JP2006339579A

JP2006339579A - 行列式発光ダイオードのモジュール化構造とそのパッケージ方法

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Publication number: JP2006339579A
Application number: JP2005165372A
Authority: JP
Inventors: Keifuku Shu; 慶福鄒; I-Ju Chen; 怡茹陳; Yeh-Chin Chao; 葉勤趙
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Current assignee: Individual
Priority date: 2005-06-06
Filing date: 2005-06-06
Publication date: 2006-12-14
Anticipated expiration: 2025-06-06
Also published as: JP4200146B2

Abstract

【課題】放熱効果が向上し、発光ダイオードの発光効率が向上する行列式発光ダイオードのモジュール化構造とそのパッケージ方法を提供する。
【解決手段】上基板１は、下基板２の表面に固定され、高熱伝導性を有し、行列状に排列された溝１１を多数備え、溝１１は底部１１１を有し、溝１１の底部１１１は貫通孔が二つ以上開設され発光ダイオード・ダイ４が固定され、各発光ダイオード・ダイ４は二つの電極を有し、各溝１１は密封され、下基板２は、高熱伝導性を有し、表面に回路レイアウト・パタン２１が形成され、上基板１の各溝１１の貫通孔に応じて接触電極がそれぞれ形成され、各貫通孔により接触電極が発光ダイオード・ダイ４の電極と電気的に連通し、回路レイアウト・パタン２１は、下基板２の周縁で外部に連接する連接部２１３が多数設けてられ、各接触電極と各連接部２１３との間には両者を電気的に連接するリード２１４が設けてある。
【選択図】図１

Description

本発明は、行列式発光ダイオードのモジュール化構造とそのパッケージ方法に係り、特に、多数の発光ダイオードが行列状に排列する行列式発光ダイオードのモジュール化構造とそのパッケージ方法に関するものである。

従来の発光ダイオードのパッケージ構造は、図１４に示すように、発光ダイオード・ダイ６の底層の電極６１が第一金属電極層６２に電気的に粘着し、発光ダイオード・ダイ６の頂層の電極６１がリード６６によって他の第一金属電極層６２に電気的に連接し、この二層の第一金属電極層６２は同じガラス繊維基板７の上層面７１に位置し、貫通孔７２を経由してガラス繊維基板７の底層面７３の第二金属電極層６３とそれぞれ連接し、各発光ダイオード・ダイ６は茶碗形状反射板６４に囲まれることにより、発光ダイオード・ダイ６から放射された光線が集中して上へ反射され、また、茶碗形状反射板６４の内部と上方とにパッケージ用樹脂層６５を注入することにより、発光ダイオード・ダイ６とそれと連接するリード６６とを保護し、最後に貫通孔７２の中央に沿って切ると、発光ダイオードのパッケージ構造が完成する。

発光ダイオードが発光している際に熱が発生するので、放熱性が発光ダイオードの発光効率の良否を決めるが、従来の発光ダイオードのパッケージ構造の基板７は、絶縁体であり、放熱効果が良くなく、且つ第一金属電極層６２と第二金属電極層６３に覆われ、発光ダイオードが発光している際に発生した熱は基板７から放熱できず、パッケージ用樹脂層６５の内部に露出した金属電極層６２、６３の一部だけから放熱できるので、放熱効果は良くない。

だから、図１５に示すような発光ダイオードのパッケージ構造が開発され、これは、シリコン・ダイを基板８として、露光現像とウェット・エッチングとなどの方式を利用し、前記基板８の上で溝８１を形成して、ドライ・エッチング又はレーザ加工方式を利用し、溝８１の底部に電極案内孔８２を二つ開設して、酸化又は窒化処理をし、前記基板８の表面に絶縁層を形成して、前記絶縁層に金属層をメッキし、これにより、前記溝８１内には金属電極８１１と反射層８１２とが形成され、且つ基板８の背面に背面電極８１３が形成され、レーザ加工により溝８１内の金属電極８１１にプラス・マイナス電極面を切り出した後、前記溝８１内のプラス電極面に発光ダイオード・ダイ９を設置すると共に、リード９１によってマイナス電極面と連接し、且つ密封用樹脂を溝８１に注入して、多数の溝８１をそれぞれ切り離すと、発光ダイオードのパッケージ構造が完成する。

