KR102091763B1 - 수지 조성물 및 이를 포함하는 절연층을 포함하는 led 패키지 - Google Patents

수지 조성물 및 이를 포함하는 절연층을 포함하는 led 패키지 Download PDF

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Abstract

본 발명의 한 실시예에 따른 수지 조성물은 에폭시 수지, 경화제, 그리고 무기충전재를 포함하고, 상기 무기충전재는 탄소나노튜브(Carbon Nano Tube, CNT)와 금속 산화물로 도핑된 산화아연을 포함한다.

Description

수지 조성물 및 이를 포함하는 절연층을 포함하는 LED 패키지{RESIN COMPOSITE AND LED PACKAGE COMPRISING INSULATIONLAYER COMPRISING THE SAME}
본 발명은 수지 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 LED 패키지의 절연층에 포함되는 수지 조성물에 관한 것이다.
LED(Light Emitting Diode)는 다양한 전자 제품의 광원으로 널리 이용되고 있다. LED 기술의 발전에 따라, LED 패키지가 소형화, 박형화되고 있으며, 고효율화되고 있다.
다만, 소형화, 박형화, 고효율화된 LED 패키지는 정전기 방전(Electro Static Discharge, ESD)에 취약하다. ESD는 LED 패키지의 성능 및 신뢰성을 저하시키는 문제가 있다.
ESD를 줄이기 위하여, 제너 다이오드(Zener Diode), 바리스터(Varister), TVS(Transient Voltage Suppressor) 다이오드 등을 LED 패키지 내부에 실장할 수 있다. 그러나, 이로 인하여 LED 패키지의 소형화 및 박형화에 한계가 있으며, 실장 시 추가 공정이 요구되고, 발광 효율이 떨어질 수 있다.
이에, 요구되는 수준의 전기적 특성을 만족시키면서 패키징 공정을 단순화시킬 수 있는 소재의 개발이 필요하다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 수지 조성물 및 이를 포함하는 절연층을 포함하는 LED 패키지를 제공하는 것이다.
본 발명의 한 실시예에 따른 수지 조성물은 에폭시 수지, 경화제, 그리고 무기충전재를 포함하고, 상기 무기충전재는 탄소나노튜브(Carbon Nano Tube, CNT)와 금속 산화물로 도핑된 산화아연을 포함한다.
상기 에폭시 수지 100 중량부에 대하여 상기 도핑된 산화아연은 50 내지 225 중량부로 포함될 수 있다.
상기 금속 산화물은 상기 탄소나노튜브 10 중량부에 대하여 10 중량부 내지 50 중량부로 포함될 수 있다.
상기 무기충전재는 이산화규소를 더 포함하며, 상기 도핑된 산화아연 10 중량부에 대하여 상기 이산화규소는 7 중량부 내지 30 중량부로 포함될 수 있다.
상기 탄소나노튜브는 상기 무기충전재 100 중량부에 대하여 0.001 중량부 내지 1.5 중량부로 포함될 수 있다.
상기 금속 산화물은 비스무트 산화물, 안티모니 산화물, 망간 산화물, 코발트 산화물 및 이들로부터 선택된 혼합물 중 하나를 포함할 수 있다.
상기 에폭시 수지는 방향족기를 포함할 수 있다.
상기 에폭시 수지는 1,1,1-트리스-(p-히드록시페닐) 에탄 글리시딜 에테르(1,1,1-tris-(p-hydroxyphenyl) ethane glycidyl ether)를 포함할 수 있다.
본 발명의 한 실시예에 따른 LED 패키지는 LED 웨이퍼, LED 웨이퍼의 한 면에 형성된 절연층, 상기 절연층의 양면에 형성된 전극부, 그리고 상기 절연층을 관통하며, 상기 전극부를 전기적으로 연결하는 전극연결부를 포함하며, 상기 절연층은 에폭시 수지, 경화제, 그리고 무기충전재를 포함하고, 상기 무기충전재는 탄소나노튜브(Carbon Nano Tube, CNT)와 금속 산화물로 도핑된 산화아연을 포함하는 수지 조성물을 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 내열성 및 전기적 특성이 우수한 수지 조성물을 얻을 수 있다. 특히, 파괴 전압(breakdown voltage)이 낮고, 반응속도 및 내전압이 양호한 수지 조성물을 얻을 수 있어, LED 패키지의 ESD 방지를 위하여 적용될 수 있다. 이에 따라, LED 패키지의 성능 및 신뢰도를 높일 수 있다.
