KR20080075026A - 반도체 발광장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 목적은 반도체 발광소자로부터 방출되는 광의 사용 효율성을 향상시킴으로써 고출력 및 고효율의 발광장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 반도체 발광장치는 패키지 기판, 상기 패키지 기판 상에 설치된 서브 마운트, 상기 서브 마운트 상에 설치된 반도체 발광소자, 및 상기 서브 마운트와 상기 반도체 발광소자를 둘러싸는 리플렉터를 포함하는 반도체 발광장치로서, 상기 서브 마운트, 발광소자 및 리플렉터의 위치 및 크기는 상기 반도체 발광소자의 중심을 통과하는 상기 패키지 기판에 수직인 단면에 있어서 이하의 관계(A)를 만족한다.

r - 1s ≤ (hs - d) × (1s - 1c)/hc ---(A)

여기서 r, 1s 및 1c는 각각 리플렉터의 적하부, 서브 마운트의 외주 및 반도체 발광소자의 외주로부터 반도체 발광소자의 중심까지의 거리이고, hs 및 d는 각각 서브 마운트의 높이 및 리플렉터의 적하부의 높이이고, hc는 서브 마운트의 상면으로부터의 반도체 발광소자의 상면의 높이이다.

Description

반도체 발광장치{SEMICONDUCTOR LIGHT-EMITTING DEVICE}

본 발명은 반도체 발광장치에 관한 것이다. 더욱 구체적으로는, 본 발명은 반도체 발광소자를 둘러싸는 리플렉터(reflector)를 가진 반도체 발광장치에 관한 것이다.

LED의 고출력화와 고효율화로의 경향은 그 적용분야를 확대하고 있다. 유색의 인디케이터 및 대형 옥외 표시장치와 같은 종래의 용도 이외에, LED는 백색광을 방출하는 휴대전화의 백라이트원, 헤드라이트 및 조명원으로서의 용도의 분야가 빠르게 확대되고 있다. 이러한 요구를 충족시키기 위한 시도는 더욱 개선된 출력 및 효율을 요구한다.

LED칩은 크게 As형의 LED에 사용되는 일반적인 도전성 기판 상에 LED 에피택셜 적층 구조를 형성한 타입의 것 및 N형의 LED에 다수 사용되는 절연 기판 상에 LED 에피택셜 적층 구조를 형성한 타입의 것으로 분류된다. 전자 타입의 LED칩에 있어서는, 전극은 반도체의 전면 및 기판의 이면 상에 형성되고, 즉 상부 전극은 LED칩의 상면에 형성되고 하부 전극은 LED칩의 하면에 형성되는 반면, 후자 타입의 LED칩에 있어서는, 두 전극은 반도체의 표면에 형성된다. LED 칩의 상면 및 하면에 형성된 상부 및 하부 전극을 갖는 칩을 실장하는 예가 일본 특허공개 소61-77347호 공보에 기재되어 있고, 반도체 표면 상에 형성된 두 전극을 갖는 칩을 실장하는 예는 예를 들어, 일본 특허공개 평5-243613호 공보에 개시되어 있다. 또한, 기판 표면이 실장면으로 기능하는 페이스업(face-up)형의 칩과 반도체 표면이 실장면으로서 기능하는 플립칩(flip-chip)형의 칩이 더 존재한다. 또한, 플립칩형의 칩은 이 칩보다 사이즈가 큰 서브 마운트라 불리는 부재에 Au 범프를 통해 결합시켜서 페이스업칩과 같이 와이어 결합을 가능하게 하는 기술이 존재한다(예를 들어, 일본 특허 제 3257455호 참조).

종래 서브 마운트는 전기접합을 이루거나 또는 정전파괴에 대한 보호 회로로서 사용되어 왔지만, 반도체 발광소자로부터 방출된 광의 사용 효율을 향상시키기 위해서는 사용되지 않았다. 그 사이즈에 관해서, 서브 마운트는 LED칩의 사이즈와 동일한 사이즈를 갖거나 또는 일반적으로 와이어 결합 패드의 면적만큼 증가한 사이즈를 갖는다.

