KR20140034022A - 발광다이오드 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 제1 LED다이, 제2 LED다이, 및 더미 LED다이를 구비하는 발광다이오드를 제공하는데, 상기 제2 LED다이는, 상기 제1 LED다이와 상기 더미 LED다이 사이에 배치되어 있고, 각 다이는, 제1 반도체층, 제2 반도체층, 및 상기 제1 및 상기 제2 반도체층 사이에 배치된 다중양자우물층을 구비한다. 상기 제1 LED다이의 상기 제1 반도체층은, 상기 제2 LED다이의 상기 제2 반도체층에 결합되어 있고, 상기 제2 LED다이의 상기 제1 반도체층은, 상기 더미 LED다이의 상기 제1 및 제2 반도체층에 결합되어 있다.
Description
본 발명은, 발광다이오드에 관한 것으로서, 보다 상세히는, 직렬연결된(serially connected) 구조를 가지는 발광다이오드에 관한 것이다.
발광다이오드(LED) 기술에 있어서의 빠른 기술진전으로 인하여, 오늘날의 LED는, 낮은 에너지소비, 긴 수명, 작은 사이즈 및 가벼운 무게 등 백열광원에 비하여 많은 장점을 보여준다. 최근에는, 주로 적색, 청색 및 녹색 등 폭넓은 컬러를 가지는 발광다이오드가 입수 가능하고, 이들은 셀룰러폰, LCD와 같은 다스플레이장치용 백라이트 모듈에 널리 이용되고 있다. 그럼에도 불구하고, LED 발광효율의 향상을 제한하는 방열이 항상 큰 문제이다. 그래서, 특히 파워 출력의 증가와 함께, 효율적인 열전달에 의하여 과열을 해소하여 신뢰성을 유지하는 것이, 모든 LED제조사에게 있어서 점점 더 필요하게 되고 있다.
종래의 LED는, 전류의 흐름에 의하여 여기되면, LED의 반도체 다이(die) 내의 누설전류효과 및 반도체 다이로부터 주변환경으로의 비효율적 열전달로 인하여, 일반적으로 LED 내의 요소의 온도가, 정상을 초과하여 올라갈 수 있다. 이러한 정상을 초과하는 온도는, 요소에 손상을 야기하고 노화를 촉진시킬 뿐 아니라, 온도변화에 의하여 LED의 광학특성이 변화될 수 있다. 예컨대, LED의 파워 출력이, 그 온도의 상승에 의하여 감소될 수 있다. 또한, LED에서 방출된 광의 컬러, 즉 그 파장은 그 반도체 다이의 에너지갭에 의하여 결정되고, 그 에어지갭은 반도체 다이의 온도변화에 의하여 변동되기 때문에, LED에서 방출된 광의 파장은 온도변화에 의하여 변동된다.
종래의 LED에 있어서 일반적인 방열문제의 관점에서 보면, 경제적이고 효과적으로 누설전류를 줄여서 열을 낮추는 것이 가능하다면, 이는 혁신적 LED가 될 것이다.
종래에는, LED의 여기에 필요한 전압이 대개 3V 전압이었으므로, LED를 여기시키는 드라이버는 일반적으로 110V에서 3V로 강하시키는 전압변환회로를 가지도록 설계되었다. 하지만, 드라이버가 전압변환회로를 수용하기에 충분하도록 크게 만들어져야 했기 때문에, LED의 적용 유연성이 감소되었다.
본 발명은, 발광다이오드 내에서 서로 이웃하도록 배치된 두 LED다이의 반도체층들을 결합함으로써 이루어지는 직렬연결된 구조를 가지는 발광다이오드를 제공하고자 하는 것이다. 이로써, 발광다이오드의 소비전류와 열발생이 낮아져서, 발광다이오드용 방열장치의 크기가 줄어들 수 있고, 발광다이오드의 조도가 향상될 수 있다.
본 발명은, 한 LED다이의 제1 반도체층을 다른 이웃 LED다이의 제1 및 제2 반도체층에 결합함으로써, 방광다이오드의 p-타입 정션과 n-타입 정션이 같은 쪽에 위치되게 되는 발광다이오드를 제공한다. 그 결과, 본 발명의 발광다이오드는, 와이어본딩에 의하여 이루어지는 상호연결 없이, 칩-온-보드(COB) 반도체 어셈블리기술을 이용하여, 인쇄회로판 상에 직접 탑재되고 패키지될 수 있다. 이로써, 잘못된 와이어본딩에 의한 불량율이 감소될 수 있고, 발광다이오드의 신뢰성이 향상될 수 있다. 또한, COB 공정을 이용하여 패키지되므로, 발광다이오드의 사이즈도 감소될 수 있다.
