KR20220142581A - A manufacturing method of phosphor chips - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 형광체 제조방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 LED칩에서 방사되는 빛의 파장을 변경하는 색변환부재 등의 형광체를 제조할 때, 대형 형광체 웨이퍼를 작은 크기의 개별 칩으로 분할하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a phosphor. More particularly, it relates to a method of dividing a large-sized phosphor wafer into small-sized individual chips when manufacturing a phosphor such as a color conversion member for changing the wavelength of light emitted from an LED chip.
일본국 공개특허 제 2009-96653 호(2009년 5월 7일 공개, 선행기술문헌)에는 색 변환부재 제조방법이 개시되어 있다. 색 변환부재는 LED칩에서 방사되는 빛의 파장을 변환할 수 있도록 LED칩의 전방에 부착된다. 색 변환부재로서 형광막을 청색 LED에 적용하면 백색 LED를 얻을 수 있다.Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-96653 (published on May 7, 2009, a prior art document) discloses a method for manufacturing a color conversion member. The color conversion member is attached to the front of the LED chip to convert the wavelength of light emitted from the LED chip. When a fluorescent film is applied to a blue LED as a color conversion member, a white LED can be obtained.
선행기술문헌에는 색변환부재를 제조하는 여러 방법 중 하나로서, 유리분말과 형광체분말을 혼합하는 공정, 성형공정, 소성공정, 가압공정, 가공공정 등을 포함하는 공정이 개시된다.(도1 참조)The prior art document discloses a process including a process of mixing glass powder and phosphor powder, a molding process, a firing process, a pressing process, a processing process, etc. as one of several methods for manufacturing a color conversion member. (See FIG. 1 )
통상적으로 색변환부재를 얇고 넓은 판의 형태로 제조한 후 후가공공정에서 이를 여러 개의 작은 형광체로 분할한다. 필요한 크기로 바로 형광체를 만드는 것보다 넓은 형광체 웨이퍼를 만들고 이를 다수로 분할하는 것이 제조에 소요되는 재료, 시간, 공정단계를 절감하는 데 유리하기 때문이다.In general, after manufacturing the color conversion member in the form of a thin and wide plate, it is divided into several small phosphors in a post-processing process. This is because it is advantageous to reduce the material, time, and process steps required for manufacturing by making a wide phosphor wafer and dividing it into multiple pieces rather than directly making the phosphor with the required size.
웨이퍼를 필요한 크기의 형광체로 절단하는 데 주로 다이싱머신을 활용한다. 다이싱머신에는 회전하는 다이싱블레이드가 설치된다. 다이싱블레이드가 회전하는 상태에서 외곽날이 웨이퍼에 파고들도록 이동하면 절단이 이루어진다. 웨이퍼로부터 원하는 모양의 형광체를 형성할 수 있도록, 다이싱블레이드를 직선 또는 곡선경로를 따라 이동시킬 수 있다.A dicing machine is mainly used to cut the wafer into a phosphor of the required size. A rotating dicing blade is installed in the dicing machine. When the dicing blade is rotated and the outer blade moves to penetrate the wafer, cutting is made. The dicing blade may be moved along a straight or curved path to form a phosphor having a desired shape from the wafer.
한편, 한국 공개특허공보 제2016-0116998호에는 차량 헤드 램프용 형광체 플레이트가 개시되어 있다. 이 선행발명은 LED칩의 상측에 구성되는 형광체의 측면에 곡률을 형성함으로써 형광체를 통과하는 광의 직진성을 부여하는 것을 주요 내용으로 한다.Meanwhile, Korean Patent Application Laid-Open No. 2016-0116998 discloses a phosphor plate for a vehicle headlamp. The main content of this prior invention is to provide straightness of light passing through the phosphor by forming a curvature on the side surface of the phosphor configured on the upper side of the LED chip.
본 발명의 실시예들은 색변환부재(형광체) 웨이퍼를 개별 형광체로 분할함과 동시에 다수의 곡면이 형성된 형광체를 일괄적으로 제조할 수 있는 제조공정을 제시함으로써, 광의 직진성이 개선된 형광체를 효율적으로 대량생산하고자 한다.The embodiments of the present invention provide a manufacturing process capable of simultaneously manufacturing a plurality of curved phosphors at the same time by dividing the color conversion member (phosphor) wafer into individual phosphors, thereby efficiently producing phosphors with improved straightness of light. want to mass-produce.
본 발명의 일 측면에 따른 형광체 제조방법은, (1) 다이싱블레이드로 형광체 웨이퍼의 일 표면을 깎아냄으로써 상기 웨이퍼에 복수의 다이싱트렌치가 열을 지어 형성되도록 하는 단계; (2) 상기 웨이퍼의 상기 다이싱트렌치가 형성된 면을 폴리싱패드에 마찰시켜 상기 다이싱트렌치 바깥쪽 측면의 각진 모서리부를 곡면화시키는 단계; (3) 상기 웨이퍼가 LED용 색변환부재인 다수의 형광체로 개별화되도록, 상기 웨이퍼의 상기 다이싱트렌치가 형성된 면의 반대면을 원반형의 그라인더로 소정 두께만큼 깎아내는 단계;를 포함하여, 바깥쪽에 곡면이 형성되어 통과하는 광의 직진성을 향상시키는 형광체를 대량으로 생산할 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a phosphor, comprising the steps of: (1) cutting one surface of a phosphor wafer with a dicing blade so that a plurality of dicing trenches are formed in a row on the wafer; (2) rubbing the surface on which the dicing trench is formed of the wafer with a polishing pad to curved an angled corner of an outer side of the dicing trench; (3) cutting the opposite surface of the wafer to a predetermined thickness with a disk-shaped grinder so that the wafer is individualized with a plurality of phosphors that are color conversion members for LEDs; A phosphor having a curved surface that improves the straightness of passing light can be mass-produced.
