KR20040075738A - 발광 장치 - Google Patents

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KR20040075738A
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도요다 고세이 가부시키가이샤
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Abstract

발광 장치는 전극 형성면의 대향측에 제공된 발광면으로부터 광을 방사하는 반도체 발광 소자와, 와이어를 통해 전극 형성면 상에 형성된 전극에 전기적으로 접속되는 리드 프레임과, 발광면에 광학적으로 접속되고 그의 3차원 형상에 기초하는 광 분배 특성을 갖는 투명 구조부와, 반도체 발광 소자 및 투명 구조부를 밀봉하는 투광성 수지부를 갖는다.

Description

발광 장치{LIGHT EMITTING APPARATUS}
본 출원은 그 전체 내용이 본원에 참조로서 관련되는 일본 특허 출원 제2003-043109호에 기초한다.
본 발명은 발광 장치에 관한 것으로서, 특히 전극 형성면의 대향측에 제공된 발광면으로부터 광을 방사하는 반도체 발광 소자(플립-칩 접합형 LED 칩)를 사용하는 발광 장치에 관한 것이다.
일본 특허 공개 평10-190065호(이하, 종래 기술 1이라 함)에는 LED 칩으로부터 방출된 광이 형광체에 의해 파장 변환되는 발광 장치가 개시되어 있다(종래 기술 1의 도2 참조).
도1은 종래 기술 1에 개시된 발광 장치(20)를 도시하는 단면도이다. 발광 장치(20)는 패키지(21)의 오목부(22)에 수용된 LED 칩(23)과, 투광성 수지로 형성되고 오목부(22) 내에 매설되는 제1 코팅부(24) 및 제2 코팅부(25)와, 패키지(21)의 외부로 노출되는 외부 전극(26)과, 외부 전극(26)과 LED 칩(23)을 전기적으로 접속시키는 본딩 와이어(27)로 구성된다. 제2 코팅부(25)는, LED 칩(23)으로부터 방출된 가시광을 흡수하고 그로부터 파장 변환된 광을 방사하는 형광체(25A)를 포함한다. 따라서, LED 칩(23)으로부터 방출된 광을 파장 변환함으로써, 다른 색을 갖는 가시광이 얻어질 수 있다. 예를 들면, 청색 LED 칩(23)으로부터 방출된 청색 광이, 청색 광을 흡수하여 그 후 황색 광을 방사하는 형광체(25A)를 포함하는 제2 코팅부(25)를 통과하면, 청색 광 및 파장 변환된 황색 광이 혼합되고, 따라서 보색으로서 백색 광이 얻어질 수 있다.
일본 특허 공개 제2002-22222호(이하, 종래 기술 2라 함)에는, 광이 전극 형성면에 대향하는 투광성 기판측으로부터 방사되는 다른 발광 장치가 개시되어 있다(종래 기술 2의 도1 참조).
도2는 종래 기술 2에 개시된 발광 장치(30)를 도시하는 단면도이다. 발광 장치(30)는 반사 호온(31A, 31B)을 갖는 한 쌍의 리드 프레임(31)과, GaN계 발광층(32B)이 사파이어와 같은 투광성 기판(32A) 상에 형성되어 있는 LED 칩(32)과, LED 칩(32)의 투광성 기판(32A)에 접촉하여 배치된 파장 변환 소자(33)와, 리드 프레임(31), LED 칩(32) 및 파장 변환 소자(33)를 덮도록 성형된 투광성 밀봉 재료(34)로 구성된다.
반사 호온(31A, 31B)은 반사 프레임의 전체 내주연 상에 파장 변환 소자(33)를 고정하기 위한 결합 클로(claw)(31c, 31d)를 갖는다. 이들 반사 호온은 결합 클로(31c, 31d)에 의해 파장 변환 소자(33)의 시트형 기부막(34A)을 가압하여 이를 확실히 고정한다.
LED 칩(32)은 범프(도시 생략)를 통해 반사 호온(31A, 31B)의 저부면(31a, 31b)과 전기적으로 접속되는 전극(32a, 32b)을 갖는다.
