KR20080055549A - Ｌｅｄ 패키지 제조방법 - Google Patents

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KR20080055549A
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Abstract

LED의 색좌표의 변경이 없고, 여러 종류의 형광체를 사용하여도 균일한 색분포로 발광하며, 형광체 사용량을 감소시키고, 광량의 손실을 방지할 수 있으면서, LED 패키지의 구조에 관계없이 적용될 수 있는 LED 패키지 제조방법이 제안된다. 본 발명의 LED 패키지 제조방법은 LED 칩의 표면에 형광체가 분산되어 있는 형광체 페이스트를 분사하여, LED 칩 표면에 형광체 막을 형성하는 단계; 및 LED 칩을 투광성 몰딩 수지로 봉지하는 단계;를 포함한다.
발광 다이오드, 형광체

Description

ＬＥＤ 패키지 제조방법{Method for manufacturing LED package}
도 1은 종래의 제조방법에 따라 제조된 LED 패키지의 단면이다.
도 2a 내지 도 2e는 본 발명의 일 실시형태에 따른 LED 패키지의 제조방법의 설명에 제공되는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시형태에 따라 LED 패키지 세트에 포함된 복수의 LED 칩에 형광체 페이스트를 분사하는 과정을 나타내는 도면이다.
도 4a 내지 도 4e는 본 발명의 일 실시형태에 따른 LED 패키지의 제조방법의 설명에 제공되는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시형태에 따라 회로기판상에 위치한 복수의 LED 칩에 형광체 페이스트를 분사하는 과정을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시형태에 따라 서브마운트 상에 실장된 LED 칩에 형광체 페이스트를 분사하는 과정을 나타내는 도면이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100 : LED 패키지
110, 210, 310, 610 : 리드 프레임
120, 220, 320, 620 : 패키지 본체
180 : 형광체
130, 230, 330, 630 : 반사판
410, 510 : 기판
140, 240, 340, 440, 540, 640 : LED 칩
420, 520 : 전극 패턴
150, 250, 350, 450, 550, 650 : 와이어
280, 380, 480, 580, 680 : 형광체 페이스트
190, 290, 490 : 몰딩 수지
260, 360, 460, 560, 660 : 마스크
270, 370, 470, 570, 670 : 스프레이
690 : 서브마운트
본 발명은 LED 패키지 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, LED의 색좌표의 변경이 없고, 여러 종류의 형광체를 사용하여도 균일한 색분포로 발광하며, 형광체 사용량을 감소시키고, 광량의 손실을 방지할 수 있으면서, LED 패키지의 구조에 관계없이 적용될 수 있는 LED 패키지 제조방법에 관한 것이다.
발광 다이오드(Light Emitting Diode, 이하, LED라 한다)는 반도체로 이루어진 고체발광소자로서 다른 열변환 발광소자에 비해 안정적이고 신뢰성이 있으며, 그 수명도 길다. 또한, 그 구동은 수 V 정도의 전압과 수십 mA의 전류로도 가능하 므로 소요전력이 작다는 장점이 있어서, 발광소자로서의 그 유용성이 한층 기대되는 분야의 소재이다. 이러한 LED는 다른 발광소자, 예를 들면, 백열전구로부터의 광이 폭넓은 발광스펙트럼을 갖는 것과는 달리 거의 단색광에 가까운 광을 발광한다는 특징이 있다.
최근에는 백색광을 나타내거나 또는 다수의 색구현이 가능한 LED가 개발되었다. 이 중, 백색 LED를 제조하는 방식에는 적색, 녹색, 및 청색의 LED 칩을 조합하여 백색을 나타내게 하거나, 또는 특정색의 광을 발광하는 LED 칩과 특정색의 형광을 발광하는 형광체를 조합하는 방식이 있다. 현재 상용화되어 있는 백색 LED는 일반적으로 후자의 방법이 적용된다.
