KR101470386B1 - 엘이디 칩 접착용 경화 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 레이저를 통해 LED 칩만 선택적으로 가열하여 접착제를 경화시킴으로써, 선택적으로 고온 가열이 가능하고, 신속한 가열을 통해 신터링 시간을 단축하여 경화 공정을 개선할 수 있는 엘이디 칩 접착용 신터링 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 이를 위해 본 발명은 내부에 수납 공간을 형성하고, LED 패키지를 수납하는 본체부; 상기 본체부에 설치되고, 상기 LED 패키지의 상면에 배치된 LED 칩으로 레이저 빔을 조사하여 상기 LED 칩의 가열을 통한 접착제의 경화를 수행하는 레이저 모듈; 및 상기 본체부에 설치되어 레이저 모듈의 동작을 제어하는 제어부를 포함한다. 따라서 레이저를 통해 LED 칩만 선택적으로 가열하여 접착제를 경화시킴으로써, LED 칩만 선택적으로 고온 가열이 가능하고, 신속한 가열을 통해 신터링 시간을 단축하여 경화 공정을 개선할 수 있는 장점이 있다.

Description

엘이디 칩 접착용 경화 장치{SINTERING DEVICE FOR BONDING LED CHIP}
본 발명은 엘이디 칩 접착용 경화 장치에 관한 발명으로서, 더욱 상세하게는 레이저를 통해 LED 칩만 선택적으로 가열하여 접착제를 경화시킴으로써, 선택적으로 고온 가열이 가능하고, 신속한 가열을 통해 경화 시간을 단축하여 경화 공정을 개선할 수 있는 엘이디 칩 접착용 경화 장치에 관한 것이다.
LED(light emission diode)는 반도체의 p-n 접합 구조를 이용하여 주입된 소수 캐리어(전자 또는 정공)를 만들고 이들의 재결합에 의하여 소정의 빛을 발산하는 소자로서, 소비 전력이 적고 수명이 길며, 협소한 공간에 설치 가능하고, 또한 진동에 강한 특성을 갖고 있다.
통상의 LED 패키지는 기판상에 설치된 리드 프레임과, 상기 리드 프레임에 설치되어 빛을 발광하는 LED 칩과, 상기 LED 칩과 리드 프레임을 전기적으로 연결하는 본딩 와이어와, 상기 LED 칩으로부터 발광된 빛을 반사시키는 리플렉터와, 상기 리플렉터의 내측에 충전되어 상기 LED 칩과 본딩 와이어를 밀봉함으로써 보호되도록 하는 봉지재를 포함하여 구성된다.
한편, 상기 LED 패키지에 LED 칩을 고정하는 방법은 메탈 입자를 포함한 고방열 접착제를 사용하여 경화(또는, 소결)하는 방법이 이용되는데 전통적인 방법으로 LED 패키지를 컨벡션 오븐에 투입하고, 일정 시간 동안 오븐내에서 가열하여 접착제가 경화되도록 하는 과정을 수행한다.
도 1은 종래 기술에 따른 컨백션 오븐의 구성을 나타낸 도면으로서, 도 1에 도시된 바와 같이 오븐(10)은 전면에 개폐용 도어(미도시)가 설치된 본체(11)와, 상기 본체(11)의 내부에 수납된 LED 패키지(20)를 거치시키는 거치대(13)를 포함한다.
또한, 상기 오븐(10)의 본체의 하부에는 내부를 일정 온도로 가열시하는 히팅부(14)가 설치되고, 상기 히팅부(14)에서 가열된 열기를 상기 본체(11)의 내부로 순환시키는 송풍팬(15)이 설치된다.
또한, 한국 특허등록번호 제10-0844347호에는 다수개의 패키지가 컨테이너 내에 적층 구비된 상태에서 이송 파레트와 함께 안착이 이루어지는 로딩부와, 상기 로딩부로 부터 유입된 이송 파레트가 내부의 열풍공간 내에서 일측으로 이송되는 과정에서 적재된 패키지의 몰딩부 경화가 이루어지는 리플로우(Reflow) 챔버와, 상기 리플로우 챔버로부터 배출된 이송 파레트를 수직방향으로 승하강 이동시키는 제1승강대와, 상기 로딩부의 하부에 위치되며, 제1승강대에 의해 이송되어진 이송 파레트의 일측 이송 과정에서 적재된 패키지에 대해 냉풍을 공급하는 냉각부와, 상기 냉각부를 경유한 이송 파레트를 상부로 수직 이동시키기 위한 제2승강대와, 상기 냉각부와 로딩부 사이의 중간 높이에 구비되며, 제2승강대에 의해 상승되어진 이송 파레트로 부터 컨테이너의 배출이 가능하도록 구비된 언로딩부를 포함하는 터널 형태의 반도체 패키지 경화장치가 제안되었다.
