KR100974925B1 - Ｌｅｄ 제조를 위한 현탁액 분배장치 및 분배방법 - Google Patents

Abstract

여기에서는, 입자들이 포함된 현탁액을 LED들에 분배하는 현탁액 분배장치가 개시된다. 상기 현탁액 분배장치는, 하단의 노즐을 통해 튜브 내의 현탁액을 하방으로 배출하도록 구성된 실린지와, 현탁액의 입자 침전을 막도록, 상기 실린지를 주기적으로 상하 반전시키는 실린지 반전수단을 포함한다.

LED, 현탁액, 입자, 수지, 노즐, 튜브, 가열, 냉각

Description

ＬＥＤ 제조를 위한 현탁액 분배장치 및 분배방법{SUSPENSION DISPENSING APPARATUS AND METHOD FOR MANUFACTURING LEDs}

본 발명은 LED 제조에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, LED 제조를 위한 현탁액 분배장치 및 분배방법에 관한 것이다.

LED 제조분야에 있어서, LED칩의 컴파운드의 코팅(또는, LED칩의 봉지)을 위한 종래의 기술로는,"DISPENSER AND PASTE COATING LINE DRAWING APPARATUS USING THE SAME"의 명칭으로 2005년 9월 29일자 공개된 일본특허공개 JP2005262018호에 개시된 것이다.

개시된 종래 디스펜서 시스템의 주요 문제점들 중 하나로 현탁액 내에서의 입자 침전이 있으며, 이는 현탁액 내 영역들의 입자 농도가 달라지는 것을 야기한다. 그와 같은 디스펜서 시스템에서 이용되는 입자들은 단일 종의 형광체 입자들, 두 종 이상의 형광체 입자들의 혼합물, 확산제 입자들, 형광체 입자들과 확산제 입자들의 혼합물 등이다.

현탁액 내 영역들의 입자 농도가 상이한 것에 의해, LED 제조 공정 중에, LED 제품들 사이에 형광체 또는 확산제(또는, 산란제)의 농도가 다르게 되는 문제 점을 낳는다. 이는 LED의 광 특성(예컨대, 색좌표, 광 세기 또는 지향각)이 불균일해지는 것을 야기한다.

현탁액 내 여러 영역의 입자 농도가 유사해지도록 하는 개선의 한 일환으로, 예를 들면, US730175호에 개시된 것과 같은 디스펜서 시스템이 이용된다. 그러나 개시된 디스펜서 시스템은 추가적인 복잡한 설비들이 요구되고, 보수 유지가 어려우며, 현탁액(예컨대, 실리콘-형광체 혼합물)의 교환이 어려운 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은, 종래 기술들의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 신뢰성이 높고, 상대적으로 단순한 구조를 가지며, 입자 농도가 균일하게 수지 현탁액을 LED들에 분배할 수 있는 현탁액 분배장치 및 분배방법을 제공하는 것에 하나의 기술적 과제가 있다.

본 발명의 다른 기술적 과제는, 입자 농도가 균일한 수지 현탁액을 LED들에 분배함으로써 광학 편차(예컨대, 색의 불균일, 광 세기의 불균일, 지향각의 불균일)을 줄여 다량의 LED를 생산할 수 있는 현탁액 분배장치 및 분배방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따라, 입자들이 포함된 현탁액을 LED들에 분배하는 현탁액 분배장치가 제공된다. 상기 현탁액 분배장치는, 하단의 노즐을 통해 튜브 내의 현탁액을 하방으로 배출하도록 구성된 실린지와, 현탁액의 입자 침전을 막도록, 상기 실린지를 주기적으로 상하 반전시키는 실린지 반전수단을 포함한다. 바람직하게는, 상기 입자들은 형광체 입자 또는 확산제 입자들일 수 있다.

바람직하게는, 상기 실린지는 상하 반대되게 그리고 대칭적으로 하나의 지지대 상에 배치된 한 쌍의 실린지 중 하나이며, 상기 반전수단은 상기 지지대를 회전시키도록 구성된다.

바람직하게는, 상기 튜브를 냉각하는 한편 상기 노즐을 가열하도록 설치된 열전소자를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따라 튜브 일단에 노즐이 달린 실린지를 이용하는 현탁액 분배방법이 제공된다. 상기 현탁액 분배방법은, 입자들이 포함된 현탁액을 상기 튜브 내에 채우는 단계와, 상기 노즐을 통해 튜브 내 현탁액을 하방의 LED에 배출하는 단계와, 현탁액의 입자 침전을 막도록, 상기 실린지를 상하 반전시키는 단계를 포함한다.

