(57)【要約】  従来の白色発光ダイオード（LED）素子から放出される光は、赤色波長の領域での強度が黄色波長の領域に比べて相対的に弱いために、高輝度で、かつ優れた均一な品質を提供することが難しいという問題を有する。本発明は、優れた改善された演色性及び分光分布を有する高輝度な白色LED素子、並びにその製造方法を提供する。本発明の１態様による白色LED素子は、二重モールドによって特徴付けられる。白色LED素子は、LEDチップを搭載するためのLEDチップ搭載用の部材、LEDチップ搭載用の部材の上に搭載されている一つ以上の青色LEDチップ又は紫外線LEDチップ、透明エポキシ樹脂及び第１燐光物質を有し、青色LEDチップ又は紫外線LEDチップを封ずる第１モールドであって、第１燐光物質が、透明エポキシ樹脂中に分散されて、青色又は紫外線LEDチップから放出される光を、第１波長を有する第１光に変換させる第１モールド、及び透明エポキシ樹脂及び第２燐光物質を有し、第１モールドの上に形成された第２モールドであって、第２燐光物質が、透明エポキシ樹脂に分散されて、青色又は前記紫外線LEDチップから放出される光を、第２波長を有する第２光に変換し、第２光が、放出光及び前記第１光と組合わされて得られた白色光である。二重モールドを有する白色LED素子は、ランプ型LED素子、インジェクションモールドハウジングパッケージ型、又はトランスファーモールドチップ型LED素子であり得る。
2007517394.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
白色発光ダイオード（LED）素子であって、
LEDチップを搭載するためのLEDチップ搭載用の部材、
前記LEDチップ搭載用の部材の上に搭載されている一つ以上の青色LEDチップ又は紫外線LEDチップ、
透明エポキシ樹脂及び第１燐光物質を有し、前記青色LEDチップ又は前記紫外線LEDチップを封ずる第１モールドであって、前記第１燐光物質が、前記透明エポキシ樹脂中に分散されて、前記青色LEDチップ又は前記紫外線LEDチップから放出される光を、第１波長を有する第１光に変換させる第１モールド、及び
透明エポキシ樹脂及び第２燐光物質を有し、前記第１モールドの上に形成された第２モールドであって、前記第２燐光物質が、前記透明エポキシ樹脂に分散されて、前記青色LEDチップ又は前記紫外線LEDチップから放出される光を、第２波長を有する第２光に変換し、前記第２光が、放出光及び前記第１光と組合わされて得られた白色光である第２モールド、
を含むことを特徴とする白色LED素子。
【請求項２】
前記青色LEDチップを有し、前記第１燐光物質が、前記放出光を赤色光に変換し、前記第２燐光物質が、前記放出光を緑色光に変換する請求項1に記載の白色LED素子。
【請求項３】
前記第１燐光物質及び前記第２燐光物質が、前記透光性エポキシ樹脂との混合物の質量に対して各々１質量％〜２0質量％を占める請求項２に記載の白色LED素子。
【請求項４】
前記第１モールドの厚さが、前記第１モールドの厚さと前記第２モールドの厚さとを合せた厚さの10％〜90％を占める請求項２に記載の白色LED素子。
【請求項５】
前記白色LED素子が、前記青色LEDチップ又は前記紫外線LEDチップを外部接続端子に電気的に連結するボンディングワイヤーを更に含む請求項１に記載の白色LED素子。
【請求項６】
白色LED素子の製造方法であって、
LEDチップ搭載用の部材に、一つ以上の青色LEDチップ又は紫外線LEDチップを搭載する工程、
前記青色LEDチップ又は前記紫外線LEDチップを封ずるための、透明エポキシ樹脂及び第１燐光物質を有する第１モールドを形成する工程であって、前記第１燐光物質が、前記エポキシ樹脂中に分散されていて、前記青色LEDチップ又は前記紫外線LEDチップから放出される放出光を第１波長を持つ第１光に変換させる工程、及び
前記第１モールド上に、透明エポキシ樹脂及び第２燐光物質を有する第２モールドを形成する工程であって、前記第２燐光物質が、前記透明エポキシ樹脂中に分散されていて、前記青色LEDチップ又は前記紫外線LEDチップから放出される光を第２波長を有する第２光に変換させ、前記第２光が、放出光及び前記第１光と組合わされて得られた白色光である工程、
を含むことを特徴とする製造方法。
【請求項７】
前記第１モールド形成工程及び前記第２モールド形成工程が、
主剤を硬化剤と室温で混合して、液相エポキシ樹脂を提供する１次混合工程、
