JP7472392B2 - 金属インレーおよび頂面コンタクトを備える発光デバイス - Google Patents

金属インレーおよび頂面コンタクトを備える発光デバイス Download PDF

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Description

精密制御照明用途は、小さな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および製造を必要とすることがある。そのようなシステムのより小さなサイズは、従来的でないコンポーネント(構成要素)および製造プロセスを必要とすることがある。
発光デバイスが、本明細書に記載される。デバイスは、頂面と、底面とを有する、ハイブリダイズされたデバイス(hybridized device)と、パッケージ基板(packaging substrate)とを含み、パッケージ基板は、パッケージ基板の頂面にある開口内に金属インレー(metal inlay)を含む。金属インレーは、ハイブリダイズされたデバイスの底面に熱的に結合される。デバイスは、パッケージ基板の頂面にある導電性コンタクトと、ハイブリダイズされたデバイスの頂面とパッケージ基板の頂面との間に電気的に結合される導電性コネクタとを含む。
添付の図面と共に例示として与えられる以下の記述からより詳細な理解を得ることができる。
例示的なLEDアレイの頂面図である。
例示的なハイブリダイズされたデバイスの断面図である。
図2Aの例示的なハイブリダイズされたデバイスを組み込んだ例示的なLED照明システムの断面図である。
図2BのLED照明システムを組み込んだ例示的なアプリケーションシステムの断面図である。
図2BのLED照明システムを組み込んだ別の例示的なアプリケーションシステムの断面図である
図2Bの例示的なLED照明システムの頂面図である。
図43Aおよび図3Bの例示的な適用システムの頂面図である。
図2BのLED照明システムを組み込むことがある例示的な車両ヘッドランプシステムの図である。
別の例示的な車両ヘッドランプシステムの図である。
図2BのLED照明システムのようなLED照明システムの例示的な製造方法のフロー図である。
異なる光照明システムおよび/または発光ダイオード(LED)実装の例が、添付の図面を参照して以下により完全に記載される。これらの例は、相互に排他的ではなく、1つの例において見出される構成は、追加の実装を達成するために、1つ以上の他の例において見出される構成と組み合わされることがある。従って、添付の図面に示される例は、例示目的のためにのみ提供されており、それらは、本開示を如何様にも限定することを意図しないことが理解されるであろう。同様の参照番号は、全体を通じて同様の要素を指す。
様々な要素を記述するために、第1、第2、第3などの用語が、本明細書において使用されることがあるが、これらの要素は、これらの用語によって限定されるべきではないことが理解されるであろう。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ることがある。本発明の範囲から逸脱することなく、例えば、第1の要素が第2の要素と称されることがあり、第2の要素が第1の要素と称されることがある。本明細書において使用されるとき、「および/または」という用語は、関連付けられる列挙されるアイテム(品目)の1つ以上のアイテムのありとあらゆる組み合わせを含むことがある。
層(layer)、領域(region)または基板(substrate)のような要素が、別の素子の「上(on)」にある或いは「上(onto)」に延在していると称されるとき、それは、直接、他の素子の上にあるか或いは他の要素の上に直接的に延在することがあり、あるいは介在要素が存在することもあることが理解されるであろう。対照的に、ある要素が別の要素の「上に直接的に(directly on)」あるか或いは別の要素の「上に直接的に(directly onto)」延在していると称されるときには、介在要素が存在しないことがある。ある要素が別の要素に「接続される(connected)」または「結合される(coupled)」と称されるとき、それは他の要素に直接的に接続または結合されることがあり且つ/或いは1つ以上の介在要素を介して他の要素に接続または結合されることがあることも理解されるであろう。対照的に、ある要素が別の要素に「直接的に接続される(directly connected」または「直接的に結合される(directly coupled)」と称されるとき、その要素と他の要素との間に介在要素は存在しない。これらの用語は、図に描かれる任意の向きに加えて、要素の異なる向きを包含することが意図されることが理解されるであろう。
「下(below)」、「上(above)」、「上方(upper)」、「下方(lower)」、「水平(horizontal)」または「垂直(vertical)」のような相対的な用語は、図に示されるような別の要素、層または領域に対するある要素、層または領域の関係を記載するために本明細書において使用されることがある。これらの用語は、図に示される向きに加えて、デバイスの異なる向きを包含することが意図されることが理解されるであろう。
更に、LED、LEDアレイ、電気コンポーネントおよび/または電子コンポーネントが、1つ、2つまたはそれよりも多くのエレクトロニクス基板(electronics boards)上に収容されるかどうかは、設計上の制約および/または用途に依存することもある。
半導体発光デバイス(LED)または紫外線(UV)もしくは赤外線(IR)光パワー(optical power)を発するデバイスのような光パワー発光デバイスは、現在利用可能な最も効率的な光源の1つである。これらのデバイス(以下「LED」という。)は、発光ダイオード、共振キャビティ発光ダイオード、垂直キャビティレーザダイオード、エッジ発光レーザなどを含むことがある。例えば、それらのコンパクトなサイズおよびより低い電力要求の故に、LEDは、多くの異なる用途にとって魅力的な候補となることがある。例えば、それらは、カメラおよび携帯電話のような手持ち式のバッテリ動力供給デバイスのための光源(例えば、フラッシュライトおよびカメラフラッシュ)として使用されることがある。それらは、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、街路照明、ビデオ用のトーチ、一般照明(例えば、家、店舗およびスタジオ照明、劇場/ステージ照明および建築照明)、拡張現実(AR)照明、ディスプレイ用のバックライトとしての、仮想現実(VR)照明、およびIR分光のために使用されることもある。単一のLEDは、白熱光源よりも明るさが少ない光を提供することがあり、従って、多接合デバイスまたは(モノリシックLEDアレイ、マイクロLEDアレイなどのような)LEDのアレイが、より多くの明るさが望まれるか或いは必要とされる用途のために使用されることがある。
LEDは、幾つかの用途のためにアレイに配列されることがある。例えば、LEDアレイは、光分布(light distribution)の微細粒強度(fine-grained intensity)、空間的および時間的制御から恩恵を受ける用途をサポートすることがある。これは、ピクセルブロックまたは個々のピクセルから放射される光の正確な空間パターン化を含むことがあるが、それに限定されない。用途に依存して、放射される光は、スペクトル的に別個であることがあり、時間に亘って適応的であることがあり、且つ/或いは環境応答的であることがある。LEDアレイは、様々な強度、空間的または時間的パターンにおいて予めプログラムされた光分布を提供することがある。放射される光は、少なくとも部分的に受信されたセンサデータに基づくことがあり、光無線通信に使用されることがる。関連するエレクトロニクスおよび光学系は、エミッタ、エミッタブロックまたはデバイスレベルで異なることがある。
