(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
長さＬの基板（７）上に光学活性層を有するＬＥＤチップ（１）と、
前記ＬＥＤチップ（１）がプラットフォーム（２）の材料と密接に熱接触した状態で取り付けられている凹所付きの膜（３）を囲む支持フレーム（５）によって形成された前記プラットフォーム（２）と
を備えるＬＥＤパッケージであって、
前記膜（３）が、導電性材料から作られ前記ＬＥＤチップ（１）の電極に接続された、少なくとも１つの電気的に分離されたスルーコンタクトを備え、
前記膜（３）の厚さが前記チップ長の３／１０未満であり、前記支持フレーム（５）の厚さが前記膜（３）の厚さの２倍より大きく、
前記プラットフォーム（２）が、シリコン又は炭化珪素から作られている、ＬＥＤパッケージ。
【請求項２】
前記膜（３）の厚さが、前記チップ長Ｌの１／１０未満である、請求項１に記載のＬＥＤパッケージ。
【請求項３】
前記導電性材料が、導体又は半導体である、請求項１又は２に記載のＬＥＤパッケージ。
【請求項４】
前記スルーコンタクトが、穴の形状である、請求項１〜３のいずれか一項に記載のＬＥＤパッケージ。
【請求項５】
光学的に透明な基板（７）上の前記ＬＥＤチップ（１）が、前記膜の厚さの３倍より大きく、好ましくは最大５倍の厚さ、又は７倍を超える厚さを有する、請求項１〜４のいずれか一項に記載のＬＥＤパッケージ。
【請求項６】
前記ＬＥＤチップ（１）の基板（７）が、少なくとも３００μｍの最小長さを有する、請求項１〜５のいずれか一項に記載のＬＥＤパッケージ。
【請求項７】
光学的に不透明な基板（７）上の前記ＬＥＤチップ（１）が、前記膜の厚さの３倍未満の厚さを有し、好ましくは前記ＬＥＤチップ（１）の厚さが前記膜の厚さと実質的に同じである、請求項１に記載のＬＥＤパッケージ。
【請求項８】
前記ＬＥＤチップ（１）が、フリップチップ技術で取り付けられ、さらに、前記膜（３）が、それぞれ導電性材料を充填され前記ＬＥＤチップ（１）の電極の１つに接続された２つのスルーホールを備える、請求項１〜７のいずれか一項に記載のＬＥＤパッケージ。
【請求項９】
前記ＬＥＤチップ（１）の基板（７）が、シリコン、サファイア又は炭化珪素から作られている、請求項１〜８のいずれか一項に記載のＬＥＤパッケージ。
【請求項１０】
前記ＬＥＤチップ（１）が、別個のサブマウントを使用することなしに前記プラットフォーム上に取り付けられている、請求項１〜９のいずれか一項に記載のＬＥＤパッケージ。
【請求項１１】
前記膜（３）を囲む壁（４）が、キャビティ（８）を形成し、前記壁（４）が、前記ＬＥＤチップ（１）から放射される光に対して反射体として構成されている、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のＬＥＤパッケージ。
【請求項１２】
前記キャビティ（８）の前記壁（４）が、反射材料で被覆されている、請求項１１に記載のＬＥＤパッケージ。
【請求項１３】
前記プラットフォーム（２）の前記膜（３）の熱抵抗が、７Ｋ／Ｗ未満である、請求項１〜１２のいずれか一項に記載のＬＥＤパッケージ。
【請求項１４】
組み合わされた前記膜（３）と前記チップ基板（７）の熱抵抗が、１５Ｋ／Ｗ未満である、請求項１〜１３のいずれか一項に記載のＬＥＤパッケージ。
【請求項１５】
前記プラットフォーム（２）の前記フレームが、前記膜（３）の厚さの少なくとも２倍、一般に１０倍、場合によっては２５倍の範囲内の厚さを有する、請求項１〜１４のいずれか一項に記載のＬＥＤパッケージ。
【請求項１６】
前記凹所付きの膜（３）が、シリコン又は炭化珪素ウェーハへのエッチングプロセスによって形成される、請求項１〜１５のいずれか一項に記載のＬＥＤパッケージ。
【請求項１７】
