KR102044815B1 - 다이 본딩 기판, 고밀도 집적 cob 백색광원 및 그 제조방법 - Google Patents

다이 본딩 기판, 고밀도 집적 cob 백색광원 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

기판(11)과, 상기 기판(11) 상에 설치된 도전 배선층(12) 및 어레이 칩(12)을 포함하는 다이 본딩 기판에 있어서, 도전 배선층(12)은 칩 용접 와이어 영역 및 외부 전극 영역을 포함하고, 상기 칩 용접 와이어 영역과 외부 전극 영역은 전기적으로 연결되고, 상기 칩 용접 와이어 영역은 다수의 도전 배선(121)으로 구성되고, 칩 용접 와이어 영역의 중앙 위치에 위치하는 중심 도전 배선은 직선 구간이며 가장 긴 직선 구간이고, 중심 도전 배선 양측에 위치한 도전 배선의 양단은 직선 구간이며 중간은 바깥쪽으로 만곡된 호형 구간을 이루어, 전체 칩 용접 와이어 영역이 원형 영역으로 형성되도록 하고, 어레이 칩(14)은 원형 영역 내에 설치되어 양측의 도전 배선과 전기적으로 연결되고, 전체 칩 용접 와이어 영역은 직사각형 영역을 형성할 수도 있다. 본 발명은 또한 고밀도 집적 COB 백색광원 및 제조방법에 관한 것이다. 본 발명은 다이 본딩 기판(1) 상의 어레이 칩(14)의 최적화된 배치 및 이의 도전 배선층의 최적화된 레이아웃 분할을 통해, 빛과 열을 방출하는 칩의 열 흐름의 유도 및 칩이 방출한 방사광의 균일성을 보장하여, 광원의 고밀도 집적 및 고전력 봉지를 실현했다.

Description

다이 본딩 기판, 고밀도 집적 COB 백색광원 및 그 제조방법
본 발명은 백색광원에 관한 것으로, 구체적으로 다이 본딩 기판, 고밀도 집적 COB 백색광원 및 그 제조방법에 관한 것이다.
LED조명은 고효율 및 절전 성능으로 인해 상당한 소비 감소, 에너지 절약 등과 같은 경제적인 효과를 가지므로, 최근 몇 년 동안 많은 조명 분야와 업계에서 활발히 홍보 및 응용되고 있다. 현재의 산업화 기술수준에서, LED 단색 칩에 형광체가 첨가된 기술은 여전히 백색광 LED를 구현하는 주요 방식이다. 여기 칩(excitation chips)에 형광 분말 겔을 코팅하는 봉지 형식이 가장 보편적으로 사용되고 있고, 형광 겔의 낮은 열 전도 성능 및 빛과 열을 방출하는 여기 칩과의 직접적인 접촉으로 인해, 코팅된 형광 분말 겔의 열 노화가 쉽게 발생하여 백색 광원의 광 품질과 사용 안정성에 영향을 준다.
또한, 백색광 LED는 조명 보급 및 응용 측면에서 여전히 광속이 낮은 중요한 문제가 존재한다. 즉 조명 광원으로서, 반드시 가능한 더 많은 빛을 내야 하고, 더 높은 에너지 이용 효율을 추구해야 한다. 그러나 분명한 것은 단일 칩 전력은 조명분야에서의 고휘도, 고전력에 대한 요구사항을 충족시킬 수 없다. 대전력 LED모듈은 고집적도, 소형화 방향으로 발전됨에 따라, 일반 조명에 필요한 광속을 얻기 위해서는 필연적으로 대전력 및 고집적 백색광 LED기술을 추구하게 된다.
상술한 기술문제를 해결하기 위하여, 본 발명은 다이 본딩 기판, 고밀도 집적 COB 백색광원 및 그 제조방법을 제출했고, 다이 본딩 기판 상의 어레이 칩의 최적화된 배치 및 도전 배선층의 최적화된 레이아웃 분할을 통해, 빛과 열을 방출하는 칩의 열 흐름의 유도 및 칩이 방출한 방사광의 균일성을 보장하여, 광원의 고밀도 집적 및 고전력 봉지를 실현했다.
