KR20130107847A

KR20130107847A - 파장변환물질 도포장치

Info

Publication number: KR20130107847A
Application number: KR1020120029971A
Authority: KR
Inventors: 최선열; 이동훈
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2012-03-23
Filing date: 2012-03-23
Publication date: 2013-10-02

Abstract

본 발명은 파장변환물질 도포장치에 관한 것으로, 일측에 개구부가 형성된 케이스; 상기 개구부를 통해 선단부가 외부로 돌출 형성된 가이드팁; 상기 케이스 내부에 회전가능하게 설치되며 서로 기어에 의해 치합되는 공급롤러 및 회수롤러; 및 양단이 상기 공급롤러와 상기 회수롤러에 각각 연결되어 상기 가이드팁의 선단부를 경유하며, 베이스 필름의 일면에 파장변환물질이 도포된 파장변환물질 필름;을 포함으로써, 반도체 발광소자에 적용되는 파장변환물질의 양을 정밀하게 조정할 수 있는 효과를 기대할 수 있다.

Description

파장변환물질 도포장치{APPARATUS FOR WAVELENGTH CONVERSION MATERIAL COATING}

본 발명은 파장변환물질 도포장치에 관한 것이다.

발광다이오드(Light emitting diode; LED)와 같은 반도체 발광소자는 소자 내에 포함되어 있는 물질이 빛을 발광하는 소자로서, 접합된 반도체의 전자와 정공이 재결합하며 발생하는 에너지를 광으로 변환하여 방출한다. 이러한 LED는 현재 조명, 표시장치 및 광원으로서 널리 이용되며 그 개발이 가속화되고 있는 추세이다.

특히, 최근 그 개발 및 사용이 활성화된 질화갈륨(GaN)계 발광다이오드를 이용한 휴대폰 키패드, 사이드 뷰어, 카메라 플래쉬 등의 상용화에 힘입어, 최근 발광다이오드를 이용한 일반 조명 개발이 활기를 띠고 있다. 대형 TV의 백라이트 유닛 및 자동차 전조등, 일반 조명 등 그의 응용제품이 소형 휴대제품에서 대형화, 고출력화, 고효율화된 제품으로 진행하여 해당 제품에 요구되는 특성을 나타내는 광원을 요구하게 되었다.

이와 같이, 반도체 발광소자가 대량생산됨에 따라, 제조공정에서 도포되는 파장변환물질의 양이 정밀하게 조정되지 못하여, 제조되는 발광다이오드의 색산포가 균일하지 못한 문제점이 발생하고 있다.

본 발명의 일실시 형태의 목적 중의 하나는 반도체 발광소자에 도포되는 파장변환물질의 양을 정밀하게 조정하는 데 사용될 수 있는 파장변환물질 도포장치를 제공하는 데에 있다.

본 발명의 일실시예에 의한 파장변환물질 도포장치는 일측에 개구부가 형성된 케이스; 상기 개구부를 통해 선단부가 외부로 돌출 형성된 가이드팁; 상기 케이스 내부에 회전가능하게 설치되며 서로 기어에 의해 치합되는 공급롤러 및 회수롤러; 및 양단이 상기 공급롤러와 상기 회수롤러에 각각 연결되어 상기 가이드팁의 선단부를 경유하며, 베이스 필름의 일면에 파장변환물질이 도포된 파장변환물질 필름;을 포함한다.

또한, 상기 파장변환물질은 반경화성 물질에 형광체 또는 양자점이 혼합될 수 있다.

이때, 상기 반경화성 물질은 반경화성(B-stage) 실리콘일 수 있다.

또한, 상기 가이드팁의 선단부에는 상기 파장변환물질 필름을 가열하여 상기 베이스 필름과 상기 파장변환물질을 분리하는 가열부가 형성될 수 있다.

또한, 상기 베이스 필름은 일정한 폭을 가진 띠 형상일 수 있으며, 상기 베이스 필름은 폭방향으로 일정한 간격의 눈금이 표시된 것일 수 있다.

또한, 케이스의 전면부에는 가이드팁을 경유하는 상기 파장변환물질 필름에 경화촉매를 분무하는 분무부를 더 포함할 수 있다.

이때, 상기 경화촉매는 백금(Pt) 촉매제일 수 있다.

