KR20040093674A - 공간 및 시간적으로 분리된 2개의 단계로 광전도 발광다이오드 몸체를 제조하는 방법 - Google Patents

공간 및 시간적으로 분리된 2개의 단계로 광전도 발광다이오드 몸체를 제조하는 방법 Download PDF

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셈 올카이
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지.엘.아이. 글로벌 라이트 인더스트리즈 게엠베하
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Abstract

본 발명은 우선 하나 이상의 발광 칩과 칩에 접속된 2개 이상의 전기 접속 단자로 이뤄진 전자 부품을 주조 또는 사출 성형하고, 이어서 LED 최종 몰드에서 적어도 국부적으로 다시 주조 또는 사출 성형하는 형식으로 최종적으로 응고되기 전에 유동성을 갖는 재료로부터 2개의 주조 및/또는 사출 성형 기법 단계로 광전도 LED 몸체를 제조하는 방법에 관한 것이다. 본 발명에 의해, 제조된 거의 모든 발광 다이오드가 동일한 광학 특성을 나타내고 개별 LED 전자 부품의 손상으로 인한 불량품이 회피되도록 하는 광전도 LED 몸체의 제조 방법이 제공된다.

Description

공간 및 시간적으로 분리된 2개의 단계로 광전도 발광 다이오드 몸체를 제조하는 방법{METHOD FOR PRODUCING LIGHT-GUIDING LED BODIES IN TWO SPATIALLY AND TEMPORALLY SEPARATE STEPS}
EP 0 290 697 A1로부터 그러한 형식의 LED 몸체 제조 방법이 공지되어 있다. 그러한 방법에서는 제1 단계로 특히 전방 전극 영역, 칩, 및 본딩 와이어를 수지 욕 중에 침지시킨다. 추가의 단계로 수지로 코팅 경화된 단부를 구비한 전극을 몰드에 삽입하고, 그 몰드에서 수지로 코팅된 단부를 플라스틱으로 사출 성형하여 LED 몸체를 제조한다. 그러한 방법에서는 전자 부품의 코팅의 형태 및 벽 두께가 장입물마다 변동된다. 그 결과, 개별 코팅 과정 중에 여러 재료를 사용할 경우에 완성된 LED가 굴절률의 변동에 기인하여 상이한 방사 거동을 갖게 된다. 아울러,사용되는 재료와는 상관이 없이 제1 코팅의 제어되지 않는 용해로 인해 전자 부품이 손상될 위험도 존재한다.
본 발명은 우선 하나 이상의 발광 칩과 칩에 접속된 2개 이상의 전기 접속 단자로 이뤄진 전자 부품을 주조 또는 사출 성형하고, 이어서 보다 더 큰 발광 다이오드(Light Emitting Diode; 이후로 "LED"라 지칭함) 최종 몰드에서 적어도 국부적으로 다시 주조 또는 사출 성형하는 형식으로 최종적으로 응고되기 전에 유동성을 갖는 재료로부터 2개의 주조 및/또는 사출 성형 기법 단계로 광전도 LED 몸체를 제조하는 방법에 관한 것이다.
본 발명의 또 다른 명세는 청구의 범위의 종속항들 및 개략적으로 도시된 실시예에 관한 이후의 설명으로부터 명확히 파악될 수 있을 것이다. 첨부 도면 중에서,
도 1은 LED 몸체의 종단면도이고;
도 2는 전자 부품 하부에서의 도 1의 횡단면도이며;
도 3은 중간 단계 LED의 종단면도이고;
도 4는 중간 단계 LED의 평면도이며;
도 5는 도 1의 평면도이다.
따라서, 본 발명의 목적은 제조된 거의 모든 발광 다이오드가 동일한 광학 특성을 나타내고, 개별 LED 전자 부품의 손상으로 인한 불량품을 회피시키는 광전도 LED 몸체를 제조하는 방법을 개발하는 것이다.
