KR101392635B1 - 발광 다이오드칩과 렌즈와의 일체화 구조물 및 그의 제조방법 - Google Patents

발광 다이오드칩과 렌즈와의 일체화 구조물 및 그의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고신뢰성을 확보할 수 있는 표면 실장형 LED를 위한 LED 칩과 렌즈와의 일체화 구조물 및 그의 제조 방법을 제공한다.
본 발명에 따르면, 발광 다이오드(LED) 칩의 지지 구조체 상에 두께 0.01 내지 2 mm의 중간 개재층을 개재하여 볼록형 렌즈부가 형성되고, 상기 지지 구조체에 부착된 LED 칩이 상기 볼록형 렌즈부와 대향하는 위치에서 상기 중간 개재층 또는 상기 중간 개재층으로부터 볼록형 렌즈부에 걸쳐서 매설되고, 또한 상기 중간 개재층과 볼록형 렌즈부가 동일한 재료에 의해 일체 성형되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드칩과 렌즈와의 일체화 구조물, 및 그의 제조 방법을 제공한다.
발광 다이오드칩, 일체화 구조물

Description

발광 다이오드칩과 렌즈와의 일체화 구조물 및 그의 제조 방법{AN INTEGRATED LIGHT EMITTING DIODE DIE/LENS STRUCTURE, AND PROCESS FOR THE PREPARATION THEREOF}
본 발명은 발광 다이오드(LED) 칩과 렌즈와의 일체화 구조물 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.
LED 칩에서 발생되는 방사광을 축소하거나, 또는 측면 방사 패턴을 제조하기 위해서 LED 칩 상에 렌즈를 사용하는 것은 공지되어 있다. 표면 실장형 LED를 위한 렌즈 형성 방법으로는, 일본 특허 공개 제2006-148147호 공보(특허 문헌 1)에 개시되어 있다. 이 방법은, 도 2에 도시한 바와 같이 볼록형 렌즈부를 형성하는 오목형 캐비티 (2)가 형성된 금형 (1) 상에 박리 시트 (3)을 상기 오목형 캐비티 (2)에 따르도록 배치함과 동시에, 상기 캐비티 (2) 내에 액상 경화성 조성물 (4)를 충전하고, 지지 구조체 (5)에 부착된 LED 칩 (6)을 상기 캐비티 (2) 내의 경화성 조성물 (4) 중에 삽입하고, 이 경화성 조성물 (4)를 경화한 후, 성형물을 금형 (1)의 캐비티 (2)로부터 탈형하고, 추가로 박리 시트 (3)을 박리하여, 도 2(C)에 도시한 바와 같은 지지 구조체 (5)에 부착된 LED 칩 (6)이 볼록형 렌즈부 (4a)에 매설 된 성형물(LED 칩과 렌즈와의 일체화 구조물) (7)을 얻는 것이다.
그러나 이와 같이 하여 얻어지는 도 2(C)에 도시한 바와 같은 LED 칩과 렌즈와의 일체화 구조물은 차량 탑재 용도 등의 고내열, 고내광의 신뢰성이 요구되는 경우, 신뢰성 시험에서 렌즈재와 LED 칩의 지지 구조체의 계면에서의 스트레스에 의해 렌즈재가 깨지거나, 또는 렌즈재와 지지 구조체 사이에서의 박리 등의 문제가 발생하고 있고, LED의 장기 신뢰성이 저하된다는 문제가 있었다.
[특허 문헌 1] 일본 특허 공개 제2006-148147호 공보
본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 고신뢰성을 확보할 수 있는 표면 실장형 LED를 위한 LED 칩과 렌즈와의 일체화 구조물 및 그의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자들은 상기 과제를 해결하기 위해서 예의 검토를 거듭한 결과, 지지 구조체에 부착한 상태의 LED 칩 상에 렌즈를 형성할 때에, LED 칩의 지지 구조체에 두께 0.01 내지 2 mm의 중간 개재층을 개재하여 볼록형 렌즈부를 형성하고, 지지 구조체에 부착된 LED 칩을 상기 중간 개재층 또는 중간 개재층으로부터 볼록형 렌즈부에 걸쳐서 매설하도록 구성함으로써, 고신뢰성을 확보할 수 있는 표면 실장형 LED가 얻어지는 것을 발견하여 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
따라서, 본 발명은 하기의 LED 칩과 렌즈와의 일체화 구조물 및 그의 제조 방법을 제공한다.
