KR102262128B1 - 발광 디바이스 및 그 제조 방법 - Google Patents

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랑셍 홀딩
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Abstract

발광 디바이스는 소정의 파장 범위에서 광 방사를 생성할 수 있고, 적어도 2개의 전기 접촉 패드(30, 31)를 포함하는 적어도 하나의 LED형 디바이스(3); 서포트(1)의 두께가 그들의 사이로서 정의되는 제1 및 제2 대향면(10,11)에 의해 구획되는 서포트(1) ―서포트(1)는 적어도 LED 광 디바이스(3)와 적어도 하나의 전도성 전기 트랙을 지지함―;를 포함한다. 본 발명에 따르면, 전기 트랙은 전도성 와이어(2)로 형성되고, 전도성 와이어(2)의 전부 또는 일부는 그 길이(1)의 전부 또는 일부를 따라서 서포트(1)에 단단하게 고정되고, 전도성 와이어의 전부 또는 일부는 서포트(1)의 제1면 및 제2면 중 적어도 하나를 향해 노출되는 적어도 하나의 접촉 부분(20)을 가진다. 또한, LED형 디바이스(3)의 각각의 접촉 패드(30, 31)는 전도성 와이어(2) 중 하나의 접촉 부분(20)에 대향하여 위치되고 접촉 부분(20)에 전기적으로 접속된다.

Description

발광 디바이스 및 그 제조 방법
본 발명은 발광 다이오드(LED: light-emitting diodes)로 형성된 LED 광 디바이스가 인쇄 회로 상에 조립되는 발광 디바이스에 관한 것이다.
단순화된 방식으로, LED("발광 다이오드"용) 칩은 통상 p형 도핑에 따라 도핑된 반도체 물질의 영역과 n형 도핑에 따라 도핑된 반도체 물질의 영역 사이에 형성된 적어도 하나의 pn접합을 포함한다. 도핑된 영역의 각각에 결합된 전기 접속 단자는 전류의 주입에 의해 LED에 전력을 공급하여 파장 범위에서 광 방사를 방출할 수 있게 한다. 또한, LED 칩은 LED에 의해 방출된 광 방사의 일부를 흡수하고 또 다른 파장 범위에서 광 방사를 방출할 수 있는 인광물질(phosphor) 또는 형광물질(luminophore)과 관련될 수 있다.
본질적으로 LED 전력 공급 방법 및 특히 전기 접속 단자의 배열이 상이한, 복수의 LED 칩 구성의 유형이 존재할 수 있다.
제1 소위 "수직" 구성에서는, p 및 n 반도체 영역은 전기적-전도성 베이스의 2개의 대향면상에 형성된다. 어셈블리는 제1 전기 접속 단자가 가장 위에 있는 스택을 형성하고, 베이스는 제2 전기 접속 단자를 형성한다. 따라서 이러한 구성에서, 전류는 베이스를 포함하여 전체 스택을 통해 흐른다.
제2 소위 "수평" 구성에서는, 접속 단자가 2개의 도핑된 영역상에 필연적으로 형성된다. 특히, 반도체 p 및 n 영역은 베이스(일반적으로 저-전기 전도성을 갖는 성장 기판임)의 동일한 면상에 형성된다. 실제로, 전류가 저-전도성을 가지는 베이스를 통해 흐르지 않고 반도체의 활성 영역을 통해 흐르도록, 접속 단자는 실질적으로 동일한 평면상에 또는 수직으로 약간 시프트되도록 (또는 영역의 두께를 가로 질러) 마련된다.
제1 소위 "플립 칩(flip-chip)" 구성에서는, 칩의 전원 공급은 접속 와이어의 사용을 피하기 위해 동일한 평면상에 마련된 전기적-전도성 솔더 범프에 의해 제공된다.
통상적으로, 하나 또는 복수의 LED 칩이 기판의 일 면상에 마련될 수 있고, LED 모듈을 형성하도록, 예를 들어 실리콘 수지로 만들어진 봉지화 바디 내에, 가능하면 인광물질 또는 형광물질로 봉지화될 수 있다. LED 칩의 전극에 전기적으로 결합된 접촉 패드는 일반적으로 기판상에 제공되어 LED 모듈과 회로의 다른 부품을 전기적으로 접속시킨다.
또한, 이러한 LED형 디바이스, 즉 LED 칩 또는 LED 모듈은 일반적으로 소정의 상호접속 패턴에 따라서 그 위에 라우팅된 전기적 전도성 트랙을 갖는 서포트로 형성된 인쇄 회로상으로 전사(傳寫)된다.
예를 들어, LED 칩 또는 모듈의 전사에 적합한 플렉서블한 인쇄 회로를 형성하기 위해, 전도성 트랙은 플렉서블한 서포트의 표면상에 전도성 필름을 적층하고, 이어서 이 필름을 화학적으로 에칭함으로써 형성될 수 있다. 그러나 서브트랙티브 기술로부터 차용된 이러한 라우팅 기술은, 트랙 겹침을 포함하는 패턴이 허용되지 않기 때문에, 매우 제한된 패턴만을 허용한다. 또한, 매우 큰 표면상의 트랙을 에칭할 수 없다.
유사한 솔루션은 서포트의 표면상의 적층 후에 화학적 에칭을 하는 것보다는 적층 전에 전도성 필름을 기계적으로 절단하여 전도성 트랙을 형성하는 것을 포함한다. 이러한 리드프레임(leadframe) 라우팅 기술은 결국 화학적 에칭 기술과 동일한 제한을 갖는다.
애디티브 기술로부터 차용된 다른 솔루션은 서포트상에 인쇄된 전도성 잉크를 사용하는 것을 포함한다. 그러나 이러한 솔루션은 잉크가 금속보다 낮은 전도성을 갖기 때문에 성능이 떨어진다. 트랙의 전도성은 증착된 잉크 필름의 두께에 따라 달라지기 때문에, 때로는 복수의 연속적인 잉크 층를 적용할 필요가 있는데, 이는 솔루션을 더욱 고가로 만든다. 또한, 잉크 및 인쇄의 품질에 따라, 인쇄 회로의 트랙 밀도는 최적이 아니다. 또한, 에칭에 의한 라우팅과 같이, 실크 스크린은 절연 브릿지를 형성하기 위해 적어도 3개의 연속적인 인쇄 시퀀스가 필요하기 때문에, 트랙의 겹침을 쉽게 허용하지 않는다.
인쇄 회로상에 LED 디바이스를 탑재하는 것은, 인쇄 회로상에 LED 디바이스를 배치한 후에, 가열로(furnace) 내의 적어도 한번의 통과를 포함하여 집합 솔더링에 의해 얻어질 수 있다. 그러나 이러한 기술은 플렉서블한 서포트를 위한 특정 유형의 물질로 사용을 제한하고, 비교적 높은 용융 온도(일반적으로 250 내지 350℃ 범위 내)의 사용으로 인해 특정 부품에 손상을 야기할 수 있다. 다른 솔루션은 와이어 본딩 기술을 구현하는 것을 포함하는데, 이는 많은 수의 조작을 필요로 하고 인쇄 회로상에 무시할 수 없는 두께를 생성한다.
인쇄 회로상에 조립된 LED 디바이스의 다른 주요 문제점은 LED에 의해 발생 된 열의 방출이다. 열악한 열 발산은 특히 시스템 효율을 저하시킬 뿐 아니라, 부품의 노후화를 초래할 수 있다. 통상적으로, 열 발산은 실제 전도성 트랙에 의해 보장될 수 있지만, 특히 전도성 트랙에 의해 제공되는 것보다 큰 열 교환 표면 영역을 필요로 하는 강한 전력 공급 전류를 갖는 LED 칩의 경우, 이러한 열 관리가 최적은 아니다. 또 솔루션은 다소 부피가 크고 다소 비싼 방열판(heat sink)을 추가하는 것을 포함한다.
이런 맥락에서, 본 발명은 상기 열거된 단점이 없는, 하나 또는 복수의 파장에서 광 방사를 방출하는 디바이스를 형성하기 위한 대안적 솔루션을 제공하는 것을 목적으로 한다.
특히, 본 발명은 LED 칩 또는 LED 모듈과 같은 LED형 디바이스의 전기적 상호접속에 적합한 플렉서블하거나 또는 단단한 서포트상에 전도성 트랙을 라우팅하기 위한 새로운 솔루션을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 발명은 상호접속 패턴의 관점에서 더 큰 융통성뿐만 아니라, 플렉서블하거나 또는 단단한 서포트상에 전도성 트랙의 보다 큰 밀도의 라우팅을 허용하는 덜 복잡한 솔루션을 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명은 또한 어셈블리의 전체 부피(bulk)를 감소시키면서, LED 모듈의 보다 큰 밀도뿐만 아니라, 더 큰 표면상의 라우팅을 허용하는 솔루션을 제공한다. 본 발명은 또한 보다 적은 비용으로 매우 큰 서포트 표면상에 적은 수의 LED 디바이스를 조립할 수 있는 가능성을 제공한다.