그러한 목적은 청구의 범위의 독립항의 특징에 의해 달성된다. 그를 위해, 제1 주조 및/또는 사출 성형 기법 단계로 제1 유동성 재료를 전자 부품이 적어도 국부적으로 삽입된 예비 몰드에 도입하여 중간 단계 LED를 제조한다. LED 최종 몰드의 내부 측벽과 중간 단계 LED의 외벽 사이에 환형 갭을 형성하면서 중간 단계 LED의 배면이 몰드 바닥에 또는 몰드 바닥 부근에 놓이도록 한 채로 중간 단계 LED를 LED 최종 몰드 내에 배치한다. 제2 주조 및/또는 사출 성형 기법 단계로 제1 또는 제2 유동성 재료를 환형 갭을 경유하여 도입한다.
본 발명에 따른 방법에 의하면, 발광 다이오드를 2개의 등가의 단계로 사출 성형 기법에 의해 제조하게 된다. 그 경우, 처음에 제조된 중간 단계 LED는 이미 높은 성형 정밀도를 가져서 제2 방법 단계로 사출 성형 시에 모든 LED가 유사한 에지 조건하에서 생기게 된다. 그 결과, 모든 LED가 거의 동일한 휘도와 일치된 방사 특성을 갖게 된다.
또한, 중간 단계 LED를 적절히 성형하고 환형 갭을 경유하여 사출 성형함으로써 LED 전자 부품의 손상이 대폭적으로 배제되는 것이 보장되게 된다.
도 1 내지 도 5는 그 광전도 몸체가 사출 성형 기법에 의해 2개 이상의 사출 성형 단계로 제조되는 몰드(30) 내의 큰 체적의 LED(10)를 나타내고 있다.
여기서, 도 1에 도시된 LED(10)는 2개의 몸체(21, 41)로 이뤄진다. 작은 몸체는 중간 단계 LED(41)인 반면에, 그것을 적어도 국부적으로 둘러싸는 예컨대 여기서의 큰 몸체는 성형체(21)로서 지칭된다.
도 1에 따라 LED(10)의 내측 하부 구역에 해당되는 중간 단계 LED(41)는 도 3 및 도 4에 따라 전기 접속 단자(1, 4)를 적어도 국부적으로 둘러싸고, 발광 칩(6), 본딩 와이어(2), 및 반사면 트라프(5)를 완전히 둘러싼다. 마지막의 것은 예컨대 음극(4)의 일부이다. 반사면 트라프(5)에는 칩(6)이 착석된다. 그러한 칩(6)은 본딩 와이어(2)에 의해 양극(1)과 접촉된다.
본 실시예의 중간 단계 LED(41)는 그 공간적 구성에 있어 서로 끼워 맞춰지는 3개의 기하 몸체로 이뤄진다. 하부 기하 몸체는 적어도 대략적인 직육면체이다. 그 부분 영역이 중간 단계 LED(41)의 중심선에 대해 수직하게 정향된 하부 기하 몸체의 외면(42)은 3개의 에지에서 둥글게 된다. 외면의 제4 에지는 둥글게 되는 대신에 평탄한 모따기 면(43)으로서 형성된다. 직육면체는 위쪽 및 아래쪽으로 예컨대 평행한 평면 단부 면에 접경된다. 하부 단부 면은 바닥 면(48)이다. 상부 단부 면(47)에는 절두 원뿔형 외면(44)을 갖는 절두 직원뿔이 연접되고, 그 절두 직원뿔은 직육면체로부터 멀어지면서 테이퍼진다. 여기서, 직육면체는 성형된 절두 직원뿔의 밑면의 직경보다 더 큰 폭을 갖는다. 절두 직원뿔 상에는 돔형 캡(45)이 착석된다. 중간 단계 LED(41)의 종단면에서는 캡(45)과 절두 외면(44) 사이에 예컨대 접선 방향 전이부가 위치된다.
중간 단계 LED(41)의 재료는 사출 성형될 수 있는 투명 열가소성 수지, 예컨대 개질된 폴리메틸메타크릴이미드(polymethylmethacrylimid)(PMMI)와 같은 단색 열가소성 수지(49)이다.
