KR101258231B1 - 발광다이오드 칩을 탑재한 발광다이오드 패키지 - Google Patents

발광다이오드 칩을 탑재한 발광다이오드 패키지 Download PDF

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Abstract

발광다이오드 칩을 탑재한 발광다이오드 패키지가 제공된다. 이 패키지는 발광 다이오드 칩이 탑재된 히트싱크; 상기 히트싱크에 연결되고 상기 히트싱크의 일측에 배치된 제1 연결리드; 상기 히트싱크와 분리되어 상기 히트싱크의 타측에 배치된 제2 연결리드; 및 상기 히트싱크, 제1 연결리드 및 제2 연결리드를 고정하는 패키지 본체를 포함한다. 나아가, 상기 히트싱크의 하부면은 상기 패키지 본체의 하부에서 노출되고, 상기 히트싱크의 측면 일부가 상기 패키지 본체에 결합되어 상하로 고정된다. 이에 따라, 히트싱크를 채택하여 열방출 효율이 높은 발광다이오드 패키지를 제공할 수 있으며, 히트싱크가 패키지 본체로부터 분리되는 것을 방지할 수 있다.

Description

발광다이오드 칩을 탑재한 발광다이오드 패키지{LED PACKAGE MOUNTING A LED}
본 발명은 발광다이오드 칩을 탑재한 발광다이오드 패키지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 발광다이오드 칩을 히트싱크 상부에 탑재하여 열방출 특성이 양호한 발광다이오드 패키지에 관한 것이다.
최근, 광원으로 발광다이오드(light emitting diode; LED)의 사용이 증가하고 있다. 이러한 발광다이오드의 광출력은 대체로 입력전력(input power)에 비례한다. 따라서, 발광다이오드에 입력되는 전력을 증가시키어 높은 광출력을 얻을 수 있다. 그러나, 입력되는 전력의 증가는 발광다이오드의 접합 온도(junction temperature)를 증가시킨다. 상기 발광다이오드의 접합 온도 증가는, 입력 에너지가 가시광으로 변환되는 정도를 나타내는, 발광 효율(photometric efficiency)의 감소로 이어진다. 따라서, 입력전력의 증가에 따른 발광다이오드의 접합 온도 증가를 방지하는 것이 요구된다. 열방출 효율을 증가시키기 위해 히트싱크가 패키지 본체에 결합되어 사용될 수 있다. 그러나, 이러한 히트싱크의 구조에 대한 지속적인 개선이 요구되고 있으며, 특히 패키지 본체로부터 분리되는 것을 방지할 수 있는 히트싱크가 요구된다.
한편, 발광다이오드는 반도체의 p-n 접합구조로 형성되어, 전자와 홀의 재결합에 의해 광을 방출하는 반도체 소자로, 일반적으로 일방향의 전류에 의해 구동된다. 따라서, 발광다이오드를 일반 조명용으로 사용하기 위해서는 교류-직류 변환기를 필요로 하며, 이는 발광다이오드를 일반 조명용으로 사용하는 것을 어렵게 한다. 따라서, 발광다이오드를 일반 조명용으로 사용하기 위해서는, 교류-직류 변환기 없이, 교류전원을 사용하여 구동할 수 있는 발광다이오드가 요구된다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 교류-직류 변화기 없이 교류전원을 사용하여 구동할 수 있는 발광다이오드 패키지를 제공하는 데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 히트싱크를 채택하여 열방출 효율이 높되, 히트싱크가 패키지 본체로부터 분리되는 것을 방지할 수 있는 발광다이오드 패키지를 제공하는 데 있다.
상기 기술적 과제들을 이루기 위하여, 본 발명은 발광다이오드 칩을 탑재한 발광다이오드 패키지를 제공한다. 본 발명의 일 태양에 따른 발광다이오드 패키지는 발광 다이오드 칩이 탑재된 히트싱크; 상기 히트싱크에 연결되고 상기 히트싱크의 일측에 배치된 제1 연결리드; 상기 히트싱크와 분리되어 상기 히트싱크의 타측에 배치된 제2 연결리드; 및 상기 히트싱크, 제1 연결리드 및 제2 연결리드를 고정하는 패키지 본체를 포함하고, 상기 히트싱크의 하부면은 상기 패키지 본체의 하부에서 노출되고, 상기 히트싱크의 측면 일부가 상기 패키지 본체에 결합되어 고정된다.
또한, 본 발명에 따른 발광 다이오드 패키지는 히트싱크 지지링을 포함할 수 있다. 히트싱크가 상기 지지링에 삽입된다. 또한, 적어도 두개의 연결리드들이 상기 지지링 및 상기 히트싱크와 이격되어 상기 지지링의 양측에 배치된다. 패키지 본체가 상기 히트싱크 및 상기 연결리드들에 부착되어 이들을 지지한다. 상기 패키지 본체는 상기 연결리드들 각각의 일부분 및 상기 히트싱크의 상부면을 노출시키는 개구부를 갖는다. 한편, 직렬 접속된 발광셀 어레이를 갖는 발광다이오드 칩이 상기 히트싱크 상부에 탑재된다. 본딩와이어들이 상기 발광다이오드 칩을 상기 연결리드들에 전기적으로 연결한다. 이에 따라, 열방출 효율이 높고, 교류전원을 사용하여 구동할 수 있는 발광다이오드 패키지를 제공할 수 있다.
여기서, "발광셀"은 단일 발광다이오드 칩 내에 형성된 미세 발광다이오드를 의미한다. 일반적으로, 발광다이오드 칩은 단 하나의 발광다이오드를 가지나, 본 발명에 있어서, 상기 발광다이오드 칩은 복수개의 발광셀들을 갖는다. 한편, "연결리드"는 외부전원에 접속되는 리드단자들을 의미한다.
본 발명에 따른 발광다이오드 패키지는 히트싱크 지지링을 포함할 수 있으며, 히트싱크는 그 상부 측면에 나선홈을 가질 수 있다. 상기 나선홈을 이용하여 상기 히트싱크는 상기 지지링에 삽입된다. 적어도 두개의 연결리드들이 상기 지지링의 양측에 배치된다. 상기 연결리드들 중 하나는 상기 지지링에 연결된다. 패키지 본체가 상기 히트싱크 및 연결리드들에 부착되어 이들을 지지한다. 상기 패키지 본체는 상기 연결리드들 각각의 일부분 및 상기 히트싱크의 상부면을 노출시키는 개구부를 갖는다. 직렬 접속된 발광셀 어레이를 갖는 발광다이오드 칩이 상기 히트싱크 상부에 탑재된다. 또한, 본딩와이어들이 상기 발광다이오드 칩을 상기 연결리드들에 전기적으로 연결한다. 상기 히트싱크가 나선홈을 가지므로, 상기 히트싱크를 상기 지지링에 쉽게 삽입할 수 있다. 또한, 상기 연결리드들 중 하나가 상기 지지링에 연결되므로, 상기 히트싱크와 상기 하나의 연결리드를 전기적으로 연결하기 위한 본딩와이어를 생략할 수 있다.
한편, 상기 발광다이오드 칩은 기판 및 상기 기판과 전기적으로 절연되고, 상기 기판 상에 서로 이격된 발광셀들을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 발광다이오드 칩은 상기 발광셀들을 전기적으로 직렬연결하는 배선들을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 있어서, 상기 발광다이오드 칩과 상기 히트싱크 사이에 서브마운트가 개재될 수 있다. 상기 서브마운트는 상기 발광셀들에 대응하는 전극패턴들을 가질 수 있으며, 상기 발광셀들은 상기 전극패턴들에 의해 직렬연결될 수 있다.
한편, 몰딩부재가 상기 발광다이오드 칩의 상부를 덮을 수 있다. 상기 몰딩부재는 상기 패키지 본체의 측벽으로 둘러싸인 홈 내부에 위치할 수 있다. 상기 몰딩부재는 경도값이 서로 다른 적어도 두개의 몰딩부재를 포함할 수 있다. 또한, 형광체가 상기 발광 다이오드 칩 상부에 위치할 수 있다. 상기 몰딩부재는 제1 몰딩부재 및 제2 몰딩부재를 포함할 수 있으며, 상기 제1 및/또는 제2 몰딩부재 내에 형광체가 함유될 수 있다. 이에 따라, 청색광을 방출하는 발광다이오드 칩을 사용하여, 백색을 방출하는 발광다이오드 패키지를 제공할 수 있다.
한편, 상기 몰딩부재 상부에 렌즈가 위치할 수 있다. 상기 렌즈는 사용목적에 따라 다양한 형상을 가질 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 히트싱크를 채택하여 열방출 효율을 높일 수 있고, 히트싱크 지지링을 채택하여 히트싱크가 패키지 본체로부터 분리되는 것을 방지할 수 있으며, 직렬접속된 발광셀 어레이들을 갖는 발광다이오드 칩을 탑재함으로써, 교류-직류 변환기 없이, 가정용 교류전원을 사용하여 구동시킬 수 있는 발광다이오드 패키지를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광다이오드 패키지를 제조하기 위한 리드프레임을 설명하기 위한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지를 제조하는 방법을 설명하기 위한 공정 순서도이다.
도 3 내지 도 10은 도 2의 공정 순서도에 따라 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지를 제조하는 방법을 설명하기 위한 사시도들이다.
도 11 및 도 12는 각각 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지를 설명하기 위한 사시도 및 평면도이다.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지를 설명하기 위해 도 11의 발광 다이오드 패키지에 발광 다이오드 칩 및 렌즈를 탑재한 단면도이다.
도 14 및 도 15는 각각 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지에 사용되는 리드프레임들을 설명하기 위한 평면도들이다.
