KR101310107B1 - Ｕｖｌｅｄ 소자용 봉지재, 그를 이용한 ｕｖｌｅｄ 소자 및 그의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 내열성과 내화학성이 우수한 자외선 발광다이오드(UVLED) 칩을 보호하는 봉지부를 형성하고, UVLED 칩의 구동에 발생되는 자외선에 의한 봉지부의 황변화를 억제할 수 있고, 또한 자외선 투과율이 UVLED 소자용 봉지재, 그를 이용한 UVLED 소자 및 그의 제조 방법을 제공하기 위한 것이다. 본 발명에 따른 UVLED 소자는 실장 기판, 실장 기판 위에 실장된 UVLED 칩, 및 실장 기판 위의 UVLED 칩을 덮는 폴리실라잔(Polysilazane) 소재의 봉지부를 포함한다. 이때 폴리실라잔은 폴리머 타입으로, 질소 및 실리콘 원자가 배타적으로 교차된 고분자로 구성된다. 폴리실라잔은 200도 이하의 열처리(경화)나 심지어 상온에서도 쉽게 실리카 성분으로 변화되어 내열성 및 내화학성이 뛰어난 무기질 봉지재로서, 유리에 비해서 자외선 투과율이 뛰어난 특성을 나타낸다.
Description
본 발명은 발광 소자 및 그의 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 내열성과 내화학성이 우수한 자외선 발광다이오드(UVLED) 칩을 보호하는 봉지부를 형성하고, UVLED 칩의 구동에 의해 발생되는 자외선에 의한 봉지부의 황변화를 억제할 수 있고, 또한 자외선 투과율이 우수한 폴리실라잔을 함유한 UVLED 소자용 봉지재, 그를 이용한 UVLED 소자 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.
최근 들어 백색광을 조사하는 발광 다이오드(Light Emitting Diode : LED) 소자가 실용화 되고 있고, 조명 기기나 액정 디스플레이(display)의 백라이트(backlight) 등의 용도에 이용 되고 있다.
일반적으로 백색 LED 소자는 청색 빛을 조사하는 Ⅲ족 질화물계 화합물 반도체로 되는 청색 LED 칩(chip)과 이 LED 칩으로부터의 발광 빛을 여기 빛으로 이용하여 황색 빛으로 변환하는 황색 형광체의 분말을 함유시킨 에폭시(epoxy)계나 실리콘(silicone)계 등의 투명 수지에 의해 LED 칩을 포장 및 제조하고 있다. 또 백색 LED 소자로부터 연색성을 얻기 위해 황색 형광체의 분말에 녹색 형광체나 적색 형광체의 분말을 투명 수지에 추가 함유시키고 LED 칩을 포장하는 백색 LED 소자도 제안 된 바 있다.
그러나 종래의 백색 LED 소자에서는 투명 수지를 봉지재로서 사용하고 있기 때문에 LED 칩의 발광 빛이나 열 등에 따라서 LED 칩과 인접된 영역의 투명 수지가 변해 버리고, 빛 조사 효율이 점진적으로 저하되는 문제점이 있다. 특히 높은 에너지를 가지는 청색 빛, 자외선 등을 조사하는 단파장 LED 칩을 사용하는 경우에 투명 수지의 황변화와 같은 변형은 현저하게 나타나는 경향이 있다.
또한 투명 수지는 가스 투과성을 가지기 때문에 투명 수지에 함유되는 형광체의 분말이 대기 중의 가스와 반응하여 형광 특성이 점진적으로 저하되는 경우가 많다. 이러한 특성의 열화는 가수분해 되기 쉽고, 내습성에 뒤떨어지는 유화물 형광체, 알루민산염 형광체, 규산염 형광체에 현저하게 나타난다.