前記基板８はシリコン・ダイであるので、放熱効果がより良く、且つ発光ダイオード・ダイ９を設置した溝８１は基板８内に直接に形成されたので、発光ダイオード・ダイ９で発生した熱は基板８から直接に放熱し、したがって、放熱効果がより良いが、上記発光ダイオードのパッケージ構造のパッケージ・プロセスは極めて複雑であり、まず、ウェット・エッチング方式により基板８の表面に溝８１を形成して、ドライ・エッチング又はレーザ加工方式により基板８の背面に溝８１の底部を貫通した電極案内孔８２を開設して、絶縁と、メッキと、レーザ加工により電極を切り出すなどのステップを実施することが必要であり、特に、電極案内孔８２を開設するときに、各溝８１の電極案内孔８２は数回に分けて実施することが必要であり、ロッド生産ができないので、生産コストが大幅に増大する。

また、上記二種類の発光ダイオードのパッケージ構造は全て一個一個の発光ダイオードを製作するので、行列状に排列するモジュール化構造の発光ダイオードの生産には不向きであり、行列式発光ダイオードは全体回路のレイアウト及び外部に電気的に連接する便利性を考慮することが必要であるので、上記二種類の発光ダイオードのパッケージ構造によれば、行列状に排列するモジュール化構造の発光ダイオードの生産はできない。

本発明の主な目的は、上下基板が高熱伝導性を持つ材料を基板とし、且つ発光ダイオード・ダイが上基板の溝の底部に固定されるので、発光ダイオードが発光しているときに発生した熱は上下基板から放熱でき、放熱効果が向上し、且つ発光ダイオードの発光効率が向上する行列式発光ダイオードのモジュール化構造とそのパッケージ方法を提供する。
本発明の次の目的は、多数の発光ダイオードを行列状に排列することにより、自動車用ランプや交通信号や液晶パネルなどの製品に適用でき、且つ下基板の回路レイアウト・パタンを介して発光ダイオードの電極を下基板の周縁に延び出し、外部に連接する端子の作製が容易になり、モジュール全体のパッケージがより便利になる行列式発光ダイオードのモジュール化構造とそのパッケージ方法を提供する。

上記目的を達成するため本発明は、下基板と、下基板の表面に固定される上基板とを含む行列式発光ダイオードのモジュール化構造において、前記上基板は、高熱伝導性を有し、行列状に排列された溝が多数設けてあり、各溝はそれぞれ底部を有し、各溝の底部には貫通孔が少なくとも二つ開設してあり、各溝の底部には発光ダイオード・ダイが少なくとも一つ固定してあり、各発光ダイオード・ダイには二つの電極を有し、前記発光ダイオード・ダイが酸化されないように、上基板の各溝が密封され、前記下基板は、高熱伝導性を有し、表面に予定の回路レイアウト・パタンが形成してあり、前記回路レイアウト・パタンが上基板の各溝の貫通孔に応じて接触電極がそれぞれ形成され、各貫通孔により前記接触電極が発光ダイオード・ダイの電極と電気的に連通し、且つ前記回路レイアウト・パタンは、下基板の周縁で外部に連接する連接部が多数設けてあり、各接触電極と各連接部との間には両者を電気的に連接するリードが設けてあることを特徴とする行列式発光ダイオードのモジュール化構造であることを要旨としている。