도 16a 및 도 16b는 본 발명의 발광다이오드 패키지에 탑재된 발광다이오드 칩을 설명하기 위한 회로도들이다.
도 17a 및 도 17b는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광다이오드 칩을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 18a 및 도 18c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광다이오드 칩을 설명하기 위한 단면도들이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되어지는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고, 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광다이오드 패키지를 제조에 사용되는 리드프레임(310)을 설명하기 위한 사시도이다.
도 1을 참조하면, 리드프레임(310)은 내부에 히트싱크를 삽입할 수 있는 히트싱크 지지링(313)을 갖는다. 상기 지지링(313)은, 도시된 바와 같이, 원형 고리모양 일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 다각형 고리 모양일 수 있다.
한편, 외부프레임(311)이 상기 지지링(313)을 둘러싼다. 상기 외부프레임(311)은 상기 지지링(313)과 이격되어 위치한다. 외부프레임(311)은, 도시된 바와 같이, 정사각형일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 원형 또는 다른 다각형일 수 있다.
상기 외부프레임(311)과 상기 지지링(313)은 적어도 하나의 지지리드(surporting lead, 315a 및/또는 315b)에 의해 연결된다. 상기 지지리드는 상기 지지링(313)을 외부프레임에 고정시킨다. 도시한 바와 같이, 상기 지지링(313)의 대향하는 양측면에 지지리드들(315a, 315b)이 위치하여 지지링(313)을 외부프레임(311)에 고정시킬 수 있다. 상기 지지리드들(315a, 315b) 이외에 추가적인 지지리드들이 상기 지지링(313)과 상기 외부프레임(311)을 연결할 수 있다.
또한, 적어도 두개의 분리리드들(separated leads, 317a, 317b, 317c, 319a, 319b, 319c)이 상기 외부프레임(311)에서 상기 지지링(313)을 향해 연장된다. 다만, 상기 분리리드들은 상기 지지링(313)과 이격된다. 도시된 바와 같이, 상기 분리리드들(317a, 317b, 317c, 319a, 319b, 319c)은 상기 지지링(313) 근처에서 면적이 더 넓은 종단부를 가질 수 있다. 한편, 상기 분리리드들은 상기 지지링(313)의 대향하는 양측에 배치될 수 있다.
상기 분리리드들은 탑재될 발광 다이오드 칩의 종류 및 개수와 본딩와이어 연결방식에 의해 필요한 수가 정해지나, 다양한 종류의 패키지 제조에 사용될 수 있도록 상기 리드프레임(310)은 많은 수의 분리리드들을 가질 수 있다. 상기 분리리드들은, 도시된 바와 같이, 상기 지지리드들(315a, 315b)과 직교하는 방향으로 배치될 수 있다.
한편, 도 1에 6개의 분리리드들이 도시되어 있으나, 더 적은 수의 분리리드들이 배치될 수 있으며, 추가적인 분리리드들이 더 배치될 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 리드프레임(310)은 구리합금인 인청동판을 금형기술을 사용하여 프레스 가공함으로써 제조할 수 있다. 한편, 도 1에 한개의 리드프레임(310)이 도시되어 있으나, 복수개의 리드프레임(310)들이 하나의 인청동판에서 제조되어 정렬될 수 있다. 특히, 발광 다이오드 패키지를 대량생산하기 위해 하나의 인청동판에 제조된 복수개의 리드프레임(310)들이 사용된다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지 제조방법을 설명하기 위한 공정 순서도이고, 도 3 내지 도 10은 상기 공정순서도에 따라 발광 다이오드 패키지를 제조하는 방법을 설명하기 위한 사시도들 및 평면도들이다.
도 2를 참조하면, 도 1을 참조하여 설명한 바와 같은 리드프레임(310)을 준비한다(S01). 상기 리드프레임(310)은, 앞에서 설명한 바와 같이, 인청동판을 프레스 가공함으로써 제조될 수 있으며, 다수의 리드프레임(310)들이 동일한 인청동판에서 제조되어 정렬될 수 있다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 리드프레임(310)의 지지링(313)에 삽입되어 고정될 수 있는 히트싱크(320)를 준비한다. 상기 히트싱크(320)는 발광 다이오드 칩을 탑재할 수 있는 상부면을 갖는다. 상기 히트싱크(320)의 상부면은 상기 지지링(313)에 쉽게 삽입되도록 지지링(313)의 내경보다 작은 것이 바람직하며, 상기 히트싱크(320)의 측면의 외경은 상기 지지링(313)의 내경보다 큰 것이 바람직하다.
또한, 상기 히트싱크(320)는 상기 지지링(313)에 체결되기 위한 지지링 수용홈(323a)을 가질 수 있다. 더욱이, 상기 지지링 수용홈(323a)은 상기 지지링(313)에 쉽게 체결되기 위해 나선홈으로 마련될 수 있다.
한편, 상기 히트싱크(320)는 기저부(321) 및 상기 기저부의 중앙부분에서 상향 돌출된 돌출부(323)을 가질 수 있다. 이때, 상기 지지링 수용홈(323a)은 상기 돌출부(323)의 측면에 위치한다. 상기 기저부(321) 및 상기 돌출부(323)는, 도시된 바와 같이, 원통형일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 다각통형일 수 있다. 상기 돌출부(323)는 상기 지지링(313)의 내부 모양과 유사한 모양일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 상기 지지링(313)은 원형 고리모양이고, 상기 돌출부(323)는 사각통형일 수 있다.
상기 히트싱크(320)는 열전도율이 높은 금속 또는 열전도 수지로 프레스 가공 기술 또는 성형기술을 사용하여 제조될 수 있다. 또한, 상기 히트싱크(320)는 상기 리드프레임(310)과 별개의 공정을 사용하여 제조된다. 따라서, 상기 리드프레임(310)을 준비하는 단계(S01)와 상기 히트싱크(320)를 준비하는 단계(S03)는 서로 순서가 바뀔 수도 있으며, 동시에 진행될 수도 있다.
도 2 및 도 4를 참조하면, 리드프레임(310)의 지지링(313)에 상기 히트싱크(320)를 삽입하여 고정시킨다(S05). 상기 히트싱크(320) 측면의 외경이 상기 지지링(313)의 내경보다 크므로, 상기 히트싱크(320)를 강제 삽입하여 지지링(313)에 고정시킬 수 있다.
한편, 지지링 수용홈(323a)이 형성된 경우, 상기 지지링(313)은 지지링 수용홈(323a)에 수용되어 상기 히트싱크(320)를 지지한다. 이때, 상기 지지링(313)의 일부가 지지링 수용홈(323a)에 수용되고, 나머지는, 도시된 바와 같이, 상기 돌출부(323)의 외부로 돌출되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 지지링 수용홈(323a)이 나선홈일 경우, 상기 히트싱크(320)를 회전시켜 상기 지지링(313)에 체결할 수 있다.
도 2 및 도 5a를 참조하면, 상기 리드프레임(310)에 히트싱크(320)를 고정시킨 후, 삽입몰딩 기술을 사용하여 패키지 본체(330)를 형성한다(S07). 상기 패키지 본체(330)는 열경화성 또는 열가소성 수지를 사출성형하여 형성할 수 있다.
상기 패키지 본체(330)는 히트싱크(320) 주변에 형성되어 지지링(313), 지지리드들(315a, 315b), 분리리드들(317a, 317b, 317c, 319a, 319b, 319c) 및 히트싱크(320)를 지지한다. 상기 패키지 본체는 상기 히트싱크 및 리드들에 부착된다. 상기 지지리드들 및 분리리드들의 일부들은 상기 패키지 본체(330)의 외부로 돌출된다. 또한, 상기 패키지 본체(330)는 상기 히트싱크(310)의 상단부 및 상기 리드들을 노출시키는 개구부를 갖는다.
도 5a에 도시된 바와 같이, 상기 개구부에 의해 상기 지지링(313) 및 리드들이 노출된다. 도 5b에 도시된 바와 같이, 상기 패키지 본체(330a)는 상기 히트싱크(320)의 상단부를 제외한 대부분을 덮고, 상기 분리리드들(317a, 317b, 317c, 319a, 319b, 319c)의 일부들만을 노출시킬 수 있다. 이를 위해, 상기 개구부는 복수개로 형성될 수 있다.
한편, 상기 패키지 본체(330a)는, 도 5c에 도시된 바와 같이, 상부에 노치들(notches, 330n)을 가질 수 있다. 상기 노치들은 상기 패키지 본체(330)의 서로 마주보는 상단부들(upper end portions)로부터 상기 개구부를 향해 연장된다. 상기 노치들은 상기 패키지 본체(330)의 안쪽보다 바깥쪽에서 바닥이 더 낮을 수 있다.
또한, 상기 히트싱크(320)의 하부면은 외부에 노출된다. 이에 더하여, 상기 기저부(321)의 측면도 노출될 수 있다. 이에 따라, 상기 히트싱크(320)를 통한 열방출을 촉진시킬 수 있다.
한편, 상기 패키지 본체(330)는, 도 5a, 도 5b 및 도 5c에 도시된 바와 같이, 원통형일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 사각통형 등의 다각통형일 수 있다.
상기 히트싱크(320)를 리드프레임(310)에 결합한 후, 열경화성 수지 또는 열가소성 수지를 사출성형하여 상기 패키지 본체(330)를 형성하므로, 상기 히트싱크(320)와 상기 패키지 본체(330)가 강하게 결합된다.