파장 변환 소자(33)는 기부막(33A)과, 기부막(33A) 상에 형성된 파장 변환층(33B)으로 구성되고, 파장 변환층(33B)은 파장 변환 재료와 수지 결합제를 균일하게 혼합하여 기부막(32A) 상에 도포하고 그 후 경화함으로써 형성된다. 파장 변환 소자(33)는 반사 호온(31A, 31B) 내에 배치되어, 파장 변환 소자(33B)가 LED 칩(32)의 투광성 기판(32A)에 접촉되도록 한다.
상기 발광 장치에서, LED 칩의 투광성 기판측으로부터 광을 취출함으로써 광 방사 효율이 향상될 수 있다. 또한, 파장 변환 재료를 층으로서 형성함으로써, 파장 변환의 균일화 및 효율이 향상될 수 있다. 따라서, 파장 변환의 불균일에 의해 발생되는 방출 색의 불균일을 상당히 감소시킬 수 있다.
그러나, 종래의 발광 장치는 이하의 문제점을 갖는다.
(1) 종래 기술 1에 개시된 발광 장치(20)에서, 제2 코팅부(25)의 중심부는 에지부보다 두껍게 형성된다. 따라서, 형광체가 광의 방사를 방해한다. 또한, LED 칩(23) 상에 형성된 전극(도시 생략)이 광의 방사를 방해한다. 따라서, 와이어 본딩 구조에서, 광 방사 효율이 저하되기 때문에, 충분한 광도를 얻기 곤란하다.
(2) 종래 기술 2에 개시된 발광 장치(30)에서, 범프 형성, 접합면의 반전 및 위치 결정 단계가 LED 칩의 실장시에 요구된다. 따라서, 제조 공정이 복잡하고 범프 형성 및 위치 결정 단계가 고정밀도를 필요로 한다. 또한, 고가의 플립-칩 본더(bonder)가 프로세스를 수행하기 위해 요구된다. 제조 비용이 증가된다.
따라서, 종래 기술 1에 개시된 와이어 본딩 구조는 제조의 관점에서는 장점이 있다. 그러나, 종래 기술 1(와이어 본딩 구조)은 광 방사 효율의 저하에 기인하여 충분한 광도를 얻기가 곤란한 문제점을 갖는다.
본 발명의 목적은 와이어 본딩 구조를 가지면서 높은 광 방사 효율을 제공할 수 있는 발광 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 태양에 따르면, 발광 장치는,
전극 형성면의 대향측에 제공된 발광면으로부터 광을 방사하는 반도체 발광 소자와,
와이어를 통해 전극 형성면 상에 형성된 전극에 전기적으로 접속된 리드 프레임과,
발광면과 광학적으로 접속되고 그의 3차원 형상에 기초한 광 분배 특성을 갖는 투명 구조부와,
반도체 발광 소자 및 투명 구조부를 밀봉하는 투광성 수지부를 포함한다.
본 발명의 다른 태양에 따르면, 발광 장치는,
전극 형성면의 대향측에 제공된 발광면으로부터 광을 방사하는 반도체 발광 소자와,
와이어를 통해 전극 형성면 상에 형성된 전극에 전기적으로 접속된 리드 프레임과,
발광면과 광학적으로 접속되고 그의 3차원 형상에 기초한 광 분배 특성을 갖는 투명 구조부와,
반도체 발광 소자와 투명 구조부를 밀봉하고, 반도체 발광 소자로부터 방출된 광을 파장 변환하는 형광체를 구비하는 투광성 수지부를 포함한다.
본 발명에 따른 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 하기에 설명한다.
도1은 종래 기술 1에 개시된 종래의 발광 장치를 도시하는 단면도.
도2는 종래 기술 2에 개시된 다른 발광 장치를 도시하는 단면도.
도3은 본 발명의 제1 바람직한 실시예의 발광 장치(1)를 도시하는 단면도.
도4는 제1 실시예의 발광 장치의 부분을 도시하는 단면도.
도5는 본 발명의 제2 바람직한 실시예의 발광 장치의 부분을 도시하는 단면도.
도6은 본 발명의 제3 바람직한 실시예의 발광 장치의 부분을 도시하는 단면도.
도7은 본 발명의 제4 바람직한 실시예의 발광 장치의 부분을 도시하는 단면도.
도8은 본 발명의 제5 바람직한 실시예의 발광 장치의 부분을 도시하는 단면도.