상기 방법은 상기 현탁액이 채워진 튜브를 냉각하는 단계 및/또는 현탁액이 배출되는 노즐을 가열하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 튜브의 냉각과 상기 노즐의 가열은 열전소자의 냉각부위를 상기 튜브에 열전도적으로 연결하고 상기 열전소자의 가열부위를 상기 노즐에 열전도적으로 연결하여 동시에 이루어질 수 있다.

본 발명에 따르면, 신뢰성이 높고, 상대적으로 단순한 구조를 가지며, 입자 농도가 균일하게 수지 현탁액을 LED들에 분배할 수 있다. 또한, 입자 농도가 균일 한 수지 현탁액을 LED들에 분배함으로써 광학 편차(예컨대, 색의 불균일, 광 세기의 불균일, 지향각의 불균일)을 줄여 다량의 LED를 생산할 수 있도록 해준다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고, 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

본 발명의 실시예에 따라, 현탁액은, 수지 재질의 결합물질(예컨대, 에폭시 수지 또는 실리콘 수지 등)과 현탁 입자들(예컨대, 형광체 입자들, 확산제 입자들, 또는 형광체 입자들과 확산제 입자들의 혼합물)을 포함한다. 현탁액은 점도, 입자 크기, 비중, 온도 등과 같은 몇몇 인자들에 의존하는 침전속도(또는, 침전시간)에 의해 그 특성이 정해진다.

예컨대, 도 1은 결합물질의 점도에 대한 입자 침전 시간의 의존성을 보여주며, 도 1을 참조하면, 결합물질, 즉, 액상 수지의 점도가 클수록, 침전에 소요되는 시간이 길어진다는 것을 알 수 있다.

결합물질 내의 현탁액 입자들의 침전을 보상하기 위해, 도 2에 도시된 것과 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 현탁액 분배장치가 제공된다.

도 2를 참조하면, LED 이송라인(2)을 따라, LED칩을 봉지하는 봉지재 형성전 의 LED(4)들이 일열로 이송된다. 그리고, 그 위로는 상기 이송되는 LED(4)들 각각에 현탁액을 분배하는 현탁액 분배장치(100)가 설치되어 있다.

상기 현탁액 분배장치(100)는 상하 반대되게 그리고 대칭적으로 하나의 지지대(121) 상에 배치된 한 쌍의 실린지(110,110)를 포함한다. 그리고, 상기 현탁액 분배장치(100)는 상기 지지대(121)를 주기적으로 180도 회전시켜, 상기 한 쌍의 실린지(110, 110) 각각을 상하로 반전시키는 실린지 반전수단(120)을 포함한다.

상기 한 쌍의 실린지(110, 110) 각각은, 튜브(112)와, 상기 튜브(112)의 일단에 설치된 노즐(114)과, 상기 튜브(112) 내 현탁액(L)을 노즐(114)을 향해 가압하는 피스톤(116) 등을 포함한다. 현탁액(L) 내에는 형광체 및/또는 확산제의 입자들(P)이 포함되어 있다.

상기 실린지 반전수단(120)에 의해, 노즐(114)이 하측의 LED를 향해 있는 실린지(110)는 180도 회전하여 그 위치가 반전될 수 있다. 반전 전의 실린지(110)의 경우, 튜브(112) 내 현탁액의 입자(P)들이 노즐(114)이 있는 튜브(112) 바닥을 향해 침전되며, 침전되는 시간이 길어지면, 튜브(112)의 깊이 방향으로 입자들의 농도가 여러 영역에서 크게 달라질 수 있다. 실린지(110)를 반전하면, 튜브(112) 내 현탁액의 입자(P)들은 노즐(114)로부터 멀어지는 방향으로 침전 이동한다. 따라서, 상기 실린지(110)를 주기적으로 상하 반전시키면, 튜브(112)의 깊이 방향으로 입자들의 농도가 균일해지는 것을 얻을 수 있다.

도 2에서는 서로 반대로 배치된 한 쌍의 실린지를 포함하는 현탁액 분배장치(100)가 도시되어 있지만, 도 3에 도시된 바와 같이, 하나의 실린지(110)를 하나 의 실린지 반전수단(120)이 상하로 반전시키는 것도 가능하다. 도시하지는 않았지만, 복수의 이송라인을 따라 LED가 이동되는 경우, 그 여러 이송라인 위에 배치된 다수의 실린지들을 하나 또는 여러개의 반전수단을 이용하여 동시 또는 개별적으로 반전시키는 것도 본 발명의 범위 내에 있다.

