(57)【要約】  第一側部と対向する第二側部とを有する基板（１）と、基板の前記第一側部に配置される少なくとも１つの陥凹（２）と、基板上に配置される回路構成（４）と、少なくとも１つの陥凹内に配置され且つ回路構成に接続される少なくとも１つのＬＥＤ（３）とを含む光源が提供される。少なくとも１つの陥凹（２）の表面は連続的であり、且つ、基板材料によって前記第二側部から物理的に分離される。基板のそのような陥凹内にＬＥＤを配置することによって、隣接するＬＥＤ間のクロストークが減少され、光源の良好な機械的安定性が維持され、基板を通じる熱経路が減少される。
2008539577.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一側部と対向する第二側部とを有する基板と、
該基板の前記第一側部に配置される少なくとも１つの陥凹と、
前記基板上に配置される回路構成と、
前記少なくとも１つの陥凹内に配置され且つ前記回路構成に接続される少なくとも１つのＬＥＤとを含み、
該ＬＥＤは及び前記回路構成は、前記基板から電気的に絶縁される、
光源であって、
前記少なくとも１つの陥凹の表面は連続的であり、且つ、基板材料によって前記第二側部から物理的に分離されることを特徴とする、
光源。
【請求項２】
ヒートシンクが前記基板の前記第二側部上に配置され、前記ＬＥＤは、前記陥凹の前記表面と前記基板の前記第二側部とを分離する前記基板材料を介して、前記ヒートシンクと熱接触する、請求項１に記載の光源。
【請求項３】
前記陥凹は、前記基板の前記第一側部に向かって外向きにテーパ付けられる反射性の側壁を含む、請求項１又は２に記載の光源。
【請求項４】
前記少なくとも１つのＬＥＤによって発光される光の少なくとも一部を受光するために、光学素子が前記基板の前記第一側部上に配置される、上記請求項のうちのいずれか１項に記載の光源。
【請求項５】
前記光学素子は、陥凹を含み、前記基板は、前記光学素子の前記陥凹内に配置される、請求項４に記載の光源。
【請求項６】
前記回路構成は、前記基板の前記第二側部を介してＬＥＤドライバに接続可能である、上記請求項のうちのいずれか１項に記載の光源。
【請求項７】
前記少なくとも１つのＬＥＤと前記回路構成との間の接続は、前記陥凹内に配置される、上記請求項のうちのいずれか１項に記載の光源。
【請求項８】
前記少なくとも１つのＬＥＤによって発光される光の少なくとも一部を受光するために、発光化合物が前記陥凹内に配置され、前記少なくとも１つのＬＥＤを少なくとも部分的に覆う、上記請求項のうちのいずれか１項に記載の光源。
【請求項９】
第一陥凹内に配置される第一ＬＥＤと、第二陥凹内に配置される第二ＬＥＤとを含む、上記請求項のうちのいずれか１項に記載の光源。
前記基板は、前記少なくとも１つのＬＥＤ及び前記回路構成を前記基板から絶縁する電気絶縁表面層を有する伝導性又は半導性の材料を含む、上記請求項のうちのいずれか１項に記載の光源。
【請求項１０】
前記基板はシリコンを含む、請求項１０に記載の光源。
【請求項１１】
前記陥凹の前記表面及び前記基板の前記第二側部は、基板材料の少なくとも１０〜１００μｍ、好ましくは、２５〜７５μｍだけ分離される、上記請求項のうちのいずれか１項に記載の光源。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第一側部及び対向する第二側部を有する基板と、基板の第一側部内に配置される少なくとも１つの陥凹と、基板上に少なくとも部分的に配置される回路構成と、少なくとも１つの陥凹内に配置され且つ回路構成に接続される少なくとも１つのＬＥＤとを含む光源に関する。
【背景技術】
【０００２】
高効率及び高輝度ＬＥＤの配列が光源としての使用のために現在考えられている。これを実現可能にするために、複数の個々のＬＥＤが基板上に精密なピッチで組み立てられなければならない。
【０００３】
基板上に精密なピッチで配置される幾つかのＬＥＤを備える複数ＬＥＤ用途において、ＬＥＤ間のクロストークを回避されること、即ち、ＬＥＤの側壁から発光される光が隣接する（選択的に異なる色の）ＬＥＤに結合し且つそこに吸収されることがさらに望ましい。
【０００４】
