特許 6030905 発光半導体を相互接続するためのオーバーレイ回路構造

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6030905

(24)【登録日】2016年10月28日

(45)【発行日】2016年11月24日

(54)【発明の名称】発光半導体を相互接続するためのオーバーレイ回路構造

(51)【国際特許分類】

   H01L 33/64 20100101AFI20161114BHJP

   H01L 33/62 20100101ALI20161114BHJP

   H01L 23/34 20060101ALI20161114BHJP

【ＦＩ】

   H01L33/64

   H01L33/62

   H01L23/34 A

【請求項の数】7

【外国語出願】

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2012-215555(P2012-215555)

(22)【出願日】2012年9月28日

(65)【公開番号】特開2014-72271(P2014-72271A)

(43)【公開日】2014年4月21日

【審査請求日】2015年9月15日

(73)【特許権者】

【識別番号】390041542

【氏名又は名称】ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ

(74)【代理人】

【識別番号】100137545

【弁理士】

【氏名又は名称】荒川 聡志

(74)【代理人】

【識別番号】100105588

【弁理士】

【氏名又は名称】小倉 博

(74)【代理人】

【識別番号】100129779

【弁理士】

【氏名又は名称】黒川 俊久

(74)【代理人】

【識別番号】100113974

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 拓人

(72)【発明者】

【氏名】アルン・ヴィルパスカ・ゴウダ

(72)【発明者】

【氏名】ドナルド・ポール・カニングハム

(72)【発明者】

【氏名】シャクティ・シン・チュウハン

【審査官】 小濱 健太

(56)【参考文献】

【文献】 特表２００７−５３１３２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００２−５４４６７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０１０２０４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ３３／００−３３／６４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ヒートシンク（１４）と、
前記ヒートシンク（１４）上にマウントされ、前記ヒートシンク（１４）に電気的に接続されたＬＥＳチップ（１２）のアレイであって、各ＬＥＳチップ（１２）は、表面および裏面を備え、前記表面が受け取った電力に応じて光を放出するように構成された発光領域（３２）を含み且つ前記表面および前記裏面のうちの少なくとも一方がその上に接続パッド（２８）を含む、ＬＥＳチップ（１２）のアレイと、
前記ＬＥＳチップ（１２）のアレイの制御された動作を行うために各ＬＥＳチップ（１２）上に設置され且つ電気的に接続された柔軟な相互配線構造（１８）であって、前記柔軟な相互配線構造（１８）が、
前記ヒートシンク（１４）の形状に合うように構成された柔軟な誘電体膜（２４）と、
前記柔軟な誘電体膜（２４）上に形成された金属相互配線構造（２２）であり、前記金属相互配線構造（２２）が前記ＬＥＳチップ（１２）の前記接続パッド（２８）への直接の金属接続部および電気的接続部を形成するように前記柔軟な誘電体膜（２４）を貫通して形成されたビア（２６）を通って延びる、金属相互配線構造（２２）と、
を備えた、柔軟な相互配線構造（１８）と、
を備え、
前記ヒートシンク（１４）は、前記ヒートシンク（１４）上にマウントされた前記ＬＥＳチップ（１２）のアレイが３６０度の領域全体にわたって光を放出するように設置されるように円形の形状を有するように作られる、
発光半導体（ＬＥＳ）デバイス（１０）。

【請求項2】

前記金属相互配線構造（２２）が、各個々のＬＥＳチップの前記発光領域（３２）の位置に対応する開口部（３０）を含むようにパターニングされる、請求項１に記載のＬＥＳデバイス（１０）。

【請求項3】

前記ヒートシンク（１４）が、前記ＬＥＳデバイス（１０）中のアノード接続部またはカソード接続部として機能するように構成される、請求項１に記載のＬＥＳデバイス（１０）。

