KR101516342B1 - 온도의 표시수단을 구비하는 led패키지 제조용 시린지 및 이를 이용하는 led패키지 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 시각적으로 형광체 혼합물의 온도 및 상태를 식별할 수 있고 이를 이용하여 봉지제와 형광체가 디스펜서의 시린지 내부에서 최적 혼합된 구간을 찾아 사용할 수 있도록 함으로써 제조공정상의 신뢰성을 극대화하는 온도의 표시수단을 구비하는 LED패키지 제조용 시린지 및 이를 이용하는 LED패키지 제조방법에 관한 것으로, LED제조장치의 디스펜서에 구비되는 시린지로서, 내부에 형광체와 봉지제의 혼합물이 수용되고 하측으로 배출되는 바디부 및 상기 바디부의 측면에 배치되며 상기 혼합물의 온도변화를 색상의 변화로 표시할 수 있는 시온도료를 구비하는 표시부를 포함하며, 교반된 혼합물의 상기 표시부를 통하여 표시된 온도에 따라 바디부의 최상층의 희석구간과 최하층의 침전구간이 결정되는 온도의 표시수단을 구비하는 LED패키지 제조용 시린지를 제공한다. 따라서, 온도에 따른 형광체의 침전양이 정확하게 확인되고 결정될 수 있으므로 공정의 정확성이 향상되고 수율이 증대된다.
Description
본 발명은 LED패키지에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 시각적으로 형광체 혼합물의 온도 및 상태를 식별할 수 있고 이를 이용하여 봉지제와 형광체가 디스펜서의 시린지 내부에서 최적 혼합된 구간을 찾아 사용할 수 있도록 함으로써 제조공정상의 신뢰성을 극대화하는 온도의 표시수단을 구비하는 LED패키지 제조용 시린지 및 이를 이용하는 LED패키지 제조방법에 관한 것이다.
발광장치인 발광다이오드(light emission diode, 이하, LED라 함)는 소형이면서도 효율이 높고 선명하고 다양한 색의 발광을 구현할 수 있으며, 구동 특성이 뛰어나 진동 및 온오프 동작의 반복에 우수한 특징을 가진다.
LED는 GaAs, AlGaAs, GaN, InGaN 및 AlGaInP 등의 화합물 반도체(compound semiconductor) 재료의 변경을 통해 발광원을 구성할 수 있으므로 다양한 색의 광원으로 사용되고 있다. 이러한 LED는 조명용으로서 고출력과 고휘도 성능에 대한 수요가 증가함에 따라 LED 패키지의 성능과 신뢰성을 향상시키기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다.
LED 제품의 성능 향상을 위하여 우수한 광효율을 갖는 LED칩 자체는 물론, 광을 효과적으로 추출하고 색순도가 우수하며 제품들간의 특성이 균일한 LED패키지의 제작이 요청된다.
LED를 통하여 백색광을 구현하기 위하여 일반적으로 청색 또는 자외선 LED 칩 상에 옐로우 형광체나 그린 형광체 및 레드 형광체가 혼합된 상태의 형광층을 형성하게 된다. 이러한 형광층은 에폭시 수지나 실리콘 수지 등에 형광체를 혼합한 형광액을 디스펜서를 이용하여 칩 상에 도포한 후에 건조과정을 거침으로써 LED패키지를 형성하게 된다.
이러한 LED의 광품질은 도포되는 형광체 자체의 특성뿐만 아니라, 형광체의 분포 형태에 의해서도 많은 영향을 받는다.
일반적인 LED패키지의 처리 공정상 투명 수지와 형광체 분말의 혼합물을 LED 칩이 실장된 패키지의 컵 안에 주입하는 방식에서 수지재 내의 형광체의 공간적인 분포를 균일하게 제어하는 것이 상당히 어려운 문제가 있다. 이러한 문제로 인하여 LED칩 상에 도포된 형광체의 밀도가 불균일하게 형성되기 때문에 출력광의 색좌표 편차가 심하고, 색분리 또는 색얼룩 현상이 발생하기 쉽다.
도 1은 종래의 LED패키지 제조공정을 도시한 도면들이다.
도 1의 (a)을 참조하면, 내부에 기판(12)이 배치되는 패키지 본체(11)가 소정의 생산경로 또는 위치에 마련된다. 기판(12)의 상부에 LED칩(13)이 실장되고 도선 또는 와이어(14)에 의하여 기판(12)과 LED칩(13)이 연결된다.
이와 같은 배치상태에서 (b)에 도시된 바와 같이 형광체(16)가 혼합된 수지재(15)가 패키지 본체(11)의 소정의 공간에 주입된다.
이렇게 주입된 형광체(16)와 수지재(15)의 혼합유체는 LED칩(13)을 내부에 봉지한 상태에서 경화되어 LED패키지의 공정이 진행된다.
이러한 LED패키지의 제조공정에서 형광체 수지층을 형성하기 위하여 다양한 방식들이 적용될 수 있는데, 디스펜서(dispenser)를 이용하는 방식이 많이 사용된다.
이러한 디스펜서는 시린지(syringe)를 통하여 정량의 형광체와 수지재의 혼합물을 일정량 LED칩 주변에 토출시키는 방식으로 수지층을 형성하는데, 수지재와 혼합된 상태의 형광체는 시린지 내에 충전된 상태에서 시간이 경과함에 따라 침전이 진행되므로 빠른 시간 내에 주입 공정이 완료되어야 한다.