예를 들어, 청색 LED 칩을 황색 형광체가 분산된 몰딩 수지로 봉지함으로써, 백색 LED 패키지를 얻을 수 있다. 청색 LED 칩으로부터 460nm 파장대의 빛이 발생하면, 이 빛을 흡수한 황색 형광체에서 545nm 파장대의 빛이 발생하고, 파장이 상이한 두 빛이 혼색되어 백색광이 출력되는 것이다.
도 1은 이러한 제조방법에 따라 제조된 백색광 LED 패키지(100)의 단면이다.
LED 패키지(100)를 제조하기 위하여, 리드 프레임(110)이 삽입된 컵 형상의 반사판(130)을 갖는 패키지 본체(120)를 형성한다.
반사판(130)을 갖는 패키지 본체(120)는 리드 프레임(110)의 후면 및 상면에 형성되어 LED 패키지(100)의 전체 형상을 형성하고, 특히, 반사판(130)은 LED 칩(140)으로부터의 광을 반사하여 LED 패키지(100)의 발광효율을 향상시킨다. 반사판(130)은 제조된 LED 패키지(100)로부터 원하는 광의 특성을 고려하여 적절히 그 경사를 조절할 수 있다.
리드 프레임(110)상면에는 LED 칩(140)을 실장한다. LED 칩(140)은 와이어(150)을 이용하여 리드 프레임(110)에 연결된다. 와이어(150)를 통하여 LED 칩(140)에는 소정의 전압이 인가될 수 있다.
일단, LED 칩(140)이 위치하면, 그와 조합될 형광체가 LED 패키지(100) 내에 도입되어야 한다. 형광체는 여러가지 종류가 있을 수 있으며, 역시 제조된 LED 패키지(100)로부터 얻고자 하는 광을 고려하여 선택될 수 있다. 형광체(180)는 LED 칩(140)으로부터 발광된 광을 흡수하여, 흡수된 광과 상이한 파장의 광을 발생시킨다. 형광체(180)는 직접 도입되지 않고, 몰딩 수지(190)에 포함되어 도입된다.
몰딩 수지(190)에는 LED 칩(140)으로부터의 광에 영향을 미치지 않도록 하면서, LED 칩(140)을 보호할 수 있도록 하기 위하여 투광성 몰딩 수지가 사용될 수 있다. 몰딩 수지(190)에 형광체(180)를 분산시켜 패키지 본체(120)에 주입하고, 수지가 열경화성 수지인 경우에는 가열한다. 몰딩 수지(190)는 구경이 작은 니들(needle)과 같은 토출장치를 이용하여 토출시켜 반사판(130)으로 이루어지는 몰딩을 채우게 된다. 수지가 경화되면, LED 패키지(100)가 완성된다.
전술한 LED 패키지 제조방법은 다음과 같은 문제점이 있다. 먼저, 에폭시나 실리콘 등의 용액 내에 분산되어있던 형광체가 수지의 경화과정에서 중력에 의하여 바닥에 침전된다. 이 때, 도 1에서와 같이 LED 칩의 측면에는 형광체가 완전히 도포되지 않을 수 있다. 이로 인하여 칩의 옆면에서 나오는 빛은 형광체를 이용하여 변환하기 어려우므로 그 결과 LED 패키지를 통하여 발광되는 광의 색이 전체적으로 동일하지 않게 된다.
또한 LED 칩의 측면에서 나오는 광의 파장 변환을 위하여 LED 칩의 상면에는 더 많은 양의 형광체를 도포시킬 경우 과도하게 많은 형광체로 인해 휘도가 감소하게 된다.
둘째, 여러 종류의 형광체를 사용하는 경우, 예를 들면 자외선 LED에 적색, 녹색, 및 청색 형광체를 혼합하여 사용하는 경우에는 각각의 형광체의 종류에 따라 비중이나 크기가 틀리기 때문에 색의 불균일이 심화되게 된다.
셋째, 빛을 반사시키기 위한 반사판에 침전되는 형광체에 의하여 반사판이 LED 칩으로부터 발광되는 빛을 제대로 반사하지 못해 휘도가 감소하게 된다.