도9는 본 발명의 제6 바람직한 실시예의 발광 장치의 부분을 도시하는 단면도.
도10은 본 발명의 제7 바람직한 실시예의 발광 장치의 부분을 도시하는 단면도.
도11은 본 발명의 제8 바람직한 실시예의 발광 장치의 부분을 도시하는 단면도.
도12는 본 발명의 제9 바람직한 실시예의 발광 장치의 부분을 도시하는 단면도.
도13a 내지 도13c는 본 발명의 제10 바람직한 실시예의 발광 장치의 부분을 도시하는 단면도.
도14는 본 발명의 제11 바람직한 실시예의 발광 장치의 부분을 도시하는 단면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1: 발광 장치
2A: 리드 프레임
2B: 컵
2a: 반사면
3: LED 칩
3A: 사파이어 기판
3B: 버퍼층
4: 접착제층
5: 투명 구조부
6: Ag 페이스트
7: 본딩 와이어
8: 투광성 수지부
9: 투명 에폭시 수지부
20: 발광 장치
21: 패키지
22: 오목부
23: LED 칩
30: 발광 장치
31: 리드 프레임
33: 파장 변환 소자
도3은 본 발명의 제1 바람직한 실시예의 발광 장치(1)를 도시하는 단면도이다. 발광 장치(1)는 금속 재료의 리드 프레임(2A, 2C)과, LED 칩(3)을 수용하기 위해 리드 프레임(2A)의 팁에 형성된 컵(2B)과, 투광성 접착제층(4)을 통해 LED 칩(3)에 접합된 투명 구조부(5)와, 투명 구조부(5)를 컵(2B)의 저부에 고정하는 Ag 페이스트(6)와, LED 칩(3)의 전극과 리드 프레임(2A, 2C) 사이를 전기적으로 접속하는 본딩 와이어(7)와, LED 칩(3)과 투명 구조부(5)를 밀봉하기 위해 컵(2B)에 충전되는 투광성 수지부(8)와, 리드 프레임(2A, 2C)과 본딩 와이어(7)를 일체로 몰딩하는 투명 에폭시 수지부(9)로 구성된다.
리드 프레임(2A, 2C)은 양호한 열전도성을 갖는 구리 합금과 같은 금속 재료로 이루어진다. 컵(2B)은 그 내부면 상에 형성된 반사면(2a)을 갖는다.
LED 칩(3)은, 예를 들면 GaN, GaAlN, InGaN 및 InGaAlN 또는 ZnSe와 같은 질화 갈륨계 화합물 반도체로 이루어지고 450 내지 480nm의 파장을 갖는 청색계 광을 방출한다. LED 칩(3)은, 광이 주로 전극 형성면의 대향측의 사파이어 기판으로부터 취출되는 플립-칩 접합형 LED이다. 투명 구조부(5)는 접착제층(4)을 통해 사파이어 기판에 접합된다.
접착제층(4)은 접착에 의해 LED 칩(3)과 투명 구조부(5)를 광학적으로 접속하는 기능을 한다. 이 접착제층은 실리콘 수지, 에폭시 수지, 아크릴 수지 및 세라믹 페이스트와 같은 투명 접착제로 이루어질 수도 있다.
투명 구조부(5)는 직방체로 형성되고, SiO2, Al2O3, SiC, Si3N4, AlN, ZrO2, 보로실리케이트 유리 및 알루미노실리케이트 유리와 같은 투광성 재료로 이루어진다. 이 투명 구조부는 LED 칩(3)보다 큰 크기를 갖는다. 이 투명 구조부는 칩 두께의 절반 내지 칩의 짧은측의 길이의 두 배 범위의 두께를 갖는 것이 바람직하다. 투명 구조부(5)는 직방체 이외의 다른 3차원 형상을 가질 수도 있다.
투광성 수지부(8)는 에폭시 수지로 이루어지고 황색 형광체로서 Ce:YAG(이트륨-알루미늄-가넷)을 포함한다. 이 투광성 수지부는 에폭시 수지 이외에, 경화 후에 투명하게 되는 실리콘 수지로 이루어질 수도 있다.
투명 에폭시 수지부(9)는 LED 칩(3) 및 컵(2B)으로부터 상향으로 방사된 광을 집광하기 위해 램프 형상을 갖도록 성형된다.
