(57)【要約】      （修正有）【課題】コンパクトで使い易く効率的な発光アレイおよびその製造方法を提供する。【解決手段】上面、下面および複数の辺を有し、入力端子と出力端子が上面に配置されたサブマウントを備える発光デバイスすなわち発光アレイ。複数の取り付けパッドおよびトレースも上面に配置され、入力端子と出力端子との間に電気的に接続される。複数のＬＥＤも含まれ、各ＬＥＤは取り付けパッドの１つに搭載される。取り付けパッドは、ＬＥＤより上面を広く覆い、ＬＥＤからの熱をサブマウントの上面に放散する。複数のレンズも含まれ、各レンズは取り付けパッドのそれぞれの１つを覆うように成形され、個々の取り付けパッドに搭載されたＬＥＤを包み込む。【選択図】図１ａ
2009111346.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の辺を有するサブマウントと、
前記サブマウント上の入力端子および出力端子と、
前記サブマウント上の複数の取り付けパッドと、
複数の固体発光体と、
前記固体発光体および前記取り付けパッドを前記入力端子および前記出力端子に接続する複数の電気接続部と、
複数のレンズと、
を備え、
前記固体発光体の少なくとも１つは前記取り付けパッドの各々に電気的に接続されて搭載され、前記取り付けパッドの少なくとも１つは前記固体発光体より前記サブマウントを広く覆い、前記固体発光体からの熱を前記サブマウントの表面に横方向に放散し、
前記レンズは前記取り付けパッドのそれぞれを覆うように成形され、前記取り付けパッドの前記それぞれに取り付けられた前記固体発光体の前記少なくとも１つを包み込む、
ことを特徴とする発光体アレイ。
【請求項２】
前記取り付けパッドが、前記固体発光体の端から前記サブマウントの前記表面上に伸びることを特徴とする請求項１に記載の発光体アレイ。
【請求項３】
前記取り付けパッドが、前記固体発光体の端から前記サブマウントの前記表面上に半径方向に伸びることを特徴とする請求項２に記載の発光体アレイ。
【請求項４】
前記サブマウントは多角形であることを特徴とする請求項１に記載の発光体アレイ。
【請求項５】
前記サブマウントは上面と下面を有し、前記入力端子と前記出力端子は前記サブマウントの前記上面または前記下面にあることを特徴とする請求項１に記載の発光体アレイ。
【請求項６】
前記入力端子は、対応する複数の前記辺の近くに配置された第１のコンタクトパッドのセットをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の発光体アレイ。
【請求項７】
前記出力端子は、前記第１のコンタクトパッドのセットの向かい側の、対応する複数の前記辺の近くに配置された第２のコンタクトパッドセットをさらに備えることを特徴とする請求項６に記載の発光体アレイ。
【請求項８】
前記電気接続部は、前記入力端子と前記出力端子との間に前記固体発光体および前記取り付けパッドを直列に接続することを特徴とする請求項１に記載の発光体アレイ。
【請求項９】
前記サブマウントの前記下面に配置されたヒートスプレッダをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の発光体アレイ。
【請求項１０】
前記複数のレンズの少なくとも一部を覆う副光学素子をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の発光体アレイ。
【請求項１１】
発光体アレイを製造する方法であって、
サブマウントを用意する工程と、
前記サブマウントの１つの表面上に導電部材のセットを形成する工程と、
複数のＬＥＤを、前記複数の導電部材で前記ＬＥＤが電気的に接続されるように、前記導電部材に取り付ける工程と、
前記サブマウントの上に複数のレンズを、前記レンズの各々が前記ＬＥＤの１つを覆うように成形する工程と
を備え、
前記導電部材は、前記ＬＥＤからの熱を前記サブマウントの少なくとも一部に放散するような大きさに作られることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、米国エネルギー省契約番号ＤＥ−ＦＣ２６−０５ＮＴ４２３４０の政府支援のもとで達成された。政府は本発明に一定の権利を有する。
【０００２】
本発明は照明装置に関し、より詳細には、相互連結された発光ダイオード（ＬＥＤ、Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）アレイに関する。
【背景技術】
【０００３】
ＬＥＤは、高効率の電光変換器として動作できる半導体光子源である。ＬＥＤは、通常、注入型電界発光によって光を発する半導体材料から製造された順方向バイアスのｐｎ接合である。そのサイズの小ささ、高効率、高信頼性および電子システムとの相性の良さから、多くの応用に非常に好都合である。最近の進歩によって、広範な色の高出力ＬＥＤが作り出されている。この新世代のＬＥＤは、高出力フラッシュライト、航空機照明装置、光ファイバ通信システム、光データストレージシステムなどの高輝度光出力を必要とする応用に好都合である。
【０００４】
高輝度（ｈｉｇｈ−ｆｌｕｘ）照明ソリューションは、街灯、空港／航空機照明装置、プール照明装置、およびその他多くのものなどの種々の最新の応用に必要である。いっそう大きな発光出力を実現するために、複数のＬＥＤを、たいてい種々の構成またはアレイに配置する。これらのアレイは、ほぼどのような形状を取ってもよく、普通はいくつかの個別のＬＥＤを含む。
【０００５】
発光出力をさらに増すために、いくつかのＬＥＤアレイを表面に集めてもよい。ＬＥＤアレイに電力を供給するために必要な電気的接続を用意することは、難しいことがある。アレイ表面の個々のＬＥＤのレイアウトは、入力接続部と出力接続部が表面のどこに配置されなければならないか、および複数のＬＥＤアレイを一緒に接続できるためにはＬＥＤアレイがどのように配置されなければならないか、を決定する。
【０００６】
【特許文献１】米国再発行特許発明第３４，８６１号明細書
【特許文献２】米国特許第４，９４６，５４７号明細書
【特許文献３】米国特許第５，２００，０２２号明細書
【特許文献４】米国特許出願第１１／６５６，７５９号明細書
【特許文献５】米国特許出願第１１／８９９，７９０号明細書
【特許文献６】米国特許出願第１１／４７３，０８９号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
集められるＬＥＤアレイの数が増加するにつれて、アレイを接続するために必要な回路は、複雑で高価になり得る。アレイに電力を供給するために必要な回路トポロジは、たいていアレイの表面に搭載できない回路素子を必要とする。このことは、発光体を覆い隠し、光が外部環境に出て行くのを妨げる回路素子になることがあり、アレイの効率を大幅に減少する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明による発光体アレイの一実施形態は、複数の辺を有するサブマウントを備え、サブマウント上には入力端子、出力端子および複数の取り付けパッドがある。複数の固体発光体が含まれ、各々の少なくとも１つは、各取り付けパッドに搭載され、各取り付けパッドに電気的に接続されている。取り付けパッドは、発光体よりサブマウントを広く覆い、発光体からの熱をサブマウントの表面に横方向に放散する。発光体および取り付けパッドを入力端子および出力端子と接続する電気接続部も含まれている。複数のレンズも含まれており、各レンズは、取り付けパッドのそれぞれを覆うように成形され、取り付けパッドのそれぞれに取り付けられた発光体を包み込む。
