KR100449503B1 - Chip Type White Light-emitting diode and Method of Manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 백색 발광 다이오드에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 에폭시 수지 분말에 가넷(Garnet)계 형광체를 혼합하여 발광 다이오드 칩을 트랜스퍼 몰딩함으로써, 색도도, 피크 에미션 파장 등이 우수한 백색 발광 다이오드가 제공되도록 한 것이다.The present invention relates to a white light emitting diode, and more particularly, a white light emitting diode excellent in chromaticity, peak emission wavelength, etc. is provided by mixing a garnet-based phosphor with an epoxy resin powder to transfer molding a light emitting diode chip. It was made possible.
본 발명에 따른 백색 발광 다이오드는 박막 패턴이 형성된 인쇄 회로 기판과, 상기 인쇄 회로 기판에 실장되고 발광 파장이 430㎚ 내지 530㎚사이인 발광 다이오드 칩을 포함한다.The white light emitting diode according to the present invention includes a printed circuit board on which a thin film pattern is formed, and a light emitting diode chip mounted on the printed circuit board and having an emission wavelength between 430 nm and 530 nm.
상기 인쇄 회로 기판은 분말 에폭시 수지에, Cr 이온으로 활성화된 가넷계 형광체와, Tb 및 Tm 이온으로 활성화된 가넷계 형광체를 소정 비율로 혼합한 분말 에폭시 수지를 사용하여 트랜스퍼 몰드됨으로써, 상기 발광 다이오드 칩상부에는 상기 Cr3+이온으로 활성화된 가넷계 형광체와, Tb3+및 Tm3+이온으로 활성화된 가넷계 형광체가 균일하게 분포된 몰딩 성형부가 형성된다.The printed circuit board includes a garnet-based phosphor activated with Cr ions, a powder epoxy resin, and a Tb. And a powder epoxy resin mixed with a garnet-based phosphor activated by Tm ions at a predetermined ratio, thereby forming Cr on the light emitting diode chip.3+Garnet-based phosphor activated by ion, Tb3+And Tm3+A molding molded part in which the garnet-based phosphor activated by ions is uniformly distributed is formed.
형광체들은 상기 분말 에폭시 수지에 대하여 3wt％-50wt％사이의 범위로 혼합된다.Phosphors are mixed in the range of 3wt% -50wt% with respect to the powder epoxy resin.
Description
본 발명은 백색 발광 다이오드에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 에폭시 수지 분말에 Cr, Tm 및 Tb를 활성이온으로 하는 가넷계 형광체를 혼합한 혼합 분말을 이용하여 청색 발광 다이오드 칩을 트랜스퍼 몰딩함으로써, 발광 다이오드 칩에서 발광되는 청색광을 파장 전환시켜 백색광을 구현하는 백색 발광 다이오드에 관한 것이다.The present invention relates to a white light emitting diode, and more particularly, a light emitting diode is formed by transfer molding a blue light emitting diode chip using a mixed powder obtained by mixing a garnet-based phosphor containing Cr, Tm and Tb as an active ion in an epoxy resin powder. The present invention relates to a white light emitting diode that converts blue light emitted from a chip into wavelength to implement white light.
종래 칩형 백색 발광 다이오드는 화합물 반도체의 P·N-접합 다이오드로 전압을 인가하여 빛을 발광하는 발광소자로서, 발광 다이오드 칩으로부터 방출되는 일부의 빛을 형광체에 의해 파장 전환시킴으로써 백색광을 방출한다.Conventional chip type white light emitting diodes are light emitting devices that emit light by applying a voltage to a P-N-junction diode of a compound semiconductor, and emit white light by wavelength converting a part of light emitted from the light emitting diode chip by a phosphor.
백색 발광 다이오드에는 상기 발광소자에 의해 발광된 광의 일부를 흡수해서 흡수한 광의 파장과는 다른 황색광을 발광하는 이트륨 알루미늄 가넷계 형광체(YAG)가 일반적으로 사용된다.As the white light emitting diode, yttrium aluminum garnet-based phosphor (YAG) which generally absorbs a part of the light emitted by the light emitting element and emits yellow light different from the wavelength of the light absorbed is generally used.
이와 같은 발광 다이오드는 전극(11)이 형성된 인쇄 회로 기판(1)과, 전극(11)상에 실장된 질화물 반도체인 발광 다이오드 칩(2)과, 발광 다이오드 칩(2)을 봉지하는 몰딩 성형부(3)로 구성된다.Such a light emitting diode includes a printed circuit board 1 having an electrode 11 formed thereon, a light emitting diode chip 2 which is a nitride semiconductor mounted on the electrode 11, and a molding molding part for encapsulating the light emitting diode chip 2. It consists of (3).
상기 인쇄 회로 기판(1)에는 액상의 에폭시를 수용할 수 있도록 에폭시 수용기(12) 또는 반사기가 별도로 형성되어 있고, 그 내부에 발광 다이오드 칩(2)이 실장된다.The printed circuit board 1 is provided with an epoxy receptor 12 or a reflector separately to accommodate liquid epoxy, and a light emitting diode chip 2 is mounted therein.
