KR20080025687A - 백색 반도체 발광 소자 및 그 제법 - Google Patents

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타이헤이 니시하라
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로무 가부시키가이샤
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Abstract

양단부에 한 쌍의 전극막(11, 12)이 형성되는 절연성 기판(1)상에, 청색의 빛을 발광하는 LED 칩(2)이 마운트되고, LED 칩(2)의 한 쌍의 전극은 접속 수단(3)에 의해 전기적으로 접속되어 있다. LED 칩(2)에는 청색의 빛을 적색으로 변환하는 적색 변환 부재(4a)가 혼입된 수지가, LED 칩(2)과 밀착하여 LED 칩(2)의 거의 절반을 피복하여 제1 수지층(4)이 형성되고, 또한 청색의 빛을 녹색으로 변환하는 녹색 변환 부재(5a)가 혼입된 수지가, 동양으로 LED 칩(2)의 나머지의 거의 절반을 피복하여 제2 수지층(5)이 형성되어 있다. 그 결과, 발광색 변환 부재를 포함하는 수지를 직접 LED 칩에, 적색과 녹색의 발광색 변환 부재가 혼합하지 않도록 부착시킬 수 있고, 외부 양자 효율이 높은 백색 반도체 발광 소자가 얻어진다.

Description

백색 반도체 발광 소자 및 그 제법{WHITE SEMICONDUCTOR LIGHT EMITTING ELEMENT AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 청색 또는 자외의 빛을 발광하는 발광 소자 칩과, 청색 또는 자외의 빛을 적색 및 녹색 등으로 변환하는 발광색 변환 부재를 이용하여 백색광을 발광시키는 백색 반도체 발광 소자 및 그 제법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 녹색 등으로 변환한 빛을 다시 적색 등으로 변환하는 것 등에 기인하여, 불필요한 색변환 부재를 이용하는 일 등이 없이, 효율적으로 백색으로 변환하여 고휘도의 백색광이 얻어지는 백색 반도체 발광 소자 및 그 제법에 관한 것이다.
종래, 예를 들어 청색 발광의 발광 소자 칩(LED 칩)을 이용한 백색의 반도체 발광 소자는, 예를 들어 도 8에 나타나는 바와 같이, 청색광을 발광하는 LED 칩(33)상에 형광층(34)을 부착시켜 덮고, 그 주위를 투명한 수지(36)로 피복하는 것에 의해 형성되어 있다(예를 들어, 특허 문헌 1 참조). 도 8에 있어서, 31, 32는 한 쌍의 리드이고, 한 쪽 리드(31)의 오목부(凹部)내에 LED 칩(33)이 다이 본딩되고, 다른 쪽의 전극은 와이어(35)에 의해 다른 쪽의 리드(32)와 접속되어 램프형의 발광 소자를 구성하고 있다. 그러나, 이와 같은 백색 발광 소자에서는 형광층(34) 중에 적색 형광체(34a)와 녹색 형광체(34b)가 혼재하고 있기 때문에, 녹색으로 변 환한 빛이 적색 형광체(34a)에 흡수되면 다시 적색으로 변환되고, 혼합하는 빛의 비율이 일정하지 않아 안정된 발광색의 백색을 얻을 수 없는 동시에, 형광층(34)에 몇 번이나 흡수되면 형광체의 변환 효율이 100%가 아니기 때문에 빛이 감쇠하여 휘도가 저하된다고 하는 문제가 있다.
이와 같은 문제를 해결하기 위해, 예를 들어 도 9에 나타내는 바와 같이, 자외광의 광원(41)상에, 적색 형광체 함유층(42), 녹색 형광체 함유층(43), 청색 형광체 함유층(44)을 따로 적층하거나, 평면적으로 따로 늘어놓거나 하는 것에 의해, 녹색이나 청색으로 변환한 빛이 다시 적색 형광체(42) 등에 의해 변환되지 않도록 하는 구조인 것도 알려져 있다(예를 들어, 특허 문헌 2 참조).
특허 문헌 1 : 일본 특개 2004-327518호 공보
특허 문헌 2 : 일본 특개 2004-071357호 공보
상술한 바와 같이, 백색의 발광 소자를 얻기 위해서는 청색 발광의 LED에 녹색 및 적색으로 변환하는 형광체를 도포하거나, 자외광 발광의 LED에 적색, 녹색, 청색으로 변환하는 형광체를 도포하는 것에 의해 적색, 녹색, 청색 3원색인 색의 빛을 생성하고, 혼합하여 백색광으로 하는 방법이 취해지고 있다. 이 경우, 적색이나 녹색의 형광 물질을 혼합한 것을 이용하면, 녹색으로 변환한 빛이 재차 적색으로 변환되는 등 빛의 감쇠가 많아지는 동시에, 각 색에 대한 변환량이 일정하지 않다고 하는 문제가 있다. 또, 각각의 형광층을 따로 마련해도, LED로부터 떨어져 형광층이 마련되면, 형광층의 양이 많아져서 손실이 증가할 뿐만 아니라, LED와 형광층 사이에서의 반사 등에 의해 빛이 감쇠하여 외부 양자 효율이 저하한다고 하는 문제가 있다.
본 발명은 이와 같은 문제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 발광색 변환 부재를 포함하는 수지를 직접 LED 칩에, 각각의 발광색 변환 부재가 혼합하지 않도록 부착시키는 것에 의해, 외부 양자 효율을 높게 할 수 있는 백색 반도체 발광 소자 및 그 제법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 바와 같이, 예를 들어 청색의 빛을 발광하는 발광 소자와 발광색 변환 부재를 함유하는 수지에 의해 백색광의 발광 소자로 하기 위해서는, LED 칩의 주위에 직접 발광색 변환 부재를 함유하는 수지를, 각각의 발광색 변환 부재를 혼합시키지 않고 부착시키는 것이 외부 양자 효율을 향상시키는데 가장 바람직하다는 것을 발견하였으나, LED 칩의 크기는 0.3㎜ 입방 정도의 매우 작은 칩이기 때문에, 예를 들어 녹색 변환 부재를 포함하는 수지와, 적색 변환 부재를 포함하는 수지를 따로 원하는 양으로 각각 부착시키는 것은 매우 곤란하다. 따라서, 본 발명자가 주의 깊게 검토를 거듭한 결과, 발광색 변환 부재를 혼합한 수지를 전사(轉寫) 핀에 부착시켜 발광 소자 칩의 한 변에 전사하는 것에 의해, 적색 변환 부재를 혼합한 수지와 녹색 변환 부재를 혼합한 수지를 혼합시키지 않고, 또한 전사 핀의 굵기를 제어하는 것에 의해 도포하는 수지량을 정확하게 제어할 수 있고, 작은 발광 소자 칩에 양자를 거의 독립적으로 직접 도포할 수 있고, 외부 양자 효율이 매우 높은 백색 반도체 발광 소자를 얻을 수 있다는 것을 발견하였다.
또한, 본 발명자가 주의 깊게 검토를 거듭한 결과, 우선 적색 변환 부재를 함유하는 수지로 몰드(mold)하여 제1 수지층으로 LED 칩을 피복하고, 다시 녹색 변환 부재를 포함하는 수지에 의해 몰드하여 제2 수지층을 형성하는 것에 의해, 각각을 매우 얇은 층으로 따로 형성할 수 있고, 외부 양자 효율이 매우 높은 백색 반도체 발광 소자를 얻을 수 있다는 것도 발견하였다.