ＬＥＤ間のクロストークを防止する１つの方法は、陥凹の壁がＬＥＤ間のクロストークを防止するよう、ＬＥＤを陥凹内に配置することである。
【０００５】
例えば、クロストークを防止するために、個々のＬＥＤの周りに壁をリソグラフ的に構築することが提案されている。
【０００６】
複数ＬＥＤ用途における他の問題は、ＬＥＤ、特に、高出力ＬＥＤが、発光時に多くの熱エネルギーを消散することである。
【０００７】
この熱消散は、どれだけ長く並びにどの出力でＬＥＤが動作し得るかに関する制限を提示する。よって、ＬＥＤから離れて良好な熱移動を得ることが一層望ましい。
【０００８】
隣接するＬＥＤ間の熱消散及びクロストークを伴うこの問題を解決する１つのアプローチは、第一側部及び対向する第二側部の間に延在する孔を定める基板と、第一表面に隣接する孔の開口を覆うプラットフォームとを含む光源に言及する欧州公報ＥＰ１２５３６５０Ａ号に記載されている。基板内の孔内にＬＥＤを配置することによって、隣接するＬＥＤ間のクロストークが解決される。基板の１つの側部上に配置されるプラットフォーム上にＬＥＤを配置することによって、プラットフォームは、効率的に熱を消散する熱経路を形成し得るし、基板は、熱経路に影響を及ぼさずに熱絶縁性材料で適切に形成され得る。
【０００９】
しかしながら、このアプローチでは、このプラットフォームを基板の背面上に配置し且つＬＥＤが適切には金属化合物から成るプラットフォームから電気的に絶縁されているか見る必要がある。これは望ましくない追加的な製造ステップを余儀なくさせる。
【００１０】
よって、容易に製造され且つＬＥＤから離れる改良された熱移動をもたらすＬＥＤに基づく照明装置の必要が依然としてある。特に、隣接するＬＥＤ間の減少されたクロストークを備えるそのような装置の必要がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
従来技術の問題の少なくとも一部を克服し且つ個々のＬＥＤ間の減少されたクロストーク及び改良されたヒートシンクを伴う複数ＬＥＤ光源を低要することが本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
よって、１つの特徴において、本発明は、第一側部と対向する第二側部とを有する基板を含む光源を提供する。少なくとも１つの陥凹が基板の第一側部に配置され、回路構成が基板上に配置され、少なくとも１つのＬＥＤが少なくとも１つの陥凹内に配置され且つ回路構成に接続される。ＬＥＤ及び回路構成は基板から電気的に絶縁される。
【００１３】
本発明の光源において、少なくとも１つの陥凹の表面は連続的であり、基板材料によって基板の第二側部から物理的に分離される。
【００１４】
本発明の利点は、基板の陥凹内でのＬＥＤの配置が、別個の陥凹内の隣接するＬＥＤ間のクロストークを減少することである。
【００１５】
他の利点は、ＬＥＤと第二側部との間の熱経路が減少され、それによって、熱抵抗が減少され、より良好なヒートシンクを可能にすることである。
【００１６】
他の利点は、電気絶縁表面層を有する伝導性若しくは半導性の材料であるか或いは誘電性の基板材料である基板材料が、陥凹内に配置されるＬＥＤを基板の第二側部から電気的に絶縁することである。
【００１７】
本発明の実施態様では、ヒートシンクが基板の第二側部上に配置され、ＬＥＤは、陥凹の表面と基板の第二側部とを分離する基板材料を介して、ヒートシンクと少なくとも部分的に熱接触する。
【００１８】
この実施態様に従った光源に伴う利点は、ＬＥＤとヒートシンクとの間の誘電性基板材料の故に、ヒートシンクがＬＥＤから電気的に絶縁されることであり、これはＬＥＤとヒートシンクとの間の追加的な絶縁層の必要を取り除く。
【００１９】
この実施態様に伴う他の利点は、ヒートシンクが、陥凹の底部を形成する基板材料の薄い壁を通じてＬＥＤと熱接触することである。
【００２０】
本発明の実施態様において、陥凹の側壁又は陥凹の側壁の少なくとも一部は、基板の第一側部に向かう開口が陥凹の底部地域よりも大きいようにテーパ状である。好ましくは、このように基板の第一側部に向かって外向きにテーパ状であるこの側壁は、反射表面である。
【００２１】
