KR101011329B1 - 발광 다이오드 패키징용 젤 및 그 용도 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 발광 다이오드 패키징용 젤에 관한 것으로, 제1 성분과 제2 성분이 비례에 따라 조합되는 발광 다이오드 패키징용 젤에 있어서, 상기 제1 성분은 폴리디메틸실록산이고; 상기 제2 성분은 중량함량이 94% ~ 99%인 공중합체를 포함하되, 상기 공중합체는 중량함량이 84% ~ 90%인 디메틸실록산, 중량함량이 4% ~ 9%인 메틸하이드록시실록산 및 중량함량이 2% ~ 7%인 비닐실록산을 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명은 패키징 과정에서 상기 발광 다이오드 패키징용 젤의 용도를 공개하였다.
Description
본 발명은 발광 다이오드 기술분야에 관한 것으로, 특히 발광 다이오드 패키징용 젤 및 그 용도에 관한 것이다.
발광 다이오드는 반도체 발광 소재로서, 지시등과 디스플레이 등에 널리 사용되고 있고 이 중에서 백색 발광 다이오드는 형광등과 백열등을 대체하는 제4세대 조명 광원으로 일컬어지고 있다. 발광 다이오드의 이론적인 수명은 약 100000시간에 달하지만, 현재 시장에 출시된 백색 발광 다이오드 제품을 보면 이론 수명인 100000시간과 많은 차이가 난다.
발광 다이오드 패키징용 젤은 발광 다이오드의 광감쇠에 영향을 미치는 주요요인 중의 하나이다.
도 1은 국내 A사의 종래 이산화 규소 패키징을 적용한 백색 발광 다이오드 제품을 25℃의 실내온도와 25mA의 정전류 조건에서 2520시간 동안 연속 시험한 후의 광감쇠 그래프이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 168시간일 때의 광감쇠율은 13%이고, 336시간일 때의 광감쇠율은 20%이고, 504시간일 때의 광감쇠율은 25%이고, 648시간일 때의 광감쇠율은 31%이고, 1128시간일 때의 광감쇠율은 51%이고, 2520시간일 때의 광감쇠율은 80%에 달했다. 상기 제품의 광감쇠 상황을 더욱 상세하게 검증하기 위해 발명자는 상기 제품을 25℃의 실내온도와 40mA의 정전류 조건에서 1032시간 동안 연속 시험하였다. 도 2는 상기 조건 하에서의 광감쇠 그래프이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 168시간일 때의 광감쇠율은 34%이고, 336시간일 때의 광감쇠율은 55%이고, 504시간일 때의 광감쇠율은 68%이고, 1032시간일 때의 광감쇠율은 88%에 달했다. 따라서 발광 다이오드의 광감쇠에 대한 영향을 효과적으로 개선하기 위한 새로운 패키징용 젤을 개발할 필요가 대두되었다.
본 발명은 상기와 같은 요구를 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 백색 발광 다이오드로 하여금 감쇠율이 낮고 수명이 길며 원가가 낮은 등의 장점을 지니도록 패키징할 수 있는 발광 다이오드 패키징용 젤을 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 지니는 본 발명은 아래와 같은 기술수단에 의해 구현된다. 제1 성분과 제2 성분이 비례에 따라 조합되는 발광 다이오드 패키징용 젤에 있어서, 상기 제1 성분은 폴리디메틸실록산이고; 상기 제2 성분은 중량함량이 94% ~ 99%인 공중합체를 포함하되, 상기 공중합체는 중량함량이 84% ~ 90%인 디메틸실록산, 중량함량이 4% ~ 9%인 메틸하이드록시실록산 및 중량함량이 2% ~ 7%인 비닐실록산을 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하기로, 상기 제2 성분 중에서 공중합체의 중량함량은 98%이고, 이 중에서 디메틸실록산의 중량함량이 87%이고, 메틸하이드록시실록산의 중량함량이 7%이고, 비닐실록산의 중량함량이 4%이다.
상기 제2 성분에는 제2 성분에서의 중량함량이 0.5% ~ 3%인 r－(2,3-에폭시프로폭시)프로필트리메톡시실란(r－글리시독시프로필트리메톡시실란)을 추가로 포함한다.
바람직하게, 상기 제2 성분에서 r－(2,3-에폭시프로폭시)프로필트리메톡시실란(r－글리시독시프로필트리메톡시실란)의 중량함량은 1%이다.
상기 제2 성분에는 제2 성분에서의 중량함량이 0.5% ~ 3%인 메틸트리에톡시실록산을 추가로 포함한다.
