JP5038147B2 - 発光体、及び前記発光体を製造する方法 - Google Patents
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Description
本発明は、基板と、前記基板の一方の表面に設けられている構造化されている伝導層と、前記構造化されている伝導層に接続されている少なくとも１つの光源とを有する発光体に関する。本発明は、更に、前記発光体を製造する方法にも関する。
発光ダイオード（ＬＥＤ）に基づく発光体、特に、マルチチップＬＥＤモジュールが、現在、開発されている。しかしながら、ＬＥＤに関する問題は、前記のようなＬＥＤチップから発せられる光が、無指向性かつ不均一であり、前記のようなＬＥＤモジュールの光効率に対して負に影響することである。
この問題は、例えば、米国特許出願第2004/008039号において取り組まれており、この文献は、ＬＥＤのような、光源を有する発光体であって、基板上に実装されていると共に、前記光源を覆っているレンズを有する発光体を開示している。前記基板は、伝導性及び反射性の材料のパッドを有しており、前記パッドは、前記光源に電気的に接続されている。前記のような反射性のパッドは、前記ＬＥＤによって発せられた光を、上向きに、かつ、前記レンズの外に、前記基板の全体的な平面内に反射する働きをし、これにより、前記発光体の光効率が改善される。
しかしながら、米国特許出願第2004/008039号において提案されている解決策が前記光効率をいくらか改善している場合でさえも、前記ＬＥＤからの光は、例えば、まだ、前記基板と、前記パッド間の境界とによって吸収されている。従って、改善された光効率を有するＬＥＤベースの発光体に対する必要性が存在する。
本発明の目的は、改善された光効率を有する発光体を提供することにある。
この目的、及び以下の記載から明らかになる他の目的は、添付請求項による発光体と、対応する製造方法にとよって達成される。
本発明の第１の見地によれば、基板と、前記基板の一方の面に設けられている構造化されている伝導層と、前記構造化されている伝導層に接続されている少なくとも１つの光源と、前記構造化されている伝導層の上部に設けられている構造化されていない（unstructured）反射層とを有する発光体であって、前記構造化されていない反射層は、前記少なくとも１つの光源の少なくとも周囲に本質的に連続的な拡張部（extension）を有している発光体が、提供される。
前記伝導層は、複数の別個の伝導トラックに構造化されている一方で、前記反射層は、構造化されておらず、即ち、小さい別個の部分に分割されていない。更に、「構造化されていない」なる語は、前記反射層が反射に良好に適している表面の構成を有することを意味しており、即ち（構造化されている層にあるような）光の吸収を生じる不規則性は存在しない（そうでない場合、前記吸収が、前記反射の効率に負の影響を与える）。従って、本発明は、前記構造化されている伝導層の上方に、構造化されていない反射層を設けることによって、前記基板から離れている（複数の）前記光源によって生成される光を反射する優れた反射特性を有する広い領域が得られ、前記発光体の光効率を向上させることの理解に基づくものである。
前記反射層が構造化されていない場合でさえも、該反射層は、勿論、１つ以上の光源を収容するコンタクトホールを有することができることに留意されたい。
この実施例による本発明によって提供される利点は、前記基板から離れている（複数の）前記光源によって生成される光を反射するための最大反射面積が得られ、該最大反射面積は、前記発光体の光効率を最大化するのに役立つことにある。
本発明の一実施例において、前記構造化されていない反射層は、本質的に前記基板の表面全体を覆う。原則的に、前記反射層は、（複数の）前記光源の電気コネクタが前記伝導層と電気的接触を成している場所を除いて、前記基板全体を覆うことができる。
前記構造化されていない反射層は、如何なる適切な反射材料からできていても良い。更に、前記構造化されていない反射層は、伝導性のもの又は非伝導性のものであっても良い。前者の場合、前記のような層は、好ましくは、これらの全てが優れた反射特性を呈するＡｇ、Ａｌ、Ｎｉ及びＣｒのうちの１つを有している。後者の場合、ガラス層が、使用されることができる。
更に、伝導性の構造化されていない反射層が使用される場合、前記発光体は、好ましくは、付加的に、前記構造化されていない反射層と前記構造化されている伝導層との間に設けられた絶縁層を有する。前記のような中間の絶縁層により、前記構造化されていない反射層と前記構造化されている伝導層との間の短絡に関する如何なるリスクも、取り除かれることができる。前記絶縁層は、好ましくは、（複数の）前記光源と前記構造化されている伝導層との間の接続を可能にするコンタクトホールを有する。
本発明の一実施例において、前記光源は、フリップチップ実装されている。代替的には、前記光源は、例えば、ワイヤ・ボンディングされることもできる。好ましくは、前記光源は、ＬＥＤチップである。従って、本発明による発光体は、単一の基板上に実装されている複数のフリップチップＬＥＤ及び／又はワイヤ・ボンディングされているＬＥＤ（即ちマルチチップＬＥＤモジュール／発光体）を有することができる。