前記凹所付きの膜（３）によって画成されたキャビティ（８）が、色変換材料を少なくとも部分的に充填されている、請求項１〜１６のいずれか一項に記載のＬＥＤパッケージ。
【請求項１８】
改善された熱特性を有するＬＥＤパッケージを製造する方法であって、
前記ＬＥＤのチップ長の１／１０未満の厚さの膜（３）と、前記膜（３）と一体的に形成され前記膜（３）の厚さよりも実質的に大きな厚さを有するフレームとを備えるプラットフォーム（２）を準備するステップであり、前記膜（３）が、導電性材料から作られた、少なくとも１つの電気的に分離されたスルーコンタクトを備え、該準備中に、前記膜（３）が前記フレームによって常に支持されている、ステップと、
前記膜（３）上にＬＥＤチップ（１）を取り付けるステップと
を含み、
前記プラットフォーム（２）が、シリコン又は炭化珪素から作られている、方法。
【請求項１９】
前記ＬＥＤチップ（１）を取り付ける前記ステップは、前記ＬＥＤチップ（１）の基板（７）が、所定の厚さの前記基板（７）を有するＬＥＤチップ（１）を選ぶステップを含み、
前記所定の厚さが、前記プラットフォーム（２）の前記フレームと協働して前記ＬＥＤパッケージとして十分な機械的特性を得る厚さである、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記ＬＥＤチップ（１）の基板（７）及び前記プラットフォーム（２）の材料をそれぞれ、実質的に同等な熱特性を有するように選ぶステップを含む、請求項１８又は１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記プラットフォーム（２）の前記膜（３）の熱抵抗が、７Ｋ／Ｗ未満である、請求項１８〜２０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２２】
前記プラットフォーム（２）における組み合わされた前記膜（３）と前記ＬＥＤ基板の熱抵抗が、１５Ｋ／Ｗ未満である、請求項１８〜２１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２３】
ＬＥＤパッケージの熱特性を改善するためのプロセスであって、
膜（３）と、前記膜（３）と一体的に形成されたフレームとを有するプラットフォーム（２）を準備するステップであり、前記膜（３）が、導電性材料から作られた、少なくとも１つの電気的に分離されたスルーコンタクトを備え、該準備中に、前記膜（３）が前記フレームによって常に支持されている、ステップと、
前記膜（３）上にＬＥＤチップ（１）を取り付けるステップと
を含み、
前記膜の厚さが、前記ＬＥＤチップの長さの１／１０未満であり、前記フレームの厚さが、前記膜（３）の厚さよりも大きく、
前記プラットフォーム（２）が、シリコン又は炭化珪素から作られている、プロセス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、膜上にＬＥＤチップを有するＬＥＤプラットフォームに関する。
【背景技術】
【０００２】
いわゆるパッケージ中に高輝度（ＨＢ）ＬＥＤ及び中パワーＬＥＤを設けることは知られており、この場合、ＬＥＤは支持基板上に取り付けられる。
【０００３】
それに関して、ＬＥＤチップは、機械的特性及び比較的優れた熱伝導性を有する何らかの誘電体材料を備えるサブマウントに取り付けられる。現在使用される基板用及びサブマウント用の材料は、最小の製造厚さを必要とする。
【０００４】
フェイスアップ型（ＦＵ）ＬＥＤチップ設計では、ＬＥＤチップの基板は、接着剤又は半田を使用してサブマウントに接着されることがある。
【０００５】
フリップチップ（ＦＣ）技術の現在の開発は、パッケージまでの熱経路を最小限にして、発光半導体材料の改善された熱制御を可能にすることである。ＦＣ用途では、ＬＥＤ電極面積の小さなパーセンテージで２つの部品を接続するだけである金スタッドバンプボンディングのようのボンディング技術が使用されることがある。しかし、この取付け技術は、高価であり、さらに限られた機械的支持及び限られた熱特性を可能にする。
