JP5636251B2

JP5636251B2 - 発光装置およびその製造方法

Info

Publication number: JP5636251B2
Application number: JP2010230330A
Authority: JP
Inventors: 玉▲剛▼ 周; 照明 ▲曽▼; 燃▲興▼ ▲らい▼; 志▲栄▼ 姜; 朝▲軍▼ ▲許▼; 瑞珍王; 国▲偉▼ 肖
Original assignee: 晶科▲電▼子（▲広▼州）有限公司
Priority date: 2010-05-24
Filing date: 2010-10-13
Publication date: 2014-12-03
Anticipated expiration: 2030-10-13
Also published as: EP2390918A3; JP2011249755A; EP2390918A2; WO2011147063A1; CN101886759A; CN101886759B; US20110285284A1

Description

本発明は、発光装置の構造およびその製造方法に関し、詳しくは交流電流を直接使用することを可能にする発光装置およびその製造方法に関するものである。

発光ダイオード（ＬＥＤ）の光源は、効率が高いこと、寿命が長いこと、Ｈｇなどの有害物質を含有しないことなどの長所を有する。ＬＥＤ技術の迅速な発展に伴い、ＬＥＤの明度および寿命などの特性が大いに向上し、ＬＥＤの応用範囲がより広くなった。街灯などの室外照明からインテリア用照明までＬＥＤを光源として使用することが多くなっている。

従来の照明用電源は交流電流を採用している。交流電流は一つの周期に電流の方向が逆となる半周期が二つある。ＬＥＤに給電するには直流電流が必要であるため、交流電源を使用してＬＥＤに直流電流を供給することは、下記の方式によって実施されることが一般的である。

米国特許公開ＵＳ２０１０００６０１８１号公報に記載の交流発光ダイオード（ＡＣＬＥＤ）は外部に配置された集積回路装置を備え、集積回路装置が交流電流を直流電流に変換させる変換器および整流器を有することによってＬＥＤに直流電源を供給する。

中国特許公告ＣＮ２０１０４３７２０号公報に記載のＬＥＤランプは、抵抗、コンデンサー、ダイオードなどの多種の電子ユニットでＡＣ−ＤＣ変換回路および保護回路を構成し、交流電源とＬＥＤとの間に直列に繋ぐことによって直接ＬＥＤを交流電源に繋いで使用する。

上述した二つの技術手段は、ＬＥＤと外部に配置されるＡＣ／ＤＣ変換器または電子ユニットから構成される機能回路とを合わせて使用することが必要である。しかしながら、外部に配置される装置はＬＥＤ光源の一部分の空間を取るため、ＬＥＤの装着および使用上の柔軟性に影響を与える。

そのほかにも、異なる接続方式によって複数のＬＥＤを配置し、交流電源を使用することが可能である。例えば中国特許公開ＣＮ１０１５８６７９１号公報に記載のＬＥＤランプは、電極の向きを反対に配置した二組のＬＥＤを並列に配列し、交流電源に接続することで、単一電流方向の半周期ごとに一組のＬＥＤランプが発光する。また、この技術に基づいて、例えばＬＥＤユニットをワイヤを用いて配置することによって単一ＬＥＤユニットを複数の発光区域に分割し、それぞれの発光区域を直列または並列に繋ぐことで、単一電流方向の半周期ごとに一部分の発光区域のみが発光する。この場合、一部分のＬＥＤまたはＬＥＤユニットの発光区域が半周期間点灯しないため、すべてのＬＥＤまたはＬＥＤユニットの発光区域を充分に利用することができないだけでなく、ＬＥＤの発光区域の利用効率に影響を与える。