〔1〕발광 다이오드(LED) 칩의 지지 구조체 상에 두께 0.01 내지 2 mm의 중간 개재층을 개재하여 볼록형 렌즈부가 형성되고, 상기 지지 구조체에 부착된 LED 칩이 상기 볼록형 렌즈부와 대향하는 위치에서 상기 중간 개재층 또는 상기 중간 개재층으로부터 볼록형 렌즈부에 걸쳐서 매설되며, 상기 중간 개재층과 볼록형 렌즈부가 동일한 재료에 의해 일체 성형되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드칩과 렌즈와의 일체화 구조물.
〔2〕발광 다이오드(LED) 칩 상에 렌즈를 형성하는 방법으로서, 볼록형 렌즈부를 형성하는 오목형 캐비티와, 이 오목형 캐비티 상에 설치되어 중간 개재층을 형성하는 두께 0.01 내지 2 mm의 판형 캐비티를 구비한 금형의 상기 양 캐비티 내에 액상의 경화성 조성물을 충전함과 동시에, 지지 구조체에 부착된 LED 칩을 상기 판형 캐비티의 상기 오목형 캐비티에 대향한 위치에 배치하고, 상기 액상 경화성 조성물을 경화하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드칩과 렌즈와의 일체화 구조물의 제조 방법.
〔3〕상기〔2〕에 있어서, 상기 경화성 조성물이 열 경화 또는 자외선 경화형인 제조 방법.
〔4〕상기〔2〕또는〔3〕에 있어서, 상기 경화성 조성물이 경화성 실리콘 조성물, 경화성 에폭시 수지 조성물 또는 경화성 실리콘/에폭시 수지 혼성 조성물인 제조 방법.
본 발명에 따르면, 종래는 열충격 시험이나 내열 시험에서 수지의 균열, 박리 등의 불량이 발생하여 장기 신뢰성이 저하하고 있던 LED 패키지에 대하여 장기 신뢰성을 확보할 수 있는 오버 몰드 렌즈가 부착된 LED 패키지를 얻을 수 있다.
본 발명에 따른 LED 칩과 렌즈와의 일체화 구조물은, 도 1(C)에 도시한 바와 같이 발광 다이오드(LED) 칩 (6)의 지지 구조체 (5) 상에 두께 0.01 내지 2 mm의 중간 개재층 (4b)를 개재하여 반구상의 볼록형 렌즈부 (4a)가 형성되고, 상기 지지 구조체 (5)에 부착된 LED 칩 (6)이 상기 볼록형 렌즈부 (4a)와 대향하는 위치에서 상기 중간 개재층 (4b) 또는 상기 중간 개재층 (4b)에서 볼록형 렌즈부 (4a)에 걸쳐서 매설되며, 상기 중간 개재층 (4b)와 볼록형 렌즈부 (4a)가 동일한 액상 경화성 조성물을 경화하여 얻어진 투명한, 또는 형광체 등을 함유한 경화물로 이루어지는 것이다. 이러한 LED 칩과 렌즈와의 일체화 구조물 (10)은 반구상의 볼록형 렌즈부 (4a)를 형성하는 반구상의 오목형 캐비티 (2)와, 이 오목형 캐비티 (2) 상에 설치되어 중간 개재층 (4b)를 형성하는 두께 0.01 내지 2 mm의 판형 캐비티 (2')를 구비한 금형 (1) 상에 박리 시트 (3)을 상기 양 캐비티 (2), (2')에 따르도록 배치함과 동시에, 상기 양 캐비티 (2), (2') 내에 액상 경화성 조성물 (4)를 충전하고, 지지 구조체 (5)에 부착된 LED 칩 (6)을 상기 판형 캐비티 (2')의 상기 오목형 캐비티 (2)에 대향한 위치에 상기 LED 칩 (6)이 판형 캐비티 (2') 내 또는 판형 캐비티 (2')로부터 오목형 캐비티 (2)에 걸쳐서 매설하도록 배치하여, 상기 액상 경화성 조성물을 경화하고, 또한 얻어진 성형물로부터 박리 시트를 박리 제거함으로써, 도 1(C)에 도시하는 일체화 구조물이 얻어진다.