또한, 종래 리플렉터를 구비한 반도체 발광장치는 알려져 있다(예를 들어, 일본 특허공개 2003-8074호 공보의 도 1 참조). 실제적으로 리플렉터의 천공에 있어서, 저면의 개구부는 도 6에서 보듯이 약 100㎛의 두께로 늘어지고, 또한 반도체 발광소자로부터 방출된 광의 일부는 리플렉터의 적하부(drooping portion)(5)와 패키지 기판면(7)의 비반사면 상에 도달하여; 즉 광이 효율적으로 사용되지 않아서 광 이용 효율이 나쁘다.

또한, 종래 포물면의 리플렉터를 사용하는 반도체 발광장치는 알려져 있다(예를 들어, 일본 특허공개 소58-164276호 공보의 도 1 참조). 초점이 반도체 발광 소자이면, 리플렉터는 반드시 큰 개구부를 가져야 한다. 따라서, 마찬가지로 반도체 발광소자로부터 방출된 광의 일부는 리플렉터의 적하부(5)와 패키지 기판면(7)의 비반사면 상에 도달하여; 즉 광이 효율적으로 사용되지 않아서 광 이용 효율이 나쁘다.

즉, 후속 단계에서 패키지 기판의 실장면 상에 부착된 리플렉터를 구비한 반도체 발광장치에서, 리플렉터 저면의 개구부는 불가피하게 약 100㎛의 두께로 늘어진다. 반면에, 발광소자 칩은 보통 50㎛~500㎛의 두께를 갖는다. 그러므로, 리플렉터가 후속 단계에 부착되는 종래의 LED 패키지에서는 적하부가 칩과 수평방향으로 대향하고 있어, 광선이 광학적 설계로 제한되지 않는다. 또한, 스트레이(stray) 광선은 칩과 패키지 기판 사이에서 반복적으로 반사되어 감쇠하여, 광소실 및 효율성의 감소를 야기한다.

본 발명의 목적은 리플렉터를 구비한 반도체 발광장치에서 유래된 상기 문제를 해결하고, 반도체 발광소자로부터 방출된 광의 사용 효율성을 향상시킴으로써 고출력 및 고효율의 발광장치를 제공하는 것이다.

본 발명은 이하의 장치를 제공한다.

(1) 패키지 기판, 상기 패키지 기판상에 설치된 서브 마운트, 상기 서브 마운트 상에 설치된 반도체 발광소자, 및 상기 서브 마운트와 상기 반도체 발광소자를 둘러싸는 리플렉터를 포함하는 반도체 발광장치로서, 상기 서브 마운트, 발광소자 및 리플렉터의 위치 및 크기는 상기 반도체 발광소자의 중심을 통과하는 상기 패키지 기판에 수직인 단면에 있어서 이하의 관계(A)를 만족하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광장치.

r - 1s ≤ (hs - d) × (1s - 1c)/hc ---(A)

여기서 r, 1 및 1c는 각각 리플렉터의 적하부, 서브 마운트의 외주 및 반도체 발광소자의 외주로부터 반도체 발광소자의 중심까지의 거리이고, hs 및 d는 각각 서브 마운트의 높이 및 리플렉터의 적하부의 높이이고, hc는 서브 마운트의 상면으로부터의 반도체 발광소자의 상면의 높이이다.

(2) 상기 (1)에 있어서, 상기 리플렉터의 측면은 포물면이고, 그것의 초점이 반도체 발광장치의 중심인 반도체 발광장치.

(3) 상기 (1) 및 (2)에 있어서, 상기 반도체 발광소자가 페이스업형인 반도체 발광장치.

(4) 상기 (1) 및 (2)에 있어서, 상기 반도체 발광소자는 그 소자의 상면 및 하면 상에 상부 및 하부 전극을 갖는 타입의 반도체 발광장치.

본 발명은 리플렉터를 장착한 반도체 발광장치의 광의 취출 효율을 개선 시킨 고출력 발광장치를 제공한다. 리플렉터의 설계에 있어서, 리플렉터의 직경 및 리플렉터의 높이는 발광 효율을 유지하면서 반도체 발광소자의 서브 마운트의 높이를 변경함으로써 자유로이 설계할 수 있다. 이것은 유색의 인디케이터 및 대형 옥외 표시장치, 또한 백색광을 방출하는 휴대전화의 백라이트원, 헤드라이트 및 조명원에 있어서 효율 및 출력을 증가시킬 수 있게 한다.

