專利名稱：發(fā)光器件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有按一定圖案排列的大量發(fā)光元件的發(fā)光器件，以及這種發(fā)光器件的制造方法。
背景技術(shù)：
眾所周知，具有大量發(fā)光元件的發(fā)光器件，例如發(fā)光二極管，其內(nèi)部的發(fā)光元件是按矩陣排列的，例如，日本特開專利申請(qǐng)?zhí)朜o.平7-287535和6-301342中公開的發(fā)光器件。這些發(fā)光器件可以用作照明、光學(xué)定位器件、或顯示面板。對(duì)于用作顯示面板的發(fā)光器件，其發(fā)光元件可獨(dú)立地被控開啟或關(guān)閉。發(fā)光元件安裝在基板起作用的表面上，基板中形成有電路圖案以使發(fā)光元件電連接到驅(qū)動(dòng)電路上。
如本領(lǐng)域中所周知的，利用光刻或蝕刻可使電路圖案形成在基板上，該電路圖案具有大量電鍍導(dǎo)電層和彼此相互堆疊的絕緣層。作為基板的材料，通常使用環(huán)氧玻璃，等等。但由于環(huán)氧玻璃在熱輻射特性方面較差，而要高密集地安裝發(fā)光元件，所以使用例如鋁或金屬芯的金屬化材料、或陶瓷作為基板材料。
然而，與電路圖案形成在環(huán)氧玻璃基板上的一般情況相比，將電路圖案形成在具有高熱輻射特性的金屬化材料或陶瓷上需要更高的處理成本。高處理成本阻礙了試圖節(jié)省商品總生產(chǎn)成本的原則。

發(fā)明內(nèi)容
考慮到上述內(nèi)容，本發(fā)明的主要目的是提供一種能以低制造成本而取得良好熱輻射特性的發(fā)光器件。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供這種發(fā)光器件的制造方法。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明公開的發(fā)光器件包括復(fù)數(shù)數(shù)目個(gè)發(fā)光元件、用于驅(qū)動(dòng)發(fā)光元件的驅(qū)動(dòng)電路、以及用于使驅(qū)動(dòng)電路電連接到發(fā)光元件上的布線圖案，所述發(fā)光器件還包括構(gòu)成布線圖案的復(fù)數(shù)數(shù)目個(gè)線路部件，每個(gè)線路部件通過用絕緣材料涂敷導(dǎo)電核心來形成；以及通過從每個(gè)線路部件上局部剪除絕緣材料以便局部露出其核心形成的接頭，該接頭連接到發(fā)光元件的各自電極上。
根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例，通過把線路部件編結(jié)成十字格柵來形成布線圖案，并且在縱向和橫向線路部件之間的交叉點(diǎn)處設(shè)置接頭。
根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例，布線圖案由至少一螺旋纏繞成對(duì)的電纜構(gòu)成，通過使一對(duì)線路部件彼此交織來形成螺旋纏繞成對(duì)的電纜。每對(duì)線路部件分別連接到驅(qū)動(dòng)電路的正電極和負(fù)電極上。
在制造發(fā)光器件的方法中，該發(fā)光器件具有復(fù)數(shù)數(shù)目個(gè)發(fā)光元件，這些復(fù)數(shù)數(shù)目個(gè)發(fā)光元件通過布線圖案連接到驅(qū)動(dòng)電路上，本發(fā)明包括如下步驟構(gòu)造復(fù)數(shù)數(shù)目個(gè)線路部件的布線圖案，每個(gè)線路部件通過用絕緣材料涂敷導(dǎo)電核心來形成；通過從每個(gè)線路部件上局部剪除絕緣材料以便局部露出核心來形成接頭；以及把每個(gè)發(fā)光元件的相反電極連接到接頭上。