도 1은 LED 패키지의 단면도의 일 예이다.
도 2는 LED 패키지의 단면도의 다른 예이다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 LED 패키지를 포함하는 조명 장치를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 LED 패키지를 포함하는 백라이트 유닛을 나타낸다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제2, 제1 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우 뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
본 명세서에서 wt%는 중량부로 대체될 수 있다.
도 1은 LED 패키지의 단면도의 일 예이다.
도 1을 참조하면, LED 패키지(100)는 LED 웨이퍼(110) 및 LED 웨이퍼(110)의 한 면에 형성된 절연층(120)을 포함한다.
LED 웨이퍼(110)는 전극(115a, 115b)을 포함하고, 절연층(120)의 양면에는 각각 전극부(130a, 130b, 140a, 140b)가 형성된다. 그리고, 전극부(130a, 130b, 140a, 140b)를 전기적으로 연결하는 전극연결부(150a, 150b)가 절연층(120)을 관통한다.
구체적으로 설명하면, 절연층(120)의 한 면에 형성되는 전극부는 제1 양극(130a) 및 제1 음극(130b)을 포함하며, 절연층(120)의 다른 면에 형성되는 전극부는 제2 양극(140a) 및 제2 음극(140b)을 포함한다. 그리고, 전극연결부는 제1 양극(130a)과 제2 양극(140a)을 연결하는 양극 연결부(150a) 및 제1 음극(130b)과 제2 음극(140b)을 연결하는 음극 연결부(150b)를 포함한다. 양극 연결부(150a) 및 음극 연결부(150b)는 Cu를 포함하는 비아(via)일 수 있다.
LED 웨이퍼(110)의 양극(115a)은 제1 양극(130a)과 전기적으로 연결되며, 제1 양극(130a)은 양극 연결부(150a)를 통하여 제2 양극(140a)과 전기적으로 연결된다. 그리고, LED 웨이퍼(110)의 음극(115b)은 제1 음극(130b)과 전기적으로 연결되며, 제1 음극(130b)은 음극 연결부(150b)를 통하여 제2 음극(140b)과 전기적으로 연결된다.
도 2는 LED 패키지의 단면도의 다른 예이다. 도 1과 중복되는 내용은 설명을 생략한다.
도 2를 참조하면, LED 패키지(100)는 절연층(120) 및 절연층(120)의 한면에 형성된 LED 칩(160)을 포함한다.
절연층(120)의 양면에는 각각 전극부(130a, 130b, 140a, 140b)가 형성된다. 그리고, 전극부(130a, 130b, 140a, 140b)를 전기적으로 연결하는 전극연결부(150a, 150b)가 절연층(120)을 관통한다.
LED 칩(160)의 양극은 제1 양극(130a)과 와이어(160a)를 통해 연결되며, 제1 양극(130a)은 양극 연결부(150a)를 통하여 제2 양극(140a)과 전기적으로 연결된다. 그리고, LED 칩(160)의 음극은 제1 음극(130b)과 와이어(160b)를 통해 연결되며, 제1 음극(130b)은 음극 연결부(150b)를 통하여 제2 음극(140b)과 전기적으로 연결된다.
절연층(120) 내부에는 ESD 방지를 위한 제너 다이오드(Zener Diode), 바리스터(Varister), TVS(Transient Voltage Suppressor) 다이오드 등이 실장될 수 있다. 다만, 이는 LED 패키지의 제조 공정을 복잡하게 하며, 발광 효율을 낮추는 문제가 있다.
이에 따라, 제너 다이오드, 바리스터, TVS 다이오드 등의 부품을 대체하기 위한 소재 개발이 시도되고 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 정전기 방전(Electro Static Discharge, ESD)을 방지함으로써 제너 다이오드, 바리스터, TVS 다이오드 등의 부품을 대체할 수 있는 수지 조성물을 제공하고자 한다.
본 발명의 실시예에 따른 수지 조성물은 수지(resin), 경화제, 그리고 무기 충전재를 포함하며, 무기 충전재는 탄소나노튜브(Carbon Nano Tube, CNT)와 금속 산화물로 도핑된 산화아연(ZnO)을 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 수지 조성물은 전체 수지 조성물에 대하여 5 내지 50wt%, 바람직하게는 10 내지 30wt%의 수지, 3 내지 40wt%, 바람직하게는 5 내지 20wt%의 경화제 및 40 내지 92wt%, 바람직하게는 60 내지 80wt%, 더욱 바람직하게는 65 내지 75wt%의 무기 충전재를 포함한다.
