KR20060129940A - 백색계 발광 다이오드 및 그 제조 방법 - Google Patents

백색계 발광 다이오드 및 그 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20060129940A
KR20060129940A KR1020060024847A KR20060024847A KR20060129940A KR 20060129940 A KR20060129940 A KR 20060129940A KR 1020060024847 A KR1020060024847 A KR 1020060024847A KR 20060024847 A KR20060024847 A KR 20060024847A KR 20060129940 A KR20060129940 A KR 20060129940A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
emitting diode
light
light emitting
fluorescent material
diode chip
Prior art date
Application number
KR1020060024847A
Other languages
English (en)
Inventor
조후쿠 가네키요
Original Assignee
이타쿠라, 도시오
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 이타쿠라, 도시오 filed Critical 이타쿠라, 도시오
Publication of KR20060129940A publication Critical patent/KR20060129940A/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/08—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
    • C09K11/77—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals
    • C09K11/7766—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals containing two or more rare earth metals
    • C09K11/7774—Aluminates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/08—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
    • C09K11/88—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing selenium, tellurium or unspecified chalcogen elements
    • C09K11/881—Chalcogenides
    • C09K11/883—Chalcogenides with zinc or cadmium
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B33/00—Electroluminescent light sources
    • H05B33/12—Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces
    • H05B33/14—Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces characterised by the chemical or physical composition or the arrangement of the electroluminescent material, or by the simultaneous addition of the electroluminescent material in or onto the light source
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/31—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L2224/32—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/321—Disposition
    • H01L2224/32151—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/32221—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/32245—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/31—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L2224/32—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/321—Disposition
    • H01L2224/32151—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/32221—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/32245—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
    • H01L2224/32257—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic the layer connector connecting to a bonding area disposed in a recess of the surface of the item
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/45001—Core members of the connector
    • H01L2224/45099—Material
    • H01L2224/451—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
    • H01L2224/45138—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/45144—Gold (Au) as principal constituent
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805—Shape
    • H01L2224/4809—Loop shape
    • H01L2224/48091—Arched
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/481—Disposition
    • H01L2224/48151—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/48221—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/48245—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
    • H01L2224/48247—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic connecting the wire to a bond pad of the item
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732—Location after the connecting process
    • H01L2224/73251—Location after the connecting process on different surfaces
    • H01L2224/73265—Layer and wire connectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/50—Wavelength conversion elements
    • H01L33/501—Wavelength conversion elements characterised by the materials, e.g. binder
    • H01L33/502—Wavelength conversion materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/50—Wavelength conversion elements
    • H01L33/501—Wavelength conversion elements characterised by the materials, e.g. binder
    • H01L33/502—Wavelength conversion materials
    • H01L33/504—Elements with two or more wavelength conversion materials
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B20/00—Energy efficient lighting technologies, e.g. halogen lamps or gas discharge lamps

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Led Device Packages (AREA)
  • Luminescent Compositions (AREA)

Abstract

본 발명은 청색광을 발광하는 발광 다이오드 칩으로부터의 청색광과, 이 발광 다이오드 칩으로부터의 청색광에 의한 여기 발광광에 의해 백색광을 얻는 백색계 발광 다이오드, 및 그 제조 방법에 관한 것이며, 종래의 YAG계 형광체를 이용한 발광 다이오드와 동등한 발광 휘도를 확보하면서도 백색의 재현 범위가 넓은 백색계 발광 다이오드, 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
발광 다이오드 칩(11)으로부터의 청색광에 의해 황녹색광을 여기 발광하는 제1 형광 재료, 및 발광 다이오드 칩(11)으로부터의 청색광에 의해 적색광을 여기 발광하는 제2 형광 재료의 2 종류의 형광 재료를 혼합한 형광체(12)를 갖는다.