LEDアレイは、LED、VCSEL、OLEDまたは他の制御可能な発光システムの一次元、二次元または三次元アレイから形成されてよい。LEDアレイは、モノリシック基板上にエミッタアレイとして形成されてよく、基板の部分的または完全なセグメント化によって形成されてよく、写真平版的(photolithographic)、加法的(additive)または減算的処理を用いて形成されてよく、或いはピックアンドプレース(pick and place)または他の適切な機械的配置を用いてアセンブリを通じて形成されてよい。LEDアレイは、グリッドパターンにおいて均一に配置されてよく、或いは、代替的に、幾何学的構造、曲線、ランダムまたは不規則なレイアウトを画定するように位置付けられてよい。
図1は、例示的なLEDアレイ102の頂面図である。図1に示される例において、LEDアレイ102は、エミッタ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(addressable)であってよく、或いはグループ/サブセット内でアドレス指定可能であってよい。
LEDアレイ102の3×3部分の分解図も図1に示されている。3×3部分分解図に示されるように、LEDアレイ102は、各々が幅w1を有するエミッタ120を含んでよい。実施形態において、幅w1は、約100μm以下(例えば、40μm)であってよい。エミッタ120間のレーン122は、幅w2の幅であってよい。実施形態において、幅w2は、約20μm以下(例えば、5μm)であってよい。幾つかの実施形態において、幅w2は、1μm程度に小さくてよい。レーン122は、隣接するエミッタ間にエアギャップを提供してよく、或いは他の材料を含んでよい。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)であってよい。本明細書で提供される幅および距離は、例にすぎず、実際の幅および/または寸法は異なる場合があることが理解されるであろう。
対称行列(マトリクス)に配置された矩形のエミッタが図1に示されているが、任意の形状および配置のエミッタが本明細書に記載される実施形態に適用されてよいことが理解されるであろう。例えば、図1のLEDアレイ102は、200×100行列、対称行列、非対称行列などのような、任意の適用可能な配置において20,000を超えるエミッタを含んでよい。複数のセットのエミッタ、行列、および/または基板は、本明細書に記載される実施形態を実装するために任意の適用可能なフォーマットで配置されてよいことも理解されるであろう。
上述のように、LEDアレイ102のようなLEDアレイは、20,000以上のエミッタを含むことがある。そのようなアレイは、90mm以上の表面積を有することがあり、60ワット以上のような、それらに電力供給するための有意な電力を必要とすることがある。このようなLEDアレイは、マイクロLEDアレイまたは単にマイクロLEDと称されることがある。幾つか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以下のエリア基板(centimeter scale area substrates or smaller)上に一緒に位置付けられた数百、数千、または数百万ものLEDまたはエミッタを含んでよい。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よく、或いは単一のシリコンウェハまたはエミッタを形成するセグメントに部分的にまたは完全に分割されたダイであってよい。
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てよい。LEDアレイ内のエミッタの少なくとも一部は、接続された電気的トレースを通じて個々に制御されてよい。他の実施形態において、エミッタのグループまたはサブグループは、一緒に制御されてよい。幾つかの実施形態において、エミッタは、明確な非白色を有してよい。例えば、エミッタのうちの少なくとも4つは、エミッタのRGBYグループであってよい。
LEDアレイ照明器具は、選択的エミッタアクティブ化(起動)およ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ることがある光フィクスチャ(light fixtures)を含んでよい。そのような照明器具は、可動部品を使用しない単一の照明デバイスから複数の制御可能なビームパターンを送達することがある。典型的には、これは1Dまたは2Dアレイ内の個々のLEDの明るさ(brightness)を調整することによって行われる。光学系は、共有であろうと、個別であろうと、光を特定のターゲットエリアに任意的に向けることがある。幾つかの実施形態において、LED、それらの支持基板および電気的トレース、並びに関連するマイクロ光学系の高さは、5mm未満であることがある。
LEDまたはμLEDアレイを含むLEDアレイは、改良された視覚的ディスプレイのために建物またはエリアを選択的かつ適応的に照明するために或いは照明コストを低減するために使用されることがある。加えて、そのようなLEDアレイは、装飾的な動きまたはビデオ効果のためにメディアファサード(media facades)を投影するために使用されることがある。追跡センサおよび/またはカメラと共に、歩行者の周囲のエリアの選択的照明が可能なこともある。スペクトル的に異なるエミッタが、照明の色温度を調整するために並びに波長特異的な園芸照明をサポートするために使用されることがある。
街路照明は、LEDアレイの使用から大いに恩恵を受けることがある重要な用途である。単一のタイプのLEDアレイを使用して様々な街灯タイプを模倣して、選択されるエミッタの適切なアクティブ化(起動)または非アクティブ化(起動解除)によってタイプI線形街灯とタイプIV半円形街灯との間の切り替えを可能にしよてい。加えて、環境条件または使用時間に従って光ビーム強度または分布を調整することによって、街路照明コストが下げられることがある。例えば、歩行者が存在しないときには、光強度および分布面積が削減されてよい。エミッタがスペクトル的に明瞭(distinct)であるならば、光の色温度は、それぞれの昼光、薄明、または夜間条件に従って調節されてよい。
LEDアレイは、直接的なまたは投影されるディスプレイを必要とする用途をサポートするのにも良く適している。例えば、警告、緊急または情報標識(signs)は、全てLEDアレイを用いて表示されるか或いは投影されることがある。これは、例えば、色変化または閃光を放つ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ならば、テキストまたは数値情報が提示されることがある。指向性矢印または類似のインジケータが提供されることもある。
車両ヘッドランプは、多数のピクセルおよび高いデータリフレッシュ速度を必要とすることがある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、対向する運転者のグレア(glare)または眩惑(dazzling)に関連する問題を軽減するために使用されることがある。赤外線カメラをセンサとして使用することで、LEDアレイは、歩行者または対向車両の運転者を眩惑する(眩しくする)ことがあるエミッタを非アクティブ化しながら、道路を照らすのに必要なエミッタのみをアクティブ化することがある。加えて、運転者の環境意識を向上させるために、オフロード(一般道路以外の場所)の歩行者、動物または標識が選択的に照明されることがある。エミッタがスペクトル的に明瞭であるならば、光の色温度は、それぞれの昼光、薄明、または夜間条件に従って調節されてよい。幾つかのエミッタは、光無線車両対車両通信のために使用されてよい。
