KR101675008B1 - 광전자 모듈 그리고 광전자 모듈을 제조하기 위한 방법 - Google Patents

광전자 모듈 그리고 광전자 모듈을 제조하기 위한 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 방사선을 방출하는 반도체 소자(1), 전기 소자(2) 및 캐리어 기판(3)을 구비하는 광전자 모듈과 관련이 있다. 캐리어 기판(3)은 상부 면(31) 및 하부 면(33)을 가지며, 이 경우 하부 면(33)에는 제 1 전기 단자들(8)이 배치되어 있고, 상부 면(31)에는 제 2 전기 단자들(5a, 5b, 6a, 6b, 7a, 7b)이 배치되어 있다. 전기 소자(2)는 캐리어 기판(3)의 상부 면(31)에 배치되어 있고, 제 1 전기 단자들(8)에 도전 접속되어 있다. 방사선을 방출하는 반도체 소자(1)는 캐리어 기판(3)으로부터 떨어져서 마주한 상기 전기 소자(2)의 측에 배치되어 있다. 또한, 방사선 방출 반도체 소자(1)는 제 2 전기 단자들(5a, 5b, 6a, 6b, 7a, 7b)에 전기 전도 가능하게 접속된 도체 구조물들(4a, 4b)도 구비한다. 본 발명은 또한 상기와 같은 광전자 모듈을 제조하기 위한 방법과도 관련이 있다.

Description

광전자 모듈 그리고 광전자 모듈을 제조하기 위한 방법 {OPTOELECTRONIC MODULE AND METHOD FOR PRODUCING AN OPTOELECTRONIC MODULE}
본 출원은 독일 특허 출원서 제 10 2009 022 901.9호를 우선권으로 주장하며, 상기 출원서의 공개 내용은 인용 방식에 의해서 본 출원서에 수용된다.
본 발명은 방사선을 방출하는 반도체 소자, 전기 소자 및 캐리어 기판을 구비하는 광전자 모듈 그리고 이와 같은 광전자 모듈을 제조하기 위한 방법에 관한 것이다.
다수의 전기 및/또는 광학 소자를 구비하는 모듈들은 공지되어 있으며, 이 경우 개별 소자들은 예를 들어 캐리어 기판상에 나란히 배치되어 있다. 이때 개별 전기 소자들은 공동의 하우징 안에 배치될 수 있으며, 이 경우에는 상기 전기 및/또는 광학 소자들이 가로로 배치됨으로써 상기 하우징은 모든 소자가 나란히 배치될 수 있을 정도의 크기로 형성된다. 이때 개별 소자들을 조립하기 위해서는 소자들의 유형에 따라 예를 들어 납땜 또는 접착과 같은 상이한 기술들이 적용된다.
본 발명의 과제는 특히 축소된 모듈 크기를 특징으로 하는 개선된 광전자 모듈을 제공하는 것이다. 본 발명의 또 다른 과제는, 특히 절감된 제조 비용을 특징으로 하는 광전자 모듈의 제조 방법을 제시하는 것이다.
상기 과제들은 다른 무엇보다도 특허 청구항 1의 특징들을 갖는 광전자 모듈 그리고 특허 청구항 15의 특징들을 갖는 광전자 모듈의 제조 방법에 의해서 해결된다. 모듈 그리고 상기 모듈을 제조하기 위한 방법의 바람직한 실시 예들 및 선호되는 개선 예들은 종속 청구항들의 대상이다.
본 발명에 따라 방사선을 방출하는 소자, 전기 소자 및 캐리어 기판을 구비하는 광전자 모듈이 제공된다. 상기 캐리어 기판은 상부 면 및 하부 면을 가지며, 이 경우 하부 면에는 제 1 전기 단자들이 배치되어 있고, 상부 면에는 제 2 전기 단자들이 배치되어 있다. 상기 전기 소자는 캐리어 기판의 상부 면에 배치되어 있고, 제 1 전기 단자들에 전기 전도 가능하게 접속되어 있다. 상기 방사선을 방출하는 반도체 소자는 캐리어 기판을 등지는 상기 전기 소자의 측에 배치되어 있고, 제 2 전기 단자들에 전기 전도 가능하게 접속된 도체 구조물들을 구비한다.
따라서, 상기 방사선을 방출하는 반도체 소자 및 전기 소자는 캐리어 기판상에 나란히 장착되지 않는다. 특히 상기 방사선을 방출하는 반도체 소자 및 전기 소자는 상기 전기 소자가 상기 방사선을 방출하는 반도체 소자 아래에 있도록 서로 상대적으로 배치되어 있다. 특히 상기 전기 소자는 방사선을 방출하는 반도체 소자와 캐리어 기판 사이에 배치되어 있다. 다시 말하자면, 상기 전기 소자 및 방사선을 방출하는 반도체 소자는 위·아래로 겹쳐져서 소위 하나의 스택을 형성한다.
그럼으로써 바람직하게는 모듈의 크기가 줄어들 수 있다. 특히 모듈의 가로 방향 확장이 줄어든다. '가로 방향 확장'이란 특히 모듈의 베이스 면으로 이해될 수 있다.
