KR101486182B1 - 상호접속 구조부에서 상부측 접속들만을 갖는 광자 빌딩 블록들 패키징 - Google Patents

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Abstract

표준화된 광자 빌딩 블록들이 어레이 제품들뿐만 아니라 이산 광 에미터들 모두를 제조하는데 사용된다. 각 광자 빌딩 블록은 기판 상에 탑재된 하나 이상의 LED 칩들을 갖는다. 기판의 상부 및 저부 표면 사이에는 어떤 전기 전도체도 통과하지 않는다. 광자 빌딩 블록들은 히트 싱크에 부착된 상호접속 구조부에 의해 지지된다. 각 광자 빌딩 블록의 기판의 상부 표면 상의 랜딩 패드들은 상호접속 구조부의 립의 하부측 상에 배치된 컨택 패드들에 부착된다. 솔더 리플로우 프로세스에서, 광자 빌딩 블록들은 상호접속 구조부 내에서 자기정렬한다. 상호접속 구조부의 전도체들은 컨택 패드들 및 랜딩 패드들을 통해 광자 빌딩 블록들에서 LED 다이에 전기적으로 연결된다. 상호접속 구조부의 저부 표면은 광자 빌딩 블록들의 기판들의 저부 표면들과 동일 평면 상에 있다.

Description

상호접속 구조부에서 상부측 접속들만을 갖는 광자 빌딩 블록들 패키징{PACKAGING PHOTON BUILDING BLOCKS HAVING ONLY TOP SIDE CONNECTIONS IN AN INTERCONNECT STRUCTURE}
본 발명은 일반적으로 발광 다이오드의 패키징에 관한 것으로, 특히 에미터로서 단독으로 또는 에미터들의 어레이로서 다른 광자 빌딩 블록들과 함께 패키징될 수 있는 광자 빌딩 블록에 관한 것이다.
발광 다이오드 (LED) 는 전기 에너지를 광으로 변환하는 고체 상태 디바이스이다. 광은 반대로 도핑된 층들 양단에 전압이 인가될 때, 상기 도핑된 층들 사이에 개재된 반도체 재료의 활성층들로부터 방출된다. 일반적으로, LED 칩을 사용하기 위해, 칩은 광을 포커싱하고 칩이 손상되는 것을 보호하는 패키지에 동봉된다. 통상, LED 패키지는 외부 회로에 LED 패키지를 전기적으로 접속시키기 위해 저부 상에 컨택 패드들을 포함한다. 종래, LED 칩은 이산 광 에미터로서 또는 어레이로 LED 칩들의 그룹과 함께 패키지되도록 설계된다. 이산 광 에미터의 LED 칩은 일반적으로 캐리어 기판 상에 탑재되고, 이어서 인쇄 회로 보드 상에 탑재된다. 그러나, 어레이의 LED 칩들은 일반적으로 캐리어 기판을 사용하지 않고 인쇄 회로 보드 상에 직접 탑재된다.
종래 어레이 제품들은 빌딩 블록들로서 이산 광 에미터들을 사용하여 제조되지 않는다. 일반적으로, 이산 광 에미터의 캐리어 기판은 어레이 하부의 인쇄 회로 보드 상의 공간을 불필요하게 점유하도록 고려된다. 또한, 이산 광 에미터의 캐리어 기판을 관통하는 전도성 쓰루 홀 비아들은 각각의 새로운 어레이 설계에 대하여 인쇄 회로 보드 상의 컨택 패드들에 적절하게 접속하기 위해 변경되어야 된다. 이로써, 쓰루 홀 비아들의 특정 세트를 갖는 어떤 캐리어 기판도 표준 빌딩 블록으로서 사용될 수 없다. 이산 에미터들에서의 쓰루홀 비아들의 문제는 캐리어 기판의 상부 측 상의 컨택 패드들 및 트레이스들에 LED 칩들을 전기적으로 접속시킴으로써 해결될 수 있다. 그러나, 캐리어 기판의 상부 측 상의 패드들에 LED 칩들을 접속시킴으로써 쓰루 홀 비아들을 제거하면, 캐리어 기판이 아래의 인쇄 회로 보드에 더 이상 전기적으로 연결되지 않기 때문에, 패드들을 전원에 접속시키는 방법의 새로운 문제를 유발한다.
도 1 (종래 기술) 은 캐리어 기판 (12) 의 상부 측 상의 패드들 (11) 에 전기적으로 접속된 26개의 LED 칩들의 어레이를 갖는 기존의 어레이 제품 (10) 을 나타낸다. 어레이 제품 (10) 은 노스캐롤라이나 더럼의 Cree, Inc. 에 의해 제조된 XLamp
Figure 112013072104934-pct00001
MP-L EasyWhite 제품이다. 도 1에서, 캐리어 기판 (12) 은 인쇄 회로 보드 반대 쪽의 금속 디스크 (13) 상에 탑재된다. 캐리어 기판 (12) 은 열 접착제 (14) 를 사용하여 금속 디스크 (13) 에 부착된다. 어레이 제품 (10) 은 포지티브 (15) 및 네거티브 (16) 전력 코드 리드들의 개별 와이어들을 패드들 (11) 에 핸드 솔더링함으로써 엘레간트하지 않게 접속된다. 어레이 제품 (10) 은 아래의 보드 또는 플레이트에서 캐리어 기판 (12) 의 상부 측 상의 패드들 (11) 을 전원에 접속시키는 것을 용이하게 하는 어떤 피쳐들도 갖지 않는다. 그리고, 어레이 제품 (10) 은 어레이 제품들의 그룹으로 결합되도록 구성되지 않는다.
표준화된 빌딩 블록으로서 캐리어 기판 상에 탑재된 하나 이상의 LED 칩들을 사용하여 탑재된 LED들을 갖는 다중 기판들의 어레이 제품뿐 아니라 이산 광 에미터 모두를 제조하는 방법이 추구된다.
표준화된 광자 빌딩 블록들이 다중 빌딩 블록들을 갖는 어레이 제품들뿐만 아니라 하나의 빌딩 블록을 갖는 이산 광 에미터들 모두를 제조하기 위해 사용된다. 각 광자 빌딩 블록은 캐리어 기판 상에 탑재된 하나 이상의 LED 칩들을 갖는다. 기판의 상부 표면 및 하부 표면 사이에 어떤 전기 전도체도 통과하지 않는다. 광자 빌딩 블록들은 히트 싱크에 부착되는 상호접속 구조부에 의해 적소에 유지된다. 상호접속 구조부의 예들은 몰딩된 상호접속 디바이스 (MID), 리드 프레임 디바이스 또는 인쇄 회로 보드를 포함한다.
각각의 광자 빌딩 블록의 기판의 상부 표면 상의 랜딩 패드들은 솔더 또는 접착제를 사용하여 상호접속 구조부의 립의 하부측 상에 배치된 컨택 패드들에 부착된다. 립은 기판의 측면 경계 내에서 기판 상부로 연장한다. 솔더 또는 SAC 리플로우 프로세스에서, 광자 빌딩 블록들은 상호접속 구조부 내에서 자기정렬한다. 랜딩 패드들의 용융된 SAC 또는 솔더 합금은 금속 도금된 컨택 패드들을 웨팅하고, 용융된 합금의 표면 장력은 컨택 패드들 하부의 랜딩 패드들을 끌어당긴다. 상호접속 구조부 상의 전도체들은 컨택 패드들 및 랜딩 패드들을 통해 광자 빌딩 블록들 내에서 LED 다이들에 전기적으로 연결된다. 상호접속 구조부의 저부 표면은 광자 빌딩 블록들의 기판들의 저부 표면들과 동일 평면 상에 있다.
