KR100955500B1 - 미세패턴이 형성된 ｌｅｄ패키지 제조방법 - Google Patents

미세패턴이 형성된 ｌｅｄ패키지 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 LED패키지세트에 액상투명수지가 주입되고 스핀코터에 의하여 회전되어 균일한 두께를 갖고 미세패턴이 형성된 LED패키지 제조방법에 관한 것이다.
이를 위하여 본 발명은 복수의 리드프레임에 각각 LED칩을 실장하여 LED패키지세트를 형성하는 단계와, LED패키지세트를 스핀코터 내부에 배열하고 액상투명수지를 주입하는 단계와, 액상투명수지가 주입된 LED패키지를 스핀코터에 의하여 고속으로 회전시켜 상기 액상투명수지를 균일한 두께로 형성하는 단계, LED패키지세트에 형성된 액상투명수지가 경화되기 전에 스탬프를 적용하여 미세패턴을 형성하는 단계, LED패키지세트로부터 상기 스탬프를 제거하는 단계 및, LED패키지세트를 각각의 LED패키지로 절단하는 단계로 구성하여 한번에 복수 개의 LED패키지를 제조함과 동시에 LED패키지에 미세패턴을 형성할 수 있고, 광효율이 상승되고, 지향각이 확대된 고휘도의 LED패키지를 제조할 수 있게 된다.
LED패키지,디스펜서,스핀코터,미세패턴

Description

미세패턴이 형성된 ＬＥＤ패키지 제조방법 {METHOD FOR MANUFACTURING LED PACKAGE}
본 발명은 LED패키지 제조방법에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 LED패키지세트에 액상투명수지가 주입되고 스핀코터에 의하여 회전되어 균일한 두께를 갖고 미세패턴이 형성된 LED패키지의 제조방법에 관한 것이다.
발광다이오드(Light Emitting Diode, 이하 'LED'라 함)는 전기에너지를 광에너지로 바꾸는 소자로서, 에너지밴드 갭에 따른 특정한 파장의 빛을 내는 화합물 반도체로 구성되어 있다.
종래에는 LED의 다양한 색상의 구현이 어려워 LCD에 비해 사용분야가 국한되었으나 최근 다양한 색상의 LED가 구현됨에 따라 광통신 및 디스플레이 등 다양한 분야에 사용되고 있다.
이러한 LED는 사용목적 및 요구되는 형태에 따라 패키지 형태로 제공된다. 일반적으로 LED 패키지는 LED 칩을 전극패턴이 형성된 기판 또는 리드프레임 상에 실장한 후 상기 칩의 단자와 전극패턴을 전기적으로 연결하고, 그 상부에 에폭시나 실리콘 또는 그 조합 등을 충진함으로서 렌즈 역활을 하도록 구성되어 있다.
그러나 LED패키지에 충진된 에폭시 또는 실리콘과 같은 투명수지는 외부의 대기보다 다소 높은 굴절률을 가지고 있으므로, LED칩에서 방출되는 빛 중에서 전반사 임계각보다 낮은 각을 갖는 빛만이 방출됨으로서 실질적으로 추출되는 광량이 제한된다. 따라서 임계각 범위를 벗어난 많은 광은 내부로 전반사되어 외부로 방출되지 못하는 광손실이 야기된다.
또한, LED패키지는 하나의 광통신 또는 디스플레이에 다수의 LED패키지가 요구되게 되므로 이를 대량 생산할 필요성이 있으나 종래 LED패키지 제조방법에 의하여는 각각의 LED패키지에 액상투명수지를 주입하여야 하는바 정밀도가 요구되는 디스펜서를 요구하여 대량생산이 어려운 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 한번에 다수의 LED패키지를 제조하고 제조된 LED패키지에 미세패턴을 형성할 수 있어 제조공정을 단순화하고 이에 따라 제조원가를 낮출 수 있는 LED패키지 제조방법을 제공하는데 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 LED패키지 제조방법은, 복수의 리드프레임에 각각 LED칩을 실장하여 LED패키지세트를 형성하는 단계;
LED패키지세트를 스핀코터 내부에 배열하고 액상투명수지를 주입하는 단계;
액상투명수지가 주입된 LED패키지를 스핀코터에 의하여 고속으로 회전시켜 상기 액상투명수지를 균일한 두께로 형성하는 단계;
LED패키지세트에 형성된 액상투명수지가 경화되기 전에 스탬프를 적용하여 미세패턴을 형성하는 단계;
LED패키지세트로부터 상기 스탬프를 제거하는 단계; 및
LED패키지세트를 각각의 LED패키지로 절단하는 단계를 포함하여 구성된다.
