KR20150056082A - 광원 제조 방법 - Google Patents

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KR20150056082A
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슈테판 그뢰취
프랑크 진거
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오스람 옵토 세미컨덕터스 게엠베하
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Abstract

본 발명은 광원을 제조하기 위한 방법에 관한 것이며, 본원의 방법에 따라서 위치설정 장치(3)는 연결 캐리어(2)의 상면 상의 공차 영역(4)의 내부에서 연결 캐리어(2) 상에 광전자 반도체 부품(1)을 기계적으로 고정하고 전기 연결하는 동안 광전자 반도체 부품(1)을 파지한다.

Description

광원 제조 방법{METHOD FOR PRODUCING AN ILLUMINANT}
본 발명은 광원을 제조하기 위한 방법에 관한 것이다.
해결할 과제는, 광원의 발광 표면이 특히 정확하게 광원의 내에 위치설정될 수 있는, 광원을 제조하기 위한 방법을 명시하는 것에 있다.
광원은 예컨대 자동차 헤드램프 또는 광학 프로젝션 장치에서의 이용을 위해 적합한 광원이며, 다시 말하면 광원은, 언급한 부품들에서 이용되는 것과 같은 광학 촬상 시스템과 함께 이용하기 위해 특히 적합하다.
본원의 방법의 하나 이상의 실시예에 따라서, 본원의 방법의 경우, 맨 먼저 광전자 반도체 부품이 제공된다. 광전자 반도체 부품은 예컨대 발광다이오드이다.
이 경우, 광전자 반도체 부품은 하나 이상의 발광다이오드 칩, 특히 바람직하게는 복수의 발광다이오드 칩을 포함한다. 예컨대 광전자 반도체 부품은 광전자 부품 내에서 상호 간에 직렬 또는 병렬로 전기 연결되는 2개 이상의 발광다이오드 칩을 포함한다. 발광다이오드 칩은 예컨대 미국 공보 US 2010/0171135에서 기술되는 것과 같은 발광다이오드 칩이다. 상기 미국 공보의 공개 내용은 명확히 재귀적 관계를 통해 본원에 의해 함께 수용된다.
예컨대 발광다이오드 칩들은 본드 패드와 같은 전기 접촉점들이 없는 발광 전면부(light-emitting front side)를 각각 포함한다. 이런 방식으로, 전기 접촉점들을 통해 동작 중에 발광다이오드 칩들의 활성 구역으로부터 방출되는 전자기 방사선 중 일부분을 차광하고 그리고/또는 흡수하는 위험은 감소된다. 상기 접촉점의 제조와 관련한 복잡한 방법 단계들, 예컨대 발광다이오드 칩들의 전면 측 표면의 광택 공정, 및/또는 두꺼운 두께를 보유하지만 작은 측면 치수를 보유하는, 전류 확산용 금속 바들(metal bar)의 제조 공정, 및/또는 전기 접촉점의 하부에서 발광다이오드 칩들의 영역들 내로 전류 주입을 제한하거나 방지하는 조치들, 예컨대 접촉점의 하부에 전기 절연층, 쇼트키 배리어(Schottky barrier) 및/또는 이온 주입 영역의 형성 공정은 예컨대 바람직하게 배제될 수 있다. 모든 발광다이오드 칩의 발광 전면부들 전체는 광원의 발광 표면을 형성한다.
광전자 반도체 부품은 바람직하게는 하우징 본체를 포함하고, 이 하우징 본체 상에, 또는 그 내에 하나 이상의 발광다이오드 칩이 배치된다. 예컨대 하우징 본체는 평면 플레이트의 형태로 형성될 수 있고, 하우징 본체의 상면 상에 하나 이상의 발광다이오드 칩이 배치된다. 또한, 하우징 본체는, 그 내부에 하나 이상의 발광다이오드 칩이 배치되는 하나 이상의 캐비티를 포함할 수도 있다.
그 밖에, 광전자 반도체 부품은, 광전자 반도체 부품의 하면 상에 배치되는 2개 이상의 전기 접속점을 포함한다. 이 경우, 전기 접속점들은 하나 이상의 발광다이오드 칩과 전기 전도 방식으로 연결된다. 전기 접속점들의 접촉을 통해, 광전자 부품의 발광다이오드 칩들이 동작될 수 있다.
예컨대 광전자 반도체 부품의 하우징 본체는 이른바 QFN 하우징 본체(영어: Quad Flat No leads package; 쿼드플랫노리드 패키지)이다. 이런 경우에, 광전자 반도체 부품의 전기 접속점들은 광전자 반도체 부품의 하면 상에만, 그에 따라 예컨대 하우징 본체의 하면 상에만 배치되고, 전기 접속점들은 측면 방향(lateral direction)으로 어떠한 위치에서도 하우징 본체보다 더 돌출되지 않는다. 측면 방향들은, 예컨대 하우징 본체의 하면의 주 연장 평면에 대해 평행하게 연장되는 평면에 위치하는 방향들이다.
본원의 방법의 하나 이상의 실시예에 따라서, 본원의 방법은, 연결 캐리어가 제공되는 방법 단계를 포함한다. 연결 캐리어는 예컨대 인쇄회로기판이다. 연결 캐리어는 예컨대 본체를 포함하고, 이 본체 상에서, 또는 그 내에서 전기 스트립 도체들 및/또는 접촉점들이 구조화된다. 연결 캐리어는 예컨대 전류를 공급받을 수 있는 2개 이상의 접촉점을 포함한다. 접촉점들은 연결 캐리어의 상면 상에 배치된다. 예컨대 연결 캐리어는 금속 코어 인쇄회로기판이다.
