KR20080088337A - 반도체 발광 장치 - Google Patents

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이와타니 산교 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명의 반도체 발광 장치는 리이드 프레임 상에 배치된 반도체 발광 소자; 상기 리이드 프레임의 단자부를 제외한 발광 소자 및 상기 리이드 프레임을 덮는 투명 수지 성형체; 및 상기 리이드 프레임의 굴곡부 상에 형성된 반사면을 포함한다. 리이드 프레임의 단자부는 탑-뷰 형 및 사이드-뷰 형 모두로 작용할 수 있는 단자 구조를 갖는다.
반도체, 발광 장치(LIGHT EMITTING DEVICE)

Description

반도체 발광 장치{SEMICONDUCTOR LIGHT-EMITTING DEVICE}
관련출원의 상호참조
본 발명은 2007년 5월 29일에 일본국 특허청에 출원된 일본 특허출원 제JP2007-141420호에 관련된 기술 내용을 포함하는데, 그 전체 내용을 여기서 참고로 인용한다.
본 발명은 액정 표시 소자의 백라이트, 휴대형 카메라의 플래시 광원 등에 적용할 수 있는 반도체 발광 장치에 관한 것이다.
종래, 휴대 장치의 액정표시 소자의 백라이트, 휴대형 장치의 카메라의 플래시 광원 등에 적용될 수 있는 발광 다이오드 소자를 사용하는 반도체 발광 장치가 개발되어 왔다. 이하, 관련 기술분야의 반도체 발광 장치의 예들을 도 1 및 도 2를 참조하여 각각 설명한다.
도 1에 도시된 반도체 발광 장치는 다음과 같다. 절연 기판(2)에 소정의 배선 패턴(3)이 형성된 인쇄 배선판(4)에 발광 다이오드 소자(이하, LED 소자라 함)(5)가 장착되어 있다. 배선 패턴(3) 상에는 케이스(6)가 접착층(7)을 개재하여 일체로 형성되어 있다. 여기서, 케이스(6)는 반사체로서 작용한다. 또한, 상기 케 이스(6)는 투명 수지(8)로 충전되어 있고, LED 소자(5)를 덮고 있다. 배선 패턴(3)은 상기 절연 기판(2)의 후면까지 연장되도록 형성되며, 2개의 배선부(3a, 3b)로 이루어져 있다. 상기 LED 소자(5)는 LED 소자(5)의 배후 전극(도시 생략)과 배선부(3a) 사이를 접속하도록 배선부(3a) 상에 배치된다. 또한, 상기 LED 소자(5)는 LED 소자(5)의 전면 전극(도시 생략)과 다른 배선부(3b) 사이를 얇은 금속선(9)을 개재하여 접속시킨다. 이와 같은 반도체 발광 장치(1)에 있어서, LED 소자(5)로부터 방출되는 광선 중, 상측으로 직접 방출되는 광선 이외의 광선(즉, 횡방향으로 방출되는 광선)은 케이스(6)의 반사면(6A) 상에서 반사되어 상측으로 향한다. 따라서, 전체적으로 광은 LED 소자(5)로부터 상측을 향하여 방출된다.
도 2에 도시된 반도체 발광 장치(11)는 다음과 같이 구성되어 있다. 기판(13) 상에는 반사면을 구비하는 케이스(14)가 수지의 사출성형에 의하여 형성되어 있고, 케이스의 내측에는 리이드 프레임(12)이 배치되어 있다. 케이스(14) 내의 리이드 프레임(12) 상에는 LED 소자(15)가 장착되어 있고, 그 상측에는 소정의 형광층(16)이 덮혀 있는 한편, 상기 케이스(14) 내에는 투명 수지(17)가 충전되어 있다. 본 예에서, 사용된 LED 소자(15)는 청색 LED 소자이고, 사용된 형광층(16)은 적색 형광물질 및 황색 형광물질을 둘 다 포함하고 있다. 여기서, 상기 LED 소자(15)로부터 방출되는 청색광은 형광층(16) 내의 적색 형광물질 층과 황색 형광물질로부터 광방출을 여기하여 백색광을 얻는다. 이와 같은 반도체 발광 장치(11)에 있어서, 방출된 광선들 중 상향으로 직접 방출되는 광선 이외의 횡방향으로 방출되는 광선은 케이스(14)의 내면의 반사면(14A) 상에서 반사된다. 전체적으로 백색광 이 상향으로 방출된다.