수지가 5wt%보다 낮게 함유되는 경우, 수지 조성물의 강도가 약하여 밀착성이 나빠질 수 있다. 수지가 50wt%보다 많이 함유되는 경우, 두께 조절이 어려워질 수 있다.
경화제가 3wt%보다 적게 함유되는 경우 경화가 일어나지 않으며, 40wt%보다 많이 함유되는 경우 수지의 함량이 낮아져 수지 조성물의 강도가 약해질 수 있다.
무기 충전재가 전체 수지 조성물의 40wt%보다 적게 함유되면 무기 충전재의 분산이 어렵고, 원하는 수준의 전기적 특성을 가질 수 없다. 무기 충전재가 전체 수지 조성물의 92wt%보다 많이 함유되면 수지 조성물이 도체의 특성을 지니게 되어 전압을 인가하자마자 전류가 흐르게 된다.
수지는 상온 내지 600℃에서 경화되는 고분자 수지로부터 선택될 수 있다. 수지는, 예를 들면 폴리아크릴레이트(polyacrylate) 수지, 에폭시(epoxy) 수지, 페놀(phenolic) 수지, 폴리아미드(polyamide) 수지, 폴리이미드(polyimide) 수지, 불포화 폴리에스터(unsaturated polyester) 수지, 폴리페닐렌에테르(polyphenylene ether, PPE) 수지, 폴리페닐렌옥사이드(polyphenylene oxide, PPO) 수지, 폴리페닐렌설파이드(polyphenylenesulfide) 수지, 시아네이트에스터(cyanate ester) 수지, 벤조시클로부텐(benzocyclobutene, BCB) 수지, 폴리아미도아민덴드리머(polyamidoamine Dendrimer, PAMAM), 폴리프로필렌이민덴드리머(polypropyleneimine Dendrimer, PPI) 수지, PAMAM 내부 구조 및 유기-실리콘 외면을 갖는 덴드리머인 PAMAM-OS 수지 및 이들로부터 선택된 혼합물 중 하나일 수 있다.
에폭시 수지가 사용되는 경우, 본 발명의 실시예에 따른 수지 조성물은 열적 안정성이 높으며, 유리 전이 온도가 높을 수 있다. 에폭시 수지는, 예를 들면 방향족기를 포함하는 다관능 에폭시 수지일 수 있다. 방향족기를 포함하는 다관능 에폭시 수지는, 예를 들면 1,1,1-트리스-(p-히드록시페닐)에탄 글리시딜에테르(1,1,1-tris-(p-hydroxyphenyl) ethane glycidyl ether)일 수 있다.
경화제는 무수물(anhydride)계 경화제, 아민(amine)계 경화제, 아미드(amide)계 경화제 및 이들로부터 선택된 혼합물 중 하나일 수 있다. 아민계 경화제는, 예를 들면 지방족 아민류, 폴리에테르폴리아민류, 지환식 아민류, 방향족 아민류, 디시안디아미드(dicyandiamide) 등일 수 있으며, 지방족 아민류로서는, 에틸렌디아민, 1,3-디아미노프로판, 1,4-디아미노프로판, 헥사메틸렌디아민, 2,5-디메틸헥사메틸렌디아민, 트리메틸헥사메틸렌디아민, 디에틸렌트리아민, 이미노비스프로필아민, 비스(헥사메틸렌)트리아민, 트리에틸렌테트라민, 테트라에틸렌펜타민, 펜타에틸렌헥사민, N-히드록시에틸에틸렌디아민, 테트라(히드록시에틸)에틸렌디아민 등을 들 수 있다. 폴리에테르폴리아민류로서는, 트리에틸렌글리콜디아민, 테트라에틸렌글리콜디아민, 디에틸렌글리콜비스(프로필아민), 폴리옥시프로필렌디아민, 폴리옥시프로필렌트리아민류 및 이들로부터 선택된 혼합물 중 하나일 수 있다. 지환식 아민류로서는, 이소포론디아민, 메타센디아민, N-아미노에틸피페라진, 비스(4-아미노-3-메틸디시클로헥실)메탄, 비스(아미노메틸)시클로헥산, 3,9-비스(3-아미노프로필)2,4,8,10-테트라옥사스피로(5,5)운데칸, 노르보르넨디아민 등을 들 수 있다. 방향족 아민류로서는, 테트라클로로-p-크실렌디아민, m-크실렌디아민, p-크실렌디아민, m-페닐렌디아민, o-페닐렌디아민, p-페닐렌디아민, 2,4-디아미노아니솔, 2,4-톨루엔디아민, 2,4-디아미노디페닐메탄, 4,4'-디아미노디페닐메탄, 4,4'-디아미노-1,2-디페닐에탄, 2,4-디아미노디페닐술폰, m-아미노페놀, m-아미노벤질아민, 벤질디메틸아민, 2-디메틸아미노메틸)페놀, 트리에탄올아민, 메틸벤질아민, α-(m-아미노페닐)에틸아민, α-(p-아미노페닐)에틸아민, 디아미노디에틸디메틸디페닐메탄, α,α'-비스(4-아미노페닐)-p-디이소프로필벤젠 및 이들로부터 선택된 혼합물 중 하나일 수 있다.
