KR101314367B1 - 광전자 헤드라이트, 광전자 헤드라이트 제조방법 및 발광 다이오드 칩 - Google Patents

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요하침 레일
졸그 에릭 조르그
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오스람 옵토 세미컨덕터스 게엠베하
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Abstract

전자기 복사를 방출하는 광전자 헤드라이트를 구체화하였으며, 상기 광전자 헤드라이트는 적어도 두 개의 공간 방출 영역을 가진 발광 다이오드 칩을 갖거나 또는 각각 적어도 하나의 공간 방출 영역을 가진 적어도 두 개의 발광 다이오드 칩을 가진다. 상기 헤드라이트는 특히 자동차를 위한 전면 헤드라이트에 적합하다. 상기 방출 영역은 이와 관련된 메인 확장 평면의 평면도 관점에서 서로 다르게 형성되며, 서로 다른 사이즈이며 및/또는 직사각형의 형상은 아니며 서로 다른 배향성을 가진다. 게다가 광전자 헤드라이트 및 발광 다이오드 칩의 제조방법은 구체화된다.

Description

광전자 헤드라이트, 광전자 헤드라이트 제조방법 및 발광 다이오드 칩{Optoelectronic headlight, method for production of an optoelectronic headlight, and a luminescence diode chip}
본 발명은 전자기 복사(radiation)를 방출하는 적어도 하나의 발광 다이오드 칩을 포함한 광전자 헤드라이트에 관한 것이다. 또한 본 발명은 이러한 유형의 광전자 헤드라이트의 제조방법에 관한 것이고, 그리고 이러한 유형의 광전자 헤드라이트를 위한 발광 다이오드 칩에 관한 것이다.
본 특허출원은 참고문헌에 의해 통합된 내용을 개시하는 독일 특허출원 102006015117.8의 우선권을 주장한다.
예를 들어, 광전자 헤드라이트는 WO 2004/088200에 기재되어 있다. 상기 헤드라이트는 각각 적어도 하나의 발광 다이오드 칩을 가지는 복수의 헤드라이트 소자들, 상기 발광 다이오드 칩과 연관된 주(primary) 광학 소자, 및 헤드라이트 소자 출구도 가진다. 상기 헤드라이트 소자 출구들은 이들의 배열이 상기 헤드라이트의 바람직한 방출 특성과 일치하는 방식으로 적어도 두 그룹으로 배열된다. 상기 두 그룹의 헤드라이트 소자들은 서로 독립적으로 작업을 수행할 수 있다.
본 발명의 목적은 규정된 방출 특성이 가능한 잘 실행되도록 상기 도입부에 언급된 형태의 다른 광전자 헤드라이트를 구체화하는 것이다. 게다가, 상기 목적은 이러한 유형의 광전자 헤드라이트의 제조방법 및 이러한 유형의 광전자 헤드라이트를 위한 발광 다이오드 칩의 제조방법을 구체화하는 것이다.
본 목적은 독립항들에 따른 광전자 헤드라이트, 이의 제조방법 및 발광 다이오드 칩에 의해 달성될 수 있다. 각각의 종속항들은 상기 헤드라이트, 상기 방법 및 상기 발광 다이오드 칩의 유익한 발전과 바람직한 형상에 관한 것이다.
상기 도입부에 언급된 유형의 헤드라이트는 구체화되었으며, 상기 헤드라이트는 적어도 두 개의 공간 방출 영역을 가진 발광 다이오드 칩을 가지거나 또는 각각 적어도 하나의 공간 방출 영역을 가진 적어도 두 개의 발광 다이오드 칩을 가진다. 상기 방출 영역들의 공간 영역들은 적어도 서로 떨어져서 측면에 위치하며, 다시 말하면 상기 방출 영역들은 완벽하게 측면으로 오버랩되지 않는다. 상기 방출 영역들은 이와 관련된 메인 확장 평면의 평면도의 관점에서 서로 다르게 형성되며, 서로 다른 사이즈이며 및/또는 직사각형의 형상이 아니며 서로 다른 배향성을 가진다(oriented). 특히 바람직하게는, 상기 방출 영역들은 서로 독립적으로 구동될 수 있다.
상기 방출 영역들의 메인 확장 평면들은 바람직하게도 서로 실질적으로 평행하다. 복수의 서로 다른 방출 영역들은 서로 다르게 형성되며, 또는 서로 다른 사이즈이며 및/또는 직사각형의 모양이 아니며 서로 다른 배향성을 갖으므로, 정확한 방식으로 상기 헤드라이트의 다양한 적용 영역들에 대해 서로 다른 바람직한 방출 특성들을 실행하는 것은 가능하다. 상기 헤드라이트는 바람직하게는 자동차에 대한 전면 헤드라이트로 제공되거나, 예를 들어 비디오 프로젝터와 같은 프로젝션 적용들을 위한 조명 유닛에 대한 조사등(spotlight)으로 제공된다.
다양한 헤드라이트 기능들은 유리하게도 헤드라이트와 함께 실행될 수 있다. 자동차에 대한 전면 헤드라이트로 이용되는 경우, 예를 들어 고속도로 라이트, 도시 라이트, 시골길 라이트 및 코너링 라이트로 이용되는 경우, 이는 상응하는 상호 커넥션 및 방출 영역들의 구동에 의해 실행될 수 있다.
상기 방출 영역들의 모양, 사이즈 및/또는 배향성은 유리하게도 하나 또는 복수의 방출 영역들이 서로 실질적으로 바람직한 헤드라이트 원뿔의 횡단면의 형상에 상응하는 형태로 선택된다. 여기에서 그리고 이하에서, 헤드라이트 원뿔이란 상기 헤드라이트 불빛에 의해서 방사되는 임의로 형성된 부피를 의미하며, 이 경우에는 헤드라이트로부터 동일한 거리에서 최대 명도보다 한 단위 크기 이상 더 작은 명도를 갖는 영역은 제외된다. 방출 특성이란, 다양한 입체각(solid angle)에서의 빛의 세기, 명암전환 또는 횡단면 형상과 같은 헤드라이트 원뿔의 하나 또는 다수의 특성들을 의미한다. 횡단면 형상이란, 헤드라이트의 메인 방출 방향에 대해 수직인 한 평면에서의 헤드라이트 원뿔의 횡단면의 형상을 의미한다.
바람직한 일 실시예에 따라, 메인 확장 평면의 평면도 관점에서 적어도 하나의 방출 영역들의 모양은 직사각형이 아니다. 상기 방출 영역은 선들을 따라가는 경계선들을 가지며 특히, 서로 기울어져 경사를 갖는 경계선들을 갖는다.
특히 바람직한 일 실시예에 따라, 상기 메인 확장 평면의 평면도 관점에서 상기 방출 영역들의 적어도 하나의 모양은 예각 또는 둔각을 가진 코너를 갖는다. 더불어 또는 다른 대안으로, 상기 메인 확장 평면의 평면도 관점에서 적어도 하나의 방출 영역들의 모양은 우각(reflex angle)을 가진 굴곡부를 갖는다. "굴곡부(bend)"는 커브가 급격한 코너로 이해될 필요는 없다. 오히려, 예를 들어 상기 굴곡부는 둥근 모양일 수 있다.
바람직하게는, 상기 메인 확장 평면의 평면도 관점에서 적어도 하나의 방출 영역들의 모양은 대칭축이 없다. 이러한 형태의 방출 영역들을 가지므로, 특히 비대칭 단면 및/또는 비대칭 발광 분포를 가진 헤드라이트 원뿔을 실행하는 것이 가능하다.
편의상, 인접한 방출 영역들은 측면 방향에서 상대적으로 서로 짧은 거리만큼 떨어져 있다. 상기 거리는 유리하게도 100㎛보다 짧거나 또는 이와 동등하며, 바람직하게는 50㎛보다 짧거나 또는 이와 동등하며, 특히 바람직하게는 20㎛보다 짧거나 또는 이와 동등하다. 상기와 같은 짧은 거리를 유지하므로, 특히 균등한 발광 분포를 가진 헤드라이트 원뿔을 실행하는 것이 가능하다. 다른 실시예에서는, 상기 방출 영역들은 측면 방향으로 부분적으로 오버랩된다.