이러한 형광체 입자의 침전 현상은 제품의 색좌표와 같은 특성에 좋지 않은 영향을 미치게 된다. 따라서, 같은 공정에서 동일한 디스펜서를 사용하는 경우에도 LED패키지들의 색좌표 간에 편차가 발생하게 되며, 표준 색좌표에 편차가 큰 LED패키지는 불량으로 볼 수 있다.
구체적으로, 이러한 침전 현상으로 인하여 시린지 내부의 상층에는 형광체의 혼합비가 적정 비율보다 현저히 낮은 부분과 하층에는 침전되어 혼합비가 높은 부분이 공존하게 된다. 이렇게 혼합비가 다른 상층과 하층은 주입 과정에서 불량을 야기하게 되고 이는 공정의 수율 저하로 이어지게 된다.
LED패키지의 제조 공정상에 불량률을 감소하기 위하여 수지재와 형광체의 혼합 상태의 균일성은 중요한 요소가 되나, 제조공정상에 이를 육안으로 식별하는 것은 사실상 불가능하며, 별도의 광학적 장비를 사용하는 경우를 고려해볼 수 있으나 이러한 방법은 과도한 생산비용과 시간이 소요된다.
본 발명은 상기한 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, LED패키지의 생산 공정에서 형광체를 균일하게 주입할 수 있도록 혼합 상태를 온도 확인을 통하여 즉시적으로 식별할 수 있도록 하고, 최적화된 비율을 갖는 구간만을 사용할 수 있도록 함으로써 불량률을 최소화하여 LED패키지의 수율을 극대화할 수 있는 온도의 표시수단을 구비하는 LED패키지 제조용 시린지 및 이를 이용하는 LED패키지 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 교반된 상태의 봉지제와 형광체의 정량 배합상태의 효과적인 주입이 가능한 구성을 구비하는 LED패키지 제조용 시린지를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, LED제조장치의 디스펜서에 구비되는 시린지로서, 내부에 형광체와 봉지제의 혼합물이 수용되고 하측으로 배출되는 바디부 및 상기 바디부의 측면에 배치되며 상기 혼합물의 온도변화를 색상의 변화로 표시할 수 있는 시온도료를 구비하는 표시부를 포함하며, 교반된 혼합물의 상기 표시부를 통하여 표시된 온도에 따라 바디부의 최상층의 희석구간과 최하층의 침전구간이 결정되는 온도의 표시수단을 구비하는 LED패키지 제조용 시린지를 제공한다. 따라서, 온도에 따른 형광체의 침전양이 정확하게 확인되고 결정될 수 있으므로 공정의 정확성이 향상되고 수율이 증대된다.
또한, 상기 표시부는, 혼합물의 상온 이하의 온도구간인 제1온도구간과, 30℃ 내지 40℃ 사이의 온도구간인 제2온도구간과, 40℃ 이상의 제3온도구간을 서로 다른 색상 또는 색농도로 표시할 수 있다. 따라서, 시각적이고 즉시적으로 혼합물의 상태 확인이 가능하다.
상기 시온도료는, 제1온도구간의 온도를 표시하는 제1시온도료와, 제2온도구간의 온도를 표시하는 제2시온도료와, 제3온도구간의 온도를 표시하는 제3시온도료를 포함할 수 있다. 따라서, 온도의 구별 성능이 우수하다.
교반 직후의 혼합물의 온도가 높아지면 유효구간에 대해 희석구간 및 침전구간의 비율이 증가될 수 있다. 따라서, 온도의 확인에 따라 이러한 비율의 차이를 정확하게 식별 가능하다.
또한, 상기 희석구간과 침전구간은, 시린지의 50cc의 용적을 기준으로 제2온도구간에서 1 내지 2g이며, 제3온도구간에서 3내지 5g인 것이 바람직하다.
또한, 온도에 따라 결정된 침전구간의 양이 미리 디스펜싱되고, 유효구간과 희석구간의 경계까지 LED패키지에 주입될 수 있다. 이에 따라, 각 부재 및 형광체의 낭비가 최소화된다.
상기 바디부는, 형광체와 봉지제의 정량 배합이 가능하도록 정전기방지 처리가 되는 것이 바람직하다.
상기 바디부는, 혼합물의 온도의 하강을 가속하기 위하여 열방출이 용이한 열전도성용 수지처리가 되는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명은 상기 시린지를 이용한 LED패키지의 제조방법으로서, 형광체와 봉지제가 바디부에 적용되는 시린지충전단계, 혼합물을 교반기를 통하여 교반하는 교반단계, 교반된 혼합물의 온도가 표시부를 통하여 확인되는 온도확인단계, 상기 확인된 온도와 경과시간을 통하여 희석구간과 침전구간이 결정되는 단계, 침전구간에 대해 미리 디스펜싱되는 침전구간 배출단계, LED패키지에 대해 유효구간이 주입되는 유효구간주입단계를 포함하는 LED패키지의 제조방법을 제공한다. 따라서, 수율의 현저한 상승의 이점이 있다.
