KR20120114041A - 글래스 커버를 갖는 ｌｅｄ 패키지 제조 방법 - Google Patents

글래스 커버를 갖는 ｌｅｄ 패키지 제조 방법 Download PDF

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KR20120114041A
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Abstract

글래스 커버의 내면에 형광체를 포함하는 광변환층을 형성하여 균일한 색분포를 갖는 빛을 생성할 수 있는 글래스 커버를 갖는 LED 패키지 제조 방법이 제공된다. 상기 LED 패키지 제조 방법은, 글라스 기판을 마련하는 단계와, 상기 글라스 기판의 일면에 복수의 노출 영역을 갖는 마스크를 형성하는 단계와, 상기 마스크에 의해 노출된 영역의 기판을 소정 깊이로 제거하여 내부 공간을 형성하는 단계와, 상기 내부 공간이 형성된 글라스 기판의 일면에 형광체와 수지재의 혼합물을 균일 분사하여 광변환층을 형성하는 단계와, 상기 내부 공간을 적어도 하나 포함하는 단위 글라스 커버로, 상기 광변환층이 형성된 글라스 기판을 분할하는 단계 및 상기 단위 글라스 커버의 내부 공간 내에 LED칩이 배치되도록, 상기 단위 글라스 커버를 상기 LED 칩이 배치된 배선 기판 상에 부착하는 단계를 포함한다.

Description

글래스 커버를 갖는 ＬＥＤ 패키지 제조 방법{METHOD FOR MANUFACTURING LED PACKAGE HAVING GLASS COVER}
본 발명의 글래스 커버를 갖는 LED 패키지 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 글래스 커버의 내면에 형광체를 포함하는 광변환층을 형성하여 균일한 색분포를 갖는 빛을 생성할 수 있는 글래스 커버를 갖는 LED 패키지 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 발광 다이오드(Light Emitting Diode: LED, 이하 LED라 함)는 주입된 전자와 정공이 재결합할 때 발생하는 에너지를 빛으로 방출하는 다이오드로서, GaAsP 등을 이용한 적색 LED, GaP 등을 이용한 녹색 LED 등이 있다.
근래에는, GaN를 비롯한 질화물을 이용한 질화물 반도체가 그 우수한 물리, 화학적 특성에 기인하여 현재 광전재료 및 전자소자의 핵심 소재로 각광 받으면서, 질화물 반도체 LED가 주목 받고 있다. 질화물 반도체 LED는 녹색, 청색 및 자외선 영역까지의 빛을 생성할 수 있으며, 기술 발전으로 인해 그 휘도가 비약적으로 향상됨에 따라 총천연색 전광판, 조명장치 등의 분야에도 적용되고 있다.
상기 LED는 응용분야에 따라, LED를 탑재하는 다양한 형태의 패키지로 제작되어 적용된다.
특히, LED에서 발광되는 빛이 갖는 고유한 색상을 변환하기 위해, LED 패키지에 형광체를 적용하고 있다. 예를 들어, 백색광을 형성하기 위해 청색의 빛을 발광하는 청색 LED와, 청색 LED 에서 발광된 빛을 백색으로 변환하는 황색 계열의 형광 체를 포함하는 LED 패키지가 제작되고 있다.
종래에, 형광체를 적용한 LED 패키지는, LED가 배치된 영역 주변에 별도의 격벽을 마련하고, 형광체를 포함하는 수지재료를 격벽 내의 공간에 채워 넣는 방식을 적용하였다.
종래의 또 다른 형광체 적용 LED 패키지는, LED칩의 상면만 형광체를 도포하는 방식을 적용하였다.
이러한 종래의 방식 중, 전자의 방식은 패키지에 별도의 격벽을 마련하는 공정이 추가되어 공정이 복잡해지고 제조 비용이 증가하게 되는 문제점이 있다. 또한, 전자의 방식은, 많은 양의 수지 재료 내에 형광체를 균일하게 분포시키기 어려워 LED 패키지에서 발광되는 빛의 색상분포가 균일하지 못하게 되는 문제점이 있다.
후자의 방식은 LED 상면에만 형광체를 도포하기 때문에 LED의 측면으로 방출되는 빛에 대해서는 색상 변환이 이루어지지 못하는 문제점이 있다.
