Analysis of the Effect of the Substrate Removal and Chip-Mount Type on Light Output Characteristics in InGaN/Sapphire LEDs

We have analyzed the effect of the substrate removal and packaging schemes on light output characteristics in InGaN/Sapphire LEDs. The removal of the sapphire substrate helps to dissipate the heat generated in the junction, but the advantage comes only with the detrimental effect of degrading the photon extraction efficiency. If the substrate-removed chip is attached to a metallic mount with good thermal conductivity, the maximum driving current is increased drastically, producing significantly increased light output and therefore compensating the photon extraction efficiency degradation. On a dielectric mount with a relatively poor thermal conductivity, however, it produces smaller light output, over most input current range, than the regular type of chips with the sapphire substrate remaining. Thus, for low power applications, the regular chips may be preferred over the substrate-removed chips, regardless of the chip mounts employed.

InGaN/Sapphire LED에서 기판 제거 유무와 칩 마운트 타입이 광출력 특성에 미치는 영향

InGaN/Sapphire LED에서 기판 제거와 패키지 방식이 광출력 특성에 미치는 영향을 분석하였다. Sapphire 기판의 제거는 반도체 접합에서 발생된 열의 방출에 도움이 되지만, 반대로 광추출효율이 손상되는 문제점이 수반된다. Sapphire 기판이 제거된 칩을 열전도율이 좋은 금속의 마운트 위에 부착하면, 최대 구동전류는 현저히 증가하고 광출력도 상당히 증가됨으로써, 광추출효율이 손상되는 문제점이 어느 정도 보상된다. 하지만, sapphire 기판이 제거된 칩을 상대적으로 열전도율이 낮은 유전체의 마운트 위에 부착하는 경우에는, 거의 모든 입력전류 범위에서 sapphire 기판이 남아 있는 일반형 칩보다 낮은 광출력을 나타낸다. 따라서, 작은 광출력이 요구되는 응용분야에서는 사용된 칩 마운트의 종류에 무관하게, 일반형 칩이 sapphire 기판이 제거된 칩 보다 유리한 것으로 분석된다.