녹아서 엘이디 칩(2)이 장착된 각 금형(4)의 빈 공간으로 몰딩(6)이 이루어져 도 1a에 도시된 바와 같이 만들어지게 된다.

그러나, 상기한 바와 같은 종래 기술에서는 다음과 같은 문제점이 있다.

종래와 같이 형광안료가 혼합된 에폭시 수지로 금형 내의 엘이디 칩을 몰딩하게 되면, 엘이디의 활성층까지 상기 혼합수지가 도포되어, 발광효율이 떨어지게 되고, 엘이디칩의 디자인에 따라 형광체 도포가 되지 않음으로 발광효율도 떨어지는 문제점이 발생한다.

그리고, 엘이디칩 전체가 상기 혼합수지로 도포되어 엘이디 칩에서 발생한 빛의 일부는 외부로 방출되지 않고 비방사(non-radiative)로 인하여 열로 변환되어 소멸되기 때문에 양자효율이 떨어지고, 그 열로 인한 내구성이 떨어지는 문제점이 발생한다.

도 1b에 도시된 제조방법에서와 같이 측면도포에 따른 활성층에서 나와야할 빛이 형광체 막에 반사되어 비방사(non-radiative)로 인하여 광흡수 현상이 발생한다.

또한, 엘이디 칩의 윗면과 측면을 균일하게 두께를 제어하기가 쉽지 않기 때문에 도포된 엘이디칩의 색의 균일성을 가지지 못할 경우 버려야하는 경우가 발생한다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 엘이디 활성층에는 형광안료가 도포되지 않는 엘이디 패키지 및 제조방법을 제공하는 것이다.

또한, 엘이디칩이 발광하면서 활성층에서 발생되는 열이 외부로 안정적으로 발산되는 엘이디 패키지 및 제조방법을 제공하는 것이다.

또한, 형광체 도포량을 조절할 수 있고, 반사부와 엘이디 상면에 균일하게 형광체를 분포시켜 색균일도를 향상시킬 수가 있는 엘이디 패키지 제조방법을 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명인 패키지 제조방법은, 엘이디 패키지가 반사부의 상면에 안착된 조립체를 조립하는 제 1단계와, 상기 조립체의 상방에 형광물질이 혼합된 액체를 도포하는 제 2단계와, 상기 액체가 증발되는 제 3단계;를 포함하고, 상기 제 3단계의 액체가 증발되면서 상기 형광물질은 자중에 의해 상기 반사부의 상면 및 상기 엘이디 패키지의 상면에만 안착되는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 제 3단계에서, 상기 액체가 증발될 때, 상기 형광물질이 상기 반사부의 상면 및 상기 엘이디 패키지의 상면에 집중되도록 가열하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 제 3단계에서, 상기 액체가 증발될 때, 상기 형광물질이 상기 반사부의 상면 및 상기 엘이디 패키지의 상면에 집중되도록 공기를 불어주는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 액체의 증발이 완료된 상기 조립체에 UV를 조사하는 제 4단계를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 액체는 휘발성이 큰 것으로 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 제 2단계에서, 상기 조립체에 상기 액체를 도포할 때 마이크로 펌프를 사용하는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 공기를 분사하는 장치는, 상기 엘이디칩의 상면크기에 대응되는 부분은 공기가 분사되지 않고, 그 가장자리만 공기가 분사되도록 할 수 있다.

그리고, 본 발명에 의한 엘이디 패키지 제조방법의 다른 실시예는, 반사부의 내측면에 형광물질을 도포하는 제 1단계와, 상기 반사부를 엘이디칩 주위에 결합하는 제 2단계와, 상기 엘이디칩의 상면에 형광물질이 혼합된 액체를 도포하는 제 3단계; 그리고, 상기 형광물질이 혼합된 액체를 경화하는 제 4단계;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

그리고, 상술한 방법에 의해 제조된 엘이디 패키지는, 리드프레임이 결합된 엘이디칩과, 상방향으로 갈수록 그 단면이 커지도록 개구되어 내부에 상기 엘이디칩을 수용할 수 있는 반사부; 그리고, 상기 반사부의 내측면과, 상기 엘이디칩의 상면에만 도포되는 형광물질;을 포함하여 구성될 수 있다.

본 발명에 의한 엘이디 패키지 및 제조방법에서는 다음과 같은 효과가 있다.

형광안료가 엘이디칩의 측면에는 도포되지 않아 활성층에서 발광되는 광이 바로 반사판을 통해 배출되므로, 발광효율이 높아지는 효과가 있다.

그리고, 형광안료가 엘이디칩의 측면에 도포되지 않아 엘이디칩에서 열의 발생이 줄어들고, 발생되는 열이 안정적으로 외부로 발산되므로 엘이디가 안정적으로 작동하여 내구성이 높아지는 효과가 있다.

