(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つ以上の発光ダイオード（ＬＥＤ）を支持するサブマウントを備えた発光デバイスであって、前記サブマウントが、
誘電体層と、
前記誘電体層の上に配置され、かつ、前記１つ以上のＬＥＤから離間した導電性配線を含む、伝導層と、
前記伝導層の上に配置された反射層と、
前記反射層および前記伝導層を貫通する少なくとも１つの穴と、
前記穴内、前記誘電体層上、及び前記導電性配線の側壁にソルダーレジストの少なくとも一部が配置されるように前記反射層の上に配置され、かつ、反射材料を含む、ソルダーレジスト層と
を備える発光デバイス。
【請求項２】
前記穴の一部は前記伝導層の表面上で終端する、請求項１に記載の発光デバイス。
【請求項３】
前記反射層及び前記伝導層が前記穴の側壁を構成する、請求項１又は２に記載の発光デバイス。
【請求項４】
前記サブマウントはさらに、前記反射層と前記伝導層との間に配置されたバリア層を備える、請求項１に記載の発光デバイス。
【請求項５】
前記伝導層が銅（Ｃｕ）を含み、前記反射層が銀（Ａｇ）を含み、前記バリア層がニッケル（Ｎｉ）を含む、請求項４に記載の発光デバイス。
【請求項６】
前記伝導層は粗面テクスチャを備える、請求項１に記載の発光デバイス。
【請求項７】
前記反射層に複数の穴が配置されている、請求項１に記載の発光デバイス。
【請求項８】
前記少なくとも１つの穴は、約０．２〜５００マイクロメートル（μｍ）の範囲にある深さを備える、請求項１〜７のいずれか一項に記載の発光デバイス。
【請求項９】
１つ以上の発光ダイオードを備える、請求項１〜８のいずれか一項に記載の発光デバイス。
【請求項１０】
１つ以上の発光ダイオード（ＬＥＤ）を支持するサブマウントを提供する工程を含む、発光デバイスを提供する方法であって、前記サブマウントを提供する工程が、
誘電体層を提供する工程と、
前記誘電体層の上に、前記１つ以上のＬＥＤから離間した導電性配線を有する伝導層を堆積する工程と、
前記伝導層の上に反射層を堆積する工程と、
前記反射層及び前記伝導層を貫通する少なくとも１つの穴を形成する工程と、
前記少なくとも１つの穴内、前記誘電体層上、及び前記導電性配線の側壁にソルダーレジストの少なくとも一部が配置されるように、前記反射層の上に、反射材料を含むソルダーレジスト層を堆積する工程と
を含む方法。
【請求項１１】
前記伝導層を堆積する工程は、銅（Ｃｕ）層を堆積する工程を含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記反射層を堆積する工程は、銀（Ａｇ）層を堆積する工程を含む、請求項１０又は１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記伝導層と前記反射層との間にバリア層を堆積する工程をさらに含む、請求項１０〜１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
前記少なくとも１つの穴を形成する工程は、前記穴を化学的にエッチングする工程を含む、請求項１０〜１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
前記少なくとも１つの穴を形成する工程は、前記穴の一部が前記伝導層の上面で終端するように前記反射層をエッチングする工程を含む、請求項１０〜１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
前記反射層及び前記伝導層に複数の穴を形成する工程をさらに含む、請求項１０〜１５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１７】
前記少なくとも１つの穴を形成する工程は、約０．２〜５００マイクロメートル（μｍ）の範囲にある深さを有する少なくとも１つの穴を化学的にエッチングする工程を含む、請求項１０〜１６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１８】
サブマウントと、
前記サブマウントの上方に配置された複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）であって、１つ以上の電気コネクタによって電気的に接続されている、複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）と、
前記複数のＬＥＤの周囲に配置された保持材料であって、前記１つ以上の電気コネクタの少なくとも一部を被覆する保持材料と
を備え、
前記サブマウントが、
誘電体層と、
前記誘電体層の上に配置され、かつ、前記複数のＬＥＤから離間した導電性配線を備える伝導層と、
前記伝導層の上に配置された反射層と、
前記反射層及び前記伝導層の一部を貫通する少なくとも１つの穴と、
前記穴内、前記誘電体層上、及び前記導電性配線の側壁にソルダーレジストの少なくとも一部が配置されるように、前記反射層の上に配置された、反射材料を含むソルダーレジスト層と
を含む、発光デバイス。
【請求項１９】
前記穴の一部は前記伝導層の表面上で終端する、請求項１８に記載の発光デバイス。
【請求項２０】
前記反射層及び前記伝導層が前記穴の側壁を形成する、請求項１８又は１９に記載の発光デバイス。
【請求項２１】
前記少なくとも１つの穴は、約０．２〜５００マイクロメートル（μｍ）の範囲にある深さを備える、請求項１８〜２０のいずれか一項に記載の発光デバイス。
【請求項２２】
１つ以上の発光ダイオード（ＬＥＤ）を支持するサブマウントを備えた発光デバイスであって、前記サブマウントが、
粗面テクスチャを備え、かつ、前記１つ以上のＬＥＤから離間した導電性配線を備える伝導層と、
前記伝導層の上に配置された反射層であって、平滑面テクスチャを有し、反射層を貫通する穴を備える反射層と、
前記反射層の上、前記穴内、及び前記伝導層の粗面化された表面の上方に配置された、反射材料を含むソルダーレジスト層と
を備える、発光デバイス。
【請求項２３】
前記反射層は電解Ａｇからなる層を含む、請求項２２に記載の発光デバイス。
【請求項２４】
前記粗面テクスチャは、波状の表面テクスチャ、複数のリップ、又は複数のくぼみを備える、請求項２２又は２３に記載の発光デバイス。
【請求項２５】
前記発光デバイスが誘電体層をさらに備え、前記伝導層が前記誘電体層の上方に配置されている、請求項２２〜２４のいずれか一項に記載の発光デバイス。
【請求項２６】
１つ以上の発光ダイオード（ＬＥＤ）を支持するサブマウントを提供する工程を含む、発光デバイスを提供する方法であって、前記サブマウントを提供する工程が、
前記１つ以上のＬＥＤから離間した導電性配線を備える伝導層を堆積する工程と、
前記伝導層の上に反射層を堆積する工程と、
前記反射層を貫通する穴を形成する工程と、
前記伝導層の表面を粗面化する工程と、
前記反射層の上方、前記穴内、及び前記伝導層の粗面化された表面の上方に、反射材料を含むソルダーレジスト層を堆積する工程と
を含む方法。
【請求項２７】
前記伝導層の表面を粗面化する工程は、前記表面を機械的又は化学的に研磨する工程を含む、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記方法は、誘電体層を提供する工程をさらに含み、前記伝導層は前記誘電体層の上方に配置されている、請求項２６又は２７に記載の方法。
【請求項２９】
発光デバイスを提供する方法であって、
１つ以上の発光ダイオード（ＬＥＤ）を支持するサブマウントを提供する工程であって、前記サブマウントが、誘電体層と、前記誘電体層の上に配置され、かつ、前記１つ以上のＬＥＤから離間した導電性配線を有する伝導層と、前記伝導層の上に配置される反射層とを備える、工程と、
第１フォトマスクを施した後に前記反射層の一部をエッチングする工程と、
前記伝導層が前記反射層よりも面積が大きく、又は小さくなるように、第２フォトマスクを施した後に前記伝導層の一部をエッチングする工程と、
前記誘電体層の一部の上、前記反射層の一部の上、及び前記導電性配線の側壁に、反射材料を含むソルダーレジスト層を堆積する工程と
を含む方法。
【請求項３０】
前記ソルダーレジスト層が前記誘電体層の一部及び前記伝導層の一部に直接接着している、請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記伝導層と前記反射層との間にバリア層を堆積する工程をさらに含む、請求項２９又は３０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
［関連出願についての相互参照］
本願は２０１１年１２月２３日に出願された米国特許出願第１３／３３６，５４０号に基づく優先権を主張し、同出願の開示は、その全体が引用により本明細書に援用される。
［技術分野］
本明細書にて開示される発明主題は、広くは発光デバイス及び発光方法に関する。より詳細には、本明細書に開示される発明主題は、デバイス内において、反射率を高め、熱性能を向上させ、かつ、接着性を向上させることによって、輝度を高めた発光デバイス及び発光方法に関する。
［背景技術］
発光ダイオード（ＬＥＤ）等の発光デバイスは、白色光（例えば，白色又は近白色として知覚される）を提供するパッケージで利用可能であり、また、白熱灯、蛍光灯、及びメタルハライド高輝度放電（ＨＩＤ）灯製品の代替品として開発されている。ＬＥＤデバイスの代表例は、少なくとも１つのＬＥＤチップを有するデバイスを備え、ＬＥＤチップの一部は、例えばイットリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ）等の蛍光物質で被覆することが可能である。蛍光物質の被覆によって、１つ以上のＬＥＤチップから放出された光を白色光に変換することができる。例えば、ＬＥＤチップは所望の波長の光を放出可能であるが、蛍光物質はピーク波長が約５５０ｎｍの黄色の蛍光を発することが可能である。観察者は、複数の光放出の混合を白色光として知覚する。蛍光物質によって変換された白色光の代わりとして、それぞれが赤色、緑色、及び青色（ＲＧＢ）の波長の複数の発光デバイスを１つのデバイス又はパッケージ内で組み合わせて、白色として知覚される光を生成することができる。
【０００２】
種々のＬＥＤデバイス及び方法が市場で入手可能であるにもかかわらず、より高輝度のデバイスが依然として要求されている。また、デバイス内での反射層の追加、及び／又は、このようなデバイスのサブマウント内部の１つ以上の層間の接着性の向上によって、光学的性能及び／又は熱的性能を効果的に高めることができるデバイス及び方法も要求されている。
［概要］
本開示に従って、産業用及び商業用の照明製品を含む様々な用途に十分に適した、新規な発光デバイス及び発光方法が提供される。したがって、本明細書の開示の目的は、デバイス内の反射率を高めることに一部起因して、改良されたより高輝度の発光デバイスを提供することにある。本開示の別の目的は、デバイスのサブマウントの１つ以上の層間の接着性を向上させたデバイスを提供することにある。
【０００３】
本明細書に記載された開示から明らかになるように、本開示のこれらの目的及び他の目的は、少なくとも全部又は一部が、ここに開示される発明主題によって実現される。
ベストモードを含む本発明主題の、当業者への全面的かつ実施可能な程度の開示を、添付図面の参照を含む、明細書の以下の記述においてより詳細に行う。
【図面の簡単な説明】
【０００４】
【図１】本明細書の開示に係る発光デバイスの一実施形態の上面斜視図である。
【図２】本明細書の開示に係る発光デバイスの一実施形態の側面図である。
【図３Ａ】本明細書の開示に係る発光ダイオード（ＬＥＤ）の１つ以上のパターンを有する発光デバイスの一実施形態の平面図である。
【図３Ｂ】本明細書の開示に係る発光ダイオード（ＬＥＤ）の１つ以上のパターンを有する発光デバイスの一実施形態の平面図である。
【図４】本明細書の開示に係るＬＥＤの１つ以上のパターンを有する発光デバイスの一実施形態の上面斜視図である。
【図５】本明細書の開示に係る発光デバイスの一実施形態の平面図である。
【図６】本明細書の開示に係る発光デバイスの発光領域の第１断面図である。
【図７】本明細書の開示に係る発光デバイスの発光領域の第２断面図である。
【図８】本明細書の開示に係る発光デバイスの平面図である。
【図９】本明細書の開示に係る発光デバイスの間隙領域の断面図である。
【図１０】本明細書の開示に係る発光デバイスの平面図である。
【図１１】本明細書の開示に係る、ＬＥＤの１つ以上のパターンを有する発光デバイスの一実施形態の平面図である。
【図１２】本明細書の開示に係るＬＥＤの１つ以上のパターンを有する発光デバイスの一実施形態の平面図である。
【図１３Ａ】本明細書の開示に係るＬＥＤの１つ以上のパターンを有する発光デバイスの一実施形態の平面図である。
【図１３Ｂ】本明細書の開示に係るＬＥＤの１つ以上のパターンを有する発光デバイスの一実施形態の平面図である。
【図１４Ａ】本明細書の開示に係るＬＥＤの１つ以上のパターンを有する発光デバイスの一実施形態の平面図である。
【図１４Ｂ】本明細書の開示に係るＬＥＤの１つ以上のパターンを有する発光デバイスの一実施形態の平面図である。
【図１５Ａ】本明細書の開示に係るＬＥＤデバイスに用いられているダイアタッチ技術を示す図である。
【図１５Ｂ】本明細書の開示に係るＬＥＤデバイスに用いられているダイアタッチ技術を示す図である。
【図１６】本明細書の開示の一実施形態に係る発光デバイスの平面図である。
【図１７Ａ】図１６に係る発光デバイスの断面図である。
【図１７Ｂ】図１６に係る発光デバイスの断面図である。
【図１８】本明細書の開示に係る、駆動回路を備えた発光デバイスの平面図である。
【図１９】本明細書の開示に係る発光デバイスの断面図である。
【図２０】本明細書の開示に係る発光デバイスの断面図である。
【図２１】ソルダーレジスト層の下方に配置される１つ以上の材料層を示す、図２０の細部の分解図である。
【図２２】本明細書の開示に係る発光デバイスの断面図である。
【図２３】ソルダーレジスト層の下方に配置される１つ以上の材料層を示す、図２０の細部の分解図である。
【図２４】本明細書の開示に係る発光デバイスの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００５】
［詳細な説明］
ここで、本明細書の発明主題の実施可能な態様又は実施形態を詳細に述べるとともに、このうち１つ以上の例を各図に示す。各例は本発明主題を説明するために示されるものであり、本発明をこれらに限定するものではない。実際、一実施形態の一部として図示又は記述される特徴は、別の実施形態で使用することにより、さらに別の実施形態を生じさせることが可能である。本明細書にて開示及び説明された本発明主題はこのような改変や変形を包含することが意図されている。
【０００６】
各図に示されているように、構造体や部分の寸法の中には、例示目的で他の構造体や部分に対して誇張されて示されているものがあり、よってこれらは本発明主題の概略構造を示すために提供される。さらに、本発明主題の種々の態様は、ある構造体又は部分が他の構造体、部分、もしくはその両方の上に形成されていることを参照して説明されている。当業者には理解されるように、ある構造体が別の構造体又は部分の「上に（ｏｎ）」又は「上方に（ａｂｏｖｅ）」形成されているという説明は、付加的な構造体、部分、もしくはその両方が介在してもよいことを意味する。介在する構造体又は部分がなく、ある構造体又は部分が別の構造又は部分の「上に（ｏｎ）」形成されているという場合には、本明細書では構造又は部分の「上に直接（ｄｉｒｅｃｔｌｙ  ｏｎ）」形成されていると説明される。同様に、ある要素が別の要素に「接続される（ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ）」、「取り付けられる（ａｔｔａｃｈｅｄ）」、又は「結合される（ｃｏｕｐｌｅｄ）」と説明されている場合には、一方の要素が他方の要素に直接に接続され、取り付けられ、又は結合されていてもよく、あるいは介在する要素が存在していてもよいことは理解されよう。一方、ある要素が別の要素に「直接接続される（ｄｉｒｅｃｔｌｙ  ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ）」、「直接取り付けられる（ｄｉｒｅｃｔｌｙ  ａｔｔａｃｈｅｄ）」、又は「直接結合される（ｄｉｒｅｃｔｌｙ  ｃｏｕｐｌｅｄ）」と説明されている場合には、介在する要素が存在しない。
【０００７】
さらに、本明細書では、「上に（ｏｎ）」、「上方に（ａｂｏｖｅ）」、「上側の（ｕｐｐｅｒ）」、「上面（ｔｏｐ）」、「下側の（ｌｏｗｅｒ）」、又は「底面（ｂｏｔｔｏｍ）」といった相対的な語は、各図に示されているように、ある構造体又は部分と別の構造体又は部分との関係を説明するために用いられている。「上に（ｏｎ）」、「上方に（ａｂｏｖｅ）」、「上側の（ｕｐｐｅｒ）」、「上面（ｔｏｐ）」、「下側の（ｌｏｗｅｒ）」、又は「底面（ｂｏｔｔｏｍ）」といった位置関係を表す語は、各図に示されているデバイスの向きに加えて、これとは異なるデバイスの向きも含むことを意図していることは理解されよう。例えば、図中のデバイスの上下を反対にした場合、他の構造又は部分の「上方に（ａｂｏｖｅ）」あると述べられていた構造体又は部分が、今度はその構造体又は部分の「下方に（ｂｅｌｏｗ）」あるような向きになる。同様に、図中のデバイスを軸を中心に回転させた場合、他の構造体又は部分の「上方に（ａｂｏｖｅ）」あると述べられている構造体又は部分が、今度はその構造体又は部分の「隣に（ｎｅｘｔ  ｔｏ）」もしくは「左側に（ｌｅｆｔ  ｏｆ）」あるような向きになる。明細書全体を通じて、同様の符号は同様の要素を表している。
