KR20170136158A - Uv 플립칩 led 면광원 모듈 - Google Patents
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Abstract
UV 플립칩 LED 면광원 모듈이 개시된다. 다수의 플립칩 LED 면 상에 경화성 수지 또는 무기 박막재료 중 어느 하나를 이용하여 렌즈를 형성한다. 본 발명에 따르면, UV LED를 이용하는 조사기에서 높은 출력 및 높은 균일성을 얻기 위해 다수의 플립칩을 실장하여 광 추출 효율을 개선하고 근접 조사의 작업성을 개선하기 위한 광학 렌즈를 제공할 수 있다.
Description
본 발명은 UV 플립칩 LED 면광원 모듈에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 마이크로솔더링 기법으로 다수의 플립칩 형태의 LED를 대면적 광원으로 제작하고 광 지향성 및 광 추출효율을 개선하기 위해 대면적 광원 상에 렌즈를 설치하는 UV 플립칩 LED 면광원 모듈에 관한 것이다.
UV 광원 모듈은 광원기기, 표면처리용 광원기술, UV LED 광원 응용 기술분야에 적용 가능하고, UV 광원, UV 조사기, 반도체소자, 단파장 발광소자 기술 분야와 관련이 깊다. 최근에는 UV 광 조사기에 적용되어 디스플레이 분야를 비롯한 각종 산업 제조의 표면처리 분야에 이용되기 시작하였고, 관련된 기술 개발이 급성장하고 있다. 또한, AIN 반도체 재료기술의 발전으로 UV LED 및 UV 조사기는 280 nm 파장대역 광원의 Hg 등의 대체광원, 각종 살균용 광원, 특히 수질 개선 분야에까지 그 응용 분야가 확대되고 있다.
종래의 수은, Na, Ga 등 방전관 램프를 사용하는 경우에, 3차원의 거대한 부피를 가지는 기하광학 렌즈를 이용하지 않으면 어려운 점이 있다. 한편, SMD(표면실장소자)를 이용하는 LED 광원모듈의 경우에는, 균일한 조사밀도 특성을 가지는 광원을 만들기 위해서는 보통 3차원 거대 부피를 가지는 기하광학 렌즈를 이용하지 않으면 어려운 점이 있다. 이러한 렌즈는 여러 종류의 렌즈를 조합하거나, 많은 수의 동일한 렌즈를 반복적으로 한꺼번에 사용해야 한다. 따라서 설계시에도 많은 경험적 자료가 필요하며, 나아가, 렌즈를 제작하는 측면에서 자외선에 투과율이 높은 고강도의 재료를 연마 가공해야 하므로 많은 시일이 소요되고, 많은 비용이 소요된다.
최근 선진국에서 개발한 UV 조사기(특히, 소형 UV조사기)는 돔(dome) 타입 LED 램프를 이용하거나 프리즘 형태의 집속 균일화 장치를 이용하는 기술이 개발되고 있으나, 가격 대비 성능비가 좋지 않아 이용성이 떨어진다. 특히 대면적 광원은 조사밀도의 균일성을 확보하기 어려워 근접조사가 불가능하고, 고출력의 조사밀도가 요구되며, 내구성, 방열 특성이 나빠지는 원인이 된다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, UV LED를 이용하는 조사기에서 높은 출력 및 높은 균일성을 얻기 위해 다수의 플립칩을 실장하여 광 지향성을 개선하고, 광 추출 효율 및 근접 조사의 작업성을 개선하기 위한 광학 렌즈를 부착한 UV 플립칩 LED 면광원 모듈을 제공하는 데 있다.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 UV 플립칩 LED 면광원 모듈은, UV 플립칩 LED 면광원 모듈에서, 다수의 플립칩 LED 면 상에 경화성 수지 또는 무기 박막재료 중 어느 하나를 이용하여 렌즈를 형성한다.
상기의 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 UV 플립칩 LED 면광원 모듈은 상기 플립칩 LED 면 상에 구상 또는 타원 형상을 가진 미세 분말을 분사하고 접착하여 렌즈를 형성한다.