산무수물계 경화제는, 예를 들면 도데세닐무수숙신산, 폴리아디핀산무수물, 폴리아젤라인산무수물, 폴리세바신산무수물, 폴리(에틸옥타데칸이산)무수물, 폴리(페닐헥사데칸이산)무수물, 메틸테트라히드로무수프탈산, 메틸헥사히드로무수프탈산, 헥사히드로무수프탈산, 무수메틸하이믹산, 테트라히드로무수프탈산, 트리알킬테트라히드로무수프탈산, 메틸시클로헥센디카르본산무수물, 메틸시클로헥센테트라카르본산무수물, 무수프탈산, 무수트리멜리트산, 무수피로멜리트산, 벤조페논테트라카르본산무수물, 에틸렌글리콜비스트리멜리테이트, 무수헤트산, 무수나딕산, 무수메틸나딕산, 5-(2,5-디옥소테트라히드로-3-푸라닐)-3-메틸-3-시클로헥산-1,2-디카르본산무수물, 3,4-디카르복시-1,2,3,4-테트라히드로-1-나프탈렌숙신산이무수물, 1-메틸-디카르복시-1,2,3,4-테트라히드로-1-나프탈렌숙신산이무수물 및 이들로부터 선택된 혼합물 중 하나일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 무기 충전재는 탄소나노튜브(Carbon Nano Tube, CNT)와 금속 산화물로 도핑된 산화아연(ZnO)을 포함한다. 탄소나노튜브와 금속 산화물은 절연 특성을 가지는 산화아연 파우더 위에 무전해도금될 수 있다.
이때, 탄소나노튜브(Carbon Nano Tube, CNT)과 금속 산화물로 도핑된 산화아연(ZnO)은 에폭시 수지 100 중량부에 대하여 50 내지 225 중량부로 포함될 수 있다. 도핑된 산화아연이 에폭시 수지 100 중량부에 대하여 50 중량부 미만으로 포함되는 경우, 전기전도성을 갖지 못하고, 파괴 전압(breakdown voltage)이 높아져 원하는 전압(즉, 500V이하)에서 터널링 효과를 얻을 수 없게 할 수 있다. 그리고, 도핑된 산화아연이 에폭시 수지 100 중량부에 대하여 225 중량부를 초과하여 포함되는 경우 도체의 특성을 지니게 되어 전압을 인가하자마자 전류가 흐르게 되어, 내전압의 문제가 생길 수 있다.
금속 산화물은 비스무트 산화물(예, Bi2O3), 안티모니 산화물(예, Sb2O3), 망간 산화물(예, Mn2O3), 코발트 산화물(예, Co3O4) 및 이들로부터 선택된 혼합물 중 하나일 수 있다.
한편, 탄소나노튜브는 금속 산화물에 비하여 전기 전도도가 높다. 수지 조성물이 탄소나노튜브를 포함하는 경우, 보다 낮은 전압에서 터널링 효과(tunneling effect)가 발생하여 정전기 방전을 방지할 수 있다. 다만, 탄소나노튜브는 분산성이 낮으므로, 수지 조성물이 탄소나노튜브를 포함하는 경우 탄소나노튜브는 수지 조성물 내에 불균일하게 분산될 수 있고, 이에 따라 전기적 특성이 불안정하게 나타날 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 탄소나노튜브를 금속 산화물과 함께 산화아연에 도핑한다. 이에 따라, 탄소나노튜브의 우수한 정전기 방전 방지 성능을 얻으면서도 불균일한 분산 문제를 방지할 수 있다.