본 발명은 다음과 같은 기술방안을 제출했다:
(1) 다이 본딩 기판에 있어서, 상기 다이 본딩 기판은 기판과, 상기 기판 상에 설치된 도전 배선층 및 어레이 칩을 포함하고, 상기 도전 배선층은 칩 용접 와이어 영역 및 외부 전극 영역을 포함하고, 상기 칩 용접 와이어 영역과 외부 전극 영역은 전기적으로 연결되고, 상기 칩 용접 와이어 영역은 다수의 도전 배선으로 구성되고,
칩 용접 와이어 영역의 중앙 위치에 위치하는 중심 도전 배선은 직선 구간이며 가장 긴 직선 구간이고, 중심 도전 배선 양측에 위치한 도전 배선의 양단은 직선 구간이며 중간은 바깥쪽으로 만곡되어 호형 구간을 이루고, 외측으로 갈수록 도전 배선의 직선 구간이 짧아지고 호형 구간이 길어져, 전체 칩 용접 와이어 영역이 원형 영역으로 형성되도록 하고, 상기 어레이 칩은 원형 영역 내에 설치되어 양측의 도전 배선과 전기적으로 연결되거나, 또는
도전 배선은 전체 칩 용접 와이어 영역이 직사각형 영역을 형성하도록 서로 평행하는 직선 구간이고, 상기 어레이 칩은 직사각형 영역 내에 설치되어 양측의 도전 배선과 전기적으로 연결된다.
(2) 기술방안(1)을 바탕으로, 상기 원형 영역은 4개의 섹터 영역, 즉 2개의 대칭되게 분포된 호형 구간 영역 및 2개의 대칭되게 분포된 직선 구간 영역으로 균등하게 분할된다.
(3) 기술방안(1)을 바탕으로, 상기 어레이 칩의 직렬-병렬 로직은 먼저 병렬로 연결한 후 직렬로 연결한다.
(4) 기술방안(1)을 바탕으로, 상기 어레이 칩과 도전 배선의 전기적 연결 방식은 구체적으로, 역 루프 와이어 본딩 공정 및 금 와이어 용접 공정을 이용하여, 어레이 칩 내의 LED칩과 도전 배선층 중 대응하는 도전 배선의 전기적 연결을 형성한다.
(5) 고밀도 집적 COB 백색광원에 있어서, 상기 광원은 기술방안(1)~(4) 중 어느 하나에 따른 상기 다이 본딩 기판 및 상기 다이 본딩 기판의 광 출사 방향에 위치하는 고체 상태 형광체를 포함한다.
(6) 기술방안(5)를 바탕으로, 상기 광원은 상기 고체 상태 형광체를 지지하도록 상기 다이 본딩 기판 상에 설치되는 높이 제한용 리테이너를 더 포함한다.
(7) 기술방안(6)을 바탕으로, 상기 높이 제한용 리테이너는 상기 다이 본딩 기판보다 150~350μm 높다.
(8) 기술방안(6)을 바탕으로, 상기 광원은 고반사성 콜로이드로 제조된 반사 댐 본체를 더 포함하며, 상기 반사 댐 본체는 높이 제한용 리테이너의 외측 테두리 부분의 다이 본딩 기판 상에 설치되고, 높이는 높이 제한용 리테이너의 높이보다 낮지 않다.
(9) 기술방안(8)을 바탕으로, 200~1000nm 범위의 방사광에 대한 상기 고반사성 콜로이드의 반사율은 70% 이상이다.
(10) 기술방안(8)을 바탕으로, 상기 고체 상태 형광체의 외경은 반사 댐 본체의 내경보다 크지 않다.
(11) 기술방안(5)를 바탕으로, 상기 고체 상태 형광체의 호스트 재료는 유리, 세라믹, 유리 세라믹 또는 내열성 경질 유기체이며, 상기 고체 상태 형광체는 파장 변환 기능을 가지며, 파장이 200~600nm인 여기 광을 흡수할 수 있고, 또한 파장이 400~800nm인 방사광을 방출한다.
