KR100988057B1 - Ｌｅｄ 패키지 제작 방법 - Google Patents

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Abstract

LED 패키지 제작 방법이 개시된다. 본 발명의 실시예에 따르면 (a) 복수개의 LED칩이 상호간 이격된 위치에 실장된 베이스 기판을 마련하는 단계; (b) 상기 베이스 기판에 실장된 상기 LED칩이 모두 덮여지도록 몰딩캡을 상기 베이스 기판 상에 부착하는 단계-여기서, 상기 몰딩캡은 상기 LED칩의 실장 간격에 맞추어 돌출 형성된 복수개의 돌출부와 상기 돌출부 간을 잇는 연결부를 가지며, 상기 연결부는 상기 몰딩캡이 상기 베이스 기판 상에 부착되었을 때 상기 돌출부 간의 통로를 형성함-; (c) 상기 몰딩캡의 부착에 따라 상기 베이스 기판과 상기 몰딩캡 사이에 형성되는 내부 공간이 모두 채워지도록 주입구를 통해 몰딩 수지를 주입하는 단계; 및 (d) 상기 내부 공간에 채워진 몰딩 수지를 경화시키는 단계를 포함하는 LED 패키지의 제작 방법이 제공된다.
발광 다이오드(LED), 기판, 패키지, 몰딩캡.

Description

ＬＥＤ 패키지 제작 방법{Fabrication method of light emitting diode package}
본 발명은 발광 다이오드(LED, light emitting diode)에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 LED 패키지의 제작 방법에 관한 것이다.
발광 다이오드(LED)는 간판, 디스플레이, 자동차, 신호등, 백라이트, 일반 조명에 이르기까지 폭넓은 시장을 형성하고 있으며, 각각의 응용 분야에서 지속적인 성장을 계속하고 있다. 특히, 최근에는 소형의 에너지 소비율이 작은 각종 표시 장치들이 개발되고 있는데, 이 중 액정 표시 장치(LCD)는 모니터, 노트북, 이동통신단말기 등의 표시 장치로 각광받고 있다. 그러나 LCD는 자체적으로 빛을 발생시키지 못하기 때문에 LCD 패널의 뒷면 또는 측면에서 빛을 발생시키는 광원으로 이용되는 백라이트(backlight)를 구비하는 것이 일반적이다. 이러한 백라이트 광원으로는 냉음극형광램프(CCFL, Cold Cathod Fluorescent Lamp)와 LED가 주로 사용된다.
그러나 냉음극형광램프(CCFL)는 수은 가스를 사용하므로 환경 오염을 유발할 수 있고, 응답 속도가 느리며, 색재현성이 낮을 뿐만 아니라, 크기가 커서 백라이트 광원의 경박 단소화에도 적절하지 못한 단점을 가지고 있다.
이에 비해, 발광 다이오드(LED)는 친환경적이며, 응답 속도가 수 나노 초 정도로서 고속 응답이 가능하며, 장수명, 높은 내충격성을 갖는 장점이 있다. 아울러, LED는 백색, 적색, 녹색, 청색 LED의 광량을 조정하여 휘도, 색온도 등을 자유로이 변경할 수 있어 그 색재현성이 우수하며, 경박 단소화에도 보다 적합하다. 따라서, 최근에는 휴대전화, 네비게이션, PMP 등의 소형기기에 사용되는 백라이트 광원으로서는 LED를 채용한 측면 발광형 LED 패키지가 주로 사용되고 있다.
도 1a는 종래 기술에 따른 LED 패키지의 단면도를 나타낸 도면이고, 도 1b는 도 1a에 도시된 LED 패키지의 외관을 나타낸 도면이다.
도 1a 및 도 1b에 도시된 LED 패키지(10)는 리드 프레임(lead frame) 구조를 갖고 있다. 리드 프레임(12)은 외부로부터 인가된 전기 신호를 LED칩(14)에 전달하기 위한 역할을 수행한다. 이를 위해 리드 프레임(12)과 LED칩(14)은 와이어 본딩(15)됨으로써 전기적으로 연결된다. 리드 프레임(12)은 사출물에 의한 패키지 본체(11)에 의해 둘러싸여져 있으며, LED칩(14)은 패키지 본체(11)에 별도 마련된 서브마운트(13) 상에 안착된다. 패키지 본체(11)의 상부면에는 투명성 몰딩 수지(도 1c의 식별번호 18 참조)가 주입된 후 경화됨으로써 몰딩부(16)가 형성된다.
여기서, 몰딩부(16)는 패키지 본체(11)에 안착된 LED칩(14)과 그 와이어 본 딩(15)을 고정 밀봉시키는 역할을 수행함이 일반적이나, 경우에 따라서는 형광 물질이 첨가된 투명성 몰딩 수지에 의해 형성됨으로써 LED 패키지(10)의 발광 특성을 향상시키는 역할을 함께 수행하기도 한다. 몰딩부(16)의 상부면에는 렌즈(미도시)가 별도로 장착되기도 한다. 즉, 몰딩부(16)는 LED칩(14)의 동작 특성, 와이어 본딩(15)의 전기적 접촉 특성, 패키지 전체의 발광 특성 또는 불량율에 직간접적인 영향을 주게 되므로, LED 패키지(10)를 제작함에 있어서 몰딩부(16) 형성을 위한 성형 공정, 몰딩 수지의 주입 공정 등은 정밀하고도 신중히 제어되어 제품 양산시 적용될 필요가 있다.
