LED 소자 제조 방법 및 LED 소자 제조 장치(METHOD OF MANUFACTURING LED DEVICE AND APPARATUS FOR MANUFACTURING LED DEVICE)

(19) 대한민국특허청(KR)
(12) 등록특허공보(B1)
(45) 공고일자 2012년11월02일
(11) 등록번호 10-1197229
(24) 등록일자 2012년10월29일
(51) 국제특허분류(Int. Cl.)
H01L 33/50 (2010.01)
(21) 출원번호 10-2011-0007668
(22) 출원일자 2011년01월26일
심사청구일자 2011년01월26일
(65) 공개번호 10-2012-0086443
(43) 공개일자 2012년08월03일
(56) 선행기술조사문헌
KR1020110000942 A*
KR1020110000976 A*
KR1020110070517 A
KR1020110025243 A
*는 심사관에 의하여 인용된 문헌
(73) 특허권자
주식회사 프로텍
인천광역시 남동구 남동서로330번길 43, 10B동
10L (남촌동)
(72) 발명자
홍승민
경기도 광명시 금당로 13, 706동 1003호 (하안동,
주공아파트)
(74) 대리인
양두열
전체 청구항 수 : 총 9 항 심사관 : 구영회
(54) 발명의 명칭 ＬＥＤ 소자 제조 방법 및 ＬＥＤ 소자 제조 장치
(57) 요 약
본 발명은 LED 소자 제조 방법 및 LED 소자 제조 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 형광물질과 액상의 합
성수지(resin)가 혼합된 형광액을 LED 칩(chip)에 디스펜싱하여 LED 소자(device)를 제조하는 방법 및 장치에 관
한 것이다.
본 발명은, LED 칩의 특성과 형광액의 점성 등의 여러가지 인자를 동시에 고려하여 그에 적절한 양의 형광액을
LED 칩에 디스펜싱할 수 있는 LED 소자 제조 장치 및 LED 소자 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 LED 소자 제조 장치 및 LED 소자 제조 방법은 형광액의 점성, LED 칩의 특성 변화 등을 능동적으로 고
려하여 그에 적절한 양의 형광액의 양을 산출하고 이를 LED 칩에 디스펜싱할 수 있는 LED 소자 제조 장치 및 LED
소자 제조 방법을 제공하는 효과가 있다.
대 표 도 - 도1
등록특허 10-1197229
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이 발명을 지원한 국가연구개발사업
과제고유번호 10037358
부처명 지식경제부
연구사업명 청정제조기반산업원천기술개발사업
연구과제명 LED Encapsulation 장비 및 통합공정개발
주관기관 주식회사 프로텍
연구기간 2010.06.01 ~ 2013.06.30
등록특허 10-1197229
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특허청구의 범위
청구항 1
형광물질과 액상의 합성수지(resin)가 혼합된 형광액을 LED 칩(chip)에 디스펜싱하여 LED 소자(device)를 제조
하는 LED 소자 제조 방법에 있어서,
(a) 복수의 LED 칩으로 이루어진 제 1 LED 어레이의 각 LED 칩에 디스펜서를 이용하여 상기 형광액을 디스펜싱
하는 단계;
(b) 상기 (a) 단계를 거친 제 1 LED 어레이의 복수의 LED 칩들 중 적어도 일부에 대해 전원을 인가하여 그 LED
칩에서 발광된 빛의 광특성를 측정하는 단계;
(c) 상기 (b) 단계에서 측정된 상기 제 1 LED 어레이의 LED 칩들의 광특성의 평균값을 계산하는 단계;
(d) 상기 (c) 단계에서 계산된 광특성의 평균값을 이용하여 상기 디스펜서에서 디스펜싱할 상기 형광액의 양을
결정하고 이를 상기 디스펜서에 피드백하는 단계; 및
(e) 상기 (d) 단계에서 조정된 양의 형광액을 상기 디스펜서를 이용하여 복수의 LED 칩으로 이루어진 제 2 LED
어레이의 각 LED 칩에 디스펜싱하는 단계;를 포함하며,
상기 (d) 단계는, 상기 LED 칩의 광특성 목표값과 상기 제 1 LED 어레이의 광특성 평균값의 차이를 고려하여 상
기 제 1 LED 어레이와 제 2 LED 어레이의 전체 광특성 평균값이 상기 LED 칩의 광특성 목표값과 일치하도록 형
광액의 양을 보정하며,
상기 (e) 단계는, 상기 (d) 단계에서 보정된 값에 따라 상기 제 2 LED 어레이에 대해 형광액을 디스펜싱하는 것
을 특징으로 하는 LED 소자 제조 방법.
청구항 2
삭제
청구항 3
제1항에 있어서,
상기 LED 어레이는 복수의 LED 칩이 본딩된 리드프레임인 것을 특징으로 하는 LED 소자 제조 방법.
청구항 4
삭제
청구항 5
삭제
청구항 6
삭제
청구항 7
삭제
청구항 8
삭제
청구항 9
제1항에 있어서,
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상기 (d) 단계는, 상기 형광액의 디스펜싱 양과 상기 광특성 값 사이의 상관관계가 정리된 데이터베이스를 이용
하여 수행되는 것을 특징으로 하는 LED 소자 제조 방법.
