KR101862287B1 - 반도체/led 패키지 제조용 몰딩주입 장치 및 이의 동작방법 - Google Patents

반도체/led 패키지 제조용 몰딩주입 장치 및 이의 동작방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 반도체/LED 패키지 제조용 몰딩주입 장치는 내부에 형광체가 배합된 수지 용액을 수용한 후, 회전하면서 상기 수지용액을 사출하는 시린지; 상기 시린지의 사출구가 피스톤 펌프의 수지용액 유입구과 20~70도 경사지게 배치되어 결속시켜 상기 시린지를 회전시키는 어댑터; 및 상기 어댑터의 회전동작을 제어하는 제어부를 포함한다.

Description

반도체/LED 패키지 제조용 몰딩주입 장치 및 이의 동작방법{INJECTION MOLDING APPARTUS FOR PREPARING SEMICONDUCTOR/LED PACKAGE AND DRIVING METHOD THEREOF}
본 발명은 반도체/LED 패키지 제조용 몰딩주입 장치 및 이의 동작방법에 관한 것이다.
발광장치인 발광 다이오드(Light Emission Diode, 이하, LED)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 반도체 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 LED 패키지의 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 광 품질은 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 LED 칩 상에 도포된 형광체의 밀도가 불균일하게 형성되기 때문에 출력광의 색좌표 편차가 심하고, 색분리 또는 색얼룩 현상이 발생하기 쉽다.
대한민국 공개특허공보 제10-2013-0133063호 (발광소자 제조방법 및 발광소자 제조장치)
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 반도체 LED 제조 공정에 사용되는 시린지 내의 형광체 침전현상을 억제시켜 LED 칩에 도포된 형광체가 균일한 밀도로 도포되고, 이를 통해 LED 칩의 출력광의 색좌표 편차를 억제함으로써, 색분리 또는 색 얼룩 현상이 발생되는 것을 미연에 방지할 수 있는 반도체 패키지용 몰딩 주입 장치 및 이의 동작방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체/LED 패키지 제조용 몰딩주입 장치는 내부에 형광체가 배합된 수지 용액을 수용한 후, 회전하면서 상기 수지 용액을 사출하는 시린지; 상기 시린지의 사출구가 피스톤 펌프의 수지용액 유입구과 20~70도 경사지게 배치되도록 결속시켜 상기 시린지를 회전시키는 시린지 어댑터; 광 또는 초음파를 이용하여 상기 형광체의 침전량을 검출하는 검출센서; 상기 시린지 어댑터의 회전동작을 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 시린지는 경사지게 배치된 상태에서, 내부에 형광체가 배합된 수지 용액의 희석량 및 형광체의 침전량을 식별하기 위한 표시선이 형성된 몸체부를 포함하고, 상기 제어부는 상기 검출센서에서 검출한 검출정보가 기 설정값을 초과할 경우, 상기 시린지 어댑터가 회전되도록 제어한다.
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상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체/LED 패키지 제조용 몰딩주입 장치의 동작방법은 형광체와 수지용액(봉지제)를 소정 비율로 혼합시켜 충전시킨 시린지를 시린지 어댑터와 결속시키는 단계; 상기 시린지의 사출부에서 설정량의 수지용액이 사출되도록 기 설정된 압을 가압부에서 몸체부 내에 주입하는 단계; 광 또는 초음파를 이용하여 검출센서가 20~70도로 경사지게 배치된 시린지의 경사면 하단부에 침전된 형광체 침전량을 검출하는 단계; 및 제어부에서 상기 시린지 내의 형광체 침전량을 기 설정된 기준값과 비교판단한 후, 상기 형광체의 침전량이 기 설정된 기준값을 초과하면, 상기 시린지가 일방향으로 회전되도록 시린지 어댑터의 교반부를 동작시키는 단계를 포함하고, 상기 시린지의 몸체부는 경사지게 배치된 상태에서, 상기 수지용액(봉지제)의 희석량 및 상기 형광체의 침전량을 식별하기 위한 표시선이 형성된 것을 특징으로 한다.
상기한 과제의 해결 수단은 본 발명의 특징을 모두 열거한 것은 아니다. 본 발명의 과제 해결을 위한 다양한 수단들은 이하의 상세한 설명의 구체적인 실시형태를 참조하여 보다 상세하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 반도체/LED 패키지 제조용 몰딩주입 장치를 이용하면, 시린지 내의 형광체 침전현상을 억제시키고, 이를 통해 LED 칩에 도포된 형광체가 균일한 밀도로 도포되고, LED 칩의 출력광의 색좌표 편차를 억제함으로써, 색분리 또는 색 얼룩 현상이 발생되는 것을 미연에 방지할 수 있다는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체/LED 패키지 제조용 몰딩주입 장치를 나타낸 예시도이다.