광원을 제조하기 위한 방법의 하나 이상의 실시예에 따라서, 본원의 방법은, 연결 캐리어 및/또는 광전자 반도체 부품과 직접 접촉하는 위치설정 장치가 제공되는 단계를 포함한다. 위치설정 장치는, 연결 캐리어에 대해 상대적인 정해진 위치에서 연결 캐리어와의 기계적 고정 및 전기적 연결 동안 광전자 반도체 부품을 파지하기 위해 적합하고 이를 위해 제공된다. 이 경우, 위치설정 장치는 연결 캐리어에 대해 상대적으로 광전자 반도체 부품의 정확한 정렬을 가능하게 할 필요가 없을뿐더러, 위치설정 장치가 정해진 공차 영역의 내부에서 연결 캐리어 및 광전자 반도체 부품의 상대적 위치를 사전 설정하는 것만으로도 충분할 수 있다.
광원을 제조하기 위한 방법의 하나 이상의 실시예에 따라서, 본원의 방법은, 광전자 반도체 부품의 접속점들과 연결 캐리어의 접촉점들 사이에 연결 수단이 제공되는 방법 단계를 포함한다. 연결 수단은 예컨대 전기 전도성 접착체 또는 납땜 재료일 수 있다. 연결 수단에 의해, 광전자 반도체 부품은 기계적으로 견고하고 전기 전도하는 방식으로 연결 캐리어 상에 고정된다. 예컨대 연결 수단은 광전자 반도체 부품의 서로 대향하는 접속점들과 연결 캐리어의 접촉점들 사이에만 위치된다.
광원을 제조하기 위한 방법의 하나 이상의 실시예에 따라서, 본원의 방법은, 연결 캐리어 상에 광전자 반도체 부품의 기계적 고정 및 전기적 연결이 연결 수단에 의해 수행되는 방법 단계를 포함한다. 이는 예컨대 연결 수단의 경화 및/또는 응고를 통해 수행될 수 있다.
광원을 제조하기 위한 방법의 하나 이상의 실시예에 따라서, 위치설정 장치는 연결 캐리어의 상면 상의 공차 영역의 내부에서 기계적 고정 및 전기적 연결 동안 광전자 반도체 부품을 파지한다. 다시 말하면, 광전자 반도체 부품으로 향해 있는 연결 캐리어의 상면 상에는, 그 내부에서 광전자 반도체 부품이 연결 캐리어 상에 고정되어야 하는 영역, 즉 공차 영역이 존재한다. 공차 영역은, 광전자 반도체 부품이 연결 캐리어 상에 고정된 후에 그 내부에 위치되어야 하는, 사전 설정되고, 특히 가상인, 다시 말하면 연결 캐리어 상에 물리적으로 표시되지 않는 영역일 수 있다.
달리 말하면, 위치설정 장치는 공차 영역의 내부에서 소정의 유격으로 고정 및 연결 과정 동안 광전자 반도체 부품을 파지한다. 공차 영역이 위치하는 평면에서 임의의 방향의 공차는 상기 방향으로 광전자 반도체 부품의 치수의 예컨대 최고 10%, 특히 최고 5%, 또는 최고 3%, 바람직하게는 최고 1%이다. 이 경우, 공차는 예컨대 최고 +/-75㎛, 특히 최고 +/-50㎛이다.
광원을 제조하기 위한 방법의 하나 이상의 실시예에 따라서, 본원의 방법은,
- 하우징 본체와, 이 하우징 본체 내에 배치되는 하나 이상의 발광다이오드 칩과, 광전자 반도체 부품의 하면 상에 배치되는 2개 이상의 전기 접속점을 포함하는 광전자 반도체 부품을 제공하는 단계와,
- 연결 캐리어의 상면 상에 배치되는 2개 이상의 접촉점을 포함하는 연결 캐리어를 제공하는 단계와,
- 연결 캐리어 및/또는 광전자 반도체 부품과 직접 접촉하는 위치설정 장치를 제공하는 단계와,
- 광전자 반도체 부품의 접속점들과 연결 캐리어의 접촉점들 사이에 연결 수단을 제공하는 단계와,
- 연결 수단을 이용하여 연결 캐리어 상에 광전자 반도체 부품을 기계적으로 고정하고 전기 연결하는 단계를
포함하며,
- 위치설정 장치는 연결 캐리어의 상면 상의 공차 영역의 내부에서 기계적 고정 및 전기적 연결 동안 광전자 반도체 부품을 파지한다.
본원에서 기술되는 방법에 의해, 연결 캐리어에 대해 상대적으로, 그에 따라 광원의 추가 컴포넌트들, 예컨대 광학 컴포넌트들에 대해서도 상대적으로 광전자 반도체 부품을 특히 정확하게 정렬할 수 있다. 촬상 시스템들, 예컨대 자동차 헤드램프 또는 광학 프로젝션 장치에서 광원을 이용할 때, 광원은 광원의 후방에 배치되는 광학 시스템들에 대해 상대적으로 고정밀도로 장착되어야 한다. 그러나 예컨대 납땜 또는 접착을 통해 연결 캐리어 상에 광전자 반도체 부품을 고정할 때, 연결 캐리어의 접속점들에 대해 상대적으로 광전자 반도체 부품의 "흔들림(blurring)"이 발생한다. 또한, 접속점들은 통상 자체적으로, 재차 추가 컴포넌트들, 예컨대 광학 소자의 기계적 정렬 및/또는 그 고정을 위해 이용되는, 예컨대 위치 결정 구멍들(locating hole)과 같은 기준 구조들에 대해 상대적인 자신들의 위치설정과 관련하여 이미 상대적으로 높은 부정확성을 나타낸다. 그 결과, 광학 소자들과 관련하여 광원의 발광 표면, 다시 말해 발광다이오드 칩들의 발광 전면부들의 위치설정을 위한 공차 체인(tolerance chain)은 매우 길다.
