KR101238981B1 - 광선방출 반도체 몸체를 포함한 모듈 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 캐리어(2)의 실장면(6)에 배치되는 개개의, 광선방출 반도체 몸체(1)의 규칙적 배열을 포함하는 모듈에 관한 것이다. 두 개의 인접한, 광선방출 반도체 몸체(1) 사이의 와이어 접합(5)은 상기 실장면(6)의 반대편에 있는, 상기 두 개의 광선방출 반도체 몸체(1)의 상면에 배치되는 것을 특징으로 한다.
광선방출 반도체 몸체, 캐리어, 실장면, 규칙적 배열, 와이어 접합

Description

광선방출 반도체 몸체를 포함한 모듈{MODULE COMPRISING RADIATION-EMITTING SEMICONDUCTOR BODIES}
본 발명은 개개의, 광선방출 반도체 몸체의 규칙적 배열을 포함한 모듈에 관한 것이다.
이러한 특허출원은 독일특허출원 102005009060.5-33의 우선권을 주장하며, 이에 그 개시내용은 재귀적 방법에 의하여 기재될 것이다.
유럽특허출원 EP 0 303 741에는 발광 다이오드로 이루어진 디스플레이가 개시되어 있다. 상기 발광다이오드는 각각 도전적으로 연결된 인쇄회로기판(PCB) 위에 존재한다.
국제특허출원 WO 02/33756 A1에는, 다수의 LED 반도체 몸체가 배열된 편평한 주요 평면을 구비한 캐리어를 포함하는 LED 모듈이 개시되어 있다. 상기 LED 반도체 몸체는 상기 캐리어와 상기 LED 반도체 몸체 사이에 존재하는 칩 연결영역과, 상기 캐리어에 대해 전향한, LED 반도체 몸체의 측면에 배치된 접촉면에 의하여 전기접속될 수 있다. 상기 LED 반도체 몸체를 서로 연결하기 위해서, 상기 LED 반도체 몸체의 접촉면의 와이어 접합은 상기 인접한 LED 반도체 몸체의 칩 연결영역쪽으로 진행한다.
많은 적용에서, 작은 치수와 고휘도를 갖는 광선방출 반도체 몸체를 구비한 모듈이 필요하다. 이러한 종류의 모듈은 예를 들어, 프로젝터와 같은 촬상하는 광학(optics)과 관련하여 반도체 광원으로 특히 적합하다.
광선방출 반도체 몸체로 이루어진 모듈의 휘도를 향상시키는 것은 원칙적으로, 개개의 반도체 몸체의 휘도를 향상시킴으로써 도달할 수 있는데, 여기서, 동시에 광학적 출력성능이 유지되거나 증가된다.
또한, 상기 휘도를 향상시키기 위해서, 광선방출 반도체 몸체가 배열된 평면을 줄일 수 있다. 물론, 상기 모듈을 소형화할 때 상기 반도체 몸체를 점점 작아지는 상기 모듈의 평면에 접촉하기 위한 본딩패드를 중단해야하는 문제가 발생한다.
본 발명의 과제는, 개개의 반도체 몸체가 가능한한 높은 패킹 두께를 갖는 고휘도를 갖는 광선방출 반도체 몸체를 포함한 모듈을 제공하는 데에 있다.
이러한 과제는, 특허청구범위 1항에 따른 광선방출 반도체 몸체를 포함한 모듈에 의하여 해결된다. 본 발명의 바람직한 실시예는 종속항들의 주제이다.
본 발명에 따른 모듈은, 캐리어의 실장면에 배열되는 개개의, 광선방출 반도
체 몸체의 규칙적 배열을 포함하며, 두 개의 인접한, 광선방출 반도체 몸체 사이의 와이어 접합은 상기 실장면의 반대편에 있는, 상기 두 개의 광선방출 반도체 몸체의 상면에 배치된다.
이러한 모듈은, 광선방출 반도체 몸체의 바람직한 배열 또는 구성으로 인해 높은 패킹 두께를 가능케한다.
여기서, 광선방출 반도체 몸체 하에서 무엇보다도 접촉면을 구비한 발광다이오드 반도체 몸체를 이해할 수 있다. 더욱이, 본 발명에서 또 다른 광선 방출기도 사용될 수 있다. 이는, 무엇보다도 발광 다이오드 외에도, 일반적으로, 레이저 다이오드, 초대형 광선기 및 OLED와 같은 루미네선스 다이오드를 포함한다. 또한, 상기 광선 방출기는 바람직하게는, 적어도 거의 람베르트(Lambert)식 방사특성을 갖는 전자기적 광선방출 다이오드이며, 특히 바람직하게는, 박막 발광 다이오드 칩이다.