Description

백색계 발광 다이오드 및 그 제조 방법{WHITE LIGHT-EMITTING DIODE AND MANUFACTURING METHOD THEREFOR}
도 1은 종래 공지의 녹색 발광 형광체의 여기 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 도시하는 도면.
도 2는 종래 공지의 적색 발광 형광체의 여기 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 도시하는 도면.
도 3은 본 발명의 백색계 발광 다이오드의 일실시예에 상당하는 상면 발광 타입의 백색계 발광 다이오드의 단면도.
도 4는 도 3에 도시하는 백색계 발광 다이오드의 제조 방법을 도시하는 흐름도.
도 5a는 제1 형광 재료의 여기광 스펙트럼을 도시하는 도면.
도 5b는 제1 형광 재료의 여기광 스펙트럼을 도시하는 도면.
도 6a는 제2 형광 재료의 여기광 스펙트럼을 도시하는 도면.
도 6b는 제2 형광 재료의 여기광 스펙트럼을 도시하는 도면.
도 7은 제1 형광 재료와 제2 형광 재료의 적절한 혼합 비율에 의해 얻어진 형광체를 파장 470 nm의 여기광으로 여기 발광시켰을 때의 백색광의 재현 범위를 도시하는 CIE 색도도.
도 8은 종래 공지의 YAG계 형광체를 이용하였을 때의 백색 발광 스펙트럼.
도 9는 표 2에 나타내는 시료 No.6의 형광체를 이용하였을 때의 백색 발광 스펙트럼의 일례.
도 10은 제2 실시예의 백색계 발광 다이오드의 단면도.
도 11은 제1 형광 재료와 제2 형광 재료의 적절한 혼합 비율에 의해 얻어진 제2 실시예에서의 형광체를 파장 470 nm의 여기광으로 여기 발광시켰을 때의 백색광의 재현 범위를 도시하는 CIE 색도도.
도 12는 제3 실시예의 백색계 발광 다이오드의 단면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1, 2, 3: 백색계 발광 다이오드
11, 21, 31: 발광 다이오드 칩
12, 22, 32: 형광체
23: 마운트 리드
231: 컵
24: 내측 리드
27: 도전성 와이어
본 발명은 백 라이트, 조명용 광원, 발광 디스플레이, 각종 인디케이터 등에 이용되는 백색계 발광 다이오드, 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
종래 일반적으로 백색계 발광 다이오드는 청색으로 발광하는 발광 다이오드 칩상에 그 빛의 일부를 여기원으로 하여 황녹색 내지 황색으로 여기 발광하는 형광체를 도포하고, 발광 다이오드 칩의 청색광과 형광체에 의한 황녹색 내지 황색의 여기 발광의 양광(兩光)으로부터 백색광을 얻고 있다. 여기서 백색계 발광이란, 일반적으로 그 파장이 400 nm부터 800 nm까지 균일하게 분포된 것을 말한다. 현재 실용화되고 있는 백색광용 형광체는 단일 형광체가 아니라, 2 종 또는 3 종 이상의 형광 재료를, 여기광 스펙트럼의 주 피크가 400 nm부터 530 nm까지인 빛의 일부를 흡수, 여기함으로써 백색으로 발광하도록 적당한 비율로 혼합한 것이다. 여기서, 파장이 445 nm부터 480 nm인 청색광 중 적어도 일부를 흡수하여 여기 발광하는 백색광용 형광체로서는 YAG(이트륨·알루미늄·가닛)계 형광체밖에 없는 현상이다. 그런데, 이 YAG계 형광체는 발광 색조가 한정되고, 백색계 발광 다이오드로서의 백색의 재현 범위가 좁은 것이 결점이다. 또한, 현재 가장 빠르게 보다 많이 실용화되어 산업계에 기여하고 있는 청색 발광 다이오드 칩(LED chip)에 대한 백색광용 형광체는 (Re1-rSmr)3(Al1-sGas)5O12:Ce, 0≤r≤1, 0≤s≤1, Re는 Y, Gd에서 선택되는 적어도 1 종인 YAG계 형광체(예컨대, 특허 문헌 1 및 2 참조.)이다.
또한, 특히 최근에는 자색, 근자외 발광 다이오드 칩을 이용하여 R(Red), G(Green), B(Blue) 형광체를 여기시키는 형식의 백색계 발광 다이오드의 연구가 번성하였다. 백색광용 형광체로서는 단파장, 즉 청색광보다 자색광에 의해 여기 발광하는 형광체가 개발하기 쉽고, 현재 시장에서 꽤 유통되어 있으나, 이러한 자색, 근자외 발광 다이오드 칩 자체가 청색 발광 다이오드 칩보다 휘도 면에서 뒤떨어지고, 백색계 발광 다이오드로서의 발광 효율이 매우 낮은 것이 난점이다.
다음에, 현재 실용화되어 있는 백색계 발광 다이오드의 일반적인 여기 광원, 발광 원리, 그 방법에 의한 장점 및 단점을 정리하면 다음 표 1과 같다.
[표 1]
방법 여기원 발광 원리 장점과 단점
LED 1개의 칩 청색 LED + YAG계 형광체 청색 LED 광으로 형광체(황색 발광)를 여기하여, LED의 청생광과 형광체의 황색광으로 백색을 얻음. 낮은 비용, 전원 회로가 간단함. 발광 효율이 낮음. 적색등의 연색성이 양호하지 않음.
자색, 근자외 LED + R, G, B 형광체 자색, 근자외 LED 광으로 형광체(R G, B)를 여기하여 단지 형광체로부터의 발광에 의해서만 백색을 얻음. YAG보다 변환 효율이 높음. 자색, 근자외 LED의 고효율화 필요.
LED 멀티 칩 청색 LED + 녹색 LED + 적색 LED 삼원색의 LED를 하나의 패키지에 실장하여 백색을 얻음. 고발광 효율(현상태에서 20 ml/W). 각각의 LED 칩에 대한 전원 회로가 필요하여 비용이 고가임. 연색성이 항상 양호하지 않음.
한편, 파장이 390 nm부터 410 nm인 청자색광 중 적어도 일부를 흡수하여 여기 발광하는 형광체, 즉 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 3 원색 동시 여기 발광에 의한 백색광용 형광체도 종래부터 존재하지만, 청자색 발광 다이오드 칩이 청색 발광 다이오드 칩보다 휘도(광도)가 낮고, 백색광용 형광체로서 특정 용도 대상으로만 채용되고 있다. 또한, 청자색 발광 다이오드 칩은 청색 발광 다이오드 칩에 비교하여 가격적으로도 고가이다.
[특허 문헌 1] 일본 특허 제2927279호 공보
[특허 문헌 2] 일본 특허 공개 2003-179259호 공보
본 발명은 상기 사정을 감안하여 종래의 YAG계 형광체를 이용한 발광 다이오드와 동등한 발광 휘도를 확보하면서도 백색의 재현 범위가 넓은 백색계 발광 다이오드, 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 해결하는 본 발명의 제1 백색계 발광 다이오드는 청색광을 발광하는 발광 다이오드 칩으로부터의 청색광과, 그 발광 다이오드 칩으로부터의 청색광에 의한 여기 발광광에 의해 백색광을 얻는 백색계 발광 다이오드에 있어서, 상기 발광 다이오드 칩으로부터의 청색광에 의해 황녹색광을 여기 발광하는 제1 형광 재료, 및 그 발광 다이오드 칩으로부터의 청색광에 의해 적색광을 여기 발광하는 제2 형광 재료의 2 종류의 형광 재료를 혼합한 형광체를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서 말하는 백색광이란, 반드시 이하에 도시하는 파장으로만 한정되는 것은 아니지만, 하나의 기준으로서 파장이 400 nm부터 800 nm까지 균일하게 분포된 빛을 말한다(이하, 동일). 또한 청색광이란, 마찬가지로 파장이 440 nm 이상 490 nm 이하인 빛을 말하고, 황녹색광이란, 마찬가지로 파장이 500 nm 이상 600 nm 이하인 빛을 말하며, 적색광이란, 마찬가지로 파장이 600 nm 이상 700 nm 이하인 빛을 말한다(이하, 동일).
