KR20110074098A - Ｌｅｄ 패키지에 수지를 도포하는 장치와, 이를 이용한 ｌｅｄ 패키지 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 측면에 따른 수지 도포 장치는, 패키지 기판에 실장된 LED 칩에 대해 투광성 수지를 도포하기 전에 LED 칩의 출력광의 광특성을 측정하는 광특성 측정부; 및 상기 광특성 측정부에 의해 측정된 광특성에 따라 수지 도포량을 달리하여 상기 LED 칩에 광변환물질 함유 투광성 수지를 도포하는 수지 도포부를 포함한다.
LED, 투광성 수지, 형광체

Description

ＬＥＤ 패키지에 수지를 도포하는 장치와, 이를 이용한 ＬＥＤ 패키지 제조 방법{Apparatus for applying resine to LED package, and Manufacturing method of LED package using the apparatus}
본 발명은 LED가 실장된 패키지에 수지를 도포하는 장치와 이를 이용한 LED 패키지 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 색좌표 산포를 줄이고 목표 색좌표를 실현하게 하는 수지 도포를 위한 장치 및 이를 이용한 LED 패키지 제조 방법에 관한 것이다.
백색 발광장치 등으로 사용되는 LED 패키지는 일반적으로 패키지 기판부에 실장된 LED 칩 및 전극 연결 부위(예를 들어, 범프 볼 또는 본딩 와이어)의 보호를 위해 투광성 수지(봉지제)를 도포하여 구현된다. 투광성 수지에는 구현하려는 LED 패키지 출력광의 색상에 따라 형광체가 분산되어 있다. LED 패키지의 출력광의 색상은 다양한 형광체 및 수지(예컨대, 실리콘 수지)와 형광체의 배합비, 그리고 여러 종의 형광체를 사용할 경우 형광체들간의 함량비율에 따라 색좌표가 결정된다. 이 경우, 동일한 목표 색상을 갖는 LED 패키지 제품들간에 색산포가 발생하게 된 다. 따라서, 동일한 출력광을 의도하였더라도, LED 패키지 제조 과정중에 불가피하게 발생하는 공정 산포로 인해 LED 패키지 제품들 간에 출력광 색좌표 상의 산포가 발생하고 특히 목표(target) 색좌표 영역을 벗어나는 불량이 발생할 수 있다.
도 1은 통상의 LED 패키지 제조 과정을 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, LED 칩을 패키지 본체 또는 패키지 기판의 실장 영역에 탑재하여 고정하는 다이 본딩(die bonding)한 후(S11) 전극 연결을 위한 와이어 본딩(wire bonding)을 하여(S13) LED 칩을 패키지 기판에 실장할 수 있다. 그리고 나서, 형광체가 분산된 투광성 수지를 LED 칩에 도포하고(S15), 도포된 수지를 경화시킨 후(S16) 개별 LED로 분리하여 LED 패키지를 얻는다. 최종적으로 불량 여부 등을 판별하기 위해 LED 패키지를 테스트한다(S19).
그러나, 동일 공정을 통해 제조되었더라도 LED 패키지의 광특성 중 색좌표 특성은 다양한 원인에 의해 산포를 가지게 된다. 이로 인해 원하는 제품 사양을 벗어나는 LED 패키지 제품들이 발생하며, 이는 수율 저하 및 제조 원가 상승을 유발하게 된다.
도 2는 동일 제품군 LED 패키지들의 CIE 1931 색좌표계 상에서의 색좌표 산포 및 이에 따른 불량 발생을 보여주고 있다. 도 2의 색좌표 그래프에 나타난 바와 같이 동일 제품(동일 제품 모델) LED들은 색좌표 상에서 분포를 나타내는데, 목표 색좌표 영역을 벗어나서 색좌표 불량이 발생하기도 한다. 이러한 LED 패키지들간의 색좌표 산포는 LED 칩 자체의 광특성(예컨대, LED 칩 출력광의 피크 파장 혹은 주파장) 산포에 의할 수도 있고, 칩 이외의 패키지 요소들의 특성 산포나 구조적 산포에 의할 수도 있다.
본 발명의 과제는 색좌표 산포를 줄이고 색좌표 목표 구현 능력을 증대시킬 수 있는, LED 패키지에 수지를 도포하는 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 과제는 색좌표 산포를 줄이고 색좌표 목표 구현 능력을 증대시킬 수 있는 LED 패키지 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 수지 도포 장치는 패키지 기판에 실장된 투광성 수지 미도포 상태의 LED 칩의 출력광의 광특성을 측정하는 광특성 측정부; 및 상기 광특성 측정부에 의해 측정된 광특성에 따라 수지 도포량을 달리하여 광변환물질을 함유하는 투광성 수지(광변환물질 함유 투광성 수지)를 상기 LED 칩에 도포하는 수지 도포부를 포함한다.