방사선을 방출하는 반도체 소자는 바람직하게 전기 소자에 대하여 중앙에 배치되어 있다. 상기 전기 소자 및 방사선 방출 반도체 소자는 바람직하게 각각 하나의 수직 중심축을 가지며, 상기 중심축은 바람직하게 직접 위·아래로 겹쳐서 배치되어 있다. 특히 바람직하게 상기 전기 소자 및 방사선 방출 반도체 소자는 공동의 수직 중심축을 갖는다.
이 경우 모듈의 크기, 특히 모듈의 베이스 면은 상기 전기 소자 및/또는 방사선 방출 소자들의 개수와 무관한데, 그 이유는 상기 소자들이 위·아래로 적층되어 있기 때문이다.
바람직하게 모듈의 크기는 전기 소자의 조립 면 외부에서 캐리어 기판의 상부 면에 예를 들어 납땜 콘택들을 갖는 자유 면이 존재하도록 형성된다. 상기 콘택들은 예를 들어 방사선 방출 반도체 소자를 위한 제 2 전기 단자들로서 그리고/또는 추가의 전기 소자를 위한 추가의 전기 단자들로서 이용된다.
상기 캐리어 기판의 상부 면은 바람직하게 2개 이상의 제 2 단자, 바람직하게는 6개의 제 2 단자를 갖고, 하부 면은 12개 이상의 제 1 단자, 예를 들어 18개의 제 1 단자를 갖는다.
상기와 같은 스택의 소자 개수는 2개로 제한되지 않는다. 예를 들면 다수의 방사선 방출 반도체 소자들이 전기 소자 상에 위·아래로 겹쳐서 배치될 수 있다. 이 경우 각각 하나의 방사선 방출 반도체 소자는 추가의 방사선 방출 반도체 소자의 중앙에 배치되며, 이 경우 방사선 방출 반도체 소자들로 이루어진 스택은 재차 전기 소자의 중앙에 배치된다. 이때 전기 소자는 캐리어 기판상에 장착된다.
광전자 모듈의 한 바람직한 실시 예에서 캐리어 기판은 회로 기판이고, 방사선 방출 반도체 소자는 LED이며, 그리고 전기 소자는 LED를 트리거링 하기 위한 IC이다.
이 경우 IC(integrated circuit), 다시 말해 집적 회로는 예를 들어 저항들 또는 커패시터들과 같은 액티브 또는 패시브 소자들을 구비할 수 있다. 이때 상기 액티브 및/또는 패시브 소자들은 특히 LED를 트리거링 하기에 적합하다.
방사선 방출 반도체 소자는 바람직하게 조립 면을 가지며, 이와 같은 조립 면에 의해서 방사선 방출 반도체 소자가 전기 소자 상에 배치된다. 또한, 상기 방사선 방출 반도체 소자는 바람직하게 상기 조립 면에 마주 놓인 방사선 방출 면을 가지며, 방사선 방출 반도체 소자에 의해서 방출되는 방사선이 상기 방사선 방출 면으로부터 외부로, 바람직하게는 모듈을 벗어난다.
캐리어 기판은 또한 하우징일 수 있으며, 이와 같은 하우징 내에서 상기 스택이 방사선 방출 반도체 소자 및 전기 소자를 구비하여 배치되어 있다.
도체 구조물들은 바람직하게 방사선 방출 반도체 소자로부터 외부로 돌출하는 전기 전도성 웨브들(web)이다.
바람직하게 상기 전기 전도성 웨브들은 각각 방사선 방출 반도체 소자의 한 측면에서 외부로 돌출한다. 특히 바람직하게 상기 전기 전도성 웨브들은 이들이 방사선 방출 반도체 소자로부터 캐리어 기판의 방향으로 휘어지도록 형성된다.
웨브들은 특히 바람직하게는 이들이 국부적으로 캐리어 기판의 상부 면에 대하여 평행하게 뻗도록 방사선 방출 반도체 소자로부터 뻗어나온다. 바람직하게 상기 전기 전도성 웨브들은 캐리어 기판의 방향으로 구부러진 형태의 만곡부를 갖는다. 바람직하게 상기 방사선 방출 반도체 소자는 상기 휘어진 웨브들에 의해 캐리어 기판상에서 제 2 전기 단자들과 전기 전도 가능하게 접속된다.
광전자 모듈의 한 바람직한 실시 예에서 상기 전기 전도성 웨브들은 L자 모양으로 형성된다. 특히 상기 전기 전도성 웨브들은 거꾸로 서있는 L자로 형성되고, 캐리어 기판상에 배치된다. 그럼으로써, 상기 웨브들을 통해서는 방사선 방출 반도체 소자, 특히 방사선 방출 반도체 소자의 측면과 캐리어 기판의 제 2 전기 단자들 사이에 전기 접속이 이루어질 수 있다.
추가의 한 바람직한 실시 예에서 상기 전기 전도성 웨브들은 Z자 모양으로 형성된다. 그럼으로써, 예를 들어 상기 전기 전도성 웨브들의 부분 영역들은 캐리어 기판의 제 2 전기 단자들 상에서 방사선 방출 반도체 소자로부터 멀어지는 방향으로 뻗게 된다.
광전자 모듈의 추가의 한 바람직한 실시 예에서 전기 전도성 웨브들은 J자 모양으로 구현된다. 이 경우에도 상기 전기 전도성 웨브들의 부분 영역들은 캐리어 기판의 제 2 전기 단자들 상에서 뻗으며, 이때 상기 전기 전도성 웨브들은 방사선 방출 반도체 소자를 향한 방향으로 뻗는다.