【０００９】
本発明によるＬＥＤアレイの一実施形態は、上面、下面および複数の辺を有するサブマウントを備える。入力端子および出力端子は上面に配置され、複数の電気的熱的に伝導性の素子も上面にある。複数のＬＥＤは導電素子に取り付けられ、導電素子に印加された電気信号がＬＥＤを発光させる。導電素子の少なくとも一部は、ＬＥＤからの熱も上面にわたって放散する。複数のレンズが含まれ、各レンズは、電気素子のそれぞれを覆うように形成される。
【００１０】
本発明によるランプの一実施形態は、開口部および本体内に配置された光源を有するランプ本体を備え、開口部を通して本体の外へ光を放射する。光源は、表面上に拡張可能なタイリング配置の複数のアレイと、アレイに電力を供給するように連結された導体のネットワークとを備える。各アレイは、サブマウント上に入力端子と出力端子とを備え、端子はネットワークに連結している。複数の電気的熱的に最高に伝導性の素子がサブマウントの表面上に含まれ、複数のＬＥＤも含まれ、ＬＥＤの少なくとも１つは、ネットワークからの電力を有する最高の素子に取り付けられ、ＬＥＤを発光させる。最高の素子は、ＬＥＤからの熱もサブマウントの上面にわたって放散する。複数のレンズも含まれ、各レンズはＬＥＤの少なくとも１つを覆うようにサブマウントに形成される。
【００１１】
本発明によるアレイを製造する方法の一実施形態は、サブマウントを用意するステップと、サブマウントの１表面上に導電部材（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ  ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  ｆｅａｔｕｒｅ）のセットを形成するステップとを備える。複数のＬＥＤは、複数の導電部材によってＬＥＤが電気的に接続されるように、導電部材に取り付けられる。導電部材は、ＬＥＤからの熱をサブマウントの少なくとも一部に放散する大きさに作られる。複数のレンズは、各レンズがＬＥＤの１つを覆うようにサブマウントの上に成形される。サブマウントパネルから複数のアレイを製造するために、代替方法も使用されてもよく、その方法には、パネルから個別のアレイを切り離すためにパネルを分割（ｓｉｎｇｕｌａｔｉｎｇ）するステップを含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明は、コンパクトで使い易く効率的な発光デバイスすなわち発光アレイおよびその製造する方法を対象とする。各アレイは、アレイに電気信号が印加されるとき同時に発光するように、一緒に連結された複数のＬＥＤを有するサブマウントを備えてもよい。本発明によるアレイは、ＬＥＤからの熱のサブマウントへの放散を含む改善した熱管理を提供する部材（ｆｅａｔｕｒｅｓ）を含んでもよく、次いで熱は、サブマウントから、デバイスの底に取り付けられたヒートシンクか、または周囲に消散してもよい。これにより、オーバーヒートすることなしに、アレイは、より大きい電力のもとで動作し、より大きな光束を放射できる。
【００１３】
アレイのサブマウントの形状は、すべてのアレイが電気信号に応えて発光する光源を形成するように、複数のアレイを互いに密接して取り付け、電気的に連結できるようなものである。特定の利用の要件に応じて、異なる数のアレイを連結できる。本発明によるアレイは、ＬＥＤを保護するためにそれらのＬＥＤを直接覆うように成形されたレンズも備える一方で、やはり効率的な発光特性を可能にする。副光学素子も、ＬＥＤ光の形状をさらに決めるか、またはさらに拡散するために、レンズを覆って含まれてもよい。本発明は、アレイ上のＬＥＤを直接覆うようにレンズを成形するステップを一般に備えるアレイを製造する方法も対象にする。
【００１４】
当然のことながら、層、領域、基板などの要素が別の要素の「上に(on)」あると記述するとき、他の要素の上に直接あってもよいし、介在する要素も存在してもよい。さらに、「内部の（ｉｎｎｅｒ）」「外部の（ｏｕｔｅｒ）」「上部の（ｕｐｐｅｒ）」「の上に（ａｂｏｖｅ）」「下部の（ｌｏｗｅｒ）」「の真下に（ｂｅｎｅａｔｈ）」「の下に（ｂｅｌｏｗ）」および同様の語などの相対的な語は、本明細書では、ある層または別の領域の関係を記述するために使用されることがある。当然のことながら、これらの語は、図に描写された位置に加えて、デバイスの異なる位置も包含することを意図している。
【００１５】
第１の、第２のなどの語は、種々の素子、構成要素、領域、層および／またはセクションを記述するために本明細書で使用されることがあるが、これらの素子、構成要素、領域、層および／またはセクションは、これらの語で限定されるべきでない。これらの語は、ある素子、構成要素、領域、層またはセクションを別の領域、層またはセクションと区別するためだけに使用される。それ故、以下で検討する第１の素子、構成要素、領域、層またはセクションは、本発明の教示から逸脱することなしに、第２の素子、構成要素、領域、層またはセクションと呼ぶことができる。
【００１６】
本発明の実施形態について、本明細書では、本発明の理想的な実施形態の概略図である断面図のイラストを参照して説明する。そのようなものであるから、例えば製造技術の結果として図の形状からの変動および／または許容誤差は予想される。本発明の実施形態は、本明細書に示す領域の特定の形状に限定されると解釈されるべきでなく、例えば製造から生じる形状の狂いを含むものである。正方形または長方形として説明される領域は、通常の製造の許容誤差のせいで、一般的に丸みのある特徴または曲線の特徴を有する。それ故、図に示す領域は事実上図式的であり、その形状は、デバイスの領域の正確な形状を図示する意図はなく、本発明の範囲を限定する意図もない。
【００１７】
本発明は、多くの異なる固体発光体とともに使用してもよいが、本発明の実施形態について、ＬＥＤ特に白色発光ＬＥＤに関して以下に記述する。白色発光ＬＥＤを利用する照明デバイスすなわち照明アレイは、白色発光光源を提供する。しかし当然のことながら、アレイがそのＬＥＤから色を発光するように、様々な色を発光する様々なＬＥＤも使用されてもよい。同様に当然のことながら、所望の色の光を発生するために、１つのアレイで異なる色のＬＥＤが使用されてもよい。例えば、アレイが温白色光を発光するように、赤色発光ＬＥＤが白色発光ＬＥＤと組み合わされてもよい。本発明は、多くの異なる応用でも使用されてもよいので、以下の実施形態に関する本発明の検討は、その特定の実施形態または類似の実施形態に限定されると解釈すべきでない。
