KR100807714B1

KR100807714B1 - 금형에 의한 발광다이오드용 패키지 제조방법

Info

Publication number: KR100807714B1
Application number: KR20070021680A
Authority: KR
Inventors: 이종길; 임성한; 홍주표; 김민수
Original assignee: 주식회사 아이엠텍; 이종길; 임성한; 홍주표; 김민수
Priority date: 2007-03-05
Filing date: 2007-03-05
Publication date: 2008-02-28

Abstract

본 발명은 세라믹 재질로 된 표면실장형 패키지의 반사면을 금형에 의하여 곡면으로 형성하여 발광다이오드로부터 발생된 빛이 적절한 휘도 각분포를 갖도록 빛을 반사시키는 발광다이오드용 패키지의 제조방법에 관한 것이다.

본 발명에 따른 발광다이오드용 패키지 제조방법은 세라믹분말과, 결합제(Binder)와, 액상용매(Solvent)를 포함하는 슬러리를 만드는 단계와, 상기 슬러리를 일정한 두께의 그린시트로 성형하는 단계와, 상기 그린시트를 일정한 크기로 절단하는 단계와, 상기 절단된 그린시트 중 일부에 펀칭을 하여 구멍을 형성하고, 상기 구멍이 형성된 그린시트를 적층하여 반사층모재를 형성하는 단계와, 상기 절단된 그린시트 중 나머지의 일면에 도전패턴을 프린팅하여 기층을 형성하는 단계와, 상기 구멍을 반사면으로 형성하기 위하여 소정 형상의 금형틀을 상기 반사층모재에 삽입하고 압박하여 반사층을 성형하는 단계와, 상기 반사면에 금속재료로 코팅하는 단계와, 상기 반사층의 일면에 상기 기층을 배치하고 접합되도록 압박하여 결합층을 형성하는 단계와, 상기 결합층을 소성하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.

발광다이오드, 패키지, 반사층, 금형

Description

금형에 의한 발광다이오드용 패키지 제조방법{PACKAGE MANUFACTURING METHOD FOR LIGHT EMITTING DIODE USING MOLD}

도 1은 본 발명에 따른 발광다이오드용 패키지 제조방법의 일실시예의 순서도,

도 2는 도 1에 도시된 실시예에서 슬러리 제조 단계의 개념도,

도 3은 도 1에 도시된 실시예에서 그린시트 성형 단계의 개념도,

도 4는 도 1에 도시된 실시예에서 그린시트 절단 단계의 개념도,

도 5는 도 4에 도시된 실시예에서 펀칭하여 구멍이 형성된 그린시트의 사시도,

도 6은 도 1에 도시된 실시예에서 반사층모재 형성 단계의 개념도,

도 7은 도 1에 도시된 실시예에서 반사층 성형 단계의 개념도,

도 8은 도 1에 도시된 실시예에서 접합층 삽입 단계의 개념도,

도 9는 도 1에 도시된 실시예에서 결합층 형성 단계의 개념도,

도 10은 도 9에 도시된 실시예에서 B 단면의 사시도,

도 11은 도 1에 도시된 실시예에서 결합층 하프절단 단계의 개념도,

도 12는 종래 기술에 따른 발광다이도드용 패키지이다.

<도면부호의 간단한 설명>

16 : 볼 밀링기 17 : 슬러리

21 : PET 필름 25 : 반사층모재

26 : 알루미늄판 28 : 라텍스

31 : 진공포장지 40 : 반사층

41 : 금속코팅 50 : 접합층

55 : 금형 60 : 기층

61 : 도전패턴 71 : 하프절단선

본 발명은 곡면으로 된 반사면을 구비한 발광다이오드용 패키지의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 세라믹 재질로 된 표면실장형 패키지의 반사면을 금형에 의하여 곡면으로 형성하여 발광다이오드로부터 발생된 빛이 적절한 휘도 각분포를 갖도록 빛을 반사시키는 발광다이오드용 패키지의 제조방법에 관한 것이다.