본 발명의 다른 목적은 인쇄 회로상에 조립된 LED 디바이스의 열 발산을 위해 더 부피가 작고 비용이 적게 드는 솔루션을 제공하는 것이다. 특히, 본 개시는 열 발산을 위해 구현될 수 있는 수단의 모듈성을 제공한다.
따라서 본 발명은 적어도 하나의 LED형 디바이스 및 예를 들어 플렉서블하거나 또는 단단할 수 있는 서포트를 포함하는 가시적이거나 또는 가시적이지 않은 광선을 방출하는 디바이스를 목적으로 한다. LED형 디바이스는 소정의 파장 범위에서 광 방사를 생성할 수 있고, 적어도 2개의 전기 접촉 패드를 포함한다. 서포트는 서포트의 두께를 함께 정의하는 제1 및 제2 대향면에 의해 경계가 정해진다. 서포트는 적어도 LED 광 디바이스와 적어도 하나의 전기적 전도성 트랙을 지지한다.
본 발명에 따르면, 전기 트랙은 그 길이의 전부 또는 일부를 따라서 서포트에 본딩된 전도성 와이어로 형성된다. 전도성 와이어의 전부 또는 일부는 서포트의 제1면 및 제2면 중 적어도 하나를 향해 노출되거나 또는 자유로운 적어도 하나의 접촉 부분을 갖는다. 또한, LED형 디바이스의 접촉 패드 각각은, 전도성 와이어 중 하나의 접촉 부분의 반대측에 위치되고 이 접촉 부분에 전기적으로 접속된다.
따라서 본 발명의 솔루션은 간단한 전도성 와이어를 서포트에 위치시키고 부착함으로써, 플렉서블하거나 또는 그렇지 않은 서포트상에 전도성 트랙을 라우팅하는 것을 포함한다. 이러한 전도성 와이어는 바람직하게는 서포트의 제1면 또는 제2면 중 하나와 실질적으로 평행한 동일한 평면에서 실질적으로 연장된다. 전도성 와이어는 특히 용도에 따라 보정된다. 예를 들어, 전도성 와이어는 LED 디바이스의 전력 공급, LED 디바이스와 다른 LED 디바이스 또는 다른 부품과의 전기적 상호접속, 또는 데이터 전송, 또는 수동 전자 부품의 형성 또는 방열판의 형성용으로 의도될 수 있다. 특히, 소정의 전도성 와이어는 그 와이어를 따라 분포된 하나 또는 복수의 접촉 부분을 가진다. 이러한 접촉 부분은 특히 LED 디바이스의 접촉 패드에 직접 연결되도록 의도된다. 따라서 서포트상에 조립된 복수의 LED형 디바이스 사이에서의 전기적 상호접속뿐만 아니라, 전도성 트랙의 라우팅, 서포트에 대한 LED형 디바이스의 전기적 상호접속이 단순화된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명의 방출 디바이스의 서포트는 적어도 하나의 변형 방향으로 변형 가능한 적어도 하나의 영역을 가질 수 있고, 전도성 와이어의 적어도 하나의 부분은 상기 변형가능 영역의 변형 및 서포트상에 라우팅된 전도성 와이의 파손을 유도하지 않고, 변형 방향으로 전도성 트랙의 변형을 허용하는 패턴에 따라서 신장 가능한 영역에 위치된다. 영역의 변형은 특히 공간의 하나 또는 복수의 방향으로 신축/신장, 비틀림 또는 수축에 상응할 수 있다.
바람직하게, 전도성 와이어의 전부 또는 일부는 변형을 허용하는 패턴에 따라서 위치되는 부분 및 접촉 부분을 가지며, 2가지 유형의 부분들은 서로 구별된다. 바람직하게는, 변형을 허용하는 패턴은 전도성 와이어의 불연속성(discontinuity) 없이 얻어진다. 다시 말해서, 2가지 유형의 부분을 갖는 전도성 와이어는 전기적 전도성을 제공할 수 있을 뿐만 아니라, 전도성 트랙의 보다 나은 플렉서빌리티 또는 복원력을 제공하는데 모두 사용될 수 있다. 따라서 전도성 트랙은 라인 파손의 위험이 없이 서포트의 잠재적인 변형을 따를 수 있고, 즉, 전도성 와이어의 전기 전도성에 대한 기능은 본 발명의 방출 디바이스의 성형으로 인한 변형(즉, 서포트의 신장 및/또는 수축 및/또는 비틀림) 후에도 유지된다.
실제로, 상기에서 정의된 것과 같은, 영역당 몇 밀리미터만큼 서포트의 변형 가능 영역의 변형, 예를 들어, 라인 파손을 야기시키지 않고, 4개의 변형 영역에 걸친 2cm보다 큰 변형을 허용하는 패턴에 따라서 전도성 와이어를 위치시키는 단계를 예상할 수 있다. 이러한 패턴은 예를 들어 지그재그형, 원형 또는 나선형과 같은 적어도 하나의 커브를 나타내는 유형일 수 있다. 물론, 서포트의 원하는 변형 스트레스에 따라 다른 패턴이 예상될 수 있다.
따라서 먼저 전도성 트랙 및 LED형 디바이스의 어셈블리를 서포트상에 위치시킴으로써 상술되어진 것과 같은, 광 디바이스를 형성하고, 이어서 상기 광 디바이스를 변형시켜 예를 들어 몰딩 또는 열성형에 의해 체적 구조물을 얻는 것을 충분히 예상할 수 있다. 변형을 허용하는 패턴은 전도성 트랙에 라인 파손을 방지하면서 변형 스트레스에 대해 더 나은 저항성을 제공한다.
일 실시예에 따르면, 전도성 와이어의 전부 또는 일부는 서포트의 두께 내에위치될 수 있다. 특히, 각각의 전도성 와이어의 단면은 서포트 두께 내에 전체적으로 또는 부분적으로 위치될 수 있다. 다시 말해서, 와이어는 서포트의 두께 내에 일체로 마련되거나, 또는 서포트 표면과 수평을 이루거나, 또는 이 표면으로부터 약간 돌출될 수 있다.
이 실시예의 변형예에 따르면, 각각의 전도성 와이어는 서포트의 제1면 또는 제2면에 의해 형성된 매립 표면으로부터 서포트의 두께 내에 매립되거나 또는 새겨질 수 있다. 또한, 각 전도성 와이어의 접촉 부분은 바람직하게 와이어에 대한 적어도 이 매립 표면을 향해 노출된다.
따라서 이 변형예에 따른 솔루션은 서포트의 두께 내에 전도성 와이어를 매립하거나 또는 새겨넣음으로써, 플렉서블하거나 또는 그렇지 않은 서포트상에 전도성 트랙을 라우팅하는 것을 포함한다. 다시 말해서, 전도성 와이어의 전부 또는 일부는, 서포트 내에, 그 길이의 전체 길이를 따라 또는 길이의 대부분을 따라 수용된다. 서포트 두께 내의 매립 깊이는 적어도 전도성 와이어의 전부 또는 일부가 매립 표면을 향해 노출되거나 또는 자유로운 접촉 부분을 가지도록, LED형 디바이스의 접촉 패드에 결합되거나 직접 접속되도록 의도될 수 있다. 매립 기술을 통한 전도성 와이어의 라우팅은 와이어를 서포트에 견고하게 본딩시키거나 부착시키는데 유리하다.
이 변형예는, 특히, 서포트상에 복수의 방법으로 LED 디바이스를 위치시키는 것이 가능하게 한다.
예를 들어, LED 디바이스는 서포트 표면상, 보다 구체적으로는 접속된 LED 디바이스를 갖는 와이어에 대한 상응하는 매립 표면상에 위치될 수 있다. 따라서 접촉 패드는 LED 디바이스의 접촉 패드의 위 또는 아래에서 연결될 수 있다.
물론, 복수의 방향으로 특히 서포트의 2개의 면으로부터 방사를 방출하는 방출 디바이스를 얻도록, 그 2개의 면상에 LED형 디바이스를 조립하고 그것의 제1면 및 제2면상에 서포트를 라우팅할 수 있다. 유리하게는, 서포트는 그 제1면상에 적어도 하나의 제1 전도성 트랙 및 제1 전도성 트랙에 전기적으로 접속된 적어도 하나의 LED형 디바이스, 제2 면상에 제1 트랙 및/또는 가능하게는 하나 또는 복수의 제2면의 다른 전도성 트랙에 전기적으로 접속될 수 있는 또 다른 LED형 디바이스를 포함할 수 있다.
예를 들어, LED 디바이스는 또한 서포트의 두께 내에 형성된 하우징 또는 캐비티 내에 위치될 수 있으며, 하우징은 통과되거나 통과되지 않을 수 있다. 따라서 서포트는 서포트의 적어도 일면이 개방된 적어도 하나의 하우징을 제공하 수 있고, 이 하우징은 적어도 LED형 디바이스 및 적어도 그것에 접속된 LED형 디바이스를 가지는 접촉 부분을 포함한다. 유리하게는, 하우징은 또한 수용하는 와이어의 매립 표면상이 개방될 수도 있다. 유사하게, 접촉 패드는 LED 디바이스의 접촉 패드 위 또는 아래로 연결할 수 있다. 상기한 바와 같이, 서포트의 2개의 대향면상에 하우징을 제공하고 복수의 방향으로, 특히 서포트의 2개의 면으로부터 방사를 방출하는 디바이스를 얻기 위해 2개의 대향면을 라우팅할 수 있다.