청구항 10
제1항 또는 제9항에 있어서,
상기 (b) 단계에서 측정하는 광특성은, CIE 색좌표값인 것을 특징으로 하는 LED 소자 제조 방법.
청구항 11
삭제
청구항 12
제1항에 있어서,
상기 (b) 단계는, 상기 (a) 단계를 거친 모든 LED 칩에 대해 수행하는 것을 특징으로 하는 LED 소자 제조 방법.
청구항 13
제1항에 있어서,
상기 디스펜서에서 단위시간 동안 도포되는 형광액의 양(flow rate)은 일정하며, 상기 디스펜서는 그 디스펜서
의 노즐을 개방하는 시간의 길이로 디스펜싱 양을 조정하는 것을 특징으로 하는 LED 소자 제조 방법.
청구항 14
삭제
청구항 15
삭제
청구항 16
삭제
청구항 17
삭제
청구항 18
삭제
청구항 19
삭제
청구항 20
형광물질과 액상의 합성수지(resin)가 혼합된 형광액을 LED 칩(chip)에 디스펜싱하여 LED 소자(device)를 제조
하는 LED 소자 제조 장치에 있어서,
복수의 LED 칩으로 이루어진 LED 어레이의 LED 칩에 상기 형광액을 각각 디스펜싱하는 디스펜서;
상기 디스펜서에 의해 형광액이 디스펜싱된 상기 LED 어레이의 LED 칩에 대해 전원을 인가하여 그 LED 칩에서
발광된 빛의 광특성를 측정하는 측정부;
상기 LED 어레이를 상기 디스펜서에서 상기 측정부로 이송하는 이송부; 및
상기 측정부에서 측정된 광특성 값을 전달 받아 상기 LED 어레이의 LED 칩들의 광특성의 평균값을 계산하고 그
평균값을 이용하여 상기 디스펜서에서 상기 LED 어레이의 LED 칩에 디스펜싱할 형광액의 양을 조정하도록 상기
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디스펜서를 제어하는 제어부;를 포함하며,
상기 제어부는, 상기 디스펜서와 측정부에 의해 각각 디스펜싱과 측정이 완료된 제 1 LED 어레이의 광특성 평균
값과 LED 칩의 광특성 목표값의 차이를 고려하여 상기 제 1 LED 어레이의 다음으로 공급되는 제 2 LED 어레이와
상기 제 1 LED 어레이의 광특성 평균값이 상기 LED 칩의 광특성 목표값과 일치하도록 형광액의 양을 보정하여
상기 디스펜서에 전달하고,
상기 디스펜서는 상기 제 2 LED 어레이에 대하여 상기 제어부에서 보정된 값에 따라 상기 형광액을 디스펜싱하
는 것을 특징으로 하는 LED 소자 제조 장치.
청구항 21
삭제
청구항 22
제20항에 있어서,
상기 LED 어레이는 복수의 LED 칩이 본딩된 리드프레임인 것을 특징으로 하는 LED 소자 제조 장치.
청구항 23
삭제
청구항 24
삭제
청구항 25
삭제
청구항 26
삭제
청구항 27
제20항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 형광액의 디스펜싱 양과 상기 광특성 값 사이의 상관관계가 정리된 데이터베이스를 이용하
여 형광액이 양을 보정하며,
상기 측정부에서 측정하는 LED 소자의 광특성은 CIE 색좌표값인 것을 특징으로 하는 LED 소자 제조 장치.
청구항 28
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청구항 29
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청구항 30
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청구항 31
삭제
청구항 32
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명 세 서
기 술 분 야
본 발명은 LED 소자 제조 방법 및 LED 소자 제조 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 형광물질과 액상의 합[0001]
성수지(resin)가 혼합된 형광액을 LED 칩(chip)에 디스펜싱하여 LED 소자(device)를 제조하는 방법 및 장치에
관한 것이다.
배 경 기 술
일반적으로 발광 다이오드(LED)는 웨이퍼 위에 제조된 LED 칩을 절단하여 패키지에 설치함으로써 LED 소자로 제[0002]
조된다. LED 칩은 통상 청색 또는 적색의 빛을 발광한다. 이와 같은 LED 칩에 형광물질이 포함된 형광액을 도포
하면 형광물질의 양에 따라 LED 소자에서 발생하는 빛의 색상이 변하게 된다. LED 칩이 실장된 패키지에 형광액
을 적정량 디스펜싱함으로써 백색광이나 기타 다양한 색상의 LED 소자를 제조할 수 있다.
LED 칩에 형광액을 도포한 후 LED 소자에 전원을 인가하여 LED 소자를 발광시키고, 분광기를 이용하여 LED 소자[0003]
의 광특성을 검사한다. 일반적으로는 LED 소자에서 발광되는 빛의 색좌표를 측정한다. LED 소자의 광특성은
1931 CIE (International Commission on Illumination)의 색좌표 상의 값으로 표시한다. 형광물질의 도포량에
따라 LED 칩에서 발생하는 빛의 색좌표 값이 달라지게 된다. LED 소자의 색좌표 값은 LED 소자의 중요한 사양
중의 하나로 LED 소자의 색좌표값이 정해진 범위를 벗어나면 불량품이 된다.