【０００６】
電気的な半田接続は、理想的には、ＬＥＤ取付けと反対側の面にある。この相互接続は、設計にコスト及び複雑さを追加し、さらに、金属又は誘電体材料の場合には、特に薄い材料厚さで実現するのが実際に困難であることがある。現在、半田面にコンタクトを作るための代替方法が、電気フィードスルーの製作よりも好まれる。
【０００７】
次いで、ＬＥＤチップとサブマウントの組立品が、何らかの最終パッケージ中に取り付けられて、電気コンタクト及び光出力が確定されるようになる。
【０００８】
現在、高輝度（ＨＢ）ＬＥＤチップが、次第に増加するパワーで動作するという問題がある。ＬＥＤチップの光変換効率は非常に低いので、ＬＥＤチップで生じた熱はパッケージ材料を通して周囲に除去されなければならない。パッケージＬＥＤでかかったコストの大部分は、やはり材料コストで支配され、この材料コストは、ＬＥＤに加えて、製造コスト全体に比べて比較的高いことがある。
【０００９】
ＬＥＤ基板、サブマウント及びパッケージ材料の組合せが、しばしば、チップから周囲への熱伝達の最も弱い連結であることは問題である。金属マウントのような申し分ない熱伝導材料が、単独で使用されることはあり得ない。その理由は、ＬＥＤの電気コンタクトが電気的に分離されなければならないからである。これは可能であるが、これらの材料は、このパッケージで使用することができるチップの物理的な大きさ及びパワーを低パワーデバイス（例えば、一般に寸法＜３００μｍで、動作パワー＜１００ｍＷ）に限定する熱伝導性の低下を引き起こす。大パワーデバイス（一般にチップ寸法＞３００μｍで、一般に動作パワー＞３００ｍＷ）の場合、金属ハウジング全体も過剰に熱くなり、このことが、ＬＥＤ光源の長期性能に悪影響を及ぼすことがある。その理由は、これらの部品全てが一般に温度敏感であるからである。
【００１０】
ＬＥＤチップが一様な寸法でない、すなわち正方形でない場合、動作パワーが一般に支配的な特性であり、平均チップ寸法が（実効）チップ長（Ｌ）を決めるために使用されることがあり、この場合、チップ面積（Ｌ×Ｌ）はほどほどに正確である。
【００１１】
非常に高い熱伝導率を有する比較的厚い誘電体材料を使用することは、サブマウントに有利であるが、高コストを伴い、全体的なデバイス設計に制約を加える。
【００１２】
さらに、サブマウントは、ＬＥＤのための安定な機械的支持を可能にしなければならない。このことは、サブマウントの最小厚さを必要とする。ＬＥＤから熱を伝導除去する能力とＬＥＤの機械的支持を実現する能力の間には競合する要求がある。知られていることであるが、厚さを減少すると、製造コストが増し、さらに、個別サブマウントの使用は、正常なＬＥＤ組立プロセス中に破壊することなしにほとんど処理できなくなる。
【００１３】
現在では、一般に、設計は、妥当なコストでパッケージの機械的特性を確実にし、且つ実現されるそのときの熱的性能を許容することである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
したがって、本発明の目的は、要求される機械的支持及びＬＥＤで生成される熱からのパッケージ全体の熱的分離を維持しながら、熱源から垂直な方向での改善された熱特性を可能にする、個別サブマウントを使用しないＬＥＤパッケージング技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
この目的は、独立請求項の特徴によって達成される。従属請求項は、本発明の中心的な観念をさらに発展させる。
【００１６】