본 발명은, LED 패키지에 형광체를 포함하는 광변환층을 내면에 형성한 글라스커버를 적용함으로써, 공정이나 비용추가 없이 용이하게 균일한 색분포를 갖는 빛을 생성할 수 있는, 글라스 커버를 갖는 LED 패키지 제조 방법을 제공하는 것을 해결하고자 하는 기술적 과제로 한다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 수단으로서 본 발명은,
글라스 기판을 마련하는 단계;
상기 글라스 기판의 일면에 복수의 노출 영역을 갖는 마스크를 형성하는 단계;
상기 마스크에 의해 노출된 영역의 기판을 소정 깊이로 제거하여 내부 공간을 형성하는 단계;
상기 내부 공간이 형성된 글라스 기판의 일면에 형광체와 수지재의 혼합물을 균일 분사하여 광변환층을 형성하는 단계;
상기 내부 공간을 적어도 하나 포함하는 단위 글라스 커버로, 상기 광변환층이 형성된 글라스 기판을 분할하는 단계; 및
상기 단위 글라스 커버의 내부 공간 내에 LED칩이 배치되도록, 상기 단위 글라스 커버를 상기 LED 칩이 배치된 배선 기판 상에 부착하는 단계
를 포함하는 글라스 커버를 갖는 LED 패키지의 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시형태는, 상기 복수의 단위 글라스 커버를 적어도 하나 포함하도록 배선 기판을 분할하여 개별 LED 패키지를 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이 실시형태에서, 상기 배선 기판 상에 부착하는 단계는, 상기 LED 칩과 전기적인 연결을 형성하도록 상기 배선 기판 상면에 형성된 전극 패턴이, 상기 내부 공간으로부터 상기 글라스 커버의 외부까지 연장되어 형성되도록 상기 단위 글라스 커버를 상기 LED칩이 배치된 배선 기판 상에 부착하는 단계일 수 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 다른 수단으로서 본 발명은,
글라스 기판을 마련하는 단계;
상기 글라스 기판의 일면에 복수의 노출 영역을 갖는 마스크를 형성하는 단계;
상기 마스크에 의해 노출된 영역의 기판을 소정 깊이로 제거하여 내부 공간을 형성하는 단계;
상기 내부 공간이 형성된 글라스 기판의 일면에 형광체와 수지재의 혼합물을 균일 분사하여 광변환층을 형성하는 단계;
상기 광변환층이 형성된 글라스 기판의 상기 내부 공간 내에 LED칩이 배치되도록, 상기 광변환층이 형성된 글라스 기판을 상기 LED 칩이 배치된 배선 기판 상에 부착하는 단계; 및
상기 LED 칩을 적어도 하나 포함하는 개별 LED 패키지를 형성하도록 상기 글라스 기판 및 상기 배선 기판을 함께 분할하는 단계
를 포함하는 글라스 커버를 갖는 LED 패키지의 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 개별 LED 패키지는, 상기 LED 칩과 전기적인 연결을 형성하도록 상기 배선 기판 상면에 형성된 전극 패턴과, 상기 배선 기판의 하면에 형성되는 단자부 및 상기 전극 패턴과 상기 단자부를 전기적으로 연결하도록 상기 배선 기판 내에 형성되는 도전성 비아홀을 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 별도의 구조물이나 추가적인 공정없이 LED 패키지에서 방출되는 빛이 균일한 색분포를 갖게 할 수 있다. 특히, 칩온보드(Chip On Board: COB) 방식의 패키지에서 용이하게 색좌표 조절이 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따라 제조된 글라스 커버를 갖는 LED 패키지의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시형태에 따라 제조된 글라스 커버를 갖는 LED 패키지의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시형태에 따른 글라스 커버 제조 공정을 도시한 공정 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시형태에 따른 글라스 커버를 갖는 LED 패키지의 제조 공정을 도시한 공정 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 글라스 커버를 갖는 LED 패키지의 제조 공정을 도시한 공정 단면도이다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부되는 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명의 사상이 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상의 범위 내에 든다고 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따라 제조된 글라스 커버를 갖는 LED 패키지의 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 따라 제조된 LED 패키지(10)는, 기판(13)과, 상기 기판(13)의 상면에 배치된 LED 칩(15)과, 상기 LED 칩(15)을 커버하는 내부 공간(S)을 가지며, 상기 LED 칩(15)이 상기 내부 공간(S) 내에 배치되도록 상기 기판(13) 상에 부착되는 글라스 커버(11) 및 상기 글라스 커버(11)의 내부 공간(S)이 형성하는 표면에 형성되며, 형광체 포함하는 수지로 이루어진 광변환층(12)을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 기판(13)은 그 상면에 LED와의 전기적 연결을 위한 전극 패턴(14)을 포함할 수 있다.