또한, 상기 온도확인단계는, 교반 직후의 온도와 상온으로 하강될 때까지의 온도가 표시부의 색상 또는 색농도를 통하여 시각적으로 확인될 수 있다. 따라서, 제조공정상 즉시적인 대응이 가능하다.
본 발명에 따른 온도의 표시수단을 구비하는 LED패키지 제조용 시린지 및 이를 이용하는 LED패키지 제조방법에 의하여, 형광체와 봉지제의 혼합물의 유효한 구간을 온도의 차이에 따라 설정하고 이를 통하여 최적화된 시린지 내의 혼합물 구간을 선택하여 적용할 수 있으므로 종래에 비하여 수율의 현저한 상승을 기대할 수 있다.
또한, 형광체 및 LED패키지를 이루는 부재의 낭비를 방지할 수 있어 생산성의 증대는 물론 불필요하게 낭비되는 생산비용을 저감할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 종래의 LED패키지 제조공정을 도시한 도면.
도 2는 본 발명에 따른 온도의 표시수단을 구비하는 LED패키지 제조용 시린지를 도시한 측단면도.
도 3은 본 발명에 따른 온도의 표시수단을 구비하는 LED패키지 제조용 시린지에 의한 LED패키지 및 이를 대비하기 위한 예들을 도시한 도면.
도 4는 온도에 따른 혼합물의 유효구간의 차이를 나타내는 도면.
도 5a 내지 도 5c는 각각의 온도구간에서 온도와 시간 및 광도의 관계를 도시한 그래프.
도 6은 본 발명에 따른 LED패키지 제조방법을 도시한 순서도.
도 2는 본 발명에 따른 온도의 표시수단을 구비하는 LED패키지 제조용 시린지를 도시한 측단면도.
도 3은 본 발명에 따른 온도의 표시수단을 구비하는 LED패키지 제조용 시린지에 의한 LED패키지 및 이를 대비하기 위한 예들을 도시한 도면.
도 4는 온도에 따른 혼합물의 유효구간의 차이를 나타내는 도면.
도 5a 내지 도 5c는 각각의 온도구간에서 온도와 시간 및 광도의 관계를 도시한 그래프.
도 6은 본 발명에 따른 LED패키지 제조방법을 도시한 순서도.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 따른 온도의 표시수단을 구비하는 LED패키지 제조용 시린지 및 이를 이용하는 LED패키지 제조방법을 더욱 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 온도의 표시수단을 구비하는 LED패키지 제조용 시린지의 측면도이다.
본 발명은 기본적으로, LED제조장치의 디스펜서에 구비되는 시린지로서, 내부에 형광체와 봉지제의 혼합물이 수용되고 하측으로 배출되는 바디부(100)와, 상기 바디부(100)의 측면에 배치되며 상기 혼합물의 온도를 색상으로 표시하는 표시부(200)를 포함하여 이루어진다.
이러한 시린지는 LED패키지의 패키지본체가 이송되는 소정의 이송경로 상에 배치되는 디스펜서에 결합될 수 있으며, 바람직하게는 형광체와 봉지제의 혼합물의 충전 및 교환이 가능하도록 탈착 가능하도록 배치될 수 있다.
본 발명의 시린지가 배치되는 LED제조장치는 다양한 형태의 장비가 적용될 수 있고, 시린지의 주입형태 또한 직접토출식 또는 간접토출식 등의 선택된 방식에 적용될 수 있다.
이러한 시린지의 바디부(100)는 내부의 상태가 외부로 표시될 수 있도록 투명한 재질로 이루어질 수 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 상측으로는 개구(참조번호 미표시)가 형성되어 혼합물의 충전이 가능하며, 하측으로는 선택된 양을 주입할 수 있도록 소정의 노즐이 형성된다. 이러한 바디부(100)의 재질은 선택적으로 이루어질 수 있으며 생산성을 고려하여 사출성형이 가능한 수지재질로서 이루어지는 것이 바람직하다.
또한, 바디부(100)에 수용되는 혼합물의 일구성으로서 형광체는 현재 알려지거나 예측될 수 있는 다양한 조성을 가진 적색, 녹색, 청색 또는 황색 계열의 형광체가 적용될 수 있다.
또한, 혼합물의 또 다른 구성으로서 봉지제는 광투과성 및 경화성이 우수한 에폭시나 실리콘 등의 수지물로서 이루어질 수 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
시린지 내부에 수용되는 상기 형광체와 봉지제의 혼합물은 시간이 지남에 따라 비중 차이에 의하여 침전이 발생되고 이는 패키지 본체에 주입되는 혼합물의 구간에 따라 불량의 발생을 야기할 수 있는 문제가 있음은 상기한 바와 같다. 본 발명은 이러한 형광체의 침전의 정도가 결정됨에 있어서 시간과 함께 혼합물의 온도가 주요한 요소가 됨을 규명하고 이에 따라 온도와의 상관관계에 있어서 수율을 향상할 수 있는 LED패키지의 제조방식을 제공하게 된다.
이를 위하여, 상기 시린지의 바디부(100)의 외면에는 혼합물의 온도를 시각적으로 표시할 수 있는 표시부(200)를 구비한다.
상기 표시부(200)는 바람직하게는 온도에 따라 색상의 변화로 반응하는 시온도료(thermopaint, 示溫塗料) 또는 시온도료를 포함하는 물질로 이루어질 수 있다.