마지막으로, 형광체를 몰딩수지에 혼합하여 LED 패키지 내부를 채우는 방법은 그 공정시간에 따라 중력에 의한 형광체의 침전량이 변화하므로 결국 공정시간에 따른 색좌표의 변화가 발생하게 된다. 따라서, 공정시간이 일정하지 않은 경우에 각 LED 패키지 마다 상이한 색좌표를 나타내게 되어 제품의 불량률을 높이는 원인이 된다.
이에 따라, 보다 적은 양의 형광체를 사용하고, LED로부터 발광되는 광의 색상이 균일하며, 보다 높은 휘도를 나타내는 LED 패키지를 제조하는 방법이 요청되게 되었다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 LED의 색좌표의 변경이 없고, 여러 종류의 형광체를 사용하여도 균일한 색분포로 발광하 며, 형광체 사용량을 감소시키고, 광량의 손실을 방지할 수 있으면서, LED 패키지의 구조에 관계없이 적용될 수 있는 LED 패키지 제조방법을 제공하는 것이다.
이상과 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 패키지 제조방법은, LED 칩의 표면에 형광체가 분산되어 있는 형광체 페이스트를 분사하여, LED 칩 표면에 형광체 막을 형성하는 단계; 및 LED 칩을 투광성 몰딩 수지로 봉지하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
형광체 도포단계에서의 형광체 페이스트는, LED 칩을 선택적으로 노출시키는 마스크를 통하여 분사될 수 있다.
LED 패키지는 백색광을 발광할 수 있다. 이를 위해, LED 칩이 청색광을 발광하고, 형광체는 황색 형광체이거나, LED 칩이 청색광을 발광하고, 형광체는 녹색 형광체 및 적색형광체의 혼합물이거나, 또는 LED 칩이 자외선을 발광하고, 형광체는 청색 형광체, 녹색 형광체 및 적색 형광체의 혼합물일 수 있다.
형광체 페이스트는 휘발성 유기용매 및 수지로 구성된 바인더 물질을 포함할 수 있다.
수지의 함량은 바인더 물질의 전체 중량을 기준으로 하여, 5 중량% 내지 40 중량 %이고, 휘발성 유기용매의 함량은 60 중량% 내지 95 중량%인 것이 바람직하다. 또한, 휘발성 유기용매는 알코올인 것이고, 수지는 폴리비닐부티랄(Polyvinylbutyral, PVB), 실리콘 수지 에폭시 수지 및 하이브리드 실리콘/에폭시 수지로부터 선택되는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 형광체 막 도포단계 전에, LED 칩을 반사판을 구비한 LED 패키지 본체에 실장하는 단계;를 더 포함한다.
본 발명의 또다른 실시예에 따르면, 형광체 막 도포단계 전에, LED 칩을 칩 온 보드(Chip On Board, COB) 형태로 회로기판에 직접 실장하는 단계;를 더 포함한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시형태는 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
도 2a 내지 도 2e는 본 발명의 일 실시형태에 따른 LED 패키지의 제조방법의 설명에 제공되는 도면이다. 도 1 및 도 2a 내지 도 2e에 나타나 있는 동일한 명칭의 구성요소는 동일한 기능을 수행하므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.
본 발명의 일 실시형태에서, LED 패키지 제조방법은, LED 패키지 내의 리드 프레임(210)상에 설치된 LED 칩(240)의 표면에 형광체가 분산되어 있는 형광체 페이스트(280)를 분사하여, LED 칩(240) 표면에 형광체 막을 형성하는 단계; 및 LED 칩(240)을 투광성 몰딩 수지(290)로 봉지하는 단계;를 포함한다.
도 2a를 참조하면, 리드 프레임(210) 상에, 패키지 본체(220) 및 반사판(230)이 형성되어 있다. 패키지 본체(220) 및 반사판(230)은 리드 프레임(210)의 상면 및 하면에 소정의 방법, 예를 들면 사출성형과 같은 방법을 통하여 형성될 수 있다.
