WO2017030278A1 - 형광액 스프레이 분사 방식 led 소자 제조 방법 및 led 소자 제조 장치 - Google Patents

형광액 스프레이 분사 방식 led 소자 제조 방법 및 led 소자 제조 장치 Download PDF

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김건희
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주식회사 프로텍
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    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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    • H—ELECTRICITY
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    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/50—Wavelength conversion elements

Definitions

  • the present invention relates to a method for manufacturing a fluorescent device spray injection type LED device and a device for manufacturing an LED device, and efficiently spraying a fluorescent solution in which phosphor powder and a liquid synthetic resin are mixed on an LED chip to efficiently emit an LED device having desired optical properties. It relates to a fluorescent liquid spray injection method LED device manufacturing method and LED device manufacturing apparatus for manufacturing.
  • the LED device manufacturing method for manufacturing the LED device is widely used as a method of adjusting the color coordinates of the LED device by coating a fluorescent solution mixed with phosphor powder and a liquid synthetic resin on the LED chip emitting blue light.
  • Pneumatic type air dispensing pumps screw pumps, linear pumps, jet pumps using a mechanical control method such as a dispensing pump and a spray pump using a method of spraying a typical solution is typically used.
  • a typical LED manufacturing process is as follows.
  • the LED chips produced from the wafers are individually inspected for optical properties, and the LED chips having similar optical or electrical characteristics are classified.
  • the phosphors mixed with a suitable solution and a synthetic resin solution in an appropriate ratio for the LED chips of the group are LEDs. It is applied to a chip to manufacture an LED device.
  • the present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and it is possible to precisely and precisely control the ratio and capacity of the phosphor to be applied to the LED chip, and the number of times of replacement of the fluorescence solution is dramatically reduced compared to the conventional. It is an object of the present invention to provide a method for reducing a fluorescent liquid spray injection type LED device and an LED device manufacturing device.
  • a method of manufacturing a fluorescent liquid spray injection type LED device by spraying a fluorescent solution mixed with phosphor powder and a synthetic resin on a substrate on which a plurality of LED chips are mounted.
  • a method of manufacturing a fluorescent spray spray type LED device comprising: (a) spraying a first fluorescent solution onto a plurality of LED chips of the substrate; And (b) spray-spraying a second phosphor having a color composition different from that of the first phosphor and a plurality of LED chips of the substrate to which the first phosphor is applied in step (a).
  • the fluorescent liquid spraying method LED device manufacturing method for manufacturing an LED device by spraying a fluorescent liquid mixed with a phosphor powder and a liquid synthetic resin on a substrate mounted with a plurality of LED chips
  • An LED device manufacturing method comprising the steps of: (e) spray-spraying a first fluorescent liquid onto a plurality of LED chips of the substrate; (f) spray-spraying a second fluorescent liquid having a color composition different from that of the first fluorescent liquid onto a plurality of LED chips of the substrate; And (g) spray-spraying a third fluorescent liquid having a color composition different from that of the first and second fluorescent liquids on the plurality of LED chips of the substrate.
  • the fluorescent liquid spraying method LED device manufacturing apparatus for manufacturing a LED device by spraying a spraying of a fluorescent liquid mixed with a phosphor powder and a liquid synthetic resin on a substrate mounted with a plurality of LED chips
  • An LED device manufacturing apparatus comprising: a first spray pump for spraying a first fluorescent solution onto a plurality of LED chips of the substrate; And a second spray pump spray-spraying a second fluorescent liquid having a color composition different from the first fluorescent liquid to the plurality of LED chips of the substrate.
  • the fluorescent liquid spray injection type LED device manufacturing apparatus spraying a fluorescent liquid mixed with a phosphor powder and a liquid synthetic resin on a substrate on which a plurality of LED chips are mounted, the fluorescent liquid spray injection for producing an LED device
  • An anti-corrosive LED device manufacturing apparatus comprising: a first spray pump spraying a first fluorescent solution onto a plurality of LED chips of the substrate; A second spray pump spraying a second fluorescent liquid having a color tone different from the second fluorescent liquid to a plurality of LED chips of the substrate; And a third spray pump spraying the plurality of LED chips on the substrate with a third fluorescent liquid having a color tone different from that of the first and second fluorescent liquids.
  • the method of manufacturing a fluorescent spray spraying LED device and a device for manufacturing an LED device according to the present invention have an advantage of accurately applying a fluorescent solution having a required capacity and composition to an LED chip without newly mixing the phosphor and the fluorescent solution each time.
  • the fluorescent liquid spray injection method LED device manufacturing method and the LED device manufacturing apparatus according to the present invention has the effect that it is easy to manufacture an LED device having the required color coordinates by effectively correcting the optical characteristics of the LED device.
  • FIG. 1 illustrates an example of a substrate on which an LED chip is mounted.
  • Figure 2 is a schematic diagram of a fluorescent liquid spray injection type LED device manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a flow chart of a method for manufacturing a fluorescent spray spraying LED device according to an embodiment of the present invention for manufacturing an LED device using the fluorescent spraying spraying LED device manufacturing apparatus shown in FIG.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of an LED chip and a substrate for explaining a method of manufacturing a phosphor spray injection type LED device shown in FIG. 3.
  • FIG. 5 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a fluorescent spray spraying LED device according to another embodiment of the present invention for manufacturing an LED device using the fluorescent spray spraying LED device manufacturing apparatus shown in FIG. 2.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of an LED chip and a substrate for explaining a method of manufacturing a phosphor spray injection type LED device shown in FIG. 5.
  • Figure 7 is a schematic diagram of a fluorescent liquid spray injection type LED device manufacturing apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a flowchart illustrating a method for manufacturing a fluorescent spray spraying LED device according to an embodiment of the present invention for manufacturing an LED device using the fluorescent spray spraying LED device manufacturing apparatus shown in FIG. 7.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view of an LED chip and a substrate for explaining a method of manufacturing a phosphor spray injection type LED device shown in FIG. 8.
  • FIG. 10 is a flowchart illustrating a method for manufacturing a fluorescent spray spraying LED device according to another embodiment of the present invention for manufacturing an LED device using the fluorescent spray spraying LED device manufacturing apparatus shown in FIG. 7.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view of an LED chip and a substrate for explaining a method of manufacturing a phosphor spray injection type LED device shown in FIG. 10.
  • FIG. 1 illustrates an example of a substrate 10 on which an LED chip 1 is mounted.
  • the substrate 10 used in this embodiment is formed in the form of a ceramic panel.
  • a cavity on which the LED chip 1 is mounted is formed on an upper surface of the substrate 10, and an electrode pad that is connected to an electrode of the LED chip 1 is formed on a lower surface of the cavity.
  • a conductive wire electrically connected to the electrode pad is formed in the substrate 10, and the conductive wire is connected to the lower electrode pad formed on the lower surface of the substrate 10. Therefore, when the probe is connected to the lower electrode pad of the substrate 10 to supply power, the LED chip 1 mounted in the cavity may be turned on.
  • the substrate 10 on which the LED chip 1 is mounted various structures other than the structure shown in FIG. 1 may be used.
  • the substrate 10 may be formed in the form of a lead frame or may be formed in various other forms.
  • FIG. 2 is a schematic diagram of a fluorescent liquid spray injection type LED device manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the apparatus for manufacturing a fluorescent spray spraying LED device according to the present embodiment includes a first spray pump 111, a second spray pump 112, a light inspection unit 210, and a controller 310. Is done.
  • the first spray pump 111 and the second spray pump 112 are each formed in a structure capable of spray-spraying a phosphor mixed with phosphor powder and a liquid synthetic resin.
  • the first spray pump 111 spray-sprays the first fluorescent liquid
  • the second spray pump 112 spray-sprays the second fluorescent liquid.
  • the substrate 10 having the plurality of LED chips 1 mounted thereon is disposed below the first spray pump 111 and the second spray pump 112.
  • the pump transfer unit 510 transfers the first spray pump 111 and the second spray pump 112 in the horizontal direction with respect to the substrate 10, respectively. While the first spray pump 111 and the second spray pump 112 spray spray the fluorescent liquid, the pump transfer unit 510 transfers the first spray and / or the second spray back and forth in the horizontal direction to move the substrate 10.
  • the fluorescent solution is uniformly applied to the LED chips 1 of).
  • the light inspection unit 210 supplies power to the LED chips 1 of the substrate 10 so that the LED chips 1 are turned on and measures the optical characteristics of the light emitted from the LED chips 1.
  • the light inspection unit 210 of the present embodiment measures the color coordinates (CIE rank) of light emitted from the LED chip 1.
  • the substrate transfer unit 410 transfers the substrate 10 to the first spray pump 111, the second spray pump 112, and the light inspection unit 210, respectively.
  • the controller 310 controls the substrate transfer unit 410 to allow the substrate 10 to be disposed at a position that requires work.
  • the optical characteristic of the LED chip 1 measured by the light inspection unit 210 is transmitted to the controller 310.