형광액을 디스펜싱하는 디스펜서에서 각 LED 칩마다 디스펜싱하는 형광액의 양을 조절하여 LED 소자의 색좌표값[0004]
을 조절한다. 이와 같이 형광액의 양을 조절하여 LED 소자의 색좌표값을 조절하기 위해서는 매우 작은 단위로
형광액의 양을 조절할 수 있는 디스펜서가 필요하다.
종래의 디스펜서중 일부는 시험 디스펜싱을 하고 디스펜싱된 수지의 무게를 측정하여 단위 시간당 디스펜싱 양[0005]
(flow rate)을 계산한 후, 이 값을 이용하여 디스펜싱 양을 조절하였다. 그런데, 적정한 가격의 저울로 측정할
수 있는 무게의 최소 단위는 1~10g 정도이다. 저울을 이용하여 측정할 수 있는 무게의 최소단위가 제한되어 있
으므로, 이와 같은 종래의 방법으로는 형광액의 양을 미세하게 조정하는 데 한계가 있다.
또한, LED 소자 제조 공정에 사용되는 형광액은 시간이 경과하면서 경화되고 점성이 변하게 된다. 형광액은 또[0006]
한 온도에 따라서도 점성이 변한다. 또한 형광액의 점성은 온도 등의 인자에 대해 비선형적인 특성 변화를 보이
기 때문에 이를 수치적으로 고려하여 디스펜서에 반영하는 것은 매우 어렵다. 형광액에 혼합되는 형광물질의 함
량비도 매번 조금씩 달라질 수 있다. 그외 디스펜서의 기계적 특성이나 측정할 수 없는 인자에 의해 디스펜싱
환경은 계속하여 변하는데, 종래의 디스펜서는 이러한 변화에 능동적으로 대응할 수 없는 문제점이 있다. 특히,
LED 칩의 특성상 형광액 디스펜싱 공정에 공급되는 LED 칩의 특성도 그 LED 칩이 제조된 이전 공정의 조건에 따
라 일정하지 않기 때문에, 이러한 사정까지 고려하여 LED 소자의 광특성을 조절할 수 있는 LED 소자 제조 장치
및 LED 소자 제조 방법이 필요하게 되었다.
발명의 내용
해결하려는 과제
본 발명은 상술한 바와 같은 필요성을 해결하기 위하여 안출된 것으로, LED 칩의 특성과 형광액의 점성 등의 여[0007]
러가지 인자를 동시에 고려하여 그에 적절한 양의 형광액을 LED 칩에 디스펜싱할 수 있는 LED 소자 제조 장치
및 LED 소자 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
과제의 해결 수단
본 발명은, 형광물질과 액상의 합성수지(resin)가 혼합된 형광액을 LED 칩(chip)에 디스펜싱하여 LED 소자[0008]
(device)제조하는 LED 소자 제조 방법에 있어서, (a) 복수의 LED 칩에 디스펜서를 이용하여 상기 형광액을 각각
디스펜싱하는 단계; (b) 상기 (a) 단계를 거친 복수의 LED 칩들 중 적어도 일부에 대해 전원을 인가하여 그 LED
칩에서 발광된 빛의 광특성를 측정하는 단계; (c) 상기 (b) 단계에서 측정된 광특성의 대표값을 계산하는 단계;
(d) 상기 (c) 단계에서 계산된 광특성의 대표값을 이용하여 상기 디스펜서에서 디스펜싱할 상기 형광액의 양을
결정하고 이를 상기 디스펜서에 피드백하는 단계; 및 (e) 상기 (d) 단계에서 조정된 양의 형광액을 상기 디스펜
서를 이용하여 복수의 LED 칩에 각각 디스펜싱하는 단계;를 포함하는 점에 특징이 있다.
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또한, 본 발명은, 형광물질과 액상의 합성수지(resin)가 혼합된 형광액을 LED 칩(chip)에 디스펜싱하여 LED 소[0009]
자(device)제조하는 LED 소자 제조 방법에 있어서, (f) 제1디스펜서를 이용하여 상기 형광액을 복수의 LED 칩에
각각 디스펜싱하는 단계; (g) 상기 (f) 단계를 거친 복수의 LED 칩들 중 적어도 일부에 대해 전원을 인가하여
그 LED 칩에서 발광된 빛의 광특성를 측정하는 단계; (h) 상기 (g) 단계에서 측정된 광특성의 대표값을 계산하
는 단계; (i) 상기 (h) 단계에서 계산된 광특성의 대표값을 이용하여 복수의 LED 칩에 보충할 상기 형광액의 양
을 결정하고 이를 제2디스펜서에 전달하는 단계; 및 (j) 상기 (i) 단계에서 조정된 양의 형광액을 상기 제2디스
펜서를 이용하여 상기 복수의 LED 칩에 각각 디스펜싱하는 단계;를 포함하는 점에 특징이 있다.
