JP2023505610A - 金属インレー及びボトムコンタクトを有する発光デバイスを製造する方法 - Google Patents

金属インレー及びボトムコンタクトを有する発光デバイスを製造する方法 Download PDF

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Abstract

発光デバイスを製造する方法がここに記述される。方法は、パッケージング基板を得ることを含む。パッケージング基板は、埋め込まれた金属インレーと、当該パッケージング基板内のビアと、当該パッケージング基板の底面上の、各々が前記ビアのうちのそれぞれの１つに電気的に結合されたコンタクトとを含む。当該方法はまた、混成デバイスを形成し、混成デバイスの底面を金属インレーの頂面に取り付け、そして、複数の導電コネクタを用いて、混成デバイスの頂面をパッケージング基板の頂面にワイヤボンディングすることを含む。

Description

この出願は、２０２０年２月６日に出願された米国仮出願第６２／９７０，９７５号及び２０２０年７月２１日に出願された米国特許出願第１６／９３４，９１１号の利益を主張するものであり、それらを、あたかも完全に記載されているかのようにここに援用する。
精密制御照明用途は、小型のアドレス指定可能な発光ダイオード（ＬＥＤ）照明システムの生産及び製造を必要とし得る。そのようなシステムのいっそう小さいサイズは、非従来的なコンポーネント及び製造プロセスを必要とし得る。
発光デバイスを製造する方法がここに記述される。方法は、パッケージング基板を得ることを含む。パッケージング基板は、埋め込まれた金属インレーと、当該パッケージング基板内のビアと、当該パッケージング基板の底面上の、各々が前記ビアのうちのそれぞれの１つに電気的に結合されたコンタクトとを含む。当該方法はまた、混成デバイスを形成し、混成デバイスの底面を金属インレーの頂面に取り付け、そして、複数の導電コネクタを用いて、混成デバイスの頂面をパッケージング基板の頂面にワイヤボンディングすることを含む。
添付の図面とともに例として与えられる以下の説明から、より詳細な理解が得られることになる。
ＬＥＤアレイの一例の上面図である。 混成デバイスの一例の断面図である。 図２Ａの混成デバイス例を組み込んだＬＥＤ照明システムの一例の断面図である。 図２ＢのＬＥＤ照明システムを組み込んだアプリケーションシステムの一例の断面図である。 図２ＢのＬＥＤ照明システム例の上面図である。 図５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、及び５Ｄは、受動コンポーネント、メタライゼーション、及び他の要素のレイアウトの例を示すＬＥＤ照明システムの他の例の上面図である。 図５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、及び５Ｄは、受動コンポーネント、メタライゼーション、及び他の要素のレイアウトの例を示すＬＥＤ照明システムの他の例の上面図である。 図５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、及び５Ｄは、受動コンポーネント、メタライゼーション、及び他の要素のレイアウトの例を示すＬＥＤ照明システムの他の例の上面図である。 図５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、及び５Ｄは、受動コンポーネント、メタライゼーション、及び他の要素のレイアウトの例を示すＬＥＤ照明システムの他の例の上面図である。 図６Ａ、６Ｂ、及び６Ｃは、４層回路ボードの一例の最も上の層すなわち第１の層、第２の層、及び第３の層の上面図である。 図６Ａ、６Ｂ、及び６Ｃは、４層回路ボードの一例の最も上の層すなわち第１の層、第２の層、及び第３の層の上面図である。 図６Ａ、６Ｂ、及び６Ｃは、４層回路ボードの一例の最も上の層すなわち第１の層、第２の層、及び第３の層の上面図である。 ４層回路ボード例の最も下の層すなわち第４の層の下面図である。 図２ＢのＬＥＤ照明システムを組み込み得る車両ヘッドランプシステムの一例の図である。 車両ヘッドランプシステムの他の一例の図である。 例えば図２ＢのＬＥＤ照明システムなどのＬＥＤ照明システムを製造する方法の一例のフロー図である。
以下、添付の図面を参照して、複数の異なる光照明システム及び／又は発光ダイオード（“ＬＥＤ”）実装の例がいっそう十分に説明される。これらの例は、相互に排他的なものではなく、更なる実装を達成するために、１つの例に見られる特徴を、１つ以上の他の例に見られる特徴と組み合わせることができる。従って、理解されることには、添付の図面に示される例は、単に例示の目的で提供されており、それらは決して本開示を限定することを意図していない。全体を通して、同様の要素は似通った符号で参照する。
理解されることには、様々な要素を記述するために、ここでは第１、第２、第３などの用語が使用されることがあるが、それらの要素はこれらの用語によって限定されるべきでない。これらの用語は、１つの要素を別の要素から区別するために使用され得る。例えば、本発明の範囲から逸脱することなく、第１の要素が第２の要素と称されてもよく、第２の要素が第１の要素と称されてもよい。ここで使用されるとき、用語“及び／又は”は、関連して列挙されるアイテムのうちの１つ以上のアイテムの任意の及び全ての組み合わせを含み得る。
理解されることには、例えば層、領域、又は基板などの要素が他の要素の“上に”ある又は“上へと”延在するとして言及されるとき、それが直に他の要素の上にある又は直にその上へと延在してもよいし、あるいは、介在する要素も存在してもよい。対照的に、或る要素が他の要素の“直上に”ある又は“直に上へと”延在するとして言及されるときには、介在する要素は存在しないとし得る。これまた理解されることには、或る要素が他の要素に“接続される”又は“結合される”として言及されるとき、それは直に他の要素に接続又は結合されてもよいし、及び／又は、１つ以上の介在要素を介して他の要素に接続又は結合されてもよい。対照的に、或る要素が他の要素に“直に接続される”又は“直に結合される”として言及されるときには、その要素と他の要素との間に介在する要素は存在しない。理解されることには、これらの用語は、図に描かれる向きに加えて、異なる向きの要素を包含することが意図される。
ここでは、図に示されるときの、１つの要素、層又は領域と別の要素、層又は領域との関係を記述するために、例えば“下方”、“上方”、“上側”、“下側”、“水平”又は“鉛直”などの相対的な用語が使用されることがある。理解されることには、これらの用語は、図に描かれる向きに加えて、異なる向きのデバイスを包含することが意図される。
また、ＬＥＤ、ＬＥＤアレイ、電気コンポーネント、及び／又は電子部品が、１つの、２つの、それともそれより多くのエレクトロニクス基板上に収容されるのかは、設計上の制約及び／又は用途にも依存し得る。
現在利用可能な最も効率的な光源の中に、半導体発光デバイス（ＬＥＤ）、又は例えば紫外線（ＵＶ）又は赤外線（ＩＲ）の光出力を放つデバイスなどの光出力放射デバイスがある。これらのデバイス（以下、“ＬＥＤ”）は、発光ダイオード、共振器型発光ダイオード、垂直共振器レーザダイオード、端面発光レーザ、又はこれらに類するものを含み得る。ＬＥＤは、例えば、それらの小型さ及びより低い電力要求により、数多くの様々な用途にとっての魅力的な候補であり得る。例えば、それらは、カメラ及び携帯電話などの手持ち式の電池駆動装置用の光源（例えば、フラッシュ光及びカメラフラッシュ）として使用され得る。それらはまた、例えば、自動車照明、ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）照明、園芸照明、街路灯、ビデオ用のトーチ、一般照明（例えば、家庭、店舗、オフィス及びスタジオの照明、劇場／舞台の照明、及び建築照明）、拡張現実（ＡＲ）照明、仮想現実（ＶＲ）照明のために使用され、ディスプレイ用のバックライトとして使用され、また、ＩＲ分光法に使用され得る。単一のＬＥＤでは白熱光源よりも明るくない光を提供することになり、従って、もっと明るいことが望まれる又は必要とされる用途では、マルチジャンクションデバイス又はＬＥＤのアレイ（例えば、モノリシックＬＥＤアレイ、マイクロＬＥＤアレイなど）が使用され得る。
