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JP7758296B2 - FAN-OUT STRUCTURE FOR LIGHT EMITTING DIODE DEVICES AND LIGHTING SYSTEMS - Patent application - Google Patents
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JP7758296B2 - FAN-OUT STRUCTURE FOR LIGHT EMITTING DIODE DEVICES AND LIGHTING SYSTEMS - Patent application - Google Patents

FAN-OUT STRUCTURE FOR LIGHT EMITTING DIODE DEVICES AND LIGHTING SYSTEMS - Patent application

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JP7758296B2 JP2022529112A JP2022529112A JP7758296B2 JP 7758296 B2 JP7758296 B2 JP 7758296B2 JP 2022529112 A JP2022529112 A JP 2022529112A JP 2022529112 A JP2022529112 A JP 2022529112A JP 7758296 B2 JP7758296 B2 JP 7758296B2
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Description

(関連出願の参照)
この出願は、2020年1月23日に出願された米国非仮出願第16/750,809号、2020年2月18日に出願された欧州特許出願第20157985.1号、2019年12月20日に出願された米国仮出願第62/951,601号、および2019年11月19日に出願された米国仮出願第62/937,629号の利益を主張し、これらの内容は、参照により本明細書に援用される。
(Reference to Related Applications)
This application claims the benefit of U.S. Non-provisional Application No. 16/750,809, filed January 23, 2020, European Patent Application No. 20157985.1, filed February 18, 2020, U.S. Provisional Application No. 62/951,601, filed December 20, 2019, and U.S. Provisional Application No. 62/937,629, filed November 19, 2019, the contents of which are incorporated herein by reference.

精密制御照明用途は、小さなアドレス指定可能な発光ダイオード(LED:light emitting diode)照明システムの生成および製造を必要とすることがある。より小さなサイズのそのようなシステムは、従来的でない構成要素(コンポーネント)および製造プロセスを必要とすることがある。 Precisely controlled lighting applications may require the creation and manufacturing of small, addressable light emitting diode (LED) lighting systems. The smaller sizes of such systems may require non-traditional components and manufacturing processes.

LED照明システム、車両ヘッドランプシステムおよび製造方法が記載される。LED照明システムは、頂面、底面、および側面を有する、シリコンバックプレーンと、シリコンバックプレーンの側面を取り囲む基板とを含み、基板は、頂面、底面、および側面を有する。第1の再配線層が、シリコンバックプレーンの頂面および基板の頂面に設けられる。第2の再配線層が、シリコンバックプレーンの底面および基板の底面に設けられる。少なくとも1つのビアが、第1の再配線層と第2の再配線層との間で基板を通じて延在し、金属材料で充填される。 An LED lighting system, a vehicle headlamp system, and a manufacturing method are described. The LED lighting system includes a silicon backplane having a top surface, a bottom surface, and a side surface; and a substrate surrounding the side surface of the silicon backplane, the substrate having a top surface, a bottom surface, and a side surface. A first redistribution layer is provided on the top surface of the silicon backplane and the top surface of the substrate. A second redistribution layer is provided on the bottom surface of the silicon backplane and the bottom surface of the substrate. At least one via extends through the substrate between the first redistribution layer and the second redistribution layer and is filled with a metal material.

添付の図面と共に例示として与えられる以下の記述からより詳細な理解を得ることができる。 A more detailed understanding can be had from the following description, given by way of example in conjunction with the accompanying drawings.

例示的なLEDアレイの頂面図である。FIG. 2 is a top view of an exemplary LED array.

例示的なLED照明システムの断面図である。1 is a cross-sectional view of an exemplary LED lighting system.

図1Bの例示的なLED照明システムの頂面図である。FIG. 1C is a top view of the exemplary LED lighting system of FIG. 1B.

図1Bの例示的なLED照明システムの底面図である。FIG. 1C is a bottom view of the exemplary LED lighting system of FIG. 1B.

図1BのLED照明システムを組み込んだ例示的なアプリケーションシステムの断面図である。FIG. 1C is a cross-sectional view of an exemplary application system incorporating the LED lighting system of FIG. 1B.

図1BのLED照明システムを組み込んだ例示的な車両ヘッドランプシステムの図である。FIG. 1C is a diagram of an exemplary vehicle headlamp system incorporating the LED lighting system of FIG. 1B.

別の例示的な車両ヘッドランプシステムの図である。FIG. 2 is a diagram of another exemplary vehicle headlamp system.

図1BのLED照明システムのようなLED照明システムを製造する例示的な方法のフロー図である。FIG. 1C is a flow diagram of an exemplary method for manufacturing an LED lighting system such as the LED lighting system of FIG. 1B.