또한, 상기 폴리싱패드는 합성섬유 직물로 이루어지며, 상기 각진 모서리부가 상기 폴리싱패드와의 마찰에 의해 마모되면서 곡면화되며, 상기 (2) 단계는, 상기 웨이퍼의 상기 다이싱트렌치가 형성된 면은 하향되고 상기 웨이퍼의 하측에 상기 폴리싱패드가 설치되며, 상기 웨이퍼는 상기 폴리싱패드 측으로 가압되고 상기 폴리싱패드는 회전하면서 상기 모서리부가 마모되도록 할 수 있다.In addition, the polishing pad is made of a synthetic fiber fabric, and the angular corners are curved while being worn by friction with the polishing pad, and in step (2), the surface on which the dicing trench is formed is downward. and the polishing pad is installed on the lower side of the wafer, the wafer is pressed toward the polishing pad and the polishing pad rotates so that the corners are worn.
또한, 상기 폴리싱패드의 상면에 마찰입자가 분산되어 배치되며, 상기 마찰입자는 상기 폴리싱패드와 상기 웨이퍼에 비하여 강성이 높은 재질로서 이루어지며, 상기 (2) 단계에서, 상기 마찰입자가 상기 다이싱트렌치 내부 공간에 밀집하게 됨으로써 상기 모서리부의 마모를 가속하도록 할 수 있다.In addition, friction particles are dispersedly disposed on the upper surface of the polishing pad, and the friction particles are made of a material having a higher rigidity than that of the polishing pad and the wafer. By being dense in the inner space of the trench, it is possible to accelerate the wear of the corner portion.
또한, 상기 (1) 단계와 (2) 단계 사이에, (1-1) 상기 다이싱트렌치 형성 시 상기 다이싱트렌치의 길이방향을 따라 바깥쪽에 형성되며, 상기 다이싱블레이드가 상기 형광체 웨이퍼에 진입할 때 발생되는 상기 웨이퍼를 이루는 입자들의 미세 부스러짐 현상에 따라 상기 웨이퍼 표면측에 발생되는 울퉁불퉁한 부위를 제거하기 위해 상기 다이싱트렌치가 형성된 상기 웨이퍼의 표면을 원반형의 그라인더로 소정 두께만큼 균일하게 제거하는 단계;를 더 포함할 수 있다.Also, between steps (1) and (2), (1-1) when the dicing trench is formed, it is formed outside along the longitudinal direction of the dicing trench, and the dicing blade enters the phosphor wafer. The surface of the wafer on which the dicing trench is formed is uniformly applied to a predetermined thickness with a disk-shaped grinder in order to remove the uneven portions generated on the wafer surface side according to the fine crumbling of particles constituting the wafer generated when It may further include a step of removing;
또한, 상기 웨이퍼의 상기 다이싱트렌치가 형성된 면에 이산화규소 재질의 막을 균일하게 증착시켜 휘도향상층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.The method may further include forming a luminance enhancing layer by uniformly depositing a silicon dioxide film on the surface of the wafer on which the dicing trench is formed.
또한, 상기 다이싱트렌치는 복수의 수직하게 배치되는 다이싱라인들을 따라 형성되어 상기 다이싱라인들 사이에 장차 개별 형광체로 분리될 사각형의 영역들이 형성되며, 상기 (2) 단계는, 상기 모서리부와 상기 사각형의 영역들의 네 모퉁이까지 곡면화되도록 실시되어 상기 사각형 영역이 볼록하게 형성되며, (2-1) 상기 볼록한 사각형 영역의 중심부위에 미세 그라인딩작업을 실시하여 상기 중심부위의 곡면을 평면화하는 단계;를 더 포함할 수 있다.In addition, the dicing trench is formed along a plurality of vertically arranged dicing lines to form rectangular regions to be separated into individual phosphors in the future between the dicing lines. In step (2), the corner portion and to be curved up to the four corners of the quadrangular regions so that the quadrangular region is convex, (2-1) performing a fine grinding operation on the central portion of the convex rectangular region to flatten the curved surface on the central region ; may be further included.
또한, 상기 다이싱블레이드는 바깥쪽으로 갈수록 점차 두께가 얇아지는 베벨형이며, 상기 (1) 단계에서, 상기 다이싱트렌치는 바깥쪽으로 갈수록 폭이 점차 넓어지게 형성되어, 하측으로 갈수록 점차 단면적이 넓어지도록 측면이 경사지게 형성되고, 모서리부는 곡면화된 형광체를 제조할 수 있다.In addition, the dicing blade is of a bevel type whose thickness gradually becomes thinner toward the outside, and in the step (1), the dicing trench is formed to gradually increase in width toward the outside, so that the cross-sectional area gradually increases toward the lower side. The side surface is formed to be inclined, and the corner portion may be curved to manufacture a phosphor.