중간 단계 LED(41)는 별개의 사출 성형 공구, 소위 예비 몰드(50)에서 제조된다. 그 경우, 다수의 중간 단계 LED(41)의 전자 부품(1 내지 6)이 하나의 공구에서 사출 성형되는 것이 통상적이다.
중간 단계 LED(41)의 둘레에는 성형체(21)가 배치된다. 그러한 2개의 물체(21, 41) 사이에는 완성된 LED(10)에서는 더 이상 찾아볼 수 없는 분리 이음매(61)가 위치된다. 성형체(21) 또는 완성된 LED(10)는 예컨대 그 초점에 발광 칩(6)이배치되는 포물선의 형태를 갖는다. 칩(6)과 대향된 그 단부 면(22), 소위 주 출광 면은 도 5에 따라 절반 측에서 프레넬 렌즈(Fresnel lens)(23)로서, 그리고 비늘 구조를 갖는 산란 면(24)으로서 각각 형성된다. 주 출광 면(22)은 그 광학적 목적에 따라 간단한 기하학적 곡면, 예컨대 볼록한 형태 또는 오목한 형태를 갖거나, 임의의 자유 형태의 입체 면을 가질 수 있다, 주 출광 면(22)은 원뿔, 피라미드, 반구, 원환체 섹션 등과 같은 개개의 규칙적인 기하 표면 요소의 집합체로서 이뤄질 수도 있다.
도 1에 도시된 성형체(21)의 측방 포물면의 외면은 소위 부 출광 면(25)이다. 부 출광 면(25)은 평활하게 되거나 형상 단면을 가질 수 있고, 거의 모든 임의의 자유 형태 면을 취할 수 있다. 그러한 부 출광 면(25)은 투명 코팅 또는 광투과 코팅을 전면적으로 또는 부분적으로 구비할 수도 있다. 경우에 따라서는, 부 출광 면(25)이 부가의 반사 면으로서 전해 도금에 의해 경면화되기도 한다. 도 1에 도시된 바와 같은 평활한, 예컨대 만곡된 입체 면일 경우에는 별개의 경면화가 없더라도 전반사가 일어날 수 있다.
성형체(21)의 제조를 위해, 다부품 사출 성형 몰드, 소위 LED 최종 몰드(30) 내에 중간 단계 LED를 삽입한다. 다부품 LED 최종 몰드(30)는 도 1에서는 단지 부분적으로만 도시되어 있다. 원통형 및 포물면형 측벽 구역(31, 32)의 일부, 부분 직육면체형 돌출부(26)의 일부, 및 몰드 바닥(38)의 일부를 볼 수 있다.
삽입된 중간 단계 LED(41)는 그 배면(48)으로써 몰드 바닥(38)과 접촉된다. 경우에 따라서는, 배면(48)이 수 밀리미터 정도 몰드 바닥(38)으로부터 이격될 수도 있다. 여기서, LED 최종 몰드(30)의 내부 윤곽의 기하 중심선 및 중간 단계 LED(41)의 중심선은 동일하다.
LED 최종 몰드(30)를 닫은 후에는 사출 성형 전에 LED 최종 몰드(30)의 하부 원통형 측벽 구역(32)과 중간 단계 LED(41)의 외면(42) 사이에 환형 갭(64)이 있는 것을 찾아볼 수 있는데, 그에 관해서는 도 1을 참조하면 된다. 그러한 환형 갭(64)은 도 2에 도시된 횡단면(65)을 갖는다. 사출 성형 동안에는 점도가 낮은 재료(29)가 사출 성형 구역(63)으로부터 LED 최종 몰드(30)로 연속되는 그러한 횡단면을 경유하여 사출 성형되는데, 그에 관해서는 사출 성형 구역(63)과 사출 성형 방향을 나타내는 도 1의 화살표를 참조하면 된다. 경우에 따라서는, 사출 성형 과정을 위해 돌출부(26)의 횡단면을 함께 적신다.