또한, 일본국 특허출원공개 제2002-280616호(미심사)는 다른 반도체 발광 장치를 제안하고 있다. 이 발광 장치는 다음과 같이 구성되어 있다. 패키지 성형체(package-molded product)에 요홈부를 마련한 다음, 이 요홈부 내에 발광 소자를 배치하여 발광 소자가 양의 리이드 전극 및 음의 리이드 전극에 접근할 수 있도록 한다. 다음에, 상기 요홈부 내에 투명 수지를 충전한다. 일본국 특허출원공개 제2005-294736호(미심사)는 또 다른 반도체 발광 장치를 제안하고 있다. 이 발광 장치는 다음과 같이 구성되어 있다. 리이드 프레임 상에 하나의 LED 칩이 장착되어 있다. 또한, 이 리이드 프레임 상에 고 반사율을 갖는 비투광성 수지로 성형한 램프 하우스를 형성하고, LED 램프가 내장되어 있는 램프 하우스의 요홈부 내를 투광성 수지로 충전한다.
상기 관련 기술의 반도체 발광 장치에 따르면, 이와 같은 반도체 발광 장치는 방출광의 출력에 따라서 단자부를 설계함으로써 특수한 구조를 가진다. 따라서, 탑-뷰 형(top-view type) 및 사이드-뷰 형(side-view type)의 적어도 2종류의 발광 장치가 존재한다. 탑-뷰 형 장치는 예를 들면 플래시 장치(flash unit)에 설치되어 광이 기판 장착면으로부터 수직방향으로 출력될 수 있다. 사이드-뷰 형 장치는 예를 들면 액정표시장치의 백라이트 내에 설치되어 기판 장착면에 평행하게 출력되어 도광판의 측면 내에 광을 입력할 수 있도록 할 수 있다.
휴대 장치는 더욱더 개발되고 있으므로 그 내부에 설치되는 반도체 발광 장치의 구조도 최소화되어야 한다. 상기 종래 관련 기술의 구조는 LED 소자의 장착에 어려움이 있으므로 반도체 발광 장치의 치수가 제한되고, 아울러 광 출력 효율도 제한될 수 있다.
여기서, 광 출력 효율은 다음의 식(1)으로 표시된다:
광 출력 효율 = [LED로부터 출력되는 광량 / LED의 발광면적에 의해 결정되는 광량] ∝ [(LED의 발광면적에 의해 결정되는 광량 x 유효반사도 x 광 흡수) / LED의 발광면적에 의해 결정되는 광량]
칩 사이즈가 축소되고 구조가 더욱 소형화된 경우에도 개량된 광 출력 효율을 구비함과 동시에 탑-뷰 형 및 사이드-뷰 형 모두로 작용할 수 있는 반도체 발광 장치를 제공하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 리이드 프레임 상에 배치된 반도체 발광 소자; 상기 리이드 프레임의 단자부를 제외한 발광 소자 및 상기 리이드 프레임을 덮는 투명 수지 성형체; 및 상기 리이드 프레임의 굴곡부 상에 형성된 반사면을 포함하는 반도체 발광 장치가 제공된다. 상기 리이드 프레임의 단자부는 탑-뷰 형 및 사이드-뷰 형 모두로 작용할 수 있는 단자 구조를 갖는다.
본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 발광 장치에서, 반도체 발광 소자는 리이드 프레임 상에 설치된다. 다음에 리이드 프레임의 일부는 굴곡하여 반사면을 형 성한 다음, 광 투과성 수지 성형체로 덮어진다. 따라서, 본 반도체 발광 장치는 부품의 수 및 제조공정의 수가 감소될 수 있으므로 그 구조가 단순화되고 최소화될 수 있다. 상기 반도체 발광 소자로부터 방출되는 광은 리이드 프레임의 굴곡부 상에서 반사에 의해 출력되는 것이므로 광 방출 효율(즉, 출력광의 휘도)가 향상될 수 있다. 또한, 이 반도체 발광 장치는 탑-뷰 형 및 사이드-뷰 형 모두에 대응할 수 있다.
따라서, 전술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 발광 장치는 사이드-뷰 형 및 탑-뷰 형 모두를 위해 제공될 수 있다. 상기 반도체 발광 소자는 칩의 사이즈가 소형이지만, 그 광 출력 효율이 개선되면서도, 부품의 수가 감소되고 구조가 더욱 소형화될 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 발광 장치를 도시한 것이다. 본 실시예의 반도체 발광 장치(21)는 다음과 같이 구성된다. 리이드 프레임(22) 상에는 반도체 발광 소자(23)가 장착되어 있다. 여기서, 리이드 프레임(22)의 일부는 반사체로서 작용할 수 있다. 또한, 광 투과성 수지 성형체(25)는 리이드 프레임(22)의 단자부(22A)를 제외한 반도체 발광 소자(23) 및 리이드 프레임(22)을 전체적으로 덮고 있다. 이 반도체 발광 소자(23)는 예를 들면 LED 소자일 수 있다.
