WO2012165822A2 - 발광소자의 봉지재 성형장치 및 방법 - Google Patents

발광소자의 봉지재 성형장치 및 방법 Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to an apparatus and method for forming an encapsulant of a light emitting device, and more particularly, to an encapsulant forming apparatus and method capable of molding a plurality of encapsulants on a single substrate in a single molding process. It is about.
  • a plurality of light emitting devices in a series of processes of cutting and separating each of the ceramic substrate and the encapsulant into a plurality Can be prepared. Laser cutting, dicing or breaking can be used to cut the ceramic substrate into pieces.
  • the problem to be solved by the present invention when molding the encapsulant on one substrate to form a separate encapsulant corresponding to a plurality of light emitting elements are formed, the encapsulant molding that can eliminate the cutting process after forming the encapsulant To provide a way.
  • the encapsulant when molding the encapsulant on one substrate to be formed by separating the individual encapsulant corresponding to the plurality of light emitting elements, the encapsulant which can eliminate the cutting process after forming the encapsulant It is to provide a molding apparatus.
  • an apparatus for forming an encapsulant of a light emitting device includes: an upper mold to which a substrate on which a plurality of optical semiconductors are mounted is mounted; A lower mold positioned to face the upper mold; A resin confinement space for confining the resin between the upper mold and the lower mold; And an ejector pin for dividing the resin confinement space into a plurality at an encapsulation molding position and separating a plurality of encapsulating materials to be molded on the substrate.
  • the ejector pin is raised to a height contacting the substrate through the upper surface of the lower mold to separate the plurality of encapsulant.
  • the lower mold has a guide gap of a mesh-shaped cross section, and the ejector pin has a mesh-shaped cross section movable up and down through the guide gap.
  • the lower mold includes a plurality of lens molding cavities on the upper surface.
  • the resin confinement space is formed by raising the resin confinement frame located around the lower mold to a height in contact with the upper mold or the substrate.
  • the encapsulant forming apparatus further includes a release film disposed to cover the lower mold over the lower mold and the ejector pin.
  • a method of forming an encapsulant of a light emitting device comprises: mounting a substrate on which a plurality of optical semiconductors are mounted on an upper mold; Forming a resin confinement space between the upper mold and the lower mold, and then placing a liquid or gel-like resin in the resin confinement space; Raising the lower mold to mold the resin in the resin confinement space into an encapsulant shape; And dividing the resin confinement space into a plurality using an ejector pin to separate the encapsulant on the substrate into a plurality.
  • the ejector pin is raised from a height below the upper surface of the lower mold to a height in contact with the substrate to separate the encapsulation material into a plurality.
  • the lower mold has a guide gap of a mesh-shaped cross section, and the ejector pin has a mesh-shaped cross section movable up and down through the guide gap.
  • the lower mold may include a plurality of lens forming cavities on an upper surface, and the lens unit may be formed to correspond to each of the encapsulation materials separated by the plurality of lens forming cavities.
  • the resin confinement frame located around the lower mold is raised to a height in contact with the upper mold or the substrate.
  • the release film is disposed to cover at least the lower portion of the resin confinement space before placing the liquid or gel-like resin in the resin confinement space.
  • a substrate having a cut surface, an optical semiconductor formed on the substrate, and an encapsulant formed on the substrate so as to cover the optical semiconductor, wherein the edge of the encapsulant is in contact with the cut surface. It is located off the same line and located inward of the cut surface.
  • the cut surface is a cut surface by laser, dicing or braking
  • the edge of the encapsulant comprises a separation portion formed during the molding of the encapsulant.
  • the encapsulant includes a lens portion and an edge portion around the lens portion, and an edge portion of the edge portion is formed to be thinner toward the outside.
  • the individual encapsulants corresponding to the plurality of light emitting devices are divided and molded, thereby eliminating the cutting process after forming the encapsulant.
  • it is difficult to employ a technique for cutting a ceramic substrate with a laser because the encapsulant covers the upper surface of the ceramic substrate as a whole and selection of a laser for simultaneously cutting the ceramic substrate and the encapsulant is difficult.
  • the encapsulant is molded so that the encapsulant does not exist in a region where the ceramic substrate needs to be cut, only the ceramic substrate is cut by laser, dicing and / or braking to cut a plurality of light emitting devices into one ceramic substrate. Can be separated from. With the introduction of the laser full cutting equipment, it is possible to select a laser source suitable for cutting substrates, especially ceramic substrates, thereby enabling efficient cutting operations.
  • the introduction of a technique of simultaneously cutting the encapsulant and the ceramic substrate with a laser has been considered, it is not possible to realize a light emitting device product of the desired quality because the encapsulant is greatly damaged by the laser.
  • the present invention it is possible to implement a light emitting device having a desired lens shape without damaging the encapsulant.
  • the light emitting device implemented according to the present invention is provided with an inclined portion in which the edge of the encapsulation material is completely separated from the cutting surface (particularly, the laser cutting surface) of the substrate, and gradually becomes thinner at the edge of the encapsulant. This structure is very advantageous in reducing the interface peeling between the encapsulant and the substrate as compared with the prior art in which the cut surface of the substrate and the edge of the encapsulant are colinear.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a sealing material forming apparatus of a light emitting device according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is an enlarged perspective view of a portion of FIG. 1;
  • FIG. 3 to 6 are cross-sectional views for explaining the action of the sealing material forming apparatus shown in Figure 1 and the method of forming the sealing material by the action,
  • FIG. 7 is a view for explaining a light emitting device manufactured using the encapsulation material molding apparatus shown in FIGS. 1 to 6.