本発明では、上基板の作製、下基板の作製、上下基板の固定、ダイの固定、及び上基板にある溝の密封などのステップを含む行列式発光ダイオードのモジュール化構造のパッケージ方法において、上基板の作製ステップは、高熱伝導性を持つ材料を基板として、モルド成形や射出成形やエッチング成形のうちの何れか一つの方法により、行列状に配列する多数の溝が上基板で成形され、各溝の底部に貫通孔を少なくとも二つ開設し、各貫通孔内に導電材料をそれぞれ設け、下基板の作製ステップは、高熱伝導性を持つ材料を基板として、網版印刷方式やエッチング方式のうちの何れか一つの方法により、下基板の表面に予定の回路レイアウト・パタンを形成し、前記回路レイアウト・パタンに接触電極を多数形成してあり、且つ前記回路レイアウト・パタンは、下基板の周縁で外部に連接する連接部が多数設けてあり、各接触電極と各連接部との間には両者を電気的に連接するリードが設けてあり、上下基板の固定ステップは、上基板の底面を下基板の表面に設置し、下基板の表面の回路レイアウト・パタンの接触電極に上基板の各溝の貫通孔を対応させ、上基板の周縁で前記回路レイアウト・パタンの各連接部を露出して、上基板を下基板に固定し、ダイの固定ステップは、上基板の各溝の底部に多数の発光ダイオード・ダイをそれぞれ固定し、且つ前記溝の底部の貫通孔により、発光ダイオード・ダイの二つの電極が下基板の回路レイアウト・パタンの接触電極と電気的に連接し、上基板にある溝の密封ステップは、発光ダイオード・ダイが酸化されないように、上基板の各溝を密封することを特徴とする行列式発光ダイオードのモジュール化構造のパッケージ方法であることを要旨としている。
（発明の効果）

本発明に係る行列式発光ダイオードのモジュール化構造とそのパッケージ方法によれば、次のような効果がある。
（イ）上下基板が高熱伝導性を持つ材料を基板とし、且つ発光ダイオード・ダイが上基板の溝の底部に固定されたので、発光ダイオードが発光しているときに発生した熱は上下基板から放熱でき、放熱効果が向上し、且つ発光ダイオードの発光効率が向上する。
（ロ）多数の発光ダイオードを行列状に排列することにより、自動車用ランプや交通信号や液晶パネルなどの製品に適用でき、且つ下基板の回路レイアウト・パタンを介して発光ダイオードの電極を下基板の周縁に延び出し、外部に連接する端子の作製が容易になり、モジュール全体のパッケージがより便利になる。
（ハ）上下基板の作製は、単一のシリコン・ダイを基板とし、ＣＭＯＳ作製プロセスを使用して高集積度のモジュール化製品を作製することができ、ロッド生産が可能になり、生産コストが大幅に低減する。
（二）上下基板の作製は、エッチング方式により貫通孔を開設しスズ玉溶融（又は導電ゲル注入）方式により内部の導電体を連接するので、作製プロセスのステップ数および複雑度が低減し、製造の不良率が有効に降下し、製造コストが低減する。
（ホ）上下基板の作製は、単一のシリコン・ダイを基板とし、他の非金属材料よりも熱伝導性がより高く、且つシリコン・ダイを基板とし、発光ダイオードの作製材料の機械特性によく似ているので、モジュール全体を使用するときに、素子の温度効果による熱応力破壊が低減される。
（へ）上基板の溝を密封するときに、一枚のガラスで全部の溝を密封することができ、製造プロセスが簡単になり、且つ前記ガラスの背面に蛍光剤を塗布すると、発光ダイオードの放射する顔色を変更することができる。