본 발명의 실시형태에 따르면, 상기 광특성 측정부는 상기 LED 칩의 출력광의 파장을 측정할 수 있다. 특히, 상기 광특성 측정부는 상기 LED 칩의 출력광의 주파장(dominant wavelength) 또는 피크 파장(peak wavelength)를 측정할 수 있다. 상기 광특성 측정부에 의해 측정된 파장이 클수록 상기 수지 도포부에 의해 도포되는 광변환물질 함유 투광성 수지의 도포량은 클 수 있다. 상기 광특성 측정부는 상기 LED 칩의 출력광의 색좌표를 측정할 수도 있다.
본 발명의 실시형태에 따르면, 상기 수지 도포부는 상기 광특성 측정부에 의해 측정된 LED 칩의 출력광의 광특성 결과에 따른 적정 수지도포량을 산출하는 수지 도포량 산출부; 및 상기 수지 도포량 산출부에 의해 산출된 수지 도포량으로 상기 LED 칩에 광변환물질 함유 투광성 수지를 도팅(dotting)하는 디프펜서 유닛을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 LED 패키지 제조 방법은, 패키지 본체에 LED 칩을 실장하는 단계; 상기 패키지 본체에 실장된 LED 칩의 출력광의 광특성을 측정하는 단계; 상기 측정된 광특성에 따라 수지 도포량을 정하고, 그 정해진 수지 도포량으로 광변환물질 함유 투광성 수지를 상기 LED칩에 도포하는 단계를 포함한다. 또한, 상기 LED 칩에 도포된 투광성 수지를 경화하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시형태에 따르면, 상기 광특성을 측정하는 단계는 상기 LED 칩의 출력광의 파장을 측정하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 LED 칩의 파장은 주파장 또는 피크 파장일 수 있다. 상기 광특성을 측정하는 단계에서 측정된 파장이 클수록 상기 투광성 수지 도포 단계에서 도포되는 수지의 도포량은 클 수 있다. 상기 LED 칩의 출력광의 광특성을 측정하는 단계는 상기 LED 칩의 출력광의 색좌표를 측정하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 수지 도포전 개별 LED 제품의 광특성에 따라 수지 도포량을 달리하여 LED 칩에 광변환물질 함유 투광성 수지를 도포함으로써, 원하는 목표 색좌표를 용이하게 구현할 수 있게 되고, 색산포나 색좌표 산포를 효과적으로 줄일 수 있게 된다. 이로써 LED 패키지의 불량율을 저감시키고 제조 수율을 높일 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지의 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로만 한정되는 것은 아니다. 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.
도 3은 본 발명의 실시형태에 따른 수지 도포 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다. 이러한 수지 도포 장치(100)는, LED 칩(13)이 패키지 기판(11)에 실장된 패키지 구조(10)에 대해 적용될 수 있다. 도 3을 참조하면, 수지 도포 장치(100)는 광특성 측정부(110)와 수지 도포부(150)를 구비한다. 광특성 측정부(110)는, 패키지 기판(11)에 실장된 LED 칩(13)의 출력광의 광특성을 측정한다. 특히, 광특성 측정부(110)는 LED 칩(13)의 주파장 또는 피크 파장과 같은 파장을 측정할 수 있다. 수지 도포부(150)는 광특성 측정부에 의해 측정된 광특성 결과에 따라 수지 도포량을 달리 정하여 투광성 수지(50)를 LED 칩(13)에 도포한다.
일 실시예로서, 광특성 측정부(110)에 의해 측정된 LED 칩(13)의 파장 또는 색좌표와 같은 광특성 데이터는 수지 도포부(150)에 전달될 수 있다. 수지 도포부(150)의 수지 도포량 산출부(151)는 전달된 광특성 데이터에 따라 적정 수지 도포량을 산출할 수 있다. 디스펜서 유닛(153)은 수지 도포량 산출부(151)에 의해 산출된 수지 도포량으로 광변환물질 함유 투광성 수지(50)를 LED 칩(13)에 도팅(dotting)할 수 있다. 이 수지(50)에 함유된 '광변환물질'은 예를 들어 형광체와 같이 LED 칩의 방출광에 의해 여기되어 다른 파장의 빛을 내는 물질이다.