본 발명에 따르면, 바깥쪽에 경사 또는 곡면이 형성되어 통과하는 빛의 직진성을 향상시킬 수 있는 형광체를 간단한 방법으로 생산할 수 있다.According to the present invention, a phosphor having an inclined or curved surface formed on the outside to improve the straightness of passing light can be produced in a simple way.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 형광체 제조방법의 개략도,
도 2 는 본 발명의 실시예에 따른 형광체 제조방법에 의해 가공된 결과물을 각 단계별로 보인 정면도와 단면도,
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 형광체 제조방법 중 하나의 단계를 보인 정면도와 단면도,
도 5 및 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 형광체 제조방법에 의해 제조된 형광체를 보인 사시도와 단면도,
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 형광체 제조방법에 의해 제조된 형광체를 보인 단면도이다.1 is a schematic diagram of a method for manufacturing a phosphor according to an embodiment of the present invention;
2 is a front view and a cross-sectional view showing the result processed by the method for manufacturing a phosphor according to an embodiment of the present invention at each step;
3 and 4 are a front view and a cross-sectional view showing one step of a method for manufacturing a phosphor according to an embodiment of the present invention;
5 and 6 are a perspective view and a cross-sectional view showing a phosphor manufactured by a method for manufacturing a phosphor according to an embodiment of the present invention;
7 is a cross-sectional view illustrating a phosphor manufactured by a method for manufacturing a phosphor according to another embodiment of the present invention.
이하, 본 발명의 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 설명하도록 한다. 첨부된 도면은 본 발명의 예시적인 형태를 도시한 것으로, 이는 본 발명을 보다 상세히 설명하기 위해 제공되는 것일 뿐, 이에 의해 본 발명의 기술적인 범위가 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The accompanying drawings show exemplary forms of the present invention, which are only provided to explain the present invention in more detail, and the technical scope of the present invention is not limited thereby.
또한, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응되는 구성요소는 동일한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복 설명은 생략하기로 하며, 설명의 편의를 위하여 도시된 각 구성 부재의 크기 및 형상은 과장되거나 축소될 수 있다.In addition, regardless of the reference numerals, the same or corresponding components are given the same reference numerals and redundant description thereof will be omitted, and for convenience of explanation, the size and shape of each component shown may be exaggerated or reduced. have.
한편, 제1 또는 제2등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들이 상기 용어들에 의해 한정되지 않으며, 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별시키는 목적으로만 사용된다.On the other hand, terms including an ordinal number, such as first or second, may be used to describe various components, but the components are not limited by the terms, and the terms refer to one component from another. It is used only for distinguishing purposes.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 형광체 제조방법의 개략도, 도 2 는 본 발명의 실시예에 따른 형광체 제조방법에 의해 가공된 결과물을 각 단계별로 보인 정면도와 단면도, 도 3 및 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 형광체 제조방법 중 하나의 단계를 보인 정면도와 단면도, 도 5 및 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 형광체 제조방법에 의해 제조된 형광체를 보인 사시도와 단면도, 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 형광체 제조방법에 의해 제조된 형광체를 보인 단면도이다. 