米国特許公開第２０１０００６０１８１号公報中国特許公告第２０１０４３７２０号公報中国特許公開第１０１５８６７９１号公報

本発明の主な目的は、従来の技術の欠点および不備な点を克服するため、交流電源を直接使用し、高発光率を実現させることを可能にする発光装置を提供することにある。

本発明のもう一つ目的は、交流電源を直接使用し、高発光率を実現させることを可能にする発光装置の製造方法を提供することである。

上述の目的を達成するために、交流電流を使用する発光装置は、少なくとも一つのＬＥＤユニット、基板および交流駆動回路ユニットを備える。交流駆動回路ユニットは、基板上に形成された整流回路を有する。ＬＥＤユニットの電極は、基板上の交流駆動回路ユニットが形成されている面に接するように装着され、整流回路に電気的に接続される。交流駆動回路ユニットは交流電流を直流電流に変換させた後、ＬＥＤユニットに供給する。

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、第一金属層とを有する。絶縁層は基板の表面を覆い、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する。第一金属層は絶縁層の表面に生成され、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基板上の第一電源接続端に接続される。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基板上の第二電源接続端に接続される。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。ＬＥＤユニットはＰ極がＮ型接続端に電気的に接続され、Ｎ極がＰ型接続端に電気的に接続される。

Ｐ型接続端および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する。二つの電源接続端は表面にボンディングパッドを有する。

金属ボンディングパッドは表面にはんだボールを有する。ＬＥＤユニットははんだボールによって基板に電気的に接続される。

発光装置は、ＬＥＤユニットを備える。ＬＥＤユニットは複数の独立発光区を有する。発光区はＰ極およびＮ極を有し、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る。ＬＥＤユニットは、一端の発光区のＰ極が基板のＮ型接続端に電気的に接続され、他端の発光区のＮ極が基板のＰ型接続端に電気的に接続される。

発光装置は、ＬＥＤユニットを備える。ＬＥＤユニットは複数の独立発光区を有する。発光区はＰ極およびＮ極を有し、基板上の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る。ＬＥＤユニットは、一端の発光区のＰ極が基板のＮ型接続端に電気的に接続され、他端の発光区のＮ極が基板のＰ型接続端に電気的に接続される。

発光装置は、複数の独立のＬＥＤユニットを備える。ＬＥＤユニットはＰ極およびＮ極を有し、基板上の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る。一端のＬＥＤユニットのＰ極は基板のＮ型接続端に電気的に接続され、他端のＬＥＤユニットのＮ極は基板のＰ型接続端に電気的に接続される。

発光装置は、さらにフィルタ回路を備える。フィルタ回路は交流駆動回路ユニットの基板に形成され、かつ整流回路と交流電源との間に直列に接続される。

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。

抵抗は、基板上の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。

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る。コンデンサーは第一導電層が絶縁層上に生成され、かつ第一金属層に電気的に接続され、第二導電層が第三金属層によって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。

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。

交流電流を使用する発光装置の製造方法は以下のステップを含む。
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。

第２ステップは次のステップを含む。
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。

第３ステップにおいて、ＬＥＤユニットのＰ極はＮ型接続端に電気的に接続され、ＬＥＤユニットのＮ極はＰ型接続端に電気的に接続される。

第２ステップは、さらに次のステップを含む。
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３ステップにおいて、ＬＥＤユニットのＰ極およびＮ極は、Ｎ型接続端およびＰ型接続端に対応するはんだボールに電気的に接続される。
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。

第１ステップは、さらにＬＥＤユニット上に複数の絶縁された発光区を配置するステップを含む。発光区はＰ極およびＮ極を有する。

第１ステップは、さらに発光区に第二金属層を生成し、第二金属層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ステップを含む。

従来の技術に対し、本発明は集積回路装置または電子部品を配置する必要がなく、直接ＬＥＤユニットを交流電流に接続して使用することが可能であるため、装着空間を省き、使用上の柔軟性を高めることが可能となるだけでなく、発光区域の使用効率を向上させることが可能となる。

従来の技術に対し、本発明による発光装置の製造方法は交流駆動回路ユニットにＬＥＤユニットを逆さに配置するため、集積回路装置または電子部品を製品に配置する必要がないだけでなく、装着空間を省き、使用上の柔軟性を高めることが可能である。

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。本発明の第１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。本発明の第１実施形態による交流電源を使用する発光装置を示す断面図である。図３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。本発明の第２実施形態による交流電源を使用する発光装置を示す断面図である。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。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。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を示す断面図である。図８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。