優(yōu)選通過把線路部件編結(jié)成十字格柵來形成布線圖案。然后通過同時(shí)平面化布線圖案的一側(cè)表面在線路部件之間的交叉點(diǎn)處形成接頭。
還優(yōu)選使用至少一螺旋纏繞成對(duì)的電纜構(gòu)成布線圖案，通過把一對(duì)線路部件彼此交織來形成螺旋纏繞成對(duì)的電纜，成對(duì)的線路部件分別連接到驅(qū)動(dòng)電路的正電極和負(fù)電極上。
根據(jù)本發(fā)明，用于使發(fā)光元件連接到驅(qū)動(dòng)電路上的布線圖案由復(fù)數(shù)數(shù)目個(gè)線路部件構(gòu)成，復(fù)數(shù)個(gè)線路部件分別通過用絕緣材料涂敷導(dǎo)電核心來形成，以及通過從每個(gè)線路部件中局部剪除絕緣材料以便露出核心來形成接頭，并且將接頭連接到發(fā)光元件的各自電極上。
在不需要任何昂貴的精細(xì)處理技術(shù)、例如光刻和蝕刻的情況下，這種構(gòu)造確保了優(yōu)良的熱輻射特性。因此，本發(fā)明節(jié)省了發(fā)光器件的制造成本。
附圖簡(jiǎn)要說明下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例，更加清楚地說明如何實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的發(fā)明目的以及它的優(yōu)勢(shì)，其中相同的參考數(shù)字貫穿全部附圖，指示等效元件

圖1A和1B分別是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中發(fā)光器件的頂視平面圖和局部截面?zhèn)纫晥D；圖2A為本發(fā)明發(fā)光器件的制造工序流程圖；圖2B、2C、2D和2E是對(duì)應(yīng)制造流程圖在各個(gè)制造階段中發(fā)光器件的頂視平面圖；圖3是本發(fā)明第二實(shí)施例中發(fā)光器件的局部截面?zhèn)纫晥D，其中線路部件的終端被彎曲；圖4是本發(fā)明第三實(shí)施例中具有用于安裝每個(gè)LED芯片的凹型表面的發(fā)光器件的說明性截面圖；圖5是本發(fā)明第四實(shí)施例中發(fā)光器件的說明性頂視平面圖，其中布線圖案由螺旋纏繞成對(duì)的電纜構(gòu)成；圖6A和6B分別是在一側(cè)面上具有相反電極的LED芯片的頂視平面圖和側(cè)視圖；
圖7示例在螺旋纏繞成對(duì)的電纜上安裝圖6中所示的LED芯片的實(shí)施例說明圖。
具體實(shí)施例方式
如圖1A所示，發(fā)光器件10由主體11和驅(qū)動(dòng)電路12構(gòu)成。主體11具有作為發(fā)光元件的大量LED(發(fā)光二極管)芯片13、以及把各自的LED芯片13連接到驅(qū)動(dòng)電路12上的布線圖案14。LED芯片13按矩陣排列并且安裝在布線圖案14上。驅(qū)動(dòng)電路12對(duì)LED芯片13施加電壓以使它們導(dǎo)通。通過把許多的橫向線路部件16x和許多的縱向線路部件16y編結(jié)成十字格柵來產(chǎn)生布線圖案14，如圖1A和1B所示。布線圖案14的橫向方向和縱向方向可以分別稱為X-方向和Y-方向。通過用絕緣材料19覆蓋導(dǎo)電核心18來制作每條線路部件16x或16y。橫向線路部件16x與縱向線路部件16y絕緣，并且當(dāng)縱向線路部件16y提供正向或陽性布線時(shí)，橫向線路部件16x提供負(fù)向或陰性布線。
作為核心18的材料，可利用包括鋁、鋁合金、銅、銅合金的金屬材料。作為絕緣材料19，可利用聚亞安酯、聚乙烯、氯乙烯、聚酯、聚酰亞胺、聚酰胺、聚酰胺-酰亞胺、聚酰胺-酰亞胺-氨基申酸乙酯、酰胺纖維(尼龍)、消失(vanish)專用于搪瓷、或這些材料的一些混合物。為了使線路部件16x和16y在它們的交叉點(diǎn)處彼此鍵合，絕緣材料19優(yōu)選含有受到壓力時(shí)變軟并粘結(jié)的自熔材料。具有這種特性的材料有丁醛樹脂、環(huán)氧酯、更具體地有聚酰胺和丁基橡膠。