도 2 및 도 6a를 참조하면, 상기 패키지 본체(330) 외부로 돌출된 지지리드들(315a, 315b)을 절단하여 제거한다(S09). 그 결과, 절단된 지지리드들(316a, 316b)은 상기 패키지 본체(330)에 남게 되며, 이 지지리드들은 상기 히트싱크(320)가 상기 패키지 본체(330)로부터 분리되는 것을 더욱 방지한다.
한편, 상기 지지리드들을 절단하는 동안, 상기 패키지 본체(330) 외부로 돌출된 분리리드들 중 전류를 공급하기 위해 사용될 리드들을 제외하고 나머지 분리리드들을 함께 절단하여 제거할 수 있다. 예컨대, 도 6b에 도시된 바와 같이, 두개의 분리리드들(317c, 319c)만이 필요한 경우, 나머지 분리리드들(317a, 317b, 319a, 319b)을 절단하여 제거한다. 또한, 도 6c에 도시된 바와 같이, 네개의 분리리드들(317a, 317c, 319a, 319c)이 필요한 경우, 나머지 분리리드들(317b, 319b)을 절단하여 제거한다.
상기 분리리드들을 절단하여 제거하는 것은, 발광 다이오드 패키지에서 요구되는 분리리드들 보다 더 많은 수의 분리리드들이 리드프레임(310)에 마련된 경우에 수행되는 공정이다. 따라서, 발광 다이오드 패키지에서 요구되는 분리리드들과 리드프레임(310)에 마련된 분리리드들의 수가 일치하는 경우, 분리리드들을 절단하여 제거하는 공정은 수행되지 않는다. 또한, 여분의 분리리드들이 남아있더라도, 발광 다이오드 패키지의 동작에 영향을 주는 것은 아니므로 상기 여분의 분리리드들을 절단하여 제거하는 것은 생략될 수 있다.
도 2 및 도 7을 참조하면, 상기 히트싱크(320)의 상부면에 발광 다이오드 칩(340)을 탑재한다. 상기 발광다이오드 칩(340)은 (Al,In,Ga)N의 화합물 반도체로 제조될 수 있으며, 요구되는 파장의 광을 방출하도록 선택된다. 예컨대, 상기 발광다이오드 칩(340)은 청색광을 방출하는 화합물 반도체일 수 있다. 상기 발광다이오드 칩(340)은 직렬접속된 발광셀 어레이를 갖는다. 상기 직렬접속된 발광셀 어레이를 갖는 발광다이오드 칩에 대해서는 도 16a 내지 도 18c를 참조하여 상세히 설명한다.
상기 발광 다이오드 칩(340)은 상면 및 하면에 각각 전극을 갖는 1본드 다이(1 bond-die) 또는 상면에 두개의 전극을 갖는 2본드 다이(2 bond-die)일 수 있다.
상기 발광 다이오드 칩(340)이 1본드 다이인 경우, 상기 히트싱크(320)는 전기 전도성의 금속재질인 것이 바람직하며, 이때, 상기 칩(340)은 은(Ag) 에폭시와 같은 전기 전도성 접착제를 통해 상기 히트싱크(320) 상에 탑재된다. 이와 달리, 상기 히트싱크(320) 상에 탑재되는 발광 다이오드 칩(340)이 모두 2 본드 다이인 경우, 상기 히트싱크(320)는 전기 전도성일 필요가 없으며, 상기 발광 다이오드 칩(340)은 은 에폭시 이외에도 다양한 열전도성 접착제를 통해 상기 히트싱크(320) 상에 탑재될 수 있다.
한편, 상기 히트싱크(320) 상에 탑재되는 발광 다이오드 칩(340)은 복수개일 수 있다. 또한, 상기 복수개의 발광 다이오드 칩들(340)은 서로 다른 파장의 광을 방출하는 발광 다이오드 칩들일 수 있다. 예컨대, 도 7에 도시된 바와 같이, 세개의 발광 다이오드 칩(340)들이 탑재될 수 있다. 이때, 상기 발광 다이오드 칩(340)들은 각각 적색, 녹색, 청색의 광을 방출하는 발광 다이오드 칩들일 수 있다. 이에 따라, 상기 발광 다이오드 칩들(340)을 사용하여 모든 색상의 광을 방출하는 발광 다이오드 패키지를 제공할 수 있다.
도 2 및 도 8a를 참조하면, 발광 다이오드 칩들(341, 343, 345)과 분리리드들(317a, 317b, 317c, 319a, 319b, 319c)을 본딩와이어들로 전기적으로 연결한다(S313). 상기 발광 다이오드 칩들(341, 343, 345)이 모두 2본드 다이인 경우, 각 발광 다이오드 칩는 두개의 본딩와이들을 통해 두개의 리드단자들에 연결된다. 한편, 도시된 바와 같이, 발광 다이오드 칩들(341, 343, 345)은 각각 서로 다른 한쌍의 분리리드들에 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 하나의 공통 분리리드(예컨대, 317b)와 발광 다이오드 칩들을 각각 본딩와이어들로 연결하고, 상기 공통 분리리드에 대향하여 위치하는 서로 다른 분리리드들(예컨대, 319a, 319b, 319c)과 상기 발광 다이오드 칩들을 다른 본딩와이어들로 연결할 수 있다. 이 경우, 상기 발광 다이오드 칩들은 각각 다른 전류에 의해 구동될 수 있다.
상기 본딩와이어들에 전기적으로 연결되기 위해, 상기 발광다이오드 칩(340)은 직렬접속된 발광셀 어레이의 양단에 각각 전기적으로 연결된 두개의 본딩패드들을 가질 수 있다.
한편, 상기 발광다이오드 칩(340)과 상기 히트싱크 사이에 전극패턴이 형성된 서브마운트(도시하지 않음)가 개재될 수 있다. 상기 본딩와이어들은 상기 서브마운트와 상기 분리리드들을 연결할 수 있으며, 상기 전극패턴들에 의해 상기 발광셀들이 직렬연결될 수 있다. 이에 대해서, 도 18a 내지 도 18c를 참조하여 후술한다.
한편, 도 8b에 도시된 바와 같이, 1본드 다이(341a)와 2본드 다이(343, 345)가 함께 탑재될 수 있다. 이때, 분리리드들 중 하나(317b)는 본딩와이어를 통해 히트싱크(320)에 전기적으로 연결된다. 따라서, 상기 분리리드(317b)는 본딩와이어 및 히트싱크(320)를 통해 상기 1본드 다이(341a)의 하면에 전기적으로 연결된다. 1본드 다이 및 2본드 다이의 조합은 다양하며, 각 조합에 대해 본딩와이어를 연결하는 방식도 다양하게 채택될 수 있다.
또한, 분리리드들과 발광 다이오드 칩들을 연결하는 방식도 다양하게 선택될 수 있으며, 복수개의 발광 다이오드 칩들을 직렬, 병렬 또는 직병렬로 연결할 수 있다.
한편, 본딩와이어들로 발광 다이오드 칩들(341, 343, 345)과 상기 분리리드들을 전기적으로 연결한 후, 몰딩부재(도시하지 않음)를 사용하여 상기 발광 다이오드 칩들(341, 343, 345)을 밀봉한다(S15). 상기 몰딩부재는 외력 및 수분과 같은 외부 환경으로부터 발광 다이오드 칩들을 보호한다. 상기 몰딩부재는 발광 다이오드 칩들에 미치는 스트레스를 완화할 수 있도록 듀로미터 쇼어값이 10A 이상이고 70D 이하인 경도 범위 내에서 선택되어질 수 있다. 상기 몰딩부재는 상기 패키지 본체(330)의 개구부를 채워 상기 발광 다이오드 칩들 및 본딩와이어들을 밀봉할 수 있다.
이와 달리, 상기 몰딩부재는 경도값이 서로 다른 적어도 두개의 몰딩부재, 즉, 제1 몰딩부재 및 제2 몰딩부재를 포함하는 다중 몰딩일 수 있다. 이때, 상기 제1 몰딩부재는 듀로미터 쇼어값이 50A 미만이고, 제2 몰딩부재는 50A 이상일 수 있다.
또한, 형광체가 상기 발광 다이오드 칩 상부에 위치할 수 있다. 상기 몰딩부재가 형광체를 함유할 수 있다. 예컨대, 상기 형광체는 청색의 광을 황색으로 변환하거나, 또는 녹색 및 적색으로 변환하는 형광체일 수 있다. 따라서, 상기 히트싱크(320) 상에 청색을 방출하는 발광 다이오드 칩을 탑재할 경우, 상기 발광 다이오드 칩에서 방출된 광의 일부가 황색, 또는 녹색 및 적색으로 변환되어 백색광이 외부로 방출되는 발광 다이오드 패키지를 제공할 수 있다. 상기 형광체는 상기 색들로 변환하는 형광체에 한정되는 것은 아니며, 백색 이외에 사용자가 원하는 색을 방출하는 발광 다이오드 패키지를 제공하기 다양하게 선택되어질 수 있다. 또한, 상기 형광체는 상기 몰딩부재에 함유되는 것에 한정되는 것은 아니며, 상기 발광 다이오드 상에 도포될 수도 있다.
이에 더하여, 상기 몰딩부재는 확산제를 더 함유할 수 있다. 상기 확산제는 발광 다이오드 칩들에서 방출된 광을 분산시키어 상기 발광 다이오드 칩들 및 본딩와이어들이 외부에서 관찰되는 것을 방지하며, 광이 균일하게 외부로 방출되도록 한다.