アレイ内の個々のLEDまたはエミッタを個別に駆動または制御するために、シリコンバックプレーンが、LEDアレイに近接近して設けられてよい。幾つかの実施形態において、シリコンバックプレーンは、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取るための回路構成、LEDアレイを介して画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け取るための回路構成、シリコンバックプレーンと外部コントローラ(例えば、車両ヘッドランプコントローラ、一般照明制御装置など)との間の通信のための回路構成、例えば、受け取った画像入力および外部ソースから受け取った通信に基づいて、アレイ内の個々のLEDまたはエミッタの動作を制御するための、パルス幅変調(PWM)信号のような信号を生成するための回路構成、および生成された信号に基づいてアレイ内のLEDまたはエミッタを個々に駆動するための多数のLEDドライバを含むことがある。実施形態において、シリコンバックプレーンは、相補型金属酸化物半導体(CMOS)バックプレーンであってよく、それは対応するLEDアレイ内のLEDまたはエミッタと同じ数のドライバを含んでよい。幾つか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)であってよい。幾つかの実施形態において、1つのドライバが、幾つかの数のLEDまたはエミッタの各グループのために提供されてよく、制御は、個別ではなく、LEDまたはエミッタのグループであってよい。各ドライバは、対応するLEDもしくはエミッタまたはLEDもしくはエミッタのグループに個別に電気的に結合されてよい。シリコンバックプレーンは、特定の回路構成に関して上述されているが、当業者は、本明細書に記載されるようなLEDアレイを駆動するために使用されるシリコンバックプレーンが、本明細書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くの、より少ないまたは異なるコンポーネントを含む場合があることを理解するであろう。
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は、LEDアレイ内の個々のLEDもしくはエミッタまたはLEDもしくはエミッタのグループに電気的に結合されることがある。よって、LEDアレイは、シリコンバックプレーンに近接近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またはコネクタのアレイ内の銅ピラーバンプまたは他のコネクタをシリコンバックプレーンの対向する表面上の対応するコネクタに個々に結合することによって達成されることがある。上述のようなシリコンバックプレーンは、動作中に、特にLEDアレイへの近接近の故に、非常に高温になることがある。従って、熱放散(heat dissipation)は、そのようなデバイスにとって困難であり得る。幾つかの解決策が半導体デバイスのための熱放散について知られているが、そのような解決策は、しばしば、デバイスの頂部を通じて熱を放散する構造を含む。しかしながら、LEDアレイからの発光の故に、デバイスの頂部を通じる熱放散は、実用的ではないか或いは可能でないことがある。本明細書に記載される実施形態は、デバイスの底面を通じる効果的かつ効率的な熱放散を可能にすることがある構造を提供する。
加えて、LEDアレイ102のようなLEDアレイ、および関連するシリコンバックプレーンは、シリコンバックプレーンに近接近して回路基板上に配置されるべき抵抗、コンデンサ、および結晶のような多くの受動素子を必要とすることがある。デバイスの底面を通じて熱放散を提供することに加えて、本明細書に記載される実施形態は、回路基板の頂面上の並びにバックプレーンおよびLEDアレイに近接近した多数(例えば、27個以上)の受動コンポーネントの配置を可能にするLEDパッケージを提供することがある。更に、本明細書に記載される実施形態は、1つ以上の受動素子を収容することがあり、シリコンバックプレーンおよびLEDアレイによって生成される熱の放散を可能にすることがある、低プロファイルLEDアレイパッケージを提供することがある。
図2Aは、例示的なハイブリダイズされたデバイス200(hybridized device)の断面図である。図2Aに示される例において、ハイブリダイズされたデバイス200は、シリコンバックプレーン204を含む。μLEDのような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に取り付けられてよい。記述の単純性のために、シリコンバックプレーン204の第1の表面205は、本明細書では頂面(top surface)と称されることもあり、LEDアレイ202の第1の表面203は、本明細書では底面(bottom surface)と称されることもある。しかしながら、当業者は、ハイブリダイズされたデバイス200が逆さまにされるならば、第1の表面205が底面である場合があり、ハイブリダイズされたデバイス200が横向きにされるならば、第1の表面205が側面である場合があることなどを理解するであろう。同様に、ハイブリダイズされたデバイスが逆さまにされるならば、第1の表面203が頂面となる場合があり、ハイブリダイズされたデバイス200が横向きにされるならば、第1の表面203が側面となる場合などがある。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(図示せず)のアレイは、LEDアレイ202の底面上のコネクタのアレイに半田付け、リフロー、或いはその他の方法で電気的および機械的に結合されてよい。コネクタのアレイは、銅ピラーバンプのアレイのような、コネクタの任意のアレイであってよい。LEDアレイ202は、深さD1を有してよい。実施形態において、深さD1は、例えば、5~250μmであってよい。シリコンバックプレーン204は、深さD2を有してよい。実施形態において、深さD2は、例えば、100μm~1mmの間であってよい。ハイブリダイズされたデバイス200は、ハイブリダイズされたダイと称されることもある。
図2Bは、図2Aの例示的なハイブリダイズされたデバイス200を組み込んだ例示的なLED照明システム250の断面図である。図2Bに示される例において、ハイブリダイズされたデバイス200は、パッケージ基板208(packaging substrate)内にパッケージされる。
図2Bに示される例では、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に取り付けられている。シリコンバックプレーン204の第2の表面207は、本明細書では底面と称されることもあり、金属インレー210の第1の表面209は、本明細書では頂面と称されることもある。しかしながら、当業者は、ハイブリダイズされたデバイス200が逆さまにされるならば、第2の表面207が頂面となることがあり、ハイブリダイズされたデバイス200が横向きにされるならば、側面となることがあることなどを理解するであろう。同様に、第1の表面209は、ハイブリダイズされたデバイスが逆さまにされたるならば、底面となることがあり、ハイブリダイズされたデバイス200が横向きにされるならば、側面となることなどがある。図2Bに示される例において、シリコンバックプレーン204の第2の表面207および金属インレー210の第1の表面209は、金属層206によって接合されている。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であってよい。実施形態において、金属層206は、銀であってよい。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、良好な熱特性を持つ1つ以上のタイプの金属の任意の1片(piece)または複数の層であってよい。実施形態において、金属インレー210は、銅またはアルミニウム部材または本体のような、単一の金属片である。金属インレー210は、金属インレー210を介してLEDアレイ202およびシリコンバックプレーン204から回路基板、ヒートシンクまたは他のインレーまたは金属片への熱伝達を容易にするために、その例を以下に説明する別の回路基板、ヒートシンクまたは他の金属インレーまたは金属片と接触することがある、第2の表面211を有してよい。金属インレー210の第2の表面211は、本明細書では底面とも称されることもある。しかしながら、当業者は、ハイブリダイズされたデバイス200が逆さまにされるならば、第2の表面211は、頂面となることがあり、ハイブリダイズされたデバイス200が横向きにされるならば、側面となることなどを理解するであろう。金属インレー210は、側面を含んでもよい。形状に依存して、金属インレー210は、任意の数の側面または単一の側面を有してよく、それは、ハイブリダイズされたデバイス200の向きに依存して、頂面、底面などであることがある。図2Bに示されていないが、導電性パッドの1つ以上は、金属インレー210の第1および/または第2の表面209/211の一部であってよく、或いはそれらに結合されてよく、第1および/または第2の表面209/211の一部を覆ってよく、第1および/または第2の表面209/211のす全てを覆ってよく、或いは第1および/または第2の表面209/211を越えて延びてよい。