상기 LED 칩(15)은 기판(13)의 상면에 접착 부재를 사용하여 고정될 수 있으며, 구동 전압 및 구동 전류를 인가 받는 전극을 가질 수 있다. LED 칩(15)의 전극은 본딩 와이어(16) 등을 이용하여 기판(13) 상면에 형성된 전극 패턴(14)과 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 글라스 커버(11)는 기판(14) 상에 배치된 LED 칩(15)을 수용하기 위한 내부 공간(S)을 포함할 수 있다. 도 1에서는 글라스 커버(11)의 외관 형상이 직육면체이고 내부 공간(S)의 형상이 절두각추 형상인 예를 도시하고 있으나, 본 발명의 범위 내에서 당업자에 의해 다양한 변형이 가능할 것이다. 예를 들어, 커버(11)의 외관 또는 내부 공간(S)의 형상이 반구형으로 형성될 수도 있다.
상기 광변환층(12)은 상기 글라스 커버(11)의 내부 공간(S)에 의해 형성된 표면에 형성되어, LED 칩(15)으로부터 방출되는 광의 색상을 변환하여 한다. 상기 광변환층(12)은 형광체를 포함하는 수지재료로 이루어질 수 있다. 특히, 제조 공정에서, 상기 광변환층(12)은 형광체와 수지재의 혼합물을 글래스 커버(11)의 내부 공간 형성 면에 균일 분사하여 형성될 수 있다.
도 1에 도시된 실시형태는, 광변환층(12)이 형성된 개별 글래스 커버(11)를 회로 기판 상의 일영역에 부착된 LED 칩(15)의 상부에 부착하여 광 색상 변환이 이루어지게 할 수 있어 칩 온 보드(COB) 타입에 적용하기 적절하다. 또한, 도 1에 도시된 실시형태는, 기판(13) 상면에서 커버 글라스(11)의 외부로 노출된 전극 패턴을 외부와 와이어(17) 연결할 수 있어, 자체가 하나의 LED 패키지로 사용될 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시형태에 따라 제조된 글라스 커버를 갖는 LED 패키지의 단면도이다.
도 2에 도시된 본 발명의 실시형태에 따른 LED 패키지(20)는, 기판(23) 상에 형성된 전극 패턴(24)과 기판 상에 부착되는 LED 칩(25)과, 내부 공간(S)을 가지며, 내부 공간이 형성하는 면에 광변환층(22)이 형성된 글라스 커버(21)의 구성은 도 1에 도시된 실시형태와 실질적으로 동일하다.
도 2의 실시형태는, 외부와의 전기적 연결을 위한 단자부(27)를 기판(23)의 하면에 형성하고, 도전성 비아홀(28)을 이용하여 상기 단자부(27)를 LED 칩(25)과 와이어(26)를 통해 연결된 기판(23) 상면의 전극 패턴(24)에 전기적으로 연결할 수 있다.
도 2에 도시된 실시형태는, 별도의 기판 상에 단자부(27)를 전기적으로 연결하여 구동 전류 및 구동 전압을 제공받는 LED 패키지로 적용될 수 있다.
본 발명은, 전술한 LED 패키지의 제조 방법도 제공한다. 본 발명의 다양한 실시형태에 따른 LED 패키지의 제조 방법은, 먼저 광변환층을 포함하는 글래스 커버를 제작하고 이를 LED 칩이 장착된 기판에 부착하는 공정으로 이루어질 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시형태에 따른 글라스 커버 제조 공정을 도시한 공정 단면도이다.
먼저, 도 3의 (a)에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시형태에 따른 글라스 커버 제조 공정은, 글라스 기판(31)을 마련하고, 상기 글라스 기판(31)의 일면에 복수의 노출 영역을 갖는 마스크(32)를 형성하는 단계로부터 시작된다.
이어, 도 3의 (b)에 도시한 바와 같이, 상기 마스크(31)에 의해 노출된 영역의 기판을 소정 깊이로 제거하여 내부 공간(S)을 형성한다. 상기 노출된 영역의 제거에는 당 기술분야에서 알려진 다양한 글라스 제거 기법들(예를 들어, 에칭용액을 이용한 글라스 에칭 기법)이 사용될 수 있다.
이어, 도 3의 (c)에 도시한 바와 같이, 형광체와 수지재의 혼합물(33)을 글라스 기판(31)의 내부 공간이 형성된 면에 분사 노즐을 이용하여 균일 분사하여, 도 3의 (d)와 같이 광변환층(33’)을 갖는 글라스 기판을 완성할 수 있다. 형광체와 수지재의 혼합물(33)을 글라스 기판(31)에 분사하여 박막을 형성한 이후에, 광변환층(33’)의 고착을 위해 열 경화 공정을 수가로 수행하여 광변환층(33’)을 갖는 글라스 기판을 완성할 수도 있다.