상기 몰딩부재로 상기 발광 다이오드 칩들을 밀봉한 후, 상기 패키지 본체(330) 상부에 렌즈(도시하지 않음)를 형성한다(S17). 상기 렌즈는 에폭시 수지 또는 실리콘 수지와 같은 투명수지를 몰딩기술을 사용하여 경화시켜 형성할 수 있다. 이때, 도 5c에 도시된 바와 같이, 패키지 본체(330)의 상부에 형성된 노치들(330n)이 공기 배출 통로 역할을 수행한다. 상기 렌즈는 광을 일정한 지향각 내로 방출하기 위해 사용되는 것으로, 렌즈를 사용할 필요가 없는 경우 생략될 수 있다. 한편, 상기 몰딩부재가 렌즈 형상으로 경화되어 렌즈역할을 할 수 있으며, 이때 렌즈를 형성하는 공정은 생략된다.
도 2 및 도 9를 참조하면, 분리리드들(317a, 317b, 317c, 319a, 319b, 319c)을 외부프레임(311)으로부터 절단하고 절곡시킨다(S19). 그 결과, 외부회로에 전기적으로 접속될 수 있는 연결리드들(connecting leads)이 완성되어, 표면실장이 가능한 발광 다이오드 패키지가 완성된다. 한편, 지지리드들을 절단하여 제거하는 단계(S09)는 분리리드들을 외부프레임(311)으로부터 절단하는 단계(S19)에서 함께 수행될 수도 있다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지를 도 9 및 도 10을 참조하여 상세히 설명한다.
다시, 도9를 참조하면, 상기 발광 다이오드 패키지는 히트싱크 지지링(313)을 포함한다. 상기 지지링(313)은 인청동과 같은 구리합금으로 제조된다. 상기 지지링(313)은, 도시된 바와 같이, 원형 고리모양일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 다각형 고리모양일 수 있다. 상기 지지링(313)의 외측에 절단된 지지리드들(316a, 316b)이 연장되어 위치한다. 상기 절단된 지지리드들(316a, 316b)은 상기 지지링(313)의 대향하는 양측에 위치할 수 있다.
상기 지지링(313)에 도 3을 참조하여 설명한 바와 같은 히트싱크(320)가 삽입되어 위치한다.
한편, 적어도 두개의 연결리드들(317a, 317b, 317c, 319a, 319b, 319c)이 상기 지지링(313) 및 히트싱크(320)와 이격되어 상기 지지링의 양측에 배치된다. 상기 연결리드들은 표면실장이 가능하도록 절곡될 수 있다.
이에 더하여, 패키지 본체(330)가 상기 히트싱크(320) 및 상기 연결리드들을 몰딩하여 지지한다. 상기 패키지 본체(330)는 상부에 히트싱크(320)의 상부면 및 상기 연결리드들의 일부분들을 노출시키는 개구부를 갖는다. 한편, 상기 연결리드들은 상기 패키지 본체(330)의 측벽을 관통하여 외부로 돌출된다.
도 5a를 참조하여 설명한 바와 같이, 상기 개구부에 의해 상기 지지링(313) 및 지지리드들(315a, 315b)의 일부도 노출될 수 있다. 이에 따라, 상기 패키지 본체(330)의 상부에 홈이 형성된다. 또한, 도 5b를 참조하여 설명한 바와 같이, 상기 패키지 본체(도 5b의 330a)는 상기 히트싱크(320)의 상단부를 제외한 대부분을 덮고, 상기 연결리드들의 일부들만을 노출시킬 수 있다. 따라서, 상기 개구부는 복수개로 형성될 수 있다. 또한, 상기 패키지 본체(330)는, 도 10에 도시한 바와 같이, 상단부들에서 상기 개구부로 연장된 노치들(330n)을 가질 수 있다.
상기 패키지 본체(330)는 상기 히트싱크(320)를 상기 지지링(313)에 삽입하여 고정시킨 후, 열경화성 수지를 사출성형하여 형성된 플라스틱 수지이다.
한편, 상기 히트싱크(320)의 상부면에 발광 다이오드 칩들(341, 343, 345)이 탑재되어 위치한다. 상기 발광 다이오드 칩들 중 적어도 하나는 직렬접속된 발광셀 어레이를 갖는다. 도 9에 도시된 발광 다이오드 칩들은 2본드 다이들을 나타내지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 발광 다이오드 칩들은 1본드 다이들일 수 있으며, 1본드 다이와 2본드 다이의 조합일 수 있다.
상기 발광 다이오드 칩들은 본딩와이어들을 통해 상기 연결리드들에 전기적으로 연결된다. 상기 발광 다이오드 칩들이 2본드 다이들인 경우, 각 발광 다이오드 칩들은 두개의 본딩와이어들을 통해 두개의 연결리드들에 전기적으로 연결된다.
상기 발광 다이오드 칩들과 리드단자들을 연결하는 방식은 다양하며, 요구되는 발광 다이오드 패키지의 특성에 맞추어 선택될 수 있다.
한편, 몰딩부재(도시하지 않음)가 상기 발광 다이오드 칩들을 덮어 밀봉한다. 상기 몰딩부재는 상기 패키지 본체(330)의 상부에 형성된 홈들을 채운다. 또한, 상기 몰딩부재는 형광체 및/또는 확산제를 함유할 수 있다. 한편, 상기 몰딩부재는 렌즈형상을 가질 수 있다. 이와 달리, 상기 몰딩부재를 덮도록 상기 패키지 본체(330) 상부에 렌즈(도시하지 않음)가 형성될 수 있다.
본 실시예에 따르면, 히트싱크 지지링(313)에 히트싱크(320)가 삽입되어 고정되므로, 히트싱크(320)가 패키지 본체(330)로부터 분리되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 이상에서 설명한 발광 다이오드 패키지는 상기 연결리드들(317a, 317b, 317c, 319a, 319b, 319c)이 지지링(313)과 이격된다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 연결리드들 중 하나가 지지링(313)에 연결될 수 있다. 이하에서는, 본 발명의 다른 실시예에 따른 연결리드들 중 하나가 지지링에 연결된 발광 다이오드 패키지를 설명한다.
도 11 및 도 12는 각각 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지(550)를 설명하기 위한 사시도 및 평면도이고, 도 13은 상기 발광 다이오드 패키지(550)에 발광 다이오드 칩 및 렌즈(575)를 탑재한 단면도이다. 또한, 도 14 및 도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지(550)에 사용된 리드 프레임을 설명하기 위한 평면도들이다.
도 11 내지 도 13을 참조하면, 상기 발광 다이오드 패키지(550)는 히트싱크 지지링(553), 상기 지지링(553)에 삽입된 히트싱크, 연결리드들(555, 557) 및 패키지 본체(570)를 갖는다.
상기 히트싱크 지지링(553)은 도 14에 도시된 바와 같이, 일부분이 절개된 C형 링일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 도 15에 도시된 지지링(583)과 같이, 닫힌 고리모양일 수 있다.
연결리드(555)가 상기 지지링(553)에서 외부로 연장되며, 연결리드(557)는 상기 지지링(553)과 이격되어 상기 지지링(553) 근처에 배치된다. 상기 지지링(553)이 C형 링일 경우, 상기 연결리드(557)는 상기 지지링(553)의 절개부까지 연장되어 배치될 수 있다. 따라서, 상기 연결리드(557)의 단부를 상기 지지링(553)의 중심부에 더 가깝게 배치할 수 있어, 도 15의 리드 프레임에 비해 패키지 본체(570)의 크기를 감소시킬 수 있다. 한편, 상기 지지링(553)에서 제거된 부분은 전체 링의 1/4 이하인 것이 바람직하다. 즉, 상기 제거된 부분이 작을 수록 상기 지지링(553)과 히트싱크(560)의 접촉면이 증가되어, 전기적 연결이 강화된다.
도 14 또는 도 15에 도시된 바와 같이, 상기 연결리드(555)는 히트싱크 지지링(553)과 상기 히트싱크 지지링을 둘러싸는 외부 프레임(도 1의 311)을 연결하는 지지리드(555a)로부터 형성되며, 상기 연결리드(557)는 외부 프레임에서 상기 지지링(553)을 향해 연장된 분리리드(557a)로부터 형성된다. 따라서, 상기 지지링(553) 및 리드들(555a, 557a)은 단일의 인청동판을 프레스 가공하여 형성할 수 있다. 상기 지지리드(555a) 이외에 추가적인 지지리드들이 외부프레임과 지지링(553)을 연결할 수 있으며, 상기 분리리드(557a) 이외에 추가적인 분리리드들이 상기 지지링(553)과 이격되어 배치될 수 있다. 한편, 상기 분리리드(557)는 패키지 본체(570)로부터 분리되는 것을 방지하도록 도 1의 분리리드들과 같이 상기 지지링(553) 근처에서 면적이 더 넓은 종단부를 가질 수 있으며, 도시한 바와 같이 관통홀(557c)을 가질 수 있다. 상기 관통홀(557c)은 패키지 본체(570)의 일부를 수용하여 상기 분리리드(557a)가 상기 패키지 본체로부터 분리되는 것을 방지한다.
상기 지지링(553)에 히트싱크(560)가 삽입되어 위치한다. 상기 히트싱크(560)는, 도 3을 참조하여 설명한 바와 같이, 기저부 및 상기 기저부의 중앙부분에서 상향 돌출된 돌출부를 가질 수 있으며, 상기 돌출부가 상기 지지링(553)에 삽입된다. 또한, 상기 돌출부의 측면에 지지링을 수용하기 위한 수용홈이 형성될 수 있다. 상기 수용홈은 상기 돌출부의 외측면을 따라 나선홈으로 형성된다. 히트싱크(560)가 나선홈을 가지므로, 상기 히트싱크(560)를 회전시켜 상기 지지링(553)에 삽입할 수 있다. 따라서, 상기 히트싱크(560)는 상기 지지링(553)을 통해 상기 연결리드(555)에 직접 전기적으로 연결된다.