특히 바람직한 일 실시예에 따라, 상기 발광 다이오드 칩 또는 발광 다이오드 칩들은 캐리어 바디 상에 배치되며, 더불어 상기 캐리어 바디는 전기 절연층으로 덮여있다. 전기 전도체 트랙 구조는 상기 절연층 상에 형성되고, 상기 방출 영역들 각각은 상기 전도체 트랙 구조에 연결된 적어도 하나의 전기 연결 패드를 갖는다. 상기 전기 연결 패드들은 특히 전기적으로 도전성으로 상기 전도체 트랙 구조와 연결된다. 바람직하게는, 상기 연결 패드들은 부가적으로 상기 전도체 트랙 구조와 기계적으로 연결된다.
대체로, 상기 전도체 트랙 구조는 임의로 건설되거나 구성될 수 있다;특히 일정한 조직 없이 전기적 도전 층으로 구성된 개별적인 경우. 바람직하게는, 상기 전도체 트랙 구조는 서로 연결되거나 또는 부가적으로 또는 다른 방식으로 서로 전기적으로 절연된 복수의 전도체 트랙들을 포함한다.
상기 발광 다이오드 칩 또는 발광 다이오드 칩들의 전기 전도성 컨택트-커넥션 및 상호 커넥션을 위한 방식으로 형성된 전도체 트랙 구조는 특히 헤드라이트 적용에 유리하다. 그 결과, 상기 헤드라이트는 서로 다른 방출 특성들을 정확하게 실행시킬 수 있고, 부수적으로 비용 효율적으로 전기 전도성 있게 방출 영역들과 매우 가깝게 광소자를 실장하고 상호 연결하고 제공할 수 있다. 광소자들은 하나 이상의 본딩 와이어에 의해 상기 발광 다이오드 칩 또는 발광 다이오드 칩들의 전기적 컨택트-커넥션의 경우 가능한 것보다 특히 상기 방출 영역들과 매우 가깝게 할 수 있다.
상기 헤드라이트는 바람직하게는 적어도 하나의 광소자를 갖는다. 바람직하게는, 적어도 하나의 광소자는 각 발광 다이오드 칩과 결합한다;특히 바람직하게는, 복수의 또는 모든 방출 영역들은 광소자와 공동으로 연결된다. 상기 광소자는 최대 빔 광도 및 최소 차이를 갖는 원뿔 모양의 빔을 형성하는 데 쓰인다.
바람직하게는, 광소자는 복수의 발광 다이오드 칩들과 함께 결합한다. 예를 들어, 이는 전용 광소자가 각 발광 다이오드 칩에 연결되는 경우와 비교해 볼 때 간소화된 실장이라는 장점을 갖는다.
상기 광소자의 라이트 입력이 발광 다이오드 칩에 가능한 가깝게 위치하는 것이 특히 바람직하며, 특정 와이어 없는 컨택트-커넥션은 본딩 와이어에 의한 컨택트-커넥션에 비해, 특히 짧은 높이로 구현할 수 있으므로 특히 유리하다. 바람직하게는, 상기 광소자로부터 라이트가 방출되는 지점의 입체각은 원뿔 형상의 빔의 단면 영역이 매우 작은 상기 발광 다이오드 칩에 가능한 가깝게 위치한 광소자에 의해 감소된다. 이는 헤드라이트 적용 또는 프로젝션 장치들의 경우에서처럼, 높은 가능한 광 강도는 매우 좁은 가능한 영역 상에 투사되도록 설정되는 것이 특히 필요하다.
특히 바람직한 실시예에 따라, 상기 발광 다이오드 칩 또는 발광 다이오드 칩들에 추가로, 전자 소자는 상기 캐리어 바디 상에 위치하며, 상기 소자는 상기 전도체 트랙 구조를 거쳐 전기적으로 도전성으로 연결된 적어도 하나의 전기 연결 패드를 갖는다. 바람직하게는, 상기 소자의 상기 연결 패드는 전기적으로 도전성으로 상기 전도체 트랙 구조를 거쳐 상기 방출 영역들의 적어도 하나의 연결 패드와 연결된다. 상기 전기 소자는 상기 발광 다이오드 칩 또는 발광 다이오드 칩들에 대해 서로 다른 형태이다. 서로 다른 형태라는 것은 상기 소자들이 기능 및/또는 구조적 특징이 다르고, 이 경우 특히 서로 다른 목적을 수행할 수 있거나, 그 동작 모드 관점에서 서로 다른 물리적 효과를 기반으로 하거나, 서로 다른 형태의 전기 연결 패드를 갖거나, 또는 다른 방식으로 실장될 수 있음을 의미한다.
특히 바람직한 일 실시예에 따라, 상기 전자 소자는 수동 소자 및/또는 집적 회로이다. 이는 SMD 실장에 적합하다(표면 실장 가능한 소자를 실장). 더불어 또는 다른 대안으로, 상기 소자는 본딩 와이어의 사용을 포함하는 실장에 적합하다. 상기 헤드라이트에서는, 이러한 유형의 소자들은 유리하게도 솔더 또는 본딩 와이어에 의하는 대신에 상기 전도체 트랙 구조를 기반으로 적어도 일 부분에 전기적으로 도전성으로 연결될 수 있다.
광전자 헤드라이트에서, 기본적으로 이러한 유형의 통상적인 헤드라이트에서 상기 캐리어 바디의 일부 구성요소인 전도체 트랙들은 상기 절연층에 적용된 상기 전도체 트랙 구조에 의해 부분적으로 또는 전체적으로 대체되는 것은 가능하다. 첫째로 기술적으로 간단하게 실행시킬 수 있는 소자들 및 발광 다이오드 칩들의 전기적 실장은 가능하며, 둘째로 비용 효율적인 캐리어 바디들의 사용도 가능하다.
유리하게도, 적어도 하나의 방출 영역의 전기 연결 패드는 전기적으로 도전성으로 상기 전도체 트랙 구조를 거쳐 상기 캐리어 바디의 연결부에 연결된다.
상기 절연층은 특히 유리하게도 발광 변환 물질을 포함한다. 상기 발광 변환 물질에 의해, 상기 소자에 의해 방출된 첫 번째 파장 범위의 전자기 복사는 두 번째 파장 범위의 전자기 복사로 변환될 수 있다. 예를 들어, 청색 광은 이런 식으로 황색 광의 일부로 변환될 수 있다. 청색 및 황색 광의 적절한 비율의 세기가 주어지면, 이런 식으로 백색 광이 생성될 수 있다. 이러한 유형의 발광 변환의 경우에, 상기 절연층이 광을 커플링 아웃하는데 제공되는 방출 영역의 표면과 직접 인접하는 것이 효율성 면에서 특히 유리하다.
적절한 일 실시예에 따르면, 상기 발광 다이오드 칩 또는 발광 다이오드 칩들은 상기 캐리어 바디 상에 적용된 칩 캐리어 상에 실장된다. 분리된 칩 캐리어를 사용함으로써, 적절한 물질이 선택된 경우에 발광 다이오드 칩으로부터 열을 매우 효율적으로 방출시킬 수 있다. 상기 칩 캐리어는 발광 다이오드 소자의 하우징 바디일 수 있고, 칩 하우징에서 발광 다이오드 칩의 완전한 전기적 실장은 유리하게도 필요치 않을 수 있다. 오히려, 상기 발광 다이오드 칩들은 상기 전도체 트랙 구조에 의해 상기 캐리어 바디 상에 상기 칩 캐리어를 적용하고 나서야 전기적으로 도전성으로 연결하는 것이 가능하다.