이러한 시온도료로서, 금속착염, 코레스텔릭액정, 메타모컬러, 크리스탈 바이올렛 락톤(crystalviolet lactone) 등이 적용될 수 있고, 대표적인 가역성 시온 도료로 시온(示溫)조성물인 Ag2HgI4 와 Cu2HgI4를 각각 사용하거나 일정비율로 섞고 원하는 색상의 도료와 혼합하여 특정온도에서 색깔이 변하도록 할 수 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 상기된 바와 같이 혼합물의 온도와 시간에 따라 침전양이 변화하게 되므로 이러한 온도구간을 구획하여 설정된 온도구간에 대해 서로 다른 색상의 차이로서 구현할 수 있도록 한다. 즉, 침전된 형광체의 양 또는 침전될 형광체의 양을 색상의 차이로서 표시할 수 있게 되는 것이다.
이러한 온도의 표시는 후술될 바와 같이 LED패키지의 제조공정 상에서 바디부(100) 내부에 형광체와 봉지제를 적용하고 균일 혼합을 위한 교반단계에서 발생되는 열로 인하여 상대적으로 상온에 대해 온도의 상승이 발생될 수 있으므로 디스펜서에의 배치 상태에서 온도의 변화에 대한 식별은 더욱 의미를 가질 수 있음에 유의하여야 한다.
이러한 표시부(200)는 바디부(100)의 외면에 시온도료가 도포되어 배치될 수 있고, 경우에 따라 수지물이나 섬유 등의 재질과 혼합된 상태에서 필름 형태로 부착되는 방식으로 배치될 수도 있다.
또한, 상기 표시부(200)는 바디부(100) 내부에 수용되는 혼합물의 양을 시각적으로 표시할 수 있도록 설정된 눈금과 용량을 표시하는 용량표시부(210)를 더 구비할 수 있다.
형광체와 봉지제의 혼합물이 교반되어 어느 정도 균일한 혼합이 이루어진 상태에서 바디부(100) 내부에서는 시간이 경과함에 따라 침전이 발생되고, 이러한 침전에 의하여 바디부(100)의 높이방향으로 형광체의 혼합비가 높은 구간과 낮은 구간이 구별된다.
도 2에서는 이러한 구간의 개념을 더욱 나타내는데, 최하층의 침전이 이루어져 혼합비가 높은 침전구간(c)과, 최상층의 혼합비가 낮은 희석구간(a)과, 그 중간층으로서 LED패키지에 적용될 수 있는 유효구간(b)으로 구별될 수 있다.
상기 구간들은 시각적으로 명확하게 구별되는 상태는 아닐 수 있으며, 상대적으로 소정의 혼합비 구간을 가진 상태로서 정의될 수 있고, 유효구간(b)은 LED패키지의 색좌표에 크게 오차를 나타내지 않는 정도의 혼합비를 가지는 구간으로 볼 수 있고, 희석구간(a)과 침전구간(c)은 수율에 영향을 미치는 구간으로 이해될 수 있다.
한편, 상기 시린지의 바디부(100)의 재질은 선택된 재질로 이루어질 수 있는데, 수지재질의 특성상 마찰에 따라 정전기가 발생될 우려가 있고 이는 배합 과정의 정확성을 떨어뜨리는 요인으로 작용할 수 있다. 이러한 배합의 정확성 향상을 고려하여, 바디부(100)는 일실시예로서 정전기 방지를 위한 도전처리가 이루어질 수 있다. 이러한 정전기 방지를 위한 다른 실시예로서, 정전기 분산 성능을 갖는 고분자 수지물을 혼합하는 방안을 고려할 수 있고, 고분자수지물로서 에틸렌 옥사이드를 함유한 폴리에테르계 중합체 지방족 디이소시아네이트 화합물 및 일차 히드록시기 또는 아민기를 함유하는 탄소수 2 내지 10의 사슬 연장제를 반응시켜 제조한 열가소성 폴리우레탄(polyurethane) 또는 폴리우레아(polyurea)가 적용될 수 있다.
또한, 후술될 바와 같이 소정의 온도구간으로부터 상온까지의 온도가 하강까지 대략 100분 내외가 소요될 수 이는데, 온도의 방출 성능을 더욱 향상할 수 있도록 바디부(100)에 열전도성의 향상을 위한 재질을 포함할 수 있다.
도 3은 이러한 혼합비의 구간에 따른 LED패키지의 상태를 비교할 수 있도록 구별하여 나타내는 도면들이다.
LED패키지(300)는 상기한 바와 같이 본체(310)가 마련되면 그 상층에 칩(320)을 배치하고 소정의 와이어 연결 등의 준비가 완료된 이후에 혼합물을 주입함으로써 봉지부(330)를 형성하게 된다.
상기 봉지부(330)는 소정의 경화단계를 통하여 그 형태가 완성될 수 있는데 이와 관련되어 종래의 다양한 방식들이 적용될 수 있다.
도 3의 (a)는 혼합물의 함량이 낮은 희석구간(a)에 해당되는 혼합물이 LED패키지(300)에 주입된 상태를 나타내고, 도 3의 (c)는 형광체의 함량이 높은 침전구간(c)에 해당되는 혼합물이 LED패키지(300)에 주입된 상태를 나타낸다.