실린지를 180도 회전시키는 반전 수단은 예를 들면, 회전 구동기구와 같은 공지된 것이 이용될 수 있으며, 따라서, 그에 대한 구체적인 구성 또는 구조에 대해서는 그 설명을 생략하기로 한다.

주기적인 실린지(110) 반전은 튜브(112) 내 입자의 침전을 막는 기회를 제공한다. 반전 주기의 시간은 결합물질(즉, 액상 수지)의 점도, 입자 크기, 비중, 온도 등에 의존하며, 그 시간이 실험적인 접근에 의해 결정되도록 한다.

한편, 전술한 침전의 문제점을 해결하기 위한 방안으로, 본 발명의 다른 실시예는 현탁액의 다른 물질적 특성을 고려한다. 결합 물질의 점도가 온도에 크게 영향을 받는다는 것을 잘 알려져 있다. 도 4는 결합물질의 온도와 점도의 관계를 보여주는 그래프이며, 이를 참조하면, 결합물질(액상 수지)의 온도가 증가할수록 결합물질의 점도가 작아진다는 것을 알 수 있다. 도 5는 현탁액 내 결합물질의 온도와 현탁액 내 입자의 침강시간(또는, 침강속도)의 관계를 보여주는 그래프로서, 도 5를 참조하면, 현탁액 내 입자의 침전속도는 결합물질(또는, 현탁액)의 온도에 크게 의존하고, 온도가 낮을수록 침전속도가 작음을 알 수 있다.

따라서, 본 발명은 입자들의 원치 않는 침전을 피하도록, 적절한 냉각 시스템에 의해 현탁액의 온도를 낮추는 것을 제안한다. 도 6을 참조하면, 현탁액(더 구 체적으로는, 결합물질)의 온도를 낮추기 위해, 실린지(110)의 튜브(112)가 냉각된다. 더 나아가, 실린지(110)의 노즐(114)을 통한 현탁액의 원활한 배출을 위해, 노즐(114)은 가열된다.

본 발명의 다른 한 실시예는 상기 튜브(112)의 냉각과 상기 노즐(114)의 가열을 동시에 구현하기 위한 수단으로서, 도 7에 도시된 것과 같은 열전소자(117)를 이용한다. 상기 열전소자(117)는, 다른 종류의 금속 두 개를 접합시켜 전류를 통할 때에 전류의 방향에 따라 그 접합부가 뜨거워지거나 또는 냉각하는 펠티에 현상을 이용한다.

상기 열전소자(117)는, 자신의 냉각 부위가 튜브(112)의 외주면을 감싸는 제1 전도부(118)와 열전도적으로 접촉하는 한편, 자신의 가열부위가 노즐(114)을 둘러싸는 제2 전도부(119)와 열전도적으로 접촉한다. 따라서, 상기 열전소자(117)는, 자신의 냉각 부위가 열전도적으로 상기 튜브(112)와 연결되어, 상기 튜브(112) 내 현탁액의 온도를 낮추는 한편, 자신의 가열 부위가 열전도적으로 상기 노즐(114)에 연결되어 상기 노즐(114)이 현탁액에 의해 막히는 현상 등을 막아준다.

도 8은 전술한 실시예들의 현탁액 분배장치를 이용하는 현탁액 분배방법을 보여준다.

도 8을 참조하면, 본 실시예에 따른 현탁액 분배방법은, 현탁액 채움 단계(S1), 현탁액 주사 단계(S2), 그리고, 실린지 반전 단계(S3)를 포함한다. 그리고, 현탁액 채움 단계(S1) 이후에는 상기 실린지의 튜브를 냉각하는 단계 및/또는 상기 실린지의 노즐을 가열하는 단계가 선택적으로 추가될 수 있다.

상기 현탁액 채움 단계(S1)에서는 형광체 및/또는 확산제 입자들과 액상 수지(결합 물질)를 포함하는 혼합물인 현탁액을 실린지의 튜브 내로 채운다. 다음, 현탁액 주사 단계(S2)에서는, 예를 들면, 피스톤과 같은 가압수단에 의해, 튜브 내 현탁액이 노즐을 향해 가압되며, 이에 의해, 현탁액은 노즐을 통해 실린지 외부로 배출되어, 그 하방의 LED에 주사된다. 다음, 실린지 반전 단계(S3)에서는 현탁액의 입자 침전을 막도록, 상기 실린지를 상하 반전시키는 공정이 수행된다. 상기 실린지의 반전은 주기적으로 이루어지며, 항상 실린지 반전 다음에는 뒤이어 노즐을 통한 현탁액의 배출이 이루어진다.

