KR101762223B1 - 형광체를 포함하는 led 칩 봉지부재의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 LED 칩 봉지부재 및 이를 포함하는 LED 패키지에 관한 것으로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 칩 봉지부재는 일면에 홈이 형성된 제1 글라스, 제1 글라스의 일면에 접하여 홈을 덮도록 배치되는 제2 글라스, 제1 글라스와 제2 글라스의 접합을 위한 실링 접합부 및 제1 글라스의 홈에 삽입된 형광체를 포함한다.
Description
본 발명은 형광체를 포함하는 LED 칩 봉지부재, 이를 포함하는 LED 패키지 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 KSF 형광체, CASN 형광체, 양자점 등의 형광체를 밀봉할 수 있는 유리로 형성된 LED 칩 봉지부재와, 이를 포함하는 LED 패키지 및 이들의 제조 방법에 관한 것이다.
발광 다이오드(light emitting diode, 이하 'LED'라고 함)는 갈륨(Ga), 인(P), 비소(As) 등을 재료로 하여 만들어진 반도체로서, 전류를 흐르게 하면 빛을 발하는 성질을 갖는다. LED는 종래 전구에 비해 수명이 길고 응답속도가 빠를 뿐만 아니라 소형화가 가능하면서도 선명한 색의 광을 방출하기 때문에 각종 표시장치의 광원으로 널리 활용되고 있다. 예를 들어, 액정표시장치(liquid crystal display, LCD)의 액정 화면 뒤에서 빛을 방출해 주는 백라이트 유닛(backlight unit, BLU)에서의 발광소자로 LED 칩을 포함하는 LED 패키지가 사용되고 있다.
일반적으로 백라이트 유닛 등에 사용되는 LED 패키지는 LED 칩을 인쇄회로기판 상에 실장하고 봉지재로 봉지한 후 렌즈를 부착하여 형성한다. 여기에서, 봉지재는 기본적으로 LED 칩을 외부 충격 등으로부터 보호하면서 LED 칩으로부터의 빛을 투과시켜 외부로 방출시키는 역할을 한다. 이러한 봉지재로는 에폭시 계열과 실리콘 계열의 수지를 사용하는 것이 일반적이다.
한편, LED 칩에서의 발광색을 변환시키기 위해 형광체를 사용할 수 있다. 예를 들어, LED 칩으로 청색광을 발하는 청색 LED를 사용할 때 LED에서 발광하는 빛을 황색 형광체로 투과시킴으로써 백색광으로 색변환하는 방법이 알려져 있다.
형광체 중 적색 형광체로 K2SiF6:Mn(이하, "KSF"라고 함)와 CaAlSiN3:Eu(이하, "CASN"이라고 함)이 알려져 있다. KSF 형광체와 CASN 형광체는 좁은 파장대의 광에 의해 적색을 나타내며 색재현율이 우수하여 디스플레이에 사용하기에 적합하다.
최근에는 양자점(quantum dot; QD)을 형광체로 사용하는 기술도 알려져 있다. 양자점은 원자가 수백 내지 수천 개 모인 입자를 나노미터 단위로 합성시킨 반도체 결정으로서, 입자의 성분이 같더라도 그 크기에 따라 다양한 색을 나타내며 색 순도, 광 안정성 등이 우수하여 디스플레이에의 활용이 주목받고 있다.
하지만, 이러한 KSF 형광체, CASN 형광체 및 양자점은 그 우수한 특성에도 불구하고 열과 습기에 매우 취약하다는 단점을 갖는다.
이러한 형광체를 LED 칩에서 발광색을 변화시키기 위해 사용하는 경우, 종래와 같이 봉지재인 에폭시 계열 또는 실리콘 계열의 수지와 혼합하여 사용하는 것을 고려할 수 있으나, 이들 수지로는 습기 침투의 방지가 충분하지 않아 KSF 형광체, CASN 형광체, 양자점 등의 형광체의 특성이 저하될 수 있다.