본 발명에 의한 백색 반도체 발광 소자는, 양단부(兩端部)에 한 쌍의 전극막이 형성되는 절연성 기판과; 상기 절연성 기판상에 마운트(mount)되는 청색의 빛을 발광하는 발광 소자 칩과; 상기 발광 소자 칩의 한 쌍의 전극을 상기 절연성 기판의 한 쌍의 전극막과 각각 전기적으로 접속하는 접속 수단과; 상기 발광 소자 칩이 발광하는 청색의 빛을 적색으로 변환하는 적색 변환 부재가 혼입된 수지가, 상기 발광 소자 칩과 밀착하여 상기 발광 소자 칩의 거의 절반을 피복하도록 마련되는 제1 수지층과; 상기 발광 소자 칩에 의해 발광하는 청색의 빛을 녹색으로 변환하는 녹색 변환 부재가 혼입된 수지가, 상기 발광 소자 칩과 밀착하여 상기 발광 소자 칩의 나머지의 거의 절반을 피복하도록 마련되는 제2 수지층을 가지고 있다.
상기 발광 소자 칩의 한 쌍의 전극이 표면측에 형성되고, 상기 발광 소자 칩의 기판 이면을 겉으로 하여 상기 발광 소자 칩의 한 쌍의 전극이 도전성 접착제에 의해 상기 한 쌍의 전극막과 직접 접속되고, 상기 제1 및 제2 수지층이 상기 발광 소자 칩의 기판 이면측으로부터 피복하도록 마련되는 구조로 할 수도 있다.
본 발명에 의한 백색 반도체 발광 소자의 다른 형태는, 선단부(先端部)에 만곡 형상의 오목부가 형성되는 제1 리드와; 상기 제1 리드와 나란히 마련되는 제2 리드와; 상기 제1 리드의 오목부내에 마운트되는 청색의 빛을 발광하는 발광 소자 칩과; 상기 발광 소자 칩의 한 쌍의 전극과 상기 제1 및 제2 리드를 전기적으로 접속하는 접속 수단과; 상기 발광 소자 칩이 발광하는 청색의 빛을 적색으로 변환하는 적색 변환 부재가 혼입된 수지가, 상기 발광 소자 칩과 밀착하여 상기 발광 소자 칩의 거의 절반을 피복하도록 마련되는 제1 수지층과; 상기 발광 소자 칩에 의해 발광하는 청색의 빛을 녹색으로 변환하는 녹색 변환 부재가 혼입된 수지가, 상기 발광 소자 칩과 밀착하여 상기 발광 소자 칩의 나머지의 거의 절반을 피복하도록 마련되는 제2 수지층을 가지고 있다.
상기 접속 수단의 적어도 한 쪽은 상기 발광 소자 칩의 한 쪽 전극과 상기 한 쌍의 전극의 하나를 접속하는 와이어로 이루어지고, 상기 와이어가 뻗는 방향에서 상기 발광 소자 칩의 표면과 수직인 면을 거의 분할면으로 하여 상기 제1 및 제2 수지층이 형성되는 것에 의해, 제1 및 제2 수지층을 형성할 때에 와이어에 접촉하여 와이어 절단을 일으키는 사고 등을 방지하기 쉽기 때문에 바람직하다.
본 발명에 의한 백색 반도체 발광 소자의 또다른 형태는, 양단부에 한 쌍의 전극막이 형성되는 절연성 기판과; 상기 절연성 기판상에 마운트되는 청색 또는 자외의 빛을 발광하는 발광 소자 칩과; 상기 발광 소자 칩의 한 쌍의 전극을 상기 절연성 기판의 한 쌍의 전극막과 각각 전기적으로 접속하는 접속 수단과; 상기 발광 소자 칩이 발광하는 청색 또는 자외의 빛을 적색으로 변환하는 적색 변환 부재가 혼입된 몰드 수지로 이루어지고, 상기 발광 소자 칩 및 상기 접속 수단의 부분을 피복하는 제1 수지층과; 상기 발광 소자 칩에 의해 발광하는 청색 또는 자외의 빛을 녹색으로 변환하는 녹색 변환 부재가 혼입된 몰드 수지로 이루어지고, 상기 제1 수지층의 주위를 피복하도록 마련된 제2 수지층을 가지고 있다.
상기 발광 소자 칩에 형성되는 한 쌍의 전극의 하나가 상기 칩의 이면측에 형성되는 것에 의해, 상기 접속 수단의 한 쪽은 상기 발광 소자 칩이 상기 한 쌍의 전극막의 한 쪽의 위에 마운트되는 것에 의한 접착제이고, 상기 접속 수단의 다른 쪽은 상기 한 쌍의 전극막의 다른 쪽과의 사이에 와이어 본딩되는 와이어이고, 상기 제1 수지층은 상기 와이어 본딩의 와이어가 있는 측이 두껍고 와이어가 없는 측이 얇게 되도록 형성되고, 상기 제2 수지층은 상기 와이어가 있는 측이 얇고, 와이어가 없는 측이 두껍게 되도록 형성되는 것에 의해, 와이어 본딩에 의해 적색 변환 부재를 포함하는 수지의 양이 많아지는 만큼, 와이어가 없는 부분에서 녹색 변환 부재를 포함하는 수지를 많게 할 수 있고, 적은 발광색 변환 부재의 양으로 각 색의 밸런스를 균등하게 할 수 있다.
본 발명에 의한 백색 반도체 발광 소자의 제법은, 청색의 빛을 발광하는 발광 소자 칩의 표면에 발광색 변환 부재를 혼입한 수지를 마련하는 것에 의해 백색광으로 변환하는 백색 반도체 발광 소자의 제법으로서, 발광 소자 칩을 거의 입방체 또는 직방체 형상으로 형성하고, 상기 발광 소자 칩이 발광하는 청색의 빛을 적색으로 변환하는 적색 변환 부재가 혼입된 수지를 부착시킨 전사 핀을 상기 발광 소자 칩의 표면의 한 변 또는 하나의 각부(角部)에 접촉시키는 것에 의해, 상기 발광 소자 칩의 거의 절반을 피복하도록 상기 수지를 전사하여 제1 수지층을 형성하고, 상기 발광 소자 칩에 의해 발광하는 청색의 빛을 녹색으로 변환하는 녹색 변환 부재가 혼입된 수지를 부착시킨 전사 핀을 상기 발광 소자 칩의 표면의 상기 한 변 또는 하나의 각부와 대향하는 변 또는 각부에 접촉시키는 것에 의해, 상기 이 발광 소자 칩의 나머지의 거의 절반을 피복하도록 상기 수지를 전사하여 제2 수지층을 형성하는 것을 특징으로 한다.
상기 발광 소자 칩의 적어도 하나의 전극에 와이어 본딩이 이루어지고, 상기 와이어를 사이에 두고 양측으로부터 상기 전사 핀을 상기 발광 소자 칩에 접촉시키는 것에 의해 상기 제1 및 제2 수지층을 형성하는 것이 전사 핀의 와이어에 대한 접촉을 방지하기 쉽기 때문에 바람직하다.