70℃〜100℃の温度及び１．３〜４０．０ｈＰａ（１〜３０トール）の圧力下で、前記液相エポキシ樹脂を半硬化させる工程、
前記第１燐光物質を室温で前記半硬化された液相エポキシ樹脂に添加し、２次混合して、前記第１燐光物質が混合されている第１基材樹脂を製造する工程、 
前記第２燐光物質を室温で前記半硬化された液相エポキシ樹脂に添加し、２次混合して、前記第２燐光物質が混合されている第２基材樹脂を製造する工程、 
搭載された青色LEDチップ又は紫外線LEDチップを前記第１基材樹脂でモールディングし覆う工程、
120℃より高い温度及び大気圧下で、前記第1基材樹脂を第２硬化して、前記第1モールドを形成する工程、 
前記第１モールドを、前記第２基材樹脂でモールディングする工程、及び
120℃より高い温度及び大気圧下で、前記第２基材樹脂を第２硬化して、前記第２モールドを形成する工程、
を含むのを特徴とする請求項６に記載の製造方法。
【請求項８】
前記基材樹脂を供給する工程が、ポティング法又はスクリーンパターンマスク法を使用して行う請求項７に記載の製造方法。
【請求項９】
前記１次混合工程において、第１燐光物質又は第２燐光物質を更に添加して混合し、
前記第１基材樹脂が、前記第１燐光物質と混合して半硬化された液相エポキシ樹脂を利用して製造され、前記第２基材樹脂が、前記第２燐光物質と混合して半硬化された液相エポキシ樹脂を利用して製造する請求項７に記載の製造方法。
【請求項１０】
前記第１モールド形成工程及び前記第２モールド形成工程が、前記第１燐光物質が混合された透光性エポキシ樹脂タブレット及び前記第２燐光物質が混合された透光性エポキシ樹脂タブレットを各々使用するトランスファーモールディング法で行なわれる請求項６に記載の製造方法。
【請求項１１】
前記白色LED素子が、前記青色LEDチップを有し、
前記第１燐光物質が、前記放出光を赤色光に変換し、前記第２燐光物質が、前記放出光を緑色光に変換する請求項６に記載の製造方法。
【請求項１２】
前記第１燐光物質及び前記第２燐光物質が、前記透光性エポキシ樹脂との混合物の質量に対して各々１〜２０質量％を占める請求項１１に記載の製造方法。
【請求項１３】
前記第１モールドの厚さが、前記第１モールドの厚さと、前記第２モールドの厚さとを合せた厚さの10〜90％を占める請求項６に記載の製造方法。
【請求項１４】
前記チップの接着工程の後に、前記青色LEDチップ又は前記紫外線LEDチップを、外部接続端子と電気的に連結するためのワイヤーを結合する工程を更に含む請求項６に記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、白色発光ダイオード(Light Emitting Diode、LED)素子(device)及びその製造方法に関し、更に具体的には、青色又は紫外線LEDチップを使用する白色LED素子及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
LED素子は化合物半導体の特性を利用して電気エネルギーを光エネルギーに変換させる半導体素子の一種である。LED素子は青色LED素子、白色LED素子又は７色のLED素子などに分けられ、現在その応用分野が持続的に拡大されている。この中で、白色LED素子は現在フラッシ用の高輝度の光源、携帯用の電子製品(携帯電話、キャムコーダ、デジタルカメラ及び個人の携帯情報端末機(PDA)等)で使われる液晶ディスプレー(LCD)の背面照明(back light)用の光源、電光板用の光源、照明及びスイッチ照明の光源、表示燈及び交通信号燈の光源などにその使用範囲が拡大されている。
【０００３】
白色LED素子はLEDチップで発生する光の一部をより長い波長の光に変換することによって、白色光を放出する素子である。LEDチップは、GaAsP、GaAlAs、GaP、InGaAlP又はGaNなどの化合物で形成された、PN接合を有する半導体素子である。前記PN接合に所定の電圧を加えれば、電子又は正孔が一緒になって結合し、光が放出される。放出される光は単色、すなわち、単一の波長の光である。青色LEDチップは、波長約440nmから475nmの波長の光を発光し、紫外線LEDチップは波長約350nmから410nmの光を放出する。放出される紫外線光又は青色光は燐光物質を使用して他の波長の光に変換される。燐光物質(phosphor)は、LEDチップを保護するためのエポキシ樹脂で形成されたモールド中に分散されている。燐光物質のモールド内での分散状態は放出される白色光の輝度及び分光分布などに大きい影響を及ぼす。