바람직하게, 상기 제2 성분에서 메틸트리에톡시실록산의 중량함량은 1%이다.
상기 제1 성분과 상기 제2 성분이 중량비 1:1로 제작된다.
본 발명은 패키징 과정에서 상기 발광 다이오드 패키징용 젤의 용도를 공개하였다.
종래 기술에 비하여, 본 발명에 따른 발광 다이오드 패키징용 젤은 제1 성분과 제2 성분을 비례에 따라 조합하여 형성되기 때문에 발광 다이오드 패키징 과정에서 형광분말 제조용 젤의 용도로 사용되거나 발광 다이오드의 결정입자의 광선 출사면에 투광성 매개층을 형성하는 용도에 사용될 때 발광 다이오드의 광감쇠를 현저하게 낮출 수 있고, 이러한 젤로 패키징을 한 발광 다이오드는 감쇠율이 낮고 수명이 길며 원가가 낮은 등의 장점을 갖는다.
본 발명에 따른 발광 다이오드 패키징용 젤은 끈적하고 조밀한 액상을 지니는 폴리디메틸실록산(polydimethyl siloxane)인 제1 성분과, 디메틸실록산(dimethyl siloxane), 메틸하이드록시실록산(methylhydrogen siloxane) 및 비닐실록산(vinyl siloxane)으로 형성되어 끈적하고 조밀한 액상을 지니는 공중합체(화학식1)를 주요 성분으로 하는 제2 성분을 비례에 따라 조합하여 형성되고, 제2 성분은 또한 r－(2,3-에폭시프로폭시)프로필트리메톡시실란(r－(2,3-epoxypropoxy) propyltrimethoxysilane)(r－글리시독시프로필트리메톡시실란(r－glycidoxypropyltrimethoxysilane))(분자구조식:화학식2)과 메틸트리에톡시실록산(methyltriethoxy siloxane)(분자구조식:화학식3)을 포함한다.
제2 성분에서 공중합체의 중량함량은 94% ~ 99%(본 실시예의 바람직한 중량함량은 98%임)이고, 이 중에서 디메틸실록산의 중량함량은 84% ~ 90%(본 실시예의 바람직한 중량함량은 87%임)이고, 메틸하이드록시실록산의 중량함량은 4% ~ 9%(본 실시예의 바람직한 중량함량은 7%임)이고, 비닐실록산의 중량함량은 2% ~ 7%(본 실시예의 바람직한 중량함량은 4%임)이다. 제2 성분은 제2 성분에서 0.5% ~ 3%의 중량함량을 지니는(본 실시예의 바람직한 중량함량은 1%임) r－(2,3-에폭시프로폭시)프로필트리메톡시실란(r－글리시독시프로필트리메톡시실란)을 포함하고, 제2 성분은 제2 성분에서 0.5% ~ 3%의 중량함량을 지니는(본 실시예의 바람직한 중량함량은 1%임) 메틸트리에톡시실록산도 포함한다.
발광 다이오드 패키징용 젤의 광감쇠 작용을 검증하기 위해, 본 발명자는 발광 다이오드 패키징용 젤을 발광 다이오드의 패키징에 사용하였다. 구체적인 패키징 과정은 도 3에 도시된 바와 같이 아래와 같은 단계를 포함한다.
