KR102247106B1 - Surface-mounted LED available of measuring junction temperature in real time, and Junction temperature sensing method using the same - Google Patents
Surface-mounted LED available of measuring junction temperature in real time, and Junction temperature sensing method using the same Download PDFInfo
- Publication number
- KR102247106B1 KR102247106B1 KR1020190047698A KR20190047698A KR102247106B1 KR 102247106 B1 KR102247106 B1 KR 102247106B1 KR 1020190047698 A KR1020190047698 A KR 1020190047698A KR 20190047698 A KR20190047698 A KR 20190047698A KR 102247106 B1 KR102247106 B1 KR 102247106B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- temperature
- light emitting
- emitting device
- junction
- temperature measurement
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
- H01L25/03—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes
- H01L25/04—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers
- H01L25/075—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L33/00
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01K7/00—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
- G01K7/01—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using semiconducting elements having PN junctions
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67242—Apparatus for monitoring, sorting or marking
- H01L21/67248—Temperature monitoring
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L22/00—Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
- H01L22/10—Measuring as part of the manufacturing process
- H01L22/12—Measuring as part of the manufacturing process for structural parameters, e.g. thickness, line width, refractive index, temperature, warp, bond strength, defects, optical inspection, electrical measurement of structural dimensions, metallurgic measurement of diffusions
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/15—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/48—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
- H01L33/62—Arrangements for conducting electric current to or from the semiconductor body, e.g. lead-frames, wire-bonds or solder balls
Abstract
본 발명은 실시간으로 정션 온도의 측정이 가능한 표면 실장형 발광장치 및 이를 이용한 표면 실장형 발광장치의 정션 온도 측정 방법에 관한 것으로, 상기 표면 실장형 발광장치는 기판과 발광소자의 정션 영역에 온도 측정 센서를 도입함으로써 발광소자가 작동하는 동안에도 온도 측정 센서의 저항값을 측정하여 표면 실장형 발광장치의 정션 온도를 실시간으로 용이하게 산출할 수 있으므로 발광소자의 손상/고장 여부 확인이나 성능 및/또는 수명 평가 등에 유용하게 사용될 수 있다.The present invention relates to a surface-mounted light emitting device capable of measuring the junction temperature in real time, and a method of measuring the junction temperature of a surface-mounted light emitting device using the same, wherein the surface-mounted light emitting device measures temperature in a junction area of a substrate and a light emitting device. By introducing a sensor, it is possible to easily calculate the junction temperature of a surface-mounted light emitting device in real time by measuring the temperature measurement even while the light emitting device is operating. It can be usefully used for life evaluation and the like.
Description
본 발명은 실시간으로 정션 온도의 측정이 가능한 표면 실장형 발광장치 및 이를 이용한 표면 실장형 발광장치의 정션 온도 측정 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a surface-mounted light emitting device capable of measuring the junction temperature in real time, and a junction temperature measurement method of the surface-mounted light emitting device using the same.
표면 실장형 발광장치(surface mounted light emitting devide)는 기판 상에 발광소자(LED)가 그대로 실장되어 있는 장치로서, 전자부품의 경박 단소화가 가능하며, 전구 등의 종래 발광장치에 비하여 고성능을 나타내고, 제조가 간편하다는 점에서 첨단 사업 분야를 중심으로 하는 산업 전반에서 널리 활용되고 있다.A surface mounted light emitting device is a device in which a light emitting device (LED) is mounted on a substrate as it is, and it is possible to reduce the size of electronic components and exhibit high performance compared to conventional light emitting devices such as light bulbs. Because of its ease of manufacturing, it is widely used in the entire industry centering on the high-tech business field.
그러나, 이러한 표면 실장형 발광장치에 있어서 열 분산기(heat spreader)의 부재는 효과적인 열 분산을 방해하여 모듈의 열저항을 증가시키고, 발광소자의 장착 시 사용되는 솔더 조인트에 열을 축적시킨다. 이는 발광소자(LED)의 열-기계적 스트레스를 유발하여 솔더 조인트에서의 박리 및/또는 균열을 발생시키므로 표면 실장형 발광장치의 내부, 특히 정션 온도를 측정하여 제어하는 내부 열 관리가 중요하다고 볼 수 있다.However, in such a surface-mounted light emitting device, the absence of a heat spreader interferes with effective heat dissipation, thereby increasing the thermal resistance of the module and accumulating heat in a solder joint used when mounting the light emitting device. This causes the thermo-mechanical stress of the light emitting device (LED) to cause peeling and/or cracking in the solder joint, so it can be seen that the internal thermal management of the inside of the surface-mounted light emitting device, in particular by measuring and controlling the junction temperature, is important. have.
종래 발광소자의 정션온도를 측정하기 위한 방법으로는 광학 스펙트럼 분석, 순방향 전압 방법, 열 과도 시험 측정법 등이 알려져 있다. 이러한 방법들은 높은 정확도로 정션 온도를 제공하나, 측정된 정션 온도를 보정하기 위해 소요되는 시간이 길고, 비싸고 복잡한 장비들이 필요하므로 작업성과 경제성이 낮은 문제가 있다. 무엇보다, 상기 방법들은 사용하지 않는 발광소자를 측정 대상으로 하므로, 실제 사용 시 변하는 조건에 따라 달라지는 발광소자의 정션 온도를 실시간으로 측정하는 것은 어려운 한계가 있다.As a method for measuring the junction temperature of a conventional light emitting device, an optical spectrum analysis, a forward voltage method, a thermal transient test measurement method, and the like are known. These methods provide the junction temperature with high accuracy, but the time required to correct the measured junction temperature is long, and since expensive and complex equipment is required, there is a problem of low workability and economical efficiency. First of all, since the above methods target a light emitting device that is not used as a measurement object, it is difficult to measure the junction temperature of the light emitting device in real time, which varies according to conditions that change during actual use.
따라서, 표면 실장형 발광장치의 열화 방지 및 수명 개선을 위하여 표면 실장형 발광장치의 정션 온도를 높은 정확도로 실시간 측정이 가능한 기술의 개발이 요구되고 있다.Accordingly, in order to prevent deterioration of the surface-mounted light emitting device and improve its lifespan, there is a need to develop a technology capable of real-time measurement of the junction temperature of the surface-mounted light emitting device with high accuracy.
본 발명의 목적은 발광소자의 열화 방지 및 수명 개선을 위하여 정션 온도를 높은 정확도로 실시간 측정이 가능한 표면 실장형 발광장치 및 이를 이용한 정션 온도 측정 방법을 제공하는데 있다.An object of the present invention is to provide a surface-mounted light emitting device capable of real-time measurement of a junction temperature with high accuracy in order to prevent deterioration of a light emitting device and improve lifespan, and a junction temperature measurement method using the same.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 일실시예에서,In order to achieve the above object, the present invention in one embodiment,
기판;Board;
상기 기판 상에 마련된 발광소자;A light emitting device provided on the substrate;
상기 기판과 발광소자 사이의 정션 영역에 위치하며, 정션 영역의 온도에 따라 값이 달라지도록 마련된 저항을 갖는 온도 측정 센서; 및A temperature measuring sensor positioned in a junction region between the substrate and the light emitting device and having a resistance configured to change a value according to a temperature of the junction region; And
온도 측정 센서와 전기적으로 연결되며, 측정된 온도 측정 센서의 저항으로부터 정션영역의 온도를 산출하도록 마련된 연산부를 포함하는 표면 실장형 발광 장치를 제공한다.A surface-mounted light emitting device is provided that is electrically connected to a temperature measurement sensor and includes an operation unit configured to calculate a temperature of a junction region from the measured resistance of the temperature measurement sensor.
또한, 본 발명은 일실시예에서, 상기 표면 실장형 발광장치의 제조방법을 제공한다.In addition, in one embodiment, the present invention provides a method of manufacturing the surface-mounted light emitting device.
아울러, 본 발명은 일실시예에서,In addition, the present invention in one embodiment,
기판, 발광소자, 온도 측정 센서 및 연산부를 포함하고;A substrate, a light emitting device, a temperature measuring sensor, and an operation unit;
상기 온도 측정 센서는 기판과 발광소자 사이의 정션 영역에 위치하며;The temperature measurement sensor is located in a junction area between the substrate and the light emitting device;
상기 연산부는 온도 측정 센서와 전기적으로 연결되고, 측정된 온도 측정 센서의 저항으로부터 정션 영역의 온도를 산출하도록 마련된 표면 실장형 발광장치의 정션 온도 측정 시스템을 제공한다.The operation unit is electrically connected to the temperature measurement sensor and provides a junction temperature measurement system of a surface-mounted light emitting device provided to calculate the temperature of the junction region from the measured resistance of the temperature measurement sensor.
나아가, 본 발명은 일실시예에서,Furthermore, the present invention in one embodiment,
상기 정션 온도 측정 시스템을 이용하여 실시간으로 정션 온도 측정이 가능한 표면 실장형 발광장치의 정션 온도 측정 방법을 제공한다.A method for measuring a junction temperature of a surface-mounted light emitting device capable of measuring a junction temperature in real time using the junction temperature measuring system is provided.
본 발명에 따른 표면 실장형 발광장치는 기판과 발광소자의 정션 영역에 온도 측정 센서를 도입함으로써 발광소자가 작동하는 동안에도 온도 측정 센서의 저항값을 측정하여 표면 실장형 발광장치의 정션 온도를 실시간으로 용이하게 산출할 수 있으므로 발광소자의 손상/고장 여부 확인이나 성능 및/또는 수명 평가 등에 유용하게 사용될 수 있다. The surface-mounted light-emitting device according to the present invention measures the resistance value of the temperature-measuring sensor even while the light-emitting device is operating by introducing a temperature-measuring sensor into the junction area between the substrate and the light-emitting device, thereby measuring the junction temperature of the surface-mounted light-emitting device Since it can be calculated easily, it can be usefully used for checking whether a light emitting device is damaged/failed, or evaluating performance and/or life.
도 1은 온도 변화에 따른 발광소자(LED)의 전기적 물성을 나타낸 그래프이다: (a) 24.6~95.3℃ 범위에서 측정된 발광소자의 전류-전압 그래프; 및 (b) 인가 전류(0.05~0.3A)별 온도에 따른 순방? 전압을 나타낸 그래프.