박막 발광 다이오드 칩은 특히, 하기와 같은 특징에 의하여 특징지워진다.
- 캐리어 부재로 향한, 광선을 발생하는 에피택시 층 시퀀스의 제 1 주요 평면에는 상기 에피택시 층 시퀀스에서 발생한 전자기적 광선의 적어도 하나의 일부를 반사층으로 재귀반사하는 반사층이 배치되거나 형성되고,
- 상기 캐리어부재는, 상기 에피택시 층 시퀀스에서 성장한 성장기판과 다른, 성장기판을 제거하기 전에 상기 에피택시 층 시퀀스에 배치된 부재이며,
- 상기 에피택시 층 시퀀스는 20㎛ 이하의 영역, 특히 10㎛ 영역 내의 두께를 가지며,
- 상기 에피택시 층 시퀀스는, 이상적인 경우 상기 에피택시 층 시퀀스의 광의 거의 에르고딕(ergodic) 분할을 유발하는, 즉, 가능한한 에르고딕 통계학적 분산방법을 포함하는 혼합구조를 포함하는 적어도 하나의 평면을 갖는 적어도 하나의 반도체 층을 포함한다.
바람직하게는, 상기 반도체 층은 주기계(period system)의 주요 그룹 III. 과 V.의 원소들로 이루어진 화합물을 포함하는 물질로 완성된다. 특히 바람직하게는, 이러한 층은 GaAs 또는 AlGaAs(0 ≤ x ≤ 1을 포함한 AlxGa1 - xAs)을 포함한다. 여기서, 자명하게도, GaP 또는 GaN과 같은 III-V 화합물 반도체와, InGaAlP(0 ≤ x ≤ 1; 0 ≤ y ≤ 1을 포함한 InxAlyGa1 -x- yP), InGaAlN(0 ≤ x ≤ 1; 0 ≤ y ≤ 1을 포함한 InxAlyGa1 -x- yN) 또는 InGaAlPN(0 ≤ x ≤ 1; 0 ≤ y ≤ 1; 0 ≤ n ≤ 1을 포함한 InxAlyGa1 -x- yPnN1 -n)과 같은 이 계열이거나 이로부터 파생된 화합물이 본 발명의 범위내에 구비될 수 있다.
바람직한 실시예에서, 상기 광선방출 반도체 몸체는 열(column)과 행(row)으로 이루어진 매트릭스에 따라 배열된다. 이때, 상기 열의 수는 상기 행의 수에 해당할 수 있다. 바람직하게는, 상기 열의 수는 상기 행의 수와 다르다. 예를 들어, 3x4, 4x3 또는 16x9의 매트릭스 크기가 선택될 수 있다. 이러한 크기는 표준화된 TV 포맷에 해당하므로, 이러한 모듈은 상업적 투사적용에 적합하다. 보다 많은 수의 광선방출 반도체 몸체를 구비한 매트릭스 크기도 고려할 수 있다.
바람직하게는, 행와 열 사이의 일정한 간격은 광선방출 반도체 몸체로부터 선택된다. 이러한 간격은 200㎛일 수 있으며, 여기서, 5%의 편차가 허용영역 내에 존재한다. 바람직하게는, 상기 간격은 100㎛이다. 특히 바람직하게는, 간격은 100㎛를 초과하는 것으로 입증될 수 있다. 개개의, 광선방출 반도체 몸체 사이의 가능한한 작은 간격에 의하여, 높은 패킹 두께를 실현할 수 있고, 그 결과, 고휘도를 실현할 수 있다.
지금까지 알려진, 광선방출 반도체 몸체의 모듈에서, 상기 반도체 몸체 사이의 간격은 세 개 이상의 반도체 몸체의 배열에서 나란하게 본딩패드를 위한 보이드(void)가 구비됨으로써 제한된다. 이는 상기 패킹 두께를 제한한다. 본 발명에서, 이와는 달리, 인접한 반도체 몸체 사이의 본딩패드는 필요하지 않은데, 이는, 반도체 몸체의 와이어 접합이 반도체 몸체로 안내되기 때문이다.