그러나 이러한 오븐 형태를 이용한 경화장치는 메탈 입자를 포함한 고방열 접착제를 신터링하기 위해 2시간 이상 가열해야하는 문제점과, 접착력이 낮아 실제 공정에서 불량률의 증가하는 문제점이 있다.
또한, 2시간 이상의 고온 공정이 적용되어 세라믹이나 메탈 소재의 패키지는 고온에서 사용할 수 있지만, 플라스틱 수지가 포함된 패키지는 고온에서 사용할 수 없어 LED 패키지의 소재가 제한되는 문제점이 있다.
한국 특허등록번호 제10-0844347호
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 레이저를 통해 LED 칩만 선택적으로 가열하여 접착제를 경화시킴으로써, 선택적으로 고온 가열이 가능하고, 신속한 가열을 통해 경화시간을 단축하여 경화 공정을 개선할 수 있는 엘이디 칩 접착용 경화 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 엘이디 칩 접착용 경화 장치로서, 내부에 수납 공간을 형성하고, 경화 대상 LED 패키지가 고정 및 수납되도록 하는 본체부; 상기 본체부에 설치되고, 레이저 빔의 경로를 변경시켜 출력되도록 하는 레이저 파이버를 구비하며, LED 패키지의 상면에 배치된 LED 칩으로 레이저 빔을 조사하여 상기 LED 칩이 가열되도록 하고, 상기 LED 칩의 가열을 통해 발생한 열이 상기 LED 칩의 하부에 도포된 접착제로 전달되도록 하여 상기 도포된 접착제의 경화가 이루어지도록 하는 레이저 모듈; 상기 본체부에 설치되어 상기 레이저 모듈의 동작을 제어하는 제어부; 상기 본체부에 설치되어 상기 레이저 모듈에서 조사되는 레이저 빔의 조사 영역을 촬영하는 카메라; 상기 본체부에 설치되어 상기 카메라에서 촬영한 영상이 표시되도록 하는 디스플레이부; 및 상기 본체부에 설치되어 상기 카메라에서 촬영한 영상을 저장하는 저장부를 포함하고, 상기 레이저 모듈은 파장이 980nm인 것을 특징으로 한다.
삭제
또한, 본 발명에 따른 상기 경화 장치는 상기 본체부에 설치되어 LED 칩 주변의 온도를 검출하여 상기 제어부로 출력하는 온도 센서부를 더 포함하고, 상기 제어부는 온도 센서부에서 검출된 온도에 따라 레이저 모듈의 출력을 가변시켜 출력하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 레이저 모듈은 LED 칩의 면적보다 작은 초점 크기를 갖는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 레이저 모듈은 레이저 다이오드인 것을 특징으로 한다.
삭제
본 발명은 레이저를 통해 LED 칩만 선택적으로 가열하여 접착제를 경화시킴으로써, LED 칩만 선택적으로 고온 가열이 가능한 장점이 있다.
또한, 본 발명은 신속한 가열을 통해 경화시간을 단축하여 경화 공정을 개선할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 LED 칩만 선택적으로 가열함으로써, 다양한 LED 패키지 소재를 사용할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 종래의 컨벡션 오븐보다 높은 온도로 가열함으로써, 접착제의 접착력을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 LED 칩의 접착력 향상에 따른 LED 패키지의 광원 신뢰를 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
도 1 은 종래 기술에 따른 컨벡션형 경화 장치의 구성을 나타낸 단면도.
도 2 는 본 발명에 따른 엘이디 칩 접착용 경화 장치의 구성을 나타낸 단면도.
도 3 은 도 2에 따른 엘이디 칩 접착용 경화 장치의 LED 칩 접착과정을 나타낸 LED 패키지 단면도.
도 4 는 도 2에 따른 엘이디 칩 접착용 경화 장치의 전기적인 구성을 나타낸 블록도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 엘이디 칩 접착용 경화 장치의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 엘이디 칩 접착용 경화 장치의 구성을 나타낸 단면도이고, 도 3은 도 2에 따른 엘이디 칩 접착용 경화 장치의 LED 칩 접착과정을 나타낸 LED 패키지 단면도이며, 도 4는 도 2에 따른 엘이디 칩 접착용 경화 장치의 전기적인 구성을 나타낸 블록도이다.
도 2 내지 도 4에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 엘이디 칩 접착용 경화 장치(100)는 LED 칩(230)만 선택적으로 고온 가열이 가능하고, 상기 LED 칩(230)의 신속한 가열을 통해 경화시간을 단축하여 경화 공정을 개선할 수 있도록 본체부(110)와, 레이저 모듈(120)과, 제어부(130)와, 카메라(140)와, 디스플레이부(150)와, 저장부(160)와, 온도 센서부(170)를 포함하여 구성된다.