本発明の他の見地によれば、基板を準備するステップと、前記基板の一方の表面上に構造化されている伝導層を設けるステップと、前記構造化されている伝導層に関連して少なくとも１つの光源を位置させるステップと、前記構造化されている伝導層の上部に、構造化されていない反射層を設けるステップと有する、発光体の製造のための方法であって、前記構造化されていない反射層は、少なくとも１つの光源の少なくとも周囲に本質的に連続的な拡張部を有している方法が提供される。この方法は、本発明の上述で議論された見地によって得られるものと類似する利点を提供する。更に、この第２の見地による方法におけるステップの順序は、上述で開示された順序に限定されるものではないことに留意されたい。例えば、前記構造化されていない反射層は、（複数の）前記光源の実装の前に、設けられることもできる。
本発明のこれら及び他の見地は、現在好適である実施例を示している添付図面を参照して、以下で更に詳細に記載される。
図１は、本発明の実施例による発光体１０を示している。発光体１０は、例えば、基板１２（例えば、シリコン基板）と、基板１２の上側に設けられている誘電層１４と、誘電層１４上に設けられている構造化されている伝導層１６とを有する。構造化されている伝導層１６は、基板の表面の一部を覆っており、コンタクトパッド１９を有するＬＥＤチップ１８が実装される伝導トラックを構成している。従って、構造化されている伝導層１６によって、ＬＥＤチップ１８が、何らかの外部の電気回路に電気的に接続されることができる。図１におけるＬＥＤチップ１８は、フリップチップ実装されており、伝導層１６は、好ましくは、Ｃｕを有する。
ＬＥＤチップ１８を有する基板１２は、例えば、光学レンズ又はコリメータのような、光学素子（図示略）によって覆われているのが好ましい。更に、前記基板１２の下側は、熱放散を可能にするためのヒートシンク（図示略）に半田付けされているのが好ましい。
本発明によれば、基板１２と伝導層１６とを覆っている絶縁層２０が、更に設けられる。絶縁層２０は、例えば、有機ＰＩ又はＢＣＢ層であっても良い。前記絶縁層は、ＬＥＤチップ１８と構造化されている伝導層１６のトラックとの間の接続を可能にするコンタクトホール２２を備えている。
更に、絶縁層２０の上部に、別個の構造化されていない反射層２４が設けられる。反射層２４は、好ましくは、Ａｌ又はＡｇを有しており、Ａｌ及びＡｇのいずれも、優れた反射特性を呈するものである。層２４は、ＬＥＤ１８を囲んでいる基板の領域を覆っているが、伝導層１６の拡張部に限定されるものではない。好ましくは、本質的に、前記基板の如何なるＬＥＤにも占有されていない領域全体が、最大の可能な反射面積が得られるように、構造化されていない反射層２４によって覆われているのが好ましい。
発光体１０の動作の際、反射層２４は、ＬＥＤ１８によって生成された光を、前記基板から離れて、かつ、前記基板及び前記のようなチップを覆っている何らかのレンズの外側に、反射する役割をする。反射層２４の構造化されていない性質のために、構造化されている伝導層１６又は基板１２のような、不規則性による光の如何なる吸収も、防止される。このことは、発光体１０の光効率が改善されることを生じる。絶縁層２０のために、別個の反射層２４と、伝導層１６との間に短絡は生じない。
前記ＬＥＤの下側で部分的に、構造化されていない反射層を有する、即ち、前記反射層は、前記ＬＥＤのコンタクトパッドにおいてのみ、エッチングされて取り除かれることも可能であることに留意されたい。
図２は、本発明の他の実施例による発光体１０を示している。図２における発光体１０は、チップ１８の代わりに、ボンディング・ワイヤ２８を介した自身の上部の接触を有しているＬＥＤチップ２６が設けられていることを除いて、図１と関連して上述された前記発光体に類似している。図２から分かるように、この実施例において、反射層２４は、ＬＥＤ２６及びボンディング・ワイヤ２８を囲んでいる領域を覆っている。しかしながら、ＬＥＤ２６と、ボンディング・ワイヤ２８が伝導トラック１６に接続している場所との間に延在する反射層を有することも可能である。従って、この場合、前記構造化されていない反射層は、前記ＬＥＤの（複数の）電気コネクタが、ちょうど上述したように、下にある伝導トラックに接続しなければならない場所のみをエッチングされて取り除かれる。ワイヤ・ボンディングを除いて、図２の実施例は、図１と関連して前に議論されている実施例と類似して機能し、類似する利点を提供する。
（簡単さのために）１つのＬＥＤチップのみが、図１、２の各々に示されているが、本発明による発光体は、例えば、複数のフリップチップ実装されているＬＥＤ、複数のワイヤ・ボンディングされているＬＥＤ、又はフリップチップ実装されているＬＥＤとワイヤ・ボンディングされているＬＥＤとの何らかの組み合わせのような、１つの基板上に配されている複数のＬＥＤチップを有することもできることが想像されることに、留意されたい。