図示の実施形態において、金属インレー210は、金属層206、シリコンバックプレーン204およびLEDアレイ202が基板208の第1の表面213より上に突出して延びるように、基板208に埋め込まれる。第1の表面213は、本明細書では頂面と称されることがあるが、LED照明システム250の向きに依存して、側面または底面となることがある。幾つかの実施形態では、金属層206および/またはシリコンバックプレーン204の全部または部分が、基板208に埋め込まれてよい。基板208は、基板208の内面217a、217b(inner surfaces)を露出させる開口を有してよい。開口は、基板208の全厚Tを完全に貫通して延在してよい。形状に依存して、開口は、LED照明システム250の向きに依存して、頂面、底面などであることがある、任意の数の内面または単一の内面217を有してよい。図2Bに示される例において、ハイブリダイズされたデバイス200は、少なくとも金属インレー210が開口にあり、金属インレー210の側面が基板208の内面217a、217bと接触した状態で、配置される。そのような実施形態において、ハイブリダイズされたデバイス200は、適切な接着剤を介して、基板208の内面217a、217bに固定されてよい。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と直接的に接触するように、ハイブリダイズされたデバイス200の周囲に成形されてよい。他の実施形態において、開口は、ハイブリダイズされたデバイス200よりも広くてよく、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よい。
図示されるLED照明システム250は、金属インレー210の一部または金属インレー210とは別個であることがあり、金属インレー210に取り付けられることがある、金属インレー210の第2の表面211に熱的に結合される金属パッド218を含んでもよい。金属パッド218は、金属インレー210と別の回路基板、別の金属インレーおよび/またはヒートシンクとの間の接続を容易にすることがある。実施形態において、金属パッド218は、含まれないことがあり、金属インレー210は、別の回路基板、別の金属インレー、および/またはヒートシンクと直接的に接触して配置されることがある。図示される実施形態において、金属パッド218は、金属インレー210の第2の表面211を完全に覆い、基板208の第2の表面215の一部と重なる。第2の表面211は、底面と称されることもあるが、LED照明システム250の向きに依存して、頂面、側面などであることもある。当業者は、金属パッド218が、金属インレー210の第2の表面211を部分的にのみ覆うことがあり、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を完全に覆うことがあり、或いは基板208の第2の表面215のより広い領域を覆うように更に延びることがあることを理解するであろう。
受動コンポーネント216が、基板208の第1の表面213に取り付けることがある。図2Bに示される例において、受動コンポーネント216は、第1の表面213にある第1の金属パッド(図示せず)に取り付けられる。第2の金属パッドまたはコンタクト220(接点)も、基板208の第1の表面213に設けられることがある。シリコンバックプレーン204も、導電性コネクタ212を介して受動コンポーネント216および第2の金属パッドまたはコンタクト220に電気的に結合されてよい。図2Bには示されていないが、基板208の第1の表面213上の追加的な金属被覆(メタライゼーション)が、シリコンバックプレーン204と、導電性コネクタ212と、それぞれの受動コンポーネント216との間の電気的接続を完了してよい。金属被覆の例は、図4Aおよび図4Bに関して以下に示され且つ記載される。第2の金属パッドまたはコンタクト220は、シリコンバックプレーン204と(その例が図3Aおよび図3Bに示される)回路基板または第2の基板にある他の電子コンポーネントおよび/または電源との間に電気的接続を形成することがある。
2つの導電性コネクタ212のみが図2Bに示されているが、任意の数の導電性コネクタ212が含まれてよい。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、同数以上の導電性コネクタ212とを含んでよい。図示される実施形態において、導電性コネクタ212は、リボンワイヤのような、ワイヤである。しかしながら、導電性コネクタ212は、フレキシブル回路のような、任意の適切なタイプの導電性コネクタであってよい。導電性コネクタは、カプセル材料214(encapsulant material)によって完全に覆われてよい。カプセル材料214は、導電性コネクタ212を保護することがあり、実施形態においては、例えば、LEDアレイ202を介し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を果たすこともある。実施形態において、封入材料(encapsulant)は、暗いまたは黒色の外観を作り出すことがある炭素充填剤を有するエポキシまたはシリコーン材料であることがある。カプセル材料は、本明細書では、光遮断(light-blocking)封入材料と称されることもある。
図3A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300A(応用システム)の断面図である。アプリケーションシステム300Aは、第1の表面301に多数の金属パッド233を有する回路基板222を含んでよい。回路基板222は、制御装置および/または他の回路構成を収容することがあり、本明細書では制御基板と称されることもある。金属パッド233は、基板208の第1の表面213上の第1の金属パッドまたはコンタクト220(図3Aには示されていない)との電気的結合を可能にする場所にあってよい。図3Aに示されるように、回路基板222は、開口を画定し、LED照明システム250は、基板222の外縁(outer edge)と開口によって露出させられた回路基板222の内面との間にギャップ(間隙)を備えて、開口内に配置される。しかしながら、実施形態において、ギャップは、より小さくてよく、より大きくてよく、或いは存在しなくてよい。
図3Aに示された例では、基板208および回路基板222の両方が、ヒートシンク232の上にあり、熱インターフェース材料(TIM)228を介してヒートシンク232に熱的に結合されている。金属パッドまたはコンタクト220は、導電性コネクタ224を介して回路基板222の第1の表面301にある金属パッド233に電気的に結合されてよい。図示される実施形態において、導電性コネクタ224は、リボンワイヤのような、ワイヤである。しかしながら、導電性コネクタ224は、フレキシブル回路のような、任意の適切なタイプの導電性コネクタであってよい。導電性コネクタ224は、カプセル材料226によって完全に覆われてよい。カプセル材料214は、導電性コネクタ212を保護することがあり、実施形態においては、例えば、LEDアレイ202を介し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を果たすこともある。実施形態において、封入材料は、暗いまたは黒色の外観を作り出すことがある炭素充填剤を有するエポキシまたはシリコーン材料であってよい。カプセル材料は、本明細書では光遮断封入材料と称されることもある。
