KR101583833B1 - 발광 소자 패키지 제조방법 및 발광 소자 패키지 제조를 위한 마스크 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 발광 소자 패키지 제조방법 및 발광 소자 패키지 제조를 위한 마스크에 관한 것이다.
실시예에 따른 발광 소자 패키지 제조방법은 제1 전극 및 제2 전극이 연결된 전극프레임을 준비하는 단계; 상기 제1 전극 및 제2 전극이 관통되도록 캐비티를 포함하는 패키지 몸체를 형성하는 단계; 상기 패키지 몸체의 캐비티 내에 발광 소자를 상기 제1 전극 및 제2 전극과 전기적으로 연결되도록 설치하는 단계; 상기 캐비티 내에 봉지재를 진공 상태에서 주입하는 단계; 및 상기 전극프레임으로부터 상기 제1 전극 및 제2 전극을 절단하여 분리하는 단계를 포함한다.
발광 소자 패키지
Description
본 발명은 발광 소자 패키지 제조방법 및 발광 소자 패키지 제조를 위한 마스크에 관한 것이다.
발광 소자 패키지는 발광 소자를 패키징한 장치이다. 발광 소자 패키지는 리드 프레임이 설치된 패키지 몸체 내에 발광 소자를 실장하고, 형광체 및 발광 소자를 보호하기 위한 봉지재를 상기 패키지 몸체 내에 주입함으로써 제작된다.
상기 형광체 및 봉지재를 상기 패키지 몸체 내에 주입하는 공정은 양산을 위해 빠른 속도로 진행될 필요가 있고, 상기 봉지재 내부에 버블의 발생을 감소시킬 필요가 있다.
종래에 상기 봉지재를 주입하기 위한 몰딩 방법으로 공기 압축 또는 압력으로 에폭시나 레진을 니들(needle)로부터 밀어내어 상기 패키지 몸체의 내부를 채우는 방법을 사용하였다.
그러나, 공기 압축 또는 압력에 의한 몰딩 방법은 니들로부터 나오는 에폭시 나 레진의 양이 다르기 때문에 불량 및 제품의 균일성이 저하되고, 패키지 몸체 마다 봉지재를 각각 주입을 하여야 하기 때문에 몰딩 시간이 많이 소요되는 단점이 있다.
본 발명은 패키지 몸체에 봉지재를 빠르고 정확하게 주입할 수 있는 발광 소자 패키지 제조방법 및 발광 소자 패키지 제조를 위한 마스크를 제공한다.
본 발명은 새로운 구조를 갖는 발광 소자 패키지 제조를 위한 마스크 및 이를 이용한 발광 소자 패키지 제조방법을 제공한다.
본 발명은 봉지재 내의 버블의 발생이 감소되는 발광 소자 패키지 제조방법 및 발광 소자 패키지 제조를 위한 마스크를 제공한다.
실시예에 따른 발광 소자 패키지 제조방법은 제1 전극 및 제2 전극이 연결된 전극프레임을 준비하는 단계; 상기 제1 전극 및 제2 전극이 관통되도록 캐비티를 포함하는 패키지 몸체를 형성하는 단계; 상기 패키지 몸체의 캐비티 내에 발광 소자를 상기 제1 전극 및 제2 전극과 전기적으로 연결되도록 설치하는 단계; 상기 캐비티 내에 봉지재를 진공 상태에서 주입하는 단계; 및 상기 전극프레임으로부터 상기 제1 전극 및 제2 전극을 절단하여 분리하는 단계를 포함한다.
실시예에 따른 발광 소자 패키지 제조를 위한 마스크는 다수의 홀이 형성된 마스크 플레이트; 및 상기 홀의 인접한 부분이 일측 방향으로 돌출된 돌출부를 포함한다.
본 발명은 패키지 몸체에 봉지재를 빠르고 정확하게 주입할 수 있는 발광 소 자 패키지 제조방법 및 발광 소자 패키지 제조를 위한 마스크를 제공할 수 있다.
본 발명은 새로운 구조를 갖는 발광 소자 패키지 제조를 위한 마스크 및 이를 이용한 발광 소자 패키지 제조방법을 제공할 수 있다.
본 발명은 봉지재 내의 버블의 발생이 감소되는 발광 소자 패키지 제조방법 및 발광 소자 패키지 제조를 위한 마스크를 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 실시예의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 "위(on)"에 또는 "아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "위(on)"와 "아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 층을 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 층의 위 또는 아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.