본 발명에 의한 백색 반도체 발광 소자의 제법의 다른 형태는, 절연성 기판상에 한 쌍의 전극막을 형성하고, 상기 한 쌍의 전극막의 한 쪽 또는 상기 절연성 기판 표면에 청색 또는 자외의 빛을 발광하는 발광 소자 칩을 마운트하고, 상기 발광 소자 칩의 한 쌍의 전극을 상기 한 쌍의 전극막과 전기적으로 각각 접속하여, 상기 발광 소자 칩에서 발광하는 청색 또는 자외의 빛을 적색으로 변환하는 적색 변환 부재를 혼입한 수지로 상기 발광 소자 칩의 주위를 1차 몰드하는 것에 의해 제1 수지층을 형성하고, 이어서 상기 발광 소자 칩에서 발광하는 청색 또는 자외의 빛을 녹색으로 변환하는 녹색 변환 부재를 혼입한 수지에 의해 상기 제1 수지층의 주위를 2차 몰드하는 것에 의해 제2 수지층을 형성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 수지를 거의 절반씩 도포하는 형태에 의하면, 발광 소자 칩의 주위에 직접 발광색 변환 부재를 함유하는 수지가 부착되어 있기 때문에, 매우 근소한 발광색 변환 부재로 발광 소자 칩에서 발광하는 청색광을 적색 및 녹색으로 변환할 수 있다. 또한, 적색 변환 부재를 함유하는 수지와 녹색 변환 부재를 함유하는 수지가 발광 소자 칩의 거의 절반씩으로 분리하여 마련되어 있기 때문에, 일단 녹색으로 변환한 발광색을 재차 적색으로 변환하는 일이 없어, 매우 안정된 발광색으로 변환을 할 수 있다. 또한, 양 수지의 경계부에서는 일부 서로 겹치게 되지만, 적색 변환 부재를 함유하는 수지를 먼저 도포하는 것에 의해, 발광 소자 칩으로부터 방사되는 청색광이 적색으로 변환하고 그 적색광이 녹색 변환 부재를 투과해도, 녹색 변환 부재는 그 재료의 밴드 갭 에너지보다 작은 에너지의 빛, 즉 녹색보다 파장이 긴 빛을 흡수하지 않고 그대로 투과시키기 때문에, 적색으로 변환한 빛이 재차 변환되는 일은 없다. 그 결과, 청색광을 발광하는 발광 소자 칩으로부터의 빛의 일부가 적색, 녹색으로 변환되고, 모두 변환되지 않고 그대로 방사되는 청색광과 혼합하여 백색이 되고, 발광색 변환 부재를 최소한으로 하고 있기 때문에, 빛의 감쇠가 적고, 외부 양자 효율이 매우 뛰어나고, 안정된 색으로 염색성(艶色性)이 있는 백색 반도체 발광 소자가 된다.
또, 본 발명의 몰드하는 형태에 의하면, 발광색 변환 부재를 함유하는 몰드 수지를, 직접 LED 칩의 주위에 몰드에 의해 피복하고 있기 때문에, 매우 정확한 수지량으로 LED 칩 주위에 피복할 수 있다. 또한, 적색 변환 부재를 함유하는 수지에 의해 몰드하여 제1 수지층을 형성하고, 그 후에 재차 녹색 변환 부재를 함유하는 수지에 의해 몰드하여 제2 수지층을 형성하고 있기 때문에, LED 칩 주위에 적색 변환 부재를 함유하는 수지층이 형성되고, LED 칩에서 발광한 청색광 또는 자외광은 그 일부가 적색 변환 부재에 의해 적색으로 변환되고, 그 적색의 빛과 변환되지 않은 청색 또는 자외의 빛이 제2 수지층으로 진행한다. 녹색 변환 부재를 함유하는 제2 수지층은 녹색보다 파장이 긴 적색의 빛을 흡수하지 않기 때문에, 적색의 빛은 그대로 투과하고, 청색 또는 자외의 빛은 그 일부가 녹색 변환 부재에 의해 흡수되어 녹색으로 변환하여, 녹색의 빛을 방출한다. 그 결과 제2 수지층으로부터는 투과하는 적색의 빛과, 제2 수지층에서 녹색으로 변환된 녹색의 빛과, 녹색 변환 부재에도 흡수되지 않고 투과하는 청색의 빛이 혼합되어 백색광으로 되어 방사된다.
또한, LED 칩이 자외광을 발광하는 경우에는 제2 수지층의 바깥 둘레에 다시 청색 변환 부재를 함유하는 제3 수지층을 마련하는 것에 의해, 적색, 녹색, 청색의 3원색을 혼합하여 백색광으로 할 수 있다.
또, 본 발명의 수지를 도포하는 제법에 의하면, 전사법에 의해 발광 소자 칩의 한 변 또는 하나의 각부에 전사 핀을 직접 접촉시켜 수지를 도포하고 있기 때문에, 전사 핀의 굵기를 제어하는 것에 의해 도포량 및 도포 장소를 매우 정확하게 제어할 수 있다. 그 결과, 필요 최소한의 수지를 정확하게 도포할 수 있고, 쓸데 없는 빛의 흡수 손실이 줄어, 외부 양자 효율이 매우 높은 백색 발광 소자가 얻어진다. 또한, 발광 소자 칩의 표면에 와이어가 있는 경우에도, 그 와이어를 사이에 둔 양측으로부터 전사 핀을 발광 소자 칩에 접근시키는 것에 의해, 전사 핀을 와이어에 접촉시키지 않고 수지를 도포할 수 있고, 와이어에 대한 신뢰성도 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 의한 백색 반도체 발광 소자의 일 실시 형태의 제조 공정을 나타내는 단면 설명도이다.
도 2는 도 1에 나타나는 발광 소자의 LED 칩의 일례를 나타내는 단면 설명도이다.
도 3은 본 발명의 백색 반도체 발광 소자의 다른 실시 형태를 나타내는 단면 설명도이다.
도 4는 도 1의 변형예를 나타내는 단면 설명도이다.
도 5는 본 발명에 의한 백색 반도체 발광 소자의 또다른 실시 형태의 제조 공정을 나타내는 단면 설명도이다.
도 6은 도 5의 변형예를 나타내는 단면 설명도이다.
도 7은 도 5의 다른 변형예를 나타내는 단면 설명도이다.
도 8은 종래의 백색 발광 소자의 일례를 나타내는 도면이다.
도 9는 종래의 백색광을 얻는 다른 구성예를 나타내는 설명도이다.
<부호의 설명>
1 절연성 기판
2 LED 칩
3 접속 수단
4 제1 수지층
4a 적색 변환 부재
5 제2 수지층
5a 녹색 변환 부재
11 제1 전극막
12 제2 전극막
다음에, 도면을 참조하면서 본 발명의 백색 반도체 발광 소자에 대해 설명을 한다. 본 발명에 의한 백색 반도체 발광 소자의 일 실시 형태는 도 1(f)에 평면 설명도, 도 1(e)에 그 B-B 단면 설명도가 나타내는 바와 같이, 양단부에 한 쌍의 전극막(11, 12)이 형성되는 절연성 기판(1)상에, 청색의 빛을 발광하는 발광 소자 칩(이하, LED 칩이라고도 함)(2)이 마운트되고, LED 칩(2)의 한 쌍의 전극은 접속 수단(3)에 의해, 한 쌍의 전극막(제1 및 제2 전극막)(11, 12)과 각각 전기적으로 접속되어 있다. LED 칩(2)에는 LED 칩(2)이 발광하는 청색의 빛을 적색으로 변환하는 적색 변환 부재(4a)가 혼입된 수지가, LED 칩(2)과 밀착하여 LED 칩(2)의 거의 절반의 주위만을 피복하도록 마련되어 제1 수지층(4)이 형성되고, 또한 LED 칩(2)에 의해 발광하는 청색의 빛을 녹색으로 변환하는 녹색 변환 부재(5a)가 혼입된 수지가, LED 칩(2)과 밀착하여 LED 칩(2)의 나머지의 거의 절반의 주위만을 피복하도록 마련되어 제2 수지층(5)이 형성되어 있다.