  • FIG. 1 is a perspective view illustrating an encapsulation material forming apparatus for a light emitting device according to an exemplary embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is an enlarged perspective view of a portion of FIG. 1
  • FIGS. 3 to 6 are shown in FIG. 1.
  • 7 are cross-sectional views illustrating an operation of an encapsulation material forming apparatus and a method of forming an encapsulation material by the action
  • FIG. 7 is a view for explaining a light emitting device manufactured using the encapsulation material forming apparatus illustrated in FIGS. 1 to 6. .
  • the encapsulant forming apparatus includes a frame structure 10, an upper mold 20, a lower mold 30, a resin confinement mold 40, and an ejector pin ( 52).
  • the frame structure 10 includes an upper frame 12, a lower frame 14, and four pillar frames 16 that vertically connect the upper frame 12 and the lower frame 14.
  • the upper mold 20 has four corners coupled to the four pillar frames 16 and fixed to the frame structure 10.
  • the lower mold 30 and the resin confinement frame 40 are installed to the frame structure 10 to be movable up and down.
  • the lower plate frame 14 is provided with means for guiding the vertical movement of the lower mold 30 and the resin confinement frame 40.
  • a driving device (s) for driving the lower mold 30 and the resin confinement mold 40 up and down is provided below the lower frame 14.
  • a ceramic substrate having a large area is mounted on the flat bottom surface of the upper mold 20, a ceramic substrate having a large area is mounted.
  • the ceramic substrate is pre-mounted with a plurality of optical semiconductors on the surface opposite the mounting surface to the upper mold 20, that is, the main surface.
  • the optical semiconductor mounted on the main surface of the ceramic substrate is preferably a light emitting diode chip.
  • a plurality of sets of conductive patterns corresponding to a plurality of optical semiconductors are formed on the main surface of the ceramic substrate.
  • the lower mold 30 includes an edge portion 32 and a plurality of block portions 34 arranged in a matrix array at regular intervals within the edge portion 32.
  • the edge portion 32 is formed in a substantially rectangular frame shape, and each of the plurality of block portions 34 has a substantially rectangular parallelepiped (or cube) shape.
  • the lower mold 30 includes a guide gap 35 having a mesh-shaped cross section formed by the edge portion 32 and the plurality of block portions 34.
  • the edge portion 32 and the plurality of block portions 34 are integrally connected by any connecting means existing under the lower mold 30.
  • the edge portion 32 and the plurality of block portions 34 are integrally integrated in the lower mold 30 and simultaneously moved by a lower mold driving device, not shown.
  • the ejector pin 52 having a mesh-shaped cross section is slidably inserted into the guide gap 35.
  • connecting means for vertically driving the ejector pin 52 legs are integrally connected to both lower sides of the ejector pin 52. It is connected to any drive device located below the legs. Therefore, the ejector pin 52 is driven up and down by the drive device. At this time, the guide gap 35 of the mesh-shaped cross section serves to guide the vertical movement of the ejector pin 52 to be slidable.
  • the resin confinement mold 40 includes a generally rectangular opening 42 that slidably guides the lower mold 30.
  • the inner surface of the opening 42 is slidably in contact with the outer surfaces of the lower mold 30, more specifically, the outer surfaces of the rim 32 (see FIG. 2).
  • the resin confinement mold 40 may also be driven up and down by a lower driving device.
  • the lower mold 30 is driven to slide up and down while contacting the inner surfaces of the opening portion 42 of the confinement mold 40.
  • the lower mold 30, the confinement mold 40, and the ejector pin 52 may be driven by separate driving devices. Alternatively, at least two of the lower mold 30, the confinement mold 40 and the ejector pin 52 may be driven by one drive device. For example, when using a spring as a support means, for example, two different elements are lifted together by one drive, and one element is stopped at a certain height while only the springs supporting it are compressed and the other The manner in which the element continues to rise may be used.
  • the lower mold 30 has a rectangular edge portion 32 having a predetermined height and a plurality of block portions 34 arranged in a matrix in the edge portion 32 having a rectangular parallelepiped shape. Is made of.
  • a guide gap 35 having a mesh-shaped cross section is formed by the edge portion 32 and the plurality of block portions 34.
  • a substantially hemispherical lens shaping cavity 342 is formed which defines the shape of the lens.
  • the ejector pin 52 has a mesh structure and is inserted into the guide gap 35 while forming a plurality of compartment compartments. Each of the compartment compartments encloses one block portion 34 therein.
  • the upper mold 20 and the lower mold 30 are disposed to face each other on the upper and lower portions of a frame structure having a lifting driving mechanism such as a pressurizing device.
  • the upper mold 20 and / or the lower mold 30 may be provided with a heating device (not shown) for heating the resin to a set temperature.
  • the ceramic substrate 3 on which the plurality of optical semiconductors 2 are mounted on the main surface is mounted on the bottom surface of the upper mold 20.
  • the ceramic substrate 3 may be supplied to the upper mold 20 by a separate substrate supply device (not shown) and mounted on the upper mold 20.