본원에서 기술되는 방법을 통해, 특히 위치설정 장치의 이용을 통해, 지금까지 가능할 수 있었던 경우보다, 연결 캐리어에 대해 상대적으로, 그에 따라 후방에 배치되는 시스템들에 대해서도 상대적으로 광전자 반도체 부품의 더 정확한 고정이 수행된다. 광전자 부품의 "흔들림"은 위치설정 장치를 통해 상대적으로 작은 공차 영역으로 제한된다. 그러나 이 경우 연결 수단을 통한 기계적 고정 및 전기적 연결 이전에 어떠한 고정 정렬도 수행되지 않으며, 그럼으로써 주기적 응력 동안, 다시 말하면 광원의 가열 및 냉각 동안 응력 완화(stress relief)가 수행된다. 또한, 광전자 반도체 부품과 연결 캐리어 사이의 연결부의 기계적 전단 응력도 감소된다. 그 결과, 광전자 반도체 부품과 연결 캐리어 사이의 연결부들은 광원의 동작 중에 보호된다.
본원의 방법의 하나 이상의 실시예에 따라서, 공차 영역은 연결 캐리어로 향해 있는 광전자 반도체 부품의 하면의 주 연장 평면에 대해 평행하게 연장되는 평면에 완전히 위치한다. 달리 말하면, 공차 영역은 예컨대 적어도 일부 위치에서 연결 캐리어로 향해 있는 반도체 부품의 하면에 대해 평행하게 연장되는 측면 방향들에 관련된다. 이 경우, 수직 방향에서는, 예컨대 연결 캐리어로 향해 있는 광전자 반도체 부품의 하면의 주 연장 평면에 대해 수직으로는, 기계적 고정 및 전기적 연결 동안 위치설정 장치를 통해 예컨대 공차 영역은 사전 설정되지 않는다.
본원의 방법의 하나 이상의 실시예에 따라서, 공차 영역은, 이 공차 영역이 위치하는 평면에 대해 평행한 평면에서 연결 캐리어로 향해 있는 광전자 반도체 부품의 하면 상에서 광전자 반도체 부품의 최대 횡단면 면적보다 더 넓은 면적을 보유한다. 달리 말하면, 공차 영역은 자신의 면적과 관련하여 광전자 반도체 부품의 접속 표면보다 더 크다. 예컨대 공차 영역은 광전자 반도체 부품의 접속 표면보다 최고 10%, 특히 최고 5%, 바람직하게는 최고 1%만큼 더 크다. 이 경우, 공차는 예컨대 최고 +/-100㎛, 특히 최고 +/-50㎛, 특히 최고 +/-30㎛이다.
본원의 방법의 하나 이상의 실시예에 따라서, 위치설정 장치는, 연결 캐리어 상에, 그리고/또는 광전자 반도체 부품 상에 형성되고, 그리고/또는 고정되는 2개 이상의 컴포넌트를 포함한다. 컴포넌트들은 예컨대 핀들일 수 있고, 다시 말하면 주 연장 방향을 갖는 3차원 본체일 수 있으며, 예컨대 원형, 정방형, 장방형, 타원형 또는 또 다른 횡단면을 보유하는 막대형 돌출부들일 수 있다. 또한, 컴포넌트들은 연결 캐리어 내에, 그리고/또는 광전자 반도체 부품 내에 형성되는 예컨대 구멍들 또는 보어들과 같은 리세스부들일 수도 있다. 위치설정 장치의 컴포넌트들은 연결 캐리어 및/또는 광전자 반도체 부품과 일체형으로 형성될 수 있고, 예컨대 이미 연결 캐리어 및/또는 광전자 반도체 부품의 제조 동안 제조될 수 있다. 또한, 위치설정 장치의 컴포넌트들은 연결 캐리어 상에, 그리고/또는 광전자 반도체 부품 상에 고정될 수 있다. 이 경우, 특히 위치설정 장치의 컴포넌트들은, 연결 캐리어와 광전자 반도체 칩 사이에 기계적 및 전기 전도성 연결부가 형성된 후에, 적어도 부분적으로 연결 캐리어 및/또는 광전자 반도체 부품으로부터 분리될 수도 있다.
본원의 방법의 하나 이상의 실시예에 따라서, 위치설정 장치는 연결 캐리어와 직접 접촉하면서 연결 캐리어와 기계적으로 고정 연결되는 3개 이상의 핀을 포함한다. 핀들은 예컨대 연결 캐리어의 상응하는 리세스부들 내에 삽입될 수 있으면서 압입 끼워 맞춤을 통해 연결 캐리어와 기계적으로 연결될 수 있다. 또한, 핀들은 연결 캐리어의 통합 부품일 수 있고 예컨대 연결 캐리어와 함께 제조될 수 있다. 핀들은 광전자 반도체 부품으로 향해 있는 연결 캐리어의 면에서 연결 캐리어보다 더 돌출된다. 다시 말하면, 연결 캐리어의 상면 상에서, 핀들은 연결 캐리어로부터 광전자 반도체 부품의 방향으로 돌출된다. 이 경우, 핀들은 측면 방향에서 공차 영역을 범위 한정한다.
위치설정 장치가 4개의 핀을 포함한다면, 핀들을 통해 장방형 공차 영역은 측면 방향들에서 범위 한정될 수 있다.
연결 캐리어와 광전자 반도체 부품의 기계적 고정 및 전기적 연결을 위해, 광전자 반도체 부품은 핀들 사이의 영역, 다시 말하면 공차 영역 내로 삽입된다. 기계적 고정 및 전기적 연결 후에, 광전자 반도체 부품은 핀들 중 최고 2개의 핀과 직접 접촉한다. 다시 말하면, 광전자 반도체 부품은, 연결되는 동안, 위치설정 장치의 핀들에 부딪치는 방식으로, 예컨대 연결 수단 상에서 "흔들릴" 수 있다. 그러나 위치설정 장치의 핀들의 이격 간격은, 광전자 반도체 부품이 모든 핀과 접촉하지 않으면서, 특히 2개 이상의 핀과 동시에 접촉하지 않는 방식으로 크게 선택된다.