상기 발광 다이오드 칩(2)은 일반적으로 도전성인 Ag-페이스트에 의해 전극(11)상에 고정하고, 전극들(11)과 발광 다이오드 칩(2)을 와이어를 이용하여전기적으로 연결한다.The light emitting diode chip 2 is fixed on the electrode 11 by a generally conductive Ag-paste, and electrically connects the electrodes 11 and the light emitting diode chip 2 with a wire.
와이어 본딩후, 액상 실리콘 또는 액상 에폭시등을 상기 에폭시 수용기(12) 또는 반사기 내부에 충진한 후 디스펜서등으로 형광체(4)를 포팅하여 경화시키거나 또는 형광체(4)가 혼합된 액상 에폭시를 주사기에 넣고 디스펜서를 통해 일정량 상기 수용기(12)에 충진하여 소정 온도에서 소정 시간동안 경화시킨다.After wire bonding, liquid silicone or liquid epoxy is filled into the epoxy receptor 12 or the reflector, and the phosphor 4 is potted with a dispenser or the like, or the liquid epoxy mixed with the phosphor 4 is injected into the syringe. It is filled into the container 12 through a dispenser and cured for a predetermined time at a predetermined temperature.
그리고, 인쇄 회로 기판(1) 상에 렌즈(lens)를 형성하도록 투명 에폭시 수지를 별도로 증착한 후, 4-5시간에 걸쳐 경화시켜 2차 몰딩 성형부(1)를 형성할 수도 있으며, 이는 잘 공지되어 있다.In addition, a transparent epoxy resin is deposited separately to form a lens on the printed circuit board 1, and then cured over 4-5 hours to form the secondary molding part 1, which is well Known.
그러나, 형광체(4)를 액상 수지내에 포팅하는 경우, 액상 에폭시내에 포팅된 형광체는 에폭시내에서 임의의 방향을 향하여 산재될 뿐만 아니라, 액상 에폭시는 장시간에 걸쳐 경화되기 때문에 상기 에폭시 보다 비중이 큰 형광체는 시간이 지남에 따라 칩 LED 근처에 모이게 되므로, 청색광의 투과율이 감소되어 백색광의 휘도가 저하된다.However, when the phosphor 4 is potted in the liquid resin, the phosphor potted in the liquid epoxy is not only scattered in any direction in the epoxy, but also the phosphor having a higher specific gravity than the epoxy because the liquid epoxy is cured for a long time. Since the light is collected near the chip LED over time, the transmittance of the blue light is reduced to reduce the brightness of the white light.
또한, 종래 백색 칩 LED의 제조시 사용되는 에폭시는 액상이기 때문에 수지가 옆으로 새는 것을 벗어나는 것을 방지하기 위해서는 별도의 수용기, 반사기 또는 돌출턱이 형성되어야 하기 때문에 발광 다이오드의 작업공수가 증가된다.In addition, since the epoxy used in the manufacture of the conventional white chip LED is a liquid phase, in order to prevent the resin from leaking to the side, a separate receiver, a reflector, or a protruding jaw must be formed, thereby increasing the work life of the light emitting diode.
그리고, 형광체가 액상 수지내에 균일하게 분포되지 않고, 시간이 지남에 따라 비중에 의해 하부로 가라앉아 액상 수지내 형광체의 분포율이 달라, 하나의 인쇄 회로 기판에서 제조되는 각각의 LED 뿐만 아니라 개별 LED에서도 색이 분산(scaterring)되는 등의 문제점이 발생한다.In addition, the phosphors are not uniformly distributed in the liquid resin, and as time passes, the phosphors sink to the lower side due to specific gravity, so that the distribution ratio of the phosphors in the liquid resin is different. Problems such as color scattering occur.
본 발명의 목적은, 분말 에폭시 수지에 적색 여기 발광 특성과 녹황색 여기 발광 특성을 갖는 가넷 계열의 형광체를 소정 비율로 혼합한 혼합 분말을 이용하여 백색 발광 다이오드를 제작함으로써, 발광 다이오드의 색도도 및 피크 에미션 등을 향상시키는데 있다.An object of the present invention is to produce a white light emitting diode using a mixed powder obtained by mixing a powder epoxy resin with a garnet series phosphor having a red excitation light emission characteristic and a green yellow excitation light emission property at a predetermined ratio, thereby providing a chromaticity diagram and a peak of the light emitting diode. It is to improve the emission etc.
본 발명의 다른 목적은, 분말 에폭시 수지와 형광체의 혼합 분말을 이용하여 몰딩 성형부를 형성하여 형광체가 균일하게 몰딩 성형부내에 분포되도록 함으로써, 백색 발광 다이오드의 휘도를 향상시키고, 제품 수율을 증가시키는데 있다.Another object of the present invention is to form a molding molded part by using a powder powder of a powder epoxy resin and a phosphor so that the phosphor is uniformly distributed in the molding molded part, thereby improving the brightness of the white light emitting diode and increasing the product yield. .
