JP2011249755A - 発光装置およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】基板上に形成されている交流駆動回路ユニットは、第一ダイオード301、第二ダイオード302、第三ダイオード303、第四ダイオード30を有している。第一ダイオード301および第四ダイオード304は直列に接続され、第一支流を構成する。第二ダイオード302および第三ダイオード303は直列に接続され、第二支流を構成する。第一支流および第二支流は並列に接続され、交流を直流に変換させるブリッジ式整流回路を構成し、発光区101に直列に接続されている。交流電源に接続された場合、一方の支流を経由して、発光区101にあるLEDに給電され、発光する。電流の向きが逆になった場合、他方の支流を経由して電流が流れるため、LEDユニットは常時発光することとなり、LEDユニットの利用効率が向上する。
【選択図】図2
Description
第1ステップでは、LEDユニットを製作する。
第2ステップでは、基板上に整流回路を形成し、基板上に二つの電源接続端を配置することによって交流駆動回路ユニットを構成する。
第3ステップでは、交流駆動回路ユニットの基板にLEDユニットを逆さに装着し、LEDユニットと整流回路とを電気的に接続する。
S1:イオン注入工程およびフォトリソグラフィーによって基板に第一ダイオード、第二ダイオード、第三ダイオードおよび第四ダイオードを製作する。
S2:基板の表面に絶縁層を生成する。
S3:ダイオードのP極およびN極に対応する絶縁層上の部位に接触孔を形成する。
S4:絶縁層の表面に第一金属層を生成する。第一金属層は接触孔によってダイオードのP極およびN極に電気的に接続される。第一ダイオードおよび第二ダイオードのN極は第一金属層によって電気的に接続され、N型接続端を構成する。第三ダイオードおよび第四ダイオードのP極は第一金属層によって電気的に接続され、P型接続端を構成する。第一ダイオードのP極および第四ダイオードのN極は第一金属層によって接続され、かつ基板上の第一電源接続端を構成する。第二ダイオードのP極および第三ダイオードのN極は第一金属層によって接続され、基板上の第二電源接続端を構成する。
S5:第一金属層のP型接続端およびN型接続端の表面に金属ボンディングパッドを生成し、電源接続端の表面にボンディングパッドを配置する。
S6:金属ボンディングパッドの表面にはんだボールを形成する。
第2ステップと第3ステップとの間は、さらに基板上にフィルタ回路を形成するステップを含む。具体的なステップは次の通りである。
D1:絶縁層の表面に抵抗を配置する。
D2:絶縁層の表面にコンデンサーの第一導電層を生成し、第一導電層と第一金属層とを接続する。
D3:コンデンサーの第一導電層の表面にコンデンサー絶縁層を生成する。
D4:コンデンサー絶縁層の表面に第二導電層を生成する。
D5:基板の絶縁層の表面およびコンデンサーの第二導電層の表面に第三金属層を生成する。第三金属層の配線は第一金属層に接続される。第一金属層は電源接続端に接続される。
図1は、本発明による交流電源を使用する発光装置の構造を示す模式図である。発光装置は、LEDユニット1および交流駆動回路ユニット5を備える。交流回路駆動ユニット5は、基板2と、基板2上に形成された整流回路3とを有する。交流駆動回路ユニット5の基板2は、両端に交流電源との接続に用いる電源接続端を有する。LEDユニット1は、複数の独立する発光区101を有する。発光区101の間は直列または並列に接続される。
図2は、本発明の第1実施形態による交流電流を使用する発光装置の回路を示す模式図である。整流回路3は、第一ダイオード301、第二ダイオード302、第三ダイオード303および第四ダイオード304を有する。第一ダイオード301および第四ダイオード304は直列に接続され、第一支流を構成する。第二ダイオード302および第三ダイオード303は直列に接続され、第二支流を構成する。第一支流および第二支流は並列に接続され、交流を直流に変換させるブリッジ式整流回路を構成する。第一支流および第二支流は並列に接続された後、LEDユニット1のすべての発光区101に直列に接続される。第一ダイオード301と第四ダイオード304との間の接続点および第二ダイオード302と第三ダイオード303との間の接続点は、交流駆動回路ユニット5の基板2上の電源接続端との電気的接続によって外部の交流電源に接続される。
(1)LEDユニット1に複数の絶縁された発光区101を形成する。発光区101はP極およびN極を有する。続いて電子ビーム蒸発、フォトリソグラフィーおよび腐食工程によって第二金属層102を生成し、第二金属層102を介して隣り合う発光区の隣り合うP極およびN極を電気的に接続することによって発光区を直列に接続する。第二金属層102の材質はアルミニウムまたはほかの金属である。