【０００８】
本明細書で説明される各実施形態に係る発光デバイスは、炭化ケイ素基板等の成長基板上に作製されたＩＩＩ−Ｖ族窒化物（例えば窒化ガリウム）系発光ダイオード（ＬＥＤ）又はレーザ、例えば米国ノースカロライナ州ダーハム（Ｄｕｒｈａｍ）に所在するクリー社（Ｃｒｅｅ，Ｉｎｃ．）によって製造販売されているデバイス等を含んでいてもよい。例えば、本明細書に記載されている炭化ケイ素（ＳｉＣ）基板／層は、４Ｈポリタイプ炭化ケイ素基板／層であってもよい。しかしながら、３Ｃ，６Ｈ，及び１５Ｒポリタイプ等の他のポリタイプの炭化ケイ素を使用してもよい。適切なＳｉＣ基板は、本発明主題の譲受人である米国ノースカロライナ州ダーハムに所在するクリー社から入手可能であり、このような基板の製造方法は科学文献や同一譲受人による多数の米国特許に記載されている。その中には米国再発行特許第Ｒｅ．３４，８６１号、米国特許第４，９４６，５４７号、及び同第５，２００，０２２号も含まれているが、これらに限定されるものではなく、これらの開示はその全体が参照により本明細書に援用される。本明細書では他の任意の好適な成長基板も想定される。例えば、本明細書で述べられているようなＬＥＤやレーザを作製する成長基板として、サファイア及びガリウムヒ素を用いることもできる。
【０００９】
本明細書において用いられている場合、「ＩＩＩ族窒化物」という語は、周期表のＩＩＩ族、通常はアルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、及びインジウム（Ｉｎ）の中の１つ以上の元素と窒素との間で生成された半導体化合物を指す。この語はまた、ＧａＮ，ＡｌＧａＮ，及びＡｌＩｎＧａＮ等の２元化合物、３元化合物及び４元化合物も指す。ＩＩＩ族元素は窒素と結合することによって、２元化合物（例えばＧａＮ），３元化合物（例えばＡｌＧａＮ），及び４元化合物（例えばＡｌＩｎＧａＮ）を生成する。これらの化合物は、１モルの窒素が合計で１モルのＩＩＩ族元素と結合している実験式を有していてもよい。したがって、多くの場合ＡｌｘＧａ１−ｘＮ（ただし１＞ｘ＞０）といった式を用いてこれらの化合物を記述する。ＩＩＩ族窒化物のエピタキシャル成長を行う技術は、まずまずの開発がなされ、適切な科学文献中で報告されてきた。
【００１０】
本明細書で開示されているＬＥＤの様々な実施形態は成長基板を備えているが、ＬＥＤを構成するエピタキシャル層を成長させるエピタキシャル結晶成長基板は除去してもよく、代替のキャリア基板上に、あるいは元の基板とは異なる熱的、電気的、構造的、及び／又は光学的特性を有し得る基板上に、独立したエピタキシャル層を取り付けてもよいことが当業者には理解されよう。本明細書にて説明されている発明主題は、エピタキシャル結晶成長基板を有する構造に限定されるものではなく、エピタキシャル層を元の成長基板から除去した後に代替のキャリア基板に接合した構造に関連して用いられてもよい。
【００１１】
例えば、本発明主題のいくつかの実施形態に係るＩＩＩ族窒化物系ＬＥＤを、成長基板（炭化ケイ素基板等）上に作製することによって、横型構造デバイス（両方の電気接点がＬＥＤの同一面側にある）又は縦型構造デバイス（電気接点がＬＥＤの対向面にある）を提供してもよい。さらに、成長基板は、作製後にＬＥＤ上に保持されてもよく、あるいは、（例えばエッチング、研削、研磨等で）除去されてもよい。成長基板を除去することによって、例えば、得られるＬＥＤを薄くしたり、かつ／又は、縦型ＬＥＤにかかる順方向電圧を低下させたりしてもよい。例えば、横型構造デバイス（成長基板はあってもなくてもよい）は、キャリア基板又はプリント回路基板（ＰＣＢ）にフリップチップ接続（例えばはんだを用いて）してもよく、ワイヤボンディングしてもよい。縦型構造デバイス（成長基板はあってもなくてもよい）は、キャリア基板、実装パッド、又はＰＣＢにはんだ接合される第１端子と、キャリア基板、電気素子、又はＰＣＢにワイヤボンディングされる第２端子とを有していてもよい。縦型及び横型ＬＥＤチップ構造の例は、例えば、バーグマン（Ｂｅｒｇｍａｎｎ）他による米国特許出願公開第２００８／０２５８１３０号明細書及びエドモンド（Ｅｄｍｏｎｄ）他による米国特許出願公開第２００６／０１８６４１８号明細書に説明されており、これらの開示はその全体が参照により本明細書に援用される。
【００１２】
さらに説明するように、１つ以上のＬＥＤを１種以上の蛍光物質で少なくとも部分的に被覆することも可能である。この蛍光物質は、ＬＥＤがＬＥＤからの光と蛍光物質からの光の組み合わせを放出するように、ＬＥＤ光の少なくとも一部を吸収して異なる波長の光を放出する。一実施形態において、ＬＥＤは、ＬＥＤチップからの光の放出と蛍光物質からの光の放出との組み合わせである白色光を放出する。１つ以上のＬＥＤは、種々の方法を用いて被覆及び作製が可能であるが、好適な方法の１つが、発明の名称が共に「ウエハレベル蛍光物質被覆方法及び同方法を用いて作製されたデバイス（Ｗａｆｅｒ  Ｌｅｖｅｌ  Ｐｈｏｓｐｈｏｒ  Ｃｏａｔｉｎｇ  Ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  Ｄｅｖｉｃｅｓ  Ｆａｂｒｉｃａｔｅｄ  Ｕｔｉｌｉｚｉｎｇ  Ｍｅｔｈｏｄ）」である、米国特許出願第１１／６５６，７５９号明細書及び同第１１／８９９，７９０号明細書に説明されており、両出願とも、参照によりその全体が本明細書に援用される。１つ以上のＬＥＤを被覆するための他の好適な方法は、発明の名称が「蛍光物質被覆システムならびに、蛍光物質被覆を含む発光構造及びパッケージ化された発光ダイオードのための方法（Ｐｈｏｓｐｈｏｒ  Ｃｏａｔｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｆｏｒ  Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ  ａｎｄ  Ｐａｃｋａｇｅｄ  Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅｓ  Ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ  Ｐｈｏｓｐｈｏｒ  Ｃｏａｔｉｎｇ）」である米国特許出願第１２／０１４，４０４号明細書、及び発明の名称が「光学材料を光学素子に適用するためのシステム及び方法（Ｓｙｓｔｅｍｓ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｆｏｒ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  ｔｏ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｅｌｅｍｅｎｔｓ）」である、一部継続出願である米国特許出願第１２／７１７，０４８号明細書で説明されており、これら出願の開示は、参照によりその全体が本明細書に援用される。また、ＬＥＤの被覆は、電気泳動堆積（ＥＰＤ）等の他の方法を用いて行うことも可能であり、好適なＥＰＤ法は、発明の名称が「半導体デバイスの閉ループ電気泳動堆積（Ｃｌｏｓｅ  Ｌｏｏｐ  Ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｔｉｃ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｄｅｖｉｃｅｓ）」である米国特許出願第１１／４７３，０８９号明細書に記載されており、同出願は、参照によりその全体が本明細書に援用される。本発明主題に係るＬＥＤデバイス、システム、及び方法は、異なる色の複数のＬＥＤを有することも可能であり、そのうちの１つ以上が白色光を放出してもよいことが理解されよう。
【００１３】
次に、図１〜２４について参照する。図１は、全体が符号１０にて示される発光デバイス又はＬＥＤデバイスの平面図を示す。ＬＥＤデバイス１０は、１つ以上のＬＥＤを支持するサブマウント１２を備えることができる。一態様において、全体が符号１６にて示される発光領域は、サブマウント１２の上方に配置することができる。一態様において、発光領域１６は、ＬＥＤデバイス１０に対して略中央に配置することができる。別の態様では、発光領域１６は、ＬＥＤデバイス１０上方の任意の位置、例えば角部や端縁部近傍に配置可能である。一態様において、発光領域１６は略円形であってもよい。他の態様では、発光領域１６は、略正方形、略楕円形、略矩形等の他の任意の好適な形状を有することができる。ＬＥＤデバイス１０は単一の発光領域１６又は２つ以上の発光領域１６を備え得る。特に、ＬＥＤデバイス１０は、一様な光源を発光領域の形態で備えることができ、これにより、単一の構成要素が要求される光学製品の製造者にとって製造工程を簡素化することが可能になる。ＬＥＤデバイス１０はさらに、発光領域１６の周囲に少なくとも部分的に配置された保持材料１４を備えることができ、保持材料１４はダムと呼ぶこともできる。保持材料１４はまた、ツェナーダイオード４４（図９）等の少なくとも１つの静電放電（ＥＳＤ）保護デバイスの上方に配置することもできる（図９）。いくつかの態様では、保持材料を、２つの電気素子（図８）の間に直列接続された２つのツェナーダイオード４４の上方に配置してもよい。
【００１４】
サブマウント１２は、任意の好適な実装サブマウント又は基板、例えばプリント回路基板（ＰＣＢ）、メタルコアプリント回路基板（ＭＣＰＣＢ）、外部回路、又はＬＥＤ等の照明デバイスを実装及び／又は取り付け可能な他の任意の好適なサブマウント又は基板を備えることができる。発光領域１６は、サブマウント１２と電気的かつ／又は熱的に接続状態にあってもよい。発光領域１６とサブマウント１２との間に１つ以上の介在層を配置することで、発光領域１６がサブマウント１２の上方に間接的に配置されて、これによりサブマウント１２と間接的に電気的かつ／又は熱的に接続されるようにしてもよい。別例では、発光領域１６がサブマウント１２上に直接実装されることによって、サブマウント１２と直接的に電気的かつ／又は熱的に接続され、あるいは連結されることができる。例として示すのみで本発明を限定するものではないが、一態様において、サブマウント１２は、設置面積が２２ミリメートル（ｍｍ）ｘ２２ｍｍの正方形という小さな寸法を有し得る。別の態様では、サブマウント１２は、任意の好適な寸法及び／又は形状、例えば円形や矩形を有し得る。
【００１５】
発光領域１６は、例えば図７に示されているように、充填材料４０の内部及び／又は下方に配置された複数のＬＥＤチップ、すなわちＬＥＤ２５を備えることができる。ＬＥＤ２５は、任意の好適な寸法及び／又は形状を有することができる。例えば、ＬＥＤ２５は矩形、正方形、又は他の任意の好適な形状を有し得る。一態様において、充填材料４０は、所定量の、又は選択的な量の蛍光物質及び／又はルミファー（ｌｕｍｉｐｈｏｒ）を、所望の発光に適した量、例えば白色光変換に適した量で有する封止材料を含んでいてもよい。充填材料４０は、白色と知覚される光、又は任意の好適な、かつ／もしくは所望の波長の光を観察できるように、複数のＬＥＤ２５から放出された光と相互作用することができる。封止材料及び／又は蛍光物質の任意の好適な組み合わせを用いることができ、所望の発光を生じさせるために様々な蛍光物質の組み合わせを用いることができる。別の態様では、充填材料４０は成形されたレンズ材料を含んでいてもよい。例えば使用する蛍光物質の量や種類に応じて、充填材料４０は、発光領域１６が（図１に示しているように）ほぼ不透明となり得るようにほぼ不透明であってもよく、あるいは透明であってもよく、あるいは半透明であってもよい。保持材料１４は、発光領域１６の少なくとも一部分の周囲に分注、つまり配置されるように構成することができる。保持材料１４の配置後、充填材料４０が、保持材料１４の１つ以上の内壁の間にある空間内に、任意の好適な高さまで選択的に充填されてもよい。例えば、充填材料４０は、保持材料１４の高さと同一の高さまで、又は保持材料よりも高いもしくは低い任意の高さまで充填することができる。充填材料４０の上面は平面状であってもよく、凹状や凸状といった任意の好適な形状で湾曲していてもよい。
【００１６】
さらに図１を参照すると、ＬＥＤデバイス１０はまた、全体が符号２０にて示される少なくとも１つの開口又は穴を備えることができ、該開口又は穴は、ＬＥＤデバイス１０を外部基板又は外部表面に取り付けやすくするために、サブマウント１２を貫通するように、又はサブマウント１２を少なくとも途中まで貫くように配置可能である。例えば、デバイス１０を別の部材、構造体、又は基板に固定するために、１つ以上のねじを少なくとも１つの穴２０に挿入してもよい。ＬＥＤデバイス１０は、１つ以上の電気的装着面１８も備えることができる。一態様において、装着面１８は、はんだ接点等の電気接点を含む。装着面１８は、任意の好適な構成、寸法、形状、及び／又は位置を有することができ、外部電源に接続されると電流や電気信号が流れ得る正極端子及び負極端子を備えることができる。溶接、はんだ付け、又は他の任意の好適な既知の取付方法を行って、１つ以上の導線（図示せず）が装着面１８に取り付けられ、電気的に接続されてもよい。電流や電気信号は、装着面１８に電気的に接続される外部導線からＬＥＤデバイス１０へ流れることができ、そしてさらに、光出力を促進するために発光領域１６へと流れることができる。装着面１８は、１つ以上のＬＥＤ２５を備える発光領域１６に電気的に接続することができる。装着面１８は、第１伝導性配線３３及び第２伝導性配線３４（図８参照）と、したがって電気コネクタを用いて電気的に接続され得るＬＥＤ２５と、電気的に接続されることが可能である。電気コネクタは、ＬＥＤ２５を第１伝導性配線３４及び第２伝導性配線３３に電気的に接続するための、ワイヤボンドや他の好適な部材を含むことができる。
【００１７】
ＬＥＤデバイス１０はさらに、ＬＥＤデバイス１０の所与の側の電気的極性を示す指示標識又は記号を備えることができる。例えば、第１記号２２は、ＬＥＤデバイス１０の正極端子を備える側を示す「＋」の標識を含むことができる。第２記号２３は、ＬＥＤデバイス１０の負極端子を備えている側を示す「−」の標識を含むことができる。ＬＥＤデバイス１０の電気的特性及び／又は熱的特性を試験するために、１つ以上のテストポイント１５を、デバイスの正極側又は負極側のいずれかに近接して配置することができる。一態様において、テストポイント１５を負極側、つまりＬＥＤデバイス１０の端子に近接して配置することができる。
【００１８】
図２はＬＥＤデバイス１０の側面図を示す。図１及び図２に示されているように、保持材料１４は、発光領域１６の少なくとも一部の周囲であって、かつ、サブマウント１２の上方に配置された略円形のダムを備えることができる。保持材料１４はサブマウント１２の上方に分注、位置決め、もしくはその他の方法で配置可能であり、任意の好適な寸法及び／又は形状を有することができる。保持材料１４は任意の好適な反射材料を含むことができ、例えばシリコーンやエポキシ材料等の透明又は不透明の白色材料を含むことができる。不透明材料を得るために、例えば二酸化チタン（ＴｉＯ２）等のフィラー粒子を保持材料１４に使用して添加することができる。保持材料１４は、任意の好適な寸法及び／又は形状のダムを形成可能な自動分注機を用いて、所定の位置に分注もしくは堆積可能である。一態様においては、図示されるように円形状に分注可能であるが、例えば、矩形構成、湾曲構成、及び／又は所望の構成や断面形状を任意に組み合わせたものなど、他の任意の構成を提供することも可能である。図２がＬＥＤデバイス１０の側面図で示すように、保持材料１４は、保持材料１４のサブマウント１２とは反対側の上面が丸みを帯びるように、丸みを帯びた外壁２４を備えることができる。保持材料１４の外壁２４が丸みを帯び、又は湾曲していることにより、ＬＥＤデバイス１０により反射される光の量をさらに向上させる可能性がある。
【００１９】
保持材料１４は当技術分野で既知の任意の材料、例えば７％のヒュームドシリカと３％のＴｉＯ２とメチルシリコーンを含むシリコーン材料を含むことができる。一態様において、保持材料１４は光を反射するように構成されており、反射材料を含んでいてもよく、かつ／又は、反射材料で被覆されていてもよい。図３Ａ及び図３Ｂに示されているように、保持材料１４は、保持材料１４がワイヤボンド２６上方に配置されて少なくとも部分的にワイヤボンド２６を被覆して、ワイヤボンド２６の各々の一端といった少なくとも一部分を保持材料１４内部に封入するように、１つ以上のＬＥＤ２５のワイヤボンディング後に分注されてもよい。図３Ａ及び図３Ｂでは、ＬＥＤ２５等のＬＥＤの所与の組について、先頭と最後、すなわち最外端にあるＬＥＤ２５Ａ用のワイヤボンド２６を保持材料１４内部に配置することができる。一態様において、保持材料１４は、体積及び／又は高さを正確に制御するために、室温での分配中に「平坦化（ｐｌａｎｅｄ）」することができる。ＴｉＯ２を添加すると、発光領域１６の周囲で反射をさらに増大させることができ、これにより、ＬＥＤデバイス１０の発光がさらに最適化される。チキソトロープ剤としてヒュームドシリカを添加することができる。保持材料１４を分配することによって、基板面積を増大させることが可能になり、よって耐電圧をより高くすることができる。いくつかの態様では、ＬＥＤデバイス１０は４２ボルト（Ｖ）以上で動作可能とすることができる。
【００２０】