더 나아가, 본 발명의 또 다른 목적은, 분말 에폭시와 형광체의 혼합 분말로 발광 다이오드 칩을 봉지함으로써 발광 다이오드의 제작 공정을 단순화시키는데 있다.Furthermore, another object of the present invention is to simplify the manufacturing process of a light emitting diode by encapsulating the light emitting diode chip with a mixed powder of powder epoxy and phosphor.
더 나아가, 본 발명의 다른 목적은, 상기 혼합 분말로 제작된 태블릿을 이용하여 트랜스퍼 몰딩 방법으로 발광 다이오드를 제작함으로써, 백색 발광 다이오드를 박형화하는데 있다.Furthermore, another object of the present invention is to thin the white light emitting diode by manufacturing a light emitting diode by a transfer molding method using a tablet made of the mixed powder.
이러한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 백색 발광 다이오드는 박막 패턴이 형성된 인쇄 회로 기판과, 상기 인쇄 회로 기판에 실장되는 발광 다이오드 칩과, 상기 발광 다이오드를 봉지하는 에폭시 수지와, 발광 다이오드 칩으로부터 방출된 광을 흡수하여 파장 변환시키는 형광체를 구비한 백색 발광 다이오드에 있어서, 상기 발광 다이오드 칩은 발광 파장이 430㎚ 내지 530㎚사이의 범위이고; 상기 발광 다이오드 칩 상부에는 Cr3+이온으로 활성화된 가넷계 형광체와, Tb3+및 Tm3+이온으로 활성화된 가넷계 형광체(40)를 소정 비율로 혼합한 분말 에폭시 수지를 사용하여 트랜스퍼 몰드함으로써 제조된 몰딩 성형부가 형성된다.In order to achieve this object, a white light emitting diode according to the present invention comprises a printed circuit board having a thin film pattern, a light emitting diode chip mounted on the printed circuit board, an epoxy resin encapsulating the light emitting diode, and a light emitting diode chip. A white light emitting diode having a phosphor for absorbing and wavelength converting emitted light, the light emitting diode chip having an emission wavelength in a range between 430 nm and 530 nm; The upper part of the light emitting diode chip is transferred by using a powder epoxy resin mixed with a garnet-based phosphor activated by Cr 3+ ions and a garnet-based phosphor 40 activated by Tb 3+ and Tm 3+ ions in a predetermined ratio. The molded molding part manufactured is formed.
바람직하게, 형광체(40)들은 상기 분말 에폭시 수지에 대하여 3wt％-50wt％사이의 범위로 혼합된다.Preferably, the phosphors 40 are mixed in the range of 3wt% -50wt% with respect to the powder epoxy resin.
보다 바람직하게, Cr3+이온으로 활성화된 가넷계 형광체(40)는 Y, Gd로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나의 원소와, Al, Ga로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나의 원소를 포함하는 Cr3+이온으로 활성화된 적색 여기 발광 특성을 갖는 가넷계 형광체(40)이다.More preferably, the garnet-based phosphor 40 activated with Cr 3+ ions comprises at least one element selected from the group consisting of Y and Gd and Cr 3+ containing at least one element selected from the group consisting of Al and Ga. It is a garnet-based phosphor 40 having red excited light emission characteristics activated with ions.
보다 바람직하게, Tb3+및 Tm3+이온으로 활성화된 가넷계 형광체(40)는 Y, Gd로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나의 원소와, Al, Ga로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나의 원소를 포함하는 Tb3+및 Tm3+이온으로 활성화된 녹황색 여기 발광 특성을 갖는 가넷계 형광체(40)이다.More preferably, the garnet-based phosphor 40 activated with Tb 3+ and Tm 3+ ions includes at least one element selected from the group consisting of Y and Gd, and at least one element selected from the group consisting of Al and Ga. Is a garnet-based phosphor 40 having green-yellow excitation light emission characteristics activated by Tb 3+ and Tm 3+ ions.
더 바람직하게, 형광체(40)의 일반식은 (Y1-pGdp)3(Al1-x-yGaxCry)5O12이고, 단, 0≤p≤0.9, 0≤x≤0.99, 0.001≤y≤0.1 또는, (Y1-x-a-bGdxTbaTmb)3(Al1-yGay)5O12이고, 단, 0≤x≤1.0, 0≤y≤1.0, 0≤a≤0.1, 0≤b≤0.05, 바람직하게 a=0.05 이면 b=0 이고, b=0.05 이면 a=0 이다.More preferably, the general formula of the phosphor 40 is (Y 1-p Gd p ) 3 (Al 1-xy Ga x Cr y ) 5 O 12 , provided that 0 ≦ p ≦ 0.9, 0 ≦ x ≦ 0.99, 0.001 ≤y≤0.1 or (Y 1-xab Gd x Tb a Tm b ) 3 (Al 1-y Ga y ) 5 O 12 , provided that 0≤x≤1.0, 0≤y≤1.0, 0≤a≤ 0.1, 0 ≦ b ≦ 0.05, preferably a = 0.05, b = 0 and b = 0.05 a = 0.