도 1c에는 종래 기술에 따른 LED 패키지의 제작 방법에 있어서 몰딩 수지의 주입 방법이 도시되고 있다. 종래 기술에 따르면 몰딩부 성형을 위한 몰딩 수지의 주입 공정은 도 1c에 도시된 바와 같이 LED 패키지(10)를 열지어 로딩시킨 후, 주입장치(20)를 이송해 가면서 LED 패키지(10) 하나 하나 마다에 몰딩 수지(18)를 각각 주입하고 이를 경화시키는 방법으로 진행되어 왔다.
그러나, 이러한 종래의 방법은 제작하고자 하는 LED 패키지 각각에 일일이 몰딩 수지를 주입하거나 분배하여야 하므로 그 작업이 번거스럽고 생산성이 떨어지는 문제점이 있다. 이와 더불어, 종래의 방법은 주입장치에서 LED 패키지를 향하여 몰딩 수지를 위에서 아래 방향으로 떨어뜨리는 방식을 취하므로, 그 압력 및 열에 의해 패키지 내부에 기설치되어 있던 LED칩이나 와이어 본딩에 변형을 발생시키는 등의 악영향을 미칠 수 있는 문제점이 있다.
또한, 종래의 방법은 각각의 패키지에 몰딩 수지를 주입 분배함에 있어서 주 입되는 몰딩 수지의 양에 편차가 생길 가능성이 매우 높다. 이와 같이 몰딩 수지의 주입량에 편차가 생기는 경우에는 다음과 같은 여러가지 문제점이 발생한다. 몰딩 수지가 적정 주입량에 비해 적게 주입된 경우에는, 추후 성형된 몰딩부의 상부에 렌즈를 장착함에 있어서 렌즈와 몰딩부 사이에 빈공간이 생겨 기포가 발생하는 불량이 발생할 수 있다. 또한, 몰딩 수지가 적정 주입량에 비해 많이 주입된 경우에는 몰딩 수지가 패키지 밖으로 넘치거나 새어나와 패키지 불량을 발생시킬 수 있다. 아울러, 몰딩부의 표면이 불규칙하게 성형됨으로써 LED 패키지의 발광 특성에 좋지 않은 영향을 줄 수가 있다.
따라서, 몰딩부의 성형 단계에 있어서, 몰딩 수지의 주입량 편차에 의한 영향을 최소화하고 제작된 LED 패키지의 불량을 줄여, 제작 공정의 효율 및 생산성을 보다 높일 수 있는 방법이 요구된다.
따라서, 본 발명은 몰딩부 성형을 위한 몰딩 수지의 주입 공정을 수행함에 있어서 LED 패키지의 동작 특성, 발광 특성에 악영향을 주지 않는 LED 패키지의 제작 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 몰딩부 성형시 몰딩 수지의 주입량 편차를 제거함으로써, 제작된 LED 패키지의 불량율을 크게 줄일 수 있는 LED 패키지의 제작 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 LED 패키지의 제작시 제작 공정의 단순화, 제작 비용의 절 감 및 생산성 향상이 가능한 LED 패키지의 제작 방법을 제공한다.
본 발명의 이외의 목적들은 하기의 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, (a) 복수개의 LED칩이 상호간 이격된 위치에 실장된 베이스 기판을 마련하는 단계; (b) 상기 베이스 기판에 실장된 상기 LED칩이 모두 덮여지도록 몰딩캡을 상기 베이스 기판 상에 부착하는 단계-여기서, 상기 몰딩캡은 상기 LED칩의 실장 간격에 맞추어 돌출 형성된 복수개의 돌출부와 상기 돌출부 간을 잇는 연결부를 가지며, 상기 연결부는 상기 몰딩캡이 상기 베이스 기판 상에 부착되었을 때 상기 돌출부 간의 통로를 형성함-; (c) 상기 몰딩캡의 부착에 따라 상기 베이스 기판과 상기 몰딩캡 사이에 형성되는 내부 공간이 모두 채워지도록 주입구를 통해 몰딩 수지를 주입하는 단계; 및 (d) 상기 내부 공간에 채워진 몰딩 수지를 경화시키는 단계를 포함하는 LED 패키지의 제작 방법이 제공될 수 있다.
여기서, 상기 단계 (b)는, (b1) 상기 돌출부가 상기 LED칩 각각의 실장 위치에 맞추어 위치할 수 있도록 상기 몰딩캡을 상기 베이스 기판 상에 마운트(mount)하는 단계; 및 (b2) 상기 몰딩캡에 의해 상기 내부 공간이 외부로부터 완전히 밀폐되도록 상기 몰딩캡에 압력을 가하는 단계를 포함할 수 있다.
여기서, 본 발명의 실시예에 따른 LED 패키지 제작 방법은 상기 단계 (b1) 이전에, (b3) 상기 베이스 기판 중 상기 몰딩캡이 마운트될 위치에 상응하는 부분에 접착제를 도포하는 단계를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 몰딩캡은 광투과성 재질 또는 투명 재질로 제작될 수 있다.
여기서, 상기 몰딩캡의 상기 돌출부는 방사(放射) 형상을 갖도록 제작될 수 있다. 또한, 상기 몰딩캡은 상기 돌출부의 중심이 상기 LED칩의 발광 중심과 일치하도록 상기 베이스 기판 상에 부착될 수 있다.
여기서, 상기 몰딩캡은 상기 이웃한 2개의 돌출부 간이 하나의 연결부를 통해서만 연결되도록 제작될 수 있다.