이처럼 투명 수지에 의한 포장은 LED 소자에 요구되는 내열성, 내광성 및 가스 투과성의 특성을 충분히는 만족시키기 어렵다. 이에 상술한 투명 수지에 의하여 생기는 문제를 해결하기 위해 투명 수지에 없는 내열성, 내광성 및 가스 투과성을 가지는 유리(glass)를 이용하여 LED 칩을 포장하는 유리 포장 LED 소자가 제안된 바 있다.
그러나 유리는 500도 이상의 고온에서 용융되기 때문에, 유리 소재의 봉지재로 UVLED 칩을 봉지할 경우, 봉지하는 과정에서 UVLED 칩이 손상되거나 UVLED 칩이 실장된 실장 기판이 변형될 수 있다. 이로 인해 제조된 UVLED 소자의 특성이 떨어지는 문제가 발생될 수 있다. 또한 유리는, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 300nm 이하의 자외선에 대한 투과율이 좋지 못한 문제점도 안고 있다.
따라서 본 발명의 목적은 상술한 문제를 해결하기 위한 것으로, 내열성과 내화학성이 우수한 자외선 발광다이오드(UVLED) 칩을 보호하는 봉지부를 형성하고, UVLED 칩의 구동에 의해 발생되는 자외선에 의한 봉지부의 황변화를 억제할 수 있고, 또한 자외선 투과율이 우수한 UVLED 소자용 봉지재, 그를 이용한 UVLED 소자 및 그의 제조 방법을 제공하는 데 있다.
상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 질소 및 실리콘 원자가 배타적으로 교차된 고분자로 구성된 폴리머 타입의 폴리실라잔(Polysilazane)을 포함하는 UVLED 소자용 봉지재를 제공한다. 이러한 폴리실라잔은 200도 이하의 열처리나 심지어 상온에서도 쉽게 실리카 성분으로 변화되어 내열성 및 내화학성이 뛰어난 무기질 봉지재이다.
본 발명은 또한, 실장 기판, 상기 실장 기판 위에 실장된 UVLED 칩, 및 상기 실장 기판 위의 UVLED 칩을 덮는 폴리실라잔(Polysilazane) 소재의 봉지부를 포함하는 UVLED 소자를 제공한다.
본 발명에 따른 UVLED 소자에 있어서, 상기 봉지부는 액상의 폴리실라잔이 상기 실장 기판 위에 도포되어 상기 UVLED 칩을 덮을 수 있다.
본 발명에 따른 UVLED 소자에 있어서, 상기 봉지부는 상기 UVLED 칩을 둘러싸며 상기 실장 기판 위에 형성되며, 상부에 상기 UVLED 칩이 노출되는 개방부가 형성된 지지대와, 상기 지지대의 개방부를 덮도록 설치되어 상기 UVLED 칩을 덮는 폴리실라잔 소재의 렌즈를 포함할 수 있다.
본 발명은 또한, 실장 기판을 준비하는 준비 단계, 상기 실장 기판 위에 UVLED 칩을 실장하는 실장 단계, 및 액상의 폴리실라잔(Polysilazane) 소재의 봉지재를 상기 실장 기판 위에 도포하여 상기 UVLED 소자를 덮는 봉지부를 형성하는 봉지 단계를 포함하는 UVLED 소자의 제조 방법을 제공한다.
그리고 본 발명에 따른 UVLED 소자의 제조 방법에 있어서, 상기 봉지 단계는 액상의 폴리실라잔(Polysilazane) 소재의 봉지재를 상기 실장 기판 위의 UVLED 소자를 덮도록 도포하는 단계, 및 도포된 상기 봉지재를 상온 내지 200도에서 경화시켜 상기 봉지부를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면 UVLED 소자용 봉지재는 폴리실라잔을 포함하기 때문에, 액상의 봉지재로 UVLED 칩을 봉지하는 경우, UVLED 칩을 상온이나 200도 이하의 온도에서 열처리하여 봉지할 수 있다. 또한 폴리실라잔을 포함한 봉지재로 형성한 봉지부는 우수한 내열성과 내화학성 특성을 나타낸다. 또한 폴리실라잔을 포함한 봉지재로 형성한 봉지부는 UVLED 칩의 구동에 발생되는 자외선에 의한 봉지부의 황변화를 억제한다. 또한 폴리실라잔을 포함한 봉지재로 형성한 봉지부는 유리와 비교하여 자외선 투과율이 우수한 특성을 나타내기 때문에, 폴리실라잔을 포함한 봉지재는 UVLED 소자용 봉지재로서 적합한 특성을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 UVLED 소자의 단면도이다.