LED 최종 몰드(30)의 충전 시에는 유입된 고온의 플라스틱(29)이 중간 단계 LED(41)의 주위를 흐르게 된다. 그 경우, 액상 플라스틱(29)이 중간 단계 LED(41)의 표면 구역의 플라스틱(49)에 녹아들어 거기에서 2개의 플라스틱(29, 49)이 서로 가교 결합되거나 융합된다. 사출 성형 구역(63)과 사출 성형 방향이 도시된 바와 같을 경우에는 돌입되는 플라스틱(29)이 단지 접선 방향으로만 중간 단계 LED(41)를 지나 흐르고, 그 플라스틱(29)이 전자 부품의 심부까지 녹아들어가지 않는 것이 보장되게 된다. 그럼으로써, 전자 부품(1 내지 6)의 보호가 보장된다. 외면(44)이 외면(42, 43)에 대해 돌발적으로 오프셋되는 것도 그러한 효과를 지원한다. 부가적으로, 외면(44)이 흐름 방향으로 테이퍼지는 것은 의도하지 않게 중간 단계 LED(41)가 제거되는 것을 방지해 준다.
응고 후에는 2개의 물체(29, 49)가 이전의 분리 이음매(61)의 구역에서 광 굴절을 나타내지 않는 균질한 LED 플라스틱 몸체를 형성하게 된다.
단부 면 측에서의 사출 성형에 대한 대안으로서, 성형체(21)의 형성을 위한 플라스틱(29)을 돌출부(26)를 경유하여 환형 갭으로 도입할 수도 있다. 그 경우, 플라스틱(29)을 전자 부품(1, 4)이 놓이는 평면, 즉 도 1 및 도 3에서의 도면 평면에 대해 수직하게 돌출부(26)로 사출 성형한다. 사출 성형 지점은 여기에 도시된 돌출부 면(27)의 무게 중심의 주변 또는 그 하부에 위치된다. 유입된 플라스틱을 중간 단계 LED(41) 쪽으로 흐르는 플라스틱 흐름이 거기서 파괴력을 전개할 수 없을 정도로 돌출부(26)의 대향 외벽에 의해 제동시킨다.
높은 성형 충실도 및 윤곽 정밀도를 얻기 위해, 사출 엠보싱 방법을 적용할 수 있다. 예컨대, 그 렌즈 면 및/또는 산란 면을 구비하는 주 출광 면(22)을 별개로 제조하여 미리 사출 성형 몰드 내에 삽입하는 것도 생각해볼 수 있다. 그것은 부 출광 면(25)에 대해서도 마찬가지이다.
또 다른 대안에서는 예컨대 성형체(21)보다 더 작은 광전도 몸체를 몰드 내의 중간 단계 LED(41)의 상부에 삽입한다. 그 경우, 그러한 광전도 몸체는 예컨대 아직 덜 완성된 부 출광 면을 갖는다. 즉, 그 당시의 그 측면은 LED 최종 몰드(30)에 접하지 않는다. 그런 연후에, 사출 성형 동안 중간 단계 LED(41)와 삽입된 광전도 몸체 사이 및 광전도 몸체와 LED 최종 몰드(30) 사이의 아직 비어 있는 개재 공간이 채워지게 된다. 도입된 플라스틱(29)은 LED 최종 주형(30) 내에 있는 몸체를 높은 성형 정밀도 및 단시간의 주사 시간으로 용해시킨다. 특히, 후자는큰 체적의 저온의 광전도 몸체를 미리 삽입해 둔 것에 기인하는 것으로, 그 경우에 광전도 몸체는 상대적으로 얇은 에지 구역에서만 도입된 액상 플라스틱과 접촉되게 된다.
여기서, 부가적인 사출 엠보싱 방법 단계가 추가될 수도 있다.
물론, 그러한 방법에서는 개별 발광 다이오드 이외에 다수의 LED로 이뤄진 집합체를 제조하는 것도 가능하다.