도시된 웨이퍼(1) 표면의 거칠기, 기울기 등은 실제보다 스케일면에서 과장될 수 있다. 이는 설명의 편의를 도모하기 위한 것이다.1 is a schematic diagram of a method for manufacturing a phosphor according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a front view and a cross-sectional view showing the results processed by the method for manufacturing a phosphor according to an embodiment of the present invention at each step, and FIGS. 3 and 4 are the views A front view and a cross-sectional view showing one step of a method for manufacturing a phosphor according to an embodiment of the present invention, FIGS. 5 and 6 are a perspective view and a cross-sectional view showing a phosphor manufactured by the method for manufacturing a phosphor according to an embodiment of the present invention, and FIG. It is a cross-sectional view showing a phosphor manufactured by a method for manufacturing a phosphor according to another embodiment of the present invention. The illustrated roughness, inclination, and the like of the surface of the
먼저 개별 형광체(11)로 분할될 형광체 웨이퍼(1)를 준비한다. 본 발명은 여러 종류의 형광체(11)에 적용될 수 있지만, 본 실시예에서는 LED발광부재에 적용되는 색변환형광체로서의 형광체(11)를 예로 들어 설명한다. 청색 LED를 백색 LED로 활용하기 위해 칩 또는 막 형태의 형광체(11)가 널리 활용된다. 선행기술문헌에도 개시되어 있는 바와 같이, 형광물질분말과 유리분말에 압축, 소결 등의 공정을 적용해 원반형의 웨이퍼(1)를 제조할 수 있다. 웨이퍼(1)는 사각형으로 제조될 수도 있다.First, a
이 웨이퍼(1)는 실제품에 적용될 크기가 아니므로, 작은 형광체(11)로 분리해야 한다. 또한, 표면이 거칠기도 하고 곡면으로 이루어질 수도 있으므로 평탄화작업을 해야 한다.Since this
도 1에 도시된 <1>과정은 거친 그라인딩(rough grinding) 과정이다. 도 1 및 도 2의 <0>에 도시된 바와 같이 갓 제조된 웨이퍼(1)는, 지지면(G)에 의해 지지되는 바닥면(B)은 평평하지만 윗면(T)은 울퉁불퉁하거나 기울어져 있을 수 있다. 도 2의 <0>에 도시된 바와 같이 가운데는 얇고 바깥쪽은 두꺼워 윗면(T)이 곡면형태를 갖는 경우가 통상적이다. <1>과정에서 그라인더(21)로 윗면(T)을 갈아내면, 도 2의 <1>에 도시된 바와 같이 평평한 윗면(T)을 얻을 수 있다. 그러나 윗면(T)은 아직 미세하게나마 요철을 갖는다. 후에 미세 그라인딩(fine grinding) 작업으로 매끈하게 다듬을 수 있다.Process <1> shown in FIG. 1 is a rough grinding process. As shown in <0> of FIGS. 1 and 2, the freshly manufactured
그라인딩 작업은 표면 그라인더(21)에 의해 이루어질 수 있다. 그라인더(21)는 넓적한 원반형의 디스크가 회전하면서 웨이퍼(1) 표면을 깎아낸다. 그라인딩 작업에 의해 웨이퍼(1)의 두께가 균일하게 점차 감소하게 된다. 그라인더(21)를 이동가능하게 지지하는 지지대, 웨이퍼(1)를 놓는 지지베드, 제어부를 갖춘 기계장비로 그라인딩시스템을 구축할 수 있다.The grinding operation may be performed by the
<2>과정에서는 웨이퍼(1)를 뒤집어 바닥면(B)에 거친 그라인딩 작업을 할 수 있다. 바닥면(B)은 통상적으로 기울어지지 않은 경우가 많지만, 다소 미세요철을 가질 수는 있기 때문에 이 과정을 선택적으로 시행할 수 있다.In the process <2>, a rough grinding operation may be performed on the bottom surface B by turning the
<3>과정에서 다이싱블레이드(25)로 웨이퍼(1)의 윗면(T)을 커팅한다. 그러나, 이는 웨이퍼(1)를 완전하게 절단하여 작은 형광체(11)으로 나누는 것이 아니고 일부의 두께까지만 칼집 내듯이 커팅하여 다이싱트렌치(17)를 형성하는 것이다. 일반적인 폭이 균일한 다이싱블레이드(25)를 활용할 경우 폭이 일정한 다이싱트렌치(17)를 얻을 수 있고, 바깥쪽으로 갈수록 폭이 점차 감소하는 베벨(bevel)형의 다이싱블레이드(25)를 활용할 경우, 바깥쪽으로 갈수록 폭이 점차 넓어지게 형성되는 다이싱트렌치(17)를 얻을 수 있다.In step <3>, the upper surface T of the
웨이퍼(1)의 전체에 걸쳐 여러 개의 직선형 다이싱 라인(13)을 일정 간격을 두고 형성하고 나서, 그 직선과 수직한 방향으로 다시 여러 개의 다이싱 라인(13)을 형성한다. 다이싱 라인들(13) 사이에 형성되는 사각형의 영역이 최종적으로 커팅될 형광체(11)의 폭과 대응된다.A plurality of