【００１８】
図１ａは、本発明の一実施形態である発光デバイスすなわち発光アレイ１００を示す。発光アレイ１００は、発光出力を増加するためにいくつかのデバイスを連結するとき、アレイ素子としての役割も果たし得る。基板／サブマウント１０２は、上面１０４および下面（図示せず）を備える。少なくとも１つの発光素子１０６を含む種々の電子構成要素および光構成要素が、上面１０４に搭載されてもよい。多くの実施形態において、複数の発光素子１０６が、サブマウント１０２上に含まれる。このような構成要素には、垂直共振面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ、Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ｃａｖｉｔｙ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｌａｓｅｒ）、発光ダイオード（ＬＥＤ）または他の半導体デバイスを含んでもよい。一実施形態では、素子１０６は、ＬＥＤを備える。
【００１９】
ＬＥＤの構造とその製造および動作は、当技術分野で広く知られており、本明細書では非常に簡単に検討する。ＬＥＤの層は、周知のプロセスを使用して製造されてもよく、適切なプロセスは、有機金属化学気相成長法（ＭＯＣＶＤ、Ｍｅｔａｌ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）を使用する製造である。ＬＥＤの層は、反対にドープされた第１と第２のエピタキシャル層の間にはさまれた活性層／活性領域を通常備え、エピタキシャル層はすべて、成長基板の上に続いて形成される。ＬＥＤは、ウェファの上に形成され、次いでパッケージに搭載するために個々に分割されてもよい。当然のことながら、成長基板は、個々に分割された最終のＬＥＤの一部として残ってもよいし、全部または一部取り除かれてもよい。
【００２０】
同様に当然のことながら、バッファ、核生成、コンタクト、電流拡散層ならびに電流抽出層および電流抽出素子を含むがそれに限定されない追加の層および素子も、ＬＥＤに含まれてもよい。活性領域は、シングル量子井戸（ＳＱＷ、Ｓｉｎｇｌｅ  Ｑｕａｎｔｕｍ  Ｗｅｌｌ）、マルチ量子井戸（ＭＱＷ、Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｑｕａｎｔｕｍ  Ｗｅｌｌ）、ダブルへテロ構造、またはスーパーラティス構造を備えてもよい。活性領域およびドープト層は、異なる材料システムから作られてもよく、好ましい材料システムはＩＩＩ族窒化物ベースの材料システムである。ＩＩＩ族窒化物とは、窒素とたいていアルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）およびインジウム（Ｉｎ）である周期表のＩＩＩ族の元素との間で形成される半導体化合物を指す。この語は、窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）および窒化アルミニウムインジウムガリウム（ＡｌＩｎＧａＮ）などの三元化合物および四元化合物も指す。好ましい実施形態では、ドープト層は窒化ガリウム（ＧａＮ）であり、活性領域はＩｎＧａＮである。代替的実施形態では、ドープト層は、ＡｌＧａＮ、ヒ化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＡｓ）またはアルミニウムガリウムインジウム砒素リン（ＡｌＧａＩｎＡｓＰ）でもよい。
【００２１】
成長基板は、サファイア、炭化ケイ素、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、ＧａＮなどの多くの材料から作られてもよく、適切な基板は炭化ケイ素の４Ｈ型ポリタイプであるが、３Ｃ型、６Ｈ型、１５Ｒ型のポリタイプを含む他の炭化ケイ素ポリタイプも使用されてもよい。炭化ケイ素は、サファイアよりＩＩＩ族窒化物に結晶格子が緊密に合うなどの一定の利点を有し、高品質のＩＩＩ族窒化物フィルムをもたらす。炭化ケイ素は非常に大きい熱伝導度も有するので、炭化ケイ素上のＩＩＩ族窒化物デバイスの総出力は、通常、基板の熱消散状態によって限定されない（サファイア上に形成されたデバイスの場合には有り得る）。ＳｉＣ基板は、ノースカロライナ州ダラムのＣｒｅｅ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ，  Ｉｎｃ．から入手でき、その作成方法は、科学文献および特許文献１乃至３に記載されている。
【００２２】
ＬＥＤは、導電性の電流拡散構造およびその上面に１つ以上のワイヤボンドパッドも備えてもよく、それら両方とも導電材料から作られ、周知の方法を使用して堆積されてもよい。これらの素子に使用されてもよいいくつかの材料には、Ａｕ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｉｎ、Ａｌ、Ａｇまたはそれらの組み合わせ、ならびに導電性酸化物および透明導電性酸化物を含む。電流拡散構造は、一般にＬＥＤの上に格子状に配置された導電性フィンガを備え、パッドからＬＥＤの上面への電流の拡散を促進するために，フィンガは間隔を開けてある。動作に関しては、電気信号が、以下に説明するようにワイヤボンドを通してパッドに印加され、電流拡散構造のフィンガおよび上面を通してＬＥＤに拡散する。電流拡散構造は、たいてい上面がｐ型のＬＥＤで使用されるが、ｎ型材料でも使用されてもよい。
【００２３】
ＬＥＤは、１つ以上の燐光体で被覆されてもよく、燐光体は、ＬＥＤ光の少なくとも一部を吸収し、ＬＥＤは、ＬＥＤと燐光体の合成の光を発するような、異なる波長の光を発する。好ましい実施形態では、ＬＥＤは、ＬＥＤ光と燐光体光の合成の白色光を発する。ＬＥＤは、多くの異なる方法を使用して被覆されてもよく、適切な一方法は特許文献４および５に記載されており、両方とも発明の名称は「Ｗａｆｅｒ  Ｌｅｖｅｌ  Ｐｈｏｓｐｈｏｒ  Ｃｏａｔｉｎｇ  Ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  Ｄｅｖｉｃｅｓ  Ｆａｂｒｉｃａｔｅｄ  Ｕｔｉｌｉｚｉｎｇ  Ｍｅｔｈｏｄ（ウェファレベル燐光体コーティング方法および方法を利用して製造されたデバイス）」であり、両方とも参照によって本明細書に引用したものとする。あるいは、ＬＥＤは電気泳動堆積法（ＥＰＤ、Ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｔｉｃ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）などの他の方法を使用して塗布してもよく、適切なＥＰＤ法は特許文献６、発明の名称「Ｃｌｏｓｅ  Ｌｏｏｐ  Ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｔｉｃ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｄｅｖｉｃｅｓ（半導体デバイスの緊密ループ電気泳動堆積）」に記載されており、これも参照によって本明細書に引用したものとする。当然のことながら、本発明によるＬＥＤパッケージは、異なる色の複数のＬＥＤも有してもよく、それらの１つ以上は白色発光でもよい。