본 발명의 일실시 형태에 의한 파장변환물질 도포장치는 반도체 발광소자에 적용되는 파장변환물질의 양을 정밀하게 조정할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 파장변환물질 도포장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 파장변환물질 도포장치를 반도체 발광소자에 적용하는 모습을 나타낸 도면이다.
도 3은 도 2의 A부분을 확대한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 파장변환물질 도포장치의 파장변환물질 필름을 나타낸 도면이다.
도 5는 도 4의 파장변환물질 필름이 가이드팁의 선단부를 경유하는 모습을 나타낸 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 설명한다.

이러한 실시예는 본 발명에 대하여 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범위를 예시하기 위해 제공되는 것이다. 그러므로 본 발명은 이하의 실시예들에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 특허청구범위가 제시하는 다양한 형태로 구현될 수 있다. 따라서, 도면에 도시된 구성요소들의 형상, 크기 및 두께 등은 보다 명확한 설명을 위하여 과장될 수 있으며, 도면 상에서 실질적으로 동일한 구성과 기능을 가진 구성요소들은 동일한 참조부호를 사용할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 파장변환물질 도포장치를 개략적으로 나타낸 단면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 파장변환물질 도포장치를 반도체 발광소자에 적용하는 모습을 나타낸 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시형태에 의한 파장변환물질 도포장치(100)는 케이스(10), 선단부(21)가 외부로 돌출 형성된 가이드팁(20), 상기 케이스(10) 내부에 설치된 공급롤러(30)와 회수롤러(40) 및 파장변환물질 필름(50)을 포함한다.

상기 케이스(10)는 전면부에 개구부(11)가 형성되고 내부 공간에는 소정 간격 이격된 두 개의 축(12, 13)이 형성된다. 상기 개구부(11)에는 가이드팁(20)이 결합되며, 상기 케이스(10) 내부 공간의 두 개의 축(12, 13)에는 각각 회수롤러(40)와 공급롤러(30)가 회전 가능하도록 결합된다.

상기 공급롤러(30)와 상기 회수롤러(40)의 외주면에는 각각 기어(31, 41)가 치합되도록 형성되어, 하나의 롤러가 회전하면 다른 하나의 롤러는 반대 방향으로 회전하도록 구성된다. 상기 공급롤러(30)의 기어(31)와 상기 회수롤러(40)의 기어(41)는 서로 직접 치합되도록 구성될 수 있으나, 추가적인 기어를 매개로 치합되도록 구성될 수도 있다.

상기 가이드팁(20)은 상기 케이스(10)의 개구부(11)를 통해 선단부(21)가 노출되도록 결합되며, 상기 가이드팁(20)의 후단부는 상기 개구부(11)의 내측부에 고정결합된다.

도 3에 도시된 바와 같이, 상기 가이드팁(20)의 선단부(21)는 상기 파장변환물질 필름(50)이 경유되는 지점임과 동시에 상기 파장변환물질 필름(50)을 이루는 베이스 필름(51)과 파장변환물질(52)이 분리되는 지점이다.

상기 가이드팁(20)의 선단부(21)에는 상기 베이스 필름(51)과 파장변환물질(52)의 분리가 용이하도록 상기 파장변환물질 필름(50)을 가열하는 가열부(미도시)가 구비될 수도 있다.

상기 파장변환물질 필름(50)은 일정한 폭으로 형성된 띠 형상의 베이스 필름(51)의 일면에 파장변환물질(52)이 도포된 것으로, 상기 파장변환필름(50)의 일단은 상기 공급롤러(30)와 결합되며 타단은 상기 회수롤러(40)에 결합된다. 상기 파장변환필름(50)은 상기 가이드팁(20)을 경유하여 상기 회수롤러(40)에 권취된다.

상기 베이스 필름(51)은 상기 파장변환물질(52)의 캐리어(carrier) 역할을 하도록 마련된다. 상기 베이스 필름(51)의 재질로는 폴리염화비닐(polyvinyl chloride; PVC), 폴리올레핀(polyolefin), 폴리에틸렌테레프탈레이트 (polyethyleneterephthalate; PET), 폴리이미드 (polyimid; PI)등 일반적인 고분자 재질을 사용할 수 있다. 또한, 베이스 필름(51)은 연신 가능한 재질로 구성될 수 있으며, 이 경우, 예를 들어, 폴리올레핀을 사용할 수 있다. 내열성이 필요한 경우, 폴리이미드계의 고분자 재질을 사용할 수도 있다.