본 발명에서, 다수의 본딩패드는 상기 광선방출 반도체 몸체에 측방향으로 후치될 수 있다. 상기 본딩패드는 바람직하게는 광선방출 반도체 몸체로 이루어진 매트릭스 외부에 존재할 수 있다. 상기 광선방출 반도체 몸체를 적절하게 전기연결함으로써, 상기 본딩패드에 직접 인접하지 않은 광선방출 반도체 몸체의 전기공급도 가능해진다.
본 발명에 따르면, 상기 패킹 두께는 종래기술에 따른 모듈에 비하여 대략 30% 증가될 수 있다.
바람직하게는, 상기 광선방출 반도체 몸체는 상기 매트릭스의 각각 하나의 열 안에 상호연결된다.
이를 위해, 가능한 실시예에서, 두 개의 인접한 광선방출 반도체 몸체가 하나의 열에 서로 역으로 배열되는데, 즉, 하나의 광선방출 반도체 몸체의 상면은 제1 도전형 층을 구비하고 상기 열 안에 인접한, 광선방출 반도체 몸체의 상면은 제2 도전형 층을 구비한다. 예를 들어, p층은 하나의 광선방출 반도체 몸체의 상면에 존재하고, n층은 상기 인접한 광선방출 반도체 몸체의 상면에 존재한다. 바람직하게는, 임의로 네 개의 반도체 몸체가 하나의 열 안에 배열되고 직렬연결될 수 있다.
바람직하게는, 상기 매트릭스의, 역으로 배열된 광선방출 반도체 몸체는 상기 캐리어의 실장면에 배치된 공통의 금속배선 위에 존재한다. 특히 바람직하게는, 상기 금속배선은 상기 열과 상기 행 사이의 리세스(recess)를 포함한다. 더욱 바람직하게는, 행의 리세스 사이의 간격은 이중 행 간격에 해당한다.
상기 광선방출 반도체 몸체의 전기연결은 금속배선과 와이어 접합에 의하여 수행될 수 있다. 상기 와이어 접합은 특히 바람직하게는, 상기 광선방출 반도체 몸체의 상면이 존재하는 평면 상부에서 진행한다. 이는, 상기 와이어 접합의 간단한 배치를 가능케하는데, 이는 평면에서만 작동될 수 있기 때문이다.
바람직하게는, 하나의 열의 상기 광선방출 반도체 몸체는 직렬연결된다. 이외에도, 직렬로 연결된, 광선방출 반도체 몸체로 이루어진 열은 병렬연결될 수 있다.
또한, 하나의 열의, 단지 두개의 광선방출 반도체 몸체는 직렬연결되는 것도 고려할 수 있다. 더욱 바람직한 연결 가능성은, 상기 광선방출 반도체 몸체의 기하학적 배치로 인해 하나의 매트릭스 및 이를 에워싸는 본딩패드에서 실현될 수 있다.
또다른 가능한 실시예에서, 상기 광선방출 반도체 몸체는 상기 상면에서 두 배로 접촉되는데, 즉, 상기 광선방출 반도체 몸체는 상기 상면에서 n접촉을 위한 수단 및 p접촉을 위한 수단을 구비한다. 상기 광선방출 반도체 몸체의 상면은 이를 위해 적절하게 구조화된다.
상기 박막 반도체 몸체는 최상 층 시퀀스로서 바람직하게는, p접촉이 배치되는 광선발생 층 시퀀스를 구비한다. 상기 광선발생 층 시퀀스는 예를 들어, GaN을 포함하는 활성층을 구비한다. 상기 캐리어 부재의 실장면에 대해 전향한 측면에서, 상기 활성층에는 또 다른 층들이 후치될 수 있는데, 에를 들어, TiWN을 포함하는 배리어층, Ti/Pt/Au를 포함하는 보호층, 및 Au를 포함하는 부식보호층이 후치될 수 있다. 상기 캐리어부재의 실장면에 대해 전향한 측면에는, 또한, 예를 들어, Ti/Pt/Au를 포함하는 보호층, 예를 들어, TiWN을 포함하는 배리어층, 예를 들어, AuSb를 포함하는 기본 금속배선이 구비될 수 있다. 상기 실장면으로 향한 측면에서, 상기 캐리어 부재는 Au를 포함하는 층을 구비할 수 있다.
상기 캐리어 부재 위에는 상기 광선발생 층 시퀀스가 바람직하게는 메사 구조로 상승되므로, 상기 메사 구조 외에도 상기 캐리어 부재 위에는 n접촉을 위한 공간이 존재한다.