【請求項4】

前記柔軟な誘電体膜（２４）が、各個々のＬＥＳチップの前記発光領域（３２）の位置に対応して前記柔軟な誘電体膜（２４）中に形成された複数の開口部（３０）を含む、請求項１に記載のＬＥＳデバイス（１０）。

【請求項5】

前記柔軟な誘電体膜（２４）は、各個々のＬＥＳチップの前記発光領域（３２）から放出された光が通過することを可能にするように構成された透明膜を含む、請求項１に記載のＬＥＳデバイス（１０）。

【請求項6】

前記接続パッド（２８）が、前記ＬＥＳチップ（１２）の前記表面上に形成され、前記柔軟な相互配線構造（１８）が、前記ＬＥＳチップ（１２）の前記表面上に設置される、請求項１に記載のＬＥＳデバイス（１０）。

【請求項7】

前記金属相互配線構造（２２）が、外側表面上にコーティングされた反射膜（３４）を備え、前記反射膜（３４）が、前記ＬＥＳデバイス（１０）の反射を最大にし且つ光学的損失を減少させるために前記金属相互配線構造（２２）のスペクトル反射率を増加させるように構成される、請求項１に記載のＬＥＳデバイス（１０）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、全体として発光半導体デバイスをパッケージングするための構造および方法に関係し、特に、発光半導体デバイスを相互接続するための柔軟なオーバーレイ回路構造に関係する。

【背景技術】

【0002】

パワー半導体デバイスは、例えば、スイッチモード電源などの、パワー電子回路内のスイッチまたは整流器として使用される半導体デバイスである。大部分のパワー半導体デバイスは、整流モード（デバイスがオンまたはオフのいずれかである）で使用されるだけであり、それゆえこのために最適化される。１つのかかるデバイスは、半導体発光デバイスであり、顕著な例が発光ダイオード（ＬＥＤ）である。ＬＥＤは、印加される電圧または電流に応じて放射光を放出するようにパッケージングされた半導体チップである。これらのＬＥＤは、自動車用照明、ディスプレイ照明、安全装置／緊急装置用照明、および指向性の領域照明などの多数の商業的用途に使用される。可視放射光、紫外放射光、または赤外放射光を放出するいずれかの材料を使用して、ＬＥＤを製造することができる。現在、ＬＥＤを、典型的には、絶縁した金属基板上に組み立てる。絶縁した金属基板（ＩＭＳ）は、誘電体材料の薄い層（例えば、エポキシ系の層）によって覆った金属ベースプレート（例えば、アルミニウムベースプレート）および銅の層を含み、その場合にはベースプレートは、冷却を行うためにヒートシンクに取り付けられる。ＬＥＤチップ／ダイの一方の面が、その場合には、ＩＭＳ銅に典型的にははんだ付けまたは銀接着剤付けされ、他方の電極／面がＩＭＳにワイアボンディングされる。あるいは、ＬＥＤチップを、その後でＩＭＳにはんだ付けすることができる第１のレベルのパッケージ中にパッケージングすることができる。この第１のレベルのパッケージ中では、ＬＥＤチップの一方の面が、基板（金属化したセラミックまたはポリマー）上のパッドにはんだ付けまたは銀ダイ付けされ、他方の端子／面が、同じ基板上のもう１つのパッドにワイアボンドを介して取り付けられる。この第１のパッケージは、適宜、ヒートスラグを含むことができる。

【0003】

しかしながら、ＩＭＳ上にＬＥＤのアレイを組み立てる既存の方法およびＩＭＳにＬＥＤチップ／ダイをワイアボンディングする既存の方法に対するいくつかの欠点があることが、認識されている。湾曲した表面または形状を有する、例えば、丸い電球、投光器、円柱状の懐中電灯、等、などの照明用製品を含む様々な製品中での使用のために、ＬＥＤを製造することができることが、知られている。かかる製品中では、湾曲した表面ＩＭＳにＬＥＤチップ／ダイをワイアボンディングすることが困難である場合がある。別の一例として、一般的な白熱灯照明において典型的な形状などのより複雑な形状に適用するまたは実装することがＬＥＤのアレイにとって望ましい場合があるときに、ＩＭＳの形状因子が、指向性光源としてだけ使用することにＬＥＤのアレイの用途または実装を限定することが、認識されている。さらに別の一例として、ＩＭＳ中の誘電体材料の層が、ＬＥＤのアレイの性能および／または効率に悪影響を及ぼすことがある不必要な熱抵抗を付加することがあることが、認識されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】米国特許出願公開第２００８／００１９０９７号明細書