이 경우, 이 일체화 구조물에서 중간 개재층의 두께(따라서 판형 캐비티의 두께)는 0.01 내지 2 mm가 되는 것이다. 두께가 0.01 mm보다도 얇은 경우는, 충분한 수지 강도가 얻어지지 않고, LED 칩의 개편화시 또는 내열성 시험 등의 신뢰성 시험으로 수지 균열 등의 불량이 다발한다. 또한, 두께를 2 mm보다도 두껍게 한 경우, 렌즈 재료인 액상 경화성 조성물의 사용량이 증가하고, 비용 상승으로 연결되어 경제적이지 못하다. 이 때문에, 지지 구조체에 부착한 상태의 LED 칩 상에 렌즈를 형성할 때에, 중간 개재층을 렌즈 재료와 동일한 재료로 두께 0.01 mm 내지 2 mm, 바람직하게는 0.05 mm 내지 0.5 mm로 형성함으로써 양호한 신뢰성이 얻어진다.
상술한 도 2(C)에 도시하는 종래의 LED 칩과 렌즈와의 일체화 구조물과 같이 지지 구조체 상에 렌즈부가 직접 접속 형성된 구조에서는 렌즈부와 지지 구조체와의 접촉 면적이 작고, 충분한 접착력이 얻어지지 않으며, 내열성 시험 등의 신뢰성 시험으로 박리 등의 불량이 다발한다. 이에 대하여 렌즈부가 지지 구조체에 중간 개재층을 개재하여 접속 형성된 본 발명의 일체화 구조물에서는 이러한 불리한 점이 해소된 것이다.
또한, 도 1에 도시하는 예에서는, 지지 구조체 상에 4개의 LED 칩이 장착되어 있는 것이지만, LED 칩의 수나 위치 등은 특별히 한정되는 것은 아니다. 여기서 지지 구조체는 세라믹 기판, 실리콘 기판, 금속 프레임 또는 다른 종류의 지지 구조체로 할 수 있고, LED 칩은 지지 구조체 상의 금속 패드에 전기적으로 접속되어 있다. 지지 구조체는 패키지 내의 회로 기판 또는 방열판 상에 장착된 서브마운트로 할 수 있다.
또한, 경우에 따라서 상기한 지지 구조체가 세라믹 또는 금속 등의 절단 가능한 재질이면, 지지 구조체를 절단 또는 파단함으로써, LED 칩을 개편화하는 것이 가능하다.
또한, 상기 제조 방법에서 이용하는 금형의 재질은 금속제이다.
또한, 상기 금형에 렌즈 재료인 액상의 경화성 조성물을 충전하지만, 금형과 충전하는 렌즈 재료와의 부착을 방지하기 위해서, 본 발명에서는 금형의 개략의 형상을 갖는 매우 얇은 박리 필름(부착 방지 필름)을 금형과 렌즈 재료 사이에 둔다. 즉, 필름은 얻어지는 고화 렌즈가 금형으로부터 용이하게 박리되도록 하는 것이다.
여기서 부착 방지 필름의 재질로는, 렌즈 및 금형으로부터 용이하게 박리되는 것이면 좋지만, 구체적으로는 불소계 수지제 필름 등을 들 수 있다. 또한, 필름의 두께는 0.05 mm 내지 0.2 mm 정도인 것이 바람직하다.
본 발명에 사용하는 렌즈 재료로는, 열 경화 또는 자외선 경화에 의해 경화시킬 수 있고, 경화하여 고화 렌즈를 형성하는 액체 투명 재료가 바람직하며, 이러한 재료로는 실리콘 조성물, 에폭시 수지 조성물 또는 실리콘/에폭시 수지 혼성 조성물 등을 예시할 수 있다.