달리 말하면, 광전자 반도체 부품은 위치설정 장치를 통해 정해진 위치에서 파지되거나 조여지는 것이 아니라, 정해진 공차로 고정될 수 있다. 연결 캐리어 상의 핀들은 광전자 반도체 부품의 너무 강한 흔들림만을 방지한다.
본원의 방법의 하나 이상의 실시예에 따라서, 위치설정 장치는 2개 이상의 핀과 2개 이상의 리세스부를 포함한다. 이 경우, 각각의 판에는 하나의 리세스부가 일 대 일로 할당된다. 다시 말하면, 광원의 일측 컴포넌트 내, 예컨대 연결 캐리어 내의 각각의 핀에 대해, 타측 컴포넌트 내에, 예컨대 반도체 부품 내에, 핀이 맞물릴 수 있는 부합하는 리세스부가 존재한다.
따라서 예컨대 핀들 중 하나의 핀은 광전자 반도체 부품과 직접 접촉하면서 광전자 반도체 부품과 기계적으로 고정 연결되고 할당된 리세스부는 연결 캐리어 내에 배치되거나, 또는 핀들 중 하나의 핀이 연결 캐리어와 직접 접촉하면서 연결 캐리어와 기계적으로 고정 연결되고 할당된 리세스부는 광전자 반도체 부품 내에 배치된다.
하나 이상의 쌍의 핀과 할당된 리세스부는, 리세스부가 적어도 일부 위치에서 핀보다 더 큰 지름을 보유하는 방식으로 형성된다. 달리 말하면, 핀은 정확한 끼워 맞춤으로 리세스부 내에 맞물리는 것이 아니라, 핀은 리세스부 내에서 소정의 유격을 갖는다. 이 경우, 리세스부 내에서 핀의 유격은 공차 영역을 사전 설정하고, 이 공차 영역 내부에서는 위치설정 장치가 연결 캐리어의 상면 상에서 기계적 고정 및 전기적 연결 동안 광전자 반도체 부품을 파지한다.
본원의 방법의 하나 이상의 실시예에 따라서, 위치설정 장치는, 광전자 반도체 부품으로 향해 있는 연결 캐리어의 상면에서 연결 캐리어보다 더 돌출된 프레임을 포함하고, 이 프레임은 측면 방향들에서 공차 영역을 범위 한정한다. 이를 위해, 프레임은 특히 스프링 부재를 포함하고, 이 스프링 부재를 통해 반도체 부품은 기계적 고정 및 전기적 연결 동안 연결 캐리어의 상면 상의 공차 영역의 내부에서 파지된다. 프레임은 예컨대 반도체 부품의 측면 표면들로 향해 있는 자신의 내부 표면들 상에 스프링 부재를 포함하고, 이 스프링 부재를 통해 공차 영역이 결정된다. 이 경우, 스프링 부재는 반도체 부품을 정의된 위치로 밀치면서 반도체 부품으로 향하는 프레임의 개구부의 공차를 제거한다. 스프링 부재는 예컨대 고무와 같은 탄성 재료로 형성될 수 있거나, 또는 하나 이상의 금속 스프링을 포함할 수 있다. 이 경우, 스프링 부재는 프레임의 통합 부품일 수 있다.
예컨대 프레임은 연결 캐리어 상에 기계적으로 견고하게 고정되거나, 또는 연결 캐리어 내에 통합된다. 프레임의 내부에 광전자 반도체 부품이 배치되고 기계적 및 전기적 연결 동안 파지된다. 달리 말하면, 프레임은, 예컨대 연결 캐리어 상에 설치될 수 있는 일종의 납땜 스텐실(soldering stencil)이다. 광전자 반도체 부품은 위치에 정확하게 프레임 내에 삽입되어 고정된다. 프레임은 기계적 및 전기적 연결 후에 다시 제거될 수 있고, 특히 추가의 동일한 유형의 광원의 제조를 위해 재사용될 수 있다.
본원의 방법의 하나 이상의 실시예에 따라서, 위치설정 장치의 하나 이상의 컴포넌트, 예컨대 핀 또는 프레임, 또는 전체 위치설정 장치는 연결 캐리어 상에서 광전자 반도체 부품의 기계적 고정 및 전기적 연결 후에 제거된다. 이 경우, 위치설정 장치의 단일의 컴포넌트만이 제거될 수 있다. 다시 말하면, 특히 위치설정 장치의 적어도 일부분, 또는 위치설정 장치의 하나 이상의 컴포넌트가 제거된다. 이 경우, 특히 위치설정 장치, 또는 이 위치설정 장치의 컴포넌트는 제거를 통해 파괴될 수 있다. 또한, 위치설정 장치, 또는 이 위치설정 장치의 컴포넌트는 제거 전에 연결 캐리어 또는 광전자 반도체 부품의 통합 부품이었을 수 있다.
본원의 방법의 하나 이상의 실시예에 따라서, 위치설정 장치의 컴포넌트는 제거 전에 연결 캐리어 또는 광전자 반도체 부품과 기계적으로 고정 연결되고, 연결 캐리어 또는 광전자 반도체 부품은 제거 후에 위치설정 장치의 컴포넌트의 제거에 기인하는 분리 흔적부들(tracing)을 포함한다. 달리 말하면, 위치설정 장치의 컴포넌트는 예컨대 이미 광전자 반도체 부품의 제조 동안 광전자 반도체 부품과 통합 형성된다. 예컨대 위치설정 장치의 컴포넌트 및 광전자 반도체 부품의 하우징 본체는 동일한 스프레이 공정에서 제조된다. 위치설정 장치의 컴포넌트의 제거 후에, 광전자 반도체 부품은 그 다음 예컨대 자신의 하우징 본체의 외면 상에 위치설정 장치의 컴포넌트를 분리한 흔적부들을 포함한다. 위치설정 장치의 컴포넌트가 예컨대 이미 연결 캐리어 또는 광전자 반도체 부품의 제조 동안 이 연결 캐리어 또는 광전자 반도체 부품과 연결되는 것을 통해, 위치설정 장치는 상기 소자들의 컴포넌트들, 예컨대 발광다이오드 칩들에 대해 상대적으로 특히 정확하게 위치설정된다.