하우징은 또한 서포트의 2개의 대향면을 관통, 즉 개방할 수 있다. 이 특정한 경우에, 하나 또는 복수의 LED 디바이스를 하우징 내에 위치시킬 수 있다. 또한, 각 LED 디바이스는 서포트의 면 중 일면 또는 다른 면을 향해 방출하도록 조립될 수 있다. 따라서 서포트의 2개의 면으로부터 방사를 방출하는 방출 디바이스를 형성할 수 있다. 본 솔루션은 특히 부피를 감소시키고 복수의 방향으로 방출하는 얇고 플렉서블한 물체를 형성할 수 있게 한다.
따라서 실제로 :
- 접촉 부분은 상기 서포트의 적어도 제1면, 특히 매립 표면에 노출되거나, 또는 예상된 전기적 다이어그램에 따라 전기적으로 접속될 수 있다.
- 접촉 부분은 또한 서포트 내에 형성된 하우징 내에서 노출될 수 있다.
- 접촉 부분은 특히 서포트의 2개의 대향면상이 개방되어, 하우징이 관통될 때, 서포트의 2개의 대향면상으로 노출될 수 있다.
물론 이러한 변형예의 조합이 또한 동일한 서포트상에 가능하다. 방출 디바이스는 복수의 LED 디바이스를 포함할 수 있으며, 이들 각각은 상술한 변형예 중 하나에 따라 서포트에 조립될 수 있다. 물론 동일한 서포트상에 상이한 변형예를 결합할 수 있다.
또한, 전도성 트랙의 라우팅 및 서포트상으로의 LED 디바이스의 조립은 여러 방법으로 수행될 수 있다. 특히, 트랙의 라우팅을 수행하기 전에 서포트에 LED 디바이스를 고정시킬 수 있고, 서포트상에 LED 디바이스를 조립하기 전에 서포트상에 전도성 트랙을 형성할 수도 있다. 따라서 전도성 와이어의 매립을 구현하는 것을 포함하는 본 발명의 솔루션은, 제조 공정에서 매우 큰 융통성을 제공한다는 것이 이해되어야만 한다. 따라서 접촉 부분 및 접촉 패드는 예를 들어 후술되는 것처럼, 예를 들어 접착, 열압축 본딩 기술 또는 접촉 부분과 접촉 패드의 스냅 커플링과 같은 임의의 수단에 의해 상호접속될 수 있다.
이 실시예의 다른 변형예에 따르면, 서포트는 전도성 와이어를 둘러싸는 2개의 기판으로 형성될 수 있다. 다시 말해서, 전도성 와이어는 서포트를 형성하는 2개의 기판 사이에 끼워진다.
실제로, LED 디바이스에 의해 방출된 광 방사를 방출하기 위해, 2개의 기판 중 적어도 하나는 접촉 부분을 노출시키고 LED 디바이스의 접촉 패드를 전기적으로 접속시킬 수 있게 하는 적어도 하나의 오목부(recess)를 포함하고, LED 디바이스는 그 오목부 내에 위치된다.
실제로, 2개의 서포트 기판 중 적어도 하나는 예를 들어, LED 디바이스에 의해 방출된 방사에 대해 투명하거나, 또는 방사의 균질한 산란으로 산란되는 광학 특성을 가질 수도 있다.
다른 실시예에 따라서, 전도성 와이어는 서포트의 제1 및/또는 제2 표면 중 하나에 놓여져, 이 표면에 본딩된다.
다시 말해서, 전도성 트랙의 라우팅은 소정의 상호접속 패턴에 따라, 예를 들어 접착에 의해 단순히 서포트상에 전도성 와이어를 놓음으로써 얻어진다. 다른 변형예에 따르면, 전도성 트랙의 라우팅은 변형을 허용하는 패턴을 포함하는 전기적 다이어그램에 따라 전도성 필름을 절단함으로써 이전에 형성된 전도성 트랙의 적층에 의해 얻어질 수 있다.
서포트에 대한 와이어의 더 나은 본딩을 제공하기 위해, 서포트 및 유지층(holding layer) 또는 플레이트 사이에 전도성 와이어 및 LED형 디바이스를 둘러쌀 수 있다. 상술한 것과 같이, 유지층은 서포트의 전체 표면을 덮을 수 있고, 이 경우, 특히 LED 디바이스에 의해 방출된 광 방사의 산란을 허용하는 광학적 특성을 가질 수 있고, 또는 방사를 방출하기 위한 오목부를 제공할 수 있다.
본 솔루션은 특히 매우 큰 표면 영역을 갖는 서포트를 사용할 수 있고, 낮은 비용으로 물체를 형성할 수 있는 이점을 갖는다.
따라서 위에 제공된 솔루션은 서포트상의 LED 디바이스의 레이아웃과, 동일한 서포트상에 조립될 수 있는 LED 디바이스의 다양성 및 개수에 대해서 매우 큰 융통성을 제공한다.
특히, LED형 디바이스는 하나 또는 복수의 LED 칩 또는 하나 또는 복수의 패키지된 LED를 포함할 수 있으며, 각각은 접촉 패드를 형성하는 적어도 2개의 전극을 포함시킨다. 이들 전극의 각각은 전도성 와이어의 접촉 부분 중 하나에 전기적으로 접속된다.
유리하게는, LED 칩은 먼저 상술한 변형예 중 하나에 따라 방출 디바이스의서포트상에 위치되고, 상술한 방법 중 하나에 따라 상기 접촉 부분에 연결되고, 이어서 봉지화 바디에 봉지화될 수 있다. 실리콘 수지로 구성될 수 있는 봉지화 바디는 따라서 바람직하게 적어도 LED 칩 및 그 LED 칩에 접속된 전도성 와이어의 일부를 덮는다. 실제로, 적어도 하나의 인광물질이 또한 LED 칩과 함께 봉지화 바디에 마련될 수 있다. 산란 입자 및/또는 형광물질은 또한 실리콘 수지에 포함될 수 있다. 물론, 복수의 LED 칩이 동일한 봉지화 바디 내에 마련될 수 있다.
예를 들어, LED 디바이스는 전기적 절연 베이스의 동일한 면상에 형성된 2개의 전극을 포함하는, 일반적으로 "수평적" 구성을 갖는 LED 칩일 수 있다. 따라서 이러한 전극은 위에서 언급한 2개의 접촉 패드를 형성하고 각각은 접촉 부분 중 하나에 전기적으로 접속된다.
또한, LED형 디바이스는 하나 또는 복수의 패키지된 LED 또는 기판상에 마련된 인광물질(또는 형광물질)과 관련되거나 또는 관련되지 않은 하나 또는 복수의 LED 칩을 포함하는 LED 모듈을 포함할 수 있고, 각각의 LED 칩은 공통 또는 상이한 봉지화 바디에 봉지화되어 있고, 각 LED 칩의 2개의 접촉 패드는 기판상에 위치되고 LED 칩의 전극에 전기적으로 결합된다. 상술한 것과 같이, LED 모듈은 상술한 변형예 중 하나에 따라 서포트상에 위치될 수 있고, 상술된 방식 중 하나에 따라 접촉 부분에 연결될 수 있다. 물론, "수직적" 또는 "플립-칩" 구성을 갖는 LED 칩에 기초한 LED 모듈도 사용될 수 있다.
물론, 위에 개시된 솔루션은 또한 전도성 트랙에 의해 상호접속된, 복수의 LED형 디바이스 및/또는 복수의 다른 전자 부품을 서포트상에 조립하는 것이 가능하다.
따라서 LED 디바이스의 전부 또는 일부가 직렬 및/또는 병렬로 조립될 수 있고, 각각의 전도성 와이어는 특히 원하는 전기적 다이어그램에 따라 2개 또는 복수의 접촉 패드 사이에서 연속적이거나 및/또는 불연속적일 수 있다.
따라서 예를 들어, 매립 또는 간단한 접착에 의해 라우팅될 수 있는 구리 와이어와 같은 전도성 와이어를 사용하는 것을 포함하는 본 발명의 솔루션은, 서포트에 조립된 LED 디바이스의 밀도에서 뿐만 아니라, 제조 공정, 서포트 물질의 선택, 상호접속 패턴면에서, 매우 큰 융통성을 제공한다는 것이 이해될 수 있다.