여기서, 상기 몰딩캡은 복수개의 상기 돌출부 중 어느 3개의 돌출부 간이 상기 연결부에 의해 폐루프(closed loop)를 형성하지 않도록 제작될 수 있다.
여기서, 상기 주입구는 상기 몰딩캡의 연결부에 형성되거나 또는 상기 베이스 기판에 관통홀의 형태로 형성될 수 있다.
여기서, 상기 몰딩 수지를 배출하기 위한 배출구가 더 존재하되, 상기 배출구는 상기 몰딩캡의 연결부에 형성되거나 또는 상기 베이스 기판에 관통홀의 형태로 형성될 수 있다.
여기서, 상기 주입구와 상기 배출구는 각각 1개씩만 구비될 수 있다.
여기서, 상기 몰딩 수지를 배출하기 위한 배출구가 더 존재하되, 상기 주입구와 상기 배출구는 상기 몰딩 수지의 주입 경로를 기준할 때 상호간 최장 거리로 이격된 위치에 구비될 수 있다.
여기서, 상기 몰딩 수지는 투명 실리콘일 수 있다.
여기서, 본 발명의 실시예에 따른 LED 패키지 제작 방법은 상기 단계 (d) 이후에, (e) 상기 몰딩캡을 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.
여기서, 본 발명의 실시예에 따른 LED 패키지 제작 방법은 상기 단계 (d) 이후에, (f) 상기 LED칩이 하나씩 개별 패키지화될 수 있도록 다이싱(dicing)하는 단계를 더 포함할 수 있다.
여기서, 본 발명의 실시예에 따른 LED 패키지 제작 방법은 상기 단계 (d) 이후에, (g) 상기 복수개의 LED칩이 2 이상의 그룹으로 나뉘어 그룹별로 패키지화될 수 있도록 다이싱(dicing)하는 단계를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 다이싱될 위치는 상기 연결부에 상응하는 부분일 수 있다.
여기서, 상기 베이스 기판의 일면에는 복수개의 캐비티가 형성되어 있되, 상기 LED는 상기 캐비티 마다에 실장될 수 있다.
여기서, 상기 LED칩은 상기 캐비티에 채워진 본딩 수지에 의해 고정될 수 있다.
여기서, 상기 베이스 기판은 상기 복수개의 캐비티가 열지어 형성되어 있는 바 타입(bar type)를 가질 수 있다.
여기서, 상기 베이스 기판에는 외부로부터 인가된 전기 신호를 상기 LED칩에 전달하기 위한 회로 배선이 형성되어 있을 수 있다.
여기서, 상기 베이스 기판에는 외부로부터 인가된 전기 신호를 상기 LED칩에 전달하기 위한 리드 프레임(lead frame)이 장착되어 있을 수 있다.
본 발명에 따른 LED 패키지의 제작 방법에 의하면, 몰딩부 성형시 몰딩 수지의 주입량 편차를 제거함으로써, 제작된 LED 패키지의 불량율을 크게 줄일 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 LED 패키지의 제작시 제작 공정의 단순화, 제작 비용의 절감 및 생산성 향상이 가능한 효과가 있다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 패키지의 제작 방법을 개략적으로 나타낸 순서도이다. 이하, 도 2의 순서도를 통해 제시된 각 제작 단계를 설명함에 있어서 도 3 내지 도 6b에 도시된 도면을 함께 참조하기로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 LED 패키지의 제작 방법은, 먼저 도 2의 단계 S210에서와 같이 복수개의 LED칩이 상호간 이격된 위치에 실장되어 있는 베이스 기판을 마련하게 된다.
복수개의 LED칩이 실장된 베이스 기판은 예를 들어 도 3에 도시된 구조 및 형태로 제작된 것일 수 있다. 이를 도 3을 참조하여 간략히 설명한다.
도 3을 참조하면, 베이스 기판(100)에는 복수개의 LED칩(130)이 실장될 수 있도록 일면에 복수개의 캐비티(120)가 열지어 형성되어 있다. 도 3은 어느 일 방향으로 길게 제작된 바 타입(bar type)의 베이스 기판(100)을 가정하고 있다.
복수개의 LED칩(130)은 베이스 기판(100)에 형성된 회로 배선(도 3의 식별번호 110의 전극 패턴 참조)을 통해 칩동작을 위한 전기 신호를 외부로부터 전달받게 된다. 이를 위해 LED칩(130)은 전극 패턴(110)과 와이어 본딩(140)된다. 물론, LED칩(130)의 실장 기법으로는 다이 본딩/와이어 본딩 이외에도 플립칩 본딩 등의 다 른 표면 실장 기법이 이용될 수도 있다. 또한, 도 3에서와 달리, LED칩(130)은 베이스 기판(100) 내에 장착된 리드 프레임(도 1a 및 도 1b의 식별번호 12 참조)을 통해서 외부 전원으로부터 전기 신호를 전달받을 수도 있음은 물론이다.
이때, 캐비티(12) 내에는 본딩 수지(150)가 채워져 있다. 본딩수지(150)는 LED칩(130) 및 와이어 본딩(140)을 고정 밀봉함으로써 LED칩(130) 및 와이어 본딩(140)의 동작 특성, 신호 전달 특성을 보호하는 역할을 한다. 본딩 수지(150)로는 일반적으로 에폭시 수지가 이용될 수 있다.
