KR20080032207A - 전자기파를 방출하는 광전 소자를 위한 하우징, 전자기파를방출하는 소자, 및 하우징 또는 소자의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

전자기파를 방출하는 광전 소자를 위한 하우징을 제공한다. 상기 하우징의 외측면은 적어도 부분적으로 전자기파를 차단하도록 적합한 차단층을 구비한다. 이를 통해 대부분의 적용들에 있어서 불리하게 작용하는 하우징으로부터의 전자기파 측면 방출이 가능한한 방지된다. 또한 그러한 방식의 하우징을 가진 전자기파를 방출하는 소자 및 대응되는 하우징 또는 소자의 제조 방법이 제공된다.
광전 소자, 하우징, 차단층, 루미네센스 다이오드, 방사 휘도

Description

전자기파를 방출하는 광전 소자를 위한 하우징, 전자기파를 방출하는 소자, 및 하우징 또는 소자의 제조 방법{HOUSING FOR AN OPTOELECTRONIC COMPONENT EMITTING ELECTROMAGNETIC RADIATION, COMPONENT EMITTING ELECTROMAGNETIC RADIATION, AND METHOD FOR THE PRODUCTION OF A HOUSING OR A COMPONENT}
본 특허 출원은 독일 특허 출원 102005034166.7의 우선권을 주장하며, 그 개시내용은 본문에서 참고로 기재된다.
본 발명은 구동 중에 전자기파를 방출하도록 적응된 광전 소자(optoelectronic component)를 위한 하우징에 관한 것이다. 본 발명은 그러한 하우징을 가지는 전자기파 방출 소자 및 하우징 또는 소자의 제조 방법을 더 포함한다.
전자기파를 방출하는 광전 소자를 위한 하우징들은 리세스(recess)가 정의된 기본 몸체를 가지는 것으로 개시된 바 있다. 상기 리세스의 바닥은 루미네센스(luminescence) 다이오드 칩을 실장 하기 위해 구비된다. 상기 리세스의 내벽들은 리플렉터(reflector) 방식으로 형성될 수 있어서, 상기 내벽들을 이용하여 루미네센스 다이오드 칩으로부터 방출되는 전자기파의 일부가 소기의 방사-입체각으로 선회될 수 있다.
상기 하우징을 위한 기본 몸체는 대부분의 경우에 플라스틱으로 구성된다. 또한, 기본 몸체가 부분적으로 또는 전체가 케라믹(ceramic) 물질로 구성되는 하우징들도 개시된 바 있다.
전자기파를 방출하는 광전 소자는 탐조등 또는 영사기(projection) 출원들에 점점 더 빈번히 적용된다. 전자기파를 방출하는 루미네센스 다이오드 칩이 사용된 탐조등에 대한 예시는 국제 특허 WO 2004/088200에 제공된다. 상기 특허 문서에 제공된 탐조등 부재들은 예컨대 영사기 출원들에 있어서도 사용될 수 있다.
탐조등 또는 영사기 출원들에 있어서 중요한 것은, 루미네센스 다이오드 칩으로부터 방출되는 전자기파가 가능한한 높은 방사 휘도를 가지고 좁은 입체각으로 방사되는 것이다. 이를 위해 예컨대 광선추(cone of radiation)는 영사기 렌즈와 같은 렌즈들을 이용하여 소기의 면으로 영사된다. 이러한 방식의 적용은, 사용된 광전 소자의 방출 특성은 더 불규칙하게 하고 특히 그러한 불규칙성은 매우 중요하다. 따라서 그러한 적용들을 위해 특별히 형성된 방출 특성을 가진 소자들이 요구된다.
본 발명의 과제는, 도입부에 상술한 방식에 따라, 소기의 방출 특성과 관련하여 개시된 하우징들보다 더 개선된 하우징을 간단한 기술적 처리로 제공하는 데 있다. 특히 상기 하우징은 탐조등 및/또는 영사기출원들에 있어 더 적합해야 한다. 이에 그러한 방식의 하우징을 가지는 소자 및 그러한 방식의 하우징을 제조하는 방법이 제공되어야 한다.
도입부에 상술한 방식의 하우징은 적어도 일부는 차단층을 구비한 외측면을 포함한다. 이 때 전자기파를 차단하도록 적응된 차단층은 특히 외부로 향하는, 하우징의 내부에서 발생되거나 발생될 전자기파를 차단할 것이다. 이를 통해 바람직하게는, 그러한 방식의 하우징을 가지는 광전 소자일 때, 하우징으로부터 전자기파가 측면으로 방출되는 것이 현저히 감소되거나 완전히 방지될 수 있다.
전자기파를 방출하는 종래의 소자들에서, 플라스틱 및/또는 케라믹 물질을 포함하는 하우징 몸체가 종종 전자기파에 대해 부분 투과성을 가진다는 점이 확인되었다. 특히 얇은 벽부를 가진 하우징의 경우, 하우징의 내부에서 발생된 전자기파의 일부가 상기 하우징 벽을 투과한다. 따라서 전자기파는 바람직한 입체각 외에 하우징의 측면으로도 방출된다.