【０００４】
図１〜図３には従来の技術によって製造された白色LED素子に対する概略的な断面図が図示されている。ここで、図１はランプの形態の白色LED素子であり、図２はトランスファーモールディング法を使用して製造されたチップの形態の白色LED素子であり、図３はインジェクションモールドハウジングパッケージを利用して製造されたチップの形態の白色LED素子である。
【０００５】
図１〜図３を参照すれば、白色LED素子は青色LEDチップ(14)、回路が構成されている印刷回路基板又はリードフレームなどのLEDチップ搭載用の部材、前記青色LEDチップ(14)を前記LEDチップ搭載用の部材に接着させるための接着剤(16)、前記青色LEDチップ(14)上に形成されたボンディングパッドに、前記LEDチップ搭載用の部材の電極(20)又はリード(22)を電気的に連結するボンディングワイヤー(18)、及びモールド(10、12)を含む。更に、前記モールド(10、12)は前記LEDチップ(14)と前記ボンディングワイヤー(18)を封じている透光性エポキシ樹脂(10)と、前記エポキシ樹脂(10)全体に均一に分散され、前記青色LEDチップ(14)から放出される光を黄色光に変換させる燐光物質(12)を含む。イットリウムーアルミニウムーガーネット(Y3Al5O12: Ce、YAG)系の化合物は、前記燐光物質(12)として広く使用されている黄色燐光物質である。
【０００６】
図４には従来の白色LED素子から放出される光の波長に対する相対強度(intensity)を表すグラフが示されている。
図４を参照すれば、従来の白色LED素子は、青色波長の領域の狭いピークと、黄色波長の領域の広いピークとの２種類のピークを有する。強度は、赤色波長領域で相対的に弱いことが分かる。これは、従来の白色LED素子が青色光を黄色光に変換させる燐光物質だけを有するからである。その結果、従来の白色LED素子から放出される白色光は、赤色波長の領域での強度が黄色波長の領域に比べて相対的に弱いために、自然光に近い白色光に非常に近いものとして認識されない問題点を有する。
【０００７】
更に、従来の白色LED素子では、黄色波長領域での強さによって白色光のスペクトルが広く変動するために、輝度及びスペクトル均一性の高い白色LED素子を大量に製造するのが難しいという問題を有する。また、従来の白色LED素子による白色光スペクトルは、黄色波長領域で単一のピークを示すため、製造工程が複雑化する。
また、優れた光学特性を有する白色LED素子を製造するためには、燐光物質が透明エポキシ樹脂中に均一に分散されていなければならない。このためには、比重が大きい燐光物質(燐光物質の種類によって比重が約3.8から約6.0)が、遥かに軽い透明エポキシ樹脂(比重約1.1から約1.5)の底部に沈殿するのを防止する必要がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、エポキシ樹脂中に燐光物質が均一に分散された白色LED素子であって、相対的に製造が容易であり、自然光に近い高輝度な純粋な白色光を放出し、かつ優れた色温度などを有する白色LED素子を提供する。
また、本発明は、エポキシ樹脂中に燐光物質が均一に分散された白色LED素子であって、自然光に近い高輝度な純粋な白色光を放出し、かつ優れた色温度などを有する白色LED素子を製造する方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によれば、二重モールドで構成された白色発光（LED）素子が提供され、この白色LED素子は、LEDチップを搭載するためのLEDチップ搭載用の部材、前記LEDチップ搭載用の部材の上に搭載されている一つ以上の青色LEDチップ又は紫外線LEDチップ、透明エポキシ樹脂及び第１燐光物質を有し、青色LEDチップ又は紫外線LEDチップを封ずる第１モールドであって、燐光物質が、透明エポキシ樹脂中に分散されて、青色LEDチップ又は紫外線LEDチップから放出される光を、第１波長を有する第１光に変換させる第１モールド、及び透明エポキシ樹脂及び第２燐光物質を有し、前記第１モールドの上に形成された第２モールドであって、第２燐光物質が、透明エポキシ樹脂に分散されて、青色LEDチップ又は紫外線LEDチップから放出される光を、第２波長を有する第２光に変換し、第２光が、放出光及び第１光と組合わされて得られた白色光である第２モールドを含む。