通過粘附劑21在其底側(cè)固定散熱片22來保護(hù)布線圖案14。為了提高布線圖案14的熱輻射效率，優(yōu)選使布線圖案14底側(cè)的一些部分直接接觸到散熱片22上。作為粘附劑21的一個(gè)例子，使用具有良好熱傳導(dǎo)性的環(huán)氧樹脂。在布線圖案14的頂側(cè)上、具體地在線路部件16x和16y的交叉點(diǎn)處設(shè)置接頭23x和23y。接頭23x和23y連接到LED芯片13的各自電極上。這些接頭23x和23y是分別通過剪切一部分線路部件16x和16y，局部露出核心18的方式形成的。
每個(gè)LED芯片13具有在其頂部上的正極和在其底部上的負(fù)極。通過把它們的底側(cè)粘接到接頭23x上并由此把負(fù)極連接到形成在橫向線路部件16x上的接頭23x上來固定LED芯片13。通過接合線24把LED芯片13的正極連接到形成在縱向線路部件16y上的接頭23y上。LED芯片13的安裝密度、即每單位面積的數(shù)目取決于線路部件16x和16y之間的間距，通過改變獨(dú)立線路部件16x和16y的強(qiáng)度(boldness)、或每單位面積的線路部件的數(shù)目可以適當(dāng)?shù)叵薅ň€路部件16x和16y之間的間距。
如圖1B所示，每個(gè)接頭23x和23y具有平坦的表面，以便有利于把LED芯片13安裝在其上或把線24鍵合到其上。由于線路部件16x和16y之間的交叉點(diǎn)高于布線圖案14的其它點(diǎn)，所以要通過使布線圖案14的頂側(cè)平坦到在交叉點(diǎn)處切除絕緣材料19和核心18的上部片段的程度，來形成接頭23x和23y。
作為散熱片22的原材料，使用像鋁或銅這樣具有良好熱傳導(dǎo)性的金屬。用透光性的透明樹脂25涂敷布線圖案14的頂側(cè)，例如透明的環(huán)氧樹脂或硅有機(jī)樹脂。由此，保護(hù)LED芯片13和布線24。
驅(qū)動(dòng)電路12設(shè)置有負(fù)電極26和正電極27，其中負(fù)電極26連接到橫向線路部件16x上，正電極27連接到縱向線路部件16y上。驅(qū)動(dòng)電路12可以控制LED芯片13分別獨(dú)立地導(dǎo)通或截止。例如，驅(qū)動(dòng)電路12可以通過給最左側(cè)的縱向線路部件16y和最上側(cè)的橫向線路部件16x施加電壓，僅僅使最左上側(cè)的那個(gè)LED芯片13導(dǎo)通。當(dāng)能夠分別獨(dú)立地控制LED芯片13時(shí)，發(fā)光器件10可以用作顯示器，或當(dāng)應(yīng)用于照明器件或光學(xué)定位器件時(shí)可以控制光強(qiáng)度。
不用說，如果發(fā)光器件用作照明器件或光學(xué)定位器件的話，那么不總是需要分別獨(dú)立地控制發(fā)光元件。在那種情況下，能夠使用任一個(gè)驅(qū)動(dòng)電路的電極作為對(duì)多數(shù)的線路部件的共用電極，使得可以逐線控制發(fā)光元件。在不需要控制光強(qiáng)度的情況下，也根本不必控制發(fā)光元件的開-關(guān)。
現(xiàn)在參考圖2A至圖2E介紹發(fā)光器件10的制造方法。
首先，把線路部件16x和16y編結(jié)成十字格柵以形成布線圖案14，如圖2B所示。接著，通過研磨線路部件16x和16y之間的交叉點(diǎn)的最上部分來使布線圖案14的頂側(cè)平坦，以形成接頭23x和23y，如圖2C所示。再把LED芯片13的負(fù)極或底側(cè)固定到接頭23x上之后，把LED芯片13的正極通過接合線24連接到接頭23y上，如圖2D所示。在其上安裝LED芯片13之后，把布線圖案14的底側(cè)固定到散熱片22上，并且用透明樹脂25涂敷布線圖案14的頂側(cè)，如圖2E所示，由此完成主體11的制作。線路部件16x和16y的端子分別連接到驅(qū)動(dòng)電路12的負(fù)電極26和正電極27上，由此完成發(fā)光器件10的制作。