그러한 방식으로 측면 방출되는 전자기파는 많은 적용들에 있어서 방해요소가 되지 않는데, 상기 전자기파는 하우징으로부터 방출되는 전체 방사 강도(radiation intensity)에 다만 미미하게 관여하기 때문이다. 그러나 측면으로 방출되는 전자기파는 특히 탐조등 또는 영사기 출원에서 방해요소로 작용할 수 있음이 확인되었다. 이는 예컨대, 명확한 휘도(luminance) 분배 및 정확한 명/암-변환(transition)을 가진 광선추가 달성되어야 하는 경우이다.
그러한 방식의 하우징의 방출 특성을 개선하기 위한 기술적으로 간단하고 효과적인 수단은 하우징의 외측면이 차단층을 구비하는 처리방법으로 제공된다. 바람직하게는, 하우징의 외측면에 차단층을 적층 하는 것은 기본적으로 특별한 하우징 디자인을 요구하지 않으며 종래의 많은 하우징들에서도 수행될 수 있다.
하우징의 외측면이란 하우징 기본 몸체의 외부면을 의미하는데, 상기 외부면은 소자를 위해 하우징에 구비된 방사축(axis of radiation)으로부터 바깥쪽으로 경사진다. 상기 방사축은 특히 칩 실장면 또는 하우징 실장면에 대해 수직으로 진행하여, 루미네센스 다이오드 칩을 위해 예시적으로 발광 다이오드(light emitting diode)가 구비된 영역을 통과하여 형성된다. 상기 외부면의 주 연장면이 방사축에 대해 수직으로 연장되거나 방사축으로 기울어져 있는 경우 외측면이라고 할 수 없다. 또한 마찬가지로, 하우징의 방사면을 등지고 있는 후측 외부면도 바람직하게는 "외측면"이란 표현에 맞지 않는다.
외측면들은 부분적으로 또는 전체가 평면으로 형성될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 외측면들은 오목 또는 볼록하게 휘거나 그 어떤 방식으로 구조를 이룰 수 있다.
차단층은 특히 전자기파를 차단하는 데 적합하며, 상기 전자기파는 루미네센스 다이오드 칩으로부터 방출되는 전자기파의 스펙트럼 영역을 가진다. 이 때 루미네센스 다이오드 칩이 하우징을 포함한 소자를 위해 구비된다. 특히 바람직하게는, 차단층이 전자기파를 완전히 차단하도록 적응된 것으로서, 즉 차단층은 차단되어야 할 파장 영역의 전자기파에 대해 비투과성을 가진다. 그러나 또한 차단층이 전자기파에 대해 부분적으로 투과성을 가지는 것도 가능하다. 예컨대 상기 차단층은 차단될 필요가 없는 파장 영역의 전자기파 또는 차단되어야 할 전자기파에 대해 부분적으로 투과성일 수 있다. 바람직하게는, 차단되어야 할 전자기파는 가시광선이다.
바람직하게는, 하우징을 포함한 소자를 위해 구비된 루미네센스 다이오드로부터 방출되는 전자기파의 차단되어야 할 파장 영역을 위하여, 차단층의 총 투과량이 0.1과 같거나 작고, 특히 바람직하게는 0.05과 같거나 작다. 특히 이러한 총 투과량이 적어도 가시 광선에 대해 약 0의 값을 가질 경우 유리하다.
본 건에 있어서, "차단층"의 개념은 하우징의 전기 접속 컨덕터(electrical connection conductor) 또는 전기 컨덕터 트랙(electrical conductor track)과 맞지 않는다. 오히려 하우징은 외측면들에서 전기 컨덕터 트랙 또는 전기 접속 컨덕터로부터 자유롭거나(free), 구비될 수 있는 전기 접속 컨덕터 또는 전기 컨덕터 트랙에 대해 추가적으로 적어도 하나의 차단층을 포함한다.
바람직한 실시예에 따르면, 차단층은 전자기파를 반사하는 물질을 포함한다. 이를 통해 전자기파는 외측면들로부터 하우징 몸체에 재반사될 수 있고 따라서 사용에 필요한 전자기파의 손실이 없다.
추가적으로 또는 대안적으로, 차단층이 전자기파를 흡수하는 물질을 포함하는 것이 유리하다. 적합한 흡수 물질들은 특히 비용경제적이란 장점이 있고, 전자기파를 매우 효과적으로 차단할 수 있다. 특히 바람직하게는, 상기 흡수 물질은 검은색 물질 즉 눈으로 봤을 때 물질의 색이 검은 색조(tone)로 인지될 수 있는 물질을 포함한다.
바람직한 실시예에 따르면, 차단층은 래커(lacquer)를 포함한다. 래커들은 비용경제적인 물질들로서, 기술적으로 간단한 방법으로 칠해질 수 있다.
바람직하게는, 외측면들이 케라믹 물질을 포함한 하우징 몸체의 외부면들을 둘러싼다. 추가적으로 또는 대안적으로, 외측면들은, 또 다른 바람직한 실시예에 따라 적어도 플라스틱을 포함하는 하우징 몸체의 외부면을 둘러싼다. 종래의 광전자(optoelectric) 하우징을 위해 사용된 플라스틱 및 케라믹 물질들은 예컨대 가시 광선같은 전자기파에 대해 종종 투과성을 가진다. 따라서 그러한 방식의 하우징이 차단층을 구비하는 것은 특히 유리하다.