この実施態様に伴う利点は、光が基板の表面と平行な方向に或いは陥凹内で下向きに発光されるとしても、陥凹内のＬＥＤによって発光される光が、基板の第一側部に向かう開口を通じて陥凹から外に輸送されることである。これは光源の効率を増大する。
【００２２】
本発明の実施態様において、例えば、レンズ、コリメータ、及び／又は、色変換器のような光学素子が、ＬＥＤによって発光される光の少なくとも一部を受光するために、陥凹を、よって、その陥凹内に配置される如何なるＬＥＤをも覆う基板の第一側部上に配置されることである。
【００２３】
本発明の実施態様において、上述の光学素子は陥凹を含み、陥凹内には、光源の基板が配置される。
【００２４】
この実施態様に伴う利点は、この陥凹が所定位置及び／又は向きを備えて基板上での光学素子の容易な配置を可能にすることである。他の利点は、基板の周辺の側部の下方に延びる光学素子の部分が、基板の表面に対して斜角で或いは平行にＬＥＤによって発光される光を集光し得ることである。発光される光のより多くが利用されるので、これは光源の効率を増大する。
【００２５】
本発明の実施態様において、ＬＥＤは、基板の第二側部を介してＬＥＤドライバ回路構成に接続され或いは接続可能であり、即ち、ＬＥＤの場所が接続される回路構成は、基板の第二側部上に配置される部分を有する。基板の第一側部上にあるＬＥＤと基板の第二側部との間の接続は、例えば、第一側部から第二側部への孔を介して、或いは、基板の縁部側を介して行われ得る。
【００２６】
この実施態様に伴う利点は、光学レンズ、色フィルタ、コリメータ等のような、選択的に基板の上部上に配置され得る素子が、ＬＥＤドライバに対する光源の接続を妨害することなしに、基板の縁部側の下方に延びる部分を有するよう設計され得ることである。これの一例は、基板が配置される陥凹を有する上述の光学素子である。
【００２７】
本発明の実施態様において、ＬＥＤと回路構成との間の接続は陥凹内に配置される。
【００２８】
この実施態様に伴う利点は、もしＬＥＤの上方表面が基板の第一側部の平面より下方に配置されるならば、上述のような光学素子が基板の表面上に直接的に配置され得ることである。
【００２９】
本発明の実施態様では、ＬＥＤによって発光される光を受光するために、発光化合物が前記陥凹内に配置され、陥凹内に配置されるＬＥＤを少なくとも部分的に覆う。
【００３０】
そのような発光化合物は、ＬＥＤによって発光される光の色を異なる色に変換するために使用される。
【００３１】
この実施態様に伴う利点は、発光化合物が、ＬＥＤの頂部及び側部の両方を覆って配置され得ることである。これは良好な効率を可能にする。何故ならば、ＬＥＤによって発光される本質的に全ての光が、光源を出る前に発光化合物を通過するからである。
【００３２】
この実施態様に伴う他の利点は、陥凹内の発光化合物の配置が、上述のように、光学素子を基板の頂部に配置する可能性を妨げないことである。
【００３３】
本発明の実施態様では、第一ＬＥＤが第一陥凹内に配置され、第二ＬＥＤが第二陥凹内に配置される。
【００３４】
この実施態様に伴う利点は、別個の陥凹内に配置されるＬＥＤ間のクロストークが低減され、光源によって発光される全光の良好な制御を可能にすることである。
【００３５】
この実施態様に伴う他の利点は、各陥凹が発光化合物のための堆積の明確な地域をもたらし、隣接する陥凹が相互汚染の低いリスクを伴う異なる発光化合物で充填され得ることである。よって、このアプローチ並びに１つだけの色の複数のＬＥＤを使用して、しかしながら、異なる陥凹内の異なる発光化合物を使用して、多色光源が便利に製造され得る。
【００３６】
本発明の実施態様において、基板は、少なくともＬＥＤ及び回路構成を基板から絶縁する電気絶縁表面層を有する伝導性或いは半導性の材料を含む。導電性材料のヒートシンクの場合には、ヒートシンクも、そのような電気絶縁表面層によって、基板から絶縁されることが有利であり得る。
【００３７】
そのような半導性材料の実施例は、比較的高い熱伝導率を有するシリコンを含む。シリコンは、ＬＥＤとヒートシンクとの間の良好な熱接触を可能にし、比較的安価であり、例えば熱成長ＳｉＯ２層のような薄い電気絶縁層で容易に電気的に絶縁され、陥凹の表面と基板の第二側部との間に所望の絶縁をもたらし得る。さらに、もしシリコンが使用されるならば、トランジスタ、ダイオード（例えば、光ダイオード）、及び、温度センサ等のような活性回路構成が、基板内に集積され得る。