실시예에 있어서, 본 발명은, 제1 LED다이, 제2 LED다이, 및 더미 LED다이를 구비하고, 상기 제2 LED다이는 상기 제1 LED다이 및 상기 더미 LED다이 사이에 배치되며, 각 다이는, 제1 반도체층, 제2 반도체층 및 상기 제1 및 제2 반도체층 사이에 배치되는 다중양자우물층으로 이루어지는 발광다이오드를 제공한다. 상기 제1 LED다이의 상기 제1 반도체층은, 상기 제2 LED다이의 상기 제2 반도체층과 결합되고, 상기 제2 LED다이의 상기 제1 반도체층은, 상기 더미 LED다이의 상기 제1 및 제2 반도체층과 결합된다.
본 발명의 더욱 넓은 적용범위는, 이하의 상세한 설명에 의하여 보다 명백해질 것이다. 다만, 본 발명의 상세한 설명 및 바람직한 특정 실시예들을 나타내는 예들은, 단지 예시의 수단으로서 이해되어야 한다. 본 발명의 사상 및 범위 내에서 이루어지는 다양한 변경과 개선은, 이 상세한 설명에 의하여 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이기 때문이다.
본 발명에 의하면, 발광다이오드의 소비전류와 열발생이 낮아져서, 발광다이오드용 방열장치의 크기가 줄어들 수 있고, 발광다이오드의 조도가 향상된다. 또한, 잘못된 와이어본딩에 의한 불량율이 감소될 수 있고, 발광다이오드의 신뢰성이 향상될 수 있다. 또한, COB 공정을 이용하여 패키지되므로, 발광다이오드의 사이즈도 감소될 수 있다.
본 발명을 보다 잘 이해하기 위하여, 이하의 상세한 설명과 첨부도면을 이용한 설명을 행하지만, 이는 예시의 방편으로 주어지는 것이고, 본 발명을 제한하는 것이 아니다.
도 1은, 본 발명의 제1 실시예에 의한 발광다이오드를 나타내는 개략도이다.
도 2는, 본 발명의 제2 실시예에 의한 발광다이오드를 나타내는 개략도이다.
도 3은, 본 발명의 제3 실시예에 의한 발광다이오드를 나타내는 개략도이다.
도 1은, 본 발명의 제1 실시예에 의한 발광다이오드를 나타내는 개략도이다.
도 2는, 본 발명의 제2 실시예에 의한 발광다이오드를 나타내는 개략도이다.
도 3은, 본 발명의 제3 실시예에 의한 발광다이오드를 나타내는 개략도이다.
이하, 본 발명의 기능과 구조특성에 대한 심도있는 이해와 통찰을 위하여, 상세한 설명과 함께 몇 가지 예시적 실시예가 제공된다.
도 1을 참조하며, 이는 본 발명의 제1 실시예에 의한 발광다이오드를 나타내는 개략도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 발광다이오드(2)는, 제1 LED다이(20a; die), 제2 LED다이(20b), 및 더미(dummy) LED다이(20c)를 구비하고, 여기서, 상기 제2 LED다이(20b)는, 상기 제1 LED다이(20a)와 상기 더미 LED다이(20c) 사이에 배치되어 있다. 또한, 각 다이는, 제1 반도체층(200), 제2 반도체층(202), 다중양자우물(Multiple Quantum Well; MQW)층(201)을 구비하고, MQW층(201)은, 상기 제1 및 상기 제2 반도체층(200, 202) 사이에 이 두 층들(200, 202)에 결합하도록 배치되어 있다. 이 실시예에 있어서, 상기 제1 반도체층(200)은, 상기 MQW층(201)의 상면에 결합하도록 배치되어 있고, 한편, 상기 제2 반도체층(202)은, 상기 MQW층(201)의 하면에 결합하도록 배치되어 있다.