상기 본체부(110)는 사각 형상의 하우징으로 내부에 수납 공간이 형성되며, 상기 수납 공간의 상부에는 레이저 모듈(120)과, 카메라(140)가 설치되고, 상기 수납 공간의 하부에는 받침대(111)가 설치되어 경화 대상인 LED 패키지(200)가 고정되도록 한다.
상기 본체부(110)는 양측이 개방된 터널 형태로 구성하여 경화 대상 LED 패키지(200)가 경화 후 이동할 수 있도록 구성하는 것도 가능하다.
상기 레이저 모듈(120)은 본체부(110)의 상부에 설치되고, LED 패키지(200)의 상면에 배치된 LED 칩(230)으로 레이저 빔을 조사하여 상기 LED 칩(230)이 가열되도록 함으로써, 접착제(240)의 경화가 이루어지도록 한다.
상기 레이저 모듈(120)은 LED 칩(230)만을 선택적으로 가열하여 LED 칩(230)의 하부에 도포된 접착제(240)가 경화되도록 함으로써, 상기 접착제(240)를 경화시키기 위해 LED 패키지(200) 전체를 가열하지 않으므로 기판부(210) 등의 다른 LED 패키지(200) 소재에 영향을 주지 않도록 한다.
이러한 LED 칩(230)의 선택적 가열은 고온 공정에 적용할 수 있는 세라믹 또는 메탈 소재나, 고온에서 사용할 수 없는 플라스틱 수지가 포함된 소재 등에 상관없이 LED 패키지(200)의 소재로 사용할 수 있게 한다.
또한, 상기 레이저 모듈(120)은 LED 칩(230)의 면적보다 작은 초점 크기를 갖도록 하여 상기 LED 칩(230)이 신속하게 가열될 수 있게 한다.
또한, 상기 레이저 모듈(120)은 수명과, 가격, 공정의 편의성을 위해 레이저 다이오드로 구성되고, 상기 레이저 다이오드는 파장은 예를 들면, 980nm이 바람직하며, 가스 레이저로 대체하여 사용할 수도 있다.
또한, 상기 레이저 모듈(120)의 출력은 LED 칩(230)의 크기에 따라 적절하게 변경될 수 있고, 수평형 구조의 LED 칩보다는 수직형 구조의 LED 칩이 낮은 레이저 출력으로도 고온에 도달할 수 있어서, LED 칩의 크기가 예를 들면, 1*1mm이면, 5W~40W 범위의 출력이 제공되도록 하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 레이저 모듈(120)은 레이저 빔이 출력되는 출력단에 레이저 빔의 경로를 변경시켜 출력되도록 레이저 파이버(121)가 설치될 수 있다.
상기 제어부(130)는 본체부(110)에 설치되어 레이저 모듈(120)의 동작을 제어하는 구성으로서, 상기 레이저 모듈(120)이 일정한 출력으로 레이저 빔을 조사할 수 있도록 제어한다.
또한, 상기 제어부(130)는 카메라(140)의 온/오프 동작 신호와, 상기 카메라(140)가 촬영한 영상을 표시하기 위한 디스플레이 신호와, 촬영된 영상을 저장하기 위한 저장 신호를 출력한다.
또한, 상기 제어부(130)는 온도 센서부(170)에서 검출된 LED 칩(230) 주변의 온도에 따라 레이저 모듈(120)의 출력을 가변시켜 상기 LED 칩(230)이 일정한 온도로 가열될 수 있도록 한다.
상기 카메라(140)는 본체부(110)의 내부 일측에 설치되어 제어부(130)에서 출력되는 동작 제어 신호에 따라 온/오프되고, 상기 본체부(110)의 내부에서 상기 레이저 모듈(120)이 조사하는 레이저 빔의 조사 영역을 촬영하여 사용자가 확인할 수 있도록 출력하는 구성으로서, CCD 타입, CMOS 타입 또는 어느 타입이어도 무방한 촬상 소자를 이용하고, 촬영된 영상 신호는 제어부(130)로 전송한다.
상기 디스플레이부(150)는 본체부(110)의 외부에 설치되어 제어부(130)로부터 출력되는 디스플레이 신호에 따라 카메라(140)가 촬영한 영상 신호(또는 영상 이미지)를 표시하는 구성으로서, 바람직하게는 LCD로 이루어진 모니터이다.
