KR20100024553A - 발광 다이오드 패키지의 렌즈 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 발광 다이오드 패키지의 렌즈 제조방법에 관한 것으로서, 액상 수지를 다단계로 경화시켜 최종적인 렌즈 형상을 자유롭게 구현함으로써, 재료의 손실을 줄여 제작 단가를 낮추고, 추가적인 장비 투자가 필요 없으며 단순한 공정을 통해 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
이를 위한 본 발명에 의한 발광 다이오드 패키지의 렌즈 제조방법은, 발광칩이 실장된 기판을 준비하는 단계와, 상기 기판 상에 상기 발광칩을 덮는 가경화 수지를 형성하는 단계, 및 상기 가경화 수지를 렌즈 형상으로 경화시키는 단계를 포함할 수 있다.
LED, 렌즈, 가경화
Description
본 발명은 발광 다이오드 패키지의 렌즈 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 액상 수지를 가경화시켜 젤 상태로 만든 후, 이를 최종 렌즈 형상으로 경화시켜 렌즈를 형성하는 발광 다이오드 발광 다이오드 패키지의 렌즈 제조방법에 관한 것이다.
발광 다이오드(Light Emitting Diode; LED)는 GaAs, AlGaAs, GaN, InGaInP 등의 화합물 반도체(compound semiconductor) 재료의 변경을 통해 발광원을 구성함으로서, 다양한 색의 빛을 구현할 수 있는 반도체 소자를 말한다.
최근 LED 소자는 비약적인 반도체 기술의 발전에 힘입어, 저휘도의 범용제품에서 탈피하여, 고휘도 및 고품질의 제품 생산이 가능해졌다. 또한, 고특성의 청색(blue)과 백색(white) LED의 구현이 현실화됨에 따라서, LED는 디스플레이 및 차세대 조명원 등으로 그 응용가치가 확대되고 있다.
백라이트 유닛(back light unit)용 LED 및 조명용 LED의 제품은 발광부의 렌즈(lens)가 필요하게 되고, 이 렌즈는 빛을 투과하면서 확대해주는 역할과 패키징 작용을 하여 발광칩 및 전극을 보호하는 역할을 하게 된다.
상기 렌즈의 성형시에 사용되는 수지는 열경화성 수지, 에폭시 또는 실리콘 수지 등이 사용된다. 수지를 이용한 종래의 렌즈 성형 방법에는, 렌즈 어태치(attach), 인젝션 몰딩(injection molding) 및 컴프레션 몰딩(compression molding) 방법 등이 있다.
그러나, 상기 렌즈 어태치 방법은 성형된 렌즈를 봉지제 위에 결합시켜 광투과율이 우수한 렌즈를 얻을 수 있지만, 수지의 로스(loss)율이 크고 생산 단가가 비싼 단점이 있다.
그리고, 상기 인젝션 몰딩 방법은 렌즈형상의 금형에 수지를 주입한 후, 이를 경화시켜 렌즈를 성형함으로써 수지 로스율이 적다는 장점이 있지만, 수지내부에 기포가 발생하고 양산성이 떨어지는 단점이 있다.
또한, 상기 컴프레션 몰딩 방법은 렌즈 형상이 가공된 하부 금형에 수지를 주입한 후 LED가 장착된 기판을 밀착시킨 후 경화시켜 렌즈를 성형하여, 수지의 로스율을 줄일 수 있으나, 얇은 수지층이 기판에 같이 형성되며 패키지 사이즈가 큰 경우 집적도가 떨어져 생산성이 저하되는 단점이 있다.
즉, 수지를 이용한 렌즈 성형에 있어서 종래의 렌즈 어태치(attach) 방법 및 인젝션 몰딩(injection molding) 방법 등은 생산성 및 수율에 한계가 있는 바, 새로운 렌즈 성형 공법의 개발이 요구되고 있다.
따라서, 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은, 액상 수지를 다단계로 경화시켜 최종적인 렌즈 형상을 자유롭게 구현함으로써, 재료의 손실을 줄여 제작 단가를 낮추고, 추가적인 장비 투자가 필요 없으며 단순한 공정을 통해 생산성을 향상시킬 수 있는 발광 다이오드 패키지의 렌즈 제조방법을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 의한 발광 다이오드 패키지의 렌즈 제조방법은, 발광칩이 실장된 기판을 준비하는 단계; 상기 기판 상에 상기 발광칩을 덮는 가경화 수지를 형성하는 단계; 및 상기 가경화 수지를 렌즈 형상으로 경화시키는 단계;를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 가경화 수지는, 액상 수지가 가경화되어 젤 상태로 변화된 것일 수 있다.
