KR102009904B1 - 광학부재 실장장치 및 이를 이용한 발광장치 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 측면은, 파장변환부를 구비하는 광원과 상기 광원에 적용되는 광학부재를 마련하는 단계와, 상기 파장변환부에 광을 조사하여 여기시키며 상기 파장변환부에서 방출되는 광으로부터 상기 광원의 위치정보를 획득하는 단계 및 상기 획득한 광원의 위치정보에 기초하여 상기 광학부재의 실장위치를 결정하며 상기 결정된 위치에 상기 광학부재를 실장하는 단계를 포함하는 발광장치 제조방법을 제공한다. 본 발명의 실시형태에 따르면 광특성이 우수한 발광장치 제조방법을 얻을 수 있다.
Description
본 발명은 광학부재 실장장치 및 이를 이용한 발광장치 제조방법에 관한 것이다.
광원을 발광장치에 적용하는 경우 광원으로부터 방출되는 빛을 적용 목적에 맞추어 한 곳으로 모으거나 확산시키기 위한 다양한 시도가 이루어지고 있다. 예를 들면 노트북, 모니터, 핸드폰, TV 등 디스플레이에 사용되는 백라이트 유닛(Backlight Unit)은 실장되는 광원의 수를 줄이되 균일한 광원을 확보하기 위해 광원으로부터 방출되는 빛을 확산시키는 광학부재를 이용하기도 한다. 이와 같이 광의 배광특성 내지 지향각을 변화시키기 위해 광학부재를 적용함에 있어서, 광원과 광학부재의 위치 매칭은 광특성에 영향을 미칠 수 있다. 이에 따라, 당 기술분야에서는 광원과 광학부재의 실장에 있어 서로의 위치 매칭에 정밀도를 높이기 위한 다양한 시도가 이루어지고 있다.
본 발명의 목적 중 하나는, 광학부재를 광원에 실장함에 있어서 정밀도가 향상되고, 광특성이 개선된 발광장치 제조방법을 제공함에 있다.
본 발명의 목적 중 다른 하나는, 광학부재를 광원에 정밀하게 실장할 수 있는 광학부재 실장장치를 제공함에 있다.
다만, 본 발명의 목적은 이에만 제한되는 것은 아니며, 명시적으로 언급하지 않더라도 아래에서 설명하는 과제의 해결수단이나 실시 형태로부터 파악될 수 있는 목적이나 효과도 이에 포함된다고 할 것이다.
본 발명의 일 측면은, 파장변환부를 구비하는 광원과 상기 광원에 적용되는 광학부재를 마련하는 단계와, 상기 파장변환부에 광을 조사하여 여기시키며 상기 파장변환부에서 방출되는 광으로부터 상기 광원의 위치정보를 획득하는 단계 및 상기 획득한 광원의 위치정보에 기초하여 상기 광학부재의 실장위치를 결정하며, 상기 결정된 위치에 상기 광학부재를 실장하는 단계를 포함하는 발광장치 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 파장변환부를 여기시키는 광은 상기 광원의 외부로부터 조사될 수 있다.
여기서, 상기 광원은 발광소자를 포함하고, 상기 파장변환부를 여기시키는 광은 상기 발광소자가 방출하는 광과 동일한 파장을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 광원이 실장되는 실장기판을 마련하는 단계와, 상기 실장기판 상에 상기 광원을 실장하는 단계를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 실장기판은 상기 실장기판 상에 형성된 기준마크를 포함하며, 상기 광원을 실장하는 단계는, 상기 기준마크를 기준으로 상기 광원의 실장위치를 결정하는 단계와, 상기 결정된 광원의 실장위치에 상기 광원을 실장하는 단계를 포함할 수 있다.
이 경우, 상기 광원의 위치좌표를 획득하는 단계 이전에, 상기 기준마크를 기준으로 결정된 광원의 실장위치 상에 상기 광학부재를 위치시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 광원의 위치좌표를 획득하는 단계는, 상기 파장변환부에서 방출되는 광의 발광면적을 검출하는 단계와 상기 검출된 발광면적의 중심좌표를 계산하는 단계를 더 포함하고, 상기 광원의 위치좌표는 상기 검출된 발광면적의 중심좌표일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 광학부재는 광출사면에 형성되는 볼록부와 광입사면에 형성되는 오목부 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 광학부재는 광출사면에 형성되는 볼록부와 광입사면에 형성되는 오목부를 포함하고, 상기 볼록부와 오목부의 중심은 서로 일치하도록 형성될 수 있다.