상기의 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 UV 플립칩 LED 면광원 모듈은 구상 또는 타원 형태의 미세 렌즈를 제작하여, 상기 미세 렌즈를 굴절율이 다른 경화성 수지와 혼합하여 상기 플립칩 LED 면 상에 필름 형태로 배치한다.
상기의 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 UV 플립칩 LED 면광원 모듈은 상기 렌즈는 상기 플립칩 LED를 경화성 수지에 디핑 및 경화 공정을 통해 렌즈 형태를 형성한다.
상기의 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 UV 플립칩 LED 면광원 모듈은 상기 렌즈는 주조법(cast) 또는 사출법 중 어느 하나의 방법을 이용하여 생성되고, 상기 생성된 렌즈는 경화성 수지를 이용하여 상기 플립칩 LED 면 상에 접착하여 배치한다.
상기의 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 UV 플립칩 LED 면광원 모듈은 석영 또는 사파이어 중 어느 하나를 무반사 코팅 또는 방향성 식각한 평판 평탄 렌즈, 또는 미세 패턴이 생성된 평판 렌즈를 상기 플립칩 LED 면 상에 경화성 수지로 접착하여 상기 렌즈를 배치한다.
상기의 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 UV 플립칩 LED 면광원 모듈은 상기 렌즈는 상기 플립칩 LED 면 상에 증착방법을 이용하여 산화막 또는 질화막 미세 렌즈 형상이 생성된다.
상기의 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 UV 플립칩 LED 면광원 모듈은 상기 렌즈는 상기 플립칩 LED 면 상에 몰딩법을 이용하여 형성한다.
상기의 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 UV 플립칩 LED 면광원 모듈은 상기 몰딩법을 이용하여 돔(dome) 형태의 렌즈를 하나 이상 형성하거나, 돔 형상의 라인(line) 타입형 렌즈를 긴 방향으로 형성한다.
본 발명에 따른 UV 플립칩 LED 면광원 모듈에 의하면, UV LED를 이용하는 조사기에서 높은 출력 및 높은 균일성을 얻기 위해 다수의 플립칩을 실장하여 광 지향성이나 광 추출 효율을 개선하고 근접 조사의 작업성을 개선하기 위한 광학 렌즈를 제공할 수 있다.
도 1은 종래 기술(수평 전극 구조와 수직 전극 구조, 그리고, 플립 칩 구조)의 발광 소자의 구조를 도시한 단면도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 UV 플립칩 LED 면광원 모듈을 도시한 도면,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 UV 플립칩 LED 면광원 모듈에서 캐스팅법으로 제작된 실리콘 돔 렌즈를 도시한 단면도,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 UV 플립칩 LED 면광원 모듈에서 분사 방법으로 제작된 렌즈를 도시한 단면도,
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 UV 플립칩 LED 면광원 모듈에서 생성된 렌즈를 바인더로 결합하여 제작한 필름 형태의 렌즈를 도시한 도면,
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 UV 플립칩 LED 면광원 모듈에서 방향성을 가지는 도파로 형태의 렌즈 형상을 실리콘 수지로 바인딩하여 제작하는 필름 형태의 렌즈를 도시한 도면,
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 UV 플립칩 LED 면광원 모듈에서 마이크로 돔 형태 또는 피리드 형태로 시각화한 렌즈를 도시한 도면,
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 UV 플립칩 LED 면광원 모듈에서 마이크로 돔 형태나 피라피드 형태의 시각 렌즈를 도시한 도면,
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 UV 플립칩 LED 면광원 모듈에서 무반사 코팅 평판 렌즈를 실리콘으로 접합하여 형성한 렌즈를 도시한 도면, 그리고,
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 UV 플립칩 LED 면광원 모듈에서 디스펜싱 방법으로 돔 라인 형태의 렌즈를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 UV 플립칩 LED 면광원 모듈을 도시한 도면,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 UV 플립칩 LED 면광원 모듈에서 캐스팅법으로 제작된 실리콘 돔 렌즈를 도시한 단면도,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 UV 플립칩 LED 면광원 모듈에서 분사 방법으로 제작된 렌즈를 도시한 단면도,
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 UV 플립칩 LED 면광원 모듈에서 생성된 렌즈를 바인더로 결합하여 제작한 필름 형태의 렌즈를 도시한 도면,
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 UV 플립칩 LED 면광원 모듈에서 방향성을 가지는 도파로 형태의 렌즈 형상을 실리콘 수지로 바인딩하여 제작하는 필름 형태의 렌즈를 도시한 도면,
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 UV 플립칩 LED 면광원 모듈에서 마이크로 돔 형태 또는 피리드 형태로 시각화한 렌즈를 도시한 도면,
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 UV 플립칩 LED 면광원 모듈에서 마이크로 돔 형태나 피라피드 형태의 시각 렌즈를 도시한 도면,
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 UV 플립칩 LED 면광원 모듈에서 무반사 코팅 평판 렌즈를 실리콘으로 접합하여 형성한 렌즈를 도시한 도면, 그리고,
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 UV 플립칩 LED 면광원 모듈에서 디스펜싱 방법으로 돔 라인 형태의 렌즈를 도시한 도면이다.