<도면 부호의 설명>
1 : 접점, 양극, 전극
2 : 본딩 와이어, 알루미늄 와이어
4 : 접점, 음극, 전극
5 : 반사면 트라프
6 : 칩
10 : LED
21 : 성형체, 국부적인 광전도 몸체
22 : 단부 면, 주 출광 면
23 : 프레넬 렌즈
24 : 산란 면
25 : 포물면, 부 출광 면, 평활한 반사면
26 : 부분 직육면체형 돌출부
27 : 26의 측면
29 : 성형체의 재료, 제2 재료
30 : LED 최종 몰드
31 : 포물면형 측벽 구역
32 : 원통형 측벽 구역
33 : 돌출부(26)의 측벽 구역
38 : 몰드 바닥
41 : 중간 단계 LED, 전자 부품 보호체
42 : 국부적인 원통형 평면 외면, 외벽
43 : 모따기 면, 사면, 외벽
44 : 절두 원뿔형 외면, 외벽
45 : 돔형 캡, 외벽
47 : 상부 단부 면, 외벽
48 : 바닥 면, 배면, 외벽
49 : 중간 단계 LED의 재료, 제1 재료
50 : 예비 몰드, 예컨대 다부품 예비 몰드
61 : 분리 이음매
63 : 사출 성형 구역
64 : 환형 갭
65 : 횡단면

Claims (5)

  1. 우선 하나 이상의 발광 칩(6)과 칩(6)에 접속된 2개 이상의 전기 접속 단자(1, 4)로 이뤄진 전자 부품을 주조 또는 사출 성형하고, 이어서 LED 최종 몰드(30)에서 적어도 국부적으로 다시 주조 또는 사출 성형하는 형식으로 최종적으로 응고되기 전에 유동성을 갖는 재료로부터 2개의 주조 및/또는 사출 성형 기법 단계로 광전도 LED 몸체(10)를 제조하는 방법에 있어서,
    - 제1 주조 및/또는 사출 성형 기법 단계로 제1 유동성 재료(49)를 전자 부품(1 내지 6)이 적어도 국부적으로 삽입된 예비 몰드(50)에 도입하여 중간 단계 LED(41)를 제조하고,
    - LED 최종 몰드(30)의 내부 측벽(32)과 중간 단계 LED(41)의 외벽(42, 43) 사이에 환형 갭(64)을 형성하면서 중간 단계 LED(41)의 배면(48)이 몰드 바닥(38)에 또는 몰드 바닥(38) 부근에 놓이도록 한 채로 중간 단계 LED(41)를 LED 최종 몰드(30) 내에 배치하며,
    - 제2 주조 및/또는 사출 성형 기법 단계로 제1 유동성 재료(49) 또는 제2 유동성 재료(29)를 환형 갭(64)을 경유하여 도입하는 것을 특징으로 하는 광전도 LED 몸체의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서, 제1 유동성 재료(49) 또는 제2 유동성 재료(29)를 환형 갭(64)의 몰드 바닥 측 횡단면을 경유하여 LED 최종 몰드(30) 내로 도입하는 것을 특징으로 하는 광전도 LED 몸체의 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서, 제2 유동성 재료(29)를 제1 유동성 재료(49)와 일치시키는 것을 특징으로 하는 광전도 LED 몸체의 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서, LED 최종 몰드(30)의 몰드 바닥(38)에 연접되고 측방에서 환형 갭(64)과 접경되는 측벽 구역(32)을 적어도 환형 갭(64)의 구역에서 원통형으로 형성하는 것을 특징으로 하는 광전도 LED 몸체의 제조 방법.
  5. 제1항에 있어서, 예비 몰드(50)의 중심선을 LED 최종 몰드(30)의 중심선과 일치시키는 것을 특징으로 하는 광전도 LED 몸체의 제조 방법.
KR10-2004-7009951A 2001-12-24 2002-12-23 공간 및 시간적으로 분리된 2개의 단계로 광전도 발광다이오드 몸체를 제조하는 방법 KR20040093674A (ko)

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