본원의 방법의 하나 이상의 실시예에 따라서, 위치설정 장치의 하나 이상의 컴포넌트의 제거를 통해, 광전자 반도체 부품 내에서, 또는 연결 캐리어 내에서 하나 이상의 리세스부가 노출된다. 리세스부는 예컨대 위치설정 장치의 추가의 컴포넌트이며, 예컨대 위치설정 장치의 핀에 할당된 리세스부이다. 하나 이상의 노출된 리세스부는 후속하여 광학 소자의 정렬 및/또는 그 기계적 고정을 위해 이용될 수 있다. 광학 소자는 예컨대 그 주 방출 방향으로 발광다이오드 칩들의 후방에 배치되는 반사판 및/또는 렌즈이다.
본원의 방법의 하나 이상의 실시예에 따라서, 추가 방법 단계에서 히트 싱크(heat sink)가 제공된다. 히트 싱크는 예컨대 동작 중에 발광다이오드 칩들 내에서 생성된 열을 흡수하여 확대된 표면 상으로 방출하기 위해 적합한 금속 플레이트이다. 본원의 방법의 경우, 연결 캐리어의 기계적 고정은, 광전자 반도체 부품을 등지는 연결 캐리어의 하면에서, 히트 싱크 상에서 수행된다. 다시 말하면, 이 경우, 광원은 히트 싱크를 포함하고, 이 히트 싱크의 상면 상에 연결 캐리어가 배치된다. 연결 캐리어를 등지는 연결 캐리어의 상면 상에는 다시금 광전자 반도체 부품이 배치된다.
본원의 방법의 하나 이상의 실시예에 따라서, 히트 싱크 상에서 연결 캐리어의 기계적 고정은 적어도 부분적으로 위치설정 장치의 하나 이상의 컴포넌트에 의해 수행된다. 예컨대 히트 싱크는 연결 캐리어 상에서 광전자 반도체 부품의 기계적 및 전기적 연결 후에, 위치설정 장치의 리세스부 및/또는 그 핀에 의해 연결 캐리어에 대해 상대적으로 정렬되고, 그리고/또는 기계적으로 고정될 수 있다. 다시 말하면, 위치설정 장치의 하나의 핀이 히트 싱크와 직접 접촉될 수 있다.
본원의 방법의 하나 이상의 실시예에 따라서, 광전자 반도체 부품 및/또는 연결 캐리어 및/또는 히트 싱크는 위치설정 장치의 컴포넌트들에 추가로 위치설정 장치에 대해 상대적으로 정렬되는 하나 이상의 고정 수단을 포함하며, 고정 수단에 의해 광학 소자는 반도체 부품에 대해, 그리고/또는 연결 캐리어에 대해, 그리고/또는 히트 싱크에 대해 상대적으로 기계적으로 고정된다. 고정 수단이 위치설정 장치에 대해 상대적으로 정렬되는 것을 통해, 연결 캐리어 상에 광전자 반도체 부품이 정의된 방식으로 기계적으로 고정된 후에, 예컨대 광학 소자의 특히 정확한 재배치가 수행될 수 있다. 광전자 반도체 부품은 위치설정 장치를 통해 공차 영역의 내부에서 특히 정확하게, 예컨대 연결 캐리어에 대해 상대적으로 위치설정된다. 연결 캐리어 내에는, 다시금 공차 영역에 대해 상대적으로 매우 정확하게 정렬된 리세스부들이 배치되고, 이 리세스부들 내에는 핀들이 배치되며, 이 핀들을 통해 광학 소자는 연결 캐리어 상에 고정될 수 있다.
하기에는 본원에 기술된 방법이 실시예들 및 대응하는 도들에 따라서 더 상세하게 설명된다.
도 1a, 도 1b, 도 1c, 도 2a, 도 2b, 도 3a, 도 3b, 도 4a, 도 4b, 도 5a, 도 5b, 도 5c, 도 5d, 도 5e, 도 5f, 도 6a, 도 6b, 도 7a, 도 7b, 도 7c, 도 7d, 도 7e는 본원에 기술된 방법들의 실시예들의 방법 단계들을 도시한 각각의 개략도이다.
동일하거나, 동일한 유형이거나, 또는 동일하게 작용하는 소자들은 도들에서 동일한 도면부호들로 표시된다. 도들, 및 이 도들에 도시된 소자들의 상호 간 크기 비율은 일정한 축척 비율에 부합하는 것으로 간주해서는 안 된다. 오히려, 개별 소자들은 더욱 나은 형태성을 위해, 그리고/또는 더욱 나은 이해를 위해 과장된 방식으로 크게 도시되어 있을 수 있다.
도 1a 내지 도 1c의 개략도들과 결부하여, 본원에서 기술되는 방법의 제1 실시예가 더 상세히 설명된다. 본원의 방법의 경우, 광전자 반도체 부품(1)이 제공된다. 광전자 반도체 부품(1)은 하우징 본체(11)를 포함한다. 하우징 본체(11)는 본 실시예에서 캐비티를 포함하고, 이 캐비티 내에 5개의 발광다이오드 칩(12)이 배치된다. 발광다이오드 칩들(12)은 전기 접속점들(14)과 전기 전도 방식으로 연결된다. 본딩 와이어들(13)을 통해서는 광전자 반도체 부품(1)의 발광다이오드 칩들(12)이 직렬로 연결된다.