이하에서 첨부의 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 UV 플립칩 LED 면광원 모듈의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명한다.
도 1은 종래 기술(수평 전극 구조와 수직 전극 구조, 그리고, 플립칩 구조)의 발광 소자의 구조를 도시한 단면도이다.
먼저, 질소화합물 반도체 재료인 GaN계 LED는 이종 기판인 사파이어(Al2O3(S)) 기판을 사용하게 되면, 사파이어 기판의 절연체 특성으로 인해 일반적으로 수평 전극 구조를 갖게 된다. 수평 전극 구조 칩은 전류 집중 문제, 사파이어 기판을 통한 방열 문제 및 버퍼층에서의 방사광 재흡수 문제, 특히 고밀도 집적 광원을 제작하는 데 있어 칩 실장시 선 본딩과 렌즈 설치 등의 문제를 가지고 있다.
최근에 양산하기 시작한 수직 전극 구조 칩은 전류 집중 문제 및 방열 문제는 해결할 수 있으나, 상술한 동일한 이유로 선 본딩은 고출력 및 고균일성 특성을 가지는 광원 모듈을 제작하는데 필요한 고도의 직접 광원에 적용하기 어려운 문제점이 있다. 또 SMD(Surface Mount Device) 상태로 집적하는 방법이 있지만, 조사 분포의 균일 특성 및 고출력의 광원 특성을 얻기에는 집적할 수 있는 SMD나 SMD 중의 칩 수가 현저히 부족하게 되고, SMD나 SMD 중의 칩의 분배도(단위 면적당 분배 정도)가 낮아 어려움이 발생한다.
한편, 플립칩으로 고집적 실장하여 제작하는 방법을 고려해볼 수 있는데, 리드프레임을 사용하지 않는 이유로 비용면에서는 유리하므로 많은 수의 칩을 사용할 수 있다. 따라서 분배도를 향상시킬 수 있음은 물론, 많은 칩 또는 큰 면적을 사용하게 되므로 구동하는 전류 밀도를 낮출 수 있어 LED 칩의 에너지 효율을 크게 개선할 수 있는 장점이 있다.
반면 회로 기판에서의 광 방사 및 광 집속이 어려워, 칩의 광출력 효율이나 에너지 효율이 떨어져 고출력 광원을 구성하는 데 어려움이 있다. 따라서 렌즈를 설치하여 집속하거나, 광 지향성을 개선하고 광 균일성을 확보하는 방법, 플립칩을 고밀도로 집적 실장하여 저전류에서 고에너지 효율로 구동하는 방법, 그리고, 플립칩의 광출력 효율을 증가시키는 방법이 개발되어야 한다. 본 발명에 따른 UV 플립칩 LED 면광원 모듈에서는 렌즈를 이용하여 광 지향성 개선을 통한 광출력 효율을 높이는 방안을 모색하고자 한다.
종래에는 경화 기술을 위해 UV 광원을 이용하여 튜브 형태의 방전 원리의 램프를 사용하였는데, 방전관과 UV 에너지를 발생하는 수은과 같은 가스를 충진하여 제작하였다. 최근 반도체 재료 기술이 발달하면서, 수십 mW에서 수백 mW 정도 광 출력 특성을 가지는 UV LED가 개발되었으며, 또 UV LED를 이용하는 광원 모듈 및 각 종 조사기가 개발되기 시작하였다.