図３Ａ、図３Ｂ及び図４は充填材料４０の層がない発光領域１６を示す。図３Ａ及び図３Ｂは、ＬＥＤデバイス１０と、ＬＥＤの少なくとも１つのパターン、つまり配列を備えた発光領域１６とを示している。ＬＥＤ２５は伝導性パッド３０の上方に配列、配置、又は実装可能である。ＬＥＤ２５は、ＬＥＤの組となるように配列され、又は配置することができ、該ＬＥＤの組は、１つ以上のストリング又はＬＥＤを含むことができ、ＬＥＤの所与の組は、例えば、直列に、もしくは他の任意の好適な構成で電気的に接続された、ＬＥＤからなる１つ以上のストリングであってもよい。ＬＥＤの組を２つ以上設けることも可能であり、ＬＥＤの各組はＬＥＤの他の１つ以上の組と平行に配列することも可能である。本明細書にさらに説明されているように、ＬＥＤの所与の組又はストリングの中のＬＥＤは、任意の好適なパターン又は構成で配列可能であり、また、ＬＥＤの所与の組又はストリングの中のＬＥＤであっても、１つ以上の異なるパターン又は構成で配列又は配置可能である。例えば、図３Ａは、少なくとも３組のＬＥＤの組が３つのパターン、例えば第１パターンＰ１、第２パターンＰ２、及び第３パターンＰ３の３パターンで配列された状態を示している。パターンＰ１、Ｐ２、Ｐ３の各々は、発光領域１６をわたるばらつきのないパターン設計を含むことができる。パターンＰ１、Ｐ２、及び／又はＰ３のうちの２つ以上を使用することができる。パターンＰ１、Ｐ２、及び／又はＰ３の各々は、交互に配置されてもよく、あるいは任意の好適な構成に配列してもよい。例示目的で、３パターンのみを図示している。任意の数のパターン又は配列が想定され、各パターンは任意の好適な設計、例えば市松模様又は格子模様の設計又は配列を含むことができ、ＬＥＤは少なくとも２方向に、少なくともほぼ整列し得る。図３Ｂは、少なくとも３組のＬＥＤの組がパターンをなすように、例えば図３Ａに示されたパターンＰ１、Ｐ２、Ｐ３のうちの１つ以上を組み合わせた第１パターンＰ１Ａ、第２パターンＰ２、及び第３パターンＰ３Ａのパターンで配列された状態を示している。例えば、パターンＰ１Ａ及びＰ３Ａは、２つ以上のパターンの組み合わせを含むことができる。一態様において、パターンＰ１Ａは格子配列又はパターンと直線配列又はパターンとを含むことができる。一態様において、パターンＰ３Ａは市松模様パターン設計と直線パターン設計とを含むことができる。パターンＰ１Ａ及びＰ３Ａの各々は１４個のＬＥＤ２５を備えることができ、各パターン設計は７個のＬＥＤで構成され得る。例示目的で、２つのパターンの組み合わせのみを示している。しかしながら、ＬＥＤの各組は３つ以上のパターンを有する組み合わせを含んでもよいことに留意されたい。
【００２１】
図３Ａ及び図３Ｂをさらに参照すると、伝導性パッド３０は導電性及び／又は熱伝導性とすることができ、任意の好適な導電性及び／又は熱伝導性材料を含むことができる。一態様において、伝導性パッド３０は伝導性金属を含むことができる。図３Ａに示す一態様において、発光領域１６は、伝導面、つまりパッド３０の上方に単一のパターンに配列された１つ以上のＬＥＤ２５を備えることができる。別例では、図３Ｂが示すように、ＬＥＤは、伝導性パッド３０上方に配列されたＬＥＤ、例えばＬＥＤ２５、からなる２つ以上のパターンの組み合わせとして設けられてもよい。上述したように、発光領域１６は、発光及びデバイスの輝度を最適化するために、異なる配列又はパターンの組み合わせ、例えば第１パターンＰ１、第２パターンＰ２、及び／又は第３パターンＰ３の組み合わせを備えることができる。伝導性パッド３０上方に配置されたＬＥＤ２５の各組又は各ストリングは、１つ以上のＬＥＤ２５が間に配置される最外端ＬＥＤ２５Ａを含むことができる。ＬＥＤ２５の各ストリングは、同一のパターンもしくは異なるパターン、例えばパターンＰ１、Ｐ２、及び／又はＰ３を備えることができる。ＬＥＤ２５のストリングは同一及び／又は異なる色、つまり同一及び／又は異なる波長範囲のダイオードを備えることができ、また、所望の波長の放出光を実現するために、同色及び／又は異色のＬＥＤ２５の上方に配置された充填材料４０（図７）内に、異なる色の蛍光物質を用いることができる。ＬＥＤ２５からなる１つ以上のパターンは、発光領域１６内のＬＥＤアレイを含むことができる。
【００２２】
図３Ａ，図３Ｂ，及び図４は、例えば、ＬＥＤ２５を１０列、つまり１０ストリング備えた発光領域１６を示している。ＬＥＤ２５の各ストリングは、それぞれの電気素子に接続可能な最外端ＬＥＤ２５Ａの間で電気的に接続された任意の好適な数のＬＥＤを備えることができる。一態様において、ＬＥＤ２５の各ストリングは少なくとも１４個のＬＥＤを備えることができる。一態様において、ＬＥＤデバイスはアレイ内に配列された少なくとも１４０個のＬＥＤを備えることができる。本明細書における配列、パターン、及び／又は複数のパターンの組み合わせは、ＬＥＤデバイス１０から放出される光の色均一性と輝度を最適化するアレイを含むことができる。ＬＥＤは、隣接するＬＥＤ２５のボンドパッド同士を接続する１つ以上のワイヤボンド２６を用いて、直列に電気的に接続することができる。一態様において、図３Ａに示されているように、第１パターンＰ１は、それぞれが１４個のＬＥＤ２５からなる１番目と１０番目のストリングを含むことができる。第１パターンＰ１は、列の最初と最後、つまり最外端ＬＥＤ２５Ａの間に配置された、対向する２列のＬＥＤ２５を含むことができる。一態様において、第１パターンＰ１は、本明細書では格子配列、格子パターン、又は格子設計と呼ばれているものを含み、少なくとも２個のＬＥＤが、少なくとも２方向に少なくともほぼ整列しており、ＬＥＤの組又はストリングの対向する端部において、整列していない単一のＬＥＤを有することができる。第１パターンＰ１を構成するＬＥＤ２５の各々は、直列に電気的に接続することができる。一態様において、第２配列又は第２パターンＰ２は第１パターンＰ１に近接して配置されてもよく、例えば、ＬＥＤ２５からなる２番目と９番目のストリングに位置していてもよい。一態様において、第２パターンＰ２は全部で１４個のＬＥＤ２５を含むことができ、１４個のＬＥＤ２５の各々は、直線設計又は配列で水平方向の線に沿って互いに隣接して配列可能であり、１４個のＬＥＤ２５の各々は直列に電気的に接続可能である。任意の好適な数のＬＥＤ２５を直列等の任意の好適な構成又は配列に接続して、好適なパターンを有するストリングを構成することができる。直列接続の場合、ＬＥＤ２５を直列に接続する際には、ＬＥＤ２５のストリングを通じて正常に電流が流れるように、先行するＬＥＤの正極又は負極が後続のＬＥＤの逆の電気極性の電極に電気的に接続されるように注意を払わなくてはならない。
【００２３】
図３Ａに示した第３パターンＰ３は、直列に電気的に接続されているＬＥＤ２５の市松模様設計又は配列を有する市松模様パターンを備えることができる。一態様において、少なくとも１４個のＬＥＤ２５が市松模様パターンを構成し、第３パターンＰ３は第２パターンＰ２を有するＬＥＤのストリングの間に、かつ／又は、該ストリングと交互に配置することができる。市松模様パターン又は第３パターンＰ３は、水平方向の線の上下に交互に配置されたＬＥＤ２５の組を含むことができる。パターンＰ１、Ｐ２、及びＰ３は、パターンの形状や少なくとも１４個のＬＥＤを含むものに限定されるものではなく、パターンは任意の好適な配列及び任意の好適な数のＬＥＤ２５を備えることができる。例示目的で、３つのパターンのみを図示しているが、任意の好適な数のパターンを使用することができる。第３パターンＰ３の交互に配置されたＬＥＤ２５により、発光が均一になり改善されるように伝導性パッド３０をわたる均一な被覆と空間的な整列を確実に行うことで、光出力を最適化することができる。第３パターンＰ３は、ＬＥＤ２５の３番目から８番目のストリングまで繰り返され得る。パターンＰ１、Ｐ２、及び／又はＰ３の各々について、ＬＥＤ２５の所与のストリングにおける最初と最後のＬＥＤ２５Ａは、電流や電気信号を送受したりＬＥＤ２５の所与のストリングを点灯させたりするために、第１伝導性配線３３及び第２伝導性配線３４（図７及び図８参照）に電気的に接続することができる。
【００２４】
発光領域１６において、単一の組又はストリング内のＬＥＤが、２つ以上のパターン又は構成にあるＬＥＤを含んでいてもよい。例えば、図３Ｂは、発光領域１６において実施可能なＬＥＤの配列の一態様を示したものであり、限定するものではないが、ストリングとしてここでは示されているＬＥＤ２５の少なくとも２つの組が存在し、いくつかの組又はストリングのＬＥＤ２５は、別のＬＥＤの組又はストリングに対して異なるパターン又は構成で配列されており、さらにはＬＥＤのある単一の組又はストリング内でさえも、異なるパターン又は構成で配列されている。ＬＥＤ２５からなる任意の２つの別個の組又はストリングは、ＬＥＤの該２つの組又はストリングの各々の中のＬＥＤのうちのいくつか又は全てが、異なるパターン、同一のパターン、又はパターンの任意の組み合わせで配列可能であるように、パターンをなすように電気的に接続することができる。換言すれば、任意の組又はストリング内のＬＥＤは、その組又はストリング内のＬＥＤに対して異なるパターンにも同一のパターンにも配置可能であるのみではなく、ＬＥＤの別の組やストリングに対して任意のパターンで配置可能であり、この２つの組又はストリングは、一態様において、互いに平行とすることができる。例えば、図３ＢのＬＥＤ２５は、一態様において、発光及びデバイスの輝度を最適化するために、発光領域１６が異なる配列又はパターン（例えば第１パターンＰ１Ａ、第２パターンＰ２Ａ、及び／又は第３パターンＰ３Ａ）の組み合わせを備えるように配置可能である。
【００２５】
先に記したように、パターンＰ１Ａ及びＰ３Ａは２つの異なるパターンの組み合わせ、例えば市松模様配列、直線配列、及び／又は格子配列のうちの少なくとも２つの組み合わせを示しているが、３つ以上のパターンの組み合わせも想定される。３つのパターン（つまり市松模様、格子、直線）の配列のみを開示してきたが、任意の好適な配列又はパターン設計を使用することができる。伝導性パッド３０の上方に配置されたＬＥＤ２５の各ストリングは、１つ以上のＬＥＤ２５が間に配置された最外端ＬＥＤ２５Ａを含むことができる。ＬＥＤ２５の各組又はストリングは、同一の又は異なるパターン、例えばパターンＰ１Ａ、Ｐ２Ａ、及び／又はＰ３Ａを備えることができる。ＬＥＤ２５の組又はストリングは、同一のかつ／又は異なる色あるいは波長範囲のダイオードを含むことができ、また、所望の波長の放出光を実現するために、同一の又は異なる色のＬＥＤ２５の上方に配置される充填材料４０（図７）内に、異なる色の蛍光物質を用いることができる。ＬＥＤ２５のこの１つ以上のパターンは、発光領域１６内のＬＥＤアレイを含むことができる。例えば図３Ｂに示すように、パターンＰ３Ａにおいて、ＬＥＤ２５の組は、１番目のＬＥＤの主軸（すなわち長軸）を少なくとも２番目のＬＥＤの主軸とは異なる向きに配置するように配列された矩形のＬＥＤを含むことができる。つまり、ＬＥＤ２５の所与の組は、異なる向きのＬＥＤ２５を含むことができる。他の態様では、例えば図３Ａに示されるように、パターンＰ２とパターンＰ３は、主軸がその組では同一であるが他の組の向きとは異なる、矩形のＬＥＤ２５の組を含むことができる。
【００２６】
本明細書で述べられているような種々のＬＥＤ配列及びデバイス設計は、品質性能と光出力を維持しながら小型のデバイスを提供する課題がある場合に、小型の発光デバイスでありながら優れた性能と出力を有する発光デバイスを提供することについて効果的である。
【００２７】
図５は、形態と機能がＬＥＤデバイス１０に類似する、全体が符号５０にて示されるＬＥＤデバイスの第２の実施形態を示す。ＬＥＤデバイス５０は、サブマウント１２と、サブマウント１２の上方に配置された発光領域１６とを備えることができる。発光領域１６は任意の好適な寸法、形状、数を有することができ、かつ／又は、サブマウント１２上方の任意の好適な位置に配置することができる。保持材料１４は、サブマウント１２上方に、かつ発光領域１６の周囲に少なくとも部分的に配置することができる。ＬＥＤデバイス５０は、ＬＥＤデバイス１０を外部基板又は外部面に取り付けやすくするために、サブマウント１２に配置された１つ以上の開口又は穴２０を備えることができる。ＬＥＤデバイス５０は、ＬＥＤデバイス５０の電気的極性を示す第１記号２２及び第２記号２３を備えることができる。ＬＥＤデバイス５０は、ＬＥＤデバイス５０の電気的特性及び／又は熱的特性を試験するために、デバイスの正極側に近接して配置されたテストポイント１５を示す。ＬＥＤデバイス５０はさらに、電流がＬＥＤデバイス５０の発光領域１６へ流れやすくするために、１つ以上の外部導線（図示せず）に電気的に接続可能な少なくとも１つの電気的装着面１８を備えることができる。一態様において、装着面１８は湾曲した角部を備えた形状を有することができる。装着面１８の角部又は端縁部が丸みを帯びていることにより、１つ以上の外部導線（図示せず）をＬＥＤデバイス５０に取り付ける際に、とがった角部よりもデバイス上方のはんだの流れをより良好に収めることができる。
【００２８】
図６は、図３Ａ及び図３Ｂの伝導性パッド３０の端縁部に沿った断面の一部分を示し、発光領域１６には封止材料及び／又は蛍光物質等の充填材料４０が充填されていない。図６は、発光領域１６内のＬＥＤの所与のストリングにおける最外端ＬＥＤ２５Ａと隣接するＬＥＤを含むＬＥＤ２５を示す。図７は図１の断面の一部分を示したものであり、発光領域１６上方に充填材料４０が配置されている。例示目的で、図７では４個のＬＥＤ２５が示されており、直列に電気的に接続されている。しかしながら、先に述べたように、ＬＥＤ２５の各ストリング又はパターンは任意の好適な数のＬＥＤ２５を備えることができる。一態様において、ＬＥＤの各ストリングは１４個のＬＥＤ２５を備えることができる。図６及び図７は、１つ以上のワイヤボンド２６によって直列に接続された１つ以上のＬＥＤ２５を示す。ＬＥＤ２５は、伝導性パッド３０の上方に配列可能であり、伝導性パッド３０に対して直接、又は１つ以上の介在層を介して間接的に、熱を伝えることができる。ＬＥＤ２５は当技術分野で既知の任意の取付手段を用いて伝導性パッド３０又は介在層に取り付け可能である。一態様において、ＬＥＤ２５は、はんだペースト、エポキシ、又はフラックスを用いて取り付け可能である。伝導性パッド３０は単一構造のサブマウント１２として一体的に形成してもよく、あるいは、サブマウント１２の上方に配置された別個の層を備えていてもよい。伝導性パッド３０は、１つ以上のＬＥＤ２５から生じた熱を放散することができる。
【００２９】
図６及び７がさらに示すように、ＬＥＤ２５の列、ストリング、又はパターンにおける最外端ＬＥＤ２５Ａは、１つ以上の電気素子と電気的に接続又は連結することができる。電気素子は、ＬＥＤ２５の各ストリングに電気信号又は電流を流す、すなわち供給するように構成された第１伝導性配線３３及び第２伝導性配線３４を備えることができる。第１伝導性配線３３及び第２伝導性配線３４の一方がアノードを構成し、他方がカソードを構成することができる。電気的極性は、先に説明したように、第１記号２２と第２記号２３（図１）で表示することができる。伝導性パッド３０及び伝導性配線３３，３４は任意の好適な電気的かつ熱的に伝導性の材料を含むことができ、同一材料を含んでいてもよく、異なる材料を含んでいてもよい。一態様において、伝導性パッド３０及び各伝導性配線は、任意の好適な技術を用いてサブマウントの一部分（例えば図７の誘電体層３６）の上方に堆積させた銅（Ｃｕ）からなる層を含むことができる。電気絶縁性のソルダーレジスト３２は、伝導性パッド３０とそれぞれの伝導性配線３３，３４との間に少なくとも部分的に配置することができ、これにより、はんだを用いて１つ以上のＬＥＤ２５を伝導性パッド３０の上方に取り付ける際に、はんだが伝導性配線３３，３４に対して電気的に接続されることができず、よって、ＬＥＤ２５の１つ以上のストリングが電気的に短絡される。
【００３０】
図６は、発光領域１６の周囲の保持材料１４の様々な配置領域、位置、又は場所を示す。一態様において、保持材料１４は、発光領域１６の周囲において、少なくとも一部の周囲に、又は全体の周囲に分注することができる。従来のデバイスは、図６において破線で示されている従来の場所ＰＡのような場所に配置される、分注により形成されるダムとは対照的である成形によって形成されたダムを備えることができ、ソルダーレジスト３２が第１伝導性配線３４に接触する部分の端縁部に沿って配置することができる。本発明主題は、領域、位置、又は場所Ｒ１、Ｒ２、及び／又はこれらの間の任意の場所に配置された保持材料１４を想定している。保持材料１４は、場所Ｒ１又はＲ２に配置された場合、最外端ＬＥＤ２５Ａを伝導性配線３４等の電気素子に接続する１つ以上のワイヤボンド２６の少なくとも一部の上方に配置されて、該少なくとも一部を被覆することができる。場所Ｒ１にある場合、保持材料１４は、ＬＥＤ２５のそれぞれのストリングにおける最外端ＬＥＤ２５Ａに接続されたソルダーレジスト３２及びワイヤボンド２６の各々の上方に少なくとも部分的に配置することができる。一態様において、保持材料１４は、場所Ｒ１にある場合、ソルダーレジスト３２のうちの伝導性パッド３０と伝導性配線３４との間に配置された部分の上方に全体を、かつ／又は、ワイヤボンド２６の上方に全体を配置してもよい。別の態様では、保持材料１４は、発光領域１６内に配置されたＬＥＤ２５の各ストリングにおける各最外端ＬＥＤ２５Ａのワイヤボンド２６の各々の上方に配置され、かつ該ワイヤボンド２６を少なくとも部分的に、又は全体的に被覆してもよい。保持材料は、保持材料１４と１つ以上のＬＥＤ２５との間で好適な距離を設けるために、サブマウント１２上の所定の場所に分注することができる。特に、場所Ｒ１にある場合、保持材料が伝導性パッド３０と第１伝導性配線３３及び／又は第２伝導性配線３４との間に配置されているため、保持材料１４によってソルダーレジスト３２の必要性をなくすことができる。場所Ｒ２は、ソルダーレジスト３２の上方に少なくとも部分的に、かつ最外端ＬＥＤ２５Ａのワイヤボンド２６の上方に少なくとも部分的に配置された保持材料１４を示す。図示されるように、本明細書の発明主題による保持材料１４は、略円形又は半球形の断面を有し得る。保持材料１４に丸みをつけることによって、光を放出可能かつ／又は反射可能な表面積を増大させることができる。
