KR100297453B1 - 발광접합부를기판에수직으로실장한발광다이오드를갖는광원 - Google Patents

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마리 오 휴버
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Abstract

발광 다이오드는 금속화된 두 개의 단부면(end face)을 가지며, 발광 접합부 (the light emitting junction)가 기판에 수직되게 기판상에 실장된다. 전기 도전 성 단부들은 땜납(solder) 또는 도전성 접착제에 의해 기판상의 도전성 영역에 전 기적으로 결합된다. LED 다이(die)들은 나이프 에지(a knife edge) 둘레를 감싸는 테이프에 상기 다이들을 일시적으로 부착시킴으로써 기판 상에 배치될 수 있다. 다이들은 테이프가 에지 둘레를 감쌀때 경사지게 배열되며, 이동가능한 핑거(a movable finger)에 의해 일시적으로 지지되는 동안 진공 콜릿(vacuum collect)에 의해 한번에 하나씩 테이프로부터 분리되어 기판으로 옮겨진다. 에지 둘레의 다이들을 경사지게 하지 않고도 동일한 방법을 이용해 반도체 다이들을 기판위에 배치할 수 있다. 또다른 실시예에서, LED들의 어레이는 금속화된 플라스틱 테이프(metallized plastic tape)를 통해 윈도우내에서 조립될 수 있는데, 이 플라스틱 테이프는 부가적인 금속화 리드(metallized lead)들을 갖는 기본 구조물(foundation)에 감겨져 있다.

Description

발광접합부를 기판에 수직으로 실장한 발광 다이오드를 갖는 광원
제1도는 도전성 접착제로 이루어진 선택사양적 층을 갖는 전형적인 LED의 투시도,
제2도는 램프에 실장된 LED의 평면도,
제3도는 제2도에 도시된 장치의 수직 단면도,
제4도는 각각의 LED를 실장하기 위한 장치의 일부를 개략적으로 도시한 도면,
제5도는 제4도의 장치를 사용하여 테이프위에 실장한 다수의 LED들을 도시한 도면,
제6도는 테이프로부터 LED를 분리시키는 일련의 단계를 개략적으로 도시한 도면,
제7도는 어레이내에 LED들을 수용하기 위한 도전성 영역을 갖는 기본 구조물을 도시한 도면,
제8도는 LED들을 배치한 층을 나타낸 도면,
제9도는 제7도의 기본 구조물위에 제8도의 층을 겹쳐 도시한 도면,
제10도는 기본 구조물상의 전형적인 LED의 수직 단면도,
제11도는 더 많은 출력광을 제공하는 LED의 또다른 실시예를 도시한 등각 사시도,
제12도는 LED의 또 다른 실시예를 도시한 등각 사시도,
제13도는 본 발명의 원리에 따라 구성된 LED의 또다른 실시예를 도시한 등각 사시도,
제14도는 LED들과 같은 개별 부품 칩을 실장하기 위한 장치의 일부분을 개략적으로 도시한 도면.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 발광 다이오드 11, 311 : p형 반도체 층
12, 312 : n형 반도체 층 13 : 접합부
14, 114, 214, 314 : 금속화 층 16 : 도전층
17, 63 : 기판 18 : 반원통형 리세스
22 : 상호접속영역 23 : 사진-영상 땜납 마스크
24 : 투명 플라스틱 몸체 25 : 전기 도전성 땜납
26 : 테이프 28 : 나이프
29, 64 : LED 다이 31, 67 : 진공 콜릿
32 : 진공 통로 33 : 지지 핑거
37 : 금속 띠 38 : 금속 커넥터 패드
39 : 땜납 마스크 띠 42 : 금속 트레이스
43 : 금속 접촉 패드 44 : 직사각형 윈도우
45, 47 : 전기 도전성 접착제 61 : 가요성 테이프
62 : 나이프 에지 66 : 발광 접합부
111, 211 : 애노드 층 112, 212, 352 : 캐소드 층
151, 251 : 금속화 패드 353 : 금속층
본 발명은 새로운 발광 다이오드(light emitting diode;LED)와, 이러한 LED를 기판 상에 접착시키는 기법에 관한 것이다. 또한, LED들을 조작하는 방법도 제공된다.
LED는 널리 이용되고 있고, 매년 수백만개가 제조되고 있다. LED들을 소형화하기 위한 노력이 계속되어 왔는데, 그 이유는 LED의 크기를 줄일수록 하나의 반도체 웨이퍼(semiconductor wafer)상에서 생산할 수 있는 LED의 수가 그만큼 늘어나기 때문이다. 이것은 또한 상당한 비용 절감의 효과도 있다. LED의 크기를 줄이는데 있어서 주요한 제한요소(limiting factor)는 전기적 접속(electrical connection)문제이다.
전형적으로, LED는 인쇄회로기판(printed circuit board), 와이어 리드프레임(wire leadframe) 등과 같은 도전성 기판 상에 전극과 함께 접착되는데, 이 때 발광 접합부(the light emitting junction)는 기판에 평행하게 실장된다. 이때, 매우 작은 와이어가 LED의 최상면(top face) 상의 작은 금속화 영역(a small metallized area)에 "와이어 본딩(wire bonding)"되거나 용접된다. LED로부터 광이 방출될 수 있어야 하므로 LED의 뙤상면 전체가 금속화 영역으로 피복될 필요는 없다. 금속화 영역의 크기는 최소한 250 세제곱 마이크로미터(micrometer cube)인 것 이 적절하다.
종래의 와이어 본딩처럼 한번에 하나씩 본딩하는 대신에 많은 다수의 본드 패드(bond pad)를 동시에 본딩하는 기법들이 개발된 이후로, 와이어 본딩을 대체하기 위해 테이프 자동 본딩(tape automated bonding)이 가끔 사용된다. 그러나, 집단 테이프 자동본딩(gang tape automated bonding)은 모든 본드 패드들의 우수한 공면성(coplanarity)을 요구하므로, 매트릭스(matrix) 형상의 LED들을 동시에 본딩하기에는 부적합하다. 더우기 , 테이프 자동 본딩하기에 적합한 LED의 최소 크기는 약 200 세제곱 마이크로미터이어야 한다. 테이프 자동 본딩 또는 와이어 본딩을 위한 장비는 가격이 매우 비싸다.
LED를 실장하고, LED와의 전기적 접촉을 형성하며, LED를 취급하는 방법이나 LED를 수용하는 기판 등에 대해 완전히 다른 접근이 필요하다.
따라서, 본 발명의 바람직한 실시예에서는, LED의 발광 접합부가 기판에 수직이 되도록 실장한 발광 다이오드를 갖는 기판이 제공된다. 기판에 수직인 LED의 각 단부(end)에는 전기 도전층이 제공되고, 전기적 접촉은 이들 도전층에 형성된다. 필요하다면, 기판과의 전기적 접촉을 위해, 기판에 실장하기 전에 전기 도전성 물질을 단부층(end layer)에 도포하거나 용융시킬 수 있다. 광은 LED 단부가 아니라 측면을 통해 방출된다. 도전층은 LED 단부의 전체 또는 일부에만 피복될 수 있다.