또한, 상기 히트싱크(560)는 상기 기저부 측면(560b)에 걸림홈을 가질 수 있다. 상기 걸림홈은 상기 기저부 측면(560b)의 일부에 형성될 수 있으며, 외주면을 따라 연속적일 수도 있다. 상기 히트싱크(560)의 바닥면은 넓을 수록 열방출을 촉진시키므로, 도 11 및 도 13에 도시된 바와 같이, 상기 기저부의 측면 중 하단부는 외부에 노출될 수 있다. 그러나, 상기 걸림홈 및 그 위의 기저부 측면은 상기 패키지 본체(570)로 덮혀진다. 따라서, 상기 걸림홈이 상기 패키지 본체(570)의 일부를 수용함으로써, 상기 히트싱크(560)가 상기 패키지 본체(570)로부터 분리되는 것이 더욱 방지된다.
상기 히트싱크(560)는 전도성 물질로 형성되며, 특히 구리(Cu) 또는 알루미늄(Al)과 같은 금속 또는 합금으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 히트싱크(560)는 성형기술 또는 프레스 가공기술 등을 사용하여 형성될 수 있다.
패키지 본체(570)는 상기 히트싱크(560) 및 상기 연결리드들(555, 557)에 부착되어, 그것들을 지지한다. 상기 패키지 본체(570)는 상기 히트싱크(560)를 상기 지지링(553)에 삽입한 후, 열가소성 또는 열경화성 수지를 삽입몰딩하여 형성된다. 따라서, 상기 패키지 본체(570)는 상기 히트싱크(560)의 걸림홈을 채우며, 상기 히트싱크(560)와 연결리드들(555, 557)에 부착되어 이들을 결합시킨다.
상기 패키지 본체(570)는 상기 히트싱크(560)의 상부면 및 상기 연결리드(557)의 일부를 노출시키는 개구부를 갖는다. 상기 개구부는 상기 연결리드(555)의 일부를 노출시킬 수 있다. 이때, 상기 히트싱크(560)의 돌출부는, 도 13에 도시된 바와 같이, 상기 패키지 본체(570)의 상면 위로 돌출될 수 있다. 또한, 패키지 본체(570)는 상부면에 외주변부를 따라 위치하는 렌즈 수용홈(570h)을 더 가질 수 있다. 상기 렌즈 수용홈(570h)은 렌즈(575)를 수용하여 패키지 본체(570)로부터 렌즈(575)가 분리되는 것을 방지한다. 이에 더하여, 상기 패키지 본체(570)의 상부면에 노치(notch, 570n)가 형성될 수 있다. 상기 노치(570n)는 도 10에 도시된 바와 같이, 서로 마주보는 위치에 형성될 수 있다.
다시, 도 13을 참조하면, 히트싱크(560) 상에 직렬접속된 발광셀 어레이를 갖는 발광 다이오드 칩(571)이 탑재된다. 발광 다이오드 칩(571)은 (Al,In,Ga)N의 화합물 반도체로 제조될 수 있으며, 요구되는 파장의 광을 방출하도록 선택된다. 예컨대, 상기 발광 다이오드 칩(571)은 청색광을 방출하는 화합물 반도체일 수 있다. 상기 직렬접속된 발광셀 어레이를 갖는 발광다이오드 칩에 대해서는 도 16a 내지 도 18c를 참조하여 상세히 설명한다.
또한, 상기 발광 다이오드 칩(571)은 그 상부면 및 하부면에 각각 상부 전극 및 하부전극을 갖는 1본드 다이일 수 있다. 상기 하부전극은 은(Ag) 에폭시와 같은 전도성 접착제에 의해 상기 히트싱크(560)에 접착된다. 상기 히트싱크(560)는 연결리드(555)와 직접 전기적으로 연결되므로, 상기 발광 다이오드 칩(571)는 상기 히트싱크를 통해 상기 연결리드(555)에 전기적으로 연결된다. 따라서, 상기 발광 다이오드 칩(571)와 상기 연결리드(555)를 연결하기 위한 본딩와이어가 생략될 수 있다. 한편, 상기 발광 다이오드 칩(571)의 상부전극은 본딩와이어(573)를 통해 연결리드(557)에 전기적으로 연결된다.
이와 달리, 상기 발광 다이오드 칩(571)은 동일면에 두개의 전극을 갖는 2본드 다이일 수 있다. 이 경우, 두개의 전극은 각각 본딩와이어를 통해 연결리드들(555, 557)에 전기적으로 연결된다. 이때, 상기 연결리드(555)는 히트싱크(560)에 직접 전기적으로 연결되어 있으므로, 상기 발광 다이오드 칩(571)과 상기 히트싱크(560)를 본딩와이어로 연결할 수 있다. 따라서, 상기 발광 다이오드 칩(571)과 상기 히트싱크(560)를 본딩와이어로 연결하는 와이어링(wiring) 공정이 종래기술에 비해 용이하다.
한편, 몰딩부재가 상기 발광 다이오드 칩의 상부를 덮어 밀봉한다. 상기 몰딩부재는 에폭시 수지 또는 실리콘 수지일 수 있다. 또한, 상기 몰딩부재는 발광 다이오드 칩(571)에서 방출된 광의 파장을 변환시키는 형광체를 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 발광 다이오드 칩(571)가 청색광을 방출할 경우, 상기 몰딩부재는 청색광을 황색광으로 변환시키거나, 청색광을 녹색광 및 적색광으로 변환시키는 형광체를 포함할 수 있다. 그 결과, 상기 발광 다이오드 패키지로부터 백색광이 외부로 출사된다.
상기 몰딩부재는 제1 몰딩부재 및 제2 몰딩부재를 포함하는 다중 몰딩일 수 있다. 이때, 상기 형광체는 제1 몰딩부재 및/또는 제2 몰딩부재 내에서 함유될 수 있다.
렌즈(575)가 상기 몰딩부재를 덮는다. 상기 렌즈(575)는 상기 발광 다이오드 칩(571)에서 방출된 광이 일정한 지향각 내로 출사되도록, 도 13에 도시한 바와 같이, 볼록 렌즈의 형상을 가질 수 있다. 상기 렌즈(575)는 실리콘 수지 또는 에폭시 수지와 같은 투명수지를 몰딩하여 형성할 수 있다. 상기 렌즈(575)는 상기 렌즈 수용홈(570h)을 채운다. 따라서, 상기 렌즈(575)와 상기 패키지 본체(570)의 접합력이 증가되어 상기 몰딩부재가 상기 발광 다이오드 패키지로부터 분리되는 것이 방지된다.
한편, 상기 몰딩부재를 렌즈 형상으로 성형할 수 있으며, 이에 따라 상기 몰딩부재와 상기 렌즈(575)를 일체로 형성할 수 있다. 이 경우, 상기 몰딩부재는 패키지 본체(570)의 개구부 및 상기 렌즈 수용홈(570h)을 채운다.
이하, 본 발명의 실시예들에 사용되는 직렬접속된 발광셀들을 갖는 발광다이오드 칩을 상세히 설명한다.
도 16a 및 도 16b는 본 발명의 실시예들에 따른 복수개의 발광셀들을 갖는 발광다이오드 칩의 동작원리를 설명하기 위한 회로도들이다.
도 16a를 참조하면, 발광셀들(31a, 31b, 31c)이 직렬 연결되어 제1 직렬 발광셀 어레이(31)를 형성하고, 또 다른 발광셀들(33a, 33b, 33c)이 직렬 연결되어 제2 직렬 발광셀 어레이(33)를 형성한다. 여기서, "직렬 발광셀 어레이"는 다수의 발광셀들이 직렬로 접속된 배열을 의미한다.
상기 제1 및 제2 직렬 어레이들(31, 33)의 양 단부들은 각각 교류전원(35) 및 접지에 연결된다. 상기 제1 및 제2 직렬 어레이들은 교류전원(35)과 접지 사이에서 병렬로 연결된다. 즉, 상기 제1 및 제2 직렬 어레이들의 양 단부들은 서로 전기적으로 연결된다.
한편, 상기 제1 및 제2 직렬 어레이들(31, 33)은 서로 반대 방향으로 흐르는 전류에 의해 발광셀들이 구동되도록 배치된다. 즉, 도시한 바와 같이, 제1 직렬 어레이(31)에 포함된 발광셀들의 양극(anode) 및 음극(cathode)과 제2 직렬 어레이(33)에 포함된 발광셀들의 양극 및 음극은 서로 반대 방향으로 배치된다.
따라서, 교류전원(35)이 양의 위상일 경우, 상기 제1 직렬 어레이(31)에 포함된 발광셀들이 턴온되어 발광하며, 제2 직렬 어레이(33)에 포함된 발광셀들은 턴오프된다. 이와 반대로, 교류전원(35)이 음의 위상일 경우, 상기 제1 직렬 어레이(31)에 포함된 발광셀들이 턴오프되고, 제2 직렬 어레이(33)에 포함된 발광셀들이 턴온된다.
결과적으로, 상기 제1 및 제2 직렬 어레이들(31, 33)이 교류전원에 의해 턴온 및 턴오프를 교대로 반복함으로써, 상기 제1 및 제2 직렬 어레이들을 포함하는 발광다이오드 칩은 연속적으로 빛을 방출한다.
하나의 발광다이오드로 구성된 발광다이오드 칩들을 도 16a의 회로와 같이 연결하여 교류전원을 사용하여 구동시킬 수 있으나, 발광다이오드 칩들이 점유하는 공간이 증가한다. 그러나, 본 발명의 발광다이오드 칩은 하나의 칩에 교류전원을 연결하여 구동시킬 수 있으므로, 점유하는 공간이 증가하지 않는다.