상기 반도체 발광 장치(21)의 완성된 구조에 있어서, 리이드 프레임(22)은 기다랗고 얇은 부재로서 형성되고, 이 리이드 프레임(22)의 종 방향(장축 방향)으 로 대향하는 양 단부는 소정의 각도로 굴곡되어 있다. 예를 들면, 상기 리이드 프레임의 양 단부는 각각 내측으로 경사각으로 굴곡된다. 이 굴곡부들은 각각 광집속 반사체(24)로서 작용할 수 있다. 종방향으로 대향하는 양단부 상의 상기 광집속 반사체(24)에는 반사면(26)으로서 제공된 내면이 구비되어 있다.
또한, 상기 리이드 프레임(22)의 폭 방향(단축 방향)으로 대향하는 양단부는 각각 소정의 각도로 예를 들면 내측으로 경사각으로 굴곡되어 있다. 상기 굴곡부는 각각 광집속 반사체(24)로서 작용할 수 있다. 폭 방향으로 대향하는 양단부의 광집속 반사체(24)는 각각 반사면(27)으로서 제공되는 내면을 갖는다.
상기 리이드 프레임(22)은 반도체 발광 소자(23)의 대향 전극과 전기적으로 단속되기 위해 2부분으로 분할되어 있다. 또한, 후술하는 도 12A에 도시되어 있는 바와 같이, 광집속 반사체(24)로서 작용하는 리이드 프레임의 폭 방향으로의 양단부를 평평한 단자부(22A)로부터 분할하기 위해 리이드 프레임(22)에는 노치(28)가 형성되어 있다. 따라서, 폭 방향으로 대향하는 양단부를 용이하게 굴곡시킬 수 있다. 다시 말하면, 노치(28)에 의해 도 12A에 도시된 파선을 따라 정확하고 용이하게 굴곡 가공을 실시할 수 있게 된다.
상기 리이드 프레임(22)의 단자부(또는 외부 단자부)(22A)는 광 투과성 수지 성형체(25)의 외부로 연장되어 있다. 이 단자부(22A)는 탑-뷰 형 및 사이드-뷰 형으로서 작용하는 단자 구조를 구비하고 있다. 즉, 각 단자부(22A)는 평면적으로 볼 때 L자형으로 형성되어 있다. 상세히 설명하면, 단자부(22A)는 반도체 발광 소자(23)로부터 방출되는 광의 모든 출력방향에 대응할 수 있도록 L자형으로 형성되 어 있다. 이 반도체 발광 장치(21)는 예를 들면 도광판(30)(도 4 참조)의 측면에 배치되어 반도체 발광 소자(23)로부터 방출되는 광(35)을 상기 도광판(30)의 측면으로 입사시킬 수 있다. 이 경우, 도 4에 도시된 바와 같이, L자형 단자부(22A)는 예를 들면 직각으로 굴곡시킬 수 있다. 베이스 단부(즉, 광 방출 방향에 평행한 부분)(29A)의 표면은 인쇄 배선판(38)이 장착되는 표면이 된다. 따라서, 반도체 발광 소자(23)로부터 방출된 광(35)은 상기 인쇄 배선판(31)의 장착면에 평행한 방향으로 출력된 후 도광판(30)의 측면으로 입사될 수 있다. 이 경우, 사이드-뷰 형 반도체 발광 장치(21)가 구성된다.
또한, 도 5에 도시된 바와 같이, 반도체 발광 소자(23)로부터 방출된 광(35)이 인쇄 배선판(31)을 장착하기 위한 장착면에 수직한 방향으로 출력될 때, 상기 L자형 단자부(22A)는 절단 제거할 수 있다. 이 경우, 다른 방법으로서, L자형 단자부(22A)의 단부(29A)는 굴곡되지 않고 L자형을 유지하는 한편, 그 전면이나 후면은 상기 인쇄 배선판(31)을 장착하기 위한 표면이 된다. 반면에, 도 4에 도시된 바와 같이 단자부(22A)의 일부는 굴곡되어, 상기 단자부의 광 방출 방향에 수직한 면을 갖는 단부(29B)가 인쇄 배선판(31)을 장착하기 위한 표면이 된다. 상기 단부(29B)가 이와 같이 고정되므로 반도체 발광 소자(23)로부터 방출된 광(35)은 인쇄 배선판(31)을 장착하기 위한 표면에 수직한 방향으로 출력될 수 있다. 이와 같은 경우, 탑-뷰 형 반도체 발광 장치(21)가 구성된다.