ヒートシンク232は、LED照明システム250の金属パッド218と対応するように配置される金属パッドを含むことがある金属インレー230を含んでもよい。LED照明システム250の金属インレー210の配置は、ヒートシンク232に近接近し且つヒートシンク熱的に結合され、特にヒートシンク232内の金属インレー230に近接近し且つ熱的に結合され、含まれる場合には、LEDアレイ202の第2の表面または底面203、207および211、シリコンバックプレーン204並びに金属インレー210を介して、ハイブリダイズされたデバイス200からヒートシンク232への良好な熱伝達を可能にすることがある。
加えて、金属コンタクトまたはパッド220と回路基板222にある対応する金属パッド233との間の電気的結合は、受動コンポーネント216と、シリコンバックプレーン204と、回路基板222との間の電気的結合を可能にすることがある。回路基板222は、車両照明またはフラッシュ用途のような、特定の用途において使用されるより大きなシステムの一部であってよい(例えば、車両照明システムは、図5および図6に関して以下に記載される)。回路基板222は、ヒートシンク232に加えて、より大きなシステムのために必要とされる他の回路要素を含むことがある。実施形態において、金属インレー230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法のいずれかにおいてヒートシンク232内に配置されてよい。
図3Bは、図2BのLED照明システム250を組み込んだ別のアプリケーションシステム300Bの断面図である。アプリケーションシステム300aと同様に、アプリケーションシステム300Bは、(図3Bでは印されていない)第1の表面301に多数の金属パッド233を有する回路基板222を含んでよい。金属パッド233は、基板208の第1の表面213にある金属パッドまたはコンタクト220との電気的結合を可能にする場所にあってよい。しかしながら、LED照明システム250が回路基板222の開口内に配置される図3Aとは対照的に、図3Bに示されるアプリケーションシステムにおいて、LED照明システム250は、回路基板222の上に取り付けられる。図3Bに示される例において、LED照明システム250は、回路基板222の上に配置され、熱インターフェース材料(TIM)228を介して回路基板222に熱的に結合される。
幾つかの実施態様において、回路基板222は、開口を画定し、第2の金属インレー230が、開口に埋め込まれる。実施形態において、第2の金属インレー230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法のいずれかで回路基板222内に配置されてよい。LED照明システム250は、金属インレー210および230が整列した状態で、回路基板222に取り付けられる。LED照明システム250の金属インレー210の配置は、回路基板222に近接近し且つ回路基板222と熱的に結合され、特に回路基板222内の金属インレー230に近接近し且つ熱的に結合され、含まれる場合には、LEDアレイ202の第2の表面または底面203、207および211、シリコンバックプレーン204並びに金属インレー210を介した、ハイブリダイズされたデバイス200から回路基板222への良好な熱伝達を可能にすることがある。
図3Bに示される例において、回路基板222は、ヒートシンク232の上に更に取り付けられる。金属パッドまたはコンタクト220は、導電性コネクタ224を介して回路基板222の第1の表面301にある金属パッド233に電気的に結合されてよい。図示される実施形態において、導電性コネクタ224は、リボンワイヤのような、ワイヤである。しかしながら、導電性コネクタ224は、フレキシブル回路のような、任意の適切なタイプの導電性コネクタであってよい。導電性コネクタ224は、カプセル材料226によって完全に覆われてよい。カプセル材料226は、導電性コネクタ224を保護することがあり、実施形態では、例えば、LEDアレイ202を介し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を果たすこともある。実施形態において、封入材料は、暗いまたは黒色の外観を作り出すことがある炭素充填剤を有するエポキシまたはシリコーン材料であることがある。カプセル材料は、本明細書では、光遮断封入材料と称されることもある。
加えて、金属コンタクトまたはパッド220と回路基板222にある対応する金属パッドとの間の電気的結合は、受動コンポーネント216と、シリコンバックプレーン204と、回路基板222との間の電気的結合を可能にすることがある。回路基板222は、車両照明またはフラッシュ用途のような特定の用途において使用されるより大きなシステムの一部であってよい(例えば、車両照明システムは、図5および図6に関して以下に記載される)。回路基板222は、ヒートシンク232に加えて、より大きなシステムに必要とされる他の回路要素を含んでよい。
図3Aおよび図3Bの両方の実施形態において。LED照明システム250と回路基板222との間の電気的接続を形成するために、頂面コンタクトが使用される。これは接続を作る安価な方法であることがあり、受動コンポーネント、表面金属被覆、導電性コネクタおよび任意の他の所要のまたは所望の要素を収容するために、より大きな基板の使用を可能にすることもある。図3Aおよび図3Bは、縮尺通りに示されておらず、図3B中の矢印は、回路基板222が実際よりも小さく描かれており、図示されるよりも遙かに大きい場合があることを示している。
図4Aは、図2BのLED照明システム250の頂面400を示す頂面図である。頂面図は、LEDアレイ202の第1の表面または頂面、LEDアレイ202によって覆われないシリコンバックプレーン204の第1の表面または頂面205の一部分、導電性コネクタ212を覆う封入材料214、受動コンポーネント216、コンタクトまたはパッド220、導電性コネクタ212を受動コンポーネント216またはコンタクトもしくはパッド220のそれぞれのものに電気的に結合する金属被覆234、およびシリコンバックプレーン204、封入材料214、金属被覆234、受動コンポーネント216またはコンタクトもしくはパッド220によって覆われない基板208の第1の表面または頂面213の一部分を示している。金属被覆234は、導電性コネクタ(図示せず)が取り付けられるコンタクト、ピンまたはパッドと、受動コンポーネント216または金属コンタクトもしくはパッド220との間に電気的接続を形成するようにパターン化される或いはエッチングされる、金属の層であってよい。
図4Aに示されるように、LED照明システム250は、長さlおよび幅wを有する。実施形態において、長さlは、約20mm~40mmであってよく、幅wは、約20mm~40mmであってよい。シリコンバックプレーン204は、(明瞭性のために印されていない)長さlおよび幅wを有してよい。実施形態において、長さlは、約15.5mmであり、幅wは、約6.5mmであってよい。LEDアレイ202は、長さlおよび幅wを有してよい。実施形態において、長さlは、約11mmであってよく、幅wは、約4.4mmであってよい。
これらの例示的な寸法を考慮して、(上記の例では約100mmの表面積を有する)LEDアレイによって取り込まれない多量の表面積を有する、大きな表面積(上記の例では400mm~1600mm)を有するLEDアレイパッケージが提供されてよい。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を取り付けるための十分な空間を提供する。