어레이 제품에 있어서, 다중 광자 빌딩 블록들의 기판들은 상호접속 구조부들에 의해 지지된다. 광자 빌딩 블록들 모두의 기판들은 실질적으로 동일한 치수들을 갖는다. 열적 계면 재료가 히트 싱크의 상부 표면 상에 배치되고, 상호접속 구조부의 하부 표면은 열적 계면 재료와 접촉한다. 상호 접속 구조부는 상호접속 구조부의 홀들을 관통하는 볼트들에 의해 히트 싱크에 고정된다.
상호접속 구조부에 의해 지지되는 동일한 표준화된 광자 빌딩 블록들을 사용하여 어레이 제품 및 이산 광 에미터 모두를 제조하는 방법. 방법은, 상부 표면에서 하부 표면으로 어떤 전기 전도체들도 통과하지 않는 캐리어 기판 상에 LED 다이를 탑재하는 단계를 포함한다. 기판의 상부 표면 상의 랜딩 패드는 상호접속 구조부의 립의 하부 측 상에 배치된 컨택 패드 하부에서 컨택 패드에 인접하여 배치된다. 컨택 패드 하부에 랜딩 패드를 배치하기 위해, 상호접속 구조부의 립이 기판의 상부 표면 위에 그리고 기판의 측면 경계 내에 배치된다.
상호접속 구조부 상부 또는 내부의 전도체는 컨택 패드에 랜딩 패드를 본딩함으로써 광자 빌딩 블록 상의 LED 다이에 전기적으로 접속하고 있다. 랜딩 패드가 금속 컨택 패드와 정렬하도록 랜딩 패드의 금속 합금을 가열함으로써 랜딩 패드가 컨택 패드에 본딩될 수 있다. 대안으로, 랜딩 패드는 이방성 전도성 접착 필름 (ACF) 기술을 사용하여 컨택 패드에 본딩될 수 있다. 이방성 (비대칭성) 전도성 접착제들에 관한 추가 상세들에 대해서는, 2010년 11월 8일에 출원되고, 명칭이 "LED-Based Light Source Utilizing Asymmetirc Conductors" 이며, 본 명세서에서 참조로서 통합되는 미국특허 출원 번호 제 12/941,799 호를 참조한다. 랜딩 패드가 컨택 패드와 정렬되고 컨택 패드에 본딩된 후, 기판의 저부 표면은 상호접속 구조부의 저부 표면과 실질적으로 동일 평면 상에 있다.
방법이 다중 광자 빌딩 블록들을 갖는 어레이 제품을 제조하기 위해 사용되는 경우, 상호접속 구조부의 제 2 립이 제 2 광자 빌딩 블록의 기판의 상부 표면 위에 배치되고, 제 2 기판 상의 제 2 랜딩 패드는 상호접속 구조부의 립 하부에서 제 2 컨택 패드에 인접하여 제 2 컨택 패드 하부에 배치된다. 제 2 광자 빌딩 블록의 제 2 기판은 제 1 광자 빌딩 블록의 기판과 실질적으로 동일한 치수들을 갖는다. 상호접속 구조부의 제 2 전도체는 제 2 랜딩 패드를 제 2 컨택 패드에 본딩함으로써 제 2 광자 빌딩 블록 상의 제 2 LED 다이에 전기적으로 접속된다. 제 2 랜딩 패드가 제 2 컨택 패드에 본딩된 후, 제 2 광자 빌딩 블록의 기판의 저부 표면이 상호접속 구조부의 저부 표면과 실질적으로 동일 평면 상에 있다.
그 후, 열적 계면 재료가 히트 싱크의 상부 표면 위에 배치된다. 광자 빌딩 블록들의 기판들 및 상호접속 구조부들의 저부 표면들은 열적 계면 재료 상부에 배치된다.
신규 발광 디바이스는 기판의 상부 표면과 하부 표면 사이에서 어떤 전기 전도체들도 포함하지 않는 기판 위에 배치된 LED 다이를 포함한다. 또한, 디바이스는 기판의 측면 경계 외측에 위치된 전도체에 LED 다이를 전기적으로 연결하는 수단을 포함한다. 수단은 기판의 상부 표면 상에 배치된 랜딩 패드와 접촉한다. 랜딩 패드가 가열될 때, 랜딩 패드는 상기 수단 상의 컨택 패드에 기판을 정렬시킨다. 수단은 기판의 저부 표면과 동일 평면 상에 있는 저부 표면을 갖는다.
추가 상세들 및 실시형태들과 기술들이 하기 상세한 설명에서 설명된다. 이러한 개요는 발명을 정의하기 위해 제시되지 않는다. 발명은 청구항들에 의해 정의된다.
같은 번호들이 같은 컴포넌트들을 표시하는 첨부 도면들은 발명의 실시형태들을 도시한다.
도 1 (종래 기술) 은 캐리어 기판의 상부 측 상의 패드들에 전기적으로 접속된 다중 LED 칩들을 갖는 기존의 어레이 제품의 사시도이다.
도 2는 상호접속 구조부에 의해 지지되는 신규 광자 빌딩 블록의 단면도이다.
도 3은 도 2에 나타낸 바와 같은 랜딩 패드에 접속된 컨택 패드의 보다 상세한 도이다.
도 4a는 컨택 패드를 통해 기판 상의 랜딩 패드에 연결된 상호접속 구조부 상의 전도체의 단면도이다.
도 4b는 중공 비아를 통해 컨택 패드로 통과하는 도 4a의 전도체의 경로의 사시도이다.
도 4c는 중공 비아의 내측 표면을 관통하고 이를 완전히 커버하는 도 4a의 전도체의 사시도이다.
도 5는 상호접속 구조부의 립의 라운딩된 에지 주위를 통과하는 도 4a의 전도체의 단면도이다.
도 6은 이방성 전도성 접착체 (ACF) 에 의해 상호접속 구조부의 립의 하부측 상의 컨택 패드에 본딩된 기판 상의 랜딩 패드를 나타낸다.
도 7은 상호접속 구조부의 전도체로서 및 기판 상의 랜딩 패드에 본딩하는 컨택 패드로서 모두 기능하는 금속 포일층을 갖는 리드 프레임 상호접속 구조부를 나타낸다.
도 8은 상호접속 구조부의 전도체로서 그리고 기판 상의 랜딩 패드에 본딩되는 컨택 패드로서 모두 기능하는 금속층을 갖는 인쇄 회로 보드로부터 제조된 상호접속 구조부를 나타낸다.
도 9는 4개의 랜딩 패드들에 의해 둘러싸인 4개의 LED 다이들을 포함하는 광자 빌딩 블록의 상면도이다.
도 10은 2개의 랜딩 패드들에 의해 둘러싸인 4개의 LED 다이들을 포함하는 광자 빌딩 블록의 다른 구현의 상면도이다.
도 11a는 어레이 제품으로 축적된 상호접속 구조부의 2개의 광자 빌딩 블록들의 상면도이다.
도 11b는 도 11a에 나타낸 어레이 제품의 라인 B-B 를 통한 단면도이다.
도 11c는 도 11a에 나타낸 어레이 제품의 라인 C-C를 통한 단면도이다.
도 12a는 도 11a에 나타낸 상호접속 구조부의 컨택 패드와 기판의 랜딩 패드 사이의 접속의 보다 상세한 도이다.
도 12b는 아래에 랜딩 패드가 없는 도 12a의 컨택 패드를 나타낸다.
도 13은 어레이 제품으로 축적된 상호접속 구조부에서 4개의 광자 빌딩 블록들의 사시도이다.
도 14는 동일한 표준화된 광자 빌딩 블록들을 사용하여 어레이 제품 및 이산 광 에미터 모두를 제조하는 단계들의 플로우챠트이다.