베이스 기판(100) 및 본딩 수지(150)의 상부면에는 형광체(160)가 도포될 수 있다. 이와 같이 형광체(160)가 도포되는 경우에는 LED 패키지의 발광 특성을 의도한 바대로 변화시키거나 높일 수 있는 이점이 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 베이스 기판(100)의 일면에 복수개의 캐비티(120)를 형성시켜 놓고, 도 3과 같이 그 캐비티(120) 안에 LED칩(130)을 안착시키고 본딩 수지(150)를 이용하여 밀봉시키는 이유는 추후 공정(도 2의 단계 S230 참조)을 수행함에 있어서 몰딩 수지의 주입에 의해 발생될 수 있는 악영향을 최소화하기 위함이다. 예를 들어, LED칩(130)이 베이스 기판(100)의 표면에 실장되어 와이어 본딩(140)되는 경우에는 추후 주입되는 몰딩 수지에 의해 그 형태가 변형됨으로써 불량이 발생될 가능성이 있기 때문이다.
이하의 모든 도면에서는 복수개의 LED칩(130)이 실장된 베이스 기판(100)이 상술한 도 3의 형태로 제작된 것으로 가정하여 설명하기로 하되, 도면 도시의 편의를 위해 전극 패턴(110), 형광체(160)는 생략 도시한다.
위와 같이 복수개의 LED칩(130)이 실장된 베이스 기판(100)이 마련되면, 도 2의 단계 S220에서와 같이 몰딩캡(200)을 베이스 기판(100) 상에 부착함으로써, 베이스 기판(100)에 실장된 복수개의 LED칩(130)이 모두 덮여지도록 한다.
몰딩캡(200)은 복수개의 돌출부와 이를 잇는 연결부를 갖는다. 예를 들어 몰딩캡(200)은 도 4a와 같이 제작될 수 있다.
도 4a를 참조하면, 몰딩캡(200)은 3개의 돌출부(210-1, 210-2, 210-3, 이하 210으로 통칭함)와 4개의 연결부(220-1, 220-2, 220-3, 220-4, 이하 220으로 통칭함)로 이루어진 형태를 갖고 있다.
이때, 돌출부(210)는 베이스 기판(100)에 실장된 LED칩(130)의 실장 간격에 맞추어 몰딩캡(200)에 형성될 수 있다. 몰딩캡(200)이 베이스 기판(100) 상에 부착될 때 돌출부(210)가 LED칩(130)과 일대일로 대응되는 위치에 놓이는 것이 바람직하기 때문이다. 특히, 돌출부(210)의 중심이 LED칩(130)의 발광 중심과 일치하도록 몰딩캡(200)을 제작하여 베이스 기판(100) 상에 부착하는 경우에는 LED 패키지가 발광을 수행함에 있어서 그 지향각에 원형 대칭성(circular symmetry)을 부여할 수 있는 이점이 있을 것이다.
돌출부(210)의 형태에는 별다른 제한이 있을 수 없다. 다만, 돌출부(210)는 렌즈 형태와 비슷한 형상(즉, 방사(放射) 형상)을 갖도록 제작되는 것이 유리하다. 왜냐하면, 몰딩 수지가 경화됨에 따라 형성되는 몰딩부(도 5의 식별번호 170 참조)는 돌출부(210)의 형태가 그대로 전사될 것이므로, 돌출부(210)를 방사 형상을 갖 도록 제작하는 경우에는 추후 몰딩부도 방사 형상을 가져, 제작된 LED 패키지의 발광 특성(예를 들어, 지향각의 확대 등)에 도움을 줄 수 있기 때문이다.
여기서, 식별번호 220-2과 식별번호 220-3의 연결부(220)는 이웃한 어느 2개의 돌출부(즉, 식별번호 210-1과 식별번호 210-2의 돌출부 그리고 식별번호 210-2와 식별번호 210-3의 돌출부) 간을 연결함으로써, 몰딩캡(200)이 베이스 기판(100) 상에 부착되었을 때 돌출부(210) 간의 통로(도 4b의 식별번호 240 참조)를 형성한다. 연결부(210)에 의해 형성된 통로를 통하여 몰딩캡(200)과 베이스 기판(100) 간의 내부 공간은 몰딩 수지로 차례차례 채워지게 된다(후술할 도 2의 단계 S230 참조).
식별번호 220-1과 식별번호 220-4의 연결부(220)에는 몰딩 수지의 주입을 위한 주입구(230) 및 몰딩 수지의 배출을 위한 배출구(235)가 구비되고 있다. 즉, 식별번호 220-1과 식별번호 220-4의 연결부(220)는 돌출부(210) 간의 연결 통로를 형성시키기 위함이 아니라, 몰딩 수지의 주입 및 배출을 위한 주입구(230) 및 배출구(235)를 형성시키기 위해 구비된 것이다. 따라서, 주입구(230) 및 배출구(235)가 베이스 기판(100)에 관통홀의 형태로 형성됨으로써 몰딩 수지의 주입 및 배출이 이루어지는 경우에는 식별번호 220-1 및 식별번호 220-4와 같은 연결부(220)는 몰딩캡(200)에서 별도로 존재할 필요가 없음은 물론이다.