전자기 복사를 방출하는 광전자 헤드라이트의 제조방법은 구체화된다. 상기 방법은 캐리어 바디 및 적어도 하나의 발광 다이오드 칩을 제공하는 것을 포함하며, 상기 발광 다이오드 칩은 적어도 두 개의 방출 영역을 갖고, 상기 방출 영역들은 이와 관련된 메인 확장 평면의 평면도 관점에서 서로 다른 모양으로 형성되며, 서로 다른 사이즈이며 및/또는 동일한 형태의 모양인 경우 서로 다른 배향성을 갖는다. 상기 방출 영역들 각각은 적어도 하나의 전기적 연결 패드를 갖는다. 상기 방출 영역들은 바람직하게도 서로 독립적으로 구동될 수 있다.
상기 발광 다이오드 칩은 상기 캐리어 바디 상에 적용된다. 이후, 절연층은 상기 발광 다이오드 칩 및 상기 캐리어 바디에 적용된다. 다음 방법 단계에서, 컷아웃들은 상기 방출 영역들의 적어도 하나의 개별적인 전기 연결 패드를 노출하기 위해 상기 절연층에 형성된다. 전기 전도성 물질은 전기 전도체 트랙 구조를 형성하기 위해서 상기 전기 연결 패드들에 연결되는 방식으로 상기 절연층 상에 적용된다.
바람직하게는, 상기 전기 전도성 물질은 층의 형태로 적용된다. 실행되는 상기 전도체 트랙 구조의 실시예 및 모양에 의존함에 따라, 상기 층은 그 후에 편의적으로 구성되며, 그 결과로서 특히 서로 전기적으로 절연된 상기 전도체 트랙 구조의 전도체 트랙을 생성하는 것이 가능하다.
전자기 복사를 방출하는 광전자 헤드라이트의 다음 제조 방법은 구체화되는데, 적어도 두 개의 발광 다이오드 칩들은 캐리어 바디 쪽에 제공된다. 상기 발광 다이오드 칩들 각각은 적어도 하나의 전기 연결 패드를 갖는 적어도 하나의 발광부를 갖는다. 상기 발광부들과 관련된 메인 확장 평면의 평면도 관점에서, 상기 방출 영역들은 서로 다른 모양으로 형성되며, 서로 다른 사이즈를 가지며, 및/또는 직사각형의 모양이 아니며 서로 다른 배향성을 갖는다.
다음 방법 단계들은 상기 캐리어 바디 상에 상기 발광 다이오드 칩을 적용하는 단계, 상기 발광 다이오드 칩 및 상기 캐리어 바디에 절연층을 적용하는 단계, 상기 방출 영역들의 적어도 하나의 각각의 전기 연결 패드를 노출하기 위해 상기 절연층 내에 컷아웃을 형성하는 단계, 전기 전도체 트랙 구조를 형성하기 위해 상기 전기 연결 패드들에게 연결하는 식으로 전기 전도성 물질을 상기 절연층에 적용하는 단계를 포함한다. 상기 전도체 트랙 구조는 전술한 방식으로 구체화될 수 있다.
상기 방법들의 바람직한 일 실시예에서, 적어도 하나의 전기 소자는 상기 절연층이 적용되기 전에 상기 캐리어 바디 상에 제공되며 적용된다. 상기 절연층은 전기 소자를 부분적으로 또는 전체적으로 덮는 방식으로 적용된다. 이 실시예의 다음 방법 단계들은, 상기 소자의 전기 연결 패드를 노출하기 위해 상기 절연층에 컷아웃을 형성하는 단계, 전기 전도성 물질이 상기 소자의 전기 연결 패드에 연결되는 방식으로 전기 전도체 트랙 구조를 형성하기 위해 전기 전도성 물질을 상기 절연층에 적용하는 단계를 포함한다.
특히 바람직하게도, 복수의 헤드라이트들은 공동으로 생산되며, 실질적으로 동시에 생산된다. 특히 상기 절연층을 적용하는 단계, 컷아웃들을 형성하는 단계, 전기 전도체 물질을 적용하는 단계는 일련의 군 처리과정으로 수행될 수 있다. 다수의 광전자 헤드라이트들은 일 군의 처리과정에서 동시에 처리될 수 있으며, 이는 본딩 와이어를 사용하는 본딩의 경우에 필요로 하는 개별적인 처리과정의 사용에 비해 비용 효율적인 대안이다. 게다가, 일 군의 처리과정이 실행될 때, 필수적인 동작 설비들을 위한 자본 지출의 요구는 낮게 유지될 수 있다.
일 군의 처리과정들은 서로 다른 제품들을 위해 융통성있게 설계될 수 있다. 원칙적으로 하나의 생산 라인에서 서로 다른 제품들을 생산하는 것은 가능하다. 이는 서로 다른 방법 파라미터의 변환 후에 연속적으로 행해지거나 또는 동시에 행해질 수 있다. 상기 방법은 특히 전기 전도성 컨택트-커넥션 및 서로 다른 장치 분류에서 소자들의 커넥션을 위해 사용될 수 있다.
상기 절연층을 적용하는 단계는 유리하게도 미리 제조된 층을 적용하는 단계를 포함한다. 더불어 또는 다른 대안으로, 상기 절연층을 적용하는 단계는 유리하게도 프린팅, 스프레이 또는 스핀-코팅에 의해 절연층을 위한 물질을 적용하는 단계를 포함한다. 이러한 수단들에 의해, 절연층을 적용하는 단계는 기술적으로 단순하고 비용 효율적인 방식으로 실행될 수 있다.
특히 바람직한 다른 방법에서, 상기 절연층을 적용하는 단계를 위해, 첫째로 전구체 층은 상기 발광 다이오드 칩 및 상기 캐리어 바디에 적용된다. 이는 예를 들어 졸-겔 방법(sol-gel method), 증기 증착, 또는 부유물의 스핀코팅에 의해 실행된다. 제1 온도 처리는 수행되며, 상기 전구체 층으로부터 유기 성분을 제거하는 데 적절하다. 상기 물질은 실질적으로 제2 온도 처리를 받으며, 이는 상기 전구체 층을 치밀하게 하는 데 적절하다. 특히, 얇고 균등한 유리 층은 이러한 방법에 의해 생성될 수 있다.
상기 절연층 내의 컷아웃들은 바람직하게도 층 처리과정을 포함하는 방법 단계에 의해 생성된다. 이러한 경우, 상기 절연층은 레이저 광을 사용하면서 생성되는 컷아웃들의 영역들을 제거한다. 레이저 처리과정 동안, 상기 컷아웃들의 사이즈, 모양 및 깊이는 정확하게 설정되며 직접 생성될 수 있다.
전기 전도성 물질을 적용하는 단계는 유리하게도 PVD 방법에 의해 금속층을 적용하는 단계와 상기 금속층을 전착에 의해 강화하는 단계를 포함한다. 예를 들어, 적절한 PVD 방법은 스퍼터링이다.
다른 실시예에서는, 상기 전기 전도성 물질은 프린팅 방법, 특히 스크린 프린팅 방법을 사용하는데 적용될 수 있다. 나아가, 상기 전기 전도성 물질은 스프레이 방법 또는 스핀-코팅 방법을 사용하면서 생성될 수 있다.
전자기 복사를 방출하는 발광 다이오드 칩은 구체화된다. 상기 발광 다이오드 칩은 서로 독립적으로 구동하는 적어도 두 개의 방출 영역들을 가지며, 상기 방출 영역들은 이와 관련된 메인 확장 평면의 평면도 관점에서 서로 다른 모양으로 형성되며, 모양이 동일한 경우에는 서로 다른 사이즈 및/또는 서로 다른 배향성을 갖는다. 상기 발광 다이오드는 특히 유리하게도 상기 광전자 헤드라이트 내에 적용하는 데 적합하다.
상기 발광 다이오드 칩의 특히 유리한 일 실시예에 따라, 메인 확장 평면의 평면도 관점에서 적어도 하나의 방출 영역들의 모양은 직사각형이 아니며, 예각 또는 둔각을 갖는 코너를 가지며, 우각(reflex angle)을 가진 굴곡부를 갖고 및/또는 대칭축이 없다.