도 1은 종래 칩형 백색 발광 다이오드의 일예를 개략적으로 도시하는 종단면도;1 is a longitudinal sectional view schematically showing an example of a conventional chip type white light emitting diode;
도 2는 본 발명에 따른 칩형 백색 발광 다이오드 일예의 구조를 개략적으로 도시하는 종단면도;2 is a longitudinal sectional view schematically showing the structure of an example of a chipped white light emitting diode according to the present invention;
도 3은 460㎚의 파장을 흡수하여 여기발광 되는 Cr3+의 스펙트럼;3 is a spectrum of Cr 3+ that is excited by absorbing a wavelength of 460 nm;
도 4는 460㎚의 파장을 흡수하여 여기발광 되는 Tb3+, Tm3+의 조성비에 따른 스펙트럼;4 is a spectrum according to the composition ratio of Tb 3+ and Tm 3+ which are excited by absorbing a wavelength of 460 nm;
도 5는 CIE 색도 좌표.5 is a CIE chromaticity coordinate.
<도면 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of Symbols for Main Parts of Drawing>
1 : 인쇄 회로 기판 2 : 발광 다이오드 칩1: printed circuit board 2: light emitting diode chip
3 : 몰딩 성형부 11 : 전극3: molding molding part 11: electrode
4 : 접착제 6 : 가넷계 형광체4: adhesive 6: garnet-based phosphor
본 발명에 따른 백색 발광 다이오드는 하기에서 첨부도면을 참조하여 상세히 설명된다.The white light emitting diode according to the present invention is described in detail below with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명에 따른 칩형 백색 발광 다이오드 일예의 구조를 개략적으로 도시하는 종단면도이고, 도 3 및 도 4는 460㎚의 파장을 흡수하여 여기발광 되는 Cr3+및, Tb3+, Tm3+의 조성비에 따른 스펙트럼이며, 도 5는 CIE 색도 좌표이다.2 is a longitudinal sectional view schematically showing the structure of an example of a chip-shaped white light emitting diode according to the present invention, and FIGS. 3 and 4 are Cr 3+ and Tb 3+ , Tm 3 which are excited by absorbing a wavelength of 460 nm. It is a spectrum according to the composition ratio of + , and FIG. 5 is a CIE chromaticity coordinate.
본 발명에 따른 칩형 백색 발광 다이오드는 도 2에서 도시된 바와 같이, 필요에 따라 각각의 재질로 다수 층이 도금되어 일정한 패턴을 이루고 있는 인쇄 회로 기판(10)과, 430㎚ 내지 530㎚ 의 파장을 갖고 인쇄 회로 기판 상에 실장 되는 청색 발광 다이오드 칩(20)과, 청색 발광 다이오드 칩(2)을 봉지하는 몰딩 성형부(30)로 구성된다.As shown in FIG. 2, the chip type white light emitting diode according to the present invention has a printed circuit board 10 having a predetermined pattern formed by plating a plurality of layers with respective materials as necessary, and a wavelength of 430 nm to 530 nm. And a blue light emitting diode chip 20 mounted on a printed circuit board, and a molding molded part 30 for sealing the blue light emitting diode chip 2.
상기 인쇄 회로 기판(10)은 청색광을 발광하는 다이오드의 종류와 제조 방법에 따라 전극(110)의 도전 상태로 만들어 주는 방법과 그 형상은 다양하게 변경될 수 있다.The printed circuit board 10 may be changed in various ways and its shape to make the conductive state of the electrode 110 according to the type and manufacturing method of the diode emitting blue light.
몰딩 성형부(30)내에는 청색 발광 다이오드 칩(20)에서 발광된 청색광에 의해 여기 발광되어 적색 및 녹황색 파장의 가시광선으로 광을 변환시키도록, 형광체(40)가 균일하게 분포되어 있다.In the molding part 30, the phosphor 40 is uniformly distributed so as to be excited by the blue light emitted from the blue light emitting diode chip 20 and convert the light into visible light having red and green yellow wavelengths.
분말 에폭시 수지에 혼입되는 형광체(40)는 일반적으로 임자 결정(host lattice)과 적절한 위치에 불순물이 혼입된 활성이온(activator)으로 구성되는데,활성이온들의 역할은 발광과정에 관여하는 에너지 준위를 결정함으로써 발광 색을 결정하며, 그 발광색은 결정구조 내에서 활성이온이 갖는 기저상태와 여기상태의 에너지 차(Energy gap)에 의해 결정된다.Phosphor 40 incorporated into the powder epoxy resin is generally composed of a host lattice and an activator in which impurities are incorporated at appropriate positions. The role of the active ions determines the energy level involved in the luminescence process. The light emission color is determined by the energy gap between the ground state and the excited state of the active ions in the crystal structure.