본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 형광체를 포함하는 LED 칩의 봉지부재에서 형광체를 열과 습기로부터 보호하여 형광체 특성의 저하를 방지할 수 있는 봉지부재와 그 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 이러한 LED 칩 봉지부재를 구비하는 LED 패키지를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 LED 칩 봉지부재는 일면에 홈이 형성된 제1 글라스, 제1 글라스의 일면에 접하여 홈을 덮도록 배치되는 제2 글라스, 제1 글라스와 제2 글라스의 접합을 위한 실링 접합부 및 제1 글라스의 홈에 삽입된 형광체를 포함한다.
여기에서, 형광체는 KSF 형광체, CASN 형광체 또는 양자점을 포함할 수 있다.
본 실시예에 따르면 제1 글라스의 일면에는 복수의 홈이 형성되어, 복수의 홈 중 하나에는 KSF 형광체 또는 CASN 형광체가 삽입되고, 복수의 홈 중 다른 하나에는 적색 형광체와 다른 색을 띠는 형광체가 삽입될 수 있다.
본 실시예에 따른 LED 칩 봉지부재는 제1 글라스의 홈이 형성된 면의 반대면에 형성된 하부 부재를 더 포함할 수 있으며, 하부 부재는 LED 칩을 삽입하여 그 주위를 둘러쌀 수 있도록 구성될 수 있다.
또한, 하부 부재는 글라스에 형광체가 분산되어 있는 PIG로 형성될 수 있다.
본 실시예에 따른 LED 칩 봉지부재의 제1 글라스의 두께는 50~500㎛이고, 제2 글라스의 두께는 50~350㎛일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 LED 칩 봉지부재의 제조 방법은 글라스 기판을 준비하는 단계, 글라스 기판의 일면에 복수의 홈을 형성하는 단계, 글라스 기판에 형성된 복수의 홈 주위로 실링재를 도포하고 건조하는 단계, 글라스 기판에 형성된 복수의 홈에 형광체를 주입하는 단계, 글라스 기판에서 복수의 홈이 형성된 면에 글라스 리드를 안착시키는 단계, 글라스 기판에 도포된 실링재 위로 레이저를 조사하여 글라스 기판과 글라스 리드를 접합하는 단계 및 글라스 기판과 글라스 리드의 접합체를 다이싱하는 단계를 포함한다.
이 중 글라스 기판을 준비하고 기판의 일면에 복수의 홈을 형성하는 단계는, 글라스 슬러리를 성형 및 가공 후 건조하여 복수의 그린 시트 단위체를 형성하는 단계, 복수의 그린 시트 단위체를 적층하고 압착하여 그린 시트를 형성하는 단계, 그린 시트를 홀 가공하는 단계, 홀 가공된 그린 시트와 홀 가공되지 않은 그린 시트를 부착하여 글라스 기판을 형성하는 단계 및 글라스 기판을 소성하는 단계를 포함한다.
여기에서, 형광체는 KSF 형광체, CASN 형광체 또는 양자점를 포함할 수 있다.
실링재는 적외선을 흡수하는 글라스 프릿일 수 있고, 실링재 위로 조사하는 레이저는 적외선 파장의 레이저일 수 있다. 또한, 실링재는 V2O5, BaO, ZnO, P2O5, TeO2, Cu2O, Fe2O3 및 SeO2를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 LED 패키지는 LED 칩과 LED 칩의 봉지부재를 포함한다. LED 칩은 인쇄회로기판에 플립칩 형태로 실장되고, 봉지부재는 LED 칩의 인쇄회로기판에 실장된 반대면에 위치한다. 또한, 봉지부재는 일면에 홈이 형성된 제1 글라스, 제1 글라스의 일면에 접하여 홈을 덮도록 배치되는 제2 글라스, 제1 글라스와 제2 글라스의 접합을 위한 실링 접합부 및 제1 글라스의 홈에 삽입된 형광체를 포함한다.