본 발명의 제1 백색계 발광 다이오드에 의하면, 종래의 YAG계 형광체를 이용 한 백색계 발광 다이오드에 채용되는 청색광을 발광하는 발광 다이오드 칩을 이용할 수 있고, 종래의 YAG계 형광체를 이용한 발광 다이오드와 동등한 발광 휘도가 확보된다. 또한, 후술하는 실험 데이터로부터 알 수 있는 바와 같이 본 발명의 제1 백색계 발광 다이오드에 의하면 넓은 백색의 재현 범위를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 백색계 발광 다이오드에 있어서, 상기 제1 형광체 재료는 조성이 (Y1 -r, Gdr) 3Al5O12 : Cep, Tbq, (0<r<1), (0<p<5), (0.5<q<5)로 나타내는 것이며, 상기 제2 형광 재료는 조성이 ZnSe:pb로 나타내는 것인 것이 바람직하다.
여기서, 종래 공지의 녹색광 형광체 및 적색광 형광체에서의 피크 여기광 파장과 여기 발광 파장의 관계를 설명한다.
도 1은 종래 공지의 녹색 발광 형광체의 여기 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 도시한 도면이며, 도 2는 종래 공지의 적색 발광 형광체의 여기 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 도시한 도면이다.
도 1에는 조성이 (Zn, Cd) S:Cu, Al 또는 ZnS:Cu, Au, Al인 녹색광을 여기 발광하는 일반적인 녹색 발광 형광체의 스펙트럼 특성이 도시되어 있다. 이 도 1에 도시하는 바와 같이, 자색광 파장인 파장 254부터 365 nm, 피크 여기광(Excitation) 파장이 330 nm이며, 양호한 여기 발광(Emission)의 피크 파장은 514 nm이다.
한편, 도 2에는 조성이 Y2O2S:Eu인 적색광을 여기 발광하는 일반적인 적색광 형광체의 스펙트럼 특성이 도시되어 있다. 이 도 2에 도시하는 바와 같이, 자색광 파장인 파장 254부터 365 nm의 여기광에 대하여, 피크 여기광 파장이 330 nm이며, 양호한 여기 발광의 피크 파장은 624 nm이다.
도 1 및 도 2에 도시하는 그래프로부터, 종래의 일반적인 녹색, 적색의 각 형광체는 모두, 파장이 440 nm 이상 490 nm 이하인 청색 여기광으로는 여기되어 있지 않은 것을 알 수 있다.
본 발명의 백색계 발광 다이오드에서의 상기 형광체는 종래의 일반적인 녹색, 적색 각각의 형광체를 대신하는 것으로, 특히 황색 평가용 표준광(D65)(주광색)[상관색 온도: 6500 K, 색도도(Color Diagram) 좌표: x=0.3127, y=0.3290]을 얻을 수 있다. 또한 상기 p로 나타내는 계수와, 상기 q로 나타내는 계수를 조정함으로써, 여기 발광의 피크 파장을 바꿀 수 있고, 황녹색부터 적색까지의 발광 색조를 자유롭게 재현할 수 있다.
또한, 본 발명의 백색계 발광 다이오드에서, 상기 형광체에는 상기 제1 형광 재료와 상기 제2 형광 재료 외에 에폭시 수지도 혼합된 것이 바람직하고, 더 나아가서는 상기 형광체는 조성이(Y, Gd) 3Al5O12 : Ce, Tb인 상기 제1 형광 재료의 배합비를 YG(%)로 하며, 조성이 ZnSe: Pb인 상기 제2 형광 재료의 배합비를 R(%)로 한 경우,
YG+R=100(%) (수학식 1)
50(%)≤YG≤100(%) (수학식 2)
10(%)≤R≤50(%) (수학식 3)
상기 수학식 1 내지 상기 수학식 3에서 나타내는 어떠한 관계도 만족시키고, 또한 주요제와 경화제를 혼합한 액상의 에폭시 수지 및 실리콘 수지 중 한 수지인 액상 모체 수지의 중량 100 wt%에 대하여, 상기 제1 형광 재료와 상기 제2 형광 재료를 혼합한 혼합물이 2.0 wt% 이상 40 wt% 이하의 범위에서 배합되어 이루어지는 것이 보다 바람직하다.
상기 혼합물과 상기 액상 모체 수지의 혼합 비율을 조정함으로써, 원하는 색조의 백색광을 발광하는 백색계 발광 다이오드가 된다.
상기 목적을 해결하는 본 발명의 제2 백색계 발광 다이오드는 청색광을 발광하는 발광 다이오드 칩으로부터의 청색광과, 그 발광 다이오드 칩으로부터의 청색광에 의한 여기 발광광에 의해 백색광을 얻는 백색계 발광 다이오드에 있어서,
선단에 컵을 갖는 마운트 리드(mount lead)와,
상기 마운트 리드에 대향하여 배치된 내측 리드와,
상기 컵 안에 탑재된 청색광을 발광하는 발광 다이오드 칩과,
상기 내측 리드와 상기 발광 다이오드를 전기적으로 접속시키는 도전성 와이어와,
상기 컵 안에서 상기 발광 다이오드 칩을 덮는 것으로, 상기 발광 다이오드 칩으로부터의 청색광에 의해 황녹색광을 여기 발광하는 제1 형광 재료, 그 발광 다이오드 칩으로부터의 청색광에 의해 적색광을 여기 발광하는 제2 형광 재료, 및 에폭시 수지를 혼합한 형광체를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 해결하는 본 발명의 백색계 발광 다이오드의 제조 방법은 청색 광을 발광하는 발광 다이오드 칩으로부터의 청색광과, 그 발광 다이오드 칩으로부터의 청색광에 의한 여기 발광광에 의해 백색광을 얻는 백색계 발광 다이오드의 제조 방법에 있어서,
회로 패턴을 갖는 기체(基體) 위에 청색광을 발광하는 발광 다이오드 칩을 접착 고정하는 장착 공정과,
상기 기체 위에 접착 고정된 발광 다이오드 칩의 전극과 상기 기체의 회로 패턴을 전기적으로 접속시키는 접속 공정과,
상기 발광 다이오드 칩으로부터의 청색광에 의해 황녹색광을 여기 발광하는 제1 형광 재료, 이 발광 다이오드 칩으로부터의 청색광에 의해 적색광을 여기 발광하는 제2 형광 재료, 및 투명 몰딩용 에폭시 수지를 혼합한 형광체에 압력을 부가하여 타블릿(tablet) 형상의 형광체를 형성하는 타블릿 형성 공정과,
상기 접속 공정을 실시한 후에 발광 다이오드 칩을 덮도록, 상기 타블릿 형상의 형광체를 트랜스퍼 몰딩하는 몰드 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서 말하는 기체란, 프린트 기판의 다양한 다수의 층으로 도금되어 이루어지는 인쇄 회로 기판이나 리드 프레임 등을 말한다. 또한, 상기 장착 공정에서 발광 다이오드 칩을 접착 고정하기 위해 도전성 또는 비도전성의 접착제를 이용하더라도 좋다.
이하 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다.
도 3은 본 발명의 백색계 발광 다이오드의 일실시예에 상당하는 상면 발광 타입(TOP type)의 백색계 발광 다이오드의 단면도이다.