도 1은 현탁액의 결합물질 점도와 입자의 침전 시간 사이의 관계를 보여주는 그래프.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 현탁액 분배장치를 도시한 도면.

도 3은 본 발명의 다른 실시에에 따른 현탁액 분배장치를 도시한 도면.

도 4는 현탁액 내 결합물질의 온도와 점도 사이의 관계를 보여주는 그래프.

도 5는 현탁액 내 결합물질의 온도와 현탁액 내 입자의 침강시간의 관계를 보여주는 그래프.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 실린지의 가열 영역과 냉각 영역을 보여주는 도면.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따라 열전소자를 포함하는 현탁액 분배장치를 설명하기 위한 도면.

Claims (11)

1. 입자들이 포함된 현탁액을 LED들에 분배하는 현탁액 분배장치에 있어서,

   현탁액을 하방으로 배출시키기 위한 노즐들을 대칭되게 각각 구비하며, 상하 반대되게 그리고 대칭적으로 하나의 지지대 상에 배치된 제1 실린지 및 제2 실린지와;

   현탁액의 입자 침전을 막도록, 상기 제1 실린지와 상기 제2 실린지를 주기적으로 상하 반전시키는 실린지 반전수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 제조를 위한 현탁액 분배장치.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 입자들은 형광체 입자들 또는 확산제 입자들인 것을 특징으로 하는 LED 제조를 위한 현탁액 분배장치.
3. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 실린지와 상기 제2 실린지는 상하 반대되게 그리고 대칭적으로 상기 하나의 지지대 상에 배치된 한 쌍의 실린지 중 하나이며,

   상기 반전수단은 상기 지지대를 회전시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 LED 제조를 위한 현탁액 분배장치.
4. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 실린지와 상기 제2 실린지의 튜브를 냉각하는 한편 상기 제1 실린지와 상기 제2 실린지의 노즐을 가열하도록 설치된 열전소자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 제조를 위한 현탁액 분배장치.
5. 노즐들이 양단에 대칭되게 달린 상하 대칭의 제1 실린지와 제2 실린지를 이용하는 현탁액 분배방법으로서,

   입자들이 포함된 현탁액을 상기 제1 실린지와 상기 제2 실린지 내에 채우는 단계;

   상기 제1 실린지 내 현탁액을 상기 제1 실린지에 달린 노즐을 통해 하방의 LED에 배출하는 단계;

   상기 제1 실린지 내 현탁액의 침전을 막도록, 상기 제1 실린지와 상기 제2 실린지를 상하로 반전시키는 단계;

   상기 상하 반전에 의해 하측을 향하게 된 상기 제2 실린지 내의 현탁액을 상기 제2 실린지에 달린 노즐을 통해 하방의 LED에 배출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 제조를 위한 현탁액 분배방법.
6. 청구항 5에 있어서, 상기 입자들은 형광체 입자들 또는 확산제 입자들인 것을 특징으로 하는 LED 제조를 위한 현탁액 분배방법.
7. 청구항 5에 있어서, 상기 제1 실린지와 상기 제2 실린지의 상하 반전은 주기적으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 LED 제조를 위한 현탁액 분배방법.
8. 청구항 5에 있어서, 상기 입자들이 포함된 현탁액을 제1 실린지와 제2 실린지 내에 채우는 단계 이후에, 상기 현탁액이 채워진 상기 제1 실리지 및 상기 제 2 실린지의 튜브를 냉각하는 것을 특징으로 하는 LED 제조를 위한 현탁액 분배방법.
9. 청구항 5에 있어서, 상기 입자들이 포함된 현탁액을 제1 실린지와 제2 실린지 내에 채우는 단계 이후에, 상기 현탁액이 배출되는 상기 제1 실린지 및 상기 제2 실린지의 노즐을 가열하는 것을 특징으로 하는 LED 제조를 위한 현탁액 분배방법.
10. 청구항 5에 있어서, 상기 입자들이 포함된 현탁액을 제1 실린지와 제2 실린지 내에 채우는 단계 이후에, 상기 현탁액이 채워지는 상기 제1 실린지 및 상기 제2 실린지의 튜브를 냉각함과 동시에 상기 현탁액이 배출되는 상기 제1 실린지 및 상기 제2 실린지의 노즐을 가열하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 제조를 위한 현탁액 분배방법.
11. 청구항 10에 있어서, 상기 튜브의 냉각과 상기 노즐의 가열은 열전소자의 냉각부위를 상기 튜브에 열전도적으로 연결하고 상기 열전소자의 가열부위를 상기 노즐에 열전도적으로 연결하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 LED 제조를 위한 현탁액 분배방법.

Images