도 2는 본 발명에 따른 표면 실장형 발광장치를 나타낸 모식도이다.
도 3은 본 발명에 따른 표면 실장형 발광장치에 구비된 온도 측정 센서의 형태를 나타낸 이미지이다.
도 4는 본 발명에 따른 표면 실장형 발광장치의 제조방법을 나타낸 플로우 차트이다.
도 5는 표면 실장형 발광장치를 대상으로 전기적 물성을 평가한 결과이다: (a) 0.1mA의 인가 전류에서, 발광소자의 온도별 전압을 나타낸 그래프; 및 (b) 열 과도 시험 측정법(T3Ster 장비 사용)을 이용하여 인가된 전류별(150~300mA), 전류 차단 직후 시간에 따른 정션온도를 나타낸 그래프.
도 6은 표면 실장형 발광장치에 포함된 온도 측정 센서의 온도에 따른 저항 변화를 나타낸 그래프이다.
도 7은 발광소자에 150~300mA의 전류 인가 시 시간에 따른 온도 측정 센서의 저항 및 온도 변화를 나타낸 그래프이다.
도 8은 본 발명에 따른 표면 실장형 발광장치에 구비된 온도 측정 센서의 온도와 정션 온도 간의 상관관계를 나타낸 그래프이다.
도 9는 본 발명에 따른 표면 실장형 발광장치를 대상으로 전류 조건에 따른 발광소자와 온도 측정 센서의 온도 변화를 시뮬레이션한 이미지이다.
도 10은 시뮬레이션을 통해 얻어진 결과를 나타낸 그래프이다: (a) 본 발명에 따른 표면 실장형 발광장치를 대상으로 센서 온도에 따른 정션 온도 산출을 시뮬레이션한 결과와 열 과도 시험 측정법(T3Ster 장비 사용)을 이용한 실측 결과의 선형 상관 관계를 나타내는 그래프; 및 (b) 열 과도 시험 측정법(T3Ster 장비 사용)을 이용하여 발광소자의 구조 함수 및 정션 영역에서 온도 측정 센서까지의 열저항을 나타낸 그래프.1 is a graph showing the electrical properties of a light emitting device (LED) according to a temperature change: (a) a current-voltage graph of the light emitting device measured in the range of 24.6 ~ 95.3 ℃; And (b) the tour according to the temperature for each applied current (0.05~0.3A)? Graph showing voltage.
2 is a schematic diagram showing a surface-mounted light emitting device according to the present invention.
3 is an image showing the shape of a temperature measuring sensor provided in the surface-mounted light emitting device according to the present invention.
4 is a flow chart showing a method of manufacturing a surface-mounted light emitting device according to the present invention.
5 is a result of evaluating the electrical properties of the surface-mounted light emitting device: (a) a graph showing the voltage for each temperature of the light emitting device at an applied current of 0.1 mA; And (b) a graph showing the junction temperature for each applied current (150~300mA) using the thermal transient test measurement method (using T3Ster equipment) and time immediately after the current is cut off.
6 is a graph showing a change in resistance according to temperature of a temperature measuring sensor included in a surface-mounted light emitting device.
7 is a graph showing changes in resistance and temperature of a temperature measuring sensor over time when a current of 150 to 300 mA is applied to a light emitting device.
8 is a graph showing a correlation between a temperature of a temperature measuring sensor provided in a surface-mounted light emitting device according to the present invention and a junction temperature.
9 is an image simulating a temperature change of a light emitting device and a temperature measuring sensor according to a current condition for a surface-mounted light emitting device according to the present invention.
10 is a graph showing the results obtained through the simulation: (a) The result of simulating the calculation of the junction temperature according to the sensor temperature for the surface-mounted light emitting device according to the present invention and a thermal transient test measurement method (using T3Ster equipment) are shown. A graph showing the linear correlation of the measured results used; And (b) a graph showing the structure function of the light emitting device and the thermal resistance from the junction region to the temperature measuring sensor using the thermal transient test measurement method (using T3Ster equipment).
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다.In the present invention, various modifications may be made and various embodiments may be provided, and specific embodiments will be described in detail in the detailed description.
그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.However, this is not intended to limit the present invention to a specific embodiment, it should be understood to include all changes, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.
본 발명에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.In the present invention, terms such as "comprises" or "have" are intended to designate the presence of features, numbers, steps, actions, components, parts, or combinations thereof described in the specification, but one or more other features. It is to be understood that the presence or addition of elements or numbers, steps, actions, components, parts, or combinations thereof does not preclude in advance.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms used herein including technical or scientific terms have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. Terms such as those defined in a commonly used dictionary should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related technology, and should not be interpreted as an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in the present application. Does not.
본 발명은 실시간으로 정션 온도의 측정이 가능한 표면 실장형 발광장치 및 이를 이용한 표면 실장형 발광장치의 정션 온도 측정 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a surface-mounted light emitting device capable of measuring the junction temperature in real time, and a junction temperature measurement method of the surface-mounted light emitting device using the same.
표면 실장형 발광장치(surface mounted light emitting device)는 기판 상에 발광소자(LED)가 그대로 실장되어 있는 장치로서, 첨단 사업 분야를 중심으로 하는 산업 전반에서 널리 활용되고 있다.A surface mounted light emitting device is a device in which a light emitting device (LED) is mounted on a substrate as it is, and is widely used in the entire industry centering on high-tech business fields.
그러나, 표면 실장형 발광장치 내, 특히 정션에서 발생하는 열이 효과적으로 분산되지 않는 경우 모듈의 열저항을 증가시키고, 발광소자의 장착 시 사용되는 솔더 조인트에 열을 축적하게 되어, 발광장치의 열-기계적 스트레스를 유발하여 솔더 조인트에서의 박리 및/또는 균열을 발생시키므로, 표면 실장형 발광장치의 정션 온도를 높은 정확도로 간편하게 실시간 측정할 수 있는 기술의 개발이 요구되고 있다.However, when heat generated in the surface-mounted light emitting device, especially at the junction, is not effectively dissipated, the thermal resistance of the module increases, and heat is accumulated in the solder joint used when mounting the light emitting device. Since mechanical stress is caused to cause peeling and/or cracking in the solder joint, there is a need for development of a technology that can conveniently measure the junction temperature of a surface-mounted light emitting device with high accuracy in real time.
이에, 본 발명은 실시간으로 정션 온도의 측정이 가능한 표면 실장형 발광장치 및 이를 이용한 표면 실장형 발광장치의 정션 온도 측정 방법을 제공한다.Accordingly, the present invention provides a surface-mounted light emitting device capable of measuring the junction temperature in real time, and a junction temperature measuring method of the surface-mounted light emitting device using the same.
본 발명에 따른 표면 실장형 발광장치는 기판과 발광소자의 정션 영역에 온도 측정 센서를 도입함으로써 온도 측정 센서의 저항값을 측정하여 실시간으로 표면 실장형 발광장치의 정션 온도를 실시간으로 용이하게 산출할 수 있는 이점이 있다.The surface-mounted light emitting device according to the present invention can easily calculate the junction temperature of the surface-mounted light emitting device in real time by measuring the resistance value of the temperature measuring sensor by introducing a temperature measuring sensor into the junction area of the substrate and the light emitting device. There is an advantage to be able to.
이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
표면 surface 실장형Mounting type 발광장치 Light emitting device
본 발명은 일실시예에서,The present invention in one embodiment,
기판;Board;
상기 기판 상에 마련된 발광소자;A light emitting device provided on the substrate;
상기 기판과 발광소자 사이의 정션 영역에 위치하며, 정션 영역의 온도에 따라 값이 달라지도록 마련된 저항을 갖는 온도 측정 센서; 및A temperature measuring sensor positioned in a junction region between the substrate and the light emitting device and having a resistance configured to change a value according to a temperature of the junction region; And
온도 측정 센서와 전기적으로 연결되며, 측정된 온도 측정 센서의 저항으로부터 정션영역의 온도를 산출하도록 마련된 연산부를 포함하는 표면 실장형 발광 장치를 제공한다.A surface-mounted light emitting device is provided that is electrically connected to a temperature measurement sensor and includes an operation unit configured to calculate a temperature of a junction region from the measured resistance of the temperature measurement sensor.
본 발명에 따른 표면 실장형 발광장치는 기판 상에 발광소자(LED)가 장착된 표면 실장형 발광장치의 정션 온도를 측정하기 위하여, 온도 측정 센서 및 연산부가 도입된 구성을 갖는다.The surface-mounted light-emitting device according to the present invention has a configuration in which a temperature measuring sensor and an operation unit are introduced to measure the junction temperature of a surface-mounted light-emitting device in which a light-emitting device (LED) is mounted on a substrate.
발광소자(LED)는 백열전구, 형광등, 메탈할리아드 등의 일반적인 광원과 비교하여 사용 시 많은 열이 발생되는데, 이러한 열은 도 1에 나타낸 바와 같이 발광소자(LED)에 전기적 물성을 저하시키는 한편 소자의 열화를 유도하여 수명을 단축시킬 수 있다. 따라서, 발광소자(LED), 특히 발광소자의 정션 영역에서 발생되는 열을 제어하기 위해서는 정션 온도를 실시간으로 측정 및/또는 관측하는 것이 중요하다.A light-emitting device (LED) generates a lot of heat when used compared to general light sources such as incandescent bulbs, fluorescent lamps, and metal halide, and this heat lowers the electrical properties of the light-emitting device (LED) as shown in FIG. It can induce deterioration of the device and shorten its life. Therefore, it is important to measure and/or observe the junction temperature in real time in order to control the heat generated in the light emitting device (LED), particularly the junction area of the light emitting device.
본 발명에 따른 표면 실장형 발광장치는 도 2에 나타낸 바와 같이 온도 측정 센서를 발광소자(LED)의 하부, 즉 기판과 발광소자(LED) 사이 정션 영역에 도입하고, 온도 측정 센서와 연결되어 온도 측정 센서에서 측정된 정보로부터 정션 온도를 산출하는 연산부를 포함하는 구성을 가짐으로써 발광소자(LED)의 정션 온도를 실시간으로 용이하게 측정할 수 있다.In the surface-mounted light emitting device according to the present invention, as shown in FIG. 2, the temperature measuring sensor is introduced into the lower portion of the light emitting device (LED), that is, in the junction area between the substrate and the light emitting device (LED), and is connected to the temperature measuring sensor to By having a configuration including a calculation unit that calculates the junction temperature from the information measured by the measurement sensor, it is possible to easily measure the junction temperature of the light emitting device (LED) in real time.