상기 제1 반도체층(200)은, p-타입 반도체층일 수도 있고, n-타입 반도체층일 수도 있음을 주의하여야 한다. 상기 제1 반도체층(200)이 실질적으로 p-타입 반도체층인 실시예에 있어서는, 이에 대응하여 상기 제2 반도체층(202)은, n-타입 반도체층이어야 한다. 또한, 반대도 마찬가지이어서, 상기 제1 반도체층(200)이 실질적으로 n-타입 반도체층인 실시예에 있어서는, 이에 대응하여 상기 제2 반도체층(202)은, p-타입 반도체층이어야 한다. 게다가, 상기 p-타입 반도체층은, 한정되는 것은 아니지만, p-GaN, p-AlGaN, p-AlGaInN, p-InGaN, p-AlN 등과 같은 p-타입 Ⅲ-질화물 재료로 만들어질 수 있다. 이 실시예에 있어서는, 본 발명에 있어서의 상기 p-타입 반도체층을 만들기 위한 상기 재료로서, p-GaN이 사용되도록 선택되어 있다. 유사하게, 상기 n-타입 반도체층은, 한정되는 것은 아니지만, n-GaN, n-InGaN, n-AlGaInN, n-AlInGaN 등과 같은 n-타입 Ⅲ-질화물 재료로 만들어질 수 있다. 이 실시예에 있어서는, 본 발명에 있어서의 상기 n-타입 반도체층을 만들기 위한 상기 재료로서, n-GaN이 사용되도록 선택되어 있다. 상기 MQW층(201)에 대해서는, GaAs와 AlGaAs 같은 반도체 재료로 만들어질 수 있다. 또한, 상기 제1 반도체층(200), 제2 반도체층(202) 및 MQW층(201)의 상기 3층구조는, 금속-유기(organic) 화학기상증착(chemical vapor deposition; MOCVD)법, 분자빔(molecular beam) 에피택시(epitaxy; MBE)법, 기상위상(vapor phase) 에피택시(VPE)법 등으로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 방법을 이용하여 형성되도록 이루어질 수 있다. 그 후, 상기 3층구조는, 드라이(dry)에칭법, 웨트(wet)에칭법, 반응성이온(reactive ion) 에칭(RIE)법 또는 레이저 에칭법으로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 방법에 의하여 상기 상응하는 LED다이가 되도록 더욱 공정처리된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 상기 제1 LED다이(20a)의 상기 제1 반도체층(200)는, 상기 제2 LED다이(20b)의 상기 제2 반도체층(202)에 결합되어 있고, 상기 제2 LED다이(20b)의 상기 제1 반도체층(200)은, 상기 더미 LED다이(20c)에 결합되어 있다. 상기 실시예에 있어서, 상기 제2 LED다이(20b)의 상기 제1 반도체층(200)은, 상기 더미 LED다이(20c)의 상기 MQW층(201) 뿐만 아니라 상기 제1 및 제2 반도체층(200, 202)과도 결합되어 있다. 또한, 상기 제1 LED다이(20a)와 상기 제2 LED다이(20b) 사이의 위치에는 제1 절연요소(22a)가 형성되어 있고, 상기 제2 LED다이(20b)와 상기 더미 LED다이(20c) 사이의 위치에는 다른 제1 절연요소(22b)가 형성되어 있다. 상기 제1 절연요소(22a)는, 비아홀(via hole)(23a)을 가지도록 형성되어 있고, 상기 제1 절연요소(22b)는, 다른 비아홀(23b)을 가지도록 형성되어 있는데, 여기서, 상기 절연요소(22a)는, 상기 비아홀(23a)에 의하여 제1 절연엘리먼트(220) 및 제2 절연엘리먼트(221)로 분할되어 있음을 유의하여야 한다. 또한, 상기 두 제1 절연요소(22a 및 22b)는 모두, SiO2, Si3N4, TiO2, Al2O3, HfO2, Ta2O5로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 재료, 포토 레지스턴스(photo resistance; PR) 재료, 및 에폭시 등으로 만들어질 수 있다. 또한, 상기 제1 절연요소(22a 및 22b)는, 화학기상증착(CVD), 플라즈마 강화 CVD(PECVD), 원자층 증착(ALD), 프린팅 또는 코팅과 같은 증착법을 이용하여 상기 발광다이오드(2) 내에 형성될 수 있다. 그 후, 황색광 화학에칭공정이 상기 결과로서의 절연요소 상의 패턴을 정의하기 위하여 이용될 수 있다. 또한, 상기 비아홀은, 드라이에칭공정, 웨트에칭공정, RIE 공정 또는 레이저 에칭공정과 같은 에칭공정을 이용하여 형성될 수 있다. 다만, 이 실시예에 있어서, 상기 두 제1 절연요소(22a 및 22b)는, 동일재료로 만들어지고, 상기 제1 절연엘리먼트(220) 및 상기 제2 절연엘리먼트(221)는, 동일재료로 만들어진다. 또한, 상기 비아홀(23a)은, 1000 ㎛ 미만의 직경(D)으로 형성되고, 이는 상기 비아홀(23b)에 대해서도 마찬가지이다. 본 발명의 다른 실시예에 있어서는, 상기 비아홀(23b) 뿐만 아니라 상기 비아홀(23a)의 직경(D)은, 200 ㎛ 미만이고, 또다른 실시예에 있어서는, 상기 비아홀(23a) 또는 비아홀(23b)의 직경(D)은, 100㎛ 미만일 수도 있다. 도 1에 도시된 상기 실시예에 있어서는 상기 제1 절연요소(22a) 및 상기 제2 절연요소(22b)가 동일 절연재료로 만들어져 있지만, 다른 실시예에 있어서는, 상기 제1 절연요소(22a) 및 상기 제2 절연요소(22b)는, 상이한 절연재료로 만들어질 수 있음을 유의하여야 한다.