개개의 LED 다이(die)들은 먼저 이들을 가요성 테이프(flexible tape)상의 접착제에 일시적으로 부착시킴으로써 기판상에 배치할 수 있다. 이 테이프는 에지(an edge) 둘레를 감싸는데, 이 에지에서 테이프는 휘어지며 테이프상의 다이들의 한 행(a coulumn of dice)에서 각각의 다이는 후속 다이에 대해 연속적으로 경사지게 된다. 경사진 다이의 측면은 진공 콜릿(a vacuum collect)에 의해 맞물리는데, 이 진공 콜릿은 접착제로부터 LED를 분리하여 이 LED가 실장될 기판으로 이동시킨다.
다수의 LED들이 예컨대 영숫자 디스플레이(alphanumeric display) 등을 위한 어레이(array)에서 사용될 경우, LED들은 비도전층을 관통하는 윈도우들을 이용해 실장되어, 두 개의 도전영역, 즉, 비도전층 아래에 형성된 도전영역과 하부의 기본 구조물(an underlying foundation) 상에 형성된 도전영역을 전기적으로 접속시킨다.
본 발명의 다른 특징 및 장점들은 첨부한 도면을 참조하여 상세히 기술함으로써 더 잘 이해될 것이다.
가장 간단한 형태의 발광 다이오드(LED)는 상호 인접하는 n형 반도체층(12)과 P형 반도체 층(11)을 갖는다. 전류가 다이오드를 통해 흐를 때, 상기 층들 사이의 접합부(13)로부터 광이 방출된다. 본 발명의 실시예에서, LED는 방출되는 광에 대해 투명한(transparent) 반도체 물질로 제조된다(예를들면, 인화 갈륨(GaP)은 녹색의 방출광에 대해 투명하다). 다이오드의 전극들과 전기적으로 접촉되도록 하기 위해 금속화 층(14)이 LED의 각 단부위에 증착된다. 이러한 금속화 층은 땜납(solder)에 의해 분해(dissolved)되는 것이 아니라 습윤성(wettable)을 갖게 되는 것이 바람직하다. 니켈을 금으로 착색한 것이 단부층으로 적절하다. 도면의 여러 층들이 반드시 일정한 척도로 그려진 것은 아니다.
제1도에 도시한 실시예에는 선택 사양적인 또 다른 특징이 있다. 금속층과의 전기적 접촉을 위해, 열에 의해 유동 가능하게 되는 전기 도전성 물질(heat flowable electrically conductive material)로 이루어진 층(16)이 LED의 각 단부에 일시적으로 제공되는데, 이러한 물질의 전형적인 예로서 저 용융점 땜납(low melting point solder)이 있다. 가열할 경우, 땜납은 용융되어 LED를 기판에 고정시킬 뿐만 아니라 전기적 접촉도 형성한다. 또 다른 적절한 물질로서, 은이 충진된 에폭시 수지(silver filled epoxy resin)가 있는데, 이것은 부분적으로 경화(partially cured)된다. 즉, 이러한 수지는 가열에 의해 유동성으로 되었다가 단단한 도체로 경화되어, 실장을 고정시키고 전기적 접촉도 제공한다. 이후에 설명되는 예에서는 도전성 물질로 이루어진 이러한 부가적인 층이 필요치 않으며 전기적 접촉도 나중에 제공될 것이다.
전술한 LED는 통상의 반도체 제조공정으로 제조되는데, 이 때 각 층들은 반 도체 물질로 된 얇은 결정체 웨이퍼(thin crystalline wafer) 위에 형성된다. 이용되는 웨이퍼는 n형 또는 p형 시발물질(starting material)일 수 있으며, 이러한 시발물질 위에는 반대 유형의 물질이 액상 에피택셜 성장법(liquid phase epitaxial growth) 또는 화학 기상 증착법(chemical vapor deposition)과 같은 통상의 기법에 의해 증착된다. 전형적인 LED는 두께가 200 마이크로미터인 n형 물질의 기판 위에 두께가 40 마이크로미터인 p형 물질의 층이 증착된다. 다음, 이 반도체 웨이퍼는 양면이 금속화되며, 선택사양적인 도전층이 이용될 경우에는 이 선택사양적인 도전이 웨이퍼 상에 부가된다. 그 뒤, 웨이퍼는 나뉘어져 제1도에 도시한 것과 같은 각각의 LED 다이들을 생성한다.
발광 Pn 접합면은 다이의 두 금속화 단부들과 평행하다. LED의 P형 물질과 n형 물질 사이의 발광 접합부의 애노드(the anode)는 전형적으로 캐소드(the cathode) 보다는 금속화 단부(the metallized end)에 더 가까운데, 그 이유는 기판위에 제2층을 증착하는 것이 비교적 비싸기 때문이다.
그렇지 않으면, 접합부가 두 개의 단부로부터 가능한한 멀리 떨어져 있도록 다이의 중앙에 있을 수도 있는데, 이것은 도전성의 다이 부착물질(a conductive die attach material)이 LED 밑에서 유동할 경우 단락 회로의 발생가능성을 줄이기 위한 것이다.
전형적인 실시예에서, 이러한 LED 다이는 250 마이크로미터의 길이(금속층을 포함하지만 선택사양적인 도전층(16)은 포함하지 않음)를 갖는다. LED의 폭은 단지 125 제곱 마이크로미터이다. 이러한 LED들은 두께가 250 마이크로미터인 웨이퍼로부터 나누어진다. 이런 LED들의 폭(즉, 접합부에 평행한 방향의 폭)은 접합부의 수직 높이보다 작은 값을 갖는다. 구조상, 전극간의 단락 가능성 및 비용을 최소화 하는 것이 바람직하다.
기판위에 LED를 실장할 때, 접합부가 상기 기판에 평행하도록 실장하는 대신에, 접합부(13)가 기판(17)(제2도 및 제3도)에 수직이 되는 새로운 LED 다이를 실장한다. 이러한 LED 램프의 실시예에서, 기판은 길이가 1.6 밀리미터이고 폭이 0.8 밀리미터이며 두께가 약 0.3 밀리미터인 소형 인쇄회로기판이다.
기판의 각 단부에는, 기판의 최상면(the top face)과 최하면(the bottom face) 사치에 반 원통형 리세스(a semi-cylindrical recess)(18)가 있다. 기판은,최상면 상의 영역(19)과 최하면 상의 영역(21)과 리세스내의 상호 접속영역(22)이 층을 이루도록 금속으로 도금되어 있다. 유사한 전기 도전성 영역이 LED와 관련 회로들 사이의 전기적 접촉을 형성하기 위해 기판의 각 단부에 제공된다. 외부적 전기 접속은 통상의 방식대로 기판을 "표면 실장(surface mounting)"함으로써 만들어 진다.