  • the controller 310 calculates the type and capacity of the fluorescent liquid to be additionally applied to compensate for the optical characteristics of the LED chip 1 received from the light inspection unit 210 outside the standard.
  • the type and capacity of the fluorescent solution can be calculated mathematically or can be calculated statistically using a database obtained through experiments.
  • the controller 310 calculates the type and capacity of the fluorescent liquid to be additionally applied in consideration of the type and concentration of the phosphor powder included in each of the first fluorescent liquid 101 and the second fluorescent liquid 102.
  • the controller 310 transfers the substrate 10 to the lower side of the first spray pump 111 or the second spray pump 112 by the substrate transfer unit 410, and the pump transfer unit 510 and the first spray pump ( 111 and the second spray pump 112 are operated to correct the optical characteristics of the LED chip 1.
  • the specific method of applying the fluorescent liquid to the LED chip 1 and correcting the optical characteristics by using the fluorescent liquid spray injection type LED device manufacturing apparatus according to the present embodiment configured as described above may include the first fluorescent liquid 101 and the first method.
  • Various methods are possible depending on the color and concentration of the two-phosphor solution 102 and the coating method.
  • FIG. 3 is a flow chart of a method for manufacturing a fluorescent spray spraying LED device according to an embodiment of the present invention for manufacturing an LED device using the fluorescent spray spraying LED device manufacturing apparatus shown in Figure 2, Figure 4 It is sectional drawing of the LED chip 1 and the board
  • a fluorescent solution is applied to the LED chip 1 emitting blue light to produce an LED device emitting white light.
  • the first phosphor 101 sprayed by the first spray pump 111 includes a mixture of a red phosphor and a green phosphor. In the present embodiment, only the red phosphor is mixed with the liquid resin in the second fluorescent liquid 102. In the present embodiment, after applying the first fluorescent solution 101 so that the red color is slightly lower than the color coordinate of the LED device set as the specification, the second fluorescent solution 102 is further applied to the LED device.
  • the LED device is manufactured by a method of correcting optical characteristics of the light.
  • the substrate transfer unit 410 transfers the substrate 10 to the light inspection unit 210, and the light inspection unit 210 applies power to the LED chip 1 of the substrate 10 to supply the LED chip 1.
  • the optical inspection unit 210 may inspect the optical characteristics of all the LED chips 1 of the substrate 10 or may inspect the optical characteristics of only some of them.
  • the controller 310 receives the measurement result of the light inspection unit 210 and calculates the volume of the second fluorescent liquid 102 to be additionally applied in order to correct the optical characteristics of the LED chips 1 of the substrate 10. (D) step S130).
  • the substrate transfer unit 410 transfers the substrate 10 to the lower side of the second spray pump 112, and the second spray pump 112 sprays the second fluorescent liquid 102 according to a control command of the controller 310.
  • step S140 The coating amount of the second fluorescent liquid 102 can be adjusted in various ways.
  • the pumping unit 510 may be adjusted by adjusting the moving speed, or may be adjusted by adjusting the injection pressure of the second spray pump 112.
  • the LED element manufactured by this method has a structure as shown in FIG. That is, the first phosphor 101 is applied directly on the LED chip 1 and the second phosphor 102 is applied thereon to adjust the optical characteristics of the LED device.
  • Manufacturing the LED device in this manner has the advantage of improving the yield and quality of the LED device manufacturing process by more effectively controlling the optical characteristics of the LED device.
  • the color coordinates of the LED device are more precisely and accurately adjusted by adjusting the color coordinates of the LED device by using a combination of two different types of phosphors.
  • by spraying the fluorescent liquid in a spray injection method has the advantage that the capacity of the phosphor applied to the LED chip 1 can be more finely and uniformly adjusted.
  • the fluorescent liquid When the fluorescent liquid is applied by the conventional screw pump method or the jet pump method, it is not easy to finely control the volume while uniformly applying the fluorescent liquid, but other types of fluorescent liquids may be applied by using the spray injection method.
  • spraying there is an advantage in that the fluorescent liquid is uniformly applied and fine control of its capacity (coating thickness) can be performed very effectively.
  • the method for manufacturing the fluorescent liquid spraying LED device according to the present embodiment has been described with reference to FIGS. 3 and 4, but the method for manufacturing the fluorescent liquid spraying LED device according to the present embodiment may be variously modified.
  • the first fluorescent liquid 101 may include only green and the second fluorescent liquid may include only red.
  • first by applying green color to inspect the optical properties, and then additionally red fluorescent solution as necessary to adjust the optical properties of the LED device.
  • the first fluorescent solution containing only green and the second fluorescent solution containing only red may be applied first, and then the optical properties may be inspected and the insufficient fluorescent solution may be further applied.
  • the first fluorescent liquid may be configured such that red and green are mixed but slightly lack green, and the second fluorescent liquid may include only green.
  • a fluorescent liquid spray injection type LED device manufacturing apparatus which does not include the light inspection unit 210 and which does not perform the steps (c) and (d) is manufactured. It is also possible to carry out. Even without spraying a fluorescent solution that inspects and corrects the optical properties of the LED device, it has sufficient advantages over the conventional LED device manufacturing method and LED device manufacturing apparatus. Conventionally, in order to manufacture an LED device satisfying the specification, a new fluorescent solution was mixed and applied each time. However, in the present invention, the first fluorescent solution, which is a red and green mixture, is first applied, and then a red or green phosphor is added. The conventional problem may be solved by applying a second fluorescent solution including the same.
  • FIG. 5 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a fluorescent spray spraying LED device according to another embodiment of the present invention for manufacturing an LED device using the fluorescent spray spraying LED device manufacturing apparatus shown in FIG. 2.
  • FIG. It is sectional drawing of the LED chip 1 and the board
  • the first phosphor 201 is mixed with a liquid synthetic resin and a red phosphor
  • the second phosphor 202 is mixed with a liquid synthetic resin and a green phosphor.
  • the first phosphor pump 201 sprays the plurality of LED chips 1 of the substrate 10 by the first spray pump 111 ((a) step; S210).
  • the second fluorescent liquid 202 is spray-sprayed to the plurality of LED chips 1 by the second spray pump 112 (step (b); S220). In the same way, the injection of the first fluorescent liquid 201 and the second fluorescent liquid 202 is repeated.
  • the substrate 10 is transferred to the light inspection unit 210 and the optical properties of the LED chips 1 of the substrate 10 are inspected by the light inspection unit 210 (step (c); S230). .
  • the control unit 310 receives the test result of the light inspection unit 210 and calculates the type and amount of the fluorescent liquid to be additionally applied in order to correct the optical properties (step (d); S240).
  • the substrate transfer unit 410 transfers the substrate 10 to the lower side of the first spray pump 111 or the second spray pump 112 again.
  • the controller 310 determines that the first fluorescent liquid 201 needs to be additionally applied
  • the LED chip 1 is further operated by the capacity calculated by calculating the first fluorescent liquid 201 by operating the first spray pump 111. It is applied to (step (a); S210).
  • step (a); S210) As a result, as shown in FIG. 6, the LED element coated on the LED chip 1 of the first phosphor solution 201 and the second phosphor solution 202 is completed.
  • the LED chip 1 After repeating steps (a) and (b) so that the second phosphor 202 of the first phosphor 201 and the second phosphor 202 is always insufficient, the LED chip 1 It is also possible to perform the fluorescent liquid spray injection type LED device manufacturing method by additionally applying the second fluorescent liquid 202 by the capacity determined to be insufficient by examining the optical properties of the.
  • the fluorescent liquid spray injection type LED device manufacturing apparatus of this embodiment includes a first spray pump 121, a second spray pump 122, and a third spray pump 123.
  • the first spray pump 121, the second spray pump 122, and the third spray pump 123 are configured to spray-spray the first phosphor, the second phosphor and the third phosphor having different mixing ratios of phosphors, respectively. do.
  • the first spray pump 121, the second spray pump 122, and the third spray pump 123 are sprayed in the horizontal direction by the spray transfer unit, respectively, and spray the fluorescent liquid onto the substrate 10 disposed below.
  • the substrate 10 disposed below the first spray pump 121, the second spray pump 122, and the third spray pump 123 is spray pumps 121, 122, and 123 by the substrate transfer unit 420. And is transferred between the light inspection unit 220.
  • the light inspection unit 220 is configured to apply power to the plurality of LED chips 1 of the substrate 10 to turn on the LED chips 1 and inspect the optical characteristics thereof.
  • the control unit 320 receives the inspection result of the light inspection unit 220 and transfers the first spray pump 121, the second spray pump 122, the third spray pump 123, the pump transfer unit 520, and the substrate. Control operation of unit 420.
  • the first phosphor 301 is a mixture of a red phosphor, a green phosphor, and a liquid synthetic resin.
  • the second phosphor 302 is a mixture of a red phosphor and a liquid synthetic resin, and the third phosphor is a mixture of a green phosphor and a liquid synthetic resin.