침전구간(c)의 경우 시린지의 디스펜싱 단계에서 최초 주입되는 경우이며, 희석구간(a)의 경우 시린지의 내부가 거의 비워지는 단계에서 주입되는 경우일 수 있다. 이러한 경우, 유효구간(b)이 주입된 경우에 비하여 칩(320)에서 발광되는 광의 파장을 서로 다르게 변환하게 되므로 색좌표의 값이 다르게 나타나게 되어 원하는 수율을 얻을 수 없게 된다.
따라서, 유효구간(b)만을 선별하여 정확하게 주입하는 것이 형광체 및 LED패키지(300)를 이루는 각 부재의 낭비의 방지 및 수율의 향상을 위하여 중요하다. 특히, 형광체의 경우 상대적으로 고가이기 때문에 정확한 유효구간(b)의 설정은 생산성의 향상에 더욱 중요한 의미를 가지게 되는 것이다.
이러한 희석구간(a)과 침전구간(c)의 양은 혼합물의 온도에 따라 서로 다르게 정해질 수 있으므로 이와 관련하여서는 비교데이터를 통하여 더욱 상세하게 후술하도록 한다.
도 4는 온도에 따른 혼합물의 유효구간의 차이를 나타내는 도면이다.
일반적인 디스펜서의 작업환경을 대략 25℃로 설정하여 살펴보도록 한다. 또한, 본 발명에서는 시린지에 충전되는 혼합물의 용적인 50cc를 기준으로 설명하나 이러한 시린지의 용량은 작업환경에 따라 선택적일 수 있다.
한편, 도 4의 시린지에서는 바디부(100)에 니들부(110)가 결합되어 하방을 통하여 디스펜싱이 가능한 상태를 표현하였다.
도 4의 (a)는 상온에서 형광체와 봉지제의 혼합이 완료된 혼합물이 바디부(100)에 충전된 상태를 나타낸다. 25℃의 온도에서는 도시된 사항과 같이 충전 후 소정 시간이 경과하더라도 침전양은 크게 나타나지 않았으며, 대략 38cc의 혼합물의 양에 대해 대부분이 유효구간(b)으로 기능할 수 있다.
도 4의 (b)는 교반이나 혼합의 과정에서 상승된 온도인 30℃ 내지 40℃의 온도구간에서의 침전양과의 관계를 도시한 도면이다. 작업환경인 상온보다 온도가 상승된 온도구간에서 침전구간(c)과 희석구간(a)은 대략 1g 내지 3g 정도 분리되었다.
도 4의 (c)는 40℃ 이상의 온도구간에서의 침전양의 관계를 도시한 도면으로, 침전구간(c)과 희석구간(a)은 대략 3g 내지 5g 정도로 나타났다.
이러한 침전구간(c)과 희석구간(a)은 실질적으로 대칭적으로 나타날 수 있는데, 이에 따라 후술될 바와 같이 침전구간(c)의 디스펜싱 양이 결정되면 이에 비례하여 희석구간(a)이 계산되어 결정될 수 있다.
이와 같이, 작업환경인 상온에 대해 온도가 상승될 수록 유효구간(b)의 상층의 희석구간(a)과 하층의 침전구간(c)의 양은 점점 증가되었으며, 이는 온도의 상승시 디스펜싱의 작업 전과 후에 주입되어야하는 유효구간(b)의 양이 감소됨을 의미한다.
도시되지 않았으나 25℃이하의 온도에서는 도 4의 (a)와 큰 차이가 없다.
따라서, 본 발명은 일실시예로서 침전구간(c)과 희석구간(a)을 분리하기 위한 기준으로서 제1온도구간으로 25℃이하의 온도로 정의하고, 제2온도구간으로 30℃ 내지 40℃로, 제3온도구간을 40℃ 이상의 온도로 정의하도록 한다. 다만, 이러한 설정기준은 작업환경 등의 요소에 따라 다르게 결정될 수 있음에 유의하여야 한다.
한편, 본 발명의 개념에서는 후술될 바와 같이 형광체와 봉지제의 교반공정을 거치게 되므로, 분자 간의 충돌에 따라 온도의 상승이 발생되며, 이렇게 상승된 온도는 30℃ 이상으로 이해될 수 있다. 따라서, 초기상태인 제1온도구간과 제2온도구간 사이의 공백은 실제 작업환경에서는 무시될 수 있는 것으로 이해될 수 있다.
한편, 도 4의 도시상태들을 살펴보면, 제1온도구간인 상태에서 표시부(200)의 색상과, 제2온도구간 및 제3온도구간에서의 색상이 각각 다르게 표시된다.
상기된 예와 같이 표시부(200)가 시온도료를 포함하고, 이러한 시온도료는 온도에 따라 반응하게 되는데, 시온도료의 조성물은 25℃에서 45℃ 사이에서 색변화를 나타낼 수 있을 정도면 족하다. 또한, 온도의 변화를 즉시적으로 나타내기 위하여 이러한 시온도료는 가역성의 시온도료를 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 표시부(200)는 단일의 조성물로서 상기 제1 내지 제3온도구간을 서로 다른 색상 내지는 색농도로서 표현할 수 있으나, 3가지 이상의 상태의 구별이 어려운 경우가 존재할 수 있으므로, 이러한 표시부는 제1온도구간을 나타내는 제1시온도료를 포함하고, 제2온도구간을 나타내는 제2시온도료를 포함하며, 제3온도구간을 나타내는 제3시온도료를 포함할 수 있다.