白色LED素子は、青色LEDチップ又は紫外線LEDチップを外部接続端子と電気的に連結するためのボンディングワイヤーを更に含むことができる。
【００１０】
本発明の別の特徴によれば、二重モールドで構成された白色LED素子の製造方法が提供され、その方法は、LEDチップ搭載用の部材に、一つ以上の青色LEDチップ又は紫外線LEDチップを搭載する工程、青色LEDチップ又は前記紫外線LEDチップを封ずるための、透明エポキシ樹脂及び第１燐光物質を有する第１モールドを形成する工程であって、第１燐光物質が、エポキシ樹脂中に分散されていて、青色LEDチップ又は紫外線LEDチップから放出される放出光を第１波長を持つ第１光に変換させる工程、及び第１モールド上に、透明エポキシ樹脂及び第２燐光物質を有する第２モールドを形成する工程であって、第２燐光物質が、透明エポキシ樹脂中に分散されていて、青色LEDチップ又は紫外線LEDチップから放出される光を第２波長を有する第２光に変換させ、第２光が、放出光及び前記第１光と組合わされて得られた白色光である工程を含む。
【００１１】
本発明の１つの態様による白色LED素子の製造方法において、第１モールド形成工程及び第２モールド形成工程は、主剤を硬化剤と室温で混合して、液相エポキシ樹脂を提供する１次混合工程、70℃〜100℃の温度及び１．３〜４０．０ｈＰａ（１〜３０トール）の圧力下で、液相エポキシ樹脂を半硬化させる工程、第１燐光物質を室温で半硬化された液相エポキシ樹脂に添加し、２次混合して、第１燐光物質が混合されている第１基材樹脂を製造する工程、第２燐光物質を室温で半硬化された液相エポキシ樹脂に添加し、２次混合して、第２燐光物質が混合されている第２基材樹脂を製造する工程、搭載された青色LEDチップ又は紫外線LEDチップを第１基材樹脂でモールディングし覆う工程、120℃より高い温度及び大気圧下で、第1基材樹脂を２次硬化して、第1モールドを形成する工程、第１モールド上に、第２基材樹脂でモールディングする工程、及び120℃より高い温度及び大気圧下で、第２基材樹脂を２次硬化して、第２モールドを形成する工程を含む。
【００１２】
本発明の別の態様による白色LED素子の製造方法において、第１モールド形成工程及び第２モールド形成工程が、第１燐光物質が混合された透明エポキシ樹脂タブレット及び第２燐光物質が混合された透明エポキシ樹脂タブレットを各々使用するトランスファーモールディング法で行なわれる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、青色、赤色及び緑色を混合して、白色を具現する。従って、本発明の白色LED素子は、良好な色温度を提供しかつ自然光に近い白色光を放出するための、改善された演色性及び分光分布を有する。更に、本発明の白色LED素子は、優れた色再現性並びに高輝度及び高効率を有する。
【００１４】
本発明の白色LED素子の製造方法は、既存の白色LED製造方法の全てを適用できる長所がある。すなわち、本発明の白色LED素子は、ポッティング法、スクリーンパターン金属マスク法だけでなく、トランスファーモールディング法などを使用して製造することができる。特に、２工程硬化（キュア）工程を使用する場合には、燐光物質が透明エポキシ樹脂中に均一に分散できる。従って、白色LED素子は、高輝度及び優れた製造再現性を有するように製造することができる。
【００１５】
このような二重モールドで構成された白色LED素子は、携帯用の無線通信機器のような電子製品や、自動車及び家電製品などで使われる白色光を発光するディスプレー用途、液晶表示部などの種々の用途を有する。本発明の白色LED素子は、蛍光灯と同じ電機電子機器だけでなく、現在発光ダイオードが使われている電機電子機器や蛍光ランプなどに適用されることが可能である。
【００１６】
（発明の詳細な説明）
本発明は、例示としての実施の態様を示す添付図面を参照しながら、詳細に説明される。しかし、本発明は、ここで記載される実施例に限定するのではなく、多様な形態に具現することができる。むしろ、これらの態様は、通常の知識を持つ者に対して、開示を十分にし、かつ本発明の思想を十分に理解できるようにするために提供されるものである。なお、複数の図面に表れる同一の要素は、同一の参照番号により示される。
【００１７】