단계1: 절연접착제를 지지대의 반사컵 내로 토출하는 토출 단계,
단계2: 미리 준비해 둔 결정입자를 절연접착제가 토출된 지지대 위에 고정시키는 결정입자 고정 단계,
단계3: 결정입자를 이미 고정시킨 반완제품을, 고온의 오븐 내에 넣고 건조시켜서 결정입자와 지지대를 고정 점착시키는 결정입자 고정 후 건조 단계,
단계4: 이미 건조된 결정입자를 양극과 음극에서 두 개의 골드 라인을 형성하는 라인 용접 단계,
단계5: 일정한 비율에 따라 제1 성분, 제2 성분 및 형광분말을 취하여 5분간 조합하는, 즉 제1 성분과 제2 성분을 혼합하고 교반하여 발광 다이오드 패키징용 젤을 형성하고 나서 일정한 비율에 따른 형광분말을 첨가하여 5분 정도 교반하는 형광분말 제작 단계,
단계6: 제1 성분, 제2 성분 및 형광분말을 사용하여 조합된 조제물에 대해 5분 내지 10분 정도 진공 흡입작업을 통해 거품을 제거하는 진공 흡입 단계,
단계7: 진공 흡입작업을 거친 제1 성분, 제2 성분 및 형광분말을 사용하여 조합된 조제물을 토출기의 주사기 내에 넣고 젤 용량을 조절 완료한 후 골드 라인을 용접한 지지대 반사컵 내부에 순차적으로 토출하는 형광분말 토출 단계,
단계8: 형광분말 토출작업을 마친 지지대를 고온의 오븐 내에 넣고 130 ~ 150도의 온도에서 1 ~ 2시간 동안 건조시켜서 고체화시키는 형광분말 토출 후의 건조 단계,
단계9: 이미 예열된 A와 B 에폭시를 통상 1:1의 일정한 중량비에 따라 제작한 후 충분히 혼합될 수 있도록 교반시키는 젤 제작 단계,
단계10: 단계9에서 조합된 조제물에 대해 5분 내지 10분 정도 진공 흡입작업을 통해 거품을 제거하는 진공 흡입 단계,
단계11: 포팅기를 이용하여 젤 액체를 순차적으로 금형 캐비티 또는 지지대 내부에 주입하는 젤 주입 단계,
단계12: 고온의 건조과정을 통해 단계11에서 주입된 젤을 125도의 온도에서 8 ~ 10시간 동안 고체화시키는 젤 주입 후의 건조 단계,
단계13: 프레스 금형을 이용하여 양극과 음극을 분리시키는 절단 단계, 및
단계14: 분류기를 이용하여 제품의 전압, 밝기 및 색채 등과 관련된 전기적 특성 파라미터에 의해 분류하는 분류 단계를 포함한다.
본 실시예에서, 칩은 파란색 발광 파장이 455 ~ 465nm인 발광 다이오드 결정입자를 사용하고, 결정입자 고정용 젤은 절연접착제를 사용하고, 형광분말은 규산염 형광분말을 사용하고, 발광 다이오드의 지지대는 철제 지지대를 사용하고, 형광분말 제조용 젤은 제1 성분과 제2 성분을 1:1의 중량비로 조제한 발광 다이오드 패키징용 젤을 사용하고, 형광분말과 제1 성분 및 제2 성분의 조제 중량비는 1:3:3이다. 그리고 형광분말은 이트륨 알루미늄 석류석(YAG) 형광분말, 테르븀 알루미늄 석류석(TAG) 형광분말, 또는 설파이드(sulfide) 형광분말이나, 이들의 혼합물 등을 사용할 수 있다.
본 발명에 따른 발광 다이오드 패키징용 젤을 사용하여 패키징을 한 백색 발광 다이오드의 광감쇠 작용을 검증하기 위해, 본 발명자는 발광 다이오드의 광감쇠에 대해 일련의 시험을 실시했다. 도 4는 동일한 환경에서 본 발명에 따른 발광 다이오드 패키징용 젤을 사용하여 패키징을 한 백색 발광 다이오드를 25℃의 실내온도와 25mA의 정전류 조건에서 2520시간 동안 연속 시험한 후의 광감쇠 그래프이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 168시간일 때의 광속 유지율은 105%이고, 336시간일 때의 광속 유지율은 106%이고, 504시간일 때의 광속 유지율은 여전히 106%이고, 648시간일 때의 광속 유지율은 107%이고, 1128시간일 때의 광속 유지율은 102%이고, 2520시간일 때에는 광감쇠율이 3%에 불과하다.
백색 발광 다이오드의 광감쇠 상황을 더욱 상세하게 검증하기 위해 발명자는 광감쇠에 대해 수많은 실험을 실시했다. 도 5는 동일한 환경에서 본 발명에 따른 발광 다이오드 패키징용 젤을 사용하여 패키징을 한 백색 발광 다이오드를 25℃의 실내온도와 40mA의 정전류 조건에서 1032시간 동안 연속 시험한 후의 광감쇠 그래프이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 168시간일 때의 광감쇠율은 2%이고, 336시간일 때의 광감쇠율은 3%에 불과하고, 504시간일 때의 광감쇠율은 0이고, 1032시간일 때의 광감쇠율은 2%에 불과하다.
상술한 내용에서 알 수 있듯이, 본 발명에 따른 발광 다이오드 패키징용 젤을 사용하여 발광 다이오드를 패키징할 경우 백색 발광 다이오드의 광감쇠를 낮추는 데에 있어 현저한 효과를 볼 수 있다.