이때, 각각의 시온도료는 서로 다른 온도구간에 대해 서로 다른 색상 또는 색농도를 가질 수 있으며, 바람직하게는 제1시온도료는 25℃를 전후하는 온도에서 기준색상을 가지며, 제2시온도료는 30℃를 전후하는 온도에서 소정의 기준색상을 가지고, 제3시온도료는 40℃를 전후하는 온도에서 소정의 기준색상을 가질 수 있다. 여기서, 각각의 기준온도에 전후되는 구간은 대략 2℃에서 3℃ 정도의 범위로 이해될 수 있다.
도 5a 내지 도5c는 각각의 온도구간에서 온도와 침전양의 관계를 명확하게 규명하기 위하여 온도와 광도의 관계를 도시한 그래프이다.
도 5a는 제1온도구간인 상온에서의 광도(방사밀도)와 시간과의 관계에서 온도의 변화를 나타내는 도면이다.
이러한 그래프의 데이터는 아래의 테이블로서 더욱 상세하게 기술된다. 광도는 μm/cm2/nm의 단위로서 표시된다. 이러한 광도의 변화는 침전구간(c)에서 최초 디스펜싱되는 자료를 활용하였으며, 도 4의 시린지의 용적을 기준으로 하였다.
제1온도구간 즉, 25℃의 상온에서 교반 직후(0분)에서 115분까지의 5분 단위로서의 관측 결과 광도의 변화는 0.0002단위의 정도에 그쳐서 관측시간 범위내에서 전 영역이 봉지부(330)를 형성하는데 유의미한 자료로서 활용될 수 있다.
따라서, 실제 LED패키지 처리공정에서 한 번의 충전에서 대부분이 115분 이내에 처리됨을 감안할 때, 제1온도구간 즉, 25℃ 이하의 온도에서는 도 4의 (a)와 같이 시린지 내부에 충전된 대부분의 혼합물이 유효하게 주입될 수 있음을 의미한다.
| 경과시간 | 0분 | 5분 | 10분 | 15분 | 20분 | 25분 |
| 광도/좌표 | 0.7916 | 0.7916 | 0.7916 | 0.7913 | 0.7915 | 0.7913 |
| 온도 | 25.1 | 25.3 | 25.4 | 25.2 | 25.3 | 25.2 |
| 30분 | 35분 | 40분 | 45분 | 50분 | 55분 | 60분 |
| 0.7914 | 0.7912 | 0.7913 | 0.7916 | 0.7911 | 0.7913 | 0.7913 |
| 25.3 | 25.3 | 25.1 | 25.1 | 24.8 | 25.1 | 25.0 |
| 65분 | 70분 | 75분 | 80분 | 85분 | 90분 | 95분 |
| 0.7916 | 0.7913 | 0.7914 | 0.7914 | 0.7915 | 0.7915 | 0.7916 |
| 25.2 | 25.3 | 25.2 | 25.3 | 25.0 | 25.3 | 25.3 |
| 100분 | 105분 | 110분 | 115분 | |||
| 0.7916 | 0.7918 | 0.7918 | 0.7918 | |||
| 25.1 | 25.3 | 25.0 | 25.2 |
도 5b에서는 제2온도구간에서의 광도의 변화를 나타내며, 아래의 테이블에서 더욱 상세하게 기술된다.
제2온도구간 구체적으로, 30℃의 온도에서 교반 직후(0분)에서 115분까지의 5분 단위로서의 관측 결과 광도의 변화는 0.012 정도로 나타났다.
이는, 희석구간(a) 및 침전구간(c)이 나타났음을 의미하며, 이 구간을 배제하여 주입이 이루어지게 된다. 여기서, 제2온도구간의 30℃의 온도에서 상온인 25℃ 정도로 하강되기까지 대략30분 정도 소요되었음이 확인된다.
| 경과시간 | 0분 | 5분 | 10분 | 15분 | 20분 | 25분 |
| 광도/좌표 | 0.7798 | 0.7853 | 0.7891 | 0.7913 | 0.7913 | 0.7914 |
| 온도 | 30.2 | 28.3 | 26.9 | 26.3 | 25.8 | 25.2 |
| 30분 | 35분 | 40분 | 45분 | 50분 | 55분 | 60분 |
| 0.7916 | 0.7913 | 0.7916 | 0.7914 | 0.7912 | 0.7915 | 0.7915 |
| 25.1 | 24.9 | 25.0 | 25.2 | 25.2 | 25.1 | 25.2 |
| 65분 | 70분 | 75분 | 80분 | 85분 | 90분 | 95분 |
| 0.7915 | 0.7918 | 0.7916 | 0.7915 | 0.7917 | 0.7915 | 0.7919 |
| 24.8 | 24.6 | 24.7 | 24.5 | 24.6 | 25.5 | 25.5 |
| 100분 | 105분 | 110분 | 115분 | |||
| 0.7916 | 0.7914 | 0.7915 | 0.7914 | |||
| 25.1 | 25.6 | 25.0 | 25.3 |
도 5c에서는 제3온도구간에서의 광도의 변화를 나타내며, 아래의 테이블에서 더욱 상세하게 기술된다.