以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施の形態を詳細に説明する。
まず、図１から図３に示すように、本発明の第一実施例に係る行列式発光ダイオードのモジュール化構造は、下基板２と、下基板２の表面に固定される上基板１とを含む。
前記上基板１は、高熱伝導性を有し、行列状に排列された溝１１が多数設けてあり、第一実施例では、上基板１では４×４の行列状に排列された溝１１が形成され、溝１１は一定角度に傾斜した溝壁１１２を有し、溝１１は台形断面形状を有し、これにより、反射効果が良くなり、もちろん、溝１１の溝壁１１２は垂直状や円弧形にしてもよく、なお、各溝１１はそれぞれ底部１１１を有し、各溝１１の底部１１１には貫通孔１２が少なくとも二つ開設してあり、各貫通孔１２内には導電材料１４がそれぞれ設置してあり、各溝１１の底部１１１には発光ダイオード・ダイ４が少なくとも一つ固定してあり、各発光ダイオード・ダイ４には二つの電極４１、４２を有し、前記発光ダイオード・ダイ４が酸化されないように、上基板１の各溝１１が密封される。

前記下基板２は、高熱伝導性を有し、表面に予定の回路レイアウト・パタン２１が形成してあり、図３に示すように、前記回路レイアウト・パタン２１が上基板１の各溝１１の貫通孔１２に応じて接触電極２１２がそれぞれ形成してあり、各貫通孔１２により前記接触電極２１２が発光ダイオード・ダイ４の電極４１、４２と電気的に連通し、且つ前記回路レイアウト・パタン２１は、下基板２の周縁で外部に連接する連接部２１３が多数設けてあり、各接触電極２１２と各連接部２１３との間には両者を電気的に連接するリード２１４が設けてあり、また、前記下基板２の表面には、回路レイアウト・パタン２１を作製する他、マイクロ電子素子、例えば抵抗や熱センサーなどを設置又は作製してもよく、これにより、モジュール全体の制御回路の機能が向上する。

本発明に係る行列式発光ダイオードのモジュール化構造のパッケージ方法は、第一実施例では、各溝内にそれぞれ一つの発光ダイオード・ダイを設置することを例にして説明する。本発明に係る行列式発光ダイオードのモジュール化構造のパッケージ方法は、上基板の作製、下基板の作製、上下基板の固定、ダイの固定、及び上基板にある溝の密封などのステップを含む。

上基板の作製ステップは、高熱伝導性を持つ材料を基板として、モルド成形や射出成形やエッチング成形のうちの何れか一つの方法により、行列状に配列する多数の溝１１と貫通孔１２が上基板で成形され、第一実施例では、エッチング成形方式を採用し、図４から図４Ｄに示すように、単結晶シリコン・ダイ１３を上基板１の基板として、前記単結晶シリコン・ダイ１３を加熱炉内で加熱することにより前記単結晶シリコン・ダイ１３の表面と底面とにそれぞれ二酸化シリコン（又は窒化シリコン）であるエッチング保護層１３１を形成して、マイクロ露光プロセスにより前記単結晶シリコン・ダイ１３の表面にある溝１１と底面にある貫通孔１２とのエッチング区域１３２が特定され、ウェット・エッチング（ＢＯＥ）又はドライ・エッチング（ＲＩＥ）方式によってエッチング区域１３２の保護層１３１を除去してエッチング区域を露出して、不等方向性ウェット・エッチング（ＫＯＨ）方式によりエッチング区域１３２を一定深さまでエッチングし、これにより、前記単結晶シリコン・ダイ１３のなかには行列状に排列する溝１１が多数形成されると共に、前記溝１１の底面１１１には二つの貫通孔１２がそれぞれ形成され、その後、前記溝１１と貫通孔１１１との表面に二酸化シリコン（又は窒化シリコン）である電気的絶縁層１３４を形成するために、前記単結晶シリコン・ダイ１３を加熱炉内で加熱させ、そうすると、上基板１の作製が完成する。