그리고, 마이크로 펌프를 이용하여 도포하므로 형광안료의 양을 마음대로 조절할 수 있어, 형광안료의 두께를 정확히 조절가능하며, 형광안료의 도포속도를 조절할 수 있어 대량생산이 가능하게 되는 효과가 있다.

그리고, 반사부에 먼저 형광물질을 도포하게 되면, 반사부에 형광물질이 고르게 도포할 수 있는 효과가 있다.

그리고, 엘이디 칩의 측면을 균일하게 제어할 필요가 없기 때문에 다양한 엘이디칩 디자인에 따른 형광체 도포가 단순해지고 색의 균일성에 의해 엘이디 패키지의 생산성은 물론 효율성도 높아지는 효과가 있다.

이하 본 발명에 의한 엘이디 패키지의 제조방법의 바람직한 실시예가 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.

먼저, 도 2에 도시된 바와 같은, 본 발명에 따른 엘이디 패키지의 구성을 살펴보면, 엘이디칩(10)과, 상기 엘이디칩(10)의 주위를 둘러싸는 반사부(20)와, 상기 엘이디칩(10)의 상면과 상기 반사부(20)의 내측면에 도포되는 형광물질(30)로 구성될 수 있다.

먼저, 엘이디 패키지에는 엘이디칩(10)이 마련된다. 상기 엘이디칩(10)은 외부에서 전류가 인가되면, 활성층에서 발광하는 역할을 한다.

상기 엘이디칩(10)을 하방에서 지지하는 베이스부(40)가 마련된다. 상기 베이스부(40)는 예를 들면 리드프레임이 삽입된 인쇄회로기판으로 구성될 수 있다. 물론, 아래에서 설명될 반사부(20)의 바닥면에 도전패턴을 이용하여 접속될 수도 있다.

그리고, 본 발명인 엘이디 패키지에서는 반사부(20)가 마련된다. 상기 반사부(20)는, 상기 엘이디칩(10)에서 발생하는 광이 여러 방향으로 방사되지 않고, 일방향으로 집중되도록 반사하는 역할을 한다. 특히, 상기 엘이디칩(10)의 활성층에서 발생되어 측면으로 방출되는 광이 전방으로 집중되도록 하는 역할을 한다.

상기 반사부(20)는 빛을 반사할 수 있는 재질이면 어느 것이라도 적용가능하며, 보다 바람직하게는 금속재질로 구성될 수 있다. 물론, 상기 반사부(20)의 내측면만 금속재질로 코팅할 수도 있다. 그리고, 상기 반사부(20)는 상기 엘이디칩(10)의 측면으로 발산되는 광을 반사시켜 상방으로 집중시키기 위해, 경사지게 형성될 수 있다.

즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 반사부(20)는 컵모양으로 상방향으로 갈수록 그 개구된 면적이 더욱 넓어지도록 구성될 수 있다.

그리고, 상기 엘이디칩(10)에서 발산되는 광이 사용자가 원하는 광으로 변환되도록 하는 형광물질(30)이 도포되어 있다. 특히, 상기 형광물질(30)은 본 발명에 서는 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 엘이디칩(10)의 상면과 상기 반사부(20)의 내측면에 도포되어 있다.

이는, 상기 엘이디칩(10)에서 발산되는 광들이 상기 형광물질(30)과 접촉되어 다른 파장을 가진 광으로 변환되게 된다. 예를 들면, 상기 엘이디칩(10)이 청색엘이디이면, 상기 형광물질(30)이 상기 엘이디칩(10)에서 발생되는 광을 보다 긴 파장으로 변환시켜, 백색광으로 나타나게 된다.

또한, 상기 형광물질(30)이 상기 엘이디칩(10)의 측면에는 도포되지 않았지만, 상기 엘이디칩(10)의 측면에서 발산되는 광은 상기 반사부(20)의 내측면에 도포된 형광물질(30)에 의해 긴 파장으로 변환되어, 백색광으로 나타나게 된다.

이하, 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 엘이디 패키지의 제조방법의 작용을 상세하게 설명한다.

본 발명에 의한 엘이디 패키지 제조방법의 제 1실시예를 도 4를 참조하여 이하 설명한다.

그리고, 반사부(20)에 엘이디칩(10)을 설치한다(S10, S20). 상기 반사부(20)와 상기 엘이디칩의 결합이 완료되면, 상기 엘이디 패키지에 도포할 상기 형광물질(30)을 액체에 혼합한다. 물론, 상기 형광물질(30)과 액체의 혼합 후에 상기 반사부(20)와 엘이디칩(10)을 결합해도 상관없다.