또한, 서브 마운트와 패키지의 크기 및 형상을 맞춤에 따라, 광 손실을 최소화할 수 있다. 본 발명에 의해 크기에 상관없이 발광장치의 출력 및 효율을 증가시킬 수 있다. 단파장의 적외선~자외선의 단색 발광소자로 제한되지 않고, 반도체 발광소자를 여기원으로 사용하고 파장을 변화시키기 위한 물질을 첨가함으로써 고출력 및 고효율의 백색 LED 및 유색 LED를 제공할 수 있다.

도 1은 실시예 1에서 제조한 반도체 발광장치를 나타내는 개략 단면도이다.

도 2는 실시예 1에서 제조한 반도체 발광장치를 나타내는 개략 평면도이다.

도 3은 직사각형의 반도체 발광소자를 사용한 본 발명의 반도체 발광장치를 나타내는 개략 평면도이다.

도 4는 다각형 반도체 발광소자를 사용한 본 발명의 반도체 발광장치를 나타내는 개략 평면도이다.

도 5는 타원형 리플렉터를 사용한 본 발명의 반도체 발광장치를 나타내는 개략 평면도이다.

도 6은 리플렉터를 구비한 종래의 반도체 발광장치를 나타내는 개략 단면도이다.

도 7은 본 발명의 반도체 발광장치의 위치 관계를 나타내는 개략 단면도이다.

도 8은 포물면의 리플렉터를 사용한 본 발명의 반도체 발광장치를 나타내는 개략 단면도이다.

도 9는 실시예 2에서 제조한 반도체 발광장치를 나타내는 개략 단면도이다.

도 10은 실시예 3에서 제조한 반도체 발광장치를 나타내는 개략 단면도이다.

도 1은 후술하는 하기 실시예 1에서 제조한 본 발명의 반도체 발광장치의 단면을 나타내는 개략도이고, 반도체 발광소자(1)로부터 방출된 광이 리플렉터(3)의 반사면 이외의 비반사면에 도달하는 것을 방지하는 칩(1), 서브 마운트(2) 및 리플렉터(3)의 이상적인 위치 관계를 나타낸다.

패키지 기판면(7)과 리플렉터의 수하면(5) 모두에 반도체 발광소자로부터의 광이 도달하지 않게 하기 위해서는, 하기 일반식으로 표시되는 a 및 b가 a ≤ b 관계를 만족하는 것이 중요하다.

a = r - 1s

b = (hs - d) × (1s - 1c)/hc

여기서, 도 7에서 나타낸 바와 같이, r은 반도체 발광소자의 중심으로부터 리플렉터의 적하부까지의 거리이고, 1s는 반도체 발광소자의 중심으로부터 서브 마운트의 외주까지의 거리이고, 1c는 반도체 발광소자의 중심부터 반도체 발광소자의 외주까지의 거리이고, hs는 서브 마운트의 높이이고, d는 적하부의 높이이고, hc는 서브 마운트의 상면으로부터의 반도체 발광소자의 상면의 높이이다.

상기 관계를 만족하는 경우에, 반도체 발광소자로부터의 광이 패키지 기판면과 리플렉터의 수하면 모두에 도달하지 않아서, 발광장치는 고출력 및 고효율을 특징으로 한다.

리플렉터의 반사면은 포물면이고, 서브 마운트의 높이는 반도체 발광소자가 초점이 되도록 조정하는 것이 바람직하다. 리플렉터의 표면은 구면, 쌍곡면, 다항식 곡면, 원추 측면 또는 원통 측면과 같은 곡면, 또는 피라미드 측면, 각주 측면 같은 평면의 조합인 것이 더욱 바람직하다. 리플렉터는 금속 또는 수지로 이루어지고, 광학적으로 처리된 반사면을 갖는 것이 바람직하다. 광학적 처리로서, 금속은 연마에 의한 경면 마무리된다. 확산 마무리로서, 금속은 입상화, 엠보싱, 또는 백색의 코팅재로 코팅된다. 또는, 수지를 반사 금속필름으로의 증착에 의한 경면반사에 제공한다. 반사 금속필름에는 바람직하게는 Au, Ag, Ti, Ni, Cu, Cr, Al 또는 Sn이 함유된다.