도 2는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 반도체/LED 패키지 제조용 몰딩주입 장치를 나타낸 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체/LED 패키지 제조용 몰딩주입 장치의 동작 방법의 일 예를 나타낸 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체/LED 패키지 제조용 몰딩주입 장치의 동작방법의 다른 일 예를 나타낸 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다.
덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'되어 있다고 할 때, 이는 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체/LED 패키지 제조용 몰딩주입 장치를 보다 상세하게 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체/LED 패키지 제조용 몰딩주입 장치를 나타낸 예시도이고, 도 2는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 반도체/LED 패키지 제조용 몰딩주입 장치를 나타낸 예시도이다.
본 발명은 기본적으로, 반도체 패키지 제조장치의 디스펜서에 구비되는 몰딩 주입 장치에 관한 것이다.
도 1을 참조하면, 상기 몰딩 주입 장치(100)는 시린지(110), 시린지 어댑터(120) 및 제어부(130)를 포함할 수 있다.
상기 시린지(110)는 내부에 형광체가 배합된 수지용액이 수용되고 하측으로 배출되는 몸체부(111), 상기 몸체부(111)의 하측으로 배출되는 수지 용액을 사출하는 사출부(112) 및 상기 사출부(112)에서 일정량의 수지용액이 사출되도록 기 설정된 압을 상기 몸체부(111) 내에 주입하는 가압부(113)로 구성될 수 있다.
여기서, 상기 사출부(112)는 후술하는 시린지 어댑터의 탈착가능한 탈착부(112a)를 포함할 수 있다. 상기 탈착부(112a)의 제1 결합부(112a-1)는 사출부(112) 내에 인입되어 결속되고, 제2 결합부(112a-2)는 상기 시린지 어댑터(120)의 교반부(123)와 결속될 수 있다. 여기서, 상기 제2 결합부(112a-2)는 내측면에 나사산이 형성될 수 있고, 상기 교반부(123) 또한 상기 제2 결합부(112a-2)와 결속되도록 나사산이 형성될 수 있다.
본 발명에서는 제2 결합부(112a-2)와 교반부(123)가 나사산을 통해 회전되어 결합되는 방식을 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 억지끼움 등의 방식으로도 가능할 수 있다. 상술한 교반부(123)에 대한 보다 구체적인 설명은 후술하도록 한다.
한편, 본 발명의 시린지(110)는 반도체 패키지의 패키지 본체가 이송되는 소정의 이송경로 상에 배치되는 디스펜서에 결합될 수 있으며, 바람직하게는 형광체와 수지 용액(봉지제)의 혼합물의 충전 및 교환이 가능하도록 탈착 가능하도록 배치될 수 있다.
본 발명의 시린지(110)가 적용되는 반도체 패키지 장치는 다양한 형태의 장비가 적용될 수 있고, 시린지(110)의 주입형태는 직접토출식 또는 간접토출식 등의 선택된 방식에 적용될 수 있다.
한편, 상기 시린지(110)의 몸체부(111)는 내부의 상태가 외부로 표시될 수 있도록 투명한 제질로 이루어질 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 상층으로는 개구가 형성되어 수지용액의 충전이 가능하며, 하측으로는 선택된 양을 주입할 수 있도록 소정의 노즐이 형성된다. 이러한 몸체부(111)의 재질은 선택적으로 이루어질 수 있으며 생산성을 고려하여 사출성형이 가능한 수지재질로서 이루어지는 것이 바람직하다.
한편, 상기 시린지(110)의 몸체부(111)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, 몸체부(111)는 일 실시예로서 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.
다음으로, 몸체부(111)에 수용되는 수지용액의 일구성으로서 형광체는 현재 알려지거나 예측될 수 있는 다양한 조성을 가진 적색, 녹색 또는 황색 계열의 형광체가 적용될 수 있다.
또한, 수지용액은 광투과성 및 경화성이 우수한 에폭시나 실리콘 등의 수지물로서 이루어질 수 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 시린지(110) 내부에 수용되는 상기 형광체와 수지용액의 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.
따라서, 도 2를 참조하면, 본 발명의 다른 일 실시예에서 제시한 시린지(110)의 몸체부(111)는 측면에 상기 수지용액의 희석량 및 상기 형광체의 침전량을 식별하기 위한 표시부(111a)을 구비할 수 있다.