製造方法における様々な段階でのLED照明システムの断面図である。1A-1D are cross-sectional views of an LED lighting system at various stages in a manufacturing process. 製造方法における様々な段階でのLED照明システムの断面図である。1A-1D are cross-sectional views of an LED lighting system at various stages in a manufacturing process. 製造方法における様々な段階でのLED照明システムの断面図である。1A-1D are cross-sectional views of an LED lighting system at various stages in a manufacturing process. 製造方法における様々な段階でのLED照明システムの断面図である。1A-1D are cross-sectional views of an LED lighting system at various stages in a manufacturing process. 製造方法における様々な段階でのLED照明システムの断面図である。1A-1D are cross-sectional views of an LED lighting system at various stages in a manufacturing process. 製造方法における様々な段階でのLED照明システムの断面図である。1A-1D are cross-sectional views of an LED lighting system at various stages in a manufacturing process. 製造方法における様々な段階でのLED照明システムの断面図である。1A-1D are cross-sectional views of an LED lighting system at various stages in a manufacturing process. 製造方法における様々な段階でのLED照明システムの断面図である。1A-1D are cross-sectional views of an LED lighting system at various stages in a manufacturing process. 製造方法における様々な段階でのLED照明システムの断面図である。1A-1D are cross-sectional views of an LED lighting system at various stages in a manufacturing process. 製造方法における様々な段階でのLED照明システムの断面図である。1A-1D are cross-sectional views of an LED lighting system at various stages in a manufacturing process.

図6EのLED照明システムの底面を表す底面図である。FIG. 6F is a bottom view illustrating the bottom of the LED lighting system of FIG. 6E.

異なる光照明システムおよび/または発光ダイオード(「LED」)の例が、添付の図面を参照して以下により完全に記載される。これらの例は、相互に排他的ではなく、1つの例において見出される構成は、追加の実装を達成するために、1つ以上の他の例において見出される構成と組み合わされてよい。従って、添付の図面に示される例は、例示的な目的のためにのみ提供されており、それらは本開示を如何様に限定することも意図しないことが理解されるであろう。同等の番号は、全体を通じて同等の要素を指す。 Examples of different optical illumination systems and/or light emitting diodes ("LEDs") are described more fully below with reference to the accompanying drawings. These examples are not mutually exclusive, and features found in one example may be combined with features found in one or more other examples to achieve additional implementations. Accordingly, it will be understood that the examples shown in the accompanying drawings are provided for illustrative purposes only and are not intended to limit the present disclosure in any way. Like numbers refer to like elements throughout.

様々な要素を記述するために、第1、第2、第3などの用語が本明細書において使用されることがあるが、これらの要素は、これらの用語によって限定されるべきでないことが理解されるであろう。これらの用語は、1つの要素を別の要素から区別するために使用されることがある。例えば、本発明の範囲から逸脱することなく、第1の要素が第2の要素と称されることがあり、第2の要素が第1の要素と称されることがある。本明細書で使用されるとき、「および/または」という用語は、関連する列挙される品目(アイテム)の1つ以上の品目のありとあらゆる組み合わせを含むことがある。 Although terms such as first, second, and third may be used herein to describe various elements, it will be understood that these elements should not be limited by these terms. These terms may be used to distinguish one element from another. For example, a first element may be referred to as a second element, and a second element may be referred to as the first element, without departing from the scope of the present invention. As used herein, the term "and/or" may include any and all combinations of one or more of the associated listed items.

層、領域、または基板のような要素が別の要素の「上(on)」にあるか或いは「上(onto)」に延在していると称されるとき、それは他の要素の上に直接的にあるか或いは直接的に延在してよいか或いは介在要素が存在してよいことが理解されるであろう。対照的に、ある要素が別の要素の「上に直接的に(directly on)」あるか或いは別の要素の「上に直接的に(directly onto)」延在していると称されるとき、介在要素は存在しないことがある。ある要素が別の要素に「接続されている(connected)」或いは「結合されている(coupled)」と称されるとき、それは、他の要素に直接的に接続または結合されてよく、且つ/或いは1つ以上の介在要素を介して他の要素に接続または結合されてよいことも理解されるであろう。対照的に、ある要素が別の要素に「直接的に接続されている」または「直接的に結合されている」と称されるとき、その要素と他の要素との間に介在要素は存在しない。これらの用語は、図に示す任意の向きに加えて、要素の異なる向きを包含することが意図されていることが理解されるであろう。 When an element, such as a layer, region, or substrate, is referred to as being "on" or extending "onto" another element, it will be understood that it may be directly on or extending directly onto the other element, or that intervening elements may be present. In contrast, when an element is referred to as being "directly on" or extending "directly onto" another element, there may be no intervening elements present. When an element is referred to as being "connected" or "coupled" to another element, it will also be understood that it may be directly connected or coupled to the other element and/or may be connected or coupled to the other element via one or more intervening elements. In contrast, when an element is referred to as being "directly connected" or "directly coupled" to another element, there are no intervening elements between the element and the other element. It will be understood that these terms are intended to encompass different orientations of the elements in addition to any orientations depicted in the figures.

「下(below)」、「上(above)」、「上方(upper)」、「下方(lower)」、「水平(horizontal)」または「垂直(vertical)」のような相対的な用語は、図示されるような1つの要素、層、または領域に対する別の要素、層、または領域の関係を記載するために本明細書において使用されることがある。これらの用語は、図に示す向きに加えて、デバイスの異なる向きを包含することが意図されていることが理解されるであろう。 Relative terms such as "below," "above," "upper," "lower," "horizontal," or "vertical" may be used herein to describe the relationship of one element, layer, or region to another as shown in the figures. It will be understood that these terms are intended to encompass different orientations of the device in addition to the orientation shown in the figures.