발광다이오드(Light Emitting Diode, LED)용 패키지는 램프형 패키지와 표면실장형 패키지로 나뉜다. 램프형 패키지는 도 12a에 도시된 바와 같이 투명한 수지류로 된 케이싱(6) 내에 발광다이오드(5)가 매몰되어 있는 형태이다. 케이싱(6)은 반구형상으로서 광학렌즈의 역할을 하므로 발광다이오드(5)로부터 발생된 빛이 적절한 휘도 각분포를 가지면서 케이싱 외부로 전달될 수 있도록 제조된다. 반면 표면실장형 패키지는 도 12b에 도시된 바와 같이 기층(7a)과 반사층(7b)으로 이루 어진 케이싱(7)과, 기층(7a)의 상면에 실장된 발광다이오드(5)로 이루어진다. 이때 반사층(7b)은 링형상으로서 그 내주면이 발광다이오드(5)로부터 발생된 빛을 적절히 반사할 수 있어야만 높은 휘도를 가질 수 있고, 적절한 휘도 각분포를 얻을 수 있다.

최근 각광받고 있는 세라믹 재질의 표면실장형 패키지는 재질의 특성상 사출성형과 같은 공정으로 제조되기가 곤란하다. 따라서 펀칭, 적층 또는 절단 등의 공정을 거쳐 제조되는 것이 일반적이다. 그러나 펀칭, 적층 또는 절단 등의 공정으로 제조된 표면실장형 세라믹 패키지는 반사층의 내주면, 즉 반사면이 기층의 상면에 대해 실질적으로 수직을 이루므로, 기층의 상면에 실장된 발광다이오드에서 발생된 빛이 패키지 외부로 유도되지 못한다.

따라서 이러한 문제점을 해결하기 위한 기술들이 개발되고 있다. 대한민국 공개특허 10-2005-0041986호는 발광소자 수납용 패키지, 발광장치 및 조명장치에 관한 것으로 도 12c에 도시된 바와 같이 기층(7a) 상면에 반사층(7b)이 형성되고, 이 반사층(7b)에는 상광하협의 관통구멍이 형성되어 전체적으로 링형상이 된다. 즉, 반사층(7b)의 내주면(7b')이 경사면을 이루므로 발광다이오드(5)에서 발생된 빛은 일방향으로 반사될 수 있다. 또한 반사층(7b)의 내주면은 반사율을 높이기 위하여 금속 코팅층(8)이 형성된다. 그리고 대한민국 특허 제10-439402호는 발광다이오드 패키지에 관한 것으로 도 12d에 도시된 바와 같이 기층(7a) 상면에 반사층(7b)이 형성된다. 이 반사층(7b)은 링형상으로서 내주면이 기층(7a)의 상면에 대해 수직이지만, 반사층(7b)에 경사면을 포함한 금속반사판(9)이 설치되어 발광다 이오드(5)로부터의 빛이 금속반사판(9)에 의해 반사될 수 있도록 하고 있다.

그러나 공개특허10-2005-0041986호는 반사층의 내주면을 절삭하여 경사면을 형성하므로, 반사층이 세라믹 재질인 경우 가공비가 현저히 상승하고 가공시간이 길어지는 문제점이 있다. 또한 특허10-439402호의 경우 금속반사판을 별도 제작하여야 하므로 부품 수가 증가하고 생산효율이 저하되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 금형에 의하여 반사면을 임의의 곡면으로 형성하여 적절한 휘도 각분포를 얻을 수 있는 발광다이오드용 패키지를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 낮은 비용과 높은 효율로 반사면을 곡면으로 성형할 수 있는 발광다이오드용 패키지 제조방법을 제공하는 데 있다.

본 발명에 따른 발광다이오드용 패키지 제조방법은 세라믹분말과, 결합제(Binder)와, 액상용매(Solvent)를 포함하는 슬러리를 만드는 단계와, 상기 슬러리를 일정한 두께의 그린시트로 성형하는 단계와, 상기 그린시트를 일정한 크기로 절단하는 단계와, 상기 절단된 그린시트 중 일부에 펀칭을 하여 구멍을 형성하고, 상기 구멍이 형성된 그린시트를 적층하여 반사층모재를 형성하는 단계와, 상기 절단된 그린시트 중 나머지의 일면에 도전패턴을 프린팅하여 기층을 형성하는 단계와, 상기 구멍을 반사면으로 형성하기 위하여 소정 형상의 금형틀을 상기 반사층모재에 삽입하고 압박하여 반사층을 성형하는 단계와, 상기 반사면을 금속재료로 코팅하는 단계와, 상기 반사층의 일면에 상기 기층을 배치하고 접합되도록 압박하여 결합층을 형성하는 단계와, 상기 결합층을 소성하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기의 제조방법은 상기 결합층 형성 단계 이전에 접합을 원활히 하기 위하여 상기 기층과 반사층의 일면 사이에 접합층을 삽입하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기의 제조방법에 있어서, 상기 접합층 삽입단계는 상기 반사층의 타면에 다른 접합층을 적층하는 것을 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기의 제조방법은 상기 소성 단계 이전에 소성 후 절단을 원활히 하기 위하여 상기 결합층을 일정한 크기로 하프절단(Half cutting)하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기의 제조방법에 있어서, 상기 반사층모재 형성 단계는 상기 그린시트마다 직경의 크기가 다른 구멍을 형성하고, 상기 구멍에 의하여 계단이 형성되도록 상기 그린시트를 적층하여 상기 반사층모재를 형성하는 것이 바람직하다.