ＬＥＤは、一部の用途でアレイに配列され得る。例えば、ＬＥＤアレイは、細かい粒度での配光の強度、空間、及び時間制御から恩恵を受ける用途をサポートし得る。これは、以下に限られないが、ピクセルブロック又は個々のピクセルからの放射光の精密な空間パターン形成を含み得る。用途に応じて、放射光は、スペクトル的に異なってもよく、経時的に適応的であってもよく、及び／又は環境応答性であってもよい。ＬＥＤアレイは、様々な強度、空間又は時間パターンで、予めプログラムされた配向を提供してもよい。放射光は、受信されたセンサデータに少なくとも部分的に基づいてもよく、また、光無線通信に使用されてもよい。付随する電子回路及び光学系が、エミッタレベル、エミッタブロックレベル、又はデバイスレベルにおいて異なってもよい。
ＬＥＤアレイは、ＬＥＤ、ＶＣＳＥＬ、ＯＬＥＤ、又は他の制御可能な発光システムの一次元、二次元、又は三次元アレイから形成され得る。ＬＥＤアレイは、モノリシック基板上のエミッタアレイとして形成されることもあるし、基板の部分的又は完全なセグメント化によって形成されることもあるし、フォトリソグラフィ処理、アディティブ処理、若しくはサブトラクティブ処理を用いて形成されることもあるし、あるいは、ピックアンドプレース若しくは他の好適な機械的プレースメントを用いる組み立てを通じて形成されることもある。ＬＥＤアレイは、グリッドパターンで均一に配置されることもあるし、あるいは、幾何学的構造、曲線、ランダム、又は不規則なレイアウトを画成するように位置付けられることもある。
図１は、一例のＬＥＤアレイ１０２の上面図である。図１に示す例において、ＬＥＤアレイ１０２は、エミッタ（発光体）１２０のアレイである。ＬＥＤアレイ１０２内のエミッタ１２０は、個々にアドレス指定可能であったり、あるいはグループ／サブセットでアドレス指定可能であったりし得る。
ＬＥＤアレイ１０２の３×３部分の拡大図も図１に示している。３×３拡大図に示すように、ＬＥＤアレイ１０２は、各々が幅ｗ１を有する複数のエミッタ１２０を含み得る。実施形態において、幅ｗ１は約１００μｍ以下（例えば、４０μｍ）とし得る。エミッタ１２０間のレーン１２２は幅がｗ２の広さとし得る。実施形態において、幅ｗ２は約２０μｍ以下（例えば、５μｍ）とし得る。一部の実施形態において、幅ｗ２は１μｍほどの小ささとし得る。レーン１２２は、隣接し合うエミッタ間にエアギャップを提供してもよいし、他の材料を含んでもよい。１つのエミッタ１２０の中心から隣接するエミッタ１２０の中心までの距離Ｄ１は、約１２０μｍ以下（例えば、４５μｍ）とし得る。理解されることには、ここで提供される幅及び距離は単なる例であり、実際の幅及び／又は寸法は様々であり得る。
理解されることには、図１には対称なマトリクスに配置された正方形のエミッタが示されているが、ここに記載される実施形態には任意の形状及び配置のエミッタが適用され得る。例えば、図１のＬＥＤアレイ１０２は、例えば２００×１００マトリクス、対称マトリクス、非対称マトリクス、又はこれらに類するものなど、任意の適用可能な配置で２０，０００個を超えるエミッタを含み得る。これまた理解されることには、ここに記載される実施形態を実装するために、複数組のエミッタ、マトリクス、及び／又は基板が任意の適用可能な形態で配置されてもよい。
上述のように、例えばＬＥＤアレイ１０２などのＬＥＤアレイは、２０，０００個以上に至るエミッタを含み得る。そのようなアレイは、９０ｍｍ２以上の表面積を持つことができ、また、例えば６０ワットなど、それらに電力供給するためにかなりの電力を必要とし得る。例えばこれなどのＬＥＤアレイは、マイクロＬＥＤアレイ又は単にマイクロＬＥＤと称されることがある。一部の実施形態において、マイクロＬＥＤは、センチメートルスケールの基板又はそれより小さい基板上に共に配置された数百、数千、又は更には数百万ものＬＥＤ又はエミッタを含み得る。マイクロＬＥＤは、基板上に提供される個々のエミッタのアレイを含んでいてもよく、あるいは、エミッタを形成するセグメントに部分的に又は完全に分割された単一のシリコンウエハ又はダイであってもよい。
コントローラは、異なる光ビームパターンを提供するために、ＬＥＤアレイ内のエミッタのサブグループに選択的に電力供給するように結合され得る。ＬＥＤアレイ内のエミッタのうちの少なくとも一部が、接続された電気配線を介して個別に制御され得る。他の実施形態において、エミッタのグループ又はサブグループが一緒に制御され得る。一部の実施形態において、エミッタは、異なる白色以外の色を有してもよい。例えば、エミッタのうち少なくとも４つが、エミッタのＲＧＢＹグループであってもよい。
ＬＥＤアレイ照明器具は、選択的なエミッタ活性化及び強度制御に基づいて異なる照明パターンを投影するようにプログラムされ得るものである光フィクスチャを含み得る。そのような照明器具は、可動部分を用いずに単一の照明装置から複数の制御可能なビームパターンを届け得る。典型的に、これは、１Ｄ又は２Ｄアレイ内の個々のＬＥＤの輝度を調節することによって行われる。光学系が、共有であろうと個別であろうと、オプションで、光を特定のターゲット領域に向け得る。一部の実施形態において、ＬＥＤ、それらの支持基板及び電気配線、並びに付随するマイクロ光学系の高さは、５ミリメートル未満であり得る。
ＬＥＤアレイ又はμＬＥＤアレイを含め、ＬＥＤアレイは、改善された視覚表示のため、又は照明コストを低減するために、建物又は領域を選択的且つ適応的に照明するように使用され得る。また、そのようなＬＥＤアレイは、装飾的なモーションエフェクト又はビデオエフェクトのためにメディアファサードを投影するのに使用されてもよい。追跡センサ及び／又はカメラと共に、歩行者の周囲の領域の選択的照明が可能であり得る。照明の色温度を調節するため、及び波長が特有の園芸照明をサポートするために、スペクトル的に異なるエミッタが使用され得る。
街路照明は、ＬＥＤアレイの使用から大きに恩恵を受け得る重要な用途である。単一タイプのＬＥＤアレイを用いて様々な街灯タイプを模倣することができ、選択されたエミッタの適切な活性化又は非活性化によって、例えば、タイプＩの直線状の街灯とタイプＩＶの半円状の街灯との間での切り換えを可能にし得る。さらに、環境条件又は使用時間に従って光ビームの強度又は分布を調節することにより、街路照明コストを低下させ得る。例えば、歩行者が存在しないときに光の強さ及び分布面積を小さくし得る。エミッタがスペクトル的に異なる場合、昼光、夕暮れ、又は夜間の条件に従って光のそれぞれの色温度を調節し得る。
ＬＥＤアレイはまた、直接的な又は投影的な表示を必要とする用途をサポートするのに良く適している。例えば、警告標識、緊急標識、又は情報標識は全て、ＬＥＤアレイを用いて表示又は投影されることができる。これは、例えば、色が変化する又は点滅する出口標識が投影されることを可能にする。ＬＥＤアレイが多数のエミッタを含む場合、テキスト又は数値の情報が提示されてもよい。指示の矢印又は類似のインジケータも提供され得る。
車両ヘッドランプは、多数のピクセル及び高いデータリフレッシュレートを必要とするＬＥＤアレイ用途である。道路の選択された部分のみを能動的に照らす自動車ヘッドライトは、対向する運転者のまぶしさ又は目の眩みに関連する問題を軽減するために使用されることができる。赤外線カメラをセンサとして用いて、ＬＥＤアレイは、歩行者又は対向車の運転者の目を眩ませてしまい得るエミッタを非活性化しながら、道路を照らすのに必要なエミッタのみを活性化することができる。また、運転者の環境認知を高めるために、道路外の歩行者、動物、又は標識を選択的に照明することができる。エミッタがスペクトル的に異なる場合、昼光、夕暮れ、又は夜間の条件に従って光のそれぞれの色温度を調節してもよい。一部のエミッタを、光無線車両対車両通信のために使用してもよい。