여기서, 상기 온도 측정 센서는 발광소자(LED)의 사용 시 발생되는 열을 저항 및/또는 저항 변화량의 형태로 연산부에 제공하는 역할을 수행한다. 구체적으로, 발광소자(LED)의 사용 시 발생되는 열은 정션 영역에 위치하는 온도 측정 센서 자체의 온도를 직접적으로 상승시키고, 온도가 상승된 온도 측정 센서는 내부 저항이 증가하게 된다. 상기 온도 측정 센서는 정션 영역의 온도에 직접적으로 의존하는 온도 측정 센서의 내부 저항값을 연산부에 제공함으로써 정션 온도 측정 시스템이 정션 온도를 실시간으로 측정 및/또는 관측할 수 있게 한다.Here, the temperature measurement sensor serves to provide the heat generated when the light emitting device (LED) is used in the form of resistance and/or resistance change to the operation unit. Specifically, the heat generated when the light emitting device (LED) is used directly raises the temperature of the temperature measuring sensor itself located in the junction area, and the temperature measuring sensor whose temperature is increased increases the internal resistance. The temperature measurement sensor provides an internal resistance value of the temperature measurement sensor that is directly dependent on the temperature of the junction region to an operation unit, so that the junction temperature measurement system can measure and/or observe the junction temperature in real time.
또한, 상기 온도 측정 센서는 발광소자(LED) 및/또는 정션 영역의 온도 변화에 보다 민감하게 반응하기 위하여 기판 상에 서로 다른 방향으로 각각 연장된 복수개의 영역을 갖는 패턴부로 구성될 수 있다.In addition, the temperature measurement sensor may be configured as a pattern portion having a plurality of regions each extending in different directions on the substrate in order to more sensitively react to temperature changes of the light emitting device (LED) and/or the junction region.
구체적으로, 상기 패턴부는 그 형태가 특별히 제한되는 것은 아니나 주변 온도에 민감하게 반응할 수 있도록 일정한 폭과 길이를 갖는 선형 구조로 패턴화될 수 있으며, 상기 선형 구조의 패턴부는 단일 방향으로 연장되거나 또는 도 3에 나타낸 바와 같이 서로 다른 방향으로 연장된 세펜타인(serpentine)이거나, 또는 격자(lattice), 서클(circle) 등의 형태로 패턴화될 수 있다.Specifically, the shape of the pattern portion is not particularly limited, but may be patterned into a linear structure having a predetermined width and length so as to react sensitively to ambient temperature, and the pattern portion of the linear structure may extend in a single direction, or As shown in FIG. 3, it may be a serpentine extending in different directions, or may be patterned in the form of a lattice, a circle, or the like.
아울러, 상기 패턴부는 평균 폭이 1㎛ 내지 50㎛이고, 평균 길이가 1,000㎛ 내지 20,000㎛이며, 패턴 간격이 1㎛ 내지 50㎛인 선 형태로 기판에 도입될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 패턴부는 1㎛ 내지 40㎛, 1㎛ 내지 35㎛, 1㎛ 내지 30㎛, 1㎛ 내지 25㎛, 1㎛ 내지 20㎛, 1㎛ 내지 10㎛, 10㎛ 내지 50㎛, 25㎛ 내지 50㎛, 20㎛ 내지 40㎛, 25㎛ 내지 35㎛, 10㎛ 내지 20㎛, 3㎛ 내지 15㎛, 2㎛ 내지 8㎛, 또는 1㎛ 내지 50㎛의 평균 폭을 갖고, 1,000㎛ 내지 15,000㎛, 1,000㎛ 내지 10,000㎛, 1,000㎛ 내지 8,000㎛, 1,000㎛ 내지 5,000㎛, 5,000㎛ 내지 20,000㎛, 8,000㎛ 내지 20,000㎛, 10,000㎛ 내지 20,000㎛, 15,000㎛ 내지 20,000㎛, 5,000㎛ 내지 15,000㎛, 또는 8,000㎛ 내지 11,000㎛의 평균 길이를 갖는 선형 구조로 기판에 마련될 수 있다.In addition, the pattern portion may be introduced into the substrate in the form of a line having an average width of 1 μm to 50 μm, an average length of 1,000 μm to 20,000 μm, and a pattern interval of 1 μm to 50 μm. More specifically, the pattern part is 1㎛ to 40㎛, 1㎛ to 35㎛, 1㎛ to 30㎛, 1㎛ to 25㎛, 1㎛ to 20㎛, 1㎛ to 10㎛, 10㎛ to 50㎛, 25 It has an average width of µm to 50 µm, 20 µm to 40 µm, 25 µm to 35 µm, 10 µm to 20 µm, 3 µm to 15 µm, 2 µm to 8 µm, or 1 µm to 50 µm, and from 1,000 µm to 15,000µm, 1,000µm to 10,000µm, 1,000µm to 8,000µm, 1,000µm to 5,000µm, 5,000µm to 20,000µm, 8,000µm to 20,000µm, 10,000µm to 20,000µm, 15,000µm to 20,000µm, 5,000µm to 15,000µm Alternatively, it may be provided on the substrate in a linear structure having an average length of 8,000 μm to 11,000 μm.
하나의 예로서, 상기 패턴부는 서로 다른 방향으로 각각 연장된 복수 개의 영역을 갖는 선형 구조를 가질 수 있고, 상기 선형 구조는 평균 폭이 3㎛ 내지 7㎛이고, 평균 길이가 10,000㎛ 내지 11,000㎛이며, 서로 다른 방향으로 연장되어 이격된 패턴부간 거리(즉, 패턴 간격)가 2㎛ 내지 10㎛일 수 있다.As an example, the pattern portion may have a linear structure having a plurality of regions each extending in different directions, and the linear structure has an average width of 3 μm to 7 μm and an average length of 10,000 μm to 11,000 μm. , The distance (ie, pattern spacing) between the pattern portions extending in different directions and spaced apart from each other may be 2 μm to 10 μm.
본 발명은 패턴부의 평균 폭과 평균 길이를 상기 범위로 조절함으로써 넓은 폭으로 인해 온도 측정 센서의 온도 민감성이 저하되거나 짧은 길이로 인해 온도 측정 센서의 표면적이 감소하고, 이로 인해 정션 영역의 온도 분포를 적게 반영하여 결과값의 신뢰성이 저하되는 것을 방지할 수 있다.In the present invention, by adjusting the average width and the average length of the pattern portion to the above range, the temperature sensitivity of the temperature measurement sensor is reduced due to the wide width or the surface area of the temperature measurement sensor is decreased due to the short length, thereby reducing the temperature distribution of the junction area. By reflecting less, the reliability of the result value can be prevented from deteriorating.
또한, 상기 온도 측정 센서는 주변 온도 변화에 민감하게 반응하고, 내부 온도 변화에 따라 저항 변화가 큰 금속을 포함할 수 있다. 구체적으로, 온도 측정 센서는 제1 금속층 및 제2 금속층을 포함하는 구조를 가질 수 있고, 상기 제1 금속층 및 제2 금속층은 각각 금(Au), 백금(Pt), 티타늄(Ti), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 구리(Cu) 또는 폴리-실리콘(poly-silicon)을 포함하되, 서로 다른 금속을 포함할 수 있다.In addition, the temperature measurement sensor may include a metal that reacts sensitively to changes in ambient temperature and has a large resistance change according to changes in internal temperature. Specifically, the temperature measurement sensor may have a structure including a first metal layer and a second metal layer, and the first and second metal layers are gold (Au), platinum (Pt), titanium (Ti), and chromium ( Cr), nickel (Ni), copper (Cu), or poly-silicon, but may contain different metals.
하나의 예로서, 상기 온도 측정 센서는 제1 금속층에 외부 반응성이 낮고, 온도 변화에 따른 저항 변화에 민감한 백금(Pt)을 포함하고, 센서는 제2 금속층에 티타늄(Ti)을 포함하는 구성을 가질 수 있으며, 이 경우 온도 측정 센서의 감도를 보다 향상시킬 수 있다.As an example, the temperature measurement sensor includes platinum (Pt) that has low external reactivity to the first metal layer and is sensitive to resistance change due to temperature change, and the sensor includes titanium (Ti) in the second metal layer. In this case, the sensitivity of the temperature measurement sensor can be further improved.
아울러, 제1 금속층 및 제2 금속층은 각각 1nm 내지 50nm의 평균 두께를 가질 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 금속층 및 제2 금속층의 평균 두께는 각각 1nm 내지 40nm, 1nm 내지 30nm, 1nm 내지 20nm, 1nm 내지 10nm, 5nm 내지 50nm, 5nm 내지 40nm, 10nm 내지 40nm, 15nm 내지 40nm, 20nm 내지 40nm, 25nm 내지 35nm, 2nm 내지 8nm, 2nm 내지 12nm, 4nm 내지 15nm, 또는 1nm 내지 6nm일 수 있다.In addition, the first metal layer and the second metal layer may each have an average thickness of 1 nm to 50 nm. Specifically, the average thickness of the first and second metal layers is 1nm to 40nm, 1nm to 30nm, 1nm to 20nm, 1nm to 10nm, 5nm to 50nm, 5nm to 40nm, 10nm to 40nm, 15nm to 40nm, 20nm to, respectively. It may be 40nm, 25nm to 35nm, 2nm to 8nm, 2nm to 12nm, 4nm to 15nm, or 1nm to 6nm.
또한, 온도 측정 센서의 총 두께는 60nm 이하일 수 있으며, 구체적으로는 1nm 내지 60nm, 1nm 내지 50nm, 1nm 내지 40nm, 1nm 내지 30nm, 1nm 내지 20nm, 5nm 내지 40nm, 10nm 내지 40nm, 15nm 내지 40nm, 20nm 내지 40nm, 20nm 내지 50nm, 25nm 내지 60nm, 30nm 내지 60nm, 30nm 내지 45nm 또는 25nm 내지 40nm일 수 있다.In addition, the total thickness of the temperature measurement sensor may be 60 nm or less, specifically 1 nm to 60 nm, 1 nm to 50 nm, 1 nm to 40 nm, 1 nm to 30 nm, 1 nm to 20 nm, 5 nm to 40 nm, 10 nm to 40 nm, 15 nm to 40 nm, 20 nm To 40nm, 20nm to 50nm, 25nm to 60nm, 30nm to 60nm, 30nm to 45nm, or 25nm to 40nm.