이 경우, 상기 광학부재의 광출사면은 볼록부의 중앙영역에 형성된 홈부를 더 포함하고, 상기 홈부의 중심과 상기 오목부의 중심은 서로 일치하도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 광학부재를 실장하는 단계는, 상기 광학부재의 광축이 상기 위치좌표 상에 위치하도록 상기 광학부재의 실장위치를 결정하고, 상기 결정된 위치에 상기 광학부재를 실장하는 단계일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 실장기판은 상기 광원에 전기신호를 인가할 수 있도록 배선패턴이 형성된 인쇄회로기판(PCB)일 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 측면은, 실장기판과 광학부재의 위치를 상대이동시키는 이동부와, 상기 실장기판 상에 실장되며 파장변환부를 구비하는 광원에 광을 조사하여 상기 파장변환부를 여기시키는 여기광원과, 상기 파장변환부에서 방출되는 광을 감지하는 감지부 및 상기 감지된 광의 위치정보를 생성하며 상기 위치정보에 기초하여 상기 광학부재의 실장위치를 결정하는 제어부를 포함하는 광학부재 실장장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 감지부는 파장변환부에서 방출되는 광을 촬영하는 카메라를 포함하고, 상기 제어부는 상기 촬영된 영상으로부터 상기 감지된 광의 위치정보를 생성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 제어부는 상기 감지된 광의 발광면적을 검출하고, 상기 발광면적의 중심좌표를 생성하며, 상기 중심좌표에 기초하여 상기 광학부재의 실장위치를 결정하는 것일 수 있다.
덧붙여, 상기한 과제의 해결 수단은 본 발명의 특징을 모두 열거한 것은 아니다. 본 발명의 다양한 특징과 그에 따른 장점과 효과는 아래의 구체적인 실시형태를 참조하여 보다 상세하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 광학부재를 광원에 실장함에 있어서 정밀도가 향상되고, 광특성이 개선된 발광장치를 효율적으로 제조할 수 있는 방법을 얻을 수 있다.
본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 광학부재를 광원에 정밀하게 실장할 수 있는 광학부재 실장장치를 얻을 수 있다.
다만, 본 발명의 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 언급되지 않은 다른 기술적 효과는 아래의 기재로부터 당업자에게 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 발광장치 제조방법의 일 예를 나타내는 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에서 채용될 수 있는 광원을 예시적으로 나타낸 단면도이다.
도 3은 실장기판 상에 광원을 실장하는 단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시형태에서 채용될 수 있는 광학부재를 예시적으로 나타낸 사시도이다.
도 5는 광원 및 광학부재 실장시 발생하는 공차를 보다 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 파장변환부에서 방출되는 광으로부터 광원의 위치좌표를 획득하는 단계를 보다 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 광원의 위치정보를 획득하는 단계에서 함께 수행될 수 있는 제조공정에 대한 순서도이다.
도 8은 발광면적의 중심좌표를 계산하는 단계를 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시형태에 따른 광학부재 실장장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 10은 광원의 중심과 광학부재의 광축간에 매칭 정도를 비교한 실험데이터이다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에서 채용될 수 있는 광원을 예시적으로 나타낸 단면도이다.
도 3은 실장기판 상에 광원을 실장하는 단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시형태에서 채용될 수 있는 광학부재를 예시적으로 나타낸 사시도이다.
도 5는 광원 및 광학부재 실장시 발생하는 공차를 보다 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 파장변환부에서 방출되는 광으로부터 광원의 위치좌표를 획득하는 단계를 보다 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 광원의 위치정보를 획득하는 단계에서 함께 수행될 수 있는 제조공정에 대한 순서도이다.
도 8은 발광면적의 중심좌표를 계산하는 단계를 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시형태에 따른 광학부재 실장장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 10은 광원의 중심과 광학부재의 광축간에 매칭 정도를 비교한 실험데이터이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다.
그러나, 본 발명의 실시 형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시 형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 발광장치 제조방법의 일 예를 나타내는 순서도이다.