アレイ内の個々のＬＥＤ又はエミッタを個別に駆動又は制御するために、シリコンバックプレーンがＬＥＤアレイに近接して設けられ得る。一部の実施形態において、シリコンバックプレーンは、以下を含むことができ、すなわち、当該シリコンバックプレーンの様々な部分に電力供給するために１つ以上のソースから電力を受けるための回路、ＬＥＤアレイを介して像を表示するために１つ以上のソースから画像入力を受信する回路、当該シリコンバックプレーンと外部コントローラ（例えば、車両ヘッドランプ制御装置、一般照明制御装置など）との間での通信のための回路、例えば受信した画像入力及び外部ソースから受信した通信に基づいてアレイ内の個々のＬＥＤ又はエミッタの動作を制御するために例えばパルス幅変調（ＰＷＭ）信号などの信号を生成するための回路、及び生成された信号に基づいてアレイ内のＬＥＤ又はエミッタを個別に駆動するための多数のＬＥＤドライバを含むことができる。実施形態において、シリコンバックプレーンは、相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）バックプレーンとすることができ、これは、対応するＬＥＤアレイ内のＬＥＤ又はエミッタと同数のドライバを含み得る。一部の実施形態において、シリコンバックプレーンは特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）であってもよい。一部の実施形態において、何らかの数のＬＥＤ又はエミッタのグループごとに１つのドライバが設けられてもよく、制御は、個別ではなく、ＬＥＤ又はエミッタのグループのものであってもよい。各ドライバが個別に、対応するＬＥＤ若しくはエミッタ又は複数のＬＥＤ若しくはエミッタのグループに電気的に結合され得る。特定の回路に関してシリコンバックプレーンを上述しているが、当業者が理解することには、ここに記載されるようなＬＥＤアレイを駆動するのに使用されるシリコンバックプレーンは、ここに記載される実施形態から逸脱することなく、異なる機能を潜在的に実行する、より多い、より少ない、又は異なるコンポーネントを含み得る。
上述のように、シリコンバックプレーン内の個々のドライバが、ＬＥＤアレイ内の個々のＬＥＤ若しくはエミッタ又は複数のＬＥＤ若しくはエミッタのグループに電気的に結合され得る。従って、ＬＥＤアレイは、シリコンバックプレーンに近接して配置されなければならない。実施形態において、これは、ＬＥＤアレイの表面上の銅ピラーバンプ又はコネクタのアレイ内の銅ピラーバンプ又は他のコネクタを、シリコンバックプレーンの対向表面上の対応するコネクタに個別に結合することによって達成され得る。上述のようなシリコンバックプレーンは、特にそれがＬＥＤアレイに近接していることを所与とすると、動作中に非常に極めて熱くなり得る。従って、そのようなデバイスでは放熱が難題となり得る。半導体デバイスの放熱のための幾つかのソリューションが知られているが、そのようなソリューションは、デバイスの頂部を通じて熱を放散する構造を含むことが多い。しかしながら、ＬＥＤアレイからの発光に起因して、デバイスの頂部を通じての放熱は実用的でなかったり可能でなかったりすることがある。ここに記載される実施形態は、デバイスの底面を通じた効果的で効率的な放熱を可能にし得る構造を提供する。
さらに、例えばＬＥＤアレイ１０２などのＬＥＤアレイ及び付随するシリコンバックプレーンは、例えば抵抗、キャパシタ、及び水晶などの多数の受動素子がシリコンバックプレーンに近接して回路ボード上に配置されることを必要とし得る。デバイスの底面を通じた放熱を提供することに加えて、ここに記載される実施形態はまた、バックプレーン及びＬＥＤアレイに近接して回路ボードの頂面上に多数の受動コンポーネント（例えば、２７個以上）を配置することも可能にするＬＥＤパッケージを提供し得る。また、ここに記載される実施形態は、１つ以上の受動素子を収容し得るとともに、シリコンバックプレーン及びＬＥＤアレイによって生成される熱の放散を可能にし得る低背のＬＥＤアレイパッケージを提供し得る。
図２Ａは、混成デバイス２００の一例の断面図である。図２Ａに示す例において、混成デバイス２００はシリコンバックプレーン２０４を含んでいる。例えばμＬＥＤなどのＬＥＤアレイ２０２の第１の表面２０３が、シリコンバックプレーン２０４の第１の表面２０５上に取り付けられ得る。説明を簡単にするために、シリコンバックプレーン２０４の第１の表面２０５ここでは頂面と称することもあり、また、ＬＥＤアレイ２０２の第１の表面２０３をここでは底面と称することもある。しかしながら、当業者が理解することには、第１の表面２０５は、混成デバイス２００がひっくり返された場合には底面となることができ、混成デバイス２００が横向きにされた場合には側面となることでき、等々である。同様に、第１の表面２０３は、混成デバイス２００がひっくり返された場合には頂面となることができ、混成デバイス２００が横向きにされた場合には側面となることでき、等々である。上述のように、シリコンバックプレーン２０４の第１の表面２０５上のコネクタのアレイ（図示せず）が、ＬＥＤアレイ２０２の底面上のコネクタのアレイにはんだ付けされ、リフローされ、又はその他の方法で電気的且つ機械的に結合され得る。コネクタのアレイは、例えば銅ピラーバンプのアレイなど、任意のコネクタのアレイとし得る。ＬＥＤアレイ２０２は深さＤ１を持ち得る。実施形態において、深さＤ１は、例えば、５μｍと２５０μｍとの間とし得る。シリコンバックプレーン２０４は深さＤ２を持ち得る。実施形態において、深さＤ２は、例えば、１００μｍと１ｍｍとの間とし得る。混成デバイス２００を混成ダイと称することもある。
図２Ｂは、図２Ａの混成デバイス２００の例を組み込んだＬＥＤ照明システム２５０の一例の断面図である。図２Ｂに示す例において、混成デバイス２００は、パッケージング基板２０８内にパッケージングされている。
図２Ｂに示す例では、シリコンバックプレーン２０４の第２の表面２０７が、金属インレー２１０の第１の表面２０９にマウントされ得る。シリコンバックプレーン２０４の第２の表面２０７を、ここでは底面と称することもあり、また、金属インレー２１０の第１の表面２０９を、ここでは頂面と称することもある。しかしながら、当業者が理解することには、第２の表面２０７は、混成デバイス２００がひっくり返されると頂面になることができ、混成デバイス２００が横向きにされると側面になることができ、等々である。同様に、第１の表面２０９は、混成デバイスをひっくり返されると底面になることができ、混成デバイス２００が横向きにされると側面になることができ、等々である。図２Ｂに示す例では、シリコンバックプレーン２０４の第２の表面２０７と金属インレー２１０の第１の表面２０９とが、金属層２０６によって接続されている。金属層２０６は、シリコンバックプレーン２０４と金属インレー２１０との間での熱伝達を可能にする良好な熱特性を有する任意の金属とし得る。実施形態において、金属層２０６は銀とし得る。金属層２０６は、シリコンバックプレーン２０４を金属インレー２１０に熱的に結合する。
金属インレー２１０は、良好な熱特性を有する一種類以上の金属の１つ以上の層とし得る。実施形態において、金属インレー２１０は、銅又はアルミニウムの部材又は塊などの単一の金属片である。金属インレー２１０は、他の回路ボード、ヒートシンク、又は他の金属インレー若しくは金属片（これらの例については後述する）と接触し得る第２の表面２１１を有して、金属インレー２１０を介したＬＥＤアレイ２０２及びシリコンバックプレーン２０４からその回路ボード、ヒートシンク、又は他のインレー若しくは金属片への熱伝達を支援し得る。金属インレー２１０の第２の表面２１１を、ここでは底面と称することもある。しかしながら、当業者が理解することには、第２の表面２１１は、混成デバイス２００がひっくり返されると頂面になることができ、混成デバイス２００が横向きにされると側面になることができ、等々である。金属インレー２１０は側面も含み得る。形状に応じて、金属インレー２１０は、複数の側面又は単一の側面を持つことができ、それらは、混成デバイス２００の向きに応じて頂面、底面、などになり得る。金属インレー２１０の第１及び／又は第２の表面２０９／２１１の一部を導電パッドにしたり該一部に導電パッドを結合したり、第１及び／又は第２の表面２０９／２１１の一部を導電パッドで覆ったり、第１及び／又は第２の表面２０９／２１１の全部を導電パッドで覆ったり、第１及び／又は第２の表面２０９／２１１を越えて導電パッドが延在したり、のうちの１つ以上であってもよい。