(12) 고밀도 집적 COB 백색광원의 제조방법에 있어서, 상기 제조방법은 다이 본딩 기판을 제조하는 단계, 높이 제한용 리테이너를 제조하는 단계, 용접 와이어를 전기적으로 연결하는 단계, 반사 댐 본체를 제조하는 단계, 충전된 콜로이드를 예비 경화시키는 단계, 고체 상태 형광체를 봉지하는 단계를 포함하고,
상기 다이 본딩 기판을 제조하는 단계는,
11) 도전 배선층 및 어레이 칩의 배치를 설계하는 단계, 상기 도전 배선층은 상기 칩 용접 와이어 영역 및 외부 전극 영역을 포함하고, 상기 칩 용접 와이어 영역과 외부 전극 영역은 전기적으로 연결되고, 상기 칩 용접 와이어 영역은 다수의 도전 배선으로 구성되고,
칩 용접 와이어 영역의 중앙 위치에 위치하는 중심 도전 배선은 직선 구간이며 가장 긴 직선 구간이고, 중심 도전 배선 양측에 위치한 도전 배선의 양단은 직선 구간이며 중간은 바깥쪽으로 만곡되어 호형 구간을 이루고, 외측으로 갈수록 도전 배선의 직선 구간이 짧아지고 호형 구간이 길어져, 전체 칩 용접 와이어 영역이 원형 영역으로 형성되도록 하고, 상기 원형 영역은 4개의 섹터 영역, 즉 2개의 대칭되게 분포된 호형 구간 영역 및 2개의 대칭되게 분포된 직선 구간 영역으로 균등하게 분할되거나,
또는, 도전 배선은 전체 칩 용접 와이어 영역이 직사각형 영역을 형성하도록 서로 평행하는 직선 구간임;
12) 인쇄 공정을 통해 히트 싱크 기판 상에 도전 배선층을 제조함과 동시에, 도전 배선층을 제외한 영역을 전기 절연층으로 덮는 단계;
13) 다이 본딩 공정을 통해 어레이 칩을 원형 또는 직사각형 영역 내에 고정시켜, 다이 본딩 기판을 형성하는 단계;를 포함하고,
상기 높이 제한용 리테이너를 제조하는 단계는, 다이 본딩 영역의 주변에 높이 제한용 리테이너를 제조하는 단계이고,
상기 용접 와이어를 전기적으로 연결하는 단계는, 역 루프 와이어 본딩 공정 및 금 와이어 용접 공정을 이용하여, 어레이 칩 내의 LED칩과 도전 배선층 중 대응하는 도전 배선의 전기적 연결을 형성하는 단계이고,
상기 반사 댐 본체를 제조하는 단계는, 높이 제한용 리테이너의 주변에 반사 댐 본체를 제조하는 단계이고,
상기 충전된 콜로이드를 예비 경화시키는 단계는, 상기 높이 제한용 리테이너가 잠길 때까지 반사 댐 본체로 둘러싸인 공간을 투명한 콜로이드로 채우고, 콜로이드 레벨링 후에, 가스 배출 및 예비 경화를 수행하는 단계이고,
고체 상태 형광체를 봉지하는 단계는, 고체 상태 형광체를 상기 반사 댐 본체 내의 높이 제한용 리테이너 상에 배치하고, 가벼운 압력 상태를 유지하면서 후속 심부 열 경화를 수행하는 단계이다.
(13) 기술방안(12)을 바탕으로, 상기 역 루프 와이어 본딩 및 금 와이어 용접 시, 제1 용접점은 도전 배선이고, 제2 용접점은 LED 칩의 전극이고, 제2 용접점은 볼 마운팅 용접이고, 상기 와이어 본딩의 뱅크(bank) 최고점은 LED 칩보다 20~80μm 높지만, 높이 제한용 리테이너보다 높지 않고, 상기 제1 용접점의 리드선과 수평방향의 협각은 15~80°이고, 제2 용접점의 리드선과 수평방향의 협각은 30~80°이다.
(14) 기술방안(12)을 바탕으로, 상기 예비 경화는 60℃의 온도에서, 0.5시간 동안 수행되고,
상기 심부 열 경화는 먼저 80℃의 온도에서, 0.5시간 동안 경화시킨 후, 150℃의 온도에서 1시간 동안 경화시키고, 마지막으로 60℃의 온도에서, 0.5시간 동안 경화시킨다.
(15) 기술방안(12)를 바탕으로, 상기 고체 상태 형광체의 외경은 반사 댐 본체의 내경보다 크지 않다.
(16) 기술방안(12)을 바탕으로, 상기 고체 상태 형광체의 호스트 재료는 유리, 세라믹, 유리 세라믹 또는 내열성 경질 유기체고, 상기 고체 상태 형광체는 파장 변환 기능을 가지며, 파장이 200~600nm인 여기 광을 흡수할 수 있고, 파장이 400~800nm인 방사광을 방출한다.
본 발명의 유익한 효과는,
1. 다이 본딩 기판 상의 어레이 칩의 최적화된 배치 및 도전 배선층의 최적화된 레이아웃 분할을 통해, 빛과 열을 방출하는 칩의 열 흐름의 유도 및 칩이 방출한 방사광의 균일성을 보장하여, 광원의 고밀도 집적 및 고전력 봉지를 실현했고,
2. 반사 댐 본체의 설치, 와이어 공정의 최적화를 통해, 유효 광 출력을 증가시키고, 봉지된 광원은 고광속, 높은 발광 효율 특징을 구비하고 비용이 저렴하고,
3. 본 발명은 와이어 본딩 방식을 개선하여 형광체 세라믹 시트로부터 방열 시스템까지의 열 전도 거리를 줄임으로써 형광체 세라믹의 온도를 낮추고, 신뢰성 및 발광 효율을 향상시킨다.
