KR20140100325A - 발광 소자 패키지 모듈 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 발광 소자 패키지 모듈에 관한 것으로서, 본 발명의 발광 소자 패키지 모듈은, 발광 소자; 상기 발광 소자를 수용하고, 상기 발광 소자와 전기적으로 연결되는 제 1 회로 기판; 및 연결 부재를 이용하여 상기 제 1 회로 기판과 조립되고, 상기 제 1 회로 기판과 전기적으로 연결되는 제 2 회로 기판;을 포함할 수 있다.
Description
본 발명은 발광 소자 패키지 모듈에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 부품의 표준화가 가능하여 생산의 효율을 크게 높일 수 있는 발광 소자 패키지 모듈에 관한 것이다.
발광 다이오드(Light Emitting Diode; LED)는 화합물 반도체(compound semiconductor)의 PN 형성을 통해 발광원을 구성함으로써, 다양한 색의 광을 구현할 수 있는 일종의 반도체 소자를 말한다. 이러한 발광 소자는 수명이 길고, 소형화 및 경량화가 가능하며, 광의 지향성이 강하여 저전압 구동이 가능하다는 장점이 있다. 또한, 이러한 LED는 충격 및 진동에 강하고, 예열시간과 복잡한 구동이 불필요하며, 다양한 형태로 패키징할 수 있어, 여러 가지 용도로 모듈화하여 각종 조명 장치나 디스플레이 장치 등에 적용할 수 있다.
본 발명의 사상은, 부품의 표준화가 가능하고, 다양한 형태로 변형이 가능한 조립 방식의 회로 기판들을 이용하여 공정을 축소하고, 부품의 개수를 줄여서, 생산 효율과 부품 생산성을 향상시키고, 부품의 제작 비용 및 제작 시간을 단축시키며, 부품의 교체 비용을 절감할 수 있고, 제품의 방열 성능 및 경량화를 가능하게 하는 발광 소자 패키지 모듈을 제공함에 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 사상에 따른 발광 소자 패키지 모듈은, 발광 소자; 상기 발광 소자를 수용하고, 상기 발광 소자와 전기적으로 연결되는 제 1 회로 기판; 및 연결 부재를 이용하여 상기 제 1 회로 기판과 조립되고, 상기 제 1 회로 기판과 전기적으로 연결되는 제 2 회로 기판;을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 사상에 따르면, 상기 제 1 회로 기판은, 사각형상의 판재이고, 제 2 회로 기판은, 상기 제 1 회로 기판의 좌측에 조립되는 좌측 제 2 회로 기판 및 상기 제 1 회로 기판의 우측에 조립되는 우측 제 2 회로 기판일 수 있다.
또한, 본 발명의 사상에 따르면, 상기 제 2 회로 기판은, 제 1 높이를 갖는 제 1 층부; 및 상기 제 1 층부와 연결되고, 제 2 높이를 갖는 제 2 층부;를 포함하는 다단형 판재일 수 있다.
또한, 본 발명의 사상에 따르면, 상기 제 2 회로 기판은, 상기 제 1 층부와 상기 제 2 층부 사이에 경사지게 형성되는 경사부;를 더 포함하는 다단형 판재일 수 있다.
또한, 본 발명의 사상에 따르면, 상기 제 2 회로 기판은, 상기 경사부는, 연결 부재를 이용하여 상기 제 1 층부 및 제 2 층부와 조립될 수 있다.
또한, 본 발명의 사상에 따르면, 상기 연결 부재는, 상기 제 1 회로 기판에 형성되는 억지 물림 돌기부; 및 상기 제 2 회로 기판에 형성되고, 상기 억지 물림 돌기부와 맞물리는 억지 물림 홈부;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 사상에 따르면, 상기 억지 물림 돌기부는, 적어도 하나의 사각 돌기부일 수 있고, 상기 억지 물림 홈부는, 이와 대응되는 적어도 하나의 사각 홈부일 수 있다.
또한, 본 발명의 사상에 따르면, 상기 연결 부재는, 상기 제 1 회로 기판에 형성되는 관통홀부; 및 상기 제 2 회로 기판에 형성되고, 상기 관통홀부에 삽입되는 관통돌기부;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 사상에 따르면, 상기 연결 부재는, 적어도 연결핀, 힌지축, 나사, 볼트, 리벳, 연결띠, 접착제, 용접제, 스냅버튼, 벨크로테잎, 자석 및 이들의 조합들 중 어느 하나 이상을 선택하여 이루어지는 것일 수 있다.
또한, 본 발명의 사상에 따르면, 상기 제 1 회로 기판은, 상기 발광 소자와 전기적으로 연결되는 제 1 배선층 및 상기 제 1 배선층의 단부에 형성되는 제 1 연결 단자가 설치되고, 상기 제 2 회로 기판은, 상기 제 1 연결 단자와 전기적으로 연결되는 제 2 연결 단자와, 상기 제 2 연결 단자와 전기적으로 연결되는 제 2 배선층 및 상기 제 2 배선층의 단부에 형성되고 외부 전원과 연결되는 외부 연결 단자가 설치되는 것일 수 있다.
또한, 본 발명의 사상에 따르면, 상기 제 1 연결 단자 및 제 2 연결 단자는 상기 제 1 회로 기판과 상기 제 2 회로 기판의 조립시 서로 접촉되는 접촉면에 형성되는 접촉식 단자일 수 있다.
또한, 본 발명의 사상에 따르면, 상기 제 1 연결 단자 및 제 2 연결 단자 사이에 전기 전달 매체가 설치되는 것일 수 있다.
또한, 본 발명의 사상에 따른 발광 소자 패키지 모듈은, 상기 발광 소자에 열적으로 접촉되고, 상기 발광 소자에서 발생된 열을 외부로 방출하는 방열 부재;를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 사상에 따른 발광 소자 패키지 모듈은, 상기 제 1 회로 기판과 상기 제 2 회로 기판 간의 충격 및 충돌을 완화할 수 있도록 상기 제 1 회로 기판과 상기 제 2 회로 기판 사이에 설치되는 탄성 부재;를 더 포함할 수 있다.
한편, 상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 사상에 따른 발광 소자 패키지 모듈은, 발광 소자; 상기 발광 소자를 수용하는 제 1 회로 기판; 및 연결 부재를 이용하여 상기 제 1 회로 기판과 조립되는 제 2 기판;을 포함하고, 상기 제 2 기판은, 제 1 높이를 갖는 제 1 층부; 및 상기 제 1 층부와 연결되고, 제 2 높이를 갖는 제 2 층부;를 포함하는 다단형 판재일 수 있다.
본 발명의 사상에 따른 발광 소자 패키지 모듈은, 부품의 표준화가 가능하여 생산 효율과 부품 생산성을 향상시키고, 부품의 제작 비용 및 제작 시간을 단축시키며, 부품의 교체 비용을 절감할 수 있고, 방열성이 우수하며, 제품의 경량화와 소형화와 공용화 및 구조의 간소화를 가능하게 할 수 있는 효과를 갖는 것이다.
도 1은 본 발명 사상의 일부 실시예들에 따른 발광 소자 패키지 모듈을 간략하게 나타내는 부품 조립 사시도이다.
도 2는 도 1의 제 1 회로 기판 및 제 2 회로 기판을 확대하여 나타내는 부품 분해 세부 사시도이다.
도 3은 본 발명 사상의 일부 실시예들에 따른 발광 소자 패키지 모듈의 제 1 회로 기판 및 제 2 회로 기판을 확대하여 나타내는 부품 분해 세부 사시도이다.
도 4는 본 발명 사상의 일부 실시예들에 따른 발광 소자 패키지 모듈의 제 1 회로 기판 및 제 2 회로 기판을 확대하여 나타내는 부품 분해 세부 사시도이다.
도 5는 본 발명 사상의 일부 실시예들에 따른 발광 소자 패키지 모듈의 제 1 회로 기판 및 제 2 회로 기판을 나타내는 평면도이다.
도 6은 본 발명 사상의 일부 실시예들에 따른 발광 소자 패키지 모듈의 제 1 회로 기판 및 제 2 회로 기판을 나타내는 평면도이다.
도 7은 도 6의 정면도이다.
도 8 내지 도 16은 본 발명 사상의 일부 실시예들에 따른 발광 소자 패키지 모듈의 다양한 연결 부재들을 나타내는 측단면도들이다.
도 17은 본 발명 사상의 일부 실시예들에 따른 발광 소자 패키지 모듈의 제 1 회로 기판 및 제 2 회로 기판을 확대하여 나타내는 부품 조립 사시도이다.
도 18은 본 발명 사상의 일부 실시예들에 따른 발광 소자 패키지 모듈을 나타내는 부품 조립 사시도이다.
도 19는 본 발명 사상의 일부 실시예들에 따른 발광 소자 패키지 모듈을 나타내는 부품 조립 사시도이다.
도 20은 본 발명 사상의 일부 실시예들에 따른 발광 소자 패키지 모듈을 나타내는 부품 조립 사시도이다.
도 21은 본 발명 사상의 일부 실시예들에 따른 발광 소자 패키지 모듈 및 이를 갖는 자동차 전등을 나타내는 측단면도이다.
도 22는 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시 예에 따른 발광 소자 패키지 모듈에 포함된 발광 모듈의 회로 기판 구조의 일 예를 보여주는 단면도이다.
도 23은 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시 예에 따른 발광 소자 패키지 모듈에 포함된 발광 모듈의 회로 기판 구조의 다른 예를 보여주는 단면도이다.
도 24는 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시 예에 따른 발광 소자 패키지 모듈에 포함된 발광 모듈의 회로 기판 구조의 또 다른 예를 보여주는 단면도이다.
도 25는 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시 예에 따른 발광 소자 패키지 모듈에 포함된 발광 모듈의 회로 기판 구조의 또 다른 예를 보여주는 단면도이다.
도 26은 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시 예에 따른 발광 소자 패키지 모듈에 포함된 발광 모듈의 회로 기판 구조의 또 다른 예를 보여주는 단면도이다.
도 27은 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시 예에 따른 발광 소자 패키지 모듈에 포함된 발광 모듈의 회로 기판 구조의 또 다른 예를 보여주는 단면도이다.
도 28은 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시 예에 따른 발광 소자 패키지 모듈에 포함된 발광 모듈이 장착되는 메탈 샤시의 구조를 예시적으로 보여주는 단면도이다.
도 29는 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시 예에 따른 발광 소자 패키지 모듈의 LED에서 방사되는 광에 대한 색온도 스펙트럼을 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 30은 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시 예에 따른 발광 소자 패키지 모듈의 LED에 사용될 수 있는 양자점(QD) 구조를 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 31은 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시 예에 따른 발광 소자 패키지 모듈에서의 청색 LED를 사용한 백색 발광 소자의 응용 분야별 형광체 종류를 예시적으로 보여준다.
도 32는 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시 예에 따른 발광 소자 패키지 모듈에 사용될 수 있는 LED 칩의 일 예를 나타내는 측면 단면도이다.
도 33은 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시 예에 따른 발광 소자 패키지 모듈에 사용될 수 있는 LED 칩의 다른 예를 나타내는 측면 단면도이다.
도 34는 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시 예에 따른 발광 소자 패키지 모듈에 사용될 수 있는 LED 칩의 또 다른 예를 나타내는 측면 단면도이다.
도 35는 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시 예에 따른 발광 소자 패키지 모듈에 사용될 수 있는 기판에 실장된 LED 칩을 포함하는 반도체 발광 소자의 일 예를 나타내는 측면 단면도이다.
도 36은 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시 예에 따른 발광 소자 패키지 모듈에 사용될 수 있는 LED 패키지의 일 예를 나타내는 측면 단면도이다.
도 2는 도 1의 제 1 회로 기판 및 제 2 회로 기판을 확대하여 나타내는 부품 분해 세부 사시도이다.
도 3은 본 발명 사상의 일부 실시예들에 따른 발광 소자 패키지 모듈의 제 1 회로 기판 및 제 2 회로 기판을 확대하여 나타내는 부품 분해 세부 사시도이다.
도 4는 본 발명 사상의 일부 실시예들에 따른 발광 소자 패키지 모듈의 제 1 회로 기판 및 제 2 회로 기판을 확대하여 나타내는 부품 분해 세부 사시도이다.
도 5는 본 발명 사상의 일부 실시예들에 따른 발광 소자 패키지 모듈의 제 1 회로 기판 및 제 2 회로 기판을 나타내는 평면도이다.
도 6은 본 발명 사상의 일부 실시예들에 따른 발광 소자 패키지 모듈의 제 1 회로 기판 및 제 2 회로 기판을 나타내는 평면도이다.
도 7은 도 6의 정면도이다.