게다가 상기 헤드라이트, 상기 방법 및 상기 발광 다이오드 칩의 장점들, 바람직한 실시예들 및 방편들은 도면들과 관련하여 아래 서술한 예시적인 실시예들로부터 명백하게 될 것이다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 발광 다이오드 칩의 개략적인 평면도를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 제2실시예에 따른 발광 다이오드 칩의 개략적인 평면도를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 제3실시예에 따른 발광 다이오드 칩의 개략적인 평면도를 나타낸다.
도 4는 도 1에 도시된 발광 다이오드 칩의 개략적인 단면도를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 광전자 헤드라이트의 일부를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 광전자 헤드라이트의 일부를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 7은 본 발명의 제3실시예에 따른 광전자 헤드라이트의 일부를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 8 내지 도 13은 본 발명의 제1실시예에 따른 도 5에 도시된 헤드라이트의 서로 다른 제조 단계를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 14는 본 발명의 제2실시예에 따른 도 5에 도시된 헤드라이트의 서로 다른 제조 단계를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 15 내지 도 21은 도 6에 도시된 광전자 헤드라이트의 제조 단계의 제3실시예에 따른 서로 다른 단계를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
예시적인 실시예들 및 도면들에서, 동일하거나 동일하게 작용하는 부재들은 각 경우에 동일한 참조 번호로 표시된다. 도시된 구성 요소들 및 상기 구성 요소들의 서로 간 크기 비율은 반드시 축적에 맞는 것으로 간주 될 수 없다. 게다가, 도면들의 상세 사항은 보다 나은 이해를 위해 과장되어 확대 도시된다.
도 1에 도시된 발광 다이오드 칩은 제1방출 영역(21), 제2방출 영역(22) 및 제3방출 영역(23)을 가진다. 상기 방출 영역들은 일반 캐리어 기판(24)상에 배열된다.
상기 제1방출 영역(21) 및 상기 제2방출 영역(23)은 이들의 메인 확장 평면의 도시된 평면도 관점에서 오각형 모양을 가진다. 상기 제1방출 영역(21)의 오각 형 모양은 3개의 직각과 2개의 둔각(α,β)을 가진다. 상기 제3방출 영역(23)은 마찬가지로 3개의 직각을 포함한다. 게다가, 상기 제3방출 영역(23)은 우각(γ)과 예각(δ)을 가진다. "상기 방출 영역 모양의 각도"는 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 모양의 윤곽선의 두 개의 인접한 부분 직선이 서로에 대해 위치한 각도 즉, 상기 모양 내부에서 측정된 각도를 의미한다.
상기 우각(γ)은 예를 들어 185°부터 205°까지이다. 바람직하게는, 상기 우각(γ)은 거의 195°이다.
상기 제2방출 영역(22)은 두 개의 직각과 예각 및 둔각을 포함하는 사각형 모양을 가진다. 상기 제2방출 영역(22)은 상기 제1방출 영역(21)과 상기 제3방출 영역(23) 사이에 위치한다.
이들의 전체적인 배열에서, 상기 세 개의 방출 영역들(21,22,23)은 대체로 직사각형, 특히 정사각형 모양을 나타낸다. 서로 마주보는 상기 방출 영역들(21,22,23)의 외부면은 대체로 서로 평행하다. 상기 방출 영역들은 서로 독립적으로 작업을 수행할 수 있다.
도 4는 도 1에서 도시된 파선을 따라 절단된 개략적인 단면도를 나타낸다. 상기 단면도에서 보는 바와 같이, 상기 방출 영역들(21,23)은 발광 다이오드 층들(210,230)에 의해 형성된다. 상기 발광 다이오드 층들(210,230)은 예를 들어 전류가 인가될 때 전자기 복사를 방출하는데 적합한 활성 영역을 가진 반도체 층 시퀀스이다.
상기 발광 다이오드 층들은 예를 들어 질화물 화합물 반도체 요소들을 기반으로 하며, 그리고 블루 및/또는 UV 스펙트럼으로부터 전자기 복사를 방출하는 데 적합하다. 질화물 화합물 반도체 요소들은 예컨대 InxAlyGa1-x-yN(0≤x≤1, 0≤y≤1, x+y≤1) 시스템으로부터 나온 요소와 같은 질소를 포함하는 화합물 반도체 요소들이다. 상기 발광 다이오드 층들은 예를 들어 질화물 화합물 반도체 요소로 구성된 적어도 하나의 반도체 층을 가진다.
상기 발광 다이오드 층들은 예를 들어 통상적으로 pn 접합, 이중 헤테로 구조, 단일 양자 우물 구조(SQW structure) 또는 다중 양자 우물 구조(MQW structure)를 포함할 수 있다. 이러한 구조들은 당업자에게 잘 알려져 있으므로 이러한 점에서는 더욱 상세히 설명하지 않는다. 이러한 MQW 구조의 예들은 이 점에서 레퍼런스에 의해 통합된 개시내용인 US 5,831,277 및 US 5,684,309에 기재되어 있다.
상기 발광 다이오드 층들(210,230)은 기판(24)에 적용된다. 이는 발광 다이오드 층들이 반도체 층 시퀀스의 형태로 성장하는 성장 기판일 수 있다. 다른 경우에, 상기 기판(24)은 상기 발광 다이오드 층들(210,230)이 그들의 형성 후에 적용되는 캐리어 기판일 수 있다.
이 경우, 예를 들어 상기 발광 다이오드 층들(210,230)과 상기 기판(24) 사이에 반사판(reflector)이 위치할 수 있고, 상기 반사판은 상기 발광 다이오드 층들(210,230) 내에 생성된 전자기 복사를 반사한다. 한 예로서, 이 경우 금속 또는 유전체 거울이 포함될 수 있다. 바람직하게는, 상기 반사판은 유전체 층 및 상기 유전체 층 상에 인가된 금속 층을 포함하며, 상기 유전체 층은 상기 발광 다이오드 층들(210,230)과 접해있다(미도시).
상기 발광 다이오드 층들(210,230)은 서로 떨어져 있다. 그 결과, 상기 층들의 방출 영역들(21,23)은 서로 독립적으로 구동될 수 있다. 그러나 서로 다른 방출 영역들의 상호 독립적인 구동성능의 달성은 다른 식으로 영향을 줄 수 있다. 예를 들어, 방출 영역들이 이들과 연관된 메인 확장 평면을 따라 서로 부분적으로 오버랩되는 것은 가능하며, 다시 말하면, 상기 방출 영역들은 물리적으로 서로 분리된 영역들에 배치되지 않는다.
예를 들어 부분적으로 오버랩된 방출 영역들은 전류(예를 들어, 제1방출 영역 내에 눌러지는)가 제2방출 영역과 관련된 발광 다이오드 층의 영역들을 통해 흐르는 것을 부분적으로 막는 전류 장벽층들에 의해 달성될 수 있다. 상기 제2방출 영역의 통전에 따라, 상기 전류 장벽층 또는 전류 장벽층들은 또한 상응하는 전류의 부분적 차폐를 야기한다. 결국, 두 개의 서로 다른, 그러나 부분적으로 서로 오버랩되는 방출 영역들은 이러한 방식으로 달성될 수 있다.
도 2에 도시된 발광 다이오드 칩은 제1방출 영역(21) 및 제2방출 영역(22)을 갖는다. 상기 제1방출 영역(21)은 한 개의 직각과 두 개의 예각(α,β)을 갖는 삼각형 모양을 갖는다. 상기 제2방출 영역들(22)은 연장된 직사각형 모양을 갖는다. 상기 방출 영역들은 그것들의 2개의 세로 면들이 서로 평행하게 마주보는 식으로 서로 나란히 배열된다. 상기 제1방출 영역(21)은 상기 2개의 제2방출 영역들(22)에 대해 상기 방출 영역들의 전체적인 배열에 의해 우각(γ)을 가진 오각형 모양이 형 성되는 식으로 배열된다. 상기 우각(γ)은 도 1에 도시된 상기 발광 다이오드 칩의 제3방출 영역의 우각과 유사하게 형성될 수 있다.
