KR20060079214A - 반도체 발광 소자용 고상 금속 블록 장착 기판들과 이를형성하는 산화 방법들 - Google Patents

반도체 발광 소자용 고상 금속 블록 장착 기판들과 이를형성하는 산화 방법들 Download PDF

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Abstract

반도체 발광 소자용 장착 기판은, 고상 금속 블록의 하나의 면에 공동을 가지고, 반도체 발광 소자를 장착할 수 있도록 형성된 고상 금속 블록을 포함한다. 절연 코팅막이 공동에 존재하고, 반도체 발광 소자에 연결되도록 형성된 이격된 제1 및 제2 도전성 트레이스들이 공동 내의 절연 코팅막 상에 제공된다. 반도체 발광 소자를 장착할 수 있도록 형성된 상기 장착 기판은, 고상 알루미늄 블록의 하나의 면에 공동을 포함하는 고상 알루미늄 블록을 제공함으로써 형성될 수도 있다. 고상 알루미늄 블록 상에 산화 알루미늄을 형성하도록 상기 고상 알루미늄 블록은 산화된다. 공동 내의 산화 알루미늄 코팅막 상에 이격된 제1 및 제2 전기 트레이스들을 형성한다.
고상 금속 블록, 도전성 트레이스, 절연 코팅막, 장착 기판

Description

반도체 발광 소자용 고상 금속 블록 장착 기판들과 이를 형성하는 산화 방법들{Solid metal block mounting substrates for semiconductor light emitting devices, and oxidizing methods for fabricating same}
본 발명은 반도체 발광 소자 및 이를 제조하는 방법에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 반도체 발광 소자들의 패키지 및 패키지 방법들에 관한 것이다.
발광 다이오드(LED)들이나 레이저 다이오드들과 같은 반도체 발광 소자들은 많은 분야에서 널리 사용되고 있다. 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 널리 알려진 것처럼, 반도체 발광 소자는, 에너지를 가할 때 간섭성 및/또는 비간섭성 광을 방출하도록 형성된, 하나 또는 그 이상의 반도체 층들을 포함한다. 또한 반도체 발광 소자는 일반적으로 외부 전기적 연결선, 방열, 렌즈 또는 도파관(waveguides), 주변환경으로부터의 보호부 및/또는 다른 기능부를 제공하도록 패키지 된다.
예를 들어, 반도체 발광 소자들의 외부 연결선을 제공하는 전기 트레이스들을 그 상에 포함하고 알루미나, 질화 알루미늄 및/또는 다른 재료를 포함하는 기판 상에 장착되는 반도체 발광 소자용의 두 부분의 패키지를 제공하는 것은 잘 알려져 있다. 동으로 도금된 은을 포함할 수 있는 제2 기판은, 예를 들어 접착제를 사용하 여, 반도체 발광 소자를 둘러싸는 제1 기판 상에 장착될 수 있다. 제2 기판 상의 반도체 발광 소자 위에 렌즈가 위치할 수 있다. 상기 설명한 두 부분의 패키지를 갖는 발광 다이오드들은 '전력 표면 장착식 발광 다이 패키지'라는 명칭으로 로흐(Roh)가 발명하고 2003년 5월 27일에 출원된 출원 일련 번호 10/446,532 에 상세히 설명되어 있다. 상기 발명은 본 발명의 출원인에게 양도되었고, 상기 발명의 명세서의 내용은 여기에서 전부 설명된 것처럼 여기에 인용하여 통합된다.
불행하게도, 이러한 기판들은 비용이 많이 들 수 있고, 어떤 경우에는, 반도체 발광 소자 자체보다도 더 고가일 수 있다. 더구나, 제조 공정 또한 비용이 많이 들 수 있고, 시간을 소비하고 및/또는 공정의 단계의 갯수 때문에 실패하기가 쉽다.
<발명의 요약>
본 발명의 어떠한 실시예들은, 고상 금속 블록의 어느 하나의 면에 공동을 포함하고, 반도체 발광 소자를 상기 고상 금속 블록에 장착할 수 있도록 형성되어 있는 상기 고상 금속 블록을 포함하는 반도체 발광 소자용 장착 기판을 제공한다. 다른 실시예들에서는, 고상 금속 블록의 표면 상에 절연 코팅막이 제공된다. 또 다른 실시예들에서는, 상기 절연 코팅막이 상기 공동 내에 위치하고, 이격된 제1 및 제2 도전성 트레이스들이 반도체 발광 소자를 연결하도록 형성된 상기 공동 내의 상기 절연 코팅막 상에 위치한다.