【発明の概要】

【0005】

したがって、標準的なＩＭＳ上にマウントすることにともなう制約および欠点のない半導体発光デバイスパッケージを提供することが望ましい。複数の複雑な形状に適合可能であり整合的であること、およびワイアボンドにともなう制限を取り除くことが、かかる半導体発光デバイスパッケージにとってさらに望ましい。

【0006】

本発明の実施形態は、発光半導体チップのアレイを接続するための柔軟な相互配線構造を提供することによって上記の欠点を克服する。

【0007】

本発明の一態様によれば、発光半導体（ＬＥＳ）デバイスは、ヒートシンクと、ヒートシンク上にマウントされ、ヒートシンクに電気的に接続されたＬＥＳチップのアレイであって、各ＬＥＳチップが、表面および裏面を備え、表面が受け取った電力に応じて光を放出するように構成された発光領域を含み且つ表面および裏面のうちの少なくとも一方の面がその上に接続パッドを含む、ＬＥＳチップのアレイとを含む。ＬＥＳデバイスは、また、ＬＥＳチップのアレイの制御された動作を行うために各ＬＥＳチップ上に設置され且つ電気的に接続された柔軟な相互配線構造であって、柔軟な相互配線構造が、ヒートシンクの形状に合うように構成された柔軟な誘電体膜と、柔軟な誘電体膜上に形成された金属相互配線構造であり、金属相互配線構造が、ＬＥＳチップの接続パッドに電気的に接続されるように柔軟な誘電体膜を貫通して形成されたビアを通って延びる、金属相互配線構造とをさらに含む、柔軟な相互配線構造を含む。

【0008】

本発明の別の一態様によれば、多方向性照明デバイスは、湾曲したプロファイルを有するヒートシンクと、電気的に接続されるようにヒートシンクに張り付けられた発光半導体（ＬＥＳ）チップのアレイであって、ＬＥＳチップのアレイがヒートシンクの湾曲したプロファイルと実質的に一致する湾曲したプロファイルを有するように配列され、各ＬＥＳチップが、接続パッドを含む表面と、受け取った電力に応じて光を放出するように構成された発光領域とを備える、ＬＥＳチップのアレイとを含む。多方向性照明デバイスは、また、ＬＥＳチップのアレイ上に設置され且つＬＥＳチップの各々に電気的に接続された柔軟な相互配線構造であって、柔軟な相互配線構造が、ＬＥＳチップのアレイの湾曲したプロファイルに合うように構成された柔軟な誘電体膜と、柔軟な誘電体膜上に形成された金属相互配線構造であり、金属相互配線構造がＬＥＳチップの接続パッドに電気的に接続されるように柔軟な誘電体膜を貫通して形成されたビアを通って延びる、金属相互配線構造とさらに含む、柔軟な相互配線構造を含む。