그러나 5,000 mW/cm2 정도의 고밀도 출력이나 90% 이상의 고 균일성 조사밀도 특성을 가지는 조사기 광원의 개발은 아직 이뤄지지 못하고 있어, 반도체 및 디스플레이, 자동차, 제철소 등의 대량생산 시스템의 대규모 산업생산 공정에 이용할 수 있는 조사기의 광원으로 이용하기에는 한계가 있다.
보통 UV LED에 이용하는 패키지 실장기술로, SMD 타입 또는 포탄형 돔 타입, TO-CAN 타입 등의 패키지를 사용하여 회로 기판에 실장하고 있으나, 이러한 기술로는 상기 고밀도 출력, 고 균일성 조사밀도 특성을 가지는 조사기 광원 제작이 어려우며, 부족한 광 출력의 보완은 불가능하다.
특히, 단일 소자를 패키징하여 사용하는 광원모듈 기술방식에서는, 부족한 광 조사밀도 출력을 해결하기 위해 근접 조사 기술이 필요하지만, 이러한 기술 개발을 위해서는 3차원 거대 부피를 가지는 렌즈의 이용이 불가피하므로, 실제로는 이용에 어려움이 있다.
UV LED를 이용하는 조사기에서, 종래에는 칩을 패키징하여 보통 SMD 소자를 회로기판에 SMT(표면실장)하여 광원모듈을 제작하고, 이 광원모듈을 방열판에 장착하는데, 이때 렌즈는 보통 SMD LED 위에 설치하여 구성하였다. 그러나 이러한 조사기에서는 조사밀도의 고출력 및 고 균일성 특성을 얻는 것이 어렵다. 추가로 광학적 렌즈를 제작 설치할 수 있지만 막대한 비용이 발생하며, 더구나 균일한 조사밀도 특성을 얻기 위해서는 원격조사가 필요하기 때문에 고출력화의 문제와 방열문제 등이 발생한다.
SMD, TO-CAN, 도움타입 형태의 패키지로 실장 구성하는 광원모듈은, 설치 공간이나 제품 부피의 측면에서도, 근접조사를 통한 시스템의 간소화 또는 고출력의 조사밀도 특성을 이용하는데 있어, 균일성을 확보하기 어렵다. 특히 대면적의 면 광원모듈에서 이러한 문제는 작업성의 개선 및 대량 일괄생산, 고 균일성 품질 확보와 관련되어 꼭 해결해야 할 중요한 문제이다.
SMD 및 TO-CAN, 도움 타입 패키지 LED에 설치된 렌즈는 집속성이나 지향성이 부족하므로, 추가로 렌즈를 구성해야 하는 문제와 또 점광원인 LED 광을 균일하게 만들기 위해서는 호모지니아저와 같은 확산 균일화 구조물, 실린더리컬 렌즈 또는 회전대상 렌즈를 구면 또는 비구면, 성형 또는 연마기술을 통해 설치하여야 하며, 따라서 막대한 비용을 렌즈제작에 할애해야 한다.
특히 프리즘 형태의 집속 장치로 렌즈를 구성하는 경우, 조사밀도에 선상의 패턴이 형성되므로 대면적의 면광원 모듈에서 균일성 특성을 얻기 어렵다. 또 모듈러 식의 시스템을 구성하여 여러 개의 시스템을 연결하는 방법으로 대면적을 광원을 구성하기도 하지만, 경계 영역의 비 균일성이나 모듈 간의 비 동일성 등 특성에 문제는 물론, 전원 및 제어와 연관되는 비용의 문제도 발생하게 된다.
COB (Chip On Board) 형태의 광원모듈을 제작하는 경우에는, 수 cm2 정도의 면적을 넓히기에는 한계가 있는데, 보통의 디스펜싱법으로는 목표하는 평탄성을 얻는 문제나, 선 본딩 기술로 실장을 한 후, 트랜스퍼 몰딩이나 인젝션 몰딩으로 통하여 렌즈를 형성해야 하는데, 대면적인 경우 인젝션 압력이 높아지므로 렌즈 균일성이나, 선 본딩이 파손되기 쉬운 문제점이 생긴다.