도 8 내지 도 16은 본 발명 사상의 일부 실시예들에 따른 발광 소자 패키지 모듈의 다양한 연결 부재들을 나타내는 측단면도들이다.
도 17은 본 발명 사상의 일부 실시예들에 따른 발광 소자 패키지 모듈의 제 1 회로 기판 및 제 2 회로 기판을 확대하여 나타내는 부품 조립 사시도이다.
도 18은 본 발명 사상의 일부 실시예들에 따른 발광 소자 패키지 모듈을 나타내는 부품 조립 사시도이다.
도 19는 본 발명 사상의 일부 실시예들에 따른 발광 소자 패키지 모듈을 나타내는 부품 조립 사시도이다.
도 20은 본 발명 사상의 일부 실시예들에 따른 발광 소자 패키지 모듈을 나타내는 부품 조립 사시도이다.
도 21은 본 발명 사상의 일부 실시예들에 따른 발광 소자 패키지 모듈 및 이를 갖는 자동차 전등을 나타내는 측단면도이다.
도 22는 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시 예에 따른 발광 소자 패키지 모듈에 포함된 발광 모듈의 회로 기판 구조의 일 예를 보여주는 단면도이다.
도 23은 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시 예에 따른 발광 소자 패키지 모듈에 포함된 발광 모듈의 회로 기판 구조의 다른 예를 보여주는 단면도이다.
도 24는 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시 예에 따른 발광 소자 패키지 모듈에 포함된 발광 모듈의 회로 기판 구조의 또 다른 예를 보여주는 단면도이다.
도 25는 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시 예에 따른 발광 소자 패키지 모듈에 포함된 발광 모듈의 회로 기판 구조의 또 다른 예를 보여주는 단면도이다.
도 26은 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시 예에 따른 발광 소자 패키지 모듈에 포함된 발광 모듈의 회로 기판 구조의 또 다른 예를 보여주는 단면도이다.
도 27은 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시 예에 따른 발광 소자 패키지 모듈에 포함된 발광 모듈의 회로 기판 구조의 또 다른 예를 보여주는 단면도이다.
도 28은 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시 예에 따른 발광 소자 패키지 모듈에 포함된 발광 모듈이 장착되는 메탈 샤시의 구조를 예시적으로 보여주는 단면도이다.
도 29는 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시 예에 따른 발광 소자 패키지 모듈의 LED에서 방사되는 광에 대한 색온도 스펙트럼을 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 30은 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시 예에 따른 발광 소자 패키지 모듈의 LED에 사용될 수 있는 양자점(QD) 구조를 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 31은 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시 예에 따른 발광 소자 패키지 모듈에서의 청색 LED를 사용한 백색 발광 소자의 응용 분야별 형광체 종류를 예시적으로 보여준다.
도 32는 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시 예에 따른 발광 소자 패키지 모듈에 사용될 수 있는 LED 칩의 일 예를 나타내는 측면 단면도이다.
도 33은 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시 예에 따른 발광 소자 패키지 모듈에 사용될 수 있는 LED 칩의 다른 예를 나타내는 측면 단면도이다.
도 34는 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시 예에 따른 발광 소자 패키지 모듈에 사용될 수 있는 LED 칩의 또 다른 예를 나타내는 측면 단면도이다.
도 35는 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시 예에 따른 발광 소자 패키지 모듈에 사용될 수 있는 기판에 실장된 LED 칩을 포함하는 반도체 발광 소자의 일 예를 나타내는 측면 단면도이다.
도 36은 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시 예에 따른 발광 소자 패키지 모듈에 사용될 수 있는 LED 패키지의 일 예를 나타내는 측면 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 여러 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려 이들 실시예들은 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 또한, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이다.
명세서 전체에 걸쳐서, 막, 영역 또는 기판 등과 같은 하나의 구성요소가 다른 구성요소 "상에", "연결되어", "적층되어" 또는 "커플링되어" 위치한다고 언급할 때는, 상기 하나의 구성요소가 직접적으로 다른 구성요소 "상에", "연결되어", "적층되어" 또는 "커플링되어" 접촉하거나, 그 사이에 개재되는 또 다른 구성요소들이 존재할 수 있다고 해석될 수 있다. 반면에, 하나의 구성요소가 다른 구성요소 "직접적으로 상에", "직접 연결되어", 또는 "직접 커플링되어" 위치한다고 언급할 때는, 그 사이에 개재되는 다른 구성요소들이 존재하지 않는다고 해석된다. 동일한 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
본 명세서에서 제 1, 제 2 등의 용어가 다양한 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안됨은 자명하다. 이들 용어는 하나의 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 다른 영역, 층 또는 부분과 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제 1 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분은 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제 2 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 지칭할 수 있다.
또한, "상의" 또는 "위의" 및 "하의" 또는 "아래의"와 같은 상대적인 용어들은 도면들에서 도해되는 것처럼 다른 요소들에 대한 어떤 요소들의 관계를 기술하기 위해 여기에서 사용될 수 있다. 상대적 용어들은 도면들에서 묘사되는 방향에 추가하여 소자의 다른 방향들을 포함하는 것을 의도한다고 이해될 수 있다. 예를 들어, 도면들에서 소자가 뒤집어 진다면(turned over), 다른 요소들의 상부의 면 상에 존재하는 것으로 묘사되는 요소들은 상기 다른 요소들의 하부의 면 상에 방향을 가지게 된다. 그러므로, 예로써 든 "상의"라는 용어는, 도면의 특정한 방향에 의존하여 "하의" 및 "상의" 방향 모두를 포함할 수 있다. 소자가 다른 방향으로 향한다면(다른 방향에 대하여 90도 회전), 본 명세서에 사용되는 상대적인 설명들은 이에 따라 해석될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.
이하, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명한다. 도면들에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차(tolerance)에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명 사상의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조상 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다.
도 1은 본 발명 사상의 일부 실시예들에 따른 발광 소자 패키지 모듈(100)을 간략하게 나타내는 부품 조립 사시도이고, 도 2는 도 1의 제 1 회로 기판(21) 및 제 2 회로 기판(22)을 확대하여 나타내는 부품 분해 세부 사시도이다.
먼저, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 발광 소자 패키지 모듈(100)은, 크게, 발광 소자(10)와, 제 1 회로 기판(21) 및 제 2 회로 기판(22)을 포함할 수 있다.
여기서, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 발광 소자(10)는, 상기 제 1 회로 기판(21) 위에 실장되는 것으로서, 반도체로 이루어질 수 있다. 예를 들어서, 질화물 반도체로 이루어지는 청색 발광의 LED, 자외 발광의 LED 등이 적용될 수 있다. 질화물 반도체는, 일반식이 AlxGayInzN(0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤z≤1, X+Y+Z=1)으로 나타내진다.
또한, 상기 발광 소자(10)는, 예를 들면, MOCVD법 등의 기상성장법에 의해, 기판 상에 InN, AlN, InGaN, AlGaN, InGaAlN 등의 질화물 반도체를 에피택셜 성장시켜 구성할 수 있다. 또한, 상기 발광 소자(10)는, 질화물 반도체 이외에도 ZnO, ZnS, ZnSe, SiC, GaP, GaAlAs, AlInGaP 등의 반도체를 이용해서 형성할 수 있다. 이들 반도체는, n형 반도체층, 발광층, p형 반도체층의 순으로 형성한 적층체를 이용할 수 있다. 상기 발광층(활성층)은, 다중 양자웰 구조나 단일 양자웰 구조를 한 적층 반도체 또는 더블 헤테로 구조의 적층 반도체를 이용할 수 있다. 또한, 상기 발광 소자(10)는, 임의의 파장의 것을 선택할 수 있다.
또한, 상기 제 1 회로 기판(21)은, 상기 발광 소자(10)를 수용하고, 상기 발광 소자(10)과 전기적으로 연결되는 것으로서, 상기 제 1 회로 기판(21)은, 상기 발광 소자(10)를 지지할 수 있도록 적당한 기계적 강도와 절연성을 갖는 재료로 제작될 수 있다.
예를 들어서, 상기 제 1 회로 기판(21)은, 상기 발광 소자(10)를 외부 전원과 연결시키도록 후술될 각종 배선층이 형성될 수 있고, 에폭시계 수지 시트를 다층 형성시킨 인쇄 회로 기판(PCB: Printed Circuit Board)일 수 있다. 또한, 상기 제 1 회로 기판(21)은, 레진, 글래스 에폭시 등의 합성 수지 기판이나, 열전도율을 고려하여 세라믹(ceramic) 기판이 적용될 수 있고, 이외에도 절연 처리된 알루미늄, 구리, 아연, 주석, 납, 금, 은 등의 금속 기판 등이 적용될 수 있으며, 플레이트 형태나 리드 프레임 형태의 기판들이 적용될 수 있다.
또한, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 제 2 회로 기판(22)은, 다양한 형태의 연결 부재(30)를 이용하여 상기 제 1 회로 기판(21)과 조립되고, 상기 제 1 회로 기판(21)과 전기적으로 연결될 수 있다.
이러한, 상기 제 2 회로 기판(22)은, 상기 제 1 회로 기판(21)을 지지할 수 있도록 적당한 기계적 강도와 절연성을 갖는 재료로 제작될 수 있다.
예를 들어서, 상기 제 2 회로 기판(22)은, 상기 제 1 회로 기판(21)을 외부 전원과 연결시키도록 후술될 각종 배선층이 형성될 수 있고, 에폭시계 수지 시트를 다층 형성시킨 인쇄 회로 기판(PCB: Printed Circuit Board)일 수 있다. 또한, 상기 제 2 회로 기판(22)은, 레진, 글래스 에폭시 등의 합성 수지 기판이나, 열전도율을 고려하여 세라믹(ceramic) 기판이 적용될 수 있고, 이외에도 절연 처리된 알루미늄, 구리, 아연, 주석, 납, 금, 은 등의 금속 기판 등이 적용될 수 있으며, 플레이트 형태나 리드 프레임 형태의 기판들이 적용될 수 있다. 이러한 상기 제 2 회로 기판(22)을 형성하는 재료는, 상기 제 1 회로 기판(21)과 동일한 재료일 수도 있고, 다른 재료일 수도 있다. 다른 재료라 함은, 그 종류 및 조성이 전혀 동일하지 않은 것을 의미한다.
또한, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 회로 기판(21)은, 사각형상의 판재일 수 있다. 또한, 제 2 회로 기판(22)은, 상기 제 1 회로 기판(21)의 좌측에 조립되는 좌측 제 2 회로 기판(22-1) 및 상기 제 1 회로 기판(21)의 우측에 조립되는 우측 제 2 회로 기판(22-2)일 수 있다.
또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 제 2 회로 기판(22)은, 제 1 높이(H1)를 갖는 제 1 층부(221) 및 상기 제 1 층부(221)와 연결되고, 제 2 높이(H2)를 갖는 제 2 층부(222)를 포함하는 다단형 판재일 수 있다.
또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 제 2 회로 기판(22)은, 상기 제 1 층부(221)와 상기 제 2 층부(222) 사이에 경사지게 형성되는 경사부(223)를 더 포함할 수 있다.
또한, 도 1에 도시된 상기 제 2 회로 기판(22)은, 상기 발광 소자(10)가 실장되지 않았으나, 설계적인 필요에 따라서 상기 제 2 회로 기판(22)에 상기 발광 소자(10)가 실장되는 것도 가능하다.
한편, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 연결 부재(30)는, 상기 제 1 회로 기판(21)과 상기 제 2 회로 기판(22)이 서로 체결되어 조립된 상태를 유지할 수 있도록 하는 것으로서, 상기 연결 부재(30)는, 상기 제 1 회로 기판(21)에 형성되는 억지 물림 돌기부(31) 및 상기 제 2 회로 기판(22)에 형성되고, 상기 억지 물림 돌기부(31)와 맞물리는 억지 물림 홈부(32)를 포함할 수 있다.
여기서, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 억지 물림 돌기부(31)는, 복수개의 사각 돌기부이고, 상기 억지 물림 홈부(32)는, 마치 이빨 형태로 이와 물림 결합되게 대응되는 복수개의 사각 홈부일 수 있다.
이러한, 상기 억지 물림 돌기부(31) 및 상기 억지 물림 홈부(32)는 사각 형상의 돌기 및 홈부를 예시하였으나, 이것에 한정되는 것은 아니며, 상기 억지 물림 돌기부(31) 및 상기 억지 물림 홈부(32)는 원형, 오각형, 파도형, 다각형 등 상호 억지 물림이 가능한 다양한 형상이 적용될 수 있다.