이들 중에서도, 부가 경화형 실리콘 조성물이 바람직하다. 부가 경화형 실리콘 조성물로는, 예를 들면 분자쇄 양쪽 말단 및/또는 분자쇄 도중에 비닐기 등의 알케닐기를 갖는 직쇄상 디오르가노폴리실록산과 오르가노히드로젠폴리실록산을 백금족계 촉매의 존재하에서 반응(히드로실릴화 부가 반응)시키는 것을 들 수 있다.
더욱 상술하면, 부가 경화형 실리콘 조성물로서, 구체적으로는
(a) 1 분자 중에 규소 원자와 결합하는 알케닐기를 2개 이상 함유하는 오르가노폴리실록산,
(b) 1 분자 중에 2개 이상의 규소 원자에 결합한 수소 원자(즉, SiH기)를 갖는 오르가노히드로젠폴리실록산,
(a) 성분 중 규소 원자와 결합하는 알케닐기에 대하여 규소 원자에 결합한 수소 원자가 몰비로 0.1 내지 5.0이 되는 양
(c) 촉매량의 백금족계 촉매
로 이루어지는 부가 경화형 실리콘 고무 조성물을 들 수 있다.
부가 경화형 실리콘 고무 조성물에 사용되는 (a) 성분의 1 분자 중에 규소 원자와 결합하는 알케닐기를 2개 이상 함유하는 오르가노폴리실록산은 부가 경화형 실리콘 고무 조성물의 베이스 중합체로서 사용되고 있는 공지된 오르가노폴리실록산이고, 중량 평균 분자량이 통상 3,000 내지 300,000 정도이며, 상온(25 ℃)에서 100 내지 1,000,000 mPa·s, 특히 200 내지 100,000 mPa·s 정도의 점도를 갖는 것이 바람직하고, 하기 화학식 1로 표시되는 것이 이용된다.
R1 aSiO(4-a)/2
(식 중, R1은 서로 동일하거나 상이한 탄소수 1 내지 10, 바람직하게는 1 내지 8의 비치환 또는 치환의 1가 탄화수소기이고, a는 1.5 내지 2.8, 바람직하게는 1.8 내지 2.5, 보다 바람직하게는 1.95 내지 2.05의 범위의 양수임)
상기 R1로 표시되는 규소 원자에 결합한 비치환 또는 치환의 1가 탄화수소기로는, 예를 들어 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, 부틸기, 이소부틸기, tert-부틸기, 펜틸기, 네오펜틸기, 헥실기, 시클로헥실기, 옥틸기, 노닐기, 데실기 등의 알킬기, 페닐기, 톨릴기, 크실릴기, 나프틸기 등의 아릴기, 벤질기, 페닐에틸 기, 페닐프로필기 등의 아랄킬기, 비닐기, 알릴기, 프로페닐기, 이소프로페닐기, 부테닐기, 헥세닐기, 시클로헥세닐기, 옥테닐기 등의 알케닐기나, 이들 기의 수소 원자의 일부 또는 전부를 불소, 브롬, 염소 등의 할로겐 원자, 시아노기 등으로 치환한 것, 예를 들면 클로로메틸기, 클로로프로필기, 브로모에틸기, 트리플루오로프로필기, 시아노에틸기 등을 들 수 있다.
이 경우, R1 중 적어도 2개는 알케닐기(특히 탄소수 2 내지 8의 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 2 내지 6임)인 것이 필요하다. 또한, 알케닐기의 함유량은 규소 원자에 결합하는 전체 유기기 중(즉, 상기 화학식 1에서의 R1로서의 비치환 또는 치환의 1가 탄화수소기 중) 0.01 내지 20 몰％, 특히 0.1 내지 10 몰％로 하는 것이 바람직하다. 이 알케닐기는 분자쇄 말단의 규소 원자에 결합하고 있거나, 분자쇄 도중의 규소 원자에 결합하고 있거나, 양자에게 결합하고 있을 수도 있지만, 조성물의 경화 속도, 경화물의 물성 등의 관점에서, 본 발명에서 이용하는 오르가노폴리실록산은 적어도 분자쇄 말단의 규소 원자에 결합한 알케닐기를 포함한 것이 바람직하다.