활성이온을 갖는 형광체(40)가 갖는 발광 중심 색은 궁극적으로 활성 이온들의 전자 상태 즉, 에너지 준위에 의해 결정된다.The emission center color of the phosphor 40 having active ions is ultimately determined by the electronic state of the active ions, that is, the energy level.
Tb3+이온의 경우에는, 임자결정 내에서 5D → 7F 천이가 가장 용이하여 녹황색 발광현상이 나타내고, Tm3+이온은 청색 발광 현상을 나타내며, Cr3+이온은 적색 발광현상을 나타낸다.In the case of Tb 3+ ions, the transition from 5D to 7F is most easily performed in the ferrite crystal, resulting in greenish yellow luminescence, Tm 3+ ions exhibit blue luminescence, and Cr 3+ ions exhibit red luminescence.
본 발명에 따른 적색 여기 발광 특성을 갖는 형광체(40)는 가넷(Garnet)계 형광체(40)로서, Y, Gd로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나의 원소와, Al, Ga로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나의 원소를 포함하고 Cr3+이온으로 활성화된다.The phosphor 40 having the red excitation emission characteristic according to the present invention is a garnet-based phosphor 40, and includes at least one element selected from the group consisting of Y and Gd and at least one selected from the group consisting of Al and Ga. It contains elements of and is activated by Cr 3+ ions.
상기 형광체(40)의 일반식은 (Y1-pGdp)3(Al1-x-yGaxCry)5O12로 표시될 수 있고, 단 0≤p≤0.9, 0≤x≤0.99, 0.001≤y≤0.1이며, 바람직하게 p≒0.2, x≒0.001, y≒0.005이다.The general formula of the phosphor 40 may be represented by (Y 1-p Gd p ) 3 (Al 1-xy Ga x Cr y ) 5 O 12 , except that 0 ≦ p ≦ 0.9, 0 ≦ x ≦ 0.99, 0.001 ? Y? 0.1, preferably p? 0.2, x? 0.001, and y? 0.005.
그리고, 녹황색 여기 발광 특성을 갖는 형광체(40)도 가넷(Garnet)계 형광체로서, Y, Gd로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나의 원소와, Al, Ga로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나의 원소를 포함하고 Tb3+및 Tm3+이온으로 활성화된다.The phosphor 40 having green-yellow excitation light emission characteristics is also a garnet-based phosphor, and includes at least one element selected from the group consisting of Y and Gd, and at least one element selected from the group consisting of Al and Ga. Activated with Tb 3+ and Tm 3+ ions.
상기 녹황색 여기 발광 특성을 갖는 형광체(40)의 일반식은 (Y1-x-a-bGdxTbaTmb)3(Al1-yGay)5O12이고, 단, 0≤x≤1.0, 0≤y≤1.0, 0≤a≤0.1, 0≤b≤0.05, 바람직하게 a=0.05 이면 b=0 이고, 또는 b=0.05 이면 a=0이다.The general formula of the phosphor 40 having green-yellow excitation light emission characteristics is (Y 1-xab Gd x Tb a Tm b ) 3 (Al 1-y Ga y ) 5 O 12 , where 0 ≦ x ≦ 1.0, 0 ≦ y≤1.0, 0≤a≤0.1, 0≤b≤0.05, preferably b = 0 if a = 0.05, or a = 0 if b = 0.05.
이와 같은 형광체(40)는 Y원소를 포함하는 물질과, Al원소를 포함하는 물질과, Y을 치환하는 Gd, Tb 및 Tm과, Al을 치환하는 Ga, Cr가 소정 몰량만큼 혼합되도록 BaF, NH4F등의 융제를 함께 섞어 잘 혼합한 후, 1300℃내지 1800℃정도의 온도에서 바람직하게, 2시간에서 5시간동안 가열하여 반응시키면 생산될 수 있다.The phosphor 40 includes BaF and NH such that a material containing Y element, a material containing Al element, Gd, Tb and Tm replacing Y, and Ga and Cr replacing Al are mixed by a predetermined molar amount. It was mixed well and mix with the flux, such as 4 F, preferably at a temperature of about 1300 ℃ to 1800 ℃, can be produced when the reaction is heated to from 2 hours to 5 hours.
한편, Cr3+이온으로 활성화된 가넷계 형광체(40)는, 도 3에서 도시된 바와 같이, 430㎚-530㎚의 파장을 흡수하여 580㎚-720㎚ 파장의 적색으로 여기 발광되고, 예를 들어 460㎚파장의 광을 흡수하는 경우, 그 피크치의 파장은 712㎚의 영역이다.On the other hand, the garnet-based phosphor 40 activated with Cr 3+ ions, as shown in Fig. 3, absorbs the wavelength of 430nm-530nm and is excited to emit red light of the wavelength of 580nm-720nm, for example For example, when absorbing light having a wavelength of 460 nm, the wavelength of the peak value is a region of 712 nm.