下基板の作製ステップは、高熱伝導性を持つ材料を基板として、網版印刷方式やマイクロ・エッチング方式のうちの何れか一つの方法により、下基板２の表面に予定の回路レイアウト・パタン２１を形成し、第一実施例では、図５から図５Ｃに示すように、単結晶シリコン・ダイ２２を下基板２の基板として、前記単結晶シリコン・ダイ２２を加熱炉内で加熱することにより前記単結晶シリコン・ダイ２２の表面と底面とに二酸化シリコン（又は窒化シリコン）である電気的絶縁層２２１がそれぞれ形成され、蒸発メッキ（又はスパッタリング）方式により前記単結晶シリコン・ダイ２２の表面に金属層２１１が成長し、これを回路レイアウト・パタン２１の基層として、マイクロ露光プロセスにより前記金属層２１１で回路レイアウト・パタン２１が特定され、また、エッチング方式により回路レイアウト・パタン２１以外の金属層２１１をエッチングし、そうすると、下基板２の表面に接触電極２１２と連接部２１３とリード２１４とを有する回路レイアウト・パタン２１が形成され、また、前記下基板２の表面にモジュール全体の制御回路に必要なマイクロ電子素子、例えば抵抗や熱センサーなどを設置又は作製する場合には、ＣＭＯＳ作製プロセスを利用することができ、そうすると、素子が高度に集積化される。

上下基板の固定ステップは、上基板１の底面を下基板２の表面に設置し、図２と図３と図６に示すように、下基板２の表面の回路レイアウト・パタン２１の接触電極２１２に上基板１の各溝１１の貫通孔１２を対応させ、上基板１の周縁で前記回路レイアウト・パタン２１の各連接部２１３を露出して、上基板１を下基板２に固定し、第一実施例では、上基板１を下基板２に固定して構成されたものの周縁に、ポリマー、例えばエポキシまたはポリイミド、または他の粘着材料３、例えばＵＶゲルを塗布することにより、上基板１を下基板２に固定し、且つ粘着材料３により、水分が上基板１の溝１１内に侵入することを防止できる。

ダイの固定ステップは、上基板１の各溝１１の底部１１１に多数の発光ダイオード・ダイ４をそれぞれ固定し、且つ前記溝１１の底部１１１の貫通孔１２により、発光ダイオード・ダイ４の二つの電極４１、４２が下基板２の回路レイアウト・パタン２１の接触電極２１２と電気的に連接し、第一実施例では、上基板の作製ステップにおいて、図４Ｅと図４Ｆに示すように、上基板１の各溝１１と貫通孔１２との表面に電気的絶縁層１３４を形成した後、スズ玉（又は導電性ゲル）などの導電材料１４を溝１１の各貫通孔１２内に設置し、第一実施例では、スズ玉を導電材料１４として、上基板１を加熱炉内で加熱させ、スズ玉である導電材料１４を溶融して貫通孔１２を埋め、且つ導電材料１４が貫通孔１２の周縁からやや突出し、これにより、図７に示すように、上基板１を下基板２に固定し且つ発光ダイオード・ダイ４を固定するときに、上基板１は、発光ダイオード・ダイ４の電極４１と、回路レイアウト・パタン２１の接触電極２１２とにそれぞれ接触し、そうすると、発光ダイオード・ダイ４の電極４１、４２は下基板２の回路レイアウト・パタン２１の接触電極２１２と電気的に連接する。

上基板にある溝の密封ステップは、発光ダイオード・ダイ４が酸化されないように、上基板１の各溝１１を密封するステップであり、第一実施例では、図８に示すように、真空状態またはエヤ以外の気体を充填した状態で、透光度の良い保護板５、例えば透明なガラス板またはアクリル板を前記上基板１の表面にカバーすることにより、上基板１にある溝１１を外部環境から隔離し、そうすると、発光ダイオード・ダイ４が酸化されず、且つ光線のロスの低減になり、また、前記保護板５の溝１１に対向する面に蛍光剤を塗布すると、発光ダイオード４の放射する顔色を変更することができ、且つ前記保護板５の溝１１に対応する内外面にレンズを形成すると、光学効果を収めることができ、もちろん、上基板にある溝の密封ステップは上記方式に限定されず、図９に示すのは、上基板にある溝の密封ステップの第二実施例であり、透明樹脂５１を各溝１１内に注入し、第一実施例と同じように発光ダイオード・ダイ４が酸化されず且つ光学効果を収めるように、透明樹脂５１の表面に上へ突出した半球体５１１を形成してもよい。