도 1을 참조하면, 본 실시형태에 따른 발광장치 제조방법은 광원(20) 및 광학부재(30)를 마련하는 단계(S10)부터 시작된다. 본 실시형태에서 상기 광원(20)은 여기광원에 의해 여기되어 다른 파장의 광을 방출하는 파장변환부(24)를 구비한다. 본 단계에 대한 구체적인 설명은 도 2 내지 도 4를 함께 참조하여 설명하기로 한다.
도 2(a) 및 도 2(b)는 본 단계에서 마련되는 광원(20)을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 2(a)를 참조하면, 본 실시형태에 따른 광원(20)은 발광소자(21)와 상기 발광소자(21)가 배치되는 캐비티가 형성된 패키지 본체(22) 및 상기 캐비티에 충진된 파장변환부(24)를 포함하는 발광소자 패키지일 수 있다.
상기 발광소자(21)는 전기신호 인가시 빛을 방출하는 광전 소자라면 어느 것이나 이용 가능하며, 대표적으로, 성장기판 상에 반도체층을 에피택셜 성장시킨 반도체 발광소자를 이용할 수 있다. 이에 한정하는 것은 아니나, 예를 들면 상기 발광소자(21)는 n형 반도체층 및 p형 반도체층과 이들 사이에 배치된 활성층을 포함할 수 있다. 또한, 여기서 상기 활성층은 단일 또는 다중 양자우물구조로 이루어진 InxAlyGa1 -x- yN(0≤x≤1, 0≤y≤1, x+y≤1)을 포함하는 질화물 반도체로 구성되며, 청색광을 방출하는 것일 수 있다.
상기 패키지 본체(22)는 상기 발광소자(21)를 수용하는 캐비티와 한 쌍의 리드프레임(23a, 23b)을 포함할 수 있다.
상기 패키지 본체(22)는 불투명 또는 반사율이 큰 수지로 성형될 수 있으며, 사출공정이 용이한 폴리머 수지를 이용하여 제공될 수 있다. 그러나 이에 한정하는 것은 아니므로, 다양한 비전도성 재질로 형성될 수 있다.
상기 한 쌍의 리드프레임(23a, 23b)은 도전성 와이어(W)를 이용하거나 상기 리드프레임(23a, 23b)과 접촉을 통하여 상기 발광소자(21)와 전기적으로 연결될 수 있으며, 외부 전기신호를 인가하기 위한 단자로서 이용될 수 있다. 이를 위하여, 상기 리드프레임(23a, 23b)은 전기전도성이 우수한 금속물질로 이루어질 수 있다.
상기 캐비티에 충진된 파장변환부(24)는 실리콘 또는 에폭시와 같은 투광성 수지로 이루어질 수 있으며, 상기 파장변환부(24)는 여기광원에 의해 여기되어 상기 여기광원과 다른 파장의 광을 방출하는 파장변환물질(24`)을 포함한다. 상기 파장변환물질(24`)은 형광체 및 양자점 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 형광체는 황색(yellow), 적색(red) 및 녹색(green) 중 어느 하나로 파장을 변환시키는 형광체로 이루어지거나, 복수 종의 형광체가 혼합되어 복수의 파장으로 변환 시킬 수 있으며, 상기 형광체의 종류는, 상기 발광소자(21)로부터 방출되는 광의 파장에 의해 결정될 수 있다. 구체적으로, 상기 파장변환물질(24`)은 YAG계, TAG계, Silicate계, Sulfide계 또는 Nitride계 중 적어도 1종 이상의 형광물질을 포함할 수 있다.
양자점은 대략 1~10nm의 직경을 갖는 반도체 물질의 나노결정(nano crystal)으로서, 양자제한(Quantum confinement) 효과를 나타내는 물질이다. 양자점은 발광소자(21)에서 방출되는 광의 파장을 변환하여 파장변환광, 즉 형광을 발생시킨다. 양자점으로는, Si계 나노결정, II-VI족계 화합물 반도체 나노결정, III-V족계 화합물 반도체 나노결정, IV-VI족계 화합물 반도체 나노결정 등을 예로 들 수 있는데, 이들 각각을 단독으로 사용하거나 이들의 혼합물을 사용할 수도 있다.
한편, 상기 파장변환부(24)는 상기 광원(20)의 발광창으로 기능할 수 있으며, 상기 파장변환부(24)에 의해 정의되는 영역의 중점을 상기 광원(20)의 중심(c1)으로 정의할 수 있다.
도 2(b)는 파장변환부(24)를 구비하는 광원(20)의 다른 실시형태를 도시한다.