  • the plurality of optical semiconductors 2 face the lower mold 30.
  • a vacuum suction method or a clamp method may be used, and the mounting of the substrate 3 to the upper mold 20 by other methods may be considered.
  • the ceramic substrate 3 is supplied through the substrate supply apparatus in a state in which the upper mold 20 and the lower mold 30 are spaced apart at regular intervals.
  • the wide surface on which the encapsulant is to be molded that is, the main surface faces the lower mold 30.
  • a plurality of lens molding cavities 342 are formed on the upper surface of the lower mold 30 to mold the lens parts of the plurality of light emitting devices.
  • the resin confinement frame 40 is positioned around the lower mold 30.
  • the lower mold 30 has a guide gap 35 (see FIG. 2) having a mesh-shaped cross section, and is movable up and down of the ejector pin 52 (see FIG. 2) having a mesh-shaped cross section through the guide gap 35. It is inserted and held in the state.
  • the release film 60 is disposed on the upper surface of the lower mold 30 so as to cover the upper ends of the lower mold 30 and the ejector pins 52. In this embodiment, the release film 60 passes out through the resin confinement frame 40.
  • the release film 60 is provided to easily separate the encapsulant from the lower mold 30 after molding the encapsulant on the ceramic substrate 3.
  • the release film 60 may also serve to block liquid or gel-like resin from leaking down the lower mold 30 through the guide gap or the like.
  • the release film 60 is omitted, and any release material such as, for example, a release coating material is applied to the surface of the lower mold 30 so that the bottom It is also possible to facilitate separation of the encapsulant from the mold 30.
  • the resin confinement mold 40 is first raised to a position in contact with the upper mold 20. As a result, a resin confinement space is formed between the upper mold 20 and the lower mold 30. Alternatively, the resin confinement frame 40 may be raised to a height in contact with the substrate 3 mounted on the upper mold 20. In the resin confinement space, a translucent resin having a liquid phase or a gel phase is filled and positioned. Silicone resin is preferred as the light-transmissive resin, but other light-transmissive resins such as epoxy resin may be used.
  • the lower mold 30 is raised to the encapsulant molding position.
  • the volume of the resin confinement space defined by the resin confinement mold 40 is reduced, whereby the resin is compressed into the shape of the intended encapsulant.
  • the lens shape of the sealing material is also determined by the lens shaping cavity 342 of the lower mold 30.
  • the ejector pin 52 also rises at the same height as the lower mold 30. However, the ejector pin 52 separates the encapsulant in light emitting element units at the encapsulant forming position. It doesn't do its job.
  • the ejector pin 52 may be disposed from the height of the lower mold 30 or less from an upper surface of the lower mold 30. It is further raised to a height in contact with the bottom surface of the ceramic substrate 3 through the upper surface of the ().
  • the ejector pin 52 pushes the resin to the side, and there is no resin in the region where the ejector pin 52 is located. Since the ejector pin 52 has a shape defining a plurality of compartments, the resin confinement space is divided into a plurality of portions by the ejector pin 52. Individual encapsulant corresponding to one light emitting device is formed in each compartment of the ejector pin 52.
  • encapsulants 7 are formed on the ceramic substrate 3 to individually encapsulate the plurality of light emitting semiconductors 2.
  • Each encapsulant 7 includes a hemispherical lens portion 7a and a flat edge portion 7b around it. At the edge of the edge portion 7b, an inclined portion 7c that is thinned outward is formed.
  • the ceramic substrate 3 is cut by a laser. Since the encapsulant 7 is already separated on the ceramic substrate 3, the light emitting elements can be separated by only cutting the ceramic substrate 3.
  • One or more of laser, dicing, and braking may be used to cut the ceramic substrate 3.
  • the encapsulant 7 is formed to be confined inside the cut surface 3a while being separated from the same line as the cut surface 3a of the ceramic substrate 3 while being encapsulated.
  • an inclined portion 7c is formed which becomes thinner toward the outside.

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Abstract

발광소자의 봉지재 성형장치가 개시된다. 상기 봉지재 성형장치는, 복수의 광반도체가 실장된 기판이 장착되는 상부 금형과; 상기 상부 금형과 마주하게 위치하는 하부 금형과; 상기 상부 금형과 상기 하부 금형 사이에 수지를 가두는 수지 가둠 공간과; 상기 지재 성형 위치에서 상기 수지 가둠 공간을 복수개로 구획하여, 상기 기판 상에 성형되는 봉지재를 복수개로 분리하는 이젝터 핀을 포함한다.

Description

발광소자의 봉지재 성형장치 및 방법
본 발명은 발광소자의 봉지재 성형장치 및 방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는, 1회 성형 공정으로 하나의 기판 상에 여러개의 봉지재들을 분리된 상태로 성형할 수 있는 봉지재 성형장치 및 방법에 관한 것이다.
다수의 광반도체들이 실장되어 있는 대면적의 세라믹 기판 상에 그 다수의 광반도체들을 전체적으로 덮는 봉지재를 형성한 후, 세라믹 기판과 봉지재 각각을 다수개로 절단 분리하는 일련의 공정으로 여러개의 발광소자를 제조할 수 있다. 세라믹 기판을 여러 개로 절단하는 데에 레이저 절단, 다이싱 또는 브레이킹이 이용될 수 있다.