金属インレー２１０は基板２０８に埋め込まれ得る。より具体的には、図示した実施形態において、金属インレー２１０は、金属層２０６、シリコンバックプレーン２０４、及びＬＥＤアレイ２０２が基板２０８の第１の表面２１３を突き出てその上まで延在するように、基板２０８に埋め込まれている。第１の表面２１３を、ここでは頂面と称することもあるが、ＬＥＤ照明システム２５０の向きに応じて側面又は底面となり得る。一部の実施形態において、金属層２０６及び／又はシリコンバックプレーン２０４の全部又は一部が基板２０８に埋め込まれてもよい。基板２０８は、基板２０８の内面２１７ａ、２１７ｂを露出させる開口を有し得る。該開口は、基板２０８の厚さＴ全体を完全に貫いて延在し得る。形状に応じて、該開口は、複数の内面又は単一の内面２１７を持つことができ、それらは、ＬＥＤ照明システム２５０の向きに応じて頂面、底面、などになり得る。図２Ｂに示す例において、混成デバイス２００は、少なくとも金属インレー２１０が開口内にあって側面を基板２０８の内面２１７ａ、２１７ｂに接触させるように配置されている。このような実施形態において、混成デバイス２００は、好適な接着剤を介して基板２０８の内面２１７ａ、２１７ｂに固定され得る。他の実施形態において、基板２０８は、少なくとも金属インレー２１０の側面が基板２０８の内面２１７ａ、２１７ｂと直接接触するように、混成デバイス２００の周りに成形されてもよい。他の実施形態において、開口を混成デバイス２００よりも幅広にして、内面２１７ａ、２１７ｂと少なくとも金属インレー２１０の側面との間に空間を残してもよい。
図示のＬＥＤ照明システム２５０はまた、金属インレー２１０の第２の表面２１１に熱的に結合された金属パッド２１８を含み得る。金属パッド２１８は、金属インレー２１０と、他の回路ボード、他の金属インレー及び／又はヒートシンクとの接続を容易にし得る。実施形態において、金属パッド２１８は含められなくてもよく、金属インレー２１０が他の回路ボード、他の金属インレー及び／又はヒートシンクと直接接触して配置され得る。図示の実施形態において、金属パッド２１８は金属インレー２１０の第２の表面２１１を完全に覆って、基板２０８の第２の表面２１５の一部と重なっている。第２の表面２１１を、ここでは底面と称することもあるが、ＬＥＤ照明システム２５０の向きに応じて葉面、側面などになり得る。当業者が理解することには、金属パッド２１８は、金属インレー２１０の第２の表面２１１を部分的にのみ覆ってもよいし、基板の第２の表面２１５と重なることなく金属インレー２１０の第２の表面２１１を完全に覆ってもよいし、基板２０８の第２の表面２１５のもっと大きい領域を覆うように更に延びてもよい。
基板２０８の第１の表面２１３に受動コンポーネント２１６がマウントされ得る。図２Ｂに示す例において、受動コンポーネント２１６は、第１の表面２１３上の金属パッド２２１にマウントされている。基板２０８の第２の表面２１５上にも、ボトム金属パッド又はコンタクト２２０が設けられ得る。受動コンポーネント２１６の各々が、それぞれのビア２１９によって、基板２０８の第２の表面２１５上のそれぞれの金属パッド又はコンタクト２２０に結合され得る。ビア２１９は、他の回路ボード（図３に示す）への電気接続のために、受動コンポーネント２１６と基板２０８の底面上の金属パッド又はコンタクト２２０との間に電気接続をなすよう、ライニングされ、充填され、又はその他の方法で、金属パッド２２１と金属パッド又はコンタクト２２０との間に電気的に結合された金属材料を含むことができる。シリコンバックプレーン２０４も、導電コネクタ２１２を介して受動コンポーネント２１６に電気的に結合され得る。図２Ｂには示していないが、基板２０８の第１の表面２１３上のメタライゼーションが、導電コネクタ２１２とそれぞれの受動コンポーネント２１６との間の電気接続を完成させ得る。メタライゼーションの例については、図４に関連して以下にて図示及び説明する。
図２Ｂには２つの導電コネクタ２１２のみが示されているが、任意の数の導電コネクタ２１２が含められ得る。例えば、ＬＥＤ照明システム２５０は、２７個以上の受動コンポーネント２１６と同数の導電コネクタ２１２とを含み得る。図示の実施形態において、導電コネクタ２１２は例えばリボンワイヤなどのワイヤである。しかしながら、導電コネクタ２１２は、例えばフレキシブル回路など、好適な任意のタイプの導電コネクタとし得る。導電コネクタは、封入体２１４によって完全に覆われ得る。封入体２１４は、導電コネクタ２１２を保護することができ、実施形態において、例えばＬＥＤアレイ２０２によって表示される画像のために、コントラストを提供する機能も果たすことができる。実施形態において、封入体は、暗色又は黒色の外観を作り出し得る炭素フィラーを有するエポキシ又はシリコーン材料とし得る。この封入材料を、ここでは遮光封入体と称することもある。
図３は、図２ＢのＬＥＤ照明システム２５０を組み込んだアプリケーションシステム３００の断面図である。アプリケーションシステム３００は、第１の表面３０１上に多数の金属パッド（図示せず）を有する回路ボード２２４を含み得る。金属パッドは、ＬＥＤ照明システム２５０の対応する金属パッド２１８及び２２０の位置に対応する位置にあるとし得る。回路ボード２２４はまた、ＬＥＤ照明システム２５０の金属パッド２１８に対応するように配置された金属パッドを含み得るものである金属インレー２２６を含み得る。ＬＥＤ照明システム２５０の金属パッド２１８及び２２０が、回路ボード２２４上の対応する金属パッドにはんだ付けされ得る。はんだ２２２の層が、基板２０８の第２の表面２１１と回路ボード２２４の第１の表面３０１との間の均一な層として示されている。しかしながら、実施形態において、はんだ２２２は、対応し合う金属パッドの間のみに配置されてもよく、且つ／或いは、金属パッドの上に僅かに広がったり金属パッドを完全には覆わなかったりしてもよい。ＬＥＤ照明システム２５０の金属インレー２１０の、回路ボード２２４に近接し且つそれと熱結合しての配置、特に、含まれる場合に、回路ボード２２４内の金属インレー２２６に近接し且つそれに熱結合しての配置は、ＬＥＤアレイ２０２、シリコンバックプレーン２０４、及び金属インレー２１０の第２の表面すなわち底面２０３、２０７、及び２１１を介した混成デバイス２００から回路ボード２２４への良好な熱伝達を可能にし得る。基板２２４の第１の表面３０１を、ここでは頂面と称することもあるが、アプリケーションシステム３００の向きに応じて、底面、側面などとなり得る。
さらに、金属パッド２２０と回路ボード２２４上の対応する金属パッドとの間の電気結合は、受動コンポーネント２１６、シリコンバックプレーン２０４、及び回路ボード２２４の間の電気結合を可能にし得る。回路ボード２２４は、例えば車両照明又はフラッシュアプリケーションなどの特定のアプリケーション（車両照明システムの例を、図７及び図８に関連して後述する）で使用される更に大きいシステムの一部とし得る。回路ボード２２４は、ヒートシンク２３０に加えて、その更に大きいシステムに必要な他の回路要素を含み得る。
実施形態において、金属インレー２２６は、ＬＥＤ照明システム２５０の金属インレー２１０に関して上述した方式のいずれかで回路ボード２２４内に配置され得る。また、回路ボード２２４は、更なる放熱のためにヒートシンク２３０に熱的に結合され得る。回路ボード２２４の第２の表面３０３が、熱インタフェース材料（thermal interface material；ＴＩＭ）２２８を介してヒートシンク２３０の第１の表面３０５に取り付けられ得る。ここでは、第２の表面３０３を底面とも称することがあり、また、第１の表面３０５を頂面と称することがあるが、アプリケーションシステム３００の向きに応じて、それらは各々、底面、上面、側面などとなり得る。