이 실시예에 있어서, 상기 제1 LED다이(20a)의 상기 제1 반도체층(200)이 상기 제2 LED다이(20b)의 상기 제2 반도체층(202)에 결합되는 것은, 상기 비아홀(23a)을 통한 제1 전극어셈블리(21a)를 이용하여 이루어진다. 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 제1 LED다이(20a)는, 상기 제1 절연요소(22a)의 상기 제1 절연엘리먼트(220)에 의하여 상기 제1 전극어셈블리(21a)에 대하여 절연되어 있다. 한편, 상기 제2 LED다이(20b)는, 상기 제1 절연요소(22a)의 상기 제2 절연엘리먼트(221)에 의하여 상기 제1 전극어셈블리(21a)에 대하여 절연되어 있다. 그리고, 동시에, 상기 제2 LED다이(20b)는, 다른 제1 절연요소(22b)에 의하여 상기 제2 전극어셈블리(21b)에 대하여 절연되어 있다. 실시예에 있어서, 상기 제1 전극어셈블리(21a)는, 상기 제1 LED다이(20a)의 상기 제1 반도체층(200)의 일부에 결합 및 체결되고, 또한, 동시에, 상기 제2 LED다이(20b)의 상기 제2 반도체층(202)의 일부에 결합 및 체결되어 있다.
이와 유사하게, 상기 제2 LED다이(20b)의 상기 제1 반도체층(200)이 상기 더미 LED다이(20c)의 상기 제2 반도체층(202)에 결합되는 것은, 상기 비아홀(23b)을 통한 제2 전극어셈블리(21b)를 이용하여 이루어진다. 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 제2 전극어셈블리(21b)는, 상기 제2 LED다이(20b)의 상기 제1 반도체층(200)의 일부에 결합 및 체결되고, 또한, 동시에, 상기 더미 LED다이(20c)의 상기 제2 반도체층(202) 뿐만 아니라 상기 제1 반도체층(200)의 일부에도 결합 및 체결되어 있다. 상기 제1 및 상기 제2 전극어셈블리(20a 및 20b)는 각각, 싱글 금속층, 또는 다중 금속층 형태의 도전성 금속으로 만들어짐을 유의하여야 한다. 상기 싱글 금속층 또는 상기 다중 금속층 내의 어느 한 층은, 도전성 재료로 만들어질 수 있고, 이는 Cr/Au, Cr/Al, Cr/Pt/Au, Cr/Ni/Au, Cr/Al/Pt/Au, Cr/Al/Ni/Au, Ti/Al, Ti/Au, Ti/TiW/Au. Ti/Al/Pt/Au, TiW/Au, Ti/Al/Ni/Au, NiV/Au, Al, Al/Pt/Au, Al/Pt/Al, Al/Ni/Au, Al/Ni/Al, Al/W/Al, Al/W/Au, Al/TaN/Al, Al/TaN/Au, Al/Mo/Au, 또는 Ti/NiV/Au의 형태를 이룰 수 있으며, 여기서, 상기 구조 중의 어느 Au는 Cu로 대체될 수 있음을 유의하여야 한다.