図５〜図７には、本発明による白色LED素子に対する概略断面図が示されている。ここで、図５はランプ形態の白色LED素子であり、図６はトランスファーモールディング法を使用して製造されたチップ形態の白色LED素子であり、図７はインジェクションモールドハウジングパッケージを利用して製造されたチップ形態の白色LED素子である。
図５〜図7を参照すれば、白色LED素子はLEDチップ搭載用の部材(120、124)、一つ以上の青色又は紫外線LEDチップ(114)、第１モールド(110a、112)及び第２モールド(110b、113)を含む。
【００１８】
ランプ形態の白色LED素子では、LEDチップ搭載用の部材として電極(120)が使われ、他の形態の白色LED素子では、基板やリード フレーム(124)が使われる。基板やリードフレーム(124)では、必要な配線やリード(122)が形成されている。本実施例で使われるLEDチップ搭載用の部材(120、124)は、従来と同一である。そして、フリップチップ方式でLEDチップを実装するためのLEDチップ搭載用の部材を使用することができる。
【００１９】
LEDチップ搭載用の部材(120、124)の上には、LEDチップ(114)が搭載されている。白色LED素子を製造するために青色LEDチップ又は紫外線LEDチップ(114)が使われる。図示したように、LEDチップ(114)は、接着剤(116)などによって、LEDチップのボンディングパッド(未図示)がフリップチップ方式で上方又は下方になるように、接着されていてもよい。また、LEDチップ(114)は、図示したように、一つが搭載されていたり、二つ以上のLEDチップが搭載されていてもよい。
【００２０】
LEDチップ(114)は、第１モールド(110a、112)及び第２モールド(110b、113)で構成された二重モールドによって封じされている。第１モールド(110a、112)は、透光性エポキシ樹脂(110a)と、その透光性エポキシ樹脂(110a)中に均一に分散された第１燐光物質(122)とからなり、LEDチップ(114)から放出光を、第１波長を持つ第1光に変化させる。
【００２１】
LEDチップ(114)が青色LEDチップである場合には、「赤色燐光物質」とここで記述する化合物を、第１燐光物質(112)として使用して、青色光を赤色光に変換する。変換された赤色光は、約620nm〜670nm 範囲の波長を持つ。また、LEDチップ(114)が紫外線LEDチップである場合には、紫外線光を可視光線の領域の波長を持った光に変換させる化合物を使用する。第１燐光物質(112)及び透光性エポキシ樹脂(110a)の混合物は、質量に対して約１質量％〜20質量％程度の第１燐光物質を含む。第１燐光物質(112) 粒子の直径は、約25μmのものであってもよい。粒子の大きさが小さいものほど、均一な分散が達成できるとともに、燐光物質粒子があまり大きくボンディングワイヤー(118)の直径より大きい場合には、製造過程や使用中にボンディングワイヤー(118)に損傷を与える。
【００２２】
透明エポキシ樹脂(110a)として、一般的なエポキシ樹脂化合物が、特に限定されることなく、使用される。透明エポキシ樹脂(110a)は、少なくとも、LED(114)の高さの厚みを有するべきである。例えば、透明エポキシ樹脂(110a)の厚さ（h１）、すなわち、第１モールドの厚さ(h1)は、第１モールドと第２モールドとを合せた厚さ(h1+ h2)の約10％ 〜90％程度でありうる。
第２モールド(110b、113)は、第1モールド(110a、112)の上に形成される。第１モールド(110b、113)は、透明エポキシ樹脂(110b)と、その透明エポキシ樹脂中に均一に分散されている第２燐光物質(113)とを有し、LEDチップ(114)で放出される放出光を、第２波長を有する第２光に変化させる。ここで、第２光は、放出光及び第１光の合成により得られる白色光である。
【００２３】
LEDチップ(114)が青色LEDチップである場合には、青色光を緑色光に変換させる化合物(以下、「緑色燐光物質」という)を、第２燐光物質(113)として使用する。変換された緑色光は、約510nm〜550nm 範囲の波長を持つ。また、LEDチップ(114)が紫外線LEDチップである場合には、第１光を補色関係にある光に変化させる化合物が、第２燐光物質(113)として使用される。第２燐光物質(113)は、第２燐光物質(113)及び透明エポキシ樹脂(110b)の混合物の約1質量％〜20質量％程度で含まれ得る。第２燐光物質(113)の粒子の直径も25μm未満のものを使用し得る。透明エポキシ樹脂(110b)としては、一般的なエポキシ樹脂化合物が使用される。また、透明エポキシ樹脂(110b)の厚さ、すなわち、第２モールドの厚さ(h2)は、第１モールドと第２モールドとを合せた厚さ(h1+ h2)の約10％〜90％程度でありうる。