어떤 실시예들에서는, 상기 이격된 제1 및 제2 도전성 트레이스들이 상기 공동에서, 상기 금속 블록의 반대면인 제2면 위까지, 적어도 상기 금속 블록의 하 나의 측면 부근의 제1면까지 신장된다. 다른 실시예들에서는, 상기 고상 금속 블록은 상기 제1면에서 상기 고상 금속 블록의 제2면까지 신장하는 제1 및 제2 관통홀들을 내부에 포함한다. 관통홀 각각은 그 내부에 제1면에서 제2면으로 신장하는 도전성 비아를 각각 포함한다. 상기 이격된 도전성 트레이스들 각각은 도전성 비아들 각각에 전기적으로 연결된다.
어떤 실시예들에서는, 상기 고상 금속 블록은 고상 알루미늄 블록이고, 상기 절연 코팅막은 산화 알루미늄을 포함한다. 상기 절연 코팅막은 다음에 기술하는 것처럼 상기 알루미늄을 산화함으로써 형성될 수 있다. 이러한 실시예들에서는, 상기 제1 및 제2 관통홀들 각각은 또한 그 표면 상에 산화 알루미늄을 포함하는 절연 코팅막을 포함하므로, 상기 관통홀들 내부에 있는 상기 제1 및 제2 도전성 비아들을 상기 알루미늄 블록과 절연시킬 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 장착 기판들은 상기 공동에 장착되는 반도체 발광 소자와 결합될 수 있고, 상기 이격된 제1 및 제2 도전성 트레이스들과 연결될 수 있다. 상기 공동을 가로질러 신장되는 렌즈가 제공될 수 있다. 어떤 실시예들에서는, 상기 반도체 발광 소자와 상기 렌즈 사이에 밀봉제(encapsulant)가 제공될 수 있다. 다른 실시예들에서는, 상기 공동을 가로지르는 렌즈를 고정하도록 형성되는 렌즈 리테이너가 상기 기판 상에 제공될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예들에서는, 고상 알루미늄 블록의 하나의 면에 공동을 포함하고, 반도체 발광 소자를 장착하도록 형성되어 있는 상기 고상 알루미늄 블록을 제공함으로써 반도체 발광 소자용 장착 기판을 형성한다. 상기 고상 알루미늄 블록을 산화시킴으로써 그 위에 산화 알루미늄을 형성한다. 이격된 제1 및 제2 전기 트레이스들이 상기 공동의 상기 산화 알루미늄 코팅막 상에 형성된고, 반도체 발광 소자에 연결되도록 형성된다.
어떤 실시예들에서는, 상기 알루미늄 블록은 상기 알루미늄 블록을 관통하여 신장하는 제1 및 제2 관통홀들을 포함한다. 상기 알루미늄 블록을 산화할 때, 상기 제1 및 제2 관통홀들은 산화되고, 상기 제1 및 제2 관통홀들 내에 산화 알루미늄 코팅막을 형성한다. 제1 및 제2 도전성 비아들은 산화 알루미늄으로 코팅된 상기 제1 및 제2 관통홀들 각각에 형성된다. 다른 실시예들에서는, 상기 이격된 제1 및 제2 도전성 트레이스들을 형성할 때, 상기 트레이스들은 상기 공동에서, 상기 제1면의 반대쪽인 상기 금속 블록의 제2면 위까지, 적어도 상기 금속 블록의 하나의 측면 부근의 상기 제1면까지 신장되어 형성된다.
어떤 실시예들에서는, 반도체 발광 소자는 상기 공동에 장착되고, 상기 이격된 제1 및 제2 도전성 트레이스들에 연결된다. 어떤 실시예들에서는, 렌즈가 상기 공동을 가로질러 장착되고, 어떤 실시예들에서는, 상기 반도체 발광 소자와 상기 렌즈 사이에 밀봉제가 제공된다.
도 1a-1h는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 반도체 발광 소자용 장착 기판들의 옆 단면도들이다.
도 2는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 반도체 발광 소자용 장착 기판들을 제조하기 위해 수행될 수 있는 단계들의 플로우차트 이다.
도 3a 및 도 3b 는 본 발명의 실시예들에 따른 반도체 발광 소자용 장착 기판의 위 및 아래 사시도들이다.
도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 반도체 발광 소자의 분해된 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 반도체 발광 소자용 장착 기판의 결합된 사시도이다.
이하, 본 발명의 실시예들을 도시한 첨부된 도면들을 참조하여, 본 발명을 좀 더 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명은 다양한 다른 형태들의 실시예들로 구체화될 수 있으며, 여기에서 설명하는 실시예들로 한정하여 해석해서는 안된다. 본 발명의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 도면에서 막(layer)들과 영역(region)들의 크기나 상대적인 크기들은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장될 수 있다. 동일한 참조번호들은 전부 동일한 구성요소들을 의미한다.