更に、LED、LEDアレイ、電気コンポーネントおよび/または電子コンポーネントが、1つ、2つ、またはそれよりも多くの電子ボード上に収容されるかどうかは、設計上の制約および/または用途にも依存することがある。 Furthermore, whether the LEDs, LED arrays, electrical components and/or electronic components are housed on one, two, or more electronic boards may also depend on design constraints and/or application.

半導体発光デバイス(LED:light emitting devices)または紫外線(UV)もしくは赤外線(IR)光パワー(optical power)を放射するデバイスのような光パワー放射デバイス(optical power emitting devices)は、現在利用可能な最も効率的な光源の1つである。これらのデバイス(以下「LED」)は、発光ダイオード、共振キャビティ発光ダイオード、垂直キャビティレーザダイオード、エッジ発光レーザ、または同等物を含んでよい。例えば、それらのコンパクトなサイズおよびより低い電力要求の故に、LEDは、多くの異なる用途にとって魅力的な候補であることがある。例えば、それらは、カメラや携帯電話のようなハンドヘルドのバッテリ駆動デバイス用の光源(例えば、フラッシュライトおよびカメラフラッシュ)として使用されることがある。それらは、例えば、自動車照明、ヘッドアップディスプレイ(HUD)照明、園芸照明、街灯、ビデオトーチ、一般照明(例えば、家庭、店舗、オフィス、スタジオ照明、劇場/ステージ照明および建築照明)、拡張現実(AR)照明、仮想現実(VR)照明、ディスプレイのためのバックライト、およびIR分光のためにも使用されることがある。単一のLEDが、白熱光源よりも明るくない光を提供することがあり、従って、より多くの明るさが望まれる或いは必要とされる用途には、多接合デバイスまたは(モノリシックLEDアレイ、マイクロLEDアレイなどのような)LEDのアレイが使用されることがある。 Optical power emitting devices, such as semiconductor light emitting devices (LEDs) or devices that emit ultraviolet (UV) or infrared (IR) optical power, are among the most efficient light sources currently available. These devices (hereinafter "LEDs") may include light emitting diodes, resonant cavity light emitting diodes, vertical cavity laser diodes, edge-emitting lasers, or the like. For example, due to their compact size and lower power requirements, LEDs can be attractive candidates for many different applications. For example, they may be used as light sources (e.g., flashlights and camera flashes) for handheld battery-powered devices such as cameras and mobile phones. They may also be used, for example, for automotive lighting, head-up display (HUD) lighting, horticultural lighting, street lighting, video torches, general lighting (e.g., home, store, office, studio lighting, theater/stage lighting, and architectural lighting), augmented reality (AR) lighting, virtual reality (VR) lighting, backlighting for displays, and IR spectroscopy. A single LED may provide light that is less bright than an incandescent light source, therefore, for applications where more brightness is desired or required, multi-junction devices or arrays of LEDs (such as monolithic LED arrays, micro LED arrays, etc.) may be used.

図1Aは、例示的なLEDアレイ102の頂面図である。図1Aに示す例において、LEDアレイ102は、エミッタ120のアレイである。LEDアレイは、LEDアレイエミッタの精密制御を必要とするもののような、任意の用途のために使用されることがある。LEDアレイ102内のエミッタ120は、個々にアドレス指定可能(addressable)であってよく、或いはグループ/サブセット内でアドレス指定可能であってよい。 FIG. 1A is a top view of an exemplary LED array 102. In the example shown in FIG. 1A, the LED array 102 is an array of emitters 120. LED arrays may be used for any application, such as those requiring precise control of the LED array emitters. The emitters 120 in the LED array 102 may be individually addressable or may be addressable in groups/subsets.

LEDアレイ102の3×3部分の分解図も図1Aに示されている。3×3部分の分解図に示すように、LEDアレイ102は、各々が幅w1を有するエミッタ120を含んでよい。実施形態において、幅w1は、約100μm以下(例えば、40μm)であってよい。エミッタ120間のレーン122は、幅w2の幅であってよい。実施形態において、幅w2は、約20μm以下(例えば、5μm)であってよい。レーン122は、隣接するエミッタ間にエアギャップを提供してよく、或いは他の材料を含んでよい。一方のエミッタ120の中心から隣接するエミッタ120の中心までの距離d1は、約120μm以下(例えば、45μm)であってよい。本明細書で提供される幅および距離は、例示にすぎず、実際の幅および/または寸法は異なる場合があることが理解されるであろう。 1A also shows an exploded view of a 3x3 section of the LED array 102. As shown in the exploded view of the 3x3 section, the LED array 102 may include emitters 120, each having a width w1. In embodiments, width w1 may be approximately 100 μm or less (e.g., 40 μm). The lanes 122 between the emitters 120 may be approximately 20 μm or less (e.g., 5 μm). The lanes 122 may provide an air gap between adjacent emitters or may include other materials. The distance d1 from the center of one emitter 120 to the center of an adjacent emitter 120 may be approximately 120 μm or less (e.g., 45 μm). It will be understood that the widths and distances provided herein are for illustrative purposes only, and that actual widths and/or dimensions may vary.