【0009】

本発明のさらに別の一態様によれば、発光半導体（ＬＥＳ）デバイスを形成する方法は、ＬＥＳアレイを形成する複数のＬＥＳチップを形成するステップと、ＬＥＳアレイ中の複数のＬＥＳチップの各々に柔軟な誘電体膜を接続するステップであって、柔軟な誘電体膜がＬＥＳアレイのプロファイルと実質的に合うように曲がるように構成される、柔軟な誘電体膜を接続するステップとを含む。本方法は、また、複数のＬＥＳチップを電気的に接続するために柔軟な誘電体膜上に金属相互配線構造を形成するステップであって、金属相互配線構造がＬＥＳチップのコンタクトパットに電気的に接続されるように柔軟な誘電体膜中のビアを通って延びる、金属相互配線構造を形成するステップを含む。本方法は、複数のＬＥＳチップがヒートシンクに電気的に接続されように且つＬＥＳアレイがヒートシンクのプロファイルに一致するプロファイルを有するようにヒートシンクに複数のＬＥＳチップを固定するステップをさらに含む。

【0010】

これらのおよびその他の特徴および長所は、添付した図面に関連して提供される本発明の好ましい実施形態の下記の詳細な説明から、より容易に理解されるであろう。

【0011】

図面は、本発明を実行するために現在予期される実施形態を図示する。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の一実施形態による円柱状のヒートシンクの周りに設置したＬＥＳチップのアレイおよび柔軟な相互配線構造を含む発光半導体（ＬＥＳ）デバイスの断面図である。

【図2】本発明の一実施形態による半径方向の内側に向かって見た図１のＬＥＳデバイスの一部の平面図である。

【図3】本発明の一実施形態による図１のＬＥＳデバイスの一部のもう１つの平面図である。

【図4】本発明の一実施形態による図１のＬＥＳデバイスのＬＥＳチップおよび柔軟な相互配線構造の模式的断面図である。

【図5】本発明の別の一実施形態による図１のＬＥＳデバイスのＬＥＳチップおよび柔軟な相互配線構造の模式的断面図である。

【図6】本発明の別の一実施形態によるＬＥＳデバイスのＬＥＳチップおよび柔軟な相互配線構造の模式的断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

本発明の実施形態は、柔軟な相互配線構造を有する発光半導体（ＬＥＳ）デバイスを提供する。柔軟な相互配線構造は、様々な複雑な形状にしたＬＥＳチップのアレイの配列を提供し、かかる複雑な形状の周りに合うように構成された柔軟な相互配線構造が、ＬＥＳチップへの堅固な相互配線をそれでも形成する。柔軟な相互配線構造は、ＬＥＳデバイス中の従来からの絶縁した金属基板（ＩＭＳ）およびワイアボンドに対する必要性を取り除く。本発明の実施形態によれば、ＬＥＳデバイスは、発光ダイオード（ＬＥＤ）チップまたは他の適した非ダイオードタイプの発光半導体チップを組み込むことができ、すべてのかかる実施形態が、本発明の範囲内であると考えられる。

【0014】

図１を参照して、本発明の一実施形態にしたがった発光半導体（ＬＥＳ）デバイス１０を示す。ＬＥＳデバイス１０は、ＬＥＳデバイス１０によって発生されるべき所望の照明可能範囲を形成する指定されたパターンおよび形状に配列したＬＥＳチップまたはダイ１２のアレイを含む。本発明の例示的な一実施形態によれば、ＬＥＳチップ１２は、発光ダイオード（ＬＥＳ）チップの形式であるが、ＬＥＳチップ１２を、やはり他の適した非ダイオードタイプの発光半導体チップの形式とすることもできることが認識される。ＬＥＳチップ１２のアレイを、多方向性の照明装置を形成するために図１に図示したような円柱状の様式で配列することができる、または任意の他の所望の様式／パターンに配列することができる。図１に示した実施形態によれば、ＬＥＳデバイス１０を、３６０度の領域または範囲全体にわたる照明を与える多方向性の照明装置の形式にすることができ（すなわち、ＬＥＳチップ１２が３６０度の領域全体わたって光を放出するように設置され／配列され）、その結果、ＬＥＳデバイス１０が、例えば、白熱電球タイプの照明装置と同様に作られる／構成される。しかしながら、ＬＥＳチップ１２のアレイを、丸い電球、投光器、または円柱状の懐中電灯中に認められるような様々な配列に形成することができることが、認識される。図１に示したように、ＬＥＳチップ１２のアレイを、ヒートシンク１４の周りに設置し、例えば、はんだまたは銀エポキシ層１６によってヒートシンク１４に固定する。ヒートシンク１４を、アルミニウムまたは他の適した材料から形成することができ、ＬＥＳデバイス１０の動作中に発生した熱をＬＥＳチップ１２から取り去ることによって、ＬＥＳチップ１２のアレイへの冷却を提供する。ヒートシンク１４は、また、フィンまたはチャネルを含むことができ、そこを通り空気または液体を流して冷却を高めることができる。