한편, 도 16a의 회로는 상기 제1 및 제2 직렬 어레이들의 양단부들이 교류전원(35) 및 접지에 각각 연결되도록 구성하였으나, 상기 양단부들이 교류전원의 양 단자에 연결되도록 구성할 수도 있다. 또한, 상기 제1 및 제2 직렬 어레이들은 각각 세 개의 발광셀들로 구성되어 있으나, 이는 설명을 돕기 위한 예시이고, 발광셀들의 수는 필요에 따라 더 증가될 수 있다. 그리고, 상기 직렬 어레이들의 수도 더 증가될 수 있다.
도 16b를 참조하면, 발광셀들(41a, 41b, 41c, 41d, 41e, 41f)이 직렬 발광셀 어레이(41)를 구성한다. 한편, 교류전원(45)과 직렬 발광셀 어레이(41) 및 접지와 직렬 발광셀 어레이(41) 사이에 다이오드 셀들(D1, D2, D3, D4)을 포함하는 브리지 정류기가 배치된다. 상기 다이오드 셀들(D1, D2, D3, D4)은 발광셀들과 동일한 구조를 가질 수 있으나, 이에 한정되지 않으며, 광을 방출하지 않을 수도 있다. 상기 직렬 발광셀 어레이(41)의 애노드 단자는 상기 다이오드 셀들(D1, D2) 사이의 노드에 연결되고, 캐소드 단자는 다이오드 셀들(D3, D4) 사이의 노드에 연결된다. 한편, 교류전원(45)의 단자는 다이오드 셀들(D1, D4) 사이의 노드에 연결되고, 접지는 다이오드 셀들(D2, D3) 사이의 노드에 연결된다.
상기 교류전원(45)이 양의 위상을 갖는 경우, 브리지 정류기의 다이오드 셀들(D1, D3)이 턴온되고, 다이오드 셀들(D2, D4)이 턴오프된다. 따라서, 전류는 브리지 정류기의 다이오드 셀(D1), 상기 직렬 발광셀 어레이(41) 및 브리지 정류기의 다이오드 셀(D3)을 거쳐 접지로 흐른다.
한편, 상기 교류전원(45)이 음의 위상을 갖는 경우, 브리지 정류기의 다이오드 셀들(D1, D3)이 턴오프되고, 다이오드 셀들(D2, D4)이 턴온된다. 따라서, 전류는 브리지 정류기의 다이오드 셀(D2), 상기 직렬 발광셀 어레이(41) 및 브리지 정류기의 다이오드 셀(D4)을 거쳐 교류전원으로 흐른다.
결과적으로, 직렬 발광셀 어레이(41)에 브리지 정류기를 연결하므로써, 교류전원(45)을 사용하여 직렬 발광셀 어레이(41)를 계속적으로 구동시킬 수 있다. 여기서, 브리지 정류기의 단자들이 교류전원(45) 및 접지에 연결되도록 구성하였으나, 브리지 정류기의 상기 단자들이 교류전원의 양 단자에 연결되도록 구성할 수도 있다. 한편, 교류전원을 사용하여 직렬 발광셀 어레이(41)를 구동함에 따라, 리플(ripple)이 발생할 수 있으며, 이를 방지하기 위해 RC 필터를 연결하여 사용할 수 있다.
본 실시예에 따르면, 하나의 직렬 발광셀 어레이를 교류전원에 전기적으로 연결하여 구동시킬 수 있으며, 도 16a의 발광다이오드 칩에 비해 발광셀의 사용효율을 높일 수 있다.
도 16a 또는 도 16b를 참조하여 설명한 발광셀들은 단일의 발광다이오드 칩 내에 배열된다. 이하, 직렬접속된 발광셀들을 갖는 발광다이오드 칩을 상세히 설명한다.
도 17a 및 도 17b는 본 발명의 일 태양에 따른 직렬접속된 발광셀들을 갖는 발광다이오드 칩을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 17a 및 도 17b를 참조하면, 본 발명의 발광다이오드 칩은 기판(20) 상에 서로 이격되고, 배선들(80-1 내지 80-n)에 의해 직렬접속된 복수의 발광셀(100-1 내지 100-n)을 갖는다. 즉, 발광다이오드 칩은 인접한 발광셀(100-1 내지 100-n)의 N형 반도체층(40)과 P형 반도체층(60)이 전기적으로 연결되고, 일 끝단의 발광셀(100-n)의 N형 반도체층(40) 상에 N형 패드(95)가 형성되고, 다른 일 끝단의 발광셀(100-1)의 P형 반도체층(60) 상에 P형 패드(90)가 형성된 복수의 발광셀(100)을 포함한다.
인접한 발광셀(100-1 내지 100-n)의 N형 반도체층(40)과 P형 반도체층(60)이 금속 배선(80)을 통해 전기적으로 접속된다. 또한, 본 발명에서는 발광셀(100-1 내지 100-n)들을 직렬 연결하여 교류 구동이 가능한 전압의 숫자만큼 형성하는 것이 효과적이다. 본 발명에서는 단일 발광셀(100)을 구동하기 위한 전압/전류와 조명용 발광다이오드 칩에 인가되는 교류 구동전압에 따라 직렬 접속되는 발광셀(100)의 개수가 매우 다양할 수 있다. 예를 들어, 220V 교류 구동에서는 일정 구동 전류에 3.3V 짜리 단위 발광셀 66 내지 67개를 직렬로 연결하여 발광다이오드 칩을 제작한다. 또한, 110V 교류 구동에서는 일정 구동 전류에 3.3V 짜리 단위 발광셀 33 내지 34개를 직렬로 연결하여 발광다이오드 칩을 제작한다.
예를 들어 도 17a와 같이, 제 1 내지 제 n의 발광셀(100-1 내지 100-n)이 직렬 접속된 발광다이오드 칩에 있어서, 제 1 발광셀(100-1)의 P형 반도체층(60)상에 P형 패드(90)가 형성되고, 제 1 발광셀(100-1)의 N형 반도체층(40)과 제 2 발광셀(100-2)의 P형 반도체층(60)이 제 1 배선(80-1)을 통해 접속된다. 또한, 제 2 발광셀(100-3)의 N형 반도체층(40)과 제 3 발광셀(미도시)의 P형 반도체층(미도시)이 제 2 배선(80-2)을 통해 접속된다. 그리고, 제 n-2 발광셀(미도시)의 N형 반도체층(미도시)과 제 n-1 발광셀(100-n-1)의 P형 반도체층(60)이 제 n-2 배선(80-n-2)을 통해 접속되고, 제 n-1 발광셀(100-n-1)의 N형 반도체층(40)과, 제 n 발광셀(100-n)의 P형 반도체층(60)이 제 n-1 배선(80-n-1)을 통해 접속된다. 또한, 제 n 발광셀(100-n)의 N형 반도체층(40)에 N형 패드(95)가 형성된다.
본 발명의 기판(20)은 복수개의 발광다이오드 칩을 제작할 수 있는 기판일 수 있다. 이에, 도 17a 및 도 17b의 A는 이러한 복수개의 발광다이오드 칩을 개별적으로 절단하기 위한 절단 영역을 나타낸다.
또한, 상술한 발광다이오드 칩은 외부 교류전압을 정류하기 위한 정류용 다이오드 셀들(도 16b의 D1 내지 D4)을 가질 수 있다. 상기 다이오드 셀들은 정류 브리지형태로 배열된다. 상기 다이오드 셀들의 노드들이 각각 발광셀의 N형 패드와 P형 패드에 접속될 수 있다. 상기 다이오드 셀들은 상기 발광셀들과 동일한 구조를 가지는 발광셀들일 수 있다.
이하, 상기 직렬접속된 발광셀들을 갖는 발광다이오드 칩의 제조 방법을 설명한다.
기판(20)상에 버퍼층(30), N형 반도체층(40), 활성층(50) 및 P형 반도체층(60)을 순차적으로 성장시킨다. P형 반도체층(60) 상에 투명 전극층(70)을 더 형성할 수도 있다. 상기 기판(20)은 사파이어(Al2O3), 탄화실리콘(SiC), 산화아연(ZnO), 실리콘(Si), 갈륨비소(GaAs), 갈륨인(GaP)0, 리튬-알루미나(LiAl2O3 ), 질화붕소(BN), 질화알루미늄(AlN) 또는 질화갈륨(GaN) 기판일 수 있으며, 기판(20) 상에 형성될 반도체층의 물질에 따라 선택될 수 있다. 질화갈륨계 반도체층을 사용하는 경우, 사파이어 또는 탄화실리콘(SiC) 기판이 바람직하다.
상기 버퍼층(30)은 결정 성장시에 기판(20)과 후속층들의 격자 부정합을 줄이기 위한 층으로서, 예컨대 갈륨질화막(GaN)일 수 있다. SiC 기판이 전도성 기판일 경우, 상기 버퍼층(30)은 절연층으로 형성되는 것이 바람직하며, 반절연 GaN로 형성될 수 있다. N형 반도체층(40)은 전자가 생성되는 층으로서, N형 화합물 반도체층과 N형 클래드층으로 형성된다. 이때, N형 화합물 반도체 층은 N형 불순물이 도핑되어 있는 GaN을 사용할 수 있다. P형 반도체층(60)은 홀이 생성되는 층으로서, P형 클래드층과 P형 화합물 반도체층으로 형성된다. 이때, P형 화합물 반도체층은 P형 불순물이 도핑되어 있는 AlGaN을 사용할 수 있다.