막, 영역, 또는 기판등과 같은 하나의 구성요소가 또 다른 구성요소 "상에" 위치한다고 언급할 때는, 상기 하나의 구성요소가 다른 구성요소에 직접 접촉하거나 중간에 개재되는 구성요소들이 존재할 수 있다고 해석될 수 있다. 도전선의 표면과 같은 구성요소의 일부의 외부라고 언급될 경우, 상기 구성요소의 다른 일부라기보다 장치의 바깥쪽에 더 가깝다. 더욱이, "아래"와 같은 상대적인 용어는 어떤 기판 또는 기준층과 비교하여 도면에 도시된 것처럼 하나의 층 또는 영역과 또 다른 층 또는 영역과의 관계를 설명하기 위하여 사용될 수 있다. 이러한 용어들은 도면에 도시한 방향뿐만 아니라 장치의 다른 방향을 포함하는 것으로 이해될 수 있다. 마지막으로, "직접적으로"라는 용어는 중간에 개재하는 구성요소들이 없다는 것을 의미한다.
도 1a-1h는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 반도체 발광 소자용 장착 기판(mounting substrate for semiconductor light emitting devices)들에 대한 옆 단면도들이다. 도 1a를 참조하면, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 반도체 발광 소자용 장착 기판들은, 고상 금속 블록(solid metal block)(100)을 포함하고, 고상 금속 블록(100)은 그 제1면(100a)에 공동(cavity)(110)을 가지고 있고, 반도체 발광 소자를 상기 고상 금속 블록에 장착할 수 있도록 형성되어 있다. 어떤 실시예들에서는, 고상 금속 블록(100)은 고상 알루미늄 블록을 포함한다. 공동(110)은 기계가공(machining), 압인가공(coining), 식각(etching) 및/또는 다른 통상적인 기술들에 의해 형성될 수 있다. 공동(110)의 크기와 모양은 공동(110)에 장착되는 반도체 발광 소자에 의해 방출되는 빛의 양 및/또는 방향을 최적화 또는 개선할 수 있도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 경사진 측벽들(110a) 및/또는 반타원의 단면 형상이 제공될 수 있다. 어떤 실시예들에서는, 금속 블록(100)은 약 6mm x 약 9mm, 그리고 약 2mm 두께인 알루미늄으로 구성된 직사각형인 고상 금속 블록일 수 있고, 공동(110)은 약 1.2mm 의 깊이로 약 2.5mm 지름의 원형 바닥을 가질 수 있고, 원하는 발광 패턴들을 위해 측벽들(110a)이 임의의 단순한 또는 복잡한 형상을 가질 수 있다. 그러나, 블록(100)은 다른 다각형 및/또는 타원형의 형상들을 가질 수 있다.
도 1b는 본 발명의 다른 실시예들에 따른 장착 기판들을 도해하고 있다. 도 1b에서 도시한 것처럼, 고상 금속 블록(100)의 표면 상에 절연 코팅막(insulating coating)이 위치한다. 절연 코팅막(120)은 도 1b에 도시한 것처럼 상기 고상 금속 블록의 노출된 표면의 전체 상에 위치할 수 있거나, 상기 고상 금속 블록의 노출된 표면의 일부 상에만 위치할 수도 있다. 아래에 설명될 어떤 실시예들에서는, 절연 코팅막(120)은, 예를 들어, 고상 알루미늄 블록(100)의 양극 산화(anodic oxidation)에 의해 형성될 수 있는 산화 알루미늄(Al2O3) 박막을 포함할 수 있다. 다른 실시예들에서는, 절연 코팅막(120)이 절연체로서 역할을 할 정도로 충분한 두께를 가질 수 있으나, 상기 절연 코팅막을 통한 열전도 경로를 최소화하기 위하여 충분히 얇을 수 있다.
지금 도 1c를 참조하면, 이격된 제1 및 제2 도전성 트레이스들(130a, 130b)은 공동(110) 에서의 절연 코팅막(120) 상에 위치한다. 이격된 제1 및 제2 도전성 트레이스들(130a, 130b)은 반도체 발광 소자에 연결되도록 형성되어 있다. 도 1c에서 도시한 것처럼, 어떤 실시예들에서는, 이격된 제1 및 제2 도전성 트레이스들(130a 및 130b)은 공동(110)에서부터 고상 금속 블록(100)의 제1면(100a)을 향해서 신장될 수 있다. 절연 코팅막(120)이 고상 금속 블록(100)의 일부 상에서만 위치할 때, 절연 코팅막(120)은 이격된 제1 및 제2 도전성 트레이스들(130a 및 130b)과 고상 금속 블록(100) 사이에 위치하여, 제1 및 제2 금속 트레이스들(130a 및 130b)을 고상 금속 블록(100)에서 절연시킬 수 있다.
도 1d는 본 발명의 다른 실시예들을 도해하고 있다. 즉, 이격된 제1 및 제2 도전성 트레이스들(130a' 및 130b')은 공동(110)에서, 제1면(100a)의 반대쪽에 있는 상기 금속 블록의 제2면(100b) 위까지, 적어도 상기 금속 블록의 하나의 측면(100c)부근의 제1면(100a)까지 신장될 수 있다. 이런 식으로, 아랫면 접촉(backside contacts)이 제공될 수 있다.