【0015】

冷却機構として動作することに加えて、ヒートシンク１４は、また、ＬＥＳデバイス１０の構成に応じてＬＥＳデバイスのカソードまたはアノードのいずれかの一部を形成し、これによって、ＬＥＳチップ１２用のカソード接続部またはアノード接続部のいずれかとして機能する。すなわち、図１の先行技術デバイスにおけるように、間に誘電体層の介在物（例えば、絶縁した金属基板）を用いずに、ＬＥＳチップ１２を（はんだ／銀エポキシ層１６によって）ヒートシンク１４に直接取り付け、ヒートシンク１４が、カソード接続部またはアノード接続部のいずれかとして機能することができる。

【0016】

また、ＬＥＳデバイス１０に含まれるものは、ＬＥＳチップ１２のアレイの制御された動作を行うように機能する柔軟な相互配線構造１８である。柔軟な相互配線構造１８を、ＬＥＳデバイスの動作中に光を放出するＬＥＳチップ１２の表面２０上のＬＥＳデバイス１０の外側に面した表面上に形成する。柔軟な相互配線構造１８を、一般に、ＬＥＳチップ１２のアレイが配列される形状／パターンに合わせる。このように、例えば図１に見られるように、柔軟な相互配線構造１８は、一般に、円柱状の形状をしたヒートシンク１４上にマウントされたＬＥＳチップ１２のアレイのプロファイルと一致する円形／円柱状のプロファイルを有する。

【0017】

柔軟な相互配線構造１８のより詳細な図を図２〜図４に提供する。示したように、柔軟な相互配線構造１８は、柔軟な膜２４上に形成しパターニングした複数の金属相互配線２２（すなわち、銅配線）を含む。本発明の一実施形態によれば、柔軟な膜２４を、誘電体材料から構成し、ポリイミド類、エポキシ類、ペリレン、シリコーン類、等などの材料から形成することができる。一実施形態によれば、柔軟な膜２４は、Ｋａｐｔｏｎ（登録商標）、Ｕｌｔｅｍ（登録商標）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、Ｕｐｉｌｅｘ（登録商標）、ポリスルホン材料（例えば、Ｕｄｅｌ（登録商標）、Ｒａｄｅｌ（登録商標））、または液晶ポリマー（ＬＣＰ）もしくはポリイミド材料などの別のポリマー膜から形成する事前成形した積層シートまたは積層膜の形式である。このように、本発明の一実施形態では、アレイ内の各ＬＥＳチップ１２に直接接着するように、柔軟な膜２４を、接着特性を有するように形成する／設けることができる。しかしながら、代わりに、別々の接着層（図示せず）を柔軟な誘電体膜２４とＬＥＳチップ１２のアレイとの間に含むことができ、構成要素を一緒に接着できることが、認識される。