상기 반도체 발광 장치(21)는 리이드 프레임(22)의 단자부(22A)를 인쇄 배선판(31), 예를 들면, 가요성(flexible) 인쇄 배선판에 전기적으로 접속한다.
상기 리이드 프레임(22)은 반사율 및 전도성의 양자를 구비하는 재료, 예를 들면, 구리, 42-합금(42-alloy)(철계 합금), 및 구리-합금(황동)과 같은 반도체 기술 분야에 채용되는 재료로 제작된다. 리이드 프레임(22)은 반사체로서 작용하므로, 이 리이드 프레임(22)은 가능한 고 반사율을 가지는 재료로 제작하는 것이 바람직하다. 본 실시예에 있어서, 고 반사율을 구비하는 금속층(42)은 구리, 42-합금(철계 합금), 및 구리-합금(황동)과 같은 리이드 프레임(22)을 구성하는 베이스 재료 상에 도금 또는 증착(도 6B 참조)에 의해 형성된다. 금속은 은, 알루미늄 또는 니켈과 같은 백색 금속으로 할 수 있다.
본 실시예에 따르면, 반도체 발광 소자(23)는 청색광을 방출하는 반도체 소자(23B), 적색광을 방출하는 반도체 소자(23R), 및 녹색광을 방출하는 반도체 소자(23G)의 3종의 상이한 반도체 발광 소자를 포함한다. 이들 반도체 소자는 리이드 프레임(22) 상에 종방향으로 배치되어 있다. 도 6A 및 도 6B에 도시된 바와 같이, 청색광을 방출하는 반도체 소자(23B)는 배열의 중앙에 위치하며, 녹색광을 방출하는 반도체 소자(23G)는 하나의 분할된 리이드 프레임부(22B)에 장착되어 있다. 청색광을 방출하는 반도체 소자(23B) 및 적색광을 방출하는 반도체 소자(23R)는 모두 다른 하나의 분할된 리이드 프레임 부분(22C) 상에 장착되어 있다. 이들 3개의 반도체 발광 소자(23B, 23R, 23G)는 와이어 본딩(wire-bonding)에 의해 얇은 금선(Au wire)과 같은 얇은 금속선(32)을 통해 직렬 접속되어 있는 한편, 리이드 프레임(22)에 전기적으로 접속되어 있다. 이들 3개의 반도체 발광 소자(23B, 23R, 23G)를 이용하여 백색광을 얻을 수 있다.
상기 반도체 발광 소자(23)는 예를 들면 도 7(도 8의 A-A선 단면도)에 도시된 것과 같이 구성될 수 있다. 상세히 설명하면, 사파이어 기판(44) 상에 n-형 GaN 층(45), 활성층(46), p-형 GaN 층(47), 및 캡 층(48)이 순서대로 적층되어 있다. 캡 층(48) 상에는 p-측 전극(49)이 형성되어 있다. 한편, 얻어진 적층체는 n-형 GaN 층(45)이 노출되도록 선택적으로 에칭되고, 그 위에 n-측 전극(50)이 형성되어 있다. 상기 p-측 전극(49)과 n-측 전극(50)의 연결면을 제외한 전체 적층체의 표면은 절연막으로 피복하여 부동태막(51)이 형성되어 있다.
상기 반도체 발광 장치(21)의 치수는 예를 들면 휴대폰과 같은 휴대장치에 사용되는 경우 2.8 mm (L; 길이) x 0.8 mm (W; 폭) x 1.2 mm (H; 높이)로 할 수 있다. 이들 수치는 기계적 강도를 포함한 여러 조건에 기초하여 결정될 수 있다. 최근, 도광판의 두께를 축소하는 경향이 있다. 예를 들면, 도광판의 폭(W)이 0.3 mm인 경우, 이에 따라 반도체 발광 장치(21)의 폭(W)도 축소시킬 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 반도체 발광 소자(23)는 밝은 광을 얻기 위해 평면적으로 볼 때(상측면에서 볼 때) 장방형의 칩(또는 기다란 칩)으로서 구성되는 것이 바람직하다. 도 8에 도시된 바와 같이, 반도체 발광 소자(23)는 장방형으로 형성될 수 있는데, 이와 같은 경우 그 종방향은 리이드 프레임 상의 반도체 발광 소자(23)의 배열방향과 일치한다. 또한, 반도체 발광 소자(또는 LED 소자)(23)의 대향하는 양단부 상에는 각각 p-측 전극(49)과 n-측 전극(50)이 형성되어 있다. 도 8에 도시된 바와 같이, p-측 전극(49)으로부터 칩의 중앙부까지 연장되는 기다란 전극(53)이 균일한 전류 흐름 또는 균일한 전류밀도를 위해 설치된다. 이 장방형 반도체 발광 소자(23)의 수평길이:수직길이=1.0:1.2 이상이 바람직하다.