따라서 본 발명에 따른 UV 플립칩 LED 면광원 모듈은 종래 칩 - 패키징 - 모듈 - 시스템의 공정에서, 패키징 공정을 생략하고 패키지를 실장하여 모듈을 제작하던 공정 대신, 칩을 플립칩으로 하여 금속 기판에 직접 마이크로솔더링 기술로 실장하여 모듈을 제작한다(도 2 참조). 상술한 생략되는 패키징 공정은 전력 공급, 칩 보호, 광 집속, 추출효율 개선, 지향성 등의 렌즈 공정의 특성을 직접 광원모듈에 형성하는 기술로, 특히 대면적 광원모듈에서 다수의 칩에 한꺼번에 렌즈를 형성하는 기술이다. 이때, LED 칩을 실장하여 구성하는 광원에서 1개의 LED 칩 상에 1개의 렌즈를 구성할 수도 있고, 그렇지 않을 수도 있음을 전제로 한다. 또한, 새로운 형태의 렌즈를 제작하는 방법, 특히 새로운 재료인 실리콘(Silicone)이나 무기물 박막을 이용하여 렌즈를 생성 및 배치하는 기술이다.
이러한 기술은 실리콘 재료나 무기물 박막을 이용하므로, 저가의 비용으로 제작이 가능하고, 근접조사 특성을 가져 작업성을 크게 개선할 수 있으며, 특히 광 추출 효율을 개선하여 5,000 mW/cm2 정도의 고출력 조사밀도와 95 % 이상의 조사밀도의 균일성을 확보하는 것이 가능하다.
이는 LED 칩의 표면 근방의 GaN(굴절율 2.4) 층과 공기(굴절율 1) 사이에 실리콘 레진(굴절율 1.5)을 삽입하여 추출 효율을 2배 정도 개선(GaN-공기 전반사 각 24.6도에서, GaN-실리콘 레진에서 전반사 각 38.6도로 증가)하는 원리를 광 지향성 및 광 집속, 광 추출 효율을 개선하기 위한 기초로 한다.
실리콘 수지는 UV 자외선 투과율 특성을 계속적으로 개선하고 있으며, 최근에는 80% 이상의 투과율을 가지는 제품이 개발되었다. 또 점도 및 경화 특성이 개선되어 디스펜싱 및 캐스팅, 성형 등의 공정 특성을 크게 개선하고 있으며, 이러한 실리콘 수지를 이용하는 기술은 종래의 Al2O3(S) 사파이어, 석영(Fused Silica), Fused Glass 등 UV 투과 재료를 이용하는 기술에 비하여 비용이나 작업성이 매우 수월하다.
구체적으로 살펴보면, 본 발명에 따른 UV 플립칩 LED 면광원 모듈은 다수의 플립칩 LED 면 상에 경화성 수지 또는 무기 박막재료 중 어느 하나를 이용하여 렌즈를 형성한다. 경화성 수지는 실리콘이나 에폭시 등을 의미하고, 무기박막재료는 산화막(SiO2)이나 질화막(Si3N4)을 의미하나 이에 한정하는 것은 아니다.
이때, 형성되는 렌즈는 후술하는 바와 같이 다양한 방법을 통해 형성될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 UV 플립칩 LED 면광원 모듈에 형성되는 렌즈는 플립칩 LED 면 상에 구상 또는 타원 형상을 가진 미세 분말을 분사하고 접착하여 형성될 수 있다(도 4 참조). 렌즈를 이룰 수 있는 구상 또는 타원 형상을 가진 미세분말(예를 들어, 경화성 수지나 무기물 등의 렌즈 결정재료)은 분무기를 통해 분사되며, 점도를 제어하여 분사된다.
성형한 구상 또는 타원상의 분말 형태 렌즈를 적절한 굴절율 및 점도의 특성을 가지는 실리콘 수지로 디핑 또는 코팅한 광원모듈의 표면에 도포하거나 분무, 분사하여 렌즈를 제작한다.