【００２４】
図の発光素子１０６は、上面１０４に搭載され、上面１０４に配置されている導電部材すなわちトレース１０８によって直列接続されている。トレース１０８は、金属などの様々な導電材料から作られてもよい。発光素子１０６は、並列構成または直列接続と並列接続の組み合わせで接続されてもよい。入力端子１１０は、サブマウント１０２の辺の近くに配置される。出力端子１１２は、入力端子１１０の向かいのサブマウント１０２の反対側の辺の近くに配置される。電源（図示せず）からの電流は、入力端子１１０から発光素子１０６を通して出力端子１１２に流れ、アレイ１００を明るくする。
【００２５】
サブマウント１０２は、多くの異なる形状を有してもよいが、好ましい形状は正六角形である。しかし、サブマウント１０２は、正方形や五角形などの正多角形の形状でもよい。サブマウント１０２は、非正多角形の形状でもよい。図１ａに示すサブマウント１０２は、均等な長さの６つの辺を有する正六角形である。この実施形態では、入力端子１１０は、３つの隣接する辺に沿って配置される。入力端子１１０は、３つの入力コンタクトパッド１１４を備え、各コンタクトパッド１１４は３つの入力側の辺の対応する辺の近くに配置される。出力端子１１２は、３つの出力コンタクトパッド１１６を備え、それらは、入力端子１１０の反対側にある出力側の３つの隣接する辺の近くに配置される。
【００２６】
入力コンタクトパッド１１４および出力コンタクトパッド１１６は、入力端子１１０と出力端子１１２に容易にアクセスできるように、上面１０４の辺に沿って配置される。これは、いくつかの発光アレイ素子を接続するようにアレイレイアウトを設計するときに、融通性を与える。
【００２７】
いくつかの発光素子１０６は、上面１０４に搭載され、上面１０４上に多くの異なる構成で配置されてもよい。発光素子は、最適な光出力を実現するために、並列、直列または両方の組み合わせで接続されてもよい。好ましいパターンは、図１ａに示すように連続する曲がりくねったパターンに配置された７つの発光素子１０６を備える。電流は、入力コンタクトパッド１１４から発光素子１０６のすべてを通って出力コンタクトパッド１１６に流れる。
【００２８】
ボアホール１１８は、外側の入力コンタクトパッド１１４と外側の出力コンタクトパッド１１６との間の頂点の近くに向かい合って配置される。ボアホール１１８は、デバイスを表面に取り付けるのを容易にするため使用される。それらは、種々のねじまたは取り付けピンに適応した大きさにしてもよい。
【００２９】
図１ｂは、本発明の一実施形態による発光アレイ１００の前側面図である。発光アレイ１００は、上面１０４および下面１３２を有する。発光素子１０６は、上面に搭載され、電気的に接続される。
【００３０】
発光素子１０６は、大量の熱を発生することがあるので、熱で破損しかねない発光素子１０６および他の回路素子からその熱を運び去る必要があり得る。発生した余分の熱を周囲の大気の中に追い払う一方法は、ヒートスプレッダをデバイスに組み込むことである。熱の消散を実現するために使用し得るいくつかのデザインがある。図１ｂはこのようなデザインの１つを示す。ヒートスプレッダ１３４は、広範囲の温度にわたって高い熱伝導度を有し、上面１０４の下に配置される。ヒートスプレッダ１３４は、例えば銅、アルミニウムおよびセラミックから作られてもよく、高い熱伝導度の材料のどれからも作ることができる。図１ｂに示すデザインでは、ヒートスプレッダ１３４は、デバイスの下面１３２を形成する。
【００３１】
図１ｂに示す発光アレイ１００の実施形態の向きは、入力端子１１０（この図では見えない）が、プラス符号（＋）で示されるように図の左側である。同様に、出力端子１１２（この図では見えない）は、マイナス符号（−）で示されるように図の右側である。この方向から見たこの実施形態では、出力コンタクトパッド１１６（この図では見えない）は、正面の辺の近くに配置される。
【００３２】
ボアホール１３６を破線で示し、それらがアレイ１００の正面の辺から離れていることを表わす。ホール１３６は、上面１０４および下面１３２を通り抜け、アレイ１００を他の表面に容易に取り付けできるようにしている。上記のように、デバイス１００は、ねじ、エポキシ系接着剤およびはんだを使用する方法を含むがそれに限定されないいくつかの異なるやり方で表面に取り付けられてもよい。
【００３３】
図２は、本発明による光源１５０の平面図であり、本発明の一実施形態による３つの発光デバイスすなわち発光アレイ１５２、１５４、１５６を有する。デバイス１５２、１５４、１５６は、直列配列で接続されている。矢印は、デバイスを通る電流の流れの方向を示す。電流は、プラス（＋）で印した辺の１つにおいて１５２に流れ込む。次いで電流は、発光体(図示せず）を通り、マイナス符号（−）で印した辺の１つにおいてデバイス１５２から流れ出し、デバイス１５４のプラスの辺の１つに流れ込む。デバイス１５６は、デバイス１５４の真ん中のマイナスの辺に隣接する位置に示されている。
【００３４】
しかし、デバイス１５６は、２つの代替的位置１５８（破線で示す）のどちらかに配置されてもよい。プラス端子とマイナス端子は各デバイスの複数の側面から容易にアクセスできるので、１アレイの中の複数のデバイスのレイアウトおよび電流が流れるパスを設計するのに融通性が大きい。図２のレイアウトは、複数のデバイスから成る１アレイの単なる１つの簡単な例であり、本発明の種々の実施形態によってもたらされる設計の一層の自由度を示す意図である。所望のレイアウトおよび電流の流れを実現するために、デバイスを容易に回転、移動および拡張し得ることは、当業者なら理解するだろう。このようなアレイの例について、以下に記述し、図３に示す。
【００３５】
図３は、本発明の一実施形態による、複数の発光デバイス１００から成るアレイ１７０の平面図である。デバイス１００は、アレイ素子としての役割を果たし、発光出力要件を満たすように全方向に拡張し得るタイリング配置されている。デバイス１００は、互いに面するそれぞれのデバイスの辺が並行になるように合わせられる。デバイス１００間の間隔は、例えば異なるタイプの伝導体を収容するために、デザイン仕様によって変ってもよい。この実施形態では、デバイス１００は、平面に取り付けられる。
【００３６】
図３に示す向きでは、電源（図示せず）からの電流はプラス符号（＋）で示すように左上の角からアレイに入る。次いで電流は、各アレイ素子において、入力端子から光素子を通って出力端子に伝わる。出力端子は、伝導体（図示せず）によって隣接アレイ素子の入力端子に接続される。この実施形態によれば、電流は、曲がりくねったパターンでアレイ素子を通して伝わる。電流フローの方向は、矢印表示で示す。しかしながら、設計目標を達成するために使用し得る多くの可能なアレイレイアウトがある。
【００３７】