본 발명의 어떤 실시예들에서는, 이격된 제1 및 제2 도전성 트레이스들(130a, 130b 및/또는 130a', 130b')은 금속으로 형성될 수 있고, 어떤 실시예들에서는, 은과 같은 반사할 수 있는 금속으로 형성될 수 있다. 다른 실시예들에서는, 도 1e1f서 도시한 것처럼, 분리된 반사막들(132a, 132b)들이 공동(110) 내의 상기 이격된 도전성 트레이스들(130a', 130b') 상에 위치할 수 있다. 이러한 실시예들에서, 도전성 트레이스들(130a', 130b')은 구리를 포함하여 형성될 수도 있고, 반사막들(132a, 132b)은 은을 포함하여 형성될 수 있다.
상기 본 발명의 다른 실시예들에서는, 도 1f에서 도해한 것처럼, 제1 및 제2 관통홀들(140a 및 140b)을 제공함으로써 아랫면 접촉들이 구성될 수 있다. 이러한 제1 및 제2 관통홀들(140a 및 140b)은 고상 금속 블록(100)에 기계가공(machining), 식각(etching) 및/또는 다른 통상적인 기술들에 의해서 형성될 수 있다. 또한, 도 1f 에서 도시한 것처럼, 절연 코팅막(120)은 관통홀들(140a 및 140b) 안으로 신장된다. 제1 및 제2 도전성 비아(conductive via)들(142a, 142b)은 제1 및 제2 관통홀들(140a 및 140b)내에 위치하고, 절연 코팅막(120)에 의해 관통홀들(140a 및 140b)내에서 고상 금속 블록(100)으로부터 절연될 수 있다.
도 1f에서, 관통홀들(140a 및 140b) 및 도전성 비아(conductive via)들(142a 및 142b)은 공동(110)에서부터 제2면(100b)까지 신장된다. 관통홀들(140a, 140b)은 제1 및 제2 면(100a, 100b)들에 수직 및/또는 경사질 수 있다. 이격된 제1 및 제2 도전성 트레이스(130a', 130b')들은 공동(110)내에 위치할 수 있고, 제1 및 제2 도전성 비아(conductive via)들(142a, 142b)에 각각 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 제2면(100b) 상에는 이격된 제3 및 제4 도전성 트레이스(130c, 130b)들이 각각 제1 및 제2 도전성 비아(conductive via)들(142a, 142b)에 전기적으로 연결될 수 있도록 제공될 수도 있다. 어떤 실시예들에서는, 솔더 마스크 막(solder mask layer)(144)이 제2면(100b)상의 제3 및 제4 도전성 트레이스(130c, 130b)들을 절연시키기 위해 제공될 수도 있고, 그 결과 회로 기판의 조립를 용이하게 할 수 있다. 솔더 마스크 막(144)들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 널리 알려진 것이므로 여기에서는 더 상세한 설명이 필요하지 않다.
도 1f의 실시예들에서는, 제1 및 제2 관통홀들(140a, 140b)과 제1 및 제2도전성 비아(conductive via)들(142a, 142b)이 공동(110)에서 제2면(100b)까지 신장된다. 도 1g의 실시예들에서는, 제1 및 제2 관통홀들(140a', 140b')과 제1 및 제2 도전성 비아(conductive via)들(142a', 142b')이 공동(110)의 외부에 있는 제1면(100a)에서부터 제2면(100b)까지 신장된다. 관통홀들(140a', 140b')은 제1 및 제2 면(100a, 100b)들에 수직 및/또는 경사질 수 있다. 이격된 제1 및 제2 도전성 트레이스(130a", 130b")들은 공동(110)에서부터 제1면(100a) 상의 제1 및 제2 도전성 비아(conductive via)들(142a', 142b')까지 각각 신장된다. 제3 및 제4 트레이스(130c', 130d')들은 제1 및 제2 도전성 비아(142a', 142b')들에 각각 전기적으로 연결하기 위하여 제2면(100b)상에 제공된다.
도 1h는 도 1d와 연관하여 설명한 본 발명의 실시예들을 도해하고 있는데, 도1h는 상기 공동에 장착되어, 이격된 제1 및 제2 전기 트레이스(130a', 130b')들에 연결되는 반도체 발광 소자(150)를 더 포함하고 있다. 또한, 도 1h는, 다른 실시예들에서, 공동을 가로질러 신장되는 렌즈(170)를 도해하고 있다. 상기 다른 실시예들에서, 밀봉제(encapsulant)(160)가 반도체 발광 소자(150)와 렌즈(170) 사이에 제공된다. 밀봉제(160)는 투명한 에폭시를 포함할 수 있으며 반도체 발광 소자(150)에서 렌즈(170)까지 광 결합(optical coupling)를 개선할 수 있다. 상기 다른 실시예들에서, 렌즈 리테이너(lens retainer)(180)는 고상 금속 블록(100) 상에 위치하여 공동(110)을 가로지르는 렌즈(170)를 고정시킨다.