도 2(b)를 참조하면, 상기 파장변환부(24)를 구비하는 광원(20)은 발광소자(21)와, 한 쌍의 리드프레임 또는 도선 패턴(25)이 형성된 패키지 기판(22) 및 상기 발광소자(21)를 덮도록 형성된 파장변환부(24)를 포함하는 형태일 수 있다.
한편, 상기 광원(20)은 후속공정에서 실장기판에 실장되는 것일 수 있으며, 따라서 본 실시형태는 실장기판을 마련하는 단계와 상기 실장기판 상에 상기 광원(20)을 실장하는 단계를 더 포함할 수 있다.
여기서 상기 실장기판은 상기 광원(20)과 전기적으로 연결되는 PCB 기판일 수 있다. 상기 PCB 기판은 에폭시, 트리아진, 실리콘, 폴리이미드 등을 함유하는 유기수지 소재 및 기타 유기수지 소재로 형성되거나, AIN, Al2O3 등의 세라믹 소재 또는 금속 및 금속화합물을 소재로 하여 형성될 수 있으며, 구체적으로는 메탈 PCB의 일종인 MCPCB일 수 있다. 다만, 본 발명에 적용될 수 있는 실장기판은 PCB 기판에 한정하는 것은 아니므로, 상기 광원(20)에 구동전원을 인가할 수 있도록 배선이 형성된 것이라면 본 발명의 실장기판에 해당한다고 할 것이다.
도 3은 상기 실장기판(10) 상에 상기 광원(20)을 실장하는 단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면, 상기 실장기판(10) 상에 상기 광원(20)의 실장위치를 결정하는 방식으로 기준마크(15)(fiducial mark)를 이용할 수 있다. 즉, 상기 실장기판(10)은 기준마크(15)를 포함하며, 상기 기준마크(15)가 형성된 위치를 인식하고 상기 기준마크(15)가 형성된 위치를 기준으로 상기 광원(20)의 실장위치를 결정하는 방법, 예를 들면 기 설정된 이격거리(D)나 기 설정된 이격좌표 상에 상기 광원(20)의 실장위치를 결정하는 방법이 사용될 수 있다.
광학부재는 상기 광원(20)의 배광특성 내지 지향각을 조절하기 위해 제공되는 것으로, 도 4(a) 및 도 4(b)를 참조하여 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
도 4(a) 및 도 4(b)는 본 발명의 일 실시형태에 따른 광학부재(30)를 나타내는 사시도이다.
상기 광학부재(30)는 광투과성이면 그 성분을 특별히 제한하지 않으며, 실리콘 수지 조성물, 변성 실리콘 수지 조성물, 에폭시 수지 조성물, 변성 에폭시 수지 조성물, 아크릴수지 조성물 등의 투광성을 갖는 절연 수지가 적용될 수 있다. 또한, 실리콘, 에폭시, 불소 수지 중 적어도 하나 이상을 포함하는 하이브리드 수지 등 내후성이 뛰어난 수지를 이용할 수 있다. 아울러, 유기물에 한정되지 않고 유리, 실리카겔 등의 내광성이 뛰어난 무기물이 적용될 수도 있다.
또한, 상기 광학부재(30)의 표면 형상을 조절하여 볼록렌즈, 오목렌즈, 타원 등의 형상을 갖도록 함으로써 배광분포를 제어할 수 있다.
보다 구체적으로, 본 실시형태에 따른 광학부재(30)는 도 4(a)에 도시된 바와 같이 광출사면(31)에 형성된 볼록부 및 광입사면(32)에 형성된 오목부를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 볼록부와 상기 오목부의 중심은 서로 일치되도록 형성될 수 있으며, 이 경우 상기 일치되는 직선을 상기 광학부재(30)의 광축(c2)으로 정의할 수 있다.
또한, 상기 광학부재(30)는 도 4(b)에 도시된 바와 같이 상기 볼록부의 중앙영역에 형성된 홈부(33)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 상기 홈부(33)의 중심과 상기 오목부의 중심은 서로 일치되도록 형성될 수 있으며, 상기 일치되는 직선을 상기 광학부재(30)의 광축(c2)으로 정의할 수 있다.
상기 광학부재(30)는 상기 광원(20)에 적용되기 위해 실장기판(10) 상에 실장될 수 있다. 이때, 보다 바람직한 광특성을 위해서는 상기 광학부재(30)의 광축(c2)과 상기 광원(20)의 위치가 매칭되는 것이 중요하다.