광선방출 반도체 몸체의 p접촉의 와이어 접합이 인접한, 광선방출 반도체 몸체의 n접촉을 안내하면서, 상기 광선방출 반도체 몸체는 하나의 열 안에서 직렬연결될 수 있다. 각각의 열의 첫번째 행과 마지막번째 행에서, 상기 광선방출 반도체 몸체는 바람직하게는 본딩패드에 연결된다. 또 다른 바람직한 연결을 상기 광선방출 반도체 몸체의 기하학적 배치와 구조로 인해 고려할 수 있다.
본 발명에 따른 모듈은 바람직하게는, 전기절연물질을 포함하는 캐리어를 구비한다. 내구성의, 부식에 저항하며, UV 안정적이고, 무엇보다도 매우 양호한 열전도성을 갖는 것으로, Al2O3 또는 AlN을 포함하는 캐리어가 특징지워진다. 상기 세라믹 물질의 UV 안정성으로 인해, 상기 캐리어의 저하(degradation)이 감소되고 그 결과, 상기 모듈의 수명이 늘어난다. 이는, 상기 모듈이 투사적용에 사용되는 경우, 특히 장점으로서 나타날 수 있다. 여기서, 교체하는 부하에서, 예를 들어, 턴 온 또는 턴 오프에서, 지속적인 동작이 의미를 갖는다. 종래기술에 따른 글로 램프가 대략 103 시간의 중간 수명을 갖는 반면에, LED는 바람직하게는 105 내지 106 시간의 수명(세기(intensity)의 원래 값의 절반에 해당)에 도달할 수 있다.
또한, 예를 들어, Al를 포함하는 열전도성 물질을 포함하고 상기 캐리어에 후치된 히트 싱크(heat sink)에 의하여 수행될 수 있는 열의 방출은 상기 모듈의 수명에 긍정적으로 영향을 미친다. 이외에도, 상기 모듈의 냉각에 의하여 상기 광선방출 반도체 몸체의 방사특성의 원하지 않는 변경이 방지될 수 있다.
상기 광선방출 반도체 몸체는 바람직하게는, 납땜 또는 접착에 의하여, 특히 바람직하게는, 상기 반도체 몸체와 상기 캐리어 사이에 배치된 금속배선에 의하여 상기 캐리어 위에 실장될 수 있다. 상기 금속배선은 상기 캐리어를 적어도 부분적으로 덮을 수 있다. 이때, 상기 금속배선은 위에서 더 설명한 실시예에서와 달리 상기 반도체 몸체의 전기공급에 필요하지 않다.
상기 모듈을 손상을 유발하는 외부 작용으로부터 보호하기 위해서, 상기 개개의, 광선방출 반도체 몸체 내지 상기 전체 모듈은 바람직하게는, 몰딩 화합물(moulding compound)에 의해 코팅될 수 있다. 물질로서, 예를 들어, 에폭시 경화재, 아크릴 경화재, 실리콘 경화재 및 폴리우레탄 경화재와 같은 반응경화재가 적합하다. 또한, 예를 들어, 에폭시 경화재와 실리콘의 화합물과 같은 하이브리드 물질이 특히 적합하게 제조될 수 있는데, 여기서, 상기 하이브리드 물질은 예를 들어, 에폭시 경화재에 비하여 증가된 UV 안정성의 장점을 갖는다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 모듈의 개략도이며,
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 모듈의 개략도이며,
도 3은 제1 및 제2 실시예에 따른 개략적 단면도이며,
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 모듈의 개략도이며,
도 5는 본 발명의 제4 실시예에 따른 모듈의 개략도이며,
도 6a는 제4 실시예에 따른 박막 반도체 몸체의 개략도이고,
도 6b는 제4 실시예에 따른 박막 반도체 몸체의 개략도이다.
도 1에는, 본 발명의 제1 실시예에 따른 모듈이 도시되어 있다. 광선방출 반도체 몸체(1)는 캐리어(2)에 규칙적으로 배열되어 있다. 상기 규칙적 배열은 세 개의 열(column)과 네 개의 행(row)로 이루어진 매트릭스에 해당한다. 열 간격(18) 또는 행 간격(17)은 바람직하게는 100㎛이다.
상기 광선방출 반도체 몸체(1)는 상기 반도체 몸체의 서로 맞은 편에 위치한 두 개의 측면에 접촉될 수 있다(n접촉, p접촉). 상기 광선방출 반도체 몸체(1)는 바람직하게는, 역으로 배열되므로, 하나의 열의, 두 개의 인접한, 광선방출 반도체 몸체(1) 중에서 하나는 실장면(6)에 대해 전향한 상기 캐리어(2)의 측면에서 p접촉을 구비하고, 또 다른 하나는 n접촉을 구비한다.