상기 표시부(111a)는 수지용액의 희석량 및 형광체의 침전량을 시각적으로 표시할 수 있도록 설정된 눈금과 용량이 표시된 필름 형태로 몸체부(111)의 측면에 부착된다.
상기 표시부(111a)는 도 2와 같은 형태로 부착될 수 있다.
한편, 시린지의 몸체부(111) 내에는 일정 시간이 경과함에 따라 침전이 발생하고, 이러한 침전에 의하여 몸체부(111)가 기울어진 상태의 일방향으로 형광체의 혼합비가 높은 구간과 낮은 구간이 눈으로 구별된다.
또한, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 몰딩 주입 장치(100')는 도 2를 참조하면, 광 또는 초음파를 이용하여 상기 형광체의 침전량을 검출하는 검출센서(111b)를 더 포함할 수 있다.
상기 검출센서(111b)는 상기 사출부(112)와 인접한 부분(예컨대, 몸체부의 경사면))에 위치할 수 있다.
다음으로, 상기 시린지 어댑터(120)는 상기 시린지(110)의 사출구의 탈착부와 디스펜서의 피스톤 펌프의 수지용액 유입구(미도시)가 20~70도 경사지게 배치되어 결속시켜 상기 시린지(110)를 회전시키는 기능을 한다.
보다 구체적으로, 상기 시린지 어댑터(120)는 몸체(121), 유로관(122) 및 교반부(123)를 포함한다.
상기 교반부(123)는 상기 제어부(130)의 제어신호에 기초하여 상기 일방향으로 회전함에 따라 시린지(110)를 일방향으로 회전시킨다. 따라서, 시린지 내에 침전된 형광체와 상기 수지 용액은 교반된다.
여기서, 본 발명은 시린지 어댑터(120)를 통해 시린지를 20~70도 경사지게 배치 및 지속적으로 침전된 형광체와 수지용액을 교반시킴에 따라 종래와 같이, 형광체가 시린지의 사출구로 침전되는 상태를 방지할 수 있고, 이를 통해 종래의 문제인 반도체 칩(발광소자) 상에 도포된 형광체의 밀도가 불균일하게 형성됨에 따른 출력광의 색좌표 편차의 분균일 및 색분리 또는 색얼룩 현상발생을 억제할 수 있다.
다음으로, 상기 제어부(130)는 시린지 어댑터(120)의 교반부(123)를 회전시키는 회전모터(미도시)의 동작을 제어하는 기능을 한다.
한편, 상기 제어부(130)는 검출센서(111b)에서 검출한 검출정보에 기초하여 시린지 어댑터의 유입구를 회전시키는 회전모터의 동작시점을 결정할 수 있다.
보다 상세하게는, 상기 제어부(130)는 상기 검출센서(111b)에서 검출한 검출정보가 내부의 기 설정값을 초과할 경우, 상기 교반부(123)를 구동시킬 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 패키지 제조용 몰딩 주입 장치의 동작방법을 설명한 흐름도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 패키지 제조용 몰딩 주입 장치의 동작방법(S700)은 형광체와 수지용액(봉지제)를 소정 비율로 혼합시켜 충전시킨 시린지(110)를 시린지 어댑터(120)와 결속(S710)시킨다.
여기서, 상기 시린지(110)의 사출구는 시린지 어댑터(120)의 유입구와 결속될 수 있고, 결속된 시린지(110)는 시린지 어댑터(120)와 20~70도 경사각을 갖도록 배치된다.
이후, 외부신호에 기초하여 제어부(130)가 시린지 어댑터(120)의 교반부(123)를 구동시켜, 상기 시린지가 일 방향으로 회전되도록 상기 시린지 어댑터(120)의 교반부(123)의 동작을 제어(S720)하는 동시에, 시린지(110)의 사출부(112)에서 설정량의 수지용액이 사출되도록 기 설정된 압을 가압부(113)에서 상기 몸체부(111) 내에 주입(S730)한다.
도 4는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 반도체 패키지 제조용 몰딩 주입 장치의 동작방법을 설명한 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 반도체 패키지 제조용 몰딩 주입 장치의 동작방법(S800)은 형광체와 수지용액(봉지제)를 소정 비율로 혼합시켜 충전시킨 시린지(110)를 시린지 어댑터(120)와 결속(S810)시킨다.
여기서, 상기 시린지(110)의 사출부는 시린지 어댑터(120)의 유입구와 결속될 수 있고, 결속된 시린지는 시린지 어댑터(120)와 20~70도 경사각을 갖도록 배치된다.