도 3에 도시된 발광 다이오드 칩은 동일한 형태의 모양을 갖는 5개의 방출 영역들(21,22)을 갖는다. 세 개의 제1방출 영역들(21)의 모양은 제1배향(first orientation)을 갖고, 그리고 두 개의 제2방출 영역들(22)의 모양은 제2배향(second orientation)을 갖으며, 상기 제1배향은 상기 방출 영역들의 메인 확장 평면과 평행하게 상기 제2배향에 관해 180°회전한다.
상기 방출 영역들은 모두 한 개의 직각 및 두 개의 예각을 갖는 삼각형 모양을 갖는다. 상기 방출 영역들의 전체적인 배치는 우각(γ)을 가진 오각형 모양을 나타내며, 이는 전술한 예들에서 설명된 우각(γ)과 유사하게 형성될 수 있다.
도 1 내지 도 3에서 도시된 발광 다이오드 칩들은 자동차의 전면 헤드라이트를 위한 헤드라이트 모듈에 사용되는 데 매우 적합하다. 이러한 유형의 전면 헤드라이트를 위해, 헤드라이트를 원뿔의 형태로 방출하는 비대칭적인 방출 특성은 많은 나라에서 규정된 우각을 갖는 비대칭 단면을 갖는다.
도 5에 도시된 광전자 헤드라이트는 광전자 소자(50) 및 수동소자(100)를 갖는다. 이러한 서로 다른 유형의 전기 소자들은 캐리어 바디(10) 상에 배치된다. 도 13의 단면도에서 식별되는 바와 같이, 상기 소자들(50,100) 및 상기 캐리어 바디(10)는 전기 절연층(3)으로 덮어진다. 전기 전도체 트랙 구조(14)는 상기 절연층(3) 상에 형성된다. 상기 광전자 소자(50) 및 수동 전기소자(100)는 상기 전도체 트랙 구조(14)에 연결되는 전기적 연결 패드(7,6,106)를 갖는다.
상기 광전자 소자(50)는 전기적 연결 패드(7)를 갖는 칩 캐리어(20)를 갖는다. 발광 다이오드 칩(1)은 상기 전기적 연결 패드(7)의 부분 상에 적용된다. 상기 칩 캐리어(20)의 전기적 연결 패드(7)로부터 떨어져 있는 사이드 상에 있는 전술한 칩은 각각 전기적 연결 패드(6)를 갖는 세 개의 방출 영역(21,22,23)들을 갖는다. 이러한 전기적 연결 패드(6)들 및 상기 발광 다이오드 칩(1)에 의해 커버되지 않는 상기 전기적 연결 패드(7)의 부분은 광전자 소자(50)의 개별적인 전기적 연결 패드들을 형성한다.
예를 들어, 상기 수동소자(100)는 레지스터(resistor), 배리스터(varistor) 또는 캐패시터(capacitor)이다. 전기적 연결 패드(106)들 중 하나는 전기적으로 도전성으로 상기 전도체 트랙 구조(14)의 전기 전도체 트랙을 거쳐 상기 발광 다이오드 칩(1)의 제3방출 영역(23)의 전기적 연결 패드(6)와 연결된다. 제2 전기적 연결 패드(106)는 마찬가지로 전기적으로 도전성으로 상기 전도체 트랙 구조(14)의 전도체 트랙과 연결되는데, 그러나 이 전도체 트랙은 광전자 소자(50)의 연결 패드와는 직접 연결되지 않고 오히려 멀리 떨어져 있다.
제1방출 영역(21)과 제2방출 영역(22)의 연결 패드(6)들 및 광전자 소자(50)의 상기 전기적 연결 패드(7)(칩 캐리어(20)상에 형성된)는 또한 전기적으로 도전성으로 전도체 트랙 구조(14)의 전도체 트랙에 연결된다. 상기 전기적 연결 패드(6,7,106)들은 바람직하게는 모두 전기적으로 도전성으로 연결되며, 기계적으로 상기 전도체 트랙 구조(14)에 직접 연결된다.
도 5에 도시된 헤드라이트는 예를 들어 전기 전도체 트랙 또는 전기적 연결 패드들이 없는 캐리어 바디(10)와 함께 제시될 수 있다. 상기 헤드라이트의 모든 전기 전도체 트랙들은 유리하게도 절연층(3) 상에 전도체 트랙 구조(14)의 부분으로서 형성된다.
다른 실시예로서, 상기 절연층(3) 상에 형성된 전도체 트랙 구조(14)를 캐리어 바디(10)에 해당하는 전도체 트랙 및/또는 연결 패드들과 결합하는 것은 가능하며, 다시 말하자면 상기 소자들의 전기적 상호 연결은 전도체 트랙 구조(14)와 전도체 트랙 및/또는 캐리어 바디(10)의 연결 패드들 모두를 포함한다. 이러한 유형의 헤드라이트 실시예는 도 6에 도시되어 있다.
도 6에 도시된 헤드라이트는 제1발광 다이오드 칩(1)과 제2발광 다이오드 칩(2)이 적용된 전기적 연결 패드(7)를 갖는 캐리어 바디(10)를 갖는다. 상기 제1발광 다이오드 칩(1)은 메인 확장 평면의 평면도 관점에서 직사각형 모양을 갖는 단일 방출 영역을 갖는다. 제2발광 다이오드 칩(2)은 메인 확장 평면의 평면도 관점에서 삼각형 모양을 갖는 단일 방출 영역을 갖는다. 상기 발광 다이오드 칩들 사이의 거리는 대략 20㎛이다.
상기 전기적 연결 패드(7)와 마주보는 상기 발광 다이오드 칩(1,2)들의 사이드는 전기적으로 도전성으로 상기 연결 패드(7)와 연결된다. 상기 전기적 연결 패드(7)와 떨어져 있는 상기 발광 다이오드 칩(1,2)들의 사이드 각각은 전기적으로 도전성으로 전도체 트랙 구조(14)의 전도체 트랙과 연결된 전기적 연결 패드(6)를 갖는다. 제1발광 다이오드 칩(1)의 연결 패드(6)는 전기적으로 도전성으로 전도체 트랙 구조를 통해 캐리어 바디(10)의 전기적 커넥션 영역(8)에 연결된다.
더욱이 전도체 트랙 구조(14)의 전도체 트랙은 전기적 연결 패드(7)를 상기 캐리어 바디(10) 상에 위치한 수동소자(100)의 연결 패드(106)에 연결된다. 이 수동소자(100)는 두 개의 전기적 연결 패드(106)들을 가지며, 두 번째 전기적 연결 패드는 전기적으로 도전성으로 전도체 트랙 구조(14)의 전도체 트랙에 연결된다.
예를 들어, 상기 전도체 트랙 구조(14)가 헤드라이트의 소자 서로 간 전기적으로 도전성으로 직접 전기적 연결 패드와 연결되는 전도체 트랙을 갖지 않는 것은 가능하다.
복수의 발광 다이오드 칩들은 바람직하게는 도 5와 도 6에 도시된 바와 같이 헤드라이트의 일부로 사용될 수 있다. 예를 들어, 4 내지 10개의 발광 다이오드 칩들을 포함하여 포함될 수 있다. 다른 실시예로서, 상기 헤드라이트는 4 내지 10개의 광전자 소자를 포함하고, 이 각각은 적어도 하나의 발광 다이오드 칩(1)을 포함할 수 있다.
이러한 유형의 헤드라이트에서, 상기 수동 소자는 광전자 소자에 인가된 전압을 안정화시킨다. 배리스터들은 이러한 목적을 달성하기 위해 적절히 사용된다. 추가적으로 또는 대안적으로, 광전자 소자(50)에 관한 다른 유형의 전기 소자들은 예를 들어 헤드라이트 내에 적절한 전기 구동 회로를 형성하기 위한 임의의 목적을 달성하기 위해 포함될 수 있다. 이는 특히 집적 회로를 이용하도록 형성된 논리 회로를 포함한다. 예를 들어, 논리 회로들 및/또는 메모리 칩들은 상기 캐리어 바디(10) 상에 배치될 수 있고, 전기적으로 도전성으로 전도체 트랙 구조(14)에 연결될 수 있다.