  • the first phosphor 301 is spray-sprayed to the LED chips 1 of the substrate 10 by using the first spray pump 121 ((e) step S310).
  • the substrate transfer unit 420 transfers the substrate 10 to the light inspection unit 220.
  • the optical inspection unit 220 applies power to the LED chips 1 of the substrate 10 to inspect the optical characteristics (step (h); S320).
  • the control unit 320 receives the test result of the light inspection unit 220 and receives the second fluorescent liquid 302 and the third fluorescent light to be further injected in order to correct the optical characteristics of the LED chips 1 of the substrate 10.
  • the volume of the liquid is calculated (step (i); S330).
  • the substrate transfer unit 420 transfers the substrate 10 to the lower side of the spray pumps 121, 122, and 123.
  • the second spray pump 122 and the third spray pump 123 respectively supply the second fluorescent liquid 302 and / or the third fluorescent liquid of the required capacity to the LED chip 1.
  • Spray injection step (f) and (g); S340).
  • step (e) After spraying the first fluorescent liquid 301 in step (e) to a level that only one of the second fluorescent liquid 302 and the third fluorescent liquid is insufficient, inspected in step (h) and (i) It is also possible to apply only one of the second fluorescent liquid 302 and the third fluorescent liquid by the amount calculated in the step.
  • FIG. 9 illustrates a cross-sectional view of an LED device in which only the second fluorescent solution 302 is additionally applied after the first fluorescent solution 301 is applied to correct optical properties.
  • FIG. 10 is a flowchart illustrating a method for manufacturing a fluorescent spray spraying LED device according to another embodiment of the present invention for manufacturing an LED device using the fluorescent spray spraying LED device manufacturing apparatus shown in FIG. 7.
  • FIG. It is sectional drawing of the LED chip 1 and the board
  • both the first phosphor 401 and the second phosphor 402 are phosphors in which a red phosphor and a green phosphor are mixed.
  • the mixing ratio of the red phosphor and the green phosphor is different in the first phosphor 401 and the second phosphor 402.
  • the mixing ratio of the red phosphor and the green phosphor is 54:46
  • the mixing ratio of the red phosphor and the green phosphor is 58:42 in the first phosphor 401.
  • Both the first phosphor 401 and the second phosphor 402 are intentionally blended with a slight lack of the ratio of the green phosphor required to satisfy the optical characteristic specification of the LED element.
  • the third fluorescent liquid 403 is configured to include only the green phosphor. The process of manufacturing the LED device is started in the state of supplying the mixed fluorescent solution to each spray pump (121, 122, 123).
  • the first fluorescent liquid 401 is injected onto the LED chips 1 of the substrate 10 by using the first spray pump 121 (step (e); S420).
  • the second fluorescent liquid 402 is injected onto the LED chips 1 of the substrate 10 by using the second spray pump 122 ((f) step; S420).
  • Steps (e) and (f) as described above are repeated a predetermined number of times.
  • the first phosphor 401 and the second phosphor 402 are alternately stacked on the LED chip 1 to form a fluorescent layer.
  • the mixing ratio of the red phosphor and the green phosphor in the phosphor layer coated on the LED chip 1 by spray-spraying and stacking the first phosphor 401 and the second phosphor 402 having different mixing ratios from each other. It is possible to adjust more precisely.
  • the red phosphor and the green phosphor are newly mixed each time, and the new phosphor is replaced and supplied to the spray pump. There is no need to work, and it is the spray injection time of the first fluorescent liquid 401 and the second fluorescent liquid 402.
  • the color-specific phosphor of the entire fluorescent layer coated on the LED chip 1 by controlling the number of spray injections There is an advantage that the ratio can be easily adjusted.
  • the controller 320 transfers the substrate 10 to the light inspection unit 220 by the substrate transfer unit 420, and the light inspection unit 220 turns on the LED chips 1 of the substrate 10.
  • the optical characteristic is inspected (step (h); S430).
  • the control unit 320 receiving the inspection result of the light inspection unit 220 may adjust the volume of the third fluorescent liquid 403 to be spray-sprayed in order to correct the optical characteristics of the LED chips 1 of the substrate 10.
  • the substrate transfer unit 420 transfers the substrate 10 back to the lower sides of the spray pumps 121, 122, and 123, and the pump transfer unit 520 operates to transfer the third spray pump 123 of the substrate 10. Move from the top side.
  • the control unit 320 operates the third spray pump 123 based on the result calculated in step (i) to transfer the third fluorescent liquid 403 including only the green phosphor to the LED chips 1 of the substrate 10.
  • the first phosphor 401, the second phosphor 402 and the third phosphor 403 are coated on the LED chip 1 to complete the LED element as shown in FIG.
  • the newly mixed phosphor solution is not replaced and supplied to the spray pump.
  • spray-spraying the first phosphor, the second phosphor and the third phosphor composed of a mixing ratio in various combinations it can be used for the purpose of controlling the mixing ratio and the capacity of the red phosphor and the green phosphor of the entire fluorescent layer.
  • the first and second phosphors are not alternately stacked. It is also possible to use it by the method of laminating
  • the first fluorescent liquid is a fluorescent solution in which red and green are mixed
  • the second fluorescent liquid is mixed so that only the red phosphor is mixed and the third fluorescent liquid is mixed with only the green phosphor.
  • the optical property is inspected by a light inspection unit after first spraying the first fluorescent liquid.
  • the present invention can be constructed and implemented by a method of correcting the overall optical characteristics by coating the red phosphor and the green phosphor on the LED chip 1 by alternately spraying the second phosphor and the third phosphor. Do.
  • the first fluorescent liquid is mixed with the red phosphor and the green phosphor
  • the second fluorescent liquid contains only the red phosphor
  • the third fluorescent liquid contains only the green phosphor. It is also possible to further inject only one of the second and third fluorescent liquids which are examined and judged to be insufficient to correct the optical characteristics.
  • the type of the phosphor may be variously changed.

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Abstract

본 발명은 형광액 스프레이 분사 방식 LED 소자 제조 방법 및 LED 소자 제조 장치에 관한 것으로서, LED 칩에 형광체 분말과 액상의 합성수지가 혼합된 형광액을 효과적으로 스프레이 분사하여 원하는 광 특성을 가지는 LED 소자를 효율적으로 제조하기 위한 형광액 스프레이 분사 방식 LED 소자 제조 방법 및 LED 소자 제조 장치에 관한 것이다.

Description

형광액 스프레이 분사 방식 LED 소자 제조 방법 및 LED 소자 제조 장치
본 발명은 형광액 스프레이 분사 방식 LED 소자 제조 방법 및 LED 소자 제조 장치에 관한 것으로서, LED 칩에 형광체 분말과 액상의 합성수지가 혼합된 형광액을 효과적으로 스프레이 분사하여 원하는 광 특성을 가지는 LED 소자를 효율적으로 제조하기 위한 형광액 스프레이 분사 방식 LED 소자 제조 방법 및 LED 소자 제조 장치에 관한 것이다.
청색 광을 발광하는 LED 칩에 형광체 분말과 액상의 합성수지가 혼합된 형광액을 도포하여 LED 소자의 색좌표를 조정하는 방법으로 LED 소자를 제조하는 LED 소자 제조 방법이 널리 사용되고 있다.
형광액을 도포하는 방법은 다양한 방법이 사용되고 있다. 공압을 이용한 Air Type 디스펜싱 펌프, 스크류 펌프, 리니어 펌프, 젯 펌프와 같은 기계적인 제어 방식을 이용한 디스펜싱 펌프를 사용하는 방법과 스프레이 펌프를 사용하여 형광액을 분사하는 방법이 대표적으로 사용되고 있다.
통상적인 LED 제조 과정은 다음과 같다. 웨이퍼에서 생산된 LED 칩에 대해 개별적으로 광 특성을 검사하여 유사한 광학적 또는 전기적 특성을 가지는 LED 칩들을 분류한 후에 해당 그룹의 LED 칩에 대해 적합한 형광체를 합성수지 용액과 적절한 비율로 혼합한 형광액을 LED 칩에 도포하여 LED 소자를 제조한다.
LED 칩 그룹의 광 특성이 바뀌거나 제조하고자 하는 LED 소자의 광 특성이 달라질 때마다에 그에 맞는 조합의 형광액을 마련하여 형광액을 도포하는 방법으로 LED 소자를 제조한다.
이와 같은 기존의 LED 소자 제조 방법에 있어서, 매번 새로운 조합의 형광액을 정확하게 마련하는 것이 쉽지 않고 이와 같은 형광액을 매번 펌프 또는 스프레이에 교체 공급하는 것도 매우 번거롭고 비효율적인 공정이다. 또한, 형광액을 정확하고 정교하게 그 두께를 조절하여 LED 칩에 균일하게 도포하는 것도 매우 난이도가 높은 공정이다.
따라서 형광액의 교체 회수를 감소시키거나 형광액의 도포 량과 형광체의 조합 비율을 정확하고 정교하게 조절하여 도포할 수 있는 LED 소자 제조 방법 및 LED 소자 제조 장치가 필요하게 되었다.