이후, 시린지(110)의 사출부(112)에서 설정량의 수지용액이 사출되도록 기 설정된 압을 가압부(113)에서 상기 몸체부 내에 주입(S820)한다
이후, 광 또는 초음파를 이용하여 검출센서(111b)가 20~70도로 경사지게 배치된 시린지(110)의 경사면 하단부에 침전된 형광체 침전량을 실시간으로 검출(S830)한다.
이때, 상기 제어부(130)는 시린지(110) 내의 형광체 침전량을 기 설정된 기준값과 비교판단한 후, 만약 형광체의 침전량이 기 설정된 기준값을 초과하면, 시린지가 일방향으로 회전되도록 시린지 어댑터의 교반부를 동작(S840)시켜, 형광체와 수지용액을 교반시킨다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체/LED 패키지 제조용 몰딩주입 장치 및 이의 동작방법을 이용하면, 시린지 내의 형광체 침전현상을 억제시키며 몰딩공정을 진행할 수 있어, 이를 통해 반도체 칩(발광소자)에 도포된 형광체가 균일한 밀도로 도포되고, 반도체 칩(발광소자)의 출력광의 색좌표 편차를 억제함으로써, 색분리 또는 색 얼룩 현상이 발생되는 것을 미연에 방지할 수 있다는 이점이 있다.
본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명에 따른 구성요소를 치환, 변형 및 변경할 수 있다는 것이 명백할 것이다.
100: 몰딩 주입 장치
110: 시린지
111: 몸체부
111a: 표시부
111b: 검출센서
112: 사출부
112a: 탈착부
112a-1: 제1 결속부
112a-2: 제2 결속부
113: 가압부
120: 시린지 어댑터
121: 몸체
122: 유로관
123: 교반부

Claims (8)

  1. 내부에 형광체가 배합된 수지 용액을 수용한 후, 회전하면서 상기 수지 용액을 사출하는 시린지;
    상기 시린지의 사출구가 피스톤 펌프의 수지용액 유입구과 20~70도 경사지게 배치되도록 결속시켜 상기 시린지를 회전시키는 시린지 어댑터;
    광 또는 초음파를 이용하여 상기 형광체의 침전량을 검출하는 검출센서;
    상기 시린지 어댑터의 회전동작을 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 시린지는
    경사지게 배치된 상태에서, 내부에 형광체가 배합된 수지 용액의 희석량 및 형광체의 침전량을 식별하기 위한 표시선이 형성된 몸체부를 포함하고,
    상기 제어부는
    상기 검출센서에서 검출한 검출정보가 기 설정값을 초과할 경우, 상기 시린지 어댑터가 회전되도록 제어하는 반도체/LED 패키지 제조용 몰딩주입 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 시린지는
    내부에 형광체가 배합된 수지 용액을 수용하는 몸체부;
    상기 몸체부의 일단에 형성되어 상기 수지 용액을 사출하는 사출부; 및
    상기 몸체부의 타단에 구비되어, 상기 사출부에서 일정량의 수지용액이 사출되도록 기 설정된 압을 상기 몸체부 내에 주입하는 가압부를 포함하고,
    상기 사출부는
    상기 시린지 어댑터와 탈착가능하도록 결속되는 탈착부를 포함하는 반도체/LED 패키지 제조용 몰딩주입 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 시린지 어댑터는
    내부에 유로관이 형성된 몸체; 및
    상기 제어부의 제어신호에 기초하여 일방향으로 상기 시린지를 회전시키는 교반부를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체/LED 패키지 제조용 몰딩주입 장치.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 형광체와 수지용액(봉지제)를 소정 비율로 혼합시켜 충전시킨 시린지를 시린지 어댑터와 결속시키는 단계;
    상기 시린지의 사출부에서 설정량의 수지용액이 사출되도록 기 설정된 압을 가압부에서 몸체부 내에 주입하는 단계;
    광 또는 초음파를 이용하여 검출센서가 20~70도로 경사지게 배치된 시린지의 경사면 하단부에 침전된 형광체 침전량을 검출하는 단계; 및
    제어부에서 상기 시린지 내의 형광체 침전량을 기 설정된 기준값과 비교판단한 후, 상기 형광체의 침전량이 기 설정된 기준값을 초과하면, 상기 시린지가 일방향으로 회전되도록 시린지 어댑터의 교반부를 동작시키는 단계를 포함하고,
    상기 시린지의 몸체부는
    경사지게 배치된 상태에서, 상기 수지용액(봉지제)의 희석량 및 상기 형광체의 침전량을 식별하기 위한 표시선이 형성된 것을 특징으로 하는 반도체/LED 패키지 제조용 몰딩주입 장치의 동작방법.
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