다만, 이하의 모든 설명에서는 몰딩 수지의 주입 및 배출을 위한 주입구(230) 및 배출구(235)가 몰딩캡(200) 중 도 4a에서와 같은 연결부(220) 위치에 존재하는 경우를 중심으로 설명하기로 한다. 왜냐하면, 추후 공정(후술할 도 2의 단계 S250 참조)을 통한 LED칩 별로의 다이싱(dicing) 과정을 고려할 때, LED 패키지의 불량 방지, 생산성 향상을 위해서는 주입구(230) 및 배출구(235)가 몰딩캡(200)의 연결부(220)에 형성되어 있는 것이 바람직하기 때문이다. 이와 유사한 이유로, 주입구(230) 및 배출구(235)를 베이스 기판(100)에 관통홀의 형태로 구비시키는 경우에도 몰딩캡(200) 중 연결부(220)가 위치할 부분에 상응하는 부분에 구비시키는 것이 바람직할 수 있다.
몰딩캡(200)의 재질은 특별한 제한이 없음은 물론이다. 따라서, 몰딩캡(200)은 전자 소자의 보호를 위해 사용되는 일반적인 보호캡(protective) 재질이 그대로 이용될 수 있으며, 폴리카보네이트 등과 같은 폴리머 재질이 이용될 수도 있다. 또한, 몰딩캡(200)은 광투과성 재질 또는 투명 재질로 제작될 수도 있다. 몰딩캡(200)을 광투과성 재질로 제작하는 경우, 몰딩캡(200)은 LED 패키지에 있어서 렌즈의 역할을 수행할 수도 있다. 이러한 경우, 몰딩캡(200)의 제거 공정(즉, 후술할 도 2의 단계 S250 중 일부 공정)은 생략될 수도 있음은 물론이다. 또한, 몰딩캡(200)을 투명 재질로 제작하는 경우에는 몰딩 수지의 주입 공정(도 2의 단계 S230 참조)을 수행함에 있어서 몰딩 수지의 주입량을 쉽게 확인할 수 있는 이점도 있다. 따라서, 이러한 경우에는 몰딩 수지가 몰딩캡(200)과 베이스 기판(100) 간의 내부 공간에 꽉 채워졌는지를 가늠하기 위해 구비하는 배출구(235)를 별도로 구비할 필요가 없을 수도 있다.
본 단계를 통해 몰딩캡(200)을 베이스 기판(100) 상에 부착했을 때의 단면도 및 외관도가 각각 도 4b 및 도 4c를 통해 도시되고 있다. 본 단계를 통한 몰딩 캡(200)의 부착에는 다음과 같은 방법이 이용될 수 있다.
먼저, 몰딩캡(200)에서의 각 돌출부(210)가 베이스 기판(100)에 실장된 LED칩(130) 각각의 실장 위치에 대응하여 위치할 수 있도록, 몰딩캡(200)을 베이스 기판(100) 상에 마운트(mount)한다. 이때, 몰딩캡(200)이 마운트될 위치에 상응하는 베이스 기판(100)의 부분에는 접착제가 미리 도포되어 있을 수 있다. 물론, 몰딩캡(200) 중 베이스 기판(100)과 직접 면접할 접촉면에 접착제를 도포할 수도 있음은 자명하다. 이러한 접착제로는 열경화형 에폭시와 같은 열경화성 접착제, UV 경화형 에폭시와 같은 광경화성 접착제 등의 공지의 접착재료가 그대로 사용될 수 있다.
몰딩캡(200)을 베이스 기판(100) 상에 마운트한 이후에는, 몰딩캡(200)이 베이스 기판(100) 상에 마운트됨으로써 몰딩캡(200)과 베이스 기판(100) 사이에 형성된 내부 공간이 외부로부터 완전히 밀폐될 수 있도록, 몰딩캡(200)에 일정 수준의 압력을 가하는 단계가 더 진행될 수 있다. 이를 통해, 몰딩캡(200)과 베이스 기판(100) 간의 내부 공간에는 밀폐성이 확보됨으로써, 추후 몰딩 수지의 주입 과정에서 그 내부 공간으로 주입된 몰딩 수지가 외부로 새어나오는 것을 방지할 수 있게 된다.
몰딩캡(200)이 베이스 기판(100) 상에 부착된 이후에는, 도 2의 단계 S230에서와 같이 주입구(230)를 통해 몰딩 수지를 주입한다. 이때, 몰딩 수지의 주입은 몰딩캡(200)의 부착에 따라 몰딩캡(200)과 베이스 기판(100) 사이에 형성된 내부 공간이 완전히 채워질 때까지 계속된다.
이를 도 4d 및 도 4e를 참조하여 설명한다. 여기서, 도 4d는 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 패키지의 제작 방법에 있어서 몰딩 수지의 주입 경로를 나타낸 도면이고, 도 4e는 도 4d에 도시된 몰딩 수지의 주입 경로와 비교 대상으로서의 폐루프인 주입 경로를 갖는 경우를 도시한 도면이다.
몰딩 수지는 일측에 미리 마련된 주입구(230)를 통해 몰딩캡(200)과 베이스 기판(100) 사이의 내부 공간으로 주입됨으로써, 도 4d에 도시된 바와 같이 각각의 연결부(220-1 내지 220-5 참조)에 의한 통로를 통해 식별번호 210-1의 돌출부로부터 식별번호 210-6의 돌출부까지 차례 차례 채워져나가게 될 것이다(도 4d의 점선으로 표시된 몰딩 수지의 주입 경로 참조). 이후, 몰딩캡(200)과 베이스 기판(100) 사이의 내부 공간이 몰딩 수지에 의해 꽉 채워지게 되면, 타측에 미리 마련된 배출구(235)를 통해 몰딩 수지가 새어나오게 될 것이다. 따라서, 제조자는 몰딩 수지가 배출구(235)를 통해 새어나오는 시점에 몰딩 수지의 주입 공정을 종료하면 된다.