바람직한 전기 전도성 웨브들은 금속 웨브이다. 금속 웨브들이 예를 들어 본딩 와이어들에 비해 더 안정적인 특성들을 가짐으로써, 방사선 방출 반도체 소자의 안정적인 전기 콘택팅에 도달할 수 있다.
광전자 모듈의 추가의 한 바람직한 실시 예에서 제 1 전기 단자들은 관통 콘택팅 결합부에 의해서 캐리어 기판을 통과한다. 특히 관통 콘택팅 결합부는 캐리어 기판의 상부 면으로부터 하부 면으로 뻗는다. 따라서, 전기 소자는 캐리어 기판의 하부 면에서 관통 콘택팅 결합부를 통해서 그리고 제 1 단자들을 통해서 전기적으로 콘택팅 될 수 있다. 따라서, 바람직하게는 소형화된 모듈 크기가 가능해진다.
추가의 한 바람직한 실시 예에서 모듈은 표면에 장착 가능한 모듈이다.
표면에 장착 가능한 모듈들(SMD: surface mounted device)이 하부 면에 바람직하게 납땜 가능한 접속 면, 특히 제 1 전기 단자들을 가짐으로써, 결과적으로 상기 모듈들은 예를 들어 외부 고정 소자들 상에 직접 납땜 될 수 있다.
추가의 한 바람직한 실시 예에서 캐리어 기판은 전기 소자가 배치되고 높이(H)를 갖는 공동부를 가지며, 이 경우 상기 공동부의 높이(H)는 전기 소자의 높이(h1)보다 더 높다. 전기 소자가 캐스팅 재료에 의해 둘러싸임으로써, 결과적으로 상기 전기 소자의 높이(h1)와 상기 전기 소자 위에 있는 캐스팅 재료의 높이(h2)를 합친 높이가 공동부의 높이(H)에 상응하게 된다. 이때 방사선을 방출하는 반도체 소자는 바람직하게 캐스팅 재료상에 배치된다.
이 경우에는 전기 소자와 방사선 방출 반도체 소자 사이에 캐스팅 재료가 배치된다. 따라서, 상기 방사선 방출 반도체 소자는 전기 소자 상에 직접 배치되지 않는다.
바람직하게 캐스팅 재료는 캐리어 기판의 공동부를 평탄하게 채운다. 특히 캐스팅 재료에 의해서는 캐리어 기판의 평탄한 면이 형성되고, 추후에 상기 캐리어 기판상에 방사선 방출 반도체 소자가 장착될 수 있다. 전기 소자는 바람직하게 완전히 공동부 안에 배치된다.
한 바람직한 실시 예에서 모듈은 추가로 하우징을 구비하고, 상기 하우징 내에는 캐리어 기판, 전기 소자 및 방사선 방출 소자가 배치되며, 이 경우 상기 하우징은 방사선을 흡수하는 입자를 포함한다.
하우징 안에 있는 방사선 흡수 입자에 의해서는 예를 들어 바람직하게 외래 광선(extraneous light) 작용, 예컨대 태양열 방출이 줄어들 수 있다. 외래 광선 입사에 의해서는, 방사선 방출 소자의 방사선 배출 측에서 그리고 모듈의 방출 면에서 반사되는 외래 광선에 의해 선명도가 불충분하게 나타난다. 바람직하게는 방사선을 흡수하는 입자에 의해서 상기와 같은 선명도의 결함이 피해질 수 있다.
추가의 한 바람직한 실시 예에서 모듈은 추가로 캐스팅을 구비하며, 상기 캐스팅은 방사선 방출 소자를 둘러싸고, 방사선을 흡수하는 추가의 입자를 포함한다. 그럼으로써 바람직하지 않은 외래 광선 작용, 특히 상기 작용으로부터 야기되는 선명도 결함이 바람직하게 더욱 줄어들 수 있다.
추가의 한 바람직한 실시 예에서 캐리어 기판은 다층-기판으로 형성된다. 다층-기판이란 특히 적어도 두 개의 다양한 층으로 구성된 기판으로 이해할 수 있다. 상기 층들은 예를 들어 재료 조성이 서로 상이하다. 그럼으로써, 적용 방식에 따라 상이한 특성들을 갖춘 영역들을 갖는 캐리어 기판이 얻어질 수 있다.
추가의 한 바람직한 실시 예에서는 추가의 전기 소자들이 캐리어 기판의 상부 면에 배치되고, 캐리어 기판의 하부 면에서 제 1 전기 단자들에 전기 전도 가능하게 접속되며, 이 경우 추가의 방사선 방출 소자들은 각각 기판을 등지는 한 전기 소자의 측에 배치되고, 상기 추가의 방사선 방출 소자들은 캐리어 기판의 상부 면에서 추가의 제 2 전기 단자들에 전기 전도 가능하게 접속된다.
이처럼 모듈의 원하는 적용 예에 따라 다수의 전기 소자 및 다수의 방사선 방출 반도체 소자가 사용될 수 있으며, 이 경우 상기 전기 소자들은 각각 방사선 방출 반도체 소자를 트리거링 하기 위하여 제공된다. 상기 방사선 방출 소자들은 각각 하나의 전기 소자 상에 배치되어 있다. 따라서, 캐리어 기판상에는 각각 적어도 하나의 방사선 방출 소자 및 전기 소자를 구비하는 다수의 스택이 배치된다. 개별 소자들의 적층 배열 방식에 의해서는 특히 바람직하게 방사선 방출 반도체 소자들의 상호 간격이 최소로 될 수 있다. 또한, 다수의 전기 소자들 및 다수의 방사선 방출 소자들은 공간 절약 방식으로 캐리어 기판상에 배치될 수 있다. 바람직하게는 소형화된 모듈 크기에 도달할 수 있다.