這樣，在不需要昂貴的精細(xì)處理、例如光刻或蝕刻的情況下就制造了發(fā)光器件10。
此外，由于布線圖案14直接固定到散熱片22上，而不用使用熱傳導(dǎo)性較差的任何環(huán)氧印刷電路板，所以發(fā)光器件10取得了高熱輻射特性。
在上述實(shí)施例中，線路部件16x和16y的端子從主體11的一旁延伸。但也可以使線路部件16x和16y的端子向主體31下面彎曲，如圖3所示。根據(jù)該實(shí)施例，驅(qū)動(dòng)電路可以布置在主體31下面，使得可以減少發(fā)光器件的水平長(zhǎng)度。
還可以將所述接頭成型為凹陷表面，用于安裝LED芯片13，如圖4所示。LED芯片13安裝在凹面36的底部36b上。然后，在LED芯片13周圍設(shè)置反射表面36a。由于從LED芯片13的側(cè)表面發(fā)射的光束被反射表面36a向上反射，所以，這種結(jié)構(gòu)提高了LED芯片的光發(fā)射效率。
關(guān)于反射效率，優(yōu)選使用鋁作為核心18的材料。但考慮到熱傳導(dǎo)性，更優(yōu)選銅。為了充分利用上述材料的優(yōu)勢(shì)，可以使核心18由銅構(gòu)成，而用鋁電鍍接頭36的正表面。當(dāng)然能夠使用鋁而不是其它材料來在接頭36上形成反射表面，考慮到來自LED芯片13的光束的波長(zhǎng)，只能是該材料是最適合的。作為一種選擇，鋁用作其上形成有利于LED芯片13的接頭23x的獨(dú)立橫向線路部件16x的核心18的材料，而銅用作獨(dú)立縱向線路部件16y的核心18的材料。也就是說，線路部件16x和16y的核心18可以有彼此不同的材料構(gòu)成。
還能夠使用導(dǎo)熱管作為核心18的材料，這是因?yàn)閷?dǎo)熱管的熱傳導(dǎo)率非常高。在導(dǎo)熱管構(gòu)成線路部件之后還能夠把導(dǎo)熱管編結(jié)成布線圖案。因?yàn)閷?dǎo)熱管用作熱輻射器，所以當(dāng)從布線圖案產(chǎn)生的熱能很小的情況下，散熱片不必用于與導(dǎo)熱管交織在一起的布線圖案。在這種情況下，可以使發(fā)光器件更微型化。為了提高布線圖案的強(qiáng)度，可以把絕緣的玻璃纖維編制進(jìn)布線圖案。
在上述實(shí)施例中，通過把線路部件16x和16y編結(jié)成十字格柵來形成布線圖案14。但本發(fā)明不局限于該實(shí)施例。如圖5中所示，螺旋纏繞成對(duì)的電纜44可以用作布線圖案。通過把負(fù)線路部件41和正線路部件42交織在一起來形成螺旋纏繞成對(duì)的電纜44。像布線圖案14一樣，剪除線路部件41和42的最上面的片段以分別形成負(fù)接頭41a和正接頭42a。獨(dú)立的LED芯片13的負(fù)極安裝在負(fù)接頭41a上，而獨(dú)立的LED芯片13的正極通過接合線24連接到正接頭42a上。單個(gè)的螺旋纏繞成對(duì)的電纜44可以構(gòu)成布線圖案，或這樣的復(fù)數(shù)數(shù)目的螺旋纏繞成對(duì)的電纜44也可以構(gòu)成布線圖案。
盡管上述實(shí)施例使用在其頂部和底側(cè)分別具有正極和負(fù)極的這種LED芯片，但也可以使用在它們的頂側(cè)具有正極和負(fù)極51a和51b的LED芯片，如圖6中所示。
芯片襯底51c的一個(gè)例子是藍(lán)寶石襯底，在其上另一層的頂部形成不同類型的氮化鎵半導(dǎo)體層。由于藍(lán)寶石襯底有利于形成用鎵材料制成的半導(dǎo)體層，所以它廣泛應(yīng)用于發(fā)射紫外線或藍(lán)色光束的藍(lán)色LED中。LED芯片也可以不使用藍(lán)寶石襯底，取而代之，使用由磷化鎵、砷化鎵、磷化銦、碳化硅、或氮化鎵、或這些材料的任何混合物制成的襯底。