도 3에 도시하는 백색계 발광 다이오드(1)는 청색광을 발광하는 발광 다이오드 칩으로부터의 청색광과, 그 발광 다이오드 칩으로부터의 청색광에 의한 여기 발광광에 의해 백색광을 얻는 것이며, 발광 다이오드 칩(11)과 형광체(15)를 갖는다. 발광 다이오드 칩(11)은 GaN/SiC 반도체 구조를 갖는 질화물계 화합물이며, 청색광을 발광하는 것이다. 이 발광 다이오드 칩(11)에는 종래의 YAG계 형광체를 이용한 백색계 발광 다이오드에 채용되는 청색광을 발광하는 발광 다이오드 칩과 같은 것을 이용할 수 있고, 본 실시예의 백색계 발광 다이오드로는 종래의 YAG계 형광체를 이용한 백색계 발광 다이오드와 동등한 발광 휘도가 확보된다.
형광체(12)는 발광 다이오드 칩(11)으로부터의 청색광에 의해 황녹색광을 여기 발광하는 제1 형광 재료, 및 발광 다이오드 칩(11)으로부터의 청색광에 의해 적색광을 여기 발광하는 제2 형광 재료의 2 종류의 형광 재료를 혼합한 혼합물을, 주요제와 경화제를 혼합한 액상의 에폭시 수지(Epoxy Resin) 또는 실리콘 수지(Silicone Resin) [이하, 액상 모체 수지라고 칭함]에 혼합한 것이다.
또한, 도 3에 도시하는 백색계 발광 다이오드(1)는 그 외에 리드 프레임(13), 하우징(Housing) 케이스(14), 및 도전성 와이어(16)도 갖는다. 리드 프레임(13)은 도금된 회로 패턴을 갖는다.
여기서는 우선 이 백색계 발광 다이오드(1)의 제조 방법에 관해서 설명한다.
도 4는, 도 3에 도시하는 백색계 발광 다이오드의 제조 방법을 도시하는 흐름도이다.
우선, 장착 공정(단계 S1)이 실시된다. 장착 공정에서는 리드 프레임(13) 위에 발광 다이오드 칩(11)을 도전성 페이스트(은 페이스트)(15)의 접착제로 다이본딩하여 고정시킨다. 이 공정에서는 접착제가 경화하는 특성에 맞도록 일정한 온도 조건, 예컨대 100 내지 150 ℃의 온도로 30 분 내지 1 시간 정도 방치한다.
계속해서, 발광 다이오드 칩(11)의 전극과 리드 프레임(13)의 회로 패턴을 도전성 와이어(16)에 의해 전기적으로 접속시키는 접속 공정(단계 S2)이 실시된다.
또한, 타블릿 형성 공정(단계 S3)도 실시된다. 이 도 3에서는 타블릿 형성 공정(단계 S3)은 접속 공정이 실시된 후에 실시되지만 장착 공정이 실시되기 전이더라도, 장착 공정과 접속 공정 사이에서도, 또는 이들의 공정과 동시에 실시되더라도 좋다. 이 타블릿 형성 공정은 제1 형광 재료와 제2 형광 재료의 2 종류의 형광 재료를 혼합한 혼합물을, 액상 모체 수지에 혼합한 형광체에 압력을 부가하여 타블릿 형상의 형광체를 형성하는 공정이다. 여기서는, 액상 모체 수지로서, 투명 몰딩용 분말 에폭시 수지를 액상으로 한 것을 이용한다.
계속해서, 접속 공정을 실시한 후에 발광 다이오드 칩(11)을 덮도록, 타블릿 형상의 형광체를 트랜스퍼 몰딩하는 몰드 공정(단계 S4)을 실시한다.
마지막으로, 절단기를 이용하여 각각의 열제품으로 잘라내는 절단 공정(단계 S5)을 실시하여 종료한다. 또한, 리드 프레임에 형성되어 있는 회로 패턴에 따라서 1 회의 트랜스퍼 성형으로 얻어지는 발광 다이오드의 개수를 자유롭게 변경할 수 있다.
계속해서, 형광체(12)에 관해서 상술한다.
도 5a는 제1 형광 재료의 여기광 스펙트럼을 도시하는 도면이며, 도 5b는 제 1 형광 재료의 여기광 스펙트럼을 도시하는 도면이다.
황녹색광을 여기 발광하는 제1 형광 재료는 도 5a에 도시하는 바와 같이 파장이 466 nm의 피크 여기광(Excitation)으로 여기 발광(Emission)하는 형광체로서, 도 5a에 도시하는 바와 같이 청색 영역의 피크 여기광 파장 466 nm와, 도 5b에 도시하는 바와 같이 황녹색 영역의 피크 발광 파장 536 nm를 얻을 수 있다.
도 6a는 제2 형광 재료의 여기광 스펙트럼을 도시하는 도면이며, 도 6b는 제2 형광 재료의 여기광 스펙트럼을 도시하는 도면이다.
적색광을 여기 발광하는 제2 형광 재료는 도 6a에 도시하는 바와 같이 파장이 450 nm인 피크 여기광(Excitation)으로 여기 발광(Emission)하는 형광체로서, 도 6b에 도시하는 바와 같이 적색 영역의 피크 발광 파장 647 nm를 얻을 수 있다. 또한, 466 nm의 피크 발광 파장은 발광광에 영향을 미치는 것이 아니다.
형광체는 이 제1 형광 재료와 제2 형광 재료를 원하는 배합비로 혼합하고, 제1 형광 재료와 제2 형광 재료의 혼합물을 액상 모체 수지에 원하는 배합비로 혼합하여 이루어지는 것이다.
도 7은 제1 형광 재료와 제2 형광 재료의 적절한 혼합 비율에 의해 얻어진 형광체를 파장 470 nm의 여기광으로 여기 발광시켰을 때의 백색광의 재현 범위를 도시하는 CIE 색도도이다.
도 7 중 a 선은 조성이 (Y, Gd) 3Al5O12: Ce, Tb에서 나타내는 제1 형광 재료를 파장 470 nm의 여기광으로 여기 발광시켰을 때의 궤적이다. 또한, e 선은 조성 이 ZnSe:Pb에서 나타내는 제2 형광 재료를 동일하게 파장 470 nm의 여기광으로 여기 발광시켰을 때의 궤적이다.
또한, b 선 내지 d 선은 각각, 제1 형광 재료와 제2 형광 재료의 혼합 비율을 바꾼 상태의 궤적이다. 즉, b 선은 상기 조성의 제1 형광 재료를 85 %, 상기 조성의 제2 형광 재료를 15 %의 배합 비율로 혼합한 혼합물을 액상 모체 수지의 중량 100 wt%에 대하여, 2.0 wt% 이상 10 wt% 이하의 범위로 배합하고, 파장 470 nm의 여기광으로 여기 발광시켰을 때의 궤적이다. c 선은 상기 조성의 제1 형광 재료를 80 %, 상기 조성의 제2 형광 재료를 20 %의 배합 비율로 혼합한 혼합물을 마찬가지로 액상 모체 수지의 중량 100 wt%에 대하여, 2.0 wt% 이상 10 wt% 이하의 범위로 배합하고, 파장 470 nm의 여기광으로 여기 발광시켰을 때의 궤적이다. 또한, d 선은 상기 조성의 제1 형광 재료를 75 %, 상기 조성의 제2 형광 재료를 25 %의 배합 비율로 혼합한 혼합물을 마찬가지로 액상 모체 수지의 중량 100 wt%에 대하여, 2.0 wt% 이상 10 wt% 이하의 범위로 배합하고, 파장 470 nm의 여기광으로 여기 발광시켰을 때의 궤적이다.
바꿔 말하면, a 선 내지 d 선의 각 선분은 대응하는 혼합된 또는 단체의 형광 재료와, 이들의 형광 재료가 혼합되는 액상 모체 수지의 혼합 중량비를 바꾸고, 이에 따라 변화하는 각 색도치를 나타내고 있다.
이와 같이, 제1 형광 재료와 제2 형광 재료의 혼합 비율을 바꾸고, 원하는 색 재현 범위에 들어가도록, 각 형광 재료간의 절대 혼합 비율과, 액상 모체 수지에 대한 이들 혼합된 각 형광체의 혼합 비율을 결정하면, 원하는 CIE 색도도의 x치 와 y치를 얻을 수 있다.
이하, No.1 내지 No.20의 각 시료를 제작하여 검증한 결과를 각 시료에서의 형광 재료의 성분 및 혼합비와 함께 하기의 표 2에 나타낸다.
[표 2]
시료 No. YG(%):R(%) RP(wt%) CIE 색도도 좌표 x CIE 색도도 좌표 y 색온도(K) 도 7 참조
1 100:0 5 0.3135 0.3663 6,255 a선