여기에서, 형광체는 KSF 형광체, CASN 형광체 또는 양자점을 포함할 수 있다. 또한, 봉지부재는 리모트 방식으로 LED 칩과 이격되어 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 형광체를 포함하는 LED 칩 봉지부재에서 형광체를 외부 환경과 격리하여 습기의 침투를 막을 수 있다. 또한, LED 칩 봉지부재의 제조 과정에서 실링재를 레이저로 국부 가열함으로써 형광체로 열이 전달되는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 형광체의 특성이 저하되는 것을 방지하여 높은 색재현율과 색 순도를 유지하고 광 안정성을 실현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 LED 칩 봉지부재를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 LED 칩 봉지부재를 구비하는 LED 패키지를 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 LED 칩 봉지부재를 구비하는 LED 패키지의 다른 형태를 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 LED 칩 봉지부재를 제조하는 과정을 순차적으로 나타낸 순서도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 LED 칩 봉지부재를 제조하는 과정을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 LED 칩 봉지부재에서 글라스 기판을 제조하는 과정을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 LED 칩 봉지부재를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 LED 칩 봉지부재를 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 제4 실시예에 따른 LED 칩 봉지부재를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 LED 칩 봉지부재를 구비하는 LED 패키지를 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 LED 칩 봉지부재를 구비하는 LED 패키지의 다른 형태를 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 LED 칩 봉지부재를 제조하는 과정을 순차적으로 나타낸 순서도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 LED 칩 봉지부재를 제조하는 과정을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 LED 칩 봉지부재에서 글라스 기판을 제조하는 과정을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 LED 칩 봉지부재를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 LED 칩 봉지부재를 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 제4 실시예에 따른 LED 칩 봉지부재를 나타내는 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명한다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 본 발명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
본 명세서에서 하나의 구성요소가 다른 구성요소의 "위"에 있다라고 기재된 경우, 이는 다른 구성요소 "바로 위"에 위치하는 경우뿐만 아니라 이들 사이에 또 다른 구성요소가 존재하는 경우도 포함한다. 또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 등은 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명은 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
즉, 명세서에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 일 실시예로부터 다른 실시예로 변경되어 구현될 수 있으며 개별 구성요소의 위치 또는 배치도 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 행하여지는 것이 아니며, 본 발명의 범위는 특허청구범위의 청구항들이 청구하는 범위 및 그와 균등한 모든 범위를 포괄하는 것으로 받아들여져야 한다.
형광체를 포함하는 LED 칩
봉지부재
및 LED 패키지의 구조
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 LED 칩 봉지부재를 나타내는 도면이고, 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 LED 칩 봉지부재를 구비하는 LED 패키지를 예시적으로 나타내는 도면이다.
우선 도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 LED 칩 봉지부재(110)는 제1 글라스(111) 및 제2 글라스(113)를 포함하고, 이들의 접합 면에는 실링 접합부(115)가 형성된다. 제1 글라스(111)에서 제2 글라스(113)와 인접한 일면에는 홈이 형성되고, 이 홈에 형광체(117)가 삽입된다. 이때, 제1 글라스(111)의 두께는 50~500㎛일 수 있고, 제2 글라스의 두께는 50~350㎛일 수 있다.
본 실시예에서는 형광체(117)로는 KSF 형광체, CASN 형광체 또는 양자점을 사용할 수 있으며, 또는 이들을 실리콘과 혼합한 PIS(phosphor in silicon) 형태를 사용할 수도 있다. 예를 들어, 적색 형광체인 KSF 형광체와 황색 형광체를 실리콘과 혼합하여 PIS로 형성하고 이들을 파우더 형태로 제1 글라스(111)의 홈에 삽입할 수 있다.
전술한 KSF 형광체, CASN 형광체 및 양자점은 색재현율 등이 우수한 반면에 열과 습기에 취약하다는 문제가 있다. 따라서, 본 실시예에서는 이들 형광체(117)로 습기가 침투하지 않도록 제1 글라스(111)와 제2 글라스(113)를 완전히 밀봉하고, 그 과정에서 형광체(117)로 열이 전달되지 않도록 한다. 완전한 밀봉을 위한 실링 방법에 대하여는 뒤에서 구체적으로 설명한다.
도 2를 참조하면, LED 패키지(100)는 LED 칩(120), LED 칩(120)의 상면을 덮는 봉지부재(110) 및 LED 칩(120)의 측면을 둘러싸는 형태의 측벽(130)을 포함한다. 본 실시예에서는 LED 칩(120)을 플립칩(flip-chip) 형태로 실장하고 이와 유사한 크기를 갖도록 패키징하는 칩 스케일 패키지(chip scale package, CSP)로 형성된다.