상기 오르가노폴리실록산의 구조는, 통상 주쇄가 디오르가노실록산 단위((R1)2SiO2 /2 단위)의 반복으로 이루어지고, 분자쇄 양쪽 말단이 트리오르가노실록시기((R1)3SiO1 /2 단위)로 봉쇄된 기본적으로는 직쇄상 구조를 갖는 디오르가노폴리 실록산이지만, 부분적으로는 R1SiO3 /2 단위나 SiO4 /2 단위를 포함한 분지상의 구조, 환상 구조 등일 수도 있다.
규소 원자의 치환기는 기본적으로는 상기한 어느 하나일 수도 있지만, 알케닐기로는 바람직하게는 비닐기, 그 밖의 치환기로는 메틸기, 페닐기가 바람직하다.
(a) 성분의 예로는, 하기 화학식으로 표시되는 화합물 등을 들 수 있다.
Figure 112008017810548-pat00001
또한, 상기 화학식 중 R은 R1과 마찬가지지만, 알케닐기는 포함하지 않는다. m, m', n은 m≥1, m'≥2, n≥0의 정수이고, m+n, m'+n은 이 오르가노폴리실록산의 분자량 또는 점도를 상기한 값으로 하는 수이다.
(b) 성분의 오르가노히드로젠폴리실록산은 1 분자 중에 2개 이상의 규소 원자에 결합한 수소 원자(SiH기)를 갖는 오르가노히드로젠폴리실록산이다. 여기서 (b) 성분은 (a) 성분과 반응하여 가교제로서 작용하는 것이고, 그 분자 구조에 특 별히 제한은 없으며, 종래 제조되어 있는 예를 들면 선상, 환상, 분지상, 삼차원 메쉬상 구조(수지상) 등의 각종을 사용 가능하지만, 1 분자 중에 2개 이상의 규소 원자에 결합한 수소 원자(SiH기)를 가질 필요가 있고, 바람직하게는 2 내지 200개, 보다 바람직하게는 3 내지 100개 갖는 것이 바람직하다. 오르가노히드로젠폴리실록산으로는 하기 화학식 2로 표시되는 것이 이용된다.
R2 bHcSiO(4-b-c)/2
상기 화학식 2 중, R2는 탄소수 1 내지 10의 비치환 또는 치환의 1가 탄화수소기이고, 이 R2로는 상기 화학식 1 중 R1과 동일한 기를 들 수 있다. 또한, b는 0.7 내지 2.1, c는 0.001 내지 1.0이고, 또한 b+c가 0.8 내지 3.0을 만족하는 양수이며, 바람직하게는 b는 1.0 내지 2.0, c는 0.01 내지 1.0, b+c가 1.5 내지 2.5이다.
1 분자 중에 적어도 2개, 바람직하게는 3개 이상 함유되는 SiH기는 분자쇄 말단, 분자쇄 도중 중 어디에 위치할 수도 있고, 또한 이 양쪽에 위치하는 것일 수도 있다. 또한, 이 오르가노히드로젠폴리실록산의 분자 구조는 직쇄상, 환상, 분지상, 삼차원 메쉬상 구조 중 어느 하나일 수도 있지만, 1 분자 중 규소 원자의 수(또는 중합도)는 통상 2 내지 300개, 바람직하게는 4 내지 150개 정도의 실온(25 ℃)에서 액상인 것이 바람직하다.