対称的なマトリックス(行列)に配置された矩形のエミッタが図1Aに示されているが、任意の形状および配置のエミッタを本明細書に記載する実施形態に適用されてよいことが理解されるであろう。例えば、図1AのLEDアレイ102は、200×100マトリックス、対称マトリックス、非対称マトリックス、または同等物のような、任意の適用可能な構成において、20,000を超えるエミッタを含んでよい。エミッタ、マトリックス、および/または基板の複数のセットが、本明細書に記載する実施形態を実装するために、任意の適用可能なフォーマットで配置されてよいことも理解されるであろう。 Although rectangular emitters arranged in a symmetric matrix are shown in FIG. 1A, it will be understood that emitters of any shape and arrangement may be applied to the embodiments described herein. For example, the LED array 102 of FIG. 1A may include over 20,000 emitters in any applicable configuration, such as a 200x100 matrix, a symmetric matrix, an asymmetric matrix, or the like. It will also be understood that multiple sets of emitters, matrices, and/or substrates may be arranged in any applicable format to implement the embodiments described herein.

上述のように、LEDアレイ102のようなLEDアレイは、最大20,000個またはそれよりも多くのエミッタを含むことがある。そのようなアレイは、90mm2以上の表面積を有することがあり、それらに電力供給するために60ワット以上のような有意な電力を必要とすることがある。このようなLEDアレイは、マイクロLEDアレイまたは単にマイクロLEDと称されることがある。マイクロLEDは、基板上に設けられた個々のエミッタのアレイを含んでよく、或いはエミッタを形成するセグメントに分割される単一のシリコンウェハまたはダイであってよい。後者のタイプのマイクロLEDは、モノリシックLEDと称されることがある。 As mentioned above, LED arrays such as LED array 102 may contain up to 20,000 emitters or more. Such arrays may have a surface area of 90 mm2 or more and may require significant power, such as 60 watts or more, to power them. Such LED arrays are sometimes referred to as micro-LED arrays or simply micro-LEDs. Micro-LEDs may include an array of individual emitters provided on a substrate, or may be a single silicon wafer or die that is divided into segments that form the emitters. The latter type of micro-LED is sometimes referred to as a monolithic LED.

アレイ内の個々のLEDを個別に駆動または制御するために、シリコンバックプレーン(backplane)がLEDアレイに近接近して設けられることがあり、動作中に非常に高温になることがある。従って、熱放散は、そのようなデバイスにとって困難であり得る。半導体デバイスのための熱放散については幾つかの解決策が知られているが、そのような解決策は、しばしば、デバイスの頂部を通じて熱を放散する構造を含む。しかしながら、発光の故に、図1AのLEDアレイ102のようなLEDアレイは、デバイスの頂部を通じて熱を放散することができない場合がある。 To individually drive or control the individual LEDs in the array, a silicon backplane may be provided in close proximity to the LED array, which may become very hot during operation. Therefore, heat dissipation may be difficult for such devices. While several solutions for heat dissipation for semiconductor devices are known, such solutions often involve structures that dissipate heat through the top of the device. However, due to light emission, LED arrays such as LED array 102 in FIG. 1A may not be able to dissipate heat through the top of the device.

加えて、LEDアレイ102のようなLEDアレイは、駆動装置(ドライバ)、コントローラおよび他の回路を形成することがある抵抗器およびコンデンサのような、受動素子(passive elements)を含むことがある、車両ヘッドランプシステムのような用途に使用されることがある。少なくとも幾つかの受動素子をLEDアレイにパッケージ化することが望ましい場合がある。 In addition, LED arrays such as LED array 102 may be used in applications such as vehicle headlamp systems, which may include passive elements such as resistors and capacitors that may form driver, controller, and other circuits. It may be desirable to package at least some of the passive elements into the LED array.

本明細書に記載する実施形態は、1つ以上の受動素子を収容することがあり、シリコンバックプレーンおよびLEDアレイによって生成される熱の放散を可能にすることがある、低プロファイルLEDアレイパッケージを提供することがある。 Embodiments described herein may provide a low-profile LED array package that may house one or more passive components and may allow for dissipation of heat generated by the silicon backplane and LED array.