특히 바람직하게는, 와이어 접합에 의하여 직접 연결되지 않은 하나의 열의 각각 두 개의 광선방출 반도체 몸체(1)는 상기 캐리어(2)에 배치된 공통의 금속배선(4)에 의하여 전기연결된다. 이러한 금속배선(4)은 스트라이프 형태로 구현될 수 있다. 도시된 모듈을 위해서, 각각 두 개의, 역으로 배열된 광선방출 반도체 몸체(1)가 존재하는 스트라이프 형태의 여섯 개의 금속배선(4)이 형성된다. 이러한 반도체 몸체(1)는 납땜 또는 도전접착에 의하여 상기 금속배선(4)에 배치될 수 있다. 이를 위해, 예를 들어, Ag 또는 Au를 함유하는 도전접착제가 사용될 수 있다.
공통의, 스트라이프 형태의 금속배선(4)이 존재하는 상기 광선방출 반도체 몸체(1)는 이에 따라 일렬로 연결된다. 또한, 서로 다른, 스트라이프 형태의 금속배선(4) 위에 존재하는 하나의 열의, 두 개의 서로 인접한 광선방출 반도체 몸체(1)는 와이어 접합(5)에 의하여 서로 연결된다. 최종적으로, 각각의 열의 외부의, 광선방출 반도체 몸체는 와이어 접합(5)에 의하여, 상기 광선방출 반도체 몸체에 측방향으로 후치되는 본딩패드에 연결된다. 상기 배열의 특별한 형태에 의해서 뿐만 아니라 전기적 연결에 의해서도 각각의 열의 상기 광선방출 반도체 몸체(1)가 직렬연결된다.
본 발명에 따른 모듈의 제2 실시예가 도 2에 도시되어 있다. 상기 광선방출 반도체 몸체(1)가 바람직하게는, 전기절연물질, 바람직하게는 열전도성 물질인 세 라믹을 포함하는 캐리어(2) 위에 존재한다.
상기 광선방출 반도체 몸체(1)는 상기 캐리어(2)에 규칙적으로 배열된다. 여기서, 상기 광선방출 반도체 몸체(1)는 세 개의 열과 네 개의 행으로 이루어진 3x4 매트릭스를 형성한다.
상기 제1 실시예에서와 같이, 상기 반도체 몸체가 역으로 서로 배열되므로, 하나의 열의, 두 개의 인접한 광선방출 반도체 몸체(1) 중에서 하나는 상기 실장면에 대해 전향한 측면 위에서 제1 도전형 층을 구비하고 나머지 하나는 제2 도전형 층을 구비한다.
또한, 상기 캐리어(2) 위에는 금속배선(4)이 배치된다. 상기 금속배선(4)은 바람직하게는 제2 행과 제3 행 사이의 리세스를 구비한다. 하나의 열의 광선방출 반도체 몸체 사이의 와이어 접합은 상기 제1 실시예에서와 같이 진행한다. 하나의 열의 반도체 몸체는 즉, 직렬연결된다. 또한, 상기 열들은 직렬연결된, 광선방출 반도체 몸체에 병렬연결된다. 이는, 상기 행에 대해 평행하게 진행하는 단 하나의 리세스를 구비하는 금속배선(4)에 의하여 실현된다.
바람직하게는, 이러한 배열에 의하여, 상기 행에서 광선방출 반도체 몸체가 결함있는 경우, 하나의 전체 열의 반도체 몸체가 누락되는 것을 방지할 수 있다.
도 3에는, 제1 및 제2 실시예의 개략적 단면도가 도시되어 있다. A-A 절개선은 하나의 열을 따라서 진행한다.
상기 캐리어(2) 위에는 금속배선(4)이 배치된다. 상기 금속배선(4)은 상기 캐리어(2)의 중앙에 리세스를 구비한다. 또한, 상기 캐리어(2) 위에 가장자리측으 로 본딩패드(3)이 배치된다. 이러한 본딩패드(3)는 상기 광선방출 반도체 몸체(1)의 전기연결에 사용된다. 상기 반도체 몸체(1)는 2그룹으로 공통의 금속배선(4) 위에 실장된다. 도 3에 도시된 바와 같이, 이러한 2그룹은 두 개의, 서로 역으로 배열된, 광선방출 반도체 몸체(1)로 이루어진다.