도4는 제1 실시예의 발광 장치의 부분을 도시하는 단면도이다. 도4에는,LED 칩(3) 주위의 투광성 수지부(8)가 생략되어 있다. LED 칩(3)은 사파이어 기판(3A), Al 버퍼층(3B), n-형 반도체층(3C), n-전극(3D), p-형 반도체층(3E), 발광층을 포함하는 다중층(3F) 및 p-전극(3G)으로 구성된다. 본딩 와이어(7)는 n-전극(3D)과 p-전극(3G)에 접합된다. n-전극(3D)과 p-전극(3G)은 각각 그를 통해 광이 투과되지 않는 두께를 갖는다.
발광 장치(1)의 제조시에, 먼저 구리 합금의 금속 재료가 리드 프레임(2A, 2C)의 형상을 제공하도록 천공되고, 다음 컵(2B)이 압침법에 의해 리드 프레임(2A) 상에 형성된다. 다음, 투명 구조부(5)가 Ag 페이스트(6)를 통해 컵(2B)에 접합된다. 다음, LED 칩(3)은 그 사이에 도포된 접착제층(4)을 통해 투명 구조부(5)에 접합된다. 다음, 본딩 와이어(7)가 n-전극(3D)과 리드 프레임(2A) 사이 및 p-전극(3G)과 리드 프레임(2C) 사이를 전기적으로 접속시키도록 접합된다. 다음, 형광체를 포함하는 에폭시 수지를 컵(2B) 내에 주입하고 이를 경화함으로써, 투광성 수지부(8)가 형성된다. 다음, 리드 프레임(2A, 2C)을 유지하면서 투명 에폭시 수지부(9)가 형성되는 금속 몰드로 상향으로 이동된다. 다음, 리드 프레임(2A, 2C)을 금속 몰드에 위치시키고 이를 그 내부에 삽입한 후에, 투명 에폭시 수지부(9)가 금속 몰드 내로 주입된다. 에폭시 수지를 경화한 후, 발광 장치(1)가 금속 몰드의 외부로 취출된다.
LED 칩(3)을 리드 프레임(2A) 상에 실장할 때, LED 칩(3)은 투명 구조부(5)에 미리 접합될 수도 있다. 예를 들면, 투명 구조부(5)가 웨이퍼형 기부를 절단하여 형성되면, LED 칩(3)은 기부에 부착될 수도 있다. 이 경우, 기부를 미리 정해진 크기의 부분으로 절단함으로써, LED 칩(3)과 투명 구조부(5)가 일체로 부착된 칩부가 얻어진다. 칩부는 Ag 페이스트(6)를 통해 리드 프레임(2A)에 접합된다. 이 방식으로, LED 칩(3)과 투명 구조부(5)가 한 단계에 의해 리드 프레임(2A) 상에 동시에 실장될 수 있다.
이하, 제1 실시예의 발광 장치의 작동을 설명한다.
구동 섹션(도시 않음)이 LED 칩(3)의 n-전극(3D) 및 p-전극(3G)에 구동 전압을 인가한다. 다중층(3F)은 구동 전압에 기초하여 평면형 방출에 의해 광을 방출한다. 다중층(3F)으로부터 방출된 광은 주로 사파이어 기판(3A)을 통과하여, 투명 구조부(5)에 입사한다. 투명 구조부(5)는 내부에 입사된 광의 일부를 반사하고, 그 후 이를 그의 측면 및 LED 칩(3)으로의 접합면에 근접한 상부면으로부터 배출한다. 투명 구조부(5)로부터 배출된 광의 일부는 투광성 수지부(8)의 형광체에 인가된다. 형광체는 인가된 광에 의해 여기되고, 550 내지 580nm의 파장을 갖는 여기광을 방사한다. 이 여기광은 투명 수지부(5)로부터 방사된 광과 혼합되어 백색광을 제공한다. 백색광은 컵(2B)의 반사면(2a) 상에 반사되고, 다음 투명 에폭시 수지부(9)로 상향으로 방사된다.
전술한 제1 실시예의 발광 장치는 이하의 효과를 갖는다.