본 발명의 다양한 실시예들에서 사용될 수 있는 발광 소자(150), 밀봉제(160), 및 렌즈들(170)의 실시예들은 "분산된 인광체를 가지는 투명한 플라스틱 외피를 포함하는 투과형 광학 소자들과 그 제조 방법(Transmissive Optical Elements Including Transparent Plastic Shell Having a Phosphor Dispersed Therein, and Methods of Fabricating Same)" 이라는 발명의 명칭으로 니글리(Negley) 등이 발명한 미국 특허 출원 번호 제____ 에 상세히 설명되어 있다.(변리사 관리번호 5308-310) 상기 미국 특허는 본 발명의 출원인에게 양도되고 동시에 출원되었으며, 상기 발명의 명세서의 내용은 여기에서 전부 설명된 것처럼 여기에 인용하여 통합된다.
도 1f1gH의 실시예들이 별개의 실시예들로 설명되었지만, 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에 의해서, 도 1a-1h의 다양한 구성요소들이 함께 사용되어 구성요소들의 다양한 조합(combination) 및/또는 부조합(subcombination)을 제공할 수 있다는 것으로 이해될 수 있다. 예를 들어, 반사막(132a, 132b)은 도시된 실시예들 중의 어느 하나에 사용될 수 있고, 반도체 발광 소자(150), 렌즈(170), 밀봉제(160) 및/또는 렌즈 리테이너(180)는 도시된 실시예들중의 어느 하나에도 사용될 수 있다. 따라서, 본 발명은 도 1a-1h에 도시된 개별적인 실시예들에 한정되어서는 안 된다.
도 2는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 반도체 발광 소자들을 제조하기 위하여 수행될 수 있는 단계들의 플로우 차트이다. 도 2를 참조하면, 블록(210)에서 도시한 것처럼, 도 1a-1h의 알루미늄 블록(100)과 같은 고상 알루미늄 블록이 제공된다. 상기 고상 알루미늄 블록은 그 하나의 면에 도 1a1aH의 공동(110)과 같은 공동을 포함하고, 그 내에 반도체 발광 소자를 장착할 수 있도록 형성된다. 앞에서 설명한 것처럼, 상기 공동은 기계가공(machining), 압인가공(coining), 식각(etching) 및/또는 다른 통상적인 기술들에 의해 형성될 수 있다. 또한, 다른 실시예들에서, 고상 알루미늄 블록은 그 내에 관통홀들(140a, 140b 및/또는 140a', 140b')과 같은 이격된 제1 및 제2 관통홀들을 포함할 수 있고, 이러한 관통홀들은 기계가공(machining), 압인가공(coining), 식각(etching) 및/또는 다른 통상적인 기술들에 의해 형성될 수 있다.
다시 도 2를 참조하면, 블록(220)에서, 고상 알루미늄 블록은 그 표면 위에 산화 알루미늄 코팅막을 형성할 수 있도록 산화된다. 어떤 실시예들에서는, 상기 고상 알루미늄 블록의 노출된 표면 전체가 산화된다. 또한, 관통홀들이 제공되는 경우, 관통홀들의 내측 표면들도 산화될 수 있다. 다른 실시예들에서는, 상기 알루미늄 블록의 일부분만 산화되는데, 예를 들어, 산화되지 않기를 바라는 해당 부분 상에 마스크 막을 제공하여 구현할 수 있다. 알루미늄의 산화는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 널리 알려진 것이고, 예를 들어, 양극 산화 공정 및/또는 다른 산화 공정들을 사용하여 알루미늄 상에 Al2O3 박막을 제공하여 구현할 수 있다.
도 2를 계속 참조하면, 블록(230)에서, 트레이스들(130a, 130b 및/또는 130a', 130b')과 같은 이격된 제1 및 제2 도전성 트레이스들은, 앞에서 설명한 바와 같이 형상에 따라, 상기 제1면 상의 공동 내, 상기 측면들 상 및/또는 상기 제2면 상에 형성된다. 또한, 어떤 실시예들에서는, 비아들(142a, 142b 및/또는 142a', 142b')과 같은 도전성 비아들은 관통홀들 내에 형성될 수 있다. 도전성 비아들은 도전성 트레이스들보다 먼저, 동시에 및/또는 나중에 형성될 수 있다. 산화 알루미늄으로 산화된 알루미늄 코아(Aluminium core)상에 도전성 트레이스들을 형성하는 것은, 회로 기판과 같은 구조에 알루미늄 코아를 설치하는 것으로 잘 알려져 있고, 따라서 여기에서는 자세히 설명할 필요가 없다.