【００３８】
本発明の実施態様において、陥凹の表面及び基板の第二側部は、基板材料の少なくとも１０〜１００μｍ、好ましくは２５〜７５μｍだけ分離される。
【００３９】
この範囲の厚さは、基板を通じる良好な熱移動を可能にし、同時に、全構造の良好な機械的安定性を可能にする。
【００４０】
本発明の例示的な実施態様を示す付属の図面を参照して、今や、本発明のこの並びに他の特徴をより詳細に記載する。実施態様中、異なる図面中の共通の特徴は同一の参照番号を有し、図面は原寸ではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
本発明に従った光源の例示的な実施態様が図１に示されている。
【００４２】
ＳｉＯ２の電気的に絶縁された表面層を有するシリコン基板１が設けられ、陥凹２が基板の正面に設けられている。陥凹２内には、発光ダイオード（ＬＥＤ）３が設けられている。陥凹２はテーパ付きであり、底部地域よりも大きな開口地域を有する。
【００４３】
ＬＥＤ３は、基板１上並びに陥凹２内に配置された回路構成４に接続されている。ＬＥＤ３と回路構成４との間の接続は、ＬＥＤの底部側上のソルダバンプによってもたらされている。
【００４４】
回路構成４は、基板の１つの縁部側を介して、基板１の背面上の接点を介してＬＥＤ駆動ユニット６に接続されている。
【００４５】
光コリメータが、ＬＥＤ３によって発光される光を平行化するために配置され、コリメータ８が基板１の縁部側に部分的に下がって延びるよう、基板１が内部に配置される陥凹を含む。
【００４６】
ヒートシンク９も、ＬＥＤによって消散される熱をＬＥＤ３それ自体のような光源の感熱構成部品から離れて移動するために、ＬＥＤ３の位置に対応する場所で基板の背面上に配置されている。
【００４７】
図１に示される実施態様において、基板１はシリコン基板である。シリコンは半導体材料であるので、基板の表面は、短絡を回避するために、回路構成、ＬＥＤ、及び、光源の他の構成部品を絶縁するよう、ＳｉＯ２の絶縁層１０を備える。ＳｉＯ２は、シリコン基板上の絶縁層のための魅力的な候補である。何故ならば、それは効果的な絶縁をもたらすと同時に、シリコン材料の比較的高い熱伝導性を如何なる感知できる程度にも妨げないからである。当業者に明らかであるように、他の基板材料も使用され得る。例えば、Ａｌ２Ｏ３又はＡＩＮのようなセラミック基板のような、当業者に既知の誘電性基板も使用され得る。そのような場合には、電気絶縁層は除去され得る。加えて、電気絶縁層を備え得る他の伝導性或いは半導性材料が、本発明における基板材料として使用され得る。
【００４８】
半導性或いは伝導性の基板材料に絶縁表面層を提供する方法が当業者に既知である。シリコン基板の場合には、そのような方法は、シリコン基板の表面上に酸化物層を成長させる、即ち、表面変更もたらす異なる方法、並びに、酸化物層を蒸着する、即ち、塗工をもたらす方法を含む。よって、絶縁表面層は、表面変更及び塗工の両者を含む。
【００４９】
半導性或いは伝導性の基板材料の場合には、少なくとも、回路構成及びＬＥＤが基板から絶縁されるが、典型的には、本質的に基板全体が絶縁表面を備える。
【００５０】
典型的には、基板は約２００μmの厚さであるが、厚さは、例えば、ＬＥＤの種類及び厚さ並びに使用の地域で広く異なり得る。
【００５１】
基板１内の陥凹２は、典型的には、例えばエッチング又は穿孔によって、基板から材料を除去することによって形成される。陥凹は、基板の正面側に開放され、陥凹の表面は、基板の背面に向かう開口がないという意味で、連続的である。
【００５２】
陥凹は、典型的には、基板の背面から陥凹の最深地点を分離する基板材料の１０〜１００μｍ、例えば、２５〜７５μｍの範囲内にあるような深さである。そのような厚さの基板材料は、ＬＥＤとヒートシンクとの間の熱経路中に低い熱抵抗をもたらす。そのような厚さの基板材料は、取り付けられたＬＥＤの場所で良好な機械的安定性ももたらす。
【００５３】