본 실시예에 따른 LED 칩(120)은 기판(121), n형 질화물 반도체층(n-GaN)(122), 활성층(123), p형 질화물 반도체층(p-GaN)(124), p형 전극(125) 및 n형 전극(126)이 적층되어 있는 일반적인 LED 칩의 구조를 갖는다. 본 발명은 이러한 LED 칩의 구조에 특징이 있는 것은 아니며, 따라서 본 발명에서는 공지된 어떠한 형태의 LED 칩으로도 LED 패키지를 구성하는 것이 가능하다.
상술한 바와 같이, 본 실시예에 따른 LED 칩(120)은 인쇄회로기판(140) 상에 플립칩 형태로 실장된다. 즉, LED 칩(120)은 인쇄회로기판(140)과 마주하지 않는 쪽으로 기판(121)을 두고 솔더볼(150)을 통해 p형 전극(125)과 n형 전극(126)을 인쇄회로기판(140)에 직접 접합시키는 방식으로 실장된다.
LED 칩의 봉지부재(110)는 인쇄회로기판(140)에 접하지 않는 LED 칩(120)의 상면을 덮도록 형성되며, LED 칩(120)의 측면부를 둘러싸는 측벽(130)은 TiO2와 같은 반사부재로 형성할 수 있다. 이에 따라, LED 칩(120)에서 발생한 빛은 글라스로 형성된 LED 칩 봉지부재(110)를 통하여만 출사되어 1면 발광이 구현된다.
본 실시예에서는 형광체(117)를 포함하는 제1 글라스(111)와 형광체(117)의 리드(lid) 역할을 하는 제2 글라스(113)가 실링 접합부(115)에 의해 외부 환경, 즉 공기 및 습기와 완전히 격리되므로 형광체(117)의 특성 저하를 방지할 수 있다.
또한, LED 칩 봉지부재(110)가 일체형 글라스 구조로 되어 있기 때문에 빛이 투과하는 매질 수가 적어 휘도 저하를 최소화할 수 있으며, 실리콘을 매질로 사용하는 경우에 비하여 고온, 고전류에 대한 안정성이 우수하여 고전류 인가 시 신뢰성을 확보할 수 있다.
도 3은 본 실시예에 따른 봉지부재를 구비한 LED 패키지의 또 다른 형태를 개략적으로 나타내는 도면으로서, 이를 참조하면 LED 패키지(100')는 LED 칩(120), 봉지부재(110') 및 측벽(130')을 포함하며, LED 칩(120)은 인쇄회로기판(140) 상에 플립칩 형태로 실장되며, 봉지부재(110')는 측벽(130')에 지지되어 LED 칩(120)에 이격되어 배치될 수 있다(소위, 리모트(remote) 방식). 봉지부재(110')와 측벽(130')은 에폭시 또는 실리콘 등의 접합부재(130s')를 통해 접합할 수 있다.
한편, 본 실시예에 따른 봉지부재는 그 하부를 통해 형광체(117) 또는 형광체를 포함하는 PIS를 주입할 수 있는 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 도 3을 참조하면, 봉지부재(110')는 그 하부에 홀(110h')을 갖도록 형성되어 이를 통해 형광체(117)를 주입한 후 경화시켜 밀봉될 수 있다. 이때, 홀(110h') 은 형광체(117)를 주입할 수 있을 정도의 크기로 형성되면 충분하고 특정한 크기나 형상에 한정되지 않는다.
형광체를 포함하는 LED 칩
봉지부재의
제조 방법
도 4 및 도 5는 각각 본 발명의 제1 실시예에 따른 LED 칩 봉지부재를 제조하는 과정에 대한 순서도와 이를 개략적으로 나타낸 도면으로서, 이하에서는 이들을 참조하여 전술한 형광체를 포함하는 LED 칩 봉지부재(110)의 제조 방법을 설명한다.
도 4 및 도 5를 참조하면, LED 칩 봉지부재(110)를 형성하기 위하여 우선 글라스 기판(111)을 준비한다(S110).
이후, 글라스 기판(111) 상에 복수의 홈(111h)을 형성한다(S120).
글라스 기판(111) 상에 홈을 형성하는 방법으로는 시트 공법을 이용할 수 있다. 도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 LED 칩 봉지부재에서 글라스 기판을 제조하는 과정을 개략적으로 나타낸 도면으로서, 이하에서는 이를 참조하여 시트 공법에 의해 글라스 기판에 홈을 형성하는 방법을 설명한다.