하나의 예로서, 상기 제1 금속층 및 제2 금속층은 각각 23nm 내지 27nm 및 3nm 내지 7nm의 평균 두께를 가질 수 있으며, 상기 제1 금속층 및 제2 금속층을 포함하는 온도 측정 센서의 총 두께는 25nm 내지 34nm일 수 있다.As an example, the first metal layer and the second metal layer may have an average thickness of 23 nm to 27 nm and 3 nm to 7 nm, respectively, and the total thickness of the temperature measuring sensor including the first metal layer and the second metal layer is 25 nm to It can be 34 nm.
본 발명에 따른 표면 실장형 발광장치는 상기와 같은 온도 측정 센서의 구성을 가짐으로써 정션 온도를 보다 민감하게 측정할 수 있다.The surface-mounted light emitting device according to the present invention can more sensitively measure the junction temperature by having the configuration of the temperature measuring sensor as described above.
나아가, 상기 연산부는 온도 측정 센서에 전기적으로 연결되어 온도 측정 센서의 저항/저항 변화를 감지 및/또는 관측하여 이를 측정하고, 측정된 저항/저항 변화량으로부터 발광소자의 정션 온도/정션 온도 변화량을 산출하는 역할을 수행한다. Further, the calculation unit is electrically connected to the temperature measurement sensor to detect and/or observe the resistance/resistance change of the temperature measurement sensor and measure it, and calculate the junction temperature/junction temperature change amount of the light emitting device from the measured resistance/resistance change amount. To play a role.
구체적으로, 상기 연산부는,Specifically, the calculation unit,
전기적으로 연결된 온도 측정 센서의 저항을 측정하는 단계;Measuring a resistance of an electrically connected temperature measurement sensor;
측정된 저항값으로부터 온도 측정 센서의 온도를 산출하는 단계; 및Calculating a temperature of the temperature measurement sensor from the measured resistance value; And
산출된 온도 측정 센서의 온도로부터 하기 수학식 1에 따라 발광소자의 정션 온도를 산출하는 단계;Calculating a junction temperature of the light emitting device according to
를 통하여 정션 영역의 온도를 산출할 수 있다:The temperature of the junction area can be calculated using:
[수학식 1][Equation 1]
T=aR-bT=aR-b
상기 수학식 1에서,In
T는 발광소자의 정션 영역의 온도(단위: ℃)를 나타내고,T represents the temperature (unit: ℃) of the junction region of the light emitting device,
R은 온도 측정 센서의 온도(단위: ℃)를 나타내며,R represents the temperature of the temperature measuring sensor (unit: ℃),
a 및 b는 계수로서, 5.6≤a≤5.9 및 91.5≤b≤93.0을 만족한다.a and b are coefficients, satisfying 5.6≤a≤5.9 and 91.5≤b≤93.0.
여기서, 상기 수학식 1은 온도 측정 센서의 온도와 상기 온도 측정 센서가 장착된 발광소자(LED)의 정션 영역 온도의 상관관계를 나타내는 식으로서, 실제 표면 실장형 발광장치의 사용 시 변화하는 정션 온도를 열 과도 시험 측정기로 측정한 결과와 발광소자의 구조 열분석을 통해 얻은 정션 온도 변화 결과를 반영한 것일 수 있으며, 상기 a 및 b는 5.7≤a≤5.8 및 92.0≤b≤92.5를 만족할 수 있다.Here,
한편, 상기 발광소자(LED)는 발광부 및 상기 발광부와 전기적으로 연결된 제1 전극과 제2 전극을 더 포함하고, 기판과 제1 전극 사이 및/또는 기판과 제2 전극 사이에 온도 측정 센서를 마련할 수 있다. 또한, 상기 발광소자(LED)는 발광부를 기판으로 투영시킨 가상의 제1 평면 내에 위치하도록 온도 측정 센서를 마련할 수 있고, 이때, 상기 온도 측정 센서는 미세 가공 기술(micro fabrication)을 이용하여 제1 평면 내에 복수 개로, 구체적으로는 n개 이상(단, 1≤n≤10의 정수) 구비될 수 있다. 이 경우, 복수개로 마련된 온도 측정 센서에서 측정된 각 저항값으로부터 온도 측정 센서가 위치하는 영역별 온도를 측정할 수 있으므로, 발광소자의 영역별 온도 편차를 관측할 수 있고, 가장 열이 많이 발생하는 영역이나 열로 인한 손상/고장에 취약한 영역을 실시간으로 관측 및/또는 평가하는 것이 가능하다.Meanwhile, the light emitting device (LED) further includes a light emitting unit and a first electrode and a second electrode electrically connected to the light emitting unit, and a temperature measuring sensor between the substrate and the first electrode and/or between the substrate and the second electrode Can be prepared. In addition, the light emitting device (LED) may be provided with a temperature measurement sensor so as to be positioned in a virtual first plane projecting the light emitting unit onto the substrate, and at this time, the temperature measurement sensor is manufactured using microfabrication. A plurality of, specifically, n or more (an integer of 1≦n≦10) may be provided in one plane. In this case, since it is possible to measure the temperature of each region where the temperature measurement sensor is located from each resistance value measured by a plurality of temperature measurement sensors, it is possible to observe the temperature deviation of each region of the light emitting device and generate the most heat. It is possible to observe and/or evaluate in real time an area or an area susceptible to damage/failure due to heat.
또한, 상기 기판은 당업계에서 통상적으로 표면 실장형 발광장치에 사용하는 기판을 사용할 수 있으며, 상기 기판은 절연층이 형성된 것일 수 있다. 예를 들어, 상기 기판으로는 인쇄 회로 기판(PCB)이나 폴리이미드(PI)와 같은 플라스틱 웨이퍼 혹은 실리콘 웨이퍼에 SiO2 박막 등의 절연층이 형성된 것을 사용할 수 있다.In addition, the substrate may be a substrate commonly used in a surface mount type light emitting device in the art, and the substrate may be formed with an insulating layer. For example, as the substrate, a plastic wafer such as a printed circuit board (PCB) or polyimide (PI), or a silicon wafer in which an insulating layer such as a SiO 2 thin film is formed may be used.
이러한 기판의 두께는 50 ㎛ 내지 3,000 ㎛일 수 있으며, 구체적으로는, 50 ㎛ 내지 2,500 ㎛, 50 ㎛ 내지 2,000 ㎛, 50 ㎛ 내지 1,500 ㎛, 50 ㎛ 내지 1,000 ㎛, 50 ㎛ 내지 500 ㎛, 50 ㎛ 내지 400 ㎛, 50 ㎛ 내지 300 ㎛, 50 ㎛ 내지 200 ㎛, 50 ㎛ 내지 140 ㎛, 30 ㎛ 내지 130 ㎛, 40 ㎛ 내지 120 ㎛, 50 ㎛ 내지 110 ㎛, 1,000 ㎛ 내지 3,000 ㎛, 1,500 ㎛ 내지 3,000 ㎛, 1,000 ㎛ 내지 2,000 ㎛, 500 ㎛ 내지 1,000 ㎛, 800 ㎛ 내지 1,200 ㎛, 1,500 ㎛ 내지 2,200 ㎛, 1,800 ㎛ 내지 2,500 ㎛, 100 ㎛ 내지 500 ㎛, 100 ㎛ 내지 200 ㎛, 300 ㎛ 내지 1,000 ㎛, 500 ㎛ 내지 800 ㎛, 400 ㎛ 내지 700 ㎛, 600 ㎛ 내지 900 ㎛, 60 ㎛ 내지 100 ㎛, 70 ㎛ 내지 90 ㎛, 또는 95 ㎛ 내지 105 ㎛일 수 있다.The thickness of such a substrate may be 50 µm to 3,000 µm, specifically, 50 µm to 2,500 µm, 50 µm to 2,000 µm, 50 µm to 1,500 µm, 50 µm to 1,000 µm, 50 µm to 500 µm, 50 µm To 400 µm, 50 µm to 300 µm, 50 µm to 200 µm, 50 µm to 140 µm, 30 µm to 130 µm, 40 µm to 120 µm, 50 µm to 110 µm, 1,000 µm to 3,000 µm, 1,500 µm to 3,000 Μm, 1,000 µm to 2,000 µm, 500 µm to 1,000 µm, 800 µm to 1,200 µm, 1,500 µm to 2,200 µm, 1,800 µm to 2,500 µm, 100 µm to 500 µm, 100 µm to 200 µm, 300 µm to 1,000 µm, It may be 500 µm to 800 µm, 400 µm to 700 µm, 600 µm to 900 µm, 60 µm to 100 µm, 70 µm to 90 µm, or 95 µm to 105 µm.
또한, 상기 절연층의 평균 두께는 10 nm 내지 1 ㎛일 수 있고, 구체적으로는 10 nm 내지 750 nm, 10 nm 내지 500 nm, 10 nm 내지 250 nm, 10 nm 내지 100 nm, 50 nm 내지 200 nm, 50 nm 내지 150 nm, 80 nm 내지 120 nm, 또는 90 nm 내지 110 nm일 수 있다.In addition, the average thickness of the insulating layer may be 10 nm to 1 μm, specifically 10 nm to 750 nm, 10 nm to 500 nm, 10 nm to 250 nm, 10 nm to 100 nm, 50 nm to 200 nm , 50 nm to 150 nm, 80 nm to 120 nm, or 90 nm to 110 nm.
표면 surface 실장형Mounting type 발광장치의 제조방법 Manufacturing method of light emitting device
또한, 본 발명은 일실시예에서,In addition, the present invention in one embodiment,
기판 상에 포토레지스트를 이용하여 온도 측정 센서를 패터닝 하는 단계;Patterning a temperature sensor on a substrate using a photoresist;
패터닝된 온도 측정 센서 상에 발광부를 장착하는 단계; 및Mounting a light emitting unit on the patterned temperature measurement sensor; And
패터닝된 온도 측정 센서의 말단에 연산부를 연결하는 단계를 포함하는 상기 표면 실장형 발광장치의 제조방법을 제공한다.It provides a method of manufacturing the surface-mounted light emitting device comprising the step of connecting an operation unit to an end of a patterned temperature measurement sensor.