서브 마운트는 바람직하게는 실리콘, GaP 또는 GaAs와 같은 반도체 기판, 또는 유리 또는 사파이어와 같은 투명 기판을 사용하여, 비용적 관점에서 칩의 배치 부분을 평탄하게 하여 형성한다. 서브 마운트는 서브 마운트의 이면을 통해 전력을 공급하기 위해서 낮은 저항의 도전성 재료 및 형상으로 이루어지는 경우가 많다. 또한, 서브 마운트 그 자체는 제너(Zener) 다이오드와 같은 반도체 소자이어서 LED칩을 보호하는 회로로서도 기능한다.

예를 들어 도 9를 참고하면, 2개의 와이어를 LED칩 표면 상의 전극과 접속하고, 상기 와이어의 타측단을 전력을 공급하는 패키지 기판의 리드에 직접 접속한 경우, 서브 마운트는 단일 재료의 구조부재를 사용하여 형성해도 좋다. 또는, 결합 패드를 서브 마운트의 표면 상에 형성하여 칩의 결합 강도를 증가시키는 경우도 있다. 또한, LED칩이 실장면 상에 전극을 갖는 경우에는, 와이어 패턴이 서브 마운트의 표면 상에 형성되는 경우가 있다. 플립칩용 서브 마운트의 경우, 칩의 전극배열 에 상응하는 전극 패턴 및 외부 단말에 대한 전극 패턴을 서브 마운트의 표면 또는 내부에 형성한다.

서브 마운트는 통상적으로 사각의 형상으로 형성되지만, 육각판과 같은 다각 판의 형상, 원형판과 같은 곡선의 형상, 또는 히트생크(heat sink)로서도 기능하는 육방체상의 형상으로 형성되는 경우가 있다.

서브 마운트의 표면도 광학적으로 처리되는 것이 바람직하다. 광학적 처리는 금속 필름의 증착, 버핑(buffing)과 같은 경면 마무리, 및 입상화, 엠보싱 또는 백색의 코팅재로의 코팅과 같은 확산 마무리가 열거된다. 서브 마운트의 표면이 확산 마무리되면, 광은 서브 마운트 표면 상에서 확산하여, 패키지에서의 강도 분산이 감소한다.

패키지 기판은 금속 리플렉터가 인쇄판 상에 별도로 부착된 타입이어도 좋다. 상기 일본 특허공개 2003-8074호에는 유리 에폭시 수지와 같은 절연수지를 코어로서 사용하여 동으로 양면이 피복된 인쇄판이 개시되어 있고, 여기서 전극 패턴은 표면 상의 동박을 에칭함으로써 형성되고, 알루미늄과 같은 금속 리플렉터는 그위에 LED칩의 실장되는 부분을 둘러싸도록 절연성의 접착필름이 접착되어 있다. 유리 에폭시 수지 코어의 양면이 동으로 피복되어 있는 기판 대신에, 한 면에 동을 가진 기판, 양면이 동으로 피복되어 있는 금속 코어의 기판, 한 면이 동으로 피복되어 있는 금속 코어의 기판, 양면이 알루미나 또는 질화알루미늄과 같은 세라믹이 그 사이에 샌드위치된 동으로 피복된 기판, 또는 양면이 알루미늄으로 피복되어 있는 기판이 사용되어도 좋다. 이런 패키지 기판은 통상적으로 0.1㎜~10㎜의 두께를 갖는다.

