KR20110095301A - 멀티칩 발광 다이오드 모듈 - Google Patents

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KR20110095301A
KR20110095301A KR1020117013014A KR20117013014A KR20110095301A KR 20110095301 A KR20110095301 A KR 20110095301A KR 1020117013014 A KR1020117013014 A KR 1020117013014A KR 20117013014 A KR20117013014 A KR 20117013014A KR 20110095301 A KR20110095301 A KR 20110095301A
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제이콥 치 윙 릉
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크리 홍콩 리미티드
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Abstract

광속 출력 및 열관리를 최대화하기 위한 멀티칩 조명 모듈(10)이 개시된다. 일실시예에서, 멀티칩 모듈 디바이스(10)는 실질적으로 열소산성의 기판(12)을 포함하며, 이 기판(12)의 표면 상에는 다크 절연층(14)이 침적된다. 복수의 발광 디바이스(34) 또한 제공된다. 기판(12)의 표면에 전기 도전성층이 도포되며, 이 도전성층은 하나 이상의 발광 디바이스(34)를 실장하기 위한 표면을 각각 갖는 복수의 칩 캐리어부를 포함한다. 각각의 발광 디바이스(34)는 제1 및 제2 전기 단자를 갖는다. 도전성층을 적어도 부분적으로 덮는 반사성층(44) 또한 제공된다.

Description

멀티칩 발광 다이오드 모듈{MULTI-CHIP LIGHT EMITTING DIODE MODULES}
본 발명은 전반적으로 전자 패키징에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 발광 다이오드(LED) 등과 같은 발광 디바이스용 멀티칩 모듈("MCMs" 또는 "MCM")에 관한 것이다.
밝기 및 색충실도(color fidelity)가 증가된 LED 및 기타 발광 디바이스의 진보로, 광속(luminous flux) 출력을 추가로 증가시키기 위해 멀티칩 조명 모듈이 이용 가능하게 되었다. 조명을 위한 MCM은 통상적으로 복수의 LED를 갖는 단일 패키지를 포함하지만, 다른 발광 디바이스가 이용될 수도 있다는 것을 이해할 것이다. 이들 MCM은 복수의 발광 디바이스를 포함하기 때문에 일반적으로 높은 발광 출력을 허용한다. 그러나, LED와 같은 발광 디바이스가 갖는 공통적인 문제점은 디바이스 칩으로부터 방출된 광이 대체적으로 방향성이 없고(non-directional) 또한 균일하지 않아서, MCM의 방출 및 광학적 효율에 부정적인 영향을 줄 수 있다는 것이다.
이러한 문제점을 해소하기 위한 시도로, 미국 공개 특허 번호 2004/0080939호는 기판 상에 전반적으로 탑재된 복수의 광원을 갖는 발광 디바이스를 개시하고 있다. 도전성 및 반사성 재료로 이루어진 패드가 기판 상에 탑재되며, 이 때의 반사성 재료는 복수의 광원의 방출 특성을 향상시키기 위해 이용된다. 또한, 복수의 광원의 방출 특성을 추가로 향상시키기 위한 목적의 렌즈가 광원을 덮는 상태로 제공된다. 그러나, 이들 디바이스의 일부의 경우, 복수의 광원으로부터 방출된 광의 일부가 도전성 및 반사성 패드 사이의 공간 및 기판과 같은 상이한 디바이스 구조물에 흡수될 수 있기 때문에 전체적인 효율이 저하될 수도 있다.
국제 특허 출원 WO 2006/054228호는 실질적으로 연속적인 반사성층을 제공하여 기판과 같은 구조물 또는 도전성 및/또는 반사성 영역 사이의 공간 내로 흡수되는 광을 감소시킴으로써 멀티칩 조명 모듈의 효율 문제를 해소하고자 하였다. 그러나, 멀티칩 모듈 및 다수의 다른 유형의 전자 패키지는, 집적회로를 포함하고 있던 아니면 다이오드 또는 파워 트랜지스터와 같은 불연속 부품(discrete component)을 포함하고 있던지 간에, 상당한 열을 방출하여 열관리를 필요로 하는 것으로 널리 알려져 있다. 전자 패키징의 설계에서의 열관리의 목적은 능동 회로 또는 부품의 접합부측의 작동 온도를 불완전 부품 고장(premature component failure)을 방지하기에 충분한 정도로 낮게(예컨대, 110℃ 또는 그 아래) 유지하는 것이다. 전도 열전달(conduction heat transfer)을 포함한 다양한 냉각 방안이 흔히 이용된다. 전자 패키지 내의 열을 소산시키기 위한 전도 열전달을 구현하는 한 가지 종래의 방식은 열이 디바이스의 리드를 따라 전도할 수 있도록 하는 것이다. 그러나, 리드는 효과적인 열소산을 제공하기에 충분한 부피 또는 노출 표면적을 갖지 않는 경우도 있다. 예컨대, 광을 원칙적으로 전자기 스펙트럼의 가시 부분으로 방출하는 높은 세기의 발광 다이오드(LED)는 이러한 종래의 기술을 이용하여 소산시키는 것이 곤란하다.
미국 공개 특허 2004/0080939호 및 국제 특허 출원 WO 2006/054228호의 디바이스는 커다란 열을 생성하여 열관리를 필요로 한다. 이들 디바이스에 제공된 도전성층은 불완전한 부품 열화 또는 고장을 방지하는데 필수적인 열관리를 처리하기에 일반적으로 불충분하며, 히트 싱크와 같은 추가의 열소산 수단이 요구된다. 그러나, 히트 싱크는 이러한 디바이스의 공간을 차지하고 두께를 증가시키므로, 공간을 이점으로 하는 응용기기에서는 문제가 될 수 있다.
본 발명은 비용 및 복잡도가 더 낮은 커스토마이제이션(customization) 가능한 컴팩트한 패키지에서의 증가된 광속 출력 및 열소산을 가능하게 하는 멀티칩 조명 모듈용 시스템 및 장치를 제공한다. 복수의 발광 디바이스가 포함되며, 전기 도전성층이 기판의 표면에 도포된다. 도전성층은 하나 이상의 발광 디바이스를 실장하고 있는 표면을 각각 포함하는 복수의 칩 캐리어를 포함한다. 도전성층을 적어도 부분적으로 덮는 반사성층 또한 포함된다.
또 다른 구체적인 예시 실시예에 따라, 멀티칩 모듈용 리드 프레임이 제공된다. 리드 프레임은 복수의 전기 도전성 발광 디바이스 칩 캐리어부를 포함하며, 각각의 캐리어부는 하나 이상의 발광 디바이스를 실장하고 있는 표면을 갖는다. 각각의 발광 디바이스는 제1 전기 단자 및 제2 전기 단자를 포함하며, 각각의 발광 소자의 제1 단자는 칩 캐리어부의 칩 실장 표면에 전기 접속되어 있다. 칩 캐리어부와 분리되어 있는 복수의 전기 도전성 접속부가 제공되며, 각각의 접속부는 하나 이상의 접속 패드를 갖는다. 각각의 발광 디바이스의 제2 단자는 칩 캐리어부 또는 접속부 중의 대응하는 것의 하나 이상의 접속 패드에 전기 접속된다.