図4Bは、図3Aおよび図3Bのアプリケーションシステム300aまたは300bの頂面450を示す頂面図である。図4Bに示される例において、LED照明システム250は、回路基板222の頂面に取り付けられている。導電性コネクタ224を覆うカプセル材料226も示されている。コンタクトまたはパッド233は、金属被覆242を介して導電性コネクタ224に電気的に結合される。
頂部コンタクト、パッド、受動コンポーネント、および金属被覆は、図4Aおよび図4Bにおいて、基板208および回路基板222の特定の側面にある特定の場所に示されているが、当業者は、これらの要素のうちのより多いまたはより少ない要素が含まれる場合があり、或いは全ての側面、図示よりも少ない側面または図示とは異なる場所にある場合があることを認識するであろう。
上述のように、シリコンバックプレーンは、シリコンバックプレーンの様々な部分に電力供給する1つ以上のソースから電力を受け取る回路構成、LEDアレイを介して画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け取る回路構成、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)との間の通信のための回路構成、例えば、受け取った画像入力および外部ソースから受け取った通信に基づいて、アレイ内の個々のLEDまたはエミッタの動作を制御するためのパルス幅変調信号のような信号を生成するための回路構成、および生成される信号に基づいてアレイ内のLEDまたはエミッタを個々に駆動するための多数のLEDドライバを含むことがある。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ーフェースを有してよく、よって、外部基板(external board)またはデバイスへの接続のための多数の(例えば、100個以上の)物理的接続ピンを必要とすることがある。幾つかの実施形態において、外部基板またはデバイスは、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ることがある車両ヘッドランプであってよい。
加えて、シリコンバックプレーンは、デジタル電源、アナログ電源およびLED電源のような、最大3つ以上の電源を必要とすることがある。各電源は、少なくとも1つの個々の減結合キャパシタ、時には5つ以上の減結合キャパシタを必要とすることがある。加えて、シリコンバックプレーンは、LED電流、他の非減結合キャパシタ、および/またはユニバーサル非同期受信機-送信機(UART)のための周波数を設定する水晶を正確に設定するために、抵抗器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または全ては、シリコンバックプレーンピンに可能な限り近接して配置されなければならない。例えば、UARTのための周波数を設定するために使用される結晶は、非常に高い周波数を有することがあり、それはノイズに敏感なことがある。加えて、これらの受動コンポーネントの各々は、シリコンバックプレーンに電気的に結合されることが必要なことがある。
図5は、図2BのLED照明システム250を組み込むことがある例示的な車両ヘッドランプシステム500の図である。図5に示される例示的な車両ヘッドランプシステム500は、電力線502と、データバス504と、入力フィルタおよび保護モジュール506と、バス送受信機508と、センサモジュール510と、LED直流対直流(DC/DC)モジュール512と、論理低ドロップアウト(LDO)モジュール514と、マイクロコントローラ516と、アクティブヘッドランプ518とを含む。実施形態において、アクティブヘッドランプ518は、図2BのLED照明システム250のような、LED照明システムを含むことがある。
電力線502は、車両から電力を受け取る入力を有してよく、データバス504は、車両と車両ヘッドランプシステム500との間でデータを交換することがある入力/出力を有してよい。例えば、車両ヘッドランプシステム500は、ターン信号伝達(signaling)をオンにする命令またはヘッドランプをオンにする命令のような、車両内の他の場所からの命令を受け取ることがあり、所望であれば、車両内の他の場所にフィードバックを送ることがある。センサモジュール510は、データバス504に通信的に結合されてよく、車両ヘッドランプシステム500、または、例えば、環境条件(例えば、時刻、雨、霧、または周囲光レベル)、車両状態(例えば、駐車中、動作中、動作速度、または動作方向)、および他の物体(例えば、車両または歩行者)の存在/位置に関連する車両内の他の場所に、追加的なデータを提供してよい。車両データバスに通信的に結合された任意の車両コントローラから分離された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500に含められてよい。図5において、ヘッドランプコントローラは、マイクロコントローラ(μc)516のような、マイクロコントローラであってよい。マイクロコントローラ516は、データバス504に通信的に結合されてよい。
入力フィルタおよび保護モジュール506は、電力線502に電気的に結合されてよく、例えば、伝導された放出(emissions)を低減し且つ電力耐性(power immunity)を提供するための様々なフィルタを支持してよい。加えて、入力フィルタおよび保護モジュール506は、静電放電(ESD)保護、ロードダンプ保護、交流発電機電界減衰保護、および/または逆極性保護を提供してよい。
LED DC/DCモジュール512は、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518内のLEDアレイ内のパワーLEDに駆動電流を提供するために、フィルタおよび保護モジュール506とアクティブヘッドランプ518との間に結合されてよい。LED DC/DCモジュール512は、約13.2ボルトの公称電圧を有する7~18ボルトの間の入力電圧と、(例えば、負荷、温度または他の要因に起因する要因または局所較正および動作条件調整によって決定されるような)LEDアレイのための最大電圧よりもわずかに高いことがある(例えば、0.3ボルト)出力電圧とを有してよい。
論理LDOモジュール514は、フィルタリングされた電力を受け取るために、入力フィルタおよび保護モジュール506に結合されてよい。論理LDOモジュール514は、マイクロコントローラ516および/またはアクティブヘッドランプ518内のシリコンバックプレーン(例えば、CMOS論理)に電力を供給するために、マイクロコントローラ516およびアクティブヘッドランプ518に結合されてもよい。
バス送受信機508は、例えば、ユニバーサル非同期受信機送信機(UART)またはシリアル周辺インターフェース(SPI)を有してよく、マイクロコントローラ516に結合されてよい。マイクロコントローラ516は、センサモジュール510からのデータに基づいて或いはセンサモジュール510からのデータを含む車両入力を変換してよい。変換された車両入力は、アクティブヘッドランプモジュール518内の画像バッファに転送可能なビデオ信号を含んでよい。加えて、マイクロコントローラ516は、デフォルトの画像フレームをロードし、起動中にオープン/ショートピクセルをテストしてよい。実施形態では、SPIインターフェースが、CMOS内の画像バッファをロードしてよい。画像フレームは、フルフレーム、差分フレームまたは部分フレームであることがある。マイクロコントローラ516の他の構成は、ダイ温度、並びに論理LDO出力を含む、CMOS状態の制御インターフェース監視を含んでよい。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てよい。画像フレームデータを提供することに加えて、サイドマーカまたはターン信号灯と一緒の補完的使用および/または日中走行灯のアクティブ化のような、他のヘッドランプ機能も制御されてよい。