이제, 본 발명의 일부 실시형태들에 대한 참조가 상세하게 이루어질 것이며, 실시형태들의 예들은 첨부 도면들에 도시되어 있다.
도 2는 상호접속 구조부에 의해 지지되는 광자 빌딩 블록 (20) 의 단면도이다. 광자 빌딩 블록 (20) 은 LED 다이 (23) 가 상부에 탑재되는 기판 (22) 을 포함한다. 기판 (22) 은 비전도성 세라믹이다. 다른 구현에서, 기판 (22) 은 결정질 실리콘이다. 랜딩 패드들 (24) 은 기판 (22) 의 상부 표면 (25) 상에 배치된다. 기판 (22) 의 상부 표면 (25) 에서 기판 (22) 의 저부 표면 (26) 으로 어떤 전기 전도체도 통과하지 않는다. LED 다이 (23) 는 랜딩 패드들 (24) 을 통해서만 전력에 전기적으로 연결된다. 열적 계면 재료들은 LED 다이 (23) 와 기판 (22) 사이에 배치된다. 열적 계면 재료 (TIM) 의 제 1 층 (27) 은 랜딩 패드들 (24) 과 동일한 재료로 이루어지고 동일한 프로세스에서 성막된다. 일 구현에 있어서, 패드들 (24) 및 제 1 층 (27) 은 Cu-Ni-Au 합금 또는 Cu-Ni-Ag 합금으로 이루어진 트레이스들이다. 열적 계면 재료의 제 2 층 (28) 은 제 1 층 (27) 상에 성막된다. 일 구현에 있어서, 제 2 층 (28) 은 은 충전된 에폭시이다. LED 다이 (23) 는 제 2 층 (28) 및 제 1 층 (27) 을 통해 기판 (22) 의 상부 표면 (25) 에 본딩된다.
LED 다이 (23) 는 와이어 본드들 (29) 을 통해 랜딩 패드들 (24) 에 전기적으로 접속된다. 파장 변환 재료, 예컨대 형광체 (phosphor) 의 컨포멀 박층이 LED 다이 (23) 상부에 형성된다. 그 후, 실리콘과 같은 클리어 레진 봉합재가, 기판 (22) 의 상부 표면 (25) 의 일 측 상의 랜딩 패드 (24) 의 약 중간에서 상부 표면 (25) 의 다른 측 상의 랜딩 패드 (24) 의 약 중간까지, LED 다이 (23) 및 와이어 본드들 (29) 위에서 오버몰딩된다. 실리콘은 렌즈 (30) 의 형상을 형성한다. 광자 빌딩 블록 (20) 은 기판 (22), 랜딩 패드들 (24) 및 렌즈 (30) 에 의해 봉지되는 모든 것을 포함한다.
상호접속 구조부 (21) 는 랜딩 패드들 (24) 을 통해 광자 빌딩 블록 (20) 을 지지한다. 랜딩 패드들 (24) 은 상호접속 구조부 (21) 의 립의 하부측 상에 배치된 컨택 패드들 (31) 에 전기적으로 및 기계적으로 접속된다. 일 구현에 있어서, 랜딩 패드들 (24) 은 솔더 페이스트에 의해 컨택 패드들 (31) 에 부착된다. 솔더 페이스트의 일 예는 SAC 합금, 예컨대 SAC 305 (96.5% Sn, 3.0% Ag, 0.5% Cu) 이다. 다른 구현에서, 랜딩 패드들 (24) 은 접착제에 의해 컨택 패드들 (31) 에 부착된다. 접착제의 일 예는 이방성 전도성 필름 (ACF) 기술과 연관된 이방성 전도성 접착제이다. 도 2의 실시형태에서, 랜딩 패드들은 솔더 (48) 에 의해 컨택 패드들 (31) 에 전기적으로 및 기계적으로 접속된다.
도 2의 실시형태에서, 컨택 패드들 (31) 은 쓰루 홀 비아들 (34) 에 의해 상호접속 구조부 (21) 의 상부 표면 (33) 상의 전도성 트레이스들 (32) 에 전기적으로 접속된다. 따라서, 각각의 전도성 트레이스 (32) 가 비아 (34), 컨택 패드 (31), 솔더 (48), 랜딩 패드 (24) 및 와이어 본드 (29) 를 통해 LED 다이 (23) 에 전기적으로 연결된다. 상호접속 구조부 (21) 는 기판 (22) 의 저부 표면 (26) 과 실질적으로 동일 평면 상에 있는 저부 표면 (35) 을 갖는다.
광자 빌딩 블록 (20) 및 상호접속 구조부 (21) 는 열적 계면 재료 (TIM) 의 제 3 층 (36) 을 통해 히트 싱크 (37) 에 부착된다. 일 구현에 있어서, 열적 계면 재료의 제 3 층 (36) 은 열 접착제이다. 다른 구현에서, 제 3 층 (36) 은 열적 그리즈 (grease) 이고, 상호접속 구조부 (21) 는 볼트들 (38) 에 의해 히트 싱크 (37) 에 부착된다. 정확하게 동일 평면 상에 있는 것으로부터 저부 표면들 (26 및 35) 의 임의의 작은 편차들은 열적 계면 재료, 예컨대 열적 그리즈의 두께에 의해 보상된다. 볼트들 (38) 은 히트 싱크 (37) 상부의 적소에서 상호접속 구조부 (21) 를 유지하고, 광자 빌딩 블록 (20) 은 랜딩 패드들 (24) 과 컨택 패드들 (31) 사이의 접속에 의해 적소에서 유지된다. 이에 따라, 기판 (22) 은 TIM의 제 3 층 (36) 을 통해 히트 싱크 (37) 에 열적으로 연결된다. 일 구현에 있어서, 기판 (22) 의 저부 표면 (26) 은 히트 싱크 (37) 에 직접 접속되는 것이 아니라, 열적 그리즈의 층 (36) 에서는 오히려 "플로팅" 이다. 광자 빌딩 블록 (20) 은 랜딩 패드들 (24) 과 컨택 패드들 (31) 사이의 본드들을 통해서만 히트 싱크 (37) 에 기계적으로 접속된다. 반대로, 종래 기술의 어레이 제품 (10) 의 캐리어 기판 (12) 은 기판 (12) 의 저부 표면을 히트 싱크에 글루잉 또는 솔더링하는 것에 의해서만 히트 싱크에 부착된다.
종래 이산 광 에미터와 비교하여, 인쇄 회로 보드 (PCB) 및 TIM 의 일 층이 신규 광자 빌딩 블록 (20) 아래로부터 제거되었다. 종래 이산 광 에미터에서, 캐리어 기판은 금속 코어 PCB 상부의 TIM 층 상에 놓이며, 이에 따라 히트 싱크 상부의 다른 TIM 층 상에 놓인다. 신규 광자 빌딩 블록들을 사용하여 어레이 제품을 제조하면, 금속 코어 PCB 및 추가 TIM 층의 비용이 절약되기 때문에, 종래 이산 광 에미터들을 사용하여 어레이 제품을 제조하는 것보다 더 경제적이다. 또한, LED 다이에 의해 발생된 열은, 종래 이산 광 에미터들의 추가 MCPCB 및 TIM 층을 통해서보다, 캐리어 기판에서 하나의 TIM 층을 통해 히트 싱크에 직접 더 효과적으로 전달된다.
다른 실시형태에서, 광자 빌딩 블록 (20) 및 상호접속 구조부 (21) 는 제 3 TIM 층 (36) 을 통해 히트 싱크 (37) 에 직접 부착되지 않는다. 대신, 열적 스프레더가 히트 싱크 (37) 와 광자 빌딩 블록 (20) 사이에 배치된다. 그 후, 광자 빌딩 블록 (20) 및 상호접속 구조부 (21) 가 제 3 TIM 층 (36) 을 통해 열적 스프레더에 부착된다. 열적 스프레더의 일 예는 기상 챔버이다.