집적회로(200)를 가진 예시적인 헤드라이트의 일부가 도 7에 도시되어 있다. 상기 집적회로(200)는 하우징을 제공하며, SMD 소자와 유사한 방식으로 실장되거나 연결되는데 적합하다. 추가적으로 또는 대안적으로, 하우징 없이("베어 다이(bare dies)") 집적회로를 이용하는 것도 가능하다. 그러한 베어 다이는 통상적으로 본딩 또는 솔더링에 의해 기계적으로 실장되고, 그리고 와이어 본딩 과정에 의해 전기적으로 도전성으로 연결된다. 게다가, 범프 실장에 의해 연결되는 데 적합한 집적 회로를 이용하는 것도 가능하다.
도 7에 도시된 헤드라이트의 경우, 이러한 유형의 집적회로(200)는 캐리어 바디(10) 상에 적용되며, 절연층(3) 상에 적용된 전도체 트랙 구조(14)를 이용하도록 전기적으로 도전성으로 연결된다. 예를 들어, 상기 집적회로(200)의 모든 전기적 연결 패드(206)들은 직접 전기적으로 도전성으로 전도체 트랙 구조(14)의 전도체 트랙에 연결된다.
제1 및 제2 비직사각형 모양의 방출 영역(21,22)를 가진 발광 다이오드 칩(1)은 캐리어 바디(10) 상에 적용된다. 제1방출 영역(21)은 삼각형 모양이며 제2방출 영역(22)은 사각형 모양이다. 상기 방출 영역들은 각각 전기적 연결 패드(6)를 가진다. 게다가 발광 다이오드 칩의 전기적 커넥션을 위한 연결 패드(7)는 캐리어 바디(10) 상에 있는 칩을 따라 배열된다. 상기 전기적 커넥션(6,7)들은 전기적으로 도전성으로 전도체 트랙 구조의 전도체 트랙을 통해 집적회로(200)의 연결 패드들과 연결된다.
상기 절연층은 도면의 명쾌함을 위해 도 5, 도 6, 도 7에 도시하지 않았다. 절연층은 도면에 도시된 전도체 트랙 구조(14)와 다른 소자들 사이에 위치하며, 상기 절연층은 접속하여 연결되기 위한 연결 패드들의 영역 내에 관통구멍들을 위한 컷아웃(cutout)들을 가진다. 이러한 구조는 헤드라이트의 예시적인 제조방법을 개시한 도 8 내지 도 21에 도시되어 있다.
도 8 내지 도 13은 도 5에 도시된 헤드라이트의 예시적인 제조방법의 서로 다른 단계를 개략적으로 나타낸 단면도이다. 도 13에 도시된 단면도는 도 5에 도시된 파선을 따라 절단된 부분을 도시한 것이다. 도 8 내지 도 12에 도시된 단면도는 예시적인 방법의 이전 단계 동안에 해당하는 부분을 도시한 것이다.
도 8은 캐리어 바디(10)를 제공하는 단계를 나타낸다. 예를 들어, 상기 캐리어 바디(10)는 평면판의 형상이다. 다른 실시예에서는, 상기 캐리어 바디는 구조와 평탄하지 않은 면을 가질 수도 있다. 예를 들어, 상기 캐리어 바디는 세라믹 물질, 플라스틱 물질 및/또는 금속 또는 필수적으로 이러한 물질 중 어느 하나로 구성된 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 캐리어 바디는 질화 알루미늄으로 구성된다.
도 9를 보면, 적어도 서로 다른 두 개의 전기 소자(50,100)는 캐리어 바디(10)에 적용된다. 상기 소자들은 캐리어 바디(10)에 적절하게 고정된다. 비록 상기 캐리어 바디(10)에 전기적으로 도전성으로 연결된 소자들은 필수적이지 않지만, 상기 소자들과 캐리어 바디(10) 사이에 높은 열전도율을 가진 커넥션은 유용할 수 있다. 상기 소자들(50,100)은 접착 및/또는 납땜에 의해 캐리어 바디(10)에 연결된다. 그러나 원칙적으로, 이러한 유형의 커넥션은 생략될 수도 있다.
상기 소자들 중 어느 하나는 칩 캐리어(20), 상기 칩 캐리어(20) 상에 적용된 전기적 커넥션 층(7) 그리고 상기 전기적 커넥션 층(7) 상에 적용된 발광 다이오드 칩(1)을 포함하는 광전자 소자(50)이다.
상기 전기적 커넥션 층(7)을 마주하는 발광 다이오드 칩의 외부면 상에서, 상기 발광 다이오드 칩(1)은 솔더링에 의해 전기적으로 전도력 있고 그리고 기계적으로 전기적 커넥션 층(7)과 연결된 전기적 연결 패드(미도시)를 갖는다. 전기적 커넥션 층(7)으로부터 떨어져 있는 다른 사이드 상에서, 상기 발광 다이오드 칩(1)은 전기적 연결 패드(6)를 갖는다. 상기 연결 패드(6)는 발광 다이오드 칩(1)의 발광 다이오드 층 상에 적용되고, 예컨대 포토리소그래피에 의해 구성된 컨택트 층 또는 컨택트 층 시퀀스에 의해 형성된다.
상기 칩 캐리어(20)는 적어도 세라믹, 금속 및 플라스틱 물질 또는 이러한 물질 중 하나로 구성된 물질을 포함한다. 예를 들어, 상기 칩 캐리어는 질화 알루미늄으로 구성된다.
수동소자(100)는 광전자 소자(50)로부터 일정거리 떨어져 상기 캐리어 바디(10) 상에 적용된다. 상기 소자는 SMD 실장에 적합한 소자(100)가 형성되는 방식으로 두 개의 전기적 연결 패드(106)들을 갖는다. SMD는 "표면 실장 소자"를 의미한다. SMD 실장은 SMD 소자들을 예시하며, 통상적으로 실장 부분에 소자가 적용되고, 소자의 전기적 연결 패드들을 실장 부분 상의 연결 패드들에 결합되도록 구성하는 실장을 의미하는 것으로 이해되어야 한다.
도 10에 도시된 단계에서, 절연층(3)은 전기 소자들(50,100)과 캐리어 바 디(10)에 적용된다. 상기 절연층(3)은 바람직하게는 중합액의 스프레이 또는 스핀코팅에 의해 적용된다. 게다가, 예컨대 프린팅 방법, 특히 스크린 프린팅은 유리하게도 상기 절연층(3)을 적용하기 위해 사용될 수 있다.
도 11에 도시된 단계에서, 상기 발광 다이오드 칩(1)의 전기적 연결 패드(6)의 일부 영역이 노출되도록 관통된 제1컷아웃(11) 및 상기 수동소자(100)의 전기적 연결 패드(106)들의 일부 영역 각각이 노출되도록 관통된 제2컷아웃(12)은 상기 절연층(3) 내에 생긴다. 예를 들어, 상기 컷아웃(11,12)들은 리소그래피 과정 또는 레이저 가공에 의해 형성되며, 레이저 가공에 의해 형성되는 것이 더 바람직하다.
그 후, 전기 전도성 물질은 전기적 연결 패드(6,106)들에 연결된 방식으로 절연층에 적용된다. 편의상, 전기 전도성 물질은 상기 컷아웃(11,12)들을 채우고 상기 절연층(3)을 덮는 방식으로 적용된다. 이는 도 12에 도시된 바와 같이, 전기 전도체 트랙 구조(14)를 형성하는 데 적용된다.
상기 전기 전도성 물질은 예를 들어 적어도 하나의 금속을 포함하거나 금속으로 구성된다. 이는 예를 들어 금속층의 형태로 적용된다. 이는 예를 들어 증기증착법 또는 스퍼터링에 의해 이루어진다. 상기 금속층은 그 후에 구성되며, 이는 예를 들어 포토리소그래피에 의해 달성될 수 있다.
다른 실시예에서는, 예를 들어, 100nm 두께의 상당히 얇은 금속층은 전 영역에 걸쳐 상기 절연층(3)에 적용될 수 있다. 상기 전도체 트랙 구조(14)를 형성하는 데 제공되는 영역에서, 상기 금속 층은 선택적으로 전해적으로 강화되고, 그리고 그 후에 비강화된 영역이 제거될 때까지 식각된다. 이는 포토테크놀로지에 의해 상 기 금속 층에 포토레지스트 층을 적용함으로서 행해지며, 전도체 트랙 구조(14)에 대해 제공된 영역들에서 컷아웃이 형성된다(미도시).