陥凹は、典型的には、底部地域よりも大きい開口地域を有するテーパ状形状を有する。これは、陥凹の側壁が正面側に向かって外向きに傾斜していることをもたらす。側壁は、さらに、陥凹内の基板材料を反射表面に処理することによって或いは側壁を反射塗膜で塗工することによって、反射的でもあり得る。陥凹内のＬＥＤによって発光される光が元々は側壁に向かって発光されるとしても、それは陥凹から外に反射されるので、反射的な側壁は光源の効率を増大する。
【００５４】
典型的には、陥凹は、陥凹内に配置されるＬＥＤの上方側が基板の正面側の平面の下にあるような深さとされる。よって、陥凹はコリメータとして機能し、基板の平面と平行な方向に発光される光は、陥凹から外に反射されるか、或いは、基板材料によって吸収される。
【００５５】
陥凹２内に配置されるＬＥＤ３は、当業者に既知の如何なる種類のＬＥＤであっても良い。
【００５６】
ここで使用されるとき、「発光ダイオード」又は「ＬＥＤ」という用語は、赤外から紫外までの波長又は波長間隔において光を発光し得るｐｏｌｙＬＥＤ及びＯＬＥＤのような無機ＬＥＤ及び有機ＬＥＤの双方、レーザダイオードを含む、全ての種類の発光ダイオードを含む。
【００５７】
本明細書の脈絡では、２つの種類のＬＥＤに区別される。即ち、（ｉ）ＬＥＤの一方の上に配置される陽極及び陰極への両方のコネクタを備えるＬＥＤ（「フリップチップ」ＬＥＤとして一般的に既知）、（ｉｉ）ＬＥＤの別個の側の上の陽極及び陰極へのコネクタを有するＬＥＤ（以下「ワイヤボンドＬＥＤ」と呼ぶ）。
【００５８】
これらの種類のＬＥＤの双方が本発明における使用に適している。しかしながら、本発明の特定の用途においては、「フリップチップ」型が好ましい。何故ならば、この種類は、本質的に平坦な正面を示し、低いプロファイルを有するからである。現在、青色及び緑色のＬＥＤが「フリップチップ」設計において利用可能であるのに対し、赤ＬＥＤは「ワイヤボンド」設計においてのみ利用可能である。
【００５９】
ＬＥＤのための接触地域をもたらし、且つ、ＬＥＤドライバへの接続のための接触地域をもたらすために、回路構成４は基板１上に配置される。典型的には、回路構成４は、当業者に既知の方法によって基板上に塗布される導電性パターンによって構成される。回路構成のために一般的に使用される材料は、Ａｌ，Ｃｕ、Ａｕ等の伝導性金属、そのような金属を含む伝導性合金及び化合物を含むが、伝導性非金属化合物も含む。
【００６０】
陥凹内の或いは陥凹の周囲内の回路構成の設計は、回路構成に接続されるべきＬＥＤの種類に依存する。典型的には、「フリップチップ」ＬＥＤのために、ＬＥＤの陽極及び陰極の双方のための接続が陥凹の底部に配置され、ＬＥＤが適合し且つ接続される「フットプリント」を形成する。「ワイヤボンド」ＬＥＤのために、陽極のための接続は陥凹の底部に設けられ得るのに対し、陰極（ワイヤ）のための接続は陥凹のリム上に設けられる。しかしながら、もし陥凹が十分に大きいならば、陰極のための接続も陥凹の底部又は側壁に設けられ得る。
【００６１】
本発明の一部の実施態様において、回路構成は、基板の背面を介してＬＥＤ駆動ユニットに接続され或いは接続可能である。図１に示されるように、回路構成は、正面側に、基板の縁部側の下方に、背面側に配置される。これを解決する代替的な方法は、回路構成を基板の正面側から背面側に孔内に配置することである。
【００６２】
回路構成の一部を背面側に配置することは、サブ取付部への光源の容易な接続をもたらす。さらに、それは図１に示されるコリメータのような光学素子が基板の縁部側の下方に延びることを可能にする。
【００６３】
基板上に配置された複数のＬＥＤの場合には、同一の陥凹において或いは別個の陥凹において、回路構成は、各ＬＥＤの独立したアドレス付けをもたらし得る。
【００６４】
例示的なシリコン基板の場合には、例えば、トランジスタ、ダイオード、及び、センサのような回路構成の活性素子を、集積回路の製造分野において周知の方法によって、シリコン基板材料内に集積することが可能である。
【００６５】
ＬＥＤは、典型的には、周知の導電性はんだ付け材料を使用してはんだ付けによって回路構成に接続される。
【００６６】
