KR19990084106A - 고효율 엘이디 패키지 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기판이 투명한 GaN LED 반도체를 제조함에 있어서 LED의 전극 금속으로 반사율이 우수한 물질을 사용함으로써 LED 전극에서 흡수되는 광을 효과적으로 반사시킴으로써 활성층에서 방출된 빛을 최대한 외부로 끌어내어 광효율을 극대화하고 LED의 활성층에 가까운 전극을 서브마운트(submount)와 접하게 하고 LED 활성층에서 발생되는 열을 효과적으로 제거하는 기술이다.

Description

고효율 엘이디 패키지 제조 방법{Method of Manufacturing High Efficiency LED Package}

본 발명은 LED(Light Emitting Diode) 패키지 제조에 관한 것으로, 특히 고효율, 고출력 LED의 패키지의 제조에 관한 것이다.

도 1은 종래의 LED chip 및 LED 램프의 단면도이다.

부도체인 사파이어(Al2O3) 기판(2)을 사용하는 GaN LED의 경우 활성층(7)이 기판(2)의 위에 위치하고 (+) 전극(8)과 (-) 전극(9)이 모두 기판의 윗 방향에 위치한다. 이러한 LED chip은 홈이 파진 구조의 반사경을 가진 하나의 lead(4)에 Ag epoxy (3) 등으로 붙인다. 그 다음에 (+) 전극은 lead의 본체(4)에 Au wire로 연결하고 (-) 전극은 또 다른 lead(5)에 Au wire(6)로 연결한다. 전극의 연결이 완료되면 투명한 epoxy(1)로 molding 하여 lens를 구성한다. 도 1에서 종래의 LED chip은 (+) 전극으로 얇은 투명한 전극(8)을 사용하여 윗방향으로 방출되는 빛을 유효하게 외부로 끌어내는 방법을 사용한다. 이는 빛을 발생시키는 활성층이 오옴 접촉을 위한 전극의 바로 아래에 위치하기 때문이다. 그러나 얇은 투명 전극(11)을 사용함으로써 직렬 저항이 크고 또한 투명 전극의 투과도가 우수하지 못하므로 많은 양의 광이 손실된다. 도 2는 종래의 LED chip의 단면도 및 광 방출 특성를 보였다. 그림에서 보이듯이 활성층(10)에서 방출된 빛은 사방으로 퍼져나가게 된다. (+) 전극으로 사용된 투명전극에서 많은 빛의 손실이 일어난다.

또한 활성층이 기판의 위에 존재하므로 활성층에서 발생된 열이 잘 빠져나가지 못하는 단점도 있다.

또한 LED의 열방출 특성을 개선하기 위해서 사파이어 기판을 얇게 추가로 가공해야 하는 어려움도 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명의 고효율, 고출력 LED는 열전도가 우수한 submount를 사용하고 LED chip의 (+) 전극을 반사율이 우수한 금속을 사용하고 LED chip의 전극이 submount와 접하게 하여 열방출을 용이하게 하게한 LED 패키지 기술이다.

도 1은 종래의 LED chip 및 LED 패키지

도 2는 종래의 GaN LED chip의 단면도와 광 방출 특성

도 3은 본 발명에 따른 LED chip의 단면도와 광 방출 특성

도 4는 금속의 종류와 광파장에 따른 반사율 특성

도 5는 본 발명에 따른 LED chip과 submount를 집적한 단면도로 2개의 Au wire를 사용하는 구조

도 6은 본 발명에 따른 LED chip과 submount를 집적한 단면도로 1개의 Au wire를 사용하는 구조

도 7은 본 발명에 따른 LED chip과 submount를 집적한 단면도로 Au wire를 사용하지 않는 구조

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

2 : 기판 3 : Ag 에폭시

8, 11 : 투명 전극 7, 10 : 활성층

12 : 반사 특성을 가진 오옴 접촉 금속 13 : submount(서브마운터)

6, 17 : Au wire 18, 19 : viahole

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 고효율, 고출력 LED 패키지 방법은 LED의 p-전극 즉 (+) 전극으로 광 반사율이 우수한 금속을 사용하여 활성층에서 발생된 빛을 최대한 반사가 일어나도록 하고 한면에 모여 있는 (+), (-) 전극이 있는 면에 열전도도가 우수하고 전도성 또는 부도체의 submount를 부착하여 활성층에서 발생된 열이 효과적으로 방출되도록 한 것을 특징으로 한다.