2 100:0 10 0.3430 0.4027 5,194 a선
3 100:0 15 0.3570 0.4246 4,863 a선
4 100:0 20 0.3637 0.4288 4,712 a선
5 85:15 3.0 0.2677 0.2594 14,759 b선
6 85:15 4.0 0.3211 0.3289 6,070 b선
7 85:15 5.0 0.3227 0.3392 5,961 b선
8 85:15 6.0 0.3398 0.3542 5,220 b선
9 80:20 3.0 0.2866 0.2708 9,012 c선
10 80:20 4.0 0.3189 0.3192 6,249 c선
11 80:20 5.0 0.3468 0.3457 4,694 c선
12 80:20 6.0 0.3399 0.3434 5,186 c선
13 75:25 3.0 0.2734 0.2515 17,600 d선
14 75:25 4.0 0.3157 0.3407 6,560 d선
15 75:25 5.0 0.3392 0.3299 5,219 d선
16 75:25 6.0 0.3520 0.3413 4,691 d선
17 0:100 5 0.3916 0.2152 1,812 e선
18 0:100 10 0.4819 0.2633 1,393 e선
19 0:100 15 0.5141 0.2786 1,292 e선
20 0:100 20 0.5297 0.2895 1,268 e선
표 2에서는 제1 형광 재료인 (Y, Gd) 3Al5O12: Ce, Tb의 배합비를 YG(%)라고 기록하고, 제2 형광 재료인 ZnSe: Pb의 배합비를 R(%)라고 기록한다(뒤에 나타내는 표 3 및 표 4에서도 동일). 또한, 액상 모체 수지인 에폭시 수지의 중량비 100 wt%에 대한 제1 형광 재료와 제2 형광 재료의 혼합물의 중량비를 RP(wt%)라고 기록한다(뒤에 나타내는 표 3 및 표 4에서도 동일).
시료 No.1 내지 No.4는 YG(%)가 100에서 R(%)이 0이며, 도 7에서의 a 선상에 CIE 색도도의 x치와 y치가 존재한다.
또한, 시료 No.17 내지 No.20은 YG(%)가 0에서 R(%)이 100이며, 마찬가지로 도 7에서의 e 선상에 CIE 색도도의 x치와 y치가 존재한다.
또한, 시료 No.5 내지 No.16은 제1 형광 재료의 배합비를 YG(%)라고 하고, 제2 형광 재료의 배합비를 R(%)라고 한 경우,
YG+R=100(%) (수학식 1)
50(%)≤YG≤100(%) (수학식 2)
10(%)≤R≤50(%) (수학식 3)
2.0 wt%≤RP≤40 wt% (수학식 4)
상기 수학식 1 내지 상기 수학식 4에서 나타내는 어떠한 관계도 만족시키는 시료이다.
즉 시료 No.5 내지 No.8에서는, YG(%):R(%)가 85:15이며, RP(wt%)는 3.0 wt% 이상 6.0 wt% 이하로서, 도 7에서의 b 선상에서의 각각의 CIE 색도도 좌표(x, y)를 얻을 수 있다. 시료 No.6이나 시료 No.7에서는 황색 평가 표준광(D65)(주광색)의 색 온도 6,000 K 근방에서의 (x, y)값을 얻을 수 있다.
또한, 시료 No.9 내지 No.12는 YG(%):R(%)가 80:20이며, RP(wt%)는 3.0 wt% 이상 6.0 wt% 이하로서, 도 7에서의 b 선상의 각 CIE 색도도 좌표(x, y)를 얻을 수 있다.
시료 No.13 내지 No.16은 이들 형광체의 혼합비 YG(%):R(%)가 75:25이며, RP(wt%)는 3.0 wt% 이상 6.0 wt% 이하로서, 도 7의 d 선상의 각 CIE 색도도 좌표(x, y)를 얻을 수 있다.
도 8과 도 9에는 실제로 실측한 백색 발광 스펙트럼의 파형이 도시되어 있다.
도 8은 종래 공지의 YAG계 형광체를 이용하였을 때의 백색 발광 스펙트럼이며, 도 9는 표 2에 나타내는 시료 No.6의 형광체를 이용하였을 때의 백색 발광 스펙트럼의 일례이다. 이 도 8과 도 9를 비교하면 알 수 있는 것 같이, 도 9는 도 8에 비해 적색 성분이 높고 황색성이 좋은 결과로 되어있다.
이상의 것으로부터, 본 실시예의 백색계 발광 다이오드(1)에서는 종래의 YAG계 형광체를 이용한 발광 다이오드와 동등한 발광 휘도를 확보하면서도 백색의 넓은 재현 범위를 얻을 수 있다. 또한, 제1 형광 재료와 제2 형광 재료의 배합비나, 액상 모체 수지에 대한 제1 형광 재료와 제2 형광 재료의 혼합물의 중량비를 조정함으로써, 황색 평가용 표준광(D65)(주광색)의 색 온도: 6,000 K 이하에서 색도도 좌표: x=0.3127, y=0.3290에 매우 근사하게 할 수 있다.
계속해서, 제2 실시예의 백색계 발광 다이오드에 관해서 설명한다.
도 10은 제2 실시예의 백색계 발광 다이오드의 단면도이다.
도 10에 도시하는 백색계 발광 다이오드(2)는 본 발명 중의 제2 백색계 발광 다이오드의 일실시예에도 상당하는 포탄형의 것이다. 이 백색계 발광 다이오드(2)도 청색광을 발광하는 발광 다이오드 칩으로부터의 청색광과, 그 발광 다이오드 칩으로부터의 청색광에 의한 여기 발광광에 의해 백색광을 얻는 것이며, 발광 다이오드 칩(21)과 형광체(22)를 갖는다.
도 10에 도시된 발광 다이오드 칩(21)은 발광 파장이 450 nm 이상 480 nm 이 하, 반치폭이 30 nm인 청색광을 발광한다, GaN/SiC 반도체 구조를 갖는 질화물계 화합물이다. 이 발광 다이오드 칩(21)에도 종래의 YAG계 형광체를 이용한 백색계 발광 다이오드에 채용되는 청색광을 발광하는 발광 다이오드 칩과 같은 것을 이용할 수 있고, 본 실시예의 백색계 발광 다이오드(2)에서도, 종래의 YAG계 형광체를 이용한 백색계 발광 다이오드와 동등한 발광 휘도가 확보된다.
또한, 도 10에 도시된 백색계 발광 다이오드(2)는 마운트 리드(23), 내측 리드(24), 렌즈 성형용 수지(25), 및 도전성 와이어(27)도 갖는다. 마운트 리드(23)는 은 도금된 금속제 리드 프레임이며, 그 선단에는 우묵하게 들어간 컵(231)이 설치되어 있다. 발광 다이오드 칩(21)은 이 칩(231) 내에 도전성 페이스트(은 페이스트)(26)로 다이 본딩(Die Bonding)되어 있다. 발광 다이오드 칩(21)의 전극과 내측 리드(24)는 직경이 25 μm부터 30 μm인 금선으로 이루어지는 도전성 와이어(27)로 와이어 본딩(Wire Bonding)되어 있고 전기적으로 도통되어 있다.
형광체(22)는 컵(231) 안에서 발광 다이오드 칩(21)을 덮는 것이다. 이 형광체(22)는 발광 다이오드 칩(21)이 배치된 컵(231) 안에 포팅(Potting)되고, 소정의 온도와 시간으로 경화 반응함으로써 얻어지는 것이다.
렌즈 형성용 수지(12)는 발광 다이오드 칩(21)을 보호할 목적으로 몰딩(Molding) 부재로서 설치된 투광성 수지 성형물이다. 이 렌즈 형성용 수지(12)는 포탄형 프레임 내에 내측 리드(24) 및 형광체(22)가 포팅된 마운트 리드(23)를 삽입하고, 투광성 수지를 혼입 후, 소정의 온도와 시간으로써 경화 반응시켜 이루어지는 것이다.
계속해서, 형광체(22)에 관해서 상술한다.