따라서, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 회로 기판(21)과 제 2 회로 기판(22)의 조립 과정을 살펴 보면, 상기 제 1 회로 기판(21)의 좌측에 형성된 억지 물림 돌기부(31)를 상기 좌측 제 2 회로 기판(22-1)의 상측에 형성된 억지 물림 홈부(32)에 억지로 삽입하고, 이어서, 상기 제 1 회로 기판(21)의 우측에 형성된 억지 물림 돌기부(31)를 상기 우측 제 2 회로 기판(22-2)의 상측에 형성된 억지 물림 홈부(32)에 억지로 삽입하고, 이후 상기 좌측 제 2 회로 기판(22-1) 및 상기 우측 제 2 회로 기판(22-2)에 복수개의 상기 제 1 회로 기판(21)들을 조립하는 과정을 반복하여 견고한 형태의 고정적인 구조체를 조립할 수 있다.
한편, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 회로 기판(21)은, 상기 발광 소자(10)과 전기적으로 연결되는 제 1 배선층(51) 및 상기 제 1 배선층(51)의 단부에 형성되는 제 1 연결 단자(52)가 설치될 수 있다.
또한, 상기 제 2 회로 기판(22)은, 상기 제 1 연결 단자(52)와 전기적으로 연결되는 제 2 연결 단자(53)와, 상기 제 2 연결 단자(53)와 전기적으로 연결되는 제 2 배선층(54) 및 상기 제 2 배선층(54)의 단부에 형성되고 외부 전원 커넥터(C)와 연결되는 외부 연결 단자(55)가 설치될 수 있다.
이러한, 상기 제 1 연결 단자(52) 및 제 2 연결 단자(53)는 상기 제 1 회로 기판(21)과 상기 제 2 회로 기판(22)의 조립시 서로 접촉되는 접촉면에 형성되는 접촉식 단자일 수 있다.
따라서, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 회로 기판(21)과 제 2 회로 기판(22)의 전기적인 연결 과정을 살펴 보면, 상기 제 1 회로 기판(21)과 상기 제 2 회로 기판(22)이 조립시, 상기 제 1 연결 단자(52)와 상기 제 2 연결 단자(53)가 물리적으로 접촉됨과 동시에 서로 전기적으로도 접촉되어 외부의 전력이 상기 외부 전원 커넥터(C), 외부 연결 단자(55), 제 2 배선층(54), 제 2 연결 단자(53), 제 1 연결 단자(52) 및 제 1 배선층(51)을 통해서 상기 발광 소자(10)로 공급될 수 있다.
그러므로, 본 발명 사상의 일부 실시예들에 따른 상기 발광 소자 패키지 모듈(100)에 의하면, 상기 제 1 회로 기판(21)들의 형태가 모두 일정하여 부품의 표준화가 가능하고, 상기 제 2 회로 기판(22)의 다양한 형태로 적용하여 종래의 다이 케스팅 구조물 등의 별도 부품을 제작하고, 조립하던 공정을 대폭 축소하여 생산 효율과 부품 생산성을 향상시키고, 부품의 제작 비용 및 제작 시간을 단축시킬 수 있다.
또한, 상기 발광 소자(10)의 수명이 다하거나 오동작 및 고장이 발생되면, 모듈 전체를 교체할 필요 없이 상기 제 1 회로 기판(21)만 쉽게 교체할 수 있어서, 부품의 교체 비용을 절감할 수 있고, 상기 제 1 회로 기판(21)과 상기 제 2 회로 기판(22) 사이에 넓은 공기 통로가 형성되어 제품의 방열 성능 및 경량화가 가능하다.
도 3은 본 발명 사상의 일부 실시예들에 따른 발광 소자 패키지 모듈(200)의 제 1 회로 기판(21) 및 제 2 회로 기판(22-1)(22-2)을 확대하여 나타내는 부품 분해 세부 사시도이다.
도 2의 억지 물림 돌기부(31) 및 억지 물림 홈부(32)를 포함하는 상기 연결 부재(30) 이외에도, 다양한 형태의 돌기부와 홈부가 형성될 수 있다.
즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 억지 물림 돌기부(33)는, 적어도 하나의 수평형 돌기부이고, 억지 물림 홈부(34)는, 이와 대응되는 적어도 하나의 수평형 홈부일 수 있다.
따라서, 도 2의 상기 발광 소자 패키지 모듈(100)의 제 1 회로 기판(21)과 제 2 회로 기판(22-1)(22-2)의 체결 방향이 위에서 아래인 수직 방향으로 이루어졌다면, 도 3에 도시된 상기 발광 소자 패키지 모듈(200)의 제 1 회로 기판(21)과 제 2 회로 기판(22-1)(22-2)의 체결 방향은 전방에서 후방인 수평 방향으로 이루어질 수 있다.
여기에, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 억지 물림 돌기부(33)에는 보조 억지 물림홈(33a)이 형성될 수 있고, 이와 대응되도록 상기 억지 물림 홈부(34)에는 보조 억지 물림돌기(34a)가 형성될 수 있다.
이러한 상기 보조 억지 물림홈(33a)은, 상기 발광 소자(10)과 전기적으로 연결되는 제 1 배선층(56)의 일단에 형성되는 제 1 연결 단자(57)에 형성될 수 있고, 이와 대응되도록 상기 보조 억지 물림돌기(34a)는 제 2 배선층(59)의 일단에 형성되는 제 2 연결 단자(58)에 형성될 수 있다.
따라서, 작업자가 상기 제 1 회로 기판(21)의 억지 물림 돌기부(33)를 상기 제 2 회로 기판(22)의 억지 물림 홈부(34)에 수평 방향으로 삽입하다가 상기 보조 억지 물림돌기(34a)가 상기 보조 억지 물림홈(33a)에 도달되면 딸깍거리는 소리나 진동을 통해서 작업자가 전기적으로 서로 연결된 상태를 감각적으로 인지할 수 있다.
도 4는 본 발명 사상의 일부 실시예들에 따른 발광 소자 패키지 모듈(300)의 제 1 회로 기판(21) 및 제 2 회로 기판(22-1)(22-2)을 확대하여 나타내는 부품 분해 세부 사시도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 상기 연결 부재(30)는, 상기 제 1 회로 기판(21)에 형성되는 관통홀부(35) 및 상기 제 2 회로 기판(22)에 형성되고, 상기 관통홀부(35)에 삽입되는 관통돌기부(36)를 포함할 수 있다.
따라서, 상기 관통홀부(35)에 상기 관통돌기부(36)가 수직방향으로 관통되어 고정되기 때문에, 상기 제 1 회로 기판(21)이나 제 2 회로 기판(22-1)(22-2)에 수평 방향으로 외력이 작용하더라도 견고하게 체결 상태를 유지할 수 있다.
도 5는 본 발명 사상의 일부 실시예들에 따른 발광 소자 패키지 모듈(400)의 제 1 회로 기판(21) 및 제 2 회로 기판(22-1)(22-2)을 나타내는 평면도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 상기 연결 부재(30)로서, 제 1 수평 방향으로 설치되는 연결핀(37)이 적용될 수 있다. 이러한 상기 연결핀(37)은 상기 제 1 회로 기판(21)에 고정되고, 상기 제 2 회로 기판(22-1)(22-2)을 관통하여 형성되는 것도 가능하다.
도 6은 본 발명 사상의 일부 실시예들에 따른 발광 소자 패키지 모듈(500)의 제 1 회로 기판(21) 및 제 2 회로 기판(22-1)(22-2)을 나타내는 평면도이고, 도 7은 도 6의 정면도이다.
도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 연결 부재(30)로서, 제 2 수평 방향으로 설치되는 힌지축(38)이 적용될 수 있다. 이러한 상기 힌지축(38)으로 인하여, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 회로 기판(21)은 상기 제 2 회로 기판(22-1)과 자유로운 각도(K)를 이루어 체결되어 조립될 수 있다.
도 8 내지 도 16은 본 발명 사상의 일부 실시예들에 따른 발광 소자 패키지 모듈의 다양한 연결 부재(30)들을 나타내는 측단면도들이다.
즉, 상기 제 1 회로 기판(21)과 상기 제 2 회로 기판(22)을 서로 연결시키는 상기 연결 부재(30)는, 도 8의 나사(39), 도 9의 볼트(40), 도 10의 조립후 프레스(P)에 의해 가압되는 리벳(41), 도 11의 연결띠(42), 도 12의 접착제(43), 도 13의 용접제(44), 도 14의 스냅버튼(45), 도 15의 벨크로테잎(46), 도 16의 자석(47) 및 이들의 조합들 중 어느 하나 이상을 선택하여 이루어질 수 있다.
이러한, 다양한 형태의 상기 연결 부재(30)들은, 상기 발광 소자(10)와, 상기 제 1 회로 기판(21) 및 제 2 회로 기판(22)의 형태나 종류나 재질이나 기타 설계적인 제약 조건들에 의해 최적화되어 적용될 수 있다.
도 17은 본 발명 사상의 일부 실시예들에 따른 발광 소자 패키지 모듈(600)의 제 1 회로 기판(21) 및 제 2 회로 기판(22)을 확대하여 나타내는 부품 조립 사시도이다.
도 17에 도시된 바와 같이, 상기 연결 부재(30)와는 별도로, 상기 제 1 연결 단자(52) 및 제 2 연결 단자(53) 사이에 와이어(W)나 기타 범프, 솔더볼 등의 전기 전달 매체가 설치되는 것도 가능하다.
여기서, 상기 와이어(W)는, 반도체 소자 본딩용 와이어로서, 금(Au), 은(Ag), 백금(Pt), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 파라듐(Pd), 니켈(Ni), 코발트(Co), 크롬(Cr), 티타늄(Ti) 등으로 형성될 수 있고, 와이어 본딩 장치에 의해 형성될 수 있다.
또한, 상기 범프나 솔더볼은, 금(Au), 은(Ag), 백금(Pt), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 솔더(Solder) 등으로 형성될 수 있고, 각종 증착 공정, 스퍼터링 공정, 펄스 도금이나 직류 도금 등의 도금 공정, 솔더링 공정, 접착 공정 등을 포함하는 공정들을 통해서 형성될 수 있다.
도 18은 본 발명 사상의 일부 실시예들에 따른 발광 소자 패키지 모듈(700)을 나타내는 부품 조립 사시도이다.
도 18에 도시된 바와 같이, 본 발명 사상의 일부 실시예들에 따른 발광 소자 패키지 모듈(700)은, 상기 발광 소자(10)에 열적으로 접촉되고, 상기 발광 소자(10)에서 발생된 열을 외부로 방출하는 방열 부재(60)를 더 포함할 수 있다. 따라서, 복수개의 상기 발광 소자(10)에서 발생된 열이 상기 방열 부재(60)를 따라 전달되어 외기로 쉽게 방출될 수 있다.
도 19는 본 발명 사상의 일부 실시예들에 따른 발광 소자 패키지 모듈(800)을 나타내는 부품 조립 사시도이다.
도 19에 도시된 바와 같이, 제 2 회로 기판(22)의 경사부(223)는, 연결 부재(70)를 이용하여 상기 제 1 층부(221) 및 제 2 층부(222)와 조립될 수 있다. 여기서, 상기 연결 부재(70)는, 도 1 내지 도 16에서 상술된 연결 부재(30)들이 적용될 수 있는 것이다.
따라서, 도 19에 도시된 바와 같이, 상기 제 2 회로 기판(22)은 다수개의 블록 조각으로 분해되거나 조립될 수 있고, 특히 상기 제 1 층부(221) 및 제 2 층부(22)는 다양한 각도로 경사지게 형성되는 다양한 종류의 경사부(223)와 조립되어 전체적으로 설계에서 요구되는 다양한 형태로 쉽게 변형될 수 있다.
도 20은 본 발명 사상의 일부 실시예들에 따른 발광 소자 패키지 모듈(900)을 나타내는 부품 조립 사시도이다.
도 20에 도시된 바와 같이, 본 발명 사상의 일부 실시예들에 따른 발광 소자 패키지 모듈(900)은, 상기 제 1 회로 기판(21)과 상기 제 2 회로 기판(22) 간의 충격 및 충돌을 완화할 수 있도록 상기 제 1 회로 기판(21)과 상기 제 2 회로 기판(22) 사이에 설치되는 탄성 부재(80)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 상기 탄성 부재(80)는, 외형의 변형이 가능하도록 적당한 탄성을 갖는 천연 또는 합성 수지류인 것으로서, 예를 들어서, 고무나 실리콘, 우레탄, 각종 발포성 수지 등이 적용될 수 있다. 따라서, 이러한 상기 탄성 부재(80)는 상기 제 1 회로 기판(21)과 상기 제 2 회로 기판(22) 간의 물리적 결합력을 강화하거나 외부로부터의 충격 및 충돌을 완화시켜서, 부품의 내구성을 향상시키고, 부품들 사이에서 발생되는 소음과 진동을 감소시킬 수 있다.