화학식 2의 오르가노히드로젠폴리실록산으로서 구체적으로는, 예를 들면 1,1,3,3-테트라메틸디실록산, 1,3,5,7-테트라메틸시클로테트라실록산, 트리스(히드로젠디메틸실록시)메틸실란, 트리스(히드로젠디메틸실록시)페닐실란, 메틸히드로젠시클로폴리실록산, 메틸히드로젠실록산·디메틸실록산 환상 공중합체, 양쪽 말단 트리메틸실록시기 봉쇄 메틸히드로젠폴리실록산, 양쪽 말단 트리메틸실록시기 봉쇄 디메틸실록산·메틸히드로젠실록산 공중합체, 양쪽 말단 디메틸히드로젠실록시기 봉쇄 디메틸폴리실록산, 양쪽 말단 디메틸히드로젠실록시기 봉쇄 디메틸실록산·메틸히드로젠실록산 공중합체, 양쪽 말단 트리메틸실록시기 봉쇄 메틸히드로젠실록산·디페닐실록산 공중합체, 양쪽 말단 트리메틸실록시기 봉쇄 메틸히드로젠실록산·디페닐실록산·디메틸실록산 공중합체, 양쪽 말단 트리메틸실록시기 봉쇄 메틸히드로젠실록산·메틸페닐실록산·디메틸실록산 공중합체, 양쪽 말단 디메틸히드로젠실록시기 봉쇄 메틸히드로젠실록산·디메틸실록산·디페닐실록산 공중합체, 양쪽 말단 디메틸히드로젠실록시기 봉쇄 메틸히드로젠실록산·디메틸실록산·메틸페닐실록산 공중합체, (CH3)2HSiO1 /2 단위와 (CH3)3SiO1 /2 단위와 SiO4 /2 단위로 이루어지는 공중합체, (CH3)2HSiO1 /2 단위와 SiO4 /2 단위로 이루어지는 공중합체, (CH3)2HSiO1 /2 단위와 SiO4 /2 단위와 (C6H5)3SiO1 /2 단위로 이루어지는 공중합체 등을 들 수 있다.
이 (b) 성분의 첨가량은, (a) 성분 중 규소 원자와 결합하는 알케닐기 1개에 대하여 규소 원자에 결합한 수소 원자가 몰비로 0.1 내지 5.0 당량이 되는 양이고, 바람직하게는 0.5 내지 3.0 당량, 보다 바람직하게는 0.8 내지 2.0 당량의 범위가 된다. 0.1 당량보다 적은 경우는 가교 밀도가 낮아지고, 경화한 실리콘 고무의 내열성에 악영향을 미친다. 또한, 5.0 당량보다 많은 경우에는 탈수소 반응에 의한 발포의 문제가 발생하여 더욱 내열성에 악영향을 미친다.
(c) 성분의 백금족계 촉매는 (a) 성분과 (b) 성분과의 경화 부가 반응(히드록실레이션)을 촉진시키기 위한 촉매로서 사용되는 것이다. 백금족계 촉매는 공지된 것을 사용할 수 있지만, 백금 또는 백금 화합물을 이용하는 것이 바람직하다. 백금 화합물에는 백금흑, 염화제2백금, 염화백금산, 염화백금산의 알코올 변성물, 염화백금산과 올레핀, 알데히드, 비닐실록산 또는 아세틸렌알코올류 등과의 착체 등이 예시된다.
또한, 이 백금족계 촉매의 배합량은 희망하는 경화 속도에 따라서 적절하게 증감할 수 있지만, 통상은 (a) 성분에 대하여 백금량으로 0.1 내지 1,000 ppm, 바람직하게는 1 내지 200 ppm의 범위로 할 수 있다.
또한, 본 조성물에는 상술한 성분 이외에, 필요에 따라서 본 발명의 목적 효과를 손상시키지 않는 한도에서 다른 성분을 배합할 수 있다. 예를 들면, 부가 타입의 반응 억제제, 접착을 부여하는 공지 성분, 예를 들면 알콕시실란, 실란 커플링제 등을 배합할 수 있다.
부가 경화형 실리콘 고무 조성물은 상기 각 성분을 혼합함으로써 얻을 수 있다. 이 조성물은 투명한 액상인 것이 바람직하지만, 필요에 따라서 무기질 충전제나 형광체 등을 배합한 것일 수도 있고, 또한 그 점도는 구체적으로는 실온(25 ℃)에서 통상 0.1 내지 200 Pa·s, 특히 0.5 내지 30 Pa·s 정도의 액상인 것이 바람 직하다.
이 조성물은 가열에 의해 경화하지만, 그 경화 조건으로는 통상 부가 경화형 실리콘 고무 조성물을 경화할 때에 일반적으로 채용되는 조건일 수 있고, 예를 들면 50 내지 200 ℃, 특히는 100 내지 150 ℃에서 0.5 내지 60 분, 특히 1 내지 30 분 정도일 수 있다. 또한, 필요에 따라서 150 내지 200 ℃에서 0.5 내지 4 시간 정도의 이차 경화(포스트 경화)를 행할 수도 있다.