상기 포토레지스트 층 내에 컷아웃이 형성된 영역에서, 이전에 적용된 금속 층은 전착에 의해 강화된다. 이는 유리하게도 상기 금속 층이 전 영역에 걸쳐 이전에 적용된 금속 층보다 전해 강화 층이 더 두꺼운 방식으로 달성된다. 예를 들어, 상기 전해 강화 영역 내에 금속 층의 두께는 수 마이크로미터일 수 있다. 그 후, 포토레지스트 층은 제거되어 식각 과정은 완성되며, 특히 전해 강화 영역 내에 금속층이 제거됨으로써 완성된다. 대조적으로, 상기 전해 강화 영역들내에서, 상기 금속 층은 두꺼운 두께 때문에 오직 부분적으로 제거되고, 그 결과 이 영역들에는 전기 전도체 트랙 구조(14)가 형성된다.
다른 실시예에서는, 구조적 형태 면에서 전기 전도체 트랙 구조가 직접 절연층(3)에 적용되는 것은 가능하다. 예를 들어, 이는 프린팅 방법, 특히 스크린 프린팅 방법을 사용할 수 있다.
예를 들어, 금속에 대한 다른 실시예로서, 상기 발광 다이오드 칩(1)에 의해 방출되는 전자기 복사를 투과시키는 투명 전기 전도성 물질을 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 투명전극(ITO:indium tin oxide)과 같은 투명 전도성 산화물(TCO:ansparent conductive oxide)은 이러한 유형의 전기 전도성 투명 물질로서 특히 적합하다. 다른 실시예에서는, 예컨대 투명 전기 전도성 플라스틱 층이 사용된다. 상기 전기 전도성 투명 물질은 바람직하게는 증기 증착, 프린팅, 스프레이 또는 스핀코팅에 의해 적용된다.
도 12를 보면, 임의의 다음 단계 내에서 전기 전도체 트랙 구조(14)의 형성 이후, 도 13을 보면, 전기 절연 커버 층(15)은 상기 전도체 트랙 구조에 적용될 수 있다. 상기 절연 커버 층(15)은 바람직하게는 플라스틱 층, 예컨대 레지스트 층이다. 이는 전위차가 없는 면을 만들도록 특히 전도체 트랙 구조(14)를 덮는다.
도 10에 대해 전술한 바와 같이 상기 절연층(3)에 적용된 다양한 실시예는 도 14에 도시되어 있다. 이 경우, 전기 절연층은 캐리어 바디(10)에 적용되기 전에 미리 제조된다. 예를 들어, 이는 그 후에 소자들 및 캐리어 바디(10)에 적용되는 플렉서블 필름 형태로 제공된다. 상기 필름은 라미네이션 또는 접착 본딩, 예를 들어 접착제를 사용함으로써 적용될 수 있다. 나머지 단계는, 전술한 바와 동일한 방식으로 수행될 수 있다.
상기 절연층(3)에 적용된 다양한 실시예는 도 15 내지 도 18에 대해 도시된 방법의 예시적인 실시예의 설명에 포함되어 아래에서 설명된다.
도 8 내지 도 14에 관해 앞서 설명된 방법과는 대조적으로, 두 개의 커넥션 영역(7,8)들을 갖는 캐리어 바디(10)가 제공된다. 전기 커넥션 영역(7,8)들은 전기적으로 서로 절연되어 있다. 상기 커넥션 영역들은 금속 층들에 의해 형성되며, 예를 들어, 상기 캐리어 바디(10)의 기본 바디 상에 적용된다. 상기 캐리어 바디(10)는 예를 들어 PCB(printed circuit board), 특히 MCPCB일 수 있다.
발광 다이오드 칩(1)은 제1 커넥션 영역(7) 상에 적용되며 전기적으로 도전성으로 상기 커넥션 영역(7)에 연결되고, 예를 들어 솔더 또는 전기 전도성 접착제에 의해 솔더링 또는 접착 본딩에 의한 상기 커넥션 영역을 마주하는 발광 다이오 드 칩의 영역에 적용됨으로써 이루어진다. 상기 커넥션 영역(7)으로부터 떨어진 상기 발광 다이오드 칩(1)의 사이드 상에는, 전기 연결 패드(6)를 갖는다. 상기 발광 다이오드 칩(1)은 상기 캐리어 바디(1) 상에 적용된 광전자 소자의 예시이다.
다른 실시예에서는, 상기 광전자 소자는 적절한 경우 도 6에 도시된 제2발광 다이오드 칩(2)과 함께 상기 발광 다이오드 칩(1)이 실장되고, 캡슐화되는 하우징을 가질 수도 있다. 상기 하우징은 예를 들어 SMD 실장에 적합할 수 있다.
도 15 내지 도 21은 헤드라이트의 서로 다른 제조 단계 동안 도 6에 도시된 파선을 따라 도시된 헤드라이트의 일부의 예시에 해당한다. 도 21에 도시된 단면도는 완성된 헤드라이트에 대한 부분의 예시에 해당한다.
도 16을 보면, 유기성분, 무기성분을 모두 포함하는 전구체 층(9)은 캐리어 바디(10)에 적용되며, 상기 소자들은 캐리어 바디 상에 적용된다. 상기 전구체 층은 예를 들어 졸-겔 방법(sol-gel method), 증기 증착, 스퍼터링, 스프레이 또는 부유물의 스핀코팅에 의해 적용된다.
상기 전구체 층은 그 후에 제1 온도 처리를 받는다. 이 경우, 중성 분위기 또는 약간 산소가 포함된 분위기 내에서 바람직하게는 대략 4시간~8시간 동안 대략 200℃~400℃(T1)의 온도로 유지된다. 예를 들어, 낮은 산소 부분압을 갖는 순수한 질소 분위기 또는 중성 분위기는 이러한 목적에 적합하다. 상기 제1 온도처리 동안, 상기 전구체 층(9)의 유기성분은 제거되며, 이는 도 17의 화살표(18)에 의해 나타난다.
도 18에 개략적으로 도시된 바와 같이, 합성 층(resultant layer)은 절연층(3)을 형성하기 위해 그 후에 제2 온도 처리에 의해 치밀하게 된다. 상기 제2 온도 처리는 바람직하게는 대략 4시간~5시간 동안 대략 300℃~500℃(T2)의 온도에서 달성되는 신터링(sintering)을 포함한다. 상기 제2 온도 처리는 바람직하게는 환원 분위기 또는 산화 분위기 하에서 수행된다. 특히 유리 층들은 이러한 방법에 의해 제조될 수 있다.
도 19를 보면, 제조된 상기 절연층(3)은 그 후에 전기 연결 패드(6)들의 부분 영역들 또는 캐리어 바디(8)의 전기 커넥션 영역들을 노출하도록 컷아웃(11,12)들을 제공한다. 그 후, 도 20을 보면, 전도체 트랙 구조(14)를 형성하는 전기 전도성 물질은 상기 절연층(3)에 적용된다. 그 후, 도 21에 도시된 바와 같이, 절연 커버 층(15)은 상기 전기 전도성 트랙 구조(14)에 임의적으로 적용된다.
상기 커버 층(15)은 상기 절연층(3)의 제조과 유사한 방식으로 제조될 수 있다. 커버 층은 특히 유리를 포함하거나 또는 유리로 구성될 수 있다. 이 경우, 도 16 내지 도 18에 관해 전술한 방법 단계들은 바람직하게는 처음에는 절연층(3)을 제조하기 위해 수행되며, 그리고 상기 커버 층(15)을 형성하기 위해 전도체 트랙 구조(14)의 적용 후에 되풀이된다.
전기 절연 층 및 전기 전도성 층의 적용을 여러 번 반복함으로써, 다중층의 전도체 트랙 구조를 달성할 수 있다. 복수의 전기 소자들의 복잡한 상호 커넥션이 제한된 공간에서 실행된다면 특히 유리하다.
