국내 연구진이 고출력 발광다이오드(LED)에 사용되는 실리콘 봉지재를 순간 경화하는 방식으로 LED 효율을 획기적으로 향상시키는 기술을 개발했다.
한국광기술원(원장 김영선)은 김재필 조명모듈연구센터 박사팀이 LED용 실리콘 내부에 혼합된 형광체를 가열, 실리콘 봉지재를 경화시키는 `적외선 레이저를 이용한 실리콘 봉지재 초고속 스트레스 프리(stress free) 경화기술`을 개발했다고 18일 밝혔다.
LED칩을 보호하고 발광 효율을 향상시키는 LED용 실리콘 봉지재는 그동안 실리콘과 형광체를 혼합해 오븐에서 열로 경화하는 방식을 이용해왔다.
그러나 이러한 열 경화 방식은 시간이 오래 걸리는데다 형광체 침전이 발생해 동일한 LED라 하더라도 광 특성이 바뀌고 생산 수율이 떨어지는 문제점을 안고 있었다.
그동안 독일, 일본, 미국 등 LED 기술개발 선진국도 오븐에서 열로 경화시 발생하는 문제점을 극복하기 위해 꾸준히 노력해 왔으나 아직까지 마땅한 해결책을 찾지 못한 상태였다.
김 박사팀은 적외선 레이저를 이용해 실리콘 봉지재 내부에 혼합된 형광체를 직접 가열함으로써 경화 시간을 10초 이내로 단축하고 형광체 침전을 방지함으로써 LED 생산 수율과 신뢰성을 획기적으로 향상시켰다.
이 기술을 제조 공정에 적용한 결과 기존 제품에 비해 발광 효율이 10% 이상 향상됐다. 광 특성 편차는 25% 이상 감소했을 뿐만 아니라 광원 수명도 크게 증가한 것으로 나타났다.
김 박사팀이 개발한 기술은 기존 LED용 실리콘 봉지재 경화기술의 문제점을 완전히 해결할 수 있는 혁신적인 기술로 평가받고 있다. 산업통상자원부의 `산업원천기술개발사업` 지원을 받아 개발했다.
김재필 박사는 “LED 패키징 제조 공정에서 가장 어려운 숙제를 완벽하게 해결할 수 있는 원천 기술을 독일, 일본 등 다른 LED 기술개발 선진국보다 먼저 보유할 수 있게 됐다”면서 “이번 기술개발로 국내 고출력 LED 산업이 침체를 벗어나 세계 시장을 선도하는 계기가 될 것”이라고 기대했다.
기술개발 내용은 세계적 반도체 패키지 전문 학술지인 `국제전기전자기술자협회(IEEE) Transactions on Components, Packaging and Manufacturing Technology` 7월호에 소개됐다.
신선미기자 smshin@etnews.com