【００２４】
本実施例による白色LED素子はまたボンディングワイヤー(118)をより含むことができる。ボンディングワイヤー(118)は、LEDチップ(114)と外部の接続端子、例えば、図５の電極(120)、印刷回路基板の回路(124)又はリードフレームのリード(122)を電気的に連結するために使われる。しかし、フリップチップ方式のパッケージを使用する場合には、前記ボンディングワイヤー(118)は必要でないこともある。そして、本実施例による白色LED素子は、ランプ形態である場合には、モールドカップ(126)を更に含む。リードフレーム 形態である場合には、リード(122)を更に含む。
【００２５】
図８には、本実施例によって製造された青色LEDチップを使用して製造された二重モールドで構成された白色LED素子で放出される光の波長による放出光の強さを表すグラフが図示されている。
図８を参照すれば、本発明による白色LED素子では、放出光は青色波長領域で狭いピークを持つけれども、青色光より波長が長い可視光線領域では特定の波長領域でピークが存在することでなく全体的に均一な強さを持つ。従って、本発明による白色LED素子の放出光は、自然光により似ている。例えば、従来の白色LED素子の場合には、赤色光が相対的に弱いために色温度が約5000K程度であった。これは色温度が約6,000K〜6,500K程度である太陽光とは相当に差がある。これとは対象的に、本発明の白色LED素子は、色温度が約6,200K程度であり、自然光である太陽光と随分似ている。
【００２６】
従来の白色LED素子は、青色光と、その補色関係にある黄色光を混合して白色光を形成するが、本発明の白色LED素子はあらゆる波長領域、例えば光の三原色である、青色光、赤色光及び緑色光を混合して白色光を形成する。従って、本発明の白色LED素子は、工程条件が相対的に複雑ではなく、不良率が小さくて生産性が高い長所がある。更に、本発明による白色LED素子は長時間使って多くの熱が発生しても、従来の白色LED素子より色温度の変化が少なく、長時間の使用による信頼性も高い長所がある。
【００２７】
図９には、本発明の第１実施例による二重モールドで構成された白色LED素子の製造方法を示す流れ図が示されている。図５〜図７に示されている白色LED素子は、図９の製造工程によって製造される。図３Bの白色LED素子は、トランスファーモールディング法、本実施例によるポッティング法等によって、適切なモールディング金型によって、製造することができる。
【００２８】
二重モールドで構成された白色LED素子の製造方法は２工程硬化工程を含むのを特徴とする。２工程硬化工程においては、比重が相対的に大きい燐光物質が透明エポキシ樹脂に均一に分散されるように、低圧状態で１次硬化を実施して液相エポキシ樹脂を半硬化させる。次いで、燐光物質を更に混合して２次硬化を実施する。このような２工程硬化工程は本出願人と同じ出願人によって2003年11月25日付で出願された韓国特許出願第2003-0084173号に詳細に記述されており、前記出願は参照として本明細書に完全に取り込まれる。以下では、２工程硬化工程を使用して二重モールドで構成された白色LED素子の製造方法に対して説明する。
【００２９】
図９を参照すれと、まずLEDチップ搭載用の部材(120又は124)に一つ以上のLEDチップ(114)を搭載する(210)。LEDチップ(114)は青色LEDチップで又は紫外線LEDチップでありうる。LEDチップ(114)は、接着剤(116)を使用してLEDチップ搭載用の部材(120又は124)に接着できる。次いで、LEDチップ(114)を外部の接続端子(S220)と電気的に連結させるためのワイヤーボンディング工程を実施する(220)。フリップチップ方式でLEDチップを実装する場合には、ワイヤーボンディング工程は省略が可能である。