본 발명에 있어서, 몰딩 수지의 주입 경로는 전술한 도 4d에서와 같이 단 하나의 방향을 갖는 개루프(open loop) 형태의 주입 경로를 갖는 것이 바람직하다. 이는 도 4e에 대한 설명을 통해 보다 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 4e를 참조하면, 몰딩 수지의 주입 경로(도 4e의 점선 참조)의 일부에 폐루프(closed loop)가 포함되고 있다. 식별번호 210-2, 210-3, 210-4, 210-5의 돌출부 간을 잇는 폐루프 경로가 바로 그것이다. 이는 식별번호 210-2의 돌출부가 식별번호 210-3 및 210-4의 돌출부와 두군데의 연결부(220-2, 220-6)를 통해 각각 연결 되고 있기 때문이다. 이와 같이 몰딩 수지의 주입 경로 중 일부에 폐루프가 하나라도 포함되는 경우에는 다음과 같은 문제점이 발생할 수 있다.
도 4e의 주입 경로에서는, 식별번호 210-2의 돌출부를 통과하는 몰딩 수지가 식별번호 220-2의 연결부를 통해 식별번호 210-3의 돌출부로 주입됨과 아울러, 식별번호 220-6의 연결부를 통해 식별번호 210-5의 돌출부로도 주입될 수 있도록 되어 있다. 이때, 몰딩 수지가 식별번호 210-3 및 210-5의 돌출부로 각각 주입되어 동일 속도(즉, 동일 시간)로 각 돌출부 내에 채워진다고 가정하면, 식별번호 210-4의 돌출부의 내부를 채우고 있던 공기가 빠져나갈 수 있는 경로는, 인접한 양쪽의 돌출부(즉, 식별번호 210-3 및 210-5)가 몰딩 수지로 채워짐으로 인해, 완전히 차단되게 된다. 이러한 경우에는 식별번호 210-4의 돌출부의 내부로 몰딩 수지가 주입된다 하더라도, 그 내부에 존재하는 공기에 의해 식별번호 210-4의 돌출부 내부가 몰딩 수지로 완전히 채워지지 않거나 혹은 기포를 머금은 채로 채워지게 되어 불량을 발생시키는 문제점을 야기할 수 있다.
상술한 이유로, 몰딩 수지의 주입 경로는 주입 경로 상의 어떠한 일부에도 폐루프가 형성되지 않는 형태를 갖는 것이 바람직하다. 이를 위해, 몰딩캡(200)은 어느 3개의 돌출부(210) 간이 연결부(220)에 의해 폐루프를 형성하지 않는 형태로 제작되는 것이 바람직하다. 즉, 몰딩캡(200)에서 연결부(220)는 어느 하나의 돌출부(210)가 다른 하나의 돌출부(210)와만 연결되도록 설계 제작되는 것이 주입 효율 및 불량 방지의 측면에서 바람직할 수 있다.
위와 비슷한 이유에서, 몰딩캡(200)은 이웃한 어느 2개의 돌출부(210) 간이 단 하나의 연결부(220)를 통해 연결되도록 제작되는 것이 바람직할 수 있다. 또한, 몰딩 수지의 주입 효율 및 패키지의 불량 발생의 방지의 측면에서, 몰딩 수지의 주입 및 배출을 위한 주입구(230) 및 배출구(235)는 각각 1개씩만 구비되고, 또한 몰딩 수지의 주입 경로를 기준으로 할 때 상호간 최장 거리로 이격될 수 있는 위치(예를 들어, 도 4d에서와 같이 양 끝단)에 구비되는 것이 바람직할 수 있다.
또한, 몰딩 수지가 몰딩캡(200)과 베이스 기판(100) 사이의 내부 공간을 그 주입 경로에 따라 차례차례 채워나갈 수 있도록, 몰딩캡(200)의 돌출부(210)가 중력 방향을 향하도록 배치시킨 후 몰딩 수지를 주입하는 방식을 채용하는 것도 고려해볼 수 있다. 즉, 몰딩캡(200)과 베이스 기판(100)이 완전히 부착된 상태에서 거꾸로 돌려 돌출부(210)의 가장 윗부분이 아래 방향을 향하도록 배치시킨 후, 몰딩 수지를 주입함이 그 일 예이다.
몰딩 수지로는 경화 공정(후술할 도 2의 단계 S240 참조)을 거친 몰딩부(170)가 렌즈로서 기능할 경우를 고려하여 투명 재질의 물질, 예를 들어 투명 실리콘 등이 이용될 수 있을 것이다.
몰딩캡(200)과 베이스 기판(100) 사이의 내부 공간이 몰딩 수지에 의해 완전히 채워지게 되면, 도 2의 단계 S240과 같이 열을 가하여 몰딩 수지를 경화시킨다. 본 단계를 통한 경화 공정을 통하여 몰딩 수지가 경화된 상태의 몰딩부(170)가 형성된다.
도 2의 단계 S240을 통해 몰딩 수지가 완전히 경화된 이후에는, 도 2의 단계 S250에서와 같이 몰딩캡(200)을 몰딩부(170)로부터 이형(제거)시킨다. 도 5는 몰딩캡(200)이 제거된 상태를 보여주고 있다. 물론, 몰딩캡(200) 자체가 광투과성 재질로 이루어진 경우에는 제거하지 않아도 됨은 전술한 바이다.