本発明による発光体を製造する方法が、以下に、図３ａ−３ｆと関連して記述される。
まず（図３ａ）、例えば、シリコン（Ｓｉ）から作られている基板１２が設けられる。
次いで（図３ｂ）、基板１２の上側に誘電層１４が設けられる。
次いで（図３ｃ）、構造化されている伝導層１６が、誘電層１４上に堆積される。前記のような層１６は、好ましくはＣｕを含んでおり、当該発光体の伝導トラックを構成する。しかしながら、何らかの他の互換性のある（compatible）低い抵抗の金属のトラックが、代替的に使用されることもできることに留意されたい。
次いで（図３ｄ）、絶縁層２０が設けられ、該絶縁層２０は、基板１２の誘電層１４と、構造化されている伝導層１６とを覆う。更に、コンタクトホール２２はが、実装されるべき（複数の）ＬＥＤチップと伝導層１６の前記のようなトラックとの間の接続を可能にするように、絶縁層２０内に設けられる。コンタクトホール２２の大きさ及び形は、前記実装されるべきＬＥＤチップの特性に依存する。
次いで（図３ｅ）、反射層２４が、絶縁層２０上に堆積される。反射層２４は、好ましくは、Ａｌ又はＡｇを有している。反射層２４の一部は、１つ以上のＬＥＤチップを収容するために、エッチングされて取り除かれる。
最後に（図３ｆ）、ＬＥＤチップ（この場合、フリップチップ１８）が、該ＬＥＤチップが伝導トラック１６と接続している状態であるように実装される。
まず（図３ａ）、例えば、シリコン（Ｓｉ）から作られている基板１２が設けられる。
次いで（図３ｂ）、基板１２の上側に誘電層１４が設けられる。
次いで（図３ｃ）、構造化されている伝導層１６が、誘電層１４上に堆積される。前記のような層１６は、好ましくはＣｕを含んでおり、当該発光体の伝導トラックを構成する。しかしながら、何らかの他の互換性のある（compatible）低い抵抗の金属のトラックが、代替的に使用されることもできることに留意されたい。
次いで（図３ｄ）、絶縁層２０が設けられ、該絶縁層２０は、基板１２の誘電層１４と、構造化されている伝導層１６とを覆う。更に、コンタクトホール２２はが、実装されるべき（複数の）ＬＥＤチップと伝導層１６の前記のようなトラックとの間の接続を可能にするように、絶縁層２０内に設けられる。コンタクトホール２２の大きさ及び形は、前記実装されるべきＬＥＤチップの特性に依存する。
次いで（図３ｅ）、反射層２４が、絶縁層２０上に堆積される。反射層２４は、好ましくは、Ａｌ又はＡｇを有している。反射層２４の一部は、１つ以上のＬＥＤチップを収容するために、エッチングされて取り除かれる。
最後に（図３ｆ）、ＬＥＤチップ（この場合、フリップチップ１８）が、該ＬＥＤチップが伝導トラック１６と接続している状態であるように実装される。
上述のように、発光体の動作の際、ＬＥＤ１８を包囲している構造化されていない反射層２４は、基板１２から離れて、前記のようなＬＥＤによって生成される光を反射する働きをし、これにより、前記発光体の光効率が改善される。
本発明は、上述の実施例に限定されるものではない。当業者であれば、変形及び変更が、添付請求項に記載されている本発明の範囲から逸脱することなしになされることができることを認識するであろう。
Claims (6)
- − 基板と、
− 前記基板の一方の面に設けられている複数の別個の伝導トラックに構造化されている伝導層と、
− 前記基板及び伝導層を覆う絶縁層と、
− 前記構造化されている伝導層に接続されている少なくとも１つの光源と、
を有する発光体であって、
前記絶縁層上に設けられた構造化されていない反射層を更に有し、前記反射層は、前記光源又は前記光源に関連する伝導体によって占有されていない前記基板の全表面を覆っていると共に、前記少なくとも１つの光源の少なくとも周囲に本質的に連続的な拡張部を有していることを特徴とする、発光体。 - 前記絶縁層は、前記光源と前記伝導層との間の接続を可能にするコンタクトホールを有する、請求項１に記載の発光体。
- 前記光源は、フリップチップ光源及びワイヤ・ボンディングされた光源の一方である、請求項１又は２に記載の発光体。
- 前記光源は発光ダイオードである、請求項１ないし３の何れか一項に記載の発光体。
- − 基板を設けるステップと、
− 前記基板の一方の面に複数の別個の伝導トラックに構造化されている伝導層を設けるステップと、
− 前記基板及び伝導層を覆う絶縁層を設けるステップと、
− 前記伝導層と接続している少なくとも１つの光源を位置させるステップと、
を有する発光体を製造する方法であって、
− 前記絶縁層上に構造化されていない反射層を設けるステップであって、前記反射層は、前記光源又は前記光源に関連する伝導体によって占有されていない前記基板の全表面を覆っていると共に、前記少なくとも１つの光源の少なくとも周囲に本質的に連続的な拡張部を有している、ステップ、
を更に有することを特徴とする方法。 - 前記光源と前記伝導層との間の接続を可能にするコンタクトホールを前記絶縁層内に設けるステップを更に有する、請求項５に記載の方法。
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