광선방출 반도체 몸체(1a)는 상기 실장면에 대해 전향된 측면에서 p접촉을 구비하고, 와이어 접합(5)에 의하여 본딩패드(3)에 연결된다. 상기 n접촉은, 상기 광선방출 반도체 몸체가 납땜 또는 도전접착에 의하여 실장되는 금속배선(4)에 의하여 수행된다.
이와 달리, 상기 반도체 몸체(1b)는 상기 실장면(6)에 대해 전향된 측면에는 n접촉을 구비하고, 상기 실장면(6)으로 향한 측면에는 p접촉을 구비한다.
상기 광선방출 반도체 몸체(1a, 1b)는, 상기 두 개의 반도체 몸체가 존재하는 상기 공통의 금속배선(4)에 의하여 서로 직렬연결된다.
반도체 몸체(1c)에 대한 상기 반도체 몸체(1b)의 전기적 연결은(이때, 상기 금속배선(4)이 상기 두 개의 반도체 몸체 사이에서 중단됨) 와이어 접합(5)에 의하여 상기 설치면(6)에 대해 전향된 측면에서 수행된다. 여기서, 상기 광선방출 반도체 몸체(1c)는 상기 광선방출 반도체 몸체(1b)와 관련하여 역으로 배열된다.
상기 반도체 몸체(1d)는 다시 상기 광선방출 반도체 몸체(1c)에 대해 역으로 배열되며 상기 광선방출 반도체 몸체(1c)와 함께 공통의 금속배선(4)에 존재한다. 상기 전기적 연결은 와이어 접합(5)에 의하여 본딩패드(3)에 대해 수행된다.
따라서, 상기 도시된 광선방출 반도체 몸체(1a 내지 1d)는 직렬연결된다.
상기 와이어 접합(5)은 바람직하게는, 상기 광선방출 반도체 몸체(1a 내지 1d)의, 상기 실장면(6)에 대해 전향된 측면에서 진행하며 상기 광선방출 반도체 몸체(1)의 접촉면(8) 위에 배치된다.
도 4에서, 본 발명에 따른 모듈의 제3 실시예가 도시되어 있다. 상기 제1 실시예에 상응하게, 하나의 열의, 상기 인접한, 광선방출 반도체 몸체(1)가 역으로 서로 배열된다.
상기 제1 실시예에서와 같이, 하나의 열의, 각각 두 개의 인접한 광선방출 반도체 몸체(1)가 공통의 금속배선(4)에 배치된다. 상기 제1 실시예와 달리, 각각의 열의 모든 광선방출 반도체 몸체(1)가 서로 직렬연결되지 않는다. 따라서, 매트릭스의 첫번째 그리고 마지막번째 열은, 공통의 금속배선(4)에 존재하는, 2그룹으로 서로 역으로 배열된 광선방출 반도체 몸체(1)만을 서로 직렬연결한다. 광선방출 반도체 몸체(1)로 이루어진 행에 측방향으로 후치된 추가적인 본딩패드(3)는 이러한 전기적 연결을 가능케한다.
이러한 실시예의 장점은, 결함있는 광선방출 반도체 몸체에 후치된, 광선방출 반도체 몸체(1)의 전면적인 중단이 방지될 수 있다는 점이다.
도 5에는, 본 발명에 따른 모듈의 제4 실시예가 개략적으로 도시되어 있다. 상기 광선방출 반도체 몸체(1)가 공통의 캐리어(2)에 배열되고, 상기 캐리어(2)는 바람직하게는, 전기절연물질, 예를 들어, 세라믹물질을 포함하고, 자체의 뱅열에서, 특히 바람직하게는, 세 개의 열과 네 개의 행으로 이루어진 매트릭스를 따른다. 행 간격(17)은 바람직하게는, 열 간격(18)과 같은 크기로 선택되며, 200㎛, 바람직하게는, 100㎛, 특히 바람직하게는, 100㎛보다 작다. 광선방출 반도체 몸체(1)로 이루어진 열에는 본딩패드(3)가 측방향으로 후치되는데, 상기 본딩패드(3)는 상기 캐리어(2) 위에 배치된다.
각각의 광선방출 반도체 몸체(1)는 상기 실장면(6)에 대해 전향한 측면 위에서 두 개의 접촉, 즉, n접촉과 p접촉을 구비하므로, 두 개의 와이어 접합(5)이 광선방출 반도체 몸체(1) 위에 상측으로 배열된다.