如圖7中所示，LED芯片51用其朝下的頂側(cè)面安裝在螺旋纏繞成對(duì)的電纜56上，也就是以面朝下鍵合方式。
像上述螺旋纏繞成對(duì)的電纜44一樣，螺旋纏繞成對(duì)的電纜56的接頭57a和58a也是通過局部剪除線路部件57和58的絕緣材料19和其核心18的上部片段形成的。當(dāng)在螺旋纏繞成對(duì)的電纜56中，通過剪除線路部件57和58形成彼此鄰近的接頭57a和58a時(shí)，其剪除的程度要比剪除螺旋纏繞成對(duì)的電纜44的線路部件41和42要深。
值得注意的是，圖7中的陰影線區(qū)域示出了線路部件57和58的剪除部分，更具體地，粗略地陰影線區(qū)域示出了它們核心18的露出部分，而精細(xì)地陰影線區(qū)域示出了它們的絕緣材料19的切割邊緣。按面朝下鍵合方式在橫越相鄰的兩個(gè)接頭57a和58a處安裝每個(gè)LED芯片51，使得正極51a接觸正線路部件57的接頭57a，而負(fù)極51b接觸負(fù)線路部件58的接頭58a。這種面朝下鍵合方式構(gòu)造具有不需要任何接合線的優(yōu)勢(shì)，并且提高了熱輻射特性。
盡管在上述實(shí)施例中LED芯片51安裝在螺旋纏繞成對(duì)電纜型布線圖案上，但如果僅僅按一對(duì)一關(guān)系形成正接頭和負(fù)接頭，那么能夠使LED芯片51按面朝下鍵合方式像圖1所示的那樣安裝在十字格柵型布線圖案上。除藍(lán)色LED芯片以外，像LED芯片51那樣，許多種類的綠色LED具有在一側(cè)上的相反電極。因此，使上述布線圖案結(jié)合紅色、綠色和藍(lán)色LED芯片能夠以非常低的成本制造彩色顯示器件。
盡管上述實(shí)施例使用LED芯片作為發(fā)光元件，但發(fā)光元件不局限于LED，還可以是其它電發(fā)光元件，如具有平整的發(fā)光表面的激光二極管等等。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)光器件，包括復(fù)數(shù)數(shù)目個(gè)發(fā)光元件、用于驅(qū)動(dòng)所述發(fā)光元件的驅(qū)動(dòng)電路、以及用于使所述驅(qū)動(dòng)電路電連接到所述發(fā)光元件上的布線圖案，其特征在于所述發(fā)光器件還包括構(gòu)成所述布線圖案的復(fù)數(shù)數(shù)目個(gè)線路部件，每個(gè)所述線路部件通過用絕緣材料涂敷導(dǎo)電核心來形成；以及通過從每個(gè)所述線路部件上局部剪除所述絕緣材料以便局部露出所述核心來形成的接頭，所述接頭連接到所述發(fā)光元件的各自電極上。
2.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光器件，其特征在于通過把所述線路部件編結(jié)成十字格柵來形成所述布線圖案，并且在縱向和橫向線路部件之間的交叉點(diǎn)處設(shè)置所述接頭。
3.如權(quán)利要求2所述的發(fā)光器件，其特征在于所述縱向線路部件連接到所述驅(qū)動(dòng)電路的一個(gè)電極上，所述橫向線路部件連接到所述驅(qū)動(dòng)電路的相反電極上，以及所述每個(gè)發(fā)光元件的一個(gè)電極連接到形成在所述縱向線路部件上的所述接頭之一上，并且其相反的電極連接到形成在所述橫向線路部件上的所述接頭之一上。
4.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光器件，其特征在于所述布線圖案包括至少一螺旋纏繞成對(duì)的電纜，螺旋纏繞成對(duì)的電纜通過使一對(duì)線路部件彼此交織來形成，其每對(duì)線路部件分別連接到所述驅(qū)動(dòng)電路的正電極和負(fù)電極上。