탄소나노튜브와 금속 산화물을 산화아연에 도핑하는 방법은 일반적인 도핑 방법으로 수행될 수 있다. 예를 들어, 탄소나노튜브, 금속 산화물 및 산화아연을 소성로에 넣고, 회전시키며 약 1시간 30분동안 800℃로 승온시킬 수 있다. 800℃에서 1시간 동안 유지한 후, 1시간 동안 1000℃로 승온시키면 도핑된 산화아연을 얻을 수 있다. 다만, 이는 예시에 지나지 않으며, 다양한 도핑 방법이 적용될 수 있다.
이때, 산화아연은 탄소나노튜브 및 금속산화물 10 중량부에 대하여 80 내지 100 중량부로 포함될 수 있다. 그리고, 금속 산화물은 탄소나노튜브 10 중량부에 대하여 10 중량부 내지 50 중량부로 포함될 수 있다. 산화아연, 탄소나노튜브 및 금속산화물의 함량 비가 이러한 수치 범위를 만족시키는 경우, 원하는 수준의 파괴 전압 및 ESD 방지 효과를 얻을 수 있다. 즉, 금속 산화물이 탄소나노튜브 10 중량부에 대하여 10 중량부 미만으로 포함되는 경우, 도체의 특성을 지니게 되어 전압을 인가하자마자 전류가 흐르게 되어, 내전압의 문제가 생길 수 있다. 그리고, 금속 산화물이 탄소나노튜브 10 중량부에 대하여 50 중량부를 초과하여 포함되는 경우, 수지 조성물의 파괴 전압(breakdown voltage)이 높아져 원하는 전압(즉, 500V이하)에서 터널링 효과를 얻을 수 없게 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 무기 충전재는 이산화규소를 더 포함할 수 있다. 이산화규소는 절연 기능을 가지므로, 이산화규소가 적절한 양으로 함유될 경우 수지 조성물의 파괴 전압을 낮출 수 있으며, 내전압을 양호하게 유지할 수 있다. 이때, 도핑된 산화아연 10 중량부에 대하여 이산화규소는 7 중량부 내지 30 중량부로 포함될 수 있다. 산화아연 10 중량부에 대하여 이산화규소가 7 중량부 미만으로 포함되는 경우, 수지 조성물은 도체의 특성을 지니게 되어 전압을 인가하자마자 전류가 흐르게 된다. 그리고, 산화아연 10 중량부에 대하여 이산화규소가 30 중량부를 초과하여 포함되는 경우, 파괴 전압이 높아져 원하는 수준의 전기적 특성을 얻을 수 없게 된다.
이때, 탄소나노튜브는 무기충전재 100 중량부에 대하여 0.001 중량부 내지 1.5 중량부로 포함될 수 있다. 탄소나노튜브가 무기 충전재 100 중량부에 대하여 0.001 미만으로 포함되면, 파괴 전압(breakdown voltage)이 높아져 원하는 전압(즉, 500V 이하)에서 터널링 효과를 얻을 수 없게 되고, ESD 방지 효과가 낮아지게 된다. 그리고, 탄소나노튜브가 무기 충전재 100 중량부에 대하여 1.5 중량부를 초과하여 포함되면, 수지 조성물은 도체의 특성을 지니게 되어 전압을 인가하자마자 전류가 흐르게 된다.
본 발명의 실시예에 따른 수지 조성물은 촉매, 첨가제 및 용매를 더 포함할 수 있다. 촉매는, 예를 들면 2MI(2-methylimidazole)을 포함할 수 있다. 그리고, 첨가제는, 예를 들면 분산 성능을 향상시키는 분산제를 포함할 수 있다. 용매는, 예를 들면 EGBE(Ethylene Glycol Butyl Ether)를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 수지 조성물은 LED 패키지의 절연층에 포함될 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예에 따른 수지 조성물은 도 1 또는 도 2의 절연층(120)에 포함될 수 있다. 또는, 본 발명의 실시예에 따른 수지 조성물은 도 1 또는 도 2의 절연층(120) 내에서 별도의 ESD 보호층을 구성할 수도 있다. 수지 조성물이 별도의 ESD 보호층을 구성하는 경우, ESD 보호층은 전극부(130a, 130b, 140a, 140b) 및 전극연결부(150a, 150b)의 적어도 일부에 연결될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 수지 조성물이 절연층 내에 포함되면, 특정 전압(예를 들면, 500V 이하)에서 터널링 효과(tunneling effect)가 생겨, LED 패키지 내에서의 ESD를 방지할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 LED 패키지는 각종 조명 장치, 디스플레이 장치의 백라이트 유닛(Back Light Unit, BLU), UHD(Ultra High Definition) TV, 랩탑(laptop) 컴퓨터, 태블릿 PC, 카메라, 휴대 단말 등에 다양하게 적용될 수 있다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 LED 패키지를 포함하는 조명 장치를 나타낸다.