도 5에 도시된 바와 같이, 하나의 열의, 상기 인접한 광선방출 반도체 몸체(1)는 각각 와이어 접합(5)에 의하여 서로 전기연결된다. 여기서, 상기 광선방출 반도체 몸체(1)는 각각, 광선방출 반도체 몸체의 상기 p접촉으로부터 상기 인접한 광선방출 반도체 몸체의 n접촉(n 모서리 접촉으로 형성)으로 진행한다. 따라서, 하나의 열의, 상기 광선방출 반도체 몸체(1)는 직렬연결된다. 바람직하게는, 상기 반도체 몸체는 이하 더 상세히 설명되는 바와 같이, 박막 반도체 몸체로 구현된다.
바람직하게는, 본 발명에 따른 모듈의 이러한 실시예는 상측으로 진행하는 와이어 접합(5)의 용이한 배치를 가능케한다.
도 6a에는, 박막 반도체 몸체가, 예를 들어, 상기 제4 실시예에 사용될 수 있는 바와 같이, 개략적인 단면으로 도시되어 있다.
상기 박막 반도체 몸체는 바람직하게는, 예를 들어, Ge를 포함하는 반도체 물질을 포함하는 캐리어(9)를 구비한다. 상기 캐리어(9) 위에는, 예를 들어, AuSb를 포함하는 기본 금속배선(15)이 배치되며, 이는 하기 층, 즉, 캐리어 물질의 저 하(degradation)를 방지하기 위해서 예를 들어, TiWN을 포함하는 배리어 층(11), 및 예를 들어, Ti/Pt/Au를 포함하는 보호층(12)에 후치된다.
상기 광선방출 층 시퀀스는, 바람직하게는, III-V 화합물, 예를 들어, GaN 또는 InGaN로 이루어진 반도체 물질을 포함하는 활성층(10), 예를 들어, TiWN을 포함하는 배리어 층(11), 예를 들어, Ti/Pt/Au를 포함하는 보호층(12), 및 예를 들어, Au를 포함하는 부식보호층(13)을 포함한다. 부식보호층(13)을 제외한 상기 광선방출 층 시퀀스는 상기 제조공정중에 형성된 메사 구조를 포함한다. 상기 광선방출 층 시퀀스가 성장기판 위에서 성장한 후에, 상기 광선방출 층 시퀀스는 상기 성장기판으로부터 제거되므로, 상기 층(13)이 부분적으로 해제된다.
또한, 상기 광선방출 층 시퀀스는 예를 들어, AuSn을 포함하는 경화 납땜(14)에 의하여 상기 캐리어 부재(9) 위에 배치된다. 상기 캐리어 부재(9)는 하면에서, 예를 들어, Au를 포함하는 층을 구비한다. 바람직하게는 열전도성있는 하면에서의 이러한 층에 의하여 상기 반도체 몸체는 냉각을 위해 열전도적으로 히트 싱크(heat sink)에 연결될 수 있는데, 이는 상기 모듈의 수명에 긍정적인 영향을 미친다.
상기 메사 구조는 상기 상면(16)에서 n접촉(8b)의 배치를 가능케 한다. 상기 p접촉(8a)은 상기 활성층(10)을 포함하는 상기 광선방출 층 시퀀스에 배치된다.
상기 p접촉(8a) 및 상기 n접촉(8b)은 상기 박막 반도체 몸체의 외부영역에 배치되므로, 휘도가 상기 와이어 접합(5)의 음영화(shading)에 의하여 최소로 감소된다.
도 6b에는 박막 반도체 몸체의 개략적 상면도가 도시되어 있다. 단면도에서, 상기 활성층(10)을 포함하는 층 시퀀스의 상부 층인 삼각형 형태의 n접촉(8b)과, 원형의 p접촉(8b)을 볼 수 있다.
설명부, 도면, 그리고 특허청구범위에 개시된 본 발명의 특징은 개별적일 뿐만 아니라 각각의 가능한 조합으로 본 발명의 실현을 위해서 실질적일 수 있음을 알 수 있다.