5.如權(quán)利要求3或4所述的發(fā)光器件，其特征在于每個(gè)發(fā)光元件在其頂部和底側(cè)分別具有相反的電極，所述底側(cè)的電極直接連接到具有一種極性的所述接頭之一上，所述頂部的電極通過接合線連接到具有相反極性的所述接頭之一上。
6.如權(quán)利要求5所述的發(fā)光器件，其特征在于使直接連接到所述發(fā)光元件底側(cè)的所述接頭成型為凹陷表面，用作反射從所述發(fā)光元件邊側(cè)發(fā)射的光束的反射表面。
7.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光器件，其特征在于每個(gè)所述發(fā)光元件在其頂側(cè)具有其相反的電極，并且所述相反的電極按面朝下鍵合方式直接連接到相鄰的兩個(gè)所述接頭上，所述相鄰的兩個(gè)接頭具有相反的極性。
8.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光器件，其特征在于所述接頭形成在所述布線圖案的一側(cè)上，并且散熱片固定到所述布線圖案的相反側(cè)上。
9.一種制造發(fā)光器件的方法，發(fā)光器件具有通過布線圖案連接到驅(qū)動(dòng)電路上的復(fù)數(shù)數(shù)目個(gè)發(fā)光元件，所述方法包括如下步驟構(gòu)造復(fù)數(shù)數(shù)目個(gè)線路部件的所述布線圖案，每個(gè)所述線路部件通過用絕緣材料涂敷導(dǎo)電核心來形成；通過從每個(gè)所述線路部件上局部剪除所述絕緣材料以便局部露出所述核心來形成接頭；以及把每個(gè)所述發(fā)光元件的相反電極連接到所述接頭上。
10.如權(quán)利要求9所述的制造發(fā)光器件的方法，其特征在于通過把所述線路部件編結(jié)成十字格柵來形成所述布線圖案。
11.如權(quán)利要求10所述的制造發(fā)光器件的方法，其特征在于通過同時(shí)平面化所述布線圖案的一側(cè)表面在所述線路部件之間的交叉點(diǎn)處形成所述接頭。
12.如權(quán)利要求9所述的制造發(fā)光器件的方法，其特征在于所述布線圖案由至少一螺旋纏繞成對(duì)的電纜構(gòu)成，通過把一對(duì)線路部件彼此交織來形成螺旋纏繞成對(duì)的電纜，其成對(duì)的線路部件分別連接到所述驅(qū)動(dòng)電路的正電極和負(fù)電極上。
13.如權(quán)利要求12所述的制造發(fā)光器件的方法，其特征在于所述接頭通過平面化所述螺旋纏繞成對(duì)的電纜的一側(cè)形成在彼此相鄰位置處的所述線路部件上。
14.如權(quán)利要求11或13所述的制造發(fā)光器件的方法，其特征在于本方法還包括如下步驟使散熱片固定到與所述接頭相反的所述布線圖案一側(cè)上。
全文摘要
一種發(fā)光器件由LED芯片、驅(qū)動(dòng)電路和用于使獨(dú)立的LED芯片連接到驅(qū)動(dòng)電路上的布線圖案構(gòu)成。通過把線路部件編結(jié)成十字格柵來形成布線圖案，線路部件通過用絕緣材料涂敷導(dǎo)電核心來形成。橫向線路部件連接到驅(qū)動(dòng)電路的負(fù)電極上，而縱向線路部件連接到驅(qū)動(dòng)電路的正電極上。在線路部件之間的交叉點(diǎn)處形成接頭。LED芯片的負(fù)極連接到形成在橫向線路部件上的接頭上，而LED芯片的正極連接到形成在縱向線路部件上的接頭上。布線圖案通過粘結(jié)劑固定到散熱片上。
文檔編號(hào)H01L25/075GK1598903SQ20041007446
公開日2005年3月23日 申請(qǐng)日期2004年9月16日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月16日
發(fā)明者水由明 申請(qǐng)人:富士膠片株式會(huì)社