도 2는 도 1의 "A" 부분을 확대하여 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 UVLED 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 4는 봉지부를 형성하는 봉지재로 형성한 폴리실라잔판의 광 투과율을 나타낸 그래프이다.
도 5는 0.7mm 두께의 소다라임 유리기판의 자외선 및 가시광 투과율을 나타낸 그래프이다.
도 6은 0.7mm 두께의 LCD 유리기판의 자외선 및 가시광 투과율을 나타낸 그래프이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 UVLED 소자의 단면도이다.
도 2는 도 1의 "A" 부분을 확대하여 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 UVLED 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 4는 봉지부를 형성하는 봉지재로 형성한 폴리실라잔판의 광 투과율을 나타낸 그래프이다.
도 5는 0.7mm 두께의 소다라임 유리기판의 자외선 및 가시광 투과율을 나타낸 그래프이다.
도 6은 0.7mm 두께의 LCD 유리기판의 자외선 및 가시광 투과율을 나타낸 그래프이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 UVLED 소자의 단면도이다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기의 설명에서는 본 발명의 실시 예에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며, 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.
이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 UVLED 소자의 단면도이다. 도 2는 도 1의 "A" 부분을 확대하여 보여주는 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 제1 실시 예에 따른 UVLED 소자(100)는 실장 기판(30), UVLED 칩(10) 및 봉지부(60)를 포함한다. 여기서 봉지부(60)는 이하에서 설명하는 본 발명의 UVLED 소자(100)용 봉지재로서 형성될 수 있다.
제1 실시 예에 따른 UVLED 소자(100)는 실장 기판(30) 상에 적어도 하나의 UVLED 칩(10)을 마련한 후, UVLED 칩(10)의 상부를 액상의 폴리실라잔(Polysilazane) 소재의 봉지재로 덮어 일정 방식에 따라 경화된 봉지부(60)를 포함한다. 이에 따라 UVLED 칩(10)에 공급되는 전원에 의하여 UVLED 칩(10)에서 발생된 자외선은 봉지부(60)를 통하여 외부로 방출된다.
여기서 제1 실시 예에 따른 봉지부(60)는 저온의 온도에서도 경화가 가능한 폴리실라잔을 함유한다. 폴리실라잔은 경화 시 실장 기판(30)과의 부착력이 우수하며 경화 과정에서 별도의 크랙 발생이 없고 봉지부(60)를 보다 두텁게 형성할 수 있도록 지원한다. 액상의 폴리실라잔을 함유한 봉지재는 UVLED 칩(10)이 형성된 실장 기판(30) 상에 일정한 두께로 도포될 수 있도록 지원하며, 200도 부근의 온도 또는 촉매 처리 시 상온에서도 경화가 가능하도록 지원한다. 따라서 봉지부(60)를 형성하는 UVLED 소자(100)용 봉지재는 봉지부(60) 형성을 위하여 실장 기판(30)이나 UVLED 칩(10)에 별도의 고온 환경을 필요로 하지 않기 때문에, 실장 기판(30)이나 UVLED 칩(10)에 열적 스트레스를 거의 주지 않으면서 안정적으로 봉지부(60)를 형성할 수 있다.