또한, 성형한 구상 또는 타원상의 렌즈 형상의 구조체를 실리콘에 혼합하여 디핑 또는 코팅을 하거나, 또는 렌즈 형상의 구조체를 포함하는 다른 굴절율을 가지는 바인더로 혼합하여 제작한 필름 형태의 구조 막을 제작하여 광원모듈에 접착하여 제작할 수 있다(도 5 참조). 이 구조체는 구상 또는 타원상 형태 대신 실린더 렌즈 형상 또는 여러 형상의 광 도파로 형태의 균일한 구조물을 규칙적으로 배치하여 제작한다(도 6 및 도 8 참조).
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 UV 플립칩 LED 면광원 모듈에 형성되는 렌즈는 플립칩 LED를 경화성 수지에 디핑한 후 경화하여 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 UV 플립칩 LED 면광원 모듈에 형성되는 렌즈는 플립칩 주조법(cast) 또는 사출법 중 어느 하나의 방법을 이용하여 생성되고, 생성된 렌즈는 경화성 수지를 이용하여 플립칩 LED 면 상에 접착하여 배치될 수 있다(도 3 참조). 즉, 주조법 또는 사출법 중 어느 하나의 방법을 이용하여 미리 생성된 렌즈는 액상인 경화성 수지를 매개로 플립칩 LED 면 상에 접착되어 경화하여 플립칩 LED 면상에 배치될 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 UV 플립칩 LED 면광원 모듈은 석영 또는 사파이어 중 어느 하나를 무반사 코팅 또는 방향성 식각한 평판 평탄 렌즈, 또는 미세 패턴이 생성된 평판 렌즈를 플립칩 LED 면 상에 경화성 수지로 접착하여 렌즈를 배치할 수 있다(도 7 및 도 9 참조). 큰 면적의 평판 형태의 사파이어 혹은 석영의 결정성을 이용하여 방향성 식각을 하여 오목/볼록한 구조를 제작함으로서 렌즈의 역할을 할 수 있게 한다. 또한, 상술한 바와 같이 형성된 렌즈를 액상인 경화성 수지를 매개로 플립칩 LED 면 상에 접착되어 경화하여 플립칩 LED 면상에 배치될 수 있다.
근접조사하는 경우, 작업성을 개선하기 위해 석영 또는 Fused Silica, Quartz Glass, Al2O3(s) 사파이어 등의 재료를 이용하여 양면에 무반사 코팅만 하여 광원 모듈에 설치하거나, 실리콘 수지 재료를 이용하여 접착 설치하여 제작한다.
Al2O3(s) 사파이어나 고급 석영계 결정재료를 이용하여, 식각의 방법으로 피라미드 형상이나 메시 타입의 도파 구조 또는 패턴 등의 광 추출 구조를 제작하여 광원 모듈에 동일하게 접착 설치하여 제작한다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 UV 플립칩 LED 면광원 모듈에 형성되는 렌즈는 플립칩 LED 면 상에 증착방법을 이용하여 산화막 또는 질화막 미세 렌즈 형상이 생성될 수 있다. 구체적으로, GaN 반도체와 공기 사이의 굴절율 값을 가지는 산화막이나 질화막 등을 증착 방법으로 막을 만들어 몰딩하여 렌즈를 만든다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 UV 플립칩 LED 면광원 모듈에 형성되는 렌즈는 플립칩 LED 면 상에 몰딩법을 이용하여 형성될 수 있다. 특히, 몰딩법을 이용하여 돔(dome) 형태의 렌즈를 하나 이상 형성하거나, 돔 형상의 라인(line) 타입형 렌즈를 긴 방향으로 형성할 수 있다(도 10 참조).
몰딩법이란, 칩을 산소로부터 보호하면서 렌즈를 설치하기 위해 경화성 수지를 이용하여 플립칩 LED를 감싸는 형상으로 설치하고 경화하여 성형하는 방법을 말한다. 일반적으로, 인젝션, 트랜스퍼, 디스펜싱, 포팅 또는 캐스팅 방법 등이 많이 사용된다. 인젝션 및 트랜스퍼 몰딩법은 액체(인젝션)나 1차 경화한 액체(트랜스퍼)를 금형에 넣어 성형하는 방법을 말한다. 추가로, 공압을 이용하는 미세 토출 장치를 디스펜서라 하며, 이를 이용하여 미세량의 경화성 수지를 토출하여 성형하는 방법을 디스펜싱법이라고 한다. 나아가, 포팅법은 주사기를 이용하여 토출하는 방법을 말한다.