본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 감안하여 안출된 것으로, LED 칩에 도포하는 형광체의 비율과 용량을 정확하고 정교하게 조절하는 것이 가능하고 형광액의 교체의 회수를 종래에 비해 비약적으로 감소시킬 수 있는 형광액 스프레이 분사 방식 LED 소자 제조 방법 및 LED 소자 제조 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 형광액 스프레이 분사 방식 LED 소자 제조 방법은, 복수의 LED 칩이 실장된 기판에 형광체 분말과 액상의 합성수지가 혼합된 형광액을 스프레이 분사하여 LED 소자를 제조하는 형광액 스프레이 분사 방식 LED 소자 제조 방법에 있어서, (a) 상기 기판의 복수의 LED 칩에 제1형광액을 스프레이 분사하는 단계; 및 (b) 상기 (a) 단계에서 제1형광액이 도포된 상기 기판의 복수의 LED 칩에 상기 제1형광액과 색 조성이 다른 제2형광액을 스프레이 분사하는 단계;를 포함하는 점에 특징이 있다.
또한 본 발명에 의한 형광액 스프레이 분사 방식 LED 소자 제조 방법은, 복수의 LED 칩이 실장된 기판에 형광체 분말과 액상의 합성수지가 혼합된 형광액을 스프레이 분사하여 LED 소자를 제조하는 형광액 스프레이 분사 방식 LED 소자 제조 방법에 있어서, (e) 상기 기판의 복수의 LED 칩에 제1형광액을 스프레이 분사하는 단계; (f) 상기 기판의 복수의 LED 칩에 상기 제1형광액과 색 조성이 다른 제2형광액을 스프레이 분사하는 단계; 및 (g) 상기 기판의 복수의 LED 칩에 상기 제1형광액 및 제2형광액과 색 조성이 다른 제3형광액을 스프레이 분사하는 단계;를 포함하는 점에 특징이 있다.
또한 본 발명에 의한 형광액 스프레이 분사 방식 LED 소자 제조 장치는, 복수의 LED 칩이 실장된 기판에 형광체 분말과 액상의 합성수지가 혼합된 형광액을 스프레이 분사하여 LED 소자를 제조하는 형광액 스프레이 분사 방식 LED 소자 제조 장치에 있어서, 상기 기판의 복수의 LED 칩에 제1형광액을 스프레이 분사하는 제1스프레이 펌프; 및 상기 기판의 복수의 LED 칩에 상기 제1형광액과 색 조성이 다른 제2형광액을 스프레이 분사하는 제2스프레이 펌프;를 포함하는 점에 특징이 있다.
또한, 본 발명에 의한 형광액 스프레이 분사 방식 LED 소자 제조 장치는, 복수의 LED 칩이 실장된 기판에 형광체 분말과 액상의 합성수지가 혼합된 형광액을 스프레이 분사하여 LED 소자를 제조하는 형광액 스프레이 분사 방식 LED 소자 제조 장치에 있어서, 상기 기판의 복수의 LED 칩에 제1형광액을 스프레이 분사하는 제1스프레이 펌프; 상기 기판의 복수의 LED 칩에 상기 제2형광액과 색조성이 다른 제2형광액을 스프레이 분사하는 제2스프레이 펌프; 및 상기 기판의 복수의 LED 칩에 상기 제1형광액 및 제2형광액과 색조성이 다른 제3형광액을 스프레이 분사하는 제3스프레이 펌프;를 포함하는 점에 특징이 있다.
본 발명에 따른 형광액 스프레이 분사 방식 LED 소자 제조 방법 및 LED 소자 제조 장치는, 매번 새롭게 형광체와 형광액을 혼합하지 않아도 필요한 용량과 조성의 형광액을 LED 칩에 정확하게 도포할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 형광액 스프레이 분사 방식 LED 소자 제조 방법 및 LED 소자 제조 장치는, LED 소자의 광 특성을 효과적으로 보정하여 필요한 색좌표를 가지는 LED 소자를 쉽게 제조할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 LED 칩이 실장된 기판의 일례를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 형광액 스프레이 분사 방식 LED 소자 제조 장치의 개략도이다.
도 3은 도 2에 도시된 형광액 스프레이 분사 방식 LED 소자 제조 장치를 이용하여 LED 소자를 제조하는 본 발명의 일실시예에 따른 형광액 스프레이 분사 방식 LED 소자 제조 방법의 순서도이다.
도 4는 도 3에 도시된 형광액 스프레이 분사 방식 LED 소자 제조 방법을 설명하기 위한 LED 칩 및 기판의 단면도이다.
도 5는 도 2에 도시된 형광액 스프레이 분사 방식 LED 소자 제조 장치를 이용하여 LED 소자를 제조하는 본 발명의 다른 실시예에 따른 형광액 스프레이 분사 방식 LED 소자 제조 방법의 순서도이다.
도 6은 도 5에 도시된 형광액 스프레이 분사 방식 LED 소자 제조 방법을 설명하기 위한 LED 칩 및 기판의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 형광액 스프레이 분사 방식 LED 소자 제조 장치의 개략도이다.
도 8은 도 7에 도시된 형광액 스프레이 분사 방식 LED 소자 제조 장치를 이용하여 LED 소자를 제조하는 본 발명의 일실시예에 따른 형광액 스프레이 분사 방식 LED 소자 제조 방법의 순서도이다.
도 9는 도 8에 도시된 형광액 스프레이 분사 방식 LED 소자 제조 방법을 설명하기 위한 LED 칩 및 기판의 단면도이다.
도 10은 도 7에 도시된 형광액 스프레이 분사 방식 LED 소자 제조 장치를 이용하여 LED 소자를 제조하는 본 발명의 다른 실시예에 따른 형광액 스프레이 분사 방식 LED 소자 제조 방법의 순서도이다.
도 11은 도 10에 도시된 형광액 스프레이 분사 방식 LED 소자 제조 방법을 설명하기 위한 LED 칩 및 기판의 단면도이다.
이하에서는 본 발명에 의한 형광액 스프레이 분사 방식 LED 소자 제조 장치 및 형광액 스프레이 분사 방식 LED 소자 제조 방법에 대하여 첨부된 도면을 참고하여 실시예를 들어 상세히 설명한다.
도 1은 LED 칩(1)이 실장된 기판(10)의 일례를 도시한 것이다.
본 실시예에서 사용되는 기판(10)은 세라믹 패널(ceramic panel)의 형태로 형성된다. 기판(10)의 상면에 LED 칩(1)이 실장될 수 있는 캐비티가 형성되고 캐비티의 하면에는 LED 칩(1)의 전극과 연결될 수 있는 전극 패드가 형성된다. 기판(10)의 내부에는 전극 패드와 전기적으로 연결되는 도선이 형성되고 그 도선은 기판(10)의 하면에 형성되는 하부 전극 패드와 연결된다. 따라서, 기판(10)의 하부 전극 패드에 프로브를 연결하여 전력을 공급하면 캐비티에 실장된 LED 칩(1)이 점등될 수 있는 구조이다.
이와 같인 LED 칩(1)이 실장되는 기판(10)은 도 1에 도시한 형태의 구조 이외에 다른 다양한 구조가 사용될 수 있다. 기판(10)은 리드 프레임의 형태로 형성될 수도 있고 다른 다양한 형태로 형성될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 형광액 스프레이 분사 방식 LED 소자 제조 장치의 개략도이다. 도 2를 참조하면 본 실시예에 따른 형광액 스프레이 분사 방식 LED 소자 제조 장치는 제1스프레이 펌프(111)와 제2스프레이 펌프(112)와 광 검사 유닛(210)과 제어부(310)를 포함하여 이루어진다.
제1스프레이 펌프(111)와 제2스프레이 펌프(112)는 각각 형광체 분말과 액상의 합성수지가 혼합된 형광액을 스프레이 분사할 수 있는 구조로 형성된다. 제1스프레이 펌프(111)는 제1형광액을 스프레이 분사하고, 제2스프레이 펌프(112)는 제2형광액을 스프레이 분사한다.
제1스프레이 펌프(111)와 제2스프레이 펌프(112)의 하측에는 복수의 LED 칩(1)이 실장된 기판(10)이 배치된다. 펌프 이송 유닛(510)은 제1스프레이 펌프(111)와 제2스프레이 펌프(112)는 각각 기판(10)에 대해 수평 방향으로 이송한다. 제1스프레이 펌프(111)와 제2스프레이 펌프(112)가 형광액을 스프레이 분사하는 동안에 펌프 이송 유닛(510)은 제1스프레이 및/또는 제2스프레이를 수평 방향으로 전후 좌우 이송하여 기판(10)의 LED 칩들(1)에 형광액이 균일하게 도포되도록 한다.
광 검사 유닛(210)은 기판(10)의 LED 칩들(1)에 각각 전원을 공급하여 LED 칩들(1)이 점등되도록 하고 LED 칩(1)에서 발광되는 빛의 광 특성을 측정한다. 본 실시예의 광 검사 유닛(210)은 LED 칩(1)에서 발광되는 빛의 색좌표(CIE rank)를 측정한다.