이러한 제1 실시 예에 따른 UVLED 소자(100)의 각 구성들에 대하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
실장 기판(30)으로는 폴리 수지(PP) 기판, 에폭시 수지(Epoxy Resin) 기판, 컴퍼지트(Composite Base Material) 기판, 플렉서블 또는 연성(Flexible Base material) 기판, 세라믹(Ceramic Base material) 기판 및 금속(Metal Cored Base Material) 기판 등이 사용될 수 있다. 예컨대 실장 기판(30)은 알루미나(alumina)(Al2O3) 등의 세라믹 기판으로 제조될 수 있다. 실장 기판(30)을 형성하는 알루미나(alumina)의 열팽창률은 7×10-6/℃ 정도이며, 실장 기판(30)의 열팽창률은 UVLED 칩(10)의 열팽창률과 유사하게 형성되는 것이 바람직하다. 실장 기판(30)에는 UVLED 칩(10)에 전원을 공급하기 위한 배선(40)이 형성될 수 있다. 이러한 배선(40)은 UVLED 칩(10)의 범프(50)와 전기적으로 연결되며 실장 기판(30)의 전면에 형성되는 전면 배선(41)과, 실장 기판(30) 배면에 형성되고 외부 단자와 접속 가능한 배면 배선(42), 및 전면 배선(41)과 배면 배선(42)을 잇는 이음 배선(43)을 포함할 수 있다. 전면 배선(41), 배면 배선(42) 및 이음 배선(43)은 UVLED 칩(10)의 전극 형상에 따라 패턴(pattern) 형성되는 텅스텐(tungsten)(W)/니켈(nickel)(Ni)/금(Au)과 같은 재질로 형성될 수 있다. 상술한 바와 같은 배선 구조는 전면 배선(41)이 이음 배선(43)에 배면 배선(42)으로 인출되기 때문에, 봉지부(60) 형성을 위한 UVLED 소자(100)용 봉지재가 불필요한 곳으로 흘러들어가거나 전기 단자가 덮이는 등의 우려 없이 제조 공정을 간략화 하도록 지원할 수 있다. 실장 기판(30)은 복수의 UVLED 칩(10)에 대하여 일괄적으로 봉지 가공할 수 있도록 지원하기 때문에 복수 개의 UVLED 소자(100) 양산을 용이하게 할 수 있다. 그리고 실장 기판(30)은 봉지부(60)와 유사한 열팽창률을 가지는 재질로 형성함으로써 봉지부(60) 형성 시 적절한 화학 결합에 따른 실장 기판(30)과 봉지부(60)와의 견고한 접합 상태를 지원할 수 있으며, 작은 공간에서도 접착 약화로 인한 박리 현상을 사전 방지할 수 있다. 또한, 실장 기판(30)으로 UVLED 칩(10)과 봉지부(60)의 열팽창률을 동등한 기판을 사용함으로써, 온도 차이에 의한 내부 응력을 줄이고 크랙(crack) 발생을 억제할 수 있다. 그리고 실장 기판(30)이 알루미나 등으로 형성되는 경우 뛰어난 열전도성과, 대광량화, 고출력화 등을 달성할 수 있다.
한편 실장 기판(30)은 광흡수가 작도록 처리하여 광학적 효과 개선을 제공할 수 있다. 실장 기판(30) 구조에서는 실장 기판(30)의 전면과 배면에 각각 배선을 형성하고 해당 배선들을 연결하는 구조를 가지는 것으로 설명하였으나 이것에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 실장 기판(30)은 실장 기판(30)의 전면에 UVLED 칩(10)과 연결되는 배선을 형성하고, 배선이 형성된 전면 상에서 외부 전원과 연결되는 구조를 가질 수도 있다. 이러한 배선의 구조적 변경은 본 발명의 설계자의 선택적 사항에 의하여 조정될 수 있을 것이다.