반사판(230)은 LED 칩(240)으로부터의 광을 반사하여 LED 패키지의 발광효율을 향상시킨다.
그 후, LED 칩(240)은 리드 프레임(210)의 상면에 실장한다(도 2b). LED 칩(140)은 와이어(250)를 이용하여 리드 프레임(210)과 연결된다.
본 제조방법에서는 LED 칩과 형광체를 조합하여 LED의 원래 색상과 다른 색상의 광을 얻는다. 빛의 가법혼색에 따라 기본색인 적색, 녹색, 및 청색 중 하나 이상을 선택하여 혼합하면 원래의 색보다 더 밝은 색을 나타낸다. 예를 들면, 적색 및 녹색 빛을 혼합하면 황색을 나타내는 광을 얻게 된다. 이러한 원리로 최근 그 사용이 가속화되고 있는 백색 광은 각각의 기본색 또는 기본색간의 혼합색을 적절히 혼합하여 얻을 수 있다. 본 발명에 따른 제조방법은 여러 종류의 형광체의 사용에 효과적이므로 백색 LED 패키지의 제조에 더욱 바람직하게 사용될 수 있다.
LED 칩(240)은 여러 종류의 색을 나타낼 수 있다. LED 칩(240)은 각 재료물질의 특성에서 나타나는 고유한 색을 나타낼 수 있는데, 예를 들면, 청색, 녹색, 적색, 황색, 및 등황색을 나타낼 수 있다. LED 칩(240)은 발광을 원하는 색상을 고려하여 당업자가 선택할 수 있음이 자명할 것이다.
또는, LED 칩(240)은 색상이 없는 자외선을 발광하는 LED 칩일 수 있다. 자외선 LED의 경우에는 색상을 나타내지 않으므로 이하에서 설명할 형광체를 다양하게 조합하여 백색광을 나타내도록 할 수 있다.
본 발명에서 사용될 수 있는 LED 칩(240)은 예를 들면, GaP계, GaPAsP계, GaAs계, GaAlAs계, InGaAlP계, GaN계, 및 SiC계 다이오드 중 선택하여 사용할 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
와이어(250)는 LED 칩(240)과 리드 프레임(210) 간의 전기적 연결을 위한 전선이며, LED 패키지에 사용되는 와이어라면 어떤 것이든 사용될 수 있다. 예를 들면, 와이어(250)는 금(gold)선일 수 있다.
도 2c는 리드 프레임(210)상에 LED 칩(240)이 설치되고, 와이어 본딩이 완료되어 형광체를 LED 패키지 내에 제공하는 방법을 설명하는 도면이다.
LED 칩(240)을 선택적으로 노출시키는 마스크(260)가 LED 패키지 상부에 위치한다. 마스크(260)는 LED 칩(240)의 상면 및 측면에 형광체 페이스트(280)를 분사할 수 있도록 구성되어 있다.
마스크(260) 위의 LED 칩(240)의 연장선상에는 스프레이(270)가 위치하여 노즐을 통하여 형광체 페이스트(280)를 LED 칩(240)에 분사한다. 스프레이(270)는 마스크(260) 윗쪽에 위치하여 분사된 형광체 페이스트(280)가 LED 칩(240)의 상면 및 측면에만 도포되도록 한다.
스프레이(270)는 벨 코팅(bell coating) 장비나 에어 젯 스프레이(air jet spray)일 수 있다. 이때 공기의 양과 펌핑되는 용액의 양에 따라 분사되는 액적의 크기가 정해진다. 형광막의 두께는 분사시간을 조절하여 조절될 수 있다.
벨 코팅 장비를 사용하여 분사하는 경우, 전압을 인가하여 분사되기 때문에 칩의 측면부에도 일정하게 막이 형성되게 된다. 그러나, 에어 젯 스프레이의 경우 에는 칩의 측면에도 고르게 막을 형성하기 위해 약간 비스듬하게 분사할 수 있다.