이러한 램프 기판은 통상의 공정 기법에 의해 제조되는데, 비교적 큰 인쇄 회로기판을 구성하여 그 최상면 및 최하면 상의 소정 영역을 (무전해적으로 및/또는 전해적으로) 도금하고 이 인쇄회로 기판을 판통하는 홀들을 만든다.
사진-영상 땜납 마스크(photo-imagable solder mask)(23)의 얇은 층이 인쇄 회로기판의 최상면 전체에 대한 전기적 절연물(electrical insulation)로서 도포되고 LED들의 단부에 인접한 작은 영역들은 분리되어 하부의 금속영역(19)이 땜납 마스크내의 홀을 통해 노출된다. 개방 홀(open hole)들 사이의 땜납 마스크 상에서 인쇄회로기판으로 소량의 접착제(도시안됨)를 떨어뜨린다. LED의 중앙이 상기 소량의 접착제 위에 놓여질 경우, LED는 전기 도전성 땜납(25) 또는 폴리머(polymer)에 의해 기판에 고정죌 때까지 그 위치에서 접착제에 부착된다. LED는 금속화 단부들이 땜납 마스크의 홀에 인접하도록 배치된다. 다음, 금속화 단부들은 기판의 최상면 상의 각 금속화 영역(19)에 땜납된다. 기판위에 LED들을 납땜하는 것은 용융된 땜납에 침지시키거나 웨이브 납땜(wave soldering)함으로써 간단히 행해질 수 있다.
선택적으로, 노출된 각 금속 영역위에 땜납 페이스트(solder paste)의 작은 비드(bead)를 배치하여 페이스트를 이용해 기판에 LED를 일시적으로 접착시킴으로써, LED가 기판에 땜납될 수도 있다. 가열에 의해 땜납 페이스트는 용융되어 기판에 LED를 고정시킨다. 또다른 유사한 실시예에서, LED는 금속이 충진된 에폭시 또는 폴리머에 의해 일시적으로 금속 영역에 접착될 수 있는데, 금속이 충진된 에폭시 또는 폴리머는 가열에 의해 용융 및 경화되어 영구적인 접착 및 전기적 접속을 제공한다.
마지막 단계는 투명한 플라스틱 몸체(transparent plastic body)(24)로 최상면 상의 LED를 봉입(encapsulate)하는 것이다. 이러한 제조 공정들은 비교적 큰 인쇄회로기판 위에서 종결되는데, 이 인쇄회로기판은 이후에 제2도 및 제3도에 도시한 바와 같이 인접편들의 단부(the ends of adjacent pieces)에 이전에 도금된 스루 홀의 절반을 남겨둔채로 각각의 LED 램프로 나누어진다.
선택적으로, 기판의 단부들은 평면일 수 있으며, 금속으로 피막되어 상기 기판의 하부면과 전기적으로 접촉할 수도 있다. 반원통형 리세스를 갖는 단부와 평면 단부들중 어느 것을 선택할 것인가 하는 것은 비용 절감에 관한 문제이다.
LED를 수용하는 투명한 몸체는 제2도 및 제3도에서는 직사각형으로 도시되어 있지만, 렌즈(lens)로 작용하도록 만곡한 외관(a curved exterior)을 가져야 할 것이다. 봉입체(encapsulation body)의 모양은 다른 기능들을 제공하도록 변형 될 수도 있다. 예를 들면, 후술한 실시예에서, 금속화 영역은 LED의 단부 전체보다 작은 영역을 점유하여 광의 일부가 단부를 통해 방출될 수도 있다. 반원통형 또는 반구형(semi-spheical) 단부가 봉입체에 사용되면, 이들 단부는 램프에서 나온 광이 측면으로 향하도록 하는 렌즈로서 작용한다.
마찬가지로, 에그 크레이트 반사기(an egg crate reflector)와 같은 반사기들이 LED 부근에 배치되어, 선택된 방향으로 광이 향하도록 할 수도 있다. 더우기 , 1개 이상의 LED가 램프내에 실장될 수도 있음은 명백할 것이다. 이들 LED들은 별개의 전기적 접속을 가질 수도 있고, 필요한 경우에는 두 개의 LED가 한 쌍의 전기적 접속 상에 실장될 수도 있는데, 이 때 두 개의 LED중 하나는 램프에 흐르는 전류 방향을 제어함으로써 광을 방출시키는데 이용될 수 있다. 따라서 , 이러한 기법을 사용하여 다색 LED 램프(multiple colored LED lamps)를 제조할 수 있다.
LED 다이 상의 디멘젼이 미소하다는 것을 고려해 보면, 다이들을 취급하여 기판상의 정확한 위치에 배치하는 특별한 취급 장비(special handling equipment)를 주목할 만하다. LED들에 인접해 있는 이러한 장치의 일부분이 제4도에 개략적인 측면도로서 도시되어 있다. 이러한 장치내에는 다수의 이동가능 부품들이 있으며, 이 장치를 동작시키기 위해 사용되는 여러가지 솔레노이드 실린더(solenoid cylinder) 등은 LED 다이들의 취급 방법을 이해하는데 필요하지 않으므로 도시하지 않는다.
이 방법 및 장치에 대해 기술하기에 앞서, LED 다이들이 어떻게 제조되며, 상기 장치에서 이용되기 위해 어떻게 배열되어야 하는지를 이해해야 한다. 전술한 바와 같이, LED들은 웨이퍼면에 평행한 발광 접합부를 갖도록 큰 웨이퍼 상에서 성장된다. 웨이퍼의 면들은 금속화된다. 웨이퍼는 양방향으로(bidirectionally) 신장될 수 있는 접착 테이프(adhesive tape)상에 배치된다. 인접한 웨이퍼들을 상호 분리하기 위해 웨이퍼를 직교 방향(orthogonal direction)으로 세밀하게 나눈다. 다음, 인접한 LED들 사이의 간격을 넓히기 위해 테이프를 양방향으로 신장시킨다. 전형적인 실시예에서, 평면도(plan view)에서 약 125 제곱 마이크로미터인 LED들은 상기 테이프가 펼쳐진 후 약 75 마이크로미터 만큼 떨어져 위치하게 된다. 접착 테이프상의 반도체 디바이스들을 취급하는 이러한 기법은 통상적인 기법이므로 본 명세서에서는 설명하지 않는다.
테이프의 절단 및 신장 후, 분리된 LED(10)들은 제5도에 도시한 바와 같은 제2접착 테이프(26)로 옮겨진다. 이것은 LED 다이들이 처음의 테이프 상에 실장 되어 있는 동안 제 2 테이프를 이 LED 다이들의 단부들과 접촉시킴으로써 이루어진다. 제 2 테이프상의 접착제는 제 1 테이프 상의 접착제보다 접착성이 더 우수하므로, 상기 테이프들이 분리될 경우 LED들은 제 2 테이프에 우선적으로 접착된다. 제 2 테이프는 LED들을 취급하는 동안 신장되지 않도록 사용된다. 적절한 테이프로서 , 두께가 약 50 마이크로미터에 이르는 접착제의 층을 갖는 두께가 25 마이크로미터인 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate)가 있다. 반도체 디바이스들을 취급하기에 적절한 테이프들은 시중에서 구입가능하다.