도 10에 도시하는 형광체(22)도 발광 다이오드 칩(21)으로부터의 청색광에 의해 황녹색광을 여기 발광하는 제1 형광 재료, 및 발광 다이오드 칩(21)으로부터의 청색광에 의해 적색광을 여기 발광하는 제2 형광 재료의 2 종류의 형광 재료를 혼합한 혼합물을 액상 모체 수지에 혼합한 것이다. 여기서, 제1 형광 재료와 제2 형광 재료의 배합비나, 액상 모체 수지에 대한 제1 형광 재료와 제2 형광 재료의 혼합물의 중량비의 조정에 관해서 설명한다.
도 11은 제1 형광 재료와 제2 형광 재료의 적절한 혼합 비율에 의해 얻어진 제2 실시예에서의 형광체를 파장 470 nm의 여기광으로 여기 발광시켰을 때의 백색광의 재현 범위를 도시하는 CIE 색도도이다.
여기서는 제1 형광 재료로서 (Y, Gd) 3Al5O12:Ce, Tb를 이용하고, 제2 형광 재료로서 ZnSe:Pb를 이용한다. 도 11의 CIE 색도도에 도시하는 a 선(제1 형광 재료)과 d 선(제2 형광 재료)의 2 종류의 형광 재료를 원하는 배합비로 혼합한 것을 나타낸다. 즉, 이 원하는 배합비로 혼합한 형광 재료의 혼합물을 에폭시 수지에 원하는 배합비로 혼합하여 원하는 CIE 색도도 좌표(x, y)를 얻을 수 있도록, 제1 형광 재료와 제2 형광 재료의 배합비를 b 선, c 선, d 선 중 어느 하나의 선상의 CIE 색도도 좌표(x, y)에 의해 결정한다. 그리고, 액상 모체 수지인 에폭시 수지에 대한 형광 재료의 혼합물의 절대 비율을 바꿈으로써, 원하는 색 재현 범위에 들어갈 수 있는 에폭시 수지에 대한 각 형광 재료의 절대 비율을 결정하고, 원하는 CIE 색도도의 x치와 y치를 얻는다.
하기의 표 3은 이와 같이 에폭시 수지에 혼합하는 형광 재료의 상관 비율과 절대 혼합 비율을 바꿈으로써, 원하는 색조를 얻을 수 있는 실제 검증 결과를 나타내는 것이다.
[표 3]
시료 No. YG(%):R(%) RP(wt%) CIE 색도도 좌표 x CIE 색도도 좌표 y 도 11 참조
1 100:0 10 0.2080 0.2063 a선
2 100:0 20 0.2850 0.3495 a선
3 95:5 10 0.1929 0.1727 b선
4 95:5 20 0.2781 0.3193 b선
5 90:10 10 0.2028 0.1830 c선
6 90:10 20 0.2897 0.3153 c선
7 0:100 10 0.4819 0.2633 d선
8 0:100 20 0.6279 0.2895 d선
제2 실시예의 백색계 발광 다이오드(2)와 제1 실시예의 백색계 발광 다이오드(1)에서는 형광체(22, 12)의 두께가 다르기 때문에, 동일한 조건이더라도 색조가 다르지만, 이 제2 실시예의 백색계 발광 다이오드(2)이더라도, 넓은 백색의 재현 범위를 얻을 수 있다.
계속해서, 제3 실시예의 백색계 발광 다이오드에 관해서 설명한다.
도 12는 제3 실시예의 백색계 발광 다이오드의 단면도이다.
도 12에 도시하는 백색계 발광 다이오드(3)는 SMD type LED로 칭하는 것이다. 이 백색계 발광 다이오드(3)도 청색광을 발광하는 발광 다이오드 칩으로부터의 청색광과, 그 발광 다이오드 칩으로부터의 청색광에 의한 여기 발광광에 의해 백색광을 얻는 것이며, 발광 다이오드 칩(31), 형광체(32), 리드 프레임(33), 및 도전성 와이어(34)를 갖는다. 또한, 도 12에는 각각의 재질로 각 층이 도금되어 일정한 패턴을 이루고 있는 인쇄 회로 기판(39)도 도시되어 있다.
발광 다이오드 칩(31)은 발광 파장 450 nm 이상 480 nm 이하의 청색광을 발광하는 것이다. 이 발광 다이오드 칩(31)에도 종래의 YAG계 형광체를 이용한 백색계 발광 다이오드에 채용되는 청색광을 발광하는 발광 다이오드 칩과 동일한 것을 이용할 수 있고, 본 실시예의 백색계 발광 다이오드로도 종래의 YAG계 형광체를 이용한 백색계 발광 다이오드와 동등한 발광 휘도가 확보된다.
리드 프레임(33)은 인쇄 회로 기판(39)에 전기적으로 접속되어 있고, 도금된 회로 패턴을 갖는다.
이 제3 실시예의 백색계 발광 다이오드(3)도, 도 4를 이용하여 설명한 제조 방법에 의해 제조된다. 즉, 우선 발광 다이오드 칩(31)은 은 페이스트 등의 도전성 페이스트(35)의 접착제 등에 의해 이 리드 프레임(33)의 금속 도금층에 접착 고정된다. 또한, 리드 프레임(33)을 생략하고, 발광 다이오드 칩(31)을 인쇄 회로 기판(39)에 접착 고정하더라도 좋다. 계속해서, 발광 다이오드 칩(31)의 전극과, 리드 프레임(33)의 회로 패턴을 금 또는 알루미늄제의 도전성 와이어(35)로 연결한다.
그리고, 트랜스퍼 성형용 투명 분말 에폭시 수지에 도 7의 a 선(제1 형광 재료인 황녹색 발광 형광체)과 e 선(제2 형광 재료인 적색 발광 형광체)의 2 종류의 형광 재료, 즉 (Y, Gd) 3Al5O12:Ce, Tb(제1 형광 재료)와 ZnSe:Pb(제2 형광 재료)를 원하는 배합비로 혼합(Blend)하고, 이를 에폭시 수지(Epoxy Resin)에 원하는 배합 비로 혼합한 것이다. 이 형광체(32)가 원하는 CIE 색도도 좌표(x, y)를 얻을 수 있도록, 제1 형광 재료와 제2 형광 재료의 배합비를 도 7에서의 b 선, c 선, d 선으로부터 선택하고, 이 선상 중 어느 하나의 CIE 색도도 좌표(x, y)를 결정하며, 그것에 맞춰 에폭시 수지에 대한 형광 재료의 혼합물의 절대 비율을 바꾼다.
하기의 표 4는 이와 같이 에폭시 수지에 혼합하는 형광체의 절대 비율을 바꿈으로써, 원하는 색조를 얻을 수 있는 실제 검증 결과를 나타내는 것이다.
[표 4]
시료 No. YG(%):R(%) RP(wt%) CIE 색도도 좌표 x CIE 색도도 좌표 y
1 85:15 25 0.2535 0.2207
2 85:15 30 0.2790 0.2578
3 85:15 40 0.3476 0.3566
4 85:15 45 0.3755 0.3767
5 85:15 50 0.3630 0.3273
6 85:15 55 0.3718 0.3821
7 85:15 60 0.3751 0.3862
여기서는, 시료 No.1 내지 No.7 중 어느 하나에 있어서도 YG(%):R(%)이 85:15의 형광 재료의 혼합물을 이용하고, 이 혼합물을 에폭시 수지의 중량비 100 wt%에 대하여 RP(wt%)를 25 내지 60까지 변화시켜 CIE 색도도 좌표 x치와 y치를 얻었다.
이렇게 하여 조정한 형광체에 압력을 부가하여 타블릿 형상의 형광체를 형성하고, 계속해서, 리드 프레임(33) 상의 발광 다이오드 칩(31)을 덮도록, 타블릿 형상의 형광체를 트랜스퍼 몰딩하고, 마지막으로 각각의 열제품으로 잘라낸다.
이 제3 실시예의 백색계 발광 다이오드(3)이더라도, 넓은 백색의 재현 범위를 얻을 수 있다.
또한, 지금까지 3 타입의 백색 발광 다이오드에 관해서 설명하였지만, 본 발명의 제1 백색계 발광 다이오드는 그 외 타입의 백색계 발광 다이오드에도 널리 적용할 수 있다.
본원 발명에 의하면, 종래의 YAG계 형광체를 이용한 발광 다이오드와 동등한 발광 휘도를 확보하면서도 백색의 재현 범위가 넓은 백색계 발광 다이오드, 및 그 제조 방법을 제공할 수 있다.