도 2를 참조한다. 도 2는 본 발명의 제2 실시예에 의한 발광다이오드를 나타내는 개략도이다. 도 2에 도시된 실시예에 있어서, 상기 발광다이오드(2a)는, 제1 LED다이(20a), 제2 LED다이(20b), 및 더미 LED다이(20c)를 구비하고, 여기서, 상기 제1 LED다이(20a), 상기 제2 LED다이(20b) 및 상기 더미 LED다이(20c)는, 도 1에 도시된 실시예에서 설명된 것과 동일하게 구조를 갖추고 배치되어 있으므로, 이하 그 이상의 설명은 생략한다. 도 2의 실시예에 있어서, 상기 제1 반도체층(200)은 n-타입 반도체층이고, 상기 제2 반도체층(202)은 p-타입 반도체층이다. 마찬가지로, 상기 제1 LED다이(20a)와 상기 제2 LED다이(20b) 사이 위치에 제1 절연요소(22a)가 형성되어 있고, 상기 제2 LED다이(20b)와 상기 더미 LED다이(20c) 사이 위치에 다른 제1 절연요소(22b)가 형성되어 있다. 또한, 상기 제1 절연요소(22a)는 비아홀(23a)을 가지도록 형성되고, 상기 다른 제1 절연요소(22b)는 비아홀(23b)을 가지도록 형성된다. 상기 두 제1 절연요소(22a, 22b)는, 도 1에 도시된 제1 실시예에서 설명된 동일 재료로 만들어지므로, 이하 그 이상의 설명은 생략한다.
도 2에 도시된 실시예에 있어서, 상기 제1 전극어셈블리(21a)는, 상기 비아홀(23a)을 통하여 상기 제1 LED다이(20a)의 상기 제1 반도체층(200) 및 상기 제2 LED다이(20b)의 상기 제2 반도체층(202)에 연결되도록 유사하게 배치되어 있다. 또한, 이 실시예에 있어서, 상기 제1 전극어셈블리(21a)는 또한, 제1 전극(210) 및 제2 전극(211)을 포함하는데, 상기 제1 전극(210)은 상기 제1 LED다이(20a)의 상기 제1 반도체층(200) 상에 형성되어 있고, 상기 제2 전극(211)은 상기 제2 LED다이(20b)의 상기 제2 반도체층(202) 상에 형성되어 있으며, 상기 제2 전극(211)은, 상기 비아홀(23a)을 통하여 뻗도록 배치되어 있는 그 연장부에 의하여 상기 제1 전극(210)에 전기적으로 연결되어 있다. 또한, 상기 제2 전극어셈블리(21b)가, 상기 비아홀(23b)을 통하여, 상기 제2 LED다이(20b)의 상기 제1 반도체층(200) 및 상기 더미 LED다이(20c)의 상기 MQW층(201) 뿐만 아니라 상기 제1 및 제2 반도체층(200, 202)에 연결되도록 배치되어 있다. 또한, 이 실시예에 있어서, 상기 제2 전극어셈블리(21b)는 또한, 제3 전극(212) 및 제4 전극(213)을 포함하는데, 상기 제3 전극(212)은, 상기 제2 LED다이(20b)의 상기 제1 반도체층(200) 상에 형성되어 있고, 상기 제4 전극(213)은, 상기 더미 LED다이(20c)의 상기 제2 반도체층(202) 상에 형성되어 있으며, 상기 제4 전극(213)은, 상기 비아홀(23b)을 통하여 뻗도록 배치되어 있는 그 연장부에 의하여 상기 제3 전극(212), 및 상기 더미 LED다이(20c)의 상기 MQW층(201) 뿐만 아니라 상기 제1 및 제2 반도체층(200, 202)에 연결되어 있다.