【００３１】
図７は１つ以上のＬＥＤ２５からなるストリングを示し、例示目的で４個のＬＥＤ２５を示しているが、ＬＥＤ２５のストリングは、任意の好適な数のＬＥＤ（例えば、直列に配列された１４個のＬＥＤ２５）を備えることができる。図７は、上方にＬＥＤ２５を実装可能、もしくは配列可能なサブマウント１２の断面を示している。サブマウント１２は、例えば、伝導性パッド３０と、第１伝導性配線３３及び第２伝導性配線３４と、伝導性パッド３０と伝導性配線３３及び／又は伝導性配線３４の各々との間に少なくとも部分的に配置されたソルダーレジスト３２とを備えることができる。先に述べたように、保持材料が最外端ＬＥＤ２５Ａに近接して、例えば場所Ｒ１に配置されている場合、伝導性パッド３０と第１伝導性配線３３及び第２伝導性配線３４との間にあるソルダーレジスト３２は、もはや必要ではないため、省くことができる。ソルダーレジスト３２は、伝導性配線３３，３４と装着面１８（図８）との間に配置可能であり、装着面１８の近位端は、図７では保持材料１４に近接して、保持材料１４の外壁２４に近接していることが確認できる。サブマウント１２はさらに、誘電体層３６及びコア層３８を備えることができる。例示目的で、サブマウント１２は、ＭＣＰＣＢ（例えば米国ミネソタ州チャンハッサン（Ｃｈａｎｈａｓｓａｎ）のバーグクィスト社（Ｔｈｅ  Ｂｅｒｇｑｕｉｓｔ  Ｃｏｍｐａｎｙ）が製造販売しているＭＣＰＣＢ）を備えることができる。しかしながら、任意の好適なサブマウント１２を使用できる。コア層３８は伝導性金属層、例えばＣｕ又はアルミニウム（Ａｌ）、を含むことができる。誘電体層３６は、サブマウント１２を通じての熱放散がしやすくなるように、電気的に絶縁性であるが熱的に伝導性の材料を含むことができる。図７は、例えば位置Ｒ２に、ソルダーレジスト３２と伝導性配線３３，３４を接続するワイヤボンド２６との各々の上方に少なくとも部分的に配置された保持材料１４を示す。図７は、１つ以上のＬＥＤ２５の上方に配置された充填材料４０を示す。充填材料４０は、保持材料１４の高さよりも高い、低い、あるいは同一の高さといった、任意の好適な高さまで選択的に充填することができる。図示されるように、最外端ＬＥＤ２５Ａのワイヤボンド２６は保持材料１４内に少なくとも部分的に配置することができる。
【００３２】
図７はさらに、ＬＥＤデバイス１０内に選択的に充填可能な充填材料４０の第１の高さＨ１及び第２の高さＨ２の例を示している。第１の高さＨ１は、充填材料４０がＬＥＤ２５の上方に配置される高さを含み得る。この高さはプロセス変動に起因してばらつく可能性があるため、最適な輝度のためには、ＬＥＤ２５のストリング上方の平均の高さが使用され、制御され得る。第２の高さＨ２は、充填材料４０が伝導性パッド３０の上面の上方に選択的に配置された高さを含み得る。第２の高さＨ２は、例えば、保持材料１４の場所を制御することによって、及びそれが場所Ｒ１、Ｒ２、もしくはその間の任意の位置と想定されるか否かによって制御可能である。第２の高さＨ２はまた、保持材料１４により区画された空隙内に分注される充填材料４０の量を制御することによっても制御可能である。
【００３３】
保持材料１４で区画された空隙、つまりダム内の充填材料４０の体積を制御することにより、第１の高さＨ１及び／又は第２の高さＨ２が影響を受ける可能性があり、かつ、ＬＥＤデバイス１０から放出される光の色、すなわち波長の微調整又は極微調整を顕著に可能なものとすることができる。したがって、ＬＥＤデバイス１０の色を極微調整すると、製品の歩留まりを理想的には１００％まで高くすることが可能である。例えば、充填材料４０に含有される色に影響を与える成分（蛍光物質を含むがこれに限定されない）の量を選択的に加えることが可能であり、デバイス１０内で使用されるＬＥＤ２５の波長に応じて、第１の高さＨ１及び／又は第２の高さＨ２は、発光領域１６内の充填材料４０の量を少なく又は多く充填することによって、選択的に制御することができる。保持材料１４の場所、例えば、保持材料をＲ１、Ｒ２、又はこれらの間の任意の位置又は距離に配置することも、第１の高さＨ１及び／又は第２の高さＨ２に影響を及ぼし得る。色の極微調整は、例えば充填材料４０の総分注可能体積に対する蛍光物質の体積比を変更することにより、複数のデバイスにわたって、あるいははデバイス、つまりパッケージ単位で実現可能である。ＬＥＤデバイス１０の所望の全体の波長出力を得るために、充填材料４０の総分注可能体積に対する蛍光物質の体積比を、所与のデバイスで使用するために選択されたＬＥＤ２５の波長範囲に基づいて調整することができる。例えば、保持材料１４によって形成されたダムの直径及び／又は保持材料１４の高さは、それぞれ、高さＨ１及び／又は高さＨ２、よって充填材料の体積に影響し得るが、これらを調整することによって、個々のデバイス１０の色を極微調整してより高い歩留まりを達成することができる。特に、充填材料の色に影響する成分を微調整するように充填材料の体積を選択的に制御することによって、１つ以上のＬＥＤから発生した光を所定のかつ精密な色範囲に収めることができる。
【００３４】
図８は、少なくとも発光領域１６の一部の周囲に保持材料１４を配列、分注、もしくは配置する前の、サブマウント１２を備えたＬＥＤデバイス１０を示す。例示目的で、ＬＥＤ２５からなる１番目のストリングのみを図示しているが、先に述べたように、発光領域は、直列に電気的に接続されたＬＥＤ２５の２つ以上のストリングを備えることができる。一態様において、ＬＥＤデバイス１０は、直列に接続されるＬＥＤ２５のストリングを１０個備える。図示されるように、伝導性パッド３０の上方に配列されているＬＥＤが、ワイヤボンディング及びワイヤボンド２６によって、又は他の任意の好適な接続方法によって、各配線と電気的に接続できるように、サブマウント１２は、保持材料１４の配置前に、伝導性パッド３０の周囲に略円形の配列で配置された第１伝導性配線３３及び第２伝導性配線３４を備えることができる。例示されるように、ＬＥＤ２５の各ストリングにおける最外端ＬＥＤ２５Ａは、伝導性配線に対して電気的に接続することができる。
【００３５】
伝導性配線３３と伝導性配線３４との間には少なくとも１つの間隙４２が存在し得る。ＬＥＤデバイス１０及び本明細書で開示されているデバイスはさらに、間隙４２内に位置決め又は配置される、ＥＳＤによる損傷から保護するための素子を備えることができる。一態様において、様々な縦型シリコン（Ｓｉ）ツェナーダイオード、ＬＥＤ２５に対して逆バイアスに配列された複数のＬＥＤ、表面実装型バリスタ、横型Ｓｉダイオード等の様々な素子を使用することができる。一態様において、少なくとも１つのツェナーダイオード４４を第１伝導性配線３３及び第２伝導性配線３４の端部間に配置することが可能であり、ツェナーダイオード４４は、ＬＥＤ２５のストリングに対して逆バイアスされてもよい。一態様において、電流がダイオード４４を通ってワイヤボンド４６内に、そしてそれぞれの伝導性配線３３，３４へと流れることができるように、ツェナーダイオード４４は、電気的に、かつ／又は熱的に伝導性の面又は領域５４の上方に配置することができる。さらなる態様では、より高電圧での用途のために、ツェナーダイオード４４を２個、１つ以上のワイヤボンド４６を用いて第１伝導性配線３３及び第２伝導性配線３４の間で直列に電気的に接続することができる。ツェナーダイオード４４は通常黒色で光を吸収するため、少なくとも１つのツェナーダイオード４４を伝導性配線３３と伝導性配線３４との間の間隙４２に、かつ、保持材料１４の下に配置すると、光出力の強度をさらに高めることができる。
【００３６】
図８はまた、伝導性パッド３０の１つの配置可能な場所を示している。すなわち、伝導性パッド３０は、伝導性配線３３及び３４の間に配置された、ほぼ中央に位置する円形のパッドで構成され得る。しかしながら、伝導性パッド３０は、サブマウント上方の任意の好適な場所に位置することができ、デバイスのほぼ中央以外の任意の場所に位置することができる。ソルダーレジスト３２は、ソルダーレジスト３２が伝導性パッド３０の周囲に略円形の配置を有するように、各伝導性配線と伝導性パッド３０との間に少なくとも部分的に配置することができる。ソルダーレジスト３２はまた、伝導性配線の外側の領域、例えばそれぞれの伝導性配線と１つ以上の装着面１８との間に配置することもできる。破線５２は、伝導性配線３３，３４を構成する電気的に、かつ／又は、熱的に伝導性の材料の寸法及び／又は形状の実施可能な一態様を示している。破線により、この材料をソルダーレジスト３２の下方にどのように配置可能であるかを示している。このため、装着面１８は、それぞれの伝導性配線と電気的に、かつ／又は、熱的に接続され、同一の材料層を含むことができる。外部の導線（図示せず）が装着面１８に電気的に接続可能であり、電流又は電気信号が装着面１８からそれぞれの伝導性配線へと流れることができる。電流は、ソルダーレジスト３２の層の下方に配置される、点線５２で示された伝導性材料に沿って流れることができる。電流は伝導性配線に流入可能、かつ／又は、伝導性配線から流出可能であり、したがって、伝導性パッド３０の上方に実装されたＬＥＤ２５の各ストリングに流出入可能である。テストポイント１５も、伝導性材料を含むことができ、破線５２で示されているような伝導性領域内に配置することができる。テストポイント１５は、図示のように配線３４の左に、又は図１０に示されているように配線３４と装着面１８との間に配置することができる。
【００３７】
上述のように、ツェナーダイオード４４は通常黒色であり、光を吸収する。図９は保持材料に配置後のツェナーダイオード４４を示す。一態様において、保持材料１４は、少なくとも１つのツェナーダイオード４４の上方に少なくとも部分的に配置することができる。別の態様では、保持材料１４は、光出力の強度をさらに高めるためにダイオードが完全に覆われるように、少なくとも１つのツェナーダイオード４４の上方全体に配置することができる。ツェナーダイオード４４は、電流がダイオード４４を通ってワイヤボンド４６に、そしてそれぞれの伝導性配線３３，３４に流れることができるように、電気的に、かつ／又は、熱的に伝導性の面又は領域５４の上方に配置することができる。
【００３８】
本明細書で開示されるＬＥＤデバイスは、有利にエネルギー消費が低減されていながら、同等又はそれ以上の照度を得ることができる。一態様において、通常のダウンライト用途で用いた場合、ＬＥＤデバイス１０及び／又は５０に基づく照明器具では、２６ワットのＣＦＬや１００ワットの白熱電球と比べて、得られる照度が３８％上昇し得るが、１４ワットしか消費しない。一態様において、ＬＥＤデバイス１０によって、６０ワットのＡ型電球と同等品でありながら１１ワットしか消費しない製品が実現できる。ＬＥＤデバイス１０は、３０００Ｋの温白色の色温度を有し、１１ワットでは１０５０ルーメン、２７ワットでは２０００ルーメンの光出力を有することができる。
【００３９】
図１０は、全体が符号５５にて示されるＬＥＤデバイスの別の実施形態を示す。ＬＥＤデバイス５５は、発光領域１６の少なくとも一部の周囲に保持材料１４（図１１）を配列、分注、もしくは配置する前のサブマウント１２を示している。例示目的で、ＬＥＤ２５からなる１番目のストリングのみを図示しているが、発光領域は、直列に電気的に接続されたＬＥＤ２５の２つ以上のストリングを備えることができる。ＬＥＤ２５の各ストリングは同一のパターン、又は異なるパターンを含むことができる。伝導性パッド３０の上方に配列されるＬＥＤが、ワイヤボンド２６によるワイヤボンディングによって、又は他の任意の好適な接続方法によって、各配線に電気的に接続できるように、サブマウント１２は、保持材料１４の配置前に、伝導性パッド３０の周囲に略円形の配列で配置された第１伝導性配線３３及び第２伝導性配線３４を備えることができる。例示されるように、ＬＥＤ２５のそれぞれのストリングにおける最外端ＬＥＤ２５Ａは、伝導性配線に対して電気的に接続可能である。実際、本明細書で説明されるＬＥＤデバイスの場合、発光領域１６は、最外端ＬＥＤ２５Ａがワイヤボンド２６を介して伝導性配線３３，３４等の接点領域にワイヤボンディングされている状態で、最外端ＬＥＤ２５Ａにより少なくとも部分的に区画された、単一の、かつ分割されていない実装領域を備えることができる。最外端ＬＥＤ２５ＡではないＬＥＤ２５は、ワイヤボンド２６によって、１つ以上のパターン又はアレイを有するストリングにおいてワイヤボンディングされる。
【００４０】
伝導性配線３３と伝導性配線３４との間には少なくとも１つの間隙４２が存在し得る。この実施形態では、間隙４２内に１つ以上のＥＳＤ保護デバイス又はツェナーダイオード４４を配置することができ、該ＥＳＤ保護デバイス又はツェナーダイオード４４は、伝導性領域５４に対して電気的に接続可能、又は実装可能である。この実施形態では、ツェナーダイオード４４は、上面に電気接点が２つあるＬＥＤ２５（例えば水平構造）とは異なり、上面及び底面に１つずつの電気接点（例えば垂直構造）を備えることができる。この実施形態では、伝導性領域５４はツェナーダイオード４４の設置面積よりも大きな領域を含むことができる。ツェナーダイオード４４は、伝導性領域５４の上方において、第１伝導性配線３３の端部と第２伝導性配線３４の端部との間に配置することができる。ツェナーダイオード４４は、ＬＥＤ２５の１つ以上のストリングに対して逆バイアスされることが可能である。例えば、ツェナーダイオード４４を１個用いた場合、１つ以上のワイヤボンド４６によって、伝導性領域５４を第１伝導性配線３３及び第２伝導性配線３４の一方に接続して、ツェナーダイオード４４がＬＥＤ２５のストリングに対して逆バイアスされるようにすることができる。ツェナーダイオード４４は通常は黒色であり、光を吸収するため、少なくとも１つのツェナーダイオード４４を伝導性配線３３と伝導性配線３４との間において間隙４２内に、かつ、保持材料１４（図９）の下に配置すると、光出力の強度をさらに高めることができる。
【００４１】
図１０はまた、テストポイント１５の１つの実施可能な場所を示している。テストポイント１５は、ソルダーレジストの下方に配置される導電性材料に対応する、破線５２で示される領域内に配置することができる。破線５２は、伝導性配線３３，３４と装着面１８とを電気的に結合するためにサブマウント１２上又はサブマウント１２内に堆積可能な導電性材料の寸法及び／又は形状の実施可能な一態様を示す。この電気的結合によって、装着面１８から、配線３３，３４に電気的に接続されたＬＥＤ２５の１つ以上のストリングへと電流を流すことができる。破線により、この材料をソルダーレジスト３２の下方にどのように配置可能であるかを示している。したがって、テストポイント１５及び装着面１８は、それぞれの伝導性配線と電気的に、かつ／又は、熱的に接続され、同一の材料層を含むことができる。ソルダーレジスト３２は、ソルダーレジスト３２が伝導性パッド３０の周囲で略円形の配列を有するように、それぞれの伝導性配線と伝導性パッド３０との間に少なくとも部分的に堆積又は配置することが可能である。伝導性パッド３０は、向きを定めるために、また保持材料１４の位置を適切に合わせるために、１つ以上の印又はノッチ６２を備えることができる。
【００４２】
ソルダーレジスト３２はまた、伝導性配線の外側の領域、例えばそれぞれの伝導性配線と１つ以上の装着面１８及び／又はテストポイント１５との間に、堆積することも可能である。外部の導線（図示せず）を装着面１８に電気的に接続することができ、電流又は電気信号が装着面１８からそれぞれの伝導性配線へと流れることができる。電流は、ソルダーレジスト３２の層の下方に配置される、点線５２で示された伝導性材料に沿って流れることができる。電流は、伝導性配線に流入可能、かつ／又は、伝導性配線から流出可能であり、したがって、伝導性パッド３０の上方に搭載されたＬＥＤ２５の各ストリングに流出入可能である。一態様において、テストポイント１５は、好適な温度検知器（図示せず）で調べる際に、デバイスの熱的特性の試験を可能にする。図１０に例示された配列、つまり、保持材料１４を配置する前における伝導性配線３３，３４、伝導性領域５４、ツェナーダイオード４４、及びテストポイント１５の各位置は、上述のＬＥＤデバイス、例えばデバイス１０やデバイス５０、又は図１１〜１４に説明されているいずれかのデバイスのうちの任意の１つに対応していてもよい。例えば、図１１〜１４に示されたＬＥＤデバイスは、全体が符号２０にて示される少なくとも１つの開口又は穴を備えることができ、該開口又は穴は、ＬＥＤデバイスを外部基板又は外部面に取り付けやすくするために、サブマウント１２を貫通して、又はサブマウント１２の少なくとも一部を貫くように配置することができる。さらに、正極端子及び負極端子を備えるＬＥＤデバイスの部分を示すために、第１記号２２及び第２記号を用いることができる。ＬＥＤデバイスの電気的特性及び／又は熱的特性を試験するために、１つ以上のテストポイント１５を、デバイスの正極側又は負極側のいずれかに近接して配置することができる。
【００４３】