또한, 전도성 와이어의 사용의 또 다른 이점은 전도성 트랙의 전도성 와이어 중 적어도 하나에 의해 수동 전기 부품을 형성할 수 있다는 사실에 있다. 예를 들면, 전도성 와이어 중 하나를 감아 저항을 형성할 수 있다. 또한, 동일한 기술을 통해 서포트 내에 매립된 하나 이상의 전도성 와이어 또는 매립된 다른 전용 와이어에 의해 방열판 또는 라디에이터를 형성할 수도 있다. 따라서 유리하게는, 전도성 트랙은 적어도 하나의 전도성 와이어에 의해 형성된 적어도 하나의 저항 및/또는 방열판을 포함할 수 있다. 전도성 트랙의 특정 전도성 와이어는 특히 조밀한(dense) 감기를 통해 저항 또는 방열판을 형성하는데 특별하게 사용될 수 있다. 그러나 동일한 와이어가 복수의 LED 디바이스를 전기적으로 상호접속할 수 있는, 하나 또는 복수의 접촉 부분뿐만 아니라, 하나 또는 복수의 저항 및/또는 하나 또는 복수의 방열판을 형성하기 위해 사용될 수 있다.
이러한 이점 및 가능성은 LED 디바이스의 조립에 적합한 인쇄 회로의 형성을 위한, 서포트상에서의 라우팅을 위해 통상적으로 사용되는 기술들, 즉 에칭, 절단 또는 전도성 잉크 증착에서 발견될 수 없다.
또한, 전도성 와이어를 통한 열 발산과 독립적으로, 열 전도 물질에 기초하여, 서포트상에 마련될 하나 또는 복수의 특정 열 패드를 제공할 수 있다. 예를 들어, 열 패드는 서포트 표면의 전부 또는 일부상에, 또는 존재한다면, 하우징 내에, 열전도 층을 증착함으로써 얻어질 수 있다. 예를 들어, 열 전도 물질에 기초한 하나 또는 복수의 시트를 서포트상에 접착시킬 수 있다. LED 디바이스에 대해 더 큰 열교환 표면 영역을 제공하도록, 하나 또는 복수의 접촉 부분과 접촉하거나 접촉하지 않도록 배치되는 열 플레이트를 제공할 수도 있다. 이러한 열 패드는 예를 들어, 열압축 본딩 또는 접착제 점(glue dot)에 의한 LED 디바이스의 접촉 패드의 접속에 대해서 후술되는 것처럼, 상이한 수단에 의해 접촉 부분에 본딩될 수 있다.
실제로, 서포트 두께 내에 전도성 와이어를 매립하는 것은, 진동이 초음파에 의해 발생되어 전도성 와이어에 인가되는 초음파 방법에 따라서 수행될 수 있다. 또 다른 외피 기술(incrustation technique)은 서포트의 대향면 중 하나로부터 서포트 두께를 가로 질러 홈(groove)을 형성한 다음, 그 홈에 전도성 와이어의 전부 또는 일부를 삽입하는 것을 포함할 수 있다. 바람직하게, 적어도 상기 전도성 와이어의 접촉 부분은 상기 서포트의 제1표면과 수평을 이루거나 또는 상기 표면으로부터 약간 돌출될 수 있다.
또한, LED형 디바이스의 접촉 패드와 전도성 와이어의 접촉 부분의 전기적 접속은 열압축 본딩("TCB, thermocompression bonding")에 의해 수행될 수 있다. 물론, 예를 들어, 전도성 접착체 드롭, 등방성 또는 이방성 접착제 전도 필름(와이어 형태의 "ACF" 또는 페이스트 형태의 "ACP") 또는 솔더 페이스트의 사용과 같은, 다른 기술들을 예상할 수 있다. 또한, 접촉 부분과 접촉 패드의 스냅 커플링의 시스템을 통해 접촉 부분의 접촉 패드로의 본딩 및 접속을 예상할 수 있다. 예를 들어, 각 접촉 패드는 그것과 결합하는 접촉 부분을 가지는 핀(pin)을 포함할 수 있다.
특히, 대부분의 LED 칩 또는 모듈은, 특히 전도성 트랙이 와이어 매립 기술 또는 와이어의 접착에 의해 형성되었을 때, 일반적으로 열압축 본딩 기술의 구현에 적합하지 않은 치수의 접촉 패드를 가진다. 따라서 하나 또는 복수의 LED 칩 또는 모듈을 수용할 수 있고, 예를 들어 상기 정의된 접속 기술 중 하나를 통해 전도성 트랙상으로의 전기적 접속에 적합한, 특정 서포트를 제공하는 것이 필요하다. 따라서 본 발명은 또한 상술한 발광 디바이스의 서포트에 조립될 수 있는 LED 디바이스를 위한 서포트를 목적으로 한다. LED 디바이스 서포트는 특히, 패키지되거나 또는 패키지되지 않은, 적어도 하나의 LED 칩, 또는 하나의 LED 모듈을 수용할 수 있는 기판을 포함한다. 기판은 적어도 하나의 수용 구조 및 적어도 한 쌍의 접속 구조를 포함한다. 수용 구조는 하나 또는 복수의 LED 칩 또는 하나 또는 복수의 LED 모듈을 수용한다. 각각의 접속 구조는 제2 부분과 하나의 블록을 형성하는 적어도 하나의 제1 부분으로 형성된다. 제1 부분은 LED 칩 또는 LED 모듈의 전극 중 하나에 전기적으로 결합되고, 제2 부분은 예를 들어 열압축 본딩에 의해, 전도성 트랙의 전도성 와이이에 직접 접속되도록 의도된 접촉 패드를 형성한다. 따라서 수용 구조는 패키지되거나 또는 패키지되지 않고, 실질적으로 동일한 파장 또는 서로 다른 파장으로 방출하는, 복수의 LED 칩을 수용할 수 있다. 물론, 수용 구조 및 접속 구조의 형상 및 크기는 용도 또는 서포트상의 LED 밀도에 따라 달라질 수 있다. 또한, 접속 구조의 개수는 서로 다를 수도 있다. 따라서 모든 LED 칩에 공통하는 한 쌍의 접속 구조 또는 복수 쌍의 상이한 접속 구조가 제공될 수 있다. 예를 들어, LED 칩 및 모듈의 전부 또는 일부에 공통하는 제1 부분, 또는 LED 칩 또는 모듈을 위한 접속 구조의 상이한 제1 부분이 예상될 수 있다. 예를 들어, LED 칩 및 모듈의 전부 또는 일부에 공통하는 제2 부분, 또는 LED 칩 또는 모듈을 위한 상이한 제2 부분도 예상될 수 있다. 특히, 매립 또는 접착에 의한 라우팅에 관련된 이러한 유형의 LED 서포트의 사용은, 본 발명의 광 디바이스의 서포트상에 보다 큰 LED 밀도를 가질 수 있게 한다. 변형예에 따르면, 기판은 하나의 중심 구조 및 2개의 측면 구조를 가지고, 중앙 구조는 적어도 LED 칩 또는 모듈을 수용하고, 각각의 측면 구조는 제2 부분과 하나의 블록을 형성하는 제1 부분으로 형성되고, 제2 부분은 LED 칩의 전극 중 하나에 전기적으로 결합되고, 제2 부분은 접촉 패드를 형성하고 전도성 트랙의 전도성 와이어 중 하나의 접촉 부분 중 하나에 접속된다.
예를 들어, 본 발명의 방출 디바이스는 상술한 LED 디바이스 서포트 및 수용 구조상에 마련된 하나 또는 복수의 LED 칩 또는 모듈로 형성되고, 접속 구조의 제1 부분에 접속된 LED형 디바이스를 포함할 수 있다. 따라서 접속 구조의 제2 부분은 전도성 트랙의 접촉 부분에 접속된 접촉 패드를 형성한다.
실제로, 전도성 와이어는 금속 물질로 구성될 수 있다. 일례로서, 전도성 와이어는 예를 들어 구리, 금, 알루미늄, 은 또는 이들 금속 중 적어도 하나를 기초로 한 합금으로 만들어질 수 있다. 또한, 예를 들어 카본, 특히 흑연으로 구성된 와이어와 같은 전기적-전도성 물질로 구성된 임의의 다른 유형의 와이어를 사용하는 것을 예상할 수 있다. 또한, 각각의 전도성 와이어는 임의의 단면, 특히 평행 육면체 또는 원형을 가질 수 있다. 예를 들어, 전도성 와이어의 단면의 직경은 일반적으로 약 1/10 밀리미터, 예를 들어 80 또는 120㎛ 일 수 있다. 실제로, 각각의 전도성 와이어는 와이어가 의도된 용도에 사용하기에 적합하도록 크기가 정해진다. 통상적으로, 각각의 전도성 와이어는 서포트 내에 라우팅될 전기적 다이어그램, 상호접속될 상이한 부품, 전류의 세기, 또는 전달할 전력에 따라서 크기가 정해질 수 있다. 따라서 더 낮거나 또는 더 높은 전력에 적합한 와이어, 또는 데이터 전송을 위한 와이어, 또는 저항 또는 방열판을 형성하는데 적합한 와이어와 같이, 상이한 치수의 전도성 와이어를 동일한 서포트상에, 가질 수 있다.