도 3을 참조하면, 조명 장치(200)는 발광 모듈(210), 케이스(220) 및 연결 단자(230)를 포함한다.
발광 모듈(210)은 케이스(220)에 수용된다. 그리고, 연결 단자(230)는 케이스(220)에 연결되며, 외부 전원(미도시)을 발광 모듈(210)에 공급한다. 연결 단자(230)는 소켓 방식으로 외부 전원에 연결되는 것으로 예시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
발광 모듈(210)은 기판(212) 및 적어도 하나의 LED 패키지(214)를 포함하며, 적어도 하나의 LED 패키지(214)는 기판(212) 상에 탑재된다. LED 패키지(214)는 본 발명의 한 실시예에 따른 수지 조성물을 포함하는 절연층을 포함할 수 있다. 도시되지 않았으나, 조명 장치(200)는 케이스(220) 내에 수용되며, 발광 모듈(210)과 연결되는 히트 싱크를 더 포함할 수 있다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 LED 패키지를 포함하는 백라이트 유닛을 나타낸다.
도 4를 참조하면, 백라이트 유닛(300)은 도광판(310), 발광 모듈(320), 반사 부재(330) 및 바텀 커버(340)를 포함한다.
도광판(310)은 빛을 확산시켜 면광원화한다. 발광 모듈(320)은 백라이트 유닛이 설치되는 디스플레이 장치의 광원이며, 도광판(310)으로 빛을 제공한다. 발광 모듈(320)은 기판(322) 및 적어도 하나의 LED 패키지(324)를 포함하며, LED 패키지(324)는 기판(322) 상에 탑재될 수 있다. LED 패키지(324)는 본 발명의 한 실시예에 따른 수지 조성물을 포함하는 절연층을 포함할 수 있다.
반사 부재(330)는 도광판(310)의 아래에 형성되며, 도광판(310)의 하면으로 입사된 빛을 반사시켜 위로 향하게 함으로써, 백라이트 유닛의 휘도를 향상시킬 수 있다.
바텀 커버(340)는 도광판(310), 발광 모듈(320) 및 반사 부재(330)를 수집한다. 이를 위하여, 바텀 커버(340)는 상면이 개구된 박스 형상일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
이하, 실시예 및 비교예를 이용하여 더욱 구체적으로 설명한다.
<실시예 1>
수지(1,1,1-트리스-(p-히드록시페닐) 에탄 글리시딜 에테르 20 중량부에 대하여 경화제(디시안디아미드(SIGMA-ALDRICH)) 10 중량부, 2MI 2 중량부 및 분산제 2.5 중량부를 용매 30 중량부에 넣고 혼합한 후, Bi2O3, Sb2O3, Mn2O3, Co3O4 및 CNT로 도핑된 ZnO 20 중량부(여기서, Bi2O3, Sb2O3 Mn2O3 및 Co3O4를 동일한 중량비로 포함하는 혼합물: CNT: ZnO는 1.3 중량부: 0.7 중량부: 18 중량부로 포함) 및 이산화규소 50 중량부를 더 첨가하여 3롤밀로 분산처리하였다.
<실시예 2>
수지(1,1,1-트리스-(p-히드록시페닐) 에탄 글리시딜 에테르 20 중량부에 대하여 경화제(디시안디아미드(SIGMA-ALDRICH)) 10 중량부, 2MI 2 중량부 및 분산제 2.5 중량부를 용매 30 중량부에 넣고 혼합한 후, Bi2O3, Sb2O3, Mn2O3, Co3O4 및 CNT로 도핑된 ZnO 30 중량부(여기서, Bi2O3, Sb2O3, Mn2O3 및 Co3O4를 동일한 중량비로 포함하는 혼합물: CNT: ZnO는 2.3 중량부: 0.7 중량부: 27 중량부로 포함) 및 이산화규소 40 중량부를 더 첨가하여 3롤밀로 분산처리하였다.