하우징의 외측면들은 하우징의 실장면에 대해 수직으로 진행하는 면의 맞은편에서 적어도 부분적으로 경사지는 것이 특히 유리하다. 특히 상기 외측면들은 자체가 하우징의 실장면을 적어도 부분적으로 등지게 되도록 경사진다. 이는, 차단층을 적층하는 데 있어 유리할 수 있는데, 외측면들의 경사진 부분이 하우징의 실장면에 대해 수직으로 진행하지 않음으로써 측면적으로도 상부로부터도 접근가능하기 때문이다. 특히 하우징의 윗면이란 하우징의 실장면을 등지고 있는 면을 의미한다.
특히 바람직하게는, 외측면들은 상기 실장면의 맞은편에서 적어도 부분적으로 약 30°에서 60°사이로 경사진다.
외측면이 실질적으로 차단층으로 완전히 덮히는 것이 유리하다. 이러한 맥락에서, 측면이란 하우징 몸체의 본면(main plane)중의 한 측에 있는 윗면을 의미한다. 예컨대 실질적으로 정사각형 또는 직사각형 형태를 가진 하우징 몸체는 4개의 본면들을 포함한다. 이러한 실시예에 따라, 본면들 중 적어도 한 측의 외부면은 실질적으로 차단층으로 완전히 덮힌다.
또한, 제공되는 하우징에 따르면, 차단층은 플라스틱을 포함하거나 그것으로 구성되는 것이 유리하다. 플라스틱은 흡수성을 가진다는 장점이 있고 예컨대 코팅의 형태로 적층될 수 있다.
전자기파를 방출하는 광전 소자는 하우징 및 상기 하우징에 실장된 루미네센스 다이오드 칩 형태의 루미네센스 다이오드를 포함한다.
광전 소자를 위한 하우징 또는 전자기파를 방출하는 소자를 위한 제조 방법을 설명하겠다. 방법의 단계는 하우징 또는 하우징을 포함한 소자를 준비하는 단계를 포함한다. 다음 단계는 하우징의 외측에 배치된 윗면의 적어도 한 면에, 즉 하우징의 외측면 중 적어도 한 면에 차단층을 적층하는 단계를 포함한다.
특히 바람직하게는, 차단층이 패드 프린팅(pad printing)을 사용하여 적층된다. 패드 프린팅은 간접 프린팅으로, 특히 플라스틱 몸체의 프린팅에 적합하다. 비평면, 예컨대 오목 또는 볼록하게 만곡한 면들이 패드 프린팅을 이용하여 적층되어야 할 물질들을 구비할 수 있다.
추가적으로 또는 대안적으로, 차단층의 적층은 실크 스크린 프린팅, 잉크 분사 프린팅, 플라스틱 코팅 및 분말(powder) 코팅 중 적어도 하나의 방법을 포함한다.
하우징, 소자들 및 그것의 제조 방법의 또 다른 장점들, 바람직한 실시예들은 도 1 내지 도 13에 설명된 실시예들과 함께 이하에서 제공된다.
도 1 내지 도 3은 제1 실시예에 따른 하우징을 개략적으로 다양하게 도시한 사시도이다.
도 4 및 도 5는 제2 실시예에 따른 하우징을 개략적으로 다양하게 도시한 사시도이다.
도 6은 제1 실시예에 따른 소자 및 제3 실시예에 따른 하우징을 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 7은 제2 실시예에 따른 소자 및 제4 실시예에 따른 하우징을 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 8은 제5 실시예에 따른 하우징을 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 9는 제3 실시예에 따른 소자 및 제6 실시예에 따른 하우징을 구비한 조사(illuminate) 모듈을 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 10은 제4 실시예에 따른 소자 및 제7 실시예에 따른 하우징을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 11 내지 도 13은 방법의 실시예에 따라 다양한 방법 단계를 개략적으로 도시한 단면도이다.
실시예들 및 도면들에서, 동일한 또는 동일하게 작용하는 구성 요소들은 각각 동일한 참조번호를 가진다. 도시된 구성 요소들 및 그 구성요소들의 상호간의 크기 비율은 기준에 맞는 필수적인 것으로 볼 수 없다. 오히려 도면의 상세사항들은 과장되어 확대 도시되었다고 이해하는 것이 바람직하다. 이는 특히 차단층의 예시 도면에 있어 그러하다.
도 1 내지 도 3에 도시된 하우징(2)은 캐비티(50)를 가지는 하우징 몸체(25)를 포함한다. 상기 캐비티(50)의 개구부는 길게 연장된 단면을 가지고, 상기 단면은 예컨대 끝이 둥근 모서리를 가지는 직사각형 형태로 형성된다. 캐비티(50)는 자 체에 적어도 하나의 루미네센스 다이오드 칩을 실장하고 전기가 통하도록 연결되게 하기 위해 구비된다. 도 1 내지 도 3에 도시된 하우징은 예컨대 캐비티(50)의 바닥에 선형으로 배치되어 실장된 네 개 또는 다섯 개의 루미네센스 다이오드 칩을 위해 구비된다.
하우징 몸체(25)는 예컨대 플라스틱 물질을 포함하거나 그것으로 구성된다. 이를 위해 바람직하게는 열 가소성 또는 열 경화성 플라스틱이 사용되는데, 예컨대 폴리프탈아미드(polyphtalamid)가 사용된다. 상기 플라스틱 물질에 충전제(filler)가 첨가될 수 있다. 적합한 충전제들은 예컨대 황산 바륨, 예추석(이는 TiO2 를 변형한 것) 및 폴리테트라 플루오르 에틸렌(PTEF, 예컨대 Teflon)이며, 바람직하게는 부피 함량이 50%까지 첨가된다. 또 다른 바람직한 부피 함량은 약 5 %와 15 %영역의 값이다.