반도체 디바이스들을 테이프에서 떼어내어 그것을 기판위의 원차는 위치에 실장하는 장비는 이미 존재한다. 그러나, 이러한 장비는 테이프에 평행한 접합부를 갖는 디바이스를 집어올려(pick up), 이 접합부가 기판에 평행하도록 기판위에 실장한다. 설명된 LED의 경우에는, LED를 회전시켜 접합부가 기판과 수직이 되도록 하는 장비가 필요하다. LED를 회전시킬 때, 디바이스 하나하나에 대해 다루기 보다는 단일 조작(single operation)으로 처리하는 것이 바람직하다. 제 4 도에 도시한 장치는 단일 동작으로도 접합부가 기판에 수직이 되도록 LED를 기판상에 배치할 수 있다.
LED들이 부착된 테이프(26)는 수평 "나이프(knife)"(28)의 에지(edge)를 둘러싸고 있으며, 충분한 장력(tension)이 테이프에 작용하여 테이프가 나이프의 에지에 밀착된다. 나이프는 한쪽 면이 반드시 기판(17)에 평행하도록 상기 기판의 상부에 근접위치되며, 다른면은 에지로부터 약 5°의 각도로 발산한다. 대표적인 실시예에서, 나이프의 에지는 125 마이크로미터의 두께를 가지며, 상기 에지와 각 면 사이에는 반경이 50 마이크로미터이다. 이러한 디멘젼은 전술한 바와 같은 두께 및 LED들을 갖는 테이프의 경우에 적절한 값이다. 따른 LED 등에는 다른 디멘젼이 적합할 것이다. 바람직하게는, 테이프가 적어도 150°의 각도로 휘어져서, LED들을 적절하게 회전시키고 하부 기판과의 틈새(clearance)도 제공한다.
테이프는, LED 열(a row of LEDs)이 제 4 도 및 제 5 도에 도시된 LED 다이들(29)처럼 에지에 도달하여 이 에지 주위를 회전할 때까지 나이프 에지 둘레를 전진시킨다. 테이프상에서 LED들이 분리되서 있는 것과 나이프 에지 둘레에서 테이프가 휘는(bending) 것 때문에 LED(29)는 나이프의 최상부 면상에 남아 있는 LED들에 대해 대략 90°회전하게 된다. 바람직하게는, 회전된 후의 상기 열내의 LED를 광학 시스템(optical system)(도시안됨)으로 관찰하여, 올바른 위치에 LED를 배치하는데 필요한 만큼 테이프를 전진 또는 후퇴시키도록 피드백을 테이프 드라이브에 제공한다. 더우기, 열중의 LED 다이를 정확한 위치에 배치시키기 위해, 나이프를 상기 에지에 평행한 방향으로(즉, 제 4 도에 화살표와 테일 심볼(tail symbol)로 표시한 바와 같이 페이퍼의 내부 또는 외부로) 이동할 수 있다. 나이프(17) 아래의 수평 기판(17)도 X 및 Y 방향으로 이동할 수 있어서, LED를 수용할 정확한 위치가 테이프상의 LED 바로 밑에 위치토록 한다.
진공 콜릿(a vacuum collet)(31)은 테이프가 나이프의 에지 둘레를 감쌀 경우 테이프 바로 위에서의 수직 이동을 위해 위치된다. 진공 콜릿의 단부는 수평이며 LED 다이들중 하나의 길이와 동일한 폭을 갖는다. 진공 통로(32)는 콜릿을 관통하여 뻗어있다.
LED 지지 핑거(an LED support finger)(33)는, 나이프 에지상의 LED 밑에 핑거의 단부를 위치시키도록 수평으로 이동할 수 있는 위치에 실장된다. 핑거는 아암(arm)(34)상에 실장되는데, 상기 아암은 수평방향으로 소폭 요동(swing)할 수 있을 뿐 아니라 수직방향으로도 움직일 수 있다.
상기 장치의 동작 방법은 제 6 도를 참조함으로써 이해할 수 있다. 일단 LED 다이가 실제로 수평적으로 진공 콜릿의 바로 밑에 있도록 테이프 및 나이프 에지를 움직임으로써 LED 다이가 제위치에 오면, 콜릿은 제6a도에 도시한 다이를 향해 제6b도에 도시한 것처럼 다이와 접촉할 때까지 밑으로 움직인다. 한편, 지지 핑거는 수평 다이 바로 밑의 위치로 수평적으로 움직이며, 동시에 핑거는 다이와의 거리를 가깝게 하기 위해 약간 위로 움직일 수 있다.
핑거가 제위치에 오면, 콜릿이 밑으로 움직임으로써 제6c도에 도시한 바와 같이 다이를 회전시켜서 테이프로부터 떨어져 핑거를 향하도록 한다. LED 다이가 테이프상의 접착제로부터 떨어지면, 제6d도에 도시한 바와 같이 지지 핑거와 진공 콜릿 사이에 고정(captive)된다. 콜릿의 진공 통로를 통해 형성되는 진공은 LED 다이를 지지한다. 핑거는 다이의 회전을 최소화하도록 일시적으로 지지하고 진공 콜릿이 다이를 확실히 지지할 수 있도록 한다. 마지막으로, 핑거는 콜릿이 정지하고 있을 동안 다이 밑에서 아래로 움직여서 제6e도에 도시한 바와 같이 다이 하부로부터 옆으로 떨어져 나간다.
다음에, 콜릿은 LED 다이를 기판으로 옮기기 위해 아래로 움직일 수 있다. LED 다이가 기판에 닿으면, 진공은 약해지고 가벼운 동기압을 진공 통로에 가하여, 다이가 확실히 배출(eject)되어 기판위에 머무르도록 만든다. 다음에, 콜릿은 나이프 위로 이동하여 사이클이 반복되는 동안 나이프 에지상의 LED들을 분리한다.
이러한 사이클은 한번에 하나의 LED 다이를 나이프 에지 둘레를 감싸고 있는 테이프로부터 기판으로 옮긴다. 기판(예를 들어, 인쇄회로기판)은 각각의 연속 다이를 수용하기에 적절한 위치에 위치되도록 진공 콜릿 밑으로 이동된다. 다이들은 나이프 에지의 길이를 가로지르는 열을 따라 한번에 하나씩 테이프로부터 분리된다. 하나의 열의 다이가 완전히 분리되면, 테이프는 앞쪽으로 충분한 거리(예를들면, 약 40 마이크로미터)만큼 전진되어, 전술한 사이클의 재반복을 위해 나이프 에지 둘레의 다이들의 다음 열(the next row)이 대략 수평으로 위치되도록 한다.
다이들을 기판위에 배치하는 이런 장치는 속도가 상당히 빨라서, 1초에 대략 두개의 다이들을 배치할 수 있다.