기판 이송 유닛(410)은 기판(10)을 제1스프레이 펌프(111)와 제2스프레이 펌프(112) 및 광 검사 유닛(210)에 대해 각각 이송한다. 제어부(310)는 기판 이송 유닛(410)을 제어하여 기판(10)이 작업이 필요한 위치에 배치되도록 한다.
광 검사 유닛(210)에서 측정된 LED 칩(1)의 광 특성은 제어부(310)로 전달된다. 제어부(310)는 광 검사 유닛(210)에서 전달 받은 LED 칩(1)의 광 특성이 기준을 벗어나는 경우 이를 보완하기 위하여 추가로 도포되어야 할 형광액의 종류와 용량을 계산한다. 이와 같은 형광액의 종류와 용량은 수학적으로 계산할 수도 있고 미리 실험을 통해 얻어진 데이터베이스를 이용하여 통계적으로 계산할 수도 있다. 제어부(310)는 제1형광액(101) 및 제2형광액(102)에 각각 포함된 형광체 분말의 종류와 농도를 고려하여 추가로 도포되어야 할 형광액의 종류 및 용량을 계산한다. 제어부(310)는 기판 이송 유닛(410)에 의해 기판(10)을 제1스프레이 펌프(111) 또는 제2스프레이 펌프(112)의 하측으로 이송하고 펌프 이송 유닛(510)과 제1스프레이 펌프(111) 및 제2스프레이 펌프(112)를 작동시켜 LED 칩(1)의 광 특성을 보정한다.
상술한 바와 같이 구성된 본 실시예에 따른 형광액 스프레이 분사 방식 LED 소자 제조 장치를 이용하여 LED 칩(1)에 형광액을 도포하고 광 특성을 보정하는 구체적인 방법은 제1형광액(101) 및 제2형광액(102)의 색상과 농도 및 도포 방법에 따라 다양한 방법이 가능하다.
이하에서는 상술한 바와 같이 구성된 형광액 스프레이 분사 방식 LED 소자 제조 장치를 이용하여 LED 칩(1)에 형광액을 도포하는 구체적인 형광액 스프레이 분사 방식 LED 소자 제조 방법에 대해 실시예를 들어 설명한다.
도 3은 도 2에 도시된 형광액 스프레이 분사 방식 LED 소자 제조 장치를 이용하여 LED 소자를 제조하는 본 발명의 일실시예에 따른 형광액 스프레이 분사 방식 LED 소자 제조 방법의 순서도이고, 도 4는 도 3에 도시된 형광액 스프레이 분사 방식 LED 소자 제조 방법을 설명하기 위한 LED 칩(1) 및 기판(10)의 단면도이다.
본 실시예의 형광액 스프레이 분사 방식 LED 소자 제조 방법의 경우 청색 광을 발광하는 LED 칩(1)에 형광액을 도포하여 백색 광을 발광하는 LED 소자를 제조하기 위한 것이다.
제1스프레이 펌프(111)에서 분사하는 제1형광액(101)에는 적색 형광체와 녹색 형광체가 혼합되어 포함된다. 본 실시예의 경우 제2형광액(102)에는 적색 형광체만이 액상 수지와 혼합된다. 본 실시예의 경우 사양(specification)으로 설정된 LED 소자의 색좌표를 만족시킬 수 있는 수준보다 적색이 조금 부족하도록 제1형광액(101)을 도포한 후에 제2형광액(102)을 추가 도포하여 LED 소자의 광 특성을 보정하는 방법으로 LED 소자를 제조한다.
먼저, 상기 기판(10)의 복수의 LED 칩(1)에 제1스프레이 펌프(111)를 이용하여 제1형광액(101)을 스프레이 분사한다((a) 단계; S110).
다음으로 기판 이송 유닛(410)은 기판(10)을 광 검사 유닛(210)으로 이송하고, 광 검사 유닛(210)은 기판(10)의 LED 칩(1)에 전원을 인가하여 LED 칩(1)의 광 특성을 검사한다((c) 단계; S120). 이때 광 검사 유닛(210)은 기판(10)의 모든 LED 칩(1)의 광 특성을 검사할 수도 있고 일부에 대해서만 광 특성을 검사할 수도 있다.
제어부(310)는 광 검사 유닛(210)의 측정 결과를 전달 받아 기판(10)의 LED 칩들(1)의 광 특성을 보정하기 위해서 추가로 도포해야 할 제2형광액(102)의 용량을 계산한다((d) 단계; S130).
기판 이송 유닛(410)은 기판(10)을 제2스프레이 펌프(112)의 하측으로 이송하고 제2스프레이 펌프(112)는 제어부(310)의 제어 명령에 따라 제2형광액(102)을 스프레이 분사한다((b) 단계; S140). 제2형광액(102)의 도포량은 다양한 방법으로 조절될 수 있다. 펌프 이송 유닛(510)의 이동 속도를 조절하는 방법으로 조절할 수도 있고, 제2스프레이 펌프(112)의 분사 압력을 조절하는 방법으로 조절하는 것도 가능하다.
이와 같은 방법으로 제조한 LED 소자는 도 4에 도시한 것과 같은 구조가 된다. 즉 LED 칩(1)의 바로 위에는 제1형광액(101)이 도포되고 그 위에 제2형광액(102)이 도포되어 LED 소자의 광 특성을 조절하게 된다.
이와 같은 방법으로 LED 소자를 제조하면 LED 소자의 광 특성을 더욱 효과적으로 조절하여 LED 소자 제조 공정의 수율과 품질을 향상시킬 수 있는 장점이 있다. 종래에 한가지 종류의 형광액만을 사용하여 용량을 조절하면서 광 특성을 조절하는 것과 달리 2종류의 조성이 다른 형광액을 복합적으로 사용하여 LED 소자의 색좌표를 조절함으로써 LED 소자의 색좌표를 더욱 정교하고 정확하게 조절할 수 있는 장점이 있다. 특히, 스프레이 분사 방식으로 형광액을 분사함으로써 LED 칩(1)에 도포되는 형광체의 용량을 더욱 미세하고 균일하게 조절할 수 있는 장점이 있다. 종래의 스크류 펌프 방식이나 젯 펌프(jet pump) 방식으로 형광액을 도포하는 경우 형광액을 균일하게 도포하면서 미세하게 그 용량을 조절하는 것이 쉽지 않지만, 스프레이 분사 방식을 이용하면서 다른 종류의 형광액을 분사하면 형광액을 균일하게 도포하는 것과 그 용량(도포 두께)의 미세 조절을 매우 효과적을 수행할 수 있는 장점이 있다.
이상, 도 3 및 도 4를 참조하여 본 실시예에 따른 형광액 스프레이 분사 방식 LED 소자 제조 방법에 대해 설명하였으나, 본 실시예의 형광액 스프레이 분사 방식 LED 소자 제조 방법은 다양하게 변형이 가능하다.
예를 들어, 앞에서 제1형광액(101)은 적색과 녹색이 혼합된 것으로 설명하였으나, 제1형광액은 녹색만 포함하고 제2형광액은 적색만 포함하도록 구성하는 것도 가능하다. 이 경우 먼저 녹색을 도포하여 광 특성을 검사한 후에 추가로 필요한 만큼의 적색 형광액을 도포하여 LED 소자의 광 특성을 조절할 수 있다. 경우에 따라서는 녹색만 포함한 제1형광액과 적색만 포함한 제2형광액을 각각 먼저 도포한 후에 광 특성을 검사하고 부족한 형광액을 추가로 도포하는 것도 가능하다. 또한, 제1형광액은 적색과 녹색이 혼합되도록 하되 녹색이 조금 부족하도록 구성하고, 제2형광액은 녹색만을 포함하도록 구성하는 것도 가능하다.
또한, 경우에 따라서는 광 검사 유닛(210)을 구비하지 않는 형광액 스프레이 분사 방식 LED 소자 제조 장치를 구성하고 (c) 단계와 (d) 단계를 수행하지 않는 형광액 스프레이 분사 방식 LED 소자 제조 방법을 실시하는 것도 가능하다. LED 소자의 광 특성을 검사하여 이를 보정하는 형광액을 스프레이 분사하지 않더라도 종래의 LED 소자 제조 방법 및 LED 소자 제조 장치에 비해 충분한 장점을 가진다. 종래에는 사양을 만족하는 LED 소자를 제조하기 위하여 매번 새롭게 형광액을 혼합하여 도포하였으나, 본 발명의 경우 적색과 녹색이 혼합하여 기준이 되는 제1형광액을 먼저 도포하고 추가로 적색 또는 녹색의 형광체를 포함하는 제2형광액을 도포하는 방법으로 종래의 문제점을 해결할 수 있다. 이와 같은 방법에 의하면 새로운 조합의 형광액이 필요할 때마다 매번 새로 형광액을 혼합할 필요가 없고 제2형광액의 종류와 도포량을 조절하는 것만으로 LED 칩(1)에 도포되는 형광체의 용량과 조합을 쉽게 조절할 수 있는 장점이 있다.