本発明に係る行列式発光ダイオードのモジュール化構造とそのパッケージ方法は、二つの電極が同じ側に位置する発光ダイオードと、二つの電極が同じ他側に位置する発光ダイオードとに適用でき、ダイの固定ステップにおいて、発光ダイオード・ダイ４の底部の電極４１が溝１１の一つの貫通孔１２に固定され、図７に示すように、前記電極４１が貫通孔１２内にある導電材料１４と接触して電気的に連通し、発光ダイオード・ダイ４の頂部の電極４２が一つのリード４５によって他の貫通孔１２内にある導電材料１４と電気的に連通し、そうすると、発光ダイオード・ダイ４の電極４１、４２は下基板２の回路レイアウト・パタン２１の接触電極２１２と電気的に連通する。

なお、二つの電極が同じ側に位置された発光ダイオードは、ダイの固定ステップにおいて、図１０に示すように、発光ダイオード・ダイ４の同じ側に位置された電極４１Ａ、４２Ａを、溝１１の二つの貫通孔１２にそれぞれ固定して、二つの貫通孔１２内にある導電材料１４と接触して電気的に連通し、そうすると、発光ダイオード・ダイ４の電極４１Ａ、４２Ａは下基板２の回路レイアウト・パタン２１の接触電極２１２と電気的に連通する。もちろん、二つの電極が同じ側に位置された発光ダイオードを使用するときには、ダイの固定ステップにおいて、図１１と図１１Ａに示すように、発光ダイオード・ダイ４が同じ側の電極位置に位置し、導電材料からそれぞれ一つの電極端子４３、４４が延び出し、各電極端子４３、４４を溝１１の二つの貫通孔１２に挿入し、そうすると、発光ダイオード・ダイ４の電極端子４３、４４は下基板２の回路レイアウト・パタン２１の接触電極２１２と電気的に連通する。

また、二つの電極が同じ他側に位置された発光ダイオードは、ダイの固定ステップにおいて、図１２に示すように、発光ダイオード・ダイ４の同じ他側に位置された電極４１Ｂ、４２Ｂを、溝１１の二つの貫通孔１２にそれぞれ固定して、リード４５によって二つの貫通孔１２内にある導電材料１４と接触し電気的に連通し、そうすると、発光ダイオード・ダイ４の電極４１Ｂ、４２Ｂは下基板２の回路レイアウト・パタン２１の接触電極２１２と電気的に連通する。

上基板の作製ステップにおいて、単結晶シリコン・ダイを基板として、不等方向性ウェット・エッチング（ＫＯＨ）方式により、溝１１をエッチングし形成するので、形成された溝１１の溝壁１１２は５４．７４度の傾斜を有し、前記溝１１の断面形状はちょうど台形を呈するので、光線の反射が良くなり、且つ反射効果をもっと良くするために、前記溝１１の溝壁１１２に金属層をメッキしてもよく、もちろん、等方向性エッチング方式によれば、円弧形を呈する溝を形成することができ、反射効果も極めて良い。

本発明の実施例では、各溝内に一つの発光ダイオード・ダイを設置することを例にして説明したが、もちろん、図１３に示すように、前記上基板内の各溝に赤光や緑光や青光などの発光ダイオード・ダイを二種類以上に設置することにより、液晶パネルの背光の光源とすることもできる。