이하에서는 도면을 참조하여 실시예를 결합하여 본 발명에 대해 추가로 설명한다.
도 1a는 본 발명에 따른 고밀도 집적 COB 백색광원 중 하나의 형상의 다이 본딩 기판의 정면 구조 개략도이다.
도 1b는 본 발명에 따른 고밀도 집적 COB 백색광원 중 다른 하나의 형상의 다이 본딩 기판의 정면 구조 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따른 고밀도 집적 COB 백색광원 중 어레이 칩의 분포 구조 개략도이다.
도 3은 본 발명에 따른 고밀도 집적 COB 백색광원 중의 측면 구조 개략도이다.
도 4는 도 3의 부분 확대도이며, 주로 칩의 용접 와이어 구조를 나타낸다.
도 5는 본 발명에 따른 온도 변화 곡선도이다.
본 발명의 목적, 기술방안 및 장점을 보다 명확하게 이해하도록 하기 위해, 이하에서는 구체적인 실시예를 결합하고 도면을 참조하여, 본 발명에 대해 추가로 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명은 도면 및 하기 실시예에 의해 한정되지 않는다는 것을 당업자는 이해할 것이다.
도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 고밀도 집적 COB 백색광원은, 다이 본딩 기판(1) 및 고체 상태 형광체(2)를 포함하고, 높이 제한용 리테이너(3) 및 반사 댐 본체(4)를 더 포함한다. 상기 고체 상태 형광체(2)는 상기 다이 본딩 기판(1)의 정면에 위치하고, 상기 높이 제한용 리테이너(3)는 상기 고체 상태 형광체(2)를 지지하도록 상기 다이 본딩 기판(1)에 설치되고, 상기 높이 제한용 리테이너(3)는 상기 다이 본딩 기판(1)보다 150~350μm 높다. 상기 반사 댐 본체(4)는 고반사성 콜로이드로 제조되고, 상기 높이 제한용 리테이너(3)의 외측 테두리 부분의 다이 본딩 기판(1)에 설치되고, 높이는 높이 제한용 리테이너(3)보다 낮지 않고, 200~1000nm 범위의 방사광에 대한 상기 고반사성 콜로이드의 반사율은 70% 이상이다.
상기 다이 본딩 기판(1)은 히트 싱크 기판(11)과, 상기 히트 싱크 기판(11)에 설치된 도전 배선층(12), 절연층(13) 및 어레이 칩(14)을 포함한다.
상기 도전 배선층(12)은 칩 용접 와이어 영역 및 외부 전극 영역을 포함하고, 상기 칩 용접 와이어 영역과 외부 전극 영역은 전기적으로 연결되고, 상기 칩 용접 와이어 영역은 다수의 도전 배선(121)으로 구성되고, 상기 외부 전극 영역은 양극 영역(122) 및 음극 영역(123)으로 분할되고, 상기 양극 영역(122) 및 음극 영역(123)은 칩 용접 와이어 영역의 양단에 배치되고, 그 중 칩 용접 와이어 영역 중심 위치에 위치한 중심 도전 배선은 가장 길고 직선이며, 중심 도전 배선 양측에 위치한 도전 배선의 양단은 직선 구간이고, 중간은 바깥쪽으로 만곡되어 호형 구간을 이루고, 외측으로 갈수록 도전 배선의 직선 구간이 짧아지고 호형 구간이 길어져, 전체 칩 용접 와이어 영역이 원형 영역으로 형성되도록 하고, 도 1a에 도시된 바와 같이, 상기 원형 영역은 4개의 섹터 영역, 즉 2개의 대칭되게 분포된 호형 구간 영역 및 2개의 대칭되게 분포된 직선 구간 영역으로 균등하게 분할된다.
전체 칩 용접 와이어 영역의 형상은 원형 형상에 한정되는 것은 아니며, 직사각형, 마름모 형상 등 다양한 형상일 수 있고, 전체 칩 용접 와이어 영역의 형상이 사각형과 같은 직사각형인 경우, 도 1b에 도시된 바와 같고, 도전 배선은 서로 평행하는 직선 구간으로, 전체 칩 용접 와이어 영역이 직사각형 영역으로 형성되도록 하고, 상기 어레이 칩은 직사각형 영역 내에 설치되고, 양측의 도전 배선과 전기적으로 연결된다.
원형 배치 방식을 사용할 경우, 발광 표면이 원형이므로, 대칭 광학 시스템의 광원에 대한 요구사항에 부합하고, 2차 광학 시스템의 설계가 보다 용이한 장점을 더 갖는다. 사각형 배치 방식을 사용할 경우, 칩은 사각형이므로, 사각형 또는 다른 직사각형 배치를 사용하면 제한된 면적 내에 가능한 많은 칩을 배치할 수 있어, 광원의 밝기(광속/면적)가 보다 강해지는 장점을 더 갖는다.