광전자 반도체 부품(1)은 연결 캐리어(2) 상에 배치된다. 연결 캐리어(2)는 예컨대 금속 코어 인쇄회로기판이다. 연결 캐리어(2)는 금속 본체(21)를 포함한다. 일부 위치에서, 금속 본체(21) 상에는 전기 절연성 재료로 이루어진 절연층(22)이 적층된다. 절연층(22) 상에는 다시금 본체(21)를 등지는 면 상에 접촉점들(24)과 전기 전도 방식으로 연결되는 하나 이상의 스트립 도체(23)가 형성된다. 광전자 반도체 부품(1)은 상면(1a)을 등지는 자신의 하면(1b)으로 연결 캐리어(2)의 상면(2a) 상에 배치된다.
또한, 위치설정 장치(3)도 제공된다. 본 실시예에서 위치설정 장치(3)는 핀들(31)과 리세스부들(32)을 포함한다. 핀들(31), 특히 맞춤핀들(dowel pin)은 연결 캐리어(2) 내의 리세스부들(32), 예컨대 맞춤핀 구멍들(dowel hole)과 고정 연결된다. 본 실시예에서, 위치설정 장치(3)는, 연결 캐리어(2)의 상면(2a) 상에서 공차 영역(4)을 범위 한정하는 4개의 핀을 포함한다. 연결 캐리어(2)의 정의된 위치들 상에 고정밀도로 부착되는 핀들(31)은 예컨대 납땜 재료인 연결 수단(8)을 통해 접속점들(14)과 접촉점들(24)의 기계적 및 전기적 연결 동안 광전자 반도체 부품(1)의 너무 강한 흔들림을 방지한다. 그 외에, 도 1b에는, 광전자 반도체 부품(1)을 관통하여 연장되는 절단선 AA를 따르는 단면도가 도시되어 있다. 도 1c에는, 광전자 반도체 부품(1)의 적층 전에 위치설정 장치(3)를 포함한 연결 캐리어(2)의 측면도가 도시되어 있다.
선택에 따라, 연결 캐리어(2)는 본 실시예에서 리스세부들 또는 정렬 기준 보어들의 형태인 고정 수단들(6)을 포함할 수 있으며, 이들 고정 수단은 위치설정 장치(3)와 그에 따른 핀들(31)에 대해 상대적으로 고정밀도로 정렬된다. 예컨대 고정 수단들(6)까지 핀들(31)의 이격 간격의 경우 공차는 최고 +/-25㎛이다.
도 2a 및 도 2b의 개략도들과 결부하여, 본원에서 기술된 방법의 추가 실시예가 기술된다. 본 실시예에서, 광전자 반도체 부품(1)은 연결 캐리어(2)로 향해 있는 자신의 하면(1b) 상에 정렬 핀들을 나타내는 핀들(31)을 포함한다. 예컨대 핀들(31)은 미도시된 삽입 사면부들(insertion bevel)을 포함할 수 있고, 이 삽입 사면부들을 통해 핀들은 특히 간단하게 연결 캐리어(2) 내의 부합하는 리세스부들(32) 내로 삽입될 수 있다. 핀들(31)은, 예컨대 하우징 본체(11)를 제조할 때, 예컨대 성형 공정 동안 연결 캐리어(2)의 리세스부들(32)에 대해 고정밀도로 정렬될 수 있는, 하우징 본체(11)의 통합 부품들이다.
그 외에, 핀들(31) 중 하나 이상의 핀은 리세스부의 지름(d)보다 더 작은 지름(D)을 보유할 수 있다. 이런 방식으로, 공차 영역(4)은 연결 캐리어(2) 상에서 광전자 반도체 부품(1)을 고정할 때 형성된다.
도 2a 및 도 2b의 실시예에서, 예컨대 도들에 도시된 핀(31)은 우측에서는 원형이 아니라 타원형으로 형성되며, 그럼으로써 연결 캐리어(2) 내의 부합하는 리세스부(32) 내에 해당 핀을 위치설정할 때 소정의 유격이 발생하며, 이런 유격은 광전자 반도체 부품(1)과 연결 캐리어(2)를 연결할 때 공차 영역(4)에 기여한다.
광전자 반도체 부품(1)의 상면 상에는 고정 수단들(6)이 예컨대 원형 또는 장공(long hole)형으로 형성된 정렬 함몰부들 또는 리세스부들의 형태로 형성될 수 있으며, 이 정렬 함몰부들 또는 리세스부들은 예컨대 광학 소자의 정렬 핀들을 수용할 수 있다(이에 대해서는 예컨대 도 5f도 참조).
도 2a 및 도 2b의 실시예와 달리, 도 3a 및 도 3b의 실시예와 결부하여서는, 광전자 반도체 부품(1)의 상면(1a) 상의 고정 수단(6)이 리세스부로서가 아니라 핀으로서 형성되는 실시예가 도시되어 있다. 이 경우, 핀들은 하우징 본체(11)와 함께 제조될 수 있다. 핀들은 타원형 또는 십자형 핀들일 수 있으며, 이 핀들은 광전자 반도체 부품(1)의 상면의 표면으로부터 돌출되어, 정렬을 달성하기 위해, 광학 소자의 정렬 함몰부들 또는 보어들 내로 맞물려 고정될 수 있다.
도 4a 및 도 4b의 실시예와 결부하여, 연결 캐리어의 하면(2b) 상에 히트 싱크(5)가 배치되는, 광원을 제조하기 위한 방법이 기술된다. 이 경우, 위치설정 장치(3)의 핀들(31)은, 연결 캐리어(2)와 광전자 반도체 부품(1)으로 이루어진 어레이를 히트 싱크(5) 상에 고정밀도로 위치설정하기 위해 이용된다. 히트 싱크는 다시금 본 실시예에서는 리세스부들의 형태인 고정 수단들(6)을 포함할 수 있으며, 이 고정 수단들은 위치설정 장치(3)의 핀(31)이 삽입되는 리세스부들에 대해 상대적으로 정렬된다. 이런 방식으로, 예컨대 광학 소자는 정의된 방식으로, 광전자 반도체 부품(1)에 대해 상대적으로 배치될 수 있다.