설명된 방법 및 광전자 헤드라이트에서는, 상기 절연층 및/또는 절연 커버 층은 발광 변환 물질을 포함할 수 있다. 후자는 예를 들어 파우더의 형태로 적어도 하나의 형광체로서 존재한다. 적절한 발광 변환 물질은 LED에 적용되는 것으로 알려진 모든 컨버터이다.
컨버터에 적합한 형광체 및 형광체 혼합물의 예시는 다음과 같다:
-예컨대 DE 10036940 및 그의 종래 기술에 개시된 클로로금산규산염(chlorosilicates),
-예컨대 WO 2000/33390 및 그의 종래 기술에 개시된 오르토규산염(orthosilicates), 황화물, 티오메탈(thiometal), 바나듐산염,
-예컨대 US 6,616,862 및 그의 종래 기술에 개시된 알루미산염, 산화물, 할로포스페이트,
-예컨대 DE 10147040 및 그의 종래 기술에 개시된 질화물, 시온산(siones), 시알론(sialones),
-예컨대 US 2004-062699 및 그의 종래 기술에 개시된 YAG:Ce와 알칼리토금속 요소와 같은 희토류 석류석.
본 발명은 전술한 실시예를 기반으로 한 본 발명의 설명에 제한되지 않는다. 오히려, 본 발명은 임의의 새로운 특성과 특성들의 결합을 포함하며, 특히 청구항 내에 임의의 특성들의 결합을 포함하며, 이는 비록 상기 특성 또는 이 조합 자체가 청구의 범위 또는 실시예에서 명시되어 있지 않더라도 마찬가지이다.

Claims (18)

  1. 전자기 복사(radiation)를 방출하는 광전자(optoelectronic) 헤드라이트로서,
    상기 광전자 헤드라이트는 적어도 두 개의 방출 영역들을 갖는 발광 다이오드 칩을 포함하고,
    상기 방출 영역들은 서로 독립적으로 구동될 수 있고, 상기 방출 영역들과 관련된 메인 확장 평면의 평면도 관점에서 서로 다른 모양으로 형성되거나, 서로 다른 사이즈이거나, 90°와는 다른 적어도 하나의 각도를 포함한 모양을 가지고, 서로 다른 배향성을 가지며, 상기 방출 영역들은 서로 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 광전자 헤드라이트.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 메인 확장 평면의 평면도 관점에서 상기 방출 영역들 중 적어도 하나의 모양은, 90°와는 다른 적어도 하나의 각도를 포함하는 것을 특징으로 하는 광전자 헤드라이트.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 메인 확장 평면의 평면도 관점에서 상기 방출 영역들 중 적어도 하나의 모양은, 예각 또는 둔각을 가진 코너를 갖는 것을 특징으로 하는 광전자 헤드라이트.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 메인 확장 평면의 평면도 관점에서 상기 방출 영역들 중 적어도 하나의 모양은 우각(reflex angle)을 가진 굴곡부를 갖는 것을 특징으로 하는 광전자 헤드라이트.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 메인 확장 평면의 평면도 관점에서 상기 방출 영역들 중 적어도 하나의 모양은 비대칭적인 것을 특징으로 하는 광전자 헤드라이트.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    인접한 방출 영역들은 서로 100㎛이하의 거리에 있는 것을 특징으로 하는 광전자 헤드라이트.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 발광 다이오드 칩 또는 발광 다이오드 칩들은 캐리어 바디 상에 위치하고, 또한 전도체 트랙 구조가 형성된 전기 절연층에 의해 상기 캐리어 바디와 함께 덮어지며,
    상기 방출 영역들 각각은 상기 전도체 트랙 구조와 연결된 적어도 하나의 전기 연결 패드를 갖는 것을 특징으로 하는 광전자 헤드라이트.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 발광 다이오드 칩 또는 발광 다이오드 칩들에 추가로, 상기 캐리어 바디 상에 전기 소자가 위치되며, 상기 전기 소자는 상기 전도체 트랙 구조를 통해 상기 방출 영역들의 적어도 하나의 연결 패드와 전기적으로 도전되게 연결된 적어도 하나의 전기 연결 패드를 갖는 것을 특징으로 하는 광전자 헤드라이트.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 전자 소자는 수동 소자 또는 집적 회로인 것을 특징으로 하는 광전자 헤드라이트.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 전자 소자는 SMD(surface mountable device; 표면 실장 소자) 실장을 위한 것임을 특징으로 하는 광전자 헤드라이트.
  11. 제7항에 있어서,
    적어도 하나의 방출 영역의 상기 연결 패드는 상기 전도체 트랙 구조를 통해 상기 캐리어 바디의 커넥션 영역에 전기적으로 도전되게 연결된 것을 특징으로 하는 광전자 헤드라이트.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 절연층은 발광 변환 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 광전자 헤드라이트.
  13. 제7항에 있어서,
    상기 발광 다이오드 칩 또는 발광 다이오드 칩들은 칩 캐리어 상에 실장되며, 상기 칩 캐리어는 상기 캐리어 바디 상에 적용되는 것을 특징으로 하는 광전자 헤드라이트.
  14. 전자기 복사를 방출하는 광전자 헤드라이트의 제조방법으로서,
    캐리어 바디, 및 서로 독립적으로 구동할 수 있고 서로 이격되어 있는 적어도 두 개의 방출 영역들을 갖는 적어도 하나의 발광 다이오드 칩을 제공하는 단계로서, 상기 방출 영역들과 관련된 메인 확장 평면의 평면도 관점에서, 상기 방출 영역들은 서로 다른 모양으로 형성되거나, 모양이 동일한 경우에는 서로 다른 사이즈이거나 서로 다른 배향성을 가지며, 각 방출 영역은 적어도 하나의 전기 연결 패드를 갖는 것인, 상기 적어도 하나의 발광 다이오드 칩을 제공하는 단계;
    상기 캐리어 바디 상에 상기 발광 다이오드 칩을 적용하는 단계;
    상기 발광 다이오드 칩 및 상기 캐리어 바디에 절연층을 적용하는 단계;
    상기 방출 영역들의 적어도 하나의 전기 연결 패드를 노출하기 위해 상기 절연층 내에 컷아웃(cutouts)을 형성하는 단계;
    전도체 트랙 구조를 형성하기 위해 상기 전기 연결 패드에게 연결하는 식으로 전기 전도성 물질을 상기 절연층에 적용하는 단계
    를 포함하는 광전자 헤드라이트의 제조방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 절연층이 적용되기 전에 상기 캐리어 바디 상에 적어도 하나의 전기 소자를 적용하는 단계;
    상기 전기 소자를 덮는 식으로 상기 절연층을 적용하는 단계;
    상기 전기 소자의 전기 연결 패드를 노출하기 위해 상기 절연층에 컷아웃을 형성하는 단계;
    전기 전도성 물질이 상기 전기 소자의 전기 연결 패드에 연결되는 방식으로, 전도체 트랙 구조를 형성하기 위해 전기 전도성 물질을 상기 절연층에 적용하는 단계
    를 더 포함하는 광전자 헤드라이트의 제조방법.
  16. 전자기 복사를 방출하는 발광 다이오드 칩으로서,
    상기 발광 다이오드 칩은 서로 독립적으로 구동될 수 있는 적어도 두 개의 방출 영역들을 가지며, 상기 방출 영역들과 관련된 메인 확장 평면의 평면도 관점에서, 상기 방출 영역들은 서로 다른 모양으로 형성되거나, 모양이 동일한 경우에는 서로 다른 사이즈 또는 서로 다른 배향성을 가지며, 상기 방출 영역들은 서로 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 칩.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 메인 확장 평면의 평면도 관점에서 상기 방출 영역들 중 적어도 하나의 모양은 90°와는 다른 적어도 하나의 각도를 포함하거나, 예각 또는 둔각을 갖는 코너를 갖거나, 우각을 가진 굴곡부를 갖거나, 비대칭적인 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 칩.
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