前述した２工程硬化工程を適用して第１モールド(110a、112)及び第２モールド(110b、113)を形成する工程を実施する。このために、まず主剤(main gradient)と硬化剤を混合させて、液相エポキシ樹脂を製造する(310)。主剤では、例えば、クレゾールノボラックエポキシ、フェノールノボラックエポキシ又はビスフェノールA型エポキシの中のひとつ又はこれらの混合物を使用することができる。硬化剤として、無水酸物、芳香族アミン変性物又はフェノールノボラックエポキシ又はこれらの混合物を使用することができる。また、必要な場合には硬化反応を促進させるためにイミダゾール化合物あるいはアミン化合物を硬化促進剤として添加できる。
【００３０】
１次混合工程は、燐光物質を更に添加することにより、実施することができる(320)。青色LEDチップが搭載された場合には、赤色燐光物質又は緑色燐光物質を使用する。紫外線LEDチップが搭載された場合には、相互に補色関係にある２種類の燐光物質を使用する。しかし、１次混合工程には、シリコン樹脂あるいはエポキシモールド化合物(EMC)のパウダーは更に添加しない。
次いで、前記混合物を半硬化させるための１次硬化工程を実施する(330)。１次硬化工程は、大気圧よりはるかに低い圧力条件で所定の温度で所定の時間の間に実施する。例えば、約１．３〜４０．０ｈＰａ（約１〜３０トール）程度の圧力及び約70〜100℃程度の温度で約１〜２時間の間に実施できる。
【００３１】
引続き、半硬化状態のエポキシ樹脂に対して第２混合工程を実施して第１基材樹脂及び第２基材樹脂を製造する(340)。第２混合工程により、半硬化状態のエポキシ樹脂の成分が更によく混合される。第１混合工程で燐光物質が添加された場合には、残余の燐光物質を更に添加し、第１混合工程で燐光物質を添加しなかった場合には、必要な燐光物質を添加する。その後、第２混合工程を実施する。燐光物質は、燐光物質と、半硬化されたエポキシ樹脂との混合物の質量に対して約1〜20％程度でありうる。青色LEDチップが搭載されている本実施例では、第１燐光物質として、赤色燐光物質を使用して、第２燐光物質として、緑色燐光物質を使用する。その結果、第１基材樹脂及び第２基材樹脂が用意される。
【００３２】
次いで、図９を参照すれば、用意された第１基材樹脂を使用してLEDチップ(114)を使用して、まず、LEDチップ(114)を成形する(230)。この１次モールディング工程は、ポッティング法やスクリーンパターンマスク法等の従来のモールディング工程を使用して行うことができる。この１次モールディング工程は、成形を、全モールド厚さの約10〜90％程度の厚さで実施することが望ましく、成形の厚みは、搭載されているLEDチップ(114)の高さより厚くする。
次いで、半硬化された第１基材樹脂で青色LEDチップ(114)をモールディングした後、第２硬化工程を実施する(240)。第２硬化工程は、半硬化状態の基材樹脂を完全に硬化させる工程である。第２硬化工程は第１硬化工程とは異なり、大気圧下でも実施できて、第１硬化工程の温度より高い温度、例えば120〜130℃の温度で約１〜２時間の間に実施できる。その結果、第１基材樹脂は完全に硬化されて第１モールド(110a、112)を形成する。
【００３３】
次いで、用意された第２基材樹脂を使用して、第１モールド(110a、112)を使用して成形した青色LEDチップ(114)を２次成形する (250)。２次成形は、１次成形と同様に、ポッティング法や、スクリーンパターンマスク法等の従来のモールディング工程を使用して行うことができる。２次モールディング工程が完了すると、図５〜図７に示される白色LED素子が完成する。
次いで、半硬化された第２基材樹脂で青色LEDチップ(114)をモールディングした後、第２硬化工程を実施する(260)。第２硬化工程は、半硬化状態の基材樹脂を完全に硬化させる工程である。第２硬化工程は、第１硬化工程とは異なり、大気圧下でも実施でき、第１硬化工程の温度より高い温度、例えば120〜130℃の温度で約１〜２時間実施できる。その結果、第１基材樹脂は完全に硬化されて第２モールド(110b、113)を形成する。
【００３４】
従来と同様に単品切断などの必要な後続工程を実施した後、テストを行う(270)。