상기 액체에 상기 형광물질(30)을 혼합하면, 상기 형광물질(30)이 상기 액체에 골고루 분산되게 된다. 이때 상기 액체는 휘발성이 좋은 액체에 혼합하는 것이 바람직하다. 이는 후에 상기 액체가 보다 잘 제거되도록 하기 위함이다. 상기 액체 는 휘발성이 좋은 알코올 또는 아세톤을 예로 들 수 있다.

상기 형광물질(30)이 혼합된 액체를 상기 반사부(20)에 의해 둘러싸인 공간에 주입한다(S30). 상기 형광물질(30)이 혼합된 액체를 상기 반사부(20)에 의해 둘러싸인 공간에 주입하는 방법으로는 여러 가지 방법에 의할 수 있으며, 본 발명에서는 그 예로 마이크로 펌프(50)에 의해 주입될 수 있다.

상기 형광물질(30)이 혼합된 액체가 상기 반사부(20)에 의해 둘러싸인 공간에 주입한 후, 상기 엘이디 패키지를 건조시킨다. 그러면, 상기 액체가 증발되게 된다. 그러면, 상기 형광물질(30)이 자중에 의해 바닥으로 퍼지면서, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 엘이디칩(10)의 상면과 상기 반사부(20)의 내측면에 도포되게 된다.

특히, 이때, 상기 반사부(20)를 도 3에 도시된 바와 같은 분사장치(60)로, 공기를 분사하면서 열을 가하게 되면, 상기 형광물질(30)이 상기 엘이디칩(10)의 상면과 상기 반사부(20)의 내측면에만 집중으로 도포되게 된다(S40).

상기 분사장치(60)는, 여러가지로 구성될 수 있으나, 다만, 공기를 분사하는 부분이 상기 엘이디칩(10)의 측면을 향하도록 해야 한다. 즉, 상기 분사장치(60)에서 분사되는 공기가 상기 엘이디칩(10)의 측면으로 향하도록 하여, 상기 엘이디칩(10)의 측면에 형광물질이 도포되지 않도록 하기 위함이다.

예를 들면, 상기 분사장치(60)가, 중앙부분은 상기 엘이디칩(10)의 크기에 대응되고, 가장자리에는 공기가 나올수 있도록 개구되어, 외부의 펌프(미도시)로부터 공기가 공급되어, 상기 가장자리의 개구된 부분을 통하여, 도 4에 도시된 바와 같이 화살표 방향으로 공기가 토출되어, 상기 엘이디칩(10)의 측면에 형광물질(30)이 도포되지 않게 된다.

그리고, 상기 액체의 증발이 완료되면, 상기 발광소자 패키지에 UV를 조사하여, 상기 형광물질(30)이 경화되도록 한다(S50). 이때, 물론, 상기 반사부(20) 및 상기 엘이디칩(10)의 상면에 경화제를 도포하여 경화할 수도 있다. 그러면, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 엘이디 패키지 조립체가 완성된다.

다음으로, 본 발명에 의한 엘이디 패키지 제조방법의 제 2실시예를 도 5를 참조하여 이하 설명한다

발광소자 패키지의 반사부(20)의 내측면에 형광물질(30)이 포함된 액체를 도포한다(S100). 이 때, 제 1실시예에서와 같이 형광물질(30)을 도포할 수도 있고, 스프레이나 접착제를 이용하여 부착할 수도 있다. 예를 들면, 상기 반사부(20)에 엘이디칩(10)이 부착될 부분에는 마스킹테이프를 미리 부착시킨 후 형광제(30)을 도포하도록 한다. 그리고, 상기 마스킹테이프를 제거하게 되면 상기 엘이디칩(10)을 설치한 공간이 안정하게 확보되게 된다.

그 후, 상기 형광물질(30)이 상기 반사부(20) 내측면에 굳어지도록 상기 액체를 건조시킨다. 다만, 상기 형광물질(30)은 엘이디칩(10)에 상기 반사부(20)에 안착되어 전기적으로 연통되어야 할 부분에는 도포되지 않도록 한다.

상기 반사부(20) 내측면에 형광물질(30)의 도포가 완료되면, 엘이디칩(10)을 설치한다(S200). 상기 엘이디칩(10)의 설치가 완료되면, 상기 엘이디칩(10)의 상면에 형광물질(30)이 포함된 액체를 주입한다(S300). 물론, 상기 액체의 주입은 제 1 실시예와 같이 마이크로 펌프(50)에 의할 수 있다.