図４は、図２ＢのＬＥＤ照明システム２５０の頂面４００を示す上面図である。この上面図は、ＬＥＤアレイ２０２の第１の表面すなわち頂面と、シリコンバックプレーン２０４の第１の表面すなわち頂面２０５のうちＬＥＤアレイ２０２によって覆われていない部分と、導電コネクタ２１２を覆う封入体２１４と、受動コンポーネント２１６と、導電コネクタ２１２を受動コンポーネント２１６のうちのそれぞれの１つに電気的に結合するメタライゼーション２３２と、基板２０８の第１の表面又すなわち頂面２１３のうちシリコンバックプレーン２０４、封入体２１４、メタライゼーション２３２、及び受動コンポーネント２１６によって覆われていない部分と、を示している。図４には示していないが、導電コネクタ２１２は、基板２０８の第１の表面２１３上の金属パッドに電気的に結合されることができ、メタライゼーション２３２は、金属パッド（図示せず）と受動コンポーネント２１６との間の電気接続を形成するようにパターニング又はエッチングされた金属の層とすることができる。
図４に示すように、ＬＥＤ照明システム２５０は、長さｌ１及び幅ｗ１を持つ。実施形態において、長さｌ１は約３０ｍｍとすることができ、幅ｗ１は約２２ｍｍとすることができる。シリコンバックプレーン２０４は、長さｌ２及び幅ｗ２を持ち得る（明瞭さのためにラベルを付していない）。実施形態において、長さｌ２は約１５．５ｍｍとすることができ、幅ｗ２は約６．５ｍｍとすることができる。ＬＥＤアレイ２０２は、長さｌ３及び幅ｗ３を持ち得る。実施形態において、長さｌ３は約１１ｍｍとすることができ、幅ｗ３は約４．４ｍｍとすることができる。
これらの寸法例を所与として、比較的大きい表面積（上の例では６６０ｍｍ２）を持ち、該表面積のうち比較的大きい量がＬＥＤアレイ（上の例では約１００ｍｍ２の表面積を持つ）によって占められないＬＥＤアレイパッケージが提供され得る。従って、この設計は、ＬＥＤアレイパッケージ上に受動電子コンポーネントの取り付けのための十分なスペースを提供する。
上述のように、シリコンバックプレーンは、以下を含むことができ、すなわち、当該シリコンバックプレーンの様々な部分に電力供給するために１つ以上のソースから電力を受けるための回路、ＬＥＤアレイを介して像を表示するために１つ以上のソースから画像入力を受信する回路、当該シリコンバックプレーンと外部コントローラ（例えば、車両ヘッドランプ制御装置、一般照明制御装置など）との間での通信のための回路、例えば受信した画像入力及び外部ソースから受信した通信に基づいてアレイ内の個々のＬＥＤ又はエミッタの動作を制御するために例えばパルス幅変調（ＰＷＭ）信号などの信号を生成するための回路、及び生成された信号に基づいてアレイ内のＬＥＤ又はエミッタを個別に駆動するための多数のＬＥＤドライバを含むことができる。通信のために、シリコンバックプレーンは多数のデジタルインタフェースを持つことがあり、そのため、基板２０８上の受動コンポーネント、又は例えば制御ボードなどの外部回路ボード、のいずれかに接続するための多数（例えば、１００以上）の物理的な接続入力／出力（Ｉ／Ｏ）ピンを必要とし得る。一部の実施形態において、外部のボード又は装置は、制御信号を受信するために自動車内の様々な制御モジュールに通信的に結合され得るものである車両ヘッドランプとし得る。
さらに、シリコンバックプレーンは、混成デバイスに電力供給するために複数の外部電源（例えば、２つ以上）を必要とすることがある。実施形態において、混成デバイスは、例えばデジタル電源、アナログ電源、及びＬＥＤ電源などの、２つ以上の電源に対応するＩ／Ｏピンのグループを含み得る。各外部電源が、対応するＩ／Ｏピンに近接して配置（例えば、Ｉ／Ｏピンのうちの少なくとも１つの１０ｍｍ以内）された１つ以上の受動コンポーネントを必要とし得る。実施形態において、そのような受動コンポーネントは、少なくとも１つの個別のデカップリングキャパシタを含み、場合によっては５つ以上のデカップリングキャパシタを含み得る。さらに、シリコンバックプレーンは、ＬＥＤ電流を正確に設定するための抵抗、デカップリングキャパシタ以外のキャパシタ、及び／又は汎用非同期送受信器（universal asynchronous receiver-transmitter；ＵＡＲＴ）用の周波数を設定するための水晶を必要とすることがある。これらの受動コンポーネントの多く又は全てが、シリコンバックプレーンのピンに対して可能な限り近く配置されるべきである（例えば、Ｉ／Ｏピンのうちの少なくとも１つの１０ｍｍ以内）。例えば、ＵＡＲＴ用の周波数を設定するのに使用される水晶は、非常に高い周波数を持つことができ、それはノイズに敏感なものであり得る。さらに、これらの受動コンポーネントの各々がシリコンバックプレーンに電気的に結合される必要があり得る。これは、基板２０８上のスペースを困難にし得る。
実施形態において、シリコンバックプレーンのＩ／Ｏピンに近接して配置される必要がある受動コンポーネントは、パッケージング基板２０８の頂面上にマウントされ得る。実施形態では、シリコンバックプレーンをサポートする全ての受動コンポーネントがパッケージング基板２０８にマウントされ得るが、他の実施形態では、一部の受動コンポーネント（例えば、シリコンバックプレーンのＩ／Ｏピンからもっと間隔を空けられることができるもの）は、例えば制御ボードなどの他の回路ボードにマウントされてもよい。上述のように、シリコンバックプレーン２０４は、シリコンバックプレーン２０４と基板２０８との間に場合によって多数の電気接続をなすために、例えばリボンワイヤ又はフレキシブル回路などの導電コネクタ２１２を使用し得る。これは、更に詳細に後述するように、受動コンポーネント自体のため及び他のルーティングのために使用されることができる基板２０８上のスペースを節約する。さらに、マイクロＬＥＤの場合、例えば１７Ａなどの大キイ電流が必要とされ得る。このような大電流のルーティングには、大きいトレースを必要とし得る。受動コンポーネント用のルーティングを収容するとともに、受動コンポーネント用のパッケージング基板上のスペースを節約するために、層の各々が異なる機能を持つ多層基板構造を以下に説明する。これは、例えば、大電流をルーティングするための大きいトレースの使用を可能にするとともに、アナログとデジタルのグランドを別々の層に適切に分離することを可能にする。
図５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、及び５Ｄは、受動コンポーネント、メタライゼーション、及び他の要素のレイアウトの例を示すＬＥＤ照明システムの他の例の上面図５００Ａ、５００Ｂ、５００Ｃ、及び５００Ｄである。図５Ｄは、受動コンポーネント２１６、並びに表面メタライゼーション及びボード貫通接続（例えば、ビア）の一部のレイアウトの一例を示している。
図５Ｄに示す例では、基板２０８の第１の表面２１３に２７個の受動コンポーネント２１６ａ－２１６ｚｚがマウントされている。しかしながら、当業者が理解することには、ここに記載される実施形態から逸脱することなく、より多数又は少数の受動コンポーネント２１６が基板上にマウントされてもよい。上述のように、例えば、シリコンバックプレーンをサポートする受動コンポーネントの全てが基板２０８の第１の表面２１３上に配置されてもよいし、シリコンバックプレーンをサポートする受動コンポーネントのうちの一部が基板２０８の第１の表面２１３上に配置される一方で、他のものが例えば制御ボードなどの他の回路ボードにマウントされてもよい。受動コンポーネントは、例えば、上述のようなキャパシタ（デカップリング又は非デカップリング）、抵抗及び／又は水晶を含むことができ、あるいは、特には言及しない他のタイプの受動コンポーネントを含んでもよい。基板２０８の中央領域に、シリコンバックプレーン２０４上にマウントされたＬＥＤアレイ２０２が示されている。