하우징(2)은 하우징 몸체(25)의 전면에 배치된 외부면(24)을 포함하고, 상기 외부면은 소자를 위해 구비된 하우징의 주 방사 방향에 대해 수직으로 연장된다. 또한 하우징 몸체(25)는 외측면들(23)을 구비한다. 상기 외측면들(23) 중 한 면이 차단층(3)을 구비한다.
도 1 내지 도 3에 도시된 실시예에 따르면, 차단층(3)은 외측면을 완전히 덮고 있다. 그러나, 이러한 외측면(23)의 일부만 차단층(3)으로 덮힐 수도 있다. 예컨대 절반의 상부만 차단층(3)을 포함할 수 있다.
차단층(3)을 구비한 외측면(23)은 하우징의 실장면에 대해 수직으로 진행하 는 면의 맞은편으로 경사진다. 도 3을 참조하면, 상기 외측면은 평면으로 형성되고, 상기 면의 맞은편에서 소정의 각도(31)로 기울어진다. 상기 각도(31)는 약 30°와 60°사이값을 가지고, 예컨대 50°이다.
차단층(3)은 예컨대 반사작용을 하는 물질로 구성되고, 상기 물질은 예컨대 은과 같은 금속 물질을 포함한다. 차단층을 형성하기 위해, 예컨대, 층 두께가 충분히 두꺼운 은으로 된 층이 대응되는 외측면(23)에 적층된다. 은은 가시 광선의 넓은 스펙트럼 영역에 대해 반응성이 높다. 차단히 완전히 달성되기 위해, 은으로 된 층은 약간의 단일층만 두꺼워서는 안된다. 이는 부분적으로 전자기파에 대해 투과성을 가질 수 있기 때문이다. 예컨대 은으로 된 층의 두께는 10 ㎛이다.
추가적으로 또는 대안적으로, 차단층(3)은 예컨대 흡수작용을 하는 물질을 포함할수도 있다. 이를 위해, 예컨대 마찬가지로 금속물질이 고려된다. 상기 물질은 제공된 스펙트럼 영역에 있어서 지배적으로 흡수 특성을 가진다. 또한 상기 흡수 물질은 너무 얇은 층에는 적층하지 않는 것이 중요한데, 이로써 하우징의 내부에서 발생된 전자기파가 가능한한 차단될 수 있도록 한다. 차단층은 차단되어야 할 파장 영역에 있어서 예컨대 총 투과량이 0.01 보다 같거나 작다. 흡수 물질로서 예컨대 래커 또는 플라스틱이 고려된다.
또 다른 실시예에 따라, 차단층(3)은 예컨대 반사층을 포함하고, 상기 반사층은 대응되는 외측면(23)에 적층되고 다시 흡수층에 적층된다. 흡수층은 예컨대 검은색 래커 또는 검은색 플라스틱이다. 이는 특히 가시적인 전자기파에 대해 흡수작용을 한다. 대안적으로, 차단층(3)은 예컨대 충분한 두께를 가진 검은색 래커층 또는 검은색 플라스틱층으로 구성될 수 있다.
도 4 및 도 5에 도시된 하우징(2)에 따르면, 앞서서 도 1 내지 도 3에 기재된 하우징과 다르게 외측면(23)의 일부만 차단층(3)으로 덮혀 있다. 일부만 차단층(3)으로 덮힌 외측면(23)은 제1 및 제2 부분을 포함한다. 두 개의 부분은 예컨대 평면으로 형성된다. 제1 부분은 예컨대 하우징(2)의 실장면의 맞은편에서 수직으로 진행한다. 제2 부분은 제1 부분의 맞은편으로 기울어지는데, 예컨대 55°각도로 그러하다. 상기 제2 부분은 예컨대 차단층(3)으로 완전히 덮힌다. 제1 부분은 차단층으로부터 자유롭다. 대안적으로, 제1 부분 또한 차단층으로 덮힐 수 있다.
그 밖에, 도 4 및 도 5에 도시된 하우징(2)은 도 1 내지 도 3에 도시된 하우징과 같이 형성될 수 있다. 동일한 점은 차단층(3)의 가능한 구성, 물질들 및 상부 구조(superstructure)에 해당한다.
도 6 및 도 7에 도시된 소자들은 캐리어(21) 및 상기 캐리어(21)위에 배치된 프레임(22)을 가진 하우징(2)을 포함한다. 상기 프레임(22)은 캐비티(50)를 한정하는 내벽부(5)를 가진다. 디치(ditch)형태로 형성된 캐비티(50)에 선형으로 배치된 다수의 반도체 칩(4)이 구비된다.
도 6에 도시된 소자에 따르면, 루미네센스 다이오드 칩들(4)은 직선으로 배치된다. 도 7에 도시된 소자에 따르면, 상기와 다르게 루미네센스 다이오드 칩들(4)이 일부는 제1 직선을 따라, 일부는 제2 직선을 따라 배치되는데, 이 때 제1 및 제2 직선은 예컨대 15°의 각도로 서로 포괄된다. 따라서 반도체 칩의 배치는 굴곡을 포함한다.