또한, 상기의 제조방법에 있어서, 상기 결합층 형성단계는 상기 기층의 일면에 강성이 있는 강성판과 상기 다른 접합층의 일면에 유연성 필름을 배치하고 진공포장하여 상기 진공포장에 수압을 가하여 상기 결합층을 형성하는 것이 바람직하다.

또한, 상기의 제조방법에 있어서, 상기 슬러리 형성 단계는 볼밀링기(Ball Milling)를 사용하여 상기 세라믹분말과, 결합제와, 액상용매를 조성비가 균일하게 분포시켜 형성하는 것이 바람직하다.

또한, 상기의 제조방법에 있어서, 상기 그린시트 성형 단계는 테이프 캐스팅에 의하여 성형하는 것이 바람직하다.

또한, 상기의 제조방법에 있어서, 상기 결합층 형성 단계는 상기 유연성 필름이 라텍스(Latex)이고 상기 강성판이 알루미늄판인 것이 바람직하다.

또한, 상기의 제조방법에 있어서, 상기 금속재료 코팅 단계는 은 페이스트를 도포하는 것이 바람직하다.

이하에서는 본 발명에 따른 발광다이오드용 패키지 제조방법의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 발광다이오드용 패키지 제조방법의 일실시예의 순서도이고, 도 2는 도 1에 도시된 실시예에서 슬러리 제조 단계의 개념도이며, 도 3은 도 1에 도시된 실시예에서 그린시트 성형 단계의 개념도이다. 또한, 도 4는 도 1에 도시된 실시예에서 그린시트 절단 단계의 개념도이고, 도 5는 도 4에 도시된 그린시트를 펀칭하여 구멍이 형성된 반사층모재의 단면도이며, 도 6은 도 5에 도시된 반사층모재가 적층된 단면도이다. 또한, 도 7은 도 1에 도시된 실시예에서 반사층 성형 단계의 개념도이고, 도 8은 도 1에 도시된 실시예에서 접합층 삽입 단계의 개념도이며, 도 9는 도 1에 도시된 실시예에서 결합층 형성 단계의 개념도이다. 또한 도 10은 도 9에 도시된 실시예에서 B 단면의 사시도이고, 도 11은 도 1에 도시된 실시예에서 결합층 하프절단 단계의 개념도이다.

도 1에 도시된 본 발명에 따른 발광다이오드용 패키지 제조방법은 슬러리 제조 단계(S10)와, 그린시트 성형 단계(S13)와, 그린시트 절단 단계(S15)와, 반사층 모재 형성 단계(S17)와, 반사층 성형 단계(S17a)와, 반사면에 금속코팅하는 단계(S17b)와, 기층 형성 단계(S18)와, 접합층 삽입 단계(S19)와, 결합층 형성 단계(S21)와, 결합층 하프절단 단계(S23)와, 소성 단계(S25)를 포함한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 슬러리 제조 단계(S10)는 세라믹분말(11)과, 결합제(Binder, 13)와, 액상용매(Solvent, 15) 등을 볼밀링기(Ball Milling, 16)에 투입한 후 대략 24시 동안 회전시켜 상기 각각의 재료를 균일한 분포로 섞어서 슬러리(Slurry)를 만든다.

도 3에 도시된 바와 같이, 그린시트 성형 단계(S13)는 볼밀링기(16)에서 만들어진 슬러리(17)를 테이프 캐스팅(Tape Casting) 방법에 의하여 원하는 두께의 롤형상의 그린시트(23)로 성형한다. 즉 슬러리(17)를 캐스팅 장비(19)에 삽입하여 폴리에틸렌테레프탈레이트 (polyethyleneterephthalate, PET,) 필름(19) 위에 원하는 두께로 도포한 후 건조 시켜 롤형상의 그린시트(23)를 성형한다.