이 경우, 연결 캐리어(2)와 광전자 반도체 부품(1)으로 이루어진 어레이는 예컨대 도 1a 내지 도 1c와 결부하여 기술한 것처럼 제조될 수 있다.
도 5a 내지 도 5f와 결부하여, 광원을 제조하기 위한 본원에 기술된 방법의 추가 실시예가 설명된다. 위치설정 장치(3)는 본 실시예에서 광전자 반도체 부품(1), 예컨대 하우징 본체(11)의 통합 부품인 핀들(31)을 포함한다. 이 경우, 하우징 본체(11) 내에는 예컨대 수축부들(constriction)로서 하우징 본체(11)의 재료에 형성되는 분리 영역들(9)이 존재한다. 예컨대 도 1a 내지 도 1c와 결부하여 기술한 것처럼 수행되는 광전자 반도체 부품(1)과 연결 캐리어(2)의 연결 후에, 상기 어레이는 핀들(31)을 통해 히트 싱크(5)와 연결될 수 있으며, 핀들(31)을 통해서는 연결 캐리어(2)에 대해 상대적인 히트 싱크(5)의 정렬이 수행된다.
분리 영역들(9)의 영역 내 수축부들로 인해, 핀들(31)은 위치설정 장치(3)의 컴포넌트로서 후속하여 분리될 수 있다(이에 대해서는 도 5d 참조). 핀들(31)의 분리를 통해, 히트 싱크(5) 내의 리세스부가 노출되어 고정 수단(6)으로서 예컨대 광학 소자(7)의 후속하는 실장을 위해 이용될 수 있다. 광학 소자(7)는 도 5f의 실시예에서 발광다이오드 칩들(2)의 광을 분리 표면(7a)으로 안내하는 반사판이다.
따라서, 본원의 방법의 본 실시예의 경우, 위치설정 장치(3)의 핀들(31)의 제거를 통해 연결 캐리어(2) 내에서 하나 이상의 리세스부가 노출되며, 이런 하나 이상의 노출된 리세스부는 광학 소자(7)의 정렬 및/또는 그 기계적 고정을 위해 이용된다. 핀들(31)의 제거, 다시 말해 위치설정 장치(3)의 컴포넌트의 제거를 통해, 어레이는 좀더 덜 강하게 기계적으로 예압되고 그 결과 특히 온도 부하 동안 특히 견고하다.
도 6a 및 도 6b와 결부하여, 위치설정 장치(3)가 광전자 반도체 부품으로 향해 있는 연결 캐리어의 상면(2a)에서 연결 캐리어(2)보다 더 돌출되는 프레임(33)을 포함하는, 본원에서 기술되는 방법의 일 실시예가 설명된다. 이 경우, 프레임(33)은 측면 방향으로 연결 캐리어(2)의 상면(2a) 상에서 공차 영역(4)을 범위 한정한다. 반도체 부품(1)과 연결 캐리어(2)의 기계적 및 전기적 연결 후에, 프레임(33)과 그에 따른 위치설정 장치(3)의 컴포넌트는 제거될 수 있다. 프레임(33)은 예컨대 연결 캐리어(2)로부터 제거된 후에 계속하여 이용될 수 있는 일종의 납땜 스텐실이다. 이 경우, 프레임(33)은 반도체 부품(1)의 측면 표면들(1c)로 향해 있는 자신의 내부 표면들 상에 스프링 부재를 포함하고, 이 스프링 부재를 통해 공차 영역(4)이 결정된다. 스프링 부재는 반도체 부품(1)을 실장할 때 정해진 유격을 가능하게 한다.
도 7a 내지 도 7e와 결부하여, 본원에서 기술되는 방법의 추가 실시예가 더 상세히 설명된다. 도 5a 내지 도 5f와 결부하여 기술되는 방법과 달리, 광학 소자(7)의 실장은, 핀들의 형태로 제공되는 고정 수단(6)을 통해, 연결 캐리어(2)에 대해, 히트 싱크(5)에 대해, 그리고 광전자 부품(1)에 대해 상대적으로 수행되며, 핀들은 히트 싱크(5)로부터 연결 캐리어(2)를 관통하여 광학 소자(7) 내의 부합하는 리세스부들 내로까지 돌출된다.
본 발명은 실시예들에 따르는 기술내용을 통해 상기 실시예들로만 국한되지 않는다. 오히려 본 발명은 각각의 새로운 특징, 및 특징들의 각각의 조합도 포함하며, 이는 특히, 비록 대응하는 특징 또는 대응하는 조합 자체가 특허청구범위 또는 실시예들에 분명하게 명시되어 있지 않다고 하더라도, 특허청구범위 내 특징들의 각각의 조합도 포함한다.
본 특허 출원은, 그 공개 내용이 재귀적 관계를 통해 본원에 의해 수용되는 독일 특허 출원 102012106982.4의 우선권을 청구한 것이다.