図1Bは、例示的なLED照明システム100の断面図である。図1Bに示す例において、LED照明システム100は、シリコンバックプレーン104を含む。シリコンバックプレーン104は、頂面101と、底面103と、側面105とを有する。シリコンバックプレーン104の側面105は、成形材料から形成される基板106によって囲まれている。基板106は、頂面107と、底面109と、側面190とを有する。(図6Eの代替的な実施形態に示す)1つ以上の金属層110または再配線層(RDL:redistribution layers)が、シリコンバックプレーン104の底面103および基板106の底面109に設けられる。RDL117は、シリコンバックプレーン104の頂面101および基板106の頂面107の少なくとも一部に形成されてよい。図1Bに示す例において、RDL117は、誘電体材料116の2つの層116aおよび116bと、単一の金属層112とを含む。1つ以上のビア108が、基板106を通じて延在してよく、金属材料で満たされてよい。よって、ビアは、シリコンバックプレーン104、RDL117およびメタライゼーション(金属化)/RDL110との間に連続的な電気的接続を形成することがある。図1AのLEDアレイ102のようなLEDアレイは、シリコンバックプレーン104の頂面101に設けられて、(図1Bに示されていない)金属コネクタのアレイを介してそれに電気的に結合されてよい。実施形態において、電子コンポーネント114は、RDL117上に設けられて、金属層112を介してLED照明システム100に電気的に結合されてよい。 FIG. 1B is a cross-sectional view of an exemplary LED lighting system 100. In the example shown in FIG. 1B, the LED lighting system 100 includes a silicon backplane 104. The silicon backplane 104 has a top surface 101, a bottom surface 103, and a side surface 105. The side surface 105 of the silicon backplane 104 is surrounded by a substrate 106 formed from a molding compound. The substrate 106 has a top surface 107, a bottom surface 109, and a side surface 190. One or more metal layers 110 or redistribution layers (RDLs) (shown in an alternative embodiment in FIG. 6E ) are provided on the bottom surface 103 of the silicon backplane 104 and the bottom surface 109 of the substrate 106. An RDL 117 may be formed on at least a portion of the top surface 101 of the silicon backplane 104 and the top surface 107 of the substrate 106. In the example shown in FIG. 1B , the RDL 117 includes two layers 116 a and 116 b of dielectric material 116 and a single metal layer 112. One or more vias 108 may extend through the substrate 106 and may be filled with a metal material. The vias may thus form continuous electrical connections between the silicon backplane 104, the RDL 117, and the metallization/RDL 110. An LED array, such as the LED array 102 in FIG. 1A , may be disposed on the top surface 101 of the silicon backplane 104 and electrically coupled thereto via an array of metal connectors (not shown in FIG. 1B ). In an embodiment, electronic components 114 may be disposed on the RDL 117 and electrically coupled to the LED lighting system 100 via the metal layer 112.

LEDアレイ102は、図1Aに関して上述したようなマイクロLEDであってよい。LEDアレイ102は、深さd1を有してよい。実施形態において、深さd1は、例えば、5~250μmの間であってよい。 The LED array 102 may be a micro LED, as described above with respect to FIG. 1A. The LED array 102 may have a depth d1. In an embodiment, the depth d1 may be, for example, between 5 and 250 μm.

シリコンバックプレーン104は、LEDアレイ102内のエミッタに個別にアドレス指定可能な接続を行う回路およびコネクタを含んでよい。実施形態において、シリコンバックプレーンは、相補型金属酸化物半導体(CMOS:complementary metal-oxide semiconductor)集積回路であってよく、それは実施形態において特定用途向け集積回路(ASIC)であってよい。シリコンバックプレーン104は、深さd3を有してよい。実施形態において、深さd3は、例えば、100μm~1mmであってよい。 The silicon backplane 104 may include circuitry and connectors that provide individually addressable connections to the emitters in the LED array 102. In embodiments, the silicon backplane may be a complementary metal-oxide semiconductor (CMOS) integrated circuit, which may be an application specific integrated circuit (ASIC) in embodiments. The silicon backplane 104 may have a depth d3. In embodiments, the depth d3 may be, for example, 100 μm to 1 mm.

シリコンバックプレーン104、基板106、メタライゼーション/RDL110、RDL117およびビア108からなる構造は、深さd2を有してよい。実施形態において、深さd2は、例えば、100μm~1mmであってよい。シリコンバックプレーン104は基板に一体化され、LEDアレイ102はシリコンバックプレーン104の頂部に設けられるので、LED照明システム100は、これらの要素のうちの1つ以上を垂直に積層するシステムよりも低いプロファイルを有することがある。 The structure consisting of the silicon backplane 104, substrate 106, metallization/RDL 110, RDL 117, and vias 108 may have a depth d2. In an embodiment, the depth d2 may be, for example, 100 μm to 1 mm. Because the silicon backplane 104 is integrated into the substrate and the LED array 102 is provided on top of the silicon backplane 104, the LED lighting system 100 may have a lower profile than a system that vertically stacks one or more of these elements.

図1Bに示す例において、RDL117は、誘電体材料116の2つの層116aおよび116bと、単一の金属層112とを含む。誘電体材料116の2つの層のうちの第1の層116aは、基板106の頂面107およびシリコンバックプレーン104の頂面101の少なくとも一部分の上にあってよい。金属層112は、例えば、銅メッキおよび銅エッチングによって、誘電体材料116の第1の層116aの上にパターン化されてよい。誘電体材料116の第2の層116bは、パターン化された金属層112の頂部および誘電体材料116の第1の層116aの露出部分の上にあってよい。誘電体材料の2つの層および単一の金属層からなるRDLが図1Bに示されているが、当業者は、RDL117が、設計上の制約に依存して、誘電体材料および/または多くの金属層のうちのより多くのまたはより少ない層を含んでよいことを認識するであろう。誘電体材料116は、任意の適切な誘電体材料であってよい。実施形態において、誘電体材料は、ポリイミドのようなポリマ誘電体材料であってよい。 In the example shown in FIG. 1B, the RDL 117 includes two layers 116a and 116b of dielectric material 116 and a single metal layer 112. The first layer 116a of the two layers of dielectric material 116 may overlie the top surface 107 of the substrate 106 and at least a portion of the top surface 101 of the silicon backplane 104. The metal layer 112 may be patterned on the first layer 116a of dielectric material 116, for example, by copper plating and copper etching. The second layer 116b of dielectric material 116 may overlie the patterned metal layer 112 and the exposed portion of the first layer 116a of dielectric material 116. While FIG. 1B shows an RDL consisting of two layers of dielectric material and a single metal layer, those skilled in the art will recognize that the RDL 117 may include more or fewer layers of dielectric material and/or multiple metal layers depending on design constraints. Dielectric material 116 may be any suitable dielectric material. In embodiments, the dielectric material may be a polymer dielectric material, such as polyimide.