Claims (26)

  1. 캐리어(2)의 실장면(6)에 배치되는 개개의, 광선방출 반도체 몸체(1)의 열(columns)과 행(rows)으로 이루어진 매트릭스, 및
    상기 매트릭스의 측방향으로 후치된 다수의 개별적인 본딩 패드(3)를 포함하는 모듈에 있어서,
    하나 이상의 와이어 접합(5)은, 상기 실장면(6)의 반대편인 두 개의 광선방출 반도체 몸체(1)의 상면에서 두 개의 인접한 광선방출 반도체 몸체(1) 사이에 배치되며,
    하나 이상의 본딩 패드(3)는 상기 매트릭스의 열들 각각의 전후(before and after)에 배열되고, 부가적인 본딩 패드(3)는 상기 매트릭스의 하나 이상의 행들 전후에 배열되며,
    광선방출 반도체 몸체(1)는 다수의 직렬연결로 연결되고,
    상기 직렬연결 중 하나 이상은 열들 중 하나의 전후에 있는 본딩 패드(3) 중 하나를 통한 와이어 접합 및 행들 중 하나의 전후에 있는 본딩 패드(3) 중 하나를 통한 와이어 접합에 의해 연결되는 것
    을 특징으로 하는 모듈.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 매트릭스는 3x4, 4x3 또는 16x9 매트릭스인 것을 특징으로 하는 모듈.
  4. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    두 개의 행(17) 사이의 간격은 100㎛과 같거나 작은 것을 특징으로 하는 모듈.
  5. 제1항에 있어서,
    두 개의 열(18) 사이의 간격은 100㎛과 같거나 작은 것을 특징으로 하는 모듈.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 광선방출 반도체 몸체(1)는 하나 이상의 열 내부에 직렬연결되는 것을 특징으로 하는 모듈.
  7. 제1항에 있어서,
    두 개의 인접한 열의 상기 광선방출 반도체 몸체(1)는 하나의 행에서 병렬연결되는 것을 특징으로 하는 모듈.
  8. 제1항에 있어서,
    광선방출 반도체 몸체의 상면은 제1 도전형 층을 구비하고,
    상기 열에 인접한, 광선방출 반도체 몸체의 상면은 제2 도전형 층을 구비하는 것을 특징으로 하는 모듈.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 실장면(6) 위의 캐리어(2)는 금속배선(4)을 포함하는 것을 특징으로 하는 모듈.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 금속배선(4)은 하나 또는 다수의 리세스(recess)(7)를 포함하는 것을 특징으로 하는 모듈.
  11. 제10항에 있어서,
    두 개의 리세스 사이의 간격은 이중 행 간격에 해당하는 것을 특징으로 하는 모듈.
  12. 제1항에 있어서,
    각각의 광선방출 반도체 몸체(1)는 상면에서 p접촉(8a) 및 n접촉(8b)을 포함하는 것을 특징으로 하는 모듈.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 n접촉(8b)은, 상기 광선방출 반도체 몸체(1)의, 캐리어부재(9)에 배치된 층 시퀀스(13, 9, 15, 11, 12, 14, 13)의 상면(16)에 배치되는 것을 특징으로 하는 모듈.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 p접촉(8a)은 상기 광선방출 반도체 몸체(1)의 메사 구조 위에 배치되는 것을 특징으로 하는 모듈.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 실장면(6) 위의 캐리어(2)는 금속배선을 포함하는 것을 특징으로 하는 모듈.
  16. 삭제
  17. 제1항에 있어서,
    상기 광선방출 반도체 몸체(1)의 일부는 와이어 접합(5)에 의하여 상기 본딩 패드(3)에 연결되는 것을 특징으로 하는 모듈.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 광선방출 반도체 몸체(1)는 박막 반도체 몸체인 것을 특징으로 하는 모듈.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 광선방출 반도체 몸체(1)는 InGaN 또는 InGaAlP와 같은 반도체 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 모듈.
  20. 제1항에 있어서,
    상기 광선방출 반도체 몸체(1)에 실장된 캐리어(2)는 전기절연물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 모듈.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 캐리어(2)는 세라믹 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 모듈.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 캐리어(2)는 AlN을 포함하는 것을 특징으로 하는 모듈.
  23. 제1항에 있어서,
    상기 광선방출 반도체 몸체(1)는 몰딩 화합물(moulding compound)에 의해 코팅되는 것을 특징으로 하는 모듈.
  24. 제1항에 있어서,
    두 개의 반도체 몸체(1) 군만이 매트릭스의 첫 번째 열 및 매트릭스의 마지막 열에 직렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 모듈.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 두 개의 반도체 몸체 군 중의 반도체 몸체(1)는 공통 금속 배선 상에서 역방향으로 배열되는 것을 특징으로 하는 모듈.
  26. 제25항에 있어서,
    상기 두 개의 반도체 몸체(1) 군 중의 반도체 몸체(1)는 매트릭스의 행에 인접한 본딩 패드들(3) 중 하나에 연결되는 것을 특징으로 하는 모듈.
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