그리고, 상기 기판 상에 상기 발광칩을 덮는 가경화 수지를 형성하는 단계는, 상기 기판 상에, 상기 발광칩을 내측에 수용하고 수지 주입 공간이 구비된 제1 금형을 장착하는 단계; 상기 제1 금형 내부에 액상 수지를 주입하는 단계; 상기 액상 수지를 가경화시켜 가경화 수지를 형성하는 단계; 및 상기 제1 금형을 상기 가경화 수지로부터 분리하는 단계;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 금형은 이형성을 갖는 재질로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 제1 금형은 테프론 수지로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 액상 수지는 열경화성 수지를 사용할 수 있으며, 상기 열경화성 수지는 실리콘 수지 또는 에폭시 수지를 사용할 수 있다.
또한, 상기 가경화 수지를 렌즈 형상으로 경화시키는 단계는, 상기 가경화 수지 상에 렌즈 형상으로 가공된 제2 금형을 압착시키는 단계; 상기 가경화 수지를 경화시켜 렌즈를 형성하는 단계; 및 상기 제2 금형을 상기 렌즈로부터 분리하는 단계;를 포함할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 발광 다이오드 패키지의 렌즈 제조방법에 의하면, 액상 수지를 제1 금형 내에 주입한 후 이를 완전 경화시키지 않고 가경화시켜 젤 상태의 가경화 수지로 만든 후, 상기 가경화 수지를 최종적인 렌즈 형상으로 가공된 제2 금형으로 압착한 후 완전히 경화시킴으로써, 추가적인 장비의 투자 없이 가경화된 수지 상에 압착되는 제2 금형의 가공 형태에 따라 원하는 형상의 렌즈를 자유롭게 구현할 수 있는 효과가 있다.
그리고, 본 발명은 제1 금형을 이용하여 수지의 정량을 쉽게 제어함으로써, 재료의 손실율을 최소화하여 제작 단가를 낮출 수 있으며, 수지의 다단계 경화를 통해 렌즈를 제조하는 바, 제조 공정이 단순하여 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 발광칩이 설치되는 기판의 종류(type) 등에 구애받지 않고, 모든 타입의 발광 다이오드 패키지에 적용가능한 장점이 있다.
본 발명에 따른 발광 다이오드 패키지의 렌즈 제조방법의 상기 목적에 대한 기술적 구성을 비롯한 작용효과에 관한 사항은 본 발명의 바람직한 실시예가 도시된 도면을 참조한 아래의 상세한 설명에 의해서 명확하게 이해될 것이다.
이하, 도 1 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지의 렌즈 제조방법에 대하여 상세히 설명한다.
도 1 내지 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지의 렌즈 제조방법을 설명하기 위해 순차적으로 나타낸 공정 단면도이다.
본 발명의 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지의 렌즈 제조방법은, 우선 도 1에 도시된 바와 같이, 발광칩(130)이 실장된 기판(110)을 준비한다.
상기 발광칩(130)이 설치되는 기판(110)은, 리드프레임(leadframe) 타입 등으로 이루어질 수 있으며, 이는 패키지몰드(120) 내에 그 일부분이 삽입 몰딩되어 고정될 수 있다.
여기서, 상기 발광칩(130)은 GaN 계열의 발광칩 등이 사용될 수 있으며, 이는 P 전극 및 N 전극이 모두 상부면에 형성된 수평형 구조나, P 전극 및 N 전극이 상, 하부면에 각각 형성된 수직형 구조 등으로 이루어질 수 있다.
상기 발광칩(130)이 수평형 구조를 가질 경우, 도 1에서와 같이 상기 발광칩(130)의 상부면에 구비되는 각각의 전극(도면 미도시)은 본딩 와이어(140)를 통해 기판(110)과 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 본딩 와이어(140)는 금(Au)으로 이루지는 것이 일반적이다.
그런 다음, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 기판(110) 상에 상기 발광칩(130)을 내측에 수용하고, 수지 주입 공간(200a)이 구비된 제1 금형(200)을 장착한다. 이때, 상기 제1 금형(200)은, 액상 수지(150)를 주입하기 위하여 상부가 일정 크기로 개구되어 있는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제1 금형(200)의 수지 주입 공간(200a)은, 최종적으로 구현하고자 하는 렌즈(도 7의 도면부호 "150b" 참조)의 체적과 동일한 체적을 갖는 것이 바람직하다.
상기 제1 금형(200)은 이형성이 우수한 재질, 예컨대 테프론 수지 등으로 이루어질 수 있다.
다음으로, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제1 금형(200)의 내부, 즉 상기 수지 주입 공간(200a)에 액상 수지(150)를 주입하여 상기 발광칩(130)을 덮는다.
여기서, 상기 액상 수지(150)는, 실리콘 수지 또는 에폭시 수지 등과 같은 열경화성 수지를 사용할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지의 렌즈 제조방법에서는, 상술한 바와 같이, 렌즈(150b)의 체적과 동일한 수지 주입 공간(200a)을 갖는 제1 금형(200) 내에 액상 수지(150)를 주입하여, 주입되는 액상 수지(150)의 정량 제어를 용이하게 할 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따르면, 수지 등과 같은 재료의 손실을 최소화하여, 발광 다이오드 패키지의 제작 단가를 낮출 수 있는 장점이 있다.