몰딩캡(200)이 제거된 이후에는 LED칩(130) 별로 다이싱(dicing)하는 단계가 더 포함될 수 있다. 이와 같이 다이싱하는 단계는 본 발명에 있어서 필수적 단계라 할 수 없다. 왜냐하면, 도 2의 단계 S250을 통해 다이싱하는 단계는 복수개의 LED칩(130)이 실장되어 있는 상태의 LED 패키지를 LED칩(130) 별로 단품의 LED 패키지로 만들기 위한 것(즉, LED칩(130) 하나 하나마다 개별 패키지화하기 위한 것)에 불과하기 때문이다. 따라서, 복수개의 LED칩(130)이 실장된 상태의 LED 패키지를 그대로 백라이트 광원 등으로서 이용하는 경우에는 본 단계를 통한 다이싱을 할 필요가 없는 것이다.
이는 몰딩캡(200)의 제거 단계 또한 마찬가지(즉, 본 발명에 있어 필수적 단계에 해당하지 않음)이다. 몰딩캡(200) 자체가 광투과성 재질로 이루어진 경우에는 굳이 몰딩캡(200)을 제거하지 않아도 되기 때문이다.
다만, 본 발명의 일 실시예에서는 몰딩캡(200)의 제거 및 LED칩(130) 별 다이싱을 수행하는 경우를 중심으로 설명한다. 이때, 몰딩캡(200)의 제거와 LED칩(130)의 다이싱은 도 2의 단계 S250에서와 다른 순서(즉, 다이싱 후 몰딩캡(200) 제거)에 의할 수도 있지만, 공정의 효율 상 도 2의 단계 S250과 같은 순서가 바람직할 것이다.
본 단계를 통해 다이싱될 위치는 도 6a 및 도 6b의 굵은 점선을 통해 도시된 바와 같이 몰딩캡(200)이 몰딩부(170) 상에 위치하였을 때를 기준으로 할 때 각 연결부(220) 부분에 상응하는 위치일 수 있다. LED칩(130)의 동작 특성에 아무런 영향을 주지 않을 수 있는 위치를 다이싱하는 것이 바람직하기 때문이다.
또한, 도 6a 및 도 6b에서는 LED칩(130) 하나 하나마다를 개별 패키지화할 목적으로 다이싱하는 경우를 예로 들고 있지만, 복수개의 LED칩(130)을 2 이상의 그룹으로 나눈 뒤 그 그룹별로 패키지화될 수 있도록 다이싱할 수도 있음은 별도의 자세한 설명을 통하지 않더라도 자명히 이해될 수 있는 내용이라 할 것이다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 LED 패키지의 제조 방법에 의하면, 몰딩부를 성형함에 있어서 베이스 기판 상에 몰딩캡을 씌운 후 몰딩 수지를 일괄 주입하는 방식을 이용하기 때문에, 패키지 하나 하나마다 몰딩 수지를 주입하는 경우에 비해 생산성을 크게 향상시킬 수 있으며, 몰딩 수지의 주입 편차를 없앨 수 있어 보다 양품의 LED 패키지를 제작할 수 있는 이점이 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 쉽게 이해할 수 있을 것이다.
도 1a는 종래 기술에 따른 LED 패키지의 단면도를 나타낸 도면.
도 1b는 도 1a에 도시된 LED 패키지의 외관을 나타낸 도면.
도 1c는 종래 기술에 따른 LED 패키지의 작조 방법에 있어서 몰딩 수지의 주입 방법을 설명하기 위한 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 패키지의 제작 방법을 개략적으로 나타낸 순서도.
도 3은 본 발명의 LED 패키지 제작 방법에 적용가능한 복수개의 LED칩이 실장된 베이스 기판의 일 예를 나타낸 단면도.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 패키지의 제작 방법에 사용되는 몰딩캡의 일 예를 나타낸 단면도.
도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따라 베이스 기판 상에 몰딩캡을 마운트하였을 때를 도시한 단면도.
도 4c는 본 발명의 일 실시예에 따라 베이스 기판 상에 몰딩캡을 마운트하였을 때의 외관을 나타낸 도면.
도 4d는 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 패키지의 제작 방법에 있어서 몰딩 수지의 주입 경로를 나타낸 도면.
도 4e는 도 4d에 도시된 몰딩 수지의 주입 경로에서와 달리 폐루프인 주입 경로를 갖는 경우를 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 패키지의 제작 방법에 있어서 몰딩 캡의 제거 단계를 나타낸 도면.
도 6a는 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 패키지의 제작 방법에 있어서 다이싱 위치의 일 예를 설명하기 위한 단면도.