図１１〜１４は、ＬＥＤデバイスの様々な実施形態の平面図を示す。このようなデバイスは、多くの態様が上述のＬＥＤデバイス１０，５０に類似していてもよいが、パターンの変更によって異なる光出力を実現することに加えて、低電圧用途及び／又は高電圧用途の範囲に関して有用であり得る。例えば、図１１は、より低い電圧用途で使用できる、全体が符号６０にて示されるＬＥＤデバイスの一実施形態を示す。例示目的で示すものであり、本発明を限定するものではない一態様において、ＬＥＤデバイス６０は約１６Ｖで動作可能とすることができる。一態様において、ＬＥＤデバイス６０は約１６Ｖよりも低い電圧、例えば１４Ｖから１６Ｖで動作可能とすることができる。一態様において、ＬＥＤデバイス６０は約１６Ｖよりも高い電圧、例えば１６Ｖから１８Ｖで動作可能とすることができる。一態様において、ＬＥＤ２５を１４０個を超える数、例えばＬＥＤデバイス１０よりも多い数で使用し、かつ、ＬＥＤ２５のパターンを変更することによって、ＬＥＤデバイス６０をより低い電圧用途において動作可能とすることができる。一態様において、パターンは、１４個より少ない数のＬＥＤ２５をまとめて列又はストリング状に電気的に接続することによって変更してもよい。
【００４４】
図１１は、発光領域１６内にＬＥＤ２５の網目状アレイを構成する２種類のパターンをなすように配列されたＬＥＤからなる少なくとも２つの組を示す。例えば、ＬＥＤの第１の組は上述の第２パターンＰ２を含むことができる。ＬＥＤの第２の組は第４パターンＰ４を備えることができる。各パターンは、例えば、直列に電気的に接続された５個のＬＥＤ２５からなるストリングを３０個備えることができる。つまり、所与のストリングにおいて、１４個（図３Ａ，３Ｂ）よりも少ない数のＬＥＤ２５が直列に電気的に接続されてもよい。ＬＥＤ２５の最初と最後のストリングは、上述の第２パターンＰ２にしたがって直列に電気的に接続された５個のＬＥＤ２５を備えることができる。２番目から２９番目のストリングは、１番目と３０番目のストリングとは異なる別のパターンを含むことができる。例えば、図１１は、パターンＰ２にしたがって直列に電気的に接続された５個のＬＥＤ２５を示しており、該ストリングは、発光領域１６の丸みを帯びた１つ以上の外縁に近接した伝導性パッド３０上に配置することができる。１番目と３０番目のストリングに配列されたＬＥＤ２５は、限定しない例として、互いに対して等距離に離間され、パターンＰ２にしたがって発光領域１６をわたって均一に配置されてもよい。パターンＰ２をなすように配列されるＬＥＤ２５は、ＬＥＤ２５の長軸同士がほぼ平行である直線配列を構成可能である。パターンＰ２内のＬＥＤ２５の短軸同士も少なくともほぼ平行であり得る。パターンＰ２で配列されたＬＥＤ２５の長軸は、ワイヤボンド２６に対して直交するように配列可能である。さらに、パターンＰ２をなすように配列されたＬＥＤ２５の長軸は、隣接するパターン、例えばパターンＰ４をなすように配列されたＬＥＤ２５の長軸と直交するように配置することができる。
【００４５】
一態様において、パターンＰ４は、直列に電気的に接続される、伝導性パッド３０をわたる５個のＬＥＤ２５を備えることができる。パターンＰ４はＬＥＤからなる直線を含み、５個のＬＥＤ２５の各々は、ＬＥＤ２５の長軸が直線に沿ってほぼ整列しているように位置決めすることができる。一態様において、各ＬＥＤ２５の長軸は、ＬＥＤ２５を保持材料１４の下方に配置された伝導性配線３３，３４に接続するワイヤボンド２６の方向と同一の方向に整列させてもよい。隣接するストリング同士、例えば、パターンＰ４で接続されるＬＥＤ２５の２番目から２９番目のストリングにおける隣接するストリング同士は、ＬＥＤ２５がほぼ市松模様状の配列を構成するように、直線の上下に交互に配置することができる。つまり、パターンＰ４で配列されるＬＥＤ２５の１番目のストリング（つまり、パターンＰ２を含む１番目のストリングの下に配置されたＬＥＤ２５の全体としては２番目のストリング）は、等距離で離間して配置された５個のＬＥＤ２５を備えることができ、隣接するＬＥＤ２５同士の間に空間が残される。別例では、パターンＰ４内のＬＥＤ２５は市松模様配列をなすようにワイヤボンディング可能であるが、これはデバイス６０が動作可能である電圧を高くする可能性がある。パターンＰ４をなすように配列されたＬＥＤ２５の１番目のストリングの下には、パターンＰ４をなすように配列されたＬＥＤ２５の後続のストリングが、各ＬＥＤ２５が先行するストリングの隣接するＬＥＤ２５同士の間の空間のほぼ内部に、かつ／又は、該空間のわずかに下方にあるように、位置決め又は配置することができる。すなわち、パターンＰ４をなすように配列されたＬＥＤ２５は、ストリング内の各ＬＥＤ２５の下端縁が同じ第１の直線に沿って整列するように配列された第１のストリングを備えることができる。パターンＰ４の隣接した次のストリング内のＬＥＤ２５は、各ＬＥＤ２５の上端縁も、その前のストリング内のＬＥＤ２５の下縁端と同じ第１の直線に沿って整列するように配列することができる。よって、所与のストリングにおいて、隣接するＬＥＤ２５同士の間にある空間の上及び／又は下に、先行ストリングのＬＥＤ２５と後続ストリングのＬＥＤ２５とが交互に配置され、隣接するストリング同士のＬＥＤ２５の上端縁と下端縁とを同一の線に沿って配列可能である。この配列は、ＬＥＤ２５が、隣接する１つ以上のＬＥＤが光を遮ることなくＬＥＤデバイス６０から均一に発光することを効果的に可能にすることができる、略市松模様形状の方向付けを含む。
【００４６】
パターンＰ４をなすように配列されたＬＥＤ２５の追加のストリングも、直前で説明した最初の２つのストリングにしたがって交互に配置することができる。パターンＰ４を含むＬＥＤ２５のストリングは、発光領域１６の上方で同一又は同様の幅を有することができる。つまり、所与のストリングの隣接するＬＥＤ２５同士は、各々を等距離で離間させて配置可能であるが、ストリングの全長は発光領域１６全体にわたって均一でなくてもよい。むしろ、ＬＥＤ２５は、２番目の列から２９番目の列までが発光領域１６の上方に略網目状アレイを形成するように、離間して配置することができる。一態様において、ＬＥＤ２５は発光領域１６の上方に矩形アレイを形成し、該矩形アレイは、水平方向部分、つまり伝導性パッド３０の弦の略同様の部分を利用する。一態様において、ＬＥＤデバイス６０は、ＬＥＤの２つ以上のストリングに配列されたＬＥＤ２５の少なくとも１つのグループを含むことができ、全体の構成は所定の幾何学形状、例えば限定しない例として矩形とすることができる。任意の好適な数のＬＥＤ２５が直列に接続されてもよい。より少ない数のＬＥＤ２５（例えば図１１に例示されるような直列に接続された５個のＬＥＤ２５）は、ＬＥＤデバイス６０をより低い電圧、例えば１６Ｖでの用途に適したものにすることができる。例示目的で、より低い電圧で動作させるために、１つ以上のパターンをなすように配列された５個のＬＥＤ２５のストリングが３０個示されているが、直列に電気的に接続される任意の好適な数のストリング及び／又はＬＥＤ２５が想定される。
【００４７】
ＬＥＤデバイス６０は、ワイヤボンド２６等の電気コネクタを介して伝導性配線３３，３４に電気的に接続される最外端ＬＥＤ２５Ａを含むことができる（図１０）。保持材料１４は伝導性パッド３０の周囲に少なくとも部分的に、かつワイヤボンド２６の上方に少なくとも部分的に分注することができる。保持材料１４は、例えば図７に示されているように充填材料４０の内部及び／又は下方に配置される複数のＬＥＤチップ、すなわちＬＥＤ２５を備え得る発光領域１６の周囲に分注することができる。充填材料４０は、保持材料１４によって少なくとも部分的に収容可能であり、保持材料は、充填材料の様々な高さを所望に応じて制御又は調整するために使用することができる。特にＬＥＤデバイス６０は、均一な光源を、まとまりのある非分割の単一の発光領域の形態で含むことができ、該発光領域は、単一の構成要素が要求される光学製品の製造者にとって製造工程を簡素化することを可能にする。ＬＥＤ２５は、隣接する１つ以上のＬＥＤ２５によって光を遮られることなく、デバイス６０が効果的に均一な光を放出できるように、好適な距離だけ離間して配置することができる。例えばＬＥＤデバイス１０，６０に開示されるパターン及びパターン間隔（つまり、隣接するＬＥＤ２５同士の間隔やＬＥＤ２５の隣接するストリング同士の間隔）は、隣接するＬＥＤ２５やＬＥＤ２５の隣接するストリングによって遮られる光の量を削減することで、光抽出の最適化を可能にする。例えば、所与のストリング内及び１つ以上のストリング間の間隔を最大化するように隣接するＬＥＤ２５同士の間隔を（例えば図１２〜１４Ｂに示されているパターン間隔まで）広げて、所与のＬＥＤデバイスの効率や光抽出をさらに高めることにより、例えばＬＥＤデバイス１０，６０に開示されるパターン間隔をさらに構築し、拡張することができる。
【００４８】
図１２〜図１４Ｂは、より高い電圧、例えば例示でありこれには限定されないが、約４２Ｖで動作可能であり得るＬＥＤデバイスの平面図を示す。一態様において、図１２〜図１４Ｂに示されるＬＥＤデバイスは、デバイスが約１６Ｖより高い電圧で動作するように構成されるように、１ストリングあたり６個以上のＬＥＤ２５を備えることができる。図１２は、例えば１４個のＬＥＤ２５からなるストリングを５個有している、全体が符号７０にて示されるＬＥＤデバイスを示す。ＬＥＤデバイス７０は、１つのパターン又は２つ以上の異なるパターンで配列されたＬＥＤ２５のストリングを備えることができる。例えば、伝導性パッド３０の丸みを帯びた端縁に近接する最初と最後のストリングは、上述のパターンＰ２をなすように配列された１４個のＬＥＤ２５を備えることができる。パターンＰ２の中の隣接するＬＥＤ２５の長手方向軸は、互いに少なくともほぼ平行であるように整列させることができる。パターンＰ２内の隣接するＬＥＤ２５の長手方向軸は、隣接するＬＥＤ２５同士を接続するワイヤボンド２６の方向に少なくともほぼ直交する向きとすることができる。説明されている各ＬＥＤデバイスについて、ＬＥＤの任意の形状、向き、又は構造が想定される。一態様において、ＬＥＤデバイス７０は全部で７０個のＬＥＤ２５を備えることができる。
【００４９】
さらに図１２を参照すると、第２パターンＰ２の最外端のストリング同士の間に配列されるＬＥＤ２５のストリングは、異なるパターン、例えば図３Ａ及び図３Ｂで先に説明した第３パターンＰ３を含むことができる。第３パターンＰ３は、直列に電気的に接続されるＬＥＤ２５からなる略市松模様パターン又は配列を含むことができる。一態様において、パターンＰ３は、第２パターンＰ２を有するＬＥＤのストリングの間に、かつ／又は、第２パターンＰ２を有するＬＥＤのストリングと交互に配置可能である。市松模様パターン又は第３パターンＰ３は、水平方向の線の上下に交互に配置されたＬＥＤ２５の組を含むことができる。ＬＥＤデバイス７０は、例えば、発光領域１６及び／又は伝導性パッド３０をわたって均一に配置されてもよい。一般に、伝導性パッド３０の水平方向部分のかなりの部分を利用するために、ＬＥＤデバイス７０の各ストリングにおいて隣接するＬＥＤ２５同士を等間隔で離間させることができる。つまり、デバイス７０内のＬＥＤ２５が、上述のＬＥＤデバイス６０と比べて、表面積においてより広い範囲を、また、伝導性パッド３０の水平方向部分においてより長い範囲を占めることができる。例示目的で、２つの異なるパターンをなすように配列された１４個のＬＥＤ２５のストリングを５個図示しているが、直列に電気的に接続される任意の好適な数のストリング及び／又はＬＥＤ２５が想定される。
【００５０】
図１３Ａ及び図１３ＢはＬＥＤデバイスのさらなる実施形態を示す。一態様において、図１３Ａ及び図１３ＢのＬＥＤデバイスは、１４個のＬＥＤ２５のストリングを６個、よって全部で８４個のＬＥＤ２５を備える。図１３Ａを参照すると、全体が符号８０にて示されるＬＥＤデバイスは、例えば伝導性パッド３０をわたって単一のパターンで配列されたＬＥＤ２５の１つ以上のストリングを備えることができる。デバイス８０の１つ以上のストリングは、同一のパターン及び／又は異なるパターンを有することができる。例示目的で、上述のパターンＰ３が図示されている。ＬＥＤ２５は、水平方向の線の上下に交互に配置される市松模様パターンにて配列されてもよい。隣接するＬＥＤ２５同士は、伝導性パッド３０の表面積の大部分にわたって互いに略均一な距離だけ離間されるように配置することができる。市松模様配列、例えばパターンＰ３は、１つ以上の隣接するＬＥＤ２５が光を遮ることなくＬＥＤ２５がＬＥＤデバイス８０から均一に光を放出することを効果的に可能にする。
【００５１】
図１３Ｂは、全体が符号８５にて示される、６個のストリングを有するＬＥＤデバイスの別の実施形態を示す。ＬＥＤデバイス８０と同様に、ＬＥＤデバイス８５は、１４個のＬＥＤ２５のストリングを６個備えることができる。同一のストリング内の隣接するＬＥＤ２５同士の間隔及び異なるストリングの隣接するＬＥＤ２５同士の間隔は最大にされ、隣接するＬＥＤによって吸収される光の量を最小に抑えている。一態様において、ＬＥＤデバイス８５は、最初と最後のストリングとして上述の第１パターンＰ１（図３Ａ）を備える。特に、パターンＰ１及びパターンＰ３のＬＥＤ２５は、伝導性パッド３０の少なくともほぼ全長及び全幅にわたって広がっている。ＬＥＤデバイス８５内のＬＥＤ２５の２番目から５番目のストリングは、パターンＰ３を含む。図１３Ａの６個のストリング配列を図１３Ｂの６個のストリング配列と比較すると、図１３Ｂのストリングの方がより広がっている、つまり、伝導性パッド３０上で垂直方向にも水平方向にもより離間して配置されており、より広い実装領域を利用していることは明らかである。ＬＥＤ２５のストリング同士の間の間隔を最大にすることで、隣り合うＬＥＤ２５により吸収又は遮断される光の量を最少に抑えることができる。
【００５２】
一態様において、ＬＥＤデバイス８０からＬＥＤデバイス８５では、パターンＰ３について、垂直方向においてストリング内の間隔、つまり、同一のストリングの隣接するＬＥＤ２５同士の間隔は、少なくとも約３１％、つまり１２５μｍ以上増加した。同様に、パターンＰ１におけるＬＥＤ２５のストリング内の間隔は、水平方向方向と垂直方向の両方で増加及び／又は向上した。例えば、ＬＥＤデバイス１０のＰ１からＬＥＤデバイス８５のＰ１では、間隔は、水平方向では約４１％以上、つまり２２５μｍ以上、垂直方向では少なくとも約２７％以上、つまり２１０μｍ以上増加した。ストリング間の間隔、つまり、隣接するストリングのＬＥＤ２５同士の間隔は、ＬＥＤデバイス８５では少なくとも約６８％、つまり７５０μｍ以上増加し得る。特に、ＬＥＤデバイス８５はＬＥＤデバイス８０と同数のＬＥＤ２５、例えば８４個のＬＥＤを備えることができるが、ＬＥＤデバイス８５はＬＥＤデバイス８０と比較して、効率と輝度が少なくとも約１％〜３％、もしくはそれ以上増加し得る。一態様において、ある６個のストリング配列から別の６個のストリング配列にすると、説明したように、隣接するＬＥＤ２５同士の間隔が増加すると、効率が少なくとも約２．５％以上増加可能であり、例えばＬＥＤデバイス８５はＬＥＤデバイス８０よりも効率が２．５％以上増加し得る。例えば、ＬＥＤデバイス８５は、上述のＬＥＤデバイス８０の光出力よりも少なくとも約２．５％以上高い光出力を有することができるが、これは１１ワットでは約１０５０ルーメン以上、２７ワットでは約２０００ルーメン以上になり得る。
【００５３】
図１４Ａ及び図１４Ｂは、ＬＥＤデバイスのさらなる実施形態を示す。一態様において、図１４Ａ及び図１４ＢのＬＥＤデバイスは、１４個のＬＥＤ２５のストリングを８個備える。図１４Ａを参照すると、全体が符号９０にて示されるＬＥＤデバイスが示されており、該ＬＥＤデバイスは、より高い電圧、約４２Ｖ以上（これに限定されない）の電圧で動作可能とすることができる。ＬＥＤデバイス９０は、発光領域１６及び／又は伝導性パッド３０をわたって１つ以上のパターンで配列されたＬＥＤ２５の１つ以上のストリングを備えることができる。一態様において、ＬＥＤデバイス９０は、２つ以上のパターンで配列されたＬＥＤ２５のストリングを８個備えることができる。ＬＥＤ２５の各ストリングは１４個のＬＥＤ２５を備え、つまり全部で１１２個のＬＥＤを備えることができる。一態様において、最初と最後のストリングは、上述のパターンＰ２を含むことができる。ＬＥＤ２５の２番目から７番目のストリングは、上述のパターンＰ３を含むことができる。特に、図１１〜図１４Ｂで示されるＬＥＤデバイスは、均一な光源を、まとまりのある、分割されない単一の発光領域の形態で含むことができ、該発光領域は、単一の構成要素が要求される光学製品の製造者にとって製造工程を簡素化することを可能にする。
【００５４】
図１４Ｂは、全体が符号９５にて示される、８個のストリングを有するＬＥＤデバイスの別の実施形態を示す。ＬＥＤデバイス９０と同様に、ＬＥＤデバイス９５は１４個のＬＥＤ２５のストリングを８個備えることができる。同一のストリング内の隣接するＬＥＤ２５同士の間隔及び異なるストリングの隣接するＬＥＤ２５同士の間隔は最大にされて、隣接ＬＥＤにより吸収される光の量を最少に抑えている。一態様において、ＬＥＤデバイス９５は、最初と最後のストリングとして上述の第１パターンＰ１（図３Ａ）を含むことができる。２番目と７番目のストリングはパターンＰ２を含むことができ、３番目から６番目のストリングはパターンＰ３を含むことができる。特に、パターンＰ１、Ｐ２、及びＰ３のＬＥＤ２５は、伝導性パッド３０の少なくともほぼ全長及び全幅にわたって広がっている。パターンＰ１、Ｐ２、及びＰ３のＬＥＤ２５は、隣接するＬＥＤ２５によって遮られる光の量を低減できるように、水平方向及び／又は垂直方向においてより広い距離で離間させることができる。一態様において、ＬＥＤデバイス１０のＰ１からＬＥＤデバイス９５のＰ１では、パターンＰ１内の間隔は水平方向では少なくとも約４１％、つまり２２５μｍ以上、垂直方向では少なくとも約２７％、つまり２１０μｍ以上増加した。同様に、パターンＰ２におけるＬＥＤ２５同士の間の水平方向及び／又は垂直方向の間隔は、ＬＥＤデバイス９０のＰ２よりも少なくとも約４％以上増加し得る。ストリング間の間隔、つまり、隣接するストリングのＬＥＤ２５同士の間隔は、ＬＥＤデバイス９５では少なくとも約６８％、つまり７５０μｍ以上増加し得る。特に、ＬＥＤデバイス９５はＬＥＤデバイス９０と同数のＬＥＤ２５、例えば１１２個のＬＥＤを備えることができるが、ＬＥＤデバイス９５は、ＬＥＤデバイス９０と比較すると、効率と輝度が少なくとも約１％〜２％、もしくはそれ以上増加し得る。