전형적인 반도체 발광 소자(LED 소자)는 평면적으로 볼 때 사각형으로 형성된다. 반도체 발광 장치의 치수가 전에 비해 소형화됨에 따라, 반도체 발광 소자(23)의 면적이 축소되고, 그 결과 광 방출량이 감소됨과 동시에 리이드 프레임의 치수도 소형화된다. 그 결과, 예를 들면, 반도체 발광 소자(23)의 배치에 변화가 발생하고, 유효 반사율의 감소 및 광 흡수율의 증가에 기인하여 광 출력 효율이 감소하게 된다.
전술한 바와 같이, 반도체 발광 소자(23)는 장방형으로 형성됨과 동시에 그 종방향이 리이드 프레임(22)의 종방향에 일치하도록 배치된다. 따라서, 광 출력 효율(또는 출력광의 휘도)는 정방형의 반도체 발광 소자에 비해 개선될 수 있다. 여기서, 상기 반도체 발광 소자(23)의 형상은 다음과 같이 설계할 수 있다. 리이드 프레임 상에 반도체 발광 소자(23)를 배치하며, 상기 리이드 프레임을 굴곡시킴으로써 상기 반도체 발광 소자의 측면에 인접하여 대면하는 반사면을 형성하게 된다. 평면적으로 볼 때 상기 장방형의 반도체 발광 소자의 면적이 정방형의 것과 동일한 경우에는 반사면에 대면하는 장방형 반도체 발광 소자의 길이는 정방형 반도체 발광 소자의 것에 비해 길다. 따라서, 장방형 소자의 반사면으로부터 반사된 출력광량은 정방형 소자의 것에 비해 많다. 그 결과 광 출력 효율이 증가될 수 있고, 칩의 치수를 증가시키지 않고도 밝은 광을 출력시킬 수 있다.
한편, 전형적인 정방형 반도체 발광 소자의 중앙부에는 전극이 형성된다. 전극은 광흡수체의 작용을 할 수 있다. 와이어 본딩을 위한 영역을 확보하기 위해, 상기 전극이 점유하는 면적의 비율은 칩의 치수가 감소됨에 따라 증가한다. 그 결과, 광 출력 효율의 감소가 발생한다. 이에 비해, 도 8에 도시된 바와 같은 장방형 반도체 발광 소자(23)의 경우에는 장방형의 대향하는 양단부에 p-측 전극(49)과 n-측 전극(50)이 형성되어 있다. 따라서, 전극에 의한 광흡수량이 감소하는 반면 광 출력 효율은 그만큼 개선된다.
동일한 LED 칩의 면적에 대해 장방형과 정방형을 비교해 보면, 장방형의 광 출력 효율이 정방형의 광 출력 효율에 비해 30% 내지 50% 증가한다. 본 발명의 발명자는 장방형 반도체 발광 소자는 반도체 발광 소자(23)의 치수가 감소함에 따라 광 출력 효율의 증가를 보인다는 것을 최초로 연구하여 밝혀냈다.
상기 실시예의 반도체 발광 장치(21)에 따르면, 리이드 프레임(22)의 단자부(22A)는 평면적으로 볼 때 L자형으로 형성되어 있다. 탑-뷰 형 또는 사이드-뷰 형에 따라서 리이드 프레임(22)의 단자부(22A)는 굴곡 변형시키거나 그대로 유지된다. 따라서, 단일 반도체 발광 장치(21) 내에 사이드-뷰 형 및 탑-뷰 형의 양자를 공통으로 사용할 수 있다. 즉, 하나의 패키지가 사이드-뷰 형 및 탑-뷰 형 모두로 작용한다.