도 3은 도 2의 컨택 패드들 (31) 중 하나 및 컨택 패드가 접속되는 랜딩 패드 (24) 를 보다 상세하게 나타낸다. 컨택 패드 (31) 는 상호접속 구조부 (21) 상의 금속 트레이스이다. 일 구현에 있어서, 상호접속 구조부 (21) 는 몰딩된 상호접속 디바이스 (MID) 이다. MID (21) 는 금속화된, 고온 열가소성 수지, 예컨대 액정 폴리머 (LCP) 를 몰드로 주입함으로써 제작된 3차원 전자 회로 캐리어이다. 레이저는 MID (21) 의 표면 상에 트레이스의 경로를 기록한다. 레이저 빔이 열가소성 수지를 오블레이트 (oblate) 하는 경우, 열가소성 수지 내의 금속 첨가제가 매우 얇은 전도체 경로를 형성한다. 전도체 경로 상의 금속 입자들은 후속 금속화에 대한 핵을 형성한다. 금속화 배쓰들은 전도체 경로 상의 구리, 니켈 및/또는 금 트레이스들의 연속 층들을 형성하기 위해 사용된다. 예를 들어, 오블레이트된 열가소성 수지가 구리 배쓰에 배치될 때, 구리의 층이 전도체 경로 상에 형성된다. 레이저가 MID (21) 의 표면을 오블레이트 할 수 있는 경우에는, 3차원 회로 트레이스들이 빠르게 형성될 수 있다.
레이저가 패드의 형상을 오블레이트 한 후, 컨택 패드 (31) 가 MID (21) 의 립 (39) 의 하측 상에 형성된다. 또한, 금속 트레이스 (32) 는 컨택 패드 (31) 가 형성되는 것과 동일한 방식으로 상호접속 구조부 (21) 의 상부 표면 (33) 상에 형성된다. 레이저 빔이 립 (39) 의 상부 표면 (33) 및 하부 측 모두로 지향될 수 있도록 어느 하나의 레이저가 연계될 수도 있고, 또는 2개의 레이저가 사용될 수도 있다. 도 3의 구현에서, 쓰루 홀 비아 (34) 는 트레이스들 및 패드들이 형성되기 전에 금속으로 충전된다. 금속화 배쓰들은 금속 비아 (34) 의 단부들 상부에서 트레이스 (32) 및 컨택 패드 (31) 를 도금한다.
컨택 패드 (31) 와 랜딩 패드 (24) 사이에서 솔더 합금을 리플로우함으로써 패드들 사이에 전기적 및 기계적 접속이 이루어진다. 예를 들어, SAC 리플로우 프로세스는 Sn-Ag-Cu 솔더 합금이 랜딩 패드 (24) 의 에지에 배치되는 경우 수행될 수 있다. SAC 솔더가 용융될 때, 솔더는 컨택 패드 (31) 의 금속을 웨팅한다. 그 후, 용융된 SAC 합금의 표면 장력이 컨택 패드 (31) 하부의 랜딩 패드 (24) 를 끌어당긴다. 그 후, SAC 합금이 냉각되고 응고될 때, 랜딩 패드 (24) 와 컨택 패드 (31) 사이에 본드가 형성된다.
도 4a는 MID (21) 상의 금속 트레이스 (40) 가 기판 (22) 상의 랜딩 패드 (24) 에 전기적으로 연결되는 방법의 다른 구현을 나타낸다. 도 3에서와 같이, 금속으로 충전된 비아 (34) 대신, 도 4a의 MID (21) 는 테이퍼된 중공 비아 (41) 를 포함한다. 중공 비아 (41) 는 몰딩된 상호접속 디바이스 (21) 를 형성하는 몰딩 프로세스에서 원뿔 모양의 플러그를 사용하여 형성된다. 레이저는 비아 (41) 의 내측 표면 주위, 그 다음 립 (39) 의 하부측 상에서 상부 표면 (33) 에 걸쳐 전도체 경로를 오블레이트하여 컨택 패드 (31) 의 형상을 형성한다. 그 후, 전도체 경로 및 패드 형상이 금속화 배쓰에서 도금된다. 도 4b는 레이저의 전도체 경로를 보다 상세하게 나타낸다. 전도체 경로는 레이저의 폭보다 더 넓을 수 있다. 레이저는 도 4c에 나타낸 바와 같은 넓은 전도체 경로를 생성하기 위해 많은 통로들을 형성할 수 있다. 도 4c에서, 중공 비아 (41) 의 표면 내측의 부분적으로 원뿔 모양의 형상 전체가 오블레이트되고 금속화 단계에서 도금되게 된다.
도 5는 MID (21) 상의 금속 트레이스 (42) 가 기판 (22) 상의 랜딩 패드 (24) 에 전기적으로 연결되는 방법의 다른 구현을 나타낸다. MID (21) 의 립 (39) 에는 라운딩된 에지가 부여된다. 레이저는 라운딩된 에지 주위, 그 다음 립 (39) 의 하부측 상에서, 상부 표면 (33) 에 걸쳐 연속적인 전도체 경로를 형성한다.
도 6은 솔더를 수반하지 않는 랜딩 패드 (24) 에 컨택 패드 (31) 을 전기적으로 및 기계적으로 연결하는 대안의 방식을 나타낸다. 도 3에 나타낸 바와 같이 솔더 리플로우를 사용하여 형성된 본드 대신, 도 6에서 랜딩 패드 (24) 에 컨택 패드 (31) 를 접속하기 위해 이방성 전도성 접착제가 사용된다. 솔더가 사용되지 않기 때문에, 광자 빌딩 블록 (20) 은 상호접속 구조부 (21) 내에서 자기 정렬하지 않지만, 접착제가 경화되기 전에 정확하게 위치되어야 한다. 이방성 전도성 접착필름 (ACF) 기술은 접착제에 분산된 전도성 볼들을 수반한다. 예를 들어, Au 코팅된 폴리머 볼들 또는 Ni 충전된 볼들이 에폭시 접착제에 분산된다. 그 후, 전기적으로 연결되는 표면들이 볼들의 직경에 대해 함께 가압된다. 그 후, 접착제는, 예를 들어 가열에 의해 경화된다. 전기적 컨택은 볼들이 양 표면들을 터치하는 그러한 영역들에서 이루어진다. 이방성 전도성 접착제는 볼들이 경화된 접착제에서 여전히 분산되어 있는 그러한 영역들에서는 전도성이 아니다. 도 6에서, 이방성 전도성 접착제는 패드 (31), 립 (39) 의 하부 측 및 MID (21) 의 전체 측을 랜딩 패드 (24) 및 기판 (22) 측에 기계적으로 접속시킨다. 그러나, 전기적 접속은 전도성 볼들의 직경 내에서 함께 가압되었던 랜딩 패드 (24) 및 컨택 패드 (31) 의 그러한 영역들 사이에서만 이루어진다.
도 7은 상호접속 구조부 (21) 상의 전도체 (44) 가 솔더를 사용하여 기판 (22) 상의 랜딩 패드 (24) 에 전기적으로 연결되는 방법의 다른 구현을 나타낸다. 도 7의 상호접속 구조부 (21) 는 몰딩된 상호접속 디바이스 대신 리드 프레임이다. 금속 포일 (44) 은 이산 광 에미터 또는 어레이 제품의 패키지를 위해 요구되는 전도체들, 리드들 및 "갈매기형 날개들" 의 형태로 스탬핑된다. 그 후, 리드 프레임 구조부 (21) 는 스탬핑된 금속 포일 (44) 주위에 액정 폴리머 (LCP, 45) 를 주입 몰딩함으로써 제조된다. 금속 포일은 컨택 패드 (31) 뿐만 아니라 전도체 (44) 로서 모두 기능한다. 립 (39) 하부의 금속 포일의 단부는, 솔더 리플로우 프로세스 동안 자기 정렬을 용이하게 하기 위해, 랜딩 패드 (24) 의 형상에 대응하는 형상을 갖는 컨택 패드의 형상으로 스탬핑될 수 있다.
도 8은 솔더를 사용하여 기판 (22) 상의 랜딩 패드 (24) 에 전기적으로 연결되는 상호접속 구조부 (21) 의 전도체 (46) 의 다른 구현을 나타낸다. 도 6의 상호접속 구조부 (21) 는 인쇄 회로 보드 (PCB) 이다. 예를 들어, 상호접속 구조부 (21) 는 에폭시 수지 바인더를 갖는 직물 섬유 유리 패브릭 (46) 으로 이루어진 FR-4 인쇄 회로 보드이다. FR-4 PCB (21) 는 몇몇 금속층들을 갖는다. 금속층들 (47) 의 하나는 전도체로서 및 컨택 패드 (31) 로서 모두 기능한다. 립 (39) 하부의 금속층 (47) 의 단부는, 솔더 리플로우 프로세스 동안 자기정렬을 용이하게 하기 위해, 랜딩 패드 (24) 의 형상에 대응하는 형상으로 형성될 수 있다.
도 9는 4 개의 LED 다이 (51-54) 를 포함하는 광자 빌딩 블록 (50) 의 상면도이다. 4 개의 LED들 아래의 제 1 TIM 층 (27) 뿐만 아니라 4 개의 랜딩 패드들 (55-58) 을 제조하기 위해 동일한 재료가 사용된다. 열적 계면 재료의 제 2 층 (28) 은 각각의 LED 다이 아래의 제 1 층 (27) 상에 성막되며 도 9의 도에서는 가시화되지 않는다. LED 다이 (51 및 54) 는 랜딩 패드들 (55 및 58) 사이에서 직렬로 전기적으로 접속된다. 2개의 와이어 본드들은 각각의 LED 다이를 랜딩 패드 및 다른 LED 다이에 접속시킨다. 예를 들어, 와이어 본드들 (59-60) 은 LED 다이 (51) 를 랜딩 패드 (55) 에 접속시킨다. 파선의 원은 실리콘 렌즈 (30) 가 기판 (22) 상의 컴포넌트들을 봉지하는 정도를 표시한다. 렌즈 (30) 는 랜딩 패드들 (55-58) 의 약 중간으로 연장한다. 렌즈 (30) 의 직경은 렌즈로부터 벗어나는 광에 대해 요구되는 임계 각도 내에서 렌즈 (30) 의 표면에 방출된 광의 대부분이 도달하게 하도록 LED 다이의 2×2 어레이의 각 측 길이의 약 2 배이다.
광자 빌딩 블록 (50) 은 다중 광자 빌딩 블록들을 갖는 어레이 제품 뿐만 아니라 단일 광자 빌딩 블록을 갖는 이산 광 에미터 모두를 제조하기 위해 사용될 수 있다. 상호접속 구조부 (21) 는 광자 빌딩 블록 (50) 을 복수의 상이한 이산 광 에미터 제품들로 결합하도록 구성되거나 쉽게 몰딩될 수 있다. 볼트들 (38) 이 상호접속 구조부 (21) 를 히트 싱크 (37) 에 부착하는 볼트 홀들은 광자 빌딩 블록 (50) 의 설계를 변경하지 않으면서 용이하게 재배치될 수 있다. 그리고, LED 다이에 전기적으로 연결되는 전도체들은 몰딩된 상호접속 디바이스의 표면 상부에 전도성 경로들을 기록하기 위해 레이저를 사용하여 쉽게 리트레이스 (retrace) 될 수 있다. 이로써, 광자 빌딩 블록 (50) 을 사용하여 신규 광 에미터 제품이 제조될 때마다 신규 에미터가 테스트되고 자격이 부여될 필요가 없다.
도 10은 4 개의 LED 다이들 (51-54) 을 둘러싸는 2 개의 랜딩 패드들 (62-63) 만을 갖는 광자 빌딩 블록 (61) 의 상면도이다. 도 9의 광자 빌딩 블록 (50) 과 같이, 4개의 LED 들 아래의 제 1 TIM 층 (27) 및 랜딩 패드들 (62-63) 은 Cu-Ni-Au 합금 또는 Cu-Ni-Ag 합금과 같은, 동일한 재료로 제조된다. 랜딩 패드들 (62-63) 은 기판 (22) 의 4개의 코너들로 연장하는 지점들을 갖는다. SAC 리플로우 단계에서, 랜딩 패드들 (55-58) 에 의해서보다 기판 (22) 의 코너들 쪽으로 더 연장하는 솔더 합금이 상호접속 구조부 (21) 의 컨택 패드들 아래에서 기판 (22) 을 더 정확하게 정렬할 수 있다. 그러나, 컨택 패드들 아래의 랜딩 패드들 (62-63) 의 더 작은 표면적은 랜딩 패드들과 컨택 패드들 사이에서 더 약한 기계적 접속을 초래한다.
도 11a는 또 다른 광자 빌딩 블록 (64) 을 갖는 어레이 제품으로 축적된 도 9의 광자 빌딩 블록 (50) 의 상면도이다. 몰딩된 상호접속 디바이스 (65) 는 1×2 어레이로 적소에서 광자 빌딩 블록들 (50 및 64) 을 유지한다. MID (65) 의 영역은 크로스 해칭으로 표시된다. MID (65) 는 광자 빌딩 블록들 (50 및 64) 의 코너들 상부로 연장하고 적소에서 그 코너들을 유지하는 6 개의 립들을 갖는다. 예를 들어, MID (65) 의 립 (39) 은 기판 (22) 의 상부 우측 코너 위로 연장하고, 립 (39) 의 하부측 상의 컨택 패드는 솔더 또는 접착제를 사용하여 랜딩 패드 (55) 의 일 부분에 전기적으로 및 기계적으로 접속된다. 또한, MID (65) 는 광자 빌딩 블록 (50) 의 상부 좌측 코너 및 광자 빌딩 블록 (64) 의 상부 우측 코너 모두의 위로 연장하는 또 다른 립 (66) 을 갖는다. 립 (66) 하부의 별개의 컨택 패드들이 광자 빌딩 블록 (50) 의 랜딩 패드 (56) 및 광자 빌딩 블록 (64) 의 랜딩 패드 (67) 에 본딩된다. MID (65) 는 히트 싱크 (37) 에 어레이 제품을 부착하는 볼트들 (38) 을 위한 4 개의 홀들 (68) 을 갖는다.
도 11b는 도 11a에 나타낸 1×2 어레이 제품의 라인 B-B 를 통한 단면도이다. 도 11b는 립 (39) 의 하부측 상의 컨택 패드 (31) 가 랜딩 패드 (55) 의 일 부분에 전기적으로 및 기계적으로 접속되는 방법을 나타낸다. 또한, 도 11b는 랜딩 패드들 (56 및 67) 에 본딩하는 립 (66) 하부의 컨택 패드들의 부분들을 나타낸다. 도 11c는 도 11a에 나타낸 1×2 어레이 제품의 라인 C-C를 통한 단면도이다. MID (65) 의 컨택 패드들은 도 11c의 단면에서는 가시화되지 않는다.
도 12a 및 도 12b는 도 11a의 컨택 패드 (31) 와 랜딩 패드 (55) 사이의 접속을 더 상세하게 도시한다. 컨택 패드 (31) 는 아래의 랜딩 패드 (55) 의 코너와 동일한 윤곽 형상을 갖는다. 솔더 리플로우 프로세스는, 아래의 랜딩 패드들 상의 솔더에 정렬하는 상부 상의 컨택 패드들에 의해 수행될 수 있고, 또는 프로세스가 반대로 될 수 있다. 도 11b의 구조는 컨택 패드의 상부 상에 랜딩 패드들이 있고 컨택 패드들 상의 용융된 솔더에 정렬하도록 반전될 수 있다.
랜딩 패드 (55) 상의 SAC 솔더가 용융될 때 SAC 리플로우 프로세스에서, 솔더는 컨택 패드 (31) 의 금속을 웨팅시킨다. 그 후, 용융된 SAC 솔더의 표면 장력이 동일한 형상을 갖는 랜딩 패드 (55) 의 부분 상부에서 컨택 패드 (31) 를 끌어당긴다. 이로써, 기판 (22) 의 코너들에서 4개의 랜딩 패드들은 동일한 형상의 컨택 패드들 쪽으로 각각 끌어당겨지고 MID (65) 의 프레임 내에서 광자 빌딩 블록 (50) 을 정렬시킨다. SAC 솔더가 냉각되고 응고될 때, 랜딩 패드들과 컨택 패드들 사이에 본드들이 형성된다. 랜딩 패드들과 컨택 패드들 사이의 솔더 본드들은, 어레이 제품이 히트 싱크에 부착되지 않을 때에도, MID (65) 의 저부 표면 (35) 과 기판들의 저부 표면이 실질적으로 동일 평면 상에 있도록 적소에서 광자 빌딩 블록들을 유지한다. 어레이 제품은 히트 싱크와 같은 임의의 서브마운트 (submount) 에 부착되지 않고 배송될 수 있다. 랜딩 패드들과 컨택 패드들 사이의 본드들은 배송 시 통상적으로 직면하게 되는 진동들 및 범핑에도 불구하고, 어레이 제품의 기계적 완전성을 유지하기에 충분히 강하다.
또한, 도 12a는 제 1 LED 다이 (51) 에 전기적으로 연결되는 MID (65) 의 상부 표면 상의 전도체 (69) 를 나타낸다. 전도체 (69) 는 레이저에 의해 오블레이트되는 경로를 도금함으로써 형성된 금속 트레이스이다. 금속 트레이스 (69) 는 고체 금속 비아 (70), 컨택 패드 (31), 솔더 (48) 또는 ACF 접착제, 랜딩 패드 (55) 및 와이어 본드들 (59-60) 을 통해 LED 다이 (51) 에 전기적으로 연결된다. 파선은 실리콘 렌즈 (30) 의 범위를 지정한다.
도 12b는 아래에 광자 빌딩 블록 (50) 의 랜딩 패드 (55) 가 없는 도 12a의 컨택 패드 (31) 를 나타낸다. 컨택 패드 (31) 주위의 삼각형의 크로스 해칭된 영역은 광자 빌딩 블록 (50) 의 기판 (22) 의 상부 우측 코너 위로 연장하는 립 (39) 이다. 또한, 도 12b는 기판 (22) 의 하부 우측 코너 위로 연장하는 MID (65) 의 립 (71) 을 나타낸다. 격자형 패턴으로 나타낸 MID (65) 의 영역은 상호접속 구조부의 상부 표면 (33) 에서 저부 표면 (35) 까지 액정 폴리머로 충전된다.
도 13은 3개의 다른 광자 빌딩 블록들을 갖는 어레이 제품으로 축적된 도 9의 광자 빌딩 블록 (50) 의 사시도이다. 몰딩된 상호접속 디바이스 (72) 는 2×2 어레이로 적소에서 광자 빌딩 블록들을 유지한다. 상호접속 구조부 (72) 는 아래에서 4개의 광자 빌딩 블록들의 내부 랜딩 패드들에 컨택 패드들을 부착하는 중심 아일랜드 (73) 를 지지하는 광자 빌딩 블록들 사이의 브리지들을 포함한다. 몰딩 프로세스에서 MID (72) 가 형성되기 때문에, 비평면 표면들이 쉽게 형성된다. MID (72) 는 광자 빌딩 블록들 주위에 금속막과 같은 반사성 재료로 코팅되는 만곡된 벽들 (74) 을 갖는다. 만곡된 벽들은 광자 빌딩 블록들로부터 방출되는 광에 포물선 반사를 부여하도록 형상화될 수 있다. 컨택 패드들 (도 13에 미도시) 에 접속하는 전도체들은 만곡된 벽들 상부에서 레이저에 의해 드로우된 후 금속화 배쓰에서 도금된다. 전도체들은 도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이 쓰루 홀 비아들 또는 중공 비아들에 의해 컨택 패드들에 접속된다. 도 13이 상호접속 구조부에 의해 지지되는 광자 빌딩 블록들의 2×2 어레이를 도시하지만, 다른 치수들을 갖는 어레이들이 광자 빌딩 블록들 사이에서 브리지들을 사용하는 유사한 방식으로 또한 제조될 수 있다.
도 14는 캐리어 기판 상에 탑재된 하나 이상의 LED 칩들을 갖는 동일한 표준화된 광자 빌딩 블록들을 사용하여 이산 광 에미터 및 어레이 제품 모두를 제조하는 방법의 단계들 (75-81) 을 도시하는 플로우챠트이다. 방법은 병렬 또는 직렬과 같은 임의의 구성으로 광자 빌딩 블록들을 접속하기 위해 사용되어, 얻어지는 어레이 제품의 원하는 광출력 및 전력 소모를 달성할 수 있다. 방법은 최종 조명 제품의 다른 구조들에 전기적으로, 기계적으로 및 열적으로 광자 빌딩 블록들을 쉽게 접속시킨다. 전원으로의 전기적 접속들이 쉽게 구성될 수 있다. 광자 빌딩 블록들의 배향은 조명 제품의 반사기들 및 렌즈들과 쉽게 정렬될 수 있다. 조명 제품에 상호접속 구조부를 기계적으로 접속시키는 볼트들의 포지션은 광자 빌딩 블록들을 변화시키지 않고 쉽게 변경될 수 있다. 그리고, 상호접속 구조부는 히트 싱크의 다수와 열적으로 접속하도록 쉽게 구성될 수 있다.
제 1 단계 75에서, 발광 다이오드 다이 (51) 는 제 1 광자 빌딩 블록 (50) 의 캐리어 기판 (22) 상에 탑재된다. 기판 (22) 은 그 상부 표면 (25) 에서 그 저부 표면 (26) 으로 통과하는 어떤 전기 전도체도 갖지 않는다. LED 다이 (51) 는 제 1 TIM 층 (27) 및 제 2 TIM 층 (28) 을 사용하여 기판 (22) 에 부착된다. 기판 (22) 의 상부 표면 (25) 상의 랜딩 패드 (55) 는 제 1 TIM 층 (27) 과 동일한 프로세스에서 동일한 재료로 제조된다.
단계 76에서, 랜딩 패드 (55) 는 상호접속 구조부 (65) 의 립 (39) 의 하부측 상에 배치되는, 컨택 패드 (31) 에 인접하여 컨택 패드 (31) 하부에 배치된다. 그렇게 할 때, 립 (39) 은 기판 (22) 의 상부 표면 (25) 위에 그리고 기판 (22) 의 측면 경계 내에 배치된다. 단계 76의 마무리에서, 광자 빌딩 블록들이 상호접속 구조부 (65) 내에 배치된다.
단계 77에서, 상호접속 구조부 (65) 의 전도체 (32) 는 랜딩 패드 (55) 를 컨택 패드 (31) 에 본딩함으로써, LED 다이 (51) 에 전기적으로 접속된다. 패드들은 솔더 또는 ACF 접착제 중 어느 하나에 의해 본딩된다. 솔더를 사용할 때, 랜딩 패드 (55) 는 금속 컨택 패드와 랜딩 패드가 정렬하도록 랜딩 패드 (55) 상의 금속 합금을 가열함으로써 컨택 패드 (31) 에 본딩된다. 이방성 전도성 접착 필름 (ACF) 기술을 사용하여 패드들을 본딩할 때, 광자 빌딩 블록들은 상호접속 구조부 (65) 내에 정확하게 위치되고, ACF 접착제가 가열에 의해 경화될 때, 랜딩 패드 (55) 가 컨택 패드 (31) 에 본딩된다. 랜딩 패드 (55) 가 컨택 패드 (31) 와 정렬되고 본딩된 후, 기판 (22) 의 저부 표면 (26) 은 상호접속 구조부 (65) 의 저부 표면 (35) 과 실질적으로 동일 평면 상에 있다.
단계 78에서, 도 14의 방법이 어레이 제품을 제조하기 위해 사용될 때, 상호접속 구조부 (65) 의 제 2 립 (66) 은 제 2 기판의 상부 표면 위에 배치되고, 제 2 랜딩 패드 (67) 는 립 (66) 의 하부측에 부착된 제 2 컨택 패드에 인접하여 제 2 컨택 패드 하부에 배치된다. 제 2 기판은 제 2 광자 빌딩 블록 (64) 의 부분이며 제 1 기판 (22) 과 실질적으로 동일한 치수들을 갖는다. 제 2 기판 상에 배치된 제 2 LED 다이는 제 2 기판 상의 LED 다이 (51) 와 실질적으로 동일한 치수들을 갖는다.
단계 79에서, 도 14의 방법이 어레이 제품을 제조하기 위해 사용될 때, 상호접속 구조부 (65) 의 제 2 전도체는, 립 (66) 의 하부측에 부착된 제 2 컨택 패드에 제 2 랜딩 패드 (67) 을 본딩함으로서 제 2 기판 상에 배치되는 제 2 LED 다이에 전기적으로 접속된다. 예를 들어, 랜딩 패드 (67) 는 SAC 리플로우 프로세스를 사용하여 또는 이방성 전도성 접착제를 사용하여 제 2 컨택 패드에 본딩될 수 있다. 제 2 기판의 상부 표면 위에 제 2 립 (66) 이 배치되고 랜딩 패드 (67) 가 립 (66) 의 하부측 상의 컨택 패드에 본딩된 후, 제 2 기판의 저부 표면은 상호접속 구조부 (65) 의 저부 표면 (35) 과 실질적으로 동일 평면 상에 있다.
단계 80에서, 열적 계면 재료 (36) 는 히트 싱크 (37) 의 상부 표면 위에 배치된다. 히트 싱크 (37) 의 상부 표면은 기판 (22) 하부 및 기판 바로 주위의 영역을 제외하고 평탄화될 필요가 없다. 예를 들어, 히트 싱크 (37) 의 상부 표면은 주로 조명 기구의 만곡된 표면일 수 있다. 마찬가지로, 기판 (22) 의 저부 표면 (26) 및 상호접속 구조부 (65) 의 저부 표면 (35) 은 기판 (22) 의 바로 근방에서를 제외하고 동일 평면 상에 있어야할 필요가 없다.
단계 81에서, 기판 (22) 및 상호접속 구조부 (65) 는 열적 계면 재료 (36) 위에 배치되어, 열적 계면 재료 (36) 가 기판 (22) 의 저부 표면 (26) 및 상호접속 구조부 (65) 의 저부 표면 (35) 모두와 접촉한다. 어레이 제품을 제조하기 위해 도 14의 방법이 사용될 때, 광자 빌딩 블록 (64) 의 제 2 기판이 또한 열적 계면 재료 (36) 위에 배치되어, 열적 계면 재료 (36) 가 제 2 기판의 저부 표면과 접촉한다. 또한, 도 14의 방법은 도 13에 나타낸 어레이 제품과 같은 2 개보다 많은 광자 빌딩 블록들을 갖는 어레이 제품을 제조하기 위해 사용될 수 있다.
소정의 특정 실시형태들이 교시의 목적을 위해 상술되었지만, 이러한 특허 문헌들의 교시들은 일반적인 적용 가능성을 가지며 상술한 특정 실시형태들에 한정되지 않는다. 따라서, 상술한 실시형태들의 다양한 피쳐들의 다양한 변경물, 적응물들 및 조합물들이 청구항들에서 설명되는 바와 같은 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 실시될 수 있다.

Claims (21)

  1. 발광 다이오드 (LED) 디바이스로서,
    제 1 LED 다이;
    상부 표면, 저부 표면 및 측면 (lateral) 경계를 포함하는 제 1 기판으로서, 상기 제 1 LED 다이가 상기 제 1 기판의 상부 표면 위에 배치되고 상기 제 1 기판의 상부 표면 상에 배치된 랜딩 패드에 전기적으로 접속되며, 상기 제 1 기판은 상기 제 1 기판의 상부 표면에서 상기 제 1 기판 내의 비아 또는 상기 제 1 기판의 측면 경계 상의 마우스 바이트 (mouse bite) 를 통해 상기 제 1 기판의 저부 표면으로 연장하는 임의의 패스너들 (fasteners) 및 전기적 접속들이 없는, 상기 제 1 기판; 및
    컨택 패드, 개구 및 저부 표면을 포함하는 상호접속 구조부를 포함하고,
    상기 제 1 기판은 상기 제 1 기판 상의 상기 랜딩 패드와 접촉하는 상기 상호접속 구조부 상의 상기 컨택 패드를 통해서만 상기 상호접속 구조부에 전기적으로 및 기계적으로 고정 부착되고,
    상기 제 1 LED는 상기 상호접속 구조부의 상기 개구 내의 중앙에 있고,
    상기 상호접속 구조부는 히트 싱크에 단단히 (securely) 부착되며,
    상기 제 1 기판의 저부 표면은 상기 상호접속 구조부로부터 상기 제 1 기판으로 가해지는 힘에 의해 상기 히트 싱크에 열적으로 연결되는, LED 디바이스.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 컨택 패드는 상기 상호접속 구조부의 립의 하부측 상에 배치되고,
    상기 랜딩 패드 및 상기 컨택 패드는 솔더 또는 접착제에 의해 부착되는, LED 디바이스.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 상호접속 구조부는 립을 가지며,
    상기 립은 상기 측면 경계 내에서 상기 제 1 기판 상부로 연장하는, LED 디바이스.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 기판과 치수들이 동일한 제 2 기판; 및
    상기 제 2 기판 상에 배치된 제 2 LED 다이를 더 포함하고,
    상기 제 2 LED 다이는 상기 제 1 LED 다이와 동일한 치수들을 갖고, 상기 제 2 기판의 상부 표면에서 상기 제 2 기판의 저부 표면으로 어떤 전도체도 통과하지 않으며, 상기 상호접속 구조부의 저부 표면과 상기 제 2 기판의 저부 표면은 동일 평면상에 있으며, 상기 상호접속 구조부의 제 2 전도체가 상기 제 2 LED 다이에 전기적으로 연결되는, LED 디바이스.
  5. 발광 다이오드 (LED) 디바이스를 제조하는 방법으로서,
    기판 상에 발광 다이오드 (LED) 다이를 탑재하는 단계로서, 상기 기판은 상부 표면, 저부 표면 및 측면 경계를 포함하고, 상기 LED 다이가 상기 기판의 상부 표면 위에 배치되고 상기 기판의 상부 표면 상에 배치된 랜딩 패드에 전기적으로 접속되며, 상기 기판은 상기 기판의 상부 표면에서 상기 기판 내의 비아 또는 상기 기판의 측면 경계 상의 마우스 바이트 (mouse bite) 를 통해 상기 기판의 저부 표면으로 연장하는 임의의 패스너들 및 전기적 접속들이 없는, 상기 LED 다이를 탑재하는 단계;
    상호접속 구조부의 립의 하부측 상에 배치된 컨택 패드에 인접하여 상기 랜딩 패드를 배치하는 단계로서, 상기 상호접속 구조부는 저부 표면, 상기 컨택 패드 및 개구를 포함하는, 상기 랜딩 패드를 배치하는 단계;
    상기 기판 상의 상기 랜딩 패드와 접촉하는 상기 상호접속 구조부 상의 상기 컨택 패드를 통해서만 상기 상호접속 구조부에 상기 기판을 전기적으로 및 기계적으로 고정 부착하는 단계;
    상기 LED를 상기 상호접속 구조부의 상기 개구 내의 중앙에 배치하는 단계;
    상기 상호접속 구조부를 히트 싱크에 단단히 부착하는 단계; 및
    상기 기판의 저부 표면을 상기 상호접속 구조부로부터 상기 기판으로 가해지는 힘에 의해 상기 히트 싱크에 열적으로 연결시키는 단계를 포함하는, LED 디바이스를 제조하는 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 상호접속 구조부는 전도체를 포함하고,
    상기 기판은 상기 상호접속 구조부의 전도체를 가열함으로써 상기 상호접속 구조부에 전기적으로 및 기계적으로 고정 부착되는, LED 디바이스를 제조하는 방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 컨택 패드에 인접하여 상기 랜딩 패드를 배치하는 단계는, 상기 기판의 상기 측면 경계 내에 상기 립을 배치하는 단계를 포함하는, LED 디바이스를 제조하는 방법.
  8. 발광 다이오드 (LED) 디바이스를 제조하는 방법으로서,
    제 1 기판 상에 제 1 발광 다이오드 (LED) 다이를 탑재하는 단계로서, 상기 제 1 기판은 상부 표면, 저부 표면 및 측면 경계를 갖고, 상기 제 1 기판은 상기 제 1 기판의 상부 표면에서 상기 제 1 기판 내의 비아 또는 상기 제 1 기판의 측면 경계 상의 마우스 바이트 (mouse bite) 를 통해 상기 제 1 기판의 저부 표면으로 연장하는 임의의 패스너들 및 전기적 접속들이 없는, 상기 제 1 LED 다이를 탑재하는 단계;
    상기 제 1 기판의 상부 표면 위에 및 상기 측면 경계 내부에 상호접속 구조부의 제 1 립을 배치하는 단계로서, 상기 상호접속 구조부는 저부 표면을 갖고, 상기 제 1 립이 상기 상부 표면 상부에 배치된 후, 상기 상호접속 구조부의 저부 표면 및 상기 제 1 기판의 저부 표면이 동일 평면 상에 있는, 상기 제 1 립을 배치하는 단계; 및
    상기 상호접속 구조부의 전도체를 상기 제 1 LED 다이에 전기적으로 고정 접속시키는 단계를 포함하는, LED 디바이스를 제조하는 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    제 2 기판의 상부 표면 위에 상기 상호접속 구조부의 제 2 립을 배치하는 단계로서, 상기 제 2 기판의 상부 표면 위에 상기 제 2 립이 배치된 후, 상기 상호접속 구조부의 저부 표면 및 상기 제 2 기판의 저부 표면이 동일 평면 상에 있는, 상기 제 2 립을 배치하는 단계; 및
    상기 상호접속 구조부의 제 2 전도체를 상기 제 2 기판 상에 배치된 제 2 LED 다이에 전기적으로 고정 접속시키는 단계를 더 포함하고,
    상기 제 2 기판은 상기 제 1 기판과 동일한 치수들을 갖고, 상기 제 2 LED 다이는 상기 제 1 LED 다이와 동일한 치수들을 갖는, LED 디바이스를 제조하는 방법.
  10. 발광 다이오드 (LED) 디바이스로서,
    LED 다이;
    상부 표면, 저부 표면 및 측면 경계를 갖는 기판으로서, 상기 LED 다이가 상기 기판 위에 배치되고, 상기 기판은 상기 기판의 상부 표면에서 상기 기판 내의 비아 또는 상기 기판의 측면 경계 상의 마우스 바이트 (mouse bite) 를 통해 상기 기판의 저부 표면으로 연장하는 임의의 패스너들 및 전기적 접속들이 없는, 상기 기판; 및
    상기 기판의 상기 측면 경계의 외측에 위치된 전도체에 상기 LED 다이를 전기적으로 고정 연결하는 수단으로서, 상기 기판의 저부 표면과 동일 평면 상에 있는 저부 표면을 갖는, 상기 수단을 포함하는, LED 디바이스.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 기판의 상부 표면 상에 배치된 랜딩 패드를 더 포함하고,
    상기 수단은 솔더 또는 접착제에 의해 상기 랜딩 패드에 부착되는, LED 디바이스.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 기판의 상부 표면 상에 배치된 랜딩 패드를 더 포함하고,
    상기 랜딩 패드와 컨택 패드 사이에 배치된 솔더가 가열될 때, 상기 랜딩 패드가 상기 수단 상의 상기 컨택 패드에 상기 기판을 정렬시키는, LED 디바이스.
  13. 발광 다이오드 (LED) 디바이스로서,
    기판의 상부 표면 상에 탑재된 LED 다이로서, 상기 기판의 상부 표면 상에 배치된 랜딩 패드에 전기적으로 접속되는, 상기 LED 다이; 및
    상기 기판 상의 상기 랜딩 패드에 고정 접속되는 상호접속 구조부 상의 컨택 패드를 통해 상기 기판에 고정 접속되는 상기 상호접속 구조부를 포함하고,
    상기 LED 다이로의 모든 외부의 전기적 및 기계적 접속들은 상기 상호접속 구조부를 통해 이루어지는, LED 디바이스.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 상호접속 구조부의 저부 표면과 상기 기판의 저부 표면은 동일 평면 상에 있는, LED 디바이스.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 기판 상에는 히트 싱크에 상기 기판을 기계적으로 부착하기 위한 임의의 피쳐들이 없는, LED 디바이스.
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 기판은 히트 싱크에 상기 기판을 기계적으로 부착하기 위해 홀들 또는 마우스 바이트들이 없는, LED 디바이스.
  17. 제 13 항에 있어서,
    상기 기판은 폐쇄형 (closed) 기판인, LED 디바이스.
  18. 제 13 항에 있어서,
    상기 LED는 상기 기판의 측면 경계의 3㎜ 이내에 있는, LED 디바이스.
  19. 제 13 항에 있어서,
    상기 상호접속 구조부는,
    외부 전원에 접속하기 위한 외부 전기적 커넥터로서, 상기 랜딩 패드에 전기적으로 연결되는, 상기 외부 전기적 커넥터; 및
    상기 상호접속 구조부를 외부 컴포넌트에 기계적으로 부착하기 위한 외부 기계적 커넥터를 더 포함하고,
    상기 기계적 및 전기적 커넥터들은 상기 상호접속 구조부에 리세스되는, LED 디바이스.
  20. 제 13 항에 있어서,
    상기 상호접속 구조부는 포켓을 포함하고,
    상기 기판은 상기 포켓 내에 배치되며,
    상기 상호접속 구조부의 저부 표면 및 상기 기판의 저부 표면은 동일 평면 상에 있는, LED 디바이스.
  21. 삭제
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