전술한 도 1 및 도 2의 실시형태에 따른 LED 패키지를 제조하는 공정에서, 도 3의 (a) 내지 (d)에 도시된 글라스 커버 제조 공정이 공통으로 사용될 수 있다. 도 3의 (a) 내지 (d)에 도시된 글라스 커버 제조 공정 이후, 도 1 및 도 2의 실시형태에 따른 LED 패키지 공정이 각각 도 4 및 도 5에 도시된다.
도 4는 도 1에 도시된 실시형태에 따른 LED 패키지의 제조 공정을 도시한 공정 단면도이다.
먼저, 도 1에 도시된 LED 패키지를 제조하는 공정에서는, 도 4의 (a)에 도시한 바와 같이, 도 3의 (d)에 도시된 광변환층(42)이 형성된 글래스 커버(41)를 내부 공간을 포함하는 단위 글라스 커버로 분할하는 과정이 수행된다. 도 4의 (a)에서, 분할된 단위 글라스 커버는 하나의 내부 공간을 갖는 것으로 도시하고 있으나, 적용 분야나 적용되는 패키지의 형태에 따라 단위 글라스 커버는 둘 이상의 내부 공간을 가질 수도 있다.
이어, 도 4의 (b)에 도시한 바와 같이, 상기 단위 글라스 커버(40)의 내부 공간 내에 LED칩(15)이 배치되도록, 상기 단위 글라스 커버(40)를 상기 LED 칩(15)이 배치된 배선 기판(13) 상에 부착한다. 칩 온 보드 타입에서는 단위 글라스 커버(40)를 LED 칩의 상부에 부착함으로써 패키징이 완료될 수 있다.
별도의 회로 기판 상에 적용하기 위한 개별 패키지를 제작하기 위해, 도 4의 (b)에 도시된 것과 같이, 하나의 배선 기판(13) 상에 복수의 LED 패키지를 형성할 수 있도록 복수의 LED 칩(15)과 전극 패턴(16)이 일정 간격 또는 일정 패턴으로 형성하고, 각 LED 칩(15)의 상부에 복수의 단위 글라스 커버(40)를 일정 간격으로 배치할 수 있다.
이어, 도 4의 (c)에 도시한 것과 같이, 배선 기판(13)의 설정된 위치를 분할 하여 도 4의 (d)에 도시한 것과 같은 개별 패키지를 완성할 수 있다.
도 4의 (d)에 도시한 개별 패키지는 다른 회로 기판 상의 다른 부품이나 회로 패턴과 전기적 연결을 형성할 수 있도록 배선 기판(13)의 상부에 전극 패턴(14)이 노출되어야 한다. 이를 위해, 글라스 커버(40)를 부착하는 공정은, 상기 LED 칩(15)과 전기적인 연결을 형성하도록 상기 배선 기판 상면에 형성된 전극 패턴(14)이, 상기 내부 공간으로부터 상기 글라스 커버(40)의 외부까지 연장되어 형성되도록 이루어질 수 있다.
또한, 도 4의 (c) 및 (d)에서는 하나의 LED 패키지에 하나의 글라스 커버가 포함된 LED 패키지를 도시하였으나, 다른 실시형태에서는 복수의 글라스 커버를 포함하는 LED 패키지로 분할될 수도 있다.
도 5는, 도 2에 도시된 본 발명의 실시형태에 따른 LED 패키지의 제조 공정을 도시한 공정 단면도이다.
먼저, 도 1에 도시된 LED 패키지를 제조하는 공정에서는, 도 5의 (a)에 도시한 바와 같이, 도 3의 (a) 내지 (d)와 같은 공정을 통해 제조되는 글래스 커버(50)를 상기 LED 칩(25)이 배치된 배선 기판(23) 상에 부착하는 공정으로부터 시작된다. 글라스 커버(50)는 유리 기판(51)에 복수의 내부 공간이 형성되고 내부 공간이 형성된 면에 형광체를 포함하는 광변환층(52)이 형성된 형태로서 분할되지 않은 형태를 갖는다. 이와 같이, 도 2에 도시된 실시형태의 LED 패키지 제조 공정에서는 글라스 커버(50)를 먼저 분할하는 공정이 생략된다.