캐비티(50)의 내벽부(5)는 루미네센스 다이오드 칩들(4)과 비교적 작은 간격을 이룬다. 상기 간격은 예컨대 루미네센스 다이오드 칩들(4)의 측면(lateral) 모서리 길이와 같거나 작다. 이에 따라 캐비티(50)의 바닥은 비교적 작은 면적을 가진다.
루미네센스 다이오드 칩들(4)은 하우징(2)에 전기적으로 실장되는데, 이 때 상기 칩들은 예컨대 직렬로 상호 접속된다. 이를 위해 캐비티(50)의 바닥은 내부 전기 접촉(contact)면(12)을 다수로 포함하는데, 이 때 루미네센스 다이오드 칩들은 캐비티(50)의 바닥(54)을 향한 자체의 측면에서 예컨대 납땜 또는 도전성 접착제를 사용하여 대응되는 내부 접촉면(12)과 전기가 통하도록 연결되고, 각 접촉면(12)의 일부에 안착된다. 루미네센스 다이오드 칩들(4)의 상기 내부 접촉면(12)을 등지고 있는 일면은 예컨대 본딩용 와이어(46)를 이용하여 대응되는 접촉면과 전기가 통하도록 연결된다.
상기 내부 접촉면(12) 중 두 개는 캐리어(21)위에 연장되는데, 상기 캐리어의 프레임(22)을 향해 측면으로 이송된 영역까지 그러하다. 상기 영역에서 상기 내부 접촉면(12)은 소자(1)의 외부 접촉부(14)와 전기가 통하도록 연결되고, 소자(1)는 상기 외부 접촉부 상부에서 외부와 전기적으로 연결될 수 있다.
루미네센스 다이오드 칩들(4)은 구동중에 예컨대 청색 또는 자외선의 파장 영역으로부터 전자기파를 방출한다.
예컨대 상기 프레임은 산화알루미늄을 포함하거나, 그것으로 구성된다. 대안적으로, 상기 프레임이 반응작용이 덜 양호한 물질, 예컨대 질화 알루미늄 또는 액 정 크리스탈 폴리머(LCP)를 포함하거나, 그러한 물질로 구성된다. 상기 프레임(22)을 위한 물질로서 LCP를 사용하는 것은, 열에 의해 상기 물질이 캐리어(21)와 적합해진다는 장점이 있다. 캐리어(21)는 예컨대 질화 알루미늄 물질을 포함하는데, 상기 물질은 비용경제적이고 높은 열전도성을 가진다. 대안적 물질들은 예컨대 규소 또는 탄화규소도 가능하다.
도 6 및 도 7에 도시된 소자(1)의 하우징(2)은 루미네센스 다이오드 칩들(4)의 배열을 따르는 일측면에서 캐비티(50)를 한정하는 내벽을 포함하고, 이 때 적어도 내벽의 단부는 블라인드 벽(51)으로 형성된다. 그러한 방식의 블라인드 벽으로 인하여 전자기파가 예기치 않은 입체각으로 방사되는 일이 방지될 수 있다. 이를 위해 바람직하게는, 상기 블라인드 벽(51)은 실질적으로 80°와 같거나 큰 각도 및 110°와 같거나 작은 각도에서 루미네센스 다이오드 칩들(4)의 실장면을 향하여 진행한다. 특히 상기 블라인드 벽은 실질적으로 실장면에 대해 수직으로 진행한다.
루미네센스 다이오드 칩들(4)은 상기 블라인드 벽(51)과 예컨대 100 ㎛과 같거나 작은 값의 간격(53)을 가지고 배치된다. 그러한 작은 값의 간격(53)은, 블라인드 벽(51)이 비교적 낮게 형성되었을 때, 즉 상기 벽의 높이가 낮을 때, 블라인드 벽(51)의 블라인딩 작용을 효과적으로 달성하도록 한다. 또한 상기의 작은 간격으로 인하여, 루미네센스 다이오드 칩들(4)로부터 방출되는 전자기파의 일부가 면적당 높은 방사 강도를 가지고 블라인드 벽(51)과 만난다. 이를 통해 전자기파는 예기치 않은 입체각으로 방출되는 것이 방지되고, 높은 방사 휘도를 가지고 소기의 바람직한 좁은 입체각으로 지속적으로 방사될 수 있다.
이러한 특징들은 특히 탐조등, 예컨대 자동차 헤드라이트에 추구되는데, 상기 특징들로 인하여 소정의 입체각은 가능한한 밝게 조사되어야 한다. 자동차 헤드라이트의 경우, 예컨대, 한편으로는 차도 즉 특히 도로를 가능한한 밟게 조사해야 하고, 다른 한편으로는 마주오는 차량은 가리지 말아야 한다. 따라서 빛이 상부의 입체각으로 방출되는 것은 바람직하지 않으며 지속적으로 방지되어야 한다. 이는 블라인드 벽(51)을 구비한 소자로 인해 달성될 수 있다. 또한 루미네센스 다이오드 칩들(4)을 연장하여(stretched) 배치함으로써, 도로의 전체 폭 상부에서 도로 및 자동차를 밝고 넓으며 균일하게 조사할 수 있다.
상기 블라인드 벽(51)의 맞은편에 배치된 프레임(21)의 외측면(23)은 각각 도 6 및 도 7에 도시된 소자(1)에서 차단층(3)을 구비한다. 이는 이미 상술하여 기재된 바와 같이 형성될 수 있다. 차단층(3)으로 인하여 전자기파가 예기치 않은 입체각으로 방출되는 것이 가능한한 방지될 수 있다.