도 4는 본 발명에 따른 표면 실장형 발광장치의 제조방법에 대한 공정과정을 나타낸 플로우 차트이다.4 is a flow chart showing a process process for a method of manufacturing a surface-mounted light emitting device according to the present invention.
상기 도 4를 참고하여 보다 구체적으로 설명하자면, 도 4의 (a)는 실리콘 웨이퍼에 SiO2이 증착된 절연층을 형성하여 기판을 준비하는 단계이다.In more detail with reference to FIG. 4, FIG. 4(a) is a step of preparing a substrate by forming an insulating layer on which SiO 2 is deposited on a silicon wafer.
다음으로, 도 4의 (b) 및 (c)는 리프트 오프(lift-off) 공정을 이용하여 기판 상에 온도 측정 센서의 패턴부를 도입하는 단계로서, 상기 패턴부는 포토레지스(photoresist)를 이용하여 수행될 수 있다.Next, (b) and (c) of FIG. 4 are steps of introducing a pattern part of a temperature measurement sensor on a substrate using a lift-off process, the pattern part using a photoresist. Can be done.
여기서, 상기 온도 측정 센서의 패턴부는 그 형태가 특별히 제한되는 것은 아니나 주변 온도에 민감하게 반응할 수 있도록 일정한 폭과 길이를 갖는 선형 구조를 가질 수 있다. 구체적으로, 상기 패턴부는 평균 폭이 1㎛ 내지 50㎛이고, 평균 길이가 1,000㎛ 내지 20,000㎛이며, 패턴 간격이 1㎛ 내지 50㎛인 선형 구조로 기판에 도입될 수 있다.Here, although the shape of the pattern portion of the temperature measurement sensor is not particularly limited, it may have a linear structure having a predetermined width and length so as to react sensitively to ambient temperature. Specifically, the pattern portion may be introduced into the substrate in a linear structure having an average width of 1 μm to 50 μm, an average length of 1,000 μm to 20,000 μm, and a pattern interval of 1 μm to 50 μm.
하나의 예로서, 상기 온도 측정 센서의 패턴부는 평균 폭이 3㎛ 내지 7㎛이고, 평균 길이가 10,000㎛ 내지 11,000㎛이며, 패턴 간격이 2㎛ 내지 10㎛인 선형 구조로 기판에 도입될 수 있다.As an example, the pattern portion of the temperature measurement sensor may be introduced into the substrate in a linear structure having an average width of 3 μm to 7 μm, an average length of 10,000 μm to 11,000 μm, and a pattern interval of 2 μm to 10 μm. .
또한, 상기 온도 측정 센서는 주변 온도 변화에 민감하게 반응하고, 내부 온도 변화에 따라 저항 변화가 큰 금속을 포함할 수 있다. 구체적으로, 온도 측정 센서는 기판 상에 제2 금속층이 형성되고, 이후 제1 금속층이 형성된 구조를 가질 수 있고, 상기 제1 금속층 및 제2 금속층은 각각 금(Au), 백금(Pt), 티타늄(Ti), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 구리(Cu) 또는 폴리 실리콘(poly-silicon)을 포함하되, 서로 다른 금속을 포함할 수 있다.In addition, the temperature measurement sensor may include a metal that reacts sensitively to changes in ambient temperature and has a large resistance change according to changes in internal temperature. Specifically, the temperature measurement sensor may have a structure in which a second metal layer is formed on a substrate and then a first metal layer is formed, and the first metal layer and the second metal layer are gold (Au), platinum (Pt), and titanium, respectively. It includes (Ti), chromium (Cr), nickel (Ni), copper (Cu), or poly-silicon, but may include different metals.
아울러, 제1 금속층 및 제2 금속층은 각각 1nm 내지 50nm의 평균 두께를 가질 수 있으며, 이들을 포함하는 온도 측정 센서의 총 두께는 60nm 이하일 수 있다.In addition, the first metal layer and the second metal layer may each have an average thickness of 1 nm to 50 nm, and the total thickness of the temperature measurement sensor including them may be 60 nm or less.
하나의 예로서, 상기 제1 금속층 및 제2 금속층은 각각 백금(Pt) 및 티타늄(Ti)을 포함하고, 23nm 내지 27nm 및 3nm 내지 7nm의 평균 두께를 가질 수 있으며, 상기 제1 금속층 및 제2 금속층을 포함하는 온도 측정 센서의 총 두께는 25nm 내지 34nm일 수 있다.As an example, the first metal layer and the second metal layer each include platinum (Pt) and titanium (Ti), and may have an average thickness of 23 nm to 27 nm and 3 nm to 7 nm, and the first metal layer and the second metal layer The total thickness of the temperature measuring sensor including the metal layer may be 25 nm to 34 nm.
다음으로, 도 4의 (d)는 온도 측정 센서 상에 써멀 그리스(thermal grease)를 약 80~120㎛ 두께로 도포하고, 제1 전극 및 제2 전극을 장착하는 단계로서, 상기 써멀 그리스는 온도 측정 센서와 전극들을 절연시키는 역할을 수행할 수 있다.Next, (d) of FIG. 4 is a step of applying thermal grease to a temperature measuring sensor with a thickness of about 80 to 120 μm, and mounting the first electrode and the second electrode, wherein the thermal grease is It can insulate the measurement sensor and electrodes.
다음으로, 도 4의 (e) ? (f)는 발광소자를 장착하는 단계는 솔더 조인트를 이용하여 패터닝된 온도 측정 센서 상에 발광소자를 장착하는 단계로서, 기판 상에 발광소자를 장착하는 통상적인 방식으로 수행될 수 있다.Next, (e) of FIG. 4? In (f), the mounting of the light emitting device is a step of mounting the light emitting device on a temperature measuring sensor patterned using a solder joint, and may be performed in a conventional manner of mounting the light emitting device on a substrate.
본 발명에 따른 표면 실장형 발광장치의 제조방법은 표면 실장형 발광장치의 제조 시 기판 상에 발광소자를 장착하기 이전에 정션 영역에 온도 측정 센서를 도입하고, 도입된 온도 측정 센서 상에 발광소자를 장착시키는 방식으로 수행되므로, 당업계에서 수행되는 일반적인 표면 실장형 발광장치 제조 시 적용이 용이하다는 이점이 있다.In the manufacturing method of the surface-mounted light emitting device according to the present invention, a temperature measuring sensor is introduced in the junction area before mounting the light emitting device on the substrate when manufacturing the surface-mounted light emitting device, and the light emitting device is on the introduced temperature measuring sensor. Since it is performed in a manner of mounting, there is an advantage that it is easy to apply when manufacturing a general surface-mounted light emitting device performed in the art.
표면 surface 실장형Mounting type 발광장치의 Light emitting device 정션Junction 온도 측정 시스템 Temperature measurement system
아울러, 본 발명은 일실시예에서,In addition, the present invention in one embodiment,
기판, 발광소자, 온도 측정 센서 및 연산부를 포함하고;A substrate, a light emitting device, a temperature measurement sensor, and an operation unit;
상기 온도 측정 센서는 기판과 발광소자 사이의 정션 영역에 위치하며;The temperature measurement sensor is located in a junction area between the substrate and the light emitting device;
상기 연산부는 온도 측정 센서와 전기적으로 연결되고, 측정된 온도 측정 센서의 저항으로부터 정션 영역의 온도를 산출하도록 마련된 표면 실장형 발광장치의 정션 온도 측정 시스템을 제공한다.The operation unit is electrically connected to the temperature measurement sensor and provides a junction temperature measurement system of a surface-mounted light emitting device provided to calculate the temperature of the junction region from the measured resistance of the temperature measurement sensor.
본 발명에 따른 표면 실장형 발광장치의 정션 온도 측정 시스템은 기판 상에 발광소자(LED)가 장착된 표면 실장형 발광장치의 정션 온도를 측정하기 위하여 온도 측정 센서 및 연산부가 도입된 구성을 갖는다.The junction temperature measurement system of a surface-mounted light-emitting device according to the present invention has a configuration in which a temperature measuring sensor and an operation unit are introduced to measure the junction temperature of a surface-mounted light-emitting device in which a light-emitting device (LED) is mounted on a substrate.
본 발명에 따른 표면 실장형 발광장치의 정션 온도 측정 시스템은 온도 측정 센서를 발광소자(LED)의 하부, 즉 기판과 발광소자(LED) 사이 정션 영역에 도입하고, 온도 측정 센서와 연결되어 온도 측정 센서에서 측정된 정보로부터 정션 온도를 산출하는 연산부를 포함하는 구성을 가짐으로써 발광소자(LED)의 사용 중에도 정션 영역의 온도를 실시간으로 용이하게 측정할 수 있다.In the junction temperature measurement system of the surface-mounted light emitting device according to the present invention, the temperature measurement sensor is introduced into the lower portion of the light emitting element (LED), that is, in the junction area between the substrate and the light emitting element (LED), and is connected to the temperature measurement sensor to measure temperature. By having a configuration including an operation unit that calculates the junction temperature from information measured by the sensor, the temperature of the junction area can be easily measured in real time even while the light emitting device (LED) is in use.
표면 surface 실장형Mounting type 발광장치의 Light emitting device 정션Junction 온도 측정 방법 How to measure temperature
나아가, 본 발명을 일실시예에서,Furthermore, in one embodiment of the present invention,
본 발명에 따른 상기 표면 실장형 발광장치의 정션 온도 측정 시스템을 이용하여, 기판과 발광소자 사이의 정션 영역에 위치하는 온도 측정 센서의 저항을 측정하는 단계; 및Measuring a resistance of a temperature measurement sensor positioned in a junction region between a substrate and a light emitting device by using the junction temperature measurement system of the surface-mounted light emitting device according to the present invention; And
측정된 온도 측정 센서의 저항값으로부터 발광소자의 정션 온도를 산출하는 단계를 포함하는 표면 실장형 발광장치의 정션 온도 측정 방법을 제공한다.It provides a method for measuring a junction temperature of a surface-mounted light emitting device, comprising the step of calculating a junction temperature of a light emitting device from a measured resistance value of a temperature measuring sensor.