우선, (a) 글라스 프릿(frit)을 솔벤트 바인더와 함께 슬러리로 만들어 성형 및 가공하고 건조한 후 소정의 크기로 절단하여 그린 시트(green sheet) 단위체를 형성한다. 다음으로, (b) 그린 시트 단위체를 수직 방향으로 적층한 후, (c) 이를 원하는 두께로 압착하여 적층체(그린 시트)를 형성한다. 이어서, (d) 두 개의 그린 시트를 준비하고, (e) 그 중 하나에 홀 가공을 수행한다. 홀 가공은 예를 들어 레이저를 이용하여 수행할 수 있다. 끝으로, (f) 홀 가공된 그린 시트와 홀 가공되지 않은 그린 시트를 서로 부착하고, 이를 소성하여 홈이 형성된 글라스 기판(111)을 형성한다.
이상과 같이 글라스 기판(111) 상에 홈(111h)을 형성하는 방법으로 시트 공법을 이용할 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니고 마스크를 이용한 샌드 블라스팅(sand blasting), 산 부식(acid etching) 등 다른 공지의 기술을 이용할 수도 있다. 샌드 블라스팅 및 산 부식은, 표면처리를 하는 가공 방법으로, 샌드 블라스팅의 경우 모래, 알루미나, 탄화규소 등의 세라믹 분말 등을 분사하여 표면층을 깎아내어 소결체의 표면을 매끄럽게 하는 특징이 있으며, 산 부식의 경우 소결체 표면에 불필요한 부분을 제거함으로써 원하는 모양을 얻을 수 있다.
글라스 기판 상에 복수의 홈(111h)을 형성한 이후에는 홈(111h) 주위로 실링재(115s)를 도포하고 건조한다(S130).
본 실시예에서 실링재(115s)로는 저융점 글라스 프릿 조성물을 사용할 수 있다. 본 발명에서는 저융점 글라스를 유리 전이 온도(Tg)가 400℃ 이하인 글라스를 의미하며, 글라스 프릿은 미분쇄를 통해 얻어진 글라스 분말을 의미한다.
구체적으로, 실링재로 사용하는 저융점 글라스 프릿의 조성물은 V2O5, BaO, ZnO, P2O5, TeO2, Cu2O, Fe2O3 및 SeO2를 포함하는데, 이들 성분은 글라스의 형성에 있어서 망목 형성제(network former) 또는 망목 수식제(network modifiers)로서의 역할을 한다.
V2O5, P2O5 및 TeO2는 망목 형성제로서, 이 중 V2O5는 레이저 흡수 능력을 상승시키고 저융점화 특성을 가지며, 유동 특성을 향상시키고 유리 전이 온도(Tg)를 낮추는 역할을 한다. P2O5는 유리 전이 온도(Tg)를 낮추고 열팽창 계수를 저하시키는 역할을 하며, TeO2는 글라스의 결합력을 높여 내수성 및 내화학성을 확보하는 역할을 한다.
본 실시예에서 망목 형성제의 함유량은 V2O5, P2O5 및 TeO2 각각 30중량% 내지 60중량%, 10중량% 내지 20중량% 및 10중량% 내지 30중량%로 한다.
BaO, ZnO, Cu2O, Fe2O3 및 SeO2는 망목 수식제로서, 이 중 BaO는 유리 전이 온도(Tg)를 낮추어 글라스 안정화 역할을 하고, ZnO는 내수성을 향상시키고 유동 특성을 향상시키며 열팽창 계수를 저하시키고 또한 연화 온도(Tdsp)를 낮추는 역할을 한다. Cu2O는 열팽창 계수를 저하시키고, Fe2O3 및 SeO2는 적외선 흡수율을 향상시키는 역할을 한다.
본 실시예에서 망목 수식제의 함유량은 BaO는 1중량% 내지 10중량%, ZnO는 1중량% 내지 10중량%, Cu2O는 1중량% 내지 5중량%, Fe2O3는 5중량% 이하, SeO2는 10중량% 내지 30중량%로 한다.