以下、本発明による交流電源を使用する発光装置および製造方法を図面に基づいて説明する。
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。

（第１実施形態）
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。

続いて図３および図４に基づいて説明を進める。図３は本発明の第１実施形態による交流電源を直接使用することを可能にする発光装置を示す断面図である。図４は図３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。

ＬＥＤユニット１は二つの発光区１０１ａ、１０１ｂに分割される。発光区１０１はＰ極およびＮ極を有する。発光区１０１のＮ極および発光区１０１ｂのＰ極は隣り合い、その間が第二金属層１０２によって電気的に接続される。

交流駆動回路ユニット５は、整流回路３を基板２上に形成することによって構成される。具体的に言えば、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を配置し、基板２の表面に絶縁層２０２を被せ、それぞれのダイオードのＰ極およびＮ極に対応する絶縁層２０２の部位に接触孔ｅを形成し、絶縁層２０２の表面に第一金属層２０３を形成し、接触孔ｅによって第一金属層２０３とそれぞれのダイオードのＰ極およびＮ極とを電気的に接続する。そのうち第一ダイオード３０１および第二ダイオード３０２はＰ−Ｎ型ダイオードであり、そのＮ極は電気的に接続され、Ｎ型接続端を構成する。第三ダイオード３０３および第四ダイオード３０４はＮ−Ｐ型ダイオードであり、そのＰ極は電気的に接続され、Ｐ型接続端を構成する。第一ダイオード３０１のＰ極および第四ダイオード３０４のＮ極は、第一金属層２０３によって第一電源接続端２０８に接続される。第二ダイオード３０２のＰ極および第三ダイオード３０３のＮ極は、第一金属層２０３によって第二電源接続端２０９に接続される。Ｐ型接続端およびＮ型接続端はそれぞれ表面に金属ボンディングパッド２０４を有する。二つの電源接続端は外部にボンディングパッド２０６を有する。金属ボンディングパッド２０４は表面にはんだボール２０５を有する。

ＬＥＤユニット１は、電極を基板２側に向けて交流駆動回路ユニット５上に装着される。ＬＥＤユニット１の第一発光区のＰ極は基板２のＮ型接続端に対応するはんだボール２０５に接続され、ＬＥＤユニット１の第二発光区のＮ極は基板２のＰ型接続端に対応するはんだボール２０５に接続される。

第１実施形態による交流電源を使用する発光装置の製作方法は次の通りである。
（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。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。

（２）基板２上に整流回路３を形成することによって交流駆動回路ユニット５を構成する。具体的なステップは次の通りである。
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。

（３）交流駆動回路ユニット５の基板２上のはんだボール２０５にＬＥＤユニット１を逆さに装着して接続する。逆さに装着して接続する際、加圧加熱を行い、続いて超音波によって固定および／または結合を行う方式を採用することが可能である。

（第２実施形態）
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。

第２実施形態による発光装置の構造は第１実施形態の構造とほぼ同じであり、そのうちの整流回路３は同様に基板２上に形成される。第１実施形態との違いは次の通りである。発光ダイオードユニット１上の発光区１０１のＰ極およびＮ極は溶接方法によって基板２上のはんだボール２０５に逆さに装着され、接続される。つまり隣り合う二つの発光区１０１の隣り合うＮ極およびＰ極は基板２の表面上のそれらに対応する部位に位置するはんだボール２０５に接続され、基板２上の第一金属層２０３によって直列接続を実現させる。

第２実施形態による発光装置の製作方法は次の通りである。
（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。

（２）基板２上に整流回路３を形成することによって交流駆動回路ユニット５を構成する。具体的なステップは次の通りである。
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：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。

（３）基板２上のはんだボール２０５にＬＥＤユニット１を逆さに装着して接続する。逆さに装着して接続する際、リフローはんだ付けを主とする固定・結合方式を採用することが可能である。

（第３実施形態）
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。

続いて図８および図９に基づいて説明を進める。図８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を示す断面図である。図９は、図８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。