또한, 본 발명은, 형광물질과 액상의 합성수지(resin)가 혼합된 형광액을 LED 칩(chip)에 디스펜싱하여 LED 소[0010]
자(device)제조하는 LED 소자 제조 장치에 있어서, 복수의 LED 칩에 상기 형광액을 각각 디스펜싱하는
디스펜서; 상기 디스펜서에 의해 형광액이 디스펜싱된 LED 칩에 대해 전원을 인가하여 그 LED 칩에서 발광된 빛
의 광특성를 측정하는 측정부; 상기 LED 칩을 상기 디스펜서에서 상기 측정부로 이송하는 이송부; 및 상기 측정
부에서 측정된 광특성 값을 전달 받아 상기 복수의 LED 칩들의 광특성의 대표값을 계산하고 그 대표값을 이용하
여 상기 디스펜서에서 각 LED 칩마다 디스펜싱할 형광액의 양을 조정하도록 상기 디스펜서를 제어하는 제어부;
를 포함하는 점에 특징이 있다.
또한, 본 발명은, 형광물질과 액상의 합성수지(resin)가 혼합된 형광액을 LED 칩(chip)에 디스펜싱하여 LED 소[0011]
자(device)제조하는 LED 소자 제조 장치에 있어서, 복수의 LED 칩에 상기 형광액을 각각 디스펜싱하는 제1디스
펜서; 상기 제1디스펜서에 의해 형광액이 디스펜싱된 LED 칩에 대해 전원을 인가하여 그 LED 칩에서 발광된 빛
의 광특성를 측정하는 측정부; 상기 측정부에서 측정이 완료된 상기 LED 칩에 대해 형광액을 추가로 디스펜싱하
는 제2디스펜서; 상기 LED 칩을 상기 제1디스펜서와 측정부와 제2디스펜서로 순차적으로 이송하는 이송부; 및
상기 측정부에서 측정된 광특성 값을 전달 받아 상기 복수의 LED 칩들의 광특성의 대표값을 계산하고 그 대표값
을 이용하여 상기 제2디스펜서에서 각 LED 칩마다 디스펜싱할 형광액의 양을 조정하도록 상기 제2디스펜서를 제
어하는 제어부;를 포함하는 점에 특징이 있다.
발명의 효과
본 발명의 LED 소자 제조 장치 및 LED 소자 제조 방법은 형광액의 점성, LED 칩의 특성 변화 등을 능동적으로[0012]
고려하여 그에 적절한 양의 형광액의 양을 산출하고 이를 LED 칩에 디스펜싱할 수 있는 LED 소자 제조 장치 및
LED 소자 제조 방법을 제공하는 효과가 있다.
도면의 간단한 설명
도 1은 본 발명에 따른 LED 소자 제조 장치의 제1실시예의 개략도이다.[0013]
도 2는 본 발명에 따른 LED 소자 제조 방법 및 LED 소자 제조 장치에 사용되는 리드프레임의 일례를 일부분만
도시한 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 LED 소자 제조 방법의 제1실시예의 순서도이다.
도 4 내지 도 6은 본 발명에 따른 LED 소자 제조 방법 및 LED 소자 제조 장치에서 LED 소자의 광특성을 조정하
는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 LED 소자 제조 장치의 제2실시예의 개략도이다.
도 8은 본 발명에 따른 LED 소자 제조 방법의 제2실시예의 순서도이다.
발명을 실시하기 위한 구체적인 내용
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.[0014]
도 1은 본 발명에 따른 LED 소자 제조 장치의 제1실시예의 개략도이고, 도 2는 본 발명에 따른 LED 소자 제조[0015]
방법 및 LED 소자 제조 장치에 사용되는 리드프레임의 일례를 도시한 것이며, 도 3은 본 발명에 따른 LED 소자
제조 방법의 제1실시예의 순서도이다.
LED 소자 제조 방법의 제1실시예는 도 1에 도시된 LED 소자 제조 장치의 제1실시예를 이용하여 수행된다.[0016]
먼저, 도 1에 도시된 본 발명에 따른 LED 소자 제조 장치의 제1실시예에 대해 설명하기로 한다. [0017]
등록특허 10-1197229
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제1실시예의 LED 소자 제조 장치는 디스펜서(110)와 측정부(120)와 제어부(130)와 이송부(140)를 포함한다. [0018]
디스펜서(110)는 액상의 형광액을 LED 칩(30)에 디스펜싱한다. 에폭시, 실리콘 등의 액상의 합성수지(resin)에[0019]
형광물질을 혼합하여 형광액을 제조한다. 이와 같은 형광액을 LED 칩(30)에 디스펜싱한 후 소정의 시간이 경과
하면 형광액이 경화되어 고체 상태가 된다. 형광액에 포함된 형광물질로 인해 LED 칩(30)에서 발생한 빛의 색이
변경되어 외부로 조사된다. 또한, 형광액을 경화되어 LED 칩(30)을 안정적으로 지지하고 보호하는 역할도 한다.
형광액의 양을 정확하게 조절하는 것은 LED 소자(40)의 광특성을 조절함에 있어서 매우 중요하다.
디스펜서(110)는 이와 같은 형광액을 LED 칩(30)에 일정하게 디스펜싱하는 역할을 한다. 디스펜서(110)는 필요[0020]
에 따라서 전후, 좌우, 상하로 움직이는 것이 가능하게 구성된다.