本発明の１実施態様の通り、２工程硬化工程を使用すれば、半硬化されたエポキシ樹脂は、迅速に高温硬化反応を起こすために、相対的に比重が大きい燐光物質が下部に沈降するのを防止できる。図10には従来の白色LEDチップ(a)と、２工程硬化工程を使用して製造された白色LEDチップ(b)とについての平面写真が図示されている。図10を参照すれば、(a)の場合には、LEDチップの形態が明確に見えるけれど、(b)の場合にはLEDチップの形態が明確に見えない。このような結果は、(a)の場合には燐光物質が均一に分散されていないでモールドの下部に沈殿されている燐光物質が多いけれども、(b)の場合には燐光物質が均一に分散されているためである。従って、本発明によれば、赤色燐光物質及び緑色燐光物質がエポキシ樹脂全体に均一に分布するために色分布の分散が少なく、製造の再現性が優秀な白色LED素子を製造できる。
（発明の実施のための形態） 
【００３５】
図11は、本発明の第２の態様による二重モールドで構成された白色LED素子の製造方法を示す流れ図である。図６に示されている白色LED素子は、トランスファーモールディング工程を使用して、図11の製造工程によって製造された。トランスファーモールディング工程は、LEDチップのパッケージ分野では広く知られている技術であるために、簡略に技術を説明する。
図11を参照すれば、第１の態様と同様に、チップ接着工程を行い、LEDチップ搭載用の部材(124)に青色LEDチップ(114)を搭載した後(410)、必要に応じて、ワイヤーボンディング工程(118)を実施する(420)。また、トランスファーモールディング法を使用して、第１モールド(110a、112)を形成する(430)。トランスファーモールディング工程は、エポキシモールド化合物(EMC)に第１燐光物質、例えば、赤色燐光物質(112)を混合した第１基材樹脂タブレットを使って実施できる。第１モールド(110a、112)は、所定の厚さ、例えば、全モールドの厚さの10〜90％程度の厚さ(h1)で形成する。トランスファーモールディング法を使用して第２モールド(110b、113)を形成する(440)。
【００３６】
トランスファーモールディング工程は、エポキシモールド化合物に第２燐光物質、例えば、緑色燐光物質(113)を混合した第２基材樹脂タブレットを使用して実施できる。第２モールド(110b、113)も所定の厚さ(h2)で形成する。第１基材樹脂タブレットと第２基材樹脂タブレットとは既存の公知の技術を適用したり、又は本出願人などによって共同出願された韓国特許出願の第2003-0051836号に開示されている「光半導体素子のモールディング用のエポキシ樹脂化合物の製造方法」を使用して製造できる。前記特許出願は参照として本出願に完全に組み込む。最後に、単品切断及び必要なテストを行うことでLED素子が完成できる(450)。
上記の通り、本発明の第２の態様によれば、既存のトランスファーモールディング工程を単純に適用することによって、性能の優秀な二重モールドで構成された白色LED素子を製造できる。
本発明は、例示的な態様に関連して具体的に説明を行っているが、当業者であれば、本発明の趣旨の範囲内において、各種の変更態様を行うことができることは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】図１は、従来のランプ形態の白色LED素子の概略断面図である。
【図２】図２は、従来のチップ形態の白色LED素子の概略断面図である。
【図３】図３は、従来のリードフレーム形態の白色LED素子の概略断面図である。
【図４】図４は、従来の白色LED素子から放出される光の波長に対する相対強度を表すグラフである。
【図５】図５は、本発明のランプ形態の二重モールドで構成された白色LED素子の概略断面図である。
【図６】図６は、本発明のチップ形態の二重モールドで構成された白色LED素子の概略断面図である。
【図７】図７は、本発明のリードフレーム形態の二重モールドで構成された白色LED素子の概略断面図である。
【図８】図８は、本発明の二重モールドで構成された白色LED素子から放出される光の波長に対する相対強度を表すグラフである。
【図９】図９は、本発明の第１実施例による二重モールドで構成された白色LED素子の製造方法を示す工程の流れ図である。
【図１０】図１０は、従来の白色LED素子の表面(a)と、本発明による二重モールドで構成された白色LED素子の表面(b)とを示す写真である。
【図１１】図１１は、本発明の第２実施例による二重モールドで構成された白色LED素子の製造方法を示す工程の流れ図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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