활성층(50)은 소정의 밴드 갭과 양자 우물이 만들어져 전자 및 홀이 재결합되는 영역으로서, InGaN층을 포함할 수 있다. 또한, 활성층(50)을 이루는 물질의 종류에 따라 전자 및 홀 결합하여 발생하는 발광 파장이 변화된다. 따라서, 목표로 하는 파장에 따라 활성층(50)에 포함되는 반도체 재료를 조절하는 것이 바람직하다.
그 후, 사진 및 식각공정을 사용하여 상기 P형 반도체층(60) 및 활성층(50)들을 패터닝하여 상기 N형 반도체층(40)의 일부를 노출시킨다. 또한, 상기 노출된 N형 반도체층(40)의 일부를 제거하여 각각의 발광셀(100)을 전기적으로 절연한다. 이때, 도 17a에 도시된 바와 같이, 상기 노출된 버퍼층(30)을 제거하여 기판(20) 상부면을 노출시킬 수 있으며, 도 17b와 같이, 버퍼층(30)에서 식각을 정지할 수 있다. 상기 버퍼층(30)이 전도성인 경우, 상기 노출된 버퍼층(30)을 제거하여 발광셀들을 전기적으로 분리시킨다.
상술한 제조 공정과 동일한 방법을 이용하여 정류 브리지용 다이오드 셀들도 함께 형성할 수 있다. 물론, 통상의 반도체 제조 공정을 사용하여 별도로 정류 브리지용 다이오드 셀들을 형성할 수도 있다.
이후, 소정의 브리지(Bridge) 공정 또는 스텝커버(Step Cover) 등의 공정을 통해 각기 인접한 발광셀(100-1 내지 100-n)의 N형 반도체층(40)과 P형 반도체층(60)을 전기적으로 연결하는 도전성 배선(80-1 내지 80-n-1)을 형성한다. 도전성 배선(80-1 내지 80-n-1)은 도전성의 물질을 이용하여 형성하되, 금속 또는 불순물로 도핑된 실리콘 화합물을 이용하여 형성한다.
상기 브리지 공정은 에어브리지(air bridge) 공정이라고도 하며, 이 공정에 대해 간단하게 설명한다. 우선, 발광셀들이 형성된 기판 상에 감광막을 형성한 후, 노광기술을 사용하여 노출된 N형 반도체층 및 P형 반도체층 상부의 전극층을 노출시키는 개구부를 갖는 제1 감광막 패턴을 형성한다. 그 후, 전자빔 증착(e-beam evaporation) 기술등을 사용하여 금속물질층을 얇게 형성한다. 상기 금속물질층은 개구부 및 감광막 패턴 상부 전면에 형성된다. 이어서, 상기 감광막 패턴 상부에 다시, 연결하고자 하는 인접한 발광셀들 사이 영역들 및 상기 개구부들의 상기 금속물질층을 노출시키는 제2 감광막 패턴을 형성한다. 그 후, 금 등을 도금기술을 사용하여 형성한 후, 상기 제1 및 제2 감광막 패턴들을 제거한다. 그 결과, 인접한 발광셀들을 연결하는 배선만 남고, 다른 금속물질층 및 감광막 패턴들은 모두 제거되어, 배선이 브리지 형태로 발광셀들을 연결한다.
한편, 스텝커버 공정은 발광셀들을 갖는 기판 상에 절연층을 형성하는 것을 포함한다. 상기 절연층을 사진 및 식각 기술을 사용하여 패터닝하여 P형 반도체층 및 N형 반도체층 상부의 전극층을 노출시키는 개구부를 형성한다. 이어서, 전자빔 증착기술 등을 사용하여 상기 개구부를 채우고 상기 절연층 상부를 덮는 금속층을 형성한다. 그 후, 상기 금속층을 사진 및 식각 기술을 사용하여 패터닝하여 서로 인접한 발광셀들을 연결하는 배선을 형성한다. 이러한, 스텝커버 공정은 다양한 변형예가 가능하다. 스텝커버 공정을 사용하면, 배선이 절연층에 의해 지지되므로 배선에 대한 신뢰성을 증가시킬 수 있다.
한편, 양끝단에 위치한 발광셀(100-1 및 100-n)에 각기 외부와 전기적 접속을 위한 P형 패드(90)와 N형 패드(95)를 형성한다. 정류 브리지용 다이오드 셀들을 P형 패드(90)와 N형 패드(95)에 각각 접속시킬 수도 있고, 본딩와이어들을 P형 패드(90)와 N형 패드(95)에 각각 연결할 수 있다.
상술한 본 발명의 발광다이오드 칩의 제조 방법은 일 실시예일 뿐이며, 이에 한정되지 않고, 다양한 공정과 제조 방법이 소자의 특성 및 공정의 편의에 따라 변경되거나 추가될 수 있다.
예를 들어, N형 전극, N형 반도체층, 활성층, P형 반도체층 및 P형 전극이 순차적으로 적층된 형상의 다수의 수직형 발광셀들을 기판상에 형성하거나, 이러한 구조를 갖는 발광셀들을 기판상에 본딩하여 배열한다. 이후, 인접한 발광셀의 N형 전극 및 P형 전극을 배선으로 연결하여 다수의 발광셀들을 직렬 연결하여 발광다이오드 칩을 제작할 수 있다. 물론 상기의 수직형 발광셀은 상술한 예에 한정된 구조가 아닌 다양한 구조가 가능하다. 또한, 기판 상에 복수개의 발광셀들을 형성한 후, 별도의 호스트 기판 상에 상기 발광셀들을 본딩하고, 상기 기판을 레이저를 사용하여 분리하거나, 화학기계적연마 기술을 사용하여 제거하므로써 호스트 기판 상에 복수개의 발광셀들을 형성하는 것도 가능하다. 그 후, 인접한 발광셀들을 배선으로 직렬연결할 수 있다.
상기 발광셀(100) 각각은 기판(20) 상에 순차적으로 적층된 N형 반도체층(40), 활성층(50) 및 P형 반도체층(60)을 포함하며, 버퍼층(30)이 기판(20)과 발광셀(100) 사이에 개재된다. 상기 발광셀(100) 각각은 상기 P형 반도체층(60) 상에 형성된 투명전극층(70)을 포함한다. 또한, 수직형 발광셀의 경우, N형 반도체층 하부에 위치하는 N형 전극을 포함한다.
N형 본딩 패드와 P형 본딩 패드는 발광셀(100)을 외부의 금속배선 또는 본딩와이어와 전기적으로 연결하기 위한 패드로서, Ti/Au의 적층 구조로 형성할 수 있다. 상기 본딩패드들은 발광셀들 모두의 N형 반도체층 및 P형 반도체층 상에 형성될 수 있다. 또한, 상술한 투명 전극층(70)은 P형 본딩 패드를 통해 입력되는 전압을 P형 반도체층(60)에 균일하게 전달하는 역할을 한다.
도 18a 내지 도 18c는 본 발명의 다른 태양에 따른 직렬접속된 발광셀들을 갖는 발광다이오드 칩(1000)을 설명하기 위한 단면도들이다. 여기서, 발광다이오드 칩(1000)은 플립칩형 발광셀들을 가지며, 상기 발광다이오드 칩(1000)이 서브마운트(2000)에 결합되어 히트싱크에 탑재된다.
도 18a를 참조하면, 상기 발광다이오드 칩(1000)은 기판(110) 상에 다수의 플립칩형 발광셀들이 배열된다. 발광셀 각각은 기판(110) 상에 형성된 N형 반도체층(130)과, N형 반도체층(130)의 일부에 형성된 활성층(140)과, 활성층(140) 상에 형성된 P형 반도체층(150)을 포함한다. 한편, 상기 기판(110)과 발광셀들 사이에 버퍼층(120)이 개재될 수 있다. 이때, P형 반도체층(150)의 콘택 저항을 줄이기 위해 별도의 P형 전극층(160)이 P형 반도체층(150) 상에 형성될 수 있다. 상기 P형 전극층은 투명전극층일 수 있으나, 투명전극층일 필요가 없다. 또한, 상기 발광다이오드 칩(1000)은 P형 전극층(150) 상에 범핑용으로 형성된 P형 금속 범퍼(metal bumper; 170)와, N형 반도체층(130) 상에 범핑용으로 형성된 N형 금속범퍼(180)를 더 포함한다. 또한, P형 전극층(160) 상부에 형성된 반사율 10 내지 100%인 반사층(미도시)을 더 포함할 수 있다. 또한, P형 반도체층(150) 상에 전류의 공급을 원활히 하기 위한 별도의 오믹금속층을 더 형성할 수도 있다.
상기 기판(110), 버퍼층(120), N형 반도체층(130), 활성층(140) 및 P형 반도체층(150)은, 도 17a 및 도 17b를 참조하여 설명한 바와 동일한 기판(20) 및 반도체층들로 형성될 수 있다.
서브 마운트 기판(2000)은 다수의 N영역과 P영역이 정의된 기판(200)과, 상기 기판(200) 표면에 형성된 유전체막(210)과, 인접한 N영역과 P영역을 연결하는 다수의 전극패턴(230)을 포함한다. 또한, 일 가장자리에 위치한 P영역까지 연장된 P형 본딩 패드(240)와, 다른 일 가장자리에 위치한 N영역까지 연장된 N형 본딩 패드(250)를 더 포함한다.
상기의 N영역은 발광다이오드 칩(1000)의 N형 금속 범퍼(180)가 접속될 영역을 지칭하고, P영역은 발광다이오드 칩(1000)의 P형 금속 범퍼(170)가 접속될 영역을 지칭한다.
