KR20160100947A - 광전자 반도체 컴포넌트 및 자동차용 어댑티브 헤드라이트 - Google Patents

광전자 반도체 컴포넌트 및 자동차용 어댑티브 헤드라이트 Download PDF

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Abstract

적어도 하나의 실시 형태에서 광전자 반도체 컴포넌트(1)는 캐리어(2)를 구비한다. 다수의 활성 구역(33)이 캐리어 상부면(23)에 제공되어 있고 방사선을 발생할 목적으로 설계되어 있다. 적어도 3개의 전기 접촉 위치(4)가 캐리어 하부면(24)에 위치한다. 상기 반도체 컴포넌트(1)는 이러한 반도체 컴포넌트(1)를 전기적으로 어드레싱(addressing)할 목적으로 그리고 상기 활성 구역(33)을 전기적으로 제어할 목적으로 적어도 하나의 제어 유닛(5)을 구비한다. 상기 활성 구역들(33)은 평면도 상으로 볼 때, 규칙적인 그리드(grid) 내에 제공되어 있다. 상기 활성 구역들(33)의 방사선 주 측면들(30)의 기하학적 중점들(P)은 상기 그리드의 그리드 점들 상에서 그리드 치수의 최대 20%의 오차 허용도로 놓인다. 이 경우, 상기 캐리어(2)의 가장 가까운 에지에 대한 주변 활성 구역들(33)의 기하학적 중점들(P)의 간격(D)은 평면도 상으로 볼 때, 그리드 치수의 최대 60%이다.

Description

광전자 반도체 컴포넌트 및 자동차용 어댑티브 헤드라이트 {OPTOELECTRONIC SEMICONDUCTOR COMPONENT AND ADAPTIVE HEADLIGHT FOR A MOTOR VEHICLE}
본 출원서에서는 광전자 반도체 컴포넌트가 제시된다. 그 밖에 자동차용 어댑티브 헤드라이트가 제시된다.
본 출원서에서 해결되어야 할 과제는 효율적으로 제어 및 배치 가능한 광전자 반도체 컴포넌트를 제시하는 것이다.
상기 과제는 무엇보다, 독립 청구항들의 특징들을 갖는 광전자 반도체 컴포넌트 및 어댑티브 헤드라이트에 의해 해결된다. 바람직한 개선예들은 종속 청구항들의 대상이다.
적어도 하나의 실시 형태에 따르면, 광전자 반도체 컴포넌트는 캐리어를 구비한다. 상기 캐리어는 캐리어 상부면 및 이와 같은 캐리어 상부면에 마주 놓인 캐리어 하부면을 갖는다. 상기 캐리어 상부면 및 상기 캐리어 하부면은 각각 주 측면(main side)이고, 특히 평평하다. 상기 캐리어로는 바람직하게 상기 반도체 컴포넌트를 기계적으로 안정화시키는 구성 소자들이 고려됨으로써, 결과적으로 상기 반도체 컴포넌트는 상기 캐리어 없이 기계적으로 안정적이지 못하다. 예를 들어 상기 캐리어는 소위 서브마운트(submount)이다.
적어도 하나의 실시 형태에 따르면, 반도체 컴포넌트는 다수의 활성 구역을 구비한다. 상기 활성 구역들은 상기 반도체 컴포넌트의 작동 중에 방사선을 방출할 목적으로 설계되어 있다. 예를 들어 상기 활성 구역들 내에서 가시광선, 특히 청색 광 또는 백색 광 또는 황색 광 또는 주황색 광 또는 적색 광이 발생한다.
적어도 하나의 실시 형태에 따르면, 활성 구역들은 캐리어 상부면에 제공되어 있다. 상기 활성 구역들은 상기 캐리어 상부면과 접촉할 수 있거나, 또는 바람직하게 상기 캐리어 상부면으로부터 간격을 두고 제공될 수 있다.
적어도 하나의 실시 형태에 따르면, 활성 구역들은 각각 반도체 층 시퀀스 내에 또는 광전자 반도체 칩 내에 통합되어 있다. 예를 들어 각각의 활성 구역은 반도체 칩 내에서, 특히 발광 다이오드 내에서 또는 레이저 다이오드 내에서 방사선을 발생시키는 영역이다. 이 경우, 상기 활성 구역들 및/또는 상기 반도체 칩들은 바람직하게 적어도 하나의 반도체 층 시퀀스를 포함하거나, 또는 상기 반도체 층 시퀀스로 이루어져 있다.
상기 반도체 층 시퀀스는 바람직하게 Ⅲ-Ⅴ-화합물 반도체 재료에 기초한다. 상기 반도체 재료로는 예를 들어 AlnIn1 -n- mGamN와 같은 질화물-화합물 반도체 재료 또는 AlnIn1 -n- mGamP와 같은 인화물-화합물 반도체 재료 또는 AlnIn1 -n- mGamAs와 같은 비화물-화합물 반도체 재료가 고려되고, 이때 각각 0 ≤ n ≤ 1, 0 ≤ m ≤1 및 n + m ≤ 1이다. 이 경우, 상기 반도체 층 시퀀스는 도핑 물질들 및 추가 성분들을 포함할 수 있다. 그러나 간단하게 표현하기 위해 상기 반도체 층 시퀀스의 결정 격자의 주요 성분들, 다시 말해 Al, As, Ga, In, N 또는 P만이 제시되어 있는데, 이와 같은 주요 성분들은 부분적으로 소량의 추가 물질들에 의해 대체 및/또는 보충될 수 있다.
적어도 하나의 실시 형태에 따르면, 반도체 컴포넌트는 캐리어 하부면에 적어도 3개의 전기 접촉 위치를 갖는다. 예를 들어 상기 반도체 컴포넌트는 정확히 3개 또는 정확히 4개의 전기 접촉 위치를 갖는다. 상기 전기 접촉 위치들은 적어도 상기 반도체 컴포넌트를 전기적으로 접속할 목적으로 설계되어 있다. 마찬가지로 상기 전기 접촉 위치들은, 외부 구성 소자에 상기 반도체 컴포넌트를 기계적으로 고정할 목적으로 그리고/또는 열적으로 연결할 목적으로 설계될 수 있다. 상기 접촉 위치들은 예를 들어 납땜 공정 또는 전기 전도성 접착 공정에 적합하게 결정되어 있다.
적어도 하나의 실시 형태에 따르면, 반도체 컴포넌트는 적어도 하나의 제어 유닛을 구비한다. 상기 제어 유닛은 바람직하게 상기 반도체 컴포넌트를 전기적으로 어드레싱(addressing)할 목적으로 그리고/또는 활성 구역들을 전기적으로 제어할 목적으로 설계되어 있다. 특히 상기 제어 유닛으로는 소위 마이크로 컨트롤러(microcontroller)가 고려된다.
적어도 하나의 실시 형태에 따르면, 활성 구역들은 평면도 상으로 볼 때, 캐리어 상부면에서 규칙적인 그리드(grid) 내에 제공되어 있다. 예를 들어 상기 활성 구역들은 매트릭스 형태로 배치되어 있다. 상기 그리드로는 직사각 그리드 또는 정사각 그리드가 고려될 수 있다. 상기 그리드는 적어도 하나의 그리드 치수를 갖는다. 정사각 그리드의 경우, 그리드 치수는 이웃한 격자 점들 사이의 최단의 연결 라인을 따라서 뻗는 간격에 상응한다. 상기 그리드로 예컨대 직사각 그리드가 고려되는 경우, 상기 그리드는 2개의 그리드 치수를 가질 수 있다. 상기 적어도 하나의 그리드 치수 및 상기 그리드는 바람직하게 전체 캐리어 상부면에 걸쳐서 일정하게 뻗는다.
적어도 하나의 실시 형태에 따르면, 활성 구역들은 평면도 상으로 볼 때, 캐리어를 등지는 방사선 주 측면에 기하학적 중점을 갖는다. 방사선 주 측면들이 정사각형 또는 직사각형으로 형성된 경우, 상기 기하학적 중점은 특히 상기 방사선 주 측면의 대각선 교차점이다.
적어도 하나의 실시 형태에 따르면, 방사선 주 측면들의 중점들은 평면도 상에서 특히 캐리어 상부면 및/또는 방사선 주 측면들을 볼 때, 그리드의 그리드 점들 상에 놓인다. 상기 기하학적 중점들이 평면도 상으로 볼 때, 상기 그리드 점들 상에 놓일 때 오차 허용도는 바람직하게 그리드 치수 또는 평균 그리드 치수의 최대 30% 또는 20% 또는 10% 또는 5%이다. 상기 그리드 점들에 대한 상기 기하학적 중점들의 위치의 이와 같은 더 작은 편차들은 특히 장착의 오차 허용도에 기인한다. 특히 바람직하게 상기 기하학적 중점들의 위치와 상기 그리드 점들 사이의 의도된 편차는 존재하지 않는다.
적어도 하나의 실시 형태에 따르면, 캐리어의 가장 가까운 에지에 대한 주변 활성 구역들의 기하학적 중점들의 간격(D)은 평면도 상으로 볼 때, 그리드 치수(M)의 최대 60%이다. 바람직하게 이와 같은 간격은 최대 50% 또는 45% 또는 40% 및/또는 최소 15% 또는 25% 또는 30%에 놓인다. 이 경우, "주변"이라는 표현은 상응하는 활성 구역이 가장 가까운 에지 쪽 방향으로 추가 활성 구역에 이웃해 있지 않고, 가장 가까운 에지 쪽으로 어떠한 활성 구역에도 인접하지 않는다는 사실을 의미한다. 대안적으로 또는 추가적으로 그리드 치수(M)에 따른 간격(D)에는 다음 식이 적용된다: (M - 0.3㎜) / 2 ≤ D ≤ (M - 0.1㎜) /2.
적어도 하나의 실시 형태에 따르면, 광전자 반도체 컴포넌트는 캐리어 상부면 및 캐리어 하부면을 갖는 캐리어를 구비한다. 다수의 활성 구역이 상기 캐리어 상부면에 제공되어 있고 방사선을 발생 및 방출할 목적으로 설계되어 있다. 적어도 3개의 전기 접촉 위치는 상기 캐리어 하부면에 위치하고 상기 반도체 컴포넌트를 전기적 및/또는 기계적 및/또는 열적으로 접속시킬 목적으로 설계되어 있다. 또한, 상기 반도체 컴포넌트는 이러한 반도체 컴포넌트를 전기적으로 어드레싱할 목적으로 그리고 상기 활성 구역들을 전기적으로 제어할 목적으로 적어도 하나의 제어 유닛을 구비한다. 이 경우, 상기 활성 구역들은 평면도 상으로 볼 때, 상기 캐리어 상부면에서 그리드 치수를 갖는 규칙적인 그리드 내에 제공되어 있다. 상기 활성 구역들의 방사선 주 측면들의 기하학적 중점들은 상기 그리드의 그리드 점들 상에서 그리드 치수의 최대 20%의 오차 허용도로 놓인다. 이 경우, 상기 캐리어의 가장 가까운 에지에 대한 주변 활성 구역들의 기하학적 중점들(P)의 간격은 그리드 치수의 최대 60%, 바람직하게는 최대 50%이다.
특히 자동차 제조 분야에서는 특히 어댑티브 헤드라이트 시스템에서 점점 더 높은 분할 경향이 관찰된다. 애노드(anode)용 및 캐소드(cathode)용의 각각 2개의 접속 단자를 갖는 개별 발광 다이오드 구성 부품들이 매트릭스 형태로 배치되면, 회로 복잡성(circuit complexity)이 상대적으로 높다. 그뿐만 아니라, 다수의 발광 다이오드 구성 부품의 배치는 장착시 오류를 유발할 수 있다. 또한, 회로 트랙들을 위해 필요한 공간으로 인해 배치 밀도는 제한되어 있다. 이 경우, 상기 회로 트랙들의 크기는 상기 발광 다이오드 구성 부품들의 상대적으로 높은 전력 소비로 인해 아래로 제한되어 있는데, 즉 상기 회로 트랙들은 비교적 큰 횡단면을 가져야 한다.
본 출원서에 기술된 반도체 컴포넌트들의 경우, 다수의 활성 구역 또는 방사선 발생을 목적으로 설계된 다수의 반도체 칩이 하나의 공동 캐리어 상에 통합되어 있고 제어 유닛을 통해 의도한 대로 제어 가능하다. 특히, 일 가장자리에 대한 기하학적 중점들의 간격이 일 그리드 치수보다 작기 때문에, 다수의 반도체 컴포넌트에 걸쳐서 활성 구역들의 균일한 배치가 구현된다.
적어도 하나의 실시 형태에 따르면, 그리드는 n × m―매트릭스이다. 이 경우, n, m은 각각 2보다 크거나 같은, 3보다 크거나 같은 또는 4보다 크거나 같은 자연수이다. 대안적으로 또는 추가적으로 n, m은 최대 32 또는 25 또는 12 또는 8 또는 6이다.
적어도 하나의 실시 형태에 따르면, 반도체 컴포넌트는 표면 장착 가능하게 형성되어 있다. 다른 말로 하면, 이때 상기 반도체 컴포넌트는 표면 장착 기술(영문: Surface Mount Technology, 또는 축약해서 SMT)에 의해 외부 캐리어에 고정 가능하다.
적어도 하나의 실시 형태에 따르면, 몇몇 또는 모든 활성 구역에 각각 하나 또는 다수의 변환 소자가 할당되어 있다. 특히, 상기 변환 소자들은 캐리어를 등지는 활성 구역들의 측면에 위치한다. 상기 적어도 하나의 변환 소자는 소형 플레이트 또는 캐스팅 컴파운드로서 형성될 수 있고, 해당 활성 구역 내에서 발생한 방사선을 완전히 또는 부분적으로 변환할 목적으로 설계되어 있다. 예를 들어 상기 변환 소자를 통해 상기 활성 구역 내에서 발생한 청색 광의 일부가 황색 광으로 변환됨으로써, 그 결과 백색 광이 주어진다.
적어도 하나의 실시 형태에 따르면, 변환 소자들은 평면도 상에서 캐리어 상부면을 볼 때, 방사선 주 측면들을 각각 완전히 덮는다. 이 경우, 상기 변환 소자들은 각각 해당 활성 구역에 일치하도록 배치될 수 있거나, 또는 둘레 방향으로 상기 해당 활성 구역 위로 돌출할 수 있다. 대안적으로, 상기 변환 소자들은 평면도 상으로 볼 때, 각각 활성 구역들보다 작을 수 있고, 상기 활성 구역들이 상기 변환 소자들 위로 돌출할 수 있다. 또한, 단 하나의 변환 소자가 모든 활성 구역을 덮을 수도 있다.
적어도 하나의 실시 형태에 따르면, 활성 구역들 및/또는 변환 소자들은 평면도 상으로 볼 때, 둘레 방향으로 반사기 캐스팅 컴파운드(reflector casting compound)에 의해 둘러싸여 있다. 상기 반사기 캐스팅 컴파운드로는 관찰자에게 백색으로 보이는 재료가 고려될 수 있다. 바람직하게 상기 반사기 캐스팅 컴파운드는 캐리어 상부면에 대해 평행한 방향으로 변환 소자를 형상 결합 방식으로 그리고 직접 접촉하도록 둘러싼다.
적어도 하나의 실시 형태에 따르면, 이웃한 활성 구역들 사이 및/또는 이웃한 반도체 칩들 사이의 평균 간격은 그리드 치수의 최대 70% 또는 45% 또는 30% 또는 20%이다. 이 경우, 상기 평균 간격은 바람직하게 캐리어 상부면에 대해 평행한 방향으로 결정된다. 다른 말로 하면, 상기 반도체 칩들 및/또는 상기 활성 구역들은 서로 작은 간격을 두고 그리고 상기 캐리어 상부면 상에서 조밀하게 배치되어 있다.
적어도 하나의 실시 형태에 따르면, 캐리어로 실리콘 캐리어 또는 게르마늄 캐리어가 고려된다. 다시 말해, 이때 상기 캐리어는 반도체 재료로 형성되어 있거나 또는 이와 같은 반도체 재료를 포함한다. 이 경우, 상기 캐리어에 추가 층들, 특히 전기 절연 층들 또는 금속 회로 트랙들이 제공될 수 있다.
적어도 하나의 실시 형태에 따르면, 제어 유닛은 일체형(monolithic)으로 캐리어 내에 통합되어 있다. 이와 같은 사실은 특히, 상기 제어 유닛이 상기 캐리어 상에 추후에 제공된 별도의 구성 소자가 아님을 의미한다. 이 경우, 상기 캐리어와 상기 제어 유닛 사이에 연결 수단이 위치하지 않는다. 예를 들어, 이때 상기 제어 유닛은 상기 캐리어 내에서 또는 상기 캐리어와 함께 성장하였고, 그리고/또는 이온 주입(implanting)에 의해 상기 캐리어 내에서 생성되었다.
적어도 하나의 실시 형태에 따르면, 제어 유닛은 하나 또는 다수의 트랜지스터 및/또는 전기 스위치를 구비한다. 이 경우, 상기 스위치들 및/또는 상기 트랜지스터들은 실리콘 또는 게르마늄을 기초로 할 수 있고 상응하는 도펀트를 포함할 수 있다.
적어도 하나의 실시 형태에 따르면, 제어 유닛은 재결정화된 실리콘으로 이루어진 층에 의해 형성되었거나, 또는 적어도 하나의 이와 같은 층을 포함한다. 이와 같은 층 내에 트랜지스터들 및/또는 스위치들이 형성될 수 있다.
적어도 하나의 실시 형태에 따르면, 제어 유닛, 특히 재결정화된 실리콘으로 이루어진 적어도 하나의 층이 캐리어 상부면 또는 캐리어 하부면에 위치한다. 바람직하게, 이때 상기 제어 유닛은 캐리어와 활성 구역 사이에 제공되어 있다. 활성 구역들이 상기 제어 유닛만을 통해서 유일하게 상기 캐리어에 전기적으로 및/또는 기계적으로 접촉할 수 있다.
적어도 하나의 실시 형태에 따르면, 제어 유닛은 직렬 시프트 레지스터(serial shift register)이거나 또는 상기 직렬 시프트 레지스터를 구비한다. 상기 시프트 레지스터는 바람직하게 하나의, 특히 정확히 하나의 데이터 입력부 및 하나 또는 다수의 신호 출력부를 포함한다. 상기 신호 출력부들은 바람직하게 활성 구역들 및/또는 반도체 칩들에 전기적으로 연결되어 있다. 특히 상기 신호 출력부들은 스위치들에 전기 전도 가능하게 연결되어 있고, 이때 각각의 스위치는 상기 활성 구역들 및/또는 반도체 칩들 중 하나에 전기적으로 병렬 접속되어 있다.
적어도 하나의 실시 형태에 따르면, 캐리어 하부면에 전압 공급 또는 전류 공급을 위한, 혹은 전압 케이블용의 정확히 하나의 전기 접촉면이 제공되어 있다. 대안적으로 또는 추가적으로 상기 캐리어 하부면에는 접지 연결을 위한, 또는 접지 케이블용의 정확히 하나의 전기 접촉면이 위치한다. 계속해서 하나 또는 두 개의, 혹은 두 개 이상의 데이터 케이블용 접촉면이 상기 캐리어 하부면에 위치할 수 있다. 바람직하게 정확히 두 개의 데이터 케이블용 접촉면, 말하자면 데이터 입력부를 위한 하나의 접촉면 및 데이터 출력부를 위한 하나의 접촉면이 상기 캐리어 하부면에 제공되어 있다.
적어도 하나의 실시 형태에 따르면, 상이한 활성 구역들 및/또는 상이한 반도체 칩들은 서로 상이한 스펙트럼 조성을 갖는 방사선을 발생시킬 목적으로 설계되어 있다. 이와 같은 방식으로 반도체 컴포넌트에 의해 방출된 방사선의 색 인상이 설정 가능하다.
적어도 하나의 실시 형태에 따르면, 반도체 컴포넌트의 모든 활성 구역 및/또는 반도체 칩은 작동 중에 동일한 색상의 광을 방사하도록 설계되어 있다. 이 경우, 특정 활성 구역 및/또는 특정 반도체 칩에 의해 방사되는 광의 색상은 바람직하게 결정되어 있고, 그에 따라 설정 불가능하다. 예를 들어, 이때 상기 반도체 컴포넌트는 유일하게, 전조등(헤드라이트)으로서 백색 광을 방출하도록 또는 점멸등으로서 단지 황색 광만을 방출하도록 또는 정지등으로서 단지 적색 광만을 방출하도록 설계되어 있다.
적어도 하나의 실시 형태에 따르면, 특히 반도체 층 시퀀스에 기초하는 적어도 다수의 활성 구역이 반도체 컴포넌트 내에서 하나의 공동 성장 기판을 사용한다. 상기 성장 기판상에서 상기 반도체 층 시퀀스가 성장하였다. 이 경우, 상기 활성 구역들은 각각 상기 반도체 층 시퀀스 내에서 동일한 재료 조성 및 동일한 층 두께를 갖는다.
적어도 하나의 실시 형태에 따르면, 활성 구역들을 구성하는 반도체 재료는 이웃한 활성 구역들 사이에서 완전히 또는 부분적으로 제거되었다. 이 경우, 상기 활성 구역들에 대한 구조화는 예컨대 에칭 공정에 의해 이루어진다. 이때 반도체 층 시퀀스가 성장한 이후에, 상기 활성 구역들 상호 간의 상대적인 위치의 추후 변경은 바람직하게 이루어지지 않는다.
그 밖에, 어댑티브 헤드라이트가 제시된다. 상기 헤드라이트로는 특히 자동차용 헤드라이트, 예컨대 자동차 전방 헤드라이트가 고려된다. 상기 헤드라이트는 전술된 실시 형태 중 적어도 하나의 실시 형태와 관련하여 제시된 바와 같은 다수의 반도체 컴포넌트를 포함한다. 따라서, 상기 반도체 컴포넌트들의 특징들은 상기 헤드라이트에 대해서도 공지되어 있고, 역으로 상기 헤드라이트의 특징들은 상기 반도체 컴포넌트들에 대해서도 공지되어 있다.
적어도 하나의 실시 형태에 따르면, 반도체 컴포넌트들은 장착 플랫폼(mounting platform) 상에, 특히 공동의 단일 장착 플랫폼 상에 제공되어 있다. 이 경우, 상기 반도체 컴포넌트들은, 모든 반도체 컴포넌트 또는 적어도 다수의 반도체 컴포넌트의 모든 활성 구역이 그리드 치수의 최대 20% 또는 10% 또는 5%의 오차 허용도로 규칙적인 그리드의 그리드 점들 상에 놓이도록 상기 장착 플랫폼 상에 배치되어 있다. 이때 개별 활성 구역들의 위치로 바람직하게 방사선 주 측면의 기하학적 중점이 사용된다. 이 경우, 상기 그리드는 모든 반도체 컴포넌트에 걸쳐서 또는 적어도 다수의 컴포넌트에 걸쳐서 일정하게 뻗는다. 이때 상기 장착 플랫폼이 반드시 평평하게 형성될 필요는 없다.
적어도 하나의 실시 형태에 따르면, 다수의 반도체 컴포넌트 또는 모든 반도체 컴포넌트는 적어도 하나의 공동 데이터 케이블을 통해 서로 연결되어 있다. 특히 다수의 반도체 컴포넌트는 정확히 하나의 공동 데이터 케이블을 통해 서로 연결되어 있다. "공동 데이터 케이블"이라는 용어는 상기 데이터 케이블이 개별 반도체 컴포넌트들을 통해 또는 모든 반도체 컴포넌트를 통해 결합을 형성한다는 사실을 배제하지 않는다. 다시 말해, 상기 데이터 케이블로 물리적 관점에서 연속하는 단 하나의 데이터 케이블 또는 회로 트랙이 고려될 필요는 없다.
적어도 하나의 실시 형태에 따르면, 제어 유닛을 통해 헤드라이트의 개별 활성 구역들 또는 활성 구역들의 그룹들이 서로 무관하게 제어 가능하다. 이와 같은 사실은 바람직하게 개별 반도체 컴포넌트들의 내부에서도 적용된다. 그럼으로써 상기 헤드라이트가 그 안으로 방사선을 방사하는 조명 영역은 전자 방식으로 의도한 대로 설정 및 변경 가능하다.
적어도 하나의 실시 형태에 따르면, 다수의 반도체 컴포넌트 또는 모든 반도체 컴포넌트는 하나의 공동 전압 케이블 및/또는 하나의 공동 접지 케이블을 통해 서로 연결되어 있다. 특히, 각각의 반도체 컴포넌트를 위해 고유한 전압 케이블이 존재할 필요는 없다.
후속하여 본 출원서에 기술된 광전자 반도체 컴포넌트 및 본 출원서에 기술된 헤드라이트가 도면의 참조하에 실시예들에 의해 더 상세하게 설명된다. 이 경우, 동일한 도면 부호들은 개별 도면들에서 동일한 소자들을 지시한다. 그러나 이때 정확한 척도는 나타나 있지 않으며, 오히려 개별 소자들은 더 나은 이해를 위해 과도하게 크게 도시될 수 있다.
도 1 및 도 3은 본 출원서에 기술된 광전자 반도체 컴포넌트들의 실시예들의 개략도이고,
도 2, 도 4 및 도 5는 본 출원서에 기술된 어댑티브 헤드라이트들의 실시예들의 개략도이며, 그리고
도 6은 반도체 칩들의 배치 변형예이다.
도 1a는 광전자 반도체 컴포넌트(1)의 일 실시예의 개략적인 평면도이고, 도 1b는 광전자 반도체 컴포넌트(1)의 일 실시예의 개략적인 단면도이다.
상기 반도체 컴포넌트(1)는 캐리어(2)를 구비한다. 캐리어 하부면(24)에는 다수의 전기 접촉 위치(4)가 제공되어 있다. 상기 캐리어 하부면(24)에 마주 놓인 캐리어 상부면(23)에는 가시광선을 발생시킬 목적으로 각각 정확히 하나의 활성 구역(33)을 구비한 다수의 광전자 반도체 칩(3)이 배치되어 있다. 상기 접촉 위치들(4)과 상기 반도체 칩들(3) 사이의 전기적 관통 플레이트들 및 전기 회로는 도면을 간략화하기 위해 표시되어 있지 않다.
상기 반도체 칩들(3)은 2 × 2―매트릭스 내에 배치되어 있다. 상기 반도체 컴포넌트(1)를 어드레싱할 목적으로 그리고 개별 반도체 칩들(3)을 의도한 대로 제어할 목적으로 상기 캐리어(2) 내에 일체형으로 제어 유닛(5)이 통합되어 있다. 상기 제어 유닛(5)으로는 특히 마이크로컨트롤러가 고려된다. 상기 목적을 위해, 상기 캐리어(2)는 예컨대 실리콘 캐리어이다. 이 경우, 상기 제어 유닛(5)은 바람직하게 레지스터, 다수의 트랜지스터 및 스위치를 포함한다. 상기 제어 유닛(5)은 실리콘 기술로 제조될 수 있다.
평면도 상으로 볼 때, 상기 반도체 칩들(3)의 방사선 주 측면들(30)은 각각 하나의 기하학적 중점(P)을 갖는다. 상기 기하학적 중점들(P)은 그리드의 그리드 점들에 위치한다. 상기 그리드는 일점쇄선에 의해 상징적으로 나타나 있다. 이 경우, 평면도 상으로 볼 때, 이웃한 그리드 점들 사이의 최단 간격에 상응하는 그리드 치수(M)는 각각 상기 캐리어(2)의 가장 가까운 에지에 대한 상기 기하학적 중점들(P)의 간격(D)의 최대 2배에 상응한다. 그에 따라, 평면도 상으로 볼 때, 상기 반도체 컴포넌트(1) 내부에서 이웃한 반도체 칩들(3) 사이의 간격은 상기 에지에 대한 주변 반도체 칩들(3)의 간격보다 현저히 크다.
그럼으로써, 다수의 반도체 컴포넌트로 더 큰 배치를 구성할 수 있고, 이때 상기 그리드는 모든 반도체 컴포넌트(1)에 걸쳐서 일정하게 유지된다(도 2에서 어댑티브 헤드라이트(10)의 평면도 참조). 또한, 다수의 반도체 칩(3)이 하나의 공동 반도체 컴포넌트(1)에 통합되어 있기 때문에, 상기 반도체 컴포넌트(1)의 전기 접촉면들(4)이 개별 반도체 칩들(1)의 경우에서 전기 접촉면들보다 더 크게 형성될 수 있다.
그럼으로써, 제어 유닛(5) 없이도 상기 반도체 컴포넌트(1) 내에 반도체 칩(3)이 다수 존재하는 경우에 감소한 수의 접촉 위치(4)가 주어질 수 있는데, 그 이유는 상기 반도체 컴포넌트(1) 내 i개의 반도체 칩(3)을 위해 2i개의 접촉부 대신에 i + 1개의 접촉부만 필요하기 때문이다. 따라서, 본 출원서에서 상기 반도체 컴포넌트(1)와 관련하여 기술된 내용은 상응하게, 특히 반도체 칩들(3) 및/또는 활성 구역들(33)의 배치와 관련하여 제어 유닛이 없는 변형예들에도 적용될 수 있다.
선택적으로, 다른 모든 실시예들에서와 동일하게 도 1에 따른 상기 반도체 칩들(3) 및/또는 상기 활성 구역들(33) 그리고 변환 소자들(6)은 캐리어 상부면(23)에 대해 평행한 방향으로 반사기 캐스팅 컴파운드(7)에 의해 둘러싸여 있다. 상기 반사기 캐스팅 컴파운드(7)로는, 예컨대 이산화티타늄으로 이루어진 반사성 입자가 첨가된 예를 들어 실리콘이 고려된다. 상기 반사성 캐스팅 컴파운드(7)는 캐리어 상부면(23)에 대해 평행한 방향으로 상기 캐리어(2)와 동일 평면에서 종료할 수 있다. 상기 캐리어(2)로부터 멀어지는 방향으로는 상기 변환 소자들(6)과 상기 반사기 캐스팅 컴파운드(7)가 바람직하게 마찬가지로 서로 동일 평면에서 종료한다. 상기 반도체 칩들(3) 및/또는 상기 활성 구역들(33)을 접촉하기 위한 본드 와이어들은 상기 반사기 캐스팅 컴파운드(7) 내에 완전히 매립될 수 있다.
도 1의 하우징 구조에 대해 대안적으로 세라믹을 기초로 하는 하우징이 사용될 수도 있다. 마찬가지로, 예를 들어 "테이프 + 릴(Tape + Reel)" 타입 또는 축약하여 ABF 타입 또는 강화된 패터닝 필름(Advanced Patterning Film; APF) 타입의 리드 프레임(영문: Leadframe)을 갖는 하우징, 혹은 예컨대 구리 필름을 기초로 하는 리드 프레임 타입을 갖는 하우징, 특히 QFN-하우징 구조가 사용될 수 있다. 계속해서, 특히 갈바니 전기적으로 생성된 금속화층을 구비한 사출 성형 된 하우징 형태들이 특히 CiF-구조 또는 칩-인-프레임(Chip-in-Frame)-구조의 형태로 사용될 수 있다. 이와 같은 대안적인 하우징 형태들은 다른 모든 실시예들에서도 사용될 수 있다.
도 3a에 따른 평면도 및 도 3b에 따른 저면도에는 반도체 컴포넌트(1)의 추가 일 실시예가 도시되어 있다. 이 경우, 반도체 칩들(3)은 2 × 3―매트릭스 내에 배치되어 있다. 그에 따라, 6개의 반도체 칩(3)은 접지 연결(GND)을 위한 하나의 공동 접촉 위치 및 전압 케이블(VCC)을 위한 하나의 공동 접촉 위치를 갖는다. 또한, 두 개의 데이터 케이블(8)용 접촉 위치(4)가, 데이터 입력부용 접촉 위치(Din) 및 데이터 출력부용 접촉 위치(Dout)로 구분되어 제공되어 있다. 도 3b에 따른 도시 내용과 다르게, 접촉 위치들(4)은 다르게 위치 설정될 수 있음으로써, 그 결과 예를 들어 접촉 위치들(Din 및 Dout)은 접촉 위치들(GND 및 VCC) 사이에 위치하지 않을 수 있다.
특히 도 3에 도시된 바와 같은 다수의 반도체 컴포넌트(1)를 구비한 헤드라이트(10) 내 상응하는 배치는 도 4의 개략적인 저면도에 나타나 있다.
이 경우, 이웃한 반도체 컴포넌트들(1)의 데이터 입력부(Din) 및 데이터 출력부(Dout)를 위한 이웃한 접촉 위치들은 항상 동일한 전위 상에 놓인다. 그럼으로써, 이웃한 반도체 컴포넌트들(1) 사이의 간격이 감소할 수 있는데, 그 이유는 장착 플랫폼(11) 상에서 전위에 기인한 간격들이 유지될 필요가 없기 때문이다. 전압 케이블(VCC) 및 접지 케이블(GND)은 다수의 반도체 컴포넌트(1)에 걸쳐서, 도 4에 따른 도시 내용과 다르게 통합될 수도 있다.
개별 반도체 컴포넌트들(1)을 제어하는 데이터 세트의 처리 과정, 계층적 회로 평면들 및 장착 플랫폼(11)의 회로 트랙들은 도면을 간략화하기 위해 각각 나타나 있지 않다. 선택적으로, 제어 유닛들(5)(도 4에 도시되지 않음) 내에서, 예를 들어 수명에 따른 작동 전압 보정 또는 온도에 따른 보호와 같은 추가 정보들 또는 제어 데이터들이 처리될 수 있거나 또는 기록될 수 있다. 또한, 단락의 검출이 장착 플랫폼(11)에서 또는 개별 반도체 컴포넌트들(1) 내에서 구현될 수 있다.
다른 모든 실시예들에서와 같이, 데이터 케이블(8)로 하나 또는 다수의 케이블을 구비한 데이터 버스(data bus)가 고려될 수 있다. 접촉면들(4)의 수는 상기 데이터 버스의 케이블들의 개수에 상응하게 조정될 수 있다. 예를 들어 상기 데이터 버스는 입력 데이터를 위한 하나의 케이블, 출력 데이터를 위한 하나의 케이블 및 시간 신호(영문: Clock)를 위한 하나의 케이블을 구비한다. 마찬가지로 상기 시간 신호는 출력 데이터용 케이블 및/또는 입력 데이터용 케이블에 의해 운반될 수 있다. 계속해서 상기 시간 신호, 상기 입력 데이터 및 상기 선택적인 출력 데이터는 단 하나의 케이블에 의해 운반될 수 있다.
제어 유닛(5)을 위한 회로 구성 및 반도체 컴포넌트들(1)을 제어하기 위한 개념은 예를 들어 간행물 DE 10 2012 111 247 A1 호에서 주어진다. 이와 같은 간행물의 공개 내용은 본 출원서에 인용 방식으로 함께 수용된다.
도 5에는 헤드라이트(10)의 추가 실시예들이 도시되어 있다. 도 5a의 단면도에 따르면, 반도체 컴포넌트들(1)은 각각 관통 플레이트들을 구비한 캐리어(2)를 갖는다. 예를 들어 p-측 접촉부는 전압 케이블(VCC)에 연결되어 있고, n-측 접촉부는 접지 케이블(GND)에 연결되어 있다.
활성 구역들(33)과 캐리어(2) 사이에는 각각 제어 유닛(5)이 위치한다. 상기 제어 유닛(5)은 재결정화된 실리콘의 하나 또는 다수의 층으로 형성되어 있다. 이 경우, 상기 실리콘은 예를 들어 기상 증착 공정에 의해 비결정성(amorphous)으로 생성되고, 예컨대 집중적인 레이저 빔에 의한 스캐닝(scanning)에 의해 재결정이 야기된다. 이와 같은 실리콘 층은, 특히 400 ㎠/Vs 내지 500 ㎠/Vs의 상승한 전하 캐리어 이동성을 가질 수 있다. 또한, 이와 같은 실리콘 층은 400 ℃ 미만의 비교적 온건한 온도에서 증착될 수 있다. 그에 따라, 상기 활성 구역들(33)을 위한 구조가 생성된 이후에 비로소 상기 제어 유닛(5)이 생성될 수 있다. 도시된 바와 다르게, 상기 활성 구역들(33)의 전기 접촉이 적어도 부분적으로 회로 트랙들을 통해 그리고 방사선 주 측면(30)의 전기 접촉 위치들을 통해 이루어질 수도 있다.
도 5b의 단면도에 따르면, 이웃한 활성 구역들(33) 사이에 각각 절연부(9)가 제공되어 있다. 상기 절연부(9)는 바람직하게 전기적 절연부일 뿐만 아니라 광학적 절연부이다. 도시된 바와 다르게, 이와 같은 절연부(9)는 상기 활성 구역들(33)의 외부 측면들에서 개별 반도체 컴포넌트들(1)의 가로 방향 제한부로 이용될 수도 있다. 제어 유닛(5)은 활성 구역들(33)의 성장 기판(32)을 등지는 상기 활성 구역들(33)의 측면에, 예를 들어 도 5a와 관련하여 설명된 바와 같이 재결정화된 실리콘 층에 의해 형성되어 있다. 상기 절연부(9)에 의해 상기 활성 구역들(33) 사이에서 상기 제어 유닛(5) 쪽으로 평탄화가 달성 가능하다.
도 5b에 따른 캐리어 기능은, 예를 들어 상기 제어 유닛(5)과 상기 공동의 성장 기판(32)의 조합으로부터 주어진다. 그러나 선택적으로, 모든 실시예들에서와 같이 상기 성장 기판(32)이 상기 활성 구역들(33)로부터 완전히 제거되어 있을 수도 있다.
이와 같은 활성 구역들(33)은 이와 같은 제어 유닛(5)과 관련하여, 예를 들어 간행물 DE 10 2012 109 460 A1 호 또는 DE 10 2012 112 302 A1 호와 관련하여 제시된 바와 같이 구성 및 제조될 수 있다. 상기 활성 구역들(33)을 상기 제어 유닛(5)에 제공하는 것과 관련하여 이와 같은 간행물들의 공개 내용은 본 출원서에 인용 방식으로 함께 수용된다.
헤드라이트(10)의 개략적인 일 평면도에는 광전자 반도체 컴포넌트(1)의 전기 회로가 도시되어 있다(도 5c 참조). 도시된 바와 다르게, 모든 반도체 컴포넌트(1)가 각각, 전압(VCC)용의, 접지(GND)용의 그리고 데이터 신호(8)용의 연속하는 단 하나의 케이블 상에 제공될 수도 있다.
도 6에는 일 변형예가 도시되어 있다. 각각의 반도체 칩(3)을 위해 고유한 전압 케이블(VCC)이 제공되어 있다. 그에 따라, 이와 같은 배치에서는 예컨대 도 4와 비교하여 상승한 회로 복잡성이 요구된다.
본 출원서에 기술된 발명은 실시예들을 참조한 설명 내용에만 한정되지 않는다. 오히려 본 발명은 각각의 새로운 특징 및 특징들의 각각의 조합을 포함하며, 이는 특히, 비록 이와 같은 특징 또는 이와 같은 조합 자체가 특허 청구항들 또는 실시예들에 명시적으로 제시되어 있지 않더라도 특징들의 각각의 조합이 특허청구범위 내에 포함되어 있다는 것을 의미한다.
본 특허 출원서는 독일 특허 출원서 10 2013 114 691.0의 우선권을 청구하며, 그에 따라 상기 출원서의 공개 내용은 본 출원서에 인용 방식으로 함께 수용된다.
10 헤드라이트
11 장착 플랫폼
1 광전자 반도체 컴포넌트
2 캐리어
23 캐리어 상부면
24 캐리어 하부면
3 광전자 반도체 칩
30 방사선 주 측면
32 성장 기판
33 활성 구역
4 전기 접촉 위치
5 제어 유닛
6 변환 소자
7 반사기 캐스팅 컴파운드
8 데이터 케이블
9 절연부
D 반도체 칩들의 중점들과 캐리어 에지 사이의 간격
M 그리드 치수
P 방사선 주 측면의 기하학적 중점
GND 접지 케이블
VCC 전압 케이블

Claims (12)

  1. 광전자 반도체 컴포넌트(1)로서,
    ― 캐리어 상부면(23) 및 캐리어 하부면(24)을 구비한 캐리어(2),
    ― 상기 캐리어 상부면(23)에 제공되어 있고 방사선을 방출할 목적으로 설계되어 있는 다수의 활성 구역(33),
    ― 적어도 상기 반도체 컴포넌트(1)를 전기적으로 접속시킬 목적으로 설계되어 있는, 상기 캐리어 하부면(24)에 위치한 적어도 3개의 전기 접촉 위치(4) 및
    ― 상기 반도체 컴포넌트(1)를 전기적으로 어드레싱(adressing)할 목적으로 그리고 상기 활성 구역들(33)을 전기적으로 제어할 목적으로 제공된 적어도 하나의 제어 유닛(5)을 포함하고, 이때
    ― 상기 활성 구역들(33)은 평면도 상으로 볼 때, 상기 캐리어 상부면(23)에서 규칙적인 그리드(grid) 내에 제공되어 있고,
    ― 상기 그리드는 그리드 치수(M)를 가지며,
    ― 상기 활성 구역들(33)의 방사선 주 측면들(30)의 기하학적 중점들(P)은 평면도 상으로 볼 때, 상기 그리드의 그리드 점들 상에서 상기 그리드 치수(M)의 최대 20%의 오차 허용도로 놓이고, 그리고
    ― 상기 캐리어(2)의 가장 가까운 에지에 대한 주변 활성 구역들(33)의 기하학적 중점들(P)의 간격(D)은 상기 그리드 치수(M)의 최대 50%인,
    광전자 반도체 컴포넌트.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 광전자 반도체 컴포넌트는 표면 장착 가능하고, 이때
    ― 각각의 활성 구역(33)은 정확히 하나의 광전자 반도체 칩(3)에 의해 형성되어 있고,
    ― 상기 광전자 반도체 칩들(3)은 평면도 상으로 볼 때, 그리드에 따라 배치되어 있으며,
    ― 상기 그리드는 직사각형의 n × m―매트릭스이고 그리드 치수(M)를 가지며,
    ― n 및 m은 2(2 포함) 내지 12의 자연수이고,
    ― 상기 활성 구역들(33)은 평면도 상으로 볼 때, 각각 정확히 하나의 기하학적 중점(P)을 가지며, 그리고
    ― 모든 기하학적 중점(P)은 상기 그리드 치수(M)의 최대 5%의 오차 허용도로 상기 그리드의 그리드 점들 상에 놓이는,
    광전자 반도체 컴포넌트.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 활성 구역들(3) 다음에, 상기 캐리어(2)로부터 멀어지는 방향으로 각각 부분적인 방사선 변환을 위한 변환 소자(6)가 배치되어 있고, 이때 상기 변환 소자들(6)은 평면도 상으로 볼 때, 상기 방사선 주 측면들(30)을 각각 완전히 덮으며, 그리고 이때 상기 변환 소자들(6)은 평면도 상으로 볼 때, 각각 둘레 방향으로 반사기 캐스팅 컴파운드(reflector casting compound)(7)에 의해 둘러싸여 있는,
    광전자 반도체 컴포넌트.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    이웃한 활성 구역들(33) 및/또는 반도체 칩들(3) 사이의 평균 간격은 상기 그리드 치수(M)의 최대 50%인,
    광전자 반도체 컴포넌트.
  5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 캐리어(2)는 그 안에 상기 제어 유닛(5)이 일체형(monolithic)으로 통합되어 있는 실리콘 캐리어 또는 게르마늄 캐리어이고, 이때 상기 제어 유닛(5)은 실리콘 또는 게르마늄을 기초로 하는 다수의 트랜지스터를 포함하는,
    광전자 반도체 컴포넌트.
  6. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 캐리어 상부면(23)에 재결정화된 실리콘으로 이루어진 층이 제공되어 있고, 상기 층은 상기 제어 유닛(5)을 형성하고 상기 캐리어(2)와 상기 활성 구역(33) 사이에 위치하는,
    광전자 반도체 컴포넌트.
  7. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어 유닛(5)은 데이터 입력부 및 다수의 신호 출력부를 구비한 직렬 시프트 레지스터(serial shift register)를 포함하고, 이때 상기 신호 출력부들은 스위치들에 전기 전도 가능하게 연결되어 있고, 각각의 스위치는 상기 활성 구역들(33) 중 하나의 활성 구역에 대해 전기적으로 병렬 접속되어 있는,
    광전자 반도체 컴포넌트.
  8. 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광전자 반도체 컴포넌트는 상기 캐리어 하부면(24)에 전압 케이블(VCC)용의 정확히 하나의 전기 접촉면, 접지 케이블(GND)용의 정확히 하나의 전기 접촉면 및 데이터 케이블(8)용의 하나 또는 2개의 접촉면을 갖는,
    광전자 반도체 컴포넌트.
  9. 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서,
    모든 활성 구역(33) 및/또는 반도체 칩(3)은 작동 중에 동일한 색상의 광을 방사하고, 이때 상기 색상은 결정되어 있고, 설정 불가능한,
    광전자 반도체 컴포넌트.
  10. 제 1항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 있어서,
    다수의 활성 구역(33)이 하나의 공동 성장 기판(32)을 이용하고, 이때 이웃한 활성 구역들(33) 사이에서 상기 활성 구역들(33)을 구성하는 반도체 재료가 완전히 또는 부분적으로 제거되어 있는,
    광전자 반도체 컴포넌트.
  11. 자동차용 어댑티브 헤드라이트(10)로서,
    ― 장착 플랫폼(mounting platform)(11) 및
    ― 제 1항 내지 제 10항 중 적어도 어느 한 항에 따른 다수의 반도체 컴포넌트(1)를 포함하고, 이때
    ― 상기 반도체 컴포넌트들(1)은, 이러한 반도체 컴포넌트들(1)의 모든 활성 구역(33)이 그리드 치수(M)의 최대 20%의 오차 허용도로 규칙적인 그리드의 그리드 점들 상에 놓이도록 상기 장착 플랫폼(11) 상에 배치되어 있고, 그리고
    ― 상기 그리드는 모든 반도체 컴포넌트(1)에 걸쳐서 일정하게 뻗는,
    자동차용 어댑티브 헤드라이트.
  12. 제 11항에 있어서,
    다수의 또는 모든 반도체 컴포넌트(1)는 적어도 하나의 공동 데이터 케이블(8)을 통해 서로 연결되어 있고, 이때
    ― 제어 유닛(5)을 통해 상기 헤드라이트(10)의 개별 활성 구역들(33) 또는 활성 구역들(33)의 그룹들이 서로 무관하게 제어 가능하고,
    ― 이와 같은 반도체 컴포넌트들(1)은 하나의 공동 전압 케이블(VCC) 및 하나의 공동 접지 케이블(GND)을 사용하며,
    ― 상기 반도체 컴포넌트들(1) 내부에서 상기 활성 구역들(33)의 방사선 주 측면들(30)의 기하학적 중점들(P)은 평면도 상으로 볼 때, 각각 그리드의 그리드 점들 상에서 그리드 치수(M)의 최대 20%의 오차 허용도로 놓이고,
    ― 캐리어(2)의 가장 가까운 에지에 대한 주변 활성 구역들(33)의 기하학적 중점들(P)의 간격(D)은 상기 그리드 치수(M)의 최대 50%이며,
    ― 상기 반도체 컴포넌트들(1)은, 이러한 반도체 컴포넌트들(1)의 모든 활성 구역(33)이 상기 그리드 치수(M)의 최대 20%의 오차 허용도로 상기 규칙적인 그리드의 그리드 점들 상에 놓이도록 상기 장착 플랫폼(11) 상에 배치되어 있고, 그리고
    ― 상기 그리드는 모든 반도체 컴포넌트(1)에 걸쳐서 일정하게 뻗는,
    자동차용 어댑티브 헤드라이트.
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