S1:イオン注入工程およびフォトリソグラフィーによってシリコン板を材料とした基板2上に第一ダイオード301、第二ダイオード302、第三ダイオード303および第四ダイオード304を製作する。
S2:基板2の表面に絶縁層202を生成する。絶縁層202は化学気相蒸着装置によって高温条件下で高温の二酸化シリコン層を成長させることによって形成されてもよい。
S3:フォトリソグラフィーおよび腐食工程によって絶縁層202上のダイオードのP極およびN極に対応する部位に接触孔eを形成する。
S4:絶縁層202の表面に第一金属層203を形成する。第一金属層203は接触孔eによってダイオードのP極およびN極に電気的に接続される。第一金属層203はスパッタリング、フォトリソグラフィーおよび剥離工程によって形成され、材質がアルミニウムまたはほかの金属である。
S5:第一金属層203の表面に金属ボンディングパッド204を形成し、ボンディングパッド206を配置する。
S6:めっき工程によって金属ボンディングパッド204の表面にはんだボール205を生成する。はんだボール205の材料は単一金属または多層材料または合金でもよい。
続いて図5および図6に基づいて説明を進める。図5は、本発明の第2実施形態による発光装置を示す断面図である。図6は、図5に示した発光装置の基板の表面構造を示す平面図である。
(1)LEDユニット1に複数の絶縁された発光区101を形成する。発光区101はP極およびN極を有する。
S1:イオン注入工程およびフォトリソグラフィーによってシリコン板を材料とした基板2上に第一ダイオード301、第二ダイオード302、第三ダイオード303および第四ダイオード304を製作する。
S2:基板2の表面に絶縁層202を生成する。絶縁層202は化学気相蒸着装置によって高温条件下で高温の二酸化シリコン層を成長させることによって形成されてもよい。
S3:フォトリソグラフィーおよび腐食工程によって絶縁層202上のダイオードのP極およびN極に対応する部位に接触孔eを形成する。
S4:絶縁層202の表面に第一金属層203を形成する。第一金属層203は接触孔eによってダイオードのP極およびN極に電気的に接続される。第一金属層203はスパッタリング、フォトリソグラフィーおよび剥離工程によって形成され、材質がアルミニウムまたはほかの金属である。
S5:第一金属層203の表面に金属ボンディングパッド204を形成し、ボンディングパッド206を配置する。
S6:プリント技術によって金属ボンディングパッド204の表面にはんだボール205を生成する。はんだボール205の材料は鉛錫ペーストなどの材料でもよい。
図7は、本発明の第3実施形態による交流電源を使用する発光装置の回路を示す模式図である。発光装置は、複数のLEDユニット103、整流回路3およびフィルタ回路4を備える。複数のLEDユニット103は互いに直列に接続される。フィルタ回路4は互いに並列に接続された抵抗401およびコンデンサー402を有する。整流回路3はブリッジ式整流回路であり、その構造は第1実施形態における整流回路の構造と同じである。フィルタ回路4は整流回路3の電源入力端に直列に接続される。複数のLEDユニット103は整流回路3の出力端に直列に接続される。
(1)少なくとも一つのLEDユニットを製作する。LEDユニットはP極およびN極を有する。
S1:イオン注入工程およびフォトリソグラフィーによってシリコン板を材料とした基板2上に第一ダイオード301、第二ダイオード302、第三ダイオード303および第四ダイオード304を製作する。
S2:基板2の表面に絶縁層202を生成する。絶縁層202は化学気相蒸着装置によって高温条件下で高温の二酸化シリコン層を成長させることによって形成されてもよい。
S3:フォトリソグラフィーおよび腐食工程によって絶縁層202上のダイオードのP極およびN極に対応する部位に接触孔eを形成する。
S4:絶縁層202の表面に第一金属層203を形成する。第一金属層203は接触孔eによってダイオードのP極およびN極に電気的に接続される。第一金属層203はスパッタリング、フォトリソグラフィーおよび剥離工程によって形成され、材質がアルミニウムまたはほかの金属である。
S5:第一金属層203の表面に金属ボンディングパッド204を形成し、ボンディングパッド206を配置する。
S6:めっき工程によって金属ボンディングパッド204の表面にはんだボール205を生成する。はんだボール205の材料は単一金属または多層材料または合金でもよい。
D1:絶縁層202の表面に抵抗401を配置する。
D2:絶縁層202の表面にコンデンサー402の第一導電層を形成し、第一導電層と基板2の第一金属層203とを接続する。