또한, 각각의 전도성 와이어는 절연성 피복으로 덮여 있을 수도 있고 그렇지 않을 수도 있다. 전도성 와이어가 절연층으로 덮일 때, LED 디바이스의 접촉 패드에 접속되도록 의도된 접촉 부분은 절연층이 없는 것이 바람직하다. 다시 말해서, 피복된 전도성 와이어의 사용은 하나 또는 복수의 명확하게 구별되는 접촉 부분을 포함할 수 있다. 피복된 전도성 와이어의 사용은 특히, 와이어의 겹침을 포함하는 패턴을 형성할 수 있게 한다. 일례로서, 에나멜 구리로 만들어진 전도성 와이어가 사용될 수 있다. 실제로, 예를 들어 기계적 또는 화학적 제거 기술을 구현함으로써 접촉 부분으로부터 절연층을 제거하는 특정 단계를 제공할 수 있다. 일례로서, 절연층은 적합한 온도에서 마모, 용해 또는 승화에 의해 제거될 수 있다.
전도성 와이어는 또한 반사율을 증가시키도록 의도된 마감 코팅으로 코팅될 수 있다. 일례로서, 마감 코팅은 금, 은, 알루미늄, 구리, 팔라듐 또는 이들 금속 중 하나에 기초한 합금으로 만들어질 수 있다.
상이한 물질이 본 발명의 방출 디바이스의 서포트를 위해 사용될 수 있다. 바람직하게는, 서포트는 플렉서블하거나 또는 단단한 전기적-절연 물질로 제조된다. 일례로서, 서포트는 에폭시, 예를 들어 유리-에폭시로 구성되거나, 열가소성 폴리머, 예를 들어 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS)과 혼합되거나 혼합되지 않은 폴리비닐 클로라이드(PVC), 폴리에스테르 또는 폴리이미드로 구성된 물질로 만들어질 수 있다. 문헌 US 2014/0268607 A1에 기술된 물질도 또한 예상될 수 있다. 예를 들어, 엘라스토머 물질의 사용은 특히 진동에 대해 낮은 민감도를 갖는 방출 디바이스를 얻을 수 있게 한다. 또한, 반사도를 증가시키기 위해, 서포트는 예를 들어, 니켈, 금, 팔라듐, 은 등에 기초한 합금으로, 거울효과 마감 코팅(mirror-effect finishing coat)으로 코팅된, 대부분 흰색으로 착색된 것일 수 있다.
유리하게는, 서포트는 또한 상이한 형상 및 부피를 갖는 대상을 얻기 위해 열성형 가능한 물질로 만들어질 수 있다. 특히, 열성형 가능한 물질로 만들어진 서포트는 상술되어진 것과 같이 하나 또는 복수의 전도성 트랙 및 전도성 트랙을 통해 전기적으로 상호접속된 하나 또는 복수의 LED형 디바이스를 포함할 수 있다. 이러한 특정 경우에, 서포트의 성형은 예를 들어 3D 형상에 적합한 매립 기술의 구현을 통해 서포트상의 전도성 트랙을 라우팅하기 전 또는 후에 실행될 수 있다. 또한, LED 디바이스는 성형 전 또는 후에 놓여질 수 있다.
유리하게는, 서포트는 열가소성 엘라스토머(TPE)형의 플렉서블하게 변형 가능한 서포트일 수 있다. 이러한 TPE 서포트는 상이한 곡률에 적합할 수 있고 특히 공간의 상이한 방향으로 변형 가능한 발광 섬유 직조(luminous textile weavings)를 실행할 수 있게 한다.
따라서 상술한 적어도 하나의 발광 디바이스를 포함시킨 기계 부품을 얻을 수 있다.
실제로, 상술한 바와 같은 방출 디바이스는 또한 서포트상의 LED형 디바이스의 정확한 위치 설정을 허용하도록 구성된 키잉 시스템(keying system)을 포함할 수 있다. 이러한 키잉은 예를 들어 방출 디바이스의 서포트 또는 LED 디바이스 서포트상에 위치될 수 있다. 또한, 키잉 디바이스는 방출 디바이스의 서포트상에 특정 형상을 갖는 구멍(perforation) 또는 컬러 코드의 형태일 수 있고, 또는 LED 디바이스 서포트의 형상이 서로 접속 구조를 구별할 수 있게 할 수 있다.
일반적으로, 상술한 발광 디바이스를 제조하는 방법은 다음과 같은 단계들을 포함할 수 있다.
- 상호접속 패턴에 따라, 전도성 와이어를 그 길이의 전부 또는 일부를 따라서 서포트에 본딩 또는 부착함으로써 적어도 하나의 전도성 트랙을 형성하는 단계(서포트는 서포트의 두께를 함께 정의하는 제1 및 제2 대향면에 의해 구획되고, 전도성 와이어의 전부 또는 일부는 서포트의 제1 및 제2 면 중 적어도 하나를 향해 노출된 적어도 하나의 접촉 부분을 가짐);
- 소정의 파장에서 광 방사를 생성할 수 있고 2개의 전기 접촉 패드를 포함할 수 있는 적어도 하나의 LED형 디바이스를 전도성 트랙에 조립 및 접속하는 단계(LED형 디바이스의 접촉 패드의 각각은 전도성 와이어 중 하나의 접촉 부분에 대향하여 배치되고 접촉 부분에 전기적으로 접속됨).
상술된 것과 같이, 본 발명의 솔루션은 제조 방법에서 어느 정도 융통성을 허용한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 전도성 트랙을 형성하는 단계는 적어도 하나의 변형 방향으로 변형 가능한 영역을 서포트상에 형성하는 단계를 포함하고, 상기 전도성 와이어 중 적어도 하나의 부분은, 전도성 와이어의 파손없이, 변형 방향으로 변형 가능한 영역 및 전도성 트랙의 변형을 허용하는 패턴에 따라서 위치된다.
일 실시예에 따르면, 전도성 와이어를 서포트에 본딩하는 단계는 서포트의 제1면 및 제2면 중 하나로부터 서포트의 두께 내로 전도성 와이어를 매립함으로써 얻어진다.
다른 실시예에 따르면, 전도성 와이어를 본딩하는 단계는 전도성 와이어를 서포트의 제1면 및 제2면 중 하나에 접착시킴으로써 얻어진다.
변형예에 따르면, 전도성 트랙이 LED 디바이스를 전도성 트랙에 조립 및 전기적 접속하기 전에 형성된다.
또 다른 변형예에 따르면, 서포트에 대한 LED형 디바이스의 조립은 전도성 트랙의 형성 및 전도성 와이어의 접촉 부분을 접촉 패드에 접속하기 전에 수행된다.
유리하게는, 상기 방법은 상기 서포트 두께 내에 적어도 하나의 하우징을 형성하는 단계(하우징은 서포트의 제1면 및 제2면 중 하나에서 적어도 개방됨) 그리고 적어도 LED형 디바이스 및 그 LED형 디바이스가 접속되는 접촉 부분을 포함하는 단계를 더 포함한다.
실질적으로, 하나의 버전에 따르면, 제조 방법은 다음과 같은 단계들을 포함할 수 있다:
- 먼저, 소정의 상호접속 패턴에 따라서 서포트 두께 내로 전도성 와이어를 매립함으로써 전도성 트랙을 형성하는 단계;
- 그 다음에, LED 디바이스를 서포트 특히 전도성 트랙에 조립 및 전기적으로 접속하는 단계.
실제로, 다른 버전에 따르면, 제조 방법에 다음과 같은 연속 단계들을 포함할 수 있다.
- 먼저, LED형 디바이스를 서포트에 조립하는 단계;
- 그 다음에, 소정의 상호접속 패턴에 따라서 서포트의 두께 내로 전도성 와이어를 매립함으로써 전도성 트랙을 형성하는 단계(전도성 와이어의 접촉 부분을 LED형 디바이스의 접촉 패드에 접속하는 단계를 포함함).
또 다른 버전에 따르면, 상기 제조 방법은 다음과 같은 단계들을 포함할 수 있다.
- 먼저, 서포트 두께 내에; 하나 또는 복수의 하우징을 형성하는 단계(하우징은 서포트의 제1 면에서 개방됨);
- LED 디바이스를 서포트에 조립하는 단계(각 LED 디바이스는 서포트의 제1면의 표면상 또는 하우징 중 하나에 마련됨);
- 소정의 상호접속 패턴에 따라서 서포트의 두께 내로 전도성 와이어를 매립함으로써 전도성 트랙을 형성하는 단계(각 전도성 전선은 LED 발광 디바이스 중 하나의 영역에 접속되는 적어도 하나의 접촉 부분을 포함함).
또 다른 버전에 따르면, 제조 방법은 다음과 같은 단계들을 포함할 수 있다.
- 서포트의 두께를 가로질러 복수의 하우징을 형성하는 단계(각 하우징은 적어도 하나의 LED 디바이스 즉, LED 모듈 또는 칩을 수용하도록 의도됨);
- 소정의 상호접속 패턴에 따라서 서포트의 두께를 가로질러 전도성 와이어를 매립함으로써 전도성 트랙을 형성하는 단계(하우징의 전부 또는 일부는 바람직하게 상호접속됨);
- 하우징 내에 LED 디바이스를 조립하는 단계(각 LED 디바이스는 접촉 부분과 전기적으로 접속됨).
또 다른 실시예에 따라서, 상기 제조 방법은 다음과 같은 단계들을 포함할 수 있다.