마찬가지로, 도 8에 도시된 하우징(2)은 캐리어(21) 및 프레임(22)을 포함한다. 상기 하우징(2)은 두 개의 서로 마주 놓은 측면에서 전기적인 외부 접촉면(14)을 포함하고, 상기 외부 접촉면은 내부 전기 접촉면(12)과 전기가 통하도록 연결된다. 하우징(2)은 n개의 루미네센스 다이오드 칩을 위해 구비되고, 2*n 개의 외부 접촉면(14)을 포함한다. 따라서, 그러한 하우징(2)에 실장된 루미네센스 다이오드 칩을 다른 루미네센스 다이오드 칩과는 독립적으로 각각 제어할 수 있다. 외부 접촉면들(14), 전기 접촉면(12) 및 상기 접촉면들 사이의 도체 트랙은 예컨대 금속 코팅을 이용하여 캐리어(21)위에 형성된다. 예컨대, 적합한 금속은 금이다.
외부 접촉면(14)이 형성되지 않은 측면에는 각각 차단층(3)을 가지는 하우징(2)의 외측면들(23)이 구비된다. 차단층(3)은 캐리어(21) 및 프레임(22)의 외측면(23) 상부에 연장된다. 프레임과 캐리어는 예컨대 질화 알루미늄과 같은 케라믹 물질을 포함하거나 그러한 것으로 구성된다.
도 9는 단일 소자(1)를 포함하는 조사 모듈(150)을 도시한다. 상기 소자(1)는, 바람직하게는, 다양한 방법으로 설치되고 기술적으로 간단하게 조립될 수 있도록 작은 용적을 가진다.
조사 모듈(150)은 모듈 캐리어(18)를 포함하고, 상기 캐리어에 두 개의 홀들(holes)(17)이 구비된다. 상기 홀들(17)은 기계적인 조립을 위해 기능하며, 대안적으로 또한 추가적으로 조사 모듈(150)을 열에 의해 연결하기 위해서도 기능한다. 예컨대 조사 모듈(150)은 홀들(17)을 이용하여 나사골을 포함하거나 포함하지 않은 하나 또는 두 개의 조립핀 상부에 꽂아지고, 크램프(cramp)나 나사를 이용하여 고정된다.
도 9에 도시된 조사 모듈(150)은 메이팅 플러그(mating plug)(160)을 포함함으로써, 대응되는 플러그를 이용하여 외부에서 전기적으로 접촉될 수 있다. 또한 조사 모듈(150)은 예컨대 루미네센스 다이오드 칩들(4)을 위한 과전압 보호부를 포함한다. 상기 보호부는 예컨대 적어도 하나의 배리스터(varistor)(161) 형태로 구비되고, 상기 배리스터는 소자(1) 또는 루미네센스 다이오드 칩들(4)과 병렬 접속된다.
조사 모듈(150)에 포함된 소자(1)는 도 8에 상술한 소자(1)와 유사하게 형성 된다. 이는 캐리어(21), 프레임(22) 및 네 개의 루미네센스 다이오드 칩들(4)을 포함한다. 프레임(22)은 자체의 모든 외측면이 하나의 차단층(3)으로 둘러싸여 구비된다. 이에 반하여, 캐리어(21)은 예컨대 차단층으로부터 자유롭다. 대안적으로 조사 모듈은 독립적으로 또 다른 소자를 포함할 수 있는데, 상기 소자는 예컨대 도 1 내지 도 8에 예시적으로 기재된 것과 같은 하우징(2)을 포함한다.
기재된 하우징(2) 및 소자(1)는 특히 탐조등 모듈, 특히 자동차 적용을 위해 사용될 수 있다. 마찬가지로 영사기 적용에도 적합하다.
소자(1)는 예컨대 백색광을 방출하고, 이를 위해 예컨대 루미네센스 변환 요소를 포함한다. 상기 루미네센스 변환 요소는 루미네센스 다이오드 칩들(4)에서 방출되는 제1 파장 영역의 광선을 적어도 부분적으로 제2 파장 영역의 광선으로 변환시킨다. 상기 제2 파장 영역은 제1 파장 영역과는 구분된다. 백색광은 루미네센스 다이오드 칩으로부터 방출되는 광선이 변환된 광선과 혼합하거나, 변환된 광선이 혼합으로 백색광을 생성하는 색 성분을 포함함으로써 발생될 수 있다.
루미네센스 변환 물질은 적어도 하나의 형광체(phosphor)를 포함할 수 있다. 이를 위해 예컨대 희토류(특히 세륨)가 도핑된 석류석과 같은 무기 형광체, 또는 페릴렌-형광체와 같은 유기 형광체가 적합하다. 또 다른 적합한 형광체는 예컨대 국제 특허 WO 98/12757에서 수행되는데, 이의 개시내용은 본문에서 참고적으로 기재된다.
루미네센스 다이오드 칩들(4)은 예컨대 규소 기반의 포팅 화합물로 주조될 수 있거나, 투광성을 가진 커버 판(cover plate)으로 차폐될 수 있다. 이를 통해 루미네센스 다이오드 칩은 외부의 영향으로부터 보호된다.