D3:コンデンサー402の第一導電層の表面にコンデンサー絶縁層を形成する。
D4:コンデンサー402のコンデンサー絶縁層の表面に第二導電層を形成する。
D5:基板2の絶縁層202の表面およびコンデンサー402の第二導電層の表面に第三金属層207を生成する。第三金属層207の配線は第一金属層203に接続される。第一金属層203は電源接続端に接続される。第三金属層207はスパッタリング、フォトリソグラフィーおよび剥離工程によって形成されてもよい。第三金属層207の材料はアルミニウムまたはほかの金属である。
101 ・・・発光区、
2 ・・・基板、
202 ・・・絶縁層、
203 ・・・第一金属層、
3 ・・・整流回路、
5 ・・・交流駆動回路ユニット、
208 ・・・第一電源接続端、
209 ・・・第二電源接続端、
301 ・・・第一ダイオード、
302 ・・・第二ダイオード、
303 ・・・第三ダイオード、
304 ・・・第四ダイオード。
Claims (20)
- 一つまたは複数のLEDユニットと、
基板と、
前記基板に形成された整流回路を有する交流駆動回路ユニットと、
を備え、
前記LEDユニットの電極は前記交流駆動回路ユニットが形成されている前記基板の面に接するように装着され、前記整流回路に電気的に接続され、前記交流駆動回路ユニットは交流電流を直流電流に変換することを特徴とする発光装置。 - 前記整流回路は、ブリッジ式整流回路であることを特徴とする請求項1に記載の発光装置。
- 前記整流回路は、基板上に配置された第一ダイオード、第二ダイオード、第三ダイオードおよび第四ダイオードと、絶縁層と、第一金属層とを有し、
前記絶縁層は前記基板の表面を覆い、かつそれぞれのダイオードのP極およびN極に対応する部位に接触孔を有し、
前記第一金属層は前記絶縁層の表面に形成され、前記接触孔によってそれぞれのダイオードのP極およびN極に電気的に接続され、
前記第一ダイオードのP極および前記第四ダイオードのN極は前記第一金属層によって前記基板上の第一電源接続端に接続され、
前記第二ダイオードのP極および前記第三ダイオードのN極は前記第一金属層によって前記基板上の第二電源接続端に接続され、
前記第一ダイオードおよび前記第二ダイオードのN極は前記第一金属層によって電気的に接続されN型接続端を構成し、
前記第三ダイオードおよび前記第四ダイオードのP極は前記第一金属層によって電気的に接続されP型接続端を構成し、
前記LEDユニットのP極がN型接続端に電気的に接続され、前記LEDユニットのN極がP型接続端に電気的に接続されることを特徴とする請求項2に記載の発光装置。 - 前記P型接続端および前記N型接続端は、それぞれ表面に金属ボンディングパッドを有し、二つの前記電源接続端は表面にボンディングパッドを有することを特徴とする請求項3に記載の発光装置。
- 前記金属ボンディングパッドは、表面にはんだボールを有し、前記LEDユニットは、はんだボールによって前記基板に電気的に接続されることを特徴とする請求項4に記載の発光装置。
- 前記発光装置は、前記LEDユニットを備え、前記LEDユニットは複数の独立する発光区を有し、前記発光区はP極およびN極を有し、前記LEDユニット上の第二金属層によって直列または並列のどちらか一方、または直列並列混合に接続され、前記LEDユニットは、前記発光区の一端のP極が前記基板の前記N型接続端に電気的に接続され、前記発光区の他端のN極が前記基板の前記P型接続端に電気的に接続されることを特徴とする請求項3に記載の発光装置。
- 前記発光装置は、前記LEDユニットを備え、前記LEDユニットは複数の独立する発光区を有し、前記発光区はP極およびN極を有し、前記基板上の前記第一金属層によって直列または並列のどちらか一方、または直列並列混合に接続され、前記LEDユニットは、発光区の一端のP極が基板の前記N型接続端に電気的に接続され、発光区の他端のN極が基板の前記P型接続端に電気的に接続されることを特徴とする請求項3に記載の発光装置。
- 前記発光装置は、複数の独立する前記LEDユニットを備え、前記LEDユニットはP極およびN極を有し、前記基板上の前記第一金属層によって直列または並列のどちらか一方、または直列並列混合に接続され、一端の前記LEDユニットのP極は前記基板の前記N型接続端に電気的に接続され、他端の前記LEDユニットのN極は前記基板の前記P型接続端に電気的に接続されることを特徴とする請求項3に記載の発光装置。
- 前記発光装置は、さらにフィルタ回路を備え、前記フィルタ回路は前記交流駆動回路ユニットの前記基板に形成され、かつ前記整流回路と交流電源との間に直列に接続されることを特徴とする請求項1から請求項8のいずれか一項に記載の発光装置。