- 소정의 상호접속 패턴에 따라서 서포트 두께 내로 전도성 와이어를 매립함으로써 전도성 트랙을 형성하는 단계;
- LED 디바이스를 서포트 특히 전도성 트랙에 조립 및 전기적으로 접속하는 단계(각 LED 디바이스는 LED 칩임);
- 서포트상에 적어도 LED 칩 및 그 LED 칩에 접속된 전도성 와이어의 일부를 덮는 봉지층을 증착하는 단계.
봉지화 바디는 실리콘 수지 드롭의 증착 또는 필름의 증착에 의해 형성될 수 있다. 예를 들어, 실크 스크린 또는 고온 적층 기술에 의한 필름의 증착이 예상될 수 있다. 바람직하게는, 형광물질이 서포트상 및 봉지화 바디에 마련된다. 바람직하게는, 형광물질은 봉지화 바디에 포함된다.
이와 같이하여 얻어진 발광 디바이스는 직접 사용될 수도 있고, 다른 물체에 포함될 수도 있다. 예를 들어, 발광 범퍼와 같은, 광 디바이스를 포함하는 더 큰 부품을 형성하기 위하여, 절단, 수동 성형 또는 열성형에 의한 성형, 또는 오버몰드될 수 있다. 물론, 오버몰딩 기술에 적합한 물질로 만들어진 서포트가 유리하게 사용된다.
본 발명의 상술한 특징과 다른 특징, 및 이점은 첨부된 도면과 관련하여 후술되는 비제한적 설명에서 상세히 논의될 것이다:
- 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 발광 디바이스의 상세 개략도이다.
- 도 2는 본 발명의 특정 실시예에 따라서, 서포트의 두께 내에 전도성 와이어를 매립한 것을 나타내는 개략도의 단면도이다.
- 도 3a는 본 발명의 실시예에 따른 발광 디바이스의 개략도이며, 여기서 광 디바이스는 전도성 와이어의 접촉 부분상에 위치된다.
- 도 3b는 도 3a에 도시된 디바이스의 부분 단면도이다.
- 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 디바이스의 개략도이며, 여기서 광 디바이스는 전도성 와이어의 접촉 부분의 아래에 위치된다.
- 도 5a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 디바이스의 개략도이며, 여기서 광 디바이스는 서포트의 하우징 내에 위치된다.
- 도 5b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 디바이스의 개략도이며, 접촉 부분은 접촉 패드 내에 결합된다.
- 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른, 접촉 핀(contact fin)이 포함된 LED 모듈의 후면의 개략도이다.
- 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 디바이스의 개략도이다.
- 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 디바이스의 개략도이다.
- 도 9a, 도 10a 및 도 11a는 서로 다른 실시예에 따른 발광 디바이스의 개략도로서, 여기서 전도성 트랙은 신장 가능한 영역을 가지고, 서포트는 신장되지 않는 구성이다.
- 도 9b, 도 10b 및 도 11b는 각각 서포트의 변형 후의, 도 9a, 도 10a 및 도 11a에 도시된 발광 디바이스의 개략도이다.
이들 도면에서, 동일한 부호는 동일하거나 또는 유사한 구성요소를 나타내고, 상이한 구조는 일정한 비율이 아니라는 것에 주목해야 한다. 또한, 명확화를 위하여, 본 발명의 이해를 위해 필수적인 구성요소만이 도면에 도시되어 있다.
소정의 상호접속 패턴에 따라서 전도성 트랙을 형성하기 위하여, 그리고 복수의 부품, 특히 LED 모듈 또는 LED 칩과 같은 LED형 디바이스를 상호접속하기 위하여, 서포트의 두께 내 또는 서포트상에 와이어를 접착 또는 매립함으로써, 서포트에 본딩된 전도성 와이어를 사용하는 인쇄 회로의 특정한 상술된 실시예가, 이하에서 설명될 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 디바이스를 도시한 것으로, 여기서 LED형 디바이스(3)는 플렉서블한 서포트(1)의 일 면상에 병렬로 조립된다. 각 LED 디바이스(3)는 일반적으로 기판 또는 전기적-절연 베이스의 동일한 면상에 형성될 수 있는 2개의 전기 접촉 패드를 포함한다. LED 디바이스(3)는 서포트(1)상에 형성된 전도성 트랙에 의해, 그것의 접촉 패드를 통해 전기적으로 상호접속된다. 전도성 트랙은 특히 LED 디바이스(3)를 수용하는 면으로부터 서포트(1)의 두께 내로 전도성 와이어(2)를 매립함으로써 형성될 수 있다. 전도성 트랙은 또한 전도성 와이어를 서포트에 간단하게 접착함으로써 형성될 수도 있다.
일 실시예에 따라서 서포트 내에 매립된 전도성 와이어가 도 2에 도시되어 있다. 서포트(1)는 서포트의 두께를 구획하는 2개의 대향면(제1면(10) 및 제2면(11))을 가진다. 예를 들어, 서포트(1)의 제1면(10)은 상호접속될 부품 특히, LED 디바이스를 수용하도록 의도된다. 전도성 와이어(2)는 제1면(10)으로부터 서포트(1)의 두께를 가로질러, 그 길이의 전부 또는 일부를 따라서 삽입된다. 매립하는 깊이는 와이어(2)의 일부가 서포트(1)의 제1면(10)상에 노출되도록 한다. 다시 말해서, 전도성 와이어(2)는 서포트(1)의 제1면(10)상에 노출된 "접촉 부분"으로 불리는 부분(20)과 서포트(1)의 제1면(10) 아래에 마련되는 다른 부분(21)을 포함한다. 접촉 부분(20)은 LED 광 디바이스(3)의 접촉 패드에 접속되도록 의도된다.
실제로, 전도성 와이어(2)의 접촉 부분(20)은 서포트(1)의 제1면(10)의 표면과 수평을 이룰 수 있고, 또는 도 1에 도시된 바와 같이, 제1면(10)의 표면으로부터 돌출될 수 있다. 두 가지 구성 모두는, 부품이 전도성 트랙에 직접 접속하는 것을 허용한다.
따라서 LED 광 디바이스간의 전기적 상호접속을 보장하기 위해, LED 디바이스의 접촉 패드 각각을 전도성 트랙의 전도성 와이어 중 하나의 접촉 부분에 대향시켜 배치하고, 접촉 패드를 각각의 접촉 부분에 접속시키는 것으로 충분하다. 예를 들어, 접촉 부분에 대한 접촉 패드의 직접 접속은 열압축 본딩에 의해 수행될 수 있다.
도 3a 및 3b에 도시된 실시예에 따르면, LED 디바이스(3)는 제2면(11)으로부터 제1면(10)으로의 방향으로 접촉 부분(20)의 위에, 서포트(1)의 제1면(10)의 표면상에 마련될 수 있으며, LED 디바이스(3)의 접촉 패드(30, 31)는 전도성 와이어(2)의 접촉 부분과 직접 접촉한다.
프로세스 측면에서, 다음 단계들이 예상될 수 있다.
- 먼저, 소정의 상호접속 패턴에 따라서 서포트의 제1면으로부터 서포트의 두께 내로 전도성 와이어를 매립함으로써 전도성 트랙을 형성하는 단계;
- 그 다음에, 접촉 부분에 대향하여 접속 영역을 배치하고, 예를 들어, 열압축으로 접촉 패드를 접속 부분에 접속시킴으로써 서포트의 제1면상에 LED 디바이스를 조립하는 단계.
도 4에 도시된 변형예에 따르면, LED 디바이스(3)는 제2면(11)으로부터 제1면(10)으로의 방향으로 접촉 부분(20)의 위에, 서포트(1)의 제1면(10)의 표면상에 마련될 수 있다. LED 디바이스(3)의 접촉 패드(30, 31)는 또한 전도성 와이어(2)의 접촉 부분(20)과 직접 접촉된다. 이러한 특정한 경우, 와이어(2)는 그 길이의 일부를 따라 서포트의 두께 내에 매립되고, 접촉 부분(20)은 LED 디바이스(3)의 접촉 패드와 겹쳐진다.
다른 변형예에 따르면, 제품의 전체 두께를 제한하고, 및/또는 또한 광속 출력각(luminous flux output angle)을 변경 또는 조정할 수 있도록, LED 디바이스의 중앙 바디보다 작은 두께를 가지는 접촉 패드를 제공할 수 있다. 예를 들어, LED 광 디바이스의 접촉 패드는 중앙 바디로부터 좌우로 연장되는 핀(fin)의 형태로 나타날 수 있다. 실제로, LED 디바이스는 하나 또는 복수의 LED 칩 또는 모듈이 그 위에 위치된 열압축 본딩에 적합한 서포트를 포함할 수 있다. 기판은 하나 또는 복수의 LED 칩 또는 하나 또는 복수의 LED 모듈을 수용하는 적어도 하나의 구조를 포함하고, 접속 구조는 예를 들어, 웰드(weld) 본딩을 통해, LED 칩 또는 모듈 및 전도성 트랙 사이의 전기적 접속을 보장하도록 구성된다. 이러한 LED 서포트의 일례는 도 6에 도시되어 있다. 기판(32)은 2개의 실질적으로 동일한 측면 구조(321, 322)뿐만 아니라, 적어도 하나의 LED 칩을 수용하도록 의도된 중앙 구조(320)를 갖는다. 이러한 실시예의 일례는 도 6에 도시되어 있다. 각 측면 구조(321, 322)는 핀 형태로 나타나고, 제1 부분(3210, 3220) 및 제2 부분(3211, 3221)으로 형성된다. 제1 부분(3210, 3220)은 LED 칩의 전극 중 하나에 전기적으로 결합되도록 의도되고, 제2 부분(3211, 3221)은 접촉 패드를 형성하고 전도성 트랙의 전도성 와이어(2) 중 하나의 접촉 부분(20) 중 하나에 접속되도록 의도된다. 물론, 도 6에 도시된 특정 디자인은 단지 예로서 주어진 것이고, 다른 형상 및 레이아웃이 예상될 수 있다. 또한, 동일한 중앙 구조상에 동일한 유형 또는 상이한 유형의 복수의 LED 칩 또는 모듈을 가질 수도 있으며, 각 LED 칩의 각각의 전극은 측면 구조 중 하나에 전기적으로 결합된다.