하지만, 세라믹 기판과 봉지재를 동시에 절단하는 레이저 소스를 선정하는 것은 현실적으로 불가능하며, 따라서, 세라믹 기판을 레이저로 절단하는 기술을 채용하고자 한다면, 세라믹 기판을 절단하는 공정과 별도로 봉지재를 절단하는 공정이 추가로 더 수행되어야 한다. 이와 같이, 종래에는 기판 절단 공정과 별도로 봉지재의 절단 공정을 더 해야 하는 것에 따른 시간적, 경제적 손실이 있다.
따라서, 본 발명이 해결하려는 과제는, 하나의 기판 상에 봉지재를 성형할 때 복수의 발광소자에 대응되는 개별 봉지재들이 나뉘어져 성형되도록 함으로써, 봉지재 성형 후 절단 공정을 없앨 수 있는 봉지재 성형방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명이 해결하려는 다른 과제는, 하나의 기판 상에 봉지재를 성형할 때 복수의 발광소자에 대응되는 개별 봉지재들이 나뉘어져 성형되도록 함으로써, 봉지재 성형 후 절단 공정을 없앨 수 있는 봉지재 성형장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일측면에 따라 발광소자의 봉지재 성형장치가 제공된다. 상기 봉지재 성형장치는, 복수의 광반도체가 실장된 기판이 장착되는 상부 금형과; 상기 상부 금형과 마주하게 위치하는 하부 금형과; 상기 상부 금형과 상기 하부 금형 사이에 수지를 가두는 수지 가둠 공간과; 봉지재 성형 위치에서 상기 수지 가둠 공간을 복수개로 구획하여, 상기 기판 상에 성형되는 봉지재를 복수개로 분리하는 이젝터 핀을 포함한다.
일 실시에에 따라, 상기 이젝터 핀은 상기 하부 금형의 상면을 지나 상기 기판과 접하는 높이까지 상승하여 상기 봉지재를 복수개로 분리한다. 상기 하부 금형에는 메쉬형 단면의 가이드 갭이 형성되고, 상기 이젝터 핀은 상기 가이드 갭을 통해 상하로 이동가능한 메쉬형 단면을 갖는다.
일 실시예에 따라 상기 하부 금형은 복수의 렌즈 성형 캐비티를 상면에 포함한다.
일 실시예에 따라. 상기 수지 가둠 공간은 상기 하부 금형 둘레에 위치한 수지 가둠 틀이 상기 상부 금형 또는 상기 기판과 접하는 높이로 상승하여 형성된다.
일 실시예에 따라, 상기 봉지재 성형장치는 상기 하부 금형과 상기 이젝터 핀 위로 상기 하부 금형을 덮도록 배치된 이형필름을 더 포함한다.
본 발명의 일측면에 따라 발광소자의 봉지재 성형방법이 제공된다. 이 봉지재 성형방법은, 복수의 광반도체가 실장된 기판을 상부 금형에 장착하고; 상기 상부 금형과 하부 금형 사이에 수지 가둠 공간을 형성한 후 상기 수지 가둠 공간에 액상 또는 겔상의 수지를 위치시키고; 상기 하부 금형을 상승시켜, 상기 수지 가둠 공간 내 수지를 봉지재 형상으로 성형하고; 이젝터 핀을 이용해 상기 수지 가둠 공간을 복수개로 구획하여 상기 기판 상의 봉지재를 복수개로 분리하는 것을 포함한다.
일 실시예에 따라. 상기 이젝터 핀을 상기 하부 금형의 상면 이하의 높이로부터 상기 기판과 접하는 높이까지 상승시켜 상기 봉지재를 복수개로 분리한다. 상기 하부 금형에는 메쉬형 단면의 가이드 갭이 형성되고, 상기 이젝터 핀은 상기 가이드 갭을 통해 상하로 이동가능한 메쉬형 단면을 갖는다.
일 실시예에 따라, 상기 하부 금형으로는 복수의 렌즈 성형 캐비티를 상면에 포함하는 것을 이용하며, 상기 렌즈 성형 캐비티에 의해 상기 복수개로 분리되는 봉지재 각각에 대응되게 렌즈부를 형성한다.
일 실시예에 따라, 상기 수지 가둠 공간의 형성을 위해, 상기 하부 금형 둘레에 위치한 수지 가둠 틀을 상기 상부 금형 또는 상기 기판과 접하는 높이까지 상승시킨다.
일 실시예에 따라, 상기 수지 가둠 공간에 액상 또는 겔상의 수지를 위치시키지 전에 적어도 상기 수지 가둠 공간의 하부를 덮도록 이형필름 배치한다.
본 발명의 또 다른 측면에 따라, 절단면을 갖는 기판과, 상기 기판 상에 형성된 광반도체와, 상기 광반도체를 덮도록 상기 기판 상에 형성된 봉지재를 포함하며, 상기 봉지재의 가장자리는 상기 절단면과의 동일 선상으로부터 벗어나 상기 절단면보다 안쪽에 위치한다.
일 실시예에 따라, 상기 절단면은 레이저, 다이싱 또는 브레이킹에 의한 절단면이며, 상기 봉지재의 가장자리는 봉지재 성형시 생긴 분리부를 포함한다.