마지막으로, 블록(240)에서, 반도체 소자, 렌즈, 밀봉제 및/또는 리테이너를 기판에 장착하기 위하여, 그 외의 공정들이 수행된다.
도 3a 및 도 3b는 각각 도 1d의 단면도에 대응하는 본 발명의 실시예들에 따른 장착 기판들의 위 및 아래 사시도들이다. 도 3a 및 3b는 고상 금속 블록(100), 상기 고상 금속 블록을 둘러 감싸는 이격된 제1 및 제2 도전성 트레이스들(130a', 130b') 및 공동(110)에 장착된 반도체 발광 소자(150)를 도해한다. 절연 코팅막(120)은 투명해서 보이지 않을 수 있다. 이러한 실시예들 및/또는 또 다른 실시예들에서, 제 2 절연막 및/또는 솔더 마스크가 상기 이격된 제1 및/또는 제2 도전성 트레이스들 상에 제공될 수 있다.
도 4는 도 1h에 대응하는 본 발명의 다른 실시예들의 분해된 사시도를 도해한다. 도 4에서 도시한 것처럼, 고상 금속 블록(100)은 그 내에 공동(100)을, 고상 금속 블록(100) 상에 이격된 복수의 전기 트레이스들을 포함한다. 도 4에서, 제1 전기 트레이스(130a')가 도시된다. 그러나, 하나의 제2 전기 트레이스보다는, 복수의 제2 전기 트레이스들(330a', 330b' 및 330c')이 복수의 반도체 발광 소자들(150')에 연결되도록 제공될 수 있다. 이러한 다수의 반도체 발광 소자들(150')은, 예를 들어, 백색광 소스(white light source)에 적색, 녹색, 청색 반도체 발광 소자들을 제공하기 위해 공동(110)에 장착될 수 있다. 밀봉제(160)와 렌즈 리테이너(180)가 도시된다. 다른 형상의 렌즈 리테이너(180)는 리지(ridge) 및/또는 고상 금속 블록(100) 상에 렌즈(170)를 장착하기 위한 다른 통상적인 장착 수단을 제공할 수 있다. 또한, 렌즈 리테이너(180)에 에폭시나 다른 접착제가 사용될 수도 있는 것으로 이해될 수 있다. 또한, 렌즈 리테이너(180)는 본 발명의 어떤 실시예들에서, 부가적인 상면 방열 능력을 제공할 수 있다. 도 5는 도 4를 결합한 패키지를 도해하고 있다.
따라서, 본 발명의 어떤 실시예들은 반도체 발광 소자용 장착 기판으로 알루미늄으로 구성된 고상 블록을 사용한다. 알루미늄은 효과적인 방열기로서 사용되기에 충분한 열 전도성을 가진다. 부가적으로, 재료비와 제조비가 낮을 수 있다. 게다가, 양극 산화의 두께를 정밀하게 제어할 수 있기 때문에, 양질의 절연 산화막들을 성장시키는 능력은 열 저항(thermal resistance)에 심각한 영향을 미치지 않고 원하는 전기 트레이스들을 형성할 수 있게 한다. 이러한 절연막은 또한 선택적으로 패턴될 수 있고, 이것은 광학적 성능을 높이기 위해, 상기 공동의 측벽들 상에만 은으로 도금하는 것처럼, 기판에 또 다른 도금된 금속을 부가하는 것을 가능하게 한다.
기판에 광학적 공동(optical cavity)을 형성하는 능력은, 분리된 반사기 컵(reflector cup)보다 패키지에 필요한 구성요소들의 총 개수가 감소될 수 있으므로, 조립 비용을 줄일 수 있다. 부가적으로, 반사기(공동)의 위치가 기판에 대해 고정된다는 사실은 조립의 복잡성을 줄일 수 있다. 고출력 LED 및/또는 레이저 다이오드와 같은, 고출력 반도체 발광 소자들에게 본 발명의 실시예들은 특히 유용할 수 있다.
상기 도면들 및 명세서에서, 본 발명의 실시예들이 개시되었고, 비록 특정한 용어들이 사용되었지만, 이러한 용어들은 일반적이고 서술적인 의미로 사용되고 한정의 목적으로 사용되지 않는다. 본 발명의 범위는 다음의 특허청구범위에서 기술된다.
장착 기판의 비용을 줄일 수 있고, 제조 공정 비용을 줄일 수 있다.