프로세스 측면에서, 다음 단계들이 예상될 수 있다.
- 먼저, LED 디바이스를 서포트에 조립하는 단계;
- 그 다음에, LED 디바이스의 접촉 패드에 대한 전도성 와이어의 접촉 부분의 접속을 포함하여, 소정의 상호접속 패턴에 따라서 서포트 두께 내로 전도성 와이어를 매립함으로써 전도성 트랙을 형성하는 단계.
다른 실시예에 따라서, LED 디바이스는 서포트(1)의 두께 내에 형성된 하우징(12)에 마련될 수 있고, 하우징(12)은 서포트(1)의 제1면(10)에서 개방된다. 유사하게, 이전 실시예의 경우에는, 도 5a에 도시된 바와 같이 접촉 부분(20)이 접촉 패드(30, 31)상에 위치되도록, LED 디바이스가 전도성 트랙에 접속될 수 있다. 접촉 부분과 접촉 패드 사이의 전기적 접속은 임의의 적합한 수단 특히, 접착, 열압축 본딩 또는 스냅 커플링에 의해 달성될 수 있다. 또한, 하우징의 바닥에 전도성 와이어를 매립 또는 접착하는 것을 예상할 수도 있다. 이 경우, 하우징 내에 마련된 LED 광 디바이스의 접촉 패드는 접촉 부분상에 마련된다. 실제로, 하우징은 일반적으로 서포트 내에 전도성 와이어를 매립 또는 접착하기 전에 형성된다.
도 5b에 도시된 바와 같이, 접촉 패드에 대한 접촉 부분의 스냅 커플링에 의해 LED 디바이스의 고정 및 접속을 제공할 수도 있다. 예를 들면, 각 접촉 패드는 접촉 부분을 수용 및 유지하도록 구성되고 그 크기가 정해진 홈(32, 33)을 포함할 수 있다. 홈은 특히 전도층으로 덮혀 있다. 따라서 접촉 패드에 대한 접촉 부분의 접속 및 고정을 모두 보장하는데, 접촉 부분을 홈 내에 결합시키는 것으로 충분하다.
전도성 와이어의 사용은 트랙상에 저항이나 방열판과 같은 부품을 직접적으로 포함시킬 수도 있다. 실제로, 이러한 부품은 2개의 LED 디바이스를 결합하거나 또는 결합하지 않은 전도성 와이어의 부분에 의해 형성될 수 있다.
또한, 예를 들어, 에나멜 구리로 만들어진 전도성 와이어의 경우와 같이, 이 경우는 와이어 겹침을 포함하는 트랙을 형성할 수 있기 때문에, 피복된 전도성 와이어를 사용하는 것이 유리할 수도 있다. 열압축 본딩에 의해 접촉 부분에 대한 접촉 패드의 전기적 접속을 행할 때, 절연층의 제거가 얻어질 수 있다.
물론, 동일한 서포트상에 직렬 및/또는 병렬로 함께 조립된 복수의 LED 디바이스를 마련할 수도 있다.
실제로는, 상술되어진 변형예 중 하나에 따라서 전도성 와이어의 매립 또는 접착에 의해 서포트의 2개의 대향면을 라우팅할 수 있다. 서포트 두께를 가로지르고, 접촉 부분이 노출되는 하우징을 제공할 수도 있고, LED 디바이스를 그 하우징 내의 접촉 부분에 직접 접속할 수도 있다. 따라서 서포트의 2개의 대향면상에 LED 디바이스를 마련할 수 있고, 복수의 방향으로 방출하는 물체를 형성할 수 있다.
도 7에 도시된 다른 실시예에 따라서, 서포트(1)는 전도성 와이어(2) 및 LED 디바이스(3)를 포함하는 제1층(13), LED 디바이스에 의해 발생된 광 방사를 위한 도파관 표면으로서 기능하는, 제1층의 표면 중 하나상의 제2층(14), 및 제2층(14)상에 마련되고 광 방사 출력 표면으로서 사용되는 제3층(15)으로 형성될 수 있다. 제1층 및 제2층(13, 14)은 도판관의 역활을 수행하고 전도성 와이어를 포함하는 단일 층을 형성할 수 있다. 변형예에 따르면, 광 방사의 추출은 제2층(14)의 측면 표면을 통해 수행될 수 있다. 예를 들어, 반사 표면을 지지하는 캐시(cache)를 통해 제2층(14)의 측면 표면의 전부 또는 일부를 은폐시킬 수도 있다. 이 경우, 광 방사는 구멍을 제공하거나 또는 예를 들어, 확산광을 얻는 것이 가능한 광학 특성을 갖는 제3층을 통해 추출될 수 있다.
도 8에 도시된 다른 실시예에서는, LED 디바이스뿐만 아니라 전도성 와이어(2)가 2개의 기판(16, 17) 사이에 끼어 있다. 서포트는 2개의 기판(16, 17)에 의해 형성될 수 있거나 2개의 기판(16, 17) 중 하나에 의해 형성될 수 있다. 전도성 와이어(2)는 단순히 와이어를 제1 기판(16)에 접착함으로써 제1 기판(16) 상에 형성될 수 있다. 디바이스는 상술한 변형예 중 하나를 통해, 즉 웰드 본딩 또는 접착에 의해 와이어의 접촉 부분에 접속될 수 있다. 제2 기판(17)은 전도성 와이어 및 LED 디바이스를 원전히 덮을 수 있다. 이 경우, 예를 들어, 2개의 기판 중 하나, 예를 들어 제2 기판이, LED 디바이스에 의해 방출된 광 방사의 전부 또는 일부를 전송하는 것을 허용하는 광학 특성을 가지는 것이 바람직하다. 광 방사의 통과를 허용하도록 LED 디바이스에 대향하는 2개의 기판 중 어느 한쪽에 창(window)을 제공할 수도 있다.
전도성 와이어의 접착 또는 매립을 통해, 전도성 와이어의 사용에 의해 전도성 트랙을 형성하는 단계를 포함하는 솔루션은, 따라서 트랙상에 LED 광 디바이스의 조립 및 상호접속면에서 뿐만 아니라, 전도성 트랙의 패턴면에서 큰 융통성을 제공할 수 있다.
도 9a 내지 도 11a에 도시된 실시예에 따르면, 전도성 트랙에서 전도의 끊김없이 서포트(1)의 변형을 허용하도록 하는 방법으로 전도성 트랙을 라우팅할 수 있다. 이것을 목적으로, 소위 "변형 가능" 예를 들어, 신장 가능한 영역(18)이 특히, 전도성 와이어의 파손에 대한 위험없이 원하는 방향으로 트랙의 변형을 허용하는 패턴(21)에 따라서 내부에 위치된 전도성 트랙의 전도성 와이어를 가지는 서포트(1)상에 제공될 수 있다. 도 9a, 도 10a 및 도 11a에 도시된 예에서는, 전도성 와이어가, 전기 부품(예컨대, LED형 디바이스(3))와 접촉되어 배치되도록 의도된 접촉 부분 이외에, 서포트(1)상에 예를 들어, 지그재그(21)로 된 특정 패턴에 따라서 라우팅된 부분을 가진다. 물론, 다른 라우팅 패턴이 예상된 변형에 따라 가능하다. 도 9b, 도 10b 및 도 11b에 도시된 바와 같이, 예상된 방향으로 서포트가 변형되는 동안, 전도성 트랙은 라우팅 패턴으로 인해 라인 파손없이 서포트의 변형을 따른다. 예를 들어, 도 9b에서, 패턴은 서포트의 측면에 실질적으로 평행한 X 방향으로 신장 가능한 영역의 신장을 허용하도록 구성된다. 물론, X 방향과 수직인 Y 방향으로의 신장 가능한 영역도 예상할 수 있다. 따라서, 동일한 신장 가능한 영역에 대해, 상이한 신장 방향(도 10b), 특히 부피 구조를 형성하도록, 이전의 X 및 Y 방향과 수직인 Z 방향을 예상할 수 있다. 예를 들어, 신장 가능한 영역은 2개 또는 복수의 LED 또는 임의의 다른 전자 부품의 사이에 배치될 수 있다. 따라서 특정 곡률에 적응할 수 있는 플렉서블한 발광 디바이스를 형성하는 것이 가능하다.