일 실시예에 따라, 상기 봉지재는 렌즈부와 그 주변의 테두리부를 포함하며, 상기 테두리부의 가장자리에는 외곽을 향해 얇아지는 경사부가 형성된다.
본 발명에 따르면, 하나의 기판 상에 봉지재를 성형할 때, 복수의 발광소자에 대응되는 개별 봉지재들이 나뉘어져 성형되도록 함으로써, 봉지재 성형 후 절단 공정을 없앨 수 있다. 종래에는 세라믹 기판의 상면을 봉지재가 전체적으로 덮고 있고 세라믹 기판과 봉지재를 동시에 절단하는 레이저 선정이 어려운 이유로, 세라믹 기판을 레이저로 절단하는 기술을 채용하기 어려웠다. 그러나, 본 발명에 따르면, 세라믹 기판의 절단이 필요한 영역에 제한적으로 봉지재가 존재하지 않게 봉지재가 성형되므로, 세라믹 기판만을 레이저, 다이싱 및/또는 브레이킹으로 절단하여 복수의 발광소자를 하나의 세라믹 기판으로부터 분리해낼 수 있다. 레이저 풀 커팅 장비 도입시, 기판, 특히, 세라믹 기판의 절단에 적합한 레이저 소스를 선택할 수 있게 되어, 효율적인 절단 작업이 가능하게 되었다.
앞에서 언급한 바와 같이, 레이저로 봉지재와 세라믹 기판을 동시에 절단하는 기술의 도입이 고려되었지만, 이는 레이저에 의해 봉지재가 크게 손상되어 원하는 품질의 발광소자 제품을 구현할 수 없었다. 그러나, 본 발명에 따르면, 봉지재 손상 없이 원하는 렌즈 형상을 갖는 발광소자를 구현할 수 있다. 본 발명에 따라 구현되는 발광소자는 봉지재의 가장자리가 기판의 절단면(특히, 레이저 절단면)으로부터 완전히 분리되어 있고, 봉지재의 가장자리에 외곽을 향해 점진적으로 얇아지는 경사부가 제공된다. 이러한 구조는, 기판의 절단면과 봉지재의 가장자리가 동일선상에 위치하는 종래 기술에 비해, 봉지재와 기판 사이의 계면 박리를 줄이는데 있어서 매우 유리하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광소자의 봉지재 성형장치를 도시한 사시도이고,
도 2는 도 1의 일부를 확대하여 도시한 사시도이며,
도 3 내지 도 6은 도 1에 도시된 봉지재 성형장치의 작용과 그 작용에 의한 봉지재 성형방법을 설명하기 위한 단면도들이며,
도 7은 도 1 내지 도 6에 도시된 봉지재 성형장치를 이용하여 제조되는 발광소자를 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 또한, 본 발명의 실시예는 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광소자의 봉지재 성형장치를 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1의 일부를 확대하여 도시한 사시도이며, 도 3 내지 도 6은 도 1에 도시된 봉지재 성형장치의 작용과 그 작용에 의한 봉지재 성형방법을 설명하기 위한 단면도들이며, 도 7은 도 1 내지 도 6에 도시된 봉지재 성형장치를 이용하여 제조되는 발광소자를 설명하기 위한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 봉지재 성형장치는 프레임 구조물(10)과, 상부 금형(20)과, 하부 금형(30)과, 수지 가둠 틀(40)과, 이젝터 핀(52)을 포함한다.
상기 프레임 구조물(10)은 상판 프레임(12)과, 하판 프레임(14)과, 상기 상판 프레임(12)과 상기 하판 프레임(14)을 수직으로 연결하는 4개의 기둥 프레임(16)을 포함한다.
상기 상부 금형(20)은 네 귀퉁이가 상기 4개의 기둥 프레임(16)에 결합되어 상기 프레임 구조물(10)에 고정된다. 상기 하부 금형(30)과 상기 수지 가둠 틀(40)은 상기 프레임 구조물(10)에 상하로 이동가능하게 설치된다. 상기 하판 프레임(14)에는 상기 하부 금형(30)과 상기 수지 가둠 틀(40)의 수직 이동을 가이드하는 수단이 제공된다. 도시되지는 않았지만, 상기 하판 프레임(14)의 아래쪽에는 상기 하부 금형(30)과 상기 수지 가둠 틀(40)을 상하로 구동시키는 구동장치(들)이 제공된다.
상기 상부 금형(20)의 평평한 저면에는 대면적을 갖는 세라믹 기판이 장착된다. 상기 세라믹 기판은 상기 상부 금형(20)에 대한 장착면 반대편 면, 즉, 주면 상에 다수의 광반도체가 미리 실장된다. 본 실시예에 있어서, 상기 세라믹 기판의 주면에 실장되는 광반도체는 발광다이오드칩인 것이 바람직하다. 또한, 상기 세라믹 기판의 주면에는 다수의 광반도체에 대응되는 다수 세트의 도전성 패턴이 형성된다.