주조법(캐스팅) 또는 사출방법으로 렌즈를 제작, 마스터 배치 제조 공정으로 제작한 여러 가지 형태의 렌즈를 실리콘 수지를 매개체로 광원 모듈 위에 설치, 접합하여 렌즈를 제작한다.
또한, LED 면광원 모듈은 실리콘 액체에 디핑(dipping) 한 후, 뒤집어 경화하는데, 이때 온도 변화에 따른 점도 특성이나 중력이 작용하여 렌즈가 형성될 수 있다. 이때 메시(mesh) 형태의 실리콘 액체 수지에 젖지 않는 재료로 제작한 구조물을 설치하여, 자연적으로 광원모듈에 렌즈 형상의 돔 구조물이 형성되도록 한다.
이상의 설명에서 '제1', '제2' 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하기 위해 사용되었지만, 각각의 구성요소들은 이러한 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 즉, '제1', '제2' 등의 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 목적으로 사용되었다. 예를 들어, 본 발명의 권리범위를 벗어나지 않으면서 '제1구성요소'는 '제2구성요소'로 명명될 수 있고, 유사하게 '제2구성요소'도 '제1구성요소'로 명명될 수 있다. 또한, '및/또는'이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함하는 의미로 사용되었다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
Claims (9)
- UV 플립칩 LED 면광원 모듈에서,
다수의 플립칩 LED 면 상에 경화성 수지 또는 무기 박막재료 중 어느 하나를 이용하여 렌즈를 형성하는 것을 특징으로 하는 UV 플립칩 LED 면광원 모듈. - 제 1항에 있어서,
상기 플립칩 LED 면 상에 구상 또는 타원 형상을 가진 미세 분말을 분사하고 접착하여 렌즈를 형성하는 것을 특징으로 하는 UV 플립칩 LED 면광원 모듈. - 제 1항에 있어서,
구상 또는 타원 형태의 미세 렌즈를 제작하여, 상기 미세 렌즈를 경화성 수지와 혼합하여 상기 플립칩 LED 면 상에 필름 형태로 배치하는 것을 특징으로 하는 UV 플립칩 LED 면광원 모듈. - 제 1항에 있어서,
상기 렌즈는 상기 플립칩 LED를 경화성 수지에 디핑한 후 경화하여 형성하는 것을 특징으로 하는 UV 플립칩 LED 면광원 모듈. - 제 1항에 있어서,
상기 렌즈는 주조법(cast) 또는 사출법 중 어느 하나의 방법을 이용하여 생성되고, 상기 생성된 렌즈는 경화성 수지를 이용하여 상기 플립칩 LED 면 상에 접착하여 배치하는 것을 특징으로 하는 UV 플립칩 LED 면광원 모듈. - 제 1항에 있어서,
석영 또는 사파이어 중 어느 하나를 무반사 코팅 또는 방향성 식각한 평판 평탄 렌즈, 또는 미세 패턴이 생성된 평판 렌즈를 상기 플립칩 LED 면 상에 경화성 수지로 접착하여 상기 렌즈를 배치하는 것을 특징으로 하는 UV 플립칩 LED 면광원 모듈. - 제 1항에 있어서,
상기 렌즈는 상기 플립칩 LED 면 상에 증착방법을 이용하여 산화막 또는 질화막 미세 렌즈 형상이 생성되는 것을 특징으로 하는 UV 플립칩 LED 면광원 모듈. - 제 1항에 있어서,
상기 렌즈는 상기 플립칩 LED 면 상에 몰딩법을 이용하여 형성하는 것을 특징으로 하는 UV 플립칩 LED 면광원 모듈. - 제 8항에 있어서,
상기 몰딩법을 이용하여 돔(dome) 형태의 렌즈를 하나 이상 형성하거나, 돔 형상의 라인(line) 타입형 렌즈를 긴 방향으로 형성하는 것을 특징으로 하는 UV 플립칩 LED 면광원 모듈.
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