明瞭さのため、導電コネクタ２１２は図５Ｄに示されていない。しかし、導電コネクタ２１２がはんだ付け又はその他の方法で電気的に結合されるピン５０６は示されている。換言すれば、ピン５０６は、シリコンバックプレーン２０４の対応するＩ／Ｏピン（図示せず）に電気的に結合され得る。シリコンバックプレーンのＩ／Ｏピンは図５Ｄに示されていないが、それらは、例えば、導電コネクタ２１２がシリコンバックプレーン２０４の頂面に付着しているところの図２Ａ－２Ｃ中の位置に対応し得る。図５Ｄに示すように、ピン５０６は、メタライゼーション２３２によって受動コンポーネント２１６ａ－２１６ｚｚへとルーティングされることができ、また、メタライゼーション５０２によって他のコンポーネント又は層にルーティングされることができる。受動コンポーネント２１６ａ－２１６ｚｚのうち少なくとも一部は、シリコンバックプレーン２０４のＩ／Ｏピン（図示せず）に近接しているべきである。例えば、受動コンポーネントの２１６ａ－２１６ｚｚは、シリコンバックプレーン２０４のＩ／Ｏピンのうちの少なくとも１つの１０ｍｍ以内にあるとし得る。
図５Ｄでは、１つのメタライゼーション５０２がラベル付けられてビア５０４に電気的に結合され、１つのメタライゼーション２３２がラベル付けられて受動コンポーネントのうちの１つ２１６ｚｚに電気的に結合されている。ビア５０４のルーティングを、以下の図６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、及び６Ｄの４層回路ボード構造例の４つの層の各々に示している。３つの電源例から受けるためのピン５０６のグループの位置の例も図５Ｄにラベル付けされており、例えば、デジタル電源位置又はグループ５０８、ＬＥＤ電源位置又はグループ５１０、及びアナログ電源位置又はグループ５１２と、対応する受動コンポーネント又は受動コンポーネントグループ（例えば、受動コンポーネント２１６ｙ、２１６ｚ、２１６ｚｚ、２１６ａ、２１６ｂ、２１６ｃ、２１６ｄ、２１６ｅ、２１６ｆ、２１６ｇ、及び２１６ｈであるが、これらの受動コンポーネントのうちのより多数又は少数が様々な電源に使用され得る）とを含む。ピン５０６のグループは、シリコンバックプレーン上のＩ／Ｏピン（図示せず）の対応するグループに対応し得る。
図５Ａ、５Ｂ、及び５Ｃは、ルーティングに使用され得る更なる表面メタライゼーションを示している。図５Ａは、正電源トレース５２０を、対応する金属パッドを含めて示している。図５Ｂは、（別の層に位置する）デジタルグランドのためのグランドトレース５３０を示している。図５Ｃは、別の層にあるデジタルグランドとは分離されたアナロググランド５４０を示している。特定のレイアウトが図５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、及び５Ｄに示されているが、当業者が認識することには、ここに記載される実施形態と一致して、複数の異なるレイアウトが可能である。
図６Ａ、６Ｂ、及び６Ｃは、４層回路ボード例の最も上の層すなわち第１の層、第２の層、及び第３の層の上面図６００Ａ、６００Ｂ、及び６００Ｃである。図６Ｄは、４層回路ボード例の最も下の層すなわち第４の層の下面図６００Ｄである。
図６Ａは、４層回路ボード例の最も上の層すなわち第１の層の上面図６００Ａである。この頂部層すなわち第１の層は、図５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、及び５Ｄに示した基板２０８の第１の表面２１３と同様とし得る。図６Ａは、特に、ＬＥＤアレイ２０２、シリコンバックプレーン２０４、及び様々な表面ルーティングを示している。ボード貫通接続（例えば、ビア）５０４も図６Ａでラベル付けられており、図６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、及び６Ｄのボード貫通接続５０４同士の間の対応を示している。
図６Ｂは、４層回路ボード例の第２の層の上面図６００Ｂである。上述のように、多層回路ボードの各層が異なる機能を果たし得る。実施形態において、図６Ｂに示す第２の層は、制御信号ルーティング用とすることができ、その機能を実行し得るトレース５５０を含むことができる。ボード貫通接続５０４もラベル付けられている。図６Ｂに示すように、金属インレー２１０の一部が、図６Ｂに示す第２の層の例を貫いて延在し得る。
図６Ｃは、４層回路ボード例の第３の層の上面図６００Ｃである。実施形態において、第３の層は、デジタルグランドプレーン５６０を含むことができ、これは、上述のように、最も上の層すなわち第１の層のアナロググランド５４０から分離されることができる。デジタルグランドプレーン５６０は、シリコンバックプレーンのデジタルブロックのグランド接続として、及びＥＭＣシールドとして機能し得る。これは、さもなければ電磁適合性（ＥＭＣ）問題及び回路誤動作を生じ得るものであるアナログ回路とデジタル回路との間でのグランドバウンシングを回避し得る。ボード貫通接続５０４もラベル付けられている。図６Ｃに示すように、金属インレー２１０の一部が、図６Ｃに示す第３の層の例を貫いて延在し得る。
図６Ｄは、４層回路ボード例の最も下の層すなわち第４の層の下面図６００Ｄである。最も下の層すなわち第４の層は、図２Ｂの基板２０８の第２の表面２１５を表し得る。図６Ｄはまた、金属インレー２１０の第２の表面２１１も示している。金属インレー２１０のこの表面に金属パッド２１８が取り付けられ得る（図６Ｄには示していない）。図６Ｄは金属トレース５７０を示しており、これは、図２Ｂの実施形態の金属コンタクト２２０を含み得る。これらは、ボード貫通接続５０４又は場合により他のビアによって、受動コンポーネント２１６に電気的に結合されることができ、場合により、最も上の層すなわち第１の層上の他のトレース又はコンポーネントに電気的に結合されることができる。
図６Ａ－６Ｄは４層回路ボードを具体的に示しているが、４層回路ボードは、例えば、含まれる外部電源、デジタルインタフェース、受動コンポーネント、又は潜在的な他の機構の数に応じて、４つよりも少ない又は多い数の層を持つ多層回路ボードとして実装され得る。
図７は、例えば図２ＢのＬＥＤ照明システム２５０を組み込み得る車両ヘッドランプシステム７００の一例の図である。図７に示す車両ヘッドランプシステム７００の例は、電力ライン７０２、データバス７０４、入力フィルタ及び保護モジュール７０６、バストランシーバ７０８、センサモジュール７１０、ＬＥＤ直流－直流（ＤＣ／ＤＣ）モジュール７１２、ロジック低ドロップアウト（ＬＤＯ）モジュール７１４、マイクロコントローラ７１６、及びアクティブヘッドランプ７１８を含んでいる。実施形態において、アクティブヘッドランプ７１８は、例えば図２ＢのＬＥＤ照明システム２５０などのＬＥＤ照明システムを含み得る。
電力ライン７０２は、車両から電力を受け取る入力を持つことができ、データバス７０４は、それを介して車両と車両ヘッドランプシステム７００との間でデータが交換され得る入力／出力を持つことができる。例えば、車両ヘッドランプシステム７００は、車両内の他の場所から、例えば方向指示を点灯させたりヘッドランプを点灯させたりするための命令などの命令を受信し得るとともに、望まれる場合に車両内の他の場所にフィードバックを送信し得る。センサモジュール７１０は、データバス７０４に通信可能に結合されることができ、例えば、環境条件（例えば、時刻、雨、霧、又は周辺光レベル）、車両状態（例えば、駐車中、移動中、移動速度、又は移動方向）、及び他の物体（例えば、車両又は歩行者）の存在／位置に関連する追加データを、車両ヘッドランプシステム７００又は車両内の他の場所に提供することができる。車両データバスに通信可能に結合された車両コントローラとは別のヘッドランプコントローラも、車両ヘッドランプシステム７００に含められ得る。図７において、ヘッドランプコントローラは、例えばマイクロコントローラ（μｃ）７１６などのマイクロコントローラとし得る。マイクロコントローラ７１６は、データバス７０４に通信可能に結合され得る。