도 21은 본 발명 사상의 일부 실시예들에 따른 발광 소자 패키지 모듈(100) 및 이를 적용한 자동차 전등(1000)을 나타내는 측단면도이다.
도 21에 도시된 바와 같이, 본 발명 사상의 일부 실시예들에 따른 발광 소자 패키지 모듈(100)은, 유리나 투명 수지 등으로 제작되는 투명 커버(90)나 프레임(91) 등과 조립되어 자동차의 전조등이나 후미등 등의 자동차 전등(1000)을 이루는 것도 가능하다.
여기서, 상기 발광 소자 패키지 모듈(100)은, 다양한 각도로 형성되는 다양한 형태의 경사부(223-1)(223-2)(223-3)에 의해서 자동차 디자인에 따라 다양한 형태로 적용될 수 있다.
이외에도, 본 발명 사상의 일부 실시예들에 따른 발광 소자 패키지 모듈(100)은, 자동차의 내외부에 설치되는 전조등, 후미등, 표시등, 실내등, 안내등 등의 각종 조명 장치나 가정이나 공장이나, 회사나 도심에 설치되는 각종 조명 장치나, 기타 디스플레이 장치 등에 널리 적용될 수 있다.
한편, 상술된 상기 제 1 회로 기판(21) 및 상기 제 2 회로 기판(22)은, 도 22와 같은 금속 기판으로 구현할 수 있다.
도 22에 도시된 바와 같이, 상기 금속 기판은 제1금속층(210) 상에 형성된 절연층(220) 및 절연층(220) 상에 형성된 제2금속층(230)을 포함할 수 있다. 금속 기판의 적어도 일측 단부에는 절연층(220)을 노출시키는 단차 영역이 형성될 수 있다.
제1금속층(210)은 발열 특성이 좋은 재료로 형성될 수 있으며, 예를 들어 Al, Fe 등의 금속 또는 합금으로 형성될 수 있으며, 단층 또는 다층 구조로 형성될 수 있다. 절연층(220)은 기본적으로 절연 특성을 지닌 재료로 형성될 수 있으며 무기질 또는 유기질 물질을 사용하여 형성할 수 있다. 예를 들어 절연층(220)은 에폭시계 절연 수지로 형성될 수 있으며, 열전도성을 향상시키기 위하여 Al 분말 등의 금속 분말이 포함된 형태로 사용될 수 있다. 제2금속층(230)은 통상 Cu 박막으로 형성할 수 있다.
예로서, 상기 제 1 회로 기판(21) 및 상기 제 2 회로 기판(22)은, 도 23에 도시된 것과 같이, 인쇄 회로 기판(13-1) 상에 LED칩을 직접 또는 칩을 가지는 패키지(13-2)를 실장하고 주위 영역을 둘러싸는 방수제(13-3)를 포함하는 회로 기판 일 수도 있다.
예로서, 상기 제 1 회로 기판(21) 및 상기 제 2 회로 기판(22)은 도 24와 같은 기판을 포함할 수 있다.
도 24에 도시된 바와 같이, 연성 기판은 두께 및 중량을 줄일 수 있고 제조원가를 절감시킬 수 있으며 방열효율을 증대시킬 수 있는 슬림형 기판 유닛으로 제공될 수 있다. 본 발명에 의한 슬림형 기판 유닛은, 하나 이상의 관통구가 형성되는 회로기판 및 상기 관통구와 대응되는 부위의 상기 회로기판 상측에 결합되는 엘이디 칩 또는 패키지를 포함하여 구성될 수 있다. 상기 슬림형 기판 유닛의 기판 부재로 연성기판을 사용하여 두께 및 중량 감소를 통해 슬림화 및 경량화가 가능해지고 제조원가가 절감되며, 방열 접착제에 의해 엘이디 칩 또는 패키지가 지지 기판에 직접 결합시켜 엘이디 칩 또는 패키지에서 발생되는 열의 방열 효율을 증대 할 수 있다.
도 24를 참조하면 상기 연성 기판은 하나 이상의 관통구(370)가 형성되는 연성인쇄회로기판(310), 상기 관통구(370)와 대응되는 부위의 상기 연성인쇄회로기판(310) 상측에 결합되는 엘이디 칩 또는 패키지(320), 상기 연성인쇄회로기판(310)이 안착되는 지지기판(350) 및 상기 관통구(370)에 마련되어 상기 엘이디 칩 또는 패키지(320)의 저면과 상기 지지 기판(350) 상면을 결합시키는 방열 접착제(360)를 포함할 수 있다. 상기 패키지의 저면은 엘이디 칩의 바닥 면이 직접 노출된 칩 패키지 저면 일 수 있으며 혹은 상면에 칩이 실장된 리드프레임의 저면 혹은 메탈 블록 일 수 있다.
예로서, 상기 제 1 회로 기판(21) 및 상기 제 2 회로 기판(22)은 도 25와 같은 기판을 포함할 수 있다.
도 25에 도시된 바와 같이, 회로기판(410)은 절연층(413)과 상기 절연층(413) 위에 적층된 동박으로 이루어진 레진코팅동박막(RCC; 412)을 방열 지지 기판(411) 위에 적층하여 형성되며, 회로층(414) 위에 액상 PSR(Photo Solder Resister)로 이루어지는 보호층(420)이 적층된다. 상기 레진코팅동박막(412)의 일부를 제거하여 엘이디 칩 또는 패키지(430)가 장착되는 적어도 하나의 홈이 형성된 금속동박적층판(MCCL)을 구비할 수 있다. 이러한 회로기판은 엘이디 칩 또는 패키지(430)에서의 광원이 수시되는 하부영역의 절연층을 제거하여 광원이 방열기판에 접촉됨으로써 광원으로부터 발생된 열이 방열기판에 바로 전달됨으로써 방열성능이 향상될 수 있다.
예로서, 상기 제 1 회로 기판(21) 및 상기 제 2 회로 기판(22)은 도 26과 같은 기판을 포함할 수 있다.
도 26에 도시된 바와 같이, 기판(510)은 절연 기판으로 상면에 동박에 의하여 형성된 회로 패턴(511, 512)이 형성되며, 하면에 절연물질로 얇게 코팅처리되어 절연박막(513)이 형성될 수 있다. 이 때 코팅 방법은 스퍼터링이나 스프레이 등의 다양한 방법이 이용될 수 있다. 또한, 기판(510)의 상면과 하면에는 LED 모듈(500)에서 발생하는 열을 방출하는데 사용되는 상하부 열확산판(514, 516)이 형성되며, 특히 상부 열확산판(514)은 회로 패턴(511)과 직접 접촉된다. 예로서, 절연박막(513)으로 사용된 절연물질은 열패드에 비해 열전도가 매우 낮지만 두께를 매우 얇게 형성하여 열패드에 비해 낮은 열저항을 구현할 수 있다. LED 모듈(500)에서 발생한 열은 상부 열확산판(514)을 거쳐 하부 열확산판(516)으로 전도되어 새시(530)로 방출될 수 있다.
기판(510)과 상하부 열확산판(514, 516)에는 기판(510)과 수직하도록 2개의 관통공(515)이 형성될 수 있다. LED 패키지는 LED 칩(517), LED 전극(518, 519), 플라스틱 몰딩 케이스(521) 및 렌즈(520) 등을 포함할 수 있다. 상기 회로 기판(510)은 절연기판으로 세라믹 또는 에폭시 수지 계열인 FR4-core 위에 동박을 입히고 식각공정을 통해 회로패턴이 형성 될 수 있다.
LED 모듈(500)은 적색빛을 내는 LED, 녹색빛을 내는 LED, 그리고 청색빛을 내는 LED 중 적어도 하나 이상이 실장 될 수 있으며 상기 청색 LED상면에는 적어도 한 종류의 형광물질이 도포될 수 있다.
상기 형광 물질은 입자형태의 분말이 수지에 혼합된 상태로 도포 될 수도 있으며 형광체 분말이 소성되어 세라믹 플레이트 형상의 층으로 LED상면에 위치 할 수도 있다. 상기 분말 형광물질의 사이즈는 1um ~ 50um 좋게는 5um ~ 20um일 수 있으며, 나노 형광체일 경우 1 ~ 500nm 좋게는 10 ~ 50nm 크기의 양자점(Quantum Dot) 일 수도 있다.
예로서, 상기 제 1 회로 기판(21) 및 상기 제 2 회로 기판(22)은 도 27과 같은 금속 기판을 포함할 수 있다.
도 27에 도시된 바와 같이, 금속 기판(600)은 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어진 금속 플레이트(601)와 이 금속 플레이트(601) 상면에 형성된 알루미늄 양극산화막(603)을 포함한다. 금속 플레이트(601) 상에는 LED 칩 등과 같은 열 발생 소자(606-608)들이 실장될 수 있다. 양극산화막(603)은 배선(605)과 금속 플레이트(601)를 서로 절연시키는 역할을 할 수 있다.
상기 금속 기판(600)은 비교적 저가로 손쉽게 얻을 수 있는 알루미늄 또는 알루미늄 합금 일 수 있으며, 그 밖에도, 상기 금속 기판은 양극산화 가능한(anodisable) 다른 금속으로 이루어질 수 있는 바, 예컨대 티타늄, 마그네슘 등의 재료가 가능하다.
알루미늄을 양극산화(anodizing) 처리하여 얻은 알루미늄 양극산화막(Al2O3)도 약 10 내지 30 W/mK의 비교적 높은 열 전달 특성을 갖는다. 따라서, 상기 양극산화 금속기판은 종래의 폴리머 기판의 PCB 또는 MCPCB에 비하여 더 우수한 열 방출 특성을 나타내게 된다.
예로서, 상기 제 1 회로 기판(21) 및 상기 제 2 회로 기판(22)은 도 28과 같은 회로 기판을 포함할 수 있다.
도 28에 도시된 바와 같이, 회로 기판(900)은 메탈기판(910)에 도포된 절연수지(930)와, 절연수지(930)에 형성된 회로패턴(941,942)과, 회로패턴(941,942)과 전기적으로 연결되도록 실장되는 LED 모듈(950)을 포함한다. 여기서, 절연수지(930)는 200㎛ 이하의 두께를 가지며, 고상의 필름형태로 금속기판에 라미네이션(lamination)되거나 액상형태로 스핀코팅이나 블레이드를 이용한 주조방식으로 섀시에 도포된다. 또한, 회로패턴(941,942)은 절연수지(930)에 음각된 회로패턴의 문양에 구리 등의 금속물질이 충진되어 형성된다.
도 28를 참조하면, LED 모듈(950)은 LED 칩(951), LED 전극(952, 953), 플라스틱 몰딩 케이스(954) 및 렌즈(955)를 포함한다.
본 실시 형태에서 발광 소자는 LED 칩을 내부에 구비하는 패키지 단품을 예시하고 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 발광 소자는 LED 칩 자체일 수 있다. 이 경우, LED 칩은 COB 타입으로 상기 기판(910) 상에 실장되어 플립칩 본딩 방식 또는 와이어 본딩 방식으로 상기 기판(910)과 직접 전기적 연결을 이룰 수 있다.
상기 발광 소자는 복수개로 상기 기판(910)을 따라서 배열될 수 있다. 이 경우, 상기 발광소자는 동일한 파장의 빛을 발생시키는 동종(同種)일 수 있다. 또한, 서로 상이한 파장의 빛을 발생시키는 이종(異種)으로 다양하게 구성될 수도 있다.
예를 들어, 발광소자는 청색 LED에 황색, 녹색, 적색 또는 오렌지색의 형광체를 조합하여 백색광을 발하는 발광소자와 보라색, 청색, 녹색, 적색 또는 적외선 발광소자 중 적어도 하나를 포함하게 구성 할 수 있다. 이 경우, 조명장치는 연색성(CRI)을 나트륨(Na) 등에서 태양광 수준으로 조절할 수 있으며 또한 색 온도를 촛불(1500K)에서 파란하늘(12000K) 수준으로 다양한 백색광을 발생시킬 수 있으며, 필요에 따라서는 보라색, 청색, 녹색, 적색, 오렌지색의 가시광 또는 적외선을 발생시켜 주위 분위기 또는 기분에 맞게 조명 색을 조절 할 수 있다. 또한 식물 성장을 촉진 할 수 있는 특수 파장의 광을 발생시킬 수도 있다.
상기 청색 LED에 황색, 녹색, 적색 형광체 및/또는 녹색, 적색 발광소자의 조합으로 만들어지는 백색광은 2개 이상의 피크 파장을 가지며 CIE 1931 좌표계의 (x, y)좌표가 (0.4476, 0.4074), (0.3484, 0.3516),(0.3101, 0.3162), (0.3128, 0.3292), (0.3333, 0.3333)을 잇는 선분 상에 위치할 수 있다. 또는 상기 선분과 흑체 복사 스펙트럼으로 둘러싸인 영역에 위치 할 수 있다. 상기 백색광의 색온도는 2000K ~ 20000K사이에 해당 한다. 도 29에 색온도 스펙트럼(Planckian spectrum)을 도시하였다.