ＬＥＤユニット１０３は発光区を有する。発光区はＰ極およびＮ極を有する。

整流回路３およびフィルタ回路４は、基板２上に形成され、交流駆動回路ユニット６を構成する。フィルタ４は整流回路３と電源接続端との間に配置される。整流回路３の集積回路の配線は第２実施形態の配線構造と同じである。フィルタ回路４の抵抗４０１は基板２上の絶縁層２０２の表面に配置され、かつ設定された抵抗値に基づいてつづら折り形状に配置され、長さを増加させることによって抵抗４０１の抵抗値を増大させることが可能である。抵抗４０１は多結晶シリコンから構成される。コンデンサー４０２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る。コンデンサー４０２の第一導電層は絶縁層２０２上に生成され、かつ第一金属層２０３に電気的に接続される。コンデンサー４０２の第二導電層は第三金属層２０７によって第一金属層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。

複数のＬＥＤユニット１０３は、電極を基板２側に向けて溶接によって交流駆動回路ユニット６の基板２上に装着され、接続される。ＬＥＤユニット１０３のＰ極およびＮ極は基板２上のそれらに対応する部位に位置するはんだボール２０５に接続され、図７に示した発光装置の回路を構成する。

第３実施形態による発光装置の製作方法は次の通りである。
（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。

（２）基板２に整流回路３を形成する。具体的なステップは次の通りである。
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。

（３）基板２にフィルタ回路４を形成する。具体的なステップは次の通りである。
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。

（４）基板２上のはんだボール２０５にＬＥＤユニット１０３の電極を基板２側に向けて装着して接続する。逆さに装着して接続する際、加圧加熱を行い、続いて超音波によって固定・結合を行う方式を採用することが可能である。

第３実施形態において、フィルタ回路４の製作はＳ４とＳ５との間に実施することが可能である。続いて整流回路３およびフィルタ回路４を基板２上に形成した後、金属ボンディングパッド２０４、ボンディングパッド２０６およびはんだボール２０５を配置する。

それぞれの実施形態は、互いにユニットの製作および形成方法を交換し、使用することが可能である。本発明において、整流回路はダイオードの直列接続および並列接続することによって構成されるブリッジ式整流回路に限らず、別の構造を呈する整流回路を使用することが可能である。交流駆動回路ユニットは別の形の回路または部品から構成され、ＡＣ−ＤＣ変換機能をより安定させることが可能である。ＬＥＤユニット全体またはＬＥＤユニットのうち一つの発光区は直列接続を採用することが可能なだけでなく、並列接続を採用するか、直列接続および並列接続を同時に採用することが可能である。

従来の技術に対し、本発明は、基板に整流回路を形成することによって交流駆動回路ユニットを構成し、そののち交流駆動回路ユニットにＬＥＤユニットを逆さに装着することで、集積回路ユニットまたは電子部品を配置する必要がなく、直接発光装置を交流電源に接続して使用することが可能なだけでなく、装着空間を省き、使用上の柔軟性を高めることが可能である。本発明は、基板にＬＥＤユニットの電極を向けて装着し、接続する際、ワイヤボンディングまたは回路板接続などの方式を使用する必要がないため、信頼性を向上させることが可能である。また、単一ＬＥＤユニット上の異なる発光区域または複数のＬＥＤユニットが交流電源に直接接続されるため、あらゆるＬＥＤユニットまたは発光区域が適切な電圧範囲内で交流電源の二つの電流方向において、発光するため、ＬＥＤのあらゆる発光区を充分に利用し、発光区域の使用効率を向上させることが可能である。

以上、本発明は、上記実施形態になんら限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施可能である。

１・・・ＬＥＤユニット、
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

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ブリッジ式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、前記ブリッジ式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し、
前記ブリッジ式整流回路は、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１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２に記載の発光装置。
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１に記載の発光装置。
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、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１に記載の発光装置。
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１に記載の発光装置。
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、かつ前記ブリッジ式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６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７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８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９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８から請求項１０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、
を含み、
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、
前記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１３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、
前記絶縁層の表面に抵抗を配置するステップと、
前記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１３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１３から請求項１５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１６に記載の発光装置の製造方法。