入力フィルタ及び保護モジュール７０６は、電力ライン７０２に電気的に結合されることができ、例えば、伝導性放射を低減させて電力耐性を提供する様々なフィルタをサポートし得る。さらに、入力フィルタ及び保護モジュール７０６は、静電放電（ＥＳＤ）保護、負荷ダンプ保護、オルタネータフィールド減衰保護、及び／又は逆極性保護を提供し得る。
ＬＥＤ ＤＣ／ＤＣモジュール７１２は、フィルタ及び保護モジュール７０６とアクティブヘッドランプ７１８との間に結合されて、フィルタリングされた電力を受け取り、アクティブヘッドランプ７１８のＬＥＤアレイ内のＬＥＤに電力供給するための駆動電流を提供することができる。ＬＥＤ ＤＣ／ＤＣモジュール７１２は、約１３．２ボルトの公称電圧の、７ボルトと１８ボルトとの間の入力電圧と、ＬＥＤアレイに関する最大電圧（例えば、工場若しくは現地での較正、及び負荷、温度若しくは他の要因による動作条件調整）によって決定される）よりも僅かに（例えば、０．３ボルト）高いとし得る出力電圧とを持ち得る。
ロジックＬＤＯモジュール７１４は、フィルタ及び保護モジュール７０６に結合されて、フィルタリングされた電力を受け取り得る。ロジックＬＤＯモジュール７１４はまた、マイクロコントローラ７１６及びアクティブヘッドランプ７１８に結合されて、マイクロコントローラ７１６及び／又はアクティブヘッドランプ７１８内のシリコンバックプレーン（例えば、ＣＭＯＳロジック）に電力を提供し得る。
バストランシーバ７０８は、例えば、汎用非同期送受信器（ＵＡＲＴ）又はシリアルペリフェラルインタフェース（ＳＰＩ）を有し得るとともに、マイクロコントローラ７１６に結合され得る。マイクロコントローラ７１６は、センサモジュール７１０からのデータに基づく又はそれを含む車両入力を翻訳し得る。翻訳された車両入力は、アクティブヘッドランプモジュール７１８内の画像バッファに転送可能なビデオ信号を含み得る。さらに、マイクロコントローラ７１６は、起動時にデフォルト画像フレームをロードしてオープン／ショートピクセルを検査し得る。実施形態において、ＳＰＩインタフェースが画像バッファをＣＭＯＳにロードし得る。画像フレームは、フルフレーム、差分フレーム、又は部分フレームとし得る。マイクロコントローラ７１６の他の機能は、ダイ温度を含むＣＭＯＳ状態及びロジックＬＤＯ出力の制御インタフェースモニタリングを含み得る。実施形態において、ＬＥＤ ＤＣ／ＤＣ出力は、ヘッドルームを最小化するように動的に制御され得る。画像フレームデータを提供することに加えて、例えば車幅灯若しくは方向指示灯と併せた補助的使用、及び／又は日中走行灯の作動などの、他のヘッドランプ機能も制御され得る。
図８は、他の一例の車両ヘッドランプシステム８００の図である。図８に示す車両ヘッドランプシステム８００の例は、アプリケーションプラットフォーム８０２と、２つのＬＥＤ照明システム８０６及び８０８と、光学系８１０及び８１２とを含んでいる。２つのＬＥＤ照明システム８０６及び８０８は、例えば図２ＢのＬＥＤ照明システム２５０などのＬＥＤ照明システムであってもよいし、あるいは、ＬＥＤ照明システム２５０に付け加えて、図７の車両ヘッドランプシステム７００内のその他のモジュールの一部又は全てを含んでもよい。後者の実施形態において、ＬＥＤ照明システム８０６及び８０８は車両ヘッドランプサブシステムとし得る。
ＬＥＤ照明システム８０８は、光ビーム８１４（図８の矢印８１４ａと８１４ｂとの間に示される）を放射し得る。ＬＥＤ照明システム８０６は、光ビーム８１６（図８の矢印８１６ａと８１６ｂとの間に示される）を放射し得る。図８に示す実施形態では、二次光学系８１０がＬＥＤ照明システム８０８に隣接しており、ＬＥＤ照明システム８０８から放射された光が二次光学系８１０を通り抜ける。同様に、二次光学系８１２がＬＥＤ照明システム８０６に隣接しており、ＬＥＤ照明システム８０６から放射された光が二次光学系８１２を通り抜ける。代わりの実施形態では、二次光学系８１０／８１２は車両ヘッドランプシステムに設けられなくてもよい。
含まれるとき、二次光学系８１０／８１２は、１つ以上のライトガイドであるか、それを含むかし得る。該１つ以上のライトガイドは、エッジリット型であってもよいし、ライトガイドの内縁を画成する内部開口を有してもよい。該１つ以上のライトガイドの内部開口にＬＥＤ照明システム８０８及び８０６（又は車両ヘッドランプサブシステムのアクティブヘッドランプ）が挿入されて、それらが該１つ以上のライトガイドの内縁（内側開口型ライトガイド）又は外縁（エッジリット型ライトガイド）に光を注入するようにし得る。実施形態において、該１つ以上のライトガイドは、ＬＥＤ照明システム８０８及び８０６によって放射される光を、例えば、勾配、面取り分布、狭い分布、広い分布、又は角度分布を持つようになど、所望のように整形し得る。
アプリケーションプラットフォーム８０２は、図７の電力ライン７０２及びデータバス７０４のうちの１つ以上又は一部を含み得るものであるライン８０４を介して、ＬＥＤ照明システム８０６及び／又は８０８に電力及び／又はデータを提供し得る。アプリケーションプラットフォーム８０２の筐体の内部又は外部に１つ以上のセンサ（車両ヘッドランプシステム例７００内のセンサ又は他の追加のセンサとし得る）があり得る。代わりに、又は加えて、図７の車両ヘッドランプシステム例７００に示したように、各ＬＥＤ照明システム８０８及び８０６は、それ自身のセンサモジュール、接続・制御モジュール、電力モジュール、及び／又はＬＥＤアレイを含んでもよい。
実施形態において、車両ヘッドランプシステム８００は、可動光ビームを備えた自動車を表すことができ、可動ビームを提供するようにＬＥＤが選択的に動作され得る。例えば、ＬＥＤのアレイ（例えば、ＬＥＤアレイ１０２）を使用して、ある形状又はパターンを画成又は投影したり、道路の選択されたセクションのみを照らしたりすることができる。一実施形態例において、ＬＥＤ照明システム８０６及び８０８内の赤外線カメラ又は検出器ピクセルが、照明を必要とするシーンの部分（例えば、道路又は横断歩道）を特定するセンサ（例えば、図７のセンサモジュール７１０内のセンサと同様）であるとし得る。
図９は、例えば図２ＢのＬＥＤ照明システム２５０などのＬＥＤ照明システムを製造する方法９００の一例のフロー図である。
図９の方法９００の例では、第１の基板に熱伝導インレーが埋め込まれ得る（９０２）。実施形態において、これは、第１の基板の開口内に熱伝導インレーを配置することによって行われ得る。一部の実施形態において、熱伝導インレーは、基板の露出した内側面に接着剤を用いて接着されることができ、あるいは圧入されることができる。一部の実施形態において、熱伝導インレーの周りに基板が成形されてもよい。第１の基板上に受動コンポーネントが表面実装され得る（９０４）。実施形態において、第１の基板の第１の表面すなわち頂面上の多数の金属コンタクトのうちの少なくとも一部に、例えばはんだ付けによって、受動コンポーネントがマウントされ得る。実施形態において、熱伝導インレーが埋め込まれるときに第１の基板に既にビア及び他の表面メタライゼーションが形成されていてもよく、あるいは、後にビア及び他の表面メタライゼーションが形成されてもよい。
シリコンバックプレーンの第１の表面すなわち頂面に、例えばマイクロＬＥＤアレイなどのＬＥＤアレイが取り付けられ得る（９０６）。実施形態において、ＬＥＤアレイは、例えば銅ピラーバンプなどのコネクタのアレイを含むことができ、それらは、はんだ付け、リフロー、又は他の方法によって、シリコンバックプレーン内のドライバに個別に結合され得る。第１の基板上に熱伝導材料がディスペンスされ得る（９０８）。実施形態において、熱伝導材料は、少なくとも、熱伝導インレーに取り付けられた又は熱伝導インレーの一部である金属パッド上にディスペンスされ得る。他の実施形態において、熱伝導材料は、少なくとも熱伝導インレー上に直接ディスペンスされてもよい。一部の実施形態において、熱伝導材料は、第１の基板の第１の表面すなわち頂面の全体を覆い得る。実施形態において、熱伝導材料は銀とし得る。ＬＥＤアレイが取り付けられたバックプレーンは、例えばそれを熱伝導材料の上に置き、それが硬化することを可能にすることによって、第１の基板にダイ取り付けされ得る（９１０）。