(1) 직방체의 투명 구조부(5)가 접착제층(4)을 통해 사파이어 기판에 접합되고 컵(2B)에 고정되기 때문에, LED 칩(3)이 본딩 와이어(7)를 통해 리드 프레임(2A, 2C)에 용이하게 접속될 수 있다. 또한, 플립-칩 접합의 경우 범프 형성 단계 또는 LED 칩 실장 단계에서 요구되는 정확한 위치 결정이 필요하지 않기 때문에, 제조공정이 단순화될 수 있다. 단순화된 제조 공정에 의해, 제조 비용이 저감될 수 있고 생산성이 향상될 수 있다.
(2) 광은 투명 구조부(5)를 통해 방사되기 때문에, 발광 밀도가 낮아지고 자체로 LED 칩(3)과 상이한 광 분배 특성이 얻어질 수 있다. 따라서, 광은 투광성 수지부(8)의 형광체에 효율적으로 인가될 수 있다. 이에 의해, 파장 변환된 황색광이 청색광과 균일하게 혼합되어, 이에 의해 방출 색의 불균일이 방지될 수 있다.
(3) 발광 면적은 투명 구조부(5)에 의해 확대되기 때문에, LED 칩을 형광체로 덮음으로써 발생되는 광 차폐 효과가 감소될 수 있고, 이에 의해 광도가 향상될 수 있다.
전술한 제1 실시예에서, 발광 장치(1)는 불투명 n-전극(3D) 및 p-전극(3G)을 사용하였지만, n-전극(3D) 및 p-전극(3G)은 투명할 수도 있고 LED 칩(3)은 투광성 기판을 구비할 수도 있다.
도5는 본 발명의 제2 바람직한 실시예의 발광 장치의 부분을 도시하는 단면도이다. 제1 실시예의 발광 장치(1)와는 달리, 제2 실시예의 발광 장치(1)는, 투명 구조부(5)가 광 확산 재료로서 혼합된 알루미나 등의 백색 필러(4a)를 갖는 접착제층(4A)(접착성 수지로 구성됨)을 통해 컵(2B)에 접합되도록 구성된다. 동일 부품은 제1 실시예에서 사용된 동일 도면 부호로 나타내고, 그 설명은 생략한다.
제2 실시예에서, 제1 실시예의 효과에 부가하여, 투명 구조부(5)의 저부에서의 광 학산 특성이 접착제층(4A) 내로 혼합된 광 확산 재료에 의해 변경될 수 있다. 더욱이, Ag 페이스트(6) 대신에 백색 필러가 내부에 혼합된 접착성 수지(백색페이스트) 또는 투명 접착성 수지(투명 페이스트)를 사용함으로써, 안정한 광도가 장기간에 걸쳐 얻어질 수 있다. 이는 Ag 페이스트의 경우, Ag 필러가 가열 또는 LED로부터 방사된 광에 의해 산화되어 반사율이 시간 경과에 따라 열화되기 때문이다.
도6은 본 발명의 제3 바람직한 실시예의 발광 장치의 부분을 도시하는 단면도이다. 제2 실시예의 발광 장치(1)와는 달리, 제3 실시예의 발광 장치(1)는, 투명 구조부(5)가 내부에 혼합된 투광성 수지부(8)에 포함된 것과 동일한 종류의 황색 형광체(4b)를 갖는 접착제층(4A)(접착성 수지로 구성됨)을 통해 컵(2B)에 접합되도록 구성된다. 동일 부품은 제2 실시예에 사용된 동일한 도면 부호로 나타내고, 그 설명은 생략한다.
제3 실시예에서, 제1 실시예의 효과에 부가하여, 여기광은 접착제층(4A)의 황색 형광체(4b)로부터 또한 방사될 수 있다. 따라서, 투광성 수지부(8)에 혼합된 형광체의 양이 감소될 수 있고, 이에 의해 광 방사 효율이 더욱 향상되어 광도가 증가될 수 있다. 이는 투광성 수지부(8)에 혼합된 형광체에 의해 발생하는 광 차폐 효과가 감소될 수 있기 때문이다. 또한, 투명 구조부(5)의 저부에서의 광 확산 특성이 더욱 향상될 수 있다.