RDL117は、シリコンバックプレーン104の周辺領域から基板106の側面190に向かって延在してよい。これは中央領域においてシリコンバックプレーン104の頂面101に取り付けられるLEDアレイ102を収容することがあるとともに、LED照明システム100をLED照明システム100の中心の最も高い熱領域から離れたエリアに更に絶縁することがある誘電体材料を収容することによって熱放散を助けることがある。金属層112は、ボンドパッド(bond pads)を形成するために誘電体材料116から露出される部分を有してよい。金属層112は、シリコンバックプレーン104の周辺領域とボンドパッドとの間に延在する部分を含んで、それらの間に連続的な電気的接続を作り出してよい。ボンドパッドは、LED照明システム100の頂面と底面との間に連続的な電気的接続を形成するために、ビア108に電気的に結合されてよい。ボンドパッドは、基板の周辺領域に配置されてよく、或いは(例えば、図1Cに示すように)LEDアレイから離間して、しかしながらLEDアレイにより近く配置されてよい。 The RDL 117 may extend from the peripheral region of the silicon backplane 104 toward the side 190 of the substrate 106. It may house the LED array 102 attached to the top surface 101 of the silicon backplane 104 in a central region and may aid in heat dissipation by housing a dielectric material that may further insulate the LED lighting system 100 in areas away from the highest heat region in the center of the LED lighting system 100. The metal layer 112 may have portions exposed from the dielectric material 116 to form bond pads. The metal layer 112 may include portions that extend between the peripheral region of the silicon backplane 104 and the bond pads to create a continuous electrical connection therebetween. The bond pads may be electrically coupled to the vias 108 to form a continuous electrical connection between the top and bottom surfaces of the LED lighting system 100. The bond pads may be located in the peripheral region of the substrate, or may be spaced apart from, but closer to, the LED array (e.g., as shown in FIG. 1C).

メタライゼーション/RDL110は、多数の異なる方法で形成されてよい。図1Bに示す例において、メタライゼーション/RDL110は、中央領域においてシリコンバックプレーン104の底面103に電気的および熱的に結合される第1の部分と、シリコンバックプレーン104の周辺領域から基板106の側面190に向かって扇形に広がる(ファンアウトする)(fan out)第2の部分とを含む、金属層である。実施形態において、第1の部分および第2の部分は、互いから電気的に絶縁されてよい。図1Bには見えないが、第2の部分は、シリコンバックプレーン104から延出して、ボンドパッドで個々のビア108と接合して、シリコンバックプレーン104を頂面にある金属層112に電気的に結合してよい。金属層110の第1および第2の部分の両方は、例えば、はんだ付けによって、外部回路基板(図示せず)に結合されてよい。これはLED照明システム100と外部回路基板との間の直接的な接続を可能にすることがあり、それはLED照明システムの底部を通じる改良されたヒートシンクを提供する。加えて、この構造は、シリコンバックプレーン104と、LEDアレイ102と、基板106上の受動コンポーネント114と、外部回路基板上の任意の電子コンポーネントとの間の通信を可能にすることがある。 The metallization/RDL 110 may be formed in a number of different ways. In the example shown in FIG. 1B, the metallization/RDL 110 is a metal layer including a first portion electrically and thermally coupled to the bottom surface 103 of the silicon backplane 104 in a central region and a second portion that fans out from a peripheral region of the silicon backplane 104 toward the side 190 of the substrate 106. In embodiments, the first and second portions may be electrically isolated from each other. Although not visible in FIG. 1B, the second portion may extend from the silicon backplane 104 and interface with individual vias 108 at bond pads, electrically coupling the silicon backplane 104 to the metal layer 112 on the top surface. Both the first and second portions of the metal layer 110 may be coupled to an external circuit board (not shown), for example, by soldering. This may allow for direct connection between the LED lighting system 100 and an external circuit board, which provides improved heat sinking through the bottom of the LED lighting system. Additionally, this structure may allow communication between the silicon backplane 104, the LED array 102, the passive components 114 on the substrate 106, and any electronic components on the external circuit board.