스프레이(270)로부터 분사되는 형광체 페이스트(280)의 양을 조절하면, LED 칩(240)에 도포되는 형광체 막의 두께를 조절할 수 있다.
형광체는 형광체 페이스트(280)에 분산되어 있다. 형광체 페이스트(280)는 휘발성 유기용매 및 수지로 구성된 바인더 물질을 포함한다. 따라서 형광체 페이스트(280)는 형광체를 바인더 물질에 분산시켜 제조될 수 있다.
형광체는 LED 칩(240)으로부터의 광을 흡수하여 형광을 발광하는 물질이다. 형광체는 흡수한 광이 보유하는 에너지와 동일하지 않은 에너지를 갖는 광을 방출하는 것이 일반적이다. 따라서, 흡수한 광과 상이한 파장을 갖는 광을 방출하므로 양자는 상이한 파장을 갖는 다른 색상을 갖게 된다.
형광체의 종류는 LED 칩(240)의 종류에 따라 달라지고, 최종적으로 발광을 원하는 광의 색상에 따라 달라지게 된다.
백색 LED 패키지를 제조하는 경우를 가정하여 보면, LED 칩이 청색광을 발광하는 LED 소자를 포함하면, 형광체는 청색과 혼합하여 백색을 나타내어야 한다. 따나서 사용되는 형광체는 황색 형광체일 수 있다. 또는, 형광체는 녹색 형광체 및 적색 형광체의 혼합물일 수 있다.
만약, LED 칩이 자외선을 발광하는 LED 소자를 포함한다면, 형광체만으로 백색을 나타낼 수 있어야 하므로 형광체는 청색 형광체, 녹색 형광체 및 적색 형광체 의 혼합물을 포함할 수 있다.
형광체는 바인더 물질에 분산된 상태의 형광체 페이스트(280)형태로 LED 칩(240)에 분사된다. 바인더 물질은 휘발성 유기용매 및 수지를 포함할 수 있다.
바인더 물질은 내부에 형광체가 분산될 수 있고 스프레이를 통해 분사될 수 있는 물질이면 어떠한 것이든 사용될 수 있으나, 바람직하게는 휘발성 용액, 특히 휘발성 유기용매를 포함한다. 휘발성 물질, 예를 들면 알코올을 포함하는 경우 LED 칩(240)에 도포된 후에 단시간내에 휘발될 수 있으므로 보다 균일한 형광막이 제조될 수 있다.
수지는 몰딩 수지와 동일한 종류의 수지를 사용할 수 있으나, 이와 달리 폴리비닐 부티랄(Poly Vinyl Butyral, PVB)을 사용하는 것이 바람직하다. 왜냐하면, PVB의 높은 굴절률에 따라 최종적으로 제조된 LED 패키지는 고휘도를 나타낼 수 있으므로 품질향상을 기대할 수 있기 때문이다. 이외에도 몰딩 수지와의 상용성을 고려하여 실리콘, 에폭시 수지 및 실리콘/에폭시 수지를 함께 사용할 수 있다.
바인더 물질의 조성은 분사될 형광체 페이스트(280)의 점도를 고려하여 조절될 수 있다. 바인더 물질내의 수지의 함량은 바인더 물질의 전체 중량을 기준으로 하여, 5 중량% 내지 40 중량 %이고, 휘발성 유기용매의 함량은 60 중량% 내지 95 중량%인 것이 바람직하다. 휘발성 유기용매의 함량이 너무 높으면 형광체 페이스트를 LED 칩에 분사하는 경우, 측면에 형광체막이 형성되기 어려울 수 있고, 반대로 너무 낮은 경우 수지의 함량이 높아 스프레이(270)의 노즐을 통하여 분사되는 것이 어려울 수 있다.