본 발명에 따른 표면 실장형 발광장치의 정션 온도 측정 방법은 상술된 정션 온도 측정 시스템을 이용하여 표면 실장형 발광장치의 정션 온도를 측정할 수 있다.The junction temperature measurement method of the surface-mounted light-emitting device according to the present invention may measure the junction temperature of the surface-mounted light-emitting device by using the junction temperature measurement system described above.
구체적으로, 상기 표면 실장형 발광장치의 정션 온도 측정 방법은 상술된 정션 온도 측정 시스템을 이용하여 기판과 발광소자 사이의 정션 온도 측정 시스템을 이용하여 기판과 발광소자(LED) 사이의 정션 영역에 위치하는 온도 측정 센서의 저항을 연산부를 통해 측정하는 단계를 포함한다.Specifically, the method of measuring the junction temperature of the surface-mounted light emitting device is located in the junction area between the substrate and the light emitting device (LED) using the junction temperature measuring system between the substrate and the light emitting device using the junction temperature measuring system described above. And measuring the resistance of the temperature measurement sensor to be performed through an operation unit.
상기 단계에서는 연산부를 통해 온도 측정 센서의 저항 또는 저항 변화량이 측정되고, 온도 측정 센서의 저항은 온도 측정 센서의 상부측에 인접한 발광소자(LED)의 발열로 인한 정션 영역의 온도 변화에 직접적으로 영향을 받아 민감하게 감응하는 특징을 갖는다.In the above step, the resistance of the temperature measurement sensor or the amount of resistance change is measured through the operation unit, and the resistance of the temperature measurement sensor directly affects the temperature change in the junction area due to heat generation of the light emitting device (LED) adjacent to the upper side of the temperature measurement sensor. It has the characteristic of being sensitive to receiving.
또한, 상기 표면 실장형 발광장치의 정션 온도 측정 방법은 연산부가 측정된 온도 측정 센서의 저항값으로부터 발광소자의 정션온도를 산출하는 단계를 포함한다.In addition, the method of measuring the junction temperature of the surface-mounted light emitting device includes the step of calculating the junction temperature of the light emitting device from the resistance value of the temperature measuring sensor measured by the operation unit.
보다 구체적으로, 상기 단계는,More specifically, the step,
측정된 온도 측정 센서의 저항값으로부터 온도 측정 센서의 온도를 산출하는 단계; 및Calculating a temperature of the temperature measurement sensor from the measured resistance value of the temperature measurement sensor; And
산출된 온도 측정 센서의 온도로부터 하기 수학식 1을 이용하여 발광소자의 정션 온도를 산출하는 단계를 포함할 수 있다:It may include the step of calculating the junction temperature of the light emitting device by using
[수학식 1][Equation 1]
T=aR-bT=aR-b
상기 수학식 1에서,In
T는 발광소자의 정션 영역의 온도(단위: ℃)를 나타내고,T represents the temperature (unit: ℃) of the junction region of the light emitting device,
R은 온도 측정 센서의 온도(단위: ℃)를 나타내며,R represents the temperature of the temperature measuring sensor (unit: ℃),
a 및 b는 계수로서, 5.6≤a≤5.9 및 91.5≤b≤93.0을 만족한다.a and b are coefficients, satisfying 5.6≤a≤5.9 and 91.5≤b≤93.0.
상기 수학식 1은 온도 측정 센서의 온도와 상기 온도 측정 센서가 장착된 발광소자(LED)의 정션 영역 온도의 상관관계를 나타내는 식으로서, 발광소자의 사용 시 변화하는 정션 온도를 열 과도 시험 측정기로 측정한 결과와 발광소자의 구조 열분석을 통해 얻은 정션 온도 변화 결과를 반영한 것일 수 있다.
본 발명은 측정된 온도 측정 센서의 저항값으로부터 직접적으로 정션 영역의 온도를 산출하는 것이 아니라, 연산부를 이용하여 온도 측정 센서의 저항값으로부터 온도 측정 센서의 온도를 산출하고, 수학식 1을 통해 도출된 온도 측정 센서의 온도로부터 표면 실장형 발광장치의 정션 온도를 산출하는 과정을 거침으로써 복잡한 장비 등을 사용하지 않고도 높은 신뢰성의 정션 온도값을 실시간으로 용이하게 얻을 수 있다.The present invention does not directly calculate the temperature of the junction area from the measured resistance value of the temperature measurement sensor, but calculates the temperature of the temperature measurement sensor from the resistance value of the temperature measurement sensor using an operation unit, and derives it through
이하, 본 발명을 실시예 및 실험예에 의해 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail by examples and experimental examples.
단, 하기 실시예 및 실험예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예 및 실험예에 한정되는 것은 아니다.However, the following Examples and Experimental Examples are merely illustrative of the present invention, and the contents of the present invention are not limited to the following Examples and Experimental Examples.
실시예Example ..
지름 4 인치(inch)인 실리콘(Si) 웨이퍼를 준비하고, 상기 웨이퍼 상에 SiO2층(평균 두께: 0.1 ㎛)을 증착하여 기판을 준비하였다. 그런 다음, 포토레지스트를 도포하고, 광원에 노출시킨 후 식각하여 표면에 약 30㎛ 두께로 패터닝하고, 패터닝된 표면에 5±0.5 ㎛ 두께의 티타늄(Ti)층과 25±1㎛ 두께의 백금(Pt)층을 순차적으로 증착시켰다. 그 후, 포토레지스트를 제거하여 기판 상에 서펜타인 형태(평균 폭: 30±2㎛, 평균 길이: 10,500±100㎛)로 티타늄(Ti)층 및 백금(Pt)층으로 구성된 온도 측정 센서를 형성하고, 상기 온도 측정 센서 상에 써멀 그리스(thermal grease)를 100±2㎛ 두께로 도포하고, 그 위에 제1 전극 및 제2 전극을 위치시켜 전극들을 장착하였다. 장착된 제1 전극과 제2 전극 상에 솔더 조인트(SAC 305 solder paste)를 도포하고, InGaN 및 Ge:YAC phosphor로 구성된 발광소자를 장착하여 표면 실장형 발광장치의 정션 온도를 측정하기 위한 측정 시스템을 제조하였다.A silicon (Si) wafer having a diameter of 4 inches was prepared, and a SiO 2 layer (average thickness: 0.1 μm) was deposited on the wafer to prepare a substrate. Then, a photoresist is applied, exposed to a light source, etched to pattern the surface to a thickness of about 30 μm, and a 5±0.5 μm-thick titanium (Ti) layer and 25±1 μm-thick platinum ( Pt) layers were sequentially deposited. Then, by removing the photoresist, a temperature sensor composed of a titanium (Ti) layer and a platinum (Pt) layer in the form of serpentine (average width: 30±2㎛, average length: 10,500±100㎛) on the substrate. Then, a thermal grease (thermal grease) was applied to a thickness of 100±2 μm on the temperature measuring sensor, and the first electrode and the second electrode were placed thereon to mount the electrodes. A measurement system for measuring the junction temperature of a surface-mounted light emitting device by applying a solder joint (SAC 305 solder paste) on the mounted first and second electrodes and mounting a light emitting device composed of InGaN and Ge:YAC phosphor. Was prepared.
실험예Experimental example 1. One.
표면 실장형 발광장치에 포함된 온도 측정 센서와 정션 영역의 온도 상관 관계를 도출하기 위하여 다음과 같은 실험을 수행하였다.The following experiment was performed to derive the temperature correlation between the temperature measurement sensor included in the surface-mounted light emitting device and the junction region.
먼저, ① 실시예 1에서 제조된 정션 온도 측정 시스템을 이용하여 정션 온도에 영향을 주지 않는 미세 전류 조건(0.1mA)에서 발광소자의 온도에 따른 순방향 전압(forward voltage)을 측정하였다.First, ① using the junction temperature measuring system prepared in Example 1, the forward voltage according to the temperature of the light emitting device was measured under a microcurrent condition (0.1mA) that does not affect the junction temperature.
이와 별도로, ② 발광부에 4곳의 열 과도 시험 측정기(T3Ster)를 연결하고, 상기 발광부에 150mA, 200mA, 250mA 및 300mA의 전류를 각각 인가한 다음, 연결된 열 과도 시험 측정기(T3Ster)를 이용하여, 인가된 각 전류를 멈춘 직후 시간에 따른 정션 온도를 실측하였다. 그 결과는 표 1 및 도 5에 나타내었다.Separately, ② connect 4 thermal transient test measuring devices (T3Ster) to the light emitting part, apply currents of 150mA, 200mA, 250mA and 300mA respectively to the light emitting part, and then use the connected thermal transient test measuring device (T3Ster). Thus, the junction temperature according to time was measured immediately after each applied current was stopped. The results are shown in Table 1 and FIG. 5.
또한, ③ 온도 측정 센서의 온도에 따른 저항을 측정하고, 저항 온도 계수(≒0.0039 %/℃)로 측정된 결과를 보정하여 온도 측정 센서의 온도에 따른 저항 변화량을 도출하였으며, 그 결과는 도 6에 나타내었다. 아울러, ④ 실시예 1에서 제조된 표면 실장형 발광장치에 150 mA(0.46W) 내지 300mA(0.95W)의 전류를 인가하여, 인가 전류별 온도 측정 센서의 저항과 온도 변화를 측정하였으며, 그 결과는 하기 표 1과 도 7에 나타내었다.In addition, ③ measuring the resistance according to the temperature of the temperature measurement sensor, and correcting the measured result with the resistance temperature coefficient (≒0.0039 %/℃) to derive the amount of resistance change according to the temperature of the temperature measurement sensor, and the result is shown in Shown in. In addition, ④ by applying a current of 150 mA (0.46W) to 300 mA (0.95W) to the surface-mounted light emitting device manufactured in Example 1, the resistance and temperature change of the temperature measuring sensor for each applied current were measured, and the result Is shown in Table 1 and FIG. 7 below.