반도체 발광소자는 As형, P형 또는 N형의 III-V족 화합물 반도체, 또는 O형, S형 또는 Se형의 II-VI족 화합물 반도체로 구성된다. 발광 파장은 200nm의 심자외선 밴드로부터 1㎛를 초과하는 적외선 밴드까지인 것이 바람직하다. 반도체 발광소자의 예로는 반도체 층이 사파이어 같은 절연기판 상에 형성되어 있고, 2개의 전극이 반도체층의 표면 상에 형성되어 패키지 기판측 상의 리드에 전기적으로 접속하거나 2개의 와이어를 통해 서브 마운트 상의 전극 패턴에 전기적으로 접속되어 있는 페이스업형의 것들, 2개의 전극이 서브 마운트 상의 전극 패턴과 직접적으로 접촉시킨 플립칩형의 것들, 및 반도체층이 도전성 기판 상에 형성되어 있고, 한 전극이 반도체 층의 표면 측에 형성되어 있고, 다른 전극이 상기 기판의 이면 측에 형성되어 있고, 상기 반도체층의 표면 측의 전극은 와이어를 통해 패키지 기판측 상의 리드에 접속되어 있고, 기판의 이면측은 도전성 접착재를 통해 칩을 고정하고 전기전도하도록 서브 마운트에 부착되어 있는 타입의 것들이 열거된다. 즉, 본 발명은 플립칩 뿐만 아니라, 통상 서브 마운트 상에 실장되지 않는 페이스업형 반도체 발광소자 및 기판의 이면측 상에 전극을 갖는 타입의 반도체 발광소자에 있어서도 효과를 발휘한다.

본 발명에서, 발광소자로부터의 광이 도달하는 리플렉터의 적하부의 면적은 리플렉터의 적하부의 전체 주위 면적이 100%라고 하면 50% 이하가 바람직하다. 보다 바람직하게는, 상기 면적은 10% 이하이고, 가장 바람직하게는 상기 면적은 0%이다. 0%일 때, 80%인 경우와 비교하면 포물형 리플렉터를 구비한 반도체 발광장치의 포물축 상에서 광도가 약 10% 증가한다.

(실시예)

이하에 본 발명을 실시예에 의해 구체적으로 설명하지만, 본 발명이 이것에 한정되는 것은 아니다.

(실시예 1)

도 1은 본 실시예에서 제조한 반도체 발광장치를 나타내는 개략 단면도이고, 도 2는 그것의 개략 평면도이다.

반도체 발광소자(1)는 이하와 같은 방법으로 형성되었다. MOCVD 장치를 사용하여, 우선 III족 질화물 화합물 반도체를 포함하는 LED의 에피택셜 적층 구조를 사파이어 기판 상에 형성하였다. 상기 에피택셜 웨이퍼의 표면을 패터닝하여 포토리소그래피 기술에 따라 1평방mm의 발광소자를 형성하고, 드라이 에칭에 의해 칩을 n형 층까지 부분 조판하였다. 발광소자의 음전극을 상기 에칭부에 형성하고, 발광소자의 고반사율 금속을 포함하는 양전극을 에칭되지 않은 표면에 형성하였다. 그 후, 사파이어 기판의 이면을 약 80㎛의 두께로 연삭 및 연마하고, 웨이퍼를 플립칩형의 1평방㎜의 칩으로 분할하였다.

서브 마운트(2)는 n⁺형 Si 웨이퍼의 표면 상에 산화물층을 형성하고, 양전극과 음전극의 패턴과 상응하는 패턴으로 산화물층 상에 Al증착(4)을 형성함으로써 얻어졌다. 서브 마운트는 270㎛의 높이를 갖는 2평방㎜이었다. 발광소자는 80㎛의 높이를 갖는 1평방㎜이었다.

상기와 같이 형성된 플립칩형의 반도체 청색광 발광소자를 Au 범프를 사용하여 반도체 발광소자의 서브 마운트 상에 실장하였다. 서브 마운트와 발광소자는 같은 방향의 방향을 갖고, 그 중심은 서로 겹쳤다. 도전성 접착제를 사용함으로써, 그들은 전극 패턴을 형성하는 50㎜×150㎜의 알루미늄 패키지 기판(6)에 고정되었고, 직경 25㎛의 Au 와이어(10)는 서브 마운트 상의 전극(9)으로부터 패키지 기판 상의 전극(8)까지 결합되었다.

그것에 알루미늄 리플렉터(3)를 접착제로 결합시켰다. 여기서, 발광소자의 중심은 리플렉터 구멍의 중심과 겹쳤다. 알루미늄 리플렉터를 순수 알루미늄의 블럭(반경 15mm 및 높이 10mm의 원통형)을 기계가공함으로써 형성하였다. 리플렉터의 측면(반사면)(3)을 원뿔형상으로 45°로 테이퍼링하였다. 리플렉터의 반사면을 경면 마무리하고, 그 저면에 형성된 직경 4mm의 구멍 및 100㎛의 적하부(5)(도 7 참조)의 높이 d를 가졌다. 위치 관계는 상기 일반식(A)를 만족시키도록 설계되었다.