도면에서 각층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예에 따른 발광 소자 패키지 제조방법 및 발광 소자 패키지 제조를 위한 마스크에 대해 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 실시예에 따른 발광 소자 패키지를 상측에서 바라본 사시도이고, 도 2는 실시예에 따른 발광 소자 패키지를 하측에서 바라본 사시도이고, 도 3은 실시예에 따른 발광 소자 패키지의 상면도이고, 도 4는 실시예에 따른 발광 소자 패키지의 단면도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 실시예에 따른 발광 소자 패키지(1)는 패키지 몸체(20)와, 상기 패키지 몸체(20)에 설치된 제1 전극(31) 및 제2 전극(32)과, 상기 제1 전극(31) 및 제2 전극(32) 중 어느 하나 위에 설치되며, 상기 제1 전극(31) 및 제2 전극(32)과 전기적으로 연결되어 빛을 방출하는 발광 소자(10)와, 상기 패키지 몸체(20)의 캐비티(15) 내에 채워지는 봉지재(40)를 포함한다.
상기 패키지 몸체(20)는 폴리프탈아미드(PPA:Polyphthalamide)와 같은 수지 재질, 실리콘(Si), 금속 재질, PSG(photo sensitive glass), 사파이어(Al2O3), 인쇄회로기판(PCB) 중 적어도 어느 하나로 형성될 수 있다. 상기 패키지 몸체(20)는 다양한 재질로 형성될 수 있으며, 본 발명은 상기 패키지 몸체(20)를 특별히 한정하는 것은 아니다.
상기 패키지 몸체(20)가 전기 전도성을 갖는 재질로 형성된 경우, 상기 패키지 몸체(20)의 표면에는 절연막(미도시)이 더 형성되어 상기 패키지 몸체(20)가 상기 제1 전극(31) 및 제2 전극(32)과 전기적으로 단락(short) 되는 것을 방지한다.
상기 패키지 몸체(20)의 상면의 형상은 상기 발광 소자 패키지(1)의 용도 및 설계에 따라 사각형, 다각형, 원형 등 다양한 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 도시된 것과 같은 직사각형 형상의 발광 소자 패키지(1)는 디스플레이 장치의 백라이트 유닛(Backlight Unit)의 구성 부품으로 사용될 수 있다.
상기 패키지 몸체(20)에는 상부가 개방되도록 상기 캐비티(cavity)(15)가 형성될 수 있다. 상기 캐비티(15)는 컵 형상, 오목한 용기 형상 등으로 형성될 수 있으며, 상기 캐비티(15)의 내측면은 바닥에 대해 수직한 측면이거나 경사진 측면이 될 수 있다.
상기 캐비티(15)를 위에서 바라본 형상은 원형, 사각형, 다각형, 타원형 등의 형상일 수 있다. 또는, 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 캐비티(15)를 위에서 바라본 형상은 모서리가 곡면으로 형성된 사각형 형상일 수도 있다.
또한, 상기 패키지 몸체(20)의 상측에는 캐쏘드 마크(cathode mark)(22)가 형성될 수 있다. 상기 캐쏘드 마크(22)는 상기 발광 소자 패키지(1)의 제1 전극(31) 및 제2 전극(32)을 구분 가능하도록 하여, 상기 제1 전극(31) 및 제2 전극(32)의 극성의 방향에 대한 혼동을 방지할 수 있다.
상기 제1 전극(31) 및 제2 전극(32)은 서로 전기적으로 분리되도록 이격되어 상기 패키지 몸체(20)에 설치된다. 상기 제1 전극(31) 및 상기 제2 전극(32)은 상기 발광 소자(10)에 전기적으로 연결되어, 상기 발광 소자(10)에 전원을 공급할 수 있다.
상기 제1 전극(31) 및 제2 전극(32)은 금속 재질, 예를 들어, 티타늄(Ti), 구리(Cu), 니켈(Ni), 금(Au), 크롬(Cr), 탄탈늄(Ta), 백금(Pt), 주석(Sn), 은(Ag), 인(P) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 상기 제1 전극(31) 및 제2 전극(32)은 단층 또는 다층 구조를 가지도록 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 제1 전극(31) 및 제2 전극(32)은 상기 패키지 몸체(20)을 관통하도록 형성되어 상기 발광 소자 패키지(1)의 바닥을 형성할 수도 있으며, 상기 제1 전극(31) 및 제2 전극(32)의 단부는 상기 패키지 몸체(20)의 외측에 노출될 수 있다.