LED 다이들은 기판위에 배치된 후에 저용융점 땜납에 의해 상기 배치된 위치에 고정되거나, LED의 각 단부의 금속화 층들를 기판위의 도전성 영역에 상호 접속 시키는 전기 도전성 접착제에 의해 고정된다.
LED들은 흔히 영숫자 문자(alphanumeric character)들을 표시하기 위한 5×7어레이(array)로 이용된다. 기판에 수직인 발광 접합부를 갖는 LED 다이들은 이러한 어레이내에 실장하기에 매우 적합하다. 이러한 어레이를 위한 전형적인 배치가 제7도 내지 제10도에 도시되어 있다. 제7도는 이러한 어레이를 위한 기본 구조물(foundation)(36)을 도시하는데, 이 구조물은 소형 인쇄회로기판, 유리 또는 세라믹(ceramic)일 수 있고, 가요성이 필요한 경우에는 플라스틱 막(plastic film)일 수 있다. 다섯개의 평행 금속 띠(37)들이 기본 구조물을 가로질러 증착된다. 금속 띠들과 직교하여서는 일곱개의 금속 커넥터 패드(metal connector pad)(38)들이 있다. 일곱개의 땜납 마스크 띠(39)들은 상기 커넥터 패드들과 정렬되어 금속 띠 위에 배치되어 있다. 땜납 마스크 띠들은 접착제 테이프일 수도 있고, 필요없는 부분을 에칭으로 제거한 포토레지스트(photoresist)를 증착시킨 것일 수도 있다.
제8도에는 어레이를 형성하는 어셈블리(assembly)의 제2층이 개별적으로 도시되어 있고, 제9도는 기본 구조물 위에 위치해 있는 것을 도시한다. 상기 어셈블리의 제2층은 테이프(41)로 된 층을 포함하는데, 제8도에서는 이 테이프 층을 투명한 것으로 도시하고 제 9 도에서는 불투명한 것으로 도시하여 다수의 겹쳐진 라인들과의 혼동을 최소화 한다. 테이프의 아래쪽에는 테이프의 폭 전체에 뻗어있는 일곱개의 금속 트레이스(metal trace)(42)들이 있다. 트레이스들 사이에는 5개가 1개의 열을 이루는 총 7개열의 금속 접촉 패드(metal contact pad)(43)들이 있다. 테이프는 직사각형 윈도우(rectangular window)(44)들의 5×7 어레이를 갖는다. 각각의 윈도우는 금속화 트레이스를 오버랩(overlapping)하고 있는 하나의 단부와, 접촉패드(43)들중 하나 위에 놓여 있는 다른 단부를 갖는다.
LED들의 어레이를 갖는 최종 어셈블리는 제7도에 도시한 바와 같은 기본 구조물위에 제8도에 도시한 바와 같은 테이프를 겹쳐 놓음으로써 제조되어, 제9도에서는 도시한 바와 같은 어셈블리를 제공한다. 제9도에서는, 하부 금속 및 땜납 마스크를 나타내기 위해 (금속 트레이스 또는 접촉 패드가 아닌) 테이프의 한쪽 코너(corner)를 잘라낸다. 테이프는 비금속화 영역에 실크 스크린된(si1k screened) 비도전성 접착제(도시안됨) 및, 금속화 영역 사이에 배치된 전기 도전성 접착제(45)에 의해 기본 구조물에 접착된다. 이로써, 예를들어, 테이프상의 트레 이스(42) 단부들과 기본 구조물 위의 커넥터 패드(38)들 사이, 그리고 테이프상의 접촉페드(43)들과 기본 구조물상의 띠(37) 사이에는 전기적 접촉이 형성된다.
테이프가 기본 구조물위에 배치되면, 일곱개의 금속 트레이스(42)의 단부들이 기본 구조물위의 커넥터 패드들상에 오버랩되어 전기적으로 접촉하게 된다. 트레이스들은 땜납 마스크 띠(39)들로 인해 기본 구조물 위의 다섯개의 금속 띠(37) 들로부터 절연된다. 테이프 밑바닥상의 각 금속 접촉패드(43)는 기본 구조물 위의 금속 띠(37)위에 놓여 있으며 전기적으로 접촉되어 있다. 커넥터 패드들과 띠들의 단부중 적어도 하나는 테이프의 에지를 넘어 연장되어 영숫자 디스플레이를 동작시키는 외부 회로와 외부적으로 전기 접속된다.
LED(46)는 테이프내 각각의 윈도우들내에 배치되는데, 그 금속화 단부들은 테이프밑의 접촉 패드와 금속 트레이스를 오버랩하고 있고, 그 중앙부분은 테이프 하부의 두 금속 영역 사이에 걸쳐 있다. 제9도에는 LED들의 일부만이 도시되어 있는데, 몇몇 윈도우들은 그 하부구조를 도시하기 위해 "개방(open)"되어 있다. LED의 중앙 부분은 패드와 트레이스 사이에 존재하므로 직접적인 전기 접촉은 없다. LED의 금속화 단부들은 하부 금속 패드 또는 트레이스에 각기 결합되어 LED를 기계적으로 고정시킬 뿐만 아니라 전기적 접촉도 제공한다. 땜납 또는 전기 도전성 접착제(47)가 사용될 수도 있다. 이러한 실시예에서, Pn 접합부는 LED의 중앙에 도시된다. 이와는 달리, pn 접합부가, 전술한 바와 같이, 한쪽 단부에 더 가깝게 도시될 수도 있다.
이러한 LED들의 어레이는 상당히 자동화되어 쉽게 제조된다. 테이프는 윈도우 컷(window cut)과, 긴 열의 형태로 제공된 금속 패드 및 트레이스들을 가질 수 있다. 트레이스들은 각 테이프의 에지에서 에지로 뻗어있으므로, 테이프의 길이 방향으로 사용되는 것이 바람직하다. 각각의 LED 다이는 윈도우내에 배치되는데, 이 때 두 개의 금속화 단부는 윈도우 밑의 두 금속 영역에 대해 수직이다. 접합부는 금속 영역들 사이에 있고, 테이프위에 결합된 후 기본 구조물에 부착될 경우, 전기적으로 단락될 가능성이 거의 없다. 일단 LED 다이들이 윈도우안에 배치되면, 각 다이의 단부 위의 다이 부착물질(the die attach material)을 유동시키기 위해 테이프에 충분한 열을 가한다. 다이 부착물질은 전기 도전성의 B단계 에폭시(B-stage epoxy)일 수 있는데, 이것은 열에 의해 유동성으로 되고 경화된다. 그렇지 않으면, 어 용융점 땜납이 다이 부착물질로서 사용될 수도 있다. LED 다이들을 부착할 때 요구되는 열에 대해 내구성을 갖기 위해 폴리이미드 테이프(polyimide tape)가 사용될 수도 있다.
다이들이 윈도우내에 배치된 후, 테이프는 적절한 길이로 절단되어 도시한 바와 같이 기본 구조물위에 배치 및 결합된다.