제1 수지층(4)은, 예를 들어 에폭시 수지나 실리콘 수지와 같은 통상의 투광성 수지에, 적색보다 파장이 짧은 빛을 흡수하여 적색으로 변화하는 적색 변환 부재(4a)를 혼입한 것이, 예를 들어 전사법에 의해 도포되는 것에 의해 형성된다. 발광색 변환 부재는 이 물질보다 큰 밴드 갭 에너지를 갖는 빛, 즉 이 물질의 밴드 갭 에너지에 상당하는 파장보다 짧은 파장의 빛을 흡수하고, 이 물질의 밴드 갭에 상당하는 빛을 발광하는 것으로, 적색 변환 부재(4a)로서는, 예를 들어 유로퓸으로 부활된 산화 이트륨이나 그 복합 산화물, 유로퓸으로 부활된 질화물이나 황화물의 형광체 등을 이용할 수 있다. 이와 같이, 발광색 변환 부재의 밴드 갭 에너지에 상당하는 파장보다 짧은 파장의 빛을 흡수하기 때문에, 본 발명에서는 후술하는 제2 수지층과 다른 장소에 마련하고는 있지만, 경계부에서 겹치는 부분이 있기 때문에, 이 제1 수지층(4)에 빛의 3원색인 적색, 녹색, 청색 중 가장 파장이 긴 적색으로 변환하는 적색 변환 부재(4a)를 혼입한 수지를 이용하여, 먼저 LED 칩(2)에 도포되어 있다. 그 결과, 제2 수지층(5)과 겹치는 부분이 있어도, LED 칩(2)에서 발광하는 청색의 빛의 일부가 흡수되어 적색의 빛으로 변환하여, 그 적색의 빛이 제2 수지층(5)에서 흡수되지 않게 되어 있다.
제2 수지층(5)은, 동양(同樣)으로 에폭시 수지나 실리콘 수지 등의 투광성 수지에 녹색 변환 부재(5a)를 혼입한 것이 이용된다. 녹색 변환 부재(5a)로서는, 예를 들어 2가의 망간 및 유로퓸으로 부활된 알칼리토류 알루민산염 형광체나, 3가의 세륨으로 부활된 희토류 규산염 형광체 등을 이용할 수 있다. 이 제1 및 제2 수지층(4, 5)은 후술하는 바와 같이 전사법에 의해 도포하면, 매우 작은 LED 칩(2)에 대해서도 매우 정확한 양으로 LED 칩(2)에 나누어 바를 수 있다.
절연성 기판(1)은, 통상의 칩형 발광 소자의 기판과 동양의 것을 이용할 수 있으나, 예를 들어 알루미나, BT 레진 등으로 이루어지고, 0.1 ~ 0.5㎜ 정도의 두께의 것을 이용할 수 있다. 도 1(f)에 나타나는 발광 소자로서의 크기는 세로 × 가로 × 높이가 0.6 ~ 1㎜ × 1.5 ~ 4㎜ × 0.3 ~ 1㎜ 정도로 형성되지만, 제조 단계에서는 10 × 5cm 정도의 큰 기판에 종횡으로 병렬로 복구개분 동시에 제조된다. 이 큰 기판 표면에, Ag나 Au 등으로 이루어진 한 쌍의 전극막(11, 12)이 복수개분 한꺼번에 인쇄 등에 의해 형성되고, 기판(1)의 이면에도 이면 전극막(11a, 12a)이 형성되고, 각 소자로 분할된 후에 측면에 마련되는 측면 전극(11b, 12b)에 의해 표면의 전극막(11, 12)과 이면 전극(11a, 12a)이 접속되어 있다.
도 1에 나타나는 예에서는 청색 발광의 LED 칩(2)이 이용되고 있고, 예를 들어 도 2에 일례의 단면 구성예가 나타나는 바와 같이, 질화물 반도체를 이용한 LED로서 형성되어 있다. 그러나, 이 예에 한정되지 않고, 산화 아연계(ZnO계) 화합물 등을 이용할 수도 있다. 이 LED 칩(1)은, 예를 들어 세로 × 가로 × 높이가 0.3㎜ × 0.3㎜ × 0.15㎜ 정도의 크기로 형성된다. 여기서, 질화물 반도체는 Ⅲ족 원소의 Ga와 V족 원소의 N의 화합물 또는 Ⅲ족 원소의 Ga의 일부 또는 전부가 Al, In 등의 다른 Ⅲ족 원소와 치환된 것 및/또는 V족 원소의 N의 일부가 P, As 등의 다른 V족 원소와 치환된 화합물(질화물)로 이루어진 반도체를 말한다. 또, 산화아연계 화합물은 Zn를 포함하는 산화물을 의미하고, 구체적인 예로서는, ZnO 이외, IIA족 원소와 Zn, IIB족 원소와 Zn, 또는 IIA족 원소 및 IIB족 원소와 Zn의 각각의 산화물을 포함하는 것을 의미한다.
질화물 반도체를 이용한 LED는, 도 2에 나타나는 바와 같이, 예를 들어 n형 SiC 기판(21)상에, 예를 들어 AlGaN계 화합물(Al의 혼정비가 0인 경우도 포함하여, 여러 가지의 것을 포함하는 것을 의미함, 이하 동일)로 이루어진 저온 버퍼층(22)이 0.005 ~ 0.1㎛ 정도 마련되어 있다. 그리고, 이 버퍼층(22)상에, 예를 들어 n형 GaN층 등에 의해 형성되는 n형층(23)이 1 ~ 5㎛ 정도, 예를 들어 1 ~ 3㎚ 정도의 In0 .13Ga0 .87N으로 이루어진 웰층과 10 ~ 20㎚의 GaN으로 이루어진 배리어층이 3 ~ 8 쌍 적층되는 다중 양자 우물(MQW) 구조의 활성층(24)이 0.05 ~ 0.3㎛ 정도, 예를 들어 p형 GaN층 등에 의해 형성되는 p형층(25)이 0.2 ~ 1㎛ 정도의 두께로 순차적으로 적층되는 것에 의해 반도체 적층부(29)가 형성되어 있다. 그리고, p형층(25)의 표면에, 예를 들어 ZnO으로 이루어진 투광성 도전층(26)이 0.1 ~ 10㎛ 정도 마련되고, 그 위의 일부에 Ti/Au, Pd/Au 등의 적층 구조에 의해, 전체적으로 0.1 ~ 1㎛ 정도 두께의 p측 전극(27)이 SiC 기판(1)의 이면에 Ti-Al 합금 또는 Ti/Au 의 적층 구조 등으로, 전체적으로 0.1 ~ 1㎛ 정도 두께의 n측 전극(28)이 각각 마련되는 것에 의해 형성되어 있다.
상술한 예에서는 기판으로서 SiC 기판을 이용하였으나, 이 재료에 한정되지 않고, GaN나 GaAs 등 다른 반도체 기판을 이용할 수도 있고, 사파이어 기판을 이용할 수도 있다. SiC 등의 반도체 기판이면, 도 2에 나타나는 바와 같이, 한 쪽 전극을 기판의 이면에 마련할 수 있으나, 사파이어와 같은 절연성 기판인 경우에는 적층된 반도체층의 일부를 에칭으로 제거하여 하층의 도전형층(도 2의 구성에서는 n형층(23))을 노출시키고, 그 노출 부분에 전극이 형성된다. 또한, 반도체 기판을 이용하는 경우, 상술한 예에서는 n형 기판을 이용하여 하층에 n형층을 형성하고 있으나, 기판 및 하층을 p형층으로 하는 것도 가능하다. 또, 버퍼층(22)도 상술한 AlGaN계 화합물로는 한정되지 않으며, 다른 질화물층을 이용할 수도 있다. 기판이 절연 기판인 경우에는 상술한 절연성 기판(1)에 마련되는 한 쌍의 전극막(11, 12) 과의 접속 수단은 양쪽 모두 와이어 본딩에 의해 이루어진다. 그러나, 절연 기판이 이용되는 경우와 같이, 표면측에 양 전극이 형성되는 경우에도, 도 4를 참조하여 후술하는 바와 같이, 와이어 본딩에 의하지 않고, 직접 접착제에 의해 접속할 수도 있다.