예로서, LED에서 사용하는 형광체는 아래와 같은 조성식 및 Color를 가질 수 있다.
산화물계 : 황색 및 녹색 Y3Al5O12:Ce, Tb3Al5O12:Ce, Lu3Al5O12:Ce
실리케이트계 : 황색 및 녹색 (Ba,Sr)2SiO4:Eu, 황색 및 등색 (Ba,Sr)3SiO5:Ce
질화물계 : 녹색 β-SiAlON:Eu, 황색 L3Si6O11:Ce, 등색 α-SiAlON:Eu, 적색 CaAlSiN3:Eu, Sr2Si5N8:Eu, SrSiAl4N7:Eu
형광체 조성은 기본적으로 화학양론(Stoichiometry)에 부합하여야 하며, 각 원소들은 주기율표상 각 족들 내 다른 원소로 치환이 가능하다. 예를 들어 Sr 은 알카리토류(II)족의 Ba, Ca, Mg 등으로, Y 은 란탄계열의 Tb, Lu, Sc, Gd 등으로 치환이 가능하다, 또한 활성제인 Eu 등은 원하는 에너지 준위에 따라 Ce, Tb, Pr, Er, Yb 등으로 치환이 가능하며, 활성제 단독 또는 특성 변형을 위해 부활성제등이 추가로 적용될 수 있다.
또한, 형광체 대체 물질로 양자점(Quantum Dot) 등의 물질들이 적용될 수 있으며, LED에 형광체와 QD를 혼합 또는 단독으로 사용될 수 있다.
QD는 CdSe, InP 등의 Core (3 ~ 10nm)와 ZnS, ZnSe 등의 Shell (0.5 ~ 2nm)및 Core, Shell 의 안정화를 위한 Regand의 구조로 구성될 수 있으며, Size 에 따라 다양한 칼라를 구현할 수 있다. 도 30은 양자점(QD) 구조를 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 31는 청색 LED(440 ~ 460nm)를 사용한 백색 발광 소자의 응용 분야별 형광체 종류를 예시적으로 보여준다.
형광체 또는 양자점(Quantum Dot)의 도포 방식은 크게 LED Chip 또는 발광소자에 뿌리는 방식, 또는 막 형태로 덮는 방식, 필름 또는 Ceramic형광체 등의 Sheet 형태를 Attach 하는 방식 중 적어도 하나를 사용 할 수 있다.
뿌리는 방식으로는 Dispensing, Spray Coating 등이 일반적이며 Dispensing 은 공압방식과 Screw, Linear type 등의 Mechanical 방식을 포함한다. Jetting 방식으로 미량 토출을 통한 도팅량 제어 및 이를 통한 색좌표 제어도 가능하다. Wafer Level 또는 발광소자 기판상에 Spray 방식으로 형광체를 일괄 도포하는 방식은 생산성 및 두께 제어가 용이할 수 있다.
발광소자 또는 LED Chip 위에 막 형태로 직접 덮는 방식은 전기영동, Screen Printing 또는 형광체의 몰딩 방식으로 적용될 수 있으며 Chip 측면의 도포 유무 필요에 따라 해당 방식의 차이점을 가질 수 있다.
발광 파장이 다른 2종 이상의 형광체 中 단파장에서 발광하는 광을 재 흡수하는 장파장 발광 형광체의 효율을 제어하기 위하여 발광 파장이 다른 2종 이상의 형광체층을 구분할 수 있으며, Chip 과 형광체 2종 이상의 파장 재흡수 및 간섭을 최소화 하기 위하여 각 층 사이에 DBR (ODR) 층을 포함 할 수 있다.
균일 도포막을 형성하기 위하여 형광체를 필름 또는 세라믹 형태로 제작 후 Chip 또는 발광소자 위에 attach 할 수 있다.
광 효율, 배광 특성에 차이점을 주기 위하여 Remote 형식으로 광변환 물질을 위치할 수 있으며, 이 때 광변환 물질은 내구성, 내열성에 따라 투광성 고분자, 유리등의 물질 등과 함께 위치한다.
형광체 도포 기술은 LED Device에서 광특성을 결정하는 가장 큰 역할을 하게 되므로, 형광체 도포층의 두께, 형광체 균일 분산 등의 제어 기술들이 다양하게 연구되고 있다. QD 또한 형광체와 동일한 방식으로 LED Chip 또는 발광소자에 위치할 수 있으며, 유리 또는 투광성 고분자 물질 사이에 위치하여 광 변환을 할 수 도 있다.
LED Chip 또는 발광소자를 외부 환경으로부터 보호하거나, 발광소자 외부로 나가는 광 추출 효율을 개선하기 위하여 충진재로 투광성 물질을 상기 LED Chip 또는 발광소자 상에 위치할 수 있다.
이 때 적용되는 투광성 물질은 Epoxy, Silicone, Epoxy 와 Silicone의 Hybrid 등의 투명 유기용제가 적용되며, 가열, 광 조사, 시간 경과 등의 방식으로 경화하여 사용할 수 있다.
상기 Silicone 은 Polydimethyl siloxane 을 Methyl 계로 Polymethylphenyl siloxane 을 Phenyl 계로 구분하며, Methyl 계와 Phenyl 계에 따라 굴절률, 투습률, 광투과율, 내광안정성, 내열안정성에 차이를 가지게 된다. 또한, Cross Linker 와 촉매재에 따라 경화 속도에 차이를 가지게 되어 형광체 분산에 영향을 준다.
충진재의 굴절률에 따라 광 추출 효율은 차이를 가지게 되며, Blue 광이 방출되는 부분의 Chip 최외각 매질의 굴절률과 Air로 방출되는 굴절률의 Gap을 최소로 해주기 위하여 굴절률이 다른 이종 이상의 Silicone 을 순차적으로 적층할 수 있다.
일반적으로 내열 안정성은 Methyl 계가 가장 안정하며, Phenly 계, Hybrid, Epoxy 순으로 온도 상승에 변화율이 적다. Silicone은 경도에 따라 Gel type, Elastomer type, Resin type 으로 구분할 수 있다.
광원에서 조사된 빛을 방사상으로 안내하기 위해 발광 소자에 렌즈를 더 포함 할 수 있으며, Lens는 기 성형된 Lens를 LED Chip 또는 발광소자 위에 Attach하는 방식과 유동성의 유기 용제를 LED Chip 또는 발광소자가 실장된 성형틀에 주입하여 고형화하는 방식등을 포함한다.
Lens Attach 방식은 Chip 상부의 충진재에 직접 부착하거나, 발광소자 외곽과 Lens 외곽만 접착하여 충진재와 공간을 두는 방식 등이 있다. 성형틀에 주입하는 방식으로는 Injection Molding, Transfer Molding, Compression Molding 등의 방식이 사용될 수 있다.
Lens의 형상 (오목, 볼록, 요철, 원뿔, 기하학 구조) 등에 따라 배광 특성이 변형되며, 효율 및 배광 특성의 요구에 맞게 변형이 가능하다.
상기 발광 소자는 다양한 구조의 LED 칩 또는 이러한 LED 칩을 포함한 다양한 형태의 LED 패키지가 사용될 수 있다. 이하, 본 조명장치들에 유익하게 채용될 수 있는 다양한 LED 칩 및 LED 패키지를 상세히 설명하기로 한다.
<LED 칩 - 제1 예>
도 32에는 상술된 모듈에 사용될 수 있는 LED 칩의 일 예를 나타내는 측단면도이다.
도 32에 도시된 바와 같이, LED 칩(1500)은 반도체 기판(1501) 상에 형성된 발광 적층체(S)를 포함한다. 상기 발광 적층체(S)는 제1 도전형 반도체층(1504), 활성층(1505) 및 제2 도전형 반도체층(1506)을 포함한다.
또한, 제2 도전형 반도체층(1506) 상에 형성된 오믹전극층(1508)을 포함하며, 제1 도전형 반도체층(1504) 및 오믹 콘택층(1508)의 상면에는 각각 제1 및 제2 전극(1509a, 1509b)이 형성된다.
본 명세서에서, '상부', '상면', '하부', '하면', '측면' 등의 용어는 도면을 기준으로 한 것이며, 실제로는 소자가 배치되는 방향에 따라 달라질 수 있을 것이다.
이하, LED 칩(1505)의 주요 구성요소에 대해서 보다 상세하게 설명하기로 한다.
상기 기판(1501)으로는 필요에 따라 절연성, 도전성 또는 반도체 기판이 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기 기판(1501)은 사파이어, SiC, Si, MgAl2O4, MgO, LiAlO2, LiGaO2, GaN일 수 있다. GaN 물질의 에피성장을 위해서는 동종 기판인 GaN 기판이 좋으나, GaN 기판은 그 제조상의 어려움으로 생산단가가 높은 문제가 있다.
이종 기판으로는 사파이어, 실리콘 카바이드(SiC) 기판 등이 주로 사용되고 있으며. 가격이 비싼 실리콘 카바이드 기판에 비해 사파이어 기판이 더 많이 활용되고 있다. 이종 기판을 사용할 때는 기판 물질과 박막 물질 사이의 격자상수의 차이로 인해 전위(dislocation) 등 결함이 증가한다. 또한, 기판 물질과 박막 물질 사이의 열팽창계수의 차이로 인해 온도 변화시 휨이 발생하고, 휨은 박막의 균열(crack)의 원인이 된다. 기판(1501)과 GaN계인 발광 적층체(S) 사이의 버퍼층(1502)을 이용해 이러한 문제를 감소시킬 수도 있다.
상기 기판(1501)은 LED 구조 성장 전 또는 후에 LED 칩의 광 또는 전기적 특성을 향상시키기 위해 칩 제조 과정에서 완전히 또는 부분적으로 제거되거나 패터닝하는 경우도 있다.
예를 들어, 사파이어 기판인 경우는 레이저를 기판을 통해 반도체층과의 계면에 조사하여 기판을 분리할 수 있으며, 실리콘이나 실리콘 카바이드 기판은 연마/에칭 등의 방법에 의해 제거할 수 있다.
또한, 상기 기판 제거 시에는 다른 지지 기판을 사용하는 경우가 있으며 지지기판은 원 성장 기판의 반대쪽에 LED 칩의 광효율을 향상시키게 위해서, 반사 금속을 사용하여 접합하거나 반사구조를 접합층의 중간에 삽입할 수 있다.
기판 패터닝은 기판의 주면(표면 또는 양쪽면) 또는 측면에 LED 구조 성장 전 또는 후에 요철 또는 경사면을 형성하여 광 추출 효율을 향상시킨다. 패턴의 크기는 5nm ~ 500㎛ 범위에서 선택될 수 있으며 규칙 또는 불규칙적인 패턴으로 광 추출 효율을 좋게 하기 위한 구조면 가능하다. 모양도 기둥, 산, 반구형, 다각형 등의 다양한 형태를 채용할 수 있다.
상기 사파이어 기판의 경우, 육각-롬보형(Hexa-Rhombo R3c) 대칭성을 갖는 결정체로서 c축 및 a측 방향의 격자상수가 각각 13.001 과 4.758 이며, C(0001)면, A(1120)면, R(1102)면 등을 갖는다. 이 경우, 상기 C면은 비교적 질화물 박막의 성장이 용이하며, 고온에서 안정하기 때문에 질화물 성장용 기판으로 주로 사용된다.
상기 기판의 다른 물질로는 Si 기판을 들 수 있으며, 대구경화에 보다 적합하고 상대적으로 가격이 낮아 양산성이 향상될 수 있다. (111)면을 기판 면으로 갖는 Si 기판이 GaN와의 격자상수의 차이가 17% 정도로 격자 정수의차이로 인한 결정 결함의 발생을 억제하는 기술이 필요하다. 또한, 실리콘과 GaN 간의 열팽창률의 차이는 약 56%정도로, 이 열팽창률 차이로 인해서 발생한 웨이퍼 휨을 억제하는 기술이 필요하다. 웨이퍼 휨으로 인해, GaN 박막의 균열을 가져올 수 있고, 공정 제어가 어려워 동일 웨이퍼 내에서 발광 파장의 산포가 커지는 등의 문제를 발생시킬 수 있다.
상기 실리콘(Si) 기판은 GaN계 반도체에서 발생하는 빛을 흡수하여 발광소자의 외부 양자 효율이 낮아지므로, 필요에 따라 상기 기판을 제거하고 반사층이 포함된 Si, Ge, SiAl, 세라믹, 또는 금속 기판 등의 지지기판을 추가로 형성하여 사용한다.