필요하다면, 기본 구조물은 금속화 띠 및 패드들을 갖는 유리일 수도 있다. 유리의 열 팽창 계수는 LED 다이들의 열 팽창 계수와 비교적 근사하므로 열처리 사이클(thermal cycling)에 의한 응력이 최소화된다. 더우기, LED들의 활성 접합부(active junction)들은 투명 영역상에 존재하고 유리는 LED 디스플레이의 윈도우로 사용될 수 있다.
도시한 바와 같은 테이프 및 기본 구조물 배치에 대한 대안으로서, 전기적 접촉이 만들어진 두 개의 금속 트레이스 층을 갖는 강성(rigid) 또는 가요성 기판(flexible substrate)을 사용하는 것을 생각할 수 있다. LED 다이들을 개별적으로 배치하는 대신에 진동(vibration)(필 카운터(pill counter)와 같이)에 의해 직사각형 공동(rectangular cavity)들의 어레이내에 배치할 수 있다. 모든 공동들이 채위지고 과잉 LED들이 제거되면, 최종 접속 기판을 공동들의 어레이 위에 배치한 뒤 반전시킴으로써 LED들은 그들이 결합될 기판과 접촉하게 된다. 이러한 공동들은 반복사용이 가능하도록 실장 장비내에 장치되거나 최종 LED 디스플레이용 윈도우의 일부일 수도 있다. 이러한 실장 기법이 사용될 경우, LED들의 애노드와 캐소드 간의 구별이 없어지게 되어 DC 대신 교류로 구동된다.
열에 의해 유동가능하게 되는 도전성 물질(heat flowable conductive material)이 LED 위의 금속 층들에 도포된 뒤, 이 LED가 기판위에 실장되는 실시예에 있어서, 이러한 도전성 물질이 웨이퍼의 분리중에 오염(smear)되지만 않는다면 LED 다이들을 분리하기 전에 이 도전성 물질을 웨이퍼에 부가할 수도 있다. 이렇게 되면, 오염된 물질은 매우 가벼운 에칭(gentle etching)에 의해 제거될 수 있고, 또는 개개의 다이들이 다른 테이프로부터 상기 테이프위로 전달되는 동안 도전성 물질이 첨가될 수도 있다.
제11도는 기판위에 실장하기에 적합한 LED의 또다른 실시예를 도시하는데, 이 때 LED의 발광 접합부는 기판에 수직이다. 이러한 실시예에서, LED는 한쪽 단부 근방에서 캐소드 층(cathode layer)(112) 위에 증착된 애노드 물질(111)을 갖는다. 애노드 층은 캐소드 시판보다 더 얇으므로 pn 접합부는 LED의 한쪽 단부 근방에 있다. LED의 캐소드 단부는 전기적 접촉을 형성하도록 금속화 층(114)을 수용 한다.
애노드 단부에서는 LED의 단부 일부를 덮고있는 금속화 패드(151)에 의해 전기적 접촉이 제공된다. 예를 들어, 125 제곱 마이크로미터인 LED의 경우, 패드는 그 폭의 1/2이거나 또는 약 60 제곱 마이크로미터일 수 있다. 패드는 LED의 한측면에 인접하여 위치되므로 LED가 실장되는 기판옆에 있다. 금속화층(114) 및 패드(151)는 LED 실장 및 전기적 접속을 위해 기판에 납땜된다.
이러한 실시예는 LED의 단부면 전체가 금속화 층으로 덮히는 실시예보다 발광량이 약 40% 정도 더 많음을 나타낸다.
제12도는 제11도에 도시한 것과 다소 유사한 LED의 또다른 실시예를 도시한 것이다. LED 자체는 유사한데, 애노드 층(211), 캐소드 층(212), pn 접합부(213) 및, 캐소드 단부 상의 금속화 층(214)을 갖는다. LED의 애노드 단부에는 금속화 패드(251)가 제공되는데, 제11도에 도시한 패드와 그 모양이 다르다. 이러한 실시예에서, 금속화 패드는 LED의 양쪽 측면 사이에 뻗어있으며 LED 단부면의 폭의 약30∼40%에 해당하는 폭을 갖는다. 예를 들면, 125 제곱마이크로미터의 LED 상에서, 패드는 폭이 40∼50 마이크로미터인 띠(40)일 수 있다.
제12도에 도시한 바와 같은 실시예는 딥(dip) 납땜 또는 웨이브 납땜의 경우 유용할 수 있는데, 그 이유는 습윤성 금속 패드(wettable metal pad)가 기판위 LED 높이만큼 연장되기 때문이다. 따라서, 패드를 접촉시키는 땜납은 패드 표면을 따라 연장되어 기판을 확실히 납땜한다.
LED들의 단부들위의 금속화 패드(151, 251)들은 웨이퍼가 나누어지기 전에 통상의 방식대로 웨이퍼위에 증착될 수 있다. 다음, 금속화층의 일부분을 제거하고 원하는 패드들을 남겨두기 위해 포토레지스트 층이 사용된다.
제11 및 12도에 도시한 두 실시예중 하나는 "직각(right angle)" LED 램프에서 사용하기에 바람직하다. 이러한 램프는 인쇄회로기판의 면에 평행하게 광을 방출하도록 인쇄회로기판의 에지 근처에 표면 실장될 수 있다. 이들은 인쇄회로기판의 에지를 따라 표시기 램프(indicator lamps)로 사용된다. 부분적으로 피복된 단부면을 갖는 램프를 실장함에 의해 방출 광을 원하는 방향으로 집중시킬 수 있어서 실질적으로 광의 세기를 증가시킬 수 있다.
이러한 직각 LED는 한쪽 단부에 렌즈 구조를 가질 수 있으며, 접합부가 기판에 수직이 되도록 LED를 실장하는 기법에 의하면 특별한 거울 또는 프리즘(prism)을 갖지 않아도 렌즈를 향해 자동적으로 상당한 양의 광이 방출된다. 필요하다면, 프리즘 또는 앵글 미러(angled mirror)에 의해 방출광의 세기를 증가시킬 수 있다.
또한, 단부면이 금속화 패드에 의해 단지 일부만이 피복되어 있는 이러한 구성은 원래의 웨이퍼 재료가 방출광에 대해 불투명할 경우에 바람직하다는 것을 주목할 필요가 있을 것이다. 보다 얇게 증착된 층은 투명하며, 단부면을 통해 방출되는 광은 LED 로부터 방출되는 전체 광중에 상당한 부분을 차지한다. 바람직하게도, N형 및 P형 물질들은 훨씬 더 많은 방출 광을 투과시킨다.
제13도는 전기접촉이 단부면의 전 영역보다 작은 LED의 한면에 대해 형성될 경우인 또다른 실시예를 도시한다. 이러한 실시예에서, LED는 p형 층(311)과 n형 층(312)을 갖는데, 이들 두 층(311) 및 (311) 사이에는 pn 접합부(313)가 형성된다. 캐소드 단부는 전술한 바와 같이 금속화 층(314)으로 피막되어 있다. 선택적으로, 이 층은 LED의 애노드 단부 상의 금속화 층(352)과 마찬가지로 형성될 수도 있다.