또한, n형층(23) 및 p형층(25)은 상술한 GaN층에 한정되지 않고, AlGaN계 화합물 등이어도 되고, 또 각각이 단층이 아니라, 활성층측에 AlGaN계 화합물과 같은 밴드 갭이 크게 캐리어를 가두기 쉬운 재료와, 활성층과 반대측에 캐리어 농도를 크게 하기 쉬운 GaN층 등과의 복층으로 형성할 수도 있다. 또, 활성층(24)은 원하는 발광 파장에 따라 그 재료는 선택되고, 또 MQW 구조에 한정되지 않고, SQW 또는 벌크층에서 형성되어도 된다. 또한, 투광성 도전층(26)도 ZnO로 한정되는 것이 아니며, ITO 또는 Ni와 Au의 2 ~ 100㎚ 정도의 얇은 합금층이어도 되고, 빛을 투과시키면서 전류를 칩 전체에 확산할 수 있는 것이면 된다. Ni-Au층의 경우, 금속층이기 때문에 두껍게 하면 투광성이 없어지기 때문에 얇게 형성되지만, ZnO나 ITO의 경우는 빛을 투과시키기 때문에 두꺼워도 상관없다.
이 LED 칩(2)이, 예를 들어 제1 전극막(11)상에 도전성 접착제(3a)(접속 수단(3))를 통하여 다이 본딩되는 것에 의해, LED 칩(2)의 기판측의 전극(n측 전극(28))이 제1 전극막(11)과 전기적으로 접속되고, 상부 전극(p측 전극(27))이 금선 등의 와이어(3b)(접속 수단(3))에 의해 제2 전극막(12)과 전기적으로 접속되어 있다. LED 칩(2)이 절연 기판상에 질화물 반도체층을 적층하여 형성되는 경우에는 양 전극 모두 와이어에 의해 전기적으로 접속되거나, 도 4에 나타나는 바와 같이, 페이스 다운으로 다이 본딩된다. LED 칩(2)의 주위를 피복하도록, 상술한 제1 수지층(4) 및 제2 수지층(5)이 도포법에 의해 형성되어 있다. 이 제1 및 제2 수지층(4, 5)은 후술하는 바와 같이 전사법을 이용하여 도포하는 것이 매우 작은 LED 칩(2)에 양호나 정밀도로 도포할 수 있다.
다음에, 이 백색 발광 소자의 제법을 도 1의 공정 설명도를 참조하면서 설명한다. 또한, 도 1(a) ~ (c)는 도 1(f)의 A-A 단면, 도 1(d) ~ (e)는 도 1(f)의 B-B 단면을 각각 나타낸다. 우선, 도 1(a)에 나타나는 바와 같이 절연성 기판(1)상에 한 쌍의 전극막(11, 12)을 형성한다. 상술한 바와 같이 복수개 한 번에 제조하기 위한 큰 절연성 기판(1)을 이용하여, 그 표면에 Ag 페이스트 등의 도전성 페이스트를 스크린 인쇄하는 것 등에 의해, 한 쌍의 전극막(11, 12)을 형성하는 동시에, 절연성 기판(1)의 이면에서 한 쌍의 전극막(11, 12)에 대응하는 부분의 단부측에 이면 전극(11a, 12a)을 형성한다.
다음에, 도 1(b)에 나타나는 바와 같이, 한 쌍의 전극막(11, 12)의 한 쪽 또는 절연성 기판(1)의 표면에 청색 또는 자외의 빛을 발광하는 LED 칩(2)을 마운트하고, LED 칩(2)의 한 쌍의 전극(p측 전극 및 n측 전극)을 한 쌍의 전극막(11, 12)과 전기적으로 각각 접속한다. 도 1에 나타나는 예에서는 LED 칩(2)의 n측 전극이 제1 전극막(11)과 도전성 접착제(3a)(접속 수단(3))에 의해 접속되고, p측 전극(상부 전극)이 와이어(3b)(접속 수단(3))를 다이 본딩하는 것에 의해 제2 전극막(12)과 전기적으로 접속되어 있다.
그 후, 도 1(c)에 나타나는 바와 같이, 예를 들어 액정 폴리머계 수지에 의 해 형성한 반사 케이스(6)를 각 소자의 주위에 첩부(貼付)한다. 이 반사 케이스(6)는 LED 칩(2)으로부터 방사되는 빛을 상면측에 한꺼번에 방사되도록 횡 방향을 향해 온 빛을 상면측에 반사시키는 것으로, 반사하기 쉬운 백색 수지 등에 의해 형성되어 있다. 상면측에 대한 발광에 한하지 않고, 횡 방향으로도 빛을 방사하는 경우에는 이 반사 케이스(6)는 마련할 필요는 없다.
그 후, 도 1(d)에 나타나는 바와 같이, LED 칩(2)에서 발광하는 청색 또는 자외의 빛을 적색으로 변환하는 적색 변환 부재(4a)를 혼입한 수지를, 예를 들어 전사법에 의해 도포한다. 즉, 예를 들어 선단의 면적을 0.008㎟ 정도로 한, 티탄 합금 등으로 이루어진 바늘 형상의 전사 핀(7)의 선단부에 상술한 적색 변환 부재를 혼입한 수지(4)를 부착시키고, 그 선단부를 LED 칩(2)의 한 변 또는 하나의 각부에 접촉시키는 것에 의해, 전사 핀(7)의 선단에 부착한 수지(4)를 LED 칩(2)으로 옮기는 것이다. 이 방법을 이용하는 것에 의해, 전사 핀(7)의 선단의 면적에 따라 부착하는 수지(4)의 양은 일정하게 되기 때문에, LED 칩(2)에 도포하는 수지량을 일정량으로 할 수 있다. 그 결과, 작은 LED 칩(2)으로도, 그 절반 정도를 피복하도록 도포할 수 있다. 도포 방법으로서는 전사법이 아니어도, 예를 들어 디스펜서 등을 이용하여 소정량의 수지를 사출(射出)할 수도 있으나, 도포하는 수지의 양이 0.0003㎣ 정도이기 때문에, 정확하게 LED 칩(2)을 피복하도록 도포하기 위해서는 전사법으로 실시하는 것이 바람직하다.
이 경우, LED 칩(2)의 상면의 전극에 와이어(3b)가 펼쳐져 있는 경우에는 전사 핀이 와이어(3b)와 접촉하지 않도록 하기 위해, 와이어(3b)가 펼쳐지는 방향(와 이어(3b)가 뻗는 방향)에서 형성되는 면을 사이에 둔 양측의 한 쪽으로부터 전사 핀을 접근시키고, LED 칩(2)의 한 변(와이어가 LED 칩(2)의 한 변과 평행 방향으로 뻗는 경우) 또는 하나의 각부(와이어가 LED 칩(2)의 각부측에 펼쳐져 있는 경우)에 접촉시키는 것에 의해, 전사 핀(7)을 와이어(3b)에 접촉시키지 않고, 정확하게 LED 칩(2)에 수지를 전사할 수 있다.
이어서, 녹색 변환 부재를 혼입한 수지를 이용하여 동양의 방법으로, LED 칩(2)의 나머지 절반측에 수지를 전사하여, LED 칩(2)에 밀착한 제2 수지층(5)을 형성한다. 이 경우, LED 칩(2)의 중심부에서는 제1 수지층(4)과 오버랩하는 부분이 있으나, 오버랩되도 상관없다. 적색 변환 부재를 혼입한 제1 수지층(4)이 먼저 도포되어 있으면 발광색을 변환한 빛을 재변환하는 일은 없기 때문이다. 이 제2 수지층(5)을 형성하기 위한 수지의 도포는 제1 수지층(4)이 건조된 후에 실시할 필요는 없으며, 실제로는 큰 절연성 기판(1)에 종횡으로 형성된 발광 소자 부분을 연속적으로 교대로 수지의 도포를 행할 수 있다.