図6は、別の例示的な車両ヘッドランプシステム600の図である。図6に示される例示的な車両ヘッドランプシステム600は、アプリケーションプラットフォーム602(application platform)と、2つのLED照明システム606および608と、光学系610および612とを含む。2つのLED照明システム606および608は、図2BのLED照明システム250のような、LED照明システムであってよく、或いは、図5の車両ヘッドランプシステム500内の他のモジュールの一部または全部に加えて、LED照明システム250を含んでよい。後者の実施形態において、LED照明システム606および608は、車両ヘッドランプサブシステムであってよい。
LED照明システム608は、(図6において矢印614aおよび614bの間に示される)光ビーム614を放射してよい。LED照明システム606は、(図6において矢印616aおよび616bの間に示される)光ビーム616を放射してよい。図6に示される実施形態では、二次光学系610が、LED照明システム608に隣接しており、LED照明システム608から放射される光は、二次光学系610を通過する。同様に、二次光学系612が、LED照明システム606に隣接しており、LED照明システム606から放射される光は、二次光学系612を通過する。代替的な実施形態では、車両ヘッドランプシステムに二次光学系610/612が提供されない。
二次光学系が含まれる場合、二次光学系610/612は、1つ以上の光ガイドであってよく、或いは1つ以上の光ガイドを含んでよい。1つ以上の光ガイドは、エッジ照明されてよく、或いは光ガイドの内部エッジを画定する内部開口を有してよい。LED照明システム608および606(また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)は、それらが1つ以上の光ガイドの内部エッジ(内部開口光ガイド)または外部エッジ(エッジ照明光ガイド)に光を注入するように、1つ以上の光ガイドの内部開口に挿入されてよい。実施形態において、1つ以上の光ガイドは、例えば、勾配、面取りされた分布、狭い分布、広い分布、または角度分布のような所望の方法において、LED照明システム608および606によって放射される光を成形してよい。
アプリケーションプラットフォーム602は、図5の電力線502およびデータバス504の1つ以上または部分を含む線604を介して、LED照明システム606および/または608に電力および/またはデータを提供してよい。(例示的な車両のヘッドランプシステム500内のセンサまたは他の追加的なセンサであってよい)1つ以上のセンサが、アプリケーションプラットフォーム602のハウジングの内部または外部にあってよい。代替的にまたは追加的に、図5の例示的な車両ヘッドランプシステム500に示されるように、各LED照明システム608および606は、それ自体のセンサモジュール、接続性および制御モジュール、電力モジュール、および/またはLEDアレイを含んでよい。
実施形態において、車両ヘッドランプシステム600は、操縦可能な光ビーム(steerable light beams)を有する自動車を表すことがあり、その場合、LEDは、操作可能な光を提供するために選択的にアクティブ化されることがある。例えば、LEDのアレイ(例えば、LEDアレイ102)を使用して、形状またはパターンを画定または投影してよく、或いは道路の選択される区画のみを照明してよい。例示的な実施形態では、LED照明システム606および608内の赤外線カメラまた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、道路または歩行者横断)を識別する(例えば、図5のセンサモジュール510内のセンサに類似する)センサであってよい。
図7は、図2BのLED照明システム250のような、LED照明システムを製造する例示的な方法700のフロー図である。
図7の例示的な方法700において、熱伝導性インレーは第1の基板(702)に埋め込まれてよい。実施形態において、これは熱伝導性インレーを第1の基板にある開口内に配置することによって行われてよい。幾つかの実施形態において、熱伝導性インレーは、接着剤を用いて基板の露出された内側側面に接着されてよく、或いは圧力嵌めされてよい。幾つかの実施形態において、基板は、熱伝導性インレーの周囲に成形されてよい。受動コンポーネントは、第1の基板に表面実装されてよい(704)。実施形態において、受動コンポーネントは、例えば、半田付けによって、第1の基板の第1の表面または頂面上の多数の金属コンタクトのうちの少なくとも幾つかに取り付けられてよい。実施形態において、熱伝導性インレーが埋め込まれているか或いは後に形成されることがあるときには、ビアおよび他の表面金属被覆が、第1の基板に既に形成されていてよい。
マイクロLEDアレイのようなLEDアレイが、シリコンバックプレーンの第1の表面または頂面に取り付けられてよい(706)。実施形態において、LEDアレイは、銅ピラーバンプのような、コネクタのアレイを含んでよく、それらは、半田付け、リフローまた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々に結合されてよい。熱伝導性材料が、第1の基板上に計量分配(ディスペンス)されてよい(708)。実施形態において、熱伝導性材料は、熱伝導性インレーに取り付けられた或いは熱伝導性インレーの一部分である少なくとも1つの金属パッド上に計量分配されてよい。他の実施形態において、熱伝導性材料は、少なくとも熱伝導性インレー上に直接的に計量分配されてよい。幾つかの実施形態において、熱伝導性材料は、第1の基板の第1の表面または頂面の全体を覆ってよい。実施形態において、熱伝導性材料は、銀であってよい。LEDアレイが取り付けられたバックプレーンは、例えば、それを熱伝導性材料の上に置いて、それを硬化させることによって、第1の基板にダイ取り付けされてよい(die attached)(710)。
バックプレーンは、第1の基板にワイヤボンド取り付けされてよい(wirebond attached)(712)。これは、例えば、リボンワイヤ、フレキシブル回路、または他のコネクタを用いて、並びにバックプレーンにある金属コンタクト、パッドまたはピンを第1の基板の第1の表面または頂面にある金属コンタクト、パッドまたはピンに半田付けするか或いはその他の方法で電気的に結合して、行われてよい。上記で詳述されるようなカプセル材料は、ワイヤボンド(例えば、リボンワイヤ、フレキシブル回路、または他の導電性コネクタ)上に計量分配されてよく、或いはそのようなワイヤボンドの周囲に成形されてよい(714)。実施形態において、これはカプセル材料によって完全に覆われているワイヤボンドをもたらすことがある。
第2の基板(例えば、回路基板)は、例えば、TIMのような熱伝導性材料を使用して、ヒートシンクに取り付けられてよい(716)。幾つかの実施形態において、第1の基板は、第2の基板に埋め込まれてよい(718a)。このような実施形態において、これは、第1の基板を第2の基板の開口内に配置し、TIMのような熱伝導性材料を使用して第1の基板をヒートシンクの第1の表面または頂面に取り付けることによって、行われてよい。実施形態において、第2の基板は、埋め込まれた第2の熱インレーを有してよく、第2の熱インレーは、別個に取り付けられた金属パッドを含むか或いは有してよく、第1および第2の金属インレーは、一緒に半田付けされてよい。第2の金属インレーは、例えば、それをヒートシンクにある開口内に配置し、第2の金属インレーをヒートシンクに圧力嵌めするか或いはボンディングすることによって、ヒートシンクに埋め込まれてよい。