본 실시예에서 실링재(115s)를 위와 같은 글라스 프릿 조성물로 형성함으로써, 유리 전이 온도(Tg)가 300~400℃, 연화 온도(Tdsp)가 400~500℃, 800~820nm 파장대에서의 적외선 흡수율 80% 이상이 된다. 이러한 특성에 따라 저온 가공성이 우수하여 피가공물에 대한 열 영향을 적게 하고, 적외선 레이저 조사 시 이를 용이하게 흡수하여 저온에서 용융이 가능하게 된다. 이에, 레이저에 의한 용융은 글라스 전체에 열을 가할 필요 없이 소요 부위에 국부적으로 400℃ 이하의 비교적 저온에서 열을 가하여 실링이 가능하게 된다. 또한, 실링재(115s)는 10 x 10-7 g/m2/day 내지 1 x 10-4g/m2/day 정도의 높은 내수성을 가져 높은 기밀 유지력을 확보할 수 있다.
글라스 기판 상에 실링재(115s)를 도포하고 건조한 후에는 홈(111h)에 형광체(117)를 주입한다(S140).
본 실시예에서 형광체(117)는 전술한 바와 같이 KSF 형광체, CASN 형광체 또는 양자점을 사용할 수 있으며, 또는 이들을 실리콘과 혼합한 형태인 PIS로 사용할 수도 있다.
형광체(117)를 주입한 후에는 글라스 기판(111)에서 복수의 홈이 형성된 면 상에 글라스 리드(113)를 안착시키고(S150), 이후 글라스 기판에 도포된 실링재(115s) 위로 레이저를 조사한다(S160).
레이저는 800~820nm 정도의 파장을 갖는 적외선 레이저를 사용할 수 있으며, 이에 의해 실링재(115s)가 저온에서 용융되면서 실링 접합부(115)가 형성되어 글라스 기판(111)과 글라스 리드(113)의 접합이 이루어지게 된다.
본 실시예에서는 레이저 조사를 통해 국부 가열에 의해 실링이 이루어지게 되므로 형광체(117)에 열 영향이 미치지 않게 된고, 따라서 형광체(117) 특성의 변화를 방지할 수 있게 된다.
이어서, 글라스 기판(111)과 글라스 리드(113)의 접합체에 대하여 다이싱 작업을 수행한다(S170). 다이싱은 실링 접합부(115)를 따라 이루어질 수 있으나, 이러한 방식으로 제한되는 것은 아니다.
이와 같은 과정을 통해 형광체를 포함하는 LED 칩 봉지부재를 제조함으로써 KSF 형광체, CASN 형광체, 양자점과 같이 열과 습기에 취약한 형광체를 사용하는 경우에도 그 특성 저하를 억제하여 색재현율이 높고 색 순도와 광 안정성이 우수한 발광 소자를 구현할 수 있게 된다.
LED 칩
봉지부재
구조의
변형예
LED 칩 봉지부재의 구조는 다양한 형태로 변형이 가능하다. 도 7 내지 도 9는 각각 본 발명의 제2 내지 제4 실시예에 따른 LED 칩 봉지부재를 나타내는 도면을, 이하에서는 이들을 참조하여 LED 칩 봉지부재의 다양한 형태를 설명한다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 LED 칩 봉지부재(210)는 제1 실시예에 따른 LED 칩 봉지부재(110)를 복수 개 연결되어 있는 형태로 형성된다. 즉, 본 실시예의 LED 칩 봉지부재(210)는 제1 글라스에 복수의 홈이 형성되어 복수의 형광체를 담을 수 있는 구조로 이루어진다. 복수의 홈에는 서로 다른 형광체를 주입할 수 있다. 예를 들어, 하나의 홈에는 적색 형광체인 KSF 형광체 또는 CASN 형광체를 넣고 다른 홈에는 녹색 형광체를 넣을 수 있다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 LED 칩 봉지부재(310)는 제1 실시예에 따른 LED 칩 봉지부재(110)에 하부에 LED 칩을 둘러싸는 하부 부재(330)를 더 포함한다. 하부 부재(330)는 전체적으로 글라스와 황색 형광체를 혼합한 PIG(phosphor in glass)로 형성할 수 있으며, 또는 제1 글라스 및 제2 글라스에 인접한 면은 글라스 내지 PIG로 형성하되 LED 칩의 측면을 둘러싸는 부분은 반사부재로 형성할 수도 있다.