도 2에 잘 도시된 바와 같이, 상기 하부 금형(30)은 테두리부(32)와, 상기 테두리부(32) 내에서 일정 간격으로 행렬 배열로 배치된 복수의 블록부(34)로 이루어진다. 본 실시예에 있어서, 상기 테두리부(32)는 대략 사각 액자형으로 이루어지며, 상기 복수의 블록부(34) 각각은 대략 직육면체(또는, 정육면체) 형태를 갖는다. 상기 하부 금형(30)은 상기 테두리부(32)와 상기 복수의 블록부(34)에 의해 형성된 메쉬형 단면의 가이드 갭(35)을 포함한다. 상기 테두리부(32)와 상기 복수의 블록부(34)는 상기 하부 금형(30) 아래에 존재하는 임의의 연결수단에 의해 일체로 연결되어 있다. 상기 테두리부(32)와 상기 복수의 블록부(34)는 상기 하부 금형(30) 내에서 일체로 통합되어 미도시된 하부 금형 구동장치에 의해 동시에 움직인다.
또한, 메쉬형 단면을 갖는 이젝터 핀(52)은 상기 가이드 갭(35)에 슬라이딩 가능하게 삽입되어 위치한다. 상기 이젝터 핀(52)의 상하 구동을 위한 연결수단으로서, 상기 이젝터 핀(52)의 하부 양측에는 레그들(legs)이 일체로 연결된다. 상기 레그들의 하부에 위치한 임의의 구동장치와 연결된다. 따라서, 상기 구동장치에 의해 상기 이젝터 핀(52)은 상하로 구동된다. 이때, 상기 메쉬형 단면의 가이드 갭(35)은 상기 상기 이젝터 핀(52)의 상하 이동을 슬라이딩 가능하게 가이드하는 역할을 한다.
도 1에 잘 도시된 바와 같이, 상기 수지 가둠 틀(40)은 상기 하부 금형(30)을 슬라이딩 가능하게 안내하는 대략 사각형의 개방부(42)를 포함한다. 상기 개방부(42)의 내측면은 상기 하부 금형(30)의 외측면들, 더 구체적으로는, 상기 테두리부(32; 도 2 참조)의 외측면들과 슬라이딩 가능하게 접한다. 상기 수지 가둠 틀(40)도 하부의 구동장치에 의해 상하로 구동될 수 있다. 또한, 상기 하부 금형(30)은 상기 가둠 틀(40)의 개방부(42) 내측면들과 접하면서 상하로 슬라이딩 구동된다.
상기 하부 금형(30), 상기 가둠 틀(40) 및 상기 이젝터 핀(52)은 별도의 구동장치들에 의해 구동될 수 있다. 대안적으로, 상기 하부 금형(30), 상기 가둠 틀(40) 및 상기 이젝터 핀(52) 중 적어도 2개는 하나의 구동장치에 의해 구동될 수 있다. 예컨대, 스프링을 지지수단으로 이용할 경우, 예를 들면, 서로 다른 두개의 요소가 하나의 구동장치에 의해 함께 상승하다가, 하나의 요소는 일정 높이에서 정지됨과 동시에 그것을 지지하는 스프링만이 압축되고, 나머지 요소는 계속 상승하는 방식이 이용될 수 있다.
다시 도 2를 참조하면, 상기 하부 금형(30)은 일정 높이를 갖는 사각형의 테두리부(32)와, 직육면체 형태를 가진 채 상기 테두리부(32) 내에 행렬로 배열된 복수의 블록부(34)로 이루어진다. 메쉬형 단면을 갖는 가이드 갭(35)이 상기 테두리부(32)와 상기 복수의 블록부(34)에 의해 형성되어 있다. 그리고, 상기 복수의 블록부(34) 각각의 상면에는 렌즈의 형상을 한정하는 대략 반구형의 렌즈 성형 캐비티(342)가 형성되어 있다. 이젝터 핀(52)은 메쉬형 구조를 이루어져 다수의 구획 칸들을 형성하면서 상기 가이드 갭(35) 내에 삽입되어 있다. 상기 구획 칸들 각각은 그 내측에 하나의 블록부(34)를 둘러싸고 있다.
도 3을 참조하면, 상기 상부 금형(20)과 상기 하부 금형(30)은 프레스 가압장치와 같은 승강 구동기구를 갖춘 프레임 구조물의 상부와 하부에 서로 마주하도록 배치된다. 상기 상부 금형(20) 및/또는 상기 하부 금형(30)에는 수지를 설정 온도로 가열하기 위한 가열장치(미도시됨) 제공될 수 있다.
본 실시예에 있어서는, 주면에 복수의 광반도체(2)가 실장된 세라믹 기판(3)이 상기 상부 금형(20)의 저면에 장착되어 있다. 상기 세라믹 기판(3)은 별도로 마련된 기판 공급장치(미도시됨)에 의해 상부 금형(20)에 공급되어 그 상부 금형(20)에 장착될 수 있다. 이때, 복수의 광반도체(2)는 하부 금형(30)을 향해 있다.
한편, 상기 세라믹 기판(3)을 상부 금형(20)의 저면에 장착하는 방식은 진공 흡착 방식 또는 클램프 방식이 이용될 수 있으며, 기타 다른 방식에 의해 기판(3)을 상부 금형(20)에 장착하는 것도 고려될 수 있다. 기판 공급장치를 통한 상기 세라믹 기판(3)의 공급은 상부 금형(20)과 하부 금형(30)이 일정 간격으로 이격된 상태에서 이루어진다. 상부 금형(20)에 장착된 세라믹 기판(3)은 봉지재가 성형될 넓은 면, 즉, 주면이 하부 금형(30)을 향하고 있다. 이때, 상기 하부 금형(30)의 상면에는 복수의 발광소자의 렌즈부를 성형하기 위한 복수의 렌즈 성형 캐비티(342)가 형성되어 있다.