도 2d는 형광체 페이스트(280)가 분사되어 LED 칩(240)에 형광체 막이 도포 된 상태를 나타내고 있다. 형광체 페이스트(280) 즉, 형광체 막은 LED 칩(240)의 상면 및 측면을 균일하게 둘러싸고 있다. 형광체 페이스트(280)는 마스크(260)를 사용하여 LED 칩(240)의 측면에만 분사되었기 때문에 리드 프레임(210)이나 반사판(230)에는 도포되지 않는다.
도 2e는 형광체 막이 형성된 LED 칩(240)에 몰딩 수지(290)를 주입한 도면이다. 몰딩 수지(290)에는 형광체들이 포함되지 않았다. 일반적으로 몰딩 수지(290)는 투광성 물질이 사용되므로 LED 칩(240)으로부터의 광이나, 형광체로부터의 광에는 영향을 미치지 않게 된다. 몰딩 수지(290)는 실리콘, 에폭시 수지 및 실리콘/에폭시 수지 중에서 선택될 수 있으나, LED 패키지의 광에 영향을 주지않는 투광성 수지라면 어떤 것이든 사용할 수 있음이 당업자에게 자명할 것이다.
몰딩수지가 열경화성인 경우, 가열하면 경화되고 칩이 몰딩 수지(290)로 봉지되면 LED 패키지가 완성된다.
도 3은 본 발명의 일 실시형태에 따라 LED 패키지 세트에 포함된 복수의 LED 칩에 형광체 페이스트를 분사하는 과정을 나타내는 도면이다. LED 패키지 세트에는 복수의 LED 패키지가 포함된다. 각각의 LED 패키지는 도 2a 내지 도 2b에서 설명한 바와 같이 제조된다.
LED 패키지가 준비되면, 형광체 페이스트(380)를 분사하기 위한 스프레이(370) 및 마스크(360)가 준비된다. 마스크(360)는 LED 패키지 세트상에 위치하는 LED 칩(340)을 선택적으로 노출시키기 위하여 LED 칩(240)의 와이어 본딩 후에 LED 패키지 세트 상에 설치된다. 형광체 페이스트(380)를 포함하는 복수의 스프레 이(370)는 각각의 마스크(360) 아래의 LED 칩(240)에 형광체 페이스트(380)를 분사하고, 형광체 페이스트(380)는 LED 칩(240)의 상면 및 측면에 균일하게 도포된다.
도 4a 내지 도 4e는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 LED 패키지의 제조방법의 설명에 제공되는 도면이다. 도 1, 도 2a 내지 도 2e, 및 도 4a 내지 도 4e에 나타나 있는 동일한 명칭의 구성요소는 동일한 기능을 수행하므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 4a를 참조하면, 회로기판(410) 상에 접속용 ㄴ전극패턴(420)이 형성되어 있다. 전극패턴(420)은 회로기판(410) 상에 실장될 여러 소자들과 회로기판과의 전기적 연결을 위한 패턴이다. 도 4b에서, LED 칩(440)은 전극패턴(420)의 상면에 위치한다. LED 칩(440)은 와이어(450)를 이용하여 전극패턴(420)과 전기적으로 연결된다. 또는, 별도의 와이어(450)를 사용하지 않고, 플립 칩(flip chip) 방식으로 LED 칩(440)에 전극을 설치하고, 전극이 설치된 면을 회로기판(410)상의 전극패턴(420)과 맞물리도록 실장할 수도 있다.
이러한 방식으로 회로기판(410) 상에 LED 칩(440)이 직접적으로 실장되는 경우를 칩 온 보드(Chip On Board, COB) 형태라 한다. COB 형태로 LED 칩(440)이 실장되어 패키징되면, 넓은 지향각으로 빛이 방출될 수 있다.
도 4c는 회로기판(410)에 LED 칩(440)이 실장되고 와이어 본딩이 완료되어 형광체를 LED 칩(440)에 도포하는 방법을 설명하는 도면이다.