더 나아가서는 광전자 모듈을 제조하기 위한 방법이 제시된다. 상기 방법에 의해서는 특히 전술된 실시 예들 중에 한 실시 예와 관련하여 개시된 것과 같은 모듈이 제조될 수 있다. 다시 말해서, 상기 모듈과 관련하여 개시된 모든 특징은 본 발명에 따른 방법에 대해서도 적용되며, 그 역도 역시 가능하다.
본 발명에 따른 방법의 적어도 한 실시 예에 따르면, 전기 소자는 캐리어 기판의 상부 면에 장착되며, 이 경우 상기 캐리어 기판은 하부 면에 제 1 전기 단자들을 그리고 상부 면에 제 2 전기 단자들을 구비한다. 상기 전기 소자는 제 1 전기 단자들에 전기 전도 가능하게 접속된다. 그 다음에 이어서 방사선 방출 반도체 소자가 캐리어 기판을 등지는 상기 전기 소자의 측에 배치되도록 장착된다. 또한, 상기 방사선 방출 소자의 도체 구조물들이 캐리어 기판의 제 2 전기 단자들에 전기 전도 가능하게 접속된다.
본 발명의 방법에 따르면 방사선 방출 소자가 전기 소자 상에 배치됨으로써, 소자 스택, 특히 하나의 스택이 만들어진다. 이와 같은 모듈의 제조는 특히 경제적이고 간단한 제조 방법을 특징으로 한다. 따라서, 바람직하게는 모듈의 비용 최적화된 제조가 성취될 수 있다.
광전자 모듈 그리고 상기 광전자 모듈을 제조하기 위한 방법의 추가의 특징들, 장점들, 바람직한 실시 예들 및 합목적성은 아래에서 도 1 내지 도 6과 관련하여 설명된 실시 예들로부터 드러난다.
도 1은 본 발명에 따른 광전자 모듈의 한 실시 예를 도시한 개략적인 횡단면도이고,
도 2a 내지 도 2c는 각각 제조 공정 동안의 광전자 모듈의 한 실시 예를 도시한 개략도이며, 그리고
도 3 내지 도 6은 각각 본 발명에 따른 광전자 모듈의 한 실시 예를 도시한 개략적인 횡단면도이다.
동일한 또는 동일하게 작용을 하는 구성 부품들에는 각각 동일한 도면 부호가 제공되었다. 도면에 도시된 구성 부품들 그리고 상기 구성 부품들 상호 간의 크기 비율은 정확한 척도로 간주 될 수 없다.
도 1에는 전기 소자(2), 캐리어 몸체(3) 및 방사선을 방출하는 반도체 소자(1)를 구비하는 광전자 모듈의 개략적인 횡단면도가 도시되어 있다. 캐리어 기판(3)은 하부 면(33)에 제 1 전기 단자들을 구비하고, 상부 면(31)에 제 2 전기 단자들을 구비한다. 전기 소자(2)는 캐리어 기판(3)의 상부 면(31)에 배치되어 있고, 캐리어 기판(3)의 제 1 전기 단자들에 전기 전도 가능하게 접속된다. 캐리어 기판(3)을 등지는 상기 전기 소자(2)의 측에는 방사선을 방출하는 반도체 소자(1)가 배치되어 있다. 방사선 방출 반도체 소자(1)는 예를 들어 접착 촉진 층 또는 접착 층(9)에 의해서 전기 소자(2) 상에 고정될 수 있다. 대안적으로 상기 방사선 방출 반도체 소자(1)는 납땜 공정에 의해서 전기 소자(2) 상에 고정될 수 있다.
따라서, 전기 소자(2) 및 방사선 방출 반도체 소자(1)는 위·아래로, 특히 적층 배치되어 있다. 바람직하게 방사선 방출 반도체 소자(1)는 전기 소자(2)의 중앙에 배치되어 있다. 바람직하게는 방사선 방출 반도체 소자(1)의 베이스 면이 전기 소자(2)의 베이스 면과 거의 일치함으로써, 결과적으로 방사선 방출 반도체 소자(1)는 스택에 대한 평면도 상으로 볼 때 가로 방향으로 전기 소자(2)를 초과하지 않는다.
방사선 방출 반도체 소자(1)는 바람직하게 조립 측을 가지며, 상기 조립 측은 전기 소자(2) 쪽을 향하고 있다. 상기 조립 측에 마주 놓인 측에는 바람직하게 상기 방사선 방출 소자의 방사선 배출 측이 존재한다. 방사선 방출 반도체 소자(1)에 의해서 방출되는 방사선은 주로 바람직하게 방사선 배출 측에서 반도체 소자(1)로부터 외부로 배출된다.
방사선 방출 반도체 소자(1)는 또한 캐리어 기판(3)의 제 2 전기 단자들에 전기 전도 가능하게 접속된 도체 구조물들(4a, 4b)을 구비한다. 바람직하게 상기 도체 구조물(4a, 4b)은 방사선 방출 반도체 소자(1)의 측면에 배치된다.