이와 같이 수지 도포전의 LED 패키지 구조(10)에서 방출되는 출력광의 광특성을 측정하고 그 측정 데이터에 따라 수지 도포량을 달리하여 광변환물질 함유 투광성 수지를 LED 칩(13)에 도포함으로써, 최종 LED 패키지(수지 도포된 패키지) 제품들의 출력광의 색좌표 산포를 줄일 수 있다. 개별 LED 칩의 출력광의 광특성 산포에도 불구하고 기존에는 동일한 수지 도포량을 적용함으로써 최종 LED 패키지 역시 출력광의 색좌표 산포를 상당한 정도의 산포도로 나타내었다. 그러나, 본 실시형태에서는, LED 칩(13)의 출력광의 광특성 산포에 따라 수지 도포량을 달리 적용함으로써 최종 LED 패키지 제품들 간의 색좌표 산포를 줄일 수 있게 된다. 이는 수지 포량에 따라 최종 LED 패키지의 출력광의 색좌표가 달라지기 때문이다. 예를 들 어, 형광체와 같은 광변환물질을 함유하는 수지의 도포량이 커질수록 최종 LED 패키지의 출력광의 색좌표의 x 좌표(cie x) 및 y 좌표(cie y)는 증가할 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 각 LED 패키지 제품에 대해 수지 도포량이 동일할 경우, LED 칩(13)의 출력광 파장(λ)(주파장 또는 피크 파장)이 커짐에 따라 색좌표계(예컨대, CIE 1931 색좌표계) 상의 x 좌표(cie x) 및 y 좌표(cie y)는 감소할 수 있다. 따라서, LED 칩 출력광의 광특성 측정후, 파장(λ)이 상대적으로 클 경우에는 광변환물질 함유 수지 도포량을 상대적으로 크게 하고 파장(λ)이 상대적으로 작을 경우에는 광변환물질 함유 수지 도포량을 상대적으로 작게 함으로써, 최종 LED 패키지의 색좌표를 일정하게 할 수 있게 된다. 이 경우에는, 광특성 측정부(110)에 의해 측정된 LED 칩(13)의 파장(λ)이 클수록 수지 도포부(150)에 의한 수지 도포량은 크게 된다.
예를 들어, 도 5에 도시된 바와 같이, "A" nm의 파장(주파장 또는 피크 파장)을 갖는 LED 칩에 대해서는 "a"의 수지 도포량을 도포하고, "B" nm의 파장을 갖는 LED 칩에 대해서는 "b"의 수지 도포량을 도포할 수 있다. 도 5와 같은 LED 칩 파장과 적정 수지 도포량의 관계는 미리 설정되어, 광특성 측정부(110)의 측정 데이터에 따라 적정 수지 도포량이 자동 산출될 수 있게 할 수도 있다.
광특성 측정부(110)는 LED 칩(13)의 출력광의 파장 대신에 또는 파장과 함께 LED 칩(13)의 색좌표를 측정할 수도 있다. 측정된 LED 칩(13)의 색좌표로부터 주파장을 산출할 수도 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 상술한 실시형태의 수지 도포 장치(100)를 이용하여 LED 패키지를 제조함으로써 최종 LED 패키지 제품들의 색좌표 산포가 감소될 수 있다(도 2와 비교). 제조된 LED 패키지 제품들의 색좌표를 목표 색좌표 영역 내에 있게 할 수 있을 뿐만 아니라, 정밀한 수지 도팅량 제어를 통해 목표 색좌표 영역 내의 최적의 색좌표 영역(G)안으로 색좌표 분포를 감소시킬 수도 있다. 혹은, 최적의 색좌표 영역(G) 내에 있는 제품(M)의 비율을 높이고 최적의 색좌표 영역(G)을 벗어나는 (하지만 목표 색좌표 영역 내에 있는) 제품들(L, N)의 비율을 줄일 수도 있다.
도 7은 본 발명의 실시형태에 따른 LED 패키지 제조 방법을 개략적으로 설명한 흐름도이다. 도 7의 LED 제조 공정, 특히 광특성 측정(S104) 및 수지 도포(S105) 공정은 상술한 수지 도포 장치(100)를 이용하여 수행될 수 있다.