入力端子および出力端子には、この特定の実施形態では３側面からアクセスできるので、設計技術者にとって、アレイ素子を配置するのに融通性が大きい。アレイは、どの方向にも拡張でき、種々の回路接続スキームを可能にし、出力効率を増す。
【００３８】
他の実施形態では、例えば正方形、五角形または八角形などの異なる形状を有するアレイ素子を利用してもよい。このような形状の組み合わせは、特定のアレイレイアウトを開発するためにも使用し得る。
【００３９】
図４は、本発明の一実施形態による、発光デバイス１８４から成る３次元（３Ｄ）アレイ１８０の斜視図である。デバイス１８４は、全方向への発光を実現するために、３Ｄ構造物１８２の表面に取り付けられてもよい。この特定の実施形態では、六角形と五角形のアレイ素子１８４を備え、それらは、デバイス１８４が取り付けられる実質上球体の３Ｄ構造物１８２に対応する。
【００４０】
この実施形態では、構造物１８２は、支持台１８６の上に取り付けられる。電流は、構造物１８２外または構造物１８２内または支持台１８６内の電源（図示せず）から供給される。この特定の実施形態では、構造物１８２の外部の電源を示す。電流は、極性矢印で示すように、アレイ素子１８４の一部または全部を通して流れ、構造物１８２の外に戻る。
【００４１】
代替的実施形態には、任意の３Ｄ形状を有する構造を含んでもよい。それらの構造物に取り付けられるアレイ素子は、構造物の表面の一部または全部を効率的に覆うためには、どんな形状でもよい。
【００４２】
図５ａ〜５ｆは、上面２０４と下面２０６を有する基板／サブマウント２０２を備える発光デバイスすなわち発光アレイ２００である別の実施形態を示す。基板／サブマウントは、プリント基板（ＰＣＢ、Ｐｒｉｎｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ  Ｂｏａｒｄ）、メタルコアプリント基板（ＭＣＰＣＢ、Ｍｅｔａｌ  Ｃｏｒｅ  Ｐｒｉｎｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ  Ｂｏａｒｄ）などの多くの異なる構造および材料から作られてもよい。他の適切な材料には、酸化アルミニウム、窒化アルミニウムなどのセラミック材料、または銅もしくは他の類似の材料などの熱的電気的に伝導性の材料と薄板にしたポリイミド（ＰＩ、Ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）およびポリフタルアミド（ＰＰＡ、Ｐｏｌｙｐｈｔｈａｌａｍｉｄｅ）のような有機絶縁物を含むがそれに限定されない。他の実施形態では、サブマウント２０２は、プリント基板（ＰＣＢ）、サファイアもしくはシリコン、またはミネソタ州チャンハッセンのＴｈｅ  Ｂｅｒｇｇｕｉｓｔ  Ｃｏｍｐａｎｙから入手できるＴ−Ｃｌａｄ熱被覆絶縁基板材料などの他の任意の適切な材料を備えてもよい。ＰＣＢの実施形態に関して、標準ＦＲ−４ＰＣＢ、メタルコアＰＣＢまたは他の任意のタイプのプリント基板などの異なるＰＣＢタイプが使用されてもよい。
【００４３】
以下にもっと十分に説明するように、本発明によるアレイは、複数のアレイを収容できる大きさのサブマウントパネルを利用する方法を使用して製造されてもよい。複数のアレイがパネル上に形成されてもよく、個別のアレイがパネルから個々に分割（ｓｉｎｇｕｌａｔｅ）される。他の実施形態では、アレイは、複数のサブマウントから成るパネルの代わりに別々のサブマウントから製造されてもよい。
【００４４】
図５ａ、５ｂが最もよく示すように、サブマウントの上面２０４は、複数のダイ取り付けパッド２１０および相互接続導電トレース２１２を含んでもよいパターンド導電部材を備える。図５ａ、５ｃ〜５ｆを参照すると、図１、２の素子１０６に関連して上記したＬＥＤと同じでもよい複数のＬＥＤ２１４が用意されている。ＬＥＤ２１４の各々は、各々がそのパッド２１０のほぼ中央の位置で、取り付けパッドのそれぞれに搭載される。当然のことながら、代替的実施形態では、複数のＬＥＤが取り付けパッドの中のそれぞれの取り付けパッドの各々に搭載されてもよく、ＬＥＤは同じ色または異なる色の光を発する。各ＬＥＤは、直列接続および／または並列接続の組み合わせで電気的に相互接続されてもよい。例えば、アレイが、並列接続の取り付けパッドであるパッドを結んで直列接続を備えるように、少なくとも一部の取り付けパッドのＬＥＤは、並列に接続されてもよい。
【００４５】
パターンド導電部材２０８は、周知のコンタクト方法を使用してＬＥＤ２１４への電気接続のための導電パスを提供する。ＬＥＤは、フラックス材料を有することもあり有さないこともある従来のはんだ材料または熱的電気的に伝導性であってもよい調合ポリマー材料(dispensed polymeric material)の使用などの、周知の方法および材料を使用して、取り付けパッド２１０に搭載されてもよい。
【００４６】
取り付けパッド２１０およびトレース２１２は、金属または他の導電材料などの異なる材料を備えてもよい。一実施形態では、パッド２１０およびトレース２１２は、めっきなどの周知の技術を使用して堆積させた銅を備えてもよい。典型的なめっきプロセスでは、チタニウム接着層と銅シード層とが基板の上に連続してスパッタされる。この場合、約７５ミクロンの銅が銅シード層の上にめっきされる。その結果生じる堆積された銅層は、次いで標準リソグラフィックプロセスを使用してパターン化されてもよい。他の実施形態では、層は、所望のパターンを形成するためにマスクを使用してスパッタされてもよい。
【００４７】
本発明によるいくつかの実施形態では、いくつかの導電部材２０８は、銅だけを含んでもよく、他の部材は追加の材料を含んでもよい。例えば、取り付けパッド２１０には、ＬＥＤ２１４の搭載用に各々をより適切にするために、追加の金属または追加の材料をめっきまたは塗布してもよい。このような実施形態の１つでは、取り付けパッド２１０は、接着剤もしくはボンディング材料または反射層および障壁層を使用してめっきされてもよい。ワイヤボンド（図示せず）は、全ＬＥＤをパッド２１０とトレース２１２との間に直列に接続するように、各ＬＥＤ２１４とトレース２１２の中の隣接するトレースとの間に含まれてもよい。取り付けパッド２１０上のＬＥＤをトレース２１２と接続する他の方法は、取り付けパッド２１０、トレース２１２とＬＥＤダイオードコンタクトとの間の接続を与えるＬＥＤの同一平面にある金属コンタクト（例えば、スタッドバンプ）とフリップチップボンドしたＬＥＤを備えてもよい。
【００４８】
導電部材２０８は、入力コンタクトパッド２１６と出力コンタクトパッド２１８も備えてもよく、それらは、同じ材料から作られ、他の導電部材と同じやり方で堆積されてもよい。コンタクトパッド２１６と２１８は、通常サブマウントの反対側にあり、入力コンタクトパッド２１６は、一連の取り付けパッド２１０の最初の取り付けパッドに至るトレース２１２に結合しており、出力コンタクトパッド２１８は、一連の取り付けパッドの最後の取り付けパッドに結合している。ＬＥＤ２１４がその取り付けパッド２１０の適切な位置に搭載され、トレース２１２に電気的に接続されていれば、入力コンタクトパッド２１６に印加された信号は、ＬＥＤ２１４、取り付けパッド２１０、および相互接続トレース２１２の各々を通して、出力コンタクトパッド２１８に伝わる。次いで信号を、周知のジャンパ方法を使用して別の類似のアレイ２００に伝達できる。