또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 베이스 필름(51)에는 폭방향으로 일정한 간격의 눈금이 표시될 수 있으며, 상기 눈금에는 일정한 수열이 반복적으로 표시될 수도 있다. 구체적으로, 도 5에 도시된 바와 같이, 0 ~ 9까지의 숫자가 반복적으로 표시될 수 있다.

이와 같이, 상기 베이스 필름(51)에 눈금 및 숫자를 표시하면, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 선단부(21)를 경유하는 베이스 필름(51)에 표시된 숫자를 판독함으로써, 사용된 파장변환물질(52)의 길이를 파악할 수 있다. 구체적으로, 상기 파장변환물질(52)을 도포하기 시작할 때의 숫자와 도포가 끝날 때의 숫자 또는 간격의 개수를 알면, 눈금 사이의 간격이 일정하므로 사용된 베이스 필름(51)의 길이를 손쉽게 파악할 수 있다.

상기 베이스 필름(51) 상에 형성되는 상기 파장변환물질(52)은 상온에서 반경화 상태이고, 가열시 유동 가능한 수준으로 상 변화하는 반경화성(B-stage) 물질에 형광체 또는 양자점 등과 같은 물질이 분산된 필름일 수 있다. 구체적으로, 상기 반경화성 물질은 B-stage 실리콘일 수 있다. 이때, 상기 파장변환물질(52)은 하나의 층이 적층된 구조일 수 있으나, 다층으로 형성할 수도 있다. 상기 파장변환물질(52)을 다층으로 형성한 경우에 각각의 층에 서로 다른 종류의 형광체 또는 양자점을 포함하게 할 수도 있다.

구체적으로 상기 파장변환물질(52)은 반경화된 수지물질에 형광입자가 혼합되어 이루어지며, 예를 들어, 수지, 경화제 및 경화 촉매 등으로 이루어진 폴리머 바인더에 형광체 또는 양자점들이 혼합되고 반경화된(B-stage) 복합재일 수 있다.

형광체로는 가넷(garnet) 계열 형광체(YAG, TAG, LuAG), 실리케이트 계열 형광체, 질화물계 형광체, 황화물계 형광체, 산화물계 형광체 등이 사용될 수 있으며, 단일종으로 구성되거나 또는 소정 비율로 혼합된 복수종으로 구성될 수 있다.

상기 파장변환물질(52)에 사용되는 수지는 고 접착성, 고 광투과성, 고 내열성, 고 광 굴절율, 내습성 등을 만족할 수 있는 수지종이며, 통상 에폭시(epoxy) 계열이나 무기계 고분자인 실리콘(silicone)이 사용될 수 있다.

고 접착성 확보를 위해서는 접착력 향상을 도모하는 첨가제로서, 예를 들어, 실란(silane)계 물질이 채용될 수 있다. 상기 파장변환물질(52)은 액상의 형태로 베이스 필름(51) 상에 코팅되고, 건조 및 반경화 과정을 거쳐 상온(normal temperature)에서 고체 상태의 성상을 이루게 된다. 부분경화 상태의 파장변환물질(52)에 열이 가해지면, 유동 가능한 수준으로 상변화가 일어난다. 이러한 상태 변화는 반도체 발광소자의 패키징 공정에서 상기 파장변환물질 필름(50)을 반도체 발광소자(L)에 부착시킨 후 열을 가하여, 유동 가능한 상태로 변형시킨 후, 이를 냉각하여 경화시키는 데 사용될 수 있다.

파장변환물질(52)이 요구된 대상에 코팅된 후, 다음의 추가 경화에 의해 여분의 경화가 진행되면 완전 경화된 고체 상태의 구조를 형성하게 된다.

이러한 공정을 위해, 파장변환물질(52)은 상온에서의 모듈러스가 약 100MPa 이상이고, 약 65℃ 이상에서의 모듈러스가 약 20MPa 이하일 수 있다. 보다 구체적으로, 0℃ ~ 25℃의 온도 범위에서의 모듈러스가 약 100Mpa 이상 500Mpa 이하이고, 60℃ ~ 80℃의 온도 범위에서의 모듈러스가 약 0.5Mpa 이상 3Mpa 이하의 값을 가질 수 있다. 보다 바람직하게, 상기 파장변환물질(52)은 약 80℃에서의 모듈러스 값이 약 25℃에서의 모듈러스 값의 1/10 이하의 값을 가질 수 있다.