도 4에 도시된 바와 같이, 그린시트 절단 단계(S15)는 테이프 캐스팅 방법에 의하여 성형된 롤형상의 그린시트(23)를 필요로 하는 크기의 그린시트(22)로 절단한다.

반사층모재 형성 단계(S17)는 상기 절단된 그린시트(22)를 펀칭하여 도 5와 같이 그린시트(25a)에 구멍(24a)을 형성시킨다. 이때 각각의 그린시트(25a, 25b, 25c)에 서로 다른 직경의 구멍(24a, 24b, 24c)이 형성되도록 펀칭한다. 그리고 상기의 적층된 구멍(24)이 계단의 형상이 되도록 각각의 그린시트(25a, 25b, 25c)를 도 6과 같이 적층하여 반사층모재(25)를 형성한다.

기층 형성 단계(S18)는 그린시트(22)의 일면에 도전패턴(61)을 프린팅하여 기층(60)을 형성한다. 기층(60)의 상면에는 차후 발광다이오드가 실장되므로, 외부와 전기적으로 접속될 수 있도록 금속재질로 도전패턴(61)을 형성한다. 또한, 기층(60)은 필요에 따라 복수의 그린시트(22)가 적층되어 형성될 수 있다.

도 7을 참조하여 반사층 성형 단계(S17a)를 설명한다. 적층된 반사층모재(25)의 상면에 일정한 형상의 금형(55)을 위치시킨다(도 7의 a). 상기 금형(55)의 형상은 성형될 반사면의 포물면의 형상이어야 한다. 상기 금형(55)을 반사층모재(25)의 구멍(24)에 삽입하고 압박한다. 반사층모재(25)는 금형(55)의 압박에 의하여 구멍(24)은 포물면으로 성형되며, 반사층(40)으로 결합된다. 포물면의 모양은 금형(55)의 형상으로 다양하게 조절할 수 있으며, 금형(55)을 제거하면 반사층(40)만이 남는다(도 7의 b).

반사면(40_1)에 금속을 코팅하는 단계(S17b)는 반사면(40_1)의 반사도를 향상시키기 위해 금속코팅층(41)을 형성하는 단계이다. 금속코팅층(41)을 형성하기 위해서는 인쇄, 도금 등 다양한 방법이 사용될 수 있으나, 은(Ag) 페이스트를 반사면(40_1)에 도포한 다음 차후에 소성하는 방식으로 형성하는 것이 바람직하다.

도 8을 참조하면 접합층 삽입 단계(S19)는 반사층(40)을 기층(60)의 상면에 배치시키고 접합층(50)을 기층(60)과 반사층(40)의 사이에 삽입시킨다. 반사층(40)의 반사면(40_1)에는 금속코팅층(41)에 형성되어 있으며, 기층(60)의 상면에는 도전패턴(61)이 형성되어 있다. 접합층(50)은 도전패턴(61)이 반사층(40)과 절연되기 위하여 삽입된다. 또한, 접합층 삽입 단계(S19)에서 반사층(40)의 반사도를 향상시키기 위하여 반사층(40)의 상면에 접합층(43)을 적층하는 것이 바람직하다.

도 9를 참조하여 결합층 형성 단계(S21)를 설명한다. 결합층 형성 단계(S21)는 상기의 기층(60)과 접합층(43)이 적층된 반사층(40)에 압력을 가하여 결합시키는 단계이다. 먼저 기층(60)의 하면에 알루미늄판(26)을 배치시키고, 결합층(43)의 상면에 라텍스(28)를 배치시킨 후 진공포장지(31)로 진공포장한다(도 9의 a). 반사층(40)의 금속코팅층(41)에서 반사된 광이 일방향으로 반사되기 위하여 반사층(40)의 상면에 적층된 접합층(43)의 내주면은 기층(60)에 수직으로 형성되는 것이 바람직하다. 라텍스(28)는 재질이 고무이기 때문에 등수압이 작용할 경우 PET 필름(27)에 비해 접합층(43)의 외곽 변형을 최소화할 수 있다. 따라서 반사층 성형 단계(S17a)에서는 반사층모재(25)의 상면에 PET 필름(27)을 배치하였으나, 결합층 형성 단계(S21)에서는 결합층(43)의 상면에 라텍스(28)를 배치하는 것이 바람직하다.