【0018】

図４に示したように、柔軟な膜２４を選択的にパターニングして、複数のビア２６をその中に形成する。電気的な接続をＬＥＳチップ１２へ行うことができるビア２６を、接続パッド２８を露出させるように、ＬＥＳチップ１２上に形成した接続パッド（すなわち、コンタクトパッド）２８に対応する位置のところに形成する。本発明の一実施形態によれば、ＬＥＳチップ１２上に柔軟な膜２４を付けた後で実行するレーザーアブレーションプロセスまたはレーザードリリングプロセスによって、ビア２６を柔軟な膜２４を貫通して形成する。あるいは、ＬＥＳチップ１２上に柔軟な膜２４を付ける前に実行するレーザーアブレーションプロセスまたはレーザードリリングプロセスによって、ビア／開口部２６を柔軟な膜２４中に事前成形することができる。本発明のさらなる実施形態によれば、プラズマエッチングプロセス、フォトデフィニション（ｐｈｏｔｏ−ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ）プロセス、または機械的ドリリングプロセスを含む別の方法によって、ビア２６を形成することができることが、やはり認識される。

【0019】

図４にさらに示したように、柔軟な相互配線構造１８の金属相互配線２２を、柔軟な膜２４の上部表面に沿って形成し、ＬＥＳチップ１２上の接続パッド２８まで柔軟な膜２４を貫通して下へ延びるようにビア２６の各々の内部にやはり形成する。金属相互配線２２は、このように接続パッド２８への直接の金属接続部および電気的接続部を形成する。一実施形態によれば、金属相互配線２２を、スパッタリングプロセスまたは電気めっきプロセスを介してなどで、金属層／金属材料を付けることによって形成し、次に、所望の形状を有する金属相互配線２２へと付けた金属材料を引き続いてパターニングする。一実施形態によれば、スパッタリングプロセスを介してチタン接着層および銅シード層を付け、続いて金属相互配線２２の厚さを増加させ銅配線を形成するためにその上に追加の銅を電気めっきすることによって、金属相互配線２２を形成する。

【0020】

図２〜図４に示したように、本発明の一実施形態によれば、金属相互配線２２および柔軟な膜２４の両方を形成し、その中に複数の開口部３０をやはり含むようにパターニングする。開口部３０を、ＬＥＳチップ１２に隣接する領域内の柔軟な相互配線構造１８中に形成し、開口部３０がＬＥＳチップ１２の表面２０上の能動領域３２（すなわち、発光領域）を露出させる窓を形成する。本発明の実施形態によれば、窓／開口部３０を、開いたままにするまたは能動領域３２を保護するために封止剤（例えば、シリコーン）を用いて埋めることのいずれかとすることができる。ＬＥＳチップ１２の能動領域３２から放出された光は、したがって、柔軟な膜２４または金属相互配線２２からの何らかの干渉なしに柔軟な相互配線構造１８の窓３０を通過することが可能である。本発明の一実施形態によれば、金属相互配線２２の外側表面上をコーティングする反射性材料３４（例えば、アルミニウム、等）の膜を含むように、金属相互配線２２を形成する。ＬＥＳデバイス１０の反射を最大にし且つ光損失を減少させるために、コーティングした膜３４を、関心のある波長領域において高いスペクトル反射率を有するように構成する。金属相互配線２２上に反射膜３４を介在させることによって、ＬＥＳデバイス１０の光学的性能を、このように向上させることができる。

【0021】

本発明の別の一実施形態によれば、図５に示したように、柔軟な相互配線構造１８の柔軟な膜２４を、（開口部３０などの）何らかの開口部を形成せずに連続する層の形式で設ける。かかる実施形態では、柔軟な膜２４を、光を通過させることが可能な（すなわち、高い光透過）透明な誘電体材料から形成する。透明な柔軟な膜２４を形成する材料を、周囲の媒質（すなわち、空気またはシリコーン封止剤）の光学的特性と一致するようにさらに選択すべきであり、その結果、周囲の媒質との界面での反射を最小にする。より詳しくは、透明な柔軟な膜２４を、膜内部の内部全反射（ＴＩＲ）を回避するように構成し、ＴＩＲを回避するために臨界角よりも小さな入射角を用いる。