이때 기판(200)으로는 열전도성이 우수한 기판을 사용한다. 예컨대, SiC, Si, 게르마늄(Ge), 실리콘게르마늄(SiGe), AlN, 금속 기판을 사용할 수 있다. 유전체막(210)으로는 전류가 1㎛이하로 흐르는 모든 유전물질을 사용할 수 있다. 물론 이에 한정되지 않고, 전류가 전혀 흐르지 않는 절연물질을 사용할 수도 있다. 또한, 유전체막(210)은 다층으로 형성할 수도 있다. 상기 기판이 비전도성인 경우, 상기 유전체막(210)은 생략될 수 있다. 상기 유전체막(210)으로는 산화실리콘(SiO2), 산화마그네슘(MgO) 또는 질화질리콘(SiN)을 사용할 수 있다.
전극패턴(230), N형 본딩 패드(250) 및 P형 본딩 패드(240)는 전기 전도성이 우수한 금속을 사용할 수 있다.
이하, 플립칩형 발광셀을 갖는 발광다이오드 칩용 서브 마운트 기판의 제작 방법을 설명한다.
기판(200)을 요철 형상으로 형성하여 N영역과 P영역으로 정의한다. 상기의 N영역과 P영역은 본딩될 발광다이오드 칩(1000)의 N형 금속 범퍼(180)와 P형 금속 범퍼(170)의 크기에 따라 그 폭과 높이 및 형상이 매우 다양하게 변화될 수 있다. 본 실시예에서는, 기판(200)의 철부가 N영역이 되고, 기판의 요부가 P영역(A)이 된다. 이러한 형상의 기판(200)은 별도의 주형을 이용하여 제조될 수도 있고, 소정의 식각공정을 이용하여 제조될 수도 있다. 즉, 기판(200)상에 P영역을 노출시키는 마스크를 형성한 다음, 노출된 기판(200)의 일부를 제거하여 리세스된 P영역을 형성한다. 이후, 마스크를 제거하면 리세스된 P영역과 상대적으로 돌출된 N영역이 형성된다. 또한, 기계적 가공을 통해 리세스된 P영역을 형성할 수도 있다.
이후, 전체 구조상에 유전체막(210)을 형성한다. 이때, 기판(200)으로 도전성 물질을 사용하지 않을 경우에는 유전체막(210)을 형성하지 않을 수도 있다. 열 전도율의 향상을 위해 전기 전도성이 우수한 금속 기판을 사용할 경우, 유전체막(210)을 형성하여 충분한 절연 역할을 할 수 있도록 한다.
유전체막(210) 상에 인접한 N영역과 P영역을 하나의 쌍으로 연결하는 전극패턴들(230)을 형성한다. 스크린 인쇄 방법으로 전극패턴들(230)을 형성하거나, 전극층을 증착한 후, 사진 및 식각공정을 사용하여 패턴닝하여 전극패턴들(230)을 형성할 수 있다.
발광다이오드 칩(1000)의 P형 금속범퍼(170)가 P영역 상의 전극패턴(230)에 본딩되고, N형 금속범퍼(180)가 N영역 상의 전극패턴(230)에 본딩되므로써, 상기 발광다이오드 칩(1000)과 서브 마운트 기판(2000)이 본딩된다. 이때, 상기 발광다이오드 칩(1000)의 발광셀들이 전극패턴들(230)에 의해 직렬 연결되어, 직렬접속된 발광셀 어레이를 형성한다. 상기 직렬접속된 발광셀 어레이의 양단에 P형 본딩패드(240)와 N형 본딩패드(250)가 위치하여 본딩와이어들에 각각 연결된다.
이때, 금속범프(170, 180)와 전극패턴들(230) 및 본딩 패드들(240, 250)은 다양한 본딩 방법을 통해 본딩될 수 있으며, 예컨대 공융온도를 이용한 공융(Eutectic)법을 통해 본딩될 수 있다.
이때, 직렬 접속되는 발광셀의 개수는 사용하고자 하는 전원 및 사용 전력에 따라 다양하게 변화될 수 있으며, 도 17a 및 도 17b를 참조하여 설명한 바와 같은 개수로 형성될 수 있다.
도 18b를 참조하면, 도 18a와 같이 기판(110) 상에 복수개의 발광셀들이 배열되는 것이 아니라, 개개의 발광셀(100a 내지 100c)이 서브 마운트 기판(2000) 상에 별개로 본딩될 수 있다. 또한, 도 18a의 발광다이오드 칩(1000)에서 레이저를 사용하여 기판(110)을 분리하거나, 화학기계적연마기술을 사용하여 상기 기판(110)을제거할 수 있다. 이때, 인접한 발광셀(100a 내지 100c)의 N형 금속 범퍼(170)와 P형 금속범퍼(180)가 서브 마운트 기판(2000)에 형성된 전극패턴들(230)에 본딩되어 상기 발광셀들이 전기적으로 직렬 연결된다.
도 18c를 참조하면, 다수의 N영역과 P영역이 정의된 평평한 기판(200) 상에 인접한 N영역(A)과 P영역(B)을 각각 연결하는 전극패턴들(230)을 형성한 다음, 발광다이오드 칩(1000)을 서브 마운트 기판(2000)에 실장할 수 있다. 즉, 도 18a와 달리, 소정의 패턴이 형성되지 않은 기판(200)상에 전극패턴들(230)을 형성한 다음, 발광다이오드 칩(1000)의 인접한 발광셀의 N형 금속 범퍼(170)와 P형 금속 범퍼(180)가 전기적으로 연결되도록 할 수 있다.
또한, 발광다이오드 칩(1000)내의 발광셀에 N형 및 P형 금속 범퍼(170, 180)를 형성하지 않고, 서브 마운트 기판(2000) 상의 N영역(B) 및 P영역(A)에 각각 금속범퍼(170, 180)를 형성할 수도 있다. 이때, 금속범퍼(170, 180)와 본딩되기 위해 N형 및 P형 반도체층(130, 150) 상에 소정의 금속전극(미도시)이 더 형성될 수도 있다.
또한, 본 발명에서는 가정용 전원에서 사용하기 위해 상기 발광다이오드 칩(1000) 내에 별도의 브리지 회로를 구성할 수 있다. 또한, 상기의 직렬접속된 발광셀 어레이들을 두개 이상 형성되도록 하여 이들을 병렬연결하여 가정용 전원으로 구동시킬 수 있다.

Claims (15)

  1. 발광 다이오드 칩이 탑재된 히트싱크;
    상기 히트싱크에 지지링을 통해 연결되고 상기 히트싱크의 일측에 배치된 제1 연결리드;
    상기 히트싱크와 분리되어 상기 히트싱크의 타측에 배치된 제2 연결리드; 및
    상기 히트싱크, 제1 연결리드 및 제2 연결리드를 고정하는 패키지 본체를 포함하고,
    상기 히트싱크의 하부면은 상기 패키지 본체의 하부에서 노출되고, 상기 히트싱크의 측면 일부가 상기 패키지 본체에 결합되어 고정된 발광다이오드 패키지.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 발광 다이오드 칩을 덮는 몰딩 부재를 더 포함하는 발광다이오드 패키지.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 몰딩 부재 내에 함유된 형광체를 더 포함하되,
    상기 몰딩 부재는 제1 몰딩 부재 및 제2 몰딩 부재를 포함하는 다중 몰딩 부재이고,
    상기 형광체는 상기 제1 또는 제2 몰딩 부재 내에 함유된 발광다이오드 패키지.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 몰딩부재와 상기 발광다이오드 칩 사이에 위치하는 형광체를 더 포함하는 발광다이오드 패키지
  5. 청구항 3 또는 청구항 4에 있어서, 상기 형광체는 황색 또는 적색 형광체를 포함하는 발광다이오드 패키지.
  6. 청구항 1 내지 청구항 4의 어느 한 항에 있어서,
    상기 발광다이오드 칩이 탑재된 탑재면과 상기 제2 연결리드의 와이어를 본딩하기 위한 본딩면의 높이가 서로 다른 발광다이오드 패키지.
  7. 청구항 1 내지 청구항 4의 어느 한 항에 있어서,
    상기 패키지 본체는 렌즈 수용홈을 갖는 발광다이오드 패키지.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 패키지 본체는 상기 제2 연결리드를 노출시키는 개구부를 갖는 발광다이오드 패키지.
  9. 청구항 1 내지 청구항 4의 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 연결리드를 관통하는 관통홀을 포함하고, 상기 관통홀은 상기 패키지 본체의 일부를 수용하는 발광다이오드 패키지.
  10. 청구항 1 내지 청구항 4의 어느 한 항에 있어서,
    상기 패키지 본체는 몰딩 공정 중에 공기를 배출하기 위한 노치를 포함하는 발광다이오드 패키지.
  11. 청구항 1 내지 청구항 4의 어느 한 항에 있어서,
    상기 지지링은 상기 히트싱크의 측면을 감싸도록 상기 히트싱크에 연결된 발광다이오드 패키지.
  12. 청구항 1 내지 청구항 4의 어느 한 항에 있어서,
    상기 발광 다이오드 칩은 교류전원을 이용하여 구동되는 직렬 접속된 발광셀 어레이를 갖는 발광다이오드 패키지.
  13. 청구항 1 내지 청구항 4의 어느 한 항에 있어서,
    상기 발광 다이오드 칩은 히트싱크 상에 플립칩 본딩되어 있는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 패키지.
  14. 청구항 1 내지 청구항 4의 어느 한 항에 있어서,
    상기 발광 다이오드 칩 내에 형성되고, 발광 다이오드 칩에 입력되는 교류 전류를 정류하는 정류부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 패키지.
  15. 삭제
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KR20050031705A (ko) * 2003-09-30 2005-04-06 서울반도체 주식회사 다색 발광다이오드 패키지 및 다색 발광다이오드 시스템

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