적정의 모듈러스는 유동성이 생긴 파장변환물질(52)이 관통해야 할 대상, 예를 들어, 와이어 본딩된 반도체 발광소자(L)의 와이어 굵기나 강성에 따라 정해질 수 있다. 일반적으로는 온도 변화에 따른 모듈러스 변화 폭이 큰 것이 공정에 유리할 수 있다. 이러한 물성은 와이어 본딩된 반도체 발광소자(L)를 위에서 누르더라도 와이어의 변형이 발생하지 않는 조건이 된다. 이러한 물성을 확보하기 위해서 수지 물질로 열 경화성 수지 또는 실리콘(silicone) 수지에 열가소성 수지를 혼합하는 구성을 적용할 수 있다.

도 4에서는 상기 파장변환물질 필름(50)의 구조를 개략적으로 보이고 있다. 상기 파장변환물질 필름(50)의 파장변환물질(52)은 도 3에서와 같이 베이스 필름(51) 상에 단일층으로 이루어질 수 있고, 앞서 설명한 바와 같이 복수의 층이 적층된 구조로 이루어질 수 있다. 상기 파장변환물질(52)을 복수의 층으로 구성한 경우에는, 각 층의 수지물질은 서로 다른 특성을 가질 수 있다.

예를 들어, 상층을 이루는 수지물질은 하층을 이루는 수지물질보다 강도가 높은 특성을 갖도록 하여 상기 파장변환물질(52)이 안정적으로 형태를 유지할 수 있도록 할 수 있다. 또한, 반도체 발광소자(L)와 접하는 층을 이루는 수지물질은 상층을 이루는 수지물질보다 점착력이 높은 특성을 갖도록 형성하여 상기 반도체 발광소자(L)와의 접착이 용이하도록 할 수도 있다. 또한, 복수의 층 중 어느 한 층은 형광체 또는 양자점이 함유되지 않은 투명층으로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 파장변환물질(52)은 반경화된 수지물질에서 경화 촉매를 제외한 수지 및 경화제 등으로 이루어진 폴리머 바인더에 형광체 또는 양자점들이 혼합되고 반경화된(B-stage) 복합재를 사용할 수도 있다. 경화 촉매가 포함된 반경화 수지물질의 경우 상온의 공기 중에 노출되면 경화가 이루어지므로, 장기간 보관시에 상기 파장변환물질(52)이 경화될 수 있다. 상기 파장변환물질(52)의 제조시에 경화촉매를 혼합하지 않고 제조하고, 사용시에 경화 촉매가 도포되게 하면, 상기 파장변환물질(52)이 사용되기 전에 경화되는 것을 방지할 수 있다.

상기 파장변환물질(52)에 경화촉매를 도포하기 위해, 상기 케이스(10)의 전면부에는 경화촉매를 분무하기 분무부(60)를 구비할 수 있다.

상기 분무부(60)는 상기 케이스(10)의 상기 개구부(11)의 상부에 위치하여 상기 가이드팁(20)을 경유하는 상기 파장변환물질 필름(50)을 향하여 경화촉매가 분무되어 도포되도록 할 수 있다. 상기 분무부(60)에서 분무되는 경화촉매는 상기 가이드팁(20)의 선단부(21)에 접촉감지센서를 설치하여, 상기 선단부(21)가 상기 파장변환물질(52)을 도포하려는 부분과 접촉한 경우에만 분무되도록 할 수도 있다.이때, 상기 파장변환물질(52)을 이루는 수지물질로 실리콘을 사용한 경우에는 경화촉매로 백금(Pt) 촉매제를 사용할 수 있다.

이와 같은 구성의 파장변환물질 도포장치(100)는 반도체 발광소자(L)에 파장변환물질을 도포하는 공정에서 사용될 수 있다.