상기 제1 전극(31) 및 상기 제2 전극(32)이 상기 패키지 몸체(20)를 관통하도록 형성되므로, 상기 제1 전극(31) 및 제2 전극(32) 중 어느 하나에 탑재되는 상기 발광 소자(10)로부터 발생하는 열이 상기 제1 전극(31) 및 제2 전극(32)을 통해 효율적으로 방출될 수 있다.
실시예에서 상기 발광 소자(10)는 상기 제1 전극(31) 상에 설치된 것이 예시되어 있으나, 상기 발광 소자(10)는 상기 패키지 몸체(20) 상에 설치되어 상기 제1 전극(31) 및 제2 전극(32)과 전기적으로 연결될 수도 있다.
상기 발광 소자(10)는 상기 제1 전극(31) 및 제2 전극(32) 중 어느 하나 위에 설치될 수 있으며, 상기 제1 전극(31) 및 제2 전극(32)에 전기적으로 연결되어 전원을 공급받음으로써 빛을 생성할 수 있다. 상기 발광 소자(10)는 상기 제1 전극(31) 및 제2 전극(32) 중 어느 하나 위에 설치되므로, 상기 발광 소자(10)에서 생성되는 열은 상기 제1 전극(31) 및 제2 전극(32)으로 효과적으로 전달되어 외부로 방출될 수 있다.
상기 발광 소자(10)는 예를 들어, 적어도 하나의 발광 다이오드(LED : Light Emitting Diode)를 포함할 수 있으며, 상기 발광 다이오드는 적색, 녹색, 청색, 백색 등의 빛을 방출하는 유색 발광 다이오드 또는 자외선을 방출하는 UV(Ultra Violet) 발광 다이오드일 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 발광 소자(10)는 도시된 것과 같이 와이어 본딩(wire bonding) 방식에 의해 상기 제1 전극(31) 및 제2 전극(32)과 전기적으로 연결되거나, 플립 칩(flip chip), 다이 본딩(die bonding) 방식 등으로 상기 제1 전극(31) 및 제2 전극(32)과 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 패키지 몸체(20)의 캐비티(15) 내에는 상기 발광 소자(10)을 밀봉하여 보호하도록 도 4와 같이 봉지재(40)가 형성될 수 있으며, 상기 봉지재(40)는 형광체를 포함할 수도 있다.
상기 봉지재(40)는 실리콘 또는 수지 재질로 형성될 수 있다. 상기 봉지재(40)는 상기 캐비티(15) 내에 상기 실리콘 또는 수지 재질을 충진한 후, 이를 경화하는 방식으로 형성될 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 형광체는 상기 봉지재(40) 내에 첨가될 수 있으며, 상기 발광 소자(10)에서 방출되는 빛에 의해 여기되어 다른 파장의 빛을 생성할 수 있다. 예를 들어, 상기 발광 소자(10)이 청색 발광 다이오드이고 상기 형광체가 황색 형광체인 경우, 상기 황색 형광체는 청색 빛에 의해 여기되어 황색 빛을 방출할 수 있으며, 상기 청색 빛 및 황색 빛이 혼색됨에 따라 상기 발광 소자 패키지(1)는 백색 빛을 제공할 수 있다. 다만, 이에 대해 한정하지는 않는다.
이하, 실시예에 따른 발광 소자 패키지 제조방법에 대해 상세히 설명한다.
도 5 내지 도 10은 실시예에 따른 발광 소자 패키지의 제조방법을 설명하는 도면이고, 도 11은 실시예에 따른 발광 소자 패키지의 제조방법을 설명하는 흐름도이다.
도 5를 참조하면, 복수의 제1 전극(31) 및 제2 전극(32)이 형성된 전극프레임(30)이 준비된다(도 11의 S101).
상기 전극프레임(30)에는 복수의 제1 전극(31) 및 제2 전극(32)이 형성되고, 상기 복수의 제1 전극(31) 및 제2 전극(32)에 상기 패키지 몸체(20)가 결합될 수 있다. 따라서, 상기 전극프레임(30)을 이용함으로써, 복수의 발광 소자 패키지(1)를 동시에 제조할 수 있다. 상기 전극프레임(30)은 예를 들어, 포토리소그래피(photolithography) 공정, 도금 공정, 증착 공정 등을 통해 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 6을 참조하면, 상기 전극프레임(30)을 복수의 상기 패키지 몸체(20)의 형상을 본뜬 금형 틀에 배치하고, 상기 금형 틀에 형성된 주입홀을 통해 상기 패키지 몸체(20)를 형성하는 물질을 주입함으로써 상기 제1 전극(31) 및 제2 전극(32)과 결합된 복수의 상기 패키지 몸체(20)를 형성할 수 있다. 상기 패키지 몸체(20)를 형성하는 물질은 예를 들어, PPA와 같은 수지 재질일 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다.(도 11의 S102)
도 7을 참조하면, 상기 제1 전극(31) 및 제2 전극(32) 중 어느 하나 위에 상기 발광 소자(10)를 설치하고(도 11의 S103), 상기 발광 소자(10)를 상기 제1 전극(31) 및 제2 전극(32)에 와이어 본딩을 이용하여 전기적으로 연결한다(도 11의 S104).