LED 칩(440)을 선택적으로 노출시키는 마스크(460)가 LED 칩(440) 상부에 위치한다. 마스크(460)는 LED 칩(440)의 상면 및 측면에 형광체 페이스트(480)를 분 사할 수 있도록 구성되어 있다.
마스크(460) 위의 LED 칩(440)의 연장선상에는 스프레이(470)가 위치하여 형광체 페이스트(480)를 LED 칩(240)에 분사한다. 스프레이(470)는 마스크(260) 윗쪽에 위치하여 분사된 형광체 페이스트(280)가 LED 칩(240)의 상면 및 측면에만 도포되도록 한다.
도 4d는 형광체 페이스트(480)가 분사되어 LED 칩(240)에 형광체 막이 도포된 상태를 나타내고 있다. 형광체 페이스트(480) 즉, 형광체 막은 LED 칩(440)의 상면 및 측면을 균일하게 둘러싸고 있다. 형광체 페이스트(480)는 마스크(460)를 사용하여 분사되었기 때문에 전극패턴(420)이나 이외의 회로기판(410)상에는 도포되지 않는다.
도 4e는 형광체 막이 형성된 LED 칩(440)에 몰딩 수지(490)를 주입하여 LED 칩(440)을 봉지하는 것을 나타내고 있다. 몰딩 수지(490)에는 형광체들이 포함되지 않았다. 몰딩수지는 원하는 형상의 금형을 이용하여 소정의 방법으로 LED 칩(440)을 봉지할 수 있다. LED 칩(440)이 몰딩 수지(490)로 봉지되면 LED 패키지가 완성된다.
도 5는 본 발명의 다른 실시형태에 따라 회로기판(510) 상에 실장된 복수의 LED 칩(440)에 형광체 페이스트(580)를 분사하는 과정을 나타내는 도면이다. 각각의 LED 칩은 도 4a 내지 4b에서 설명한 바와 같이 실장된다.
회로기판(510) 상에 LED 칩(540)이 준비되면, 형광체 페이스트(580)를 분사하기 위한 스프레이(570) 및 마스크(560)가 준비된다. 마스크(560)는 LED 칩(540) 을 선택적으로 노출시키기 위하여 LED 칩(540)의 와이어 본딩 후에 설치된다. 마스크(560)는 와이어(550)와 접촉하지 않을 정도의 높이에 설치되는 것이 바람직하다.
형광체 페이스트(580)를 포함하는 복수의 스프레이(570)는 각각의 마스크(560) 아래의 LED 칩(540)에 형광체 페이스트(580)를 분사하고, 형광체 페이스트(580)는 LED 칩(540)의 상면 및 측면에 균일하게 도포된다.
본 발명은 상술한 바와 같이 LED 패키지 본체의 리드프레임에 직접 LED 칩이 실장되는 형태의 LED 패키지에만 적용되는 것이 아니다. 도 6에는, LED 패키지 본체(620)내의 리드프레임(610)상에 서브마운트(690)가 설치된 후에, 서브마운트(690) 상에 LED 칩(640)이 실장되는 형태의 LED 패키지를 일 예로 들어 본 발명에 따른 제조방법 중, 형광체 페이스트의 분사과정이 설명되고 있다.
LED 칩(640)은 서브마운트(690)와 플립 칩 형태로 본딩되어 있고, 서브마운트(690)에는 전극이 설치되어 리드프레임(610)과 와이어(650)로 연결되어 있다. 서브마운트(690)는 도전체 패턴이 형성된 실리콘 수지일 수 있다. 서브마운트(690)는 고출력 발광소자의 경우, 주입전류가 커질 때 발생하는 열을 방출한다.
본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니라, 첨부된 청구범위에 의해 해석되어야 한다. 또한, 본 발명은 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따라 제조된 LED 패키지는, 형광체가 LED 패키지 내에 균일하게 분포하여, 제조된 LED에서 발광되는 광의 색좌표의 변경이 없고, 여러 종류의 형광체를 사용하여도 역시 균일하게 분포될 수 있어서, 균일한 색분포로 발광할 수 있는 효과가 있다.