【００４９】
アレイ２００におけるＬＥＤ２１４からの熱の消散を改善するために、取り付けパッド２１０は、熱をＬＥＤ２１４の直ぐ下の場所を越えてサブマウントの他の場所に放散できるように、ＬＥＤ２１４からの熱を伝える熱伝導パスを用意してもよい。取り付けパッド２１０は、取り付けパッドがＬＥＤ２１４の端から伸びて、ＬＥＤ２１４より上面２０４の表面を広く覆う。図の実施形態では、取り付けパッド２１０の各々は、一般に円形であり、ＬＥＤ２１４のそのそれぞれから半径方向（radially）に伸びる。当然のことながら、コンタクトパッド２１６、２１８は、他の多くの形状でもよく、いくつかの実施形態では、ＬＥＤ２１４で発生した熱の熱消散を改善するために、サブマウントの上面にさらに伸びてもよい。
【００５０】
サブマウント２０２がメタルコアプリント基板を備える実施形態では、適切なレベルの熱を取り付けパッド２１０からサブマウント２０２を通して放散できる。サブマウントがセラミックなどの熱伝導度の低い材料を備える実施形態では、さらに熱の消散を補助するために追加の素子が含まれてもよい。このような実施形態の１つでは、サブマウントの下面２０６は、上面の取り付けパッドと垂直にそろえられてもよい個別の熱パッドまたは熱パッドセットを備えてもよい。下の熱パッドは、熱を大気に追い払うヒートシンクに熱を追い払うまたは伝える役割を果たす。
【００５１】
ＬＥＤ２１４からの熱は取り付けパッド２１０によってサブマウント２０２の上面２０４にわたって広がるが、より多くの熱は、ＬＥＤ２１４の直下または周りのサブマウント２０２に伝わるだろう。金属化エリアは、熱をより容易に消散し得る金属化エリアへのこの熱の放散を可能にすることで、この消散を補助し得る。金属化層は、周知の技術を使用して堆積される金属などの、周知の熱伝導材料から作られてもよい。
【００５２】
他の実施形態では、アレイは、サブマウントの下面２０６に表面取り付けコンタクト（図示せず）を有することにより、表面取り付け用に構成されてもよい。入力コンタクトパッド２１６と出力コンタクトパッド２１８は、電気伝導性のビア接続を使用してサブマウントの下面にも接続されてもよい。サブマウントの下面に対応するパッドセットを用意することにより、アレイは、周知のプリント基板および表面取り付け技術を使用して、相互接続されてもよい。表面取り付けコンタクトは、表面取り付けプロセスに適合するように構成され、サブマウントの上面２０４の導電部材と電気接触し得る。一実施形態では、この電気接続を提供するために、導電ビアがサブマウントを通して含まれてもよい。
【００５３】
光学素子すなわちレンズ２２０は、サブマウントの上面２０４に形成され、各レンズは、周囲からの保護および／または機械的保護の両方を提供するために、ＬＥＤ２１４のそれぞれを覆っている。レンズ２２０は、上面２０４の様々な位置にあってもよいが、ＬＥＤ２１４のそのそれぞれで示すように、レンズはレンズベースのほぼ中央に配置される。いくつかの実施形態では、レンズ２２０の各々または一部は、ＬＥＤ２１４の中のその１つおよびサブマウントの上面２０４に直接接触して形成されてもよい。他の実施形態では、ＬＥＤ２２０および／または上面２０４との間に介在材料または介在層があってもよい。ＬＥＤ２１４への直接接触は、光取り出しの向上および製造が容易などの一定の利点を与える。
【００５４】
以下でさらに説明するように、レンズ２２０は、異なる成形技術を使用してＬＥＤ２１４を覆うように成形されてもよいし、光出力の所望の形状に応じて多くの異なる形状でもよい。図示のように適切な形状の１つは半球であり、代替的形状のいくつかの例は、楕円頭弾丸（ｅｌｌｉｐｓｏｉｄ  ｂｕｌｌｅｔ）、平面、六角形および正方形である。シリコン、プラスティック、エポキシまたはガラスなどの多くの異なる材料が使用されてもよく、適切な材料は成形プロセスと相性が良い。シリコンは成形に適していて、適当な光の透過特性を与える。以降のリフロープロセスにも耐えることができ、長期にわたって大幅に劣化しない。当然のことながら、１つ以上のレンズ２２０は、光取り出しの向上のためにテクスチャ加工してもよいし、燐光体または散乱粒子などの材料を含んでもよい。
【００５５】
他の実施形態では、アレイは、レンズ２２０に包み込まれていないサブマウントの上面２０４を覆う保護層（図示せず）も備えてもよい。保護層は、以降の処理ステップおよび使用の間の損傷および汚れを減少するために、上面２０４の素子にさらなる保護を提供し得る。保護層は、レンズ２２０の形成中に作られてもよく、レンズ２２０と同じ材料を備えてもよい。第１のコンタクトパッド２１６と第２のコンタクトパッド２１８へのアクセスを与えるために、保護層には開口部が形成されるべきであり、開口部は周知のプロセスで形成される。
【００５６】
図５ｄ〜５ｆが最もよく示すように、レンズ２２０の配置は、アレイ２００の製造中またはエンドユーザによって、レンズを覆うように含まれてもよい・２２２の使用にも容易に適合する。光学素子２２２は、ビーム整形またはビーム散乱の促進などの異なる目的のために含まれてもよい。副光学素子は当技術分野では一般に知られており、その多くが市販されている。それらは、プラスティック（ＰＭＭＡ、ＰＣ）などの多くの異なる材料から形成されてもよく、射出成形などのプロセスから作られてもよい。他の実施形態では、レンズはガラスから作られてもよく、周知の方法を使用しても作られてもよい。光学素子２２２は、複数のレンズを覆う一部品として取り付けられる１つの組み立て品（図示のように）に一体化されてもよいし、他の実施形態では、光学素子は個別の部品を備えてもよく、部品の各々はレンズ２２０のそれぞれを覆って搭載される。光学素子２２２は、周知の取り付けおよびボンディング技術を使用して、レンズを覆って搭載されてもよい。
【００５７】
アレイ２００は、光学素子の取り付け中におけるアレイ２００への副光学素子２２２の位置合わせを補助するために配置された位置合わせ用貫通孔２２４も備える。固定用貫通孔（ｌｏｃｋｄｏｗｎ  ｔｈｒｕ−ｈｏｌｅ）２２６も、ランプのヒートシンクなどの使用に適切な位置にアレイ２００を取り付けるために含まれる。
【００５８】
アレイ２００は、静電放電（ＥＳＤ、Ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ  Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ）による損傷から保護するための素子も備えてもよい。これらの素子（図示せず）は、サブマウント２０２に搭載されてもよく、種々の縦型シリコン（Ｓｉ）ツェナーダイオード、並列構成でＬＥＤに逆方向バイアスの様々なＬＥＤ、表面取り付けバリスタ、横型Ｓｉダイオードなどの様々な素子を使用してもよい。