제3온도구간 구체적으로, 42℃의 온도에서 교반 직후(0분)에서 115분까지의 5분 단위로서의 관측 결과 광도의 변화는 0.022 정도로 나타났다.
이는, 희석구간(a) 및 침전구간(c)이 나타났음을 의미하며, 이 구간을 배제하여 주입이 이루어지게 되는데, 상기한 바와 같이 제3온도구간이 제2온도구간보다 더 높은 온도이고, 이와 같이 높은 온도일수록 침전구간이 더 많이 나타남을 보여준다. 여기서, 제3온도구간의 42℃의 온도에서 상온인 25℃ 정도로 하강되기까지 대략50분 정도 소요되었음이 확인된다.
| 경과시간 | 0분 | 5분 | 10분 | 15분 | 20분 | 25분 |
| 광도/좌표 | 0.7698 | 0.7773 | 0.7833 | 0.7867 | 0.7887 | 0.7891 |
| 온도 | 42.3 | 42.0 | 37.6 | 32.7 | 29.8 | 28.2 |
| 30분 | 35분 | 40분 | 45분 | 50분 | 55분 | 60분 |
| 0.7901 | 0.7897 | 0.7897 | 0.7900 | 0.7911 | 0.7911 | 0.7913 |
| 26.2 | 26.2 | 25.8 | 25.6 | 25.0 | 25.1 | 24.8 |
| 65분 | 70분 | 75분 | 80분 | 85분 | 90분 | 95분 |
| 0.7916 | 0.7913 | 0.7914 | 0.7914 | 0.7915 | 0.7915 | 0.7916 |
| 24.8 | 24.9 | 25.0 | 25.1 | 24.6 | 25.5 | 25.5 |
| 100분 | 105분 | 110분 | 115분 | |||
| 0.7916 | 0.7918 | 0.7918 | 0.7918 | |||
| 25.3 | 25.6 | 25.0 | 24.8 |
도 6은 상기된 사항에 따른 본 발명의 온도의 표시수단을 구비하는 LED패키지 제조용 시린지를 이용하여 LED패키지를 제조하는 공정을 도시한 순서도이다.
형광체와 봉지제를 시린지 소정의 비율로 적용하여 시린지충전단계(S100)를거치고, 이를 교반하는 혼합물교반단계(S200)로부터 개시될 수 있는데, 이 과정에서 분자간의 충돌로 인하여 열이 발생하고 온도의 상승으로 이어지게 됨은 상기한 바와 같다.
혼합비, 용량 및 교반시간 등의 요인에 따라 이러한 온도의 상승의 범위는 상온을 기준으로 소정의 차이를 나타내게 되며, 이러한 온도의 상승은 표시부(200)를 통하여 확인될 수 있다. 이에 따라, 이용자가 시린지에 구비되는 표시부(200)의 색상의 변화를 통하여 온도를 확인(S310)하게 된다. 이러한 온도의 확인은 표시부(200)에 함유된 시온도료의 가역적인 변성을 통하여 이루어지게 되고, 상기한 바와 같이 시온도료는 제1 내지 제3온도구간에 대응하여 소정의 색상 또는 색농도를 나타내는 제1 내지 제3시온도료가 적용될 수 있다.
이때, 상기 표시부(200)는 도 4의 예와 같이 하나의 라인 형태로 배치될 수도 있고, 선택에 따라 다양한 형상으로 이루어질 수 있으며, 상기와 같이 각각 구간별로 다른 시온도료가 적용되는 경우는 복수의 라인형태로 배치될 수도 있다.
여기서, 온도의 확인은, 교반 직후의 최초 온도 및 상온에 이를 때의 온도의 확인의 두 번 이상의 확인을 포함할 수 있다. 즉, 희석구간(a)과 침전구간(c)의 구분을 위하여 시린지 내부의 혼합물의 온도가 상온까지 하강되는 시간의 지연이 존재하며, 이러한 사항은 도 5b 내지 도 5c 및 표 2 내지 표 3에 설명된 바와 같다.
이렇게 온도의 확인(S310)이 이루어지게 되면, 희석구간(a) 및 침전구간(c)의 설정(S320)이 이루어진다. 이러한 희석구간(a)과 침전구간(c)은 상기의 예와 같이 바디부(100)의 최상단층 및 최하단층을 제2온도구간에서 1cc 내지 2cc로 구별하고, 제3온도구간에서 3cc 내지 5cc로 구별할 수 있으나 이러한 구별은 환경에 따라 서로 다르게 결정될 수 있다.
이렇게 희석구간(a)과 침전구간(c)이 결정되면, LED패키지(300)에의 적용 전에 침전구간(c)에 대해 우선적으로 디스펜싱하여 침전구간의 배출단계(S330)를 거치고, 이후에 LED패키지(300)를 적용하여 유효구간(b)의 주입(S400)이 이루어지게 된다.
여기서, 희석구간 및 침전구간의 설정단계(S320)에서 미리 유효구간(b)과 희석구간(a)의 경계가 정하여져 있으므로 이러한 주입은 상기 경계까지만 이루어지게 되므로, 불량이 거의 발생되지 않게 되며, 낭비되는 형광체 및 LED를 구성하는 부재들이 최소화될 수 있다.