도 1의 실시 예에서 도체 구조물들(4a, 4b)은 Z자 모양으로 형성된다. 특히 도체 구조물들(4a, 4b)은 방사선 방출 반도체 소자(1)의 측면으로부터 수직으로 인출된 후에 국부적으로 캐리어 기판(1)의 상부 면(31)에 대하여 평행하게 뻗으며, 그 다음에 이어서 캐리어 기판(3)의 방향으로 만곡부를 갖는다. 특히 상기 도체 구조물들(4a, 4b)의 만곡부는 캐리어 기판(3)의 방향으로 그리고 캐리어 기판(3)까지 뻗는다. 캐리어 기판(3) 상에 도체 구조물들(4a, 4b)이 추가의 만곡부를 가짐으로써, 결과적으로 상기 도체 구조물들(4a, 4b)은 상부 면(31)에서 뻗게 된다. 특히 도체 구조물들(4a, 4b)은 국부적으로 제 2 전기 단자에 직접 접촉된다. 도체 구조물들(4a, 4b)은 바람직하게 캐리어 기판(3)의 상부 면(31)에서는 방사선 방출 반도체 소자(1)로부터 멀어지는 방향으로 뻗는다.
캐리어 기판(3)은 바람직하게는 회로 기판이며, 상기 회로 기판상에서는 전기 소자(2)를 하부 면(33)에 전기적으로 콘택팅 하기 위하여 제 1 전기 단자들이 뻗고, 그리고 방사선 방출 소자(1)를 상부 면(31)에 전기적으로 콘택팅 하기 위하여 제 2 전기 단자들, 예를 들어 도체 트랙이 뻗는다.
방사선 방출 반도체 소자(1)는 바람직하게 LED이거나 또는 LED-칩이다. 대안적으로 상기 방사선 방출 반도체 소자(1)는 LED-하우징 안에 배치된 반도체 층 구조물을 가질 수 있으며, 상기 반도체 층 구조물은 방사선을 방출하는 특성들, 다시 말하자면 특히 활성층을 갖는다. 또한, LED-하우징 안에 캐스팅 재료가 주입될 수 있음으로써, 결과적으로 반도체 층 스택은 예를 들어 에폭시수지로 주조된다. 따라서, 방사선 방출 반도체 소자(1)는 LED-칩 또는 LED로서 형성될 수 있을 뿐만 아니라, 특히 LED-패키지로서도 형성될 수 있다.
바람직하게 상기 LED-패키지는 3개의 LED-칩을 구비한다. 특히 바람직하게 상기 3개의 LED-칩들은 RGB-LED들이다. 이와 같은 구절이 의미하는 바는, LED-칩들 중에 하나의 칩은 적색 방사선을 방출하고, LED-칩들 중에 하나의 칩은 녹색 방사선을 방출하며, 그리고 LED-칩들 중에 하나의 칩은 청색 방사선을 방출한다는 것이다.
전기 소자(2)는 바람직하게 LED, LED-칩 또는 LED-패키지를 트리거링 하기 위한 IC이다.
소자들, 특히 전기 소자(2) 및 방사선 방출 반도체 소자(1)를 스택 형태로 배열함으로써 바람직하게는 상기와 같은 모듈의 베이스 면이 줄어든다. 특히 상기와 같은 방식으로 소형화된 모듈이 얻어질 수 있다. 특히 상기 모듈의 베이스 면은 방사선 방출 반도체 소자(1)가 필요로 하는 조립 면만큼 줄어드는데, 그 이유는 상기 방사선 방출 반도체 소자가 전기 소자(2) 상에 직접 배치되기 때문이다. 따라서, 바람직하게 소자들이 캐리어 기판(3) 상에서 나란히 배치되는 상황이 피해진다.
도체 구조물들(4a, 4b)은 바람직하게 방사선 방출 반도체 소자(1)로부터 외부로 돌출하는 전기 전도성 웨브들이다. 특히 바람직하게 상기 전기 전도성 웨브들(4a, 4b)은 금속 웨브들이다. 상기 웨브들은 특히 바람직하게 안정적인 특성들을 특징으로 하고, 예를 들어 본딩 와이어들과 같이 유연하게 구부러질 수 없다.
캐리어 기판(3)은 바람직하게 다층-기판으로서 형성된다. 이와 같은 구절이 의미하는 바는, 캐리어 기판(3)이 위·아래로 배치된 2개 이상의 층을 갖는다는 것이다. 따라서, 캐리어 기판(3)은 국부적으로 특별한 요구 조건들에 적응될 수 있다.
바람직하게 상기 모듈은 표면 장착 가능한 모듈이다. 도 1의 모듈은 바람직하게 하부 면(33)에서 외부에 장착되어 전기적으로 접속될 수 있다.
캐리어 기판(3)의 상부 면(31)에는 추가의 전기 소자들이 배치될 수 있고, 상기 추가의 전기 소자들은 캐리어 기판(3)의 하부 면(33)에서 추가의 제 1 전기 단자들과 전기 전도 가능하게 접속될 수 있다(도면에는 도시되어 있지 않음). 이 경우에는 바람직하게 상기 추가의 전기 소자들 상에 추가의 방사선 방출 소자들이 배치된다. 특히 각각 하나의 추가 전기 소자 상에 하나의 추가 방사선 방출 소자가 배치된다. 그에 따라 캐리어 기판(3)의 상부 면(31)에는 적어도 하나의 전기 소자 및 방사선 방출 소자를 구비하는 다수의 스택들이 배치된다. 상기 스택들은 바람직하게 서로 가까이 배치될 수 있다. 따라서, 바람직하게 다수의 스택을 갖는 공간 절약 방식의 모듈이 얻어질 수 있다.