상기 어레이 칩(14)은 원형 영역 내에 설치되고, 양측의 도전 배선(121)과 전기적으로 연결된다.
도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 고밀도 집적 COB 백색광원의 제조방법은 다이 본딩 기판을 제조하는 단계, 높이 제한용 리테이너를 제조하는 단계, 용접 와이어를 전기적으로 연결하는 단계, 반사 댐 본체를 제조하는 단계, 충전된 콜로이드를 예비 경화시키는 단계, 고체 상태 형광체를 봉지하는 단계를 포함한다.
도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 상기 다이 본딩 기판(1)을 제조하는 단계는 하기 단계들을 포함한다.
11) 도전 배선층(12) 및 어레이 칩(14)의 배치를 설계하는 단계, 상기 도전 배선층(12)은 상기 칩 용접 와이어 영역 및 외부 전극 영역을 포함하고, 상기 칩 용접 와이어 영역과 외부 전극 영역은 전기적으로 연결되고, 상기 칩 용접 와이어 영역은 다수의 도전 배선(121)으로 구성되고, 상기 외부 전극 영역은 양극 영역(122) 및 음극 영역(123)으로 분할되고, 상기 양극 영역(122) 및 음극 영역(123)은 칩 용접 와이어 영역의 양단에 설치되고,
칩 용접 와이어 영역 중심 위치에 위치한 중심 도전 배선은 가장 길고 직선이며, 중심 도전 배선 양측에 위치한 도전 배선의 양단은 직선 구간이고, 중간은 바깥쪽으로 만곡되어 호형 구간을 이루고, 외측으로 갈수록 도전 배선의 직선 구간이 짧아지고 호형 구간이 길어져, 전체 칩 용접 와이어 전체 영역이 원형 영역으로 형성되도록 하고, 상기 원형 영역은 4개의 섹터 영역, 즉 2개의 대칭되게 분포된 호형 구간 영역 및 2개의 대칭되게 분포된 직선 구간 영역으로 균등하게 분할되거나,
또는, 도전 배선은 전체 칩 용접 와이어 영역이 직사각형 영역을 형성하도록 서로 평행하는 직선 구간이고, 상기 어레이 칩은 직사각형 영역 내에 설치되고, 양측의 도전 배선과 전기적으로 연결되고;
12) 인쇄공정을 통해 히트 싱크 기판(11) 상에 상기 도전 배선층(12)을 형성함과 동시에, 도전 배선층(12)을 제외한 영역을 전기 절연층(13)으로 덮는 단계, 구체적인 실시예에서, 히트 싱크 기판(11)은 99% 산화알루미늄 세라믹 기판을 사용하고, 인쇄 공정을 통해 산화알루미늄 세라믹 기판 상에 두께가 약 15um인 은도금 배선을 인쇄하여, 상기 도전 배선층(12)을 얻고, 용접 기능을 갖지 않은 회로에 절연 유리를 인쇄하여 보호함으로써 전기 절연층(13)을 형성하고;
13) 도 2에 도시된 바와 같이, 다이 본딩 공정을 통해 어레이 칩(14)을 원형 또는 직사각형 영역에 고정시켜(예컨대, 각 LED 칩(142)을 2개의 서로 인접한 도전 배선(121) 사이의 절연층(13) 부분에 고정시킬 수 있음), 다이 본딩 기판(1)을 형성하는 단계, 구체적인 실시예에서 LED 칩(142)은 중전력 청색광 칩을 사용하고, 고열전도성 절연 다이 본딩 겔을 사용하여 LED 칩(142)을 이미 설계된 칩 배치에 따라 기판 상에 고정시키고, 선택된 다이 본딩 겔은 높은 반사율을 갖는 고열전도성 절연 접착제인 것이 바람직하고, 다이 본딩 기판(1) 상의 도전 배선층(12)의 분포는 형광 세라믹 시트 상에 조사된 조도가 균일하도록 LED 칩(142)의 균등한 분포를 보장해야 하고, 동시에 구체적인 실시예에서, LED 칩(142)의 직렬-병렬 로직은 먼저 병렬로 연결한 후 직렬로 연결하며, COB광원의 전반적인 신뢰성 및 내충격 성능을 대폭 향상시켰다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 높이 제한용 리테이너(3)를 제조하는 단계는, 다이 본딩 영역, 즉 원형 또는 직사각형 영역 주변에 높이 제한용 리테이너(3)를 제조하는 단계이고, 구체적으로 