이 때, 도 2의 <3>에 도시된 바와 같이 다이싱트렌치(17) 상단의 양 측면 부, 즉 장차 형광체(11)의 측면 상측을 형성할 부위에는 미세부스러짐부(18)가 형성된다. 웨이퍼(1)의 표면은 다이싱블레이드(25)를 가장 앞에서 받아내는 부위이고 웨이퍼(1)와 외부의 경계면이므로 더 많은 재료가 다이싱블레이드(25)의 회전에 의해 떨어져 나가게 된다. 웨이퍼(1)는 여러 알갱이들을 뭉쳐놓은 것인데, 다이싱블레이드(25)가 진입하면서 이 알갱이들이 뜯어져 나가게 되며, 주로 웨이퍼(1)의 표면에서 알갱이들이 불균일하게 뜯겨져 나가게 되는 것이다. 즉, 미세부스러짐부(18)의 대부분이 웨이퍼(1)의 표면 측에 형성된다.At this time, as shown in <3> of FIG. 2 , fine crushed
이 미세부스러짐부(18)는 형광체(11)의 상면 가장자리 및 측면을 울퉁불퉁하게 만드는 원인으로서 이를 없애야 매끈한 형광체(11)를 얻을 수 있다. 더욱이 후술하는 <5>단계에서 폴리싱패드(30)로 형광체(11)에 곡면을 형성하는데, 미세부스러짐부(18)의 울퉁불퉁한 면이 랜덤하게 불균일하게 형성되므로 곡면 또한 불균일하게 만드는 원인이 될 수 있다. 자세한 사항은 후술한다.This fine crushed
이러한 미세부스러짐부(18)를 제거하기 위해 도 1의 <4> 공정에서는 다이싱트렌치(17)의 상면 즉, 웨이퍼(1)의 윗면(T)에 다시 한번 거친 그라인딩한다. 거친 그라인딩이 완료되면 도 2의 <4>에 도시된 바와 같이 미세부스러짐부(18)는 삭제된다. 그러나, 미세요철이 아직까지는 남게 된다. 이 공정에서 너무 거친 그라인더(21)를 사용할 경우 미세부스러짐부(18) 삭제에는 유리하겠지만 거친 표면을 얻게 될 수 있고, 너무 미세한 그라인더(21)를 사용할 경우 경사면을 삭제하는 데 소요되는 작업 시간이 너무 오래 걸리게 될 수 있다. 최종 제품에서 필요한 거칠기, 작업 소요시간, 장비의 신뢰성 등을 고려하여 그라인더(21)의 거칠기를 선택할 수 있다.In order to remove the fine crushed
도 1의 <5> 공정에서는 웨이퍼(1)의 다이싱트렌치(17)가 형성된 면에 폴리싱 작업을 실시한다. 도 1 및 2 의 <5>, 도3에 도시된 바와 같이, 다이싱트렌치(17)가 형성된 면을 하향시키고 이를 폴리싱패드(30)에 밀착시킨다. 폴리싱패드(30)의 아래쪽에는 이를 회전시키는 구동장치(미도시)가 설치될 수 있다. 웨이퍼(1)를 폴리싱패드(30)의 위쪽에 위치시키고 하측으로 가압하여 웨이퍼(1)와 폴리싱패드(30)가 밀착되게 한다. 이 상태에서 폴리싱패드(30)를 고속으로 회전시키면 폴리싱패드(30)와 웨이퍼(1)의 표면이 마찰된다. 마찰에 따라 웨이퍼(1)의 요철부위가 매끈해지게 된다.In step <5> of FIG. 1 , a polishing operation is performed on the surface of the
폴리싱패드(30)는 합성수지 재질 예를 들어, 폴리우레탄 재질의 직물로 이루어질 수 있다. 폴리싱패드(30) 전체에 걸쳐 부드러운 직물이 돌출되어 있어, 폴리싱패드(30)와 웨이퍼(1)를 마찰시키면 웨이퍼(1) 표면의 미세입자들이 떨어져 나가면서 울퉁불퉁한 부위가 매끈하게 다듬어진다. 폴리싱패드(30)의 소재로서 더 거칠고 강성이 높은 금속을 활용하거나 직물이 아닌 파이버(fiber)로서 마찰할 수도 있으나, 좀 더 매끄러운 면을 만들기 위해서는 부드러운 소재를 사용하는 편이 좋다.The
폴리싱패드(30)의 표면에 마찰입자(35)를 뿌려둘 수 있다. 마찰입자(35)는 매우 작은 합성 다이아몬드 파우더 입자들로서 폴리싱패드(30)의 전체에 걸쳐 고르게 배치해두면 폴리싱패드(30)와 웨이퍼(1) 사이에 끼인 상태에서 마찰작용을 도와줄 수 있다. 마찰입자(35)는 미세입자이기에 웨이퍼(1) 표면의 거칠기를 커지게 하지 않고 매끈하게 할 뿐이며, 강성은 높아서 웨이퍼(1)의 마찰을 가속시키는 잇점을 갖는다.The
이렇게 폴리싱패드(30)로 웨이퍼(1)를 폴리싱하면, 웨이퍼(1) 표면의 거칠기가 감소된다. 동시에, 다이싱트렌치(17) 바깥쪽 양 측면의 각진 모서리부(39)가 마모되면서 곡면을 형성하게 된다. 모서리부(39)는 평평한 웨이퍼(1)에 다이싱트렌치(17)를 형성하였기에 자연스럽게 직각으로 형성된다. 이 모서리부(39)는 장차 웨이퍼(1)가 다수의 형광체(11)로 분리되면 각 형광체(11)의 상면과 측면 사이에 해당되는 부위이다.When the
마찰입자(35)와 폴리싱패드(30)에 의해 웨이퍼(1) 표면이 마모될 때 전체적으로 일정하게 마모되기 보다는, 다이싱트렌치(17) 주변의 모서리부(39)와 같은 부위의 마모정도가 더 크게 된다. 평평한 부위보다 각진 부위가 폴리싱패드(30)와 마찰입자(35)와 더 잘 마찰하기 때문이다. 특히 다이싱트렌치(17) 내부에 공간이 형성되므로 이 부위에 마찰입자(35)가 더 잘 머무르게 되고 이 다이싱트렌치(17) 쪽에 몰린 마찰입자(35)에 의해 모서리부(39)의 마모가 심화될 수 있다.When the surface of the
웨이퍼(1) 표면이 마찰되면서 떨어져나간 미세한 입자들은 자중에 의해 하측의 폴리싱패드(30) 쪽으로 내려가므로 이들도 마찰입자(35)로서 작용하게 된다.As the surface of the
<5>단계를 거치면서 웨이퍼(1) 표면이 매끈해지고 동시에 다이싱트렌치(17) 측 모서리부(39)가 곡면을 이루게 되었다. 앞의 <4>단계에서는 미세부스러짐부(18)가 거친 그라인딩작업에 의해 없어지게 되었다. <4>단계 없이 미세부스러짐부(18)가 그대로 남은 상태에서 <5>단계의 폴리싱작업을 실시할 경우 곡면이 균일하게 형성되지 않을 수 있다. 미세부스러짐부(18)는 웨이퍼(1)를 이루는 입자가 불균일하게 무작위로 떨어져나간 부위이기 때문에 이로 인해 웨이퍼(1) 표면의 모서리부(39)도 불균일하게 된다. 이렇게 불균일한 모서리부(39)에 폴리싱작업을 해도 마찬가지로 불균일한 곡면을 형성하게 될 것이다. 따라서, <4> 단계의 그라인딩작업을 통해 미세부스러짐부(18)를 제거한 상태에서 <5> 단계의 폴리싱작업을 실시해야 균일한 곡면을 얻을 수 있다.During step <5>, the surface of the