상기 Si 기판과 같이 이종 기판상에 GaN 박막을 성장시킬 때, 기판 물질과 박막 물질 사이의 격자 상수의 불일치로 인해 전위(dislocation) 밀도가 증가하고, 열팽창 계수 차이로 인해 균열(crack) 및 휨이 발생할 수 있다. 발광 적층체의 전위 및 균열을 방지하기 위한 목적으로 기판(1501)과 발광적층체(S) 사이에 버퍼층(1502)을 배치시킨다. 버퍼층은 활성층 성장시 기판의 휘는 정도를 조절해 웨이퍼의 파장 산포를 줄이는 기능도 한다.
상기 버퍼층(1502)은 AlxInyGa1-x-yN (0 x 1, 0 y 1), 특히 GaN, AlN, AlGaN, InGaN, 또는 InGaNAlN를 사용할 수 있으며, 필요에 따라 ZrB2, HfB2, ZrN, HfN, TiN 등의 물질도 사용할 수 있다. 또한, 복수의 층을 조합하거나, 조성을 점진적으로 변화시켜 사용할 수도 있다.
Si 기판은 GaN와 열팽창 계수 차이가 크기 때문에, , 실리콘 기판에 GaN계 박막 성장시, 고온에서 GaN 박막을 성장시킨 후, 상온으로 냉각시 기판과 박막 간의 열팽창 계수의 차이에 의해 GaN 박막에 인장응력이 가해져 균열이 발생하기 쉽다. 균열을 막기 위한 방법으로 성장 중에 박막에 압축 응력이 걸리도록 성장하는 방법을 이용해 인장응력을 보상한다.
실리콘(Si)은 GaN과의 격자 상수 차이로 인해, 결함 발생 가능성도 크다. Si 기판을 사용하는 경우는 결함 제어뿐만 아니라 휨을 억제하기 위한 응력 제어를 동시에 해줘야 하기 때문에 복합 구조의 버퍼층을 사용한다.
예를 들어, 먼저 기판(1501) 상에 AlN를 형성한다. Si와 Ga 반응을 막기 위해 Ga을 포함하지 않은 물질을 사용하는 것이 좋다. AlN 뿐만 아니라 SiC 등의 물질도 사용할 수 있다. Al 소스와 N 소스를 이용하여 400 ~ 1300 사이의 온도에서 성장시킨다. 필요에 따라, 복수의 AlN 층 사이에 GaN 중간에 응력을 제어하기 위한 AlGaN 중간층을 삽입할 수 있다.
상기 발광적층체(S)가 3족 질화물 반도체의 다층 구조를 구비하는 발광적층체(S)를 보다 자세히 설명하면, 제1 및 제2 도전형 반도체층(1504, 1506)은 각각 n형 및 p형 불순물이 도핑된 반도체로 이루어질 수 있으며, 다만, 이에 제한되는 것은 아니고 반대로 각각 p형 및 n형 반도체층이 될 수도 있을 것이다. 예를 들어,제1 및 제2 도전형 반도체층(1504, 1506)은 3족 질화물 반도체, 예컨대, AlxInyGa1-x-yN (0 x 1, 0 y 1, 0 x+y 1)의 조성을 갖는 물질로 이루어질 수 있다. 물론, 이에 한정되지 않으며, AlGaInP계열 반도체나 AlGaAs계열 반도체와 같은 물질도 이용될 수 있을 것이다.
한편, 제1 및 제2 도전형 반도체층(1504, 1506)은 단층 구조로 이루어질 수 있지만, 이와 달리, 필요에 따라 서로 다른 조성이나 두께 등을 갖는 다층 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 도전형 반도체층(1504, 1506)은 각각 전자 및 정공의 주입 효율을 개선할 수 있는 캐리어 주입층을 구비할 수 있으며, 또한, 다양한 형태의 초격자 구조를 구비할 수도 있다.
상기 제1 도전형 반도체층(1504)은 활성층(1505)과 인접한 부분에 전류 확산층(미도시)을 더 포함할 수 있다. 상기 전류확산층은 서로 다른 조성을 갖거나, 서로 다른 불순물 함량을 갖는 복수의 InxAlyGa(1-x-y)N층이 반복해서 적층되는 구조 또는 절연 물질 층이 부분적으로 형성될 수 있다.
상기 제2 도전형 반도체층(1506)은 활성층(1505)과 인접한 부분에 전자 차단층(미도시)을 더 포함할 수 있다. 상기 전자차단층은 복수의 서로 다른 조성의 InxAlyGa(1-x-y)N를 적층한 구조 또는 AlyGa(1-y)N로 구성된 1층 이상의 층을 가질 수 있으며, 활성층(1505)보다 밴드갭이 커서 제2 도전형(p형) 반도체층(1506)으로 전자가 넘어가는 것을 방지한다.
상기 발광 적층체(S)는 MOCVD 장치를 사용하며, 제조방법으로는 기판(1501)을 설치한 반응 용기 내에 반응 가스로 유기 금속 화합물 가스(예, 트리메틸 갈륨 (TMG), 트리메틸 알루미늄(TMA) 등)와 질소 함유 가스(암모니아(NH3) 등)를 공급하고, 기판의 온도를 900 1100 의 고온으로 유지하고, 기판상에 질화 갈륨계 화합물 반도체를 성장하면서, 필요에 따라 불순물 가스를 공급해, 질화 갈륨계 화합물 반도체를 언도프, n형, 또는 p형으로 적층한다. n형 불순물로는 Si이 잘 알려져 있고, p 형 불순물으로서는 Zn, Cd, Be, Mg, Ca, Ba 등이 있으며, 주로 Mg, Zn가 사용될 수 있다.
또한, 제1 및 제2 도전형 반도체층(1504, 1506) 사이에 배치된 활성층(1505)은 양자우물층과 양자장벽층이 서로 교대로 적층된 다중 양자우물(MQW) 구조, 예컨대, 질화물 반도체일 경우, GaN/InGaN 구조가 사용될 수 있으며, 다만, 단일 양자우물(SQW) 구조를 사용할 수도 있을 것이다.
상기 오믹 콘택층(1508)은 불순물 농도를 상대적으로 높게 해서 오믹 컨택 저항을 낮추어 소자의 동작 전압을 낮추고 소자 특성을 향상 시킬 수 있다. 상기 오믹 컨택층(1508)은 GaN, InGaN, ZnO, 또는 그래핀층으로 구성 될 수 있다.
제1 또는 제2 전극(1509a, 1509b)으로는 Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au 등의 물질을 포함할 수 있으며, Ni/Ag, Zn/Ag, Ni/Al, Zn/Al, Pd/Ag, Pd/Al, Ir/Ag. Ir/Au, Pt/Ag, Pt/Al, Ni/Ag/Pt 등과 같이 2층 이상의 구조로 채용될 수 있다.
도 32에 도시된 LED 칩은 하나의 예로 제1 및 제2 전극이 광추출면과 동일한 면을 향하고 있는 구조이나 광추출면과 반대 방향으로되는 플립칩 구조, 제1 전극 및 제2 전극을 상호 반대되는 면에 형성된 수직구조, 전류 분산의 효율 및 방열 효율을 높이기 위한 구조로 칩에 여러 개의 비아를 형성하여 전극구조를 채용한 수직수평 구조등 다양한 구조로 구현될 수 있다.
<LED 칩 - 제2 예>
조명용으로 고출력을 위한 대면적발광소자 칩을 제조하는 경우, 전류 분산의 효율 및 방열 효율을 높이기 위한 구조로 도 33에 도시된 LED 칩이 있을 수 있다.
도 33에 도시된 바와 같이, LED 칩(1600)은 순차적으로 적층된 제1 도전형 반도체층(1604), 활성층(1605), 제2 도전형 반도체층(1606), 제2 전극층(1607), 절연층(1602), 제1 전극층(1608) 및 기판(1601)을 포함한다. 이 때 제1 전극층(1608)은 제1 도전형 반도체층(1604)에 전기적으로 접속하기 위하여 제2 도전형 반도체층(1606) 및 활성층(1605)과는 전기적으로 절연되어 제1 전극층(1608)의 일면으로부터 제1 도전형 반도체층(1604)의 적어도 일부 영역까지 연장된 하나 이상의 콘택 홀(H)을 포함한다. 상기 제1 전극층(1608)은 본 실시예에서 필수적인 구성요소는 아니다.
상기 콘택홀(H)은 제1 전극층(1608)의 계면에서부터 제2 전극층(1607), 제2 도전형 반도체층(1606) 및 활성층(1605)을 통과하여 제1 도전형 반도체층(1604) 내부까지 연장된다. 적어도 활성층(1605) 및 제1 도전형 반도체층(1604)의 계면까지는 연장되고, 바람직하게는 제1 도전형 반도체층(1604)의 일부까지 연장된다. 다만, 콘택홀(H)은 제1 도전형 반도체층(1604)의 전기적 연결 및 전류분산을 위한 것이므로 제1 도전형 반도체층(1604)과 접촉하면 목적을 달성하므로 제1 도전형 반도체층(1604)의 외부표면까지 연장될 필요는 없다.
제2 도전형 반도체층(1606) 상에 형성된 제2 전극층(1607)은, 광 반사 기능과 제2 도전형 반도체층(1606)과 오믹 컨택 기능을 고려하여 Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au 등의 물질 중에서 선택하여 사용 할 수 있으며, 스퍼터링이나 증착 등의 공정을 이용할 수 있다.
상기 콘택홀(H)은 상기 제1 도전형 반도체층(1604)에 연결되도록 제2 전극층(1607), 제2 도전형 반도체층(1606) 및 활성층(1605)을 관통하는 형상을 갖는다. 이러한 콘택홀(H)은 식각 공정, 예컨대, ICP-RIE 등을 이용하여 실행될 수 있다.
상기 콘택홀(H)의 측벽과 상기 제2 도전형 반도체층(1606) 표면을 덮도록 절연체(1602)를 형성한다. 이 경우, 상기 콘택홀(H)의 저면에 해당하는 제1 도전형 반도체층(1604)은 적어도 일부가 노출될 수 있다.상기 절연체(1602)는 SiO2, SiOxNy, SixNy과 같은 절연 물질을 증착시켜 형성될 수 있다.
상기 콘택홀(H) 내부에는 도전 물질을 충전되어 형성된 도전성 비아를 포함한 제2 전극층(1608)이 형성된다. 이어 제2 전극층(1608) 상에 기판(1601)을 형성한다. 이러한 구조에서, 기판(1601)은 제1 도전형 반도체층(1604)과 접속되는 도전성 비아에 의해 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 기판(1601)은 이에 한정되지는 않으나 Au, Ni, Al, Cu, W, Si, Se, GaAs, SiAl, Ge, SiC, AlN, Al2O3, GaN, AlGaN 중 어느 하나를 포함하는 물질로 이루어질 수 있으며, 도금, 스퍼터링, 증착 또는 접착 등의 공정으로 형성될 수 있다.
상기 콘택홀(H)은 접촉 저항이 낮아지도록 개수, 형상, 피치, 제1 및 제2 도전형 반도체층(1604, 1606)과의 접촉 면적 등이 적절히 조절될 수 있으며, 행과 열을 따라 다양한 형태로 배열됨으로써 전류 흐름이 개선될 수 있다. 이 경우, 도전성 비아(31)는 절연부(50)에 의하여 둘러싸여 활성층(22) 및 제2 도전형 반도체층(23)과 전기적으로 분리될 수 있다.
<LED 칩- 제3 예>
LED 조명 장치는 방열 특성이 개선된 특징을 제공하고 있으나, 전체적인 방열 성능 측면에서 볼 때에, 모듈에 채용되는 LED 칩 자체를 발열량이 적은 LED 칩으로 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 요건을 만족하는 LED칩으로서, 나노 구조체를 포함한 LED 칩(이하, "나노 LED 칩"이라 함)이 사용될 수 있다.
이러한 나노 LED 칩으로 최근에 개발된 코어(core)/셀(shell)형 나노 LED 칩이 있으며, 특히, 결합 밀도가 작아서 상대적으로 열 발생이 작을 뿐만 아니라, 나노 구조체를 활용하여 발광면적을 늘려 발광 효율을 높일 수 있으며, 비극성 활성층을 얻을 수 있어 분극에 의한 효율저하를 방지할 수 있으므로, 드랍(droop)특성을 개선할 수 있다.
도 34에는 상술된 조명장치에 채용될 수 있는 LED 칩의 또 다른 예로서 나노 LED 칩이 예시되어 있다.