이에 따라, 상기 가넷계 형광체(40)에 의해 발광 다이오드 칩(20)에서 발광된 광은 장파장으로의 쉬프트가 이루어져 충분한 적색광을 나타낸다.As a result, the light emitted from the light emitting diode chip 20 by the garnet-based phosphor 40 is shifted to a long wavelength to display sufficient red light.
또한, 도 4에서 도시된 바와 같이, Tb3+및 Tm3+이온으로 활성화된 가넷계 형광체(40)는 430㎚-530㎚의 파장을 흡수하여 550㎚-570㎚ 파장의 녹황색으로 여기 발광되고, 그 피크치의 파장은 Tb3+및 Tm3+이온의 몰분량에 따라 조금씩 다르나 대략 544㎚이다.In addition, as shown in FIG. 4, the garnet-based phosphor 40 activated with Tb 3+ and Tm 3+ ions absorbs wavelengths of 430 nm-530 nm and is excited to emit green light of 550 nm-570 nm wavelength. The wavelength of the peak value is approximately 544 nm although it varies slightly depending on the molar amount of Tb 3+ and Tm 3+ ions.
만약 적절하다면, 활성제로 쓰이는 Cr3+이온, Tb3+및 Tm3+이온외에, 소량의 다른 첨가물, 특히 빛의 강도를 높일 수 있는 Li 이온, Ce 이온, B 이온 등을 소정 비율로 추가할 수도 있다.If appropriate, in addition to Cr 3+ ions, Tb 3+ and Tm 3+ ions used as activators, small amounts of other additives, especially Li ions, Ce ions, and B ions, which can increase the intensity of light, may be added at a predetermined rate. It may be.
그리고, Cr3+이온으로 활성화된 가넷계 형광체(40)에 의해 파장변환된 광은 도 7의 CIE 색도 좌표상에서 x= 0.580, y= 0.289의 좌표값을 갖고, Tb3+및 Tm3+이온으로 활성화된 가넷계 형광체(40)에 의해 파장변환된 광은 상기 색도 좌표상에서 x= 0.368, y= 0.539의 좌표값을 갖는다.The light converted by the garnet-based phosphor 40 activated with Cr 3+ ions has a coordinate value of x = 0.580 and y = 0.289 on the CIE chromaticity coordinate of FIG. 7, and Tb 3+ and Tm 3+ ions. The light wavelength-converted by the garnet-based phosphor 40 activated by has a coordinate value of x = 0.368 and y = 0.539 on the chromaticity coordinates.
따라서, 발광 다이오드 칩(20)으로부터 방출된 청색광과, Cr3+이온으로 활성화된 가넷계 형광체(40)에 의해 파장변환된 적색광과, Tb3+및 Tm3+이온으로 활성화된 가넷계 형광체(40)에 의해 파장변환된 녹황색광을 조합하여 만들어 낼 수 있는 색의 영역은 세 색이 만드는 삼각형 내부이고, 이에 따라 백색광이 구현된다.Therefore, the blue light emitted from the light emitting diode chip 20, the red light wavelength-converted by the garnet phosphor 40 activated by Cr 3+ ions, and the garnet phosphor activated by Tb 3+ and Tm 3+ ions ( The area of the color that can be produced by combining the wavelength green-green light converted by 40) is inside the triangle made by the three colors, thereby implementing white light.
즉, 사람의 눈에는 적색과 청색과 녹황색의 중간에 위치한 파장대 즉, 백색이 본 발명에 따른 발광 다이오드로부터 방출되는 것과 같이 보여지는 것이다.That is, in the human eye, the wavelength band located between red, blue and green yellow, that is, white is seen as emitted from the light emitting diode according to the present invention.
이와 같은 형광체(40)들은 분말 에폭시 수지에 대하여 중량당 3％-50％사이의 범위로 골고루 혼합되어, 소정 압력, 바람직하게는 50-300㎏/㎠ 사이의 압력으로 압축된 후, 트랜스퍼 몰딩기에 투입된다.Such phosphors 40 are evenly mixed in a range of 3% -50% per weight with respect to the powder epoxy resin, compressed to a predetermined pressure, preferably 50-300 kg / cm 2, and then transferred to a transfer molding machine. Is committed.
이에 따라, 트랜스퍼 몰딩기에서 소정 온도와 압력이 에폭시 수지에 가해져 상기 인쇄 회로 기판(10)이 몰딩된다.Accordingly, a predetermined temperature and pressure are applied to the epoxy resin in the transfer molding machine to mold the printed circuit board 10.
본 발명에 따른 칩형 백색 발광 다이오드의 바람직한 실시예는 하기와 같다.Preferred embodiments of the chip-shaped white light emitting diode according to the present invention are as follows.