Claims (28)

  1. 고상 금속 블록을 포함하고,
    상기 고상 금속 블록은, 반도체 발광 소자를 상기 고상 금속 블록에 장착할 수 있도록, 그 하나의 면에 공동을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 반도체 발광 소자용 장착 기판.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 고상 금속 블록의 표면 상에 절연 코팅막을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광 소자용 장착 기판.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 코팅 절연막은 상기 공동 내에 존재하고, 상기 장착 기판은 상기 공동에 있는 상기 절연 코팅막 상에 반도체 발광 소자를 연결하도록 형성되는 이격된 제1 및 제2 도전성 트레이스들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광 소자용 장착 기판.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 면은 제1면이고, 상기 이격된 제1 및 제2 도전성 트레이스들이 상기 공동에서, 상기 제1면의 반대쪽에 있는 상기 금속 블록의 제2면 위까지, 적어도 상 기 금속 블록의 하나의 측면 부근의 상기 제1면까지 신장되는 것을 특징으로 하는 반도체 발광 소자용 장착 기판.
  5. 제3항에 있어서, 상기 공동에 있는 상기 절연 코팅막 상의 상기 이격된 제1 및 제2 도전성 트레이스들은 반사 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광 소자용 장착 기판.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 면은 제1면이고, 상기 고상 금속 블록은 상기 제1면에서 상기 제1면의 반대쪽에 있는 상기 고상 금속 블록의 제2면까지 신장하는 제1 및 제2 관통홀들을 내부에 포함하고, 상기 제1 및 제2 관통홀들 각각은 상기 제1면에서 상기 제2면까지 신장하는 제1 및 제2 도전성 비아 각각을 내부에 포함하며, 상기 이격된 도전성 트레이스들의 각각은 상기 도전성 비아들의 각각에 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 반도체 발광 소자용 장착 기판.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 관통홀들은 상기 공동에서 상기 제2면까지 신장하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광 소자용 장착 기판.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 고상 금속 블록은 고상 알루미늄 블록이고, 상기 절연 코팅막은 산화 알루미늄을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광 소자용 장착 기판.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 면은 제1면이고,
    상기 고상 알루미늄 블록은 상기 제1면에서 상기 제1면의 반대쪽에 있는 상기 고상 알루미늄 블록의 제2면까지 신장하는 제1 및 제2 관통홀들을 내부에 포함하고,
    상기 제1 및 제2 관통홀들 각각은, 그 표면 상에 산화 알루미늄을 포함하여 구성되는 상기 절연 코팅막과, 상기 제1면에서 상기 제2면까지 신장하는 제1 및 제2 도전성 비아를 각각 내부에 포함하며,
    상기 이격된 도전성 트레이스들의 각각은 상기 도전성 비아들의 각각에 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 반도체 발광 소자용 장착 기판.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 장착 기판이 상기 고상 금속 블록의 상기 제2면 상에 이격된 제3 및 제4 도전성 트레이스들을 더 포함하고, 상기 제3 및 제4 도전성 트레이스들 각각은 상기 도전성 비아들 각각에 연결되는 것을 특징으로 하는 반도체 발광 소자용 장착 기판.
  11. 제3항에 있어서 상기 장착 기판은,
    상기 공동에 장착되고, 상기 이격된 제 1 및 제2 도전성 트레이스들에 연결되는 반도체 발광 소자와 결합된 것을 특징으로 하는 반도체 발광 소자용 장착 기판.
  12. 제11항에 있어서 상기 장착 기판은,
    상기 공동을 가로지르는 렌즈와 추가적으로 더 결합된 것을 특징으로 하는 반도체 발광 소자용 장착 기판.
  13. 제12항에 있어서 상기 장착 기판은,
    상기 반도체 발광 소자와 상기 렌즈 사이에 위치하는 밀봉제(encapsulant)와 추가적으로 더 조합하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광 소자용 장착 기판.
  14. 제12항에 있어서 상기 장착 기판은,
    상기 고상 금속 블록 상에, 상기 공동을 가로지르는 상기 렌즈를 고정하도록 형성되는 렌즈 리테이너와 추가적으로 더 결합된 것을 특징으로 하는 반도체 발광 소자용 장착 기판.