또한, 다수의 방사선 방출 반도체 소자들을 위·아래로 적층하고, 하나의 전기 소자상에 배치할 수 있는 가능성도 존재한다(도면에는 도시되어 있지 않음).
도 2a 내지 도 2c에는 제조 중에 있는 광전자 모듈이 개략도로 도시되어 있다. 도 2a는 특히 캐리어 기판(3) 그리고 상기 캐리어 기판상에 배치된 전기 소자(2)를 구비한 모듈의 개략적인 횡단면도를 보여준다. 도 2b는 도 2a에 따른 모듈의 평면도를 보여준다. 도 2c는 도 2a에 따른 모듈의 저면도를 보여준다.
도 2a에는 상부 면(31) 및 하부 면(33)을 갖는 캐리어 기판(3)이 도시되어 있다. 상부 면(31)에는 제 2 전기 단자들이 배치되어 있다. 상부 면(31)에는 또한 전기 소자(2)도 배치되어 있다. 캐리어 기판(3)의 하부 면(33)은 제 1 전기 단자들을 갖는다.
도 2b에는 캐리어 기판(3)의 상부 면(31)이 평면도로 도시되어 있다. 상부 면(31)은 제 2 전기 단자들(5a, 5b, 6a, 6b, 7a, 7b)을 갖는다. 특히 캐리어 기판(3)은 도 2b에 따른 실시 예에서 여섯 개의 제 2 전기 단자들(5a, 5b, 6a, 6b, 7a, 7b)을 갖는다.
제 2 전기 단자들(5a, 5b, 6a, 6b, 7a, 7b)은 바람직하게 방사선 방출 소자를 전기적으로 콘택팅 하기 위해서 이용된다. 개관을 명확히 할 목적으로 도 2a 내지 도 2c에는 방사선을 방출하는 반도체 소자가 도시되어 있지 않다.
상기 방사선 방출 소자는 바람직하게 LED-패키지, 특히 RGB-LED들이다. 이 경우 예를 들어 적색 방사선을 방출하는 LED-칩은 제 2 단자들(5a, 5b)에 전기 전도 가능하게 콘택팅 되고, 녹색 방사선을 방출하는 LED-칩은 제 2 단자들(6a, 6b)에 전기 전도 가능하게 콘택팅 되며, 그리고 청색 방사선을 방출하는 LED-칩은 제 2 단자들(7a, 7b)에 전기 전도 가능하게 콘택팅 된다.
전기 소자(2)는 특히 IC, 바람직하게는 캡슐형 IC이며, 상기 IC는 방사선을 방출하는 소자, 특히 RGB-LED들을 트리거링 하기에 적합하다.
도 2c에는 도 2b의 실시 예에 따른 캐리어 기판(3)의 하부 면, 다시 말해 전기 소자(2)를 등지는 캐리어 기판(3)의 측이 도시되어 있다. 캐리어 기판(3)의 하부 면에는 제 1 전기 단자들(8)이 배치되어 있다. 상기 제 1 전기 단자들(8)에 의해서는 IC가 캐리어 기판(3)의 하부 면으로부터 전기적으로 접속된다. 특히 상기 하부 면(33)은 18개의 제 1 전기 단자(8)를 갖는다.
도 2a 내지 도 2c에 따른 실시 예에서 캐리어 기판(3)의 하부 면의 제 1 전기 단자들(8)은 캐리어 기판(3)을 통과하는 관통 콘택팅 결합부에 의해서 캐리어 기판(3)의 상부 면(31)에 있는 IC(2)에 전기 전도 가능하게 접속된다.
도 2a 내지 도 2c의 실시 예에 따른 광전자 모듈을 완전하게 하기 위하여 전기 소자(2) 상에, 특히 캐리어 기판(3)을 등지는 전기 소자(2)의 측에는 방사선을 방출하는 반도체 소자, 특히 RGB-LED들이 배치된다(도면에는 도시되어 있지 않음). 상기 LED-칩들은 특히 각각 2개의 제 2 전기 단자들(5a, 5b, 6a, 6b, 7a, 7b)에 전기 전도 가능하게 접속된다.
도 3은 광전자 모듈의 추가의 한 실시 예, 특히 모듈의 개략적인 횡단면도를 보여준다.
도 1에 도시된 실시 예와 달리 전기 전도성 웨브들(4a, 4b)은 J자 모양으로 형성되었다. 특히 상기 전기 전도성 웨브(4a, 4b)는 캐리어 기판(3)의 상부 면(31)에서 방사선 방출 반도체 소자(1)의 방향으로 뻗는다. 따라서, 상기 전기 전도성 웨브들(4a, 4b)의 제 2 만곡부는 도 1에 따른 전기 전도성 웨브들의 제 2 만곡부에 대하여 반대 방향을 향하게 된다.