또한, 에폭시 수지 조성물, 실리콘/에폭시 수지 혼성 조성물로서도 공지된 것을 사용할 수 있다.
<실시예>
이어서, 실시예 및 비교예를 이용하여 본 발명을 상세히 설명하지만, 본 발명은 하기의 실시예로 한정되는 것은 아니다. 또한, 하기의 예에서 부는 질량부를 나타낸다.
[실시예 1 내지 4]
하기 화학식 i
<화학식 i>
Figure 112008017810548-pat00002
(단, L=450)
로 표시되는 양쪽 말단 비닐디메틸실록시기 봉쇄 디메틸폴리실록산 100부에 하기 화학식 ii
<화학식 ii>
Figure 112008017810548-pat00003
(단, L=10, M=8)
로 표시되는오르가노히드로젠폴리실록산을 상기 비닐기 함유 디메틸폴리실록산 (i) 중 비닐기에 대한 SiH기의 몰비가 1.5가 되는 양, 및 염화백금산의 옥틸알코올 변성 용액을 0.05 부가하고, 충분히 교반하여 액상 실리콘 고무 조성물(25 ℃에서의 점도: 10 Pa·s)을 제조하였다.
이어서, 알루미나 기판 위에 LED 칩 24개를 마운트시킨 지지 구조체를 준비하였다.
한편, 도 1에 도시한 바와 같은 오목형 캐비티와 그 위에 두께 0.01 내지 2 mm의 판형 캐비티를 갖는 금형의 양 캐비티 상을 따라서 니토 덴꼬(주) 제조 불소 수지 박리 필름을 배치하고, 상기 양 캐비티 내에 상기 실리콘 고무 조성물을 1.8 g, 2.0 g, 5.0 g, 10 g 충전하고, 상기 지지 구조체를 그 각각의 LED 칩이 각각의 오목형 캐비티에 대향하도록 판형 캐비티 또는 판형 캐비티로부터 오목형 캐비티에 걸쳐서 배치하게 한 상태로 장착하였다. 금형 온도 150 ℃, 경화 시간 5 분으로 실리콘 고무 조성물을 경화하였다. 렌즈가 형성된 지지 구조체를 금형 및 필름으로부터 박리하여 성형물을 얻었다.
또한, 지지 구조체 상의 중간 개재층의 수지(실리콘 고무) 두께는 각각 0.05 mm(실시예 1), 0.08 mm(실시예 2), 0.64 mm(실시예 3), 1.54 mm(실시예 4)였다. 실리콘 고무 조성물의 충전량과 중간 개재층의 수지(실리콘 고무) 두께와의 관계를 도 3에 도시한다.
[비교예 1]
실리콘 고무 조성물의 충전량을 1.5 g으로 한 것 이외에는, 실시예와 마찬가지로 하여 성형물을 얻었다. 지지 구조체 상의 중간 개재층의 수지 두께는 0.005 mm였다.
[비교예 2]
도 2에 도시한 바와 같은 LED 칩에 대응하는 위치에 오목부 캐비티만을 갖고, 판형 캐비티가 없는 형상의 금형을 이용하고, 실리콘 고무 조성물의 충전량을 1.0 g으로 한 것 이외에는, 실시예와 마찬가지로 하여 성형물을 얻었다. 지지 구조체 상의 중간 개재층의 수지 두께는 0 mm, 즉 지지 구조체 상에 렌즈만이 형성되어 있는 것이었다.
상기 실시예 및 비교예의 성형물을 150 ℃×4 시간의 조건으로 본 경화시킨 후, 다이싱 장치로 LED 칩을 개편화하였다. 얻어진 표면 실장형 LED를 이용하여 -40 ℃/120 ℃의 열충격 시험 및 180 ℃에서의 내열 시험을 하기 평가 방법에 의해 행하였다. 열충격 시험의 결과를 하기 표 1에, 내열 시험의 결과를 하기 표 2에 나타낸다.