도7은 본 발명의 제4 바람직한 실시예의 발광 장치의 부분을 도시하는 단면도이다. 제2 실시예의 발광 장치(1)와는 달리, 제4 실시예의 발광 장치(1)는, LED 칩(3)이 대략 380nm의 파장을 갖는 자외광을 방출하고, 자외광에 의해 여기되는 적색 형광체(4c), 청색 형광체(4d) 및 녹색 형광체(4e)가 백색 광을 방사하는데 사용되고, 적색 형광체(4c)는 접착제층(4)에 혼합되고, 청색 형광체(4d) 및 녹색 형광체는 투광성 수지부(8)에 혼합되도록 구성된다. 동일 부품은 제1 및 제2 실시예에 사용된 동일한 도면 부호로 나타내고, 그 설명은 생략한다.
적색 형광체(4c)는, 예를 들면 Y(P,V)O4:Eu 또는 Y2O2S:Eu이다.
청색 형광체(4d)는, 예를 들면 (Ba, Ca, Mg)10(PO4)6C12:Eu 또는 Sr2P2O7:Eu이다.
녹색 형광체(4e)는, 예를 들면 (Ba, Mg)2Al16C27:Eu 또는 BaMgAl16C27:Eu이다.
제4 실시예에서, 제1 실시예의 효과에 부가하여, 투광성 수지부(8)에 혼합된 형광체의 양은 최저 여기 효율을 갖는 적색 형광체(4c)를 접착제층(4A)에 혼합함으로써 감소될 수 있고, 이에 의해 광 방사 효율이 더욱 향상되어 광도가 증가될 수 있다. 형광체의 증착과 관련하여, 적색, 청색 및 녹색 형광체 중 적어도 하나가 접착제층(4A)에 선택적으로 혼합될 수도 있고, 나머지는 투광성 수지부(8)에 혼합될 수도 있다. 또한, 적색, 청색 및 녹색 형광체가 투광성 수지부(8)에 혼합될 수도 있다.
도8은 본 발명의 제5 바람직한 실시예의 발광 장치의 부분을 도시하는 단면도이다. 제1 실시예의 발광 장치(1)와는 달리, 제5 실시예의 발광 장치(1)는, 투명 구조부(5)가 저부에 형성된 미소 불균일면(5A)을 갖고, 알루미늄 박막으로서 약 1500Å의 두께를 갖는 반사막(5B)이 제공되도록 구성된다. 동일 부품은 제1 실시예에 사용된 동일한 도면 부호로 나타내고, 그 설명은 생략한다.
제5 실시예에서, 제1 실시예의 효과에 부가하여, 투명 구조부(5)의 저부에서의 광 확산 특성 및 반사율은 미소 불균일면(5A) 및 광 반사막(5B)의 형상에 기초하여 더욱 향상될 수 있다. 또한, 투명 구조부(5)가 광 확산 구조 및 광 반사막을 갖기 때문에, Ag 페이스트는 컵(2B)에 투명 구조부(5)를 접합하는데 사용될 수도 있다.
도9는 본 발명의 제6 바람직한 실시예의 발광 장치의 부분을 도시하는 단면도이다. 제1 실시예의 발광 장치(1)와는 달리, 제6 실시예의 발광 장치(1)는, 투명 구조부(5)가 전방, 후방, 우측 및 좌측 방향에서 그 저부가 확대되는 사다리꼴 단면을 갖는 4개의 경사 평면(5a)을 갖도록 구성된다. 동일 부품은 제1 실시예에 사용된 동일한 도면 부호로 나타내고, 그 설명은 생략한다.
제6 실시예에서, 제1 실시예의 효과에 부가하여, 광은 경사 평면(5a)의 형상에 기초하여 수평 및 수직 방향으로 효율적으로 방사될 수 있다. 투명 구조부(5)는 제3 실시예에서 설명한 바와 같이 저부에 미소 불균일면 및 광 반사면을 가질 수도 있다.
도10은 본 발명의 제7 바람직한 실시예의 발광 장치의 부분을 도시하는 단면도이다. 제6 실시예의 발광 장치(1)와는 달리, 제7 실시예의 발광 장치(1)는, 전방, 후방, 우측 및 좌측 방향에서 그 상부가 확대되는 역사다리꼴 단면을 갖는 4개의 경사 평면(5a)을 갖도록 구성된다. 동일 부품은 제6 실시예에 사용된 동일한 도면 부호로 나타내고, 그 설명은 생략한다.