【0022】

このように、ＬＥＳチップ１２の能動領域３２から放出された光は、いずれの干渉をも柔軟な膜２４から受けずに柔軟な相互配線構造１８の柔軟な膜２４を通過することが可能である。本発明の実施形態によれば、透明な柔軟な膜２４が、アレイ内の各ＬＥＳチップ１２に直接接着するように接着特性を有する場合がある。しかしながら、代わりに、別々の透明な接着層（図示せず）を、透明な柔軟な膜２４とＬＥＳチップ１２のアレイとの間に含むことができ、透明膜の光学的特性に近い光学的特性を有する接着剤を用いて構成要素を一緒に接着することができることが、認識される。柔軟な膜２４をこのように誘電体材料の連続する層として形成することができ、一方で、金属相互配線２２を形成し、ＬＥＳチップ１２の能動領域３２に隣接する領域内に窓／開口部を形成するためにパターニングし、その結果、金属相互配線２２が能動領域３２から放出された光と干渉しないことが、認識される。

【0023】

図６をここで参照すると、ＬＥＳデバイス１０のさらなる実施形態を示し、ＬＥＳチップ１２は表面上ではなく裏側／裏面上にコンタクトパッド２８を含む。かかる実施形態では、柔軟な相互配線構造１８を、ＬＥＳチップ１２のアレイの裏面に沿って形成し、ＬＥＳチップ１２とヒートシンク１４との間に設置する。柔軟な相互配線構造１８が、柔軟な膜２４上へと形成しパターニングした金属相互配線２２を含み、相互配線がＬＥＳチップ１２上の接続パッド２８まで膜２４を貫通して延びるように膜２４中に形成したビア２６を通って延びる。図６の実施形態では、金属相互配線２２は、ヒートシンク１４との電気的な相互配線として働き、ＬＥＳチップ１２とヒートシンク１４との間の「ヒートスプレッダ」（すなわち、熱再配分層）としてやはり働く。図６に示したように、二重層ＰＯＬ相互配線構造１８を形成するために、第２の柔軟な誘電体膜層またははんだマスクなどの追加層３６を相互配線構造１８に追加する。ＬＥＳチップ１２への保護を行うために、シリコン封止剤３８を、ＬＥＳチップ１２の発光表面上に設置する。

【0024】

都合の良いことに、ＬＥＳデバイス１０中に柔軟な相互配線構造１８を組み込むことは、様々な複雑な形状にしたＬＥＳチップ１２のアレイの配列を形成する。すなわち、例えば、一般的な白熱灯照明において典型的な形状などの複雑な形状の周りに、柔軟な相互配線構造１８を合わせることができ、柔軟な相互配線構造１８がＬＥＳチップ１２への堅固な相互接続をそれでも形成する。柔軟な相互配線構造１８は、また、ＬＥＳデバイス中の従来からのワイアボンドおよび絶縁した金属基板（ＩＭＳ）に対する必要性を取り除き、これによって、ＬＥＳアレイ１２とＬＥＳ駆動電子機器との間の低抵抗且つ低インダクタンス相互配線を形成する。ＩＭＳを取り除くと、ＬＥＳチップ１２とヒートシンク１４との間に誘電体層を存在させずにＬＥＳチップ１２をヒートシンク１４上へと直接マウントするので、ＬＥＳデバイス１０中の熱抵抗が減少し、したがって、改善した熱性能および高ルーメン出力を有するＬＥＳデバイス１０を提供する。

【0025】

それゆえ、本発明の一実施形態によれば、発光半導体（ＬＥＳ）デバイスは、ヒートシンクと、ヒートシンク上にマウントされ、ヒートシンクに電気的に接続されたＬＥＳチップのアレイであって、各ＬＥＳチップは、表面および裏面を備え、表面が受け取った電力に応じて光を放出するように構成された発光領域を含み且つ表面および裏面のうちの少なくとも一方がその上に接続パッドを含む、ＬＥＳチップのアレイとを含む。ＬＥＳデバイスは、また、ＬＥＳチップのアレイの制御された動作を行うために各ＬＥＳチップ上に設置され且つ電気的に接続された柔軟な相互配線構造であって、柔軟な相互配線構造が、ヒートシンクの形状に合うように構成された柔軟な誘電体膜と、柔軟な誘電体膜上に形成された金属相互配線構造であり、金属相互配線構造が、ＬＥＳチップの接続パッドに電気的に接続されるように柔軟な誘電体膜を貫通して形成されたビアを通って延びる、金属相互配線構造とさらに含む、柔軟な相互配線構造を含む。