《열충격 시험》
에스펙사 제조 열충격 시험기를 이용하여 -40 ℃ 내지 120 ℃의 냉열 사이클로 열충격 시험을 행하였다. 각각 규정의 사이클 횟수 종료 후에 현미경 관찰을 행하고, 균열, 박리의 유무를 확인하였다.
《내열 시험》
에스펙사 제조의 가열 오븐을 이용하여 180 ℃의 가열하에 각각 규정 시간 동안 방치한 후, 현미경 관찰을 행하고, 균열, 박리의 유무를 확인하였다.
Figure 112008017810548-pat00004
Figure 112008017810548-pat00005
[도 1] 본 발명의 한 실시 형태를 모식적으로 나타내는 단면도이고, (A)는 성형 전의 상태, (B)는 성형 중의 상태, (C)는 얻어진 LED 칩과 렌즈와의 일체화 구조물을 나타낸다.
[도 2] 종래의 렌즈의 오버 몰드의 한 실시 형태를 모식적으로 나타내는 단면도이고, (A)는 성형 전의 상태, (B)는 성형 중의 상태, (C)는 얻어진 LED 칩과 렌즈와의 일체화 구조물을 나타낸다.
[도 3] 본 발명의 실시예(실시예 1 내지 4, 비교예 1)에서의 수지 충전량과 중간 개재층의 수지 두께와의 관계를 나타내는 그래프이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명>
1: 금형
2: 오목형 캐비티
2': 판형 캐비티
4: 액상 경화성 조성물
4a: 볼록형 렌즈부
4b: 중간 개재층
5: 지지 구조체
6: LED 칩
10: LED 칩과 렌즈와의 일체화 구조물

Claims (4)

  1. 발광 다이오드(LED) 칩 상에 렌즈를 개편화하여 형성하는 방법으로서, 볼록형 렌즈부를 형성하는 복수의 오목형 캐비티와, 이 오목형 캐비티 상에 설치되어 중간 개재층을 형성하는 두께 0.05 내지 1.54 mm의 판형 캐비티를 구비한 금형의 상기 양 캐비티 내에 하기 (a) 내지 (c) 성분을 필수성분으로 하는 부가 경화형 실리콘 조성물을 액체 투명 재료로서 충전함과 동시에, 세라믹 기판, 실리콘 기판, 금속 프레임으로부터 선택된 지지 구조체에 부착된 복수의 LED 칩을 상기 판형 캐비티의 상기 오목형 캐비티에 대향한 위치에 각각 배치하고, 상기 조성물을 경화하여 두께 0.05 내지 1.54 mm의 중간 개재층과 볼록형 렌즈부를 형성한 후, 상기 지지 구조체를 각각의 LED 칩을 개편화하는 것에 의해 절단 또는 파단하고, 상기 각각의 렌즈 내에 매설된 개편화한 LED 칩을 얻는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드칩과 렌즈와의 일체화 구조물의 제조 방법.
    (a) 하기 화학식 1로 표시되는 1 분자 중에 규소 원자와 결합하는 알케닐기를 2개 이상 함유하는 오르가노폴리실록산을 포함하는, 알케닐기를 2개 이상 함유하는 오르가노폴리실록산
    <화학식 1>
    R1 aSiO(4-a)/2
    (식 중, R1은 서로 동일하거나 상이한 탄소수 1 내지 10의 비치환 또는 치환의 1가 탄화수소기이고, a는 1.95 내지 2.05의 범위의 양수임)
    (b) (a) 성분 중 규소 원자와 결합하는 알케닐기에 대하여 규소 원자에 결합한 수소 원자가 몰비로 0.1 내지 5.0이 되는 양의, 하기 화학식 2로 표시되는 1 분자 중에 2개 이상의 규소 원자에 결합한 수소 원자를 갖는 오르가노히드로젠폴리실록산
    <화학식 2>
    R2 bHcSiO(4-b-c)/2
    (식 중, R2는 탄소수 1 내지 10의 비치환 또는 치환의 1가 탄화수소기이고, b는 0.7 내지 2.1, c는 0.001 내지 1.0이고, b+c는 1.5 내지 2.5를 만족하는 양수임)
    (c) 촉매량의 백금족계 촉매
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
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