또한, 제조공정 중 형광체가 손실되지 않아 전체적인 형광체의 사용량을 감소시키고, 형광체로 인한 반사판의 차폐가 방지되어 이로 인한 광량의 손실을 방지할 수 있는 효과가 있다.
나아가, 본 발명에 따른 제조방법은 LED 패키지의 구조에 관계없이 적용될 수 있는 비교적 간단한 방법이어서, 보다 광범위하게 효율적인 제조방법이 구현되는 효과가 있다.

Claims (14)

  1. LED 칩의 표면에 형광체가 분산되어 있는 형광체 페이스트를 분사하여, 상기 LED 칩 표면에 형광체 막을 형성하는 단계; 및
    상기 LED 칩을 투광성 몰딩 수지로 봉지하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 패키지 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 형광체 도포단계에서 상기 형광체 페이스트는, 상기 LED 칩 상에 배치되어 상기 LED 칩을 선택적으로 노출시키는 마스크를 통하여 분사하는 것을 특징으로 하는 LED 패키지 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 LED 패키지는 백색광을 발광하는 것을 특징으로 하는 LED 패키지 제조방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 LED 칩은 청색광을 발광하는 LED 소자를 포함하고, 상기 형광체는 황색 형광체인 것을 특징으로 하는 LED 패키지 제조방법.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 LED 칩은 청색광을 발광하는 LED 소자를 포함하고, 상기 형광체는 녹색 형광체 및 적색형광체의 혼합물인 것을 특징으로 하는 LED 패키지 제조방법.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 LED 칩은 자외선을 발광하는 LED 소자를 포함하고, 상기 형광체는 청색 형광체, 녹색 형광체 및 적색 형광체의 혼합물인 것을 특징으로 하는 LED 패키지 제조방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 형광체 페이스트는 휘발성 유기용매 및 수지로 구성된 바인더 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 패키지 제조방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 수지의 함량은 상기 바인더 물질의 전체 중량을 기준으로 하여, 5 중량% 내지 40 중량 %이고, 상기 휘발성 유기용매의 함량은 상기 바인더 물질의 전체 중량을 기준으로 하여, 60 중량% 내지 95 중량%인 것을 특징으로 하는 LED 패키지 제조방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 휘발성 유기용매는 알코올인 것을 특징으로 하는 LED 패키지 제조방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 수지는 폴리비닐부티랄(Polyvinylbutyral, PVB), 실리콘수지, 에폭시 수지 및 하이브리드 실리콘/에폭시 수지로부터 선택된 것을 특징으로 하는 LED 패키지 제조방법.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 형광체 막 도포단계 전에,
    상기 LED 칩을 반사판을 구비한 LED 패키지 본체에 실장하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 패키지 제조방법.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 형광체 막 도포단계 전에,
    상기 LED 칩을 칩 온 보드(Chip On Board, COB) 형태로 회로기판에 직접 실장하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 패키지 제조방법.
  13. LED 패키지 본체 세트에 실장된 복수의 LED 칩의 표면에 형광체가 분산되어 있는 형광체 페이스트를 상기 복수의 LED 칩 상에 배치되어 상기 복수의 LED 칩을 선택적으로 노출시키는 마스크를 통하여 분사하여, 상기 복수의 LED 칩 표면에 형 광체 막을 형성하는 단계; 및
    상기 복수의 LED 칩을 투광성 몰딩 수지로 봉지하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 패키지 제조방법.
  14. 회로기판상에 실장된 복수의 LED 칩의 표면에 형광체가 분산되어 있는 형광체 페이스트를 상기 복수의 LED 칩 상에 배치되어 상기 복수의 LED 칩을 선택적으로 노출시키는 마스크를 통하여 분사하여, 상기 복수의 LED 칩 표면에 형광체 막을 형성하는 단계; 및
    상기 복수의 LED 칩을 투광성 몰딩 수지로 봉지하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 패키지 제조방법.
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