도 34에 도시된 바와 같이, 나노 LED칩(1700)은 기판(1701) 상에 형성된 다수의 나노 발광 구조체(N)를 포함한다. 본 예에서 나노 발광 구조체(N)는 코어-셀(core-shell) 구조로서 로드구조로 예시되어 있으나, 이에 한정되지 않고 피라미드 구조와 같은 다른 구조를 가질 수 있다.
상기 나노 LED 칩(1700)은 기판(1701) 상에 형성된 베이스층(1702)을 포함한다. 상기 베이스층(1702)은 나노 발광 구조체(N)의 성장면을 제공하는 층으로서 상기 제1 도전형 반도체일 수 있다. 상기 베이스층(1702) 상에는 나노 발광 구조체(N)(특히, 코어) 성장을 위한 오픈영역을 갖는 마스크층(1703)이 형성될 수 있다. 상기 마스크층(1703)은 SiO2 또는 SiNx와 같은 유전체 물질일 수 있다.
상기 나노 발광 구조체(N)는 오픈영역을 갖는 마스크층(1703)을 이용하여 제1 도전형 반도체를 선택 성장시킴으로써 제1 도전형 나노 코어(1704)를 형성하고, 상기 나노 코어(1704)의 표면에 쉘층으로서 활성층(1705) 및 제2 도전형 반도체층(1706)을 형성한다. 이로써, 나노 발광 구조체(N)는 제1 도전형 반도체가 나노 코어가 되고, 나노 코어를 감싸는 활성층(1705) 및 제2 도전형 반도체층(1706)이 쉘층이 되는 코어-쉘(core-shell) 구조를 가질 수 있다.
본 예에 따른 나노 LED 칩(1700)은 나노발광 구조체(N) 사이에 채워진 충전물질(1707)을 포함한다. 상기 충전물질(1707)은 나노 발광 구조체(N)를 구조적으로 안정화시킬 수 있다. 상기 충전물질(1707)은 이에 한정되지는 않으나, SiO2와 같은 투명한 물질로 형성될 수 있다. 상기 나노 발광 구조체(N) 상에는 제2 도전형 반도체층(1706)에 접속되도록 오믹콘택층(1708)이 형성될 수 있다. 상기 나노 LED 칩(1700)은 제1 도전형 반도체로 이루어진 상기 베이스층(1702)과 상기 오믹콘택층(1708)에 각각 접속된 제1 및 제2 전극(1709a,1709b)을 포함한다.
나노 발광 구조체(N)의 직경 또는 성분 또는 도핑 농도를 달리 하여 단일한 소자에서 2 이상의 다른 파장의 광을 방출할 수 있다. 다른 파장의 광을 적절히 조절하여 단일 소자에서 형광체를 사용하지 않고도 백색광을 구현할 수 있으며, 이러한 소자와 함께 다른 LED 칩을 결합하거나 또는 형광체와 같은 파장변환 물질을 결합하여 원하는 다양한 색깔의 광 또는 색온도가 다른 백색광을 구현할 수 있다.
<LED 칩 - 제4 예>
도 35에는 상술된 모듈에 채용될 수 있는 광원으로서, 실장 기판(1820) 상에 실장된 LED 칩(1810)을 갖는 반도체 발광소자(1800)가 도시되어 있다.
도 35에 도시된 반도체 발광 소자(1800)는 실장 기판(1820)과 실장 기판(1820)에 탑재된 LED 칩(1810)을 포함한다. 상기 LED 칩(1810)은 앞서 설명된 예와 다른 LED 칩으로 제시되어 있다.
상기 LED 칩(1810)은 기판(1801)의 일면 상에 배치된 발광 적층체(S)와, 상기 발광 적층체(S)를 기준으로 상기 기판(1801) 반대 측에 배치된 제1 및 제2 전극 (1808a,1808b)을 포함한다. 또한, 상기 LED 칩(1810)은 상기 제1 및 제2 전극(1808a,1808b)을 덮도록 형성되는 절연부(1803)를 포함한다.
상기 제1 및 제2 전극(1808a, 1808b)은 제1 및 제2 전기연결부(1809a,1809b)에 의해 제1 및 제2 전극 패드(1819a,1819b)를 포함할 수 있다.
상기 발광 적층체(S)는 기판(1801) 상에 순차적으로 배치되는 제1 도전형 반도체층(1804), 활성층(1805) 및 제2 도전형 반도체층(1806)을 포함할 수 있다. 상기 제1 전극(1808a)은 상기 제2 도전형 반도체층(1806) 및 활성층(1805)을 관통하여 상기 제1 도전형 반도체층(1804)과 접속된 도전성 비아로 제공될 수 있다. 상기 제2 전극(1808b)은 제2 도전형 반도체층(1806)과 접속될 수 있다.
상기 절연부(1803)는 상기 제1 및 제2 전극(1808a,1808b)의 적어도 일부를 노출시키도록 오픈 영역을 구비하며, 상기 제1 및 제2 전극 패드(1819a,1819b)는 상기 제1 및 제2 전극(1808a,1808b)과 접속될 수 있다.
상기 제1 및 제2 전극(1809a,1809b)은 각각 제1 및 제2 도전형 반도체층(1804,1806)과 오믹 특성을 갖는 도전성 물질이 1층 또는 다층 구조로 이루어질 수 있으며, 예컨대, Ag, Al, Ni, Cr, 투명 도전성 산화물(TCO) 등의 물질 중 하나 이상을 증착하거나 스퍼터링하는 등의 공정으로 형성될 수 있다. 제1 및 제2 전극(1809a,1809b)은 서로 동일한 방향으로 배치될 수 있으며, 후술할 바와 같이, 리드 프레임 등에 소위, 플립 칩(flip-chip) 형태로 실장될 수 있다. 이 경우, 제1 및 제2 전극(1809a,1809b)은 서로 동일한 방향을 향하도록 배치될 수 있다.
특히, 상기 제1 전극(1808a)은 상기 제2 도전형 반도체층(1804) 및 활성층(1805)을 관통하여 상기 발광 적층체(S) 내부에서 상기 제1 도전형 반도체층(1804)에 연결된 도전성 비아를 갖는 제1 전극(1808a)에 의해 제1 전기연결부(1809a)가 형성될 수 있다.
도전성 비아와 상기 제1 전기 연결부(1809a)는 접촉 저항이 낮아지도록 개수, 형상, 피치, 제1 도전형 반도체층(1804)과의 접촉 면적 등이 적절히 조절될 수 있으며, 상기 도전성 비아와 상기 제1 전기 연결부(1809a)는 행과 열을 이루어 배열됨으로써 전류 흐름이 개선될 수 있다.
다른 한편의 전극구조는, 상기 제2 도전형 반도체층(1806) 상에 직접 형성되는 제2 전극(1808b)과 그 상부에 형성되는 제2 전기연결부(1809b)를 포함할 수 있다. 상기 제2 전극(1808b)은 상기 제2 도전형 반도체층(23)과의 전기적 오믹을 형성하는 기능 외에 광 반사 물질로 이루어짐으로써 도 35에 도시된 바와 같이, LED 칩(1810)을 플립칩 구조로 실장된 상태에서, 활성층(1805)에서 방출된 빛을 기판(1801) 방향으로 효과적으로 방출시킬 수 있다. 물론, 주된 광방출 방향에 따라, 상기 제2 전극(41)은 투명 전도성 산화물과 같은 광투과성 도전 물질로 이루어질 수도 있다.
상기 설명된 2개의 전극구조는 절연부(1803)에 의하여 서로 전기적으로 분리될 수 있다. 절연부(18030)는 전기적으로 절연 특성을 갖는 물질이면 어느 것이나 사용할 수 있으며, 전기 절연성을 갖는 물체라면 어느 것이나 채용 가능하지만, 광흡수율이 낮은 물질을 사용하는 것이 바람직하다. 예를 덜어, SiO2, SiOxNy, SixNy 등의 실리콘 산화물, 실리콘 질화물을 이용할 수 있을 것이다. 필요에 따라, 광투과성 물질 내에 광 반사성 필러를 분산시켜 광반사 구조를 형성할 수 있다.
상기 제1 및 제2 전극패드(1819a, 1819b)는 각각 제1 및 제2 전기연결부(1809a,1809b)와 접속되어 LED 칩(1810)의 외부 단자로 기능할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 및 제2 전극 패드(1819a, 1819b)는 Au, Ag, Al, Ti, W, Cu, Sn, Ni, Pt, Cr, NiSn, TiW, AuSn 또는 이들의 공융 금속일 수 있다. 이 경우에, 실장 기판(1820)에 실장시 공융 금속을 이용하여 접합될 수 있으므로, 플립 칩 본딩 시 일반적으로 요구되는 별도의 솔더 범프를 사용하지 않을 수 있다. 솔더 범프를 이용하는 경우에 비하여 공융 금속을 이용한 실장 방식에서 방열 효과가 더욱 우수한 장점이 있다. 이 경우, 우수한 방열 효과를 얻기 위하여 제1 및 제2 전극 패드(1819a, 1819b)는 넓은 면적을 차지하도록 형성될 수 있다.
상기 기판(1801) 및 상기 발광 적층체(S)는 반대되는 설명이 없는 한, 도 57을 참조하여 설명된 내용을 참조하여 이해될 수 있다. 또한, 구체적으로 도시하지는 않았으나, 상기 발광구조물(S)과 기판(1801) 사이에는 버퍼층(미도시)이 형성될 수 있으며, 버퍼층은 질화물 등으로 이루어진 언도프 반도체층으로 채용되어, 그 위에 성장되는 발광구조물의 격자 결함을 완화할 수 있다.
상기 기판(1801)은 서로 대향하는 제1및 제2 주면을 가질 수 있으며, 상기 제1 및 제2 주면 중 적어도 하나에는 요철 구조가 형성될 수 있다. 상기 기판(1801)의 일면에 형성된 요철 구조는 상기 기판(1801)의 일부가 식각되어 상기 기판과 동일한 물질로 이루어질 수 있으며, 상기 기판(1801)과 다른 이종 물질로 구성될 수도 있다.
본 예와 같이, 상기 기판(1801)과 상기 제1 도전형 반도체층(1804)의 계면에 요철 구조를 형성함으로써, 상기 활성층(1805)으로부터 방출된 광의 경로가 다양해 질 수 있으므로, 빛이 반도체층 내부에서 흡수되는 비율이 감소하고 광 산란 비율이 증가하여 광 추출 효율이 증대될 수 있다.
구체적으로, 상기 요철 구조는 규칙 또는 불규칙적인 형상을 갖도록 형성될 수 있다. 상기 요철을 이루는 이종 물질은 투명 전도체나 투명 절연체 또는 반사성이 우수한 물질을 사용할 수 있으며, 투명 절연체로는 SiO2, SiNx, Al2O3, HfO, TiO2 또는 ZrO와 같은 물질을, 투명 전도체는 ZnO나 첨가물(Mg, Ag, Zn, Sc, Hf, Zr, Te, Se, Ta, W, Nb, Cu, Si, Ni, Co, Mo, Cr, Sn)이 함유된 인듐 산화물(Indum Oxide) 등과 같은 투명 전도성 산화물(TCO)을, 반사성 물질로는 Ag, Al, 또는 굴절율이 서로 다른 다층막의 DBR을 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 기판(1801)은 상기 제1 도전형 반도체층(1804)으로부터 제거 될 수 있다. 기판 제거에는 레이저를 이용한 LLO (Laser Lift Off) 공정 또는 식각, 연마 공정을 사용 할 수 있다. 또한 기판이 제거후 제1 도전형 반도체층의 표면에 요철을 형성 할 수 있다.
도 35에 도시된 바와 같이, 상기 LED칩(1810)은 실장 기판(1820)에 탑재되어 있다. 상기 실장 기판(1820)은 기판 본체(1811) 상면 및 하면에 각각 상부 및 하부 전극층(1812b,1812a)이 형성되고, 상기 상부 및 하부 전극층(1812b,1812a)을 연결하도록 상기 기판 본체(1811)를 관통하는 비아(1813)를 포함한다. 상기 기판 본체(1811)는 수지 또는 세라믹 또는 금속일 수 있으며, 상기 상부 또는 하부 전극층(1812b,1812a)은 Au, Cu, Ag, Al와 같은 금속층일 수 있다.
물론, 상술된 LED 칩(1810)이 탑재되는 기판은 도 35에 도시된 실장 기판(1820)의 형태에 한정되지 않으며, LED 칩(1801)을 구동하기 위한 배선 구조가 형성된 기판이라면 어느 것이나 적용 가능하다. 예를 들어, 한 쌍의 리드 프레임을 갖는 패키지 본체에 LED 칩이 실장된 패키지 구조로도 제공될 수 있다.