애노드 단부에는 광을 반사시키는 실리카(silica)로 된 얇은 층이 있다. 작은 홀(354)이 실리카 층을 관통하도록 에칭되어 있어서, 이 홀을 통해 애노드와 실리카 위에 증착된 금속층(353) 사이에는 전기적 접촉이 존재한다. 전기 접속이 존재하는 경우의 오믹 접촉(ohmic contact)은 반드시 방출된 광을 흡수하지만, 실리카 층은 광을 반시시킴으로써, 광 반사용 중간층 없이도 단부면 전체가 금속화된 경우에 비해 LED의 광 출력을 증가시킨다.
이러한 "폴카 도트(polka dots)" 패턴(pattern)은 장소에 무관하게 LED의 단부 상에 제공될 수 있다. 따라서, 실리카를 관통하는 홀을 에칭하기 위해 사용되는 포토레지스트 마스크는 기능에 영향을 주지 않고 LED에 대해 가로방향으로 이동되거나 경사질 수 있다. 이러한 이동에 관계없이 거의 동일한 접촉 영역이 다이의 단부면상에 제공된다. 홀이 면의 에지를 오버랩하는 것은 관심밖의 일이다.
이러한 구성은 LED를 기판에 납땜할 경우의 신뢰성을 위해 전체가 금속화된 단부면을 LED의 각 단부에 제공한다. 그러나, 방출되는 광은 반사성 층(reflective layer)에 전기 접촉의 "폴카 도트" 패턴을 갖지 않는 LED에 비해 증가 한다.
발광 접합부가 기판에 대해 수직이 되도록 실장한 소형 LED들은 많은 장점들을 갖는다. 앞서 나타낸 바와 같이, LED들은 더 작게 만들어질 수 있어 하나의 웨이퍼에 더 많은 수의 LED들이 얻어지며, 이로써 제작비용도 줄어든다. 이런 LED들은 특히 직각 LED 램프들에 대해 아주 적합하다. LED는 아주 다양한 기판에 부착될 수 있는데, 그 이유는 기판들이 와이어 본딩을 요구하지 않으며 기판 금속화가 와이어 결합 접착에 적절한 금으로 된 두꺼운 층을 필요로 하지 않기 때문이다. 더우기, 비용이 많이 드는 와이어 본딩 장비가 필요치 않다. 와이어 본딩을 하지 않으면 신뢰성 및 생산성이 향상된다.
제14도는 제4도에 도시된 것과 다소 유사한 장치의 일부를 개략적으로 도시한다. 이러한 장치는 기판에 대하여 다이들을 회전시키지 않고 기판위에 LED와 같은 반도체 다이들을 배치하기에 적합하다. 이 장치는, 다이를 접착제 테이프로부터 분리한 후 기판위에 배치할 때 그 이동거리가 짧다는 장점을 갖는다.
기판위에 어떤 유형의 반도체 다이들을 배치하는 통상의 배치, 예를 들면, 발광 접합부가 기판에 평행하도록 LED들을 배치함에 있어서, 진공 콜릿은 접착제 테이프상의 다이의 한쪽 면을 맞물기 위해 밑으로 내려온다. 진공 콜릿은 테이프로부터 다이를 분리하기 위해 위로 부상(lift)했다가 테이프의 에지를 지나서 옆으로 이동한다. 다음에, 진공 콜릿은 기판위에 다이를 배치하기 위해 내려오고, 그 다음에, 또다른 다이를 선정하기 위해 되돌아간다. 통상의 장치에서는, 테이프가 상기 장치를 통해 이송되고, 진공 콜릿의 가로방향 이동(lateral travel)은 상당한 거리에 걸쳐 행해진다. 이동하는데는 시간이 필요하고 이로 인해 다이들을 기판위에 배치할 수 있는 속도도 제한되기 때문에, 이동 거리를 최소화하는 것이 바람직하다.
제14도에 도시한 장치에서는, 접착제로부터 다이들을 분리하여 그것을 기판위에 배치하기 위한 진공 콜릿의 이동거리가 매우 짧다.
이러한 장치에서, 가요성 테이프(61)는 나이프 에지(62) 둘레를 감싸는데, 이 나이프 에지의 적어도 아래쪽 면은 LED 다이들(54)이 배치될 기판(63)에 대해 평행하다. 이러한 실시예에서 LED의 발광 접합부(66)는 테이프상의 접빡제와 평행하다. LED들은 테이프가 에지 둘레를 감싸면 전진된다.
LED가 테이프의 굴곡진 에지에 접근할 때 진공 콜릿(67)은 LED의 최상면과 맞물린다. 진공 콜릿에 가해지는 진공은 접착제로부터 다이를 분리하기에 충분할 것이다. 만약 진공이 충분하면, 콜릿은 에지로부터 상당한 거리만큼 측면으로 이동하여 에지로부터 떨어진 다음에, LED를 기판위에 배치하기 위해 기판을 향해 밑으로 내려간다.
나이프 에지의 상부면이 기판과 평행하여, 진공 콜릿이 쉽게 상승 또는 하강할 수 있고 또한 접착제로부터 LED를 분리하여 그것을 기판 위에 배치하기 위해 수평으로 이동할 수 있는 것이 바람직하다. 만약 나이프 에지의 상부면 및 하부면이 제4도에 도시한 바와 같이 발산하면, 부가적으로 진공 콜릿을 조금 회전시키는 것이 필요할 수도 있다.
또한, 테이프상의 접착제로부터 다이를 분리하는데 도움이 되도록 일시지지 핑거(a temporary support finger)(68)를 사용할 수도 있다. 이 핑거가 테이프에 아주 근접하게 수평방향으로 진행하여, 접착제에 인접한 다이면이 핑거에 맞물리게 되면, 굴곡진 테이프로부터 다이가 "분리(peeled)"된다. 다이가 진공 콜릿에 의해 단단히 맞물리게 되면, 일시지지 핑거는 후진하여 진공 콜릿과 다이가 기판을 향해 전진할 수 있도록 한다. 지지 핑거가 후진할 때 확실하게 틈새가 생기도록 임시 지지 핑거를 약간 내리거나 진공 콜릿을 올리는 것이 바람직할 수도 있다.
이러한 일시지지 핑거는 나이프 에지의 상부면이 기판에 평행하지 않을 경우 바람직한데, 그 이유는 나이프 에지의 상부면이 기판에 평행하지 않다면 다이가 진공 콜릿에 의해 안전하게 맞물리기 전에 지지핑거에 위해 완전히 분리될 수도 있기 때문이다. 지지 핑거는 다이를 지지하기 위해 수평 표면을 제공하고, 또한 진공 콜릿에 의한 맞물림을 위해 다이 상에 수평 최상부 표면을 제공하며, 이로써, 콜릿이 회전 운동해야 하는 요건을 피할 수 있다.