이렇게 하여 얻은 반도체 발광장치의 발광 출력을 평가하였다. 전체 방사속(emission flux)은 350mA의 순방향 전류가 공급될 때 160mW이었다.

본 발명은 상기 "정사각형 칩, 서브 마운트, 원형 리플렉터"의 조합 이외에, "직사각형 칩, 서브 마운트, 원형 리플렉터", "다각형 칩, 서브 마운트, 원형 리플렉터", 및 "정사각형 칩, 서브 마운트, 타원형 리플렉터"와 같은 다양한 조합의 반도체 발광장치에 적용했을 때에도 그 효과를 발휘한다. 도 3은 "직사각형 칩, 서브 마운트, 원형 리플렉터"의 조합을 나타내는 개략 평면도이고, 도 4는 "다각형 칩, 서브 마운트, 원형 리플렉터"의 조합을 나타내는 개략 평면도이고, 도 5는 "정사각 형 칩, 서브 마운트, 타원형 리플렉터"의 조합을 나타내는 개략 평면도이다. 또한, 도 8은 리플렉터의 측면이 포물면일 때의 본 발명의 반도체 발광장치를 나타내는 개략 단면도이다.

(비교예 1)

반도체 발광장치는 서브 마운트의 높이가 100㎛이도록 설정한 것을 제외하고, 실시예 1과 같은 방법으로 제조하였다. 따라서, 얻어진 반도체 발광장치는 상기 일반식 (A)를 만족시키지 못하였다. 얻어진 반도체 발광장치를 실시예 1과 같은 방법으로 평가하였다. 전체 방사속은 350mA의 순방향 전류가 공급될 때 140mW이었고, 실시예 1의 반도체 발광장치의 방출속보다 열등하였다.

(실시예 2)

본 실시예에서는 반도체측 표면 상에 2개의 전극을 형성한 페이스업칩을 다룬다. 도 9는 본 실시예에서 제조한 반도체 발광장치를 나타내는 개략 단면도이다.

반도체 발광장치를 실시예 1과 같은 방법으로 제조하였지만, 반도체 발광소자로서 페이스업칩을 사용하였다. 페이스업칩을 하기 순서에 따라 얻었다.

그 순서는 III족 질화물 화합물 반도체를 포함하는 LED의 에피택셜 적층 구조를 MOCVD 장치를 사용하여 사파이어 기판 상에 형성할 때부터 드라이 에칭할 때까지는 실시예 1과 같다. 발광소자의 음전극을 에칭된 부분에 형성하고, 발광소자의 투광성 재료의 ITO를 포함하는 양전극은 에칭되지 않은 표면에 형성하고, 그 일부에 와이어 결합용 전극 패드를 형성하였다. Au는 전극 패드의 최상면에 형성하였다. 그 후, 사파이어 기판의 이면을 약 80㎛의 두께로 연삭 및 연마하고, 웨이퍼를 1평방㎜의 플립칩형의 칩으로 분할하였다.

서브 마운트, 패키지 및 리플렉터의 크기는 실시예 1과 같고, 그 위치 관계는 상기 일반식(A)를 만족하였다. 이렇게 하여 얻어진 반도체 발광장치를 실시예 1과 같은 방법으로 발광 출력을 평가하였다. 전체 방사속은 350mA의 순방향 전류가 공급될 때 140mW이었다.

(비교예 2)

반도체 발광장치를 서브 마운트의 높이가 100㎛이도록 설정한 것을 제외하고, 실시예 2와 같은 방법으로 제조하였다. 따라서, 얻어진 반도체 발광장치는 상기 일반식(A)를 만족시키지 못하였다. 얻어진 반도체 발광장치는 실시예 1과 같은 방법으로 측정하였다. 전체 방출속은 350mA의 순방향 전류가 공급될 때 120mW이었고, 실시예 2의 반도체 발광장치의 방출속 보다 열등하였다.