本発明の第１の態様に従って、基板上に光学活性層を有するＬＥＤチップを備えるＬＥＤプラットフォーム（ＬＥＤパッケージ）が提案される。このＬＥＤチップは、プラットフォーム中に形成されたキャビティの窪んだ表面に固定され、プラットフォームの膜の材料と熱接触している。この技術は、また、薄い膜材料中の１つ又は複数の電気フィードスルーに有利に役立つ。
【００１７】
キャビティの膜と一体的に形成され、好ましくはキャビティを囲むプラットフォームのフレームの厚さは、キャビティの厚さよりも実質的に大きくされる。プラットフォームを形成する膜厚さｈ及びフレーム厚さＨに関して、厚さの比は、一般に（ｈ／Ｈ）１／２５から１／２である。
【００１８】
従来の力学及びパッケージ設計哲学によると、これらの小さな比は、従来のＬＥＤパッケージにとって機械的に非常に安定でない膜厚さを可能にする。
【００１９】
ＬＥＤ基板は、それだけではＬＥＤ基板の熱伝導性ほどクリティカルでない厚さを有する。ＬＥＤ基板の熱伝導性は、できるだけ高くなければならない。明らかに、薄いＬＥＤ基板が有利である。実際は、熱的な観点から基板のないのが理想的だろう。まさにこの場合に、ボンディング材料と光学活性層が有利に組み合わされるかもしれない。
【００２０】
ＬＥＤチップ基板は、サファイア、シリコン又は炭化珪素から作られることがある。
【００２１】
プラットフォームは、シリコン又は炭化珪素又はガラスから作られることがある。
【００２２】
膜を囲むキャビティの壁は、ＬＥＤチップから放射される光に対して反射体として作用するように設計されることがある。
【００２３】
キャビティの壁は、反射材料で被覆されることがある。
【００２４】
好ましくは、プラットフォームの膜の熱抵抗は、ＬＥＤの放射面に対して垂直な方向で７Ｋ／Ｗ未満であり、この放射面に対して平行な方向ではこれよりも大きい。
【００２５】
膜のフレームは、膜の厚さの少なくとも２倍の、好ましくは５倍を超え膜の厚さよりも実質的に大きい２５倍までの厚さを有する。
【００２６】
キャビティは、ＬＥＤチップと接触した又はＬＥＤチップから空間的に隔離された色変換材料を少なくとも部分的に充填されたままであり得ることがある。
【００２７】
膜は、電気的絶縁及び伝導材料を充填されＬＥＤチップの電極の１つに接続されたスルーホールを少なくとも備えることがある。
【００２８】
完成された構造は、いったんプラットフォーム製作が完成すればキャビティの全体が膜の一方の側から他方の側まで密閉されたままであり得るようなものである。
【００２９】
大パワーチップ技術を使用する場合、膜は、それぞれ電気的絶縁及び伝導材料を充填されＬＥＤチップの電極の１つに接続された２つのスルーホールを備えることがある。
【００３０】
本発明のなお更なる態様は、ＬＥＤパッケージの製造方法に関する。フレームに対して約１／２から１／２５以下の厚さを有する膜と、この膜と一体的に形成され膜を本質的に囲み且つ膜の厚さよりも本質的に大きい厚さを有するフレームとを有するプラットフォームが、準備される。それによって、膜の準備中に、比較的厚いフレームは、常に膜を支持する。最終的に、ＬＥＤチップが、この膜に取り付けられる。
【００３１】
ＬＥＤチップを取り付けるステップは、ＬＥＤチップの基板が、プラットフォームのフレームと共に、ＬＥＤパッケージのために十分な機械的及び熱的特性を獲得するような厚さの基板を有するＬＥＤチップを選ぶステップを含むことがある。
【００３２】
このことは、ＬＥＤチップ寸法（Ｌ）と膜厚（ｈ）の比が３／１０未満、一般に１／１０、さらにせいぜい１／２５であるように、この比（ｈ／Ｌ）を使用することによって達成されることがある。
【００３３】
したがって、本発明は、ＬＥＤチップの基板の材料と膜の材料及び厚さとの釣り合った組合せをそれぞれ選ぶことを提案する。
【００３４】
本方法は、ＬＥＤチップ基板及びプラットフォームの材料を、これらが本質的に同等な熱特性を有するようにそれぞれ選ぶステップを含むことができる。