【００５５】
一態様において、図３Ａ、図３Ｂ、及び図１１〜図１４Ｂで開示されたＬＥＤデバイス１０，５０，６０，７０，８０，８５，９０，９５は、伝導性パッド３０の上方に１つ以上のパターンで配列された多数のＬＥＤ２５を備えることができる。一態様において、本明細書で開示されるＬＥＤデバイスは、６４個より多い数のＬＥＤ２５を備える。例えば、本発明を限定しない一態様において、ＬＥＤデバイス１０は全部で１４０個のＬＥＤ、つまり直列に電気的に接続されたＬＥＤ２５のストリングを１０個備えることができる。ＬＥＤデバイス６０は全部で１５０個のＬＥＤ、つまり直列に電気的に接続された５個のＬＥＤ２５のストリングを３０個備えることができる。ＬＥＤデバイス７０は全部で７０個のＬＥＤ、つまり１４個のＬＥＤ２５のストリングを５個備えることができる。ＬＥＤデバイス８０は全部で８４個のＬＥＤ、つまり１４個のＬＥＤ２５のストリングを６個備えることができる。ＬＥＤデバイス９０は全部で１１２個のＬＥＤ、つまり１４個のＬＥＤ２５のストリングを８個備えることができる。本明細書で説明されるＬＥＤデバイスに用いられるＬＥＤ２５は、伝導性パッド３０と比較すると、小さな設置面積、すなわち小さな表面積を有することができる。本発明を限定しない例として、ＬＥＤ２５は以下の表１に示される寸法のチップを含むことができる。
【００５６】
【表１】
0005937696.tif 000002
本発明を限定しない一態様において、伝導性パッド３０は、約６．５６８ｍｍの半径及び約１３５．５ｍｍ２の面積を有することができる。よって、１つのＬＥＤチップ２５の面積と伝導性パッド３０との面積の比率は約０．００２７以下とすることができる。一態様において、１つのＬＥＤチップ２５の面積と伝導性パッド３０の面積との比率は約０．００１８以下とすることができる。他の態様では、比率は約０．００１２以下とすることができる。以下の表２では、種々のＬＥＤ２５のチップサイズと伝導性パッド３０の面積を列挙している。ＬＥＤ２５は、伝導性パッドの面積と比べると小さい、つまり伝導性パッドの面積の約０．００２７倍以下のチップを備えることができる。しかしながら、任意のチップサイズを使用することができる。
【００５７】
【表２】
0005937696.tif 000003
単一の発光領域の上方に設置面積がより小さいＬＥＤ２５を多数用いることにより、発光領域１６の一部の上方にＬＥＤ２５を１つ以上の均一なパターンで配列可能であるため、高輝度等の所望の光学的特性に加えてより均一な光出力を効果的に可能にする。ＬＥＤ２５のこの集中したパターンによって、発光を集中させることが可能になる。一態様において、本明細書で説明した１つ以上のパターンにおけるＬＥＤ２５の密集度又は間隔は、隣接するＬＥＤ２５によって光が吸収又は遮断されないように調整することができる。すなわち、本明細書で開示されるＬＥＤ２５のパターン及び配列は、近接する又は隣接するＬＥＤ２５により吸収される光の量を最少に抑えることにより、光抽出を向上させてもよい。１ストリングあたりのＬＥＤ２５の数は、ＬＥＤデバイスが低電圧から高電圧まで動作可能となることを可能にする。例示目的で、４つのパターンが図示されてきた。しかしながら、ＬＥＤ２５の任意の好適なパターンが想定される。ＬＥＤ２５の各ストリングは、単一のパターンを含んでいてもよく、２つ以上のパターンの組み合わせを含んでいてもよい。
【００５８】
図１５Ａ及び図１５Ｂは、本明細書の開示に係るＬＥＤデバイスに限定しない例として使用可能なダイアタッチ方法を示す。ＬＥＤ２５は、伝導性パッド３０の上方に実装するための裏面金属パッド又は接合層１００を備えることができる。接合層１００は、ＬＥＤ２５の底面全体又はその一部の長さを有することができる。例示目的で、接合層１００はＬＥＤ２５の底面全体と同一の長さを有するものとして図示しているが、任意の構成が想定される。ＬＥＤ２５は、ＬＥＤ２５の上面と底面との間に延び得る側面１０４を有することができる。図１５Ａ及び図１５Ｂは傾斜した側面１０４を示しているが、直線カット型のＬＥＤを選択した場合には、側面１０４はほぼ垂直又は直立であり得る。図１５Ａ及び図１５Ｂは、接合層１００を構成する底面の面積よりも大きな表面積の上面を有するＬＥＤ２５を示す。しかしながら、上面の表面積は接合面の表面積よりも小さくてもよい。ＬＥＤ２５は任意の好適な側面構成を有することに加えて、正方形、矩形、又は任意の好適な形状を有することができる。
【００５９】
上記で説明したＬＥＤデバイスのいずれかにおいて、ＬＥＤ２５を伝導性パッド３０の上方に実装するために、任意の好適なダイアタッチ方法を用いることができる。一態様において、任意の好適な改良されたダイアタッチ方法及び／又は材料を用いることができる。例えば、改良されたダイアタッチ方法は、１つ以上の金属をＬＥＤ２５と伝導性パッド３０の上及び／又は間に取り付けやすくする金属間ダイアタッチ方法を含むことができる。図１５Ａは、共晶であっても非共晶であっても可能である金属間ダイアタッチ方法の例を示す。この金属間ダイアタッチ方法は、補助材料１０６を用いて金属間ダイアタッチを容易に行うことを含み得る。一態様ではフラックス補助共晶金属間ダイアタッチ方法を使用可能であり、他の態様では金属補助非共晶金属間ダイアタッチ方法を使用可能である。フラックス補助による共晶の、つまりフラックス共晶ダイアタッチ方法において、接合層１００は共晶温度を有する合金（限定しない例として金（Ａｕ）とスズ（Ｓｎ）の合金）を含むことができる。例えば、接合層１００は約２８０℃の共晶温度を有する８０／２０金−スズ合金を含むことができる。フラックス共晶技術において、補助材料１０６はフラックス材料を含むことができる。非共晶技術では、補助材料１０６は、金属材料と、シリコーンやエポキシ樹脂等の接着剤とを含むことができる。補助材料１０６は、接合層１００を共晶温度よりも高温に加熱したときに、接合層１００と伝導性パッド３０との間の金属間ダイアタッチを行いやすくするパイプ役となり得る。接合層１００の金属は伝導性パッド３０の金属へと流れ込み、該金属と接合することができる。接合層１００の金属は原子レベルで拡散し、下にある実装伝導性パッド３０の原子と結合することができる。一態様において、フラックス補助共晶方法で用いられるフラックスは、例えば５５〜６５％のロジンと２５〜３５％のポリグリコールエーテル、さらに少量の他の成分という組成を有することができる。しかしながら、任意の好適なフラックス材料を用いることができる。
【００６０】
フラックス補助共晶ダイアタッチ方法は手数がかかる可能性があり、所定の配列及び／又はアレイにおける多数のＬＥＤ２５を取り付ける際には、このような方法を用いることが期待されていない。本発明主題に係るフラックス共晶ダイアタッチは、フラックスの使用量が多すぎたり少なすぎたりした場合に起こるＬＥＤ２５の浮きやダイアタッチ不良を防ぐために、室温で液体であり得るフラックス補助材料１０６を正確に正しい体積になる量で分注することを含むことができる。本発明主題に係るフラックス補助共晶ダイアタッチは、フラックス補助材料１０６と発光チップの接合金属１００のそれぞれの適切な組成も必要となり得る。本発明主題に係るフラックス補助共晶ダイアタッチは、非常に清浄で平坦な面と、加熱中や冷却中に動いたり曲がったりしてはんだ接合部に応力を生じさせない基板又はサブマウントとを最適に利用することができる。本発明主題に係るフラックス補助共晶接合は、発光チップのＡｕ−Ｓｎ接合面の働きを妨げない程度に小さく、一方で加熱時にはフラックスが蒸発できる程度に粗い、微細な表面粗さを用いることができる。接合金属１００とその下の伝導性パッド３０との間において良好な溶着を確実に行うために、加熱プロファイルはＡｕやＡｕＳｎ等の接合金属１００に完全に合わせたものとすることができる。フラックス補助共晶接合を本発明主題に係るダイアタッチに用いると、窒素雰囲気等の不活性雰囲気を利用して、酸素ガス（Ｏ２）レベルを低下させることができ、重力によってＬＥＤ２５に下向きの力を加えることもできる。これにより、接合層１００とその下の伝導性パッド３０との間の金属−金属接合部において酸化量を低減できる。
【００６１】
さらに図１５Ａを参照すると、これも補助材料１０６を含むことができる、非共晶金属間ダイアタッチ方法を使用可能であり、補助材料１０６は金属材料を含み得る。この態様において、接合層１００は単体金属又は合金を含むことができる。例えば、接合層１００はＡｕ，Ｓｎ，又はＡｕＳｎを含むことができる。非共晶方法では、接合層はある温度、例えば共晶温度に到達する、又は共晶温度を超える必要がない。この態様においては、補助材料１０６は、金属間接合を行いやすくするために、金属材料、シリコーン材料、又はエポキシ材料を含むことができる。例えば、補助材料１０６は、ＡｕＳｎペースト、Ａｇエポキシ、又はシリコーン接着剤を含むことができる。任意の好適な補助もしくは接着材料１０６を使用することができる。接合層１００の金属は、補助材料１０６の金属と接合可能である。補助材料１０６の金属はまた、伝導性パッド３０の金属とも接合可能である。一態様において、金属補助材料１０６を使用する非共晶金属間接合技術では、金属による「サンドイッチ構造」が接合層１００、補助材料１０６、及び伝導性パッド３０の間で形成される。金属補助非共晶ダイアタッチは、ちょうどフラックス補助方法のように手数がかかる可能性があり、本明細書で説明したＬＥＤデバイスの１つ以上のパターン内のＬＥＤ２５を取り付ける際にこのような方法を用いることは期待されていない。デバイス内に設置面積の小さい複数のＬＥＤを取り付ける際に、補助材料１０６を用いた金属間接合は、制御が難しく手数がかかる可能性がある。
【００６２】
図１５Ｂは、補助材料１０６を必要としない金属間ダイアタッチ技術を示す。このような方法の１つは、熱圧着によるダイアタッチ方法を含むことができ、このダイアタッチ方法では、接合層１００の金属は伝導性パッド３０の金属と直接接合する。熱圧着方法は、共晶を用いるものであってもよく、共晶を用いないものであってもよい。一態様において、熱圧着は、接合層１００が共晶温度を有する合金を含む場合に使用することができる。他の態様では、接合層１００は、共晶温度を持たない金属を含むことができる。伝導性パッド３０は、メタルコアプリント回路基板（ＭＣＰＣＢ）内にＣｕ，Ａｌ，Ａｇ，又はＰｔ層に限定されない任意の好適な金属を含むことができる。接合層１００は任意の好適な金属を含む。一態様において、接合層１００は、任意の好適な膜厚を有するＳｎからなる層を含むことができる。一態様において、接合層１００は約０μｍより大きい膜厚を有し得る。一態様において、接合層１００は少なくとも約０．５μｍ以上の接合層を含むことができる。一態様において、接合層１００は少なくとも約２．０μｍ以上の膜厚を有するＳｎからなる層を含むことができる。先に説明したフラックス補助共晶方法や金属補助非共晶方法とは異なり、熱圧着による金属間ダイアタッチ技術は、図１５Ｂに示されているような外部からの下向きの力Ｆを利用することができる。
【００６３】
力Ｆは、加熱された環境で加えられた圧縮を含むことができ、したがって熱圧着と見なされ、フラックスや金属の補助材料１０６の分注とは対照的なものである。熱圧着技術は、伝導性パッド３０に沿った金属のスクイーズアウトを低減させるために開発された代替のダイアタッチ方法である。スクイーズアウトは、ショットキー欠陥又はシャント欠陥を発生させて、その結果、電流漏れや他の様々な関連する問題を生じさせる可能性がある。一態様において、熱圧着技術における接合温度は、任意選択的に伝導性パッド３０に予熱処理又はプロセスを施した後で、約２５５〜２６５℃とすることができる。伝導性パッド３０は、接合層１００の溶融温度よりも少なくとも２０℃高い実装温度で加熱することができる。接合時間を約３００ミリ秒とすることができ、接合力を約５０±１０グラム（ｇ）とすることができる。この方法では、適切な予熱、接合温度、接合時間、及び接合力などの所定の設定が重要となり得る。熱圧着方法とともに使用する機器及び所定の設定は、使用及び／又は維持が難しい可能性があり、アレイ及び／又は１つ以上のパターン内の多数のＬＥＤ２５を取り付ける際にこのような方法を用いることは期待されていない。ＬＥＤデバイスのＬＥＤアレイを金属間で取り付ける方法は知られておらず、フラックス補助共晶ダイアタッチ技術、金属補助非共晶ダイアタッチ技術、又は熱圧着によるダイアタッチ技術をアレイ又はパターン配列内のＬＥＤ２５からなる１つ以上のストリングを取り付けるために用いることは期待されていない。
【００６４】
図１６は、全体が符号１１０にて示されるＬＥＤデバイスの別の実施形態又は態様の平面図である。デバイス１１０は、形態及び／又は機能が本明細書で上述したデバイス（例えば１０，５０，５５，６０，７０，８０，８５，９０，及び／又は９５）のいずれかと類似していてもよい。一態様において、図１６は図１０に図示及び説明されたデバイスと類似し得るが、図１６は、ＬＥＤデバイス１１０内の接着性を向上させるために１つ以上の「固定点」又は穴Ｈを備えたデバイス１１０を図示している。一態様において、１つ以上の固定点又は穴Ｈは、ソルダーレジスト３２の適用前に部分的に又は完全にエッチングした材料領域を備えることができる。ソルダーレジスト３２が、介在反射層（例えば図１７Ａ及び図１７Ｂの１１２や１１４）よりも誘電体層３６（図１７Ａ及び図１７Ｂ）又はＣｕ構成要素（例えば伝導性パッド３０や配線３３，３４）に対してより良好に直接接着するため、穴Ｈによってより良好な接着性が得られやすくなる。例えば、輝度を高めるために、介在材料からなる１つ以上の層、例えば材料からなる第１層１１２及び第２層１１４（図１７Ａ及び図１７Ｂ）を、ソルダーレジスト３２のうちの１つ以上の部分と伝導性パッド３０との間、及びソルダーレジスト３２と伝導性配線３３，３４との間にめっき、堆積、もしくはその他の方法で配置することができる。
【００６５】
第１介在層１１２及び第２介在層１１４は、銀（Ａｇ）、チタン（Ｔｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、又は他の好適な金属からなる１つ以上の層を含むことができる。例えば、第１層１１２はＮｉバリア層を含むことができ、第２層１１４はＡｇ反射層を含むことができる。一態様において、Ｃｕ構成要素（例えば配線３３，３４及びパッド３０）の膜厚は、例えば約０．５〜６オンス（ｏｚ．）、つまり約１７．５〜２１０μｍの範囲であり得る。Ｃｕ構成要素の膜厚について、任意の部分範囲、例えば１７．５〜３５μｍ、３５〜７０μｍ、７０〜１０５μｍ、１０５〜１４０μｍ、１４０〜１７５μｍ、及び１７５〜２１０μｍも想定される。第１層１１２は、膜厚が約１〜１０μｍのＮｉ層を含むことができ、第２層１１４は、膜厚が約０．２〜５μｍのＡｇ層を含むことができる。一態様において、第１層１１２は、約１〜１．３μｍ、１．３〜１．８μｍ、１．８〜２．５μｍ、２．５〜５μｍ、及び５〜１０μｍの電解Ｎｉ層を有することができる。一態様において、第２層１１４は、例えば約０．２〜３μｍ、３〜３．５μｍ、及び３．５〜５μｍであり得る電解Ａｇ層を有することができる。しかしながら、本明細書では、第１層１１２及び第２層１１４のそれぞれに関して、任意の範囲又は部分範囲の膜厚を有することが想定される。
【００６６】
一態様において、ソルダーレジスト３２と介在する第２層１１４との間で十分な接着性を得ることがより難しい場合もある（例えば第２層１１４がＡｇからなる反射層である場合）。このため、ソルダーレジスト３２と層１１４との間には接着性の低い領域が生じる可能性があり、その結果、はがれ、欠け、又は他の同様の劣化により、ソルダーレジスト３２が早期に失われ得る。特に、本明細書で説明されるデバイス及び方法は、ソルダーレジスト３２の堆積前に反射材料（例えば層１１４）内に１つ以上の穴Ｈを形成することによって、接着性を効果的に向上させ、これによりデバイス１１０の電気的特性及び光学的特性を保護することができる。一態様において、ソルダーレジスト３２は電気配線（例えば配線３３，３４）を環境から電気的に絶縁する。一態様において、下にある層に対するソルダーレジスト３２の接着性がよくないと、ソルダーレジスト３２のはがれや欠けが生じる可能性があり、これにより、もはや電気配線を絶縁できず、反射して戻ってきた光を当該部分において異なるように再反射してしまうこととなり、この部分の光学的特性を変化させてしまう可能性がある。よって、デバイス１１０内の接着性がより良好になると、電気的絶縁性及び光学的特性を効果的に改善及び／又は提供することができる。一態様において、１つ以上の穴Ｈは、選択的かつ化学的にエッチングされることができる。一態様において、第１層１１２及び第２層１１４の一部、及び任意選択に伝導性配線３３，３４の一部を、エッチングによって選択的に除去してもよい。Ｃｕからなる伝導性配線３３，３４がエッチングされる場合には、穴Ｈによって、ソルダーレジスト３２を下にある誘電体層３６に直接接着することができる。別例では、穴ＨがＣｕを貫通するまでエッチングされていない場合には、穴Ｈによって、ソルダーレジスト３２を下にあるＣｕ構成要素（例えばＣｕ配線３３，３４及び／又はパッド３０）に直接接着することができる。穴Ｈによってデバイス１１０内の接着性を向上させることができる。（例えば第２層１１４等の反射性Ａｇ材料からなる層によって）発光領域１６からの光の反射率が高められるため、デバイス１１０の光学的特性を効果的に向上させることができる。白色度と反射性が非常に高くなり得るソルダーレジスト３２によって発光領域１６からの光の反射率が高められるため、デバイス１１０の光学的特性をさらに向上させることができる。