인쇄 회로 기판(10)에 형성된 전극(110)상에 청색 발광 다이오드 칩들(20)을 접착제를 사용하여 일정 위치에 실장한 다음, 접착제가 경화되도록 특성에 맞는 온도 조건하에서, 예를 들어 100 내지 150℃의 온도로 30분 내지 1시간 정도 방치한다.The blue light emitting diode chips 20 are mounted on the electrode 110 formed on the printed circuit board 10 at a predetermined position using an adhesive, and then, for example, 100 to 150 under temperature conditions suitable for the properties so that the adhesive is cured. It is left to stand for 30 minutes-1 hour at the temperature of ° C.
이 후, 청색 발광 다이오드 칩들(20)과 전극(110)을 하나 또는 두개의 와이어를 이용하여 서로 연결해 준다.Thereafter, the blue LED chips 20 and the electrode 110 are connected to each other using one or two wires.
이 때, 인쇄 회로 기판(10)에 형성되어 있는 전극 패턴에 따라 1회에 생산 할 수 있는 LED의 개수가 결정된다는 것은 잘 알려져 있다.At this time, it is well known that the number of LEDs that can be produced at one time is determined by the electrode pattern formed on the printed circuit board 10.
한편, 발광 다이오드 칩(20)이 실장된 인쇄 회로 기판(10)은 인쇄 회로 기판(트랜스퍼 몰딩 금형의 형태에 따라 그 수가 달라진다)에 알맞은 금형이 설치된 트랜스퍼 몰딩 프레스 위에 배열되어 트랜스퍼 몰딩 공정을 거치게 된다.On the other hand, the printed circuit board 10 on which the light emitting diode chip 20 is mounted is arranged on a transfer molding press in which a mold suitable for the printed circuit board (the number thereof varies depending on the shape of the transfer molding die) is arranged to undergo a transfer molding process. .
이 때, 트랜스퍼 몰딩 공정에 사용되는 태블릿은, 분말 에폭시 수지에 특수하게 처리된 가넷계 형광체(40) 분말을, 원하고자 하는 품질의 백색광 수준에 따라, 일정한 비율로 혼합하여 소정 압력 하에 압축시킨 것이다.In this case, the tablet used in the transfer molding process is a powder of garnet-based phosphor 40 specially treated with a powder epoxy resin, mixed at a constant ratio and compressed under a predetermined pressure according to a desired white light level of quality. .
바람직하게, 형광체(40)는 분말 에폭시 수지에 대해, 중량당 3-50wt%의 비율로 혼합한다.Preferably, the phosphor 40 is mixed at a ratio of 3-50 wt% per weight with respect to the powder epoxy resin.
그리고, 혼합 분말은 형광체(40)가 고압에 의해 색변화가 발생되지 않는 50-300㎏/㎠ 사이의 압력으로 가압하여 태블릿으로 형성하고, 이 때, 분말 에폭시 수지는 일반적으로 150℃ 온도에서 15분 이내에 경화 될 수 있다In addition, the mixed powder is formed into a tablet by pressing the phosphor 40 at a pressure of 50-300 kg / cm 2, in which color change does not occur due to high pressure, wherein the powder epoxy resin is generally 15 at a temperature of 150 ° C. Can be cured within minutes
한편, 형광체와 분말 에폭시 수지를 분말 상태에서 혼합하여 태블릿 형상으로 제작하는 이유는, 대략 생산 작업에 편리하고 최종 제품에 기포가 생기는 등의 문제점을 제거하기 위한 것이다.On the other hand, the reason why the phosphor and the powder epoxy resin are mixed in a powder state and manufactured in a tablet form is to be convenient for production work and to eliminate problems such as bubbles in the final product.
상기 태블릿은 트랜스퍼 몰딩공정에 투입하기 전에 70℃ 정도의 온도로 예열된 후, 트랜스퍼 몰드기에 투입되어 130℃내지 180℃의 온도에서 0.5 내지 2ton/㎠의 압력으로 200 내지 600초 동안 압착된다.The tablet is preheated to a temperature of about 70 ° C. before being put into the transfer molding process, and then the tablet is pressed into a transfer mold machine and pressed for 200 to 600 seconds at a pressure of 0.5 to 2 ton / cm 2 at a temperature of 130 ° C. to 180 ° C.
상기 온도와 압력에 의해 에폭시가 융해되어 트랜스퍼 몰딩기의 금형 형태에 따라 상기 인쇄 회로 기판(10)을 몰딩하게 된다.The epoxy is melted by the temperature and the pressure to mold the printed circuit board 10 according to the mold shape of the transfer molding machine.
트랜스퍼 몰딩 성형 후 다이싱 공정 등을 통해, 인쇄 회로 기판(10) 자체를 도금된 패턴에 따라 개별 발광 다이오드 제품으로 절단한다.After the transfer molding, through the dicing process or the like, the printed circuit board 10 itself is cut into individual light emitting diode products according to the plated pattern.