【００５９】
図５ｃが最もよく示すように、はんだマスク２３６は、サブマウントの上面２０４の上、少なくとも一部は取り付けパッド２１０、第１のコンタクトパッド２１６、および第２のコンタクトパッド２１８の上に含まれ、トレース２１２を覆ってもよい。はんだマスク２３６は、以降の処理ステップ、特にＬＥＤ２１４の取り付けパッド２１０への搭載およびワイヤボンディング中に、これらの部材を保護する。これらのステップ中、はんだまたは他の材料が望ましくない場所に溶着する危険があり得て、それによって、その場所が損傷したり、電気ショートしたりすることがある。はんだマスクは、これらの危険を減少または危険から保護し得る絶縁および保護材料としての役割を果たす。レンズのサブマウント表面２０４への接着を促進する役割も果たし得る。はんだマスクは、ＬＥＤ２１４を取り付けパッド２１０に搭載するため、およびワイヤボンドをトレース２１２に取り付けるための開口部を備える。はんだマスクは、隣接アレイ間をジャンパ接続するために、コンタクトパッド２１６、２１８に接した側面開口部も備える。
【００６０】
図６ａ、６ｂは、図１〜３に示し上記のサブマウント１０２と類似であるが、成形レンズも備えるサブマウント２５２を有するアレイ２５０である、本発明による別の実施形態を示す。サブマウント２５２は、ダイ取り付けパッド２５８、相互接続トレース２６０を備える導電部材２５６がある上面２５４を有する。ＬＥＤ２６１は、上記のように取り付けパッド２５８に搭載され、ＬＥＤが直列または並列（図示せず）に接続されるように、それらに隣接するトレース２６０に電気的に接続される。取り付けパッド２５８は、ＬＥＤ２６１からの熱の横方向の放散を促進し、熱を消散し得るサブマウントへの放散を可能にするために、サブマウント２５２の上面に伸びるように構成される。
【００６１】
第１のコンタクトパッド２６２と第２のコンタクトパッド２６４とは、サブマウント２５２の３つの辺からパッド２６２、２６４の各々へのアクセスを与えるように、上面２５４に構成される。このことは、アレイのいくつかの発光体の接続に融通性を与える。
【００６２】
アレイ２５０は、図５ａ〜５ｆに関連して上記のレンズ２２０および副光学素子２２２と類似のレンズ２６６および副光学素子２６８をさらに備える。アレイ２５０は、エンドユーザがランプなどに取り付けるための固定用貫通孔も備えてもよい。
【００６３】
コンタクトパッド２６２、２６４は、サブマウント２５２の３つの辺の周りにあり、このため、辺の周りに取り付けパッドのための場所が少ない。従って、これらの実施形態に関しては、取り付けパッドは、辺の周りにコンタクトを持たない実施形態に比べてサブマウントの中央近くに配置されることがある。
【００６４】
本発明によるアレイは、上記のアレイ１００、２００、２５０とは多くの異なるやり方で構成されてもよく、上記の素子または構成要素とは異なる素子または構成要素を含んでもよい。いくつかの実施形態では、電気駆動回路または電気調節回路が、個別構成要素または統合構成要素としてアレイに含まれてもよい。アレイは、ヒートフィンまたは種々のヒートシンクなどの熱の放散を促進するための他の素子も備えてもよい。従って、本発明は、説明した実施形態に限定されると解釈すべきでない。
【００６５】
上記のように、アレイは多くの異なる応用での使用のために一緒に接続されてもよい。図７は、図５ａ〜５ｆに示した上記の発光体と類似の発光体３０２を備える光源３００の一実施形態を示す。最初のアレイ３０２に印加された電気信号が他のアレイに伝わるように、ジャンパ（図示せず）が、隣接アレイ３０２のコンタクトパッド間に含まれてもよい。相互接続されたアレイ３０２は、アレイから熱を引き離すヒートシンクとしても働き得る表面３０４に搭載されるのが好ましい。
【００６６】
光源３００は、多くの異なる照明の応用で使用されてもよく、１つの応用はランプ用の光源である。図８は、光源３００および他のアレイベースの光源を使用し得るランプ３５０の一実施形態を示す。光源３００は、筐体の開口部３５４を通して光を放出するようにランプ筐体３５２内に配置される。開口部３５４は、光源３００を保護するカバーまたは光源の保護と発光形状の決定の両方を行う開口光素子を有してもよい。同様に留意すべきは、筐体３５２は、光源３００からの熱を追い払うのを助ける熱消散フィン３５６を有してもよいことである。
【００６７】
光源３００は、異なる照度の多くの異なる色の光を発するように構成されてもよい。様々なＬＥＤが、様々な色と温度の光用にアレイ３０２で使用されてもよい。一実施形態では、光源は、１，０００ルーメン以上を発光してもよい。冷白色光を発するＬＥＤを有する実施形態では、光源３００は、４，０００〜１０，０００Ｋ相関色温度（ＣＣＴ、Ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ  Ｃｏｌｏｒ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）の光を発する。アレイが暖白色光を発するＬＥＤを有する実施形態では、光源３００は、２，７００〜４，０００Ｋ  ＣＣＴの光を発する。白色光源は、演色指数８０以上も有し得る。ランプ３５０には、１ワット当たり９０ルーメン以上の効率でランプ３５０が動作することを可能にする内蔵電源装置も用意してもよい。
【００６８】
本発明はアレイを製造する方法も提供し、図９は本発明の一実施形態であるＬＥＤパッケージ製造方法４００を示す。ステップ４０２では、基板（サブマウント）が用意されるが、その基板は、多くの異なる形状を有してもよいが好ましくは六角形で１つのアレイ用のサブマウントとしての役割を果たす大きさである。あるいは、複数の個別のサブマウントを提供するように、サブマウントパネルは、以降の製造ステップで細かく切ることができる大きさで用意されてもよい。これにより、複数のパッケージの同時製造が可能になる。当然のことながら、個別のサブマウントまたはパネルに対して導電部材を用意するために、個々の処理ステップが必要である。これらの部材は、取り付けパッド、トレース、コンタクトパッド、および金属化エリアを含んでもよく、それらの一部は、上記のようにＬＥＤが発生する熱の消散を補助するように構成されてもよい。パネルは、セットで構成された複数のこれらの部材を備え、セットの各々は、パネルから形成される複数のアレイの１つに相当する。
【００６９】
ステップ４０４では、複数のＬＥＤが用意され、各ＬＥＤが、取り付けパッドのそれぞれにダイ取り付けされる。一実施形態では、複数のＬＥＤは白色発光ＬＥＤチップを備え、多くの異なる白色チップが使用されてもよいが、適切な白色チップは、上記し本明細書に引用したものとする特許出願に記載されている。他の実施形態では、１つ以上のＬＥＤが取り付けパッドの各々に搭載されるように用意されてもよい。このステップでは、複数のＥＳＤ保護素子も用意されてもよく、各保護素子はＬＥＤに対してＥＳＤ保護を与えるために取り付けパッドの１つに連結して搭載されてもよい。従来のはんだ材料およびその方法を使用する搭載などの多くの異なる搭載方法およびその材料が使用されてもよい。このステップでは、各ＥＳＤ素子は、同じ搭載方法および材料を使用してそれぞれの取り付けパッドに搭載されてもよい。当然のことながら、ＥＳＤ素子は他の方法を使用して他の場所にも搭載されてもよい。