본 발명의 솔루션은 마이크로미터-범위 치수를 갖거나 그렇지 않은 발광 디바이스의 형성에 특히 적합하다. 특히, 본 솔루션은 플렉서블하거나 또는 단단한 서포트로 형성된 인쇄 회로상의 LED 디바이스의 조립에 매우 적합하다. 본 솔루션은 서포트 유형, 형상, 및 크기, 상호접속 다이어그램, 조립될 LED 디바이스의 밀도면에서 큰 플렉서빌리티을 제공한다.

Claims (17)

  1. - 소정의 파장 범위에서 광 방사를 생성할 수 있고, 적어도 2개의 전기 접촉 패드(30, 31)를 포함하는 적어도 하나의 LED형 디바이스(3);
    - 서포트(1)의 두께를 함께 정의하는 대향하는 제1면 및 제2면(10,11)에 의해 구획되는 상기 서포트(1)―상기 서포트(1)는 적어도 상기 LED형 디바이스(3)와 적어도 하나의 전기적 전도성 트랙을 지지함―;를 포함하고,
    - 상기 전기적 트랙은 전도성 와이어(2)로 형성되고, 상기 전도성 와이어의 전부 또는 일부는 상기 서포트(1)의 상기 제1면 및 제2면 중 적어도 하나를 향해 노출되는 적어도 하나의 접촉 부분(20)을 가지고,
    - 상기 LED형 디바이스(3)의 상기 접촉 패드(30, 31)의 각각은 상기 전도성 와이어(2) 중 하나의 접촉 부분(20)에 대향하여 위치되고 상기 접촉 부분(20)에 전기적으로 접속되고,
    - 상기 LED형 디바이스는 적어도 하나의 수용 구조(320) 및 적어도 한 쌍의 접속 구조(321, 322)를 포함하는 기판으로 형성되고, 상기 수용 구조는 적어도 하나의 LED 칩 또는 모듈을 수용하고, 각 접속 구조는 제2 부분(3220)과 함께 하나의 블록을 형성하는 적어도 제1 부분(3210)으로 형성되고, 상기 제1 부분은 상기 LED 칩 또는 모듈의 상기 전극들 중 하나에 전기적으로 결합되고, 상기 제2 부분은 상기 전도성 트랙의 상기 전도성 와이어(2) 중 하나의 접촉 부분(20) 중 하나에 접속된 상기 접촉 패드 중 하나를 형성하고,
    - 각각의 전도성 와이어는 상기 서포트(1)의 상기 제1면 또는 제2면에 의해 형성된 매립 표면으로부터 상기 서포트(1)의 상기 두께 내에 전체 길이를 따라 매립되고;
    - 각각의 전도성 와이어의 상기 접촉 부분(20)은 전기적으로 접속될 수 있는 것을 특징으로 하는 발광 디바이스.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 서포트(1)는 적어도 하나의 변형 방향으로 변형 가능하고,
    상기 전도성 와이어(2) 중 적어도 하나의 일 부분은, 상기 전도성 와이어(2)의 파손없이, 상기 변형 방향으로의 상기 서포트(1) 및 상기 전도성 트랙의 변형을 허용하는 패턴(21)을 따라서 위치되는 것을 특징으로 하는 발광 디바이스.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 서포트는 상기 서포트의 상기 면 중 적어도 하나에서 개방되는 적어도 하나의 하우징이 제공되고, 상기 하우징은 적어도 상기 LED형 디바이스 및 상기 LED형 디바이스가 접속되는 적어도 상기 접촉 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 디바이스.
  4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 서포트(1)는 상기 전도성 와이어를 둘러싸는 2개의 기판으로 형성되고,
    상기 2개의 기판 중 적어도 하나는 상기 접촉 부분의 상기 노출을 허용하는 적어도 하나의 오목부(recess)를 포함하고,
    상기 LED형 디바이스는 상기 오목부의 내부에 위치되는 것을 특징으로 하는 발광 디바이스.
  5. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전도성 트랙은 상기 전도성 와이어 중 적어도 하나에 의해 형성되는, 적어도 하나의 저항 및/또는 방열판을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 디바이스.
  6. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 전도성 와이어(2)는 절연 피복(insulating sheath)으로 덮혀 있고,
    상기 접촉 부분(20)은 절연 피복이 없는 상기 LED형 디바이스(3)의 접촉 패드 또는 상기 LED 칩의 전극에 접속되는 것을 특징으로 하는 발광 디바이스.
  7. 청구항 4에 있어서,
    각각의 전도성 와이어(2)는 절연 피복(insulating sheath)으로 덮혀 있고,
    상기 접촉 부분(20)은 절연 피복이 없는 상기 LED 발광 디바이스(3)의 접촉 패드 또는 상기 LED 칩의 전극에 접속되는 것을 특징으로 하는 발광 디바이스.
  8. 청구항 5에 있어서,
    각각의 전도성 와이어(2)는 절연 피복(insulating sheath)으로 덮혀 있고,
    상기 접촉 부분(20)은 절연 피복이 없는 상기 LED 발광 디바이스(3)의 접촉 패드 또는 상기 LED 칩의 전극에 접속되는 것을 특징으로 하는 발광 디바이스.
  9. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 서포트상에 상기 LED형 디바이스의 정확한 배치를 허용하도록 구성된 키잉 시스템(keying system)을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 디바이스.
  10. 청구항 4에 있어서,
    상기 서포트상에 상기 LED형 디바이스의 정확한 배치를 허용하도록 구성된 키잉 시스템(keying system)을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 디바이스.
  11. 청구항 5에 있어서,
    상기 서포트상에 상기 LED형 디바이스의 정확한 배치를 허용하도록 구성된 키잉 시스템(keying system)을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 디바이스.
  12. 청구항 6에 있어서,
    상기 서포트상에 상기 LED형 디바이스의 정확한 배치를 허용하도록 구성된 키잉 시스템(keying system)을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 디바이스.
  13. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 기재된 적어도 하나의 발광 디바이스를 포함하는 기계 부품.
  14. 청구항 4항에 기재된 발광 디바이스를 포함하는 기계 부품.
  15. 청구항 5항에 기재된 발광 디바이스를 포함하는 기계 부품.
  16. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 기재된 발광 디바이스를 제조하는 방법으로서,
    - 상호접속 패턴에 따라서 서포트에 적어도 하나의 전도성 트랙을 형성하는 단계―상기 서포트는 함께 상기 서포트의 두께를 함께 정의하는 대향하는 제1 및 제2 면에 의해 구획되고, 상기 전도성 와이어의 전부 또는 일부는 상기 서포트(1)의 제1면 및 제2면 중 적어도 하나를 향하여 노출된 적어도 하나의 접촉 부분(20)을 갖고, 각각의 전도성 와이어는 상기 서포트(1)의 상기 제1면 또는 제2면에 의해 형성된 매립 표면으로부터 상기 서포트(1)의 상기 두께 내에 전체 길이를 따라 매립되고, 각각의 전도성 와이어의 상기 접촉 부분(20)은 전기적으로 접속될 수 있음―;
    - 적어도 하나의 수용 구조(320) 및 적어도 한 쌍의 접속 구조(321, 322)를 포함하는 기판으로 상기 LED형 디바이스를 형성하는 단계
    -상기 수용 구조는 적어도 하나의 LED 칩 또는 모듈을 수용하고, 각 접속 구조는 제2 부분(3220)과 함께 하나의 블록을 형성하는 적어도 제1 부분(3210)을 형성하고, 상기 제1 부분은 상기 LED 칩 또는 모듈의 상기 전극들 중 하나에 전기적으로 결합되고, 상기 제2 부분은 상기 전도성 트랙의 상기 전도성 와이어(2) 중 하나의 접촉 부분(20) 중 하나에 접속된 상기 접촉 패드 중 하나를 형성함-;
    - 소정의 파장 범위에서 광 방사를 생성할 수 있고 2개의 전기 접촉 패드(30, 31)를 포함할 수 있는 적어도 하나의 LED형 디바이스(3)에 상기 전도성 트랙을 조립 및 접속하는 단계―상기 LED형 디바이스(3)의 각각의 접촉 패드(30, 31)는 상기 전도성 와이어(2) 중 하나의 접촉 부분(20)에 대향해서 배치되고 상기 접촉 부분(20)에 전기적으로 접속됨―
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 디바이스를 제조하는 방법.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 전도성 트랙을 형성하는 단계는 적어도 하나의 변형 방향으로 변형 가능한 영역(18)을 서포트(1)상에 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 전도성 와이어(2) 중 적어도 하나의 일 부분은 상기 전도성 와이어(2)의 파손없이 상기 변형 방향으로의 상기 변경 가능 영역과 상기 전도성 트랙의 상기 변형을 허용하는 패턴(21)에 따라서 위치되는 것을 특징으로 하는 발광 디바이스를 제조하는 방법.
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