또한, 상기 리이드 프레임의 폭 방향으로 대향하는 양단부는 부분적으로 굴곡 변형시킴으로써 각각 집광 반사체(24)를 형성한다. 그러면, LED 소자(23)로부터 방출된 광은 집광 반사체(24)의 반사면(27)으로 입사된다. 그 결과, 반도체 발광 소자(23)의 치수나 칩의 치수를 증대하지 않고도 출력광의 휘도를 개선할 수 있다. 리이드 프레임(22)의 양단부는 집광 반사체(24)를 형성하기 위해 굴곡 변형되고, 상기 집광 반사체(24)의 내면은 반사면(26)으로서 작용할 수 있다. 따라서, 반사된 광은 전방으로 출력되어 광 출력 효율의 개선에 기여한다. 또한, 전형적인 구조와 달리, 별도의 광 방출 반사체가 불필요하다. 따라서, 부품의 수를 감소시킬 수 있고, 그 외에도 생산 공정수도 감소시킬 수 있다.
또한, 반도체 발광 소자(23)를 장방형으로 제작함으로써 광 출력 효율이 개선될 수 있다.
도 9A, 도 9B 및 도 10에 본 발명의 타 실시예의 반도체 발광 장치가 도시되어 있다. LED 소자를 사용한 반도체 발광 장치에서 LED 소자의 정전기 보호를 위해 제너 다이오드와 같은 보호용 다이오드가 내장되어 있다. 본 실시예에서, 동시에 하나의 단색 LED 소자를 형광층으로 피복하여 백색광을 출력하도록 되어 있다. 본 실시예는 보호용 다이오드를 내장한 반도체 발광 장치에 적용된다.
도 9B에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 발광 장치(61)에서, 리이드 프레임(22) 상에는 단색의 반도체 발광 소자(본 실시예의 경우 청색광을 방출하는 반도체 소자(23B))가 배치되어 있다. 상기 청색광을 방출하는 반도체 소자(23B)를 피복하기 위해 적색, 녹색 및 청색의 형광물질을 구비하는 형광층(67)이 형성되고, 그 다음에 상기 보호용 다이오드(63)가 배치된다.
본 실시예에서, 특히 보호용 다이오드(63)가 배치되어야 할 리이드 프레임(22)의 일 영역 상에는 요홈부(62)가 형성되어 있다. 전후면 상에 전극(64A, 64B)이 형성되어 있는 보호용 다이오드(63)는 요홈부(62) 내에 은닉되도록 배치된다. 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 요홈부(62)의 깊이(Z)는 보호용 다이오드(63) 의 상면의 전극(64A)의 표면이 반도체 발광 소자(23)가 배치되는 리이드 프레임(22)의 표면(22d)과 동일한 수평면에 위치하도록 형성된다. 다른 방법으로서, 보호용 다이오드(63)의 상면 상의 전극(64A)의 표면이 리이드 프레임의 표면(22d) 보다 낮은 위치에 위치하도록 형성된다. 그 외의 다른 구성 부품은 도 3 및 도 6A 내지 도 6C에 도시된 실시예에서 사용된 것과 동일하므로 대응하는 부품은 동일한 참조부호를 부여하고 상세한 설명은 생략한다.
전술한 바와 같은 실시예의 반도체 발광 장치(61)에 따르면, 청색광을 방출하는 반도체 소자(23B)로부터 방출되는 광은 적색, 녹색 및 청색 형광물질로부터 광의 방출을 여기하여 백색광을 출력한다. 본 실시예에서, 보호 다이오드(63)는 리이드 프레임(22)의 요홈부(62)의 내부에 은닉상태로 배치된다. 따라서, 보호용 다이오드(63)는 반도체 발광 소자(23)로부터 횡방향으로 방출된 광을 차단하지 않는다. 따라서, 반도체 발광 소자(23)로부터 방출된 광은 보호용 다이오드(63)에 의해 흡수되지 않으므로 그만큼 광 출력 효율이 증가될 수 있다. 또한, 본 실시예는 전술한 실시예에 따른 반도체 발광 장치(21)와 동일한 효율을 가진다.
보호용 다이오드(63)의 칩은 통상 실리콘(Si)으로 제조되고, 실리콘 자체는 흑색으로 착색되어 있다. 따라서, 상기 보호용 다이오드(63)를 반도체 발광 소자(23)의 평면과 동일면 상에 배치했을 때 보호용 다이오드(63)의 칩은 반도체 발광 소자(23)로부터 횡방향으로 방출된 광을 흡수한다. 그 결과, 광 출력 효율이 감소될 수 있다. 그러나, 본 실시예에서 설명한 바와 같이, 광흡수는 리이드 프레임(22) 내에 요홈부(62)를 형성한 다음 그 요홈부(62) 내에 보호용 다이오드(63)를 배치함으로써 방지할 수 있다. 그 결과, 횡방향으로 방출되는 광은 리이드 프레임(22)의 단부의 반사면(26)에서 반사된다. 따라서, 광 출력 효율이 더욱 향상될 수 있다.