전술한 구성에 있어서, 액상투명수지는 형광체와 기타혼합물이 첨가된 실리콘으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
전술한 구성에 있어서, LED패키지의 미세패턴은 양각 또는 음각으로 형성된 것을 특징으로 한다.
전술한 구성에 있어서, LED패키지의 미세패턴은 구형,피라미드형,실린더형,콘형,큐브형 중 어느 하나의 형상으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
전술한 구성에 있어서, LED패키지에 도포된 액상투명수지의 높이는 리드프레임의 외벽 끝을 기준으로 0.01mm≤H≤5mm로 형성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 한번에 복수 개의 LED패키지를 제조함과 동시에 LED패키지에 미세패턴을 형성할 수 있고, 상기 미세패턴에 의하여 광효율이 상승되고, 지향각이 확대된 고휘도의 LED패키지를 제조할 수 있다.
또한, 제조공정이 단순화됨에 따라 제조원가가 절감되는 효과도 인정된다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 살펴보기로 한다.
도 1a 내지 도 1d는 본 발명의 실시예에 따른 LED패키지 제조방법에 있어서 리드프레임의 제조 및 리드프레임에 LED칩이 실장되는 과정의 단면도이다.
도 1a와 같이 동판 원단 위에 은도금을 하여 몰드를 올림으로서 리드프레임을 구성하며 이후 사진공정에 의하여 증착된 이외의 부분을 식각공정에 의하여 제거한 뒤 다시 사진공정을 수행하게 된다. 그 다음에는 전극을 증착시키고 폴리싱(Polishing) 작업을 수행한 뒤 Scribing 또는 Breaking 작업을 수행하여 리드프레임의 제작공정을 종료한다. 이와 같은 과정을 거쳐 제조된 리드프레임(110,210,310..)은 전극패턴(110b)을 갖는 하부기판(110c)과 홈부(110a-1)를 갖 는 상부기판(110a)으로 이루어진다.
상기 리드프레임(110)은 복수 개의 리드프레임(110,210,310..)이 연결되어 이루어져 LED패키지세트(1)를 이루거나 각각 별도로 제작되어 LED패키지세트(1)를 구성할수 있다.
도 1b는 상기 리드프레임(110)의 내부에 LED 칩(120)을 다이본딩하는 과정으로 LED칩(120)을 들어올려 리드프레임(110)의 홈(110a-1)에 실장하며 이때 LED칩(120)의 실장 정밀도는 tact time 최대1sec/chip이 바람직하다.
이와 같이 다이본딩된 LED칩(120)과 리드프레임(110)을 도 1c에 도시된 바와 같이 와이어(130)에 의하여 연결하며 이때 와이어(130)는 Gold 와이어가 사용되며 와이어의 굵기는 1mm가 바람직하다.
이후 도 2d에 도시된 바와 같이 와이어(130) 본딩이 끝난 LED패키지 세트(1)를 스핀코터(Spin coater)(2) 내부에 배열한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 LED패키지 제조방법에 있어서 LED패키지에 디스펜서에 의하여 액상투명수지가 주입되는 과정의 사시도 및 확대 단면도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 LED패키지 제조방법에 있어서 액상투명수지가 주입된 LED 패키지세트가 스핀코터의 회전에 의하여 회전하여 액상투명수지가 균일하게 충진되는 과정의 사시도 및 확대 단면도이다.
상기 스핀코터(Spin Coater)(2)내에 배열된 LED패키지세트(1)에 액상투명수지(3a)를 주입하며 이때 액상투명수지(3a)는 실리콘수지, 에폭시 수지 또는 그 혼합수지와 같은 투명수지가 사용될 수 있으며, 바람직하게는 형광체와 기타 혼합물 이 첨가된 실리콘 수지가 사용된다.
상기 디스펜싱 공정은 LED패키지세트(1)에 디스펜서(3)에 의하여 액상투명수지(3a)를 주입하여 이루어진다. 이때 후술하는 바와 같이 LED패키지세트(1)에 일정두께로 미세패턴을 형성하기 위하여 본 공정에서 액상투명수지(3a)의 투입량은 리드프레임(110)의 외벽(110a) 높이보다 높아지도록 충분히 주입하는 것이 바람직하다.