그 후, 큰 절연성 기판(1)으로부터 각 소자로 절단 분리하여, 한 쌍의 전극막(11, 12)과 이면 전극(11a, 11b)을 연결하도록, Ag 페이스트와 같은 도전성 페이스트를 절연성 기판(1)의 측면에 도포하고 건조시켜 측면 전극(도시하지 않음)을 형성하는 것에 의해 칩형의 백색 반도체 발광 소자를 얻을 수 있다. 이 측면 전극은 절연성 기판에 쓰루홀을 형성해 두고, 미리 접속해 둘 수도 있다. 또, 전극막 등은 도전성 페이스트에 의하지 않고, 진공 증착, 도금 등에 의해 형성할 수도 있다. 또한, 제1 및 제2 수지층(4, 5)을 형성한 후에, 투광성 수지에 의해 다시 전체 를 피복할 수 있다. 와이어(3b)가 제1 및 제2 수지층(4, 5)으로 완전히 피복되지 않은 경우에, 그 보호를 위해 유효하다.
도 3은, 칩형 발광 소자가 아니라, 램프형 발광 소자의 예로, (a)는 (b)의 직각 방향의 단면 설명도이다. 즉, 한 쌍의 리드(8a, 8b)의 한 쪽 리드(8a)의 선단에 오목부(8c)가 형성되고, 그 오목부(8c)내에 LED 칩(2)이 다이 본딩되고, 한 쪽 전극은 도전성 접착제(3a)에 의해 제1 리드(8a)와 접속되고, 다른 쪽의 전극은 와이어(3b)에 의해 제2 리드(8b)와 전기적으로 접속되어 있다. 이 와이어 본딩이 된 후에, 상술한 바와 같이, 전사법에 의해 제1 수지층(4)을 형성하고, 그 후에 제2 수지층(5)을 형성하여, 리드(8a, 8b)의 상부 전체를 투광성의 수지에 의해 몰드하여 몰드 수지부(9)가 형성되는 것에 의해, 램프형의 백색 반도체 발광 소자가 얻어진다. 또한, 도 1에 나타나는 예와 동일한 부분에는 동일한 부호를 부여하고 그 설명을 생략한다.
도 4는, 도 1에 나타나는 구조의 변형예를 나타내는 단면 설명도이다. 즉, 이 예는, 예를 들어 LED 칩(2)이 절연 기판상에 반도체층이 성장되고, 한 쌍의 전극이 표면측에 형성되는(절연 기판이 아니라 반도체 기판이어도 한 쌍의 전극을 표면측에 형성할 수 있음) 경우의 예로, LED 칩(2)의 한 쌍의 전극(27, 28)이 절연성 기판(1)의 표면에 형성된 한 쌍의 전극막(11, 12)에 직접 도시하지 않은 도전성 접착제에 의해 다이 본딩된다. 그 외는, 상술한 도 1에 나타나는 예와 동일하며, 동일한 부분에는 동일한 부호를 부여하고 설명을 생략한다. 이 예에서는 와이어 본딩이 되어 있지 않기 때문에, 제1 수지층(4)이나 제2 수지층(5)을 도포하여 형성하는 경우에도, 와이어와의 접촉을 신경쓰지 않고 용이하게 전사 핀에 의한 도포를 할 수 있다.
본 발명의 발광색 변환용 수지층을 도포하는 형태에 의하면, 청색광을 발광하는 LED 칩의 주위를 거의 절반씩 직접 피복하도록 적색 변환 부재를 혼합한 제1 수지층과 녹색 변환 부재를 혼합한 제2 수지층이 마련되어 있기 때문에, LED 칩에서 발광한 빛을 낭비 없이 적색과 녹색으로 변환하여, 서로 분리되어 있기 때문에, 녹색으로 변환한 빛을 다시 적색으로 변환하는 일도 없으며, 변환한 적색 및 녹색의 빛과 변환되지 않은 청색의 빛이 혼합되는 것에 의해 백색광으로 할 수 있다. 또한, 전사법에 의해 수지의 도포를 실시하는 것에 의해, 전사 핀의 선단 면적의 크기에 따라 도포하는 양을 제어할 수 있기 때문에, 작은 LED 칩으로도 매우 근소한 수지량을 정확하게 2분하여 도포할 수 있다. 그 결과, 빛을 낭비하는 일 없이, 또한 원하는 색의 빛을 정확한 양으로 혼색할 수 있기 때문에, 염색성이 뛰어난 백색광을 안정적으로 방사할 수 있는 동시에, 외부 양자 효율이 매우 뛰어난 백색 반도체 발광 소자를 얻을 수 있다.
다음에, 발광색 변환 부재를 포함하는 수지를 몰드에 의해 LED 칩에 직접 형성하는 본 발명의 백색 반도체 발광 소자에 대해 설명을 한다. 이 예는, 도 5(e)에 단면 설명도가 나타내는 바와 같이, 양단부에 한 쌍의 전극막(11, 12)이 형성되는 절연성 기판(1)상에, 예를 들어 청색의 빛을 발광하는 발광 소자 칩(이하, LED 칩이라고도 함)(2)이 마운트되고, LED 칩(2)의 한 쌍의 전극은 접속 수단(3)에 의해 한 쌍의 전극막(제1 및 제2 전극막)(11, 12)과 각각 전기적으로 접속되어 있다. LED 칩(2) 및 접속 수단(3)의 주위는 LED 칩(2)이 발광하는 청색의 빛을 적색으로 변환하는 적색 변환 부재(4a)가 혼입된 몰드 수지에 의해 피복되어 제1 수지층(4)이 마련되고, 그 제1 수지층(4)의 주위는 LED 칩(2)이 발광하는 청색광을 녹색으로 변환하는 녹색 변환 부재(5a)가 혼입된 몰드 수지에 의해 피복되어 제2 수지층(5)이 마련되어 있다.
제1 수지층(4)은, 예를 들어 에폭시 수지와 같은 통상의 투광성으로 몰드할 수 있는 수지에, 적색보다 파장이 짧은 빛을 흡수하여 적색으로 변화하는 적색 변환 부재(4a)를 혼입한 것이 이용된다. 발광색 변환 부재는, 상술한 예와 같으나, 상술한 바와 같이, 발광색 변환 부재의 밴드 갭 에너지에 상당하는 파장보다 짧은 파장의 빛을 흡수하기 때문에, 본 발명에서는 LED 칩(1)과 접하는 제1 수지층(4)에 빛의 3원색인 적색, 녹색, 청색의 중 가장 파장이 긴 적색으로 변환하는 적색 변환 부재(4a)를 혼입한 수지가 이용되고 있다. 그 결과, LED 칩(2)에서 발광하는 청색의 빛의 일부가 흡수되어 적색의 빛으로 변환하고, 그 적색의 빛이 제2 수지층(5)에서 흡수되지 않도록 되어 있다.
제2 수지층(5)도, 동양으로 에폭시 수지 등의 몰드용 투광성 수지에 녹색 변환 부재(5a)를 혼입한 것이 이용되고, 녹색 변환 부재(5a)나 상술한 예와 동양의 재료를 이용할 수 있다.