제7 실시예에서, 제1 실시예의 효과에 부가하여, 광은 경사 평면(5a) 상의투명 구조부(5)를 통해 투과하는 광을 반사시킴으로써 상향으로 효율적으로 방사될 수 있다. 투명 구조부(5)는 제3 실시예에서 설명한 바와 같이 저부에 미소 불균일면 및 광 반사면을 가질 수도 있다.
도11은 본 발명의 제8 바람직한 실시예의 발광 장치의 부분을 도시하는 단면도이다. 제6 실시예의 발광 장치(1)와는 달리, 제8 실시예의 발광 장치(1)는 전방, 후방, 우측 및 좌측 방향에서 그 중심부가 확대되는 5각형 단면을 갖는 4개의 경사 평면(5b, 5c)을 갖도록 구성된다. 동일 부품은 제6 실시예에 사용된 동일한 도면 부호로 나타내고, 그 설명은 생략한다.
제8 실시예에서, 제1 실시예의 효과에 부가하여, 광은 경사 평면(5b, 5c)의 형상에 기초하여 수평 및 수직 방향으로 효율적으로 방사될 수 있다. 투명 구조부(5)는 제3 실시예에서 설명한 바와 같이 저부에 미소 불균일면 및 광 반사면을 가질 수도 있다.
도12는 본 발명의 제9 바람직한 실시예의 발광 장치의 부분을 도시하는 단면도이다. 제1 실시예의 발광 장치(1)와는 달리, 제9 실시예의 발광 장치(1)는, 투명 구조부(5)가 저부의 중심에 위치한 오목면과 오목면 상에 형성된 반사막(5B)을 갖도록 구성된다. 동일 부품은 제1 실시예에 사용된 동일한 도면 부호로 나타내고, 그 설명은 생략한다.
반사막(5B)은, 예를 들면 증착에 의해 형성된 알루미늄막이고, 광을 확산시키는데 효과적인 반사율 및 불균일성을 갖는 것이 바람직하다. 이 반사막은 스퍼터링과 같은 다른 성막법에 의해 형성될 수도 있다.
제9 실시예에서, 제1 실시예의 효과에 부가하여, 광은 투명 구조부(5)에 입사한 광을 반사막(5B) 상에 반사시킴으로써 투명 구조부(5)의 측면으로부터 상향으로 효율적으로 방사될 수 있다. 투명 구조부(5)는 제4 및 제5 실시예에서 설명한 바와 같이 사다리꼴 단면을 갖도록 형성될 수도 있고, 이에 의해 수평 및 수직 방향으로의 광 방사 효율이 향상될 수 있다.
도13a 내지 도13c는 본 발명의 제10 바람직한 실시예의 발광 장치의 부분을 도시하는 상면도이다. 제1 내지 제9 실시예에서 투명 구조부(5)는 도13a에 도시한 바와 같이 직방체형 또는 사다리꼴 단면을 갖지만, 다른 형상을 가질 수도 있다. 예를 들면, 도13b에 도시한 바와 같은 원형 형상 또는 도13c에 도시한 바와 같은 8각형 형상을 가질 수도 있고, 또는 요구 광 분배 특성 또는 용도에 따라 다른 형상을 가질 수도 있다.
도14는 본 발명의 제11 바람직한 실시예의 발광 장치의 부분을 도시하는 단면도이다. 제11 실시예에서, LED 칩(3)은 접착제층(4)을 통해 투명 구조부(5)에 접합되고, LED 칩(3)은 Au 범프(11A, 11B)를 통해 서브마운트 소자(10) 상에 플립-칩 장착된다. LED 칩(3) 상부에 배치된 투명 구조부(5)에 의해, 광 방사 효율이 향상될 수 있다. 동일 부품은 제1 실시예에 사용된 동일한 도면 부호로 나타내고, 그 설명은 생략한다.
서브마운트(10)는 n-형 실리콘 기판으로 이루어지고, LED 칩(3)을 정전기로부터 보호하기 위한 제너(Zener) 다이오드로서 작동한다. 이 서브마운트는 또한 Au 범프(11A)를 통해 p-전극(3G)에 접속된 n-전극(10A)과, p형 반도체층(10B)과,Au 범프(11B)를 통해 n-전극(3D)에 접속된 p-전극(10C)과, Au 페이스트(6)를 통해 컵(2B)과 전기적으로 접속된 n-전극(10D)과, n형 반도체층(10E)으로 구성된다.