하우징(2)이 캐리어(21), 프레임(22) 및 상기 캐리어(21)에 적층된 접촉면들(12)(14)과 함께 구성되는 것은 소자(1)를 간단하게 제조할 수 있도록 한다. 이 때 예컨대 비용이 많이드는 관통형 연결부(through-connection)를 생성할 필요가 없다. 대안적으로, 하우징 몸체는 일체형으로 형성될 수 있고, 예컨대 리드 프레임의 압출 성형(extrusion)으로 인하여 그러할 수 있다. 상기 리드 프레임은 루미네센스 다이오드 칩들(4) 및 소자(1)를 위해 각각의 접촉부를 포함한다.
리드 프레임(47)을 구비한 하우징의 일 예시는 도 10에 도시된다. 이는 예컨대 단일 루미네센스 다이오드 칩(4)을 포함하고, 상기 루미네센스 다이오드 칩은 리드 프레임(47)의 두 개의 전기 접속 컨덕터에서 전기가 통하도록 연결된다. 상기 리드 프레임(47)은 플라스틱을 포함한 분사 화합물 또는 주조 화합물을 이용하여 하우징 몸체와 함께 변형된다.
하우징(2)의 모든 외측면들은 차단층(3)을 구비하고, 이 때 상기 외측면들은 예컨대 또한 일부의 리드 프레임 상부에 연장된다.
루미네센스 다이오드 칩들(4)은 예컨대, 발광 다이오드 칩, 바람직하게는 박막-발광 다이오드 칩이다.
박막-발광 다이오드 칩은 특히 이하의 특성들을 가진다;
- 광선을 발생시키는 에피택셜 층위(epitaxial-series of deposits)의 캐리어 부재를 향해 있는 제1 주 평면에 반사층이 적층되거나 형성되어 있고, 상기 반사층은 에피택셜 층위에서 발생하는 전자기파의 일부를 그 자체에 재반사하며;
- 에피택셜 층위는 두께가 20 ㎛의 범위 또는 그보다 작거나, 특히 10 ㎛의 범위 또는 그보다 작은 값을 가지며;
- 에피택셜 층위는 혼합 구조를 포함하는 평면을 가지는, 적어도 하나의 반도체 층을 포함하는데, 상기 혼합 구조는 이상적인 경우에 에피택셜 층위에서 빛이 거의 에르고드적(ergodic)으로 배분되도록 한다. 즉 상기 에피택셜 층들은 가능한한 에르고드적인 확률적 분산처리(stochastic distribution)를 포함한다.
박막-발광 다이오드 칩의 기본원칙은 예컨대 I. Schnitzer et.al., Appl.Phys.Letter.63(16), 18. Oktober 1993, 2174-2176 에 기술되어 있으며, 이에 그 개시내용은 참고적으로 기재된다.
박막-발광 다이오드 칩은 근사적으로 말해서 람베르트 단위의 표면 이미터(surfaces emitter)이며, 따라서 특히 소자에 적용하는데 적합하고, 탐조등에 대해서는 더 적합하다.
상술한 실시예들에 따르면, 적어도 일부 또는 전체의 차단층(3)은 패드 프린팅을 이용하여 적층될 수 있다. 그러한 예시 방법의 다양한 방법 단계는 도 11 내지 도 13에 도시된다.
패드(100)는 차단물질(101)을 구비한다. 이를 위해 상기 패드는 예컨대 차단 물질이 적층되어 있는 장치에 임프린트(imprint)될 수 있다. 그러한 장치는 프린팅판 또는 스테레오판으로 명명된다. 상기 패드(100)는 고 탄성 물질로 구성되고, 상기 탄성 물질은 예컨대 천연 고무를 포함하거나, 그러한 것으로 구성된다. 특히 적합한 것으로는 실리콘 천연 고무이다.
도 11에 도시된 패드(100)는 예컨대 검은색의 차단 물질(101)로 웨팅(wetting)된다. 상기 패드(100)는 하부로부터 하우징(2)의 경사진 외측면(23)에 안내된다. 상기 패드(100)의 이동 방향은 도 11에 화살표로 표시되는데, 하우징(2)의 실장면에 대해 수직으로 진행한다. 또한 프린팅이 될 외측면(23)은 상기 패드(100)가 하우징(2)에 안내되는 방향의 맞은편으로 90°보다 작은 각도, 예컨대 45°로 기울어진다.
도 12를 참조하면, 상기 패드(100)가 하우징(2)을 향하여 눌러질 때, 상기 패드가 성형되어 프린팅이 될 외측면(23)의 경사 진행 방향에 맞추어진다.
그 다음으로, 패드(100)는 다시 하우징(2)으로부터 멀어지는데, 이는 도 13에 화살표로 표시된다. 도 13을 참조하면, 패드가 프린팅이 될 외측면(23)과 함께 눌러질 때, 상기 외측면과 접촉하고 있는 차단 물질은 하우징(2)에 부착되어, 적어도 차단층(3)의 일부를 형성된다.
이러한 방법 단계는 필요에 따라 각각 임의적으로 자주 반복될 수 있다. 그러한 방법 단계를 이용하여 또한 예컨대 서로 다른 차단 물질이 하우징(2)의 외측면에 차례로 안착될 수 있다. 패드 프린팅을 이용하여, 모든 외측면들이 단일 또는 다수의 차단 물질(101)로 덮히는 것도 독립적으로 가능하다.