이와 같은 디스펜서(110)에는 복수의 LED 칩(30)이 일정 간격으로 배열된 상태로 공급된다. 이와 같이 한 단위[0021]
로 처리 되기 위하여 본 발명의 LED 소자 제조 장치에 공급되는 복수의 LED 칩(30)의 집합을 LED 어레이라고 칭
하기로 한다. 대표적인 LED 어레이로는 도 2에 도시된 것과 같은 리드프레임(50)을 예로 들 수 있다. 리드프레
임(50)은 금속 박판에 함성수지 형태의 성형물(패키지(20))이 일정 간격으로 배치된 것이다. 각 패키지(20)에는
LED 칩(30)이 본딩되어 있고, LED 칩(30)의 양전극과 음전극은 패키지(20)의 전극 패드와 와이어(21)로 본딩되
어 전기적으로 연결된다. 이와 같은 리드프레임(50)은 일반적인 로더와 같은 장치를 통해 LED 소자 제조 장치로
공급되고, 작업이 완료되면 언로더를 이용하여 LED 소자 제조 장치에서 배출된다.
디스펜서(110)는 리드프레임(50)의 각 LED 칩(30) 위에 미리 설정된 양의 형광액을 디스펜싱한다. 도 2에 도시[0022]
한 형태와 다른 다양한 구조를 가진 리드프레임(50)이 사용될 수 있으며, 상술한 LED 어레이는 리드프레임(50)
의 형태로 한정되지 않는다. 다수의 세라믹 패키지가 안착된 팔레트 형태의 LED 어레이를 사용할 수도 있다.
도 1을 참조하면, 측정부(120)는 디스펜서(110)에 의해 형광액이 디스펜싱된 LED 칩(30)에 전원을 인가하여 발[0023]
광시킨 후 그 LED 칩(30)의 광특성을 측정한다. LED 칩(30)의 광특성은 조도, 휘도, 광온도 등을 포함하는 개념
이며, 본 실시예에서는 1931 CIE (International Commission on Illumination)의 색좌표 값을 측정부(120)가
측정하는 경우를 예로 들어 설명하기로 한다.
리드프레임(50)에 실장된 상태의 LED 소자(40)의 광특성을 측정하는 것은, 도 2에 도시한 것과 같이 리드프레임[0024]
(50)의 전원 단자의 양전극(51)과 음전극(52)이 전기적으로 서로 분리(isolation)된 형태로 구성된 경우에 가능
하다. 측정부(120)는 다양하게 구성하는 것이 가능하나, 본 실시예에서는 도 1에 도시된 것과 같이 리드프레임
(50)의 아래쪽에서 프로브(121)가 LED 소자(40)에 접촉하여 전원을 인가하여 빛을 발생시키고, 리드프레임(50)
의 상측에 배치된 수광부에서 빛을 수신하여 그 광특성을 측정한다.
이송부(140)는 리드프레임(50)을 디스펜서(110)에서 측정부(120)로 전달하고 필요에 따라서는 측정부(120)에서[0025]
디스펜서(110)로 다시 반송한다. 리드프레임(50)의 복수의 LED 소자(40)의 광특성을 각각 측정할 수 있도록 리
드프레임(50)이 고정된 상태에서 측정부(120)가 전후좌우로 움직이면서 각 LED 소자(40)의 광특성을 측정할 수
도 있고, 측정부(120)가 고정된 상태에서 이송부(140)가 리드프레임(50)을 전후좌우로 움직이면서 각 LED 소자
(40)의 광특성을 측정할 수도 있다.
제어부(130)는 측정부(120)에서 측정된 각 LED 소자(40)의 광특성 값을 전달 받아 복수의 LED 소자(40)의 광특[0026]
성에 대한 대표값을 계산한다. 대표값은 통계 자료의 중심을 대표하는 특성치를 의미하는 통계 용어이다. 대표
값은 평균값, 중앙값(median), 최빈값(mode) 등이 있다. 본 실시예에서는 대표값으로서 LED 소자(40) 색좌표값
의 평균값을 계산하는 경우를 예로 들어 설명한다. 보조적으로 표준편차값도 함께 계산하여 사용할 수 있다.
LED 소자(40)의 중요한 사양중의 하나는 LED 소자(40)에 발생하는 빛의 색좌표 값이다. 이와 같은 색좌표값의[0027]
사양(specification)은 그 색좌표 값의 목표값(target value)과 그 목표값을 중심으로한 하한값 및 상한값으로
정해지는 것이 일반적이다. 도 4에는 이와 같은 색좌표의 목표값을 가지는 기준분포(R)가 도시되어 있다.
제어부(130)에서는 리드프레임(50)의 LED 소자(40)의 색좌표 평균과 표준편차를 계산하여 그 색좌표값의 분포[0028]
(11)를 계산하고, 이를 도 4에 도시한 것과 같이 기준분포(R)와 비교한다. LED 소자(40)의 색좌표값은 형광액의
양에 가장 큰 영향을 받으므로, 디스펜서(110)에서 디스펜싱하는 형광액의 양을 조절함으로써 LED 소자(40)의
색좌표값을 변경할 수 있다.