<LED 칩의 기타 예>
상술된 LED 칩 외에도 다양한 구조의 LED 칩이 사용될 수 있다. 예를 들어, LED 칩의 금속-유전체 경계에 표면 플라즈몬 폴라리톤(surface-plasmon polaritons: SPP)을 형성시켜 양자우물 엑시톤과 상호작용 시킴으로써 광추출효율을 크게 개선된 LED 칩도 유용하게 사용될 수 있다.
<LED 패키지>
다양한 형태의 LED 칩이 베어 칩으로 회로기판에 실장되어 상술된 조명장치에 사용될 수 있으나, 이와 달리, 한 쌍의 전극구조를 갖는 패키지 본체에 실장된 다양한 형태의 패키지 구조로 사용될 수 있다.
이러한 LED 칩을 구비한 패키지(이하, LED 패키지)는 외부 회로와 연결을 용이한 외부단자구조를 제공할 뿐만 아니라, LED 칩의 방열 특성을 개선하는 방열구조 및 광특성을 향상시키기 위한 다양한 광학적 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 다양한광학적 구조로서, LED 칩으로부터 방출된 광을 다른 파장의 광을 변환하는 파장변환부 또는 배광특성을 개선하기 위한 렌즈구조가 있을 수 있다.
<LED 패키지의 예 - 칩 스케일 패키지(CSP)>
상술된 조명장치에 채용될 수 있는 LED 패키지의 일 예로서, 칩 스케일 패키지(chip scale package: CSP) 구조를 갖는 LED 칩 패키지가 사용될 수 있다.
상기 칩 스케일 패키지는 상기 LED 칩 패키지의 사이즈를 줄이고 제조 공정을 단순화하여 대량 생산에 적합하며, LED 칩과 함께, 형광체와 같은 파장변환물질과 렌즈와 같은 광학 구조를 일체형으로 제조할 수 있으므로, 특히 조명 장치에 적합하게 사용될 수 있다.
도 36에는 이러한 칩 스케일 패키지의 일 예로서, 주된 광추출면과 반대 방향인 LED(1910)의 하면을 통해 전극이 형성되며 형광체층(1907) 및 렌즈(1920)가 일체로 형성된 패키지 구조이다.
도 36에 도시된 칩 스케일 패키지(1900)는 기판(1911)에 배치된 발광 적층체(S), 제1 및 제2 단자부(Ta,Tb), 형광체층(1907) 및 렌즈(1920)를 포함한다.
상기 발광 적층체(S)는 제1 및 제2 도전형 반도체층(1904, 1906)과 그 사이에 배치된 활성층(1905)을 구비하는 적층 구조이다. 본 실시 형태의 경우, 제1 및 제2 도전형 반도체층(1904, 1906)은 각각 p형 및 n형 반도체층이 될 수 있으며, 또한, 질화물 반도체, 예컨대, AlxInyGa(1-x-y)N (0 x 1, 0 y 1, 0 x+y 1)로 이루어질 수 있다. 다만, 질화물 반도체 외에도 GaAs계 반도체나 GaP계 반도체도 사용될 수 있을 것이다.
상기 제1 및 제2 도전형 반도체층(1904, 1906) 사이에 형성되는 활성층(1905)은 전자와 정공의 재결합에 의해 소정의 에너지를 갖는 광을 방출하며, 양자우물층과 양자장벽층이 서로 교대로 적층된 다중 양자우물(MQW) 구조로 이루어질 수 있다. 다중 양자우물 구조의 경우, 예컨대, InGaN/GaN, AlGaN/GaN 구조가 사용될 수 있다.
한편, 제1 및 제2 도전형 반도체층(1904, 1906)과 활성층(1905)은 당 기술 분야에서 공지된 MOCVD, MBE, HVPE 등과 같은 반도체층 성장 공정을 이용하여 형성될 수 있을 것이다.
도 36에 도시된 LED(1910)은 성장 기판이 제거된 상태이며, 성장 기판이 제거된 면에는 요철(P)이 형성될 수 있다. 또한, 요철이 형성된 면에 광변환층으로서 형광체층(1907)이 적용된다.
상기 LED(1910)은 도 36에 도시된 LED 칩과 유사하게 상기 제1 및 제2 도전형반도체층(1904,1906)에 각각 접속된 제1 및 제2 전극(1909a,1909b)을 갖는다. 상기 제1 전극(1909a)은 상기 제2 도전형 반도체층(1906) 및 활성층(1905)을 관통하여 제2 도전형 반도체층(1904)에 접속된 도전성 비아(1908)를 구비한다. 상기 도전성 비아(1908)는 활성층(1905) 및 제2 도전형 반도체층(1906) 사이에는 절연층(1903)이 형성되어 단락을 방지할 수 있다.
상기 도전성 비아(1906)는 1개로 예시되어 있으나, 전류 분산에 유리하도록 상기 도전성 비아(1906)는 2개 이상 구비하고, 다양한 형태로 배열될 수 있다.
본 예에 채용된 실장 기판(1911)은 실리콘 기판과 같은 반도체 공정이 용이하게 적용될 수 있는 지지 기판으로 예시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 실장 기판(1911)과 상기 LED(1910)은 본딩층(1902,1912)에 의해 접합될 수 있다. 상기 본딩층(1902,1912)은 전기 절연성 물질 또는 전기 전도성 물질로 이루어지며, 예를 들어 전기 절연성 물질의 경우, SiO2, SiN등과 같은 산화물, 실리콘 수지나 에폭시 수지 등과 같은 수지류의 물질, 전기 전도성 물질로는 Ag, Al, Ti, W, Cu, Sn, Ni, Pt, Cr, NiSn, TiW, AuSn 또는 이들의 공융 금속을 들 수 있다. 본 공정은 LED(1910)와 기판(1911)의 각 접합면에 제1 및 제2 본딩층(1902,1912)을 적용한 후에 접합시키는 방식으로 구현될 수 있다.
상기 실장 기판(1911)에는 접합된 LED(1910)의 제1 및 제2 전극(1909a,1909b)에 연결되도록 상기 실장 기판(1911)의 하면으로부터 비아가 형성된다. 상기 비아의 측면 및 상기 실장 기판(1911)의 하면에 절연체(1913)가 형성될 수 있다. 상기 실장 기판(1911)이 실리콘 기판일 경우에 상기 절연체(1913)는 열 산화공정을 통해서 실리콘 산화막으로 제공될 수 있다. 상기 비아에 도전성 물질을 충전함으로써 상기 제1 및 제2 전극(1909a,1909b)에 연결되도록 제1 및 제2 단자(Ta,Tb)를 형성한다. 상기 제1 및 제2 단자(Ta,Tb)는 시드층(1918a,1918b)과 상기 시드층(1918a,1918b)을 이용하여 도금공정으로 형성된 도금 충전부(1919a,1919b)일 수 있다.
본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 사상을 해치지 않는 범위 내에서 당업자에 의한 변형이 가능함은 물론이다.
따라서, 본 발명에서 권리를 청구하는 범위는 상세한 설명의 범위 내로 정해지는 것이 아니라 후술되는 청구범위와 이의 기술적 사상에 의해 한정될 것이다.
100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900: 발광 소자 패키지 모듈
10: 발광 소자 21: 제 1 회로 기판
22: 제 2 회로 기판 22-1: 좌측 제 2 회로 기판
22-2: 우측 제 2 회로 기판 30, 70: 연결 부재
H1: 제 1 높이 H2: 제 2 높이
221: 제 1 층부 222: 제 2 층부
223, 223-1, 223-2, 223-3: 경사부
31, 33: 억지 물림 돌기부 32, 34: 억지 물림 홈부
51, 56: 제 1 배선층 52, 57: 제 1 연결 단자
53, 58: 제 2 연결 단자 54, 59: 제 2 배선층
C: 외부 전원 커넥터 55: 외부 연결 단자
33a: 보조 억지 물림홈 34a:보조 억지 물림돌기
35: 관통홀부 36: 관통돌기부
37: 연결핀 38: 힌지축
K: 각도 39: 나사
40: 볼트 P: 프레스
41: 리벳 42: 연결띠
43: 접착제 44: 용접제
45: 스냅버튼 46: 벨크로테잎
47: 자석 W: 와이어
60: 방열 부재 80: 탄성 부재
90: 투명 커버 91: 프레임
1000: 자동차 전등
10: 발광 소자 21: 제 1 회로 기판
22: 제 2 회로 기판 22-1: 좌측 제 2 회로 기판
22-2: 우측 제 2 회로 기판 30, 70: 연결 부재
H1: 제 1 높이 H2: 제 2 높이
221: 제 1 층부 222: 제 2 층부
223, 223-1, 223-2, 223-3: 경사부
31, 33: 억지 물림 돌기부 32, 34: 억지 물림 홈부
51, 56: 제 1 배선층 52, 57: 제 1 연결 단자
53, 58: 제 2 연결 단자 54, 59: 제 2 배선층
C: 외부 전원 커넥터 55: 외부 연결 단자
33a: 보조 억지 물림홈 34a:보조 억지 물림돌기
35: 관통홀부 36: 관통돌기부
37: 연결핀 38: 힌지축
K: 각도 39: 나사
40: 볼트 P: 프레스
41: 리벳 42: 연결띠
43: 접착제 44: 용접제
45: 스냅버튼 46: 벨크로테잎
47: 자석 W: 와이어
60: 방열 부재 80: 탄성 부재
90: 투명 커버 91: 프레임
1000: 자동차 전등
Claims (10)
- 발광 소자;
상기 발광 소자를 수용하고, 상기 발광 소자와 전기적으로 연결되는 제 1 회로 기판; 및
연결 부재를 이용하여 상기 제 1 회로 기판과 조립되고, 상기 제 1 회로 기판과 전기적으로 연결되는 제 2 회로 기판;
을 포함하는 발광 소자 패키지 모듈. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 회로 기판은, 사각형상의 판재이고, 제 2 회로 기판은, 상기 제 1 회로 기판의 좌측에 조립되는 좌측 제 2 회로 기판 및 상기 제 1 회로 기판의 우측에 조립되는 우측 제 2 회로 기판을 포함하는 것인 발광 소자 패키지 모듈. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 2 회로 기판은,
제 1 높이를 갖는 제 1 층부; 및 상기 제 1 층부와 연결되고, 제 2 높이를 갖는 제 2 층부;를 포함하는 다단형 판재인 것인 발광 소자 패키지 모듈. - 제 3 항에 있어서,
상기 제 2 회로 기판은,
상기 제 1 층부와 상기 제 2 층부 사이에 경사지게 형성되는 경사부;를 더 포함하는 다단형 판재인 것인 발광 소자 패키지 모듈. - 제 1 항에 있어서,
상기 연결 부재는,
상기 제 1 회로 기판에 형성되는 억지 물림 돌기부; 및
상기 제 2 회로 기판에 형성되고, 상기 억지 물림 돌기부와 맞물리는 억지 물림 홈부;
를 포함하는 발광 소자 패키지 모듈. - 제 5 항에 있어서,
상기 억지 물림 돌기부는, 적어도 하나의 사각 돌기부이고, 상기 억지 물림 홈부는, 이와 대응되는 적어도 하나의 사각 홈부인 것인 발광 소자 패키지 모듈. - 제 1 항에 있어서,
상기 연결 부재는,
상기 제 1 회로 기판에 형성되는 관통홀부; 및
상기 제 2 회로 기판에 형성되고, 상기 관통홀부에 삽입되는 관통돌기부;
를 포함하는 발광 소자 패키지 모듈. - 제 1 항에 있어서,
상기 연결 부재는,
적어도 연결핀, 힌지축, 나사, 볼트, 리벳, 연결띠, 접착제, 용접제, 스냅버튼, 벨크로테잎, 자석 및 이들의 조합들 중 어느 하나 이상을 선택하여 이루어지는 것인 발광 소자 패키지 모듈. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 회로 기판은, 상기 발광 소자와 전기적으로 연결되는 제 1 배선층 및 상기 제 1 배선층의 단부에 형성되는 제 1 연결 단자가 설치되고,
상기 제 2 회로 기판은, 상기 제 1 연결 단자와 전기적으로 연결되는 제 2 연결 단자와, 상기 제 2 연결 단자와 전기적으로 연결되는 제 2 배선층 및 상기 제 2 배선층의 단부에 형성되고 외부 전원과 연결되는 외부 연결 단자가 설치되고,
상기 제 1 연결 단자 및 제 2 연결 단자는 상기 제 1 회로 기판과 상기 제 2 회로 기판의 조립시 서로 접촉되는 접촉면에 형성되는 접촉식 단자인 것인 발광 소자 패키지 모듈. - 제 1 항에 있어서,
상기 발광 소자에 열적으로 접촉되고, 상기 발광 소자에서 발생된 열을 외부로 방출하는 방열 부재;
를 더 포함하는 발광 소자 패키지 모듈.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| WITN | Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid |