KR100598357B1 - Submount substrate for light emitting device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 발광소자 서브마운트 기판에 관한 것으로, 복수의 도전성 물질 사이에 유전체로 구성된 유전체층을 포함한 서브마운트 기판에 발광소자를 부착하여 사용함으로서 다양한 환경에서 편리하게 발광소자를 구동시킬 수 있다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a light emitting device submount substrate, and the light emitting device can be conveniently driven in various environments by attaching the light emitting device to a submount substrate including a dielectric layer composed of a dielectric material between a plurality of conductive materials.
본 발명에 따르면, 발광소자 서브마운트 기판은 기판의 상면에 이격적으로 형성되며, 상면의 일부에 발광소자가 본딩될 복수의 도전성 패드와, 상기 각 도전성 패드의 상면 일부에 증착된 복수의 유전체층과, 상기 각 유전체층의 상면에 형성된 복수의 도전체층으로 구성되어, 직류전원뿐만 아니라 발광소자를 교류전원으로 구동시키기 위하여 별도의 장치가 필요하지 않으므로 그 부피가 증가하지 않고, 가격면에서도 비용이 증가하지 않는 등 다양한 환경에서 발광소자를 편리하게 구동시킬 수 있다. According to the present invention, a light emitting device submount substrate is formed on the upper surface of the substrate spaced apart, a plurality of conductive pads to be bonded to the light emitting device on a portion of the upper surface, a plurality of dielectric layers deposited on a portion of the upper surface of each conductive pad and It is composed of a plurality of conductor layers formed on the upper surface of each dielectric layer, and does not require a separate device for driving not only a direct current power source but also a light emitting device by an alternating current power source, so that its volume does not increase and the cost does not increase in terms of price. The light emitting device can be conveniently driven in various environments.
교류, 직류, 서브마운트, 발광소자 AC, DC, submount, light emitting device
Description
도 1은 본 발명의 발광소자용 서브마운트 기판의 제 1실시예의 평면도.1 is a plan view of a first embodiment of a submount substrate for a light emitting element of the present invention;
도 2a 및 도 2b는 상기 도 1의 단면도.2A and 2B are cross-sectional views of FIG. 1.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 발광소자용 서브마운트 기판의 제 2실시예의 단면도.3A and 3B are cross-sectional views of a second embodiment of a submount substrate for a light emitting element of the present invention.
도 4a 및 4b는 본 발명의 발광소자용 서브마운트 기판의 제 3실시예의 평면도 및 배면도.4A and 4B are a plan view and a rear view of a third embodiment of a submount substrate for a light emitting element of the present invention.
도 5는 상기 도 4a 및 도 4b의 단면도.5 is a cross-sectional view of FIGS. 4A and 4B.
도 6은 본 발명의 발광소자용 서브마운트 기판의 제 4실시예의 단면도.Fig. 6 is a sectional view of a fourth embodiment of a submount substrate for light emitting elements of the present invention.
도 7은 본 발명의 발광소자용 서브마운트에 발광소자를 증착한 회로도.7 is a circuit diagram in which a light emitting element is deposited on a submount for a light emitting element of the present invention.
*도면의 주요 부분에 대한 부호 설명** Description of symbols on the main parts of the drawings *
200, 300, 500, 600 : 기판. 210, 310, 510, 610 : 절연층.200, 300, 500, 600: substrate. 210, 310, 510, 610: insulating layer.
220, 320, 520, 620 : 도전성 패드. 230, 330, 530, 630 : 유전체층.220, 320, 520, 620: conductive pads. 230, 330, 530, 630: dielectric layer.
240, 340, 540, 640 : 도전체층. 250, 350, 550, 650 : 솔더금속.240, 340, 540, 640: conductor layer. 250, 350, 550, 650: solder metal.
본 발명은 발광소자용 서브마운트 (Submount)기판에 관한 것으로, 복수의 도전성 물질 사이에 유전체로 구성된 유전체층을 포함한 서브마운트에 발광소자를 부착하여 이용함으로써, 직류전원뿐만 아니라 교류전원으로 서브마운트에 부착된 발광소자를 구동시킬 수 있어서 다양한 환경에서 편리하게 발광소자를 구동시킬 수 있는 발광소자용 서브마운트 기판에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a submount substrate for a light emitting device, wherein a light emitting device is attached to a submount including a dielectric layer composed of a dielectric material between a plurality of conductive materials, thereby attaching to a submount as an AC power source as well as a DC power supply. The present invention relates to a submount substrate for a light emitting device capable of driving a light emitting device so as to conveniently drive the light emitting device in various environments.
발광소자는 기본적으로 p형과 n형 반도체의 접합으로 이루어져 있으며, 전압을 가하면 전자와 정공의 결합으로 반도체의 밴드갭(Bandgap)에 해당하는 에너지를 빛의 형태로 방출하는 일종의 광전자 소자(Optoelectronic device)이다. 상기 발광소자에서 출력되는 빛의 양은 다이오드에 흐르는 전류에 비례하여 증가한다. 발광소자는 반도체의 빠른 처리속도와 낮은 전력소모 등의 장점과 함께 환경 친화적이면서도 에너지 절약효과가 높아서 대형 전광판, 교통 신호등, 자동차 계기판 등 많은 분야에 사용되고 있다. A light emitting device basically consists of a junction between a p-type and an n-type semiconductor, and is a type of optoelectronic device that emits energy corresponding to a bandgap of a semiconductor in the form of light by applying electrons and holes when voltage is applied. )to be. The amount of light output from the light emitting device increases in proportion to the current flowing through the diode. Light emitting devices are environmentally friendly and have high energy saving effects along with advantages such as high processing speed and low power consumption of semiconductors, and thus they are used in many fields such as large display boards, traffic lights, and automotive instrument panels.
일반적으로 발광소자는 기판상에 n콘텍층, 활성층, p콘텍층이 순차적으로 적층 형성된 다층구조의 반도체층을 가지며, 상기 n콘텍층 및 p콘텍층상에 형성되는 n형 전극 및 p형 전극을 갖는다. 발광소자의 동작은 상기 두 전극 사이에 순방향 전압이 인가되면 n형 전극으로부터 n콘텍층을 통해 활성층에 전자가 주입되고, p형 전극으로부터 p콘텍층을 통해 활성층에 정공이 주입된다. 이때 상기 활성층에 주입된 전자와 정공은 서로 재결합하면서 활성층의 밴드갭 또는 에너지 레벨차이에 해당하는 빛을 발광하게 된다.In general, a light emitting device has a multilayer semiconductor layer in which n contact layers, active layers, and p contact layers are sequentially stacked on a substrate, and has n type electrodes and p type electrodes formed on the n contact layers and p contact layers. . In operation of the light emitting device, when a forward voltage is applied between the two electrodes, electrons are injected from the n-type electrode through the n-contact layer and holes are injected into the active layer from the p-type electrode through the p-contact layer. In this case, electrons and holes injected into the active layer recombine with each other to emit light corresponding to a band gap or energy level difference of the active layer.
상기 두 전극 사이에 인가되는 전압은 직류전원에서 발생하는 전압으로 p형 전극에는 (+)전극이 n형 전극에는 (-)전극이 인가되어서 발광소자가 광을 방사한다. 그러므로 발광소자는 휴대폰 또는 자동차의 헤드라이트 등 많은 분야에서 사용할 수 있었다. The voltage applied between the two electrodes is a voltage generated from a direct current power source, and a light emitting device emits light by applying a positive electrode to a p-type electrode and a negative electrode to an n-type electrode. Therefore, the light emitting device can be used in many fields such as a headlight of a mobile phone or a car.
그러나 조명기구와 같이 교류전원을 사용해야 하는 경우에는 발광소자의 두 전극에 순방향 전압이 인가되면 관계없으나, 발광소자의 내전압 특성을 초과하는 역방향 전압이 인가되면 발광소자가 탈 수 있는 가능성이 존재하였다. 그러므로 발광소자를 구동하기 위하여 교류전원을 사용하는 경우에는 교류전원을 직류로 변환하는 컨버터(Converter)를 사용하여 발광소자에 순방향 전압만이 인가하도록 하였다. 또한, 칩 인덕터나 칩 콘덴서를 발광소자의 외부에 별도로 연결하여 발광소자에 역방향 전압이 인가되어도 발광소자가 타지 않게 하는 방법을 사용하였다. However, in the case of using an AC power source such as a lighting fixture, it is irrelevant if a forward voltage is applied to two electrodes of the light emitting device, but there is a possibility that the light emitting device may burn when a reverse voltage exceeding the withstand voltage characteristic of the light emitting device is applied. Therefore, when AC power is used to drive the light emitting device, only a forward voltage is applied to the light emitting device by using a converter that converts the AC power into DC. In addition, the chip inductor or the chip capacitor is connected to the outside of the light emitting device so that the light emitting device does not burn even when the reverse voltage is applied to the light emitting device.
상기한 종래의 방법으로 교류전원을 이용하여 발광소자를 구동하기 위하여, 발광소자와 별도로 구비된 장치를 발광소자와 전기적으로 연결해서 사용해야 하므로, 그 부피가 증가하고 가격면에서도 비용이 증가하는 등 다양한 환경에서 발광소자를 구동시키는 데 있어서 많은 문제점이 있었다. In order to drive a light emitting device using an AC power source by the conventional method described above, since a device provided separately from the light emitting device must be used by electrically connecting the light emitting device, the volume is increased and the cost is also increased. There are many problems in driving the light emitting device in the environment.
그러므로 본 발명의 목적은 복수의 도전성 물질 사이에 유전체로 구성된 유전체층을 포함한 서브마운트에 발광소자를 부착하여 사용함으로써, 발광소자를 교류전원으로 구동시키기 위하여 별도의 장치가 필요하지 않으므로 그 부피가 증가하지 않고, 가격면에서도 비용이 증가하지 않는 등 다양한 환경에서 발광소자를 편리 하게 구동시킬 수 있는 발광소자용 서브마운트 기판을 제공하는 데 있다.Therefore, an object of the present invention is to attach a light emitting device to a submount including a dielectric layer composed of a dielectric between a plurality of conductive materials, so that a separate device is not required to drive the light emitting device with an AC power source, so that its volume does not increase. In addition, the present invention provides a submount substrate for a light emitting device capable of conveniently driving the light emitting device in various environments such as a cost not increasing.
이러한 목적을 가지는 본 발명의 발광소자용 서브마운트 기판은 기판의 상면에 이격적으로 형성되며 발광소자가 본딩될 복수의 도전성 패드와, 상기 각 도전성 패드의 상면 일부에 증착된 복수의 유전체층과, 상기 각 유전체층의 상면에 형성된 복수의 도전체층으로 구성된 것을 특징으로 한다. The submount substrate for a light emitting device according to the present invention having the above object is formed on the upper surface of the substrate spaced apart from the plurality of conductive pads to be bonded, the plurality of dielectric layers deposited on a portion of the upper surface of the conductive pad, It is characterized by consisting of a plurality of conductor layers formed on the upper surface of each dielectric layer.
상기 기판은 도전성 기판 또는 부도체 기판이며, 기판 전체에 절연층이 코팅되는 것을 특징으로 한다. The substrate is a conductive substrate or a non-conductive substrate, characterized in that the insulating layer is coated on the entire substrate.
상기 복수의 도전성 패드는 상면에 발광소자가 본딩될 솔더 금속을 더 구비하는 것을 특징으로 한다. The plurality of conductive pads may further include a solder metal on which a light emitting device is to be bonded.
상기 기판은 상호 이격된 복수의 캐비티가 형성되고, 상기 복수의 도전성 패드는 상호 이웃하는 도전성 패드를 쌍(pair)단위로 하여, 한 쌍의 도전성 패드를 구성하는 각 도전성 패드의 일부가 상기 각 캐비티에 위치하여 형성되어 있고, 상기 복수의 유전체층은 상기 한 쌍의 도전성 패드를 구성하는 각 도전성 패드에서 캐비티에 위치하지 않은 영역의 상면에 증착되고, 상기 복수의 솔더 금속은 한 쌍의 도전성 패드를 구성하는 각 도전성 패드에서 캐비티에 위치한 영역의 상면에 형성되는 것을 특징으로 한다. The substrate is provided with a plurality of cavities spaced apart from each other, and the plurality of conductive pads are formed by pairing adjacent conductive pads in pairs, and a part of each conductive pad constituting a pair of conductive pads is formed in the respective cavities. And the plurality of dielectric layers are deposited on an upper surface of an area not located in the cavity of each conductive pad constituting the pair of conductive pads, and the plurality of solder metals constitute a pair of conductive pads. It is characterized in that formed on the upper surface of the region located in the cavity in each conductive pad.
그리고 본 발명의 발광소자용 서브마운트 기판은 복수의 관통 홀이 이격되어 형성된 기판에서 각 관통 홀을 통해 기판의 상면과 하면을 연결하고 상호 이격적으로 형성된 복수의 도전성 패드와, 상기 각 도전성 패드에서 기판의 하면에 위치하는 영역에 증착된 복수의 유전체층과, 상기 각 유전체층의 하면에 형성된 복수의 도전체층으로 구성되는 것을 특징으로 한다. The sub-mount substrate for light emitting devices of the present invention includes a plurality of conductive pads formed on the substrate formed by separating a plurality of through holes from each other, and connecting the upper and lower surfaces of the substrate through each through hole and spaced apart from each other. And a plurality of dielectric layers deposited in a region located on a lower surface of the substrate, and a plurality of conductor layers formed on the lower surfaces of the dielectric layers.
상기 기판은 도전성 기판 또는 부도체 기판이며, 기판 전체에 절연층이 코팅되는 것을 특징으로 한다. The substrate is a conductive substrate or a non-conductive substrate, characterized in that the insulating layer is coated on the entire substrate.
상기 복수의 도전성 패드에서 기판의 상면에 위치하는 영역에는 발광소자가 본딩될 솔더 금속을 더 구비하는 것을 특징으로 한다.In the regions of the plurality of conductive pads, the solder metal to which the light emitting device is to be bonded is further provided.