도 8 내지 도 10을 참조하면, 상기 패키지 몸체(20)의 캐비티(15) 내에 상기 발광 소자(10)가 밀봉되어 보호되도록 상기 봉지재(40)를 형성한다. 상기 봉지재(40)는 스크린 프린팅 방식으로 상기 캐비티(15)내에 주입될 수 있으며, 상기 봉지재(40)에는 형광체가 포함될 수도 있다.
보다 상세히 설명하면, 도 8에 평면도 및 단면도로 도시된 바와 같은 마스 크(200)를 준비한다. 상기 마스크(200)는 다수의 패키지 몸체(20)의 캐비티(15) 내에 봉지재(40)가 주입될 수 있는 다수의 홀(221)이 형성된 마스크 플레이트(220)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 마스크 플레이트(220)의 일측에는 상기 마스크 플레이트(220)를 지지하는 홀더(210)가 형성될 수도 있다.
상기 홀(221) 주변의 상기 마스크 플레이트(220)는 하측 방향으로 돌출된 돌출부(222)가 형성된다. 상기 돌출부(222)는 상기 패키지 몸체(20)의 캐비티(15)에 삽입되어 상기 봉지재(40)의 주입 과정에서 상기 봉지재(40)가 상기 캐비티(15) 외부로 누출되는 것을 방지한다.
상기 스크린 프린팅은 도 10에 예시된 스크린 프린팅 장치(300)에서 수행될 수 있다. 상기 스크린 프린팅 장치(300)는 로더(loader)부(310), 스퀴즈(squeeze)부(320), 언로더(unloader)부(330)를 포함하고, 상기 로더부(310)와 스퀴즈부(320) 사이에는 제1 게이트(315)가 형성되고 상기 스퀴즈부(320)와 언로더부(330) 사이에는 제2 게이트(325)가 형성된다.
상기 로더부(310), 스퀴즈부(320), 언로더부(330)는 진공 상태로 유지될 수 있으며, 특히 상기 스퀴즈부(320)는 진공 상태로 유지되어 상기 스크린 프린팅 방식으로 상기 봉지재(40)를 상기 캐비티(15) 내에 주입할 때 버블이 발생되지 않도록 한다. 그리고, 상기 마스크(200)는 상기 스퀴즈부(320) 내에 배치된다.
도 9를 참조하면, 도 6 및 도 7에서 설명한 바와 같이, 발광 소자(10)가 설치된 패키지 몸체(20)가 형성된 전극프레임(30)을 상기 로더부(310)로 투입한다. 그리고, 상기 로더부(310)를 진공 상태로 만들고, 상기 제1 게이트(315)를 열어 상 기 전극프레임(30)을 상기 스퀴즈부(320)로 투입하고 상기 스퀴즈부(320)를 진공 상태로 유지한다.
상기 스퀴즈부(320) 내에 투입된 상기 전극프레임(30) 상에는 상기 마스크(200)가 배치되고, 상기 마스크(200)의 마스크 플레이트(220)에 형성된 돌출부(222)는 상기 전극프레임(30)에 결합된 패키지 몸체(20)의 캐비티(15) 내로 일부 삽입된다.
그리고, 상기 마스크 플레이트(220)의 일측에 봉지재(40)가 제공되고, 스퀴즈(400)를 수평 방향으로 이동시킴으로써 상기 봉지재(40)를 상기 마스크 플레이트(220)의 홀(221)을 통해 상기 캐비티(15) 내부로 투입한다. 상기 스퀴즈(400)는 플라스틱, 테프론, 고무, 또는 금속 등의 재질로 형성될 수 있으며, 1회 또는 그 이상의 횟수로 상기 봉지재(40)를 밀어주어 상기 봉지재(40)가 상기 캐비티(15) 내부에 충전될 수 있도록 한다.