【００７０】
ステップ４０６では、取り付けパッド上のＬＥＤの各々と隣接するトレースの１つとの間に電気接続が形成され、ＬＥＤが取り付けパッド間で直列に接続される。このステップでは、ＥＳＤ素子は、それぞれのトレースにも接続されてもよい。ワイヤボンド接続が周知のプロセスを使用して形成されてもよく、金などの周知の導電材料から作られてもよい。当然のことながら、そのそれぞれの電極への同一平面にあるコンタクトとフリップチップボンドしたＬＥＤ素子またはＥＳＤ素子が、デバイスをトレースに接続するための代替的方法としても使用されてもよい。他の方法には、共晶点取り付けプロセスまたははんだ取り付けプロセスを含む。
【００７１】
いくつかの実施形態では、ＬＥＤは、所望の白色光変換材料なしに用意され搭載されてもよい。これらの実施形態では、変換材料は、ワイヤボンディングの後でＬＥＤに堆積されてもよい。任意のステップ４０８では、変換材料すなわち燐光体がＬＥＤに堆積され、電気泳動堆積法（ＥＰＤ）などの多くの異なる周知の燐光体堆積方法が使用されてもよいが、適切なＥＰＤプロセスは上記の特許出願に記載されている。
【００７２】
ステップ４１０では、各ＬＥＤを覆うように成形することにより、第１のカプセル化するものが、ＬＥＤを覆って形成されるが、多くの異なる成形方法が使用されてもよい。一実施形態では、ＬＥＤのサブマウント（またはサブマウントパネル）を覆うようにレンズを同時に形成する成形プロセスが使用される。このような成形プロセスの１つは、圧縮成形プロセスと呼ばれ、このプロセスでは、複数のキャビティを有し、キャビティの各々がレンズの反転した形状を有する金型を用意する。各キャビティは、サブマウント上のＬＥＤのそれぞれと位置がそろうように配置される。金型は、キャビティを満たす液状のレンズ材料を詰め込まれるが、好ましい材料は液体硬化性シリコンである。サブマウントは、裏返しにされて、キャビティの方向に動かされ、各ＬＥＤがそれぞれのキャビティ内の液体シリコンに埋め込まれる。一実施形態では、サブマウントの上面にわたって保護層を提供するシリコン層が、隣接レンズ間にも留まってもよい。次いで液体シリコンは、周知の硬化プロセスを使用して硬化されてもよい。次いでサブマウントは、金型から取り去られてもよく、サブマウントは複数の成形レンズを備えてもよく、各成形レンズはＬＥＤのそれぞれを覆う。
【００７３】
当然のことながら、本発明によるレンズ形成のために他の方法が使用されてもよい。一代替的方法では、レンズは、周知の分注処理を使用してＬＥＤを覆うように形成され、次いで硬化されてもよい。
【００７４】
サブマウントパネルを利用する方法４００のそれぞれの実施形態に関しては、サブマウントパネルを個別のアレイに分割するために任意のステップ４１２が利用されてもよい。任意のステップ４１４では、副光学素子の形態の光学素子がレンズを覆うように取り付けられてもよい。これらの光学素子は、上記の材料から作られてもよく、上記の方法を使用して製造されてもよく、周知の方法および材料を使用してレンズを覆うように取り付けられてもよい。ステップ４１６では、各アレイが正しく動作していることを確認し、各デバイスの出力光の特性を評価するために、検査されてもよい。ステップ４１８では、ＬＥＤパッケージは顧客に出荷されてもよい。
【００７５】
サブマウントがパネルで用意される実施形態では、パネルは、個別のアレイを切り離すためにダイシング／シンギュレーションしてもよく、周知のソーシンギュレーション（ｓａｗ  ｓｉｎｇｕｌａｔｉｏｎ）方法などの様々な方法が使用されてもよい。この方法を使用するとき、パネルを保持して、パネルと個別のアレイを安定させるために、シンギュレーションの前にテープをパネルに取り付けてもよい。シンギュレーションに続いて、アレイは清掃され乾燥されてもよい。
【００７６】
本発明につて、そのある好ましい構成を参照して詳細に説明したが、他の変形形態も可能である。それ故、本発明の精神と範囲は、上記の特定の説明に限定されるべきでない。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１ａ】本発明の一実施形態による発光デバイスすなわち発光アレイの上面図である。
【図１ｂ】本発明の一実施形態による発光デバイスの側面図である。
【図２】本発明の一実施形態による、平面上にタイリング配置された複数のＬＥＤアレイ素子の上面図である。
【図３】本発明の一実施形態による、平面上にタイリング配置された複数のＬＥＤアレイ素子の上面図である。
【図４】本発明の一実施形態による、３次元表面上にタイリング配置された複数のＬＥＤアレイ素子の斜視図である。
【図５ａ】本発明による別の発光デバイスすなわち発光アレイの斜視図である。
【図５ｂ】図５ａに示すデバイスのサブマウントおよび導電部材の平面図である。
【図５ｃ】はんだマスクを付けた図５ｂに示すサブマウントの平面図である。
【図５ｄ】副光学素子を付けた図５ａに示すデバイスの斜視図である。
【図５ｅ】副光学素子を付けた図５ａに示すデバイスの平面図である。
【図５ｆ】切断線５ｅ−５ｅに沿って取り出した図５ｅに示すデバイスの断面図である。
【図６ａ】本発明による発光デバイスすなわち発光アレイの別の実施形態で使用し得るサブマウントの斜視図である。
【図６ｂ】本発明による発光デバイスすなわち発光アレイの別の実施形態の斜視図である。
【図７】本発明によるアレイを利用する光源の一実施形態の平面図である。
【図８】本発明によるアレイを利用し得るランプの一実施形態である。
【図９】本発明による発光デバイスすなわち発光アレイを製造する方法の一実施形態のフロー図である。
【図１ａ】
2009111346.tif 000003
【図１ｂ】
2009111346.tif 000004
【図２】
2009111346.tif 000005
【図３】
2009111346.tif 000006
【図４】
2009111346.tif 000007
【図５ａ】
2009111346.tif 000008
【図５ｂ】
2009111346.tif 000009
【図５ｃ】
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【図５ｄ】
2009111346.tif 000011
【図５ｅ】
2009111346.tif 000012
【図５ｆ】
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【図６ａ】
2009111346.tif 000014
【図６ｂ】
2009111346.tif 000015
【図７】
2009111346.tif 000016
【図８】
2009111346.tif 000017
【図９】
2009111346.tif 000018
【外国語明細書】
2009111346000001.pdf