구체적으로, 상기 광학부재(30)의 광축(c2)과 상기 광원(20)의 중심(c1)이 매칭되지 않는 경우 광특성이 달라져 광 지향각이 확장되는 효과를 얻을 수 없거나, 그 효과가 미미해지게 되며, 광품질 열화의 원인이 될 수 있다. 특히, 하나의 실장기판(10) 상에 복수개의 광원(20)이 실장되는 경우 광원(20) 사이 광도 측면에서 균형이 맞지 않아 광 분포가 불균일해지는 문제가 발생할 수 있다.
한편, 상기 광학부재(30)의 실장위치를 결정하는 방식으로서 상기 광원(20)의 실장위치를 결정하는 방식과 같이 기준마크(15)를 이용하는 경우, 즉, 상기 실장기판(10) 상에 형성된 기준마크(15)를 인식하고 상기 기준마크(15)가 형성된 위치를 기준으로 상기 광학부재(30)의 실장위치를 결정하는 경우, 상기 광원(20) 및 광학부재(30)의 실장시 발생하는 공차에 의해 상기 광원(20)의 실장위치와 광학부재(30)의 실장위치가 제대로 매칭되지 않는 문제가 있다.
도 5는 광원(20) 및 광학부재(30) 실장시 발생하는 공차를 보다 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참조하면, 상기 광원(20)과 광학부재(30)는 각각 기준마크(15)가 형성된 위치를 기준으로 기 설정된 이격거리(D)에 실장되도록 하였으나, 상기 광원(20)을 실장하고자 하는 위치와 실제로 실장된 위치 사이 및 상기 광학부재(30)를 실장하고자 하는 위치와 실제로 광학부재(30)가 실장된 위치 사이에는 각각 공차(t1, t2)가 발생하였음을 알 수 있다.
이와 같이, 상기 광학부재(30)를 실장함에 있어서 실제 광원(20)이 실장된 위치를 고려하지 않고 기준마크(15)를 기준으로 하는 경우, 상기 광원의 실장시 발생한 공차(t1)를 반영할 수 없어 상기 광학부재(30)의 광축(c2)과 상기 광원(20)의 중심(c1)이 효과적으로 매칭되지 않는 것을 알 수 있다. 특히, 도 5에 도시된 바와 같이 상기 광학부재(30)의 실장위치 공차(t2)와 상기 광원(20)의 실장위치 공차(t1)가 서로 반대방향으로 발생하는 경우, 전체적인 광특성에 큰 영향을 미칠 수 있다.
따라서, 다시 도 1을 참조하면, 본 실시형태에 따른 제조방법은 상기 파장변환부(24)에서 방출되는 광으로부터 상기 광원(20)의 위치정보를 획득하는 단계(S20)를 포함한다. 상기 파장변환부(24)에서 방출되는 광은 상기 광원(20)에 구비되는 파장변환부(24)에 광을 조사하여 여기시킴으로써 얻어질 수 있다.
상기 파장변환부(24)를 여기시키는 광은 상기 광원(20)에 구비되는 발광소자(21)를 구동시킴으로써 출사되는 광일 수도 있으나, 외부에 구비된 별도의 여기광원으로부터 조사되는 것일 수 있다. 이 경우, 상기 광원(20)을 구동할 필요가 없으므로 제조공정에 단순화 및 효율화를 기할 수 있다. 또한, 상기 파장변환부(24)에 포함되는 파장변환물질(24`)은 상기 발광소자(21)로부터 방출되는 파장의 광에 의해 쉽게 여기되도록 설정된 물질일 수 있으므로, 상기 여기광원은 상기 파장변환부(24)를 쉽게 여기시킬 수 있도록 상기 발광소자(21)가 방출하는 광과 동일한 파장을 갖는 광을 방출하는 것일 수 있으며, 예를 들면 상기 여기광원이 방출하는 광은 청색광일 수 있다.
본 단계를 통해 상기 파장변환부(24)에서 방출되는 광을 인식하여 상기 광원의 위치정보, 즉 상기 광원의 실장시 발생한 공차(t1)를 반영하여 상기 광원이 실제로 실장된 위치에 대한 정보를 얻을 수 있다. 본 단계는 상기 파장변환부(24)에서 방출되는 광을 인식하는 카메라를 이용하여 수행될 수 있다.