UVLED 칩(10)은 결정 성장 기판의 표면에 질화 갈륨(gallium)계 화합물 반도체(Al1 -X- YInXGaYN,0≤X≤1,0≤Y≤1,0≤X+Y≤1)로 형성되는 버퍼(buffer)층과, n형층과, 발광층과, p형층을 금속 유기 기상 성장법(MOVPE법)에 의해 순차적으로 적층하여 형성할 수 있다. 이러한 UVLED 칩(10)은 높은 온도 환경에서 성장되기 때문에 내열 온도가 우수한 특징이 있다. UVLED 칩(10)의 전극으로서, p형층의 표면 거의 전면에 설치되는 p측 전극 및 p측 전극 상의 일부에 설치되는 p측 패드(pad) 전극이 마련될 수 있으며, 소정 영역을 p형층으로부터 n형층까지 드라이 에칭(dry etching)하여 노출시키고, 그 밑면의 n형층에 n측 전극을 형성할 수 있다. p측 패드 전극 및 n측 전극은 각각 범프(50)에 연결될 수 있다. 범프(50)는 각각 실장 기판(30)의 전면 배선(41)들과 접속되어 배선(40)을 통하여 제공되는 전원을 UVLED 칩(10)에 제공할 수 있다.
한편, 상술한 설명에서는 UVLED 칩(10)으로서 질화 갈륨(gallium)계 화합물 반도체로 구성되는 것을 이용한 UVLED 칩(10)을 설명하였지만 본 발명이 이것에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 UVLED 칩(10)은 예를 들면, 셀렌(selen)화 아연(ZnSe)계 등의 다른 반도체 재료로 되는 UVLED 칩(10)을 포함할 수 있다.
그리고 봉지부(60)는 실장 기판(30) 상에 UVLED 칩(10)들이 형성된 후 UVLED 칩(10) 및 실장 기판(30)을 덮도록 형성된다. 이때 봉지부(60)는 액상의 폴리실라잔으로 마련되는 봉지재로서, 실장 기판(30)과 UVLED 칩(10)에 고르게 도포될 수 있으며, 도포 후 낮은 온도에서 경화가 가능하도록 지원한다.
폴리실라잔은 아래 화학식 1에서 나타낸 주요 구성 내에서 질소 및 실리콘 원자가 배타적으로 교차된 고분자로 구성된 폴리머이다.
여기서 상기 R1, R2, R3은 수소, 알킬기 또는 아릴기 그룹이 될 수 있다.
이러한 폴리실라잔의 예로서, 다음 화학식 2와 같은 퍼하이드로폴리실라잔이 있을 수 있다.
상술한 바와 같이 제1 실시 예에 따른 UVLED 소자(100)용 봉지재는 액상의 폴리실라잔으로 UVLED 칩(10)을 봉지한다. 이에 따라 제1 실시 예에 따른 UVLED 소자(100)용 봉지재는 형성되는 봉지부(60)와 실장 기판(30)과의 견고한 결합을 지원하며 봉지되는 UVLED 칩(10)을 저온 환경에서 봉지하도록 함으로써 UVLED 칩(10)에 불필요한 고온 환경을 제공하지 않을 수 있으며 이에 따라 별도의 크랙 발생 없이 상온에서도 봉지부(60) 형성이 가능하도록 지원할 수 있다.
이상에서는 제1 실시 예에 따른 UVLED 소자(100) 및 UVLED 소자(100)에 이용되는 UVLED 소자(100)용 봉지재에 대하여 설명하였다. 이하에서는 제1 실시 예에 따른 UVLED 소자(100)의 제조 방법에 대하여 도 1 내지 도 3을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다. 여기서 도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 UVLED 소자(100)의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
제1 실 시예에 따른 UVLED 소자(100)의 제조 방법은 실장 기판(30)을 준비하는 S110 단계로부터 출발한다. 이때 실장 기판(30)은 UVLED 칩(10)이 실장되는 구조물로서 UVLED 칩(10)의 광효율 개선을 위하여 광흡수력이 작은 재질로 구성되거나 광흡수력이 작도록 UVLED 칩(10)이 실장되는 면에 대한 표면 처리를 할 수도 있다. 그리고 실장 기판(30)은 UVLED 칩(10) 및 S140 단계에서 형성되는 봉지부(60)와의 열팽창률이 유사하거나 동등한 재질로 제조된 기판을 사용하는 것이 바람직하다. 실장 기판(30)은 상술한 재질로 제조됨으로써 열팽창에 따른 크랙 발생 등을 억제할 수 있다.