이렇게 주입된 액상투명수지(3a)는 도시된 바와 같이 각각의 LED프레임(100,200,300....)에 균일하게 충진되지 않고 각각 다른 두께로 충진된다. 또한, 액상투명수지의 습윤(wetting) 때문에 그 표면이 곡면으로 형성되어 이대로 경화되는 경우 광 추출이 어려워진다.
따라서 디스펜서(3)에 의하여 액상투명수지가 LED패키지세트(1)에 모두 충진되면 스핀코터(Spin coater)(2)를 회전시키는 공정을 수행하게 된다.
스핀코터(2)의 회전력에 의하여 LED패키지세트(1)에 곡면으로 형성된 액상투명수지(3a)는 원심력에 의하여 외곽으로 밀리게 되며 충분한 회전 후에는 LED패키지세트(1) 내 각각의 LED패키지(100,200,300...)에 일정 두께로 액상투명수지(3a)가 충진되게 된다.
따라서 종래에 각각의 LED패키지에 디스펜서에 의하여 액상투명수지를 충진하는 방식과 달리 LED 패키지 세트(1)에 액상투명수지(3a)를 충진한 후 스핀코터(2)의 회전에 따른 원심력에 의하여 균일한 두께로 형성되도록 구성하여 회전 전에 각각의 LED패키지(100,200,300...)에 불균일하게 충진된 액상투명수지(3a)가 균 일하게 도포되는 장점이 있으며 이에 따라 LED패키지(100,200...)의 불량률이 줄어들고 대량생산이 가능하게 되며 디스펜서(3)의 정확도가 요구되지 않아 생산장비의 절감의 효과가 있다.
이러한 액상투명수지(3a)는 LED패키지(100)에 봉지됨으로서 LED칩(120)이 리드프레임(110)에 연결된 본딩(Bonding)상태를 보호하며 경화된 이후에는 렌즈를 형성하여 LED칩(120)이 방출하는 빛을 굴절시키는 역할을 한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 LED패키지 제조방법에 있어서 균일하게 충진된 액상투명수지에 스탬프에 의하여 미세패턴을 형성하는 과정의 사시도 및 확대 단면도이고, 도5a 내지 5d는 스탬프의 다양한 실시예이다.
다음에는 상기 액상투명수지(3a)가 경화되기 전에 상기 LED 칩(120)의 액상투명수지(3a)에 대응하는 위치에 요철 패턴을 갖는 스탬프(4)를 적용하여 상기 액상투명수지(3a)에 표면에 원하는 패턴의 스탬핑공정을 수행한다.
이러한 스탬핑 공정에서 일정한 압력과 온도가 필요하며, 수지의 종류 또는 스탬프(4)의 요철패턴에 따라 후속 스탬프 분리공정이 용이하게 일정시간 경화가 진행된 반경화상태에서 실시될 수 있다.
상기 스탬프(4)는 LED패키지세트(1)를 1회에 스탬핑할 수 있도록 LED패키지세트(1)와 동일한 크기로 제작되는 것이 바람직하며 상기 스탬프(4)의 요철 패턴은 구형(4a), 피라미드형(4b), 실린더형(4c), 콘형(4d), 큐브형 등으로 다양하게 적용될 수 있다.
또한, 상기 패턴은 최대 5mm를 초과하지 않는 미세패턴으로 제작됨이 바람직 하며 음각 또는 양각으로 패턴이 가능하다. 또한 이러한 미세패턴은 LED패키지의 전반사를 방지하고 지향각을 높혀 휘도를 상승시키기위하여 적적한 패턴으로 적용됨이 바람직하다. 또한, 이와 같은 미세패턴이 형성되기 위하여 상기 LED패키지세트(1)에 충진되는 액상투명수지(3a)는 LED패키지(100)의 리드프레임(110a) 높이에서 0.01mm~5mm이내로 도포됨이 바람직하다.
이와 같이 미세패턴(3b)을 형성한 뒤 액상투명수지(3a)를 건조하는 과정을 거치게 되는데 바람직하게는 고온 150℃에서 1시간 정도 방치한 후 서서히 온도를 내려 향온에서 경화시켜 LED패키지세트(1)를 제조한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따은 LED패키지 제조방법에 있어서 스탬프를 제거 과정을 나타내는 단면도이다.
스탬프가 LED패키지세트(1)로부터 제거되며, 이때 상술한 바와 같이 LED패키지세트(1)가 동일한 스탬프에 의하여 패턴이 형성되었으므로 동일한 패턴을 가지고 있음을 알 수 있다. 따라서 균일한 패턴에 의하여 광추출효율이 더욱 향상된 LED패키지를 제공할 수 있게 된다.