이 때, 다이싱 공정 중에 발생기는 수분을 제거하고 성형된 몰딩의 상태를 안정화 시켜주기 위해, 개별 발광 다이오드는 100℃ 내지 250℃의 온도로 1시간정도 방치해 주기도 한다.At this time, the generator during the dicing process to remove the moisture and to stabilize the state of the molded molding, the individual light emitting diode may be left for about 1 hour at a temperature of 100 ℃ to 250 ℃.
그리고, 단시간에 경화된 발광 다이오드는 각각 알맞은 수준의 백색 종류와 그 발광하는 광도의 값에 따라 일정하게 분류 및 테스트하여 표면 실장에 편리하도록 자동화 설비를 통해 릴(real)에 감아서 출하하게 된다.In addition, the LEDs cured in a short period of time are classified and tested according to the appropriate white type and the value of the luminous intensity, respectively, and then wound and shipped to a reel through an automated facility for convenient surface mounting.
이와 같은 제조 방법으로 제조된 백색 발광 다이오드에 있어서, 발광 다이오드 칩(20)에서 방사된 청색광의 일부는 몰딩 성형부(30)내에 균일하게 분포된 형광체(40)에 흡수되어 적색광 및 녹황색광으로 변환된다.In the white light emitting diode manufactured by the manufacturing method as described above, part of the blue light emitted from the light emitting diode chip 20 is absorbed by the phosphor 40 uniformly distributed in the molding part 30 and converted into red light and green yellow light. do.
이와 같은 과정을 통해 형성된 백색 발광 다이오드에 있어서, 전류가 인가되어 청색 발광 다이오드 칩(20)으로부터 단파장의 청색광이 방출되면, 일부의 빛은 경화부(30)를 그대로 통과하고, 일부의 빛은 가넷계 형광체(40)에 흡수되어 적색 및 녹황색으로 파장 변환되어, 상기 청색광과 적색광 및 녹황색광의 중간색인 백색이 발현된다.In the white light emitting diode formed through the above process, when a current is applied to emit blue light having a short wavelength from the blue light emitting diode chip 20, some light passes through the curing unit 30 as it is, and some light is garnet. Absorbed by the system phosphor 40 and wavelength-converted to red and greenish yellow, white color which is intermediate between the blue light, red light and greenish yellow light is expressed.
따라서, 형광체를 따로 액상 상태의 에폭시 수지에 혼합하여 일일이 발광 다이오드 칩 위에 포팅하는 등의 번거로운 작업이 생략될 뿐만 아니라, 일반적인 파장(430, 430, 530, 590, 600, 620, 635, 660㎚등)의 광을 발광하는 발광 다이오드를 제조하는 기존 공정에서 크게 벗어나지 않고도 백색를 발광하는 발광 다이오드를 제조할 수 있다.Therefore, cumbersome tasks such as potting the phosphors separately on a light emitting diode chip by mixing phosphors separately in a liquid state are omitted, as well as general wavelengths (430, 430, 530, 590, 600, 620, 635, 660 nm, etc.). It is possible to manufacture a light emitting diode that emits white light without significantly departing from the conventional process of manufacturing a light emitting diode that emits light.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 백색 발광 다이오드는 분말 상태의 에폭시와 형광체를 이용하여 청색, 적색 등의 단색 LED를 제조하는 트랜스퍼 몰딩 공정을 통해 제작하므로, 작업공수가 감소되며, 그 두께를 박형화할 수 있다.As described above, the white light emitting diode according to the present invention is manufactured through a transfer molding process for manufacturing monochromatic LEDs such as blue and red using epoxy and phosphors in a powder state, thereby reducing workmanship and increasing the thickness thereof. It can be thinned.
또한, 분말 상태로 에폭시와 형광체가 균일하게 혼합하여 몰딩 공정을 거치기 때문에 개별 발광 다이오드뿐만 아니라, 1회 제품 생산품에서 생산되는 발광 다이오드들마다 그 백색이 균일하게 발광되므로 제품 공급 수율 및, 발광 휘도가 향상된다.In addition, since the epoxy and the phosphor are uniformly mixed in the powder state and subjected to the molding process, the white light is uniformly emitted not only for individual light emitting diodes but also for each light emitting diode produced in a single product product. Is improved.
또, 에폭시 자체가 단시간에 경화될 수 있으므로 형광체가 하중에 의해 밑으로 가라 않지 않으므로 백색 발광 다이오드 발광 휘도가 향상된다.In addition, since the epoxy itself can be cured in a short time, the white light emitting diode light emission luminance is improved because the phosphor does not go down by the load.
그리고, 고체 상태의 에폭시 수지를 사용하기 때문에 액상의 에폭시 수지와달리 에폭시 수용기, 돌출턱과 같은 가이드 등을 설치할 필요가 없으므로 그 공정이 단순화된다.In addition, since the epoxy resin in the solid state is used, unlike the liquid epoxy resin, it is not necessary to install an epoxy receptor, a guide such as a protruding jaw, and the process is simplified.
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