또한, 상기 제1 LED다이(20a)의 상기 제2 반도체층(202)의 저면에는, 제5 전극(24)이 더욱 부착 배치되어 있고, 상기 제5 전극(24)은, 제2 절연요소(25)의 사용에 의하여 상기 제2 전극(211) 및 상기 제4 전극(213)으로부터 절연되어 있다. 유사하게, 상기 제1 절연요소(22a, 22b) 및 상기 제2 절연요소(25)는, SiO2, Si3N4, TiO2, Al2O3, HfO2, Ta2O5로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 재료, 포토 레지스턴스(PR) 재료, 및 에폭시 등으로 각각 만들어질 수 있다. 또한, 상기 제1 및 상기 제2 절연요소(22a, 22b, 25) 각각은, 화학기상증착(CVD), 플라즈마 강화 CVD(PECVD), 원자층 증착(ALD), 프린팅 또는 코팅과 같은 증착법을 이용하여 상기 발광다이오드(2) 내에 형성될 수 있다. 그 후, 상기 결과로서의 절연요소 상에 패턴을 정의하기 위하여 황색광 화학에칭공정이 이용될 수 있다. 상기 제1 절연요소(22a, 22b) 및 상기 제2 절연요소(25)는, 실제의 필요에 따라서는 동일재료 또는 상이한 재료로 만들어질 수 있음을 유의하여야 한다. 또한, 상기 제3 전극(212), 상기 제4 전극(213) 및 상기 제5 전극(24)은, 도 1에 도시된 실시예에서 설명된 바와 같은 상기 제1 전극어셈블리(21a) 및 제2 전극어셈블리(21b)용과 동일 그룹으로부터 선택될 수 있는 재료로 만들어질 수 있으므로, 이하 그 이상의 설명을 생략한다. 만일 상기 제2 반도체층(202)이 p-타입 반도체층으로 선택되면, 상기 제5 전극(24)은 반드시 p-타입 전극이어야 하고, 그 역도 성립하여, 만일 상기 제2 반도체층(202)이 n-타입 반도체층으로 선택되면, 상기 제5 전극(24)은 반드시 n-타입 전극이어야 함을 유의하여야 한다. 또한, 상기 제5 전극(24)은 또한, 상기 제5 전극(24)의 하면에 결합되어 있는 제1 금속합금요소(26a)에 연결되고, 유사하게, 상기 제4 전극(213)은 또한, 상기 제4 전극(213)의 하면에 결합되어 있는 제2 금속합금요소(26b)에 연결되며, 상기 제1 및 상기 제2 금속합금요소(26a 및 26b)는, 제1 홈(3)을 이용하여 거리(L) 서로 이격되어 배치되고, 서로 절연되어 있다. 이 실시예에 있어서, 상기 거리(L)는 1000㎛ 미만이다.
또한, 상기 제1 및 상기 제2 금속합금요소(26a, 26b)는 각각, Cu, Ni, Ag, Co, Al, Sn, W, Mo, Pd, Pt, Rh로 구성되는 그룹으로부터 선택된 적어도 2가지 금속으로 구성되는 합금으로 만들어진다. 본 발명의 상기 발광다이오드(2) 내에 이러한 금속합금요소(26a 및 26b)를 형성하는 방법은, 스퍼터링, PVD, 전기도금, 무전해도금, 프린팅 등으로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 수단일 수 있다. 또한, 상기 제1 및 상기 제2 금속합금요소(26a, 26b)의 표면 상에는, 보호층(27)이 형성되어 있고, 이는 Ni 또는 Au로 만들어질 수 있으며, 전기도금 수단, 또는 무전해도금 수단에 의하여 형성될 수 있다.
도 3을 참조한다. 도 3은, 본 발명의 제3 실시예에 의한 발광다이오드를 나타내는 개략도이다. 도 3에 도시된 실시예에 있어서, 상기 발광다이오드(2b)는, 도 2에 도시된 제2 실시예에서 설명된 것과 동일한 구조를 가지지만, 상기 제1 금속합금요소(26a)와 상기 제2 금속합금요소(26b) 사이에 제3 절연요소(29)가 형성되어 있고, 이는 상기 제1 및 상기 제2 금속합금요소(26a 및 26b)를 서로 절연시킨다는 점에서 다르다. 또한, 상기 제3 절연요소(29) 상에는 제2 홈(290)이 더욱 형성되어 있고, 상기 제1 금속합금요소(26a)와 상기 제2 금속합금요소(26b) 사이에는 유사하게 제1 홈(3)이 배치되어 있지만, 이는 상기 제2 홈(290)과 정렬된 위치에 배치되지 않는다. 이 실시예에 있어서, 상기 제2 금속합금요소(26b)는, 상기 제2 홈(290)을 채우도록 배치되어 있다. 상기 제3 절연요소의 상기 구조에 의하여, 상기 발광다이오드(2b)의 구조적 결합성이 강화될 수 있다. 또한, 본 발명의 상기 실시예들에 있어서의 직렬연결된 구조가 비록 3개의 LED다이를 이용하여 예시되어 있지만, 그것으로 실제 응용이 제한되는 것은 아니다. 즉, 본 발명에서 설명된 직렬연결된 구조를 형성하는 LED다이는, 하나, 둘 또는 3개 이상일 수 있다. 즉, 본 발명의 발광다이오드에 있어서는, Nm개의 LED다이가 있을 수 있고, 여기서 m=1~n 및 n>3이며, N1~Nn-1 LED다이 사이의 연결은, 상기 제1 실시예에서 도시된 상기 제1 LED다이(20a) 및 상기 제2 LED다이(20b) 사이의 연결과 동일한 방식으로 이루어질 수 있고, Nn-1~Nn LED다이 사이의 연결은, 상기 제2 및 제3 실시예에서 도시된 상기 제2 LED다이(20b) 및 상기 더미 LED다이(20c) 사이의 연결과 동일한 방식으로 이루어질 수 있다.