<실시예 3>
수지(1,1,1-트리스-(p-히드록시페닐) 에탄 글리시딜 에테르 20 중량부에 대하여 경화제(디시안디아미드(SIGMA-ALDRICH)) 10 중량부, 2MI 2 중량부 및 분산제 2.5 중량부를 용매 30 중량부에 넣고 혼합한 후, Bi2O3, Sb2O3, Mn2O3, Co3O4 및 CNT로 도핑된 ZnO 40 중량부(여기서, Bi2O3, Sb2O3, Mn2O3 및 Co3O4 를 동일한 중량비로 포함하는 혼합물: CNT: ZnO는 3.3 중량부: 0.7 중량부: 36 중량부로 포함) 및 이산화규소 30 중량부를 더 첨가하여 3롤밀로 분산처리하였다.
<비교예 1>
수지(1,1,1-트리스-(p-히드록시페닐) 에탄 글리시딜 에테르 20 중량부에 대하여 경화제(디시안디아미드(SIGMA-ALDRICH)) 10 중량부, 2MI 2 중량부 및 분산제 2.5 중량부를 용매 30 중량부에 넣고 혼합한 후, Bi2O3, Sb2O3, Mn2O3, Co3O4 및 CNT로 도핑된 ZnO 50 중량부(여기서, Bi2O3, Sb2O3, Mn2O3 및 Co3O4 를 동일한 중량비로 포함하는 혼합물: CNT: ZnO는 4.2 중량부: 0.8 중량부: 45 중량부로 포함) 및 이산화규소 30 중량부를 더 첨가하여 3롤밀로 분산처리하였다.
<비교예 2>
수지(1,1,1-트리스-(p-히드록시페닐) 에탄 글리시딜 에테르 20 중량부에 대하여 경화제(디시안디아미드(SIGMA-ALDRICH)) 10 중량부, 2MI 2 중량부 및 분산제 2.5 중량부를 용매 30 중량부에 넣고 혼합한 후, Bi2O3, Sb2O3, Mn2O3 및 Co3O4 혼합물로 도핑된 ZnO 20 중량부(여기서, Bi2O3, Sb2O3, Mn2O3 및 Co3O4 를 동일한 중량비로 포함하는 혼합물: ZnO는 2 중량부: 18 중량부로 포함) 및 이산화규소 50 중량부를 더 첨가하여 3롤밀로 분산처리하였다.
<비교예 3>
수지(1,1,1-트리스-(p-히드록시페닐) 에탄 글리시딜 에테르 20 중량부에 대하여 경화제(디시안디아미드(SIGMA-ALDRICH)) 10 중량부, 2MI 2 중량부 및 분산제 2.5 중량부를 용매 30 중량부에 넣고 혼합한 후, Bi2O3, Sb2O3, Mn2O3 및 Co3O4 혼합물로 도핑된 ZnO 30 중량부(여기서, Bi2O3, Sb2O3, Mn2O3 및 Co3O4 를 동일한 중량비로 포함하는 혼합물: ZnO는 3 중량부: 27 중량부로 포함) 및 이산화규소 40 중량부를 더 첨가하여 3롤밀로 분산처리하였다.
<비교예 4>
수지(1,1,1-트리스-(p-히드록시페닐) 에탄 글리시딜 에테르 20 중량부에 대하여 경화제(디시안디아미드(SIGMA-ALDRICH)) 10 중량부, 2MI 2 중량부 및 분산제 2.5 중량부를 용매 30 중량부에 넣고 혼합한 후, Bi2O3, Sb2O3, Mn2O3, Co3O4 및 CNT로 도핑된 ZnO 40 중량부(여기서, Bi2O3, Sb2O3, Mn2O3 및 Co3O4 를 동일한 중량비로 포함하는 혼합물: CNT: ZnO는 2.6 중량부: 1.4 중량부: 36 중량부로 포함) 및 이산화규소 30 중량부를 더 첨가하여 3롤밀로 분산처리하였다.
<비교예 5>
수지(1,1,1-트리스-(p-히드록시페닐) 에탄 글리시딜 에테르(Emerald performance materials) 20 중량부에 대하여 경화제(디시안디아미드(SIGMA-ALDRICH)) 10 중량부, 2MI 2 중량부 및 분산제 2.5 중량부를 용매 30 중량부에 넣고 혼합한 후, Bi2O3, Sb2O3, Mn2O3 및 Co3O4의 혼합물로 도핑된 ZnO 20 중량부(여기서, Bi2O3, Sb2O3, Mn2O3 및 Co3O4 를 동일한 중량비로 포함하는 혼합물: ZnO는 2 중량부: 18 중량부로 포함), 이산화규소 50 중량부 및 CNT 1 중량부를 더 첨가하여 3롤밀로 분산처리하였다.