WIP 장비를 사용하여 진공포장지(31)에 XYZ방향으로 등수압을 작용시킨다(도 9의 b).

등수압이 작용되면 접합층(43)과 종래의 반사층(40)은 결합되어 새로운 반사층(45)이 형성된다. 또한 새로운 반사층(45)은 기층(60)과 일체로 결합되어 결합층(70)이 형성된다. 진공포장지(31)와, 알루미늄판(26)을 제거하면 결합층(70)만 남는다(도 9의 c). 도 10은 도 9의 c의 B 부분의 사시도이다. 이해를 돕기 위하여 발광다이오드(101)와 리드선(141)을 설치하였다.

도 11을 참조하면, 결합층 하프 절단 단계(S23)는 상기 결합층(70)을 원하는 크기에 맞추어서 하프 절단하는 단계이다. 상기 결합층(70)을 소성시키면 결합층(70)을 절단하기 힘들어진다. 따라서 소성 후 절단을 용이하게 하기 위하여 상기 결합층(70)을 원하는 크기로 하프절단한다.

소성 단계(S25)는 하프절단된 결합층(70)을 가열시켜 소성시킨다.

본 발명에 의하면 금형에 의하여 반사면을 원하는 형상의 포물면으로 성형할 수 있는 발광다이오드용 패키지의 제조방법을 제공함으로써, 적절한 휘도 각분포를 얻을 수 있다.

앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 일 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.

Claims

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세라믹분말과, 결합제(Binder)와, 액상용매(Solvent)를 포함하는 슬러리를 만드는 단계와,

상기 슬러리를 일정한 두께의 그린시트로 성형하는 단계와,

상기 그린시트를 일정한 크기로 절단하는 단계와,

상기 절단된 그린시트 중 일부에 펀칭을 하여 구멍을 형성하고, 상기 구멍이 형성된 그린시트를 적층하여 반사층모재를 형성하는 단계와,

상기 절단된 그린시트 중 나머지의 일면에 도전패턴을 프린팅하여 기층을 형성하는 단계와,

상기 구멍을 반사면으로 형성하기 위하여 일정한 형상의 금형틀을 상기 반사층모재에 삽입하고 압박하여 반사층을 성형하는 단계와,

상기 반사면을 금속재료로 코팅하는 단계와,

상기 반사층의 일면에 상기 기층을 배치하고 접합되도록 압박하여 결합층을 형성하는 단계와,

상기 결합층을 소성하는 단계를 포함하고,

상기 결합층 형성 단계 이전에 접합을 원활히 하기 위하여 상기 기층과 반사층의 일면 사이에 접합층을 삽입하는 단계를 더 포함하며,

상기 접합층 삽입단계는 상기 반사층의 타면에 다른 접합층을 적층하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드용 패키지 제조방법.
제3항에 있어서,

상기 소성 단계 이전에 소성 후 절단을 원활히 하기 위하여 상기 결합층을 일정한 크기로 하프절단(Half cutting)하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드용 패키지 제조방법.
제3항 또는 제4항에 있어서,

상기 반사층모재 형성 단계는 상기 그린시트마다 직경의 크기가 다른 구멍을 형성하고, 상기 구멍에 의하여 계단이 형성되도록 상기 그린시트를 적층하여 상기 반사층모재를 형성하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드용 패키지 제조방법.
제5항에 있어서,

상기 결합층 형성단계는 상기 기층의 일면에 강성이 있는 강성판과 상기 다른 접합층의 일면에 유연성 필름을 배치하고 진공포장하여 상기 진공포장에 수압을 가하여 상기 결합층을 형성하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드용 패키지 제조방법.
제6항에 있어서,

상기 슬러리 형성 단계는 볼밀링기(Ball Milling)를 사용하여 상기 세라믹분말과, 결합제와, 액상용매를 조성비가 균일하게 분포시켜 형성하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드용 패키지 제조방법.
제7항에 있어서,

상기 그린시트 성형 단계는 테이프 캐스팅에 의하여 성형하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드용 패키지 제조방법.
제8항에 있어서,

상기 결합층 형성 단계는 상기 유연성 필름이 라텍스(Latex)이고 상기 강성판이 알루미늄판인 것을 특징으로 하는 발광 다이오드용 패키지 제조방법.
제9항에 있어서,

상기 금속재료 코팅 단계는 은 페이스트를 도포하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드용 패키지 제조방법.