제어부(130)는 이와 같이 리드프레임(50)의 색좌표값의 평균값을 이동시키기 위하여 필요한 형광액의 값을 계산[0029]
하고 이를 디스펜서(110)로 전달하여 형광액의 양을 조절한다. 형광액의 양과 LED 소자(40)의 색좌표값의 상관
관계는 미리 실험 등의 방법으로 정리하여 데이터베이스화하고, 제어부(130)는 그 데이터베이스를 조회하여 색
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좌표값을 수정하기 위해 디스펜싱할 형광액의 값을 산출할 수 있다.
제어부(130)는 크게 두가지 방법으로 LED 소자(40)의 색좌표 값을 조절할 수 있다. 첫째, 디스펜서(110)에서 처[0030]
음에 조금 부족한 양의 형광액을 디스펜싱하고, 그 색좌표값의 평균을 계산한 다음 추가로 디스펜싱할 형광액의
값을 산출하여 보충 디스펜싱하는 방법으로 색좌표 값을 조절할 수 있다.
둘째, 시험 등의 방법으로 가장 적절한 양이라고 판단되는 양의 형광액을 제 1 LED 어레이에 디스펜싱하고 색좌[0031]
표 값을 측정하여 평균을 계산한다. 제 1 LED 어레이는 그대로 작업이 완료되어 배출한다. 제 1 LED 어레이의
색좌표값의 평균과 목표 색좌표값을 비교한 후, 그 차이를 해소하기 위하여 추가하거나 감소시켜야 할 형광액의
값을 제어부(130)에서 계산한다. 디스펜서(110)는 제어부(130)에서 계산된 값을 반영하여 다음으로 공급되는
LED 어레이(제 2 LED 어레이)에 대해 보정된 양의 형광액을 디스펜싱한다. 이는 LED 어레이 단위로 실시간으로
색좌표값을 측정하여 목표값과의 오차를 보정하는 방법이다.
이하, 상술한 바와 같이 구성된 LED 소자 제조 장치를 이용하여 본 발명에 따른 LED 소자 제조 방법의 제1실시[0032]
예를 설명한다.
먼저, 디스펜서(110)를 이용하여 리드프레임(50)에 형광액을 디스펜싱한다((a) 단계; S110). 리드프레임(50) 상[0033]
의 모든 LED 칩(30)에 대해 각각 형광액을 디스펜싱하게 된다. 이때, 디스펜서(110)는 추후에 보정할 것을 고려
하여, 실제 필요한 형광액의 양보다 조금 적은양의 형광액을 디스펜싱한다.
이송부(140)는 리드프레임(50)을 측정부(120)로 이송하고, 측정부(120)는 리드프레임(50)의 각 LED 소자(40)에[0034]
대해 순차적으로 전원을 인가하여 색좌표값을 측정한다((b) 단계; S120). 이때 측정부(120)는 리드프레임(50)의
모든 LED 소자(40)에 대해 색좌표값을 측정할 수도 있고, 경우에 따라서는 공정시간을 단축시키기 위하여 전체
LED 소자(40) 중 임의로(random) 선택된 일부의 LED 소자(40)에 대해서만 측정을 수행할 수도 있다.
측정부(120)에서 측정된 값을 제어부(130)로 전달되고 제어부(130)는 측정된 색좌표값의 평균값을 계산한다((c)[0035]
단계; S130).
도 4를 참조하면, 제어부(130)는 측정된 LED 소자(40)들의 색좌표(11) 평균값과 기준 분포(R)에 의한 목표 색좌[0036]
표값의 차이를 계산하고, LED 소자(40)들의 색좌표(11) 평균값을 목표값에 일치시키기 위하여 필요한 형광액의
양을 산출하여 이를 디스펜서(110)에 피드백한다((d) 단계; S140). 이때, 상술한 바와 같이 형광액의 양과 색좌
표값 사이의 상관관계를 미리 정리해 둔 데이터베이스를 이용할 수 있다.
이송부(140)는 다시 리드프레임(50)을 디스펜서(110)로 이송하고, 디스펜서(110)는 제어부(130)에서 전달받은[0037]
값에 따라 리드프레임(50)의 각 LED 소자(40)에 형광액을 추가로 디스펜싱한다((e) 단계; S150). 이와 같이 추
가로 디스펜싱을 함으로써 리드프레임(50)의 색좌표의 분포(12)가 도 5에 도시한 것과 같이 기준 분포(R)와 근
접하도록 이동하게 된다. 즉, 리드프레임(50)의 색좌표값의 평균값이 기준 분포의 중심값에 근접하도록 추가로
형광액을 디스펜싱한다.
상술한 제1실시예의 LED 소자 제조 방법은 하나의 리드프레임(50)에 대하여 예비로 형광액을 디스펜싱하고 측정[0038]
을 한 후 추가로 형광액을 디스펜싱을 하는 방법이다.
경우에 따라서는 먼저 공급되는 리드프레임(50)(제 1 LED 어레이)에 대하여 가장 적절하다고 판단되는 양의 형[0039]
광액을 디스펜싱하고 측정을 완료한 후, 그 측정결과에 따라 수정된 값의 형광액을 다음에 공급되는 리드프레임
(50)(제 2 LED 어레이)에 반영하는 방법으로 제1실시예의 LED 소자 제조 방법을 실시할 수도 있다.