<실험예>
실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 5으로부터 얻은 조성물을 경화시킨 후, 키슬리사(2657A) IV 측정장비를 사용하여 파괴전압(breakdown voltage, VB), 반응속도 및 내전압을 측정하였다.
표 1은 그 결과를 나타낸다.
실험번호 VB(V) 반응속도 내전압
실시예 1 410 ○ ○
실시예 2 360 ○ ○
실시예 3 290 ◎ ○
비교예 1 0 × ×
비교예 2 620 △ ○
비교예 3 580 △ ○
비교예 4 0 × ×
비교예 5 470 ○ ○
표 1에서, ◎, ○, △, ×의 순서대로 반응속도 또는 내전압이 우수함을 의미한다.
실시예 1 내지 3과 같이, 수지 조성물이 수지, 경화제, 탄소나노튜브와 금속 산화물로 도핑된 ZnO 및 이산화규소를 포함하는 경우, 파괴 전압이 500V 이하이고, 반응 속도 및 내전압이 우수함을 알 수 있다.
특히, 실시예 1 내지 3은 수지 조성물이 수지, 경화제, 금속 산화물로 도핑된 ZnO 및 이산화규소를 포함하는 비교예 2 내지 3에 비하여 낮은 파괴 전압을 가지며, 반응 속도가 우수함을 알 수 있다.
또한, 실시예 1 내지 3에서는 에폭시 수지 100 중량부에 도핑된 산화아연이 50 내지 225 중량부로 포함되고, 금속 산화물은 탄소나노튜브 10 중량부에 대하여 10 중량부 내지 50 중량부로 포함되며, 탄소나노튜브는 무기충전재 100 중량부에 대하여 0.001 중량부 내지 1.5 중량부로 포함되나, 비교예 1에서는 에폭시 수지 100 중량부에 대하여 도핑된 산화아연이 250 중량부로 포함되고, 비교예 4에서는 탄소나노튜브는 무기충전재 100 중량부에 대하여 2 중량부로 포함되어, 파괴 전압이 측정되지 않음을 알 수 있다. 그리고, 탄소나노튜브가 ZnO에 도핑된 실시예 1과 탄소나노튜브를 조성물 내에 별도로 첨가한 비교예 5를 비교하면, 실시예 1에서 파괴 전압이 더욱 낮게 나타남을 알 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100: LED 패키지
110: LED 웨이퍼
120: 절연층
130, 140: 전극부
150: 전극연결부

Claims (9)

  1. 에폭시 수지,
    경화제, 그리고
    무기충전재를 포함하고,
    상기 무기충전재는 탄소나노튜브(Carbon Nano Tube, CNT)와 금속 산화물로 도핑된 산화아연을 포함하는 수지 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 에폭시 수지 100 중량부에 대하여 상기 도핑된 산화아연은 50 내지 225 중량부로 포함되는 수지 조성물.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 금속 산화물은 상기 탄소나노튜브 10 중량부에 대하여 10 중량부 내지 50 중량부로 포함되는 수지 조성물.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 무기충전재는 이산화규소를 더 포함하며,
    상기 도핑된 산화아연 10 중량부에 대하여 상기 이산화규소는 7 중량부 내지 30 중량부로 포함되는 수지 조성물.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 탄소나노튜브는 상기 무기충전재 100 중량부에 대하여 0.001 중량부 내지 1.5 중량부로 포함되는 수지 조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 금속 산화물은 비스무트 산화물, 안티모니 산화물, 망간 산화물, 코발트 산화물 및 이들로부터 선택된 혼합물 중 하나를 포함하는 수지 조성물.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 에폭시 수지는 방향족기를 포함하는 수지 조성물.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 에폭시 수지는 1,1,1-트리스-(p-히드록시페닐) 에탄 글리시딜 에테르를 포함하는 수지 조성물.
  9. LED 웨이퍼,
    LED 웨이퍼의 한 면에 형성된 절연층,
    상기 절연층의 양면에 형성된 전극부, 그리고
    상기 절연층을 관통하며, 상기 전극부를 전기적으로 연결하는 전극연결부를 포함하며,
    상기 절연층은 에폭시 수지, 경화제, 그리고 무기충전재를 포함하고, 상기 무기충전재는 탄소나노튜브(Carbon Nano Tube, CNT)와 금속 산화물로 도핑된 산화아연을 포함하는 수지 조성물을 포함하는 LED 패키지.
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