Claims (6)

  1. 청색광을 발광하는 발광 다이오드 칩으로부터의 청색광과, 이 발광 다이오드 칩으로부터의 청색광에 의한 여기 발광광에 의해 백색광을 얻는 백색계 발광 다이오드에 있어서,
    상기 발광 다이오드 칩으로부터의 청색광에 의해 황녹색광을 여기 발광하는 제1 형광 재료, 및 이 발광 다이오드 칩으로부터의 청색광에 의해 적색광을 여기 발광하는 제2 형광 재료의 2 종류의 형광 재료를 혼합한 형광체를 포함하는 것을 특징으로 하는 백색계 발광 다이오드
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 형광 재료는 조성이 (Y1 -r, Gdr)3Al5O12: Cep, Tbq, (O<r<1), (0<p<5), (0.5<q<5)로 나타나는 것이며,
    상기 제2 형광 재료는 조성이 ZnSe:Pb로 나타나는 것을 특징으로 하는 백색계 발광 다이오드.
  3. 제2항에 있어서, 상기 형광체에는 상기 제1 형광 재료와 상기 제2 형광 재료 외에 에폭시 수지도 혼합된 것을 특징으로 하는 백색계 발광 다이오드.
  4. 제3항에 있어서, 상기 형광체는 조성이 (Y, Gd) 3Al5O12: Ce, Tb인 상기 제1 형광 재료의 배합비를 YG(%)로 하고, 조성이 ZnSe:Pb인 상기 제2 형광 재료의 배합비를 R(%)로 한 경우,
    YG+R=100(%) (수학식 1)
    50(%)≤YG≤100(%) (수학식 2)
    10(%)≤R≤50(%) (수학식 3)
    상기 수학식 1 내지 상기 수학식 3에서 나타내는 어떠한 관계도 만족시키고, 또한 주요제와 경화제를 혼합한 액상의 에폭시 수지 및 실리콘 수지 중 하나의 수지인 액상 모체 수지의 중량 100 wt%에 대하여, 상기 제1 형광 재료와 상기 제2 형광 재료를 혼합한 혼합물이 2.0 wt% 이상 40 wt% 이하의 범위로 배합되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 백색계 발광 다이오드.
  5. 청색광을 발광하는 발광 다이오드 칩으로부터의 청색광과, 이 발광 다이오드 칩으로부터의 청색광에 의한 여기 발광광에 의해 백색광을 얻는 백색계 발광 다이오드에 있어서,
    선단에 컵을 구비하는 마운트 리드(mount lead)와,
    상기 마운트 리드에 대향하여 배치된 내측 리드와,
    상기 컵 안에 탑재된 청색광을 발광하는 발광 다이오드 칩과,
    상기 내측 리드와 상기 발광 다이오드를 전기적으로 접속시키는 도전성 와이어와,
    상기 컵 안에서 상기 발광 다이오드 칩을 덮는 것으로서, 상기 발광 다이오 드 칩으로부터의 청색광에 의해 황녹색광을 여기 발광하는 제1 형광 재료, 이 발광 다이오드 칩으로부터의 청색광에 의해 적색광을 여기 발광하는 제2 형광 재료, 및 에폭시 수지를 혼합한 형광체를 구비한 것을 특징으로 하는 백색계 발광 다이오드.
  6. 청색광을 발광하는 발광 다이오드 칩으로부터의 청색광과, 이 발광 다이오드 칩으로부터의 청색광에 의한 여기 발광광에 의해 백색광을 얻는 백색계 발광 다이오드의 제조 방법에 있어서,
    회로 패턴을 갖는 기체(基體) 위에 청색광을 발광하는 발광 다이오드 칩을 접착 고정하는 장착 공정과,
    상기 기체 위에 접착 고정된 발광 다이오드 칩의 전극과 상기 기체의 회로 패턴을 전기적으로 접속하는 접속 공정과,
    상기 발광 다이오드 칩으로부터의 청색광에 의해 황녹색광을 여기 발광하는 제1 형광 재료, 이 발광 다이오드 칩으로부터의 청색광에 의해 적색광을 여기 발광하는 제2 형광 재료, 및 투명 몰딩용 에폭시 수지를 혼합한 형광체에 압력을 부가하여 타블릿 형상의 형광체를 형성하는 타블릿 형성 공정과,
    상기 접속 공정이 실시된 후의 발광 다이오드 칩을 덮도록, 상기 타블릿 형상의 형광체를 트랜스퍼 몰딩하는 몰드 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 백색계 발광 다이오드의 제조 방법.
KR1020060024847A 2005-06-13 2006-03-17 백색계 발광 다이오드 및 그 제조 방법 KR20060129940A (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005172421A JP2006351600A (ja) 2005-06-13 2005-06-13 白色系発光ダイオードおよびその製造方法
JPJP-P-2005-00172421 2005-06-13