Claims (14)

  1. 광원을 제조하기 위한 방법에 있어서,
    하우징 본체(11)와, 이 하우징 본체(11) 내에 배치되는 하나 이상의 발광다이오드 칩(12)과, 광전자 반도체 부품(1)의 하면(1b) 상에 배치되는 2개 이상의 전기 접속점(14)을 포함하는 광전자 반도체 부품(1)을 제공하는 단계;
    상면 상에 배치된 2개 이상의 접촉점을 포함하는 연결 캐리어(2)를 제공하는 단계;
    연결 캐리어(2) 및/또는 광전자 반도체 부품(1)과 직접 접촉하는 위치설정 장치(3)를 제공하는 단계;
    광전자 반도체 부품(1)의 접속점들(14)과 연결 캐리어(2)의 접촉점들(24) 사이에 연결 수단을 제공하는 단계; 및
    연결 수단(8)을 이용하여 연결 캐리어(2) 상에 광전자 반도체 부품(1)을 기계적으로 고정하고 전기 연결하는 단계를 포함하고,
    상기 위치설정 장치(3)는 상기 연결 캐리어(2)의 상면 상의 공차 영역(4)의 내부에서 기계적 고정 및 전기적 연결 동안 상기 광전자 반도체 부품(1)을 파지하는 것인, 광원 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 공차 영역(4) 전체는, 상기 연결 캐리어(2)로 향해 있는 상기 광전자 반도체 부품(1)의 하면(1b)의 주 연장 평면에 대해 평행하게 연장되는 평면에 위치하는 것인, 광원 제조 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 공차 영역(4)은, 이 공차 영역(4)이 위치하는 평면에 대해 평행한 평면에서 상기 연결 캐리어(2)로 향해 있는 상기 광전자 반도체 부품(1)의 하면 상에서 상기 광전자 반도체 부품(1)의 최대 횡단면 면적보다 더 넓은 면적을 가지는 것인, 광원 제조 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 위치설정 장치(3)는, 상기 연결 캐리어(2) 상에 그리고/또는 상기 광전자 반도체 부품(1) 상에 형성되고 그리고/또는 고정되는 2개 이상의 컴포넌트를 포함하는 것인, 광원 제조 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 위치설정 장치(3)는, 상기 연결 캐리어(2)와 직접 접촉하면서 상기 연결 캐리어(2)와 기계적으로 고정 연결되는 3개 이상의 핀(31)을 포함하고,
    상기 핀들(31)은 상기 광전자 반도체 부품(1)으로 향해 있는 연결 캐리어의 상면에서 상기 연결 캐리어(2)보다 더 돌출되고,
    상기 핀들(31)은 측면 방향들(1)에서 상기 공차 영역(4)을 범위 한정하며,
    상기 광전자 반도체 부품(1)은 기계적 고정 및 전기적 연결 후에 상기 핀들(31) 중 최대 2개의 핀과 직접 접촉하는 것인, 광원 제조 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 위치설정 장치(3)는 2개 이상의 핀(31)과 2개 이상의 리세스부(32)를 포함하고,
    각각의 핀(31)에는 하나의 리세스부(32)가 일 대 일로 할당되고,
    상기 핀들(31) 중 하나의 핀이 상기 광전자 반도체 부품(1)과 직접 접촉하면서 상기 광전자 반도체 부품(1)과 기계적으로 고정 연결되고 상기 할당된 리세스부(32)는 연결 캐리어(2) 내에 배치되거나, 또는 상기 핀들(31) 중 하나의 핀이 상기 연결 캐리어(2)와 직접 접촉하면서 상기 연결 캐리어(2)와 기계적으로 고정 연결되고 상기 할당된 리세스부(32)는 광전자 반도체 부품(1) 내에 배치되며,
    적어도 한 쌍의 핀(31)과 이에 할당된 리세스부(32)에 있어서, 상기 리세스부(32)는 적어도 국부적으로 상기 핀(31)보다 더 큰 지름(d)을 가지는 것인, 광원 제조 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 위치설정 장치(3)는, 상기 광전자 반도체 부품(1)으로 향해 있는 연결 캐리어의 상면(2a)에서 상기 연결 캐리어(2)보다 더 돌출되는 프레임(33)을 포함하고,
    상기 프레임(33)은, 상기 광전자 반도체 부품(1)과 접촉하는 스프링 부재를 포함하며,
    상기 프레임은 측면 방향들(1)에서 상기 공차 영역(4)을 범위 한정하는 것인, 광원 제조 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 위치설정 장치(3)의 하나 이상의 컴포넌트는, 상기 연결 캐리어(2) 상에서 상기 광전자 반도체 부품(1)의 기계적 고정 및 전기적 연결 후에 제거되는 것인, 광원 제조 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 위치설정 장치(3)의 하나 이상의 컴포넌트는, 제거 전에, 상기 연결 캐리어(2) 또는 상기 광전자 반도체 부품(1)과 기계적으로 고정 연결되며,
    상기 연결 캐리어(2) 또는 상기 광전자 반도체 부품(1)은, 제거 후에, 상기 위치설정 장치(3)의 하나 이상의 컴포넌트의 제거에 기인하는 분리 흔적부들(34)을 포함하는 것인, 광원 제조 방법.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서,
    상기 위치설정 장치(3)의 하나 이상의 컴포넌트의 제거를 통해, 상기 광전자 반도체 부품(1) 내에서, 또는 상기 연결 캐리어(2) 내에서 하나 이상의 리세스부가 노출되며,
    상기 하나 이상의 노출된 리세스부는 광학 소자(7)의 정렬 및/또는 기계적 고정을 위해 이용되는 것인, 광원 제조 방법.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방법은,
    히트 싱크(5)를 제공하는 단계와,
    상기 광전자 반도체 부품(1)을 등지는 연결 캐리어의 하면에서 상기 히트 싱크 상에 상기 연결 캐리어(2)를 기계적으로 고정하는 단계를 더 포함하는, 광원 제조 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 히트 싱크(5) 상에서 상기 연결 캐리어(2)의 기계적 고정은 적어도 부분적으로 상기 위치설정 장치(3)의 하나 이상의 컴포넌트에 의해 수행되는 것인, 광원 제조 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 위치설정 장치(3)의 핀은 상기 히트 싱크(5)와 직접 접촉되는 것인, 광원 제조 방법.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광전자 반도체 부품(1) 및/또는 상기 연결 캐리어(2) 및/또는 상기 히트 싱크(5)는, 상기 위치설정 장치(3)의 컴포넌트들에 추가로, 위치설정 장치(3)에 대해 상대적으로 정렬되는 하나 이상의 고정 수단을 포함하며, 상기 고정 수단에 의해 광학 소자(7)는 상기 반도체 부품(1)에 대해, 그리고/또는 상기 연결 캐리어(2)에 대해, 그리고/또는 상기 히트 싱크(5)에 대해 상대적으로 기계적으로 고정되는 것인, 광원 제조 방법.
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