또한, 도 1에 나타나는 예에서는 LED 칩(2)으로서 청색 발광의 칩을 이용하고 있기 때문에, 적색 및 녹색으로 변환하는 제1 및 제2 수지층(4, 5)이 2중 몰드에 의해 마련되어 있으나, LED 칩(2)으로서, 예를 들어 자외광을 발광하는 칩이 이 용되는 경우에는 제2 수지층(5)의 바깥 둘레에 다시 청색으로 변환하는 청색 변환 부재를 혼입한 몰드 수지에 의해 제3 수지층을 형성할 수도 있다. 그렇게 하는 것에 의해, LED 칩(2)으로부터 발광하는 자외광을 적색, 녹색, 청색의 3원색으로 변환하여 혼색되는 것에 의해 백색광으로 할 수 있다 . 이 경우, 청색 변환 부재로서는, 예를 들어 할로인산염 형광체, 알루민산염 형광체, 규산염 형광체 등을 이용할 수 있고, 부활제로서는, 예를 들어 세륨, 유로퓸, 망간, 가돌리늄, 사마륨, 테르븀, 주석, 크롬, 안티몬 등을 이용할 수 있다.
절연성 기판(1)이나 LED 칩(2) 등은 도 1에 나타나는 예와 동일하여 그 설명을 생략하겠으나, LED 칩(2)이 자외광을 발광하는 경우에도, 동양으로 질화물 반도체나 산화아연계 화합물을 이용하여 발광시킬 수 있고, 상술한 바와 같이, 적색, 녹색, 청색의 변환 부재를 이용한 3중 몰드에 의해 백색광으로 할 수도 있다. 또한, LED 칩(2)의 기판이 절연 기판인 경우에는 양 전극과도 와이어 본딩에 의해 접속되고, 제1 수지층(4)은 양쪽 와이어를 피복하도록 형성된다. 그리고, 상술한 제1 및 제2 수지층(4, 5)이 트랜스퍼 몰드 또는 인젝션 몰드 등에 의해 금형내에 절연성 기판(1)을 세팅하여 상술한 수지를 주입하는 것에 의해 형성된다.
다음에, 이 백색 발광 소자의 제법을 도 5를 참조하면서 설명한다. 도 5(a) ~ (b)는 도 1(a) ~ (b)와 동일하여, 동일한 부분에는 동일한 부호를 부여하고 그 설명을 생략한다. 그 후, 도 5(c)에 나타나는 바와 같이, LED 칩(2)에서 발광하는 청색 또는 자외의 빛을 적색으로 변환하는 적색 변환 부재(4a)를 혼입한 수지로, 예를 들어 트랜스퍼 몰드에 의해 LED 칩의 주위를 1차 몰드하는 것에 의해 제1 수지층(4)을 형성한다. 이 제1 수지층(4)은 큰 절연성 기판(1)상에 형성된 많은 LED 칩(2)에 한꺼번에, 각각의 LED 칩(2)의 와이어 본딩된 와이어(32)의 부분을 완전히 피복하도록 형성하지만, 그 크기는 세로 × 가로 × 높이가 0.5㎜ × 0.5㎜ × 0.25㎜ 정도로 매우 작다.
이어서, 녹색 변환 부재를 혼입한 수지를 이용하여 2번째의 트래스퍼 몰드 등을 하는 것에 의해 제1 수지층(4)의 주위에 제2 수지층(5)을 밀착시켜 형성한다. 이 제2 수지층(5)의 크기는, 세로 × 가로 × 높이가 0.6㎜ × 0.8㎜ × 0.4㎜ 정도이고, 제1 수지층(4)과의 금형의 간격(제2 수지층(5)의 두께)은 0.2㎜ 정도로 매우 얇은 층으로 형성된다.
그 후, 도 1에 나타나는 예와 동양으로, 큰 절연성 기판으로부터 각 소자로 절단 분리하여, 한 쌍의 전극막(11, 12)과 이면 전극(11a, 12a)을 연결하도록, Ag 페이스트와 같은 절연성 기판(1)의 측면에 도포하고 건조시켜 측면 전극(11b, 12b)을 형성하는 것에 의해 칩형의 백색 반도체 발광 소자가 얻어진다. 또한, 이 측면 전극은 절연성 기판에 쓰루홀을 형성해 두고, 미리 접속해 둘 수도 있다. 또, 전극막 등은 도전성 페이스트에 의하지 않고 진공 증착, 도금 등에 의해 형성할 수 있는 것도 상술한 예와 동일하다.
도 6은 도 5의 변형예이고, 제1 수지층(4)을 직방체가 아니라, 계단식으로 형성한 예이다. 즉, 상술한 바와 같이, 발광색 변환 부재를 혼입한 수지는 가능한 LED 칩(2)에 밀착시켜 얇게 형성하는 쪽이 빛의 감쇠를 방지하여 외부 양자 효율을 향상시킬 수 있으나, 와이어 본딩되어 있는 부분에서는 그 와이어(32)의 부분을 제 1 수지층(4)으로 완전히 피복할 필요가 있다. 그렇기 때문에, 와이어 부분에서는 제1 수지층(4)의 수지의 양이 많아지므로, 제1 수지층(4)을 외형이 직방체 형상이 아니라 계단식 형상으로 하여, 와이어가 없는 부분에서 그 제1 수지층(4)의 수지의 양을 줄이고, 반대로 그 만큼 제2 수지층(5)의 수지의 양을 늘리는 구조로 한 것이다. 다른 부분은 도 5에 나타나는 예와 동일하여, 동일한 부분에는 동일한 부호를 부여하고 그 설명을 생략한다.
도 7은, 도 5에 나타나는 구조의 새로운 변형예를 나타내는 단면 설명도이다. 즉, 이 예는, 예를 들어 LED 칩(2)이 절연 기판상에 반도체층이 성장되고, 한 쌍의 전극이 표면측에 형성되는(절연 기판이 아니라 반도체 기판이어도 한 쌍의 전극을 표면측에 형성할 수 있음) 경우의 예로, LED 칩(2)의 한 쌍의 전극(27, 28)이 절연성 기판(1)의 표면에 형성된 한 쌍의 전극막(11, 12)에 직접 도시하지 않은 도전성 접착제에 의해 다이 본딩되는 것이고, 그 외는 상술한 도 5 및 도 6에 나타나는 예와 동일하여, 동일한 부분에는 동일한 부호를 부여하고 설명을 생략한다. 이 예에서는 와이어 본딩이 되어 있지 않기 때문에, 1차 몰드시에도 와이어의 부분을 펼칠 필요가 없어, 매우 컴팩트하게 제1 및 제2 수지층(4, 5)을 형성할 수 있다.
이 몰드에 의해 수지층(4, 5)을 형성하는 발명에 의하면, 청색광 또는 자외광을 발광하는 LED 칩의 주위에 직접 발광색 변환 부재를 혼합한 수지를 몰드 성형에 의해 형성하고 있기 때문에, 매우 정확한 수지 양으로, 또한 매우 얇게 형성할 수 있기 때문에, LED 칩에서 발광하는 빛의 감쇠를 매우 억제하면서, 염색성이 뛰어난 백색광의 발광을 할 수 있다. 또한, 이 예에 의하면, LED 칩을 피복하는 제1 수지층에 적색 변환 부재를 함유시키고, 그 주위의 제2 수지층에 녹색 변환 부재를 함유시키고 있기 때문에, 청색 또는 자외광의 색을 변환한 빛이 다른 발광색 변환 부재에 의해 재차 변환된다고 하는 낭비가 없어, 한층 더 외부 양자 효율을 향상시킬 수 있다.
본 발명은 액정 표시 장치 등의 백라이트, 백색이나 청색계 등의 각종 발광 소자, 조명 장치 등, 폭넓은 분야에서 광원으로서 이용할 수 있다.