제11 실시예에서, LED 칩(3)의 광 배출 표면은 플립-칩 접합에 의해 컵(2B)의 개방측에 배치되고, 투명 구조부(5)는 광 배출 표면으로서의 사파이어 기판(3A)의 표면에 접합된다. 이에 의해, 광은 투명 구조부(5)의 측면, 저부면 및 상부면으로부터 취출될 수 있고, 따라서 광 배출 면적이 확대될 수 있다.
LED 칩(3)이 플립-칩 접합된 발광 장치에서, 광원을 형광체로 덮음으로써 발생하는 광 차폐 효과는 LED 칩(3)의 광 배출 표면에 접합된 투명 구조부(5)에 의해 감소될 수 있다. 투명 구조부(5)는 광을 수직 상향으로 집광하는 특성을 제공하기 위해 상부에 램프 형상을 갖도록 형성될 수도 있다.
상기 실시예들에서, 발광 장치(1)는 리드 프레임 상에 장착되었지만, 기판(회로 기판) 상에 장착될 수도 있다.
형광체는 투광성 수지부(8) 대신에 투명 에폭시 수지부(9)에 포함될 수도 있다. 대안적으로, 형광체는 투명 에폭시 수지부(9) 및 투광성 수지부(8) 중 임의의 하나에 포함되지 않을 수도 있다.
LED 칩(3)은 청색 이외의 적색 또는 녹색의 가시광 또는 자외광을 방출할 수도 있다. 여기되는 형광체는 방사되는 광에 따라 선택될 수 있다.
본 발명은 완전하고 명료한 개시를 위해 특정 실시예에 대해 설명하였지만, 첨부된 청구범위는 이에 한정되는 것은 아니고 본원에 설명한 기본 개념 내에 있는 당 기술 분야의 숙련자들에게 실시될 수도 있는 모든 변형 및 변경 구성을 실시하는 것으로 해석되어야 한다.
본 발명에 의하면, 와이어 본딩 구조를 가지면서 높은 광 방사 효율을 제공할 수 있는 발광 장치가 제공된다.

Claims (9)

  1. 전극 형성면의 대향측에 제공된 발광면으로부터 광을 방사하는 반도체 발광 소자와,
    와이어를 통해 전극 형성면 상에 형성된 전극에 전기적으로 접속된 리드 프레임과,
    발광면과 광학적으로 접속되고, 그의 3차원 형상에 기초하는 광 분배 특성을 갖는 투명 구조부와,
    반도체 발광 소자 및 투명 구조부를 밀봉하는 투광성 수지부를 포함하는 발광 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 투명 구조부는 반도체 발광 소자의 길이보다 큰 수평 방향의 길이를 갖는 발광 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 투명 구조부는 반도체 발광 소자의 두께의 절반 내지 반도체 발광 소자의 짧은측의 길이의 두 배의 두께를 갖는 발광 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 투명 구조부는 광을 확산시키기 위한 미소 불균일면을 갖는 발광 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 투명 구조부는 그 표면 상에 형성된 반사층을 갖는 발광 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 리드 프레임 중 하나는 컵부를 갖고,
    상기 투명 구조부는 광 확산 재료가 내부에 혼합된 접착성 수지를 통해 컵부 상에 고정되는 발광 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 전극은 광을 투과하지 않는 발광 장치.
  8. 전극 형성면의 대향측에 제공된 발광면으로부터 광을 방사하는 반도체 발광 소자와,
    와이어를 통해 전극 형성면 상에 형성된 전극에 전기적으로 접속되는 리드 프레임과,
    발광면과 광학적으로 접속되고, 그의 3차원 형상에 기초하는 광 분배 특성을 갖는 투명 구조부와,
    반도체 발광 소자 및 투명 구조부를 밀봉하고, 반도체 발광 소자로부터 방출된 광을 파장 변환하는 형광체를 구비하는 투광성 수지부를 포함하는 발광 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 투광성 수지부는 두 개 이상의 종류의 형광체를 포함하는 발광 장치.
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