다른 구체적인 예시 실시예에 따라, 멀티칩 조명 모듈 디바이스를 제조하는 방법이 제공된다. 이 방법은, 열소산성 기판(thermally dissipative substrate)을 제공하는 단계와, 기판의 표면 상에 절연층을 침적하는 단계를 포함한다. 절연층의 표면을 적어도 부분적으로 덮도록 전기 도전성층이 도포된다. 복수의 발광 소자가 전기 도전성층의 일부분과 전기 접속된다. 도전성층을 적어도 부분적으로 덮도록 반사성층이 침적된다.
도 1은 멀티칩 모듈 디바이스의 일실시예의 일부분에 대한 개략 측면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 디바이스의 평면도이다.
도 3은 도 2의 디바이스의 한 가지 회로 설계 실시예의 개략도이다.
도 4는 멀티칩 모듈 디바이스의 다른 회로 설계 실시예의 개략도이다.
도 5는 멀티칩 모듈 디바이스의 다른 회로 설계 실시예의 개략도이다.
도 6은 멀티칩 모듈 디바이스의 다른 회로 설계 실시예의 개략도이다.
도 7은 도 6에 도시된 디바이스의 평면도이다.
도 8은 멀티칩 모듈 디바이스의 한 가지 회로 설계 실시예의 개략도이다.
도 9는 도 7의 디바이스의 한 가지 회로 설계 실시예의 개략도이다.
도 10은 멀티칩 모듈 디바이스의 한 가지 회로 설계 실시예의 다른 개략도이다.
도 11은 멀티칩 모듈 디바이스의 한 가지 회로 설계 실시예의 다른 개략도이다.
도 12는 멀티칩 모듈의 일실시예의 상부 치수를 나타내는 도면이다.
도 13은 멀티칩 모듈용 기판의 일실시예의 사시도이다.
도 14는 멀티칩 모듈의 일실시예의 사시도이다.
도 15는 멀티칩 모듈을 제조하는 방법의 개략도이다.
본 발명의 이러한 특징 및 장점과 기타 다른 특징 및 장점은 첨부 도면을 참조한 이하의 상세한 설명으로부터 당업자에게 명백하게 될 것이다.
이하의 설명은 여러 가지의 가능한 실시예를 제공한다. 이 설명은 제한적인 의미로 이루어진 것이 아니고, 단지 본 발명의 전반적인 원리를 기술하기 위한 목적의 것이며, 본 발명의 원리의 대한 요지는 첨부된 청구범위에 의해 정해진다.
본 발명은 높은 광속 출력 및 열소산을 통한 향상된 열관리를 제공하는 멀티칩 LED와 같은 발광 디바이스용 전자 패키지를 위한 구조를 제공한다. 본 발명의 여러 가지의 가능한 실시예는 전반적으로 LED를 통합하고 있는 멀티칩 모듈(MCM)에 관한 것이지만, 다른 발광 디바이스에도 이용될 수 있다.
어떠한 요소 또는 층이 "다른 요소 또는 층 위에", "다른 요소 또는 층에 연결되어", "다른 요소 또는 층에 접속되어" 또는 "다른 요소 또는 층에 접촉하고" 있는 것으로 지칭될 때에는, 다른 요소 또는 층 바로 위에 있거나, 다른 요소 또는 층에 직접 연결되거나, 다른 요소 또는 층에 직접 접속되거나, 다른 요소 또는 층에 직접 접촉하고 있을 수도 있고, 또는 그 사이에 매개 요소 또는 층이 존재할 수도 있다. 반대로, 어떠한 요소 또는 층이 "다른 요소 또는 층 바로 위에", "다른 요소 또는 층에 직접 연결되어", "다른 요소 또는 층에 직접 접속되어" 또는 "다른 요소 또는 층에 직접 접촉하고" 있는 것으로 지칭될 때에는, 매개 요소 또는 층이 존재하지 않는다. 마찬가지로, 제1 요소 또는 층이 제2 요소 또는 층에 "전기 접촉하고 있거나" 또는 "전기 접속되어 있는" 것으로 지칭될 때에는, 제1 요소 또는 층과 제2 요소 또는 층 사이에 전류 흐름을 허용하는 전기 경로가 존재한다. 이 전기 경로는 커패시터, 접속 인덕터, 및/또는 도전성 요소 간의 직접적인 접촉 없이도 전류 흐름을 허용하는 기타 요소를 포함한다.
각종 요소, 성분, 영역, 층 및/또는 부분을 설명하기 위해 본 명세서에서는 제1, 제2 등의 표현이 이용될 수도 있지만, 이들 요소, 성분, 영역, 층 및/또는 부분은 이들 표현에 의해 한정되지 않아야 한다. 이들 표현은 단지 하나의 요소, 성분, 영역, 층 또는 부분을 다른 요소, 성분, 영역, 층 또는 부분과 구분하기 위해 이용된 것이다. 그러므로, 이하에서 설명되는 제1 요소, 성분, 영역, 층 또는 부분은 본 발명의 교시에서 벗어나지 않고서도 제2 요소, 성분, 영역, 층 또는 부분으로 지칭될 수 있다.
본 발명의 실시예는 본 발명의 이상적인 실시예의 개략적인 예시도인 횡단면 예시도를 참조하여 설명된다. 이로써, 층의 실제 두께는 상이할 수 있으며, 그러므로, 예컨대 제조 기술 및/또는 허용 오차에 따라 예시도의 형상으로부터의 변형예를 예상할 수 있다. 본 발명의 실시예는 본 명세서에 예시된 영역의 특정 형상으로 한정된 바대로 해석되지 않고, 예컨대 제조에 따른 형상의 편차를 포함한다. 예컨대 정사각형 또는 직사각형으로 예시되거나 설명된 영역은 통상적으로 보편적인 제조 허용 오차에 의해 라운드되거나 곡선화된 외형적 특징을 가질 것이다. 그러므로, 도면에 예시된 영역은 본질적으로 개략적인 것이며, 이들의 형상은 소자의 영역의 정밀한 형상을 예시하는 것이 아니고, 또한 본 발명의 사상을 한정하기 위한 것도 아니다.
도 1 및 도 2는 LED 디스플레이와 같은 발광 디바이스에 사용하기 위한 구체적인 예시 실시예에 따른 멀티칩 모듈(MCM)(10) 및 멀티칩 모듈의 일부분을 도시하고 있다. MCM(10)은 실리콘과 같은 다양한 이용 가능한 요소로 형성될 수 있지만 알루미늄으로 형성되는 것이 바람직한 기판(12)을 포함한다. 기판(12)은 전기 절연층(14)을 포함할 수 있다. 추가로, 기판의 상층(도 13에 도시됨)의 전부 또는 일부분 위에 프린트되고 소성(firing)될 수 있는 회로층(인쇄 회로 기판과 같은)이 포함될 수도 있다. 회로층을 갖는 실시예에서, 회로층은 와이어 본딩을 위한 충분한 공간이 있도록 함으로써 와이어 본드 공정을 최적화할 수 있다. 또한, 회로층은 도전성 트레이스의 품질을 향상시키기 위해 제공될 수도 있다.
일실시예에서, 절연층(14)은 향상된 절연 및 열소산을 위한 다크 또는 블랙(dark or black) 재료를 포함하며, 이 다크 또는 블랙 재료는 바람직하게는 알루미늄 기판 상에 스크린되고, 그 후 절연 재료를 경화하기 위해 열이 가해진다. 절연층 재료는 엑폭시 기반 보호층인 것이 바람직하지만, 다른 적합한 재료가 이용될 수 있다. 일실시예에서, 블랙 알루미늄 기판을 이용함으로써 히트 싱크를 갖는 금속 코어 기판 또는 종래의 기판에 비하여 다수의 장점이 제공된다. 예컨대, 한 가지 이러한 장점으로는 히트 싱크에 대한 필요성이 제거되어, 더욱 컴팩트한 설계가 달성될 수 있다는 장점이 있다. 또한, 히트 싱크와 같은 추가의 부분이 요구되지 않으므로, 전체적인 조립 비용이 감소될 수 있다. 또한, 블랙 알루미늄 기판의 열소산 품질 때문에, 열에 의해 야기되는 문제점이 거의 발생하지 않으므로, 신뢰도를 더 높일 수 있다.
기판(12)은 절연층(14) 및 회로층(제공되는 경우)의 정부(top) 상에 도포된 도전성 리드 프레임층(16)을 실장하며, 이 리드 프레임(16)은 분리되어 있는 복수의 전기 도전성 트레이스를 포함하며, 이 예에서는 부분(18, 20, 22, 24, 26, 28, 30, 32)(도 2에 최상으로 도시됨)을 포함한다. 이 부분(18, 20, 22, 24, 26, 28, 30, 32) 중의 적어도 하나의 부분의 일부분 상에 하나 이상의 LED(34)가 탑재될 수 있다. 어떠한 사용 가능한 발광 디바이스도 탑재될 수 있지만, 이하에서는 본 발명에 따른 MCM의 일례의 실시예의 LED 구성 부분이 발광 디바이스로 이용되는 것으로서 설명될 것이며, 이러한 MCM은 예시를 위한 것이고, 이러한 것으로 제한되지 않는다.
LED(34)는 상이한 방식으로 배열된 다수의 상이한 반도체층을 가질 수 있으며, 본 발명에 따른 상이한 실시예에서 다수의 상이한 컬러를 방출할 수 있다. LED 구조, 특징 및 이들의 제조 및 작동에 대해서는 당해 기술 분야에 전반적으로 알려져 있으므로, 여기서는 간략하게 설명한다. LED(34)의 층은 공지의 공정을 이용하여 제조될 수 있으며, 적합한 공정으로는 금속 유기 화학 기상 증착(MOCVD)을 이용한 제조가 있다. LED 칩의 층은 일반적으로 서로 반대로 도핑된 제1 에피택셜층과 제2 에피택셜층 사이에 개재된 활성층/활성 영역을 포함하며, 이들의 모두가 성장 기판 상에 연속적으로 형성된다. LED 칩은 웨이퍼 상에 형성될 수 있으며, 그 후 패키지에의 실장을 위해 싱귤레이트(singulate)된다. 성장 기판은 최종적인 싱귤레이트된 LED의 일부분으로서 잔류될 수 있거나, 또는 완전하게 또는 부분적으로 제거될 수도 있다.
또한, 버퍼, 뉴클리에이션(nucleation), 컨택, 및 전류 확산층뿐만 아니라 광추출층 및 광추출 요소를 포함한 추가의 층 및 요소가 LED(34)에 포함될 수도 있으며, 이들 요소는 기재된 것으로만 한정되지는 않는다. 활성 영역은 단일 양자 우물(SQW), 복수의 양자 우물(MQW), 이중 헤테로구조, 또는 슈퍼 격자 구조를 포함할 수 있다. 활성 영역 및 도핑층은 상이한 재료 체계로 제조될 수 있으며, 바람직한 재료 체계는 Ⅲ족 질화물계 재료 체계이다. Ⅲ족 질화물은 질소와 주기율표의 Ⅲ족 원소, 일반적으로 알루미늄(Al), 갈륨(Ga), 및 인듐(In) 사이에 형성된 반도체 화합물을 지칭한다. 이 표현은 또한 알루미늄 갈륨 니트라이드(AlGaN) 및 알루미늄 인듐 갈륨 니트라이드(AlInGaN)와 같은 3차 및 4차 화합물을 지칭한다. 바람직한 실시예에서, 도핑층은 갈륨 니트라이드(GaN)이고, 활성 영역은 InGaN이다. 다른 실시예에서, 도핑층은 알루미늄 갈륨 니트라이드(AlGaN), 알루미늄 갈륨 인듐 아세나이드 포스파이드(AlGaInAsP), 알루미늄 인듐 갈륨 포스파이드(AlInGaP) 또는 산화아연(ZnO)이다.
성장 기판은 실리콘, 글래스, 사파이어, 실리콘 카바이드, 알루미늄 니트라이드(AlN), 갈륨 니트라이드(GaN)와 같은 다수의 재료로 제조될 수 있으며, 적합한 기판은 4H 폴리타입의 실리콘 카바이드이지만, 3C, 6H 및 15R 폴리타입을 포함한 다른 실리콘 카바이드 폴리타입도 사용될 수 있다. 실리콘 카바이드는 사파이어보다 Ⅲ족 니트라이드에 대해 더 근접한 결정 격자 매치를 갖는 것과 같은 특정의 장점을 가지며, 그 결과 더 높은 품질의 Ⅲ족 질화물막을 생성한다. 실리콘 카바이드 또한 매우 높은 열전도율을 가지며, 이로써 실리콘 카바이드 상의 Ⅲ족 질화물 디바이스의 총출력 파워는 기판의 열소산에 의해 제한되지 않는다(사파이어 상에 형성된 일부 디바이스를 갖는 경우에서 발생할 수도 있는). SiC 기판은 미국 노스 캐롤라이나의 더램에 소재하는 Cree Research, Inc.로부터 이용 가능하며, 이들 기판을 제조하기 위한 방법은 과학 문헌뿐만 아니라 미국 특허 번호 Re. 34,861, 4,946,547 및 5,200,022에 개시되어 있다.
리드(34)는 상면 상의 와이어 본드 패드 및 도전성 전류 확산 구조를 포함할 수 있으며, 이들 양자는 도전성 재료로 구성되고, 공지의 방법을 이용하여 침적된다. 이들 요소를 위해 사용될 수 있는 일부 재료에는 Au, Cu, Ni, In, Al, Ag 또는 이들의 조성물과 전도성 산화물(conducting oxide) 및 투명 전도성 산화물이 있다. 전류 확산 구조는 LED(34) 상에 그리드로 배열된 도전성 핑거부를 포함하며, 이 핑거부는 패드로부터 LED의 상면 내로 확산하는 전류를 향상시키기 위해 이격되어 있다. 동작 시, 하술하는 바와 같이 와이어 본드를 통해 패드에 전기 신호가 인가되며, 이 전기 신호는 전류 확산 구조의 핑거부 및 상면을 통해 LED(34) 내로 확산한다. 전류 확산 구조는 상면이 p-타입인 LED에 사용되는 경우가 많지만, n-타입 재료에 대해서도 사용될 수 있다.
LED(34)의 일부 또는 전부가 하나 이상의 형광체(phosphore)로 코팅될 수 있으며, 이 형광체는 LED 광의 적어도 일부를 흡수하여, 상이한 파장의 광을 방출하며, 이로써 LED가 LED와 형광체로부터의 광의 조합을 방출한다. LED 칩(48)은 다수의 상이한 방법을 이용하여 형광체로 코팅될 수 있으며, 한 가지 적합한 방법이 "Wafer Level Phosphor Coating Method and Devices Fabricated Utilizing Method"라는 명칭의 미국 특허 출원 번호 11/656,759 및 11/899,790에 개시되어 있으며, 이들 특허 출원 모두가 본 명세서에 참고자료로 원용되어 있다. 이와 달리, LED는 전기영동 증착법(EPD : electrophoretic deposition)과 같은 다른 방법을 이용하여 코팅될 수 있으며, 적합한 EPD 방법은 "Close Loop Electrophoretic Deposition of Semiconductor Devices"라는 명칭의 미국 특허 출원 번호 11/473,089에 개시되어 있으며, 이 특허 출원 또한 본 명세서에 참고자료로 원용되어 있다.
또한, LED(34)는 당해 기술 분야에 알려진 바와 같이 수직 또는 측면 지오메트리를 가질 수 있다. 수직 지오메트리를 갖는 LED는 기판(12) 상의 제1 컨택 및 p-타입 층 상의 제2 컨택을 가질 수 있다. 제1 컨택에 인가된 전기 신호는 n-타입 층 내로 확산하고, 제2 컨택에 인가되는 신호는 p-타입 층(18) 내로 확산한다. Ⅲ족 질화물 디바이스의 경우에, 통상적으로 박막의 반투명성 전류 확산층이 p-타입 층의 일부 또는 전부를 덮는 것으로 널리 알려져 있다. 제2 컨택은 이러한 층을 포함할 수 있으며, 이 층은 통상적으로 플래티늄(Pt)과 같은 금속 또는 인듐 주석 산화물(ITO)와 같은 투명한 도전성 산화물이다.
LED(34)는 또한 측면 지오메트리를 가질 수 있으며, 여기에서는 컨택 양자가 LED의 정부 상에 위치한다. n-타입 층 상의 컨택 메사(contact mesa)를 노출시키기 위해 에칭 등에 의해서 p-타입 층 및 활성 영역의 일부분이 제거된다. n-타입 층의 메사 위에는 제2 측면 n-타입 컨택이 제공된다 이들 컨택은 공지의 침적 기술을 이용하여 침적된 공지의 재료를 포함할 수 있다.
LED(34)는 솔더, 접착제, 코팅, 막, 인캡슐런트, 페이스트(paste), 그리스(grease) 및/또는 다른 적합한 재료와 같은 전기적 및 열적 도전성 인터페이스를 통해 리드 프레임(16)의 일부분과 전기 접속될 수 있다. 일실시예에서, LED는 LED의 저부 상의 솔더 패드를 이용하여 리드 프레임(16)에 전기 접속되어 고정될 수 있다. LED는 또한 리드 프레임(16) 상에 플립-칩(flip-chip) 탑재될 수도 있다.
하나 이상의 LED(34)의 각각은 한 쌍의 컨택(또한 전기 단자 또는 전극으로도 지칭됨)을 가지며, 이들의 각각은 MCM 칩 캐소드(36a∼36d) 및 애노드(38a∼38d)의 각각의 쌍에 전기 접속된다(도 2를 참조). 도시된 실시예의 대표적인 구현예에 따라, 하나 이상의 LED(34)의 각각이 다이 부착 패드에 탑재되며, 이들 LED의 각각의 컨택 중의 하나가 리드 프레임(16)의 일부분인 다이 부착 패드(20, 24, 28, 32)의 각각에 전기 접속된다. 각각의 캐소드(36a∼36d)는 리드 프레임(16)에 의해 다이 부착 패드(20, 24, 28, 32)의 각각에 전기 접속되며, 이에 의해 캐소드 중의 하나에 신호가 인가될 때에, 이 신호가 다이 부착 패드 및 LED(34)의 해당 컨택에 도통된다. LED의 각각의 다른 컨택은 와이어 본드(40) 등에 의해서 리드 프레임(16)의 컨넥터부(18, 22, 26, 30)의 각각에 전기 접속된다. 각각의 컨넥터부(18, 22, 26, 28)는 각각의 애노드(38a∼38d)에 전기 접속된다.
발명을 제한하려는 것이 아니라 예시를 위하여, 도 2는 다이 부착 패드(20, 24, 28, 32)에 각각 실장된 4개의 LED(34)를 도시하고 있으며, 와이어 본드(40)가 LED(34)를 컨넥터부(18, 22, 26, 30)에 각각 전기 접속하고 있다. 해당 캐소드(36a∼36d) 및 애노드(38a∼38d)를 거쳐 인가된 전기 신호는 리드 프레임을 통해 도통되어 LED가 광을 방출하도록 한다. 예컨대, 캐소드(36a) 및 애노드(38a)를 통해 인가된 전기 신호는 다이 부착 패드(20)에 실장된 LED(34)에 도통되어 이 LED가 광을 방출하도록 한다. 다른 캐소드 및 애노드 쌍에 인가된 전기 신호는 다른 LED가 광을 방출하도록 한다.
리드 프레임(16)에 4개보다 많거나 적은 LED(34)가 탑재될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 예컨대, 다이 부착 패드(20, 24, 28, 32)의 각각에 2개의 LED(34)가 탑재되고, 그리고나서 컨넥터부(18, 22, 26, 30)의 각각에 별도로 와이어 본딩될 수도 있다. 다른 실시예에서는, LED(34)가 컨넥터부(18, 22, 26, 30)에 탑재되고, 다이 부착 패드(20, 24, 28, 32)에 와이어 본딩될 수도 있다.
도 3은 도 2에 도시된 MCM(10)을 위한 개략 회로부(42)이며, 각각의 애노드(38a∼38d)로부터 각각의 캐소드(36a∼36d)까지의 상호접속을 도시하고 있다. 도 3은 하나의 LED(34)가 각각의 애노드(38) 및 캐소드(36) 쌍에 전기 접속되는 것으로 상호접속부를 도시하고 있지만, 하나보다 많은 LED(34)가 각각의 쌍에 전기 접속될 수도 있다. 예컨대, 도 4는 본 발명에 따른 MCM에서의 LED(34)를 위한 또 다른 개략 상호접속을 보여주는 개략 회로부(43)의 또 다른 실시예이다. 2개의 LED(34)가 각각의 애노드(38a∼38d)와 각각의 캐소드(36a∼36d) 사이에 직렬로 전기 접속되어 있다. 이 상호접속은 LED를 부착 패드(20, 24, 28, 32)에 탑재하고 또한 LED를 컨넥터부(18, 22, 26, 30)에 탑재함으로써 달성될 수 있으며, 도시된 바와 같이 애노드(38a∼38d)와 캐소드(36a∼36d) 사이에서 LED를 상호접속하기 위해 그 사이에 와이어 본드를 가지고 있다.
본 발명의 실시예에 따른 임의의 배열에서와 같이, 다양한 요구된 효과를 발생하기 위해 LED의 어떠한 컬러 또는 컬러 조합도 이용될 수 있다. 또한, 다양한 변화하는 컬러 효과, 조합 및 광의 세기를 위해 어떠한 요구된 시각에 다양한 애노드/캐소드 쌍이 작동되거나 및/또는 비작동될 수 있다. 일실시예에서, LED(34)는 요구된 광의 파장 및 요구된 컬러 온도를 갖는 백색 발광 LED를 포함하거나, 또는 요구된 광의 파장 및 요구된 컬러 온도에 조합되는 상이한 컬러의 광을 방출하는 상이한 LED를 포함할 수 있다. 양자의 구성에서, MCM(10)은 백색광을 방출할 수 있다.
상이한 실시예에서, 대체적으로 사용되는 LED(34)의 개수 및 LED(34)가 상호접속되는 방법에 따라 애노드(38a∼38d) 및 캐소드(36a∼36d)의 전부보다 적은 것이 사용될 수 있다. 도 5는 개략 회로부(45)의 또 다른 실시예이며, 단지 애노드(38a)와 캐소드(36a) 사이의 전류 흐름과 그 사이에 전기 접속되는 8개의 LED(34)를 도시하고 있다. LED(34)는 4개의 직렬 접속된 LED(34)의 2개의 그룹을 포함하며, 이들 2개의 그룹은 애노드(38a)와 캐소드(36a) 사이에 병렬 접속되어 있다. 애노드(38a)와 캐소드(36a)에 인가된 전기 신호는 LED(34) 모두로 하여금 광을 방출하도록 한다.
일실시예에서, 캐소드(36), 애노드(38), 리드 프레임(16), 및 리드 프레임부(18, 20, 22, 24, 26, 28, 30, 32) 사이의 공간은, 모두, 그렇지 않은 경우에는 기판 내로 흡수될 LED로부터의 광을 반사함으로써 LED(34)에 의해 방출된 광의 반사를 향상시키기 위해 반사성층(44)으로 추가로 코팅될 수 있다. 반사성층(44)은 Ag를 포함하는 것이 바람직하며, ∼15㎛의 두께를 갖는 것이 바람직하지만, Al과 같은 다른 반사성 재료는 다양한 두께로 제공될 수도 있다는 것을 이해할 것이다. 반사성층(44)은 LED(34) 또는 와이어 본드(40)에 의해 점유되지 않은 리드 프레임(16)의 일부분을 완전하게 또는 부분적으로 덮을 수 있지만(가능한 부분적인 커버리지가 도 1에 점선으로 나타내어져 있음), 더 많은 영역을 반사성층(44)으로 덮으면, 더 큰 반사성 영역이 획득되며, 이것은 MCM의 전체적인 반사율을 향상시킬 수 있다. 또한, 절연층(14) 상에 회로층이 제공되면, 이 층은 디바이스의 전체적인 반사율을 향상시키는데 추가로 도움을 줄 수도 있다.
반사성층(44) 아래에는, 기판(12), 절연층(14), 및 가능하게는 LED(34) 또는 와이어 본드(40)에 의해 점유되지 않은 리드 프레임(16)의 부분을 적어도 부분적으로 덮도록 아이솔레이션층(46)이 침적될 수 있으며, 리드 프레임(16) 위의 가능한 부분적인 커버리지가 도 1에 점선으로 나타내어져 있다. 절연층은 반사성층(44)과 도전성 리드 프레임(16) 사이의 어떠한 단락 회로를 방지하기 위해 제공될 수도 있다. 아이솔레이션층(46)이 리드 프레임(16)을 실질적으로 덮도록 제공되면, LED(34)와 리드 프레임(16)의 트레이스의 일부분 간의 접속성을 허용하기 위해 아이솔레이션층(46)에 홀이 제공될 수도 있다.
또한, 보호층(48)(도 2에 사선으로 나타냄), 바람직하게는 백색 또는 더 엷은 컬러의 보호층이 제공될 수도 있다. 일실시예에서, 이러한 보호층(48)은 반사성층(44) 대신에 제공될 수도 있다. 이와 달리, 보호층(48)은 반사성층(44)과 조합하여 제공될 수도 있고, 또는 반사성층(44)이 보호층(48) 없이 제공될 수도 있다. 보호층(48)은 전기 절연성과 열전도성 모두를 나타내는 것이 바람직한 재료로 제조될 수 있다. 이러한 재료는 당해 기술 분야에 널리 공지되어 있으며, 특정 세라믹, 수지, 에폭시, 열가소성 중축합물(polycondensate)(예컨대, 폴리프탈아미드(PPA), 산화물 화합물, 및 글래스)을 포함할 수 있으며, 이들로만 한정되지는 않는다. 일실시예에서, 보호층은 에폭시와 산화물 화합물(예컨대, MgO, TiO2)의 혼합물로 구성되며, ∼25±1 ㎛ 두께로 될 수 있지만, 바람직한 두께는 사용된 재료에 좌우될 수도 있을 것이다. 보호층(48)은 그렇지 않은 경우에는 기판 내로 흡수될 방출 광이 백색 표면 또는 더 엷은 컬러의 표면으로부터 반사될 수 있도록 함으로써 디바이스의 반사성을 향상시키기는 추가로 도움을 줄 수 있다. 보호층(48)은 캐소드(36a∼36d), 애노드(38a∼38d) 및 후술되는 바와 같은 여러 개의 관통 구멍을 덮지 않는 것이 바람직할 것이다. 또한, 캐비티 또는 개구부(50)가 리드 프레임(16) 구조의 중간에 제공될 수 있으며, 이 개구부 또한 보호층(48)에 의해 덮여지지 않는 것이 바람직하다. 보호층이 LED(34) 및/또는 와이어 본드 표면을 덮도록 하용하는 것은 LED로부터 나오는 광이 가려질 것이기 때문에 이롭지 않을 것이다.
일부 실시예에서, 캐비티(50)는 적어도 부분적으로는 충전 재료로 채워질 수도 있다. 충전 재료는 리드 프레임(16) 및 그 위에 실장된 LED(34)를 보호하고 위치적으로 안정화할 수 있다. 일부 경우, 충전 재료는 LED(34), 캐비티(50)를 통하여 노출된 리드 프레임(16)의 부분(18, 20, 22, 24, 26, 28, 30, 32), LED의 전기 접속부, 반사성층(44), 및 아이솔레이션층(46)을 덮을 수 있다. 충전 재료는 LED(34)로부터의 광추출을 추가로 향상시키거나 또는 요구된 방출 패턴, 방향 또는 빔 형상을 획득하기 위해 소정의 광학적 특성을 갖도록 선택될 수 있다. 충전 재료는 수지, 에폭시, 열가소성 중축합물, 글래스 및/또는 다른 적합한 재료 또는 이들 재료의 조성물로 형성될 수 있다. 일부 실시예에서, 이들 재료가 추가되거나, 또는 LED(34)에의 및/또는 LED(34)로부터의 광의 방출, 흡수 및/또는 분산을 향상시키기 위해 충전 재료의 표면이 거칠게 될 수도 있다.
충전 재료에 추가하여 또는 충전 재료 대신에, 렌즈(52)(도 14에 최상으로 도시됨) 또는 시준기(도시하지 않음)와 같은 광학 요소가 통합될 수도 있다. 도 14의 실제 MCM(80)의 도시에서 나타낸 바와 같이, 렌즈는 캐비티(50) 위에 위치되고, 홀(54)을 경유하여 제위치에 자리잡게 된다. 렌즈(50)는 사출 성형 또는 다른 적합한 공정을 이용하여 MCM(10)의 나머지와 별도로 형성되거나 몰딩되고나서 추후에 홀(54)을 통하여 디바이스에 부착될 수도 있다. 이와 달리, 렌즈는 오버몰딩(overmolding) 방법과 같은 공지의 방법을 이용하여 MCM의 정부 위에 몰딩될 수도 있다.
렌즈(52)는 상이한 몰딩 기술을 이용하여 LED(34) 위에 형성될 수 있으며, 이 렌즈는 광출력의 요구된 형상에 따라 다수의 상이한 형상이 될 수 있다. 도시된 바와 같은 한 가지 적합한 형상은 반구형이며, 일부 예의 다른 형상으로는 타원형 구체, 평탄형, 6각형 및 정방형이 있다. 렌즈를 위해 실리콘, 플라스틱, 에폭시 또는 글래스와 같은 다수의 상이한 재료가 사용될 수 있으며, 적합한 재료는 몰딩 공정과 양립될 수 있다. 실리콘은 몰딩에 적합하며, 적합한 광학적 투과 특성을 제공한다. 실리콘은 또한 후속하는 리플로우 공정(reflow process)을 견뎌낼 수 있으며, 시간이 지남에 따라 현저하게 열화하지 않는다. 렌즈(52)는 또한 광추출을 향상시키기 위해 텍스처될(textured) 수도 있으며, 또는 형광체 또는 산란 입자와 같은 재료를 포함할 수도 있다.
렌즈 배열은 빔 성형을 용이하게 하기 위해 최종 사용자에 의해 렌즈 위에 포함될 수 있는 2차 렌즈 또는 광학 장치와 함께 사용하기에 용이하게 된다. 이들 2차 렌즈는 당해 기술 분야에 전반적으로 알려져 있으며, 다수의 상이한 렌즈가 상업적으로 이용 가능하다. 렌즈(52)는 또한 산란 입자 또는 구조물과 같은 광을 확산 또는 산란시키기 위한 상이한 특징부를 가질 수 있다. 티타늄 디옥사이드, 알루미나, 실리콘 카바이드, 갈륨 니트라이드, 또는 글래스 마이크로 스피어(glass micro sphere)와 같은 상이한 재료로 구성된 입자가 사용될 수 있으며, 이들 입자가 렌즈 내에 분산된다. 이와 달리 또는 산란 입자와 조합하여, 상이한 굴절률을 갖는 폴리머의 비혼성 혼합물(immiscible mixture) 또는 에어 버블이 렌즈 또는 렌즈 내에 제공되거나 렌즈 상에 구조물로 제공되어 확산을 제공할 수 있다. 산란 입자 또는 구조물은 렌즈(52) 전반에 걸쳐 균질하게 분산될 수도 있고, 또는 렌즈의 상이한 영역에서 상이한 농도를 가질 수도 있다. 일실시예에서, 산란 입자는 렌즈 내에 층으로 될 수도 있고, 또는 어레이에서 상이한 컬러를 방출하는 LED(34)의 위치에 관련하여 상이한 농도를 가질 수도 있다.
MCM(10, 60, 80)은 다수의 상이한 형상 및 크기를 가질 수 있으며, 전반적으로 정방형 또는 직사각형으로 될 수 있다. MCM(10, 60, 80)은 또한 관통 구멍(56, 58)의 세트를 포함할 수 있으며, 이들 관통 구멍은 MCM 바디를 PCB 또는 다른 베이스 구조물에 더 우수하고 더 짧게 접촉할 수 있도록 하기 위해 제공될 수도 있거나, 또는 향상된 열소산을 허용할 수 있다.
본 발명을 한정하는 것이 아니라 예시를 위한 것이며, 또한 도 12에 최상으로 도시된 바와 같이, MCM(10, 60, 80)은 ∼14.0±0.05 mm의 전체 길이 및 ∼14.0±0.05 mm의 전체 폭을 가질 수도 있다. 더 큰 관통 구멍(58)은 ∼0.9 mm의 반경을 가질 수도 있으며, 렌즈(52)는 ∼3.0 mm의 반경을 가질 수도 있다. 각각의 캐소드(36a∼36d) 및 애노드(38a∼38d)는 ∼1.8 mm의 폭을 가질 수도 있다.
MCM(10, 60, 80)은 임의의 개수 및 컬러 조합의 LED(34)를 수용할 수도 있다. 이들 LED는 적색, 녹색, 청색, 백색, 기타 컬러 또는 이들의 임의의 조합을 개별적으로 또는 통합하여 방출할 수 있다. 적절하게 에너지가 공급되면, LED(34)는 실질적으로 전체 범위의 컬러를 생성할 수 있다.
리드 프레임(16)은 인쇄 배선 기판 또는 회로 기판과 같은 기판(12)에 의해 실장되는 열확산기 또는 열소산기와의 열전달 관계로 배치되도록 구성된다. 전기 절연성 블랙층(14)을 갖는 열도전성 알루미늄 기판(12)은 리드 프레임(16)에 의해 실장되고 회로 기판과 접촉하는 열생성 LED(34) 간의 낮은 열저항을 제공하는 충분한 열소산기로서 작용할 수 있다. 열은 또한 리드 프레임(16)을 따라 소산된다.
리드 프레임(16)은 구리, 구리 합금, 시트 금속, 시트 금속 합금, 및/또는 다른 적합한 낮은 저항률의 부식 저항성 재료 또는 이들 재료의 조성물과 같은 열전도성 금속 또는 금속 합금으로 형성될 수도 있다. 전술한 바와 같이, 리드 프레임(16)의 열전도성은, 어느 정도까지는, 열을 LED(34)로부터 멀어지도록 전도하는데 도움을 주며, 알루미늄 기판(12)은 추가의 히트 싱크가 요구되지 않도록 열소산에 추가로 도움을 준다.
도 6 내지 도 11은 일례로서 LED 디스플레이에 사용하기 위한 다른 특정의 예시 실시예에 따른 MCM(60) 및 다양한 가능한 개략 회로부를 도시하고 있다. 도 6 및 도 7의 MCM(60)은 도 1 내지 도 2에 도시된 MCM(10)에 대하여 여러 측면에서 유사하며, 유사한 특징부에 대해서는 도 1 및 도 2와 동일한 도면부호가 이용된다. MCM(60)은 MCM(10)의 리드 프레임에 비하여 리드 프레임(62)으로부터의 상이한 리드를 포함한다. 도 6 및 도 7의 MCM(60)은 바람직하게는 블랙 절연층(14)을 포함하는 알루미늄 기판(12)을 포함하는 것이 바람직하다. 기판(12)은 절연층(14)의 정부에 도포된 도전성 리드 프레임층(62)을 실장하며, 이 예에서의 리드 프레임(62)은 복수의 전기 도전성 트레이스(64, 66, 68, 70, 72, 74, 76, 78) 및 복수의 분리된 접속부(82, 84, 86, 88, 80, 92, 94)(도 7에 최상으로 도시됨)를 포함한다.
하나 이상의 LED(34)가 하나 이상의 트레이스(64, 66, 68, 70, 72, 74, 76, 78) 및/또는 하나 이상의 접속부(82, 84, 86, 88, 80, 92, 94)의 일부분 상에 탑재될 수 있으며, 그 후 각각의 LED(34)를 위한 2개의 전기 단자 간의 전류 흐름을 생성하기 위해 다른 측면 트레이스 및/또는 접속부 중의 적어도 하나에 전기 접속될 수 있다(도 7의 예를 참조). LED(34)를 상기 트레이스 중의 하나로부터 상기 접속부 중의 하나에, 상기 접속부 중의 하나로부터 상기 접속부의 다른 하나에, 또는 상기 트레이스 중의 하나로부터 상기 트레이스의 다른 하나에 전기 접속하기 위해, 와이어 본드(40)가 이용될 수 있다. LED(34), 트레이스 및 접속부의 어떠한 조합도 전기 접속될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
하나 이상의 LED(34)의 각각은 전술한 바와 같이 각각의 캐소드(36) 및 애노드(38)를 갖는다. 본 발명을 한정하는 것이 아니라 단지 일례로서, 도 7은 다양한 트레이스 및 접속부 상에 실장된 복수의 LED(34)를 도시하고 있으며, 와이어 본드(40)가 LED(34)를 인접 트레이스 및/또는 접속부에 전기 접속하고 있다. 그러나, 어떠한 합리적인 개수 및 조합의 LED(34)가 리드 프레임(62)의 각종 부품에 탑재될 수도 있다.
예컨대, 도 8은 도 5의 MCM(60)에 기초한 직렬 회로 설계를 위한 한 가지 가능한 실시예의 개략 회로부(96)이며, 3개의 애노드(38)로부터 3개의 캐소드(36)까지의 전류 흐름 경로를 도시하고 있다. 개략 회로부(96)는 LED(34)가 각각의 쌍에 전기 접속된 것처럼 애노드(38a∼38d)로부터 이들의 각각의 캐소드(36a∼36d)까지의 전류 흐름을 나타내고 있다. 도 9는 도 7에 도시된 회로 설계의 개략 회로부(97)이며, 각각의 애노드(38a∼38d)로부터 또 다른 캐소드(36a∼36d)까지의 경로를 도시하고 있다. 도 10은 개략 회로부(99)의 다른 실시예이며, 애노드(38a∼38d)와 또 다른 캐소드(36a∼36d) 사이의 또 다른 전류 흐름 구성을 보여주고 있다. 도 11은 9개의 LED(34)가 애노드(38a)로부터 캐소드(36b)까지 직렬 접속되는 경우의 전류 흐름 경로를 보여주는 개략 회로부(98)이다. 상기의 개략 회로부가 다양한 여러 가능한 구성을 예시하고 있지만, 본 발명에 따라 임의의 개수의 가변적인 직렬 및 병렬 배열/조합 및 본드 패드 중의 하나 또는 전부가 이용될 수도 있다. 이들 상이한 배열은 요구된 상호접속을 달성하기 위해 상이한 와이어 본드 배열로 상이한 지점에 실장된 LED를 가질 수 있다.
캐소드(36), 애노드(38), 리드 프레임(62), 및 리드 프레임 트레이스와 접속부 간의 공간은 모두 반사성층(44)으로 코팅되어 전술한 바와 같이 LED(34)에 의해 방출된 광의 반사를 향상시킨다. 반사성층(44)은 LED(34) 또는 와이어 본드(40)에 의해 점유되지 않은 리드 프레임(62)의 일부분을 완전하게 또는 부분적으로 덮을 수 있지만, 반사성층(44)에 의해 더 많은 영역이 덮여질수록, 더 큰 반사 영역이 획득되어, MCM의 전체적인 반사율을 향상시킬 수 있다는 것을 이해할 것이다. 반사성층(44) 아래에는, 기판(12), 절연층(14), 리드 프레임(62)을 적어도 부분적으로 덮도록 아이솔레이션층(46)이 침적될 수도 있다.
도 1 및 도 2의 실시예에 포함된 바와 같은 실질적으로 모든 다른 요소가 또한 도 6 및 도 7의 실시예에도 포함될 수 있다.
도 15를 참조하면, 가능한 실시예에 따른 MCM 형성 방법(100)이 도시되어 있다. 선택적인 단계는 파선으로 도시된 박스로 나타내어져 있다. 먼저, 단계 102에서, 다양한 이용 가능한 재료로 제조될 수 있으며, 전술한 바와 같이 알루미늄이 바람직한 원소인 열소산성 기판이 제공된다. 그 후, 제2 단계 104에서, 기판의 상면의 실질적으로 전부 위에 절연층이 침적되며, 이 절연층은 다크 또는 블랙 재료를 포함하는 것이 바람직하다. 선택적 단계 106에서, 인쇄 회로 기판과 같은 회로층이 절연층의 정부 상에 프린트되어 소성될 수 있다.
단계 108에서, 리드 프레임을 포함한 전기 도전성층으로 절연층이 적어도 부분적으로 덮여지도록, 전기 도전성층이 절연층 상에 도포된다. 리드 프레임은 구리, 구리 합금, 시트 금속, 시트 금속 합금, 및/또는 다른 적합한 저항률이 낮은 부식 저항성 재료 또는 이들 재료의 조성물과 같은 전기 도전성 금속 또는 금속 합금으로 구성되는 것이 바람직하며, MCM의 전체적인 열관리에 도움을 주도록 마찬가지로 열적으로 도전성을 나타내는 것이 바람직하다. 단계 110에서, 리드 프레임의 다양한 캐리어 부분 상에 복수의 발광 디바이스가 제공된다. 발광 디바이스는 LED인 것이 바람직하지만, 레이저와 같은 다른 적합한 광방출기가 제공될 수도 있다. 발광 디바이스는 접착제, 코팅, 막, 인캡슐런트, 페이스트, 그리스 및/또는 다른 적합한 재료와 같은 전기적 및 열적 도전성 인터페이스를 통해 리드 프레임의 일부와 전기 접속될 수 있지만, 일실시예에서 이들은 솔더 패드를 이용하여 리드 프레임에 전기 결합되어 고정된다. 발광 디바이스는 리드 프레임 상에 플립칩 탑재될 수도 있다. 리드 프레임의 캐리어 부분을 리드 프레임의 별도의 컨넥터 부분과 전기 접속시키기 위해 와이어 본드가 통합되는 것이 바람직하다.
선택적 단계 112에서, 이솔레이션층이 절연층, 기판, 및 발광 디바이스에 의해 점유되지 않은 도전성층의 부분 상에 침적될 수 있다. 아이솔레이션층은 그 아래의 도전성 부분을 단계 114에서 침적된 반사성층과 분리시키며, 이로써 반사성층과 도전성층의 접촉으로 인하여 단락 회로가 발생하지 않게 된다. 필요한 경우, 도전성층에 대한 발광 디바이스의 전기 접속을 가능하게 하기 위해 아이솔레이션층에 관통 구멍이 포함될 수도 있다. 단계 114에서, 반사성층은 도전성층을 적어도 부분적으로 덮도록 침적된다. 반사성층은 발광 디바이스로부터 방출되는 광을 최대화하고, 이 광이 기판 또는 MCM의 다른 영역 내로 흡수되는 것을 최소화하도록 설계된다. 일실시예에서, 도전성층은 은을 포함하지만, 다른 적합한 재료가 이용될 수도 있다.
일부 관통 구멍 및 실장된 발광 디바이스 위의 MCM의 중앙 부분을 제외한 MCM의 표면을 실질적으로 덮는 보호층 또한 포함될 수 있다. 보호층은 엷은 색상 또는 백색의 물질로 구성되는 것이 바람직하다. 보호층에 의해 덮여지지 않은 MCM의 중앙 부분에서는, 일종의 캐비티가 잔류된다. 다른 대안의 단계 116b에서, 캐비티 내에는 리드 프레임 및 그 위에 실장된 발광 디바이스를 위치적으로 안정화할 수 있는 충전 재료가 사용될 수 있다. 일부 경우에, 충전 재료는 발광 디바이스 및 이들 디바이스의 전기 접속부를 캐비티를 통해 노출된 리드 프레임의 부분, 반사성층 및 아이솔레이션층과 함께 덮을 수 있다. 충전 재료는 발광을 추가로 향상시키기 위한 광학적 특성을 갖는 재료로 구성될 수 있다. 바람직한 재료는 위에서 설명하였다.
충전 재료에 추가하여 또는 충전 재료 대신에, 렌즈 또는 시준기와 같은 광학 요소가 단계 116a에서 제공될 수 있다. 광학 요소는 발광 디바이스의 광반사를 추가로 향상시키기 위해 캐비티 위에 위치되며, 렌즈의 경우에는 MCM 내의 구멍을 통해 제위치에 자리잡게 될 수 있다. 렌즈는 글래스로 형성되는 것이 바람직하지만, 다른 적합한 재료가 이용될 수도 있다.
본 발명의 여러 예시 실시예를 도시하고 설명하였지만, 당업자에 의해 다수의 변형예 및 대안의 실시예를 구성할 수도 있다. 이러한 변형예 및 대안의 실시예는 충분히 생각할 수 있는는 것이며, 첨부된 청구범위에서 한정된 바와 같은 본 발명의 요지 및 범위로부터 벗어나지 않고서도 이루어질 수 있다.

Claims (27)

  1. 멀티칩 모듈 디바이스에 있어서,
    실질적으로 열소산성의 기판;
    복수의 발광 디바이스;
    상기 기판의 표면에 도포되며, 하나 이상의 상기 발광 디바이스를 실장하기 위한 표면을 각각 갖는 복수의 캡 캐리어부를 포함하는 전기 도전성층; 및
    상기 도전성층을 적어도 부분적으로 덮는 반사성층
    을 포함하는 멀티칩 모듈 디바이스.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기판은 상기 기판의 표면 상에 침적된 다크 절연층(dark insulating layer)을 포함하는, 멀티칩 모듈 디바이스.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 기판의 베이스층은 Al을 포함하고, 상기 기판의 절연층은 블랙인, 멀티칩 모듈 디바이스.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 기판은 상기 기판 상의 회로층을 더 포함하며, 상기 회로층은 상기 절연층과 상기 전기 도전성층 사이에 있는, 멀티칩 모듈 디바이스.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 발광 디바이스는 LED를 포함하는, 멀티칩 모듈 디바이스.
  6. 제1항에 있어서,
    각각의 상기 발광 디바이스는 애노드와 캐소드에 전기 접속되는, 멀티칩 모듈 디바이스.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 전기 도전성층은 복수의 접속부를 더 포함하는, 멀티칩 모듈 디바이스.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 발광 디바이스는 솔더 패드 또는 플리칩 탑재(flip-chip mounting)를 통해 상기 칩 캐리어부 및/또는 상기 접속부에 전기적으로 및 열적으로 연결되는, 멀티칩 모듈 디바이스.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 애노드는 상기 칩 캐리어부에 직접 전기적으로 및 열적으로 연결되는, 멀티칩 모듈 디바이스.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 캐소드는 와이어 본드를 통해 상기 칩 캐리어부에 전기적으로 연결되는, 멀티칩 모듈 디바이스.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 애노드 및 상기 캐소드는 와이어 본드를 통해 상기 칩 캐리어부 및/또는 상기 접속부에 전기 접속되는, 멀티칩 모듈 디바이스.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 반사성층은 Ag를 포함하는, 멀티칩 모듈 디바이스.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 반사성층은 상기 발광 디바이스 및 와이어 본드에 의해 점유되지 않은 상기 전기 도전성층의 부분을 덮는, 멀티칩 모듈 디바이스.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 기판 및 상기 전기 도전성층을 적어도 부분적으로 덮는 아이솔레이션층(isolating layer)을 더 포함하며, 상기 아이솔레이션층은 상기 발광 디바이스와 상기 전기 도전성층 간의 접속성을 허용하기 위해 홀을 포함하는, 멀티칩 모듈 디바이스.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 전기 도전성층 및 상기 반사성층 상에 전기 절연성의 열도전성 보호층이 적어도 부분적으로 침적되며, 상기 보호층에 캐비티가 형성되는, 멀티칩 모듈 디바이스.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 발광 디바이스 위에 렌즈 또는 시준기(collimator)가 제공되는, 멀티칩 모듈 디바이스.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 발광 디바이스는 적색, 녹색, 청색, 백색 및/또는 이들의 조합을 방출하는, 멀티칩 모듈 디바이스.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 전기 도전성층은 구리, 구리 합금, 시트 금속, 및/또는 시트 금속 합금과 같은 전기 도전성 금속 또는 금속 합금으로 구성되는, 멀티칩 모듈 디바이스.
  19. 제4항에 있어서,
    상기 전기 도전성층 및 상기 회로층은 낮은 열저항 및 열소산을 허용하기 위해 열적 접촉하고 있는, 멀티칩 모듈 디바이스.
  20. 멀티칩 모듈용 리드 프레임에 있어서,
    하나 이상의 발광 디바이스를 실장하는 표면을 각각 갖고, 각각의 상기 발광 디바이스가 제1 전기 단자 및 제2 전기 단자를 가지며, 각각의 상기 발광 디바이스의 상기 제1 전기 단자가 칩 캐리어부의 칩 실장 표면에 전기 접속되는, 복수의 전기 도전성 발광 디바이스 칩 캐리어부; 및
    상기 칩 캐리어부와 분리되어 있고, 각각이 하나 이상의 접속 패드를 갖는 복수의 전기 도전성 접속부
    를 포함하며,
    각각의 상기 발광 디바이스의 상기 제2 전기 단자가, 상기 접속부 중의 하나 또는 상기 칩 캐리어부 중의 대응하는 칩 캐리어부의 상기 접속 패드 중의 하나 이상에 전기 접속되는,
    멀티칩 모듈용 리드 프레임.
  21. 멀티칩 조명 모듈 디바이스를 제조하는 방법에 있어서,
    열소산성 기판을 제공하는 단계;
    상기 기판의 상면의 실질적으로 전부 상에 절연층을 침적하는 단계;
    상기 절연층의 표면을 적어도 부분적으로 덮는 전기 도전성층을 도포하는 단계;
    복수의 발광 디바이스를 상기 전기 도전성층의 일부분과 전기적으로 연결하는 단계; 및
    상기 도전성층을 적어도 부분적으로 덮는 반사성층을 침적하는 단계
    를 포함하는 멀티칩 조명 모듈 디바이스의 제조 방법.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 절연층 상에 인쇄 회로 기판이 침적되는, 멀티칩 조명 모듈 디바이스의 제조 방법.
  23. 제21항에 있어서,
    상기 도전성층은 복수의 칩 캐리어부를 포함하며, 각각의 상기 칩 캐리어부는 상기 발광 디바이스 중의 하나 이상을 실장하기 위한 표면을 갖는, 멀티칩 조명 모듈 디바이스의 제조 방법.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 전기 도전성층은 와이어 본드를 통해 상기 칩 캐리어부에 전기적으로 연결되는 복수의 접속부를 더 포함하는, 멀티칩 조명 모듈 디바이스의 제조 방법.
  25. 제24항에 있어서,
    하나 이상의 상기 접속부가 하나 이상의 상기 발광 디바이스를 실장할 수 있는, 멀티칩 조명 모듈 디바이스의 제조 방법.
  26. 제21항에 있어서,
    상기 전기 도전성층과 상기 반사성층 사이에 아이솔레이션층이 침적되는, 멀티칩 조명 모듈 디바이스의 제조 방법.
  27. 제21항에 있어서,
    상기 발광 디바이스 위에 렌즈 또는 시준기가 제공되는, 멀티칩 조명 모듈 디바이스의 제조 방법.
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