상기 표 1의 측정 결과로부터 온도 측정 센서의 온도와 발광소자의 정션 온도 간의 상관 관계를 나타내는 도 8을 도출하였으며, 이를 통해 하기 수학식 1의 관계식을 얻었다:From the measurement results in Table 1, FIG. 8 showing the correlation between the temperature of the temperature measuring sensor and the junction temperature of the light emitting device was derived, and through this, the relational expression of
[수학식 1] [Equation 1]
T=aR-bT=aR-b
상기 수학식 1에서,In
T는 발광소자의 정션 영역의 온도(단위: ℃)를 나타내고,T represents the temperature (unit: ℃) of the junction region of the light emitting device,
R은 온도 측정 센서의 온도(단위: ℃)를 나타내며,R represents the temperature of the temperature measuring sensor (unit: ℃),
a 및 b는 계수로서, 5.6≤a≤5.9 및 91.5≤b≤93.0을 만족한다.a and b are coefficients, satisfying 5.6≤a≤5.9 and 91.5≤b≤93.0.
실험예 2.Experimental Example 2.
본 발명에 따른 표면 실장형 발광장치의 정션 온도 측정 시스템의 성능을 평가하기 위하여, 실시예 1에서 제조된 표면 실장형 발광장치의 정션 온도 측정 시스템을 대상으로 150~300mA 전류 조건에서 발광소자(LED)와 온도 측정 센서의 온도 변화를 시뮬레이션하였으며, 그 결과를 도 9 및 도 10에 나타내었다.In order to evaluate the performance of the junction temperature measuring system of the surface-mounted light emitting device according to the present invention, targeting the junction temperature measuring system of the surface-mounted light emitting device manufactured in Example 1, a light emitting device (LED ) And the temperature change of the temperature measurement sensor were simulated, and the results are shown in FIGS. 9 and 10.
도 9 및 도 10을 살펴보면, 본 발명에 따른 표면 실장형 발광장치의 정션 온도 측정 시스템은 높은 정밀도로 정션 온도를 실시간 측정하는 것을 알 수 있다.9 and 10, it can be seen that the junction temperature measurement system of the surface-mounted light emitting device according to the present invention measures the junction temperature in real time with high precision.
구체적으로, 도 9는 전류 조건에 따른 발광소자와 온도 측정 센서의 온도 변화를 나타낸 이미지로서, 도 9를 참고하면, 발광소자에 흐르는 전류가 150mA에서 300mA으로 증가함에 따라 발광소자와 온도 측정 센서의 색상이 녹색에서 적색으로 변화하는 것을 알 수 있다. 이는 발광소자와 온도 측정 센서의 온도가 증가함을 나타내는 것이다. Specifically, FIG. 9 is an image showing the temperature change of the light emitting device and the temperature measuring sensor according to the current condition. Referring to FIG. 9, as the current flowing through the light emitting device increases from 150 mA to 300 mA, the light emitting device and the temperature measuring sensor You can see that the color changes from green to red. This indicates that the temperature of the light emitting device and the temperature measuring sensor increases.
또한, 도 10의 (a)은 시뮬레이션된 발광소자와 온도 측정 센서의 접점 온도간 선형 관계를 나타내는 그래프이고, (b)는 정션 영역에서 온도 측정 센서까지의 열저항을 계산한 그래프이다.In addition, (a) of FIG. 10 is a graph showing a linear relationship between the junction temperature of the simulated light emitting device and the temperature measuring sensor, and (b) is a graph calculating the thermal resistance from the junction region to the temperature measuring sensor.
상기 도 10을 참고하면, 시뮬레이션된 발광소자와 온도 측정 센서는 선형 상관 관계(R2=0.997)를 가지며, 시뮬레이션을 통해 얻은 결과는 열 과도 시험 측정기(T3Ster)를 이용하여 얻은 실제 정션온도와의 오차가 4.9% 이내로 정밀도가 높을 것으로 확인되었다. 또한, 정션 영역에서 온도 측정 센서까지의 열저항은 106.77~110.56 K/W로, 열 과도 시험 측정기(T3Ster)를 이용하여 얻은 실제 열저항과 매우 유사하였으며, 정션 온도가 78.83~147.89℃일 때 발광소자 하부에 위치하는 솔더 조인트의 온도가 62.78~91.29℃인 것으로 예측되었다.Referring to FIG. 10, the simulated light emitting device and the temperature measuring sensor have a linear correlation (R2 = 0.997), and the result obtained through the simulation is an error with the actual junction temperature obtained using a thermal transient test meter (T3Ster). It was confirmed that the precision was high within 4.9%. In addition, the thermal resistance from the junction area to the temperature measuring sensor was 106.77 to 110.56 K/W, which was very similar to the actual thermal resistance obtained using a thermal transient test meter (T3Ster). The temperature of the solder joint located at the bottom of the device was predicted to be 62.78~91.29℃.
이는 실시예 1의 표면 실장형 발광장치의 정션 온도 측정 시스템이 별도의 복잡한 장비 없이 높은 정밀도로 정션 영역의 온도를 실시간으로 측정할 수 있음을 의미하며, 동시에 측정된 정션 온도로부터 표면 실장형 발광장치에 구비된 부재들의 온도도 측정 가능함을 나타낸다.This means that the junction temperature measurement system of the surface-mounted light emitting device of Example 1 can measure the temperature of the junction area in real time with high precision without additional complicated equipment, and at the same time, the surface-mounted light emitting device from the measured junction temperature. It indicates that the temperature of the members provided in the can also be measured.
따라서, 본 발명에 따른 표면 실장형 발광장치의 정션 온도 측정 시스템은 기판과 발광소자의 정션 영역에 온도 측정 센서를 도입함으로써 온도 측정 센서의 저항값을 측정하여 실시간으로 표면 실장형 발광장치의 정션 온도를 용이하게 산출할 수 있고, 보다 정확한 온도 측정이 가능하므로 발광소자의 손상 여부 확인이나 성능 및/또는 수명 평가 등에 유용하게 사용될 수 있다.Accordingly, the junction temperature measurement system of the surface-mounted light-emitting device according to the present invention measures the resistance value of the temperature-measurement sensor by introducing a temperature-measuring sensor into the junction area of the substrate and the light-emitting device. Since it can be easily calculated and more accurate temperature measurement is possible, it can be usefully used for checking whether the light-emitting device is damaged or evaluating performance and/or life.
Claims (14)
상기 기판 상에 마련된 발광소자;
상기 기판과 발광소자 사이의 정션 영역에 위치하며, 정션 영역의 온도에 따라 값이 달라지도록 마련된 저항을 갖는 온도 측정 센서; 및
온도 측정 센서와 전기적으로 연결되며, 측정된 온도 측정 센서의 저항으로부터 정션영역의 온도를 산출하도록 마련된 연산부를 포함하고,
연산부는,
전기적으로 연결된 온도 측정 센서의 저항을 측정하는 단계;
측정된 저항값으로부터 온도 측정 센서의 온도를 산출하는 단계; 및
산출된 온도 측정 센서의 온도로부터 하기 수학식 1에 따라 발광소자의 정션 온도를 산출하는 단계;
를 통하여 정션 영역의 온도를 산출하도록 마련되며,
온도 측정 센서에 의해 측정된 내부 저항값을 제공 받아서 정션 온도를 실시간으로 산출하도록 마련되고,
온도 측정 센서는 제1 금속층 및 제2 금속층을 포함하며, 일정한 폭과 길이를 갖는 선형 구조로 패턴화되되 기판 상에 서로 다른 방향으로 각각 연장되어 복수 개의 영역을 갖는 패턴부로 구성되고,
발광소자는, 발광부 및 상기 발광부와 전기적으로 연결된 제1 전극과 제2 전극을 포함하되, 기판과 제1 전극 사이 및 기판과 제2 전극 사이의 발광부를 기판으로 투영시킨 가상의 제1 평면 내에 복수 개의 온도 측정 센서가 위치하도록 마련되는, 표면 실장형 발광장치:
[수학식 1]
T=aR-b
상기 수학식 1에서,
T는 발광소자의 정션 영역의 온도(단위: ℃)를 나타내고,
R은 온도 측정 센서의 온도(단위: ℃)를 나타내며,
a 및 b는 계수로서, 5.6≤a≤5.9 및 91.5≤b≤93.0을 만족한다.
Board;
A light emitting device provided on the substrate;
A temperature measuring sensor positioned in a junction region between the substrate and the light emitting device and having a resistance configured to change a value according to a temperature of the junction region; And
It is electrically connected to the temperature measurement sensor, and includes a calculation unit provided to calculate the temperature of the junction area from the measured resistance of the temperature measurement sensor,
The operation unit,
Measuring a resistance of an electrically connected temperature measurement sensor;
Calculating a temperature of the temperature measurement sensor from the measured resistance value; And
Calculating a junction temperature of the light emitting device according to Equation 1 below from the calculated temperature of the temperature measurement sensor;
It is provided to calculate the temperature of the junction region through
It is provided to calculate the junction temperature in real time by receiving the internal resistance value measured by the temperature measurement sensor,
The temperature measurement sensor includes a first metal layer and a second metal layer, and is patterned in a linear structure having a predetermined width and length, but is composed of a pattern portion having a plurality of regions each extending in different directions on the substrate,
The light-emitting device includes a light-emitting unit and a first electrode and a second electrode electrically connected to the light-emitting unit, wherein the light-emitting portion between the substrate and the first electrode and the substrate and the second electrode is projected onto a substrate. A surface-mounted light emitting device provided so that a plurality of temperature measurement sensors are located therein:
[Equation 1]
T=aR-b
In Equation 1,
T represents the temperature (unit: ℃) of the junction region of the light emitting device,
R represents the temperature of the temperature measuring sensor (unit: ℃),
a and b are coefficients, satisfying 5.6≤a≤5.9 and 91.5≤b≤93.0.
온도 측정 센서의 패턴부는, 평균 폭이 1㎛ 내지 50㎛이고, 평균 길이가 1,000㎛ 내지 20,000㎛인 표면 실장형 발광장치.
The method of claim 1,
The pattern portion of the temperature measurement sensor has an average width of 1 µm to 50 µm and an average length of 1,000 µm to 20,000 µm.
상기 제1 금속층 및 제2 금속층은 금(Au), 백금(Pt), 티타늄(Ti), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 구리(Cu) 또는 폴리 실리콘(poly-silicon)을 포함하되, 서로 다른 금속을 포함하는 표면 실장형 발광장치.