실시 시, 다수의 사파이어 결정체는 높이를 제한하기 위한 고정 높이 제한 장치로서 고정될 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 상기 용접 와이어를 전기적으로 연결하는 단계는, 역 루프 와이어 본딩 공정 및 금 와이어 용접 공정을 이용하여, 어레이 칩(14) 내의 LED 칩(142)과 도전 배선층(12) 중 대응하는 도전 배선(121)의 전기적 연결을 형성하는 단계이고, 상기 역 루프 와이어 본딩 및 금 와이어 용접 시, 제1 용접점은 도전 배선(121)이고, 제2 용접점은 LED 칩(142)의 전극이고, 또한 제2 용접점은 볼 마운팅 용접이고, 전기 누설 현상을 방지하기 위해, 칩보다 적어도 하나의 금 볼의 높이 만큼 높아야 하고, 금 볼의 높이는 약 1mil이고, 상기 와이어 본딩의 뱅크의 최고점은 LED 칩(142)의 높이보다 H=20~80μm 높지만, 높이 제한용 리테이너(3)보다 높지 않고, 상기 제1 용접점의 리드선과 수평방향의 협각(A)은 15~80°이고, 제2 용접점의 리드선과 수평방향의 협각(B)은 30~80°이다. 용접 와이어의 선폭의 높이가 120㎛ 내지 250㎛의 범위에 있는 종래의 봉지와 비교했을 때, 본 발명의 와이어 본딩 공정을 사용할 경우 어레이 칩의 열 상태를 크게 개선할 수 있다.
상기 반사 댐 본체(4)를 제조하는 단계는, 높이 제한용 리테이너(3) 주변에 높이 제한용 리테이너(3)의 높이 이상의 반사 댐 본체(4)를 제조하는 단계이며, 구체적으로 구현 시, 댐-인서클링 겔(dam-encircling gel)을 사용하되, 다이 본딩 영역의 중심점을 원심으로 하여 원형으로 댐-인서클링 겔을 도포하고, 건조 및 성형하여 반사 댐 본체(4)를 얻고, 직사각형 영역도 같은 방식으로 구현한다. 댐-인서클링 겔은 고반사성 콜로이드고, 200~1000nm 범위의 방사광에 대한 상기 고반사성 콜로이드의 반사율은 70% 이상이다.
상기 충전된 고체를 예비 경화시키는 단계는, 상기 높이 제한용 리테이너(3)가 잠길 때까지 반사 댐 본체(4)로 둘러싸인 공간을 투명한 콜로이드로 채우고, 콜로이드 레벨링 후에, 가스 배출 및 예비 경화를 수행하는 단계이고, 상기 예비 경화는 60℃의 온도에서, 0.5시간 동안 수행되고, 투명 콜로이드는 유기 실리카 겔일 수 있고, 유기 실리카 겔의 양은 레벨링 후 위치제한 칩보다 약 20μm 높고, 60℃의 환경에서 0.5시간 동안 가열하고, 겔 표면이 수평을 이룰 때까지 흐르게 하여 가능한 모든 기포를 배출시킨다.
고체 상태 형광체(2)를 봉지하는 단계는, 고체 상태 형광체(2)를 상기 반사 댐 본체(4) 내의 높이 제한용 리테이너(3) 상에 배치하고, 가벼운 압력 상태를 유지하면서 후속 심부 열 경화를 수행하는 단계이다. 상기 심부 열 경화는 먼저 80℃의 온도에서, 0.5시간 동안 경화한 후, 150℃의 온도에서 1시간 동안 경화하고, 마지막으로 60℃의 온도에서, 0.5시간 동안 경화한다.
상기 구체적인 실시예에 따라 제조된 광원은, 15,000 루멘 이상의 광속에서 140 lm/W 이상의 발광 효율을 나타내며, 광원 모듈의 용접점에서의 온도는 약 40℃ 낮아지고, 사용된 여기 칩의 최대 면적은 다이 본딩 영역의 면적의 75%를 차지할 수 있다. 유사한 집적 밀도를 갖는 플립칩 봉지와 비교했을 때, 발광 효율은 거의 15% 증가하고, 광원을 제조하는 비용은 약 40% 감소한다.
본 발명은 주로 와이어 본딩 방식을 개선하여 형광 세라믹 시트로부터 방열 시스템까지의 열 전도 거리를 줄임으로써 형광 세라믹의 온도를 낮추고, 신뢰성 및 발광 효율을 향상시킨다.
표면 온도를 테스트하기 위한 실험: 콜로이드와의 거리가 300μm에서 30μm까지 감소할 때, 형광체 표면의 평균 온도의 변화는 아래의 표와 같고, 변화 곡선은 도 5에 도시한 바와 같다.