【００３５】
膜を形成する材料の熱抵抗は、約１０Ｋ／Ｗ、優先的には７Ｋ／Ｗ以下であるように選ばれることがある。
【００３６】
したがって、本発明は、必要な機械的及び熱的特性を得るために、支持基板上のＬＥＤチップと全体的なプラットフォームの中に画成された薄い膜とを使用することを提案する。
【００３７】
好ましくは、シリコンがプラットフォームの材料として使用されることがある。その理由は、シリコンの熱伝導率が比較的高く、さらに自然シリコン酸化物が電気絶縁体として使用できるからである。自然シリコン酸化物の厚さは、好ましくは、０．５μｍ未満で０．０５μｍよりも大きい。
【００３８】
薄い酸化物層は、ＬＥＤの正常動作のために電気的分離を維持しながら、熱抵抗を最小限にするために必要である。
【００３９】
さらに進んで、ＬＥＤチップ基板がサファイアから作られる場合には、サファイアとシリコンのＣＴＥ（熱膨張係数）が本質的にほぼ同じであることが有利である。理想的には、ＬＥＤチップ基板もシリコンから作られる。
【００４０】
本発明の更なる有利点、特徴及び目的は、今や、添付の図面の厚さに関連して解釈される好ましい実施形態についての以下の詳細な説明を参照して、当業者には明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
大パワー（高出力フラックス）ＬＥＤの開発は、高熱伝導率のより厚い光学的透明支持基板を有するより大きなチップ寸法（Ｌ）と高熱伝導率のより薄い光学的不透明基板を有するより大きなチップ寸法（Ｌ）との両方を使用するチップ設計をもたらし、各々の場合に、光放射層は支持基板と異なっている。
【００４２】
本発明は、例えばサファイアから作られた大きな（Ｌ＞３００μｍ）（比較的厚い）基板、及び例えばシリコン又は炭化珪素から作られた大きな（Ｌ＞３００μｍ）比較的薄い基板を有するＬＥＤチップを使用することを提案する。透明基板は、膜厚さの３倍を超え５倍までの厚さ、またことによると７倍を超える厚さであることがある。厚さが増すにつれて、構造の熱特性は次第に好ましくなくなる。
【００４３】
不透明材料は、膜厚さの３倍未満の厚さであることがあり、好ましくは厚さがほぼ同じであり、さらに理想的には基板が使用されない。
【００４４】
各場合に厚さが減少するにつれて、構造の熱特性はより好ましくなる。
【００４５】
したがって、本発明によれば、プラットフォーム全体の機械的特性及び熱抵抗すなわち比（ｈ／Ｌ）に従ったＬＥＤチップと膜の組合せを高めるために、比較的大きなＬＥＤチップ基板が使用されることがある。したがって、大きなＬＥＤチップが熱伝導性を改善する。
【００４６】
本発明は、そのような支持基板が光放射層（例えば、ＧａＮ、ＧａＡｓ）よりも機械的に丈夫であることを利用することを提案する。
【００４７】
図１は、本発明に関して使用されることがあるＬＥＤチップの例を示す。
【００４８】
重要であるのは、特に、比較的厚いサファイア基板であり、これはパターニングされることもある。
【００４９】
さて、本発明は、図２に示されるようなプラットフォーム２に関連して、基板７上に光学活性層６を有するＬＥＤチップ１を使用することを提案する。
【００５０】
このプラットフォーム２は、キャビティ８を有し、このキャビティの底は、支持フレーム５によって囲まれた、凹所付きの比較的薄い膜３によって形成されており、この支持フレーム５は、比較的厚いので薄い膜３に比べて頑丈である。ＬＥＤチップ１は、例えば接着剤を使用することによって、又は半田付け９によって、膜３に取り付けられることがある。
【００５１】
本発明によれば、膜３の厚さは、フレームの厚さに２分の１未満、好ましくは５分の１未満であり、さらに２５分の１未満が最も好ましい。
【００５２】
膜３は、支持フレーム５と一体的に、したがって支持フレーム５と同じ材料から作られる。
【００５３】