즉, 제 1 LED 어레이에 대해 (a), (b), (c) 단계를 수행하고, (d) 단계에서 제어부(130)는 (c) 단계의 결과를[0040]
바탕으로 새로운 LED 칩(30)에 형광액을 디스펜싱할 경우 가장 적절한 전체 형광액의 양을 산출한다. 이와 같이
산출된 값에 따라, 다음으로 공급되는 리드프레임(50)(제 2 LED 어레이)에 대해 디스펜서(110)는 보정된 양의
형광액을 디스펜싱하게 된다((e) 단계; S150).
이와 같은 방법은, 형광액의 양을 증가시키는 것뿐만 아니라, 형광액의 양을 감소시키는 방법으로 형광액의 양[0041]
을 보정할 수 있는 장점이 있다. 즉, 제 1 LED 어레이의 색좌표값의 분포(13)가 도 6에 도시한 것과 같을 때,
제 2 LED 어레이에 디스펜싱하는 형광액의 양을 감소시킴으로써 제 2 LED 어레이의 색좌표의 분포(12)가 도 5에
도시한 것과 같은 상태가 되도록 조절하는 것이 가능한 장점이 있다. 즉, 선행하는 리드프레임(50)의 디스펜싱
결과를 바탕으로 후행하는 리드프레임(50)에 대해 디스펜싱할 형광액의 양을 증가시키는 것뿐만 아니라 감소시
키는 방법으로 조절하는 것도 가능한 장점이 있다.
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디스펜서(110)에 저장된 형광액의 액상 합성수지(resin)은 시간의 경과와 함께 경화되기 때문에, 형광액의 점성[0042]
은 일정하지 않고 계속 변하게 된다. 또한, 주변 온도, 리드프레임(50)에 본딩된 LED 칩(30)의 특성 등 다양한
인자에 따라 디스펜싱할 형광액의 최적값은 수시로 미세하게 변하게 된다. 경우에 따라서는 형광액의 합성수지
(resin)와 형광물질의 혼합비도 상황에 따라 변할 수 있다. 이와 같이 실시간으로 변하는 여러 인자들에 대한
가장 적절한 형광액의 양을 바로 직전에 디스펜싱한 리드프레임(50)에서 측정한 색좌표값으로부터 쉽게 유추하
여 얻을 수 있는 장점이 있다.
한편, 상술한 바와 같이 복수의 LED 소자(40)의 광특성에 대한 평균값을 관리함으로써 전체 LED 소자(40)의 재[0043]
고를 관리할 수도 있다. 예를 들어, 도 4에 도시한 것과 같이 기준 분포(R)의 색좌표 목표값보다 작은 평균값을
가지는 LED 소자(40)들을 제작하여 둔 상태에서, 도 6에 도시된 것과 같이 의도적으로 색좌표 목표값보다 큰 평
균값을 갖도록 LED 소자(40)들의 색좌표 분포(13)를 형성하여 추가함으로써, 전체 재고품의 분포(12)의 평균을
도 5에 도시한 것과 같이 기준 분포(R)색좌표 목표값과 일치하도록 조정할 수 있다. 즉, 형광액을 디스펜싱하여
제조되는 LED 소자(40)에 색좌표 평균값의 개념을 도입함으로써 전체 제품의 품질을 조절하고 재고를 감소시킬
수 있는 것이다.
따라서, (e) 단계는 측정된 LED 칩(30)들의 평균 색좌표값을 목표 색좌표값과 일치하도록 형광액을 조절할 수도[0044]
있지만, 제 1 LED 어레이와 제 2 LED 어레이의 전체 평균값이 목표값과 일치하도록 하기 위해서 의도적으로 평
균값이 목표 색좌표값보다 크거나 작은 값을 갖도록 형광액의 양을 조절하는 방법으로 실시할 수도 있다.
또한, 앞서 디스펜싱과 측정이 완료된 2개 이상의 리드프레임(50)의 각 LED 소자(40)들의 색좌표 값을 누적하여[0045]
평균을 계산하고, 이를 바탕으로 다음에 디스펜싱할 리드프레임(50)의 형광액 양을 조절할 수도 있다.
상술한 바와 같이 개개의 LED 소자(40) 단위로 형광액의 양을 조절하는 것이 아니라, 복수의 LED 소자(40)의 광[0046]
특성 평균값을 이용하여 형광액의 양을 조절함으로써 다양한 오차 발생 인자의 영향을 모두 고려하면서도 전체
적인 LED 소자(40)의 품질을 통계적으로 관리하고 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
특히, 조명의 용도로 주로 사용되는 백색 LED 소자는 다수의 LED 소자를 결합하여 하나의 조명을 구성하는 경우[0047]
가 많기 때문에, 개개의 LED 소자의 색좌표값 뿐만 아니라 다수의 LED 소자들의 색좌표 평균값과 표준편차도 중
요하다. 본 발명에서와 같이 평균값과 같은 광특성의 대표값의 개념을 이용하여 LED 소자의 형광액의 양을 조절
함으로써 LED 소자의 품질을 더욱 효과적으로 관리할 수 있는 장점이 있다.