本発明の第一実施例に係るモジュール化構造の斜視図である。本発明の第一実施例に係るモジュール化構造の一部の断面図である。本発明の第一実施例に係る下基板の回路レイアウト・パタンの概略図である。本発明の第一実施例に係る上基板の作製ステップを示す概略図である。本発明の第一実施例に係る上基板の作製ステップを示す概略図である。本発明の第一実施例に係る上基板の作製ステップを示す概略図である。本発明の第一実施例に係る上基板の作製ステップを示す概略図である。本発明の第一実施例に係る上基板の作製ステップを示す概略図である。本発明の第一実施例に係る上基板の作製ステップを示す概略図である。本発明の第一実施例に係る上基板の作製ステップを示す概略図である。本発明の第一実施例に係る下基板の作製ステップを示す概略図である。本発明の第一実施例に係る下基板の作製ステップを示す概略図である。本発明の第一実施例に係る下基板の作製ステップを示す概略図である。本発明の第一実施例に係る下基板の作製ステップを示す概略図である。本発明の第一実施例に係る上基板と下基板とを結合した状態を示す概略図である。本発明の第一実施例に係るダイを固定した状態を示す概略図である。本発明の第一実施例に係る保護板によって溝を密封した状態を示す概略図である。本発明の第二実施例に係る上基板にある溝を密封した状態を示す概略図である。本発明の第一実施例に係る二つの電極が同じ側に位置された発光ダイオード・ダイを固定した状態を示す概略図である。本発明の第一実施例に係る導電材料を発光ダイオード・ダイの電極端子とする概略図である。図１１における電極端子を接触電極と電気的に連接した状態を示す概略図である。本発明の第一実施例に係る二つの電極が同じ他側に位置された発光ダイオード・ダイを固定した状態を示す概略図である。本発明の第一実施例の各溝にそれぞれ三つの発光ダイオード・ダイを設置した状態を示す概略図である。従来の発光ダイオードのパッケージ構造を示す概略図である。従来の発光ダイオードの他のパッケージ構造を示す概略図である。

符号の説明

１上基板、１１溝、１１１底部、１１２溝壁、１２貫通孔、１３単結晶シリコン・ダイ、１３１エッチング保護層、１３２エッチング区域、１３４電気絶縁層、１４導電材料、２下基板、２１回路レイアウト・パタン、２１１Ａ、２１１Ｂ金属層、２１２接触電極、２１３連接部、２１４リード、２２シリコン・ダイ、２２１電気絶縁層、３粘着材料、４発光ダイオード・ダイ、４１、４１Ａ、４１Ｂ電極、４２、４２Ａ、４２Ｂ電極、４３、４４電極端子、４５リード、５保護板、５１透明樹脂、５１１半球体