Claims (9)

  1. 양단부(兩端部)에 한 쌍의 전극막이 형성되는 절연성 기판과,
    상기 절연성 기판상에 마운트(mount)되는 청색의 빛을 발광하는 발광 소자 칩과,
    상기 발광 소자 칩의 한 쌍의 전극을 상기 절연성 기판의 한 쌍의 전극막과 각각 전기적으로 접속하는 접속 수단과,
    상기 발광 소자 칩이 발광하는 청색의 빛을 적색으로 변환하는 적색 변환 부재가 혼입된 수지가, 상기 발광 소자 칩과 밀착하여 상기 발광 소자 칩의 거의 절반을 피복하도록 마련되는 제1 수지층과,
    상기 발광 소자 칩에 의해 발광하는 청색의 빛을 녹색으로 변환하는 녹색 변환 부재가 혼입된 수지가, 상기 발광 소자 칩과 밀착하여 상기 발광 소자 칩의 나머지의 거의 절반을 피복하도록 마련되는 제2 수지층을 갖는 백색 반도체 발광 소자.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 발광 소자 칩의 한 쌍의 전극이 표면측에 형성되고, 상기 발광 소자 칩의 기판 이면을 겉으로 하여 상기 발광 소자 칩의 한 쌍의 전극이 도전성 접착제에 의해 상기 한 쌍의 전극막과 직접 접속되고, 상기 제1 및 제2 수지층이 상기 발광 소자 칩의 기판 이면측으로부터 피복하도록 마련되어 이루어진 백색 반도체 발광 소자.
  3. 선단부(先端部)에 만곡 형상의 오목부(凹部)가 형성되는 제1 리드와,
    상기 제1 리드와 나란히 마련되는 제2 리드와,
    상기 제1 리드의 오목부내에 마운트되는 청색의 빛을 발광하는 발광 소자 칩과,
    상기 발광 소자 칩의 한 쌍의 전극과 상기 제1 및 제2 리드를 전기적으로 접속하는 접속 수단과,
    상기 발광 소자 칩이 발광하는 청색의 빛을 적색으로 변환하는 적색 변환 부재가 혼입된 수지가, 상기 발광 소자 칩과 밀착하여 상기 발광 소자 칩의 거의 절반을 피복하도록 마련되는 제1 수지층과,
    상기 발광 소자 칩에 의해 발광하는 청색의 빛을 녹색으로 변환하는 녹색 변환 부재가 혼입된 수지가, 상기 발광 소자 칩과 밀착하여 상기 발광 소자 칩의 나머지의 거의 절반을 피복하도록 마련되는 제2 수지층을 갖는 백색 반도체 발광 소자.
  4. 청구항 1 또는 청구항 3에 있어서,
    상기 접속 수단의 적어도 한 쪽은 상기 발광 소자 칩의 한 쪽 전극과 상기 한 쌍의 전극의 하나를 접속하는 와이어로 이루어지고, 상기 와이어가 뻗는 방향에서 상기 발광 소자 칩의 표면과 수직인 면을 거의 분할면으로 하여 상기 제1 및 제 2 수지층이 형성되어 이루어진 백색 반도체 발광 소자.
  5. 양단부에 한 쌍의 전극막이 형성되는 절연성 기판과,
    상기 절연성 기판상에 마운트되는 청색 또는 자외의 빛을 발광하는 발광 소자 칩과,
    상기 발광 소자 칩의 한 쌍의 전극을 상기 절연성 기판의 한 쌍의 전극막과 각각 전기적으로 접속하는 접속 수단과,
    상기 발광 소자 칩이 발광하는 청색 또는 자외의 빛을 적색으로 변환하는 적색 변환 부재가 혼입된 몰드(mold) 수지로 이루어지고, 상기 발광 소자 칩 및 상기 접속 수단의 부분을 피복하는 제1 수지층과,
    상기 발광 소자 칩에 의해 발광하는 청색 또는 자외의 빛을 녹색으로 변환하는 녹색 변환 부재가 혼입된 몰드 수지로 이루어지고, 상기 제1 수지층의 주위를 피복하도록 마련된 제2 수지층을 갖는 백색 반도체 발광 소자.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 발광 소자 칩에 형성되는 한 쌍의 전극의 하나가 상기 칩의 이면측에 형성되는 것에 의해, 상기 접속 수단의 한 쪽은 상기 발광 소자 칩이 상기 한 쌍의 전극막의 한 쪽의 위에 마운트되는 것에 의한 접착제이고,
    상기 접속 수단의 다른 쪽은 상기 한 쌍의 전극막의 다른 쪽과의 사이에 와이어 본딩되는 와이어이고,
    상기 제1 수지층은 상기 와이어 본딩의 와이어가 있는 측이 두껍고 와이어가 없는 측이 얇게 되도록 형성되고, 상기 제2 수지층은 상기 와이어가 있는 측이 얇고 와이어가 없는 측이 두껍게 되도록 형성되어 이루어진 백색 반도체 발광 소자.
  7. 청색의 빛을 발광하는 발광 소자 칩의 표면에 발광색 변환 부재를 혼입한 수지를 마련하는 것에 의해 백색광으로 변환하는 백색 반도체 발광 소자의 제법으로서,
    발광 소자 칩을 거의 입방체 또는 직방체 형상으로 형성하고,
    상기 발광 소자 칩이 발광하는 청색의 빛을 적색으로 변환하는 적색 변환 부재가 혼입된 수지를 부착시킨 전사(轉寫) 핀을 상기 발광 소자 칩의 표면의 한 변 또는 하나의 각부(角部)에 접촉시키는 것에 의해, 상기 발광 소자 칩의 거의 절반을 피복하도록 상기 수지를 전사하여 제1 수지층을 형성하고,
    상기 발광 소자 칩에 의해 발광하는 청색의 빛을 녹색으로 변환하는 녹색 변환 부재가 혼입된 수지를 부착시킨 전사 핀을 상기 발광 소자 칩의 표면의 상기 한 변 또는 하나의 각부와 대향하는 변 또는 각부에 접촉시키는 것에 의해, 상기 발광 소자 칩의 나머지의 거의 절반을 피복하도록 상기 수지를 전사하여 제2 수지층을 형성하는 것을 특징으로 하는 백색 반도체 발광 소자의 제법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 발광 소자 칩의 적어도 하나의 전극에 와이어 본딩이 이루어지고, 상기 와이어를 사이에 두고 양측으로부터 상기 전사 핀을 상기 발광 소자 칩에 접촉시키는 것에 의해 상기 제1 및 제2 수지층을 형성하는 백색 반도체 발광 소자의 제법.
  9. 절연성 기판상에 한 쌍의 전극막을 형성하고,
    상기 한 쌍의 전극막의 한 쪽 또는 상기 절연성 기판 표면에 청색 또는 자외의 빛을 발광하는 발광 소자 칩을 마운트하고,
    상기 발광 소자 칩의 한 쌍의 전극을 상기 한 쌍의 전극막과 전기적으로 각각 접속하여, 상기 발광 소자 칩에서 발광하는 청색 또는 자외의 빛을 적색으로 변환하는 적색 변환 부재를 혼입한 수지로 상기 발광 소자 칩의 주위를 1차 몰드하는 것에 의해 제1 수지층을 형성하고,
    이어서 상기 발광 소자 칩에서 발광하는 청색 또는 자외의 빛을 녹색으로 변환하는 녹색 변환 부재를 혼입한 수지에 의해 상기 제1 수지층의 주위를 2차 몰드하는 것에 의해 제2 수지층을 형성하는 것을 특징으로 하는 백색 반도체 발광 소자의 제법.
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