- 前記フィルタ回路は、互いに並列に接続された抵抗およびコンデンサーから構成されることを特徴とする請求項9に記載の発光装置。
- 前記抵抗は、前記基板上の前記絶縁層の表面に配置されることを特徴とする請求項10に記載の発光装置。
- 前記抵抗は、前記基板上の前記絶縁層の表面につづら折り形状を呈するように配置されることを特徴とする請求項11に記載の発光装置。
- 前記コンデンサーの構造は、第一導電層―コンデンサー絶縁層―第二導電層の三層構造であり、前記コンデンサーの前記第一導電層は前記絶縁層上に形成され、かつ前記第一金属層に電気的に接続され、前記第二導電層は第三金属層によって前記第一金属層に接続され、前記第一金属層は前記電源接続端に接続されることを特徴とする請求項10から請求項12のいずれか一項に記載の発光装置。
- 前記基板の材料は、シリコンまたは炭化シリコンまたは絶縁体上のシリコンであることを特徴とする請求項1に記載の発光装置。
- LEDユニットを製作する第1ステップと、
基板上に整流回路を形成し、前記基板上に二つの電源接続端を配置することによって交流駆動回路ユニットを構成する第2ステップと、
前記LEDユニットの電極を前記交流駆動回路ユニットが形成されている前記基板の面に接するように装着し、前記LEDユニットと前記整流回路とを電気的に接続する第3ステップと、
を含むことを特徴とする発光装置の製造方法。 - 前記第2ステップは、
イオン注入工程およびフォトリソグラフィーによって前記基板に第一ダイオード、第二ダイオード、第三ダイオードおよび第四ダイオードを製作するステップと、
前記基板の表面に絶縁層を形成するステップと、
ダイオードのP極およびN極に対応する前記絶縁層上の部位に接触孔を形成するステップと、
絶縁層の表面に第一金属層を形成し、前記接触孔によって前記第一金属層とダイオードのP極およびN極とを電気的に接続し、そのうち前記第一ダイオードおよび前記第二ダイオードのN極は前記第一金属層によって電気的に接続され、N型接続端を構成し、前記第三ダイオードおよび前記第四ダイオードのP極は前記第一金属層によって電気的に接続され、P型接続端を構成し、前記第一ダイオードのP極および前記第四ダイオードのN極は前記第一金属層によって接続され、かつ前記基板上に第一電源接続端を構成し、前記第二ダイオードのP極および前記第三ダイオードのN極は前記第一金属層によって接続され、かつ前記基板上に第二電源接続端を構成するステップと、を含み、
前記第3ステップは、前記LEDユニットのP極と前記N型接続端とを電気的に接続し、前記LEDユニットのN極と前記P型接続端とを電気的に接続するステップを含むことを特徴とする請求項15に記載の発光装置の製造方法。 - 前記第2ステップは、
前記第一金属層の前記P型接続端および前記N型接続端の表面に金属ボンディングパッドを形成し、前記電源接続端の表面にボンディングパッドを配置するステップと、
前記金属ボンディングパッドの表面にはんだボールを形成するステップと、をさらに含み、
前記第3ステップは、前記LEDユニットのP極およびN極と、前記N型接続端および前記P型接続端に対応するはんだボールとを電気的に接続するステップを含むことを特徴とする請求項16に記載の発光装置の製造方法 - 前記第2ステップと前記第3ステップとの間には、さらに前記基板上にフィルタ回路を形成するステップを含み、
前記フィルタ回路を形成するステップは、
絶縁層の表面に抵抗を配置するステップと、
絶縁層の表面にコンデンサーの第一導電層を形成し、前記第一導電層と前記基板の前記第一金属層とを接続するステップと、
前記コンデンサーの前記第一導電層の表面にコンデンサー絶縁層を形成するステップと、
前記コンデンサーの前記コンデンサー絶縁層の表面に第二導電層を形成するステップと、
前記基板の前記絶縁層の表面および前記コンデンサーの前記第二導電層の表面に第三金属層を形成し、第三金属層の配線と前記第一金属層とを接続し、そのうち前記第一金属層は前記電源接続端に接続されるステップを含むことを特徴とする請求項15に記載の発光装置の製造方法。 - 前記第1ステップは、さらに前記LEDユニット上に複数の絶縁された発光区を形成し、前記発光区ごとにP極およびN極を形成するステップを含むことを特徴とする請求項15から請求項18のいずれか一項に記載の発光装置の製造方法。
- 前記第1ステップは、さらに前記発光区に第二金属層を生成し、前記第二金属層を介して前記発光区のP極およびN極を電気的に接続することによって前記発光区を直列または並列のどちらか一方、または直列並列混合に接続するステップを含むことを特徴とする請求項19に記載の発光装置の製造方法。
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