다음으로 도 5 및 도 6을 참조하여, 도 2에 도시된 형광액 스프레이 분사 방식 LED 소자 제조 장치를 이용하는 다른 실시예의 형광액 스프레이 분사 방식 LED 소자 제조 방법에 대해 설명한다.
도 5는 도 2에 도시된 형광액 스프레이 분사 방식 LED 소자 제조 장치를 이용하여 LED 소자를 제조하는 본 발명의 다른 실시예에 따른 형광액 스프레이 분사 방식 LED 소자 제조 방법의 순서도이고, 도 6은 도 5에 도시된 형광액 스프레이 분사 방식 LED 소자 제조 방법을 설명하기 위한 LED 칩(1) 및 기판(10)의 단면도이다.
본 실시예의 경우 제1형광액(201)은 액상의 합성수지와 적색의 형광체가 혼합되어 있고, 제2형광액(202)은 액상의 합성수지와 녹색의 형광체가 혼합되어 있다.
먼저, 제1스프레이 펌프(111)로 제1형광액(201)을 기판(10)의 복수의 LED 칩(1)에 스프레이 분사한다((a) 단계; S210). 다음으로 제2스프레이 펌프(112)로 제2형광액(202)을 복수의 LED 칩(1)에 스프레이 분사한다((b) 단계; S220). 같은 방법으로 교대로 제1형광액(201)과 제2형광액(202)의 분사를 반복한다.
이와 같은 상태에서 기판(10)을 광 검사 유닛(210)으로 이송하여 광 검사 유닛(210)에 의해 기판(10)의 LED 칩들(1)의 광 특성을 검사한다((c) 단계; S230). 제어부(310)는 광 검사 유닛(210)의 검사 결과를 전달 받아 광 특성을 보정하기 위하여 추가로 도포해야 할 형광액의 종류와 도포량을 계산한다((d) 단계; S240).
기판 이송 유닛(410)은 기판(10)을 다시 제1스프레이 펌프(111) 또는 제2스프레이 펌프(112)의 하측으로 이송한다. 제어부(310)가 제1형광액(201)을 추가로 도포해야 하는 것으로 판단한 경우 제1스프레이 펌프(111)를 작동시켜 제1형광액(201)을 계산한 용량만큼 추가로 LED 칩(1)에 도포하게 된다((a) 단계; S210). 결과적으로 도 6에 도시한 것과 같이 제1형광액(201)과 제2형광액(202) LED 칩(1)에 도포된 LED 소자가 완성된다.
경우에 따라서는 제1형광액(201)과 제2형광액(202) 중 제2형광액(202)이 항상 부족하도록 (a) 단계와 (b) 단계를 반복한 후에, LED 칩(1)의 광 특성을 검사하여 부족하다고 판단된 용량만큼 제2형광액(202)을 추가로 도포하는 방법으로 형광액 스프레이 분사 방식 LED 소자 제조 방법을 수행하는 것도 가능하다.
다음으로 도 7을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 형광액 스프레이 분사 방식 LED 소자 제조 장치에 대해 설명한다.
본 실시예의 형광액 스프레이 분사 방식 LED 소자 제조 장치는 제1스프레이 펌프(121)와 제2스프레이 펌프(122)와 제3스프레이 펌프(123)를 포함한다. 제1스프레이 펌프(121)와 제2스프레이 펌프(122)와 제3스프레이 펌프(123)는 각각 형광체의 혼합 비율이 다른 제1형광액과 제2형광액과 제3형광액을 스프레이 분사하도록 구성된다. 제1스프레이 펌프(121)와 제2스프레이 펌프(122)와 제3스프레이 펌프(123)는 각각 스프레이 이송 유닛에 의해 수평 방향으로 이송되면서 하측에 배치된 기판(10)에 형광액을 분사한다.
제1스프레이 펌프(121)와 제2스프레이 펌프(122)와 제3스프레이 펌프(123)의 하측에 배치되는 기판(10)은 기판 이송 유닛(420)에 의해 스프레이 펌프(121, 122, 123)와 광 검사 유닛(220) 사이로 이송된다.
광 검사 유닛(220)은 기판(10)의 복수의 LED 칩들(1)에 전원을 인가하여 LED 칩들(1)을 점등하고 그 광 특성을 검사하도록 구성된다.
제어부(320)는 광 검사 유닛(220)의 검사 결과를 전달 받고 제1스프레이 펌프(121)와 제2스프레이 펌프(122)와 제3스프레이 펌프(123)와 펌프 이송 유닛(520) 및 기판 이송 유닛(420)의 작동을 제어한다.
이하, 상술한 바와 같이 구성된 형광액 스프레이 분사 방식 LED 소자 제조 장치를 이용하여 도 8에 도시된 본 발명에 따른 형광액 스프레이 분사 방식 LED 소자 제조 방법의 일실시예에 대해 설명한다.
제1형광액(301)은 적색 형광체와 녹색 형광체와 액상의 합성수지가 혼합된 것이다. 제2형광액(302)은 적색의 형광체와 액상의 합성수지가 혼합된 것이고, 제3형광액은 녹색의 형광체와 액상의 합성수지가 혼합된 것이다.
먼저, 제1형광액(301)을 기판(10)의 LED 칩들(1)에 대해 제1스프레이 펌프(121)를 이용하여 스프레이 분사한다((e) 단계; S310).
다음으로, 기판 이송 유닛(420)은 기판(10)을 광 검사 유닛(220)으로 이송한다. 광 검사 유닛(220)은 기판(10)의 LED 칩들(1)에 전원을 인가하여 광 특성을 검사한다((h) 단계; S320).
제어부(320)는 광 검사 유닛(220)의 검사 결과를 전달 받아 기판(10)의 LED 칩들(1)의 광 특성을 보정하기 위하여 추가로 분사해야 할 제2형광액(302)과 제3형광액의 용량을 계산한다((i) 단계; S330).
기판 이송 유닛(420)은 기판(10)을 다시 스프레이 펌프들(121, 122, 123)의 하측으로 이송한다.
제어부(320)의 제어 명령에 따라 제2스프레이 펌프(122)와 제3스프레이 펌프(123)는 각각 필요한 용량의 제2형광액(302) 및/또는 제3형광액을 LED 칩(1)에 스프레이 분사한다((f) 단계 및 (g) 단계; S340).
경우에 따라서는 제2형광액(302)과 제3형광액 중 어느 하나만이 부족할 만한 수준으로 제1형광액(301)을 (e) 단계에서 분사한 후에 (h) 단계에서 검사하고 (i) 단계에서 계산한 용량만큼 제2형광액(302)과 제3형광액 중 어느 하나만을 도포하는 것도 가능하다.
도 9는 제1형광액(301)을 도포한 후에 제2형광액(302)만을 추가 도포하여 광 특성을 보정한 LED 소자의 단면도를 도시한 것이다.
다음으로 도 10 및 도 11을 참조하여 도 7에 도시된 형광액 스프레이 분사 방식 LED 소자 제조 장치를 이용하여 LED 소자를 제조하는 본 발명의 다른 실시예에 따른 형광액 스프레이 분사 방식 LED 소자 제조 방법에 대해 설명한다.
도 10은 도 7에 도시된 형광액 스프레이 분사 방식 LED 소자 제조 장치를 이용하여 LED 소자를 제조하는 본 발명의 다른 실시예에 따른 형광액 스프레이 분사 방식 LED 소자 제조 방법의 순서도이고, 도 11은 도 10에 도시된 형광액 스프레이 분사 방식 LED 소자 제조 방법을 설명하기 위한 LED 칩(1) 및 기판(10)의 단면도이다.
본 실시예의 경우 제1형광액(401)과 제2형광액(402)은 모두 적색 형광체와 녹색 형광체가 혼합된 형광액이다. 제1형광액(401)과 제2형광액(402)은 적색 형광체와 녹색 형광체의 혼합 비율이 서로 다르다. 예를 들어, 제1형광액(401)은 적색 형광체와 녹색 형광체의 혼합비율이 54:46이고, 제2형광액(402)은 적색 형광체와 녹색 형광체의 혼합 비율이 58:42이다. 제1형광액(401)과 제2형광액(402)은 모두 LED 소자의 광 특성 사양을 만족시키기 위해 필요한 녹색 형광체의 비율이 의도적으로 조금 부족하게 배합된 것이다. 제3형광액(403)은 녹색 형광체만을 포함하도록 구성된다. 이와 같이 혼합된 형광액을 각 스프레이 펌프(121, 122, 123)에 공급한 상태에서 LED 소자를 제조하는 공정을 시작한다.
먼저, 제1스프레이 펌프(121)를 이용하여 제1형광액(401)을 기판(10)의 LED 칩들(1)에 분사한다((e) 단계; S420). 다음으로 제2스프레이 펌프(122)를 이용하여 제2형광액(402)을 기판(10)의 LED 칩들(1)에 분사한다((f) 단계; S420).