図6Eおよび図7に関して後に詳細に記載する別の例において、メタライゼーション/RDL110は、金属層とRDLとの組み合わせであってよい。図1Bに示す実施形態と同様に、金属層は、中央領域においてシリコンバックプレーン104の底面103に電気的および熱的に結合されてよい。しかしながら、ファンアウトは、金属層の代わりにRDLを使用して達成されてよい。そのような実施形態において、LED照明デバイス100は、頂面および底面の両方にRDLを有してよい。 In another example, described in more detail below with respect to Figures 6E and 7, the metallization/RDL 110 may be a combination of a metal layer and an RDL. Similar to the embodiment shown in Figure 1B, the metal layer may be electrically and thermally coupled to the bottom surface 103 of the silicon backplane 104 in a central region. However, fan-out may be achieved using an RDL instead of a metal layer. In such an embodiment, the LED lighting device 100 may have an RDL on both the top and bottom surfaces.

両方の場合において、メタライゼーション/RDL110は、従来のシリコンデバイスパッケージと比較して薄い構造であってよく、従来のシリコンデバイスパッケージよりもかなり少ない誘電体材料を含んでよい。例えば、図1Bに示す実施形態における金属層100は、単一の金属層であってよく、RDLは、可能な限り少ない誘電体層を含んでよい。これはそのようなパッケージにおける熱放散の効率を高め、実質的な熱を放射することがあるマイクロLEDおよびCMOSバックプレーンのためのパッケージング(実装)を可能にする。 In both cases, the metallization/RDL 110 may be a thinner structure compared to conventional silicon device packages and may include significantly less dielectric material than conventional silicon device packages. For example, the metal layer 100 in the embodiment shown in FIG. 1B may be a single metal layer, and the RDL may include as few dielectric layers as possible. This increases the efficiency of heat dissipation in such packages, enabling packaging for micro-LEDs and CMOS backplanes, which can radiate substantial heat.

図1Bに示すLED照明システム100において、シリコンバックプレーン104の頂面101および基板106の頂面107は、同じ平面にある。同様に、シリコンバックプレーン104の底面103および基板106の底面109は、同じ平面にある。この構成は、可能な限り最小のパッケージングおよび製造の容易さを可能にすることがある。しかしながら、当業者は、基板106が成形されるので、例えば、電子コンポーネント114をLED照明システム100の高熱領域から更に離すために、基板106がシリコンバックプレーン104の頂面101よりも高い頂面107を有する場合のように、任意の形状を取ってよいことを理解するであろう。よって、実施形態において、これらの表面は、同じ平面にないことがある。 In the LED lighting system 100 shown in FIG. 1B, the top surface 101 of the silicon backplane 104 and the top surface 107 of the substrate 106 are coplanar. Similarly, the bottom surface 103 of the silicon backplane 104 and the bottom surface 109 of the substrate 106 are coplanar. This configuration may allow for minimal packaging possible and ease of manufacturing. However, those skilled in the art will understand that because the substrate 106 is molded, it may take on any shape, such as having the top surface 107 higher than the top surface 101 of the silicon backplane 104 to further separate the electronic components 114 from high-heat areas of the LED lighting system 100. Thus, in embodiments, these surfaces may not be coplanar.

図1Cは、図1Bの例示的なLED照明システム100の頂面130を示す頂面図である。図1Cに示す例において、LED照明システムの頂面130は、RDL117内の誘電体材料116の最上層116bを含む。電子コンポーネント114は、RDL内の金属112に電気的に結合され、誘電体材料116から露出される。実施形態では、電子コンポーネント114が、金属112の全ての領域に電気的に結合されないことがあり、よって、頂面130は、実施形態において、誘電体材料116から露出された金属112の幾つかの領域も含むこともある。シリコンバックプレーン104の少なくとも部分の頂面が図1Cに示されており、LEDアレイ102または誘電体材料116によって覆われないシリコンバックプレーン104の頂面の部分を含む。LEDアレイ102の頂面も、シリコンバックプレーン104の頂面に取り付けられて示されている。 FIG. 1C is a top view illustrating the top surface 130 of the exemplary LED lighting system 100 of FIG. 1B. In the example shown in FIG. 1C, the top surface 130 of the LED lighting system includes a top layer 116b of the dielectric material 116 in the RDL 117. The electronic component 114 is electrically coupled to the metal 112 in the RDL and is exposed from the dielectric material 116. In embodiments, the electronic component 114 may not be electrically coupled to all areas of the metal 112, and thus, in embodiments, the top surface 130 may also include some areas of the metal 112 exposed from the dielectric material 116. The top surface of at least a portion of the silicon backplane 104 is shown in FIG. 1C, including the portion of the top surface of the silicon backplane 104 that is not covered by the LED array 102 or the dielectric material 116. The top surface of the LED array 102 is also shown attached to the top surface of the silicon backplane 104.

図1Cに示すように、LED照明システム100は、長さlと、幅wとを有する。実施形態において、長さlは、約20mmであることがあり、幅wは、約15mmであることがある。シリコンバックプレーン104は、長さlと、幅wとを有してよい。実施形態において、長さlは、約15.5mmであることがあり、幅wは、約6.5mmであることがある。LEDアレイ102は、長さlと、幅wを有してよい。実施形態において、長さlは、約11mmであることがあり、幅wは、約4.4mmであることがある。 As shown in FIG. 1C , the LED lighting system 100 has a length l1 and a width w1 . In an embodiment, the length l1 may be approximately 20 mm, and the width w1 may be approximately 15 mm. The silicon backplane 104 may have a length l2 and a width w2 . In an embodiment, the length l2 may be approximately 15.5 mm, and the width w2 may be approximately 6.5 mm. The LED array 102 may have a length l3 and a width w3 . In an embodiment, the length l3 may be approximately 11 mm, and the width w3 may be approximately 4.4 mm.