상기와 같은 공정은 하나의 시린지에서 디스펜싱이 계속되는 공정의 중간에 지속적으로 이루어질 수도 있으며, 최초 배치 이후에 한 번의 설정만이 이루어질 수도 있다. 예를 들어, 시린지가 상온에 도달하지 않더라도 상기 데이터를 기초로 하여 소정의 경과시간 이후에 확인되는 온도 및 침전량에 근거하여 침전구간(c)의 임의의 디스펜싱 양을 결정할 수 있다.
상기와 같은 본 발명에 따른 온도의 표시수단을 구비하는 LED패키지 제조용 시린지 및 이를 이용하는 LED패키지 제조방법에 의하여, 형광체와 봉지제의 혼합물의 유효한 구간을 온도의 차이에 따라 설정하고 이를 통하여 최적화된 시린지 내의 혼합물 구간을 선택하여 적용할 수 있으므로 종래에 비하여 수율의 현저한 상승을 기대할 수 있다.
또한, 형광체 및 LED패키지를 이루는 부재의 낭비를 방지할 수 있어 생산성의 증대는 물론 불필요하게 낭비되는 생산비용을 저감할 수 있는 이점이 있다.
이상에서, 본 발명은 실시예 및 첨부도면에 기초하여 상세히 설명되었다. 그러나, 이상의 실시예들 및 도면에 의해 본 발명의 범위가 제한되지는 않으며, 본 발명의 범위는 후술한 특허청구범위에 기재된 내용에 의해서만 제한될 것이다.
100...시린지 200...표시부
210...용량표시부 300...LED패키지
310...본체 320...칩
330...봉지부
210...용량표시부 300...LED패키지
310...본체 320...칩
330...봉지부
Claims (10)
- 내부에 형광체와 봉지제의 혼합물이 수용되어 하측으로 배출되는 LED패키지 제조용 시린지로서,
바디부의 측면에 배치되며 혼합물의 온도변화를 색상의 변화로 표시하여 표시된 온도에 따라 최상층의 희석구간과 최하층의 침전구간을 결정하도록 시온도료를 구비하는 표시부를 포함하며,
상기 표시부에 표시되는 온도에 따라 결정된 침전구간의 양이 미리 디스펜싱되는 것을 특징으로 하는 LED패키지 제조용 시린지.
- 제1항에 있어서,
상기 표시부는,
혼합물의 상온 이하의 온도구간인 제1온도구간과, 30℃ 내지 40℃ 사이의 온도구간인 제2온도구간과, 40℃ 이상의 제3온도구간을 서로 다른 색상 또는 색농도로 표시하는 것을 특징으로 하는 온도의 표시수단을 구비하는 LED패키지 제조용 시린지.
- 제2항에 있어서,
상기 시온도료는,
25℃에서 45℃ 사이에서 색변화를 나타내는 것을 특징으로 하는 온도의 표시수단을 구비하는 LED패키지 제조용 시린지.
- 제1항에 있어서,
교반 직후의 혼합물의 온도가 높아지면 유효구간에 대해 희석구간 및 침전구간의 비율이 증가되는 것을 특징으로 하는 온도의 표시수단을 구비하는 LED패키지 제조용 시린지.
- 제2항에 있어서,
상기 희석구간과 침전구간은,
50cc의 용적을 기준으로 제2온도구간에서 1 내지 2g이며, 제3온도구간에서 3내지 5g의 범위에서 결정되는 것을 특징으로 하는 온도의 표시수단을 구비하는 LED패키지 제조용 시린지.
- 제1항에 있어서,
온도에 따라 결정된 침전구간의 양이 미리 디스펜싱된 이후에, 유효구간과 희석구간의 경계까지 LED패키지에 주입되는 것을 특징으로 하는 온도의 표시수단을 구비하는 LED패키지 제조용 시린지.
- 제1항에 있어서,
상기 바디부는,
형광체와 봉지제의 정량 배합이 가능하도록 정전기방지 처리가 되는 것을 특징으로 하는 온도의 표시수단을 구비하는 LED패키지 제조용 시린지.
- 제1항에 있어서,
상기 바디부는,
혼합물의 온도의 하강을 가속하기 위하여 열방출이 용이한 열전도성용 수지처리가 된 것을 특징으로 하는 온도의 표시수단을 구비하는 LED패키지 제조용 시린지.
- 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 시린지를 이용한 LED패키지의 제조방법으로서,
형광체와 봉지제가 바디부에 적용되는 시린지충전단계;
혼합물을 교반기를 통하여 교반하는 교반단계;
교반된 혼합물의 온도가 표시부를 통하여 확인되는 온도확인단계;
상기 확인된 온도와 경과시간을 통하여 희석구간과 침전구간이 결정되는 단계;
침전구간에 대해 미리 디스펜싱되는 침전구간 배출단계; 및
LED패키지에 대해 유효구간이 주입되는 유효구간주입단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED패키지의 제조방법.
- 제9항에 있어서,
상기 온도확인단계는,
교반 직후의 온도와 상온으로 하강될 때까지의 온도가 표시부의 색상 또는 색농도를 통하여 시각적으로 확인되는 것을 특징으로 하는 LED패키지의 제조방법.
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Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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2013
- 2013-10-21 KR KR1020130125135A patent/KR101516342B1/ko active IP Right Grant
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