【００６７】
図１６の破線５２は、伝導性配線３３，３４及び装着面１８の両方を形成する、サブマウント１２内に配置された導電性材料の寸法及び／又は形状の実施可能な一態様を示す。例えば、一態様において、破線５２は、導電性のＣｕからなる層の寸法及び／又は形状を、材料からなる第１層１１２及び／又は第２層１１４のうちの１つ以上とともに示しており、第１層１１２及び／又は第２層１１４の材料は、サブマウント１２内で除去されてもされなくてもよく、伝導性配線３３，３４及び装着面１８を形成して、これらを電気的に結合する。この導電性Ｃｕ材料のうち、ソルダーレジスト３２の下方に配置される部分を破線で示している。例えば、導電性Ｃｕ層のいくつかの部分又は領域は、サブマウント１２の上面に沿って露出させてもよく（例えば伝導性パッド３０、伝導性配線３３，３４、テストポイント１５、及び装着面１８）、その一方で、導電性Ｃｕ層の他の領域はソルダーレジスト３２の下方に配置されてもよく（例えば破線５２内の領域）、したがってサブマウント１２の上面の下方に配置することができる。同様に、第１層１１２及び第２層１１４がＣｕ構成要素（例えばパッド３０及び配線３３，３４）上方に堆積されている場合、これらの層の一部が、伝導性パッド３０及び配線３３，３４の上方でサブマウント１２の上面に沿って露出していてもよく、その一方で、第１層１１２及び第２層１１４の他の部分はソルダーレジスト３２の下方（例えば破線５２内の領域）に配置することができる。つまり、ソルダーレジスト３２によって被覆されていない露出領域は、３４／１１２／１１４、３３／１１２／１１４、及び３０／１１２／１１４と表示された特徴部で示されるようなＣｕ構成要素層、バリア層、及びＡｇ層といった１つ以上の層の「積層体（ｓｔａｃｋ）」を含むことができる。よって、テストポイント１５及び装着面１８は、それぞれの伝導性配線３３及び３４と電気的に、かつ／又は、熱的に接続され、同一の材料層（例えばＣｕ）を含むことができる。外部の駆動回路又は電源に接続されると、破線５２で示された材料層に沿って電流が流れることによって、装着面１８から導電性配線３３，３４へ電流が流れることができ、次いで、電流はＬＥＤ２５のストリングへと流れ込んでこれを発光させることができる。
【００６８】
上述のように、デバイス１１０の反射率を向上させるために、１つ以上の介在材料層、例えば第１材料層１１２及び／又は第２材料層１１４（図１７Ａ及び図１７Ｂ）は、Ｃｕ材料の上方に堆積することができ、例えばＣｕ材料と同一の形状としてもよい（例えば、層１１２，１１４は破線５２の範囲内に限定可能である）。ソルダーレジスト３２はさらに、光がデバイス１１０上へ反射される領域において、デバイス１１０の反射率を向上させることができる。ソルダーレジスト３２の接着性を高めるために、ソルダーレジスト３２を破線５２で示される領域の上方に堆積する前に、層１１２，１１４、及び任意選択にＣｕ層（例えば配線３３，３４及びパッド３０）のそれぞれに対して、１つ以上の穴Ｈを最後まで、かつ／又は、途中までエッチングすることができる。デバイス１１０内におけるソルダーレジスト３２層の接着性は、Ｃｕ層（例えば配線３３，３４及びパッド３０）のいずれかに直接、又は、好ましくは誘電体層３６に直接接着した場合に、効果的に向上させることができる。
【００６９】
一態様において、穴Ｈは略円形であるが、穴Ｈは、限定しない例として、円形、正方形、星形、対称形の多角形、非対称形の多角形、又はこれらの組み合わせ等、任意の形状とすることが可能である。穴Ｈは任意の寸法又は形状とすることができ、任意のパターンをなすように、かつ／又は、ソルダーレジスト３２の下にある指定された領域に収まる任意の数で配置することができる。例えば、穴Ｈは、指定された領域（例えば破線５２内の領域）の端縁部に沿って配置されたマトリクス、格子パターン、ランダムパターン、又はこれらの任意の組み合わせを含むことができる。穴Ｈは、ランダムに分散させる、密集して詰め込む、まばらに配置する、かつ／又は、これらを組み合わせて配置することが可能である。例えば、穴Ｈは、Ｃｕ構成要素（例えば配線３３，３４及びパッド３０）の膜厚の約１．５〜１０倍の直径と、穴Ｈの深さのほぼ２倍の周期（例えば穴Ｈ同士の間の間隔）を有することができる。例えば、一態様において、Ｃｕ配線３４は約３オンス（約０．１０５ｍｍ）の膜厚を有することができ、穴Ｈは約０．３ミリメートル（ｍｍ）の直径と、約０．６ｍｍの周期、つまり穴と穴の間隔を有することができる。穴Ｈの周期と深さの異なる範囲及び部分範囲についても想定されるが、一般に、穴Ｈは、穴Ｈの深さの約２倍の周期を有することができ、Ｃｕ構成要素の膜厚（上述のように、約０．５〜６オンス、つまり約１７．５〜２１０μｍの範囲であり得る）の約１．５〜１０倍の直径を有することができる。
【００７０】
一態様において、穴Ｈは、例えば約０．１〜０．２ｍｍ、０．２〜０．４ｍｍ、０．４〜０．６ｍｍ、０．６〜０．８ｍｍ、０．８〜１ｍｍの部分範囲を含む、０．１〜１ｍｍの範囲の任意の好適な直径を有することができる。穴Ｈは任意の好適な深さを有することができ、例えば一態様において、穴Ｈはそれぞれ、約０〜５０μｍ又は約５０〜５００μｍ、及び／又は、これらの任意の部分範囲の深さを有することができる。例えば、穴Ｈは、０〜５０μｍ、５０〜１００μｍ、１００〜２００μｍ、２００〜３００μｍ、３００〜４００μｍ、又は４００〜５００μｍ等の任意の部分範囲を有する深さを有することができる。本明細書では、５０〜５００μｍの範囲よりも深い、かつ／又は浅い任意の寸法も想定される。例えば、穴Ｈは、およそ０〜５０μｍ、５０〜１００μｍ、１００〜２００μｍ、５００〜７００μｍ、７００〜８００μｍ、又は約８００μｍよりも深い深さを有することができる。一態様において、穴Ｈの深さはＣｕ構成要素（例えば配線３４）、第１層１１２、及び第２層１１４の膜厚に相当していてもよく、例えばいくつかの態様では約１１０μｍ、あるいはより厚みのある構成要素ではそれ以上であり得る。第２層１１４のみをエッチングする場合、穴Ｈの深さは約０．２μｍ程度と小さくすることができ、したがって、穴Ｈは約０．２〜５００μｍの範囲の深さを有することができる。異なる寸法の穴Ｈを一緒に使用してもよい。さらに、穴Ｈは、ソルダーレジスト３２とその下にある他のサブマウント１２の層との間にのみ配置するものに限定されるものではなく、ポリマーコーティング又は層と、シリコーン、エポキシ等のデバイスの上方／上に配置される他の層との接着性を向上させるためにも有用であり得る。本明細書ではこのような使用についても想定される。
【００７１】
図１７Ａ及び図１７Ｂは、図１６の細部の断面図である。図１７Ａは、ソルダーレジスト３２の堆積前の断面を示し、図１７Ｂは、ソルダーレジスト３２の堆積後の断面を示す。図１７Ａ及び図１７Ｂに示されるように、第１介在材料層１１２及び第２介在材料層１１４はそれぞれ、電気配線３４を含む材料の上方に堆積させることができる。つまり、第１材料層１１２及び第２材料層１１４はそれぞれ、配線３４と装着面１８を形成し、これらの間に延びる、破線５２にて示されるＣｕからなる領域全体の上方に、めっきもしくはその他の方法で堆積させることができる。一態様において、第１層１１２は、電気めっきされたＮｉ等のバリア層を含むことができ、第２層１１４は、Ｎｉバリア層の上方に電気めっきされたＡｇ等の反射層を含むことができる。Ａｇ層（例えば層１１４）がデバイス１１０の輝度を効果的に高めることができる一方で、Ｎｉバリア層（例えば層１１２）は、ＣｕがＡｇ層へのマイグレーションを起こしてＡｇ層を腐食させる（例えば輝度を劣化させ得る「赤色析出（ｒｅｄ  ｐｌａｇｕｅ）」腐食として知られている）ことを防止することができる。一態様において、第１層１１２には、Ｎｉに代えて他の任意の好適なバリアメタル又は層が用いられてもよく、いくつかの態様では、第１層１１２（例えばバリア層）を完全に省いていてもよい。さらに別の態様において、第１層１１２は、金属又は合金からなる層を２つ以上含むことができる。一態様において、ソルダーレジスト３２は誘電材料に良好に接着し、Ｃｕ（例えば配線３４）には比較的良好に接着するが、Ａｇへの接着はあまりよくない場合がある。そのため、ソルダーレジストがはがれ落ちたり他の劣化を生じさせたりすることを防ぐために、穴Ｈを、第１層１１２及び第２層１１４（例えばＮｉ及びＡｇ）を貫通するようにエッチングすることができ、任意選択的に図１７Ａ及び図１７Ｂに図示されたようにＣｕも貫通するようにエッチングすることができる。
【００７２】
穴Ｈは、ソルダーレジスト３２のための固定点として機能する。図１７Ｂは、ソルダーレジスト３２の堆積後に、穴Ｈが、ソルダーレジスト３２が誘電材料３６に直接接着可能な領域を提供することを示している。つまり、ソルダーレジスト３２は、穴Ｈの内部に流れ込んでそこに配置されることができ、誘電材料３６の上面に直接接着することができる。これにより、ソルダーレジスト３２のＬＥＤデバイス１１０に対する接着性が向上する。誘電材料３６への接着に加えて、ソルダーレジスト３２は、共に各穴Ｈの側壁を形成する配線３４、第１層１１２、及び第２層１１４の各側部にも直接接着し得る。穴ＨがＣｕ構成要素を貫通してエッチングされない（例えば穴Ｈが、誘電体層３６ではなく、伝導性パッド３０及び／又は配線３３，３４にて終端する）代替の実施形態では、ソルダーレジスト３２は、穴Ｈの内部に流れ込んでそこに配置されることができ、伝導性パッド３０及び／又は配線３３，３４等の１つ以上のＣｕ構成要素の上面に直接接着することができる。よって、ソルダーレジスト３２は、共に各穴Ｈの側壁を形成する第１層１１２及び第２層１１４の各側部に直接接着することができる。一態様において、誘電体層３６はＰＣＢ誘電材料、例えば熱伝導性誘電体層を含む。しかしながら、任意の好適な誘電材料を用いることができる。
【００７３】
代替の実施形態において、途中までのエッチングを用いて、第１層１１２及び第２層１１４を、ソルダーレジスト３２が露出しているＣｕ（例えば配線３４）に直接接着して、接着性を向上させることができるようにエッチングすることができる。金属層を最後まで貫通するようにエッチングすると、誘電材料３６の小さな領域を露出させることができ、これにより、たとえ他の領域ではソルダーレジスト３２と１つ以上の金属層（例えば層１１４）との間の接着性が弱くても、ソルダーレジスト３２をサブマウント１２に確実に固定する強力な固定点が得られる。固定点又は穴Ｈは、ある程度はソルダーレジスト３２下方の領域の形状に依存する、任意の寸法、形状、及び配列を有するように設計することができる。上述のように、ＭＣＰＣＢを用いた製品では（例えばサブマウント１２がＭＣＰＣＢで構成されている場合）、穴Ｈは金属の上方に適用される任意のポリマー層に設けることができる。特に、穴Ｈをサブマウント１２の１つ以上の層に導入すると、ソルダーレジスト３２とサブマウント１２の層との間の接着性を効果的に向上させることができる。これにより、Ａｇ層１１４から反射された光のおかげで輝度を高めながら、デバイス１１０の電気的特性及び光学的特性を向上させることができる。
【００７４】
図１８は、全体が符号１２０にて示されるＬＥＤデバイスの別の実施形態を示し、該デバイスは、形態及び機能が上述したデバイスのいずれかに類似する。図１８は、光を発生させる発光領域１６と、全体が符号１２２にて示される駆動回路の両方を有するＬＥＤデバイス１２０を示す。駆動回路１２２は、電源からデバイス１２０へ電力を供給するために、サブマウント１２と一体化することができる。つまり、駆動回路がサブマウント１２内に組み込まれ得るため、デバイス１２０は外部の駆動回路に電気的に接続される必要がない。例示されるように、デバイス１２０は、例えばソルダーレジスト３２と下にあるサブマウント１２の層との間の固定点を提供するために、１つ以上の穴Ｈを有することができる。一態様において、穴Ｈは、伝導性材料の境界（例えば破線５２で示されているような）の端縁部に沿って配置可能である。他の態様において、穴Ｈは、ソルダーレジスト３２の下方に配置された導電性材料の中間部分、例えば領域５２に配置される星形の固定点を含むことができる。穴Ｈは、サブマウント１２の１つ以上の層を貫通するように、又は層の途中までエッチング可能であるため、ソルダーレジスト３２が下にある誘電体層３６（図１７Ｂ）に直接接着して、デバイス１１２内の接着性を向上させるように、デバイスの１つ以上の金属層（例えば１１２，１１４，３４）を貫通して延びる。この高められた接着性によって、何もしなければ接着性が弱いソルダーレジスト３２の領域に起因してソルダーレジスト３２が欠けたりデバイス１２０からはがれたりすることを防止することができる。
【００７５】
図１９は、全体が符号１３０にて示されるＬＥＤデバイスの基板１２の断面図である。ＬＥＤデバイス１３０は、形態及び／又は機能が上述したデバイスのいずれかに類似したものとすることができる。図１９に開示された断面図は図７（及び図１７Ａ，１７Ｂ）に図示及び説明された断面図と類似しているが、図１９の断面図は、各々が図７に示された、ソルダーレジスト３２の堆積前、保持材料１４の分注前、充填材料４０の付加前のデバイス１３０を示す。さらに図１９は、伝導性パッド３０とソルダーレジスト３２との間に、また、ソルダーレジスト３２と伝導性配線３３，３４との間に、１つ以上の介在層を描いている。図１９は、基板１２を含む様々な層、又は金属／誘電体の「積層体」を例示する実施形態であり、層１１２，１１４ならびにＣｕ構成要素（例えば伝導性パッド３０及び配線３３，３４）は、エッチング（つまり、後で説明するように、層１１４からＣｕ層まで、誘電体層３６が露出するまで行う下方向へのエッチング）によって完全に分離されている。続いて、図２０〜図２４に図示及び説明されるデバイス１４０，１５０，１６０も、デバイス１３０の各層で構成されるが、以下に述べるようにソルダーレジスト３２の接着性を向上させるために、このようなデバイスにさらなる処理工程（例えば、最終的なエッチングの前の別のエッチングや、エッチングの前又は後の研磨工程）を施してもよい。
【００７６】
図１９が示しているように、ＬＥＤデバイス１３０のサブマウント１２は、任意の好適な実装サブマウント又は基板、例えばＰＣＢ、ＭＣＰＣＢ、外部回路や、上方にＬＥＤ２５（図２０）等の照明デバイスを実装及び／又は取り付け可能な他の任意の好適なサブマウント又は基板を含むことができる。一態様において、サブマウント１２は、コア層３８、例えばＣｕやＡｌ等の伝導性金属層を備えることができる。サブマウント１２はさらに、誘電体層３６、例えば、サブマウント１２を介した熱放散を促進するためにコア層３８上方に配置され、電気的に絶縁性であるが熱伝導性である誘電材料からなる層を備えることができる。サブマウント１２はさらに、伝導性パッド３０と、１つ以上のＬＥＤ２５を点灯させるために電流を供給する第１伝導性配線３３及び第２伝導性配線３４を備えることができる。伝導性パッド３０、第１伝導性配線３３、及び第２伝導性配線３４は、伝導性材料からなる、電気的に、かつ／又は熱的に伝導性の構成要素又は層を備えることができる。限定しない例としての一態様において、伝導性パッド３０、第１伝導性配線３３、及び第２伝導性配線３４は、誘電体層３６の上方にめっき、積層、あるいはその他の方法で堆積可能なＣｕ構成要素を含むことができる。Ｃｕ構成要素は、単一の層でめっき、積層、あるいは堆積してもよく、その後にエッチングして、伝導性パッド３０を図示のように配線３３，３４から分離することができる。
【００７７】
図１９がさらに示すように、一態様において、１つ以上の材料層、例えば、第１材料層１１２と第２材料層１１４は、伝導性パッド３０及び配線３３，３４等のＣｕ構成要素の上方に堆積することができる。一態様において、第１材料層１１２及び第２材料層１１４は、反射性、バリア性、及び／又は接着性を促進する材料からなる層、例えば限定しない例としてＡｇ、Ｔｉ、及びＮｉからなる１つ以上の層を含むことができる。例えば一態様において、第１層１１２はＮｉバリア層とすることができ、第２層１１４は反射性のＡｇ又はＡｇ合金層とすることができる。Ａｇは、デバイスから反射される光の量を増大させることによって、光出力の増大、ひいてはデバイス１３０の光学性能の向上が可能な反射材料である。ソルダーレジスト３２（図２０〜図２４）もまた、本明細書で説明されているデバイスの光出力及び光学性能を高めるために反射材料を含むことができる。第１層１１２は、ＡｇへのＣｕのマイグレーションを防ぐバリア層として機能することができる。層１１４が反射性Ａｇからなる層を含む場合には、第１層１１２は層１１４の酸化及び／又は変色も防止し得る。ソルダーレジスト３２（図２０〜図２４）とＡｇ（例えば第２層１１４）との間の直接接着性が、ソルダーレジスト３２と他の構成要素（例えばＣｕ構成要素３０，３３，３４及び／又は誘電材料３６）との接着性よりも質が良くない可能性があるため、さらなる処理工程、例えばエッチング及び／又は研磨工程を以降に述べるように行ってもよい。一態様において、ソルダーレジスト３２（図２０〜図２４）は、Ａｇ（例えば層１１４）に直接適用されると、はがれ、欠け、又は劣化を生じ得る。よって、追加のエッチング及び／又は研磨工程によって、第２反射層１１４によって光出力を増大させながら、本明細書で説明されるデバイスの接着性を向上させてもよい。
【００７８】