이와 같이, 제3 실시예에 따른 LED 칩 봉지부재는 LED 칩의 측면을 둘러싸는 형태로 형성되기 때문에 LED 칩을 실장한 후 봉지 공정을 단순화할 수 있다. 즉, 본 실시예에서는 LED 칩을 실장한 후 LED 칩에서 방출되는 빛을 반사 내지 차폐시키기 위한 부재(예를 들어, 제1 실시예에서의 반사부재)를 장착하는 공정과 광투과를 위한 부재(예를 들어, 제1 실시예에서의 봉지부재)를 장착하는 공정을 별도로 수행할 필요 없이, 미리 형성한 봉지부재(310)로 씌우는 공정만을 수행하면 되므로, LED 패키지 제조 공정이 훨씬 간단해질 수 있다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 제4 실시예에 따른 LED 칩 봉지부재는 제3 실시예에 따른 LED 칩 봉지부재(310)를 복수 개 연결한 형태로 형성된다. 즉, 본 실시예의 LED 칩 봉지부재(410)는 제1 글라스에 복수의 홈이 형성되어 복수의 형광체를 담을 수 있고, 그 하단에는 LED 칩을 복수 개 봉지할 수 있는 형태로 홈이 형성된다. 제2 실시예에서와 마찬가지로 복수의 홈에는 서로 다른 형광체를 주입할 수 있다.
이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해되어야 한다.
100, 100': LED 패키지
110, 110', 210, 310, 410: LED 칩 봉지부재
111: 제1 글라스
113: 제2 글라스
115: 실링 접합부
117: 형광체
120: LED 칩
130, 130': 측벽
140: 인쇄회로기판
150: 솔더볼
330: 하부 부재
110, 110', 210, 310, 410: LED 칩 봉지부재
111: 제1 글라스
113: 제2 글라스
115: 실링 접합부
117: 형광체
120: LED 칩
130, 130': 측벽
140: 인쇄회로기판
150: 솔더볼
330: 하부 부재
Claims (15)
- 삭제
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- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 형광체를 포함하는 LED 칩 봉지부재의 제조 방법으로서,
글라스 기판을 준비하고 상기 글라스 기판의 일면에 복수의 홈을 형성하는 단계,
상기 글라스 기판에 형성된 복수의 홈 주위로 실링재를 도포하고 건조하는 단계,
상기 글라스 기판에 형성된 복수의 홈에 형광체를 주입하는 단계,
상기 글라스 기판에서 복수의 홈이 형성된 면에 글라스 리드를 안착시키는 단계,
상기 글라스 기판에 도포된 실링재 위로 레이저를 조사하여 상기 글라스 기판과 상기 글라스 리드를 접합하는 단계 및
상기 글라스 기판과 상기 글라스 리드의 접합체를 다이싱하는 단계
를 포함하고,
상기 글라스 기판을 준비하고 상기 기판의 일면에 복수의 홈을 형성하는 단계는,
글라스 슬러리를 성형 및 가공 후 건조하여 복수의 그린 시트 단위체를 형성하는 단계,
복수의 그린 시트 단위체를 적층하고 압착하여 그린 시트를 형성하는 단계,
그린 시트를 홀 가공하는 단계,
홀 가공된 그린 시트와 홀 가공되지 않은 그린 시트를 부착하여 글라스 기판을 형성하는 단계 및
상기 글라스 기판을 소성하는 단계
를 포함하는, LED 칩 봉지부재의 제조 방법. - 삭제
- 제8항에 있어서,
상기 형광체는 KSF 형광체, CASN 형광체 또는 양자점을 포함하는, LED 칩 봉지부재의 제조 방법. - 제8항에 있어서,
상기 실링재는 적외선을 흡수하는 글라스 프릿이고, 실링재 위로 조사하는 레이저는 적외선 파장의 레이저인, LED 칩 봉지부재의 제조 방법. - 제11항에 있어서,
상기 실링재는 V2O5, BaO, ZnO, P2O5, TeO2, Cu2O, Fe2O3 및 SeO2를 포함하는, LED 칩 봉지부재의 제조 방법. - 삭제
- 삭제
- 삭제
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