상기 형광물질(30)이 혼합된 액체가 상기 반사부(20)에 의해 둘러싸인 공간에 주입한 후, 상기 엘이디 패키지를 건조시킨다. 그러면, 상기 액체가 증발되게 되면서, 상기 형광물질(30)이 자중에 의해 바닥으로 퍼지면서, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 엘이디칩(10)의 상면과 상기 반사부(20)의 내측면에 도포되게 된다.

특히, 이때, 상기 반사부(20)를 도 4에 도시된 바와 같은 분사장치(50)로 공기를 분사하면서 열을 가하게 되면, 상기 형광물질(30)이 상기 제 1실시예와 마찬가지로, 상기 엘이디칩(10)의 상면과 상기 반사부(20)의 내측면에만 집중으로 도포되게 된다(S400).

그리고, 상기 액체가 휘발되면, 상기 형광물질(30)이 상기 엘이디칩(10)의 상면에 도포되어 경화되도록 UV를 조사하게 된다(S500).

본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.

이상에서는, 엘이디 패키지가 하나로 구성된 것을 설명하고 있으나, 다수 엘이디칩(10)이 탑재되어 있는 기판에 각 엘이디칩(10)을 포함하는 개별소자 단위로 구획하여 대량생산도 가능하다. 즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 개별소자 단위들이 쉽게 제거될 수 있도록 상기 개별 단위로 구별되는 모듈을 형성한 후, 상술한 과정을 수행함으로써, 엘이디 패키지를 대량으로 만들 수 있다.

도 1a은 종래 기술에 의한 엘이디 패키지의 구조를 보인 구성도.

도 1b는 종래 기술에 의한 엘이디 패키지의 다른 구조를 보인 구성도.

도 2는 본 발명에 의한 엘이디 패키지의 구조를 보인 구성도.

도 3은 도 2의 엘이디 패키지들의 구획 전의 모습을 보인 구성도.

도 4는 도 2의 엘이디 패키지의 제조방법의 제 1실시예를 보인 순서도.

도 5는 도 2의 엘이디 패키지의 제조방법의 제 2실시예를 보인 순서도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10: 엘이디칩 20: 반사부

30: 형광물질

Claims (9)

1. 엘이디칩이 반사부의 상면에 안착되도록 조립하는 제 1단계;

   상기 제 1단계에서 조립된 조립체의 상방에 형광물질이 혼합된 휘발성이 큰 액체를 도포하는 제 2단계;

   상기 액체가 증발되는 제 3단계;를 포함하고,

   상기 제 3단계의 액체가 증발되면서 상기 형광물질은 자중에 의해 상기 반사부의 상면 및 상기 엘이디칩의 상면에만 안착되는 것을 특징으로 하는 엘이디 패키지 제조방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 제 3단계에서,

   상기 액체가 증발될 때, 상기 형광물질이 상기 반사부의 상면 및 상기 엘이디칩의 상면에 집중되도록 가열하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엘이디 패키지 제조방법.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 제 3단계에서,

   상기 액체가 증발될 때, 상기 형광물질이 상기 반사부의 상면 및 상기 엘이디칩의 상면에 집중되도록 공기를 불어주는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엘이디 패키지 제조방법.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 액체의 증발이 완료된 상기 조립체에 UV를 조사하는 제 4단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엘이디 패키지 제조방법.
5. 삭제
6. 제 1항에 있어서,

   상기 제 2단계에서,

   상기 조립체에 상기 액체를 도포할 때 마이크로 펌프를 사용하는 것을 특징으로 하는 엘이디 패키지 제조방법.
7. 제 3항에 있어서,

   상기 공기를 분사하는 장치는, 상기 엘이디칩의 상면크기에 대응되는 부분은 공기가 분사되지 않고, 그 가장자리만 공기가 분사되도록 하는 것을 특징으로 하는 엘이디 패키지 제조방법.
8. 반사부의 내측면에 형광물질을 도포하는 제 1단계;

   상기 반사부에 엘이디칩을 설치하는 제 2단계;

   상기 엘이디칩의 상면에 형광물질이 혼합된 액체를 도포하는 제 3단계; 그리고,

   상기 형광물질이 혼합된 액체를 경화하는 제 4단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 엘이디 패키지 제조방법.
9. 엘이디칩;

   상방향으로 갈수록 그 단면이 커지도록 개구되어 내부에 상기 엘이디칩을 수용할 수 있는 반사부; 그리고,

   상기 반사부의 내측면과, 상기 엘이디칩의 상면에만 도포되는 형광물질;을 포함하고,

   상기 엘이디칩의 측면에서 방출되는 광이 상기 반사부의 내측면의 형광물질에 의해 파장이 변환되어 색이 변화되고, 상기 반사부의 상방향으로 반사되도록 하는 것을 특징으로 하는 엘이디 패키지.

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