バックプレーンが第１の基板にワイヤボンド取り付けされ得る（９１２）。これは、例えば、リボンワイヤ、フレキシブル回路、又は他のコネクタを用いて、バックプレーン上の金属コンタクト、パッド又はピンを、第１の基板の第１の表面すなわち頂面上の金属コンタクト、パッド又はピンにはんだ付けする又はその他の方法で電気的に結合することによって行われ得る。上に例えば詳細に上述したような封入材料が、ワイヤボンド（例えば、リボンワイヤ、フレキシブル回路、又は他の導電コネクタ）上にディスペンスされるか、あるいはその周りに成形されるかし得る（９１４）。実施形態において、これは、封入材料によってワイヤボンドが完全に覆われることをもたらし得る。
第１の基板が第２の基板上に表面実装され得る（９１６）。実施形態において、第１の基板の第２の表面すなわち底面上の金属パッド又はコンタクトが、第２の基板の第１の表面すなわち頂面上の金属パッド又はコンタクトにはんだ付けされ又はその他の方法で電気的に結合され得る。さらに、一部の実施形態において、第２の基板に埋め込まれた熱伝導インレーが、第１の基板に埋め込まれた熱伝導インレーに、例えば、両方の熱伝導インレー上のパッド又はそれらの一部を一緒にはんだ付けすること、又はこれらの熱伝導インレーを一緒に直接はんだ付けすることによって熱的に結合され得る。第２の基板が、例えば熱インタフェース材料（ＴＩＭ）を用いて、ヒートシンクの第１の表面すなわち頂面に取り付けられ得る（９１８）。
実施形態を詳細に説明してきたが、当業者が理解することには、ここに記載された実施形態には、本明細書を所与として、発明概念の精神から逸脱することなく、変更が為され得る。従って、発明の範囲が、図示して記述した特定の実施形態に限定されるという意図はない。

Claims (20)

  1. パッケージング基板を取得し、当該パッケージング基板は、埋め込まれた金属インレーと、当該パッケージング基板内の複数のビアと、当該パッケージング基板の底面上の、各々が前記複数のビアのうちのそれぞれの１つに電気的に結合された複数のコンタクトとを有し、
    混成デバイスを形成し、
    前記混成デバイスの底面を前記金属インレーの頂面に取り付け、
    複数の導電コネクタを用いて、前記混成デバイスの頂面を前記パッケージング基板の停止面にワイヤボンディングする、
    ことを有する方法。
  2. 前記複数の導電コネクタを覆って遮光封入材をディスペンスする、ことを更に有する請求項１に記載の方法。
  3. 前記複数の導電コネクタを覆って遮光封入体を成形する、ことを更に有する請求項１に記載の方法。
  4. 前記混成ダイを前記形成することは、セグメント化されたモノリシック発光アレイの底面をシリコンバックプレーンの頂面に取り付けることを有する、請求項１に記載の方法。
  5. 前記セグメント化されたモノリシック発光アレイの前記底面を前記シリコンバックプレーンの前記頂面に前記取り付けることは、前記セグメント化されたモノリシック発光アレイの複数の発光セグメントの各々に、又は前記セグメント化されたモノリシック発光アレイの前記複数の発光セグメントの各サブセットに、個々のドライバを電気的に結合することを有する、請求項４に記載の方法。
  6. 前記電気的に結合することは、前記シリコンバックプレーン上の銅ピラーバンプのアレイを、前記セグメント化されたモノリシック発光アレイの前記底面に銅ピラーバンプ取り付けすることを有する、請求項５に記載の方法。
  7. 前記混成ダイの前記底面を前記金属インレーの前記頂面に前記取り付けることは、
    前記金属インレーの前記頂面上に熱伝導性材料の層をディスペンスし、
    前記熱伝導性材料の前記層に前記混成ダイをダイ取り付けする、
    ことを有する、請求項１に記載の方法。
  8. 前記パッケージング基板の前記頂面上に、前記複数の導電コネクタと前記複数のビアとの間に電気的に結合される少なくとも１つのメタライゼーション層を形成する、ことを更に有する請求項１に記載の方法。
  9. パッケージング基板に金属インレーを埋めこみ、
    前記パッケージング基板内に複数のビアを形成し、
    前記パッケージング基板の底面上に、各々が前記複数のビアのうちの１つに電気的に結合された複数のコンタクトを形成し、
    混成デバイスを形成し、
    前記混成デバイスの底面を前記金属インレーの頂面に取り付け、
    複数の導電コネクタを用いて、前記混成デバイスの頂面を前記パッケージング基板の頂面にワイヤボンディングする、
    ことを有する方法。
  10. 前記複数の導電コネクタを覆って遮光封入材をディスペンスする、ことを更に有する請求項９に記載の方法。
  11. 前記複数の導電コネクタを覆って遮光封入体を成形する、ことを更に有する請求項９に記載の方法。
  12. 前記混成ダイを前記形成することは、セグメント化されたモノリシック発光アレイの底面をシリコンバックプレーンの頂面に取り付けることを有する、請求項９に記載の方法。
  13. 前記セグメント化されたモノリシック発光アレイの前記底面を前記シリコンバックプレーンの前記頂面に前記取り付けることは、前記セグメント化されたモノリシック発光アレイの複数の発光セグメントの各々に、又は前記セグメント化されたモノリシック発光アレイの前記複数の発光セグメントの各サブセットに、個々のドライバを電気的に結合することを有する、請求項１２に記載の方法。
  14. 前記電気的に結合することは、前記シリコンバックプレーン上の銅ピラーバンプのアレイを、前記セグメント化されたモノリシック発光アレイの前記底面に銅ピラーバンプ取り付けすることを有する、請求項１３に記載の方法。
  15. 前記混成ダイの前記底面を前記金属インレーの前記頂面に前記取り付けることは、
    前記金属インレーの前記頂面上に熱伝導性材料の層をディスペンスし、
    前記熱伝導性材料の前記層に前記混成ダイをダイ取り付けする、
    ことを有する、請求項９に記載の方法。
  16. 前記パッケージング基板の前記頂面上に、前記複数の導電コネクタと前記複数のビアとの間に電気的に結合される少なくとも１つのメタライゼーション層を形成する、ことを更に有する請求項９に記載の方法。
  17. パッケージング基板上にマウントされた混成ダイを有する発光パッケージを取得し、前記パッケージング基板は、埋め込まれた第１の金属インレーと、前記パッケージング基板内の複数のビアと、前記パッケージング基板の底面上の、各々が前記複数のビアのうちのそれぞれの１つに電気的に結合された複数のコンタクトとを有し、
    埋め込まれた第２の金属インレーを有する制御ボードを取得し、
    前記埋め込まれた第１の金属インレーを前記埋め込まれた第２の金属インレーに隣接させて、前記発光パッケージを前記制御ボードの頂面にマウントし、
    前記パッケージング基板の前記頂面上の前記複数の導電コンタクトを前記制御ボードの頂面にワイヤボンディングする、
    ことを有する方法。
  18. 前記発光パッケージを前記制御ボードの前記頂面に前記マウントすることは、前記第１の埋め込まれた金属インレーを前記第２の埋め込まれた金属インレーにはんだ付けすることを有する、請求項１７に記載の方法。
  19. 前記発光パッケージを前記制御ボードの前記頂面に前記マウントすることは更に、前記パッケージング基板の前記底面上の前記複数のコンタクトを前記制御ボードの頂面上の複数の対応するコンタクトにはんだ付けすることを有する、請求項１７に記載の方法。
  20. 前記制御ボードの底面をヒートシンクの頂面に取り付ける、ことを更に有する請求項１７に記載の方法。
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