상기 발광다이오드(2, 2a, 및 2b)는 모두, 전류 흐름에 의하여 여기되었을 때, 본 발명의 상기 발광다이오드 내에는 누설전류가 거의 없다. 또한, 상기 제1 LED다이(20a)의 상기 제1 반도체층(200)을 상기 제2 LED다이(20b)의 상기 제2 반도체층(202)에 결합함으로써 얻어지는 상기 직렬연결된 구조에 의하여, 상기 발광다이오드(2, 2a 또는 2b)의 소비전류 및 발열량이 저감되어, 상기 발광다이오드용 방열장치의 크기가 저감될 수 있고, 상기 발광다이오드의 조도가 향상될 수 있다. 또한, 고전압 LED를 위하여 단순 브리지 정류기 회로가 충분하기 때문에, 상기 LED 패키지의 크기는 저비용으로 더욱 저감될 수 있다. 결과적으로, 상기 발광다이오드의 전체적인 성능이 직간접적으로 향상될 뿐 아니라, 상기 발광다이오드의 응용 다양성 및 적용성도 동시에 향상된다.
본 발명의 상기 발광다이오드(2, 2a, 또는 2b)에 있어서, 상기 제2 LED다이(20b)의 상기 제1 반도체층(200)을 상기 더미 LED다이(20c)의 상기 제1 및 제2 반도체층(200, 202)에 결합하기 때문에, 상기 발광다이오드의 p-타입 정션 및 n-타입 정션들이 그 동일측에 위치된다. 그 결과, 본 발명의 상기 발광다이오드는, 와이어본딩으로 이루어지는 상호연결 없이 칩-온-보드(chip-on-board; COB) 반도체 어셈블리기술을 이용하여 인쇄회로판 상에 직접 탑재되고 패키지될 수 있고, 이로써, 서투른 와이어본딩에 의하여 야기되는 불량율이 저감될 수 있고 상기 발광다이오드의 신뢰성이 향상될 수 있다. 또한, COB 공정을 이용하여 패키지된 상기 발광다이오드의 크기는 저감될 수 있다.
또한, 본 발명의 상기 발광다이오드는, 12V 전압에 의하여 여기되도록 설계되어 있다. 그 결과, 본 발명의 발광다이오드 2개로 구성되는 적층장치에는 24V 구동회로가 필요하고, 본 발명의 발광다이오드 3개로 구성되는 적층장치에는 36V 구동회로가 필요하다는 식이 된다. 따라서, 본 발명의 상기 구동회로 내에 필요한 대응되는 전압전환회로가 종래의 LED의 그것보다 작기 때문에, 상기 LED를 여기하기 위한 구동회로의 크기가 저감될 수 있다. 본 발명의 방열장치의 크기 및 상기 발광다이오드용 구동회로의 크기가 저감되므로, 본 발명의 상기 발광다이오드의 사용용도의 유연성이 향상되고, 따라서 상기 발광다이오드의 적용영역이 넓어진다.
상기와 같이 설명된 본 발명은, 다양한 방식으로 변형될 수 있고, 그러한 변형이 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나는 것으로 해석되어서는 안되며, 본 발명의 기술분야의 통상의 전문가에게 자명한 그러한 모든 변형은, 하기 청구항의 범위에 속하는 것으로 이해된다.
본 발명은, 발광다이오드, 보다 상세히는, 직렬연결된 구조를 가지는 발광다이오드 및 그 관련산업에 이용될 수 있다.