도 6(a)는 상기 광원(20)이 실장된 실장기판(10) 중 도 3에 표시된 영역(R)을 위에서 바라본 것이며, 도 6(b)는 상기 광원(20)의 파장변환부(24)에서 방출되는 광을 인식하는 카메라로부터 촬영된 화면을 도시한 것이다. 도 6(b)를 참조하면, 상기 파장변환부(24)에서 방출되는 광이 촬영된 화면으로부터 상기 광원(20)이 실장된 위치정보를 용이하게 얻을 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 본 실시형태에 따른 발광장치 제조방법은 상기 획득한 광원(20)의 위치정보에 기초하여 상기 광학부재(30)의 실장위치를 결정하며, 상기 결정된 위치에 상기 광학부재(30)를 실장하는 단계(S30)를 포함한다.
구체적으로, 본 단계(S30)에서 상기 광학부재(30)의 실장위치는 상기 광학부재(30)의 광축(c2)과 상기 광원(20)이 매칭되는 위치로 결정될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 발광장치 제조방법은 기준마크(15)를 기준으로 광학부재(30)를 위치시키는 방법과 배타적으로 적용될 필요는 없으므로, 본 실시형태에서 두 가지 방법을 모두 적용할 수 있다.
즉, 우선 상기 기준마크(15)를 기준으로 결정된 광원(20)의 실장위치 상에 상기 광학부재(30)를 위치시킨 후, 상기 파장변환부(24)로부터 방출되는 광을 인식하여 얻어지는 광원(20)의 위치정보를 기초로 상기 광학부재(30)의 실장위치를 보정하는 방법이 적용될 수도 있을 것이다.
이 경우, 본 발명에 따른 발광장치 제조방법은 상기 광원(20)의 위치정보를 획득하는 단계 이전에 상기 기준마크(15)를 기준으로 결정된 광원(20)의 실장위치 상에 상기 광학부재(30)를 위치시키는 단계를 더 포함하며, 후속공정에서 상기 광원(20)의 위치정보를 획득하여 상기 광학부재(30)의 실장위치를 결정하는 것일 수 있다.
본 발명의 실시형태에 따르면, 실장기판(10) 상에 광원(20)의 실장시 발생하는 공차와 관계없이 상기 광원(20)의 위치정보를 인식하여 광학부재(30) 실장위치를 결정할 수 있으므로 광학부재(30)의 광축(c2)과 광원(20)의 중심(c1)을 보다 효과적으로 매칭할 수 있으며, 원하는 광특성을 갖는 발광장치를 효율적으로 제조할 수 있다.
이하에서는 상기 광학부재(30)의 광축(c2)과 광원(20)의 중심(c1)을 보다 효과적으로 매칭하기 위한 실시형태를 설명하기로 한다.
도 7은 광원(20)의 위치정보를 획득하는 단계(S20)에서 함께 수행될 수 있는 제조공정에 대한 순서도이다.
도 7을 참조하면, 상기 단계(S20)는 상기 파장변환부(24)에서 방출되는 광의 발광면적을 검출하는 단계(S21)와 상기 검출된 발광면적의 중심좌표를 계산하는 단계(S22)를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 본 실시형태에서 획득되는 상기 광원(20)의 위치정보는 상기 발광면적의 중심좌표가 될 수 있다.
도 8은 도 6(b)와 같이 상기 광원(20)의 파장변환부(24)에서 방출되는 광을 인식하는 카메라로부터 촬영된 화면을 도시한 것으로, 발광면적(RS)의 중심좌표를 계산하는 단계를 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.
즉, 상기 발광면적(RS)을 검출하는 단계와 상기 발광면적(RS)의 중심좌표를 계산하는 단계는, 예를 들면 도 8(a)에 도시된 바와 같이 상기 인식된 광의 면적을 정의하는 복수의 기준선(RL)을 설정한 후, 상기 복수의 기준선(RL) 각각의 중점을 추출하여 상기 중점에서 직교방향으로 진행하는 직선들의 교점(f1)을 상기 발광면적(RS)의 중심좌표로 계산하는 것으로 수행될 수 있다.
또는 도 8(b)에 도시된 바와 같이, 상기 인식된 광의 면적을 복수의 셀 영역(RN)으로 구획하고, 상기 복수의 셀 영역(RN) 중 가운데에 해당하는 중심 셀 영역(f2)을 도출하여 상기 중심 셀 영역(f2)의 좌표를 상기 발광면적(RS)의 중심좌표로 계산하는 것으로 수행될 수 있다.