(실시예 3)

본 실시예는 기판의 이면측에 전극을 갖는 타입의 페이스업칩을 다룬다. 도 10은 본 실시예에서 제조된 반도체 발광장치를 나타내는 개략 단면도이다.

MOCVD 장치를 사용하여, III족 질화물 화합물 반도체를 포함하는 LED의 에피택셜 적층 구조를 실시예 1과 같은 방법으로 SiC 기판 상에 형성하였다. 상기 에피택셜 웨이퍼의 표면을 포토리소그래피 기술에 의해 1평방mm의 발광소자를 형성하도록 패터닝하였다. 발광소자의 음전극을 SiC 기판의 전체 이면 상에 형성하고, 원형의 양전극을 III족 질화물 화합물 반도체가 에피택셜 성장된 표면의 일부에 1mm의 피치를 유지하여 형성하였다. 그 후, SiC 기판을 기판의 이면측에 전극을 갖는 타 입의 1평방mm의 칩을 형성하도록 다이서로 절단하였다. 칩은 400㎛의 두께를 가졌다. 그러므로, 칩은 hc = 400㎛ 및 1c = 500㎛를 가졌다.

서브 마운트는 hs = 500㎛ 및 1s = 1300㎛의 크기를 가졌다. 리플렉터의 형상은 측면이 포물면이었고, 즉 d = 100㎛ 및 r = 2000㎛인 것을 제외하고는 실시예 1과 같다. 그러므로, 얻어진 반도체 발광장치는 상기 일반식 (A)를 만족하였다. 이렇게 하여 얻은 반도체 발광장치는 실시예 1과 같은 방법으로 그 발광 출력을 평가하였다. 전체 방사속은 350mA의 순방향 전류가 공급될 때 120mW이었다.

(비교예 3)

반도체 발광장치를 서브 마운트의 높이가 100㎛이도록 설정한 것을 제외하고는, 실시예 3과 같은 방법으로 제조하였다. 따라서, 얻어진 반도체 발광장치는 상기 일반식(A)를 만족시키지 못하였다. 얻어진 반도체 발광장치를 실시예 1과 같은 방법으로 평가하였다. 전체 방사속은 350mA의 순방향 전류가 공급될 때 80mW이었고, 실시예 3의 반도체 발광장치의 방출속보다 열등하였다.

본 발명의 반도체 발광장치는 광취출 효율 및 발광 출력이 개선된 것을 특징으로 하고, 예를 들어, 유색인 인디케이터 및 대형 옥외 표시장치, 및 백색광을 방출하는 휴대전화의 백라이트원, 헤드라이트 및 조명원으로서 매우 효율적으로 이용될 수 있어 매우 큰 상업상 가치를 제공할 수 있다.

Claims (4)

1. 패키지 기판, 상기 패키지 기판 상에 설치된 서브 마운트, 상기 서브 마운트 상에 설치된 반도체 발광소자, 및 상기 서브 마운트와 상기 반도체 발광소자를 둘러싸는 리플렉터를 포함하는 반도체 발광장치로서:

   상기 서브 마운트, 발광소자 및 리플렉터의 위치 및 크기는 상기 반도체 발광소자의 중심을 통과하는 상기 패키지 기판에 수직인 단면에 있어서 이하의 관계(A)를 만족하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광장치.

   r - 1s ≤ (hs - d) × (1s - 1c)/hc ---(A)

   [여기서 r, 1s 및 1c는 각각 리플렉터의 적하부, 서브 마운트의 외주 및 반도체 발광소자의 외주로부터 반도체 발광소자의 중심까지의 거리이고, hs 및 d는 각각 서브 마운트의 높이 및 리플렉터의 적하부의 높이이고, hc는 서브 마운트의 상면으로부터의 반도체 발광소자의 상면의 높이이다.]
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 리플렉터의 측면은 포물면이고, 그것의 초점이 반도체 발광소자의 중심인 것을 특징으로 하는 반도체 발광장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 반도체 발광소자는 페이스업형인 것을 특징으로 하는 반도체 발광장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 반도체 발광소자는 그 소자의 상면 및 하면 상에 상부 및 하부 전극을 갖는 타입인 것을 특징으로 하는 반도체 발광장치.

Images