도 3은 본 발명에 따른 LED chip의 단면도를 보였다. 종래의 LED chip과는 달리 p-형 전극으로 광반사율이 우수한 금속(12)을 오옴 접촉 금속으로 사용하여 금속 계면에서 광반사가 최대가 되도록 한다.

도 4는 금(Au) 계열의 금속과 알루미늄 계열 금속의 파장에 따른 광반사율을 보였다. 그림에서 보이듯이 일반적인 Au 계열의 금속은 청색과 녹색의 광파장, 특히 자외선 영역에서의 반사율이 급격히 줄어들어서 이러한 금속을 오옴 접촉 금속으로 사용할 경우 상당한 양의 빛이 이 금속에서 흡수된다. 그러나 알루미늄 계열의 금속을 오옴 접촉 금속으로 사용할 경우 녹색, 청색, 자외선 영역에서 반사율이 뛰어나다.

도 5는 도 3의 LED chip(16)을 열전도도가 우수한 부도체 submount(13)에 부착한 모양을 보였다. LED chip과 submount사이에는 이들의 접착을 용이하게 하기 위한 금속(15)을 위치시키고 submount 상에는 원하는 패턴의 금속 배선(14)을 한다. LED chip과 부도체의 submout을 접합한 다음에는 Au wire(17)를 사용하여 외부의 lead frame과 연결한다.

도 6은 하나의 Au wire를 사용하는 경우의 패키지 방법을 보였다. 도 6의 예는 (+) 전극을 형성하는 submount에 viahole(18)을 형성하여 submount의 바닥을 하나의 전극으로 활용하는 방법을 보였다.

도 7은 Au wire를 사용하지 않고 패키지 할 때의 방법을 보였다. 표면 실장형 소자의 구현에 용이한 구조이다.

(1) 기존 GaN LED의 (+) 전극인 투명한 전극을 광반사가 우수한 금속 전극을 사용함으로써 광효율을 증가시키고 오옴 저항을 줄일 수 있다.

(2) LED의 활성층을 열 전도도가 우수한 submount와 접합 시킴으로써 활성층에서의 열방출을 효과적으로 할 수가 있어서 높은 전류에서 구동이 가능하다.

Claims (8)

1. 고효율, 고출력 GaN LED를 제조함 있어서,

   상기 LED의 p-전극 즉 (+) 전극으로 광 반사율이 우수한 금속을 사용하는 단계와,

   상기 LED의 활성층에서 발생된 빛을 최대한 반사가 일어나도록 하고,

   상기 LED의 한면에 모여 있는 (+), (-) 전극이 있는 면에 열전도도가 우수하고 전도성 또는 부도체의 submount를 부착하여 LED 기판(사파이어)을 통해서 빛이 방출되게 하고,

   상기 활성층에서 발생된 열이 효과적으로 방출되도록 하고,

   submount를 반사경이 형성된 lead 에 집적하고 LED 광원 주위에 lens를 형성하여 빛을 집광하는 것을 특징으로 하는 패키지 방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 서브마운트는 BeO, Si, AlN, 세라믹 중 어느 하나를 사용하는 것을 특징으로 하는 고출력 LED 패키지 제조 방법.
3. 제1항에 있어서,

   p-형 오옴 금속으로 녹색, 청색, 자외선에서의 광반사율이 우수한 금속을 사용하는 방법.
4. 제1항에 있어서,

   상기 서브마운트로 전도성 Si을 사용하거나 viahole이 있는 부도체를 사용하는 것을 특징으로 하는 LED 패키지 제조 방법.
5. 제1항에 있어서,

   상기 p-형 오옴 금속으로 투명한 오옴 접촉 금속을 사용하고 그 위에 광반사율이 뛰어난 두꺼운 금속을 사용하는 제조 방법.
6. 제1항에 있어서,

   상기 LED chip 기판의 상면 및 측면을 AR(Anti Reflection) coating하여 광을 최대로 외부로 끌어내는 제조 방법.
7. 제1항에 있어서,

   상기 LED chip 기판의 상면 및 측면에 형광 물질을 도포하여 활성층에서 방출된 빛의 파장보다 긴 파장의 빛을 외부로 끌어내는 제조 방법.
8. 제1항에 있어서,

   여러 개의 상기 LED chip을 서브마운트에 array로 배치하는 방법.