2, 2a, 2b: 발광다이오드
20a: 제1 LED다이
20b: 제2 LED다이
20c: 더미 LED다이
21a: 제1 전극어셈블리
21b: 제2 전극어셈블리
22a, 22b: 제1 절연요소
23a, 23b: 비아홀
200: 제1 반도체층
201: MQW층
202: 제2 반도체층
220: 제1 절연엘리먼트
221: 제2 절연엘리먼트
20a: 제1 LED다이
20b: 제2 LED다이
20c: 더미 LED다이
21a: 제1 전극어셈블리
21b: 제2 전극어셈블리
22a, 22b: 제1 절연요소
23a, 23b: 비아홀
200: 제1 반도체층
201: MQW층
202: 제2 반도체층
220: 제1 절연엘리먼트
221: 제2 절연엘리먼트
Claims (10)
- 제1 LED다이, 제2 LED다이, 및 더미 LED다이로 이루어지고, 각 다이는 제1 반도체층, 제2 반도체층, 그리고 상기 제1 및 상기 제2 반도체층 사이에 배치되는 다중양자우물층으로 더욱 이루어지는 발광다이오드로서,
상기 제2 LED다이는, 상기 제1 LED다이와 상기 더미 LED다이 사이에 배치되고,
상기 제1 LED다이의 상기 제1 반도체층은, 상기 제2 LED다이의 상기 제2 반도체층과 결합되고,
상기 제2 LED다이의 상기 제1 반도체층은, 상기 더미 LED다이의 상기 제1 및 제2 반도체층과 결합됨
을 특징으로 하는 발광다이오드. - 청구항 1에 있어서,
2개의 절연요소를 더욱 구비하고,
각 상기 절연요소는, 비아홀을 가지도록 형성되며,
하나의 상기 절연요소는, 상기 제1 LED다이와 상기 제2 LED다이 사이 위치에 배치되고,
다른 하나의 상기 절연요소는, 상기 제2 LED다이와 상기 더미 LED다이 사이 위치에 배치됨
을 특징으로 하는 발광다이오드. - 청구항 2에 있어서,
상기 제1 LED다이와 상기 제2 LED다이 사이에 배치된 상기 절연요소 상에 상기 비아홀을 통하여 상기 제1 LED다이의 상기 제1 반도체층 및 상기 제2 LED다이의 상기 제2 반도체층에 연결되도록 배치된 제1 전극어셈블리와,
상기 제2 LED다이와 상기 더미 LED다이 사이에 배치된 상기 절연요소 상에 상기 비아홀을 통하여 상기 제2 LED다이의 상기 제1 반도체층 및 상기 더미 LED다이의 상기 제2 반도체층에 연결되도록 배치된 제2 전극어셈블리
를 더욱 구비함
을 특징으로 하는 발광다이오드. - 청구항 3에 있어서,
상기 제1 전극어셈블리는, 제1 전극 및 제2 전극을 포함하고, 상기 제1 전극은, 상기 제1 LED다이의 상기 제1 반도체층 상에 형성되고, 상기 제2 전극은, 상기 대응되는 비아홀을 통하여 상기 제1 전극에 연결됨과 함께 상기 제2 LED다이의 상기 제2 반도체층에 연결되며,
상기 제2 전극어셈블리는, 제3 전극 및 제4 전극을 포함하고, 상기 제3 전극은, 상기 제2 LED다이 및 상기 더미 LED다이의 상기 제1 반도체층 상에 함께 형성되고, 상기 제4 전극은, 상기 대응되는 비아홀을 통하여 상기 제3 전극에 연결됨과 함께 상기 더미 LED다이의 상기 제2 반도체층에 연결됨
을 특징으로 하는 발광다이오드. - 청구항 4에 있어서,
상기 제1 LED다이의 상기 제2 반도체층은, 제5 전극에 더욱 연결되어 있고,
상기 제5 전극은, 제2 절연요소의 사용에 의하여 상기 제2 전극으로부터 절연되어 있음
을 특징으로 하는 발광다이오드. - 청구항 5에 있어서,
상기 제5 전극은, 제1 금속합금요소에 더욱 접속되어 있고,
상기 제4 전극은, 제2 금속합금요소에 더욱 접속되어 있으며,
상기 제1 금속합금요소 및 상기 제2 금속합금요소는, 제1 홈의 사용에 의하여 서로 절연되어 있음
을 특징으로 하는 발광다이오드. - 청구항 6에 있어서,
제1 금속합금요소와 상기 제2 금속합금요소 사이에는, 제3 절연요소가 배치되어 있음
을 특징으로 하는 발광다이오드. - 청구항 7에 있어서,
상기 제3 절연요소는, 상기 제2 금속합금요소에 대응되는 위치이고, 상기 제1 홈과 정렬되지 않은 위치에, 제2 홈을 가지도록 형성됨
을 특징으로 하는 발광다이오드. - 청구항 6에 있어서,
상기 제1 및 제2 금속합금요소의 표면 상에 보호층이 형성됨
을 특징으로 하는 발광다이오드. - 청구항 2에 있어서,
상기 비아홀은 1000 ㎛ 미만의 직경으로 형성됨
을 특징으로 하는 발광다이오드.
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