패드 프린팅에 대해 대안적으로 또는 추가적으로, 차단층은 적어도 부분적으로 실크 스크린 프린팅을 이용하여 적층될 수 있다. 이를 위해, 예컨대 하우징의 외측면에 실크 스크린 또는 마스크가 적층된 후, 다음 단계로 차단 물질이 적층된다. 차단 물질은 실크 스크린 프린팅에 적합한 점도를 가진다. 예컨대 검은색 래커 또는 그 밖의 검은색을 포함할 수 있다. 차단 물질은 스퀴지(squeesee)를 이용하여 실크 스크린 또는 마스크의 여백에서 외측면으로 분배된다.
대안적인 또는 보완적인 방법으로서, 예컨대 잉크 분사 프린팅이 차단 물질의 적층을 위해 적합하다. 특히 흡수작용을 하는 색, 예컨대 검은 색은 이러한 방식으로 적층될 수 있다. 이를 위해 예컨대 종래의 CIJ-프린터("Continous Ink Jet"-프린터)가 사용된다. DOD-프린터("Drop on demand"-프린터)의 사용도 마찬가지로 가능하다.
상술한 방법에 추가적으로 또는 대안적으로, 특히 금속층들은 예컨대 증착법, 스퍼터링(sputtering)법 또는 접착법을 이용하여 적층될 수 있다.
또한 차단 물질의 적층을 위해 플라스틱 코팅도 적합하다.
추가적으로 또는 대안적으로, 금속층들 및 플라스틱 층들은 예컨대 파우더 코팅을 이용하여 적층될 수 있다. 예컨대 정전기 파우더 코팅 또는 다른 방식의 파우더 코팅이 사용될 수 있다. 이 때 차단 물질은 파우더 형태로 적층된다. 이는 다음단계에서 가열되는데, 이를 통해, 예컨대 소정의 일체형 층으로 결합하여, 적층될 표면에 부착된다.
본 발명은 실시예에 따른 기재내용에만 국한되지 않는다. 본 발명은 오히려 새로운 특징 및 특징들의 새로운 조합을 포함하고, 이는 특히 청구항들에서 특징들의 각 조합으로 포함된다. 비록 청구항들 또는 실시예들에서 이러한 특징 또는 이러한 조합이 그 자체로 명백하게 제공되지 않더라도 말이다.

Claims (18)

  1. 전자기파를 방출하는 광전 소자를 위한 하우징에 있어서,
    상기 하우징의 외측면들이 적어도 부분적으로 전자기파를 차단하는 데 적합한 차단층을 구비하는 것을 특징으로 하는 하우징.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 차단층은 전자기파를 반사하는 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 하우징.
  3. 청구항 1 내지 청구항 2 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 차단층은 전자기파를 흡수하는 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 하우징.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 차단층은 검은색 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 하우징.
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 차단층은 래커(lacquer)를 포함하는 것을 특징으로 하는 하우징.
  6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 외측면들은 케라믹(ceramic) 물질을 포함한 하우징 몸체의 외부면들을 둘러싸는 것을 특징으로 하는 하우징.
  7. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 외측면들은 플라스틱 물질을 포함한 하우징 몸체의 외부면들을 둘러싸는 것을 특징으로 하는 하우징.
  8. 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 외측면들은 하우징의 실장면에 대해 수직으로 진행하는 면의 맞은편에서 적어도 부분적으로 경사지는 것을 특징으로 하는 하우징.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 외측면들은 상기 면의 맞은편에서 적어도 부분적으로 약 30°와 60° 사이에서 경사지는 것을 특징으로 하는 하우징.
  10. 청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 외측면은 실질적으로 차단층으로 완전히 덮히는 것을 특징으로 하는 하우징.
  11. 청구항 1 내지 청구항 10 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 차단층은 플라스틱을 포함하거나, 플라스틱으로 구성되는 것을 특징으로 하는 하우징.
  12. 적어도 하나의 루미네센스 다이오드(luminescence diode)를 가지고 전자기파를 방출하는 소자에 있어서,
    청구항 1 내지 청구항 11 중 어느 한 항에 따른 하우징을 포함하는 것을 특징으로 하는 소자.
  13. 전자기파를 방출하는 광전 소자를 위한 하우징 또는 전자기파를 방출하는 소자의 제조 방법에 있어서,
    - 하우징 또는 하우징을 포함한 소자를 준비하는 단계; 및
    - 하우징의 외측면들의 적어도 한 부분에 차단층을 적층하는 단계를 포함하는 제조 방법.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 차단층의 적층 단계는 패드 프린팅을 이용하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  15. 청구항 13 또는 청구항 14에 있어서,
    상기 차단층의 적층 단계는 실크 스크린 프린팅을 이용하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  16. 청구항 13 내지 청구항 15 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 차단층의 적층 단계는 잉크 분사 프린팅을 이용하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  17. 청구항 13 내지 청구항 16 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 차단층의 적층 단계는 플라스틱 코팅을 이용하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  18. 청구항 13 내지 청구항 17 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 차단층의 적층 단계는 파우더 코팅을 이용하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
KR1020087004025A 2005-07-21 2008-02-20 전자기파를 방출하는 광전 소자를 위한 하우징, 전자기파를방출하는 소자, 및 하우징 또는 소자의 제조 방법 KR101217593B1 (ko)

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