다음으로 S120 단계에서 UVLED 칩(10)을 실장 기판(30)에 실장하며, 배선(40)을 연결한다. 실질적으로 S110 단계에서 마련되는 실장 기판(30)은 배선(40)이 이미 형성된 형태이다. 즉 실장 기판(30)은 전면 배선(41)과 배면 배선(42) 및 전면 배선(41)과 배면 배선(42)을 잇는 이음 배선(43)이 형성된 형태로 준비될 수 있다. 이러한 실장 기판(30)을 마련한 뒤 UVLED 칩(10)의 범프(50)를 전면 배선(41)과 전기적으로 연결되도록 UVLED 칩(10)을 플립칩 본딩 방식으로 실장한다. 이에 따라 배면 배선(42)을 통하여 전원이 공급되면 전원은 이음 배선(43), 전면 배선(41) 및 범프(50)를 통하여 UVLED 칩(10)에 전달될 수 있다.
한편 S210 단계에서 UVLED 칩(10)을 플립칩 본딩 방식으로 실장하는 예를 개시하였지만 이것에 한정되는 것은 아니다. UVLED 칩(10)은 실장 기판(30)에 부착된 이후에 금(Au)이나 알루미늄(Al) 소재의 금속 와이어를 매개로 실장 기판(30)에 전기적으로 연결될 수 있다.
다음으로 S130 단계에서 UVLED 칩(10)을 덮도록 액상의 봉지재를 실장 기판(30) 위에 도포한다. 이때 액상의 봉지재는 경화 과정을 통하여 봉지부(60)를 형성하며, 이러한 봉지재는 폴리실라잔을 포함한다.
그리고 S140 단계에서 봉지재를 경화하여 봉지부(60)를 형성함으로써, 제1 실 시예에 따른 UVLED 소자(100)를 제조할 수 있다. 이때 봉지부(60) 형성을 위한 온도 환경은 200도 부근의 온도가 될 수 있다. 특히 봉지부(60) 형성은 촉매 처리 시 상온에서도 가능하다. 즉 봉지재에 대한 경화는 상온 내지 200도의 저온에서 수행될 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 제1 실시 예에 따른 UVLED 소자(100)의 제조 방법은 액상의 폴리실라잔을 함유한 봉지재를 이용하여 UVLED 칩(10)을 봉지하며, 봉지부(60) 형성 시 상온 또는 200도 이하의 저온 환경에서 경화시킴으로써 안정적인 UVLED 소자(100)의 제조가 가능하도록 지원한다.
이와 같이 제1 실시 예에서는 봉지재로 폴리실라잔을 포함하는 봉지재를 사용하는 이유는 다음과 같다. 폴리실라잔을 포함하는 봉지재는 UVLED 칩(10)을 상온이나 200도 이하의 온도에서 열처리하여 봉지할 수 있으며, 내열성이 우수하고 봉지재의 황변화를 억제할 수 특성을 갖는다. 즉 폴리실라잔은 200도 이하의 열처리나 심지어 상온에서도 쉽게 실리카 성분으로 변화되어 내열성 및 내화학성이 뛰어난 무기질 봉지재로 사용될 수 있다.
또한 폴리실라잔을 포함한 봉지재는, 아래의 표1, 도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 유리에 비해서 자외선 투과율이 우수하기 때문에, UVLED 소자(100)용 봉지재로 적합한 특성을 나타내는 것을 확인할 수 있다. 여기서 도 4는 봉지부를 형성하는 봉지재로 형성한 폴리실라잔판의 광 투과율을 나타낸 그래프이다. 도 5는 0.7mm 두께의 소다라임 유리기판의 자외선 및 가시광 투과율을 나타낸 그래프이다. 그리고 도 6은 0.7mm 두께의 LCD 유리기판의 자외선 및 가시광 투과율을 나타낸 그래프이다. 도 4에서 0.3mm 두께의 폴리실라잔판의 자외선 및 가시광 투과율보여주는 그래프이다. (여기에는 두께 언급할 필요가 있겠는지요?)