한편, 앞에서 리드프레임(50)의 모든 LED 칩(30)에 대해 디스펜싱을 한 후((a) 단계; S110) 그 리드프레임(50)[0048]
의 LED 칩(30)들에 대해 광특성을 측정((b) 단계; S120)하는 것으로 설명하였으나, 리드프레임(50)의 LED 칩
(30) 각각에 대해 디스펜싱과 측정을 순차적으로 수행할 수도 있다.
디스펜서(110)에서 형광액의 양을 조절하기 위해서는 공지된 다양한 방법이 사용될 수 있다. 디스펜서(110)에서[0049]
단위시간 동안 도포되는 형광액의 양(flow rate)은 일정하게 설정한 후, 그 디스펜서(110)의 노즐을 개방하는
시간의 길이로 디스펜싱 양을 조정할 수도 있다. 밸브를 이용하여 노즐을 개폐하는 회수을 조절하는 방법으로
디스펜싱 양을 조절할 수도 있다.
다음으로 도 7을 참조하며, 본 발명에 따른 LED 소자 제조 장치의 제2실시예에 대해 설명한다. [0050]
제2실시예의 LED 소자 제조 장치는 2개의 디스펜서(210, 250)를 구비하는 점에 특징이 있다. 즉, 제1디스펜서[0051]
(210)와 제2디스펜서(250)를 구비하고, 측정부(220)는 제1디스펜서(210)와 제2디스펜서(250)의 사이에
배치된다. 이송부(240)는 리드프레임(50)을 제1디스펜서(210), 측정부(220), 제2디스펜서(250)로 순차적으로 이
송한다.
제어부(230)는 측정부(220)에서 측정된 LED 소자 광특성 값을 전달 받아 제1디스펜서(210)와 제2디스펜서(250)[0052]
에서 디스펜싱할 형광액의 양을 조절한다.
예를들어, 제1디스펜서(210)는 광특성 목표값을 갖기에 필요한 형광액의 양보다 적은 양의 형광액을 디스펜싱하[0053]
고, 제2디스펜서(250)는 제어부(230)에서 결정된 값에 따라 광특성 목표값을 갖기 위해 필요한 양의 형광액을
추가로 디스펜싱하는 방법으로 LED 소자의 광특성을 조절할 수 있다.
이하, 제2실시예의 LED 소자 제조 장치를 이용하여 본 발명에 따른 LED 소자 제조 방법의 제2실시예에 대해 설[0054]
명한다.
도 8은 본 발명에 따른 LED 소자 제조 방법의 제2실시예의 순서도이다.[0055]
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도 8을 참조하면, 제2실시예의 LED 소자 제조 방법은 먼저, 제1디스펜서(210)를 이용하여 형광액을 필요한 양보[0056]
다 적게 리드프레임(50)의 각 LED 소자에 디스펜싱한다((f) 단계; S210).
이송부(240)는 리드프레임(50)을 측정부(220)로 이송하고, 측정부(220)는 리드프레임(50)의 각 LED 칩들에 대해[0057]
프로브(221)를 접촉시켜 전원을 인가하고 그 LED 칩의 색좌표를 측정한다((g) 단계: S220).
제어부(230)는 측정부(220)에서 측정된 값을 전달 받아 그 리드프레임(50)에 속하는 LED 소자들의 색좌표 평균[0058]
값을 계산한다((h) 단계; S230).
도 4에 도시한 것과 같이 기준 분포(R)의 색좌표 목표값과 LED 소자 색좌표(11)의 평균값의 차이를 고려하여,[0059]
리드프레임(50)의 LED 소자들에 보충할 형광액의 양을 결정하고 이를 제2디스펜서(250)에 전달한다((i) 단계;
S240).
이송부(240)는 리드프레임(50)을 제2디스펜서(250)로 전달하고, 제2디스펜서(250)는 제어부(230)에서 조정된 양[0060]
의 형광액을 리드프레임(50)의 각 LED 소자에 디스펜싱한다((j) 단계; S250).
제2실시예의 LED 소자 제조 장치 및 LED 소자 제조 방법은 제2디스펜서(250)에서 보정 디스펜싱을 수행하는 동[0061]
안 제1디스펜서(210)에서 새로운 리드프레임(50)에 대해 디스펜싱을 수행할 수 있으므로, 작업 시간을 단축시키
고 생산성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
이와 같은 제2실시예의 LED 소자 제조 장치 및 LED 소자 제조 방법에는 앞서 제1실시예의 LED 소자 제조 장치[0062]
및 LED 소자 제조 방법에서 설명한 다양한 변형 방법이 적절히 변형되어 적용될 수 있다.
부호의 설명
110: 디스펜서 120: 측정부[0063]
130: 제어부 140: 이송부
20: 패키지 21: 와이어
30: LED 칩 40: LED 소자
50: 리드프레임 51: 양전극
52: 음전극 210: 제1디스펜서
250: 제2디스펜서 220: 측정부
230: 제어부 240: 이송부
도면
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