또한, 도 11에 도시된 바와 같이, 예를 들면 보호용 다이오드(63)는 전후면 상에 표면적이 넓은 전극(64A, 64B)(예, 알루미늄 전극), 특히 전면 상에 전기 접속 본딩용의 표면적이 넓은 전극(64A)을 갖도록 형성하는 것이 바람직하다. 즉, Si의 표면은 흑색으로 착색되어 광을 흡수하므로 광 출력 효율의 감소가 발생할 수 있다. 그러나, 광 출력 효율은 알루미늄으로 제작된 넓은 전극(64A)을 형성하고, 전극(64)에 반사체의 기능을 부여함으로써 더욱 증가시킬 수 있다. 이와 같은 경우, 전극(64A)은 제너 다이오드와 같은 보호용 다이오드(63)의 8 Kv의 내압을 확보할 수 있는 여백 영역(65)을 남기고 형성된다. 구체적으로, 전극의 단부와 칩의 단부 사이의 거리, 또는 어떠한 전극도 포함되어 있지 않은 여백영역(65)은 10 ㎛ 내지 50 ㎛, 바람직하게는 10 ㎛ 내지 25 ㎛의 폭을 가진다. 거리가 10 ㎛보다 좁으면 8-kV의 내압(즉, p-n 접합의 내압)이 얻어질 수 없다. 거리가 50 ㎛를 초과하면, 보호용 다이오드(63)에 있는 실리콘의 노출면적이 증가함에 따라 광흡수 확률이 증가하므로 바람직하지 않다. 보호용 다이오드(63)의 칩의 형상은 통상 정방형이다.
리이드 프레임(22) 내에 형성된 요홈부(62) 및 이 요홈부(62) 내에 배치된 보호용 다이오드(63)를 포함하는 도 9A 및 도 9B에 도시된 반도체 발광 장치의 구성은 도 3, 도 6A 및 도 6B에 도시된 실시예에 적용할 수 있다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 발광 장치의 제조방법에 대하여 설명한다. 본 실시예는 도 9A 및 도 9B에 도시된 반도체 발광 장치의 제조에 적용한다.
먼저, 도 12A에 도시된 바와 같이, 리이드 프레임(22)이 형성된다. 이 리이드 프레임(22)은 보호용 다이오드가 배치되는 부분에 요홈부(62)를 갖는다. 리이드 프레임(22)은 그 종방향 양단부의 단자부(22A)로부터 연장된 접속부(68)를 통해 주변부(69)와 연결되도록 형성된다.
다음에, 도 12B에 도시된 바와 같이, 리이드 프레임(22)의 주변부는 쇄선을 따라 굴곡되어 반사면을 갖는 굴곡부를 형성한다. 이와 같은 상태에서 리이드 프레임부의 일측에 청색광을 방출하는 반도체 소자(23B)를 배치하고, 상기 요홈부(62) 내에 보호용 다이오드(63)를 배치한다.
다음에, 도 12C에 도시된 바와 같이, 예를 들면 얇은 금속선(32)을 통한 와이어 본딩에 의해 보호용 다이오드(63), 청색광을 방출하는 반도체 소자(23B), 및 리이드 프레임(22)을 상호 전기적으로 접속한다.
다음에, 도 13A에 도시된 바와 같이, 상기 청색광을 방출하는 반도체 소자(23B)를 적색, 녹색 및 청색의 형광물질을 포함하는 형광층(67)으로 피복한다.
다음에, 도 13B에 도시된 바와 같이, 트랜스퍼 성형법(transfer molding)을 이용하여 단자부(22A) 이외의 리이드 프레임(22), 형광층(67)을 갖는 청색광 방출 반도체 소자(23B), 및 보호용 다이오드(63)를 몰딩 성형한다. 다시 말하면, 이들 성분들을 광 투과성 수지 성형체(25)로 피복한다.