도 6b는 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 패키지의 제작 방법에 있어서 다이싱 위치의 일 예를 설명하기 위한 외관도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100 : 베이스 기판 130 : LED칩
140 : 와이어 본딩 150 : 본딩 수지
170 : 몰딩부 200 : 몰딩캡
210 : 돌출부 220 : 연결부
230 : 주입구 235 : 배출구

Claims (25)

  1. (a) 복수개의 LED칩이 상호간 이격된 위치에 실장된 베이스 기판을 마련하는 단계;
    (b) 상기 베이스 기판에 실장된 상기 LED칩이 모두 덮여지도록 몰딩캡을 상기 베이스 기판 상에 부착하는 단계-여기서, 상기 몰딩캡은 광투과성 재질 또는 투명 재질로 제작되고 상기 LED칩의 실장 간격에 맞추어 돌출 형성된 복수개의 돌출부와 상기 돌출부 간을 잇는 연결부를 가지며, 상기 연결부는 상기 몰딩캡이 상기 베이스 기판 상에 부착되었을 때 상기 돌출부 간의 통로를 형성함-;
    (c) 상기 몰딩캡의 부착에 따라 상기 베이스 기판과 상기 몰딩캡 사이에 형성되는 내부 공간이 모두 채워지도록 주입구를 통해 몰딩 수지를 주입하는 단계; 및
    (d) 상기 내부 공간에 채워진 몰딩 수지를 경화시키는 단계
    를 포함하는 LED 패키지의 제작 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 단계 (b)는,
    (b1) 상기 돌출부가 상기 LED칩 각각의 실장 위치에 맞추어 위치할 수 있도록 상기 몰딩캡을 상기 베이스 기판 상에 마운트(mount)하는 단계; 및
    (b2) 상기 몰딩캡에 의해 상기 내부 공간이 외부로부터 완전히 밀폐되도록 상기 몰딩캡에 압력을 가하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 패키지의 제작 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 단계 (b1) 이전에,
    (b3) 상기 베이스 기판 중 상기 몰딩캡이 마운트될 위치에 상응하는 부분에 접착제를 도포하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 패키지의 제작 방법.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 몰딩캡의 상기 돌출부는 방사(放射) 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 LED 패키지의 제작 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 몰딩캡은 상기 돌출부의 중심이 상기 LED칩의 발광 중심과 일치하도록 상기 베이스 기판 상에 부착되는 것을 특징으로 하는 LED 패키지의 제작 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 몰딩캡은 상기 이웃한 2개의 돌출부 간이 하나의 연결부를 통해서만 연결되도록 제작되는 것을 특징으로 하는 LED 패키지의 제작 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 몰딩캡은 복수개의 상기 돌출부 중 어느 3개의 돌출부 간이 상기 연결부에 의해 폐루프(closed loop)를 형성하지 않도록 제작되는 것을 특징으로 하는 LED 패키지의 제작 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 주입구는 상기 몰딩캡의 연결부에 형성되는 것을 특징으로 하는 LED 패키지의 제작 방법.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 주입구는 상기 베이스 기판에 관통홀의 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 LED 패키지의 제작 방법.
  12. 제10항 또는 제11항에 있어서,
    상기 몰딩 수지를 배출하기 위한 배출구가 더 존재하되, 상기 배출구는 상기 몰딩캡의 연결부에 형성되는 것을 특징으로 하는 LED 패키지의 제작 방법.
  13. 제10항 또는 제11항에 있어서,
    상기 몰딩 수지를 배출하기 위한 배출구가 더 존재하되, 상기 배출구는 상기 베이스 기판에 관통홀의 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 LED 패키지의 제작 방법.
  14. 제10항 또는 제11항에 있어서,
    상기 몰딩 수지를 배출하기 위한 배출구가 더 존재하되, 상기 주입구와 상기 배출구는 각각 1개씩만 구비되는 것을 특징으로 하는 LED 패키지의 제작 방법.
  15. 제10항 또는 제11항에 있어서,
    상기 몰딩 수지를 배출하기 위한 배출구가 더 존재하되, 상기 주입구와 상기 배출구는 상기 몰딩 수지의 주입 경로를 기준할 때 상호간 최장 거리로 이격된 위치에 구비되는 것을 특징으로 하는 LED 패키지의 제작 방법.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 몰딩 수지는 투명 실리콘인 것을 특징으로 하는 LED 패키지의 제작 방법.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 단계 (d) 이후에,
    (e) 상기 몰딩캡을 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 패키지의 제작 방법.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 단계 (d) 이후에,
    (f) 상기 LED칩이 하나씩 개별 패키지화될 수 있도록 다이싱(dicing)하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 패키지의 제작 방법.
  19. 제1항에 있어서,
    상기 단계 (d) 이후에,
    (g) 상기 복수개의 LED칩이 2 이상의 그룹으로 나뉘어 그룹별로 패키지화될 수 있도록 다이싱(dicing)하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 패키지의 제작 방법.
  20. 제18항 또는 제19항에 있어서,
    상기 다이싱될 위치는 상기 연결부에 상응하는 부분인 것을 특징으로 하는 LED 패키지의 제작 방법.
  21. 제1항에 있어서,
    상기 베이스 기판의 일면에는 복수개의 캐비티가 형성되어 있되, 상기 LED칩은 상기 캐비티 마다에 실장되는 것을 특징으로 하는 LED 패키지의 제작 방법.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 LED칩은 상기 캐비티에 채워진 본딩 수지에 의해 고정되는 것을 특징으로 하는 LED 패키지의 제작 방법.
  23. 제21항에 있어서,
    상기 베이스 기판은 상기 복수개의 캐비티가 열지어 형성되어 있는 바 타입(bar type)를 갖는 것을 특징으로 하는 LED 패키지의 제작 방법.
  24. 제1항에 있어서,
    상기 베이스 기판에는 외부로부터 인가된 전기 신호를 상기 LED칩에 전달하기 위한 회로 배선이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 LED 패키지의 제작 방법.
  25. 제1항에 있어서,
    상기 베이스 기판에는 외부로부터 인가된 전기 신호를 상기 LED칩에 전달하기 위한 리드 프레임(lead frame)이 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 LED 패키지의 제작 방법.
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