도 1의 <6> 공정에서는 최종적으로 웨이퍼(1)를 형광체(11)로 분할한다. 다이싱트렌치(17)가 아래 쪽을 향한 상태에서 바닥면(B)에 거친 그라인딩 작업을 실시한다. 거친 그라인딩 작업에 의해 바닥면(B)으로부터 웨이퍼(1)의 두께가 점차 감소하게 된다. 도 4에 도시된 바와 같이 작업을 계속하면 최종적으로 다이싱트렌치(17)까지 그라인더(21)가 도달하게 된다. 결국 그에 따라 도 2의 <6> 및 도 4에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(1)가 여러 작은 형광체(11)로 분리된다. 이에 더해, 분리된 이후에도 그라인더(21)를 더욱 아래쪽으로 이동시키면 형광체(11)들의 두께가 더욱 얇아질 수 있다. 이는 원하는 형광체(11) 두께를 얻을 때까지 지속될 수 있다. 즉, <6>공정을 통해 형광체(11) 분리와 함께 두께 조정까지 완료할 수 있다.In the process <6> of FIG. 1 , the
필요에 따라서 미세그라인더(22)로 웨이퍼(1)의 바닥면(B)에 미세그라인딩을 실시하여 바닥면(B)의 거칠기를 감소시킬 수 있다. 거친 그라인딩, 미세 그라인딩은 상대적인 개념이다. 재료의 특성, 필요 스펙에 따라 거친 그라인딩과 미세 그라인딩의 거칠기가 정해질 수 있을 것이다. 물론 거친 그라인딩과 미세 그라인딩의 결과물 거칠기는 미세 그라인딩 작업물의 거칠기가 거친 그라인딩의 그것보다 작도록 설정될 것이다. 목적면에서 보자면, 거친 그라인딩은 실질적으로 웨이퍼의 두께를 감소시키면서 거칠기를 감소시키고자 하는 목적으로, 미세 그라인딩은 두께를 감소시키기 보다 거칠기를 더욱 감소시킬 목적으로 시행하는 폴리싱 작업이라고 볼 수 있다.If necessary, the roughness of the bottom surface B may be reduced by performing fine grinding on the bottom surface B of the
위의 공정들을 통해 도 5 및 6에 도시된 형광체(11)를 다수 얻을 수 있다. 도 5 및 6에는 다른 모양을 가진 여러 형광체(11) 결과물들이 (a), (b), (c), (d)로서 표시되어 도시되어 있다. 동일한 형태의 형광체(11)가 도 5에는 사시도로 도 6에는 단면도로서 동일 표지로 표시된다. 각 형광체(11) 별로 이를 얻기 위한 공정들이 다소 차이난다.A plurality of
도 5 및 6에 도시된 형광체(11)들은 조금씩 모양이 다르지만 모든 형광체(11)들은 형광체(11)의 상면과 측면 사이의 모서리 부위가 곡면화되었다는 공통점을 갖는다. 이렇게 형광체의 바깥쪽이 곡면을 형성하면, 한국 공개특허공보 제2016-0116998호에도 개시된 바와 같이 형광체를 통과하는 빛이 퍼지지 않고 중심으로 모여지게 된다. 그에 따라 광의 직진성이 높아지고 광의 품질이 향상될 수 있다.Although the
도 5 및 6의 (a)는 일반적인 폴리싱공정<5>에 의한 결과물이다. 상면과 측면 사이의 모서리 부위가 곡면화된 것을 알 수 있다.5 and 6 (a) are results obtained by a general polishing process <5>. It can be seen that the corner portion between the upper surface and the side surface is curved.
도 5 및 6의 (b)는 폴리싱공정 <5>을 상대적으로 더 오래 더 강하게 실시하여 형광체(11)의 상면과 측면 사이의 모서리(34) 뿐만 아니라 상면의 네 모퉁이(32)까지 곡면화된 형태를 갖게 된 형광체(11)를 도시한 것이다. 이 경우 다른 경우보다 처음부터 다이싱트렌치(17)를 깊게 형성하여 폴리싱공정<5>에 의해 마모되더라도 일정 두께의 형광체(11)는 보존되도록 할 수 있다.5 and 6 (b) shows that the polishing process <5> is performed relatively longer and more strongly, so that not only the
도 5 및 도 6의 (c)는 (b)의 결과물에 하나의 작업을 더 추가함으로써 얻을 수 있다. 즉, (c) 형광체(11)는 (b) 형광체(11)의 상면에 미세 그라인딩작업을 실시하여 형광체(11) 상면의 중심부위(33) 곡면을 평면화시킨 것이다.5 and 6 (c) can be obtained by adding one more task to the result of (b). That is, (c) the
앞서 설명한 바와 같이, 형광체(11)의 바깥쪽을 곡면화시킴으로써 빛을 중심으로 모을 수 있었다. (b) 형광체(11)의 경우 (a) 형광체(11)에 비하여 바깥쪽을 더 곡면화시킬 수 있어 광직진성을 향상한다는 측면에서 유리하다. 그러나, 폴리싱공정<5>을 장기간 실시함에 따라 바깥쪽이 아닌 형광체(11) 중심부위(33)까지 곡면화가 심화될 수 있다. 광직진성을 확보하기 위해 형광체(11)의 바깥쪽을 곡면화하는 작업이 필요하지만 굳이 형광체(11)의 중심부위(33)까지 곡면화할 필요는 적다. 어차피 형광체(11)의 중심부위(33)의 빛은 바깥쪽으로 잘 퍼져나가지 않기 때문이다. 더욱이, 형광체(11) 중심부위(33)가 곡면화되면 이 형광체(11)를 LED칩과 함께 모듈화시킬 때 부피가 증가한다던지 다른 부품들과의 사이에 불필요한 틈을 형성시킨다던지 하는 약점이 발생될 수 있다. 또한, 폴리싱공정<5>이 정상적인 경우 균일하게 이루어져 하나의 웨이퍼(1)에서 도출되는 다수의 형광체(11)가 동일한 형상을 갖게 되겠지만, 경우에 따라 마찰력의 불균일이나 마찰입자의 쏠림에 의해 다수의 형광체(11) 간에 곡면형상에 있어 편차가 발생할 수 있다. 형광체(11)의 상면에 미세 그라인딩작업을 실시하여 형광체(11) 상면의 중심부위(33) 곡면을 평면화시키면 이러한 우려도 해소할 수 있다.As described above, the light could be focused on the outside of the