상기 기판은 이웃하는 관통 홀들 사이의 공간에 캐비티가 형성되고, 상기 복수의 도전성 패드는 이웃하는 상호 이격된 도전성 패드를 쌍(pair)단위로 하여, 한 쌍의 도전성 패드를 구성하는 각 도전성 패드의 일부가 캐비티에 포함되어 형성되며, 상기 복수의 솔더 금속은 한 쌍의 도전성 패드를 구성하는 각 도전성 패드에서 캐비티에 포함된 영역의 상면에 형성되는 것을 특징으로 한다. The substrate has a cavity formed in a space between neighboring through-holes, and the plurality of conductive pads are formed by pairing adjacent mutually spaced conductive pads to form a pair of conductive pads. A part is included in the cavity, and the plurality of solder metals are formed on the upper surface of the region included in the cavity in each of the conductive pads constituting the pair of conductive pads.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 발광소자용 서브마운트 기판을 설명하기로 한다. Hereinafter, a submount substrate for a light emitting device according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 발광소자용 서브마운트 기판의 제 1실시예의 평면도이다. 도시된 바와 같이 기판(도면에 도시하지 않음)의 상면에 증착된 절연층(100)과, 상기 절연층(100)의 상면에 상호 이격적으로 형성된 복수의 도전성 패드(110)와, 상기 각 도전성 패드(110)의 상면 일부에 증착되고 유전체로 구성된 복수의 유전체층(120)과, 상기 각 유전체층(120)의 상면에 형성되고 도전성 물질로 구성된 복수의 도전체층(130)과, 상기 각 도전성 패드(110)에서 유전체층(120)이 증착되지 않은 영역의 일부에 형성된 복수의 솔더 금속(140)으로 구성된다. 1 is a plan view of a first embodiment of a submount substrate for a light emitting element of the present invention. As shown, an
상기 기판은 반도체 공정이 가능한 실리콘(Si) 같은 반도체 기판이나 질화알루미늄(AlN)과 같은 부도체 기판 또는 도전성 기판을 사용한다. The substrate may be a semiconductor substrate such as silicon (Si), an insulator substrate such as aluminum nitride (AlN), or a conductive substrate.
상기 절연층(100)은 기판이 부도체 기판 또는 도전성 기판인 경우에 기판의 상면에 증착된다. 기판의 상면에 도전성 패드가 형성되므로, 상기 기판이 도전성 기판인 경우에는 기판과 도전성 패드간에 단락이 발생할 수 있다. 그러므로 기판의 상면에 절연층(100)을 형성함으로써 단락을 방지한다. 그러나 기판이 부도체 기판 또는 도전성 기판이 아닌 경우에는 절연층(100)의 생략이 가능하다. The
상기 복수의 도전성 패드(110)는 절연층(100)의 상면에 상호 이격되어 형성된다. 상기 도전성 패드(110)는 전원이 인가되면 전기가 흐르는 도전성 물질로 이루어져 있다. 그러므로 도전성 패드(110)는 기판의 상면에 전기적으로 연결이 필요한 부분에 형성된다. The plurality of
상기 복수의 유전체층(120)은 상기 각 도전성 패드(110)의 상면 일부에 증착되고, 전기장이 인가되면 전기장을 상쇄시키는 방향으로 배열되는 유전체로 구성된다. 상기 유전체는 예를 들면 질화알루미늄(AlN) 또는 산화아연(ZnO) 등의 물질이다. 유전체를 구성하는 분자들은 극성에 관계없이 무작위방향으로 배열된 상태를 유지하였다가 전기장이 인가되면 전기장의 (+)쪽으로 분자의 (-)극성을 띄는 부분이 끌려가고, 전기장의 (-)쪽으로는 분자의 (+)극성을 띄는 부분이 끌려가게 된다.The plurality of
상기 복수의 도전체층(130)은 도전성 물질로 구성되며 상기 각 유전체층(120)의 상면에 형성된다. The plurality of
상기에서 도전성 패드(110)와 유전체층(120)과 도전체층(130)이 전하를 충전 하는 콘덴서의 기능을 한다. 상기 도전성 패드(110)는 콘덴서의 제 1기판을 형성하고, 상기 도전체층(130)은 콘덴서의 제 2기판을 형성하고, 상기 양 기판 사이에 형성된 유전체층(120)이 콘덴서에서 유전체의 역할을 한다. The
상기 솔더 금속(140)은 도전성 패드(110)에서 유전체층(120)이 증착되지 않은 영역의 상면 일부에 형성된다. 상기 솔더 금속(140)은 주석(Sn)과 납(Pb)의 합금으로 구성된 물질로 최근에는 환경의 오염을 방지하기 위하여 납을 제거한 무연솔더를 사용하기도 한다. 상기 솔더 금속(140)은 본 발명의 서브마운트에 발광소자를 본딩하기 위하여 사용한다. 그러나 Au Stud 등과 같이 방식으로 발광소자를 서브마운트에 접합하는 경우에는 도전성 패드(110)의 상면에 솔더 금속(140)이 형성되는 것을 생략할 수 있다.The
한편, 상기 도전체층(130)이 형성된 영역에서 일부는 도전성 패드(110)가 노출되어 있다. 이는 도전성 패드(110)가 노출된 부분에 순방향의 직류전원을 인가하기 위함이다. 상기 도전성 패드(110)가 노출된 부분에 순방향의 직류전원이 인가되면 발광소자가 본딩될 솔더 금속(140)에 순방향의 전원이 인가된다. 그러므로 솔더 금속(140)에 발광소자를 본딩하면 발광소자의 각 전극에 순방향 전원이 인가되어 발광소자의 활성층에서 광을 방사한다. In some embodiments, the
그리고 상기 도전체층(130)에 교류전원을 인가하면 상기 전원은 도전체층(130), 유전체층(120), 도전성 패드(110)로 이루어진 하나의 콘덴서의 기능을 하는 층을 통해 솔더 금속(140)에 인가된다. 그러므로 솔더 금속(140)에 발광소자가 본딩되면 하나의 루프가 형성된다. When the AC power is applied to the
한편, 도 2a 및 도 2b는 상기 도 1의 단면도이다. 상기 도 2a는 도 1을 A-B 방향으로 자른 단면도이다. 도시된 바와 같이 기판(200)의 상면에 절연층(210)이 증착되어 있고, 상기 절연층(210)의 상면에 복수의 도전성 패드(220)가 이격되어 형성된다. 상기 각 도전성 패드(220)의 상면의 일부에 복수의 유전체층(230)이 형성된다. 상기 복수의 유전체층(230)은 기판(200)의 상면에 유전체를 증착한 후, 습식 식각 또는 건식 식각 또는 사진 식각 등의 방법을 이용하여 식각한 후 도전성 패드(220)의 상면에 형성된다. 상기 유전체층(230)의 상면에 금속 등을 이용하여 도전체층(240)을 형성한다. 각 도전성 패드(220)에서 유전체층(230) 및 도전체층(240)이 증착되지 않고, 도전성 패드(220)가 노출된 공간에 직류 전원이 연결된다.2A and 2B are cross-sectional views of FIG. 1. FIG. 2A is a cross-sectional view of FIG. 1 taken along the direction A-B. As illustrated, an insulating
도 2b는 도 1을 C-D 방향으로 자른 단면도이다. 도시된 바와 같이 기판(200)의 상면에 절연층(210)이 증착되어 있고, 상기 절연층(210)의 상면에 복수의 도전성 패드(220)가 이격되어 형성된다. 상기 각 도전성 패드(220)의 상면 일부에 솔더 금속(250)이 형성되고, 다른 일부에 유전체층(230)이 형성된다. 상기 각 유전체층(230)의 상면에는 도전체층(240)이 형성되어 있다. 도 1을 C-D 방향으로 자른 단면은 상기 도 2a와 달리 각 도전성 패드(220)에 유전체층(230) 및 도전체층(240)이 형성된 영역에서 도전성 패드(220)가 노출된 영역이 존재하지 않는다. 즉, 도 2b는 직렬전원을 인가하기 위한 부분이 아니고, 도전체층(240)의 상면에 교류전원을 인가하기 위한 부분이다.FIG. 2B is a cross-sectional view of FIG. 1 taken along the C-D direction. As illustrated, an insulating
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 발광소자용 서브마운트 기판의 제 2실시예의 단면도이다. 상기 도 3a는 본 발명의 서브마운트 기판에서 직렬전원이 연결되는 부분 의 단면도이다. 도시된 바와 같이 기판(300)을 식각하여 기판(300)의 상면에 캐비티가 형성되어 있고, 기판(300)의 상면은 절연물질로 구성된 절연층(310)이 증착되어 있다. 그리고 복수의 도전성 패드(320)는 이웃하는 이격된 도전성 패드(320)를 쌍(pair)단위로 하여, 한 쌍의 도전성 패드(320)를 구성하는 각 도전성 패드(320)의 일부가 캐비티에 위치하여 형성된다. 상기 한 쌍의 도전성 패드(320)를 구성하는 각 도전성 패드(320)에서 캐비티에 위치하지 않은 영역의 상면에 복수의 유전체층(330)과 도전체층(340)이 순서대로 증착되어 있다. 상기 캐비티가 위치하지 않은 영역에서 도전성 패드(320)가 노출된 부분에 직렬전원이 인가된다. 3A and 3B are cross-sectional views of a second embodiment of a submount substrate for a light emitting element of the present invention. 3A is a cross-sectional view of a part of a series power supply connected to a submount substrate of the present invention. As illustrated, a cavity is formed on the upper surface of the
상기 도 3b는 본 발명의 서브마운트 기판에서 교류전원이 연결되는 부분의 단면도이다. 도시된 바와 같이 기판(300)에 캐비티가 형성되어 있고, 기판(300)의 상면에 절연층(310)이 증착된다. 복수의 도전성 패드(320)는 이웃하는 이격된 도전성 패드(320)를 쌍(pair)단위로 하여, 한 쌍의 도전성 패드(320)를 구성하는 각 도전성 패드(320)의 일부가 캐비티에 위치하여 형성된다. 상기 한 쌍의 도전성 패드(320)를 구성하는 각 도전성 패드(320)에서 캐비티에 위치하지 않은 영역의 상면에 유전체층(330)이 증착되어 있고 상기 유전체층(330)의 상면에 도전체층(340)이 형성되어 있다. 그리고 한 쌍의 도전성 패드(320)를 구성하는 각 도전성 패드(320)에서 캐비티에 위치한 영역의 상면에 솔더 금속(350)이 형성된다. 3B is a cross-sectional view of a part to which an AC power source is connected in the submount substrate of the present invention. As shown, a cavity is formed in the
발광소자는 상, 하면뿐만 아니라 측면을 통해서도 방사한다. 상기 도 3a 및 도 3b에서 기판에 캐비티를 형성함으로 인하여, 발광소자가 측면에서 방사하는 광이 캐비티부의 경사진 영역에서 반사되어서 기판의 상면으로 출사된다. 이로 인하 여 발광소자가 방사하는 광을 효율적으로 이용할 수 있다. The light emitting device emits not only through the upper and lower surfaces but also through the side surfaces. 3A and 3B, since the cavity is formed in the substrate, light emitted from the side surface of the light emitting device is reflected from the inclined region of the cavity portion and is emitted to the upper surface of the substrate. This makes it possible to efficiently use the light emitted by the light emitting element.
도 4a 및 4b는 본 발명의 발광소자용 서브마운트 기판의 제 3실시예의 평면도 및 배면도이다. 상기 도 4a는 본 발명의 제 3실시예의 평면도이다. 도시된 바와 같이 기판에 복수의 관통 홀이 형성되어 있고, 기판의 전면에 절연물질로 구성된 절연층(400)이 증착되어 있다. 상기 관통 홀 사이의 공간에 상호 이격된 복수의 도전성 패드(410)가 형성되어 있으며, 상기 도전성 패드(410)의 상면 일부에 복수의 솔더 금속(440)이 상호 이격적으로 형성되어 있다.4A and 4B are a plan view and a rear view of a third embodiment of a submount substrate for a light emitting element of the present invention. 4A is a plan view of a third embodiment of the present invention. As shown, a plurality of through holes are formed in the substrate, and an insulating
상기 도 4b는 본 발명의 제 3실시예의 배면도이다. 도시된 바와 같이 기판에 절연층(400)이 증착되고, 기판에 형성된 복수의 관통 홀 사이의 공간에 상호 이격된 복수의 도전성 패드(410)가 형성되어 있으며, 상기 각 도전성 패드(410)의 상면에 유전체로 구성된 복수의 유전체층(420)이 증착되어 있다. 상기 각 유전체층(420)의 상면에 도전성 물질로 구성된 복수의 도전체층(430)이 형성되어 있다.4B is a rear view of the third embodiment of the present invention. As illustrated, an insulating
한편, 도 5는 상기 도 4a 및 도 4b의 단면도이다. 도시된 바와 같이 상기 도 5는 도 4a 및 도 4b를 A-B 방향으로 자른 단면도로써, 기판(500)에 복수의 관통 홀을 상호 이격되도록 형성한 후, 이격적으로 형성된 관통 홀들 사이의 공간의 기판(500) 상면에 캐비티를 형성한다. 기판(500)에 습식 식각 방법 또는 건식 식각 방법 등을 사용하여 복수의 관통 홀이 상호 이격적으로 형성되도록 한다. 또한, 이격적으로 형성된 복수의 관통 홀들 사이의 공간에서 기판의 상면에 습식 식각 방법 등을 이용하여 캐비티를 형성한다.5 is a cross-sectional view of FIGS. 4A and 4B. 5 is a cross-sectional view taken along the line AB in FIGS. 4A and 4B, and the plurality of through holes are formed in the
상기 캐비티를 형성한 후, 기판(500)의 전면에 절연물질로 구성된 절연층 (510)을 증착한다. 즉, 기판(500)의 노출된 표면 전체에 절연물질을 증착한다. 상기 절연층(510)은 기판이 부도체 기판이 아닌 반도체 기판이나 도전성 기판인 경우에 단락을 방지하기 위하여 증착된다. After forming the cavity, an insulating
각 관통 홀을 통해 상면과 하면을 연결하는 복수의 도전성 패드(520)를 상호 이격적으로 형성하되, 복수의 도전성 패드(520)들 중에서 상호 이웃하는 도전성 패드(520)를 쌍(pair) 단위로 하여, 한 쌍의 도전성 패드(520)를 구성하는 각 도전성 패드(520)의 일부가 상기 각 캐비티에 위치하여 형성된다. 그리고 도전성 패드(520)는 상기 절연층(510)의 노출된 영역에 증착된다. 즉, 캐비티가 형성된 공간에서 기판(500)의 상면에 형성된 하나의 도전성 패드(520)는 캐비티에 이웃하는 관통 홀 중 하나의 관통 홀을 관통하여 기판(500)의 하면과 연결되어 형성되므로, 기판(500)의 하면과 상면이 도전성 패드(520)를 통해 전기적으로 연결되어 있다. 그리고 동일한 캐비티에 이웃하는 관통 홀 중 다른 하나의 관통 홀을 관통하여 기판(500)의 상면과 하면에 걸쳐서 다른 하나의 도전성 패드(520)가 형성된다. A plurality of
상기 한 쌍의 도전성 패드(520)를 구성하는 각 도전성 패드(520)에서 캐비티에 위치한 영역의 상면에 솔더 금속(550)을 형성한다. 상기 솔더 금속(550)의 상면에 2개의 전극으로 구성되는 발광소자의 하나의 전극이 본딩된다. 그러나 발광소자를 본딩하는데 있어서 솔더 금속을 이용하지 않고 Au Stud 방식 등을 이용하는 경우에는 솔더 금속의 형성을 제외한다.
상기 도전성 패드(550)에서 기판(500)의 하면에 형성된 도전성 패드(520)에 예를 들면, 질화알루미늄(AlN) 또는 산화아연(ZnO) 등의 유전체로 구성된 유전체층 (530)을 증착한다. In the
상기 유전체층(530)의 하면에 도전성 물질로 구성되는 도전체층(540)을 형성한다.A
한편, 기판(500)의 상면에 존재하는 도전성 패드(520)에 직류전원을 순방향으로 인가하면 발광소자가 본딩될 솔더 금속(550)에 순방향의 전원이 인가된다. 그러므로 솔더 금속(550)에 발광소자를 본딩하면 발광소자의 각 전극에 순방향 전원이 인가되어 발광소자의 활성층에서 광을 방사한다. Meanwhile, when a direct current power is applied to the
그리고 상기 기판(500)의 하면에 존재하는 도전체층(540)에 교류전원을 인가하면 상기 교류전원은 도전체층(540), 유전체층(530), 도전성 패드(520)로 이루어진 하나의 콘덴서 기능을 하는 층을 통해 솔더 금속(550)에 인가된다. 그러므로 상기 솔더 금속(550)에 발광소자가 본딩되면 교류전원으로 구동하는 하나의 루프가 형성된다. When an AC power is applied to the
도 6은 본 발명의 발광소자용 서브마운트 기판의 제 4실시예의 단면도이다. 도시된 바와 같이 기판(600)에 상호 이격된 복수의 관통홀이 형성되고, 상기 기판(600)의 전면은 절연물질로 구성된 절연층(610)이 증착된다. 상기 이웃하는 관통 홀들 사이의 공간에 각 관통 홀을 통해 기판(600)의 상면과 하면을 연결하고 상호 이격적으로 형성된 복수의 도전성 패드(620)가 형성된다. 기판(600)의 상면에 형성된 도전성 패드(620)에 솔더 금속(650)이 증착되고, 기판(600)의 하면에 형성된 도전성 패드(620)에 유전체층(630)과 도전체층(640)이 순서대로 증착된다. 상기에서 기판(600)의 하면에 형성된 도전성 패드(620)에 솔더 금속(650)이 증착되며 기판 (600)의 상면에 형성된 도전성 패드(620)에 유전체층(630)과 도전체층(640)이 순서대로 증착되어도 무관하다. 6 is a cross-sectional view of a fourth embodiment of a submount substrate for light emitting elements of the present invention. As shown, a plurality of through holes spaced apart from each other are formed in the
도 7은 본 발명의 발광소자용 서브마운트 기판에 발광소자를 증착한 회로도이다. 도시된 바와 같이 발광소자와 두 개의 콘덴서(C1, C2)가 직렬로 연결되어 있다. 즉, 발광소자의 p전극(+전극)에 제 1 콘덴서(C1)가 직렬로 연결되며, 발광소자의 n전극(-전극)에 제 2 콘덴서(C2)가 직렬로 연결되어 있다. 상기에서 회로도의 양 측면의 노드 중 좌측 노드를 A, 우측 노드를 D라하고, 발광소자의 p전극과 콘덴서 사이의 노드를 B, 발광소자의 n전극과 콘덴서 사이의 노드를 C라 한다. 이하에서 발광소자가 직류 및 교류전원에 의하여 동작하는 것을 설명하기로 한다. 7 is a circuit diagram in which a light emitting device is deposited on a light emitting device submount substrate of the present invention. As shown, the light emitting element and two capacitors C 1 and C 2 are connected in series. That is, the first capacitor C 1 is connected in series to the p electrode (+ electrode) of the light emitting device, and the second capacitor C 2 is connected in series to the n electrode (− electrode) of the light emitting device. In the above, the left node is A, the right node is D, and the node between the p electrode and the capacitor of the light emitting device is B, and the node between the n electrode and the capacitor of the light emitting device is C. Hereinafter, the light emitting device operates by using a direct current and an alternating current power source.
상기 노드 B와 C에 순방향의 직류전원이 인가되면 즉, 노드 B에 직류전원의 음전압과 노드 C에 직류전원의 양전압이 연결되면 발광소자가 구동하여 광을 방사한다. When forward DC power is applied to the nodes B and C, that is, when the negative voltage of the DC power is connected to the node B and the positive voltage of the DC power is connected to the node C, the light emitting device drives and emits light.
상기 노드 A와 D에 교류전원이 인가된다. 노드 A에 양전압(+전압)이 인가되면 제 1 콘덴서(C1)에는 전압이 충전되면서, 발광소자가 구동하기 시작하는 전압(이하 '구동전압'이라 한다.)이상의 전압이 발광소자의 양극(+)에 인가되면 발광소자가 구동하여 광을 방사한다. 이와 반대로 노드 D에 양전압(+전압)이 인가되면 상기 제 1 콘덴서(C1)는 충전했던 전압을 방전하고, 제 2 콘덴서(C2)에 전압이 충전된다. 발광소자는 양극에 인가되는 전압이 구동전압 이하가 되는 시점까지 발광소자는 광 을 방사한다. 즉, 상기 제 1 콘덴서(C1)가 방전을 시작한 후, 발광소자의 양극에 인가되는 전압이 구동전압 이하가 되기 전까지 발광소자는 광을 방사한다. 전원이 교류전원이므로 상기의 과정이 전원의 주파수(Frequency)에 따라서 계속 반복되므로 발광소자가 주기적으로 발광한다. AC power is applied to the nodes A and D. When a positive voltage (+ voltage) is applied to the node A, a voltage is charged in the first capacitor C 1 , and a voltage higher than a voltage at which the light emitting device starts to be driven (hereinafter referred to as a driving voltage) is positive. When applied to the positive (+) the light emitting element is driven to emit light. On the contrary, when a positive voltage (+ voltage) is applied to the node D, the first capacitor C 1 discharges the charged voltage, and the voltage is charged in the second capacitor C 2 . The light emitting device emits light until the voltage applied to the anode becomes less than or equal to the driving voltage. That is, after the first capacitor C 1 starts to discharge, the light emitting device emits light until the voltage applied to the anode of the light emitting device becomes less than the driving voltage. Since the power source is an AC power source, the above process is repeated according to the frequency of the power source, so the light emitting device emits light periodically.
또한, 노드 B와 C에 두 개의 발광소자를 역방향으로 병렬로 연결하면 상기와 같은 작용으로 인하여 두 개의 발광소자가 교번적으로 광을 방사한다. 즉 하나의 발광소자가 발광하는 시간동안 다른 발광소자는 발광을 하지 않고, 다른 발광소자가 발광하는 시간동안 하나의 발광소자는 발광을 하지 않는다. In addition, when two light emitting devices are connected in parallel to the nodes B and C in reverse direction, the two light emitting devices alternately emit light due to the above operation. That is, the other light emitting device does not emit light during the time that one light emitting device emits light, and the light emitting device does not emit light during the time that the other light emitting device emits light.
한편, 상기에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시 예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 이탈하지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 알 수 있다. On the other hand, while the present invention has been shown and described with respect to specific preferred embodiments, various modifications and changes of the present invention without departing from the spirit or field of the invention provided by the claims below It can be easily understood by those skilled in the art.
이와 같이 본 발명은 교류전원으로 발광소자를 동작시키기 위하여 발광소자에 다른 별도의 장치를 전기적으로 연결할 필요가 없으므로 편리하고, 발광소자를 교류전원으로 동작시키기 위한 부피의 증가와 가격의 증가가 발생하지 않는 등의 다양한 환경에서 발광소자를 편리하게 구동시킬 수 있다. As described above, the present invention is convenient because it is not necessary to electrically connect another separate device to the light emitting device in order to operate the light emitting device with AC power, and the volume increase and price increase for operating the light emitting device with AC power do not occur. The light emitting device can be conveniently driven in various environments, such as a light emitting device.
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