The method of claim 1,
The first and second metal layers include gold (Au), platinum (Pt), titanium (Ti), chromium (Cr), nickel (Ni), copper (Cu), or poly-silicon, Surface-mounted light emitting devices containing different metals.
온도 측정 센서는 백금(Pt)을 포함하는 제1 금속층과 티타늄(Ti)을 포함하는 제2 금속층을 구비하는 표면 실장형 발광장치.
The method of claim 1,
The temperature measurement sensor includes a first metal layer including platinum (Pt) and a second metal layer including titanium (Ti).
제1 및 제2 금속층의 평균 두께는 각각 1nm 내지 50nm인 표면 실장형 발광장치.
The method of claim 5,
The first and second metal layers have an average thickness of 1 nm to 50 nm, respectively.
패터닝된 온도 측정 센서 상에 발광부를 장착하는 단계; 및
패터닝된 온도 측정 센서의 말단에 연산부를 연결하는 단계를 포함하고,
표면 실장형 발광장치의 제조 시에 기판 상에 발광 소자를 장착하기 이전에 정션 영역에 온도 측정 센서를 도입하고, 도입된 온도 측정 센서 상에 발광소자를 장착시키도록 마련된 제1항에 따른 표면 실장형 발광장치의 제조방법.
Patterning a temperature sensor using a photoresist on the substrate according to claim 1;
Mounting a light emitting unit on the patterned temperature measurement sensor; And
Including the step of connecting the operation unit to the end of the patterned temperature measurement sensor,
The surface mounting according to claim 1, provided to introduce a temperature measurement sensor to the junction area and mount the light emitting element on the introduced temperature measurement sensor before mounting the light emitting element on the substrate when manufacturing a surface-mounted light emitting device. Method of manufacturing a type light emitting device.
발광부를 장착하는 단계 이전에,
패터닝된 온도 측정 센서 상에 제1 전극 및 제2 전극을 장착하는 단계를 더 포함하는 표면 실장형 발광장치의 제조방법.
The method of claim 10,
Before the step of mounting the light emitting unit,
A method of manufacturing a surface-mounted light emitting device, further comprising mounting the first electrode and the second electrode on the patterned temperature measuring sensor.
상기 온도 측정 센서는 기판과 발광소자 사이의 정션 영역에 위치하며;
상기 연산부는 온도 측정 센서와 전기적으로 연결되고, 측정된 온도 측정 센서의 저항으로부터 정션 영역의 온도를 산출하도록 마련되며,
표면 실장형 발광장치의 제조 시에 기판 상에 발광 소자를 장착하기 이전에 정션 영역에 온도 측정 센서를 도입하고, 도입된 온도 측정 센서 상에 발광소자를 장착시키도록 마련된 표면 실장형 발광장치의 정션 온도 측정 시스템.
A substrate according to claim 1, including a light emitting device, a temperature measuring sensor, and an operation unit;
The temperature measurement sensor is located in a junction area between the substrate and the light emitting device;
The calculation unit is electrically connected to the temperature measurement sensor and is provided to calculate the temperature of the junction region from the measured resistance of the temperature measurement sensor,
Junction of a surface-mounted light-emitting device provided to introduce a temperature measurement sensor to the junction area and mount the light-emitting element on the introduced temperature measurement sensor before mounting the light-emitting element on the substrate when manufacturing a surface-mounted light-emitting device Temperature measurement system.
측정된 온도 측정 센서의 저항값으로부터 발광소자의 정션 온도를 산출하는 단계를 포함하는 표면 실장형 발광장치의 정션 온도 측정 방법.
Measuring resistance of a temperature measurement sensor positioned in a junction region between a substrate and a light emitting device by using the junction temperature measurement system of the surface-mounted light emitting device according to claim 12; And
A method of measuring a junction temperature of a surface-mounted light emitting device comprising the step of calculating a junction temperature of the light emitting device from the measured resistance value of the temperature measuring sensor.
발광소자의 정션 온도를 산출하는 단계는,
측정된 온도 측정 센서의 저항값으로부터 온도 측정 센서의 온도를 산출하는 단계; 및
산출된 온도 측정 센서의 온도로부터 하기 수학식 1을 이용하여 발광소자의 정션 온도를 산출하는 단계를 포함하는 표면 실장형 발광장치의 정션 온도 측정 방법:
[수학식 1]
T=aR-b
상기 수학식 1에서,
T는 발광소자의 정션 영역의 온도(단위: ℃)를 나타내고,
R은 온도 측정 센서의 온도(단위: ℃)를 나타내며,
a 및 b는 계수로서, 5.6≤a≤5.9 및 91.5≤b≤93.0을 만족한다.The method of claim 13,
The step of calculating the junction temperature of the light emitting device,
Calculating a temperature of the temperature measurement sensor from the measured resistance value of the temperature measurement sensor; And
A method for measuring a junction temperature of a surface-mounted light emitting device comprising the step of calculating a junction temperature of a light emitting device using Equation 1 below from the calculated temperature of the temperature measuring sensor:
[Equation 1]
T=aR-b
In Equation 1,
T represents the temperature (unit: ℃) of the junction region of the light emitting device,
R represents the temperature of the temperature measuring sensor (unit: ℃),
a and b are coefficients, satisfying 5.6≤a≤5.9 and 91.5≤b≤93.0.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020190047698A KR102247106B1 (en) | 2019-04-24 | 2019-04-24 | Surface-mounted LED available of measuring junction temperature in real time, and Junction temperature sensing method using the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020190047698A KR102247106B1 (en) | 2019-04-24 | 2019-04-24 | Surface-mounted LED available of measuring junction temperature in real time, and Junction temperature sensing method using the same |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20200124415A KR20200124415A (en) | 2020-11-03 |
| KR102247106B1 true KR102247106B1 (en) | 2021-04-30 |
Family
ID=73197897
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020190047698A KR102247106B1 (en) | 2019-04-24 | 2019-04-24 | Surface-mounted LED available of measuring junction temperature in real time, and Junction temperature sensing method using the same |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102247106B1 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113670463B (en) * | 2021-08-03 | 2022-09-09 | 西华大学 | White light LED junction temperature and fluorescent glue temperature measuring device |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012124345A (en) * | 2010-12-09 | 2012-06-28 | Calsonic Kansei Corp | Drive control method of light-emitting diode |
| KR101423514B1 (en) * | 2013-02-01 | 2014-07-29 | 주식회사 포스코 | Light emitting diode package and light emitting apparatus of use it |
| KR101483485B1 (en) * | 2012-12-21 | 2015-01-19 | 주식회사 포스코 | A printed circuit board for COB and COB type LED module |
| JP2018125543A (en) * | 2018-03-08 | 2018-08-09 | セイコーエプソン株式会社 | Light-emitting element module, quantum interference member, atomic oscillator, electronic apparatus, and mobile body |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8227820B2 (en) * | 2005-02-09 | 2012-07-24 | The Regents Of The University Of California | Semiconductor light-emitting device |
-
2019
- 2019-04-24 KR KR1020190047698A patent/KR102247106B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012124345A (en) * | 2010-12-09 | 2012-06-28 | Calsonic Kansei Corp | Drive control method of light-emitting diode |
| KR101483485B1 (en) * | 2012-12-21 | 2015-01-19 | 주식회사 포스코 | A printed circuit board for COB and COB type LED module |
| KR101423514B1 (en) * | 2013-02-01 | 2014-07-29 | 주식회사 포스코 | Light emitting diode package and light emitting apparatus of use it |
| JP2018125543A (en) * | 2018-03-08 | 2018-08-09 | セイコーエプソン株式会社 | Light-emitting element module, quantum interference member, atomic oscillator, electronic apparatus, and mobile body |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20200124415A (en) | 2020-11-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101499511B (en) | LED chip with temperature sensing component and manufacturing method thereof | |
| US7227370B2 (en) | Semiconductor inspection apparatus and manufacturing method of semiconductor device | |
| KR102247106B1 (en) | Surface-mounted LED available of measuring junction temperature in real time, and Junction temperature sensing method using the same | |
| CN1329981C (en) | Semiconductor carrier film, and semiconductor device and liquid crystal module using the same | |
| US5679268A (en) | Thin multi-layer circuit board and process for fabricating the same | |
| CN105023858B (en) | A kind of LED component and its manufacturing method of integrated graphene temperature sensing | |
| CN113450681A (en) | Production detection method of micro light-emitting diode display and display thereof | |
| Elger et al. | Inline thermal transient testing of high power LED modules for solder joint quality control | |
| JP2006258746A (en) | Damage detection method for glass substrate | |
| JP2011089859A (en) | Temperature sensor | |
| JP2010043898A (en) | Wiring board, wiring board for ic electrical characteristics inspection, and manufacturing method of the wiring board | |
| US6282679B1 (en) | Pattern and method of metal line package level test for semiconductor device | |
| CN102539004B (en) | Method of manufacturing temperature sensor | |
| CN104902690B (en) | A kind of preparation method of circuit board | |
| US8519388B2 (en) | Embedded structure for passivation integrity testing | |
| JP2000304801A (en) | Electronic part reliability evaluation device and electronic part reliability evaluation method | |
| US10366813B2 (en) | High-precision additive formation of electrical resistors | |
| CN115132598A (en) | Method for measuring actual physical thickness of LED evaporation coating layer | |
| JP2004156984A (en) | Acquiring method of contact position of probe pin, correcting method of contact position of probe pin, and resolving method of contact error between probe devices | |
| US7480043B2 (en) | Method for analyzing the reliability of optoelectronic elements rapidly | |
| TWI821750B (en) | Electronic component measuring equipment, electronic component measuring method, and led manufacturing method | |
| CN219303681U (en) | Infrared detector integrated with temperature monitoring structure | |
| JP2001116771A (en) | Low resistance resistor for current detection and its manufacturing method | |
| TWI259791B (en) | Laser cut technology in fine pitch substrate | |
| CN114295948B (en) | Electronic component measuring apparatus, electronic component measuring method, and manufacturing method of light emitting diode |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| AMND | Amendment | ||
| E601 | Decision to refuse application | ||
| AMND | Amendment | ||
| X701 | Decision to grant (after re-examination) | ||
| GRNT | Written decision to grant |