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헬륨 가스 검출법을 통한 LED 박리 평가법 개발 원문보기

한국신뢰성학회 2011년도 춘계학술발표대회 논문집, 2011 June 03, 2011년, pp.163 - 171  

한지훈 (한국기계전기전자시험연구원) ,  임홍우 (한국기계전기전자시험연구원) ,  김재순 (한국기계전기전자시험연구원) ,  윤양기 (한국기계전기전자시험연구원) ,  이무석 (한국기계전기전자시험연구원)

초록
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본 논문에서는 LED 패키지 내부 이종물질간의 열팽창계수 차에 의한 박리 현상 및 이에 따른 LED 광속저하 메커니즘의 규명에 대한 연구를 진행하였다. 친환경 조명의 대두 및 고휘도 White LED의 급속적인 발전과 개발에 따라 LED 패키지 고장 형태가 점점 줄어드는 추세이기는 하나, 여전히 실사용 환경에서는 LED 패키지의 고장이 다양한 형태로 발생되고 있는 것이 실정이다. 이 중 LED 패키지 내부 이종물질간의 박리에 의한 고장은 LED 발광효율을 감소시키는 형태로 발생되고, 이에 대한 영향을 최소화하기 위하여 LED 패키지 제조업체 및 다수의 연구소에서 많은 노력을 기울이고 있다. 대표적인 박리 검사방법으로는 잉크침투 테스트 방법을 보편적으로 사용하고 있으나, 이 방법은 시료의 파손 및 검사 시간이 24시간이상 소요된다는 단점을 가지고 있다. 이에 본 논문에서는 헬륨 가스를 사용하여 LED 패키지 박리 유무를 검출해 내는 평가법을 제시하였고, 이 방법을 통하여 시료 파손 없이 짧은 시간 안에 박리 유무를 평가할 수 있음을 확인 할 수 있었다.

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는 LED의 초기 고장에 해당하는 박리에 의한 발광효율을 감소에 대한 분석을 진행하기위해 기 사용되는 잉크 침투법의 단점을 보완한 Helium gas 잔류량 검출법을 개발 하였다. 열충격 시험을 통한 박리 재현을 거친 시료를 사용하여 Helium gas 잔류량을 검출 해 본 결과 초기 상태에 비해 박리 재현을 거친 시료의 경우 적게는 4배 많게는 20배의 Helium gas 잔류량을 검출 할 수 있었고, 또한 시료 내부의 박리 체적을 정량적으로 살펴보기 위하여 LEXT 장비를 통한 체적 계산을 실시 해본 결과 시험에 사용된 A, B 모델의 내부 체적을 계산 할 수 있었다.
  • 본 논문에서는 이러한 기존의 박리 평가기술의 문제점을 보안하여 헬륨 리키지 잔류량 검출을 통한 박리 평가 기술에 대한 연구를 진행 하였다
  • 본 논문에서는 이러한 박리에 따른 고장의 분석을 위하여, 기존 잉크 침투법의 단점을 보완한 헬륨 리크 잔류량 검출을 통한 박리 검사법을 개발하였고, 이를 통해 비파괴, 단시간 안에 박리 현상을 검출해 냄을 검증하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
대표적인 LED의 초기 고장은? 신뢰성 향상이란 관점에서 볼 때 수명 연장의 측면에서 마모고장의 발생 시점을 최대한 연장시켜줌과 동시에 초기 및 잠재 고장의 발생빈도를 낮추는 것도 매우 중요하다. LED의 초기 고장에는 여러 가지가 있으나, 대표적으로 골드 와이어의 오픈 불량과 봉지재와 칩 간 분리현상(박리, Delamination)에 따른 전반사 손실이 있다. 이 중 박리에 따른 고장은 그 현상의 빈도 및 중요성에 비해 연구가 미비한 실정이고, 일반적으로 업계에서 사용하고 있는 박리 검사 방법인 잉크 침투법의 경우 검사 시료의 파괴 및 장시간 검사시간이 소요된다.
LED의 장점은? 광산업에서 LED의 영향력이 점점 증가됨에 따라 이와 관련된 연구가 지속적으로 증가하고 있고, 특히 EU의 ROHS 규제 효과 및 기존 광원 대비 소형화, 에너지 절감, 고수명 등의 장점을 배경으로 친환경 녹색 성장 및 신성장 분야로 LED에 대한 기술개발 노력이 집중되고 있다. 그리고 LED는 휴대폰의 BLU에 이어 TV의 BLU에 적용되기 시작함으로써 그 수요가 폭발적으로 증가하고 있으며 향후 조명으로의 응용이 크게 기대되고 있다.
Ink Test 검사법의 단점은? 통상적으로 사용되는 LED의 박리 검사방법은 Ink Test 검사법으로 그림 7에서 보여주는 바와 같이 LED 상부에 검사용 Ink를 도포하여 24시간 동안 방치 한 후 패드면 쪽에 사출물을 덮을 정도의 Ink 샘이 관측되면 박리 발생으로 판단하는 수준이다. 이 방법은 LED 시료의 파손이 불가피하고, 검사 시간이 하루 이상 소요 된다는 단점을 가지고 있다. 또한 내부에 얼마만큼의 정량적인 박리 공간이 발생되었는지도 확인 이 불가능하다.
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