キャビティ８の壁４は、例えば垂直な、湾曲した、又は図示されるように例えば４０から６０度の角度で傾いた形などのどんな形であってもよい。
【００５４】
キャビティ８の壁４は、反射体として働くことができ、この関係のために、反射材料で被覆されることがある。
【００５５】
図３は、薄い膜３の上に配置され、例えば半田付け９によって、伝導性エポキシなどによって、膜３に機械的に接続されているフェイスアップ型（ＦＵ）ＬＥＤチップ１を示す。
【００５６】
ＬＥＤチップ１の最上部の２つの電極１６、１７は、例えば金（Ａｕ）ワイヤボンディング１４、１５によって電気的に接続されている。
【００５７】
ＬＥＤチップ１を配置した後で、キャビティ８に、例えば透明密封シリコーン１０が充填される。
【００５８】
好ましくは、充填されたキャビティ８を有するプラットフォーム２の上に、キャビティ８の外のプラットフォーム２の領域、すなわち支持フレーム５の最上面１２も部分的に覆って色変換材料１１が配置されることがある。
【００５９】
少なくとも１つの電極１７のボンドワイヤ１４は、膜中の伝導部分を通して外部に導かれることがあり、この伝導部分は、シリコンプラットフォームの周囲部分に対して電気的に分離されている。伝導部分は、例えば金属又は例えばシリコンのような半導体のような導体から作られることがある。分離は、例えばシリコンを酸化することによって達成されることがある。
【００６０】
シリコン膜中の伝導部分は、比較的小さな（「穴」）であることがあり、又は、例えばＬＥＤチップのベース全体のようなある面積を覆うことがある。
【００６１】
ＬＥＤチップの一方又は両方の電極は、シリコン膜を通して与えられることがある。
【００６２】
ＬＥＤチップは、フェイスアップ型又はフェイスダウン型で取り付けられることがある。
【００６３】
図示された実施形態は、膜３中の充填されたスルーホール１３を提案し、この伝導性充填材は、例えば、金又は金属の組合せ又は他の電気的に分離された伝導材料から作られる。この充填材は、例えば、充填材を設ける前に分離層を塗布することによって、周囲シリコンに対して電気的に分離される。
【００６４】
図４は、フリップチップ（ＦＣ）技術に従って取り付けられたＬＥＤチップ１の例を示す。再び、キャビティ８は、透明シリコーン１０を充填、又は部分的に充填されることがあり、さらに色変換材料１４が、充填されたキャビティ８及び周囲支持フレーム５の最上面１２の上に配置されることがある。
【００６５】
ＬＥＤチップ１のカソード及びアノードは、膜３に面している。
【００６６】
カソード用の別個の半田パッチ１８及びアノード用の半田パッチ１９があり、これらの半田パッチは、膜３の上にそれぞれ設けられる。ＡｕＳｎが半田材料として使用されることがある。ＡｕＳｎ半田の組成は、理想的には８０：２０ｗｔ＼ｏであり、好ましくは過剰な堆積金で形成される。
【００６７】
膜３に、カソード用の絶縁された伝導材料が充填されたスルーホール２０及びアノード用のスルーホール１３がそれぞれある。
【００６８】
図５を参照して、ここで、色変換材料の様々な配列が説明される。
【００６９】
図５ａに、図３及び４に示されるような配列が模式的に例示されている。この実施形態に従って、色変換層１１は、キャビティ８（充填されるか「空」であることがある）と支持フレーム５の周囲最上面１２の両方を覆っている。
【００７０】
図５ｂに従って、キャビティ８は、再び、透明シリコーン材料１０を任意選択で充填されるが、一方で、この実施形態に従って、色変換層１１は、キャビティ８の最上面だけを覆い、支持フレーム５の最上面１２を覆っていない。
【００７１】
図５ｃに従って、この実施形態は、色変換材料の最上面が周囲支持フレーム５の最上面１２と面一であるかより高いように、キャビティ８を直接充填する色変換材料１１を有している。
【００７２】