상술한 바와 같은 (e) 단계와 (f) 단계를 미리 설정된 회수만큼 반복한다. 이와 같은 방법으로 도 11에 도시한 것과 같이 LED 칩(1) 위에 제1형광액(401)과 제2형광액(402)이 교대로 적층되면서 형광층을 구성하게 된다.
상술한 바와 같이 서로 혼합비가 다른 제1형광액(401)과 제2형광액(402)을 교대로 스프레이 분사하여 적층함으로써 LED 칩(1) 위에 코팅되는 형광층의 적색 형광체와 녹색 형광체의 혼합 비율을 더욱 정교하게 조절하는 것이 가능하다.
또한, 공급되는 기판(10)의 LED 칩(1)의 광 특성이나 제조해야 하는 LED 소자의 광 특성이 달라질 때마다 매번 새롭게 적색 형광체와 녹색 형광체를 혼합하여 새로운 형광액을 스프레이 펌프에 교체 공급 후에 작업을 할 필요가 없고, 제1형광액(401)과 제2형광액(402)의 스프레이 분사 시간이다 스프레이 분사 회수를 조절하는 방법으로 LED 칩(1) 위에 코팅되는 전체 형광층의 색상별 형광체 비율을 용이하게 조절할 수 있는 장점이 있다.
다음으로 제어부(320)는 기판 이송 유닛(420)에 의해 기판(10)을 광 검사 유닛(220)으로 이송하고, 광 검사 유닛(220)은 기판(10)의 LED 칩들(1)을 점등하고 광 특성을 검사한다((h) 단계; S430).
광 검사 유닛(220)의 검사 결과를 전달 받은 제어부(320)는 기판(10)의 LED 칩들(1)의 광 특성을 보정하기 위하여 추가로 스프레이 분사해야 할 제3형광액(403)의 용량을 계산한다((i) 단계; S440). 제1형광액(401)과 제2형광액(402)을 교대로 분사하는 과정에서 의도적으로 녹색 형광체가 부족하도록 LED 칩(1)에 형광액을 코팅하였으므로 광 검사 유닛(220)에 의해 광 특성을 검사하여 보충해야 할 녹색 형광체의 용량을 계산하는 것이다.
기판 이송 유닛(420)은 기판(10)을 다시 스프레이 펌프들(121, 122, 123)의 하측으로 이송하고 펌프 이송 유닛(520)이 작동하여 제3스프레이 펌프(123)를 기판(10)의 상측에서 움직이도록 한다. 제어부(320)는 (i) 단계에서 계산한 결과를 바탕으로 제3스프레이 펌프(123)를 작동시켜 녹색 형광체만을 포함하는 제3형광액(403)을 기판(10)의 LED 칩들(1)에 스프레이 분사한다((g) 단계; S450).
결과적으로 LED 칩(1)에는 제1형광액(401)과 제2형광액(402)과 제3형광액(403)이 코팅되어 도 11에 도시한 것과 같은 LED 소자로 완성된다.
이상, 도 7과 같이 구성된 형광액 스프레이 분사 방식 LED 소자 제조 장치를 이용하여 LED 소자를 제조하는 방법에 대해 두 가지 예를 들어 설명하였으나, 본 발명의 범위가 앞에서 설명하고 도시한 형태로 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, 광 검사 유닛(210)을 포함하지 않는 형광액 스프레이 분사 방식 LED 소자 제조 장치를 구성하는 것도 가능하고 (h) 단계와 (i) 단계를 포함하지 않는 형광액 스프레이 분사 방식 LED 소자 제조 방법을 구성하는 것도 가능하다.
이와 같은 경우에서는 앞에서 설명한 바와 같이 기판(10)의 LED 칩(1)의 특성이나 제조하고자 하는 LED 소자의 광 특성이 달라지더라도 스프레이 펌프에 새롭게 혼합된 형광액을 교체하여 공급하지 않고, 서로 다른 혼합비로 구성된 제1형광액과 제2형광액과 제3형광액을 다양한 조합으로 스프레이 분사함으로써 전체적인 형광층의 적색 형광체와 녹색 형광체의 혼합비와 용량을 조절하기 위한 목적으로 사용 가능하다.
또한, 광 검사 유닛(220)과 제어부(320)를 이용하여 (h) 단계와 (i) 단계를 수행하는 경우에도 앞서 설명한 바와 같이 제1형광액과 제2형광액을 교대로 적층하는 것이 아니라 제2형광액과 제3형광액을 교대로 적층하는 방법으로 사용하는 것도 가능하다. 예를 들어, 제1형광액은 적색과 녹색이 혼합된 형광액이고, 제2형광액은 적색 형광체만 혼합되고 제3형광액은 녹색 형광체만으로 혼합되도록 구성한다. 제1형광액을 먼저 스프레이 분사한 후에 광 검사 유닛에 의해 광 특성을 검사한다. 그 결과를 바탕으로 제2형광액과 제3형광액을 교대로 분사하여 적색 형광체와 녹색 형광체를 LED 칩(1)에 코팅하여 전체적인 광 특성을 보정하는 방법으로 본 발명을 구성하고 실시하는 것이 가능하다.
또한, 제1형광액과 제2형광액과 제3형광액 중 어느 둘을 교대로 스프레이 분사하는 것이 아니라 각 형광액을 한번씩만 분사하는 방법으로 실시하는 것도 가능하다.
또한, 제1형광액은 적색 형광체와 녹색 형광체가 혼합되고 제2형광액은 적색 형광체만 포함하고 제3형광액은 녹색 형광체만 포함하도록 구성한 후에, 제1형광액을 먼저 스프레이 분사하여 광 특성을 검사하고 부족하다고 판단되는 제2형광액과 제3형광액 중 어느 하나만 추가로 분사하여 광 특성을 보정하도록 사용하는 것도 가능하다.
한편, 앞에서 형광액에 혼합되는 형광체의 예로써 적색 형광체와 녹색 형광체의 경우만 예로 들어 설명하였으나, 형광체의 종류는 다양하게 변경될 수 있다. 예를 들어 적색 형광체 녹색 형광체 및 황색 형광체 중 하나 이상을 선택하여 다양한 비율로 혼합한 제1형광액 또는 제2형광액을 사용하는 것이 가능하고 그 외에 다른 색으로 LED 칩에서 발생하는 빛을 변환하는 형광체를 혼합하여 사용할 수 있다.

Claims (25)

  1. 복수의 LED 칩이 실장된 기판에 형광체 분말과 액상의 합성수지가 혼합된 형광액을 스프레이 분사하여 LED 소자를 제조하는 형광액 스프레이 분사 방식 LED 소자 제조 방법에 있어서,
    (a) 상기 기판의 복수의 LED 칩에 제1형광액을 스프레이 분사하는 단계; 및
    (b) 상기 (a) 단계에서 제1형광액이 도포된 상기 기판의 복수의 LED 칩에 상기 제1형광액과 색 조성이 다른 제2형광액을 스프레이 분사하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 형광액 스프레이 분사 방식 LED 소자 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    (c) 상기 기판의 복수의 LED 칩 중 적어도 일부의 LED 칩에 전원을 인가하여 광 특성을 검사하는 단계; 및
    (d) 상기 (c) 단계의 검사 결과를 바탕으로 상기 기판의 복수의 LED 칩의 광 특성을 보정하기 위한 상기 제2형광액의 색조성 또는 스프레이 분사 용량을 계산하는 단계;를 더 포함하고,
    상기 (b) 단계는, 상기 (d) 단계에서 계산된 결과에 따라 상기 제2형광액을 스프레이 분사하는 것을 특징으로 하는 형광액 스프레이 분사 방식 LED 소자 제조 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 (a) 단계를 먼저 실시한 후에 상기 (c) 단계, (d) 단계 및 (b) 단계를 순차적으로 실시하는 것을 특징으로 하는 형광액 스프레이 분사 방식 LED 소자 제조 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 (a) 단계와 (b) 단계를 교대로 실시한 후에 상기 (c) 단계, (d) 단계 및 (b) 단계를 순차적으로 실시하는 것을 특징으로 하는 형광액 스프레이 분사 방식 LED 소자 제조 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 LED 칩은 청색 광을 발광하는 LED 칩이고,
    상기 제1형광액과 제2형광액은 적색과 녹색의 형광체 분말의 비율이 서로 다른 것을 특징으로 하는 형광액 스프레이 분사 방식 LED 소자 제조 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 LED 칩은 청색 광을 발광하는 LED 칩이고,
    상기 제1형광액은 적색과 녹색 중 어느 하나의 형광체 분말만을 포함하고,
    상기 제2형광액은 적색과 녹색 중 다른 하나의 형광체 분말만을 포함하는 것을 특징으로 하는 형광액 스프레이 분사 방식 LED 소자 제조 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 LED 칩은 청색 광을 발광하는 LED 칩이고,
    상기 제1형광액은 적색과 녹색의 형광체 분말이 혼합된 형광액이고,
    상기 제2형광액은 적색과 녹색 중 어느 하나의 형광체만을 포함하는 것을 특징으로 하는 형광액 스프레이 분사 방식 LED 소자 제조 방법.