다만 이에 한정하는 것은 아니므로, 상기 단계는 검출된 발광면적(RS)의 무게중심을 계산하는 방식 등, 검출된 면적으로부터 중심좌표를 얻기 위한 공지된 다양한 방식을 적용하여 수행될 수 있을 것이다.
이하에서는 본 발명에 따른 광학부재 실장장치를 설명한다.
도 9는 본 발명의 일 실시형태에 따른 광학부재 실장장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 따른 광학부재 실장장치는 실장기판(10)과 광학부재(30)의 위치를 상대이동시키는 이동부와 여기광원(200), 감지부(300) 및 제어부(400)를 포함한다.
본 실시형태에 따른 광학부재 실장장치는 위에서 언급한 발광장치 제조방법의 일부 단계가 수행될 수 있는 장치로 이해될 수 있을 것이다.
상기 이동부는 상기 실장기판(10)과 광학부재(30)의 위치를 상대이동시키는 것으로, 예를 들면 상기 광학부재(30)를 픽업하는 픽업부(110)와, 상기 픽업부(110)와 연결되어 상기 픽업부(110)의 절대위치를 이동시키는 픽업이송부(120)를 포함하는 것일 수 있다. 이와 달리, 상기 실장기판(10)과 광학부재(30)의 상대위치 변동은 상기 실장기판(10)의 절대이동으로 구현될 수 있다. 이 경우, 상기 이동부는 상기 광학부재(30)를 픽업하는 픽업부(110)와, 상기 실장기판(10)을 이송시키는 컨베이어 벨트(130)를 포함할 수 있다.
상기 여기광원(200)은 파장변환부(24)를 구비한 광원(20)에 광을 조사하여 상기 파장변환부(24)가 변환된 광을 방출하도록 하기 위해 제공되는 것으로, 상기 광원(20) 내에 구비되는 발광소자(21)가 방출하는 광과 동일한 파장을 갖는 광을 방출하는 것일 수 있다. 예를 들어, 상기 광원(20)에 구비되는 발광소자(21)가 청색광을 방출하는 경우 상기 여기광원(200)은 청색광을 방출하도록 설정된 것일 수 있다.
상기 감지부(300)는 상기 파장변환부(24)가 여기되어 방출하는 광을 감지하는 것으로, 예를 들면 파장변환부(24)에서 방출되는 광을 인식하고 촬영하는 카메라를 포함할 수 있다.
상기 제어부(400)는 상기 감지부(300)에서 감지된 광의 위치정보를 생성하며, 상기 위치정보에 기초하여 광학부재(30)의 실장위치를 결정한다. 구체적으로, 상기 감지부(300)에서 촬영된 영상정보로부터 상기 감지된 광의 위치정보를 생성하는 것일 수 있다. 또한, 보다 정밀한 실장을 위해서 상기 제어부(400)는 상기 감지부(300)에서 감지된 광의 발광면적을 검출하고 중심좌표를 계산하며, 상기 중심좌표에 기초하여 상기 광학부재(30)의 실장위치를 결정하도록 설정된 것일 수 있다. 이 경우, 상기 제어부(400)는 제조방법에서 언급된 중심좌표 계산방법이 수행될 수 있도록 프로그래밍될 수 있다.
도 10은 광원(20)의 중심(c1)과 광학부재(30)의 광축(c2) 간에 매칭 정도를 비교한 실험데이터이다.
도 10(a)는 기준마크(15)를 기준으로 광원(20) 및 광학부재(30)의 실장위치를 결정하여 실장한 경우의 매칭 정도를 나타낸 것이며, 도 10(b)는 본 발명의 실시형태에 따라 광원(20)의 위치정보를 획득하고 상기 위치정보에 기초하여 상기 광학부재(30)의 실장위치를 결정 및 실장한 경우의 매칭 정도를 나타낸다.
도 10(a) 및 도 10(b)의 양상을 비교하면, 본 발명의 실시형태에 의할 경우 광원(20)의 중심(c1)과 광학부재(30)의 광축(c2)간 정밀도가 효과적으로 향상되었음을 알 수 있다.