図２０とその詳細を示す図２１は、全体が符号１４０にて示される発光デバイス又はＬＥＤデバイスを示し、第２層１１４は、表面を粗面化するように部分的にエッチングされている。図２０及び図２１はまた、誘電体層３６の１つ以上の部分に直接接着可能であるように、層１１２、１１４、及び伝導性要素３０，３３，３４の上方及び／又は間に適用されたソルダーレジスト３２をさらに備えたサブマウント１２を示す。ＬＥＤデバイス１４０は、１つ以上のＬＥＤ２５がサブマウント１２の少なくとも一部と電気的かつ／又は熱的に接続可能であり、充填材料（図示していないが、例えば図７の充填材料４０参照）の下方に少なくとも部分的に配置可能である発光領域１６を備えることができる。図７の充填材料４０は、サブマウント１２の１つ以上の層がエッチングされて、ソルダーレジスト３２が適用された後に、発光領域１６内に分注することができる。つまり、充填材料４０は、ダイアタッチ、ワイヤボンディング、及び保持材料１４の付加後に付加することができる。この実施形態では、第１層１１２及び第２層１１４は、Ｃｕ層の全体にわたって、該Ｃｕ層とほぼ整列して該Ｃｕ層を覆うようにパターンを作成可能である。これにより、デバイス１４０の伝導面から適切な反射率が確実に得られる。１つ以上の間隙１２２は、層１１２，１１４、及びＣｕ構成要素の一部をそれぞれエッチングする（つまり、下方向のエッチングで、まず層１１４を、続いて層１１２をエッチングし、次にＣｕ層をパッド３０と各配線３３，３４に分離する）ことによって形成可能であり、これにより、ソルダーレジスト３２の堆積中にソルダーレジスト３２材料が入り込むための空間を形成することができる。特に、間隙１２２が層１１２，１１４の１つ以上の部分の間に存在する個所であっても、ソルダーレジスト３２は第２層１１４の一部分の上方にわずかに、かつ直接重なるか広がって、レジストの位置合わせにおいて幾分のばらつきを許容する。
【００７９】
ソルダーレジスト３２は、Ｃｕ構成要素（例えば３０，３３，及び３４）ならびに第１層１１２及び第２層１１４の間に形成された１つ以上の間隙１２２内に、かつ、伝導性パッド３０、第１伝導性配線３３、第２伝導性配線３４上方には間接的に、堆積することができる。ソルダーレジスト３２は、市販されている多数のソルダーレジスト材料のうち任意のもの（例えば日本国に本社がある太陽インキ製造株式会社によって製造販売されるＰＳＲ−４０００  ＷＴ０２）を含むことができる。例示されるように、反射材料及び／又はバリア材料からなる第１層１１２及び第２層１１４は、ＬＥＤ２５と伝導性パッド３０との間に配置される。層１１２，１１４は、ソルダーレジスト３２の一部と伝導性パッド３０、伝導性配線３３，３４の各々との間にも配置される。例示目的で、２つの介在層（例えば１１２及び１１４）が図示されているが、任意の数の介在層、例えば、単一層及び／又は３つ以上の層を、ソルダーレジスト３２と伝導性パッド３０との間に堆積してもよい。さらに、第１層１１２及び第２層１１４は２つ以上の薄膜材料層を含むことができる。
【００８０】
図２１は、図２０において丸で囲んだ詳細部の分解図であり、ソルダーレジスト３２と下にある第２層１１４との間の接着性を向上させるデバイス及び方法を示す。例えば一態様において、第２層１１４の上面１４４を化学的に、かつ／又は、機械的に研磨して表面を粗面化することによって、接着性を向上させてもよい。例示されているように、ソルダーレジスト３２は、誘電体層３６の一部及び／又は第２層１１４の一部と直接接着可能である。上述のように一態様において、ソルダーレジスト３２とＣｕ構成要素との間の直接接着性（例えばソルダーレジスト３２、パッド３０、配線３３，３４の各部分間の直接接着性（図７参照））や、ソルダーレジスト３２と誘電体層３６との間の直接接着性とは対照的に、ソルダーレジスト３２と介在する第２層１１４との間で十分な接着性を得ることがより困難な場合がある（例えば第２層１１４がＡｇからなる場合）。つまり、ソルダーレジスト３２と誘電体層３６との間の接着性は、ソルダーレジスト３２と他の金属層との間の接着性と比較して優れている場合がある。金属層のうち、ソルダーレジスト３２とＣｕ構成要素（例えば配線３３，３４及びパッド３０）との間の接着性は、ソルダーレジスト３２とＡｇ（例えば層１１４）との間の接着性と比較して優れている場合がある。このため、ソルダーレジスト３２と層１１４との間には接着性の低い領域が生じる可能性があり、このことが、デバイスの電気的性能及び／又は光学的性能に悪影響を及ぼす可能性がある。そこで、第２層１１４の上面１４４を粗面化すると、デバイス１４０内の接着性を効果的に向上させることができる一方で、（例えば第２層１１４等の反射性Ａｇ材料層によって）発光領域１６からの光の反射率が高くなるために、デバイス１４０の光学的特性も向上させることができる。
【００８１】
一態様において、第２層１１４は、電解Ａｇ等の反射材料からなる層を含むことができる。この態様では、層１１４の上面１４４が粗面化されることによって、ソルダーレジスト３２の一部への接着性を向上させることができる。「粗面化される」という語は、実質的に平滑ではない、かつ／あるいは、１つ以上のくぼみ、リップ、粗い表面テクスチャ、及び／又は表面のばらつきを有するものとして特徴づけられ得る。粗面化は、ソルダーレジスト３２の適用直前に実施可能であり、周囲及び／又は内部にソルダーレジスト３２の下面が形成可能なくぼみやリップを設けることができ、これにより静止摩擦が生じてはがれを防止する。例えば、第２層１１４の上面１４４を粗面化して、リップ又はくぼみ（波状のテクスチャで表している）を形成することができ、ソルダーレジストの下面の一部は、図２１に示したようにテクスチャ加工された上面１４４の周囲で接着可能である。一態様において、層１１４の上面１４４を機械的かつ／又は化学的に研磨して、ソルダーレジスト３２に対する接着性を高めてもよい。
【００８２】
一態様において、上面１４４は、任意の好適な技術、例えば限定しない例として、サンドブラスト技術、ビードブラスト技術、ブラッシング技術、スクラビング技術、チッピング技術、腐食技術、マイクロ研磨技術、及び／又はスコーリング技術のうちの少なくとも１つを用いて機械的に研磨して、表面を粗面化することができる。他の態様では、上面１４４は、任意の好適な技術、例えば限定しない例として、局所エッチング技術、気化技術、及び／又は化学的腐食技術のうちの少なくとも１つ、を用いて化学的に研磨して、表面を粗面化することができる。表面の粗面化処理は、例えば、めっき層１１４の後で、かつ、金属特徴部のエッチング（例えば、上述の図面に破線５２にて示されたエッチング形状）の前又は後に実施可能であり、粗面化処理の後にソルダーレジスト３２が適用される。Ａｇ層（例えば層１１４）の上面１４４の粗面化により、ソルダーレジスト３２の下面１３２が表面処理された形状（ｔｅｘｔｕｒｅ）に適応して表面でより良好な「グリップ」がもたらされるように、表面処理された形状を増加させることができる。これにより、ソルダーレジストが欠ける、はがれる、又は全体的にずれた状態になることを防止することができる。
【００８３】
図２２は、全体が符号１５０にて示されるＬＥＤデバイスの別の実施形態を示す断面図であり、第１層１１２、第２層１１４、及びＣｕ層（例えばパッド３０及び配線３３，３４）のディファレンシャルエッチングが例示されている。つまり、結果として、層１１４（例えば反射層）の上面を単に接着させるのとは対照的に、ソルダーレジスト３２の一部がＣｕ構成要素（例えば配線３３，３４及びパッド３０）に直接接着するように、複数のエッチング工程を用いることができる。また、本明細書で説明されているデバイス及び方法においては、ソルダーレジスト３２は、Ｃｕ構成要素（例えばパッド３０や配線３３，３４）間にある間隙１２２を介して誘電体層３６に直接接着している。このことは、ソルダーレジスト３２はＡｇよりも誘電体層３６及びＣｕ構成要素の各々とより良好に接着するため、サブマウント１２内での接着性をさらに向上させることができ、この結果、デバイス１５０の接着特性を向上させることができる。特に、少量のソルダーレジスト３２が第１層１１４上方に重なって、レジストの位置合わせにおいてわずかなばらつきを許容してもよい。さらには、間隙１２２の側壁によって、少量のソルダーレジスト３２が第１層１１２、第２層１１４、ならびに／又は、パッド３０及び配線３３，３４を含むＣｕ構成要素の１つ以上の側部に直接接着することができる。
【００８４】
ある工程において、第１フォトマスクを形成して、完成品では露出することになる領域と同一の、又はそれよりもわずかに大きな形状にパターン形成することができる。第１エッチング工程は、第１層１１２及び第２層１１４（例えば、Ｎｉバリア層を使用している場合はＡｇ及び／又はＮｉ）の一部のみを除去することができ、露出したＣｕ層が残され得る。上述のように、バリア層として他の金属を使用してもよく、あるいは、バリア層を完全に省いてもよい。第１エッチングの後に、通常の電気配線（例えば３３，３４とパッド３０）の形状にパターン形成された第２フォトマスクを形成して、Ｃｕ（例えばパッド３０及び配線３３，３４）のみをエッチングして誘電体層３６の一部を露出させることができる。ディファレンシャルエッチングの結果、電気配線３３，３４及びパッド３０は、長さが延び、かつ／又は、反射層（例えば第１層１１４）及び／又はバリア層が存在する場合はバリア層（例えば層１１２）よりも面積が大きい。バリア材料からなる第１層１１２と反射材料からなる第２層１１４とは、例えばほぼ同一の寸法を有することができる。これにより、Ｃｕ層（例えばパッド３０及び配線３３，３４）と誘電体層３６のそれぞれの一部にソルダーレジスト３２を直接接着することを可能にし、接着性がよくない第２層１１４（例えばＡｇ）との接着とは対照的に、Ｃｕ層及び誘電体層３６に対して良好な接着性を有する。結果得られたものは、Ｎｉ及びＡｇからなる第１層及び第２層（例えば層１１２，１１４）のみが完成品において露出される領域（例えばサブマウント１２の露出面として）にあり、ソルダーレジストは、Ａｇ（例えば第２層１１４）というよりもむしろ、Ｃｕ構成要素（例えばパッド３０及び配線３３，３４）ならびに誘電体層３６のそれぞれの一部上に直接配置される。
【００８５】
図２３は、図２２において丸で囲んだ詳細部の分解図であり、図２２にて説明したディファレンシャルエッチングを行う実施形態と併せて使用可能な任意選択的な工程及び／又は構造を示す。Ｃｕ構成要素（例えばパッド３０及び配線３３，３４）の表面を研磨する任意選択的な工程は、ソルダーレジスト３２と伝導性パッド３０等、下にあるＣｕ構成要素との間の接着性をさらに向上させることができる。例えば一態様において、伝導性パッド３０の上面１５４は、本明細書で説明されている任意の好適な技術を用いて機械的又は化学的に研磨して、ソルダーレジスト３２と伝導性パッド３０のそれぞれの一部の間の接着性を向上させることができる。例示目的で、伝導性パッド３０のみを詳細に示しているが、配線３３，３４を含む他のＣｕ構成要素の上面もまた研磨して、当該Ｃｕ構成要素とソルダーレジスト３２との間の接着性を向上させてもよい。
【００８６】
一態様において、上面１５４は、サンドブラスト技術、ビードブラスト技術、ブラッシング技術、スクラビング技術、チッピング技術、腐食技術、マイクロ研磨技術、及び／又はスコーリング技術のうちの少なくとも１つを用いて機械的に研磨して、表面を粗面化することができる。他の態様では、上面１５４は、任意の好適な技術、例えば限定しない例として、局所エッチング技術、気化技術、及び／又は化学的腐食技術のうちの少なくとも１つを用いて化学的に研磨して、表面を粗面化することができる。表面の粗面化処理は、例えば、層３０のめっき及び金属特徴部（例えば、上述の図面に破線５２にて示されるエッチング形状）のエッチングの後、かつ、ソルダーレジスト３２の適用直前に実施することができる。伝導性パッド３０の上面１５４の粗面化により、ソルダーレジスト３２の下面が増加された表面形状と適合して、表面でより良好な「グリップ」がもたらされるように、表面形状を増加させることができる。これにより、ソルダーレジストが欠け、はがれ、又は全体的にずれた状態になることを防止することができる。
【００８７】
図２４は、デバイス内の接着性を向上させるために、全体が符号１６０にて示されるＬＥＤデバイス内でディファレンシャルエッチングを行う別の実施形態を示す。つまり、複数のエッチング工程を用いて、その結果、金属領域上方に適用されている場合に、ソルダーレジスト３２の一部が、層１１４（例えば反射層）にのみ接着されているのとは対照的に、下にあるＮｉ層（例えば層１１２）の一部に直接接着するようにすることができる。いずれの場合も、ソルダーレジスト３２は、Ｃｕ構成要素（例えばパッド３０及び配線３３，３４）間にある間隙１２２を介して、誘電体層３６に直接接着する。これは、ソルダーレジスト３２がＡｇよりも誘電体層３６及びＮｉ構成要素の各々とより良好に接着するため、サブマウント１２内の接着性ををさらに向上させることができ、その結果、デバイス１６０の接着特性を向上させることができる。特に、少量のソルダーレジスト３２が第１層１１４上方に重なることによって、レジストの位置合わせにおいてわずかなばらつきを許容するようにしてもよい。
【００８８】
ＬＥＤデバイス１６０は、サブマウント１２上方に配置された領域１６を備えることができ、発光領域１６は、サブマウント１２の少なくとも一部と電気的、かつ／又は、熱的に接続される１つ以上のＬＥＤ２５を備え、本明細書で説明されるエッチング工程を実施した後に、充填材料（例えば図７の充填材料４０）の下方に少なくとも部分的に配置することができる。上述したように一態様において、第１層１１２は、反射性の第２層１１４と伝導性パッド３０との間、及び反射性の第２層１１４と第１伝導性配線３３及び第２伝導性配線３４との間に堆積された電解Ｎｉからなるバリア層を含むことができる。この態様において、第２層１１４は、図１９に図示されているように、ソルダーレジスト３２の適用前に第１層１１２上方に電気めっき又は堆積可能な反射性の電解Ａｇ又はＡｇ合金の層を含むことができる。層１１４がＡｇ又はＡｇ合金からなる層である場合、第１層１１２は、層１１４の変色、劣化、及び／又は酸化を防止することができる。第１層１１２はまた、伝導性パッド３０や配線３３，３４の下にあるＣｕの第１層１１４へのマイグレーションを防止することができる。特に、第２層１１４が反射層、例えばＡｇからなる反射層で構成される場合、デバイス１６０の光学性能は、ある程度は第２層１１４の追加によって向上し得る。
【００８９】
ある工程において、第１フォトマスクを施して、完成品では露出することになる領域と同一の、又はそれよりもわずかに大きな形状にパターン形成を行うことができる。第１エッチング工程は、第２層１１４（例えばＡｇ）の一部を完全に除去することができ、第１層１１２及び下にあるＣｕ層がほぼ同一の寸法で幅が第２層１１４よりもさらに延びるように、露出した第１層１１２と下にあるＣｕ層（例えばパッド３０及び配線３３，３４）を残すことができる。第１エッチングの後に、通常の電気配線（例えば３３，３４及びパッド３０）の形状にパターン形成された第２フォトマスクを施し、Ｎｉ及びＣｕ（例えば第１層１１２、パッド３０、及び配線３３，３４）を完全にエッチングして誘電体層３６の一部を露出させることができる。ディファレンシャルエッチングの結果、第１層１１２及び下にあるＣｕ層は、反射層（例えば第１層１１４）よりも長さが延びて、かつ／又は、面積が大きい。これにより、Ｎｉ第１層１１２の一部と誘電体層３６の一部とにソルダーレジスト３２を直接接着させることができるため、接着性がよくない電気めっきされた第１層１１４（例えばＡｇ）との接着とは対照的に、Ｎｉ第１層１１２の一部と誘電体層３６の一部に対して良好な接着性を有する。最終的に得られたものは、Ａｇからなる第２層（例えば１１４）のみが完成品において露出される領域（例えばサブマウント１２の露出面として）にあり、ソルダーレジストは、Ａｇ（例えば第２層１１４）というよりもむしろ、Ｎｉバリア層（例えば第１層１１２）及び誘電体層３６のそれぞれの一部の上に直接配置される。異なる実施形態では、ディファレンシャルエッチングで得られた別の結果として、Ｃｕ層が反射層（例えば，第１層１１４）よりも短い長さを有し、かつ／又は、反射層よりも面積が小さくなるように、第１層１１２及び第２層１１４にアンダーカットを行ってもよい。
【００９０】
特に、本明細書では、図１〜図２４に図示及び説明されたデバイス及び方法の任意の組み合わせについても想定される。例えば、一態様において、図１６〜図１８に図示及び説明された固定穴Ｈを単独で用いてもよく、かつ／又は、上記の図１９〜図２４に図示及び説明されたディファレンシャルエッチング工程と組み合わせて用いてもよい。このようなデバイスは本開示の範疇内である。
【００９１】
各図面に示されるとともに上記で説明された本開示の各実施形態は、添付の特許請求の範囲の範疇に包含され得る多数の実施形態の例示である。ＬＥＤデバイス内で１つ以上の層間の接着性を向上させることにより、良好な電気的絶縁性や光学的特性を維持することができる。ＬＥＤデバイス及びその製造方法の構成は、特に開示されたもの以外にも多数の構成を含み得ることが想定される。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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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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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１６】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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