또한, 방사선을 방출하는 반도체 소자(1)는 도 1에 따른 방사선 방출 소자와 달리 리세스(recess)를 갖는다. 상기 리세스는 특히 방사선 방출 반도체 소자(1)의 조립 측에 존재한다. 상기 리세스 안에는 바람직하게 전기 소자(2)가 배치되어 있다.
또한, 도 1에 따른 실시 예와 달리 방사선 방출 반도체 소자(1)와 전기 소자(2) 사이에는 접착 촉진 층(9)이 배치되어 있지 않다. 접착 촉진 층(9)은 특히 방사선 방출 반도체 소자(1)의 공동부 외부에 존재한다. 따라서, 방사선 방출 반도체 소자(1)와 전기 소자(2) 사이에서는 특히 예를 들어 공기를 함유하는 자유 공간이 형성될 수 있다.
바람직하게 방사선 방출 반도체 소자(1)는 접착 촉진 층, 접착 층(9) 또는 납땜 결합부에 의해서 에지 영역에, 특히 상기 리세스 외부에 장착된다. 예를 들어 방사선 방출 반도체 소자(1)는 에지 영역에서 도체 구조물들(4a, 4b) 상에 장착된다.
도 4에 따른 실시 예는 광전자 모듈의 추가의 한 횡단면도를 보여준다. 도 1에 도시된 실시 예와 달리 전기 전도성 웨브들(4a, 4b)은 L자 형상을 갖는다. 특히 상기 전기 전도성 웨브들(4a, 4b)은 L자 모양으로 형성된다.
바람직하게 전기 전도성 웨브들(4a, 4b)은 회전된 L자로서 캐리어 기판(3) 상에 배치되어 있다. 따라서, 전기 전도성 웨브들(4a, 4b)은 캐리어 기판(3)의 방향으로 향하는 만곡부를 갖게 된다. 전기 전도성 웨브들(4a, 4b)의 제 2 만곡부는 도 4에 따른 실시 예에서는 형성되지 않았다.
도 3 및 도 4에 따른 광전자 모듈들은 추가로 하우징을 구비할 수 있으며, 상기 하우징 내에는 캐리어 기판(3), 전기 소자(2) 그리고 방사선을 방출하는 소자(1)가 배치되어 있고, 상기 하우징은 방사선을 흡수하는 입자를 함유한다(도면에는 도시되어 있지 않음). 또한, 도 3 및 도 4에 따른 광전자 모듈들은 추가로 캐스팅을 구비할 수 있으며, 상기 캐스팅은 방사선을 방출하는 소자를 둘러싸고, 마찬가지로 방사선을 흡수하는 입자를 함유한다(도면에는 도시되어 있지 않음).
도 5에 따른 실시 예는 캐리어 기판(3)이 공동부(32)를 갖는다는 점에서 도 1에 따른 실시 예와 상이하다. 전기 소자(2)는 공동부(32) 안에 배치되어 있고, 캐스팅 재료(10)에 의해서 주조된다.
캐리어 기판(3)의 공동부는 높이(H)를 갖는다. 전기 소자(2)는 상기 높이(H)보다 더 낮은 높이(h1)를 갖는다. 따라서, 전기 소자(2)는 완전히 공동부(32) 안에 배치된다. 캐스팅 재료(2)가 전기 소자(2) 위에서 높이(h2)를 가짐으로써, 결과적으로 전기 소자(2)의 높이(h1)와 캐스팅 재료(10)의 높이(h2)를 합산한 높이를 합친 높이가 공동부의 높이(H)에 상응하게 된다. 따라서, 캐스팅 재료(32)는 캐리어 기판(3)의 상부 면(31)과 동일한 높이에서 끝나게 된다.
캐스팅 재료(32) 상에는 방사선 방출 반도체 소자(1)가 배치되어 있고, 상기 방사선 방출 반도체 소자는 전기 전도성 웨브들(4a, 4b)에 의해서 캐리어 기판(3)의 제 2 전기 단자들(6a, 6b)에 전기 전도 가능하게 접속된다.
전기 소자(2)는 본딩 와이어들(12)에 의해서 캐리어 기판(3)을 통과하는 관통 콘택팅 결합부(11)에 전기 전도 가능하게 접속된다. 상기 관통 콘택팅 결합부(11)는 특히 캐리어 기판(3)의 하부 면(33)에 있는 제 1 전기 단자들(8)까지 뻗는다.
도 6에 따른 실시 예는, 방사선 방출 반도체 소자(1)의 도체 구조물들(4a, 4b)이 캐리어 기판(3)의 하부 면(33)에 도달할 정도로 상기 도체 구조물들(4a, 4b)이 전기 소자(2) 및 캐리어 기판(3)의 측면들에서 뻗는다는 점에서 도 1에 따른 실시 예와 상이하다. 이와 같은 도체 구조물들(4a, 4b)의 배열 방식에 의해서는 특히 캐리어 기판(3)의 하부 면에 의해 외부에서 전기적으로 접속될 수 있는 표면 장착 가능한 모듈이 얻어질 수 있다.
본 발명은 실시 예를 참조하는 상세한 설명으로 인해 상기 실시 예에 한정되지 않고, 오히려 각각의 새로운 특징 그리고 특징들의 각각의 조합을 포함하며, 상기 특징 또는 특징들의 조합 자체가 특허 청구 범위 또는 실시 예들에 명시적으로 기재되어 있지 않더라도 각각의 특징 조합은 특허 청구 범위에 포함된 것으로 간주된다.