상기 하부 금형(30)의 둘레에는 수지 가둠 틀(40)이 위치하고 있다. 상기 하부 금형(30)에는 메쉬형 단면의 가이드 갭(35; 도 2 참조)이 형성되어 있으며, 그 가이드 갭(35)을 통해 메쉬형 단면의 이젝터 핀(52; 도 2 참조)의 상하 이동가능한 상태로 삽입, 유지되어 있다. 상기 하부 금형(30)과 상기 이젝터 핀(52)의 상단을 덮도록 이형 필름(60)이 상기 하부 금형(30)의 상면에 배치된다. 본 실시예에 있어서는, 상기 이형필름(60)이 상기 수지 가둠틀(40)을 지나 외부로 나와 있다.
상기 이형 필름(60)은 세라믹 기판(3)에 봉지재를 성형한 후 봉지재를 하부 금형(30)으로부터 용이하게 분리시킬 수 있도록 제공된다. 또한, 상기 이형 필름(60)은 액상 또는 겔상의 수지가 예컨대, 상기 가이드 갭 등을 통해 하부 금형(30) 아래로 누설되는 것을 차단하는 역할도 할 수 있다. 따라서, 수지의 누설을 차단하는 다른 구성이나 방식이 채용된다면, 이형 필름(60)을 생략하고, 예를 들면, 이형 코팅 재료 등과 같은 임의의 이형 물질을 하부 금형(30)의 표면에 적용하여 하부 금형(30)으로부터 봉지재의 용이한 분리를 도모할 수도 있을 것이다.
도 4를 참조하면, 수지 가둠 틀(40)이 먼저 상기 상부 금형(20)과 접하는 위치까지 상승된다. 이에 의해, 상부 금형(20)과 하부 금형(30) 사이에는 수지 가둠 공간이 형성된다. 대안적으로, 상기 수지 가둠 틀(40)이 상기 상부 금형(20)에 장착되어 있는 기판(3)과 접하는 높이로 상승할 수도 있다. 상기 수지 가둠 공간 내에는 액상 또는 겔상을 갖는 투광성 수지가 채워져 위치된다. 상기 투광성 수지로는 실리콘 수지가 바람직하지만, 에폭시 수지 등 다른 투광성 수지가 이용될 수 있다.
도 5를 참조하면, 상기 수지 가둠 틀(40)이 고정된 상태로, 상기 하부 금형(30)이 봉지재 성형 위치까지 상승한다. 이에 의해, 상기 수지 가둠 틀(40)에 의해 한정된 수지 가둠 공간의 용적은 감소되며, 이에 의해, 상기 수지는 의도된 봉지재의 형상으로 압축된다. 이때, 하부 금형(30)의 렌즈 성형 캐비티(342)에 의해 봉지재의 렌즈 형상도 정해진다. 본 실시예에 있어서는, 상기 하부 금형(30)과 같은 높이로 이젝터 핀(52)도 함께 상승한다. 하지만, 상기 이젝터 핀(52)은, 상기 봉지재 성형 위치에서는, 봉지재를 발광소자 단위로 분리하는 본연의 기능을 하지는 않는다.
도 6을 참조하면, 상기 수지 가둠 틀(40)과 하부 금형(30)의 위치가 고정된 상태로, 이젝터 핀(52)은 상기 하부 금형(30)의 상면 이하의 높이로부터 상기 하부 금형(30)의 상면을 지나 상기 세라믹 기판(3)의 저면과 접하는 높이로 더 상승한다. 상기 이젝터 핀(52)은 수지를 옆으로 밀어 내어, 이젝터 핀(52)이 있는 영역에는 수지가 존재하지 않는다. 상기 이젝터 핀(52)은, 복수의 구획 칸을 한정하는 형상을 가지므로, 상기 이젝터 핀(52)에 의해 상기 수지 가둠 공간은 복수개로 구획된다. 상기 이젝터 핀(52)의 구획 칸 각각의 내에에는 하나의 발광소자에 해당되는 개별 봉지재가 형성된다.
도 7에는 전술한 공정을 거쳐 나온 반제품을 여러개로 절단하여 복수의 발광소자를 만드는 과정이 보여진다. 도 7을 참조하면, 세라믹 기판(3) 상에 복수의 발광반도체(2)를 개별적으로 봉지하는 봉지재(7)들이 형성되어 있다. 봉지재(7) 각각은 반구형의 렌즈부(7a)와 그 주변의 평평한 테두리부(7b)를 포함한다. 테두리부(7b)의 가장자리에는 외곽을 향해 얇아지는 경사부(7c)가 형성된다. 이웃하는 봉지재(7)들 사이에서, 세라믹 기판(3)이 레이저에 의해 절단된다. 이미 봉지재(7)들은 세라믹 기판(3) 상에서 분리되어 있으므로, 세라믹 기판(3)의 절단 작업만으로 발광소자들을 분리할 수 있다. 세라믹 기판(3)의 절단에는 레이저, 다이싱, 브레이킹 중 하나 이상을 이용할 수 있다.