【0026】

本発明の別の一実施形態によれば、多方向性照明デバイスは、湾曲したプロファイルを有するヒートシンクと、ヒートシンクに電気的に接続するようにヒートシンクに張り付けられた発光半導体（ＬＥＳ）チップのアレイであって、ＬＥＳチップのアレイがヒートシンクの湾曲したプロファイルと実質的に一致する湾曲したプロファイルを有するように配列され、各ＬＥＳチップが、接続パッドを含む表面と、受け取った電力に応じて光を放出するように構成された発光領域とを備えた、ＬＥＳチップのアレイとを含む。多方向性照明デバイスは、また、ＬＥＳチップのアレイ上に設置され且つＬＥＳチップの各々に電気的に接続された柔軟な相互配線構造であって、柔軟な相互配線構造が、ＬＥＳチップのアレイの湾曲したプロファイルに合うように構成された柔軟な誘電体膜と、柔軟な誘電体膜上に形成された金属相互配線構造であり、金属相互配線構造がＬＥＳチップの接続パッドに電気的に接続されるように柔軟な誘電体膜を貫通して形成されたビアを通って延びる、金属相互配線構造とをさらに含む、柔軟な相互配線構造とを含む。

【0027】

本発明のさらに別の一実施形態によれば、発光半導体（ＬＥＳ）デバイスを形成する方法は、ＬＥＳアレイを形成する複数のＬＥＳチップを形成するステップと、ＬＥＳアレイ中の複数のＬＥＳチップの各々に柔軟な誘電体膜を接続するステップであって、柔軟な誘電体膜がＬＥＳアレイのプロファイルと実質的に合うように曲がるように構成される、柔軟な誘電体膜を接続するステップとを含む。本方法は、また、複数のＬＥＳチップを電気的に接続するために柔軟な誘電体膜上に金属相互配線構造を形成するステップであって、金属相互配線構造がＬＥＳチップのコンタクトパットに電気的に接続されるように柔軟な誘電体膜中のビアを通って延びる、金属相互配線構造を形成するステップを含む。本方法は、複数のＬＥＳチップがヒートシンクに電気的に接続され且つＬＥＳアレイがヒートシンクのプロファイルに一致するプロファイルを有するようにヒートシンクに複数のＬＥＳチップを固定するステップをさらに含む。

【0028】

限られた数の実施形態にだけ関連して本発明を詳細に説明してきたが、本発明がかかる開示した実施形態に限定されないことが、容易に理解されるはずである。むしろ、これまでに説明していないが本発明の精神および範囲に相応の、任意の数の変形形態、代替形態、置換形態、または等価な配置を組み込むように本発明を変形することができる。加えて、本発明の様々な実施形態を説明してきたが、本発明の態様が説明した実施形態の一部だけを含むことができることを、理解すべきである。したがって、本発明は、上記の記載によって限定されるようには見なされず、別記の特許請求の範囲の範囲によってのみ限定される。

【符号の説明】

【0029】

１０ ＬＥＳデバイス
１２ ＬＥＳチップ
１４ ヒートシンク
１６ はんだ／銀エポキシ層
１８ 柔軟な相互配線構造
２０ 表面
２２ 金属相互配線
２４ 柔軟な膜
２６ ビア
２８ 接続パッド
３０ 開口部
３２ 能動領域
３４ 反射膜
３６ 追加層
３８ 封止剤

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】