구체적으로, 상기 파장변환물질 필름(50)은 초기에 공급롤러(30)에 권취되어 있다가 상기 가이드팁(20)의 선단부(21)을 경유하여 회수롤러(60)에 권취된다. 이때, 파장변환물질 필름(50)이 상기 가이드팁(20)의 선단부(21)를 경유하는 과정에서 상부에서 압력을 가하면, 상기 베이스 필름(51)에서 상기 파장변환물질(52)이 분리되어 반도체 발광소자(L)에 부착되며, 상기 파장변환물질(52)이 제거된 상기 베이스 필름(51)은 회수롤러(40)에 권취되게 된다.

상기 파장변환물질(52)은 일정한 폭을 가지도록 형성되므로, 상기 파장변환물질(52)이 도포되는 길이에 따라 상기 파장변환물질(52)의 양을 조절할 수 있다. 액상의 파장변환물질을 도포하는 방법은 액적의 크기를 정밀하게 조절하는 것이 어려우므로 파장변환물질의 양을 정밀하게 조절하는 것이 어려우나, 본 발명의 실시예와 같이 반경화 상태의 파장변환물질(52)을 도포하면, 그 길이를 조절하는 것만으로 도포되는 파장변환물질(52)의 양을 손쉽게 조절할 수 있다.

구체적으로, 상기 파장변환물질(52)의 길이는 상기 가이드팁(20)의 선단부(21)를 경유하는 상기 베이스 필름(51)에 표시된 수치를 보고 알 수 있다. 도 5에 도시된 베이스 필름(51)의 눈금이 1mm 간격으로 형성된 경우에, 파장변환물질(52)을 도포하기 시작할 때의 눈금이 0이었다면, 선단부(21)를 경유하는 베이스 필름(51)의 눈금은 6이므로, 파장변환물질(52)은 6mm의 길이로 도포가 된 것임을 알 수 있다. 따라서, 베이스 필름(51)에 표시된 수치를 보면, 사용된 파장변환물질(52)의 길이를 손쉽게 파악할 수 있다.

또한, 상기 파장변환물질 도포장치(100)는 제조가 완료되었으나 색산포가 기준에 미치지 못하는 반도체 발광소자(L)에 파장변환물질(52)을 추가하는 공정에도 사용될 수 있다.

10: 케이스
11: 개구부
12, 13: 축
20: 가이드팁
21: 선단부
30: 공급롤러
31: 기어
40: 회수롤러
41: 기어
50: 파장변환물질 필름
51: 베이스 필름
52: 파장변환물질
60: 분무부
L: 반도체 발광소자

Claims

일측에 개구부가 형성된 케이스;
상기 개구부를 통해 선단부가 외부로 돌출 형성된 가이드팁;
상기 케이스 내부에 회전가능하게 설치되며 서로 기어에 의해 치합되는 공급롤러 및 회수롤러; 및
양단이 상기 공급롤러와 상기 회수롤러에 각각 연결되어 상기 가이드팁의 선단부를 경유하며, 베이스 필름의 일면에 파장변환물질이 도포된 파장변환물질 필름;을 포함하는 파장변환물질 도포장치.
제1항에 있어서,
상기 파장변환물질은 반경화성 물질에 형광체 또는 양자점이 혼합된 것을 특징으로 하는 파장변환물질 도포장치
제2항에 있어서,
상기 반경화성 물질은 반경화성(B-stage) 실리콘인 것을 특징으로 하는 파장변환물질 도포장치.
제1항에 있어서,
상기 가이드팁의 선단부에는 상기 파장변환물질 필름을 가열하여 상기 베이스 필름과 상기 파장변환물질을 분리하는 가열부가 형성된 것을 특징으로 하는 파장변환물질 도포장치.
제1항에 있어서,
상기 베이스 필름은 일정한 폭을 가진 띠 형상인 것을 특징으로 하는 파장변환물질 도포장치.
제5항에 있어서,
상기 베이스 필름은 폭방향으로 일정한 간격의 눈금이 표시된 것을 특징으로 하는 파장변환물질 도포장치.
제1항에 있어서,
상기 케이스의 전면부에는 가이드팁을 경유하는 상기 파장변환물질 필름에 경화촉매를 분무하는 분무부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 파장변환물질 도포장치.
제7항에 있어서,
상기 경화촉매는 백금(Pt) 촉매제인 것을 특징으로 하는 파장변환물질 도포장치.