ＬＥＤ駆動ユニット６はそれが接続されるＬＥＤのための駆動電圧を提供し、当業者に既知の任意の種類である。所望であれば、ＬＥＤ駆動ユニットは、別個のＬＥＤの独立したアドレス付けを可能にし得る。
【００６７】
図１に示されるように、ＬＥＤ３によって発光される光を平行化するために、コリメータ８が基板１上に配置されている。しかしながら、他の光学素子も、単独で或いは他の光学素子との組み合わせで基板上に配置され得る。そのような光学素子は、レンズ、色フィルタ、色変換器、拡散器等を含むが、それらに限定されない。例えば、光を集束するレンズが、コリメータの頂部に配置され、先ず、装置によって発光される光を集光し、次に、それを特定の方向に向け、或いは、それを特定の地点に収束し得る。
【００６８】
色フィルタが、光源によって発光されるべき特定の波長又は波長間隔を選択するよう提供され得る。
【００６９】
色変換器が、ＬＥＤによって発光される光を所望の波長に変換するために使用され得る。そのような色変換器は、例えば、発光材料を含む透明又は半透明素子であり得る。
【００７０】
図１に示されるように、コリメータの一部は、基板の周辺側の下方に部分的に延びている。これは選択的であるが、一部の場合には、光源の全効率を増大し得る。何故ならば、極めて斜角に発光される光さえもコリメータによって受光されるからである。
【００７１】
ヒートシンク９は、動作中にＬＥＤによって散逸される熱をＬＥＤ自体のような装置の敏感な素子から離れて移動するために、基板１の背面上に配置される。典型的には、ヒートシンクは、金属のような高い熱伝導率を備える材料から成る。実施例は、高伝導率を備えるＣｕ、Ｗ、Ａｌ、及び、それらの金属の合金のような金属、並びに、ＡｌＳｉＣのような材料を一般的に含むが、それらに限定されない。
【００７２】
ヒートシンクは、陥凹内のＬＥＤの場所に対応する場所で基板の背面上に適切に配置され、よって、ＬＥＤからヒートシンクまでの熱経路を最小限化する。しかしながら、それらを物理的に且つ／或いは熱的に一体に適切に結合するために、基板とヒートシンクとの間に接触層を配置することも適切であり得る。その上、回路構成は主として基板の正面側に配置されるので、本質的に背面全体がヒートシンクへの接触地域として使用され、良好なヒートシンク特性をもたらし得る。
【００７３】
発光材料が、陥凹内に配置されるＬＥＤを少なくとも部分的に覆う状態で、陥凹２内に配置され得る。発光材料は、ＬＥＤによって発光される光を色に変換するために使用され得る。第一色を第二色に変換するための発光材料は、多数の第一色及び第二色の組み合わせのために、当業者に既知である。色変換の効率は、ＵＶ又は青色のような、より短い波長の光が、緑色又は赤色のような、より高い波長の光に変換されるときに、最大である。
【００７４】
そのような発光材料の用途の一例は、青色又は緑色の光を赤色の光に変換することである。上述のように、現在、赤色ＬＥＤは「フリップチップ」設計において利用可能でないが、「ワイヤボンド」ＬＥＤが赤色光を提供する必要を取り除くために、青色フリップチップＬＥＤが青色から赤色への変換材料によって変換され得る。
【００７５】
発光材料が陥凹内に配置されるとき、陥凹の壁は、如何なる隣接する陥凹に向かう自然な障壁を形成する。これは、別個の発光材料が、相互汚染の低いリスクで、隣接する陥凹内に堆積されることを可能にする。
【００７６】
発光材料は、その陥凹内のＬＥＤを覆い且つ陥凹を満たすよう陥凹内に蒸着され得る。発光材料は、基板の正面側の平面より下の或いは内に表面を形成し得る。そのような場合には、発光材料は、基板の頂部上にレンズ、コリメータ等のような光学素子を配置するための如何なる障害をも形成しない。しかしながら、発光材料は、基板の正面側の平面の上に表面、例えば、凸面も形成し得る。そのような場合には、発光材料は、その色変換特性に加え、集束レンズ自体として作用する。
【００７７】
本発明の第二の例示的な実施態様が図２ａ及び２ｂに示されており、複数の陥凹２，２'，２”及び各陥凹内に配置された１つのＬＥＤ３，３'，３”を備える基板１を含む。各ＬＥＤは回路構成４に接続されているが、光源によって生成される全光を調節するために、独立してアドレス可能である。
【００７８】
３つのＬＥＤ、全て別個の色を生成し、ここでは、それぞれ青色、緑色、及び、赤色によって例証されている。