Claims

下基板と、下基板の表面に固定される上基板とを含む行列式発光ダイオードのモジュール化構造において、
前記上基板は、高熱伝導性を有し、行列状に排列された溝が多数設けてあり、各溝にはそれぞれ底部を有し、各溝の底部には貫通孔が少なくとも二つ開設してあり、各溝の底部には発光ダイオード・ダイが少なくとも一つ固定してあり、各発光ダイオード・ダイには二つの電極を有し、前記発光ダイオード・ダイが酸化されないように、上基板の各溝が密封され、
前記下基板は、高熱伝導性を有し、表面に予定の回路レイアウト・パタンが形成してあり、前記回路レイアウト・パタンが上基板の各溝の貫通孔に応じて接触電極がそれぞれ形成してあり、各貫通孔により前記接触電極が発光ダイオード・ダイの電極と電気的に連通し、且つ前記回路レイアウト・パタンは、下基板の周縁で外部に連接する連接部が多数設けてあり、各接触電極と各連接部との間には両者を電気的に連接するリードが設けてあることを特徴とする行列式発光ダイオードのモジュール化構造。
前記上基板の各溝の底部の貫通孔の内部には導電材料がそれぞれ設けてあり、各導電材料により前記回路レイアウト・パタンの接触電極が発光ダイオード・ダイの電極と電気的に連通することを特徴とする請求項１に記載の行列式発光ダイオードのモジュール化構造。
各溝を密封するために、前記上基板の表面には透光度の良い保護板がカバーしてあることを特徴とする請求項１に記載の行列式発光ダイオードのモジュール化構造。
上基板の作製、下基板の作製、上下基板の固定、ダイの固定、及び上基板にある溝の密封などのステップを含む行列式発光ダイオードのモジュール化構造のパッケージ方法において、
上基板の作製ステップは、高熱伝導性を持つ材料を基板として、モルド成形や射出成形やエッチング成形のうちの何れか一つの方法により、行列状に配列する多数の溝が上基板で成形され、各溝の底部に貫通孔を少なくとも二つ開設し、各貫通孔内に導電材料をそれぞれ設け、
下基板の作製ステップは、高熱伝導性を持つ材料を基板として、網版印刷方式やエッチング方式のうちの何れか一つの方法により、下基板の表面に予定の回路レイアウト・パタンを形成し、前記回路レイアウト・パタンに接触電極を多数形成してあり、且つ前記回路レイアウト・パタンは、下基板の周縁で外部に連接する連接部が多数設けてあり、各接触電極と各連接部との間には両者を電気的に連接するリードが設けてあり、
上下基板の固定ステップは、上基板の底面を下基板の表面に設置し、下基板の表面の回路レイアウト・パタンの接触電極に上基板の各溝の貫通孔を対応させ、上基板の周縁で前記回路レイアウト・パタンの各連接部を露出して、上基板を下基板に固定し、
ダイの固定ステップは、上基板の各溝の底部に多数の発光ダイオード・ダイをそれぞれ固定し、且つ前記溝の底部の貫通孔により、発光ダイオード・ダイの二つの電極が下基板の回路レイアウト・パタンの接触電極と電気的に連接し、
上基板にある溝の密封ステップは、発光ダイオード・ダイが酸化されないように、上基板の各溝を密封することを特徴とする行列式発光ダイオードのモジュール化構造のパッケージ方法。
上基板の作製のステップは、エッチング成形方式を採用し、単結晶シリコン・ダイを上基板の基板として、前記単結晶シリコン・ダイを加熱炉内で加熱することにより前記単結晶シリコン・ダイの表面と底面とにそれぞれエッチング保護層を形成して、マイクロ露光プロセスにより前記単結晶シリコン・ダイの表面にある溝と底面にある貫通孔とのエッチング区域が特定され、エッチング方式によってエッチング区域の保護層を除去してエッチング区域を露出して、不等方向性ウェットエッチング方式によりエッチング区域を一定深さまでエッチングし、これにより、前記単結晶シリコン・ダイのなかには行列状に排列する溝が多数形成されると共に、前記溝の底面には二つの貫通孔がそれぞれ形成され、その後、前記溝と貫通孔との表面に電気的絶縁層を形成するために、前記単結晶シリコン・ダイを加熱炉内で加熱させて、各貫通孔内にスズ玉である導電材料を設置して、オーブンで加熱させてスズ玉を溶融して前記貫通孔を埋め、上基板の作製が完成することを特徴とする請求項４に記載の行列式発光ダイオードのモジュール化構造のパッケージ方法。
下基板の作製のステップは、単結晶シリコン・ダイを下基板の基板として、前記単結晶シリコン・ダイを加熱炉内で加熱することにより前記単結晶シリコン・ダイの表面と底面とにそれぞれ電気的絶縁層を形成して、蒸発メッキ方式により前記単結晶シリコン・ダイの表面に金属層を成長し、これを回路レイアウト・パタンの基層として、マイクロ露光プロセスにより前記金属層で回路レイアウト・パタンが特定され、また、エッチング方式により回路レイアウト・パタン以外の金属層をエッチングし、そうすると、下基板の表面に接触電極と連接部とリードとを有する回路レイアウト・パタンが形成されることを特徴とする請求項４に記載の行列式発光ダイオードのモジュール化構造のパッケージ方法。
上基板にある溝の密封のステップは、真空状態で前記上基板の表面に透光度の良い保護板をカバーすることにより、上基板にある溝を外部環境から隔離することを特徴とする請求項４に記載の行列式発光ダイオードのモジュール化構造のパッケージ方法。