本発明によれば、例えばシリコン材料の薄膜は、同じ材料から作られたより大きな厚さの周囲支持フレームによって、常に、すなわち製造プロセス全体にわたって支持されている。低熱抵抗及び膜周囲の一体化機械的支持を有する精密に画成された薄膜を製造するために、この設計は、シリコン微細機械加工（ＭＥＭＳ）を使用することによって製造されることがある。
【００７３】
キャビティは、制御されたＭＥＭＳ製作技術からのある選択を使用してシリコンウェーハから形成されることがある。
【００７４】
さらに、キャビティの壁は、例えばアルミニウム及び／又は銀などの適切な反射材料で被覆されることがある。
【００７５】
本発明によれば、薄膜を横切って７Ｋ／Ｗ未満のパッケージの優れた熱性能が実現されることがある。ＬＥＤチップ基板と薄膜の理想的な材料組合せが使用される場合、ＬＥＤ基板と膜を横切って１５Ｋ／Ｗ未満のプラットフォームの熱性能が実現されることがある。
【００７６】
好ましくは、膜材料の熱特性は、ＬＥＤサファイア基板又は他の接着支持材料の特性と同様である。このことは、ＬＥＤパッケージの組立及び動作中に予想され得る温度範囲でパッケージに対する望ましくない熱応力を防ぐ。
【００７７】
図３及び４に示されるような半田経路の設計は、パッケージの下で面積が最大にされて最終的に半田付けされたとき膜表面一面にわたって、プラットフォームから離れるように熱伝達を効果的に広げるようなものである。特に、電極面積は、ＬＥＤチップの外形にちょうど一致するように設計されるので、熱の最小限の横方向広がりが膜から支持フレームの方に起こる。
【００７８】
このことは、プラットフォームのフレームがＬＥＤチップによる加熱を制限し、且つ熱が膜に対して垂直な方向に誘導除去されることを確実にする。
【００７９】
熱は熱の広がりによって下の構造中に伝導されフレーム中へ伝導されないので、プラットフォームのフレームは、パッケージＬＥＤの正常動作中に高温にならないはずである。このことは、完成デバイスの光学的性能にとって有利である。
【００８０】
半田経路への電気接続に関して、シリコン上の自然酸化物が、ＬＥＤチップのアノードとカソードを分離するための電気絶縁体として使用されることがある。図３及び４に示されるように、電気接続は、薄い膜を通して、又は上の方の表面の方へパッケージの表面で有利に実現される。
【００８１】
図６に示される例では、膜は一定の厚さを有している。
【００８２】
図７は、膜が変化する厚さを有する本発明の実施形態を示す。図示の例では、膜は、周囲の厚さｓに比べて減少した厚さ（ｓ−Ｔ）を有する中央の窪んだ（より薄い）部分を備える。ＬＥＤチップは、減少した厚さを有する面積の中に取り付けられる。
【００８３】
膜の厚さ変化は、徐々に、又は図７に示されるように階段的であることがある。
【００８４】
本発明によるフィードスルー技術及びそれの様々なチップ設計への応用が、これから図８から１２を参照してさらに説明される。
【００８５】
本発明は、例えば、以下のチップ設計との関連で使用されることがある。
・フェイスアップ（ＦＵ）、コンタクト上（ＦＵ−ＣＵ）チップは、一般に、活性層の上に１つ又は複数のワイヤボンドを必要とする。
・フリップチップ（ＦＣ）、コンタクト下（ＦＣ−ＣＤ）チップは、ワイヤボンドを必要とせず、光は電気コンタクトから離れて基板を通過する。
・フェイスアップ、コンタクト下（ＦＵ−ＣＤ）チップは、ワイヤボンドを必要とせず、光は基板を通過しない。
【００８６】
３つの型のＬＥＤ基板が知られている。すなわち、
・絶縁性基板
・伝導性基板
・分離された電気フィードスルーの付いた伝導性基板。
【００８７】
これは、６つの型のＬＥＤチップ構成を可能にする。
・２つのワイヤボンドのあるＦＵ、１つはアノード用で、１つはカソード用。
・ワイヤボンドのないＦＣ。
・ただ１つのワイヤボンドのある伝導性基板上のＦＵ、１つの電気コンタクトは基板全体を通り抜ける。