【００７９】
図２ｂに示される実施態様において、全ての３つのＬＥＤは青色ＬＥＤである。しかしながら、緑色を生成するＬＥＤは、青色から緑色に変換する発光材料２１によって変換される青色ＬＥＤであり、赤色光を生成するＬＥＤは、青色から赤色へ変換する発光材料２２によって変換される青色ＬＥＤである。各ＬＥＤは独立して駆動されるので、この実施態様の光源は色可変ＲＧＢ画素を表している。
【００８０】
基板の背面（図２に示されていない）には、ヒートシンクが配置され得る。ヒートシンクは、全てのＬＥＤのための１つの共通のヒートシンク、或いは、ＬＥＤ毎の１つの別個のヒートシンクを含み得る。
【００８１】
本発明の他の実施態様では、発光材料は使用されず、画素内の各色は、この色を固有に発光するＬＥＤによって生成される。
【００８２】
よって、基板内の陥凹は以下の効果のうちの１つ又はそれよりも多くを有し得る。（ｉ）基板を通じる孔を通じる直接的な接続なしに、ＬＥＤとヒートシンクとの間の熱抵抗を低減すること、（ｉｉ）隣接する陥凹内の隣接するＬＥＤ間の光学クロストークを低減すること、（ｉｉｉ）少なくともフリップチップＬＥＤの場合に、基板の正面側に平坦な表面をもたらすこと、（ｉｖ）発光材料の蒸着のための良好に定められた地域を提供すること、並びに、（ｖ）光源の頂部上への光学素子の配置を容易化すること。
【００８３】
本発明に従った光源は、当業者に周知の手順を含む方法によって製造され得る。
【００８４】
典型的には、基板材料の、従来的なシリコンウェーハのような、大きなウェーハ上で平行に複数の光源が製造され或いは少なくとも部分的に製造され、然る後、ウェーハはより小さなユニットに適切に方形切断される。
【００８５】
先ず、陥凹場所が、硬いエッチマスク（ＳｉＯ２／Ｓｉ３Ｎ４）をパターン化することによって、シリコンウェーハの一方の側の上に定められる。同一のマスク材料がウェーハの背面上に堆積され、この側を後続のエッチングから十分に保護する。
【００８６】
陥凹は、ＫＯＨエッチングによって、ウェーハの厚さよりも１０〜１００μｍ少ない深さに、即ち、ウェーハを貫通せずに、基板からエッチングされ、然る後、エッチマスクは除去される。陥凹の底部内の残留ウェーハ材料は、最終製品中の熱経路及び電気絶縁として作用する。
【００８７】
基板の正面側と背面側との間の電気接続のための準備をするために、孔が、例えば、レーザアブレーションによって、これらの接続のための場所で基板を通じて作成される。これらの孔は、例えば、スリットの形態であり得る。
【００８８】
回路構成の蒸着のための準備をするために、電気絶縁表面層をもたらすよう、シリコンウェーハの表面（正面側、背面側、陥凹内、及び、貫通孔内）は酸化される。
【００８９】
回路構成は、ウェーハの陥凹内に、正面側上に、基板貫通孔内に、並びに、背面上に、所望パターンのメタライゼーションとして配置される。回路構成のパターン化された蒸着は、例えば、従来的なリソグラフィ技法によってウェーハの隔離部分上にレジスト層をパターン化し、然る後、金属を蒸着し、且つ、レジストの後続の除去することによって得られ得る。
【００９０】
選択的に、次に、陥凹の側壁は反射表面に処理される。
【００９１】
ＬＥＤは可能内に配置され、はんだ付けによって回路構成に接続され、ウェーハは別個の光源に方形切断される。貫通ウェーハスリットを通じてウェーハを切断することによって、側方接点は基板の周縁で正面側から背面側に行くように露出される。
【００９２】
陥凹を発光材料で充填することは、上述のように、ウェーハの方形切断の前或いは後に遂行され得る。
【００９３】
光学素子は、好ましくは、正面対背面接触を伴う上述の利点を利用するために、方形切断された基板状に配置される。
【００９４】
ヒートシンクは、高い熱伝導率を備える結合層を用いて方形切断される基板の背面上に配置され得る。
【００９５】
当業者であれば、本発明が上述された好適な実施態様に決して限定されないことを理解しよう。逆に、付属の請求項の範囲内で多くの修正及び変更が可能である。例えば、白色光のための光源は、陥凹内に堆積される発光化合物として或いは基板状に配置される光学素子内の発光材料として、青色ＬＥＤを使用し且つ青色から黄色へ変換する発光材料を使用することによって生成され得る。その場合には、白色光は、黄色変換光及び残留非変換青色光によって得られる。