그라인딩에 의해 형광체(11) 상면 중심부위(33)를 평면화하는 작업은 폴리싱단계<5>와 형광체 개별화단계<6>의 사이에 실시될 수도 있고, <5>단계와 <6>단계를 마친 후 전체 개별 형광체(11) 전체를 동시에 뒤집어 그 위에 그라인딩작업을 실시하는 방식으로 이루어질 수도 있다.The operation of flattening the upper surface
한편, 도 5 및 6의 (d) 형광체(11)는 (a) 형광체(11)와 같이 상면과 측면 사이, 측면과 측면 사이의 모서리에 대한 곡면화만 실시한 결과물이다. 다만, 형광체(11)의 네 측면이 경사져서 하측으로 갈수록 점차 단면적이 넓어지는 형태로 형성되어 있다. 폴리싱단계<5>에서 형광체(11)의 측면을 마모시켜 경사면까지 형성하기에는 마모량이 너무 많다. 폴리싱단계<5>가 아닌 그 앞의 다이싱트렌치 형성과정<3>에서 베벨형의 다이싱블레이드(25)를 사용한 경우 이러한 경사진 측면을 얻을 수 있다. 여기에 폴리싱과정<5>을 실시하여 모서리부위(36)만 곡면화시킨 결과가 (d) 형광체(11)이다. 꼭 곡면이 아니더라도 (d) 형광체(11) 측면의 경사면(37)도 광의 직진성을 향상하는데 도움이 될 것이다.On the other hand, the
도 7에는 표면에 휘도향상층(40)이 코팅된 형광체(11)가 도시되어 있다. 일예로서 도 5 및 6의 (a) 형광체(11)에 휘도향상층(40)을 코팅한 것만 도시하였으나 다른 형태의 형광체(11)에도 휘도향상층(40)이 코팅될 수 있다. 이 휘도향상층(40)은 이산화규소(SiO2, 실리카)를 재료로 하여 형성할 수 있다. LED칩에서 발생한 빛은 형광체(11)를 통과하면서 빛의 파장이 변환되고 직진성이 강화되며 또한 형광체(11) 바깥쪽의 휘도향상층(40)을 통과하면서 휘도가 향상될 수 있다.7 shows a
이러한 이산화규소를 재료로 한 휘도향상층(40)은 막증착 방식으로 형성할 수 있다. 진공챔버 내에 다이싱트렌치(17)가 형성된 면이 아래를 보도록 하여 웨이퍼(1)를 고정시키고 그 아래에 둔 이산화규소 결정을 휘도향상층형성장치로 증발시켜 필요한 소정 두께의 막이 형성될 때까지 웨이퍼(1) 표면에서 이산화규소 증기가 응결되도록 하는 방식을 예로 들 수 있다. 이산화규소 결정을 증발시키는 방법은, 열 증발, 전자빔 증발, 스퍼터링을 예로 들 수 있다.The
휘도향상층(40) 형성단계는 폴리싱단계<5>와 형광체 개별화단계<6> 사이에 이루어질 수 있다. 휘도향상층(40)은 형광체(11)의 상면과 폴리싱과정<5>에서 형성된 곡면에 형성될 수 있다. 형광체(11)의 하면은 LED칩과 접하는 부위로서 휘도향상층(40)이 형성되지 않아야 한다.The step of forming the
형광체(11)의 바깥쪽 부위를 곡면화하여 광의 직진성을 향상시키는 기술은 선행기술에 개시되어 있다. 본 발명의 실시예는 웨이퍼(1)로부터 대량의 곡면화된 형광체(11)를 간편한 방법으로 일괄적으로 제조할 수 있게 개선하였다.A technique for improving the straightness of light by making the outer portion of the
이상, 본 발명의 실시예들에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.In the above, although embodiments of the present invention have been described, those of ordinary skill in the art can add, change, delete or add components within the scope that does not depart from the spirit of the present invention described in the claims. The present invention may be variously modified and changed by such as, and it will be said that it is also included within the scope of the present invention.
1; 웨이퍼
11; 형광체
13; 다이싱라인
17; 다이싱트렌치
21, 22; 그라인더
25; 다이싱블레이드
30; 폴리싱패드One;
13; dicing
21, 22;
30; polishing pad
Claims (7)
(2) 상기 웨이퍼의 상기 다이싱트렌치가 형성된 면을 폴리싱패드에 마찰시켜 상기 다이싱트렌치 바깥쪽 측면의 각진 모서리부를 곡면화시키는 단계;
(3) 상기 웨이퍼가 LED용 색변환부재인 다수의 형광체로 개별화되도록, 상기 웨이퍼의 상기 다이싱트렌치가 형성된 면의 반대면을 원반형의 그라인더로 소정 두께만큼 깎아내는 단계;를 포함하여, 바깥쪽에 곡면이 형성되어 통과하는 광의 직진성을 향상시키는 형광체를 대량으로 생산하기 위한 형광체 제조방법.(1) cutting one surface of the phosphor wafer with a dicing blade so that a plurality of dicing trenches are formed in a row in the wafer;
(2) rubbing the surface on which the dicing trench is formed of the wafer with a polishing pad to curved an angled corner of an outer side of the dicing trench;
(3) cutting the opposite surface of the wafer to a predetermined thickness with a disk-shaped grinder so that the wafer is individualized with a plurality of phosphors that are color conversion members for LEDs; A phosphor manufacturing method for mass production of phosphors having a curved surface and improving the straightness of passing light.