전술한 과정들을 통해 제조된 발광소자는, 봉지재(7)가 세라믹 기판(3)의 절단면(3a)과 동일 선상으로부터 벗어나 분리된 채 상기 절단면(3a)보다 안쪽에 국한되어 형성되는 한편, 봉지재(7)의 가장자리, 특히, 전술한 테두리부(7b)의 가장자리에는 외곽을 향해 얇아지는 경사부(7c)가 형성된다. 이러한 구성들을 봉지재(7)가 세라믹 기판(3) 상에 대한 접착력을 높여주어, 세라믹 기판(3)과 봉지재(7) 사이에서 일어날 수 있는 계면 박리 현상을 막아주는데 기여할 수 있다.

Claims (15)

  1. 복수의 광반도체가 실장된 기판이 장착되는 상부 금형;
    상기 상부 금형과 마주하게 위치하는 하부 금형;
    상기 상부 금형과 상기 하부 금형 사이에 수지를 가두는 수지 가둠 공간; 및
    봉지재 성형 위치에서 상기 수지 가둠 공간을 복수개로 구획하여, 상기 기판 상에 성형되는 봉지재를 복수개로 분리하는 이젝터 핀을 포함하는 발광소자의 봉지재 성형장치
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 이젝터 핀은 상기 하부 금형의 상면을 지나 상기 기판과 접하는 높이까지 상승하여 상기 봉지재를 복수개로 분리하는 것을 특징으로 하는 발광소자의 봉지재 성형장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 하부 금형에는 메쉬형 단면의 가이드 갭이 형성되고,
    상기 이젝터 핀은 상기 가이드 갭을 통해 상하로 이동가능한 메쉬형 단면을 갖는 것을 특징으로 하는 발광소자의 봉지재 성형장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 하부 금형은 복수의 렌즈 성형 캐비티를 상면에 포함하는 것을 특징으로 하는 발광소자의 봉지재 성형장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 수지 가둠 공간은 상기 하부 금형 둘레에 위치한 수지 가둠 틀이 상기 상부 금형 또는 상기 기판과 접하는 높이로 상승하여 형성된 것을 특징으로 하는 발광소자의 봉지재 성형장치.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 하부 금형과 상기 이젝터 핀 위로 상기 하부 금형을 덮도록 배치된 이형필름을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광소자의 봉지재 성형장치.
  7. 복수의 광반도체가 실장된 기판을 상부 금형에 장착하고;
    상기 상부 금형과 하부 금형 사이에 수지 가둠 공간을 형성한 후 상기 수지 가둠 공간에 액상 또는 겔상의 수지를 위치시키고;
    상기 하부 금형을 상승시켜, 상기 수지 가둠 공간 내 수지를 봉지재 형상으로 성형하고;
    이젝터 핀을 이용해 상기 수지 가둠 공간을 복수개로 구획하여 상기 기판 상의 봉지재를 복수개로 분리하는 것을 특징으로 하는 발광소자의 봉지재 성형방법.
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 이젝터 핀을 상기 하부 금형의 상면 이하의 높이로부터 상기 기판과 접하는 높이까지 상승시켜 상기 봉지재를 복수개로 분리하는 것을 특징으로 하는 발광소자의 봉지재 성형방법.
  9. 청구항 8에 있어서, 상기 하부 금형에는 메쉬형 단면의 가이드 갭이 형성되고, 상기 이젝터 핀은 상기 가이드 갭을 통해 상하로 이동가능한 메쉬형 단면을 갖는 것을 특징으로 하는 발광소자의 봉지재 성형방법.
  10. 청구항 7에 있어서, 상기 하부 금형으로는 복수의 렌즈 성형 캐비티를 상면에 포함하는 것을 이용하며, 상기 렌즈 성형 캐비티에 의해 상기 복수개로 분리되는 봉지재 각각에 대응되게 렌즈부를 형성하는 것을 특징으로 하는 발광소자의 봉지재 성형방법.
  11. 청구항 7에 있어서,
    상기 수지 가둠 공간의 형성을 위해, 상기 하부 금형 둘레에 위치한 수지 가둠 틀을 상기 상부 금형 또는 상기 기판과 접하는 높이까지 상승시키는 것을 특징으로 하는 발광소자의 봉지재 성형방법.
  12. 청구항 7에 있어서, 상기 수지 가둠 공간에 액상 또는 겔상의 수지를 위치시키지 전에 적어도 상기 수지 가둠 공간의 하부를 덮도록 이형필름을 배치하는 것을 특징으로 하는 발광소자의 봉지재 성형방법.
  13. 절단면을 갖는 기판;
    상기 기판 상에 형성된 광반도체;
    상기 광반도체를 덮도록 상기 기판 상에 형성된 봉지재를 포함하며,
    상기 봉지재의 가장자리는 상기 절단면과의 동일 선상으로부터 벗어나 상기 절단면보다 안쪽에 위치하는 것을 특징으로 하는 발광소자.
  14. 청구항 13에 있어서, 상기 절단면은 레이저, 다이싱 및 브레이킹 중 적어도 하나에 의한 의한 절단면이며, 상기 봉지재의 가장자리는 봉지재 성형시 생긴 분리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광소자.
  15. 청구항 13에 있어서, 상기 봉지재는 렌즈부와 그 주변의 테두리부를 포함하며, 상기 테두리부의 가장자리에는 외곽을 향해 얇아지는 경사부가 형성된 것을 특징으로 하는 발광소자.
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