도 7을 참조하면, 먼저 패키지 기판에 LED 칩을 다이본딩(S101)하고, 전극 연결을 위한 와이어 본딩(S103)하여 LED 칩을 패키지 기판에 실장한다. 와이어본딩 대신에 LED 칩을 뒤집어 범프 볼 등에 연결시켜 실장하는 플립 칩 본딩도 가능하다. 그 후, 도 3을 참조하여 상술한 바와 같이 LED 칩(103)의 광특성을 측정한 다(S104). 광특성은 파장(주파장 또는 피크 파장 등)일 수도 있고 색좌표일 수도 있다. 그 후, 측정된 LED 칩(13) 광특성에 따라 수지 도포량을 정하고, 그 정해진 수지 도포량으로 광변환물질 함유 투광성 수지를 LED칩(13)에 도포한다(S105). 이 경우, 도 5에 도시된 바와 같은 LED 칩(13)의 파장(λ)-수지 도포량 관계를 이용할 수 있다. 다음으로, LED 칩(13)에 도포된 투광성 수지를 경화한다(S107). 그 후, 최종적으로 제품 테스트를 실행한다(S109).
본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되지 아니한다. 첨부된 청구범위에 의해 권리범위를 한정하고자 하며, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.
도 1은 종래기술에 따른 LED 패키지 제조 방법을 개략적으로 설명한 도면이다.
도 2는 종래 LED 패키지의 출력광의 색좌표 산포를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시형태에 따른 수지 도포 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 동일한 수지 도포량에 있어서, LED 칩의 출력광의 파장에 따른 LED 패키지의 색좌표 변화의 예를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시형태에 따른 수지 도포 장치에 있어서 LED 칩의 출력광의 파장에 따른 수지 도포량을 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명의 실시형태에 따라 제조된 LED 패키지의 색좌표 분포를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시형태에 따른 LED 패키지 제조 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100: 수지 도포 장치 110: 광특성 측정부
150: 수지 도포부 151: 수지 도포량 산출부
153: 디스펜서 유닛 50: 광변환물질 함유 투광성 수지
10: LED 패키지(수지 도포 전) 11: 패키지 기판
13: LED 칩

Claims (12)

  1. 패키지 기판에 실장된 투광성 수지 미도포 상태의 LED 칩의 출력광의 광특성을 측정하는 광특성 측정부; 및
    상기 광특성 측정부에 의해 측정된 광특성에 따라 수지 도포량을 달리하여 상기 LED 칩에 광변환물질 함유 투광성 수지를 도포하는 수지 도포부를 포함하는 수지 도포 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 광특성 측정부는 상기 LED 칩의 출력광의 파장을 측정하는 것을 특징으로 하는 수지 도포 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 광특성 측정부는 상기 LED 칩의 출력광의 주파장 또는 피크 파장를 측정하는 것을 특징으로 하는 수지 도포 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 광특성 측정부에 의해 측정된 파장이 클수록 상기 수지 도포부에 의해 도포되는 광변환물질 함유 투광성 수지의 도포량은 큰 것을 특징으로 하는 수지 도포 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 광특성 측정부는 상기 LED 칩의 출력광의 색좌표를 측정하는 것을 특징으로 하는 수지 도포 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 수지 도포부는,
    상기 광특성 측정부에 의해 측정된 LED 칩의 출력광의 광특성 결과에 따른 적정 수지도포량을 산출하는 수지 도포량 산출부; 및
    상기 수지 도포량 산출부에 의해 산출된 수지 도포량으로 상기 LED 칩에 광변환물질 함유 투광성 수지를 도팅하는 디프펜서 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 수지 도포 장치.
  7. 패키지 본체에 LED 칩을 실장하는 단계;
    상기 패키지 본체에 실장된 LED 칩의 출력광의 광특성을 측정하는 단계; 및
    상기 측정된 광특성에 따라 수지 도포량을 정하고, 그 정해진 수지 도포량으로 광변환물질 함유 투광성 수지를 상기 LED칩에 도포하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 패키지 제조 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 LED 칩에 도포된 투광성 수지를 경화하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 패키지 제조 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 광특성을 측정하는 단계는 상기 LED 칩의 출력광의 파장을 측정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 패키지 제조 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 LED 칩의 출력광의 파장은 주파장 또는 피크 파장인 것을 특징으로 하는 LED 패키지 제조 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 광특성을 측정하는 단계에서 측정된 파장이 클수록 상기 투광성 수지 도포 단계에서 도포되는 수지의 도포량은 큰 것을 특징으로 하는 LED 패키지 제조 방법.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 LED 칩의 출력광의 광특성을 측정하는 단계는 상기 LED 칩의 출력광의 색좌표를 측정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 패키지 제조 방법.
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