  15. 고상 알루미늄 블록의 하나의 면에 공동을 포함하고, 상기 공동을 포함하는 상기 고상 알루미늄 블록의 하나의 표면 상에 산화 알루미늄 코팅막을 포함하는 상 기 고상 알루미늄 블록;
    상기 공동의 상기 산화 알루미늄 코팅막 상에 존재하는 이격된 제1 및 제2 도전성 트레이스들;
    상기 공동에 장착되고 상기 이격된 제1 및 제2 도전성 트레이스들과 연결되는 반도체 발광 소자;
    상기 공동을 가로질러 신장되는 렌즈; 및
    상기 반도체 발광 소자와 상기 렌즈 사이에 위치하는 밀봉제를 포함하는 발광 소자.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 면은 제1면이고, 상기 이격된 제1 및 제2 도전성 트레이스들이 상기 공동에서, 상기 제1면의 반대쪽에 있는 상기 고상 알루미늄 블록의 제2면 위까지, 적어도 상기 고상 알루미늄 블록의 하나의 측면 부근의 상기 제1면까지 신장되는 것을 특징으로 하는 발광 소자.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 공동 내의 상기 산화 알루미늄 코팅막 상의 상기 이격된 제1 및 제2 도전성 트레이스들은 반사 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 소자.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 하나의 면은 제1면이고,
    상기 고상 알루미늄 블록은, 상기 제1면에서 상기 제1면의 반대쪽에 있는 상기 고상 알루미늄 블록의 제2면까지 신장하는 제1 및 제2 관통홀들을 포함하고,
    상기 제1 및 제2 관통홀들 각각은, 그 표면 상에 상기 산화 알루미늄 코팅막과, 상기 제1면에서 상기 제2면까지 신장하는 제1 및 제2 도전성 비아를 각각 내부에 포함하며,
    상기 이격된 도전성 트레이스들의 각각은 상기 도전성 비아들의 각각에 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 발광 소자.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 관통홀들은 상기 공동에서 상기 제2면까지 신장하는 것을 특징으로 하는 발광 소자.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 발광 소자는 상기 고상 알루미늄 블록의 상기 제2면 상에 이격된 제3 및 제4 도전성 트레이스들을 더 포함하고, 상기 제3 및 제4 도전성 트레이스들 각각은 상기 도전성 비아들 각각에 연결되는 것을 특징으로 하는 발광 소자.
  21. 고상 알루미늄의 하나의 면에 공동을 포함하고, 반도체 발광 소자를 장착하도록 형성되어 있는 상기 고상 알루미늄 블록을 제공하는 단계;
    상기 고상 알루미늄 블록 상에 산화 알루미늄 코팅막을 형성하기 위해 상기 고상 알루미늄 블록을 산화하는 단계; 및
    상기 공동에 있는 상기 산화 알루미늄 코팅막 상에, 반도체 발광 소자를 연결하도록 배치되는 이격된 제1 및 제2 도전성 트레이스들을 형성하는 단계를 포함하는 반도체 발광 소자용 장착 기판의 제조 방법.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 제공하는 단계는, 고상 알루미늄 블록의 하나의 면에 공동을 포함하고 반도체 발광 소자를 장착하도록 형성되어 있는 상기 고상 알루미늄 블록과, 상기 제1면에서 상기 제1면의 반대쪽에 있는 상기 고상 알루미늄 블록의 제2면까지 신장하고 상기 고상 알루미늄의 내부에 있는 제1 및 제2 관통홀들을 제공하는 단계를 포함하고;
    상기 산화하는 단계는, 상기 고상 알루미늄 블록을 산화시켜 상기 고상 알루미늄 블록 상과 상기 제1 및 제2 관통홀들 내에 산화 알루미늄 코팅막을 형성하는 단계를 포함하며;
    상기 제조 방법은, 상기 제1면에서 상기 제2면까지 신장되고, 산화 알루미늄으로 코팅된 상기 제1 및 제2 관통홀들 각각에 제1 및 제2 도전성 비아를 각각 형성하는 단계를 더 포함하는 반도체 발광 소자용 장착 기판의 제조 방법.
  23. 제21항에 있어서,
    상기 면은 제1면이고,
    상기 형성하는 단계는, 이격된 제1 및 제2 도전성 트레이스들이 상기 공동에서, 상기 제1면의 반대쪽에 있는 상기 고상 알루미늄 블록의 제2면 위까지, 적어도 상기 고상 알루미늄 블록의 하나의 측면 부근의 상기 제1면까지 신장되도록 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광 소자용 장착 기판의 제조 방법.
  24. 제22항에 있어서,
    상기 제조 방법은, 상기 공동의 상기 산화 알루미늄 코팅막 상의 상기 이격된 제1 및 제2 도전성 트레이스들 상에 반사 코팅막을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광 소자용 장착 기판의 제조 방법.
  25. 제22항에 있어서,
    상기 제조 방법은, 상기 고상 알루미늄 블록의 상기 제2면 상에 이격된 제3 및 제4 도전성 트레이스들을, 상기 제2면상의 상기 제3 및 제4 도전성 트레이스들 각각이 상기 이격된 제1 및 제2 도전성 비아들 각각에 연결되도록, 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광 소자용 장착 기판의 제조 방법.
  26. 제21항에 있어서,
    상기 제조 방법은, 반도체 발광 소자를 상기 공동에 장착하여, 상기 이격된 제1 및 제2 도전성 트레이스들에 연결하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광 소자용 장착 기판의 제조 방법.
  27. 제26항에 있어서,
    상기 제조 방법은, 상기 공동을 가로질러 렌즈를 장착하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광 소자용 장착 기판의 제조 방법.
  28. 제27항에 있어서,
    상기 렌즈를 장착하는 단계는, 상기 공동을 가로질러 렌즈를 장착하면서 상기 반도체 발광 소자와 상기 렌즈 사이에 밀봉제를 함께 장착하는 단계를 더 포함하는 반도체 발광 소자용 장착 기판의 제조 방법.
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