발광 다이오드 패키징용 젤의 광감쇠 상황을 더욱 상세하게 검증하기 위해 발명자는 발광 다이오드 패키징용 젤을 다른 방식으로 백색 발광 다이오드의 패키징에 적용하였다. 구체적으로 말하면, 발광 다이오드 패키징용 젤로 발광 다이오드의 결정입자의 광선 출사면에 투광성 매개층을 형성하는 것이다. 상술한 방법으로 패키징한 발광 다이오드에 대해 시험한 결과 마찬가지로 광감쇠를 현저하게 낮출 수 있다는 것을 발견할 수 있었다.
한편, 상술한 동일한 환경이란, (1) 각 실험은 같은 실험실, 같은 시간대 및 같은 환경 조건에서 실시하고, (2) 각 시험 항목은 모두 다수 개의 단일 관에서 랜덤 방식으로 20개의 발광 다이오드를 추출하여 시험 샘플로 삼는다는 것을 가리킨다.
이상에서 본 발명은 실시예에 대해서만 상세히 설명되었지만, 본 발명의 기술사상 범위 내에서 간단한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.
도 1은 동일한 환경에서 국내 A사의 백색 발광 다이오드 제품을 25℃의 실내온도와 25mA의 정전류 조건에서 2520시간 동안 연속 시험한 후의 광감쇠 그래프이다.
도 2는 동일한 환경에서 국내 A사의 백색 발광 다이오드 제품을 25℃의 실내온도와 40mA의 정전류 조건에서 1032시간 동안 연속 시험한 후의 광감쇠 그래프이다.
도 3은 본 발명에 따른 발광 다이오드 패키징용 젤을 사용하여 백색 발광 다이오드를 패키징할 때의 패키징 흐름도이다.
도 4는 동일한 환경에서 본 발명에 따른 발광 다이오드 패키징용 젤을 사용하여 패키징을 실시한 백색 발광 다이오드를 25℃의 실내온도와 25mA의 정전류 조건에서 2520시간 동안 연속 시험한 후의 광감쇠 그래프이다.
도 5는 동일한 환경에서 본 발명에 따른 발광 다이오드 패키징용 젤을 사용하여 패키징을 실시한 백색 발광 다이오드를 25℃의 실내온도와 40mA의 정전류 조건에서 1032시간 동안 연속 시험한 후의 광감쇠 그래프이다.
Claims (9)
- 제1 성분과 제2 성분이 비례에 따라 조합되는 발광 다이오드 패키징용 젤에 있어서,상기 제1 성분은 폴리디메틸실록산이고;상기 제2 성분은 중량함량이 94% ~ 99%인 공중합체를 포함하되, 상기 공중합체는 중량함량이 84% ~ 90%인 디메틸실록산, 중량함량이 4% ~ 9%인 메틸하이드록시실록산 및 중량함량이 2% ~ 7%인 비닐실록산을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키징용 젤.
- 제1항에 있어서,상기 제2 성분 중에서 공중합체의 중량함량이 98%이고, 이 중에서 디메틸실록산의 중량함량이 87%이고, 메틸하이드록시실록산의 중량함량이 7%이고, 비닐실록산의 중량함량이 4%인 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키징용 젤.
- 제2항에 있어서,상기 제2 성분에는 제2 성분에서의 중량함량이 0.5% ~ 3%인 r－(2,3-에폭시프로폭시)프로필트리메톡시실란(r－글리시독시프로필트리메톡시실란)을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키징용 젤.
- 제3항에 있어서,상기 제2 성분에서 상기 r－(2,3-에폭시프로폭시)프로필트리메톡시실란(r－글리시독시프로필트리메톡시실란)의 중량함량이 1%인 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키징용 젤.
- 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,상기 제2 성분에는 제2 성분에서의 중량함량이 0.5%~3%인 메틸트리에톡시실록산을 추가로 포함하는 특징으로 하는 발광 다이오드 패키징용 젤.
- 제5항에 있어서,상기 제2 성분에서 상기 메틸트리에톡시실록산의 중량함량이 1%인 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키징용 젤.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,상기 제1 성분과 상기 제2 성분이 중량비 1:1로 제작되는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키징용 젤.
- 제1항에 있어서,상기 발광 다이오드 패키징용 젤을 형광분말 제조용으로 사용하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키징용 젤.
- 제1항에 있어서,상기 발광 다이오드 패키징용 젤을 발광 다이오드의 결정입자의 광선 출사면에 투광성 매개층을 형성하는 용도로 사용하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키징용 젤.
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