  8. 복수의 LED 칩이 실장된 기판에 형광체 분말과 액상의 합성수지가 혼합된 형광액을 스프레이 분사하여 LED 소자를 제조하는 형광액 스프레이 분사 방식 LED 소자 제조 방법에 있어서,
    (e) 상기 기판의 복수의 LED 칩에 제1형광액을 스프레이 분사하는 단계;
    (f) 상기 기판의 복수의 LED 칩에 상기 제1형광액과 색 조성이 다른 제2형광액을 스프레이 분사하는 단계; 및
    (g) 상기 기판의 복수의 LED 칩에 상기 제1형광액 및 제2형광액과 색 조성이 다른 제3형광액을 스프레이 분사하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 형광액 스프레이 분사 방식 LED 소자 제조 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    (h) 상기 기판의 복수의 LED 칩의 적어도 일부의 LED 칩에 전원을 인가하여 광 특성을 검사하는 단계; 및
    (i) 상기 (g) 단계의 검사 결과를 바탕으로 상기 기판의 복수의 LED 칩의 광 특성을 보정하기 위하여 상기 제2형광액과 제3형광액 중 적어도 하나의 색조성 또는 스프레이 분사 용량을 계산하는 단계;를 더 포함하고,
    상기 (f) 단계와 (g) 단계는 각각 상기 (i) 단계에서 계산된 결과에 따라 상기 제2형광액과 상기 제3형광액을 스프레이 분사하는 것을 특징으로 하는 형광액 스프레이 분사 방식 LED 소자 제조 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 (e) 단계를 먼저 실시한 후에 상기 (f) 단계, (h) 단계, (i) 단계 및 (g) 단계를 순차적으로 실시하는 것을 특징으로 하는 형광액 스프레이 분사 방식 LED 소자 제조 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 (e) 단계와 (f) 단계를 교대로 실시한 후에 상기 (h) 단계, (i) 단계 및 (g) 단계를 순차적으로 실시하는 것을 특징으로 하는 형광액 스프레이 분사 방식 LED 소자 제조 방법.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 (e) 단계를 실시한 후에, 상기 (h) 단계와 (i) 단계를 실시한 결과에 따라 상기 상기 (f) 단계와 (g) 단계를 교대로 실시하는 것을 특징으로 하는 형광액 스프레이 분사 방식 LED 소자 제조 방법.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 복수의 LED 칩은 청색 광을 발광하는 LED 칩이고,
    상기 제1형광액과 제2형광액과 제3형광액 중 적어도 둘은 적색과 녹색의 형광체 분말의 비율이 서로 다른 것을 특징으로 하는 형광액 스프레이 분사 방식 LED 소자 제조 방법.
  14. 제8항에 있어서,
    상기 복수의 LED 칩은 청색 광을 발광하는 LED 칩이고,
    상기 제1형광액과 제2형광액과 제3형광액은 적색과 녹색의 형광체 분말의 비율이 서로 다른 것을 특징으로 하는 형광액 스프레이 분사 방식 LED 소자 제조 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제1형광액과 제2형광액과 제3형광액 중 어느 하나는 적색의 형광체 분말만을 포함하고 다른 하나는 녹색의 형광체 분말만을 포함하며 나머지 하나는 적색과 녹색의 형광체 분말을 모두 포함하는 것을 특징으로 하는 형광액 스프레이 분사 방식 LED 소자 제조 방법.
  16. 복수의 LED 칩이 실장된 기판에 형광체 분말과 액상의 합성수지가 혼합된 형광액을 스프레이 분사하여 LED 소자를 제조하는 형광액 스프레이 분사 방식 LED 소자 제조 장치에 있어서,
    상기 기판의 복수의 LED 칩에 제1형광액을 스프레이 분사하는 제1스프레이 펌프; 및
    상기 기판의 복수의 LED 칩에 상기 제1형광액과 색 조성이 다른 제2형광액을 스프레이 분사하는 제2스프레이 펌프;를 포함하는 것을 특징으로 하는 형광액 스프레이 분사 방식 LED 소자 제조 장치
  17. 제16항에 있어서,
    상기 기판의 복수의 LED 칩의 적어도 하나의 LED 칩에 전원을 인가하여 광 특성을 검사하는 광 검사 유닛; 및
    상기 광 검사 유닛에서 검사한 광 특성을 전달 받아 상기 기판의 복수의 LED 칩의 광 특성을 보정하도록 상기 제1스프레이 펌프와 제2스프레이 펌프의 작동을 제어하는 제어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 형광액 스프레이 분사 방식 LED 소자 제조 장치.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 복수의 LED 칩은 청색 광을 발광하는 LED 칩이고,
    상기 제1형광액과 제2형광액은 적색과 녹색의 형광체 분말의 비율이 서로 다른 것을 특징으로 하는 형광액 스프레이 분사 방식 LED 소자 제조 장치.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 복수의 LED 칩은 청색 광을 발광하는 LED 칩이고,
    상기 제1형광액은 적색과 녹색 중 어느 하나의 형광체 분말만을 포함하고,
    상기 제2형광액은 적색과 녹색 중 다른 하나의 형광체 분말만을 포함하는 것을 특징으로 하는 형광액 스프레이 분사 방식 LED 소자 제조 장치.
  20. 제16항에 있어서,
    상기 복수의 LED 칩은 청색 광을 발광하는 LED 칩이고,
    상기 제1형광액은 적색과 녹색의 형광체 분말이 혼합된 형광액이고,
    상기 제2형광액은 적색과 녹색 중 어느 하나의 형광체만을 포함하는 것을 특징으로 하는 형광액 스프레이 분사 방식 LED 소자 제조 장치.
  21. 복수의 LED 칩이 실장된 기판에 형광체 분말과 액상의 합성수지가 혼합된 형광액을 스프레이 분사하여 LED 소자를 제조하는 형광액 스프레이 분사 방식 LED 소자 제조 장치에 있어서,
    상기 기판의 복수의 LED 칩에 제1형광액을 스프레이 분사하는 제1스프레이 펌프;
    상기 기판의 복수의 LED 칩에 상기 제2형광액과 색조성이 다른 제2형광액을 스프레이 분사하는 제2스프레이 펌프; 및
    상기 기판의 복수의 LED 칩에 상기 제1형광액 및 제2형광액과 색조성이 다른 제3형광액을 스프레이 분사하는 제3스프레이 펌프;를 포함하는 것을 특징으로 하는 형광액 스프레이 분사 방식 LED 소자 제조 장치.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 기판의 복수의 LED 칩의 적어도 하나의 LED 칩에 전원을 인가하여 광 특성을 검사하는 광 검사 유닛; 및
    상기 광 검사 유닛에서 검사한 결과를 바탕으로 상기 기판의 복수의 LED 칩의 광 특성을 보정하기 위하여 상기 기판의 복수의 LED 칩에 상기 제1형광액과 제2형광액과 제3형광액 중 적어도 하나를 스프레이 분사하도록 상기 제1스프레이 펌프와 제2스프레이 펌프와 제3스프레이 펌프를 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 형광액 스프레이 분사 방식 LED 소자 제조 장치.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 복수의 LED 칩은 청색 광을 발광하는 LED 칩이고,
    상기 제1형광액은 적색과 녹색의 형광체 분말이 혼합된 것이고,
    상기 제2형광액은 적색과 녹색 중 어느 하나의 형광체 분말만을 포함하고,
    상기 제3형광액은 적색과 녹색 중 다른 하나의 형광체 분말만을 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 제1스프레이 펌프에 의해 제1형광액을 상기 LED 칩에 분사한 후 상기 광 검사 유닛에 의해 상기 LED 칩의 광 특성을 검사하고 그 결과에 따라 상기 제2스프레이 펌프와 제3스프레이 펌프 중 어느 하나만을 작동시켜 상기 LED 칩의 광 특성을 보정하는 것을 특징으로 하는 형광액 스프레이 분사 방식 LED 소자 제조 장치.
  24. 제22항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 제1스프레이 펌프와 상기 제2스프레이 펌프를 교대로 작동시켜 상기 제1형광액과 제2형광액을 교대로 상기 LED 칩에 분사한 후 상기 광 검사 유닛에 의해 상기 LED 칩의 광 특성을 검사하고 그 결과에 따라 상기 제3스프레이를 작동시켜 상기 LED 칩의 광 특성을 보정하는 것을 특징으로 하는 형광액 스프레이 분사 방식 LED 소자 제조 장치.
  25. 제22항에 있어서,
    상기 제3스프레이 펌프가 분사하는 상기 제3형광액은 적색과 녹색 중 어느 하나의 형광체 분말만을 포함하는 것을 특징으로 하는 형광액 스프레이 분사 방식 LED 소자 제조 장치.
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