다음에, 리이드 프레임(22)의 연결부(68)는 도 12A에 도시된 쇄선을 따라 절단된다. 외부로 향하는 리이드 프레임(22)의 단자부(22A)는 사이드-뷰 형 또는 탑-뷰 형에 따라 굴곡 변형된다. 그 결과, 도 13C에 도시된 바와 같은 반도체 발광 장치(61)가 얻어질 수 있다. 도 13C는 사이드-뷰 형에 대응하는 반도체 발광 장치를 도시한 것이다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 발광 장치를 제조하는 방법은 단순화될 수 있다. 또한, 도 3 및 도 6A 내지 도 6C에 도시된 바와 같은 반도체 발광 장치(21)의 제조방법은 도 12A 내지 도 12C 및 도 13A 내지 도 13C에 도시된 공정단계에 기초하여 실행될 수도 있다.
이상 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 기술하였으나, 본 발명은 위 실시예에 제한되지 않고, 당연히 첨부한 청구범위에 정의된 본 발명의 사상 및 범위 내에서 본 기술분야의 전문가에 의해 다양한 변경 및 개조가 가능하다.
도 1의 관련 기술에 따른 반도체 발광 장치의 일례의 개략 횡단면도이다.
도 2는 관련 기술에 따른 반도체 발광 장치의 다른 예의 개략 횡단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 발광 장치의 개략 사시도이다.
도 4는 반도체 발광 장치가 사이드-뷰 형으로 구성된 기판 상에 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 발광 장치를 장착한 상태의 설명도이다.
도 5는 반도체 발광 장치가 탑-뷰 형으로 구성된 기판 상에 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 발광 장치를 장착한 상태의 설명도이다.
도 6A 내지 도 6C는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 발광 장치를 도시한 것으로서, 도 6A는 반도체 발광 장치의 평면도, 도 6B는 도 6A의 B-B선 단면도, 도 6C는 도 6A의 C-C선 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 발광 장치에 적용된 반도체 발광 소자의 일례의 횡단면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 발광 장치에 적용된 장방형 반도체 발광 소자의 일례의 평면도이다.
도 9A 및 도 9B는 본 발명의 타 실시예에 따른 반도체 발광 장치를 도시한 것으로서, 도 9A는 평면도, 도 9B는 횡단면도이다.
도 10은 본 발명의 타 실시예에 따른 반도체 발광 장치의 실질적 부분을 도시한 확대 단면도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 적용된 보호용 다이오드의 일례의 평면도이 다.
도 12A 내지 도 12C는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 발광 장치의 제조방법(1/2 부분)을 도시한 것으로서, 도 12A는 반도체 발광 장치의 평면도, 도 12B 및 도 12C는 각 공정단계를 설명하기 위한 반도체 발광 장치의 횡단면도이다.
도 13A 내지 도 13C는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 발광 장치의 제조방법(2/2 부분)을 도시한 것으로서, 도 13A, 도 13B 및 도 13C는 각 공정단계를 설명하기 위한 반도체 발광 장치의 횡단면도이다.

Claims (7)

  1. 리이드 프레임 상에 배치된 반도체 발광 소자;
    상기 리이드 프레임의 단자부를 제외한 발광 소자 및 상기 리이드 프레임을 덮는 투명 수지 성형체; 및
    상기 리이드 프레임의 굴곡부 상에 형성된 반사면을 포함하고,
    상기 리이드 프레임의 단자부는 탑-뷰 형 및 사이드-뷰 형 모두로 작용할 수 있는 단자 구조를 구비하는 반도체 발광 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 리이드 프레임의 단자부는 평면적으로는 L자형인 것을 특징으로 하는 반도체 발광 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 리이드 프레임의 요홈부 내에 배치된 보호용 다이오드를 더 포함하고, 상기 보호용 다이오드의 상면은 상기 반도체 발광 소자가 배치되는 상기 리이드 프레임의 배치면의 하측에 위치하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광 장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 보호용 다이오드의 상면의 전극은 상기 보호용 다이오드의 내압을 확보하기 위한 주변영역을 제외한 전체 표면 상에 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 발광 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 반도체 발광 소자는 평면적으로는 장방형으로 형성되고;
    상기 반도체 발광 소자는 그 종방향이 상기 리이드 프레임의 종방향을 따라 연장되도록 배치되고;
    상기 리이드 프레임의 굴곡부 상에는 상기 반도체 발광 소자의 종방향의 양 표면에 인접하여 대면하는 반사면이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체 발광 장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 리이드 프레임 상에, 각각 적색광을 방출하는 소자, 녹색광을 방출하는 소자, 및 청색광을 방출하는 소자인 3개의 반도체 발광 소자가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체 발광 장치.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 리이드 프레임 상에 단색광을 방출하기 위한 반도체 발광 소자가 배치되어 있고, 상기 단색광을 방출하기 위한 반도체 발광 소자는 형광층에 의해 피복되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체 발광 장치.
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