국내 발광다이오드(LED) 칩·패키징 업체들이 소재 교체를 통한 고품질 제품을 앞세워 시장 주도권 확보에 나섰다. 칩 업체들은 기존 사파이어 기판 대신 갈륨나이트라이드(GaN) 기판을, 패키징 업체는 리드프레임과 봉지재 소재를 교체해 품질 향상을 꾀하고 있다. 이를 통해 중국산 저가 LED 패키지와 성능 차별화를 더욱 확고히 하겠다는 전략이다.
15일 업계에 따르면 서울반도체, LG이노텍 등 LED 칩 제조업체들은 최근 ‘갈륨나이트라이드 온 갈륨나이트라이드(GaN on GaN, 이하 갠온갠)’ 기술 상용화에 나섰다. 또 패키징 업체들은 광 효율과 수명을 늘일 수 있는 신소재 물색에 적극적이다.
갠온갠은 기존 사파이어 혹은 실리콘 카바이드 기판 대신 GaN 기판을 사용해 동질의 GaN을 증착시키는 기술이다. 이 기술은 기판과 GaN간 결정 구조가 같기 때문에 ‘디스로케이션(Dislocation)’과 같은 문제를 원천적으로 없앨 수 있다.
서울반도체가 전 세계적으로 이 분야 기술 적용에 가장 적극적이다. 이미 10년 전부터 관련 기술을 개발하고 있으며 특허도 확보했다. 앞서 ‘엔폴라(nPola)’라는 제품군을 통해 기술력도 인정받았다. 엔폴라 제품군은 GaN 기판에서 GaN를 성장시켜 기존 LED 대비 전류밀도(Current Density)를 5~10배 이상 높였다. 지난 2012년 7월 세계 최초로 양산했고, 지난해 일본 미쓰비시화학 계열사인 버바팀을 통해 MR16 할로겐등 대체용 램프로 출시했다. 이 회사는 기존 엔폴라 보다 성능을 높인 업그레이드 제품을 곧 출시할 예정이다.
LG이노텍도 일찌감치 제품 개발에 나서 현재 관련 기술은 확보한 상태다. 하지만 GaN 소재자체가 고가라 제품 출시 시점을 조율하고 있다.
패키징 업체들은 최근 플라스틱 소재의 리드프레임 하우징 부분을 내열성이 강하고 변색이 덜한 폴리에스터계 소재(PCT)로 교체하고 있는 추세다. LED 패키징은 리드프레임 기판 위에 LED칩을 올려놓고 와이어본딩한 뒤 그 안에 형광체를 부어 이뤄진다. 기존 폴리프탈아미드(PPA) 소재는 내열성이 낮아 고온이나 파장이 짧은 빛에 오랫동안 노출되면 색이 누렇게 변했다.
봉지재 소재는 이미 에폭시에서 실리콘으로 옮겨갔다. 에폭시는 3000~6000시간 정도가 지나면 열화돼 변색되는 반면에 실리콘은 이보다 10배가량 많은 3만~5만 시간을 버틴다. 실리콘보다 저렴한 소재도 연구개발하고 있다.
업계 관계자는 “GaN나 실리콘 모두 성능은 기존 소재에 비해 우수하지만 가격이 비싸다는 게 단점”이라며 “LED 시장의 경쟁력을 높이기 위해선 가격과 성능을 모두 잡는 게 관건”이라고 말했다.
성현희기자 sunghh@etnews.com