이어, 도 5의 (b)에 도시한 바와 같이, 상기 LED 칩을 적어도 하나 포함하는 개별 LED 패키지를 형성하도록 상기 글라스 기판 및 상기 배선 기판을 함께 분할한다. 즉, 도 2도 도시된 실시형태의 LED 패키지는 글라스 커버(50)와 배선 기판(23)을 별도로 분할하지 않고 한번의 공정을 통해 함께 분할할 수 있다.
이러한 분할 공정의 특성 상, 배선 기판(23)의 상면에는 외부와 전기적 연결을 형성할 수 있는 전극 패턴(24)이 노출되지 않는다. 따라서, 이 실시형태에서는, LED 칩에 구동 전압 및 구동 전류를 제공할 수 있도록 별도의 회로 기판에 전기적 연결을 형성할 수 있는 단자부(27)를 배선 기판(23)의 하면에 형성할 수 있다. 단자부(27)는 배선 기판(23) 내부의 도전성 비아홀(28)을 통해 LED 칩의 전극과 전기적으로 연결된 전극 패턴(24)과 전기적으로 연결될 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 별도의 구조물이나 추가적인 공정없이 LED 패키지에서 방출되는 빛이 균일한 색분포를 갖게 할 수 있다. 특히, 칩온보드(Chip On Board: COB) 방식의 패키지에서 용이하게 색좌표 조절이 가능하다.
10, 20: LED 패키지 11, 21: 글래스 커버
12, 22: 광변환층 13, 23: 배선 기판
14, 24: 전극 패턴 15, 25: LED 칩
16, 26: 본딩 와이어 17: 외부 연결 와이어
27: 단자부 28: 도전성 비아홀

Claims (5)

  1. 글라스 기판을 마련하는 단계;
    상기 글라스 기판의 일면에 복수의 노출 영역을 갖는 마스크를 형성하는 단계;
    상기 마스크에 의해 노출된 영역의 기판을 소정 깊이로 제거하여 내부 공간을 형성하는 단계;
    상기 내부 공간이 형성된 글라스 기판의 일면에 형광체와 수지재의 혼합물을 균일 분사하여 광변환층을 형성하는 단계;
    상기 내부 공간을 적어도 하나 포함하는 단위 글라스 커버로, 상기 광변환층이 형성된 글라스 기판을 분할하는 단계; 및
    상기 단위 글라스 커버의 내부 공간 내에 LED칩이 배치되도록, 상기 단위 글라스 커버를 상기 LED 칩이 배치된 배선 기판 상에 부착하는 단계
    를 포함하는 글라스 커버를 갖는 LED 패키지의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 단위 글라스 커버를 적어도 하나 포함하도록 배선 기판을 분할하여 개별 LED 패키지를 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 글라스 커버를 갖는 LED 패키지의 제조 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 배선 기판 상에 부착하는 단계는,
    상기 LED 칩과 전기적인 연결을 형성하도록 상기 배선 기판 상면에 형성된 전극 패턴이, 상기 내부 공간으로부터 상기 글라스 커버의 외부까지 연장되어 형성되도록 상기 단위 글라스 커버를 상기 LED칩이 배치된 배선 기판 상에 부착하는 단계인 것을 특징으로 하는 글라스 커버를 갖는 LED 패키지의 제조 방법.
  4. 글라스 기판을 마련하는 단계;
    상기 글라스 기판의 일면에 복수의 노출 영역을 갖는 마스크를 형성하는 단계;
    상기 마스크에 의해 노출된 영역의 기판을 소정 깊이로 제거하여 내부 공간을 형성하는 단계;
    상기 내부 공간이 형성된 글라스 기판의 일면에 형광체와 수지재의 혼합물을 균일 분사하여 광변환층을 형성하는 단계;
    상기 광변환층이 형성된 글라스 기판의 상기 내부 공간 내에 LED칩이 배치되도록, 상기 광변환층이 형성된 글라스 기판을 상기 LED 칩이 배치된 배선 기판 상에 부착하는 단계; 및
    상기 LED 칩을 적어도 하나 포함하는 개별 LED 패키지를 형성하도록 상기 글라스 기판 및 상기 배선 기판을 함께 분할하는 단계
    를 포함하는 글라스 커버를 갖는 LED 패키지의 제조 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 개별 LED 패키지는, 상기 LED 칩과 전기적인 연결을 형성하도록 상기 배선 기판 상면에 형성된 전극 패턴;
    상기 배선 기판의 하면에 형성되는 단자부; 및
    상기 전극 패턴과 상기 단자부를 전기적으로 연결하도록 상기 배선 기판 내에 형성되는 도전성 비아홀을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 글라스 커버를 갖는 LED 패키지의 제조 방법.
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