기판위에 LED를 배치하는 것에 대해 설명하였지만, 설명된 바와 같은 장치는 명백히 다른 유형의 반도체 디바이스를 기판위에 배치하는데 사용될 수 있을 것이며, 이들 다른 유형의 반도체 장치로는 LED 뿐만 아니라 개별 부품(discrete component)들 또는 소규모 집적회로 등이 있다. 접착제 테이프로부터 다이를 분리하여 그것을 기판위에 배치할 때의 이동거리가 짧기 때문에 발생되는 잇점은 다른 유형의 반도체 디바이스를 배치하는 경우에도 동일하게 적용된다.
본 명세서에서는 발광 접합부가 기판에 수직이 되도록 실장된 LED들과 관련한 실시예가 기술되고 도시되었지만, 본 기술분야에 통상의 지식을 가진 자라면 많은 변경을 가할 수 있음을 이해할 것이다. 예를 들면, 굴곡진 테이프(bent tape) 조각 위에 경사지게 놓인 다이를 기판으로 이동시킬 때에는 기판에 수직인 다이의 양쪽 면을 마찰력을 이용해 맞물어서 접착제로부터 분리시킬 수도 있다. 또한, 에지 둘레를 굴곡지게 하기 위해 인장형 테이프(stretchable tape)로부터 비인장형 테이프로 다이들을 이동시킬 필요가 없다. 따라서, LED를 이후에 제거될 위치에 위치시키기 위해 웨이퍼를 나눌때 사용하는 것과 동일한 테이프를 나이프 둘레에 감을 수 있다.
기술되고 도시된 영숫자 어레이는 단지 이용가능한 LED 또는 다른 장치들의 많은 구성중 하나에 불과하다. 발광 접합부가 기판에 수직인 LED, 예를 들어, 일곱개의 세그먼트를 갖는 수치 디스플레이(numeric display), 이동 메세지 패널 어레이(moving message panel array), 멀티칩 경보기(multichip annunciator) 또는 와이어 리드프레임 램프(wire leadframe lamp) 등에 사용될 수 있다. 이러한 디바이스들을 위한 실장 구성은 도시된 5×7 어레이와 매우 상이할 수도 있으며, 또한 구조가 더 간단할 수도 있다.
본 발명은 첨부된 청구범위를 벗어나지 않고도 위에서 기술한 방식과 다른 방식으로 실시할 수 있음을 이해해야 할 것이다.

Claims (4)

  1. 반도체 접합부와 평행인 종단면들과, 상기 접합부에 수직인 측면들을 갖는 광원(a light source)에 있어서:
    기판과;
    상기 기판에 수직인 발광접합부(a light emitting junction)를 갖는 발광 다 이오드(a light emitting diode)로서, 상기 접합부와 평행인 상기 발광 다이오드의 각 종단면(each end face)에 전기 도전층(the electrically conductive layers)을 구비하는 상기 발광 다이오드와;
    상기 발광접합부는 상기 기판에 수직이 되도록, 그리고 상기 전기 도전층들은 상기 기판상의 도전영역(conductive areas on the substrate)과 전기적으로 접 촉하도록 상기 발광 다이오드를 상기 기판 상에 실장하는 실장수단(nleans for mounting)을 포함하되,
    상기 발광 다이오드의 종단면(an end) 상에 있는 금속층들중 적어도 하나는, 상기 종단면(the end face)을 통한 광 방출을 위해 상기 발광 다이오드의 종단면의 일부 영역만을 피복하고, 상기 발광 다이오드 측면에 인접하는 에지를 갖는 금속 패드를 포함하고,
    상기 금속 패드는 상기 발광 다이오드의 대향 측면들(opposite side faces) 사이에 뻗어 있으며 상기 기판에 수직인 띠(a stripe)를 갖는 광원.
  2. 광원(a light source)에 있어서:
    기판과;
    상기 기판에 수직인 발광접합부(a light emitting junction)를 갖는 발광 다이오드(a light emitting diode)와;
    상기 접합부와 평행인 상기 발광 다이오드의 단면상의 반사(reflection)를 위한 비도전층(a non-conductive layer);
    상기 비도전층위의 금속층;
    상기 금속층과 상기 발광 다이오드 사이의 전기적 접촉을 위해 상기 비도전층을 관통하는 적어도 하나의 홀(hole);
    상기 접합부 및 상기 금속층이 상기 기판게 수직이 되도록, 그리고 상기 금속층이 상기 기판상의 도전영역(conductive areas on the substrate)과 전기적으로 접촉하도록 상기 발광 다이오드를 상기 기판 상에 실장하는 실장수단(means for mounting)을 포함하는 광원.
  3. 광원에 있어서:
    기판으로서,
    상기 발광 다이오드와 외부 회로 사이의 전기적 접속을 위해 상기 기판상에 형성된 다수의 제1도전 영역,
    상기 도전 영역들의 적어도 일부(a portion of the conductive areas) 위에 존재하는 절연층 및,
    전기적 접촉을 위해 상기 절연층을 관통하는 홀(a hole)을 포함하는 상기 기판과;
    상기 기판에 수직인 발광 접합부를 가지는 발광 다이오드로서, 상기 접합부와 평행인 상기 발광 다이오드의 일측 종단면상의 제1전기적 도전층과, 상기 접합부와 평행인 상기 발광 다이오드의 반대측 종단면상의 제2전기적 도전층을 가지는 상기 발광 다이오드와;
    상기 접합부가 상기 기판에 수직이 되도록, 그리고 상기 전기적 도전층이 상기 홀을 통해 상기 도전 영역와 전기적으로 접촉하도록, 상기 기판상에 상기 발광 다이오드를 실장하는 실장 수단과;
    상기 기판위에 형성되고, 상기 제1도전 영역의 적어도 일부를 피복하는 비도전층과;
    상기 비도전층상에 형성된 다수의 제2도전 영역-상기 절연층은 상기 다수의 제2도전 영역의 일부를 피복함- 과;
    상기 절연층과 상기 비 도전층을 관통하는 다수의 홀들로서, 상기 각 홀은 상기 비도전층상의 제2도전 영역위에 놓이고, 상기 기판상에 형성된 제1도전 영역위에 놓이는 다수의 홀; 및
    발광 접합부가 상기 기판에 수직이 되도록 각 홀에 실장되며, 상기 접합부에 평행인 한쌍의 각 종단면위에 존재하는 금속층을 포함하되, 일측 종단면위의 금속층은 상기 기판상의 제1도전 영역과 전기적으로 접촉하고, 타측 종단면위의 금속층은 상기 비 도전층상의 제2도전 영역과 전기적으로 접촉하는 발광 다이오드를 포함하는 광원.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 다수의 제1도전 영역은 상기 기판상에 형성된 다수의 평행한 도전 띠들을 포함하고, 상기 다수의 제2도전 영역은 상기 절연층위에 형성된 다수의 평행한 금속 트레이스를 포함하되, 상기 트레이스는 상기 기판상의 띠들과 직교하는 광원.
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