도 4 내지 도 6을 참조하면, 제1 실시 예에 따른 봉지재를 이용하여 형성한 0.3mm 두께의 폴리실라잔판, 0.7mm 두께의 소다라임 유리기판 및 0.7mm 두께의 LCD 유리기판의 자외선 및 가시광 투과율을 측정하였다.
자외선 투과율 측정 결과, 제1 실시 예에 따른 봉지재로 형성한 폴리실라잔판이 0.7mm 두께의 소다라임 유리기판 및 0.7mm 두께의 LCD 유리기판 보다 300nm 이하의 자외선 파장 영역에서 우수한 투과율을 나타내는 것을 확인할 수 있다.
| 투과율(%) | |||
| 파장(nm) | 폴리실라잔판 (0.3mm) |
소다라임 유리기판 (0.7mm) | LCD 유리기판 (0.7mm) |
| 400 | 88.4 | 81.7 | 89.4 |
| 380 | 88.0 | 80.5 | 89.0 |
| 360 | 87.1 | 79.6 | 88.1 |
| 340 | 85.0 | 72.9 | 85.7 |
| 320 | 82.5 | 46.1 | 79.4 |
| 300 | 72.0 | 6.2 | 65.3 |
| 280 | 50.0 | 0.1 | 42.1 |
| 260 | 29.0 | 0.1 | 14.7 |
| 240 | 10.0 | 0.0 | 0.3 |
| 220 | 1.2 | 0.0 | 0.1 |
| 200 | 0.1 | 0.0 | 0.1 |
한편 제1 실시 예에서는 UVLED 소자(100)는 UVLED 칩(10)을 액상의 폴리실라잔 소재의 봉지재를 도포하여 봉지하는 예를 개시하였지만 이것에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 도 7에 도시된 바와 같이, 폴리실라잔 소재의 렌즈(163)를 포함하는 봉지부(160)를 형성하여 UVLED 칩(110)을 보호할 수 있다.
도 7을 참조하면, 제2 실시 예에 따른 UVLED 소자(200)는 UVLED 칩(110), 실장 기판(130) 및 봉지부(160)를 포함하며, 봉지부(160)는 지지대(161)와 폴리실라잔 소재의 렌즈(163)를 구비한다.
실장 기판(130)에 UVLED 칩(110)이 실장된다. 이때 실장 기판(130)으로는 폴리 수지(PP) 기판, 에폭시 수지(Epoxy Resin) 기판, 컴퍼지트(Composite Base Material) 기판, 플렉서블 또는 연성(Flexible Base material) 기판, 세라믹(Ceramic Base material) 기판 및 금속(Metal Cored Base Material) 기판이 사용될 수 있다.
UVLED 칩(110)은 실장 기판(130) 위에 실장되며, 금속 와이어(150)를 매개로 실장 기판(130)에 전기적으로 연결된다.
그리고 봉지부(160)는 실장 기판(130) 위의 UVLED 칩(110) 및 금속 와이어(150)를 덮는다. 봉지부(160)의 지지대(161)는 UVLED 칩(110)을 둘러싸며 실장 기판(130) 위에 형성되며, 상부에 UVLED 칩(110)이 노출되는 개방부(165)가 형성되어 있다. 봉지부(160)의 렌즈(163)는 폴리실라잔 소재의 봉지재로 제조되며, 지지대(161)의 개방부(163)를 덮도록 설치되어 UVLED 칩(110)을 덮는다.