他の実施形態において、第1の基板は、第2の基板上に表面実装されてよい(718b)。実施形態において、第1の基板の第2の表面または底面上の金属パッドまたはコンタクトは、第2の基板の第1の表面または頂面上の金属パッドまたはコンタクトに半田付けされてよく、或いはその他の方法において電気的に結合されてよい。更に、幾つかの実施形態では、例えば、両方の熱伝導性インレー上のパッドまたは両方の熱伝導性インレーの部分を一緒に半田付けするか、或いは熱伝導性インレーを互いに直接的に半田付けすることによって、第2の基板に埋め込まれた熱伝導性インレーが、第1の基板に埋め込まれた熱伝導性インレーに熱的に結合されてよい。
第1の基板は、第2の基板にワイヤボンディングされてよい(720)。これは、例えば、リボンワイヤ、フレキシブル回路、または他のコネクタを使用して、並びに第1の基板上の金属コンタクト、パッドまたはピンを第2の基板の第1の表面または頂面上の金属コンタクト、パッドまたはピンに半田付けするか或いはその他の方法において電気的に結合することによって、行われてよい。上記で詳述されたようなカプセル材料は、ワイヤボンド(例えば、リボンワイヤ、フレキシブル回路、または他の導電性コネクタ)上に計量分配されよく、或いはそれらの周囲に成形されてよい。実施形態において、これはカプセル材料によって完全に覆われたワイヤボンドをもたらすことがある。
実施形態を詳細に記載したが、当業者は、本発明の概念の精神から逸脱することなく、本記述を所与として、修正が本明細書に記載された実施形態に行われてよいことを理解するであろう。従って、本発明の範囲が図示される並びに記載される特定の実施形態に限定されることは意図されていない。

Claims (19)

  1. ハイブリダイズされたデバイスと、
    パッケージ基板と、
    複数の導電性コンタクトと、
    複数の導電性コネクタと、を含む、
    デバイスであって
    前記ハイブリダイズされたデバイスは、頂面と、底面とを有し、
    前記パッケージ基板は、前記パッケージ基板の発光する頂面にある開口内に金属インレーを含み、該金属インレーは、前記ハイブリダイズされたデバイスの前記底面に熱的に結合され、
    前記複数の導電性コンタクトは、前記パッケージ基板の前記発光する頂面にあり、前記パッケージ基板の前記発光する頂面にある前記複数の導電性コンタクトは、外部制御基板にインターフェース接続し、
    前記複数の導電性コネクタは、前記ハイブリダイズされたデバイスの前記頂面と前記パッケージ基板の前記発光する頂面との間に電気的に結合され
    当該デバイスは、前記外部制御基板に画定される開口内に少なくとも部分的に配置される
    デバイス。
  2. 前記ハイブリダイズされたデバイスは、シリコンバックプレーンと、該シリコンバックプレーン上のモノリシックなアレイとを含み、該モノリシックなアレイは、複数の発光セグメントを含む、請求項1に記載のデバイス。
  3. 前記シリコンバックプレーンは、複数のドライバを含み、該複数のドライバのうちの1つは、前記複数の発光セグメントのうちの1つまたはサブセットに駆動電流を提供するように電気的に結合されている、請求項2に記載のデバイス。
  4. 前記複数の発光セグメントは、20μm以下で離間した少なくとも20,000個の発光セグメントを含む、請求項2に記載のデバイス。
  5. 前記金属インレーの頂面と前記ハイブリダイズされたデバイスの前記底面との間に熱伝導性金属材料を更に含む、請求項1に記載のデバイス。
  6. 前記金属インレーは、前記パッケージ基板内に埋め込まれる銅材料の単一の本体を含む、請求項1に記載のデバイス。
  7. 前記複数の導電性コネクタを覆う光遮断封入材料を更に含む、請求項1に記載のデバイス。
  8. 前記光遮断封入材料は、炭素充填材を有するエポキシまたはシリコーンのうちの1つである、請求項7に記載のデバイス。
  9. 前記複数の導電性コネクタと前記複数の導電性コンタクトとの間に電気的に結合される前記パッケージ基板の前記頂面に少なくとも1つの金属被覆層を更に含む、請求項1に記載のデバイス。
  10. ヒートシンクと、
    制御基板と、
    発光デバイスパッケージと、
    複数の導電性コネクタと、を含み、
    前記ヒートシンクは、頂面を有し、
    前記制御基板は、頂面と、底面とを有し、開口を画定し、前記制御基板の前記底面は、前記ヒートシンクの前記頂面に熱的に結合されており、
    前記発光デバイスパッケージは、前記制御基板にある前記開口内に少なくとも部分的にあり、前記発光デバイスパッケージは、パッケージ基板の発光する頂面にあるハイブリダイズされたデバイスと、前記パッケージ基板の前記発光する頂面にある開口内の金属インレーと、前記パッケージ基板の前記発光する頂面にある複数の導電性コンタクトとを含み、前記パッケージ基板の底面が、前記ヒートシンクの前記頂面に熱的に結合されており、
    前記複数の導電性コネクタは、前記制御基板の前記頂面と前記パッケージ基板の前記発光する頂面にある前記複数の導電性コンタクトとの間に電気的に結合される、
    デバイス。
  11. 前記ヒートシンクは、前記ヒートシンクの頂面にある開口内に金属インレーを更に含み、
    前記金属インレーの底面が、前記金属インレーの頂面に熱的に結合される、
    請求項10に記載のデバイス。
  12. 前記複数の導電性コネクタは、ワイヤ、リボンワイヤおよびフレキシブル回路のうちの1つである、請求項10に記載のデバイス。
  13. 前記ハイブリダイズされたデバイスは、シリコンバックプレーンと、該シリコンバックプレーン上の少なくとも1つのモノリシックなアレイとを含み、該少なくとも1つのモノリシックなアレイは、20μm以下で離間した20,000個以上の発光セグメントを含み、前記シリコンバックプレーンは、前記20,000個以上の発光セグメントの各々のために或いは前記20,000個以上の発光セグメントのサブセットの各々のために別個のドライバを含む、請求項10に記載のデバイス。
  14. 前記発光デバイスパッケージは、前記ハイブリダイズされたデバイスの頂面と前記パッケージ基板との間に電気的に結合される複数の他の導電性コネクタを更に含む、請求項10に記載のデバイス。
  15. 頂面と、底面とを有する、制御基板と、
    前記制御基板の前記頂面に底面を有する発光デバイスパッケージであって、パッケージ基板の発光する頂面にあるハイブリダイズされたデバイスと、前記パッケージ基板の前記発光する頂面にある開口内の金属インレーと、前記パッケージ基板の前記発光する頂面にある複数の導電性コンタクトとを含む、発光デバイスパッケージと、
    前記制御基板の前記頂面と前記パッケージ基板の前記発光する頂面にある前記複数の導電性コンタクトとの間に電気的に結合される複数の導電性コネクタと、を含む、
    デバイス。
  16. 前記制御基板は、前記制御基板の前記頂面にある開口内に金属インレーを更に含み、
    前記金属インレーの底面が、前記金属インレーの頂面に熱的に結合される、
    請求項15に記載のデバイス。
  17. 前記複数の導電性コネクタは、ワイヤ、リボンワイヤおよびフレキシブル回路のうちの1つである、請求項15に記載のデバイス。
  18. 前記ハイブリダイズされたデバイスは、シリコンバックプレーンと、該シリコンバックプレーン上の少なくとも1つのモノリシックなアレイとを含み、該少なくとも1つのモノリシックなアレイは、20μm以下で離間した20,000個以上の発光セグメントを含み、前記シリコンバックプレーンは、前記20,000個以上の発光セグメントの各々のために並びに前記20,000個以上の発光セグメントのサブセットの各々のために別個のドライバを含む、請求項15に記載のデバイス。
  19. 前記発光デバイスパッケージは、前記ハイブリダイズされたデバイスの頂面と前記パッケージ基板との間に電気的に結合された複数の他の導電性コネクタを更に含む、請求項15に記載のデバイス。
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