【００９６】
その上、上述の方法は、シリコン基板のためである。他の基板材料は、本発明の光源の製造のための異なる処理条件を必要とし得る。例えば、シリコン以外の伝導性又は半導性基板材料は電気絶縁表面層を得るために他の方法を必要とし得るし、固有誘電性材料は如何なる電気絶縁層をも必要としなくてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】本発明に従った光源の一部を示す断面図である。
【図２】本発明に従った光源を示す斜視図である。
【図２ａ】ＬＥＤが配置される前の基板を示す斜視図である。
【図２ｂ】陥凹内にＬＥＤを備える図２ａの基板を示す斜視図である。
【図１】
2008539577.tif 000003
【図２ａ】
2008539577.tif 000004
【図２ｂ】
2008539577.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成19年10月30日(2007.10.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一側部と対向する第二側部とを有する基板と、
該基板の前記第一側部に配置される少なくとも１つの陥凹と、
前記基板上に配置される回路構成と、
前記少なくとも１つの陥凹内に配置され且つ前記回路構成に接続される少なくとも１つのＬＥＤとを含み、
該ＬＥＤは及び前記回路構成は、前記基板から電気的に絶縁される、
光源であって、
前記少なくとも１つの陥凹の表面は連続的であり、且つ、基板材料によって前記第二側部から物理的に分離され、
前記少なくとも１つの陥凹は、前記少なくとも１つのＬＥＤを覆うために、前記陥凹内に蒸着される発光化合物で少なくとも部分的に充填される、
光源。
【請求項２】
前記少なくとも１つの陥凹は、前記基板の前記第一側部の平面より下に或いは内に表面を形成するように、前記発光化合物で充填される、請求項１に記載の光源。
【請求項３】
前記少なくとも１つの陥凹は、前記基板の前記第一側部の平面より上に表面を形成するように、前記発光化合物で充填される、請求項１に記載の光源。
【請求項４】
ヒートシンクが前記基板の前記第二側部上に配置され、前記ＬＥＤは、前記陥凹の前記表面と前記基板の前記第二側部とを分離する前記基板材料を介して、前記ヒートシンクと熱接触する、上記請求項のうちのいずれか１項に記載の光源。
【請求項５】
前記陥凹は、前記基板の前記第一側部に向かって外向きにテーパ付けられる反射性の側壁を含む、上記請求項のうちのいずれか１項に記載の光源。
【請求項６】
前記少なくとも１つのＬＥＤによって発光される光の少なくとも一部を受光するために、光学素子が前記基板の前記第一側部上に配置される、上記請求項のうちのいずれか１項に記載の光源。
【請求項７】
前記光学素子は、陥凹を含み、前記基板は、前記光学素子の前記陥凹内に配置される、請求項６に記載の光源。
【請求項８】
前記回路構成は、前記基板の前記第二側部を介してＬＥＤドライバに接続可能である、上記請求項のうちのいずれか１項に記載の光源。
【請求項９】
前記少なくとも１つのＬＥＤと前記回路構成との間の接続は、前記陥凹内に配置される、上記請求項のうちのいずれか１項に記載の光源。
【請求項１０】
第一陥凹内に配置される第一ＬＥＤと、第二陥凹内に配置される第二ＬＥＤとを含む、上記請求項のうちのいずれか１項に記載の光源。
【請求項１１】
前記基板は、前記少なくとも１つのＬＥＤ及び前記回路構成を前記基板から絶縁する電気絶縁表面層を有する伝導性又は半導性の材料を含む、上記請求項のうちのいずれか１項に記載の光源。
【請求項１２】
前記基板はシリコンを含む、請求項１１に記載の光源。
【請求項１３】
前記陥凹の前記表面及び前記基板の前記第二側部は、基板材料の少なくとも１０〜１００μｍ、好ましくは、２５〜７５μｍだけ分離される、上記請求項のうちのいずれか１項に記載の光源。
【国際調査報告】
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