실리카 겔의 두께(μm) 30 50 100 150 200 250 300
형광 세라믹 표면 온도(℃) 138.389 174.133 250.548 316.958 370.5 424.847 466.329
이상, 본 발명의 구체적인 실시 예에 대해 설명했으나, 당업자는 본 발명에서 설명한 구체적인 실시 예는 설명을 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위를 한정하기 위한 것은 아니라는 것을 이해할 것이다. 당업자가 본 발명의 정신에 따라 진행한 임의의 등가적 수정 및 변경은 모두 본 발명의 청구범위의 보호 범위에 포함된다.
이상, 본 발명의 실시방식을 설명했다. 그러나 본 발명은 상기 실시방식에 의해 한정되지 않는다. 본 발명의 정신과 원리를 벗어나지 않으면서 진행한 모든 임의의 수정, 등가적 대체, 개선 등은 모두 본 발명의 보호범위 내에 포함된다.

Claims (15)

  1. 히트 싱크 기판과, 상기 히트 싱크 기판 상에 설치된 도전 배선층 및 어레이 칩을 포함하는 다이 본딩 기판에 있어서,
    상기 도전 배선층은 칩 용접 와이어 영역 및 외부 전극 영역을 포함하고, 상기 칩 용접 와이어 영역과 외부 전극 영역은 전기적으로 연결되고, 상기 칩 용접 와이어 영역은 다수의 도전 배선으로 구성되고,
    상기 칩 용접 와이어 영역의 중앙 위치에 위치하는 중심 도전 배선은 직선 구간이며 가장 긴 직선 구간이고, 상기 중심 도전 배선 양측에 위치한 도전 배선의 양단은 직선 구간이며 중간은 바깥쪽으로 만곡되어 호형 구간을 이루고, 외측으로 갈수록 도전 배선의 직선 구간이 짧아지고 호형 구간이 길어져, 전체 칩 용접 와이어 영역이 원형 영역으로 형성되도록 하고, 상기 원형 영역은 4개의 섹터 영역, 즉 2개의 대칭되게 분포된 호형 구간 영역 및 2개의 대칭되게 분포된 직선 구간 영역으로 균등하게 분할되고, 상기 어레이 칩은 상기 원형 영역 내에 설치되어 양측의 도전 배선과 전기적으로 연결되는,
    다이 본딩 기판.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 어레이 칩의 직렬-병렬 로직은 먼저 병렬로 연결한 후 직렬로 연결하는,
    다이 본딩 기판.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 어레이 칩과 도전 배선의 전기적 연결 방식은 구체적으로, 역 루프 와이어 본딩 공정 및 금 와이어 용접 공정을 이용하여, 어레이 칩 내의 LED 칩과 도전 배선층 중 대응하는 도전 배선의 전기적 연결을 형성하는, 다이 본딩 기판.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 상기 다이 본딩 기판 및 상기 다이 본딩 기판의 광 출사 방향에 위치하는 고체 상태 형광체를 포함하는 고밀도 집적 COB 백색광원.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 고체 상태 형광체를 지지하도록 상기 다이 본딩 기판 상에 설치되는 높이 제한용 리테이너를 더 포함하는 고밀도 집적 COB 백색광원.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 높이 제한용 리테이너는 상기 다이 본딩 기판보다 150~350μm 더 높은, 고밀도 집적 COB 백색광원.
  7. 제5항에 있어서,
    고반사성 콜로이드로 제조된 반사 댐 본체를 더 포함하고, 상기 반사 댐 본체는 상기 높이 제한용 리테이너 외측 테두리 부분의 다이 본딩 기판 상에 설치되고, 높이는 상기 높이 제한용 리테이너의 높이보다 더 낮지 않은, 고밀도 집적 COB 백색광원.
  8. 제7항에 있어서,
    200~1000nm 범위의 방사광에 대한 상기 고반사성 콜로이드의 반사율은 70% 이상인, 고밀도 집적 COB 백색광원.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 고체 상태 형광체의 외경은 상기 반사 댐 본체의 내경보다 더 크지 않은, 고밀도 집적 COB 백색광원.
  10. 제4항에 있어서,
    상기 고체 상태 형광체의 호스트 재료는 유리, 세라믹, 유리 세라믹 또는 내열성 경질 유기체이며, 상기 고체 상태 형광체는 파장 변환 기능을 가지며, 파장이 200nm인 여기 광을 흡수할 수 있고, 파장이 400~800nm인 방사광을 방출하는, 고밀도 집적 COB 백색광원.