Claims (15)

  1. 광전자 모듈로서,
    방사선을 방출하는 반도체 소자(1),
    전기 소자(2),
    캐리어 기판(3), 및
    하우징
    을 구비하고, 상기 하우징 내에는 캐리어 기판(3), 전기 소자(2) 및 방사선 방출 반도체 소자(1)가 배치되며,
    상기 캐리어 기판(3)은 상부 면(31) 및 하부 면(33)을 구비하며,
    상기 하부 면(33)에는 제 1 전기 단자들(8)이 배치되고, 상기 상부 면(31)에는 제 2 전기 단자들(5a, 5b, 6a, 6b, 7a, 7b)이 배치되며,
    상기 전기 소자(2)는 캐리어 기판(3)의 상부 면(31)에 배치되고, 상기 제 1 전기 단자들(8)에 전기 전도 가능하게 접속되며,
    상기 방사선을 방출하는 반도체 소자(1)는 캐리어 기판(3)을 등지는 상기 전기 소자(2)의 측에 배치되며, 그리고
    상기 방사선을 방출하는 반도체 소자(1)는 상기 제 2 전기 단자들(5a, 5b, 6a, 6b, 7a, 7b)에 전기 전도 가능하게 접속된 도체 구조물들(4a, 4b)을 구비하며, 그리고
    상기 하우징은 방사선을 흡수하는 입자를 함유하고,
    상기 방사선을 방출하는 반도체 소자(1)는 상기 캐리어 기판(3)을 마주하는 측에 리세스를 가지며,
    상기 리세스 내에 상기 전기 소자(2)가 배치되고,
    상기 방사선을 방출하는 반도체 소자(1)를 상기 캐리어 기판(3)에 고정시키기 위한 접착 층(9)이 상기 리세스 외부에 위치되는,
    광전자 모듈.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 캐리어 기판(3)은 회로 기판이고, 상기 방사선을 방출하는 반도체 소자(1)는 LED이며, 그리고 상기 전기 소자(2)는 LED를 트리거링 하기 위한 IC인,
    광전자 모듈.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 도체 구조물들(4a, 4b)은 상기 방사선을 방출하는 반도체 소자(1)로부터 외부로 돌출하는 전기 전도성 웨브들인,
    광전자 모듈.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 전기 전도성 웨브들(4a, 4b)은 이 전기 전도성 웨브들이 상기 방사선 방출 반도체 소자(1)로부터 멀어지고 캐리어 기판(3)의 방향으로 구부러지도록 형성되는,
    광전자 모듈.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 전기 전도성 웨브들(4a, 4b)은 L자 모양으로 형성되는,
    광전자 모듈.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 전기 전도성 웨브들(4a, 4b)은 Z자 모양으로 형성되는,
    광전자 모듈.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 전기 전도성 웨브들(4a, 4b)은 J자 모양으로 형성되는,
    광전자 모듈.
  8. 제 3 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전기 전도성 웨브들(4a, 4b)은 금속 웨브들인,
    광전자 모듈.
  9. 제 3 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 전기 단자들(8)은 관통 콘택팅 결합부(11)에 의해서 상기 캐리어 기판(3)을 통과하는,
    광전자 모듈.
  10. 제 3 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    캐스팅을 추가로 구비하며, 상기 캐스팅은 상기 방사선 방출 반도체 소자(1)를 둘러싸고, 방사선을 흡수하는 입자를 함유하는,
    광전자 모듈.
  11. 제 3 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 캐리어 기판(3)은 다층-기판으로서 형성되는,
    광전자 모듈.
  12. 제 3 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    추가의 전기 소자(2)가 상기 캐리어 기판(3)의 상부 면(31)에 배치되고, 상기 캐리어 기판(3)의 하부 면(33)에서 추가의 제 1 전기 단자들(8)에 전기 전도 가능하게 접속되며, 그리고
    추가의 방사선 방출 소자들(1)이 각각 캐리어 기판(3)을 등지는 한 전기 소자(2)의 측에 배치되고, 상기 캐리어 기판(3)의 상부 면(31)에서 추가의 제 2 전기 단자들(5a, 5b, 6a, 6b, 7a, 7b)에 전기 전도 가능하게 접속되는,
    광전자 모듈.
  13. 제 1 항에 따른 광전자 모듈을 제조하기 위한 방법으로서,
    하부 면(33)에 제 1 전기 단자들(8)을 구비하고, 상부 면(31)에 제 2 전기 단자들(5a, 5b, 6a, 6b, 7a, 7b)을 구비하는 캐리어 기판(3)의 상부 면(31)에 전기 소자(2)를 장착하며, 상기 전기 소자(2)가 제 1 전기 단자들(8)에 전기 전도 가능하게 접속되는 단계, 그리고
    상기 방사선 방출 반도체 소자(1)가 캐리어 기판(3)을 등지는 상기 전기 소자(2)의 측에 배치되고, 상기 방사선 방출 소자(1)의 도체 구조물들(4a, 4b)이 상기 제 2 전기 단자들(5a, 5b, 6a, 6b, 7a, 7b)에 전기 전도 가능하게 접속되도록, 방사선 방출 반도체 소자(1)를 장착하는 단계
    를 포함하는,
    광전자 모듈을 제조하기 위한 방법.
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  15. 삭제
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