これらの例示的な寸法を所与とすると、(上記例では約100mmの表面積を有する)LEDアレイによって占められない比較的大きな量の表面積を備える比較的大きな表面積(上記例では300mm)を有するLEDアレイパッケージが提供されることがある。従って、この設計は、LEDアレイパッケージ上に電子コンポーネントを取り付けるための十分な空間を提供する。 Given these exemplary dimensions, an LED array package may be provided that has a relatively large surface area (300 mm in the above example) with a relatively large amount of surface area not occupied by the LED array ( which in the above example has a surface area of approximately 100 mm). This design therefore provides ample space for mounting electronic components on the LED array package.

図1Dは、図1Bの例示的なLED照明システム100の底面140を示す底面図である。図1Dに示す例において、底面140は、基板106の領域と、成形材料106から露出される金属110またはそれに結合されるはんだパッド(solder pads)の領域とを含む。実施形態において、基板の幾つかの領域は、シリコンバックプレーンとボンドパッドとを相互接続するRDLの部分および/またはメタライゼーションによって覆われてよいが、これらは、図1Dに示されていない。幾つかの実施形態において、相互接続する金属領域および/またはRDLは、(図1Dに示さない)誘電体材料または他のカプセル化もしくは保護材料によって被覆されてよい。 FIG. 1D is a bottom view illustrating the bottom surface 140 of the exemplary LED lighting system 100 of FIG. 1B. In the example shown in FIG. 1D, the bottom surface 140 includes an area of the substrate 106 and areas of metal 110 or solder pads coupled thereto that are exposed from the molding compound 106. In embodiments, some areas of the substrate may be covered by portions of the RDL and/or metallization that interconnect the silicon backplane and the bond pads, which are not shown in FIG. 1D. In some embodiments, the interconnecting metal areas and/or the RDL may be covered by a dielectric material or other encapsulating or protective material (not shown in FIG. 1D).

図2は、図1BのLED照明システム100を組み込んだアプリケーションシステム200(application system)の断面図である。アプリケーションシステム200は、多数のボンドパッド152を有する回路基板150を含むことがある。図2に示す例において、LED照明システム100のRDL/メタライゼーション110の露出された金属領域/ボンドパッドは、回路基板150のボンドパッド152に直接的に接合される(bonded)。上述のように、シリコンバックプレーン104の底面上の金属層110と回路基板150との間の直接的な接合(bond)は、例えば、さもなければLEDアレイ102からの発光を遮断することがあるLED照明システム100(または他の場所)の頂部上の追加的な放熱構造を必要とせずに、ヒートシンクの目的のためのLED照明システム100から回路基板150への効率的な熱伝達を可能にする。回路基板150は、車両照明またはフラッシュ用途のような特定の用途で使用されるより大きなシステムの一部であってよい(例示的な車両照明システムは、図3および図4に関して以下に記載される)。そのようなシステムにおいて、アプリケーションで使用される受動コンポーネントの一部は、コンポーネント114であってよく、回路基板150に取り付ける前にLED照明システム100上に直接的に設けられてよい。回路基板150は、ヒートシンクに加えて、より大きなシステムのために必要とされる他の回路要素を含んでよい。RDL117、RDL/メタライゼーション110およびビア108は、コンポーネント114とシリコンバックプレーン104と回路基板150との間に連続的な電気的接続を提供することがある。 FIG. 2 is a cross-sectional view of an application system 200 incorporating the LED lighting system 100 of FIG. 1B. The application system 200 may include a circuit board 150 having multiple bond pads 152. In the example shown in FIG. 2, exposed metal areas/bond pads of the RDL/metallization 110 of the LED lighting system 100 are directly bonded to the bond pads 152 of the circuit board 150. As mentioned above, the direct bond between the metal layer 110 on the bottom surface of the silicon backplane 104 and the circuit board 150 allows efficient heat transfer from the LED lighting system 100 to the circuit board 150 for heat sinking purposes, for example, without requiring additional heat dissipation structures on top of the LED lighting system 100 (or elsewhere) that might otherwise block light emission from the LED array 102. The circuit board 150 may be part of a larger system used in a specific application, such as a vehicle lighting or flash application (an exemplary vehicle lighting system is described below with reference to FIGS. 3 and 4). In such a system, some of the passive components used in the application may be component 114, which may be provided directly on the LED lighting system 100 before being attached to the circuit board 150. In addition to a heat sink, the circuit board 150 may include other circuit elements required for the larger system. The RDL 117, RDL/metallization 110, and vias 108 may provide continuous electrical connections between the component 114, the silicon backplane 104, and the circuit board 150.

図3は、図1BのLED照明システム100を組み込むことがある例示的な車両ヘッドランプシステム300の図である。図3に示す例示的な車両ヘッドランプシステム300は、電力線302と、データバス304と、入力フィルタおよび保護モジュール306と、バス送受信機308と、センサモジュール310と、LED直