  11. 다이 본딩 기판을 제조하는 단계, 높이 제한용 리테이너를 제조하는 단계, 용접 와이어를 전기적으로 연결하는 단계, 반사 댐 본체를 제조하는 단계, 충전된 콜로이드를 예비 경화시키는 단계, 고체 상태 형광체를 봉지하는 단계를 포함하는 고밀도 집적 COB 백색광원의 제조방법에 있어서,
    상기 다이 본딩 기판을 제조하는 단계는,
    11) 도전 배선층 및 어레이 칩의 배치를 설계하는 단계 - 상기 도전 배선층은 칩 용접 와이어 영역 및 외부 전극 영역을 포함하고, 상기 칩 용접 와이어 영역과 외부 전극 영역은 전기적으로 연결되고, 상기 칩 용접 와이어 영역은 다수의 도전 배선으로 구성되고,
    칩 용접 와이어 영역의 중앙 위치에 위치하는 중심 도전 배선은 직선 구간이며 가장 긴 직선 구간이고, 중심 도전 배선 양측에 위치한 도전 배선의 양단은 직선 구간이며 중간은 바깥쪽으로 만곡되어 호형 구간을 이루고, 외측으로 갈수록 도전 배선의 직선 구간이 짧아지고 호형 구간이 길어져, 전체 칩 용접 와이어 영역이 원형 영역으로 형성되도록 하고, 상기 원형 영역은 4개의 섹터 영역, 즉 2개의 대칭되게 분포된 호형 구간 영역 및 2개의 대칭되게 분포된 직선 구간 영역으로 균등하게 분할됨 -;
    12) 인쇄 공정을 통해 히트 싱크 기판 상에 상기 도전 배선층을 제조함과 동시에, 도전 배선층을 제외한 영역을 전기 절연층으로 덮는 단계; 및
    13) 다이 본딩 공정을 통해 어레이 칩을 원형 영역 내에 고정시켜, 다이 본딩 기판을 형성하는 단계;
    를 포함하고,
    상기 높이 제한용 리테이너를 제조하는 단계는, 다이 본딩 영역 주변에 높이 제한용 리테이너를 제조하는 단계이고,
    상기 용접 와이어를 전기적으로 연결하는 단계는, 역 루프 와이어 본딩 공정 및 금 와이어 용접 공정을 이용하여, 어레이 칩 내의 LED 칩과 도전 배선층 중 대응하는 도전 배선의 전기적 연결을 형성하는 단계이고,
    상기 반사 댐 본체를 제조하는 단계는, 높이 제한용 리테이너 주변에 반사 댐 본체를 제조하는 단계이고,
    상기 충전된 콜로이드를 예비 경화시키는 단계는, 상기 높이 제한용 리테이너가 잠길 때까지 반사 댐 본체로 둘러싸인 공간을 투명한 콜로이드로 채우고, 콜로이드 레벨링 후에, 가스 배출 및 예비 경화를 수행하는 단계이고,
    고체 상태 형광체를 봉지하는 단계는 고체 상태 형광체를 상기 반사 댐 본체 내의 높이 제한용 리테이너 상에 배치하고, 소정의 압력 상태를 유지하면서 후속 심부 열 경화를 수행하는 단계인,
    고밀도 집적 COB 백색광원의 제조방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 역 루프 와이어 본딩 및 금 와이어 용접 시, 제1 용접점은 도전 배선이고, 제2 용접점은 LED 칩의 전극이고, 제2 용접점은 볼 마운팅 용접이고, 상기 와이어 본딩의 뱅크(bank) 최고점은 LED 칩보다 20~80μm 높지만, 높이 제한용 리테이너보다 높지 않고, 상기 제1 용접점의 리드선과 수평방향의 협각은 15~80°이고, 제2 용접점의 리드선과 수평방향의 협각은 30~80°인, 고밀도 집적 COB 백색광원의 제조방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 예비 경화는 60℃의 온도에서 0.5시간 동안 수행되고,
    상기 심부 열 경화는 먼저 80℃의 온도에서, 0.5시간 동안 경화시킨 후, 150℃의 온도에서, 1시간 동안 경화시키고, 마지막으로 60℃의 온도에서, 0.5시간 동안 경화시키는, 고밀도 집적 COB 백색광원의 제조방법.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 고체 상태 형광체의 외경은 반사 댐 본체의 내경보다 크지 않은, 고밀도 집적 COB 백색광원의 제조방법.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 고체 상태 형광체의 호스트 재료는 유리, 세라믹, 유리 세라믹 또는 내열성 경질 유기체이고, 상기 고체 상태 형광체는 파장 변환 기능을 가지며, 파장이 200~600nm인 여기 광을 흡수할 수 있고, 파장이 400~800nm인 방사광을 방출하는, 고밀도 집적 COB 백색광원의 제조방법.
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