이때 실장 기판(130)에 설치된 지지대(161)의 높이는 실장 기판(130)의 상면에 대한 금속 와이어(150)의 최고점의 높이 보다는 적어도 높다. 지지대(161)의 내측에는 UVLED 칩(110)에서 발생되는 자외선을 렌즈(163)로 반사시킬 수 있는 반사층이 형성될 수 있다. 또는 지지대(161) 자체가 자외선을 반사할 수 있는 소재로 제조될 수 있다. 또한 렌즈(163) 하부에 UVLED 칩(110)에서 렌즈(163)로 입사되는 자외선을 확산시켜 렌즈(163)로 보내는 확산판이 설치될 수도 있다. 또한 실장 기판(130)의 하부에 UVLED 칩(110)의 구동 중 발생되는 열을 방출하는 방열판이 설치될 수도 있다.
이상 본 발명을 몇 가지 바람직한 실시 예를 사용하여 설명하였으나, 이들 실시 예는 예시적인 것이며 한정적인 것이 아니다. 이와 같이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 지닌 자라면 본 발명의 사상과 첨부된 특허청구범위에 제시된 권리범위에서 벗어나지 않으면서 균등론에 따라 다양한 변화와 수정을 가할 수 있음을 이해할 것이다.
10 : UVLED 칩
30 : 기판
40 : 배선
41 : 전면 배선
42 : 배면 배선
43 : 이음 배선
50 : 범프
60 : 봉지부
100 : UVLED 소자
110 : UVLED 칩
130 : 기판
160 : 봉지부
161 : 지지대
163 : 렌즈
165 : 개방부
200 : UVLED 소자
30 : 기판
40 : 배선
41 : 전면 배선
42 : 배면 배선
43 : 이음 배선
50 : 범프
60 : 봉지부
100 : UVLED 소자
110 : UVLED 칩
130 : 기판
160 : 봉지부
161 : 지지대
163 : 렌즈
165 : 개방부
200 : UVLED 소자
Claims (6)
- UVLED 소자용 봉지재로서,
질소 및 실리콘 원자가 배타적으로 교차된 고분자로 구성된 폴리머 타입의 폴리실라잔(Polysilazane)을 포함하는 것을 특징으로 하는 UVLED 소자용 봉지재. - 실장 기판;
상기 실장 기판 위에 실장된 UVLED 칩;
상기 실장 기판 위의 UVLED 칩을 덮는, 질소 및 실리콘 원자가 배타적으로 교차된 고분자로 구성된 폴리머 타입의 폴리실라잔(Polysilazane) 소재의 봉지부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 UVLED 소자. - 제2항에 있어서,
상기 봉지부는 액상의 폴리실라잔이 상기 실장 기판 위에 도포되어 상기 UVLED 칩을 덮는 것을 특징으로 하는 UVLED 소자. - 제2항에 있어서, 상기 봉지부는,
상기 UVLED 칩을 둘러싸며 상기 실장 기판 위에 형성되며, 상부에 상기 UVLED 칩이 노출되는 개방부가 형성된 지지대;
상기 지지대의 개방부를 덮도록 설치되어 상기 UVLED 칩을 덮는 폴리실라잔(Polysilazane) 소재의 렌즈;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 UVLED 소자. - 실장 기판을 준비하는 준비 단계;
상기 실장 기판 위에 UVLED 칩을 실장하는 실장 단계;
질소 및 실리콘 원자가 배타적으로 교차된 고분자로 구성된 폴리머 타입의, 액상 폴리실라잔(Polysilazane) 소재의 봉지재를 상기 실장 기판 위에 도포하여 상기 UVLED 소자를 덮는 봉지부를 형성하는 봉지 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 UVLED 소자의 제조 방법. - 제5항에 있어서, 상기 봉지 단계는,
액상의 폴리실라잔(Polysilazane) 소재의 봉지재를 상기 실장 기판 위의 UVLED 소자를 덮도록 도포하는 단계;
도포된 상기 봉지재를 상온 내지 200도에서 경화시켜 상기 봉지부를 형성하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 UVLED 소자의 제조 방법.
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