그 다음에, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 액상 수지(150)를 가경화시켜 가경화 수지(150a)를 형성한다. 상기 가경화 수지(150a)는, 액상 수지(150)가 완전히 경화되지 않고 가경화되어 젤(gel) 상태로 변화된 것이다.
그런 다음, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 제1 금형(200)을 상기 가경화 수지(150a)로부터 분리시킨다.
상기한 바와 같이 젤 상태로 변화된 가경화 수지(150a)는, 핸들링(handling)이 용이하고 이형성 또한 우수하므로, 상기 가경화 수지(150a)로부터 상기 제1 금형(200)을 분리하더라도 그 형상이 변하지 않고 그대로 유지하게 된다.
다음으로, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 가경화 수지(150a)의 상부에, 구현하고자 하는 렌즈 형상으로 가공된 제2 금형(300)을 준비한다.
그런 후에, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 가경화 수지(150a) 상에 상기 제2 금형(300)을 압착시키고, 상기 가경화 수지(150a)를 경화시켜 렌즈(150b)를 형성한다.
상기 가경화 수지(150a)를 렌즈(150b) 형상으로 완전히 경화시킨 후에, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 제2 금형(300)을 상기 렌즈(150b)로부터 분리시킨다.
상술한 바와 같은 본 발명의 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지의 렌즈 제조방법에 의하면, 액상 수지(150)를 제1 금형(200) 내에 주입하고 이를 가경화시켜 젤 상태로 만든 후, 이를 최종 렌즈 형상의 제2 금형(300)으로 압착한 후 완전히 경화시켜 렌즈(150b)를 형성함으로써, 추가적인 장비의 투자 없이 가경화 수지(150a) 상에 압착되는 제2 금형(300)의 가공 형태에 따라 원하는 형상의 렌즈(150b)를 자유롭게 구현할 수 있다.
그리고, 액상 수지(150)의 경화 정도를 조절하는 다단계 경화를 통해 원하는 형상의 렌즈(150b)를 제조하는 바, 제조 공정이 단순하여 생산성을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 바람직한 실시예들은 예시의 목적을 위해 개시된 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이나, 이러한 치환, 변경 등은 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
도 1 내지 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지의 렌즈 제조방법을 설명하기 위해 순차적으로 나타낸 공정 단면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
110: 기판 120: 패키지몰드
130: 발광칩 140: 본딩 와이어
150: 액상 수지 150a: 가경화 수지
150b: 렌즈 200: 제1 금형
200a: 수지 주입 공간 300: 제2 금형
Claims (8)
- 발광칩이 실장된 기판을 준비하는 단계;상기 기판 상에 상기 발광칩을 덮는 가경화 수지를 형성하는 단계; 및상기 가경화 수지를 렌즈 형상으로 경화시키는 단계;를 포함하는 발광 다이오드 패키지의 렌즈 제조방법.
- 제1항에 있어서,상기 가경화 수지는, 액상 수지가 가경화되어 젤 상태로 변화된 것인 발광 다이오드 패키지의 렌즈 제조방법.
- 제1항에 있어서,상기 기판 상에 상기 발광칩을 덮는 가경화 수지를 형성하는 단계는,상기 기판 상에, 상기 발광칩을 내측에 수용하고 수지 주입 공간이 구비된 제1 금형을 장착하는 단계;상기 제1 금형 내부에 액상 수지를 주입하는 단계;상기 액상 수지를 가경화시켜 가경화 수지를 형성하는 단계; 및상기 제1 금형을 상기 가경화 수지로부터 분리하는 단계;를 포함하는 발광 다이오드 패키지의 렌즈 제조방법.
- 제3항에 있어서,상기 제1 금형은 이형성을 갖는 재질로 이루어지는 발광 다이오드 패키지의 렌즈 제조방법.
- 제4항에 있어서,상기 제1 금형은 테프론 수지로 이루어지는 발광 다이오드 패키지의 렌즈 제조방법.
- 제3항에 있어서,상기 액상 수지는 열경화성 수지를 사용하는 발광 다이오드 패키지의 렌즈 제조방법.
- 제6항에 있어서,상기 열경화성 수지는 실리콘 수지 또는 에폭시 수지를 사용하는 발광 다이 오드 패키지의 렌즈 제조방법.
- 제1항에 있어서,상기 가경화 수지를 렌즈 형상으로 경화시키는 단계는,상기 가경화 수지 상에 렌즈 형상으로 가공된 제2 금형을 압착시키는 단계;상기 가경화 수지를 경화시켜 렌즈를 형성하는 단계; 및상기 제2 금형을 상기 렌즈로부터 분리하는 단계;를 포함하는 발광 다이오드 패키지의 제조방법.
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