상기 폴리싱패드는 합성섬유 직물로 이루어지며,
상기 각진 모서리부가 상기 폴리싱패드와의 마찰에 의해 마모되면서 곡면화되며,
상기 (2) 단계는, 상기 웨이퍼의 상기 다이싱트렌치가 형성된 면은 하향되고 상기 웨이퍼의 하측에 상기 폴리싱패드가 설치되며, 상기 웨이퍼는 상기 폴리싱패드 측으로 가압되고 상기 폴리싱패드는 회전하면서 상기 모서리부가 마모되도록 한 것인 형광체 제조방법.According to claim 1,
The polishing pad is made of a synthetic fiber fabric,
The angled corner is curved while being worn by friction with the polishing pad,
In the step (2), the surface of the wafer on which the dicing trench is formed is downward and the polishing pad is installed on the lower side of the wafer, the wafer is pressed toward the polishing pad and the polishing pad rotates while the corner portion is A method of manufacturing a phosphor to be worn.
상기 폴리싱패드의 상면에 마찰입자가 분산되어 배치되며,
상기 마찰입자는 상기 폴리싱패드와 상기 웨이퍼에 비하여 강성이 높은 재질로서 이루어지며,
상기 (2) 단계에서, 상기 마찰입자가 상기 다이싱트렌치 내부 공간에 밀집하게 됨으로써 상기 모서리부의 마모를 가속하도록 한 형광체 제조방법.3. The method of claim 2,
Friction particles are dispersed and disposed on the upper surface of the polishing pad,
The friction particles are made of a material having a higher rigidity than the polishing pad and the wafer,
In the step (2), the friction particles are concentrated in the inner space of the dicing trench, thereby accelerating the wear of the corner portion.
(1-1) 상기 다이싱트렌치 형성 시 상기 다이싱트렌치의 길이방향을 따라 바깥쪽에 형성되며, 상기 다이싱블레이드가 상기 형광체 웨이퍼에 진입할 때 발생되는 상기 웨이퍼를 이루는 입자들의 미세 부스러짐 현상에 따라 상기 웨이퍼 표면측에 발생되는 울퉁불퉁한 부위를 제거하기 위해 상기 다이싱트렌치가 형성된 상기 웨이퍼의 표면을 원반형의 그라인더로 소정 두께만큼 균일하게 제거하는 단계;를 더 포함하는 형광체 제조방법.The method according to claim 1, wherein between steps (1) and (2),
(1-1) When the dicing trench is formed, it is formed on the outside along the longitudinal direction of the dicing trench, and when the dicing blade enters the phosphor wafer, the fine crumbling of the particles constituting the wafer occurs. and uniformly removing the surface of the wafer on which the dicing trench is formed by a predetermined thickness with a disk-shaped grinder in order to remove the uneven portions generated on the wafer surface side.
상기 웨이퍼의 상기 다이싱트렌치가 형성된 면에 이산화규소 재질의 막을 균일하게 증착시켜 휘도향상층을 형성하는 단계를 더 포함하는 형광체 제조방법.According to claim 1,
and forming a luminance enhancing layer by uniformly depositing a silicon dioxide film on the surface of the wafer on which the dicing trench is formed.
상기 다이싱트렌치는 복수의 수직하게 배치되는 다이싱라인들을 따라 형성되어 상기 다이싱라인들 사이에 장차 개별 형광체로 분리될 사각형의 영역들이 형성되며,
상기 (2) 단계는, 상기 모서리부와 상기 사각형의 영역들의 네 모퉁이까지 곡면화되도록 실시되어 상기 사각형 영역이 볼록하게 형성되며,
(2-1) 상기 볼록한 사각형 영역의 중심부위에 미세 그라인딩작업을 실시하여 상기 중심부위의 곡면을 평면화하는 단계;를 더 포함하는 형광체 제조방법.The method of claim 1,
The dicing trench is formed along a plurality of vertically arranged dicing lines, and rectangular regions to be separated into individual phosphors are formed between the dicing lines.
In the step (2), the corner portion and the four corners of the rectangular regions are curved so that the rectangular region is convex,
(2-1) performing a fine grinding operation on the central portion of the convex rectangular region to flatten the curved surface on the central portion;
상기 다이싱블레이드는 바깥쪽으로 갈수록 점차 두께가 얇아지는 베벨형이며,
상기 (1) 단계에서, 상기 다이싱트렌치는 바깥쪽으로 갈수록 폭이 점차 넓어지게 형성되어,
하측으로 갈수록 점차 단면적이 넓어지도록 측면이 경사지게 형성되고, 모서리부는 곡면화된 형광체를 제조할 수 있는 형광체 제조방법.
The method of claim 1,
The dicing blade is of a bevel type that gradually decreases in thickness toward the outside,
In the step (1), the dicing trench is formed to gradually increase in width toward the outside,
A method for manufacturing a phosphor in which the side surface is formed to be inclined so that the cross-sectional area gradually increases toward the lower side, and the corner portion is curved to manufacture a phosphor.
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