상기 캐비티(15) 내에 상기 봉지재(40)가 일차적으로 주입된 후, 상기 마스크 플레이트(220)는 상측 방향으로 이동되어 상기 돌출부(221)가 상기 캐비티(15)의 외부로 이동한 후 다시 상기 스퀴즈(400)를 통해 상기 봉지재(40)가 상기 캐비티(15) 내에 주입될 수 있다. 이와 같이 상기 마스크(200)를 이동시키면서 상기 봉지재(40)를 주입하는 경우 상기 캐비티(15)의 외부로 상기 봉지재(40)가 누출되지 않을 뿐만 아니라 상기 봉지재(40)에 버블이 발생되지 않는다.
그리고, 상기 봉지재(40)의 주입이 완료된 후 경화 공정이 진행될 수 있으며, 상기 제2 게이트(325)를 열어 상기 전극프레임(30)을 상기 언로더부(330)로 이 동시켜 상기 스크린 프린팅 장치((300)에서 꺼낸다.
위와 같은 방법으로, 상기 캐비티(15) 내에 상기 봉지재(40)를 형성할 수 있다(도 11의 S105).
그리고, 상기 복수의 발광 소자 패키지(1)를 커팅(cutting) 공정에 의해 상기 전극프레임(30)과 분리시킴으로써 개별 발광 소자 패키지(1)가 제작될 수 있다(도 11의 S106). 상기 커팅 공정은 예를 들어, 커터(cutter) 등에 의해 물리적인 힘을 가함으로써 실시될 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다.
한편, 상술한 상기 발광 소자 패키지(1)의 제조 공정은 순서가 뒤바뀌어 실시될 수 있으며, 그 순서에 대해 한정하지는 않는다. 예를 들어, 상기 커팅 공정을 먼저 실시한 후, 발광 소자을 설치하는 공정이 실시될 수도 있는 것이다.
이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
도 1은 실시예에 따른 발광 소자 패키지를 상측에서 바라본 사시도.
도 2는 실시예에 따른 발광 소자 패키지를 하측에서 바라본 사시도.
도 3은 실시예에 따른 발광 소자 패키지의 상면도.
도 4는 실시예에 따른 발광 소자 패키지의 단면도.
도 5 내지 도 10은 실시예에 따른 발광 소자 패키지의 제조방법을 설명하는 도면.
도 11은 실시예에 따른 발광 소자 패키지의 제조방법을 설명하는 흐름도.
Claims (8)
- 제1 전극 및 제2 전극이 연결된 전극프레임을 준비하는 단계;상기 제1 전극 및 제2 전극이 관통되도록 캐비티를 포함하는 패키지 몸체를 형성하는 단계;상기 패키지 몸체의 캐비티 내에 발광 소자를 상기 제1 전극 및 제2 전극과 전기적으로 연결되도록 설치하는 단계;상기 캐비티 내에 봉지재를 주입하는 단계; 및상기 전극프레임으로부터 상기 제1 전극 및 제2 전극을 절단하는 단계를 포함하며,상기 캐비티 내에 봉지재를 주입하는 단계는, 상기 패키지 몸체 상에 홀 및 상기 홀 주변에 상기 캐비티 내부로 돌출된 돌출부가 형성된 마스크 플레이트를 포함하는 마스크를 배치하는 단계; 스퀴즈를 이용하여 상기 봉지재를 상기 마스크 플레이트의 홀을 통해 상기 캐비티 내로 주입하는 단계; 및 상기 캐비티 내에 봉지재가 주입되면 상기 마스크 플레이트를 상측 방향으로 이동시켜 상기 돌출부를 상기 캐비티의 외부로 이동시키고 상기 스퀴즈를 이용하여 상기 봉지재를 상기 캐비티 내에 주입하는 단계를 포함하는 발광 소자 패키지 제조방법.
- 제 1항에 있어서,상기 봉지재는 형광체를 포함하는 발광 소자 패키지 제조방법.
- 제 1항에 있어서,상기 봉지재는 실리콘을 포함하는 발광 소자 패키지 제조방법.
- 제 3항에 있어서,상기 돌출부는 상기 봉지재의 주입 시 상기 봉지재가 상기 캐비티 외부로 누출되는 것을 방지하는 발광 소자 패키지 제조방법.
- 제 4항에 있어서,상기 캐비티에 상기 봉지재의 주입이 완료되면 상기 봉지재를 경화하는 발광 소자 패키지 제조방법.
- 제 5항에 있어서,상기 봉지재는 상기 발광 소자를 밀봉하여 보호하는 발광 소자 패키지 제조방법.
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