추가적으로 스탬프(4)가 부착된 상태에서 경화되는 액상투명수지(3a)에서 기포가 제거되도록 탈포공정을 수행할 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 LED패키지 제조방법에 있어서 미세패턴이 형성된 LED패키지세트에 절단공정을 수행하여 각각의 LED패키지를 형성한 단면도이다.
균일한 두께의 액상투명수지(3a)가 충진된 LED패키지세트(1)로부터 각각의 LED패키지(100,200,300...)로 분리되도록 절단공정을 수행한다. 이에 따라 개개의 LED패키지를 별도로 제조하는 과정에 비하여 보다 용이하게 복수 개의 LED패키지(100,200,300...)를 제조할 수 있게 되어 제작공정이 단순하고 제조단가가 절감되는 효과가 있다.
이후 추가적으로 전기적 광학적 특성을 주어진 조건으로 테스트하여 분리하는 공정과 LED패키지를 일정한 간격으로 Carrier Tape에 삽입하여 포장하는 공정을 수행하게 된다.
이상과 같이 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조로 설명하였으나, 본 권리는 상기 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.
도 1a 내지 도 1d는 본 발명의 실시예에 따른 LED패키지 제조방법에 있어서 리드프레임의 제조 및 리드프레임에 LED칩이 실장되는 과정의 단면도
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 LED패키지 제조방법에 있어서 LED패키지에 디스펜서에 의하여 액상투명수지가 주입되는 과정의 사시도 및 확대 단면도
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 LED패키지 제조방법에 있어서 액상투명수지가 주입된 LED 패키지 세트가 스핀코터의 회전에 의하여 회전하여 액상투명수지가 균일하게 충진되는 과정의 사시도 및 확대 단면도
도4는 본 발명의 실시예에 따른 LED패키지 제조방법에 있어서 균일하게 충진된 액상투명수지에 스탬프에 의하여 미세패턴을 형성하는 과정의 사시도 및 확대 단면도
도 5는 본발명의 실시예에 따은 LED패키지 제조방법에 있어서 스탬프의 다양한 패턴에 관한 사시도
도 6은 본 발명의 실시예에 따은 LED패키지 제조방법에 있어서 스탬프를 제거과정을 나타내는 단면도
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 LED패키지 제조방법에 있어서 미세패턴이 형성된 LED패키지세트에 절단공정을 수행하여 각각의 LED패키지를 형성한 단면도
** 도면의 주요부호에 대한 설명 **
1:LED패키지세트, 2:스핀코터
3:디스펜서, 3a:액상투명수지
3b:미세패턴, 4:스탬프
100: LED패키지, 110:리드프레임
120:LED칩, 130:와이어

Claims (5)

  1. 다수개의 리드프레임(110,210,310..)에 각각 LED칩(120,220,320..)을 실장하여 LED패키지세트(1)를 형성하는 단계;
    LED패키지세트(1)를 스핀코터(2) 내부에 배열하고 액상투명수지(3a)를 주입하는 단계;
    액상투명수지(3a)가 주입된 LED패키지세트(1)를 스핀코터(2)에 의하여 고속으로 회전시켜 상기 액상투명수지(3a)를 균일한 두께로 형성하는 단계;
    LED패키지세트(1)에 형성된 액상투명수지(3a)가 경화되기 전에 스탬프(4)를 적용하여 미세패턴을 형성하는 단계;
    LED패키지세트(1)로부터 상기 스탬프(4)를 제거하는 단계; 및
    LED패키지세트(1)를 각각의 LED패키지(100,200,300...)로 절단하는 단계를 포함하는 LED 패키지 제조방법
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 액상투명수지(3a)는 형광체와 기타혼합물이 첨가된 실리콘 수지로 이루어지는 것을 특징으로 하는 LED 패키지 제조방법
  3. 제 1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 LED패키지(100)의 미세패턴(3b)은 양각 또는 음각으로 형성된 것을 특 징으로 하는 LED 패키지 제조방법
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 LED패키지(100)의 미세패턴(3b)은 구형,피라미드형,실린더형,콘형,큐브형 중 어느 하나의 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 LED패키지 제조방법
  5. 제 1항 또는 2항에 있어서,
    상기 LED패키지(100)에 도포된 액상투명수지(3a)의 높이(H)는 리드프레임(110)의 외벽(110a) 끝을 기준으로 0.01mm≤H≤5mm로 형성하는 것을 특징으로 하는 LED 패키지 제조방법
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