상기 저장부(160)는 본체부(110)의 외부에 설치되어 제어부(130)로부터 출력되는 저장 신호에 따라 카메라(140)가 촬영한 영상 신호를 저장하는 구성으로서, 바람직하게는 하드 디스크 또는 메모리 등의 저장수단이다.
상기 온도 센서부(170)는 본체부(110)의 내부에 설치되어 LED 칩(230) 주변의 온도를 검출하여 제어부(130)로 출력한다.
상기 LED 패키지(200)는 플라스틱 수지, 메탈, 세라믹, 웨이퍼 중 어느 하나로 이루어진 기판부(210)와, 상기 기판부(210)의 측면에 설치된 리드 프레임(220)과, 상기 기판부(210)의 중앙에 설치되는 LED 칩(230)과, 상기 기판부(210)에 LED 칩(230)이 고정되도록 하는 접착제(240)와, 상기 기판부(210)의 둘레를 따라 설치되는 리플렉터(250)를 포함하여 구성된다.
상기 접착제(240)는 유기 계열의 접착제 또는 금속 필러가 포함된 접착제로서, 바람직하게는 메탈 나노 입자를 포함하여 구성되고, 상기 메탈 나노 입자는 LED 칩(230)이 단시간에 접착될 수 있도록 하여 경화를 위해 상기 LED 칩(230)에서 가해지는 열이 신속하게 방출될 수 있도록 한다.
따라서 레이저를 통해 LED 칩만 선택적으로 가열하여 접착제를 경화시킴으로써, LED 칩만 선택적으로 고온 가열이 가능하고, 신속한 가열을 통해 경화시간을 단축하여 경화 공정을 개선할 수 있으며, LED 칩만 선택적으로 가열함으로써, 다양한 LED 패키지 소재를 사용할 수 있게 된다.
또한, 종래의 컨벡션 오븐보다 높은 온도로 가열함으로써, 접착제의 접착력을 향상시킬 수 있고, LED 칩의 접착력 향상에 따른 LED 패키지의 광원 신뢰를 향상시킬 수 있게 된다.
상기와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
또한, 본 발명의 실시예를 설명하는 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있으며, 상술된 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
100 : 경화 장치 110 : 본체부
111 : 받침대 120 : 레이저 모듈
121 : 파이버 130 : 제어부
140 : 카메라 150 : 디스플레이부
160 : 저장부 170 : 온도 센서부
200 : LED 패키지 210 : 기판부
220 : 리드 프레임 230 : LED 칩
240 : 접착제 250 : 리플렉터

Claims (6)

  1. 엘이디 칩 접착용 경화 장치로서,
    내부에 수납 공간을 형성하고, 경화 대상 LED 패키지(200)가 고정 및 수납되도록 하는 본체부(110);
    상기 본체부(110)에 설치되고, 레이저 빔의 경로를 변경시켜 출력되도록 하는 레이저 파이버(121)를 구비하며, LED 패키지(200)의 상면에 배치된 LED 칩(230)으로 레이저 빔을 조사하여 상기 LED 칩(230)이 가열되도록 하고, 상기 LED 칩(230)의 가열을 통해 발생한 열이 상기 LED 칩(230)의 하부에 도포된 접착제(240)로 전달되도록 하여 상기 도포된 접착제(240)의 경화가 이루어지도록 하는 레이저 모듈(120);
    상기 본체부(110)에 설치되어 상기 레이저 모듈(120)의 동작을 제어하는 제어부(130);
    상기 본체부(110)에 설치되어 상기 레이저 모듈(120)에서 조사되는 레이저 빔의 조사 영역을 촬영하는 카메라(140);
    상기 본체부(110)에 설치되어 상기 카메라(140)에서 촬영한 영상이 표시되도록 하는 디스플레이부(150); 및
    상기 본체부(110)에 설치되어 상기 카메라(140)에서 촬영한 영상을 저장하는 저장부(160)를 포함하고,
    상기 레이저 모듈(120)은 파장이 980nm인 것을 특징으로 하는 엘이디 칩 접착용 경화 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 경화 장치는 상기 본체부(110)에 설치되어 LED 칩(230) 주변의 온도를 검출하여 상기 제어부(130)로 출력하는 온도 센서부(170)를 더 포함하고,
    상기 제어부(130)는 온도 센서부(170)에서 검출된 온도에 따라 레이저 모듈(120)의 출력을 가변시켜 출력하는 것을 특징으로 하는 엘이디 칩 접착용 경화 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 레이저 모듈(120)은 LED 칩(230)의 면적보다 작은 초점 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 엘이디 칩 접착용 경화 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 레이저 모듈(120)은 레이저 다이오드인 것을 특징으로 하는 엘이디 칩 접착용 경화 장치.
  6. 삭제
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