이처럼, 본 발명의 실시형태에 따르면 광학부재(30)를 광원(20)에 실장함에 있어서 정밀도가 향상되고 우수한 광특성을 갖는 발광장치를 효과적으로 제조할 수 있다.
본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.
10: 실장기판 15: 기준마크
20: 광원 21: 발광소자
22: 패키지 본체, 패키지 기판 23a, 23b: 리드프레임
24: 파장변환부 24`: 파장변환물질
25: 도선 패턴 30: 광학부재
31: 광출사면 32: 광입사면
110: 픽업부 120: 픽업이송부
130: 컨베이어 벨트 200: 여기광원
300: 감지부 400: 제어부
20: 광원 21: 발광소자
22: 패키지 본체, 패키지 기판 23a, 23b: 리드프레임
24: 파장변환부 24`: 파장변환물질
25: 도선 패턴 30: 광학부재
31: 광출사면 32: 광입사면
110: 픽업부 120: 픽업이송부
130: 컨베이어 벨트 200: 여기광원
300: 감지부 400: 제어부
Claims (10)
- 파장변환부를 구비하는 광원과 상기 광원에 적용되는 광학부재를 마련하는 단계;
상기 파장변환부에 광을 조사하여 여기시키며, 상기 파장변환부에서 방출되는 광으로부터 상기 광원의 위치정보를 획득하는 단계; 및
상기 획득한 광원의 위치정보에 기초하여 상기 광학부재의 실장위치를 결정하며, 상기 결정된 위치에 상기 광학부재를 실장하는 단계;
를 포함하고,
상기 광원의 위치정보를 획득하는 단계는,
상기 파장변환부에서 방출되는 광의 발광면적을 검출하는 단계; 및
상기 검출된 발광면적의 중심좌표를 계산하는 단계를 더 포함하고,
상기 광원의 위치정보는 상기 검출된 발광면적의 중심좌표인 발광장치 제조방법.
- 제 1항에 있어서,
상기 파장변환부를 여기시키는 광은 상기 광원의 외부로부터 조사되는 것을 특징으로 하는 발광장치 제조방법.
- 제 1항에 있어서,
상기 광원이 실장되는 실장기판을 마련하는 단계; 및
상기 실장기판 상에 상기 광원을 실장하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광장치 제조방법.
- 제 3항에 있어서,
상기 실장기판은 상기 실장기판 상에 형성된 기준마크를 포함하며,
상기 광원을 실장하는 단계는, 상기 기준마크를 기준으로 상기 광원의 실장위치를 결정하는 단계와, 상기 결정된 광원의 실장위치에 상기 광원을 실장하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광장치 제조방법.
- 제 4항에 있어서,
상기 광원의 위치정보를 획득하는 단계 이전에,
상기 기준마크를 기준으로 결정된 광원의 실장위치 상에 상기 광학부재를 위치시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광장치 제조방법.
- 삭제
- 제 1항에 있어서,
상기 광학부재는 광출사면에 형성되는 볼록부와 광입사면에 형성되는 오목부 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광장치 제조방법.
- 제 7항에 있어서,
상기 광학부재를 실장하는 단계는,
상기 광학부재의 광축이 상기 위치정보 상에 위치하도록 상기 광학부재의 실장위치를 결정하고, 상기 결정된 위치에 상기 광학부재를 실장하는 단계인 것을 특징으로 하는 발광장치 제조방법.
- 실장기판과 광학부재의 위치를 상대이동시키는 이동부;
상기 실장기판 상에 실장되며 파장변환부를 구비하는 광원에 광을 조사하여 상기 파장변환부를 여기시키는 여기광원;
상기 파장변환부에서 방출되는 광을 감지하는 감지부; 및
상기 감지된 광의 위치정보를 생성하며, 상기 위치정보에 기초하여 상기 광학부재의 실장위치를 결정하는 제어부;
를 포함하고,
상기 제어부는, 상기 감지된 광의 발광면적을 검출하고, 상기 검출된 발광면적의 중심좌표를 계산하여, 상기 검출된 발광면적의 중심좌표인 상기 감지된 광의 위치정보를 생성하는 광학부재 실장장치.
- 제 9항에 있어서,
상기 감지부는 파장변환부에서 방출되는 광을 촬영하는 카메라를 포함하고,
상기 제어부는 상기 촬영된 영상으로부터 상기 감지된 광의 위치정보를 생성하는 것을 특징으로 하는 광학부재 실장장치.
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