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20060129940A true KR20060129940A (ko) 2006-12-18

Family

ID=37523365

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020060024847A KR20060129940A (ko) 2005-06-13 2006-03-17 백색계 발광 다이오드 및 그 제조 방법

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20060278887A1 (ko)
JP (1) JP2006351600A (ko)
KR (1) KR20060129940A (ko)
TW (1) TW200644278A (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170133824A (ko) * 2016-05-26 2017-12-06 엘지이노텍 주식회사 형광체 조성물, 이를 포함하는 발광소자 패키지 및 조명장치

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI561770B (en) * 2010-04-30 2016-12-11 Samsung Electronics Co Ltd Light emitting device package, light source module, backlight unit, display apparatus, television set, and illumination apparatus
KR20130083388A (ko) * 2010-05-20 2013-07-22 다리엔 루밍라이트 컴퍼니 리미티드 벗겨지는 광변환 발광필름
KR102047230B1 (ko) * 2013-08-30 2019-11-21 엘지디스플레이 주식회사 백색 유기발광다이오드 및 이를 이용한 표시장치
JP2019057655A (ja) * 2017-09-21 2019-04-11 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 光源及び照明装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170133824A (ko) * 2016-05-26 2017-12-06 엘지이노텍 주식회사 형광체 조성물, 이를 포함하는 발광소자 패키지 및 조명장치

Also Published As

Publication number Publication date
US20060278887A1 (en) 2006-12-14
JP2006351600A (ja) 2006-12-28
TW200644278A (en) 2006-12-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9231170B2 (en) Phosphor LED
US7804237B2 (en) Luminescence conversion of LED including two phosphors
WO2011162389A1 (ja) 白色半導体発光装置
EP4194269B1 (en) Lighting apparatus with phosphor, led light sources and colour filter
JP2008218486A (ja) 発光装置
JP2007266579A (ja) 発光装置
JP2009065137A (ja) 発光装置
JP2008235680A (ja) 発光装置
EP2334147A2 (en) LED illumination device
JP2011159809A (ja) 白色発光装置
JP2008270781A (ja) 発光装置
JP5323308B2 (ja) 発光モジュール
JP2007116117A (ja) 発光装置
KR20060129940A (ko) 백색계 발광 다이오드 및 그 제조 방법
JP2008218998A (ja) 発光装置
JP2007288138A (ja) 発光装置
US20180219140A1 (en) Light emitting device
JP4799809B2 (ja) 半導体発光装置の製造方法
JP2008013592A (ja) 白色発光蛍光体およびそれを用いた発光モジュール
KR100558080B1 (ko) 형광체 및 그것을 이용한 발광 다이오드 및 그 제조방법
JP2008244468A (ja) 発光装置
JP2008235552A (ja) 発光装置の製造方法および発光装置
JP2008244469A (ja) 発光装置
JP2017034179A (ja) 発光モジュール
JP2018093161A (ja) 発光装置

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid