FR3051033A1 - Dispositif emetteur de lumiere - Google Patents

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Abstract

Dispositif émetteur de lumière comprenant : - une puce LED (1) à configuration « horizontale » ; - un support flexible portant cette puce LED (1) et formé d'au moins une couche support (20) électriquement isolante et une couche électriquement conductrice (210) ; - deux fils de connexion (41, 42) reliant électriquement chacune des deux électrodes (14, 15) à la couche électriquement conductrice (210) ; et - une couche thermiquement conductrice (211) en contact avec une première face de la couche support (20) et l'embase (10), le contact thermique entre la couche thermiquement conductrice (211) et ladite embase (10) étant réalisée via un corps d'attache (3) thermiquement conducteur disposé dans un évidement (200, 202, 203, 204) traversant toute l'épaisseur de la couche support, la couche thermiquement conductrice (211) étant électriquement et thermiquement isolée de la couche électriquement conductrice (210).

Description

DISPOSITIF EMETTEUR DF, T JTMTFRF
Domaine technique L’invention se rapporte au domaine des dispositifs microélectroniques émetteurs de rayonnement lumineux ou micro-diodes électroluminescentes (LED). L’invention concerne plus particulièrement une structure LED de type COF (Chip On Flex) dans laquelle des puces LED « nues » non encapsulées sont montées directement sur un circuit imprimé flexible et alimentées électriquement par microcâblage.
Technique antérieure
De façon simplifiée, une puce LED (pour « Light Emitting Diode » en anglais) comprend classiquement au moins une jonction p-n formée entre une zone de matériau semi-conducteur dopé selon un dopage de type p et une zone de matériau semi-conducteur dopé selon un dopage type n. Des bornes de connexion électrique reliées à chacune des zones dopées permettent l’alimentation de la LED par injection d’un courant et donc l’émission de rayonnement lumineux dans une gamme de longueurs d’onde. Par ailleurs, la puce LED peut être associée à des luminophores aptes à absorber une partie des rayons lumineux émises par la LED et à émettre des rayons lumineux dans une autre gamme de longueurs d’onde.
On distingue plusieurs types de configuration de puces LED qui se différencient essentiellement par la méthode d’alimentation de la LED et notamment par la disposition des bornes de connexion électrique.
Dans une première configuration dite « verticale », les zones semi-conductrices p et n sont formées sur une même face d’une embase électriquement conductrice. L’ensemble forme un empilement surmonté d’une première borne de connexion électrique, l’embase formant la deuxième borne de connexion électrique. Ainsi, dans cette configuration, le courant traverse tout l’empilement, y compris l’embase.
Dans une deuxième configuration dite « horizontale », les bornes de connexion sont nécessairement formées sur les deux zones dopées. En particulier, les zones semi-conductrices p et n sont formées sur une même face d’une embase, généralement un substrat de croissance peu conductrice électriquement. En pratique, les bornes de connexion sont disposées sensiblement sur un même plan ou légèrement décalées dans le sens de la hauteur (ou de l’épaisseur des zones), de sorte que le courant traverse la zone active du semi-conducteur sans traverser l’embase peu conducteur.
Dans une troisième configuration dite « flip-chip », l’alimentation électrique de la puce est assurée par des plots de soudure électriquement conducteurs (ou « solder bump» en anglais) disposées sur un même plan pour éviter l’utilisation de fils de connexion, et la lumière est émise au travers de l’embase, généralement un substrat transparent.
Un des problèmes majeurs des puces LED est la chaleur générée par la jonction qui doit être évacuée sous peine de réduire l’efficacité lumineuse et la durée de vie de la LED. La dissipation thermique est notamment crucial dans un montage de type COF (« Chip on Flex ») où la puce LED est directement reportée sur le circuit imprimé flexible. Dans ce type de montage, la dissipation de la chaleur générée par la puce LED peut être assurée par les pistes conductrices elles-mêmes. Cependant, cette gestion thermique n’est pas optimale, notamment pour des puces LED à fort courant d’alimentation qui nécessitent une surface d’échange thermique plus importante que celle offerte par les pistes conductrices, une mauvaise dissipation thermique pouvant entraîner la destruction des composants ou des pistes conductrices.
En outre, l’évacuation thermique par les pistes conductrices est généralement adaptée pour les puces LED à configuration « verticale » puisque l’embase servant d’électrode présente l’avantage de constituer à la fois un pont électrique et thermique entre la puce et la piste conductrice à laquelle l’embase est connectée. Cette piste conductrice que l’on peut qualifier de plate-forme de réception de la puce ne peut malheureusement être connectée qu’à une seule puce LED. Ainsi lorsque l’on souhaite disposer plusieurs puces LED sur un même circuit imprimé flexible, selon une disposition en matrice en série ou selon toute autre disposition, il est nécessaire d’attribuer une plateforme bien distincte par puce LED. Cette contrainte peut induire un schéma électrique plus complexe des pistes conductrices et un certain volume d’encombrement non négligeable. D’autre part, cette configuration ne permet pas l’alimentation indépendante de puces posées sur une même plate-forme puisqu’elles sont toutes interconnectées.
Exposé de l’invention
Dans ce contexte, la présente invention vise donc à proposer une structure alternative de composant de type COF à base d’au moins une puce LED à configuration « horizontale », dans lequel la dissipation thermique de la puce est améliorée. En outre, la présente invention vise également à proposer une solution moins complexe autorisant la disposition d’une pluralité de puces LED, pouvant être disposées aussi bien en série qu’en parallèle, sur une même plate-forme d’un circuit imprimé flexible, tout en minimisant le volume d’encombrement de l’ensemble et tout en assurant une bonne dissipation thermique des puces. La présente invention permet ainsi, par exemple, de réaliser des assemblages indépendants de puces, de types différents ou non, sur une seule et même plate-forme. L’invention a ainsi pour objet un dispositif émetteur de lumière comprenant : - au moins une puce LED apte à générer un rayonnement lumineux dans une gamme de longueurs d’onde prédéfinie, cette puce LED comprenant aux moins deux électrodes réalisées respectivement sur des zones conductrices dopées p et n formées sur une même face d’une embase, de préférence électriquement isolante ; - un support flexible portant cette puce LED et formé d’un empilement d’au moins une couche support électriquement isolante et une couche électriquement conductrice ; - au moins deux fils de connexion reliant électriquement chacune des deux électrodes de la puce LED à la couche électriquement conductrice portant au moins des pistes d’alimentation électrique de la puce LED ; et - une couche thermiquement conductrice en contact avec une première face de la couche support et l’embase de la puce LED, le contact thermique entre la couche thermiquement conductrice et l’embase étant réalisée via un corps d’attache thermiquement conducteur disposé dans un évidement traversant toute l’épaisseur de la couche support, la couche thermiquement conductrice étant électriquement et thermiquement isolée de la couche électriquement conductrice.
En d’autres termes, le dispositif émetteur de lumière de la présente invention est un composant LED de type COF, intégrant au moins une puce LED « nue » à configuration « horizontale ». Un support flexible constitue le circuit imprimé flexible sur lequel est reportée la puce LED. Ce circuit imprimé est notamment composée d’une couche support électriquement isolante sur laquelle sont disposées des plages conductrices ou pistes conductrices, destinées notamment à l’alimentation électrique de la puce LED, et au moins une plage de contact thermique, destinée à la dissipation thermique de la puce LED. La plage de contact thermique est dissociée électriquement et thermiquement des plages conductrices, de sorte que la plage de contact thermique assure uniquement la fonction de dissipation thermique de la puce LED par l’embase. En particulier, un corps d’attache thermiquement conducteur disposé dans un évidement traversant toute l’épaisseur de la couche isolante et débouchant sur la couche thermique assure l’adhésion de l’embase de la puce LED à la plage de contact thermique et constitue un pont thermique au travers duquel la chaleur générée par la puce LED s’évacue. Un tel pont thermique peut par exemple être réalisé à l’aide d’une colle thermiquement conductrice. Par exemple une colle conductrice électrique à base de polymère chargée de particules d’argent ou de tout autre métal conducteur (cuivre, nickel, or...), ou encore une pâte à braser.
Ainsi, le circuit imprimé comprend une plage de contact supportant la puce LED et exclusivement dédiée à la dissipation thermique de la puce LED. Cette solution offre une meilleure dissipation thermique puisqu’il est possible d’adapter la surface de la plage de contact thermique en contact avec la puce et l’air et/ou un radiateur pour augmenter l’échange thermique.
Selon un mode de réalisation, la couche thermiquement conductrice est de préférence en contact avec la première face de la couche support. Ainsi, le circuit imprimé est dite « simple face », la plage de contact thermique et les plages conductrices étant formées sur une même face de la couche support. En d’autres termes, dans ce mode de réalisation, la couche thermiquement conductrice et la couche électriquement conductrice ne forment, dans l’empilement du support flexible, qu’une seule et unique couche en contact avec la même face de la couche support.
Avantageusement, dans ce mode de réalisation, la couche support peut en outre comprendre une pluralité de trous de connexion débouchant sur la couche électriquement conductrice, les fils de connexion reliant électriquement les électrodes de la puce LED aux pistes d’alimentation au travers de ces trous de connexion.
Selon une variante de ce mode de réalisation, la puce LED est avantageusement disposée dans ledit évidement. En d’autres termes, l’évidement traversant la couche support forme une cavité recevant la puce LED. De préférence, toute la surface de l’embase de la puce LED repose sur la couche thermiquement conductrice par l’intermédiaire du corps d’attache. Cette solution est particulièrement avantageuse pour les puces LED à fort courant d’alimentation car la surface d’échange thermique est importante.
Selon une autre variante, la couche thermiquement conductrice et des portions de la couche électriquement conductrice peuvent être contenues dans le même évidement, les fils de connexion reliant électriquement chacune des deux électrodes de la puce LED à ces portions. En d’autres termes, l’évidement peut déboucher sur une couche conductrice comprenant une zone destinée à la conduction thermique, par exemple une zone centrale, et au moins deux zones destinées à la conduction électrique, par exemple deux zones latérales. Ainsi, toute puce LED disposée dans l’évidement et sur la zone centrale, peut être alimentée électriquement via ces zones latérales, par une technique de « wirebonding » par exemple. Les trous de connexion électriques ne sont plus nécessaires dans ce cas particulier. Bien entendu, dans cette variante, la zone centrale est toujours isolée électriquement et thermiquement des zones latérales et il est possible de prévoir plusieurs zones latérales, notamment lorsque des puces de différents types sont disposées dans l’évidement.
Selon une autre variante de ce mode de réalisation, la puce LED repose sur la couche support. En d’autres termes, la surface de l’embase de la puce LED est en contact avec le corps d’attache disposé dans l’évidement et avec la couche support.
Selon un autre mode de réalisation, la couche électriquement conductrice est de préférence en contact avec une deuxième face de la couche support, cette deuxième face étant opposée à la première face. Ainsi, le circuit imprimé est dite « double faces », les couches électriquement conductrice et thermiquement conductrice étant disposées de part et d’autre de la couche support.
Selon une variante de cet autre mode de réalisation, l’évidement est avantageusement formé dans l’épaisseur de la couche support et dans l’épaisseur de la couche électriquement conductrice, la puce LED étant disposée à l’intérieur de cet évidement, et reposant de préférence sur la couche thermiquement conductrice par l’intermédiaire du corps d’attache.
Selon une autre variante de cet autre mode de réalisation, la puce LED est disposée dans un autre évidement traversant l’épaisseur de la couche électriquement conductrice, et repose sur la couche support. En d’autres termes, la surface de l’embase de la puce LED est en contact avec le corps d’attache disposée dans l’évidement de la couche support et avec la couche support.
Les structures présentées ci-dessus offre également la possibilité de monter plusieurs puces LED, de même type ou de types différents, sur un même support flexible. Ces structures autorisent notamment un montage simple des puces LED sur un même support flexible avec un encombrement réduit, puisque les plages de contact électriques sont dissociées de la ou des plage(s) de contact thermique.
Ainsi, le dispositif émetteur de lumière peut comprendre plusieurs puces T .ED, de même type ou de types différents, dans un même évidement réalisé dans le support flexible. Par ailleurs, en cas de pluralité de puces LED, il est possible de prévoir une unique plage de contact thermique commune à toutes les puces LED ou des plages de contact thermique différentes pour tout ou partie des puces LED.
Ainsi, la plage de contact thermique étant dissociée des pistes conductrices, cette solution autorise une plus grande flexibilité dans la disposition des puces LED sur le support flexible, avec une connectivité électrique et thermique peu complexe.
Par exemple, plusieurs puces LED peuvent être disposées dans un même évidement contenant une unique plage de contact thermique pour l’ensemble des puces LED de cet évidement ou une pluralité de plages de contact thermique bien distinctes, chacune en contact thermique avec un ou plusieurs de ces puces LED. Par ailleurs, les puces LED peuvent être disposées dans l’évidement selon un montage en série ou en parallèle. Les trous de connexion électrique, disposés par exemple autour de l’évidement, permettent alors d’assurer la connexion des puces LED avec les pistes conductrices.
Bien entendu, dans les variantes pour lesquelles les puces LED sont disposées sur la couche support, il est possible de prévoir un ou plusieurs évidements, chacun destiné à contenir un corps d’attache. En pratique, il peut être avantageux de faire déborder le corps d’attache au-dessus de la couche support, afin de légèrement surélever l’embase de la puce LED de la surface de la couche support. Les angles de diffusion des rayons lumineux sont ainsi élargis, ce qui permet également d’améliorer la diffusion.
Avantageusement, le dispositif émetteur de lumière peut en outre comprendre un corps d’encapsulation recouvrant au moins la ou les puces LED ainsi que les fils de connexion électrique. Ce corps d’encapsulation est de préférence déposé sur la face du support flexible dépourvue de couche thermiquement conductrice et peut par exemple être en forme de dôme. Il est également possible d’intégrer plusieurs puces LED dans le même corps d’encapsulation. Cette solution offre notamment l’avantage de pouvoir moduler la température des couleurs émises par le dispositif en alimentant une ou plusieurs puces LED séparément.
En outre, la couche thermiquement conductrice peut également être couplée à un radiateur.
En pratique :
Le corps d’encapsulation peut être en résine de silicone, et des particules diffusantes et/ou des luminophores peuvent également être intégrés dans ladite résine de silicone. - La couche support peut être en matériau à base d’époxy, par exemple en verre-époxy ou à base de polymère thermoplastique, par exemple en polyester ou polyimide, et par exemple de couleur blanc teinté dans la masse, ou effet miroir, pour augmenter la réflexion des rayons lumineux. - La couche électriquement conductrice est de préférence en métal, par exemple en cuivre, aluminium, étain, acier, inox, nickel etc. ou un alliage à base d’au moins l’un de ces métaux. - La couche thermiquement conductrice est de préférence choisie parmi les matériaux qualifiés de bon conducteur thermique, et peut par exemple être en cuivre, aluminium, étain, acier, inox, nickel etc. ou un alliage à base d’au moins l’un de ces métaux. - Pour augmenter la réflectivité, la couche thermiquement conductrice dans sa portion située à l’intérieur de l’évidement de la couche support peut revêtir une couche de finition. A titre d’exemple, la couche thermiquement conductrice ou la couche de finition peut être en alliage à base de nickel, d’or, de palladium, d’argent, par exemple Nickel/Or ou Nickel/Palladium ou Nickel/Argent. - De même, les fils de connexion peuvent également être revêtus d’une couche de finition destinée à augmenter la réflectivité. A titre d’exemple, les fils de connexion électrique ou la couche de finition peut être en or, argent, aluminium, cuivre, palladium ou en alliage à base de l’un de ces métaux.
Bien entendu, dans le cas d’une puce LED ne nécessitant qu’une faible alimentation électrique, donc générant peu de chaleur, il est possible de déposer directement la puce LED sur la couche support. La couche support servant dans ce cas de pont thermique entre l’embase de la puce et la couche thermiquement conductrice.
Enfin, le support flexible peut contenir plusieurs évidements tels que définis ci-avant, ainsi que plusieurs puces LED montées, encapsulées et connectées thermiquement et électriquement selon l’une des possibilités exposées ci-avant.
Brève description des dessins D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront clairement de la description qui en est faite ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels : - la figure 1 est une représentation schématique d’une puce LED à configuration horizontale selon un mode de réalisation de l’invention ; - les figures 2 à 5 sont des représentations schématiques d’un dispositif émetteur de lumière selon différent modes de réalisation de l’invention ; - la figure 6 est une vue en coupe d’une représentation schématique selon une variante similaire à celle illustrée à la figure 2 dans laquelle plusieurs puces LED sont disposées dans un même évidement ; - la figure 7 est une vue de dessus d’une représentation schématique selon une variante similaire à celle illustrée à la figure 2 dans laquelle des puces LED de différents types sont disposées dans l’évidement, selon un montage en série entre les puces LED de même type ; - la figure 8 est une vue de dessus d’une représentation schématique du support flexible selon une variante dans laquelle la plage de contact thermique recevant la ou les puces LED et les plages de contact électrique sont contenues dans le même évidement.
On notera que dans ces figures, les mêmes références désignent des éléments identiques ou analogues et les différentes structures ne sont pas à l’échelle. Par ailleurs, seuls les éléments indispensables à la compréhension de l’invention sont représentés sur ces figures pour des raisons de clarté.
Description détaillée de l’invention
Un exemple de puce LED à configuration « horizontale » est illustré à la figure 1. Une telle puce 1 comprend notamment une embase 10, généralement un substrat de croissance peu conducteur électriquement, par exemple en saphir, surmontée d’un substrat semi-conducteur, par exemple en nitrure de gallium (GaN), formant zone active. Dans ce substrat semi-conducteur est formée au moins une jonction pn 13 entre une zone 11 dopée selon un dopage de type n et une zone 12 dopée selon un dopage de type p. Par ailleurs, des bornes de connexion électrique ou électrodes 14, 15 sont formées sur les zones dopées 11, 12 pour permettre l’injection d’un courant d’alimentation et donc l’émission de rayonnement lumineux dans une gamme de longueurs d’onde. Bien entendu, la disposition des zones dopées et des électrodes peuvent être différent, l’idée étant que pour ce type de LED à configuration horizontale le courant traverse la zone active du semi-conducteur sans traverser l’embase peu conductrice. L’implantation de ce type de LED à configuration horizontale sur un circuit imprimé flexible selon des modes de réalisation et des variantes particuliers sera décrite ci-après en référence aux figures 2 à 8, dans lesquelles les puces LED sont représentées de façon sommaire.
Les figures 2 et 3 présentent les variantes de report de ce type de puce LED sur un circuit imprimé selon un mode de réalisation particulier dit « simple face » dans lequel le circuit imprimé ne comporte qu’une seule couche conductrice.
Dans ce mode de réalisation, le circuit imprimé se présente sous la forme d’un support flexible 2 formé d’un empilement d’une couche support 20 électriquement isolante et d’une couche conductrice 21. En particulier, cette couche conductrice 21 comprend une couche électriquement conductrice 210, ci-après couche électrique, juxtaposée à une couche thermiquement conductrice 211, ci-après couche thermique. La couche électrique 210 et la couche thermique 211 sont donc disposées sur une même face de la couche support 20 et sont électriquement et thermiquement isolées entre elles. Visuellement, les couches électrique et thermique forment une seule et unique couche dans l’empilement du support flexible. Des pistes destinées à l’alimentation électrique de la puce LED sont réalisées dans cette couche électrique 210. La couche thermique 211, quant à elle, n’est pas destinée à être traverser par un courant électrique et ne joue ici que le rôle de dissipateur thermique. Par ailleurs, la couche support 20 est pourvue d’un évidement 200 et de trous de connexion 201. L’évidement 200 traverse toute l’épaisseur de la couche support 20 et débouche jusqu’à la couche thermique 211, tandis que les trous de connexion 201 traversent toute l’épaisseur de la couche support 20 et débouchent jusqu’à la couche électrique 210. Une puce LED 1 à configuration « horizontale» similaire à celle décrite ci-avant est montée sur ce circuit imprimé. En particulier, l’embase 10 de la puce LED 1 est mise en contact avec la couche thermique 211 au moyen d’un corps d’attache 3 thermiquement conducteur, telle qu’une colle thermiquement conductrice, tandis que des fils de connexion électriques 41, 42 assurent la connexion électrique des électrodes 15, 14 de la puce LED avec la couche électrique 210 au travers des trous de connexion 201. Par exemple, la fixation des fils de connexion à la couche électrique et aux électrodes peut être réalisée par une technique de microcâblage (ou « wire bonding » en anglais).
Selon une variante illustrée à la figure 2, l’évidement 200 de la couche support 20 est dimensionné pour recevoir la puce LED 1, et la totalité de la surface de l’embase 10 de la puce LED repose sur la couche thermique 211 par l’intermédiaire du corps d’attache 3. Cette variante offre ainsi une surface d’échange thermique optimale.
Selon une autre variante illustrée à la figure 3, l’évidement 202 de la couche support 20 est dimensionné pour contenir uniquement le corps d’attache 3. L’embase 10 de la puce LED est disposée au-dessus de l’évidement 202 et repose ainsi sur la face non métallisée de la couche support 20.
Un corps d’encapsulation 5 peut être disposé sur la face non métallisée de la couche support 20, par exemple sous la forme d’un dôme, pour recouvrir la puce LED, les fils de connexion, l’évidement et les trous de connexion. Par ailleurs, un radiateur (non illustré) peut être couplé à la couche thermique 211, par exemple disposée sur la face libre de la couche thermique 211, pour augmenter la dissipation thermique de l’ensemble.
Les figures 4 et 5 présentent les variantes de report de ce type de puce LED sur un circuit imprimé flexible selon un autre mode de réalisation particulier dit « double faces » dans lequel le circuit imprimé comporte deux couches conductrices.
Ainsi, dans cet autre mode de réalisation, le circuit imprimé se présente sous la forme d’un support flexible 2 formé d’un empilement d’une couche support 20 électriquement isolante, d’une couche électriquement conductrice 210, ci-après couche électrique, et d’une couche thermiquement conductrice 211, ci-après couche thermique. En particulier, les couches électrique 210 et thermique 211 sont cette fois-ci disposées de part et d’autre de la couche support 20, et restent électriquement et thermiquement isolées entre elles. Ainsi, la couche électrique 210 est disposée sur une première face de la couche support 20 et la couche thermique 211 est disposée sur une deuxième face de la couche support 20 opposée à la première face. Tout comme précédemment, des pistes destinées à l’alimentation électrique de la puce LED sont réalisées dans cette couche électrique 210, et la couche thermique 211 est uniquement destinée à la dissipation thermique.
Par ailleurs, la couche support 20 est pourvue d’un évidement 200 et de trous de connexion 201. L’évidement 200 traverse toute l’épaisseur de la couche support 20 et débouche jusqu’à la couche thermique 211, tandis que les trous de connexion 201 traversent toute l’épaisseur du substrat et débouchent jusqu’à la couche électrique 210. Une puce LED 1 à configuration « horizontale » similaire à celle décrite ci-avant est montée sur ce circuit imprimé. En particulier, l’embase 10 de la puce LED 1 est mise en contact avec la couche thermique 211 au moyen d’un corps d’attache 3 thermiquement conducteur, telle qu’une colle, tandis que des fils de connexion électriques 41, 42 assurent la connexion électrique des électrodes 15, 14 de la puce LED avec la couche électrique 210 au travers des trous de connexion 201.
Selon une variante illustrée à la figure 4, le support flexible est pourvu d’un évidement 203 traversant à la fois la couche électrique 210 et la couche support 20, et dimensionné pour recevoir la puce LED 1. La totalité de l’embase 10 de la puce LED 1 repose sur la couche thermique 211 par l’intermédiaire d’un corps d’attache 3 assurant à la fois la conduction thermique et l’adhésion de l’embase de la puce sur la couche thermique. Des fils de connexion 41, 42 assurent la connexion électrique des électrodes 15, 14 de la puce LED avec la couche électrique 210. L’ensemble est encapsulé dans un ou plusieurs corps d’encapsulation 5 disposé sur la couche électrique 210 et recouvrant au moins l’évidement 203, la puce LED 1 et les fils de connexion 41, 42.
Selon une autre variante illustrée à la figure 5, le support flexible 2 est pourvu d’un premier évidement 204 traversant toute l’épaisseur de la couche électrique 210 et débouchant sur la couche support 20. Ce premier évidement 204 est dimensionné pour former une cavité recevant la puce LED 1. Par ailleurs, comme dans la variante illustrée à la figure 3, le support flexible 2 est pourvu d’un deuxième évidement 202 réalisé dans la couche support 20 et dimensionné pour contenir uniquement le corps d’attache 3. La puce LED est disposée dans le premier évidement 204 au-dessus du deuxième évidement 202 de sorte que son embase 10 repose sur la couche support 20. Tout comme précédemment, l’ensemble peut être encapsulé dans un corps d’encapsulation 5 disposé sur la couche électrique 210 et recouvrant au moins l’évidement 203, la puce LED 1 et les fils de connexion 41, 42.
De façon générale, pour l’ensemble de ces modes de réalisations présentés ci-dessus, il est possible de prévoir plusieurs puces ou types de puces à l’intérieur d’un même dôme d’encapsulation et/ou à l’intérieure d’un même évidement réalisé dans le support flexible 2. Par exemple, pour les variantes illustrées aux figures 2 et 4, la portion de la couche thermique 211 située à l’intérieur de cet évidement 200, 203 forme une plage de contact thermique sur laquelle il est possible de disposer plusieurs puces LED. Pour les variantes illustrées aux figures 3 et 5, il est possible de prévoir plusieurs évidements 202 pourvue de corps d’attache 3, à savoir une colle thermiquement conductrice, de manière à pouvoir disposer plusieurs puces LED en contact thermique avec la couche thermique 211. On comprend donc que les possibilités de disposition des puces LED sous un même corps d’encapsulation sont illimitées, par exemple il est possible de disposer les puces LED en matrice, en cercle, etc.
Un exemple de montage d’une pluralité de puces LED dans un même évidement est illustré à la figure 6. Dans cet exemple, le support flexible 2 est structuré selon la variante illustrée à la figure 2 et l’évidement 200 réalisé dans la couche support 20 comprend plusieurs puces LED la, lb, le. L’embase 10a, 10b, 10c de chacune des puces la, lb, le est disposée sur la couche thermiquement conductrice 211 au moins d’un corps d’attache (non représenté), par exemple une colle thermiquement conductrice, et la couche thermiquement conductrice 211 forme ainsi une plage de contact thermique commune à toutes ces puces la, lb, le. L’alimentation de ces puces la, lb, le est obtenue au moyen de fils de connexion 41a, 42b, 41b, 42b, 41c, 42c reliant les électrodes 14a, 15a, 14b, 15b, 14c, 15c à la couche électriquement conductrice 210 au travers de trous de connexion 201, 202 réalisés dans la couche support 20. Bien entendu, l’ensemble peut être encapsulé sous un même corps d’encapsulation (non représenté).
Un autre exemple d’implantation de puces LED de différents types dans un même évidement est illustré à la figure 7. Par exemple, deux groupes de puces LED contenant chacun des puces LED d’un même type montées en série, chacun des groupes nécessitant un courant d’alimentation différent. Dans cet autre exemple, le support flexible 2 est structuré selon la variante illustrée à la figure 2 et l’évidement 200 réalisé dans la couche support 20 comprend donc deux groupes de puces LED disposées sur une même plage de contact thermique formée par la couche thermiquement conductrice 211. Un premier groupe est composé d’une pluralité de puces LED d’un premier type ld montées en série entre elles, et un deuxième groupe comprend une pluralité de puces LED d’un deuxième type le différent du premier type et montées également en série entre elles. Chacun des groupes de puces LED est relié électriquement à des zones adéquates de la couche électriquement conductrice 210d, 210e, via des fils de connexion, au travers de trous de connexion respectifs 201d, 201e. L’ensemble peut être encapsulé sous un même corps d’encapsulation (non représenté). 11 est également possible de s’affranchir des trous de connexion. Par exemple, comme illustré à la figure 8, l’évidement 200 réalisé dans la couche support 20 peut déboucher sur une couche conductrice formée d’une plage de contact thermique 211 destinée à recevoir une ou des puces LED et de plusieurs plages de contact électrique 210 destinées à l’alimentation électrique de la ou des puces LED. Bien entendu, les plages de contact électrique et la plage de contact thermique sont isolées électriquement et thermiquement entre elles. Selon une configuration particulière, la couche conductrice peut être formée d’une zone centrale 2110 destinée à la dissipation thermique et de deux zones latérales 2100 destinées à l’alimentation électrique des puces LED. Par exemple, une première zone latérale peut être destinée à être reliée à la cathode et une deuxième zone latérale peut être destinée à être reliée à l’anode. Cette dernière solution a notamment l’avantage de réduire encore plus l’encombrement de l’ensemble. Pour remédier à une certaine fragilité mécanique des couches conductrices dans l’évidement 200, le corps d’encapsulation peut être un corps plein remplissant l’évidement et conférant une certaine résistance mécanique de la couche conductrice contenue dans l’évidement. Il est également possible d’adjoindre une couche supplémentaire, de manière temporaire ou permanente, sous les couches conductrices.
De manière pratique, la couche support 20 peut être en verre-époxy, ou en matériau réfléchissant, et présente de préférence une épaisseur inférieure ou égale à llOpm. Les couches électrique et thermique 210, 211 présentent de préférence chacune une épaisseur inférieure ou égale à 105pm et préférentiellement entre 18pm et 105pm. Par exemple, pour assurer une bonne flexibilité du circuit imprimé et une bonne dissipation thermique, leur épaisseur peut être de 70pm. Par ailleurs, les couches électrique et thermique 210, 211 sont de préférence métalliques, par exemple en cuivre ou en alliage à base de cuivre. Bien entendu d’autres matériaux métalliques peuvent être utilisés. En particulier, il est possible d’utiliser des matériaux différents pour la couche électrique et la couche thermique. Le corps d’encapsulation peut être en résine de silicone intégrant des particules diffusantes et/ou des luminophores. En outre, il est possible de prévoir, sur la couche support ou à l’intérieur des évidements réalisées dans la couche support, une couche de finition ayant des propriétés réfléchissantes dans la gamme de longueurs d’onde des rayons émis par la ou les puces LED et/ou les luminophores. De même, les fils de connexion peuvent être choisis ou revêtu d’un matériau métallique réfléchissant tel que l’or ou l’argent.

Claims (10)

  1. REVENDICATIONS
    1. Dispositif émetteur de lumière comprenant : - au moins une puce LED (1) apte à générer un rayonnement dans une gamme de longueurs d’onde prédéfinie, ladite puce LED (1) comprenant aux moins deux électrodes (14, 15) réalisées respectivement sur des zones conductrices dopées p et n formées sur une même face d’une embase (10) électriquement isolante ; - un support flexible portant cette puce LED (1) et formé d’un empilement d’au moins une couche support (20) électriquement isolante et une couche électriquement conductrice (210) ; - deux fils de connexion (41, 42) reliant électriquement chacune des deux électrodes (14, 15) de la puce LED (1) à la couche électriquement conductrice (210) portant au moins des pistes d’alimentation électrique de ladite puce LED (1) ; caractérisé en ce qu’il comprend en outre : - une couche thermiquement conductrice (211) en contact avec une première face de la couche support (20) et ladite embase (10), le contact thermique entre la couche thermiquement conductrice (211) et ladite embase (10) étant réalisée via un corps d’attache (3) thermiquement conducteur disposé dans un évidement (200, 202, 203, 204) traversant toute l’épaisseur de la couche support, la couche thermiquement conductrice (211) étant électriquement et thermiquement isolée de la couche électriquement conductrice (210).
  2. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche thermiquement conductrice (211) est en contact avec ladite première face de la couche support (20).
  3. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la couche support (20) comprend en outre une pluralité de trous de connexion (201) débouchant sur la couche électriquement conductrice (210), les fils de connexion (41, 42) reliant électriquement les électrodes (14, 15) de la puce LED aux pistes d’alimentation au travers de ces trous de connexion (41, 42).
  4. 4. Dispositif selon l’une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que la puce T EP (1) est disposée dans ledit évidement (200).
  5. 5. Dispositif selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que la puce LED (1) repose sur la couche support (20).
  6. 6. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche électriquement conductrice (210) est en contact avec une deuxième face de la couche support (20), ladite deuxième face étant opposée à la première face.
  7. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit évidement (203) est formé dans l’épaisseur de la couche support (20) et dans l’épaisseur de la couche électriquement conductrice (210), et en ce que ladite puce LED (1) est disposée dans ledit évidement (203).
  8. 8. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que la puce LED (1) est disposée dans un évidement (204) traversant l’épaisseur de la couche électriquement conductrice (210), et repose sur la couche support (20).
  9. 9. Dispositif selon l’une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu’il comprend en outre un corps d’encapsulation recouvrant ladite puce LED et lesdits fils de connexion.
  10. 10. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que la couche thermiquement conductrice (211) et des portions de la couche électriquement conductrice (210) sont contenues dans ledit évidement (200), les fils de connexion reliant électriquement chacune des électrodes (14, 15) de la puce LED auxdits portions.
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