・ワイヤボンドがなくＬＥＤ基板にフィードスルーのあるＦＵ、電気コンタクトは放射面とほぼ同じ面積である。
・ワイヤボンドがなくＬＥＤ基板にフィードスルーのあるＦＵ。電気コンタクトは、放射面の面積よりも小さく、熱経路は放射面とほぼ同じ大きさで形成される。
・ワイヤボンドがなくＬＥＤ基板のないＦＵ、その結果、アノードコンタクトは膜で直接作られ、カソードは、分離された電気導体によって作られる。
【００８８】
フィードスルー技術：
必要なことは、膜のＬＥＤチップ側から膜の半田パッド側までの導電性経路を設けることである。アノード及びカソードは、電気的に分離されなければならない。
【００８９】
導電性経路の第２の態様は、導電性経路がＬＥＤチップから半田パッドまでの熱伝導経路としても作用することである。これは、アノード及びカソード用の経路の一方又は両方によることがある。
【００９０】
第３の態様は、導電性経路が熱伝導経路と無関係であることである。この場合、チップの直ぐ下に電気コンタクトはないが、設計には殆んど又は全く差がないので、製作方法は全く同じである。
【００９１】
全ての場合に、最終的な形態は、膜全体にわたって密封封止された境界面を維持する。
【００９２】
電気スルーコンタクトの分離は、電気と熱の組合せ経路を含むためであることがあり、熱経路は電気的に分離されていることがある。
【００９３】
電気的分離の方法は、次の２つの方式であることがある。すなわち、
・膜表面に対して平行な電気的分離、すなわち、絶縁層は熱の熱伝達に対して垂直であり、一般に、ＬＥＤチップと膜の間にある。
・電気的分離は膜表面に対して垂直で熱の熱伝達に対して平行である。この場合、ＬＥＤチップと膜の間の電気的分離の必要がない。
【００９４】
第２の方法の有利点は、電気的分離層は一般に不満足な熱導体であり、全体的に膜の熱抵抗に重大な影響を及ぼすことがあることである。電気的分離が熱経路中にないとき、同等な構造の熱抵抗の減少が著しいことがある。さらに、導電性領域は、膜の中の特定の領域に選択的に限定され、プラットフォームを構成する膜及びフレームの残りの場所は電気的に中性である。
【００９５】
定義された構成の他の有利点は、熱領域と電気領域が分離されて、アノード、カソード及び熱コンタクトを生成することである。この構成は、最終デバイス用途で有利に使用されることがある。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】本発明に関して使用することができるＬＥＤチップを模式的に示す図であり、サファイア基板を備える。
【図２】本発明によるプラットフォームの例を模式的に示す図であり、薄いシリコン膜及び比較的厚い一体的に形成された支持フレームを備える。
【図３】ＦＵ（フェイスアップ型）マウントを備えるＬＥＤパッケージの例を示す図である。
【図４】ＦＣ（フリップチップ型）ＬＥＤチップマウントの例を示す図である。
【図５】ＬＥＤチップの上及び／又は周囲に色変換材料を設ける様々な可能性を示す図である。
【図６】本文で寸法ｈ、Ｈ、Ｌ及びｔについて説明されるように、チップの付いたプラットフォームの寸法を示す図である。
【図７】不均一な厚さを有する膜の例を示す図である。
【図８】様々なフィードスルー方式を示す図である。
【図９】対応する電気接触を付いた異なるシリコン膜を示す図である。
【図１０】電気フィードスルー接触の付いた更なるシリコン膜設計を示す図である。
【図１１】電気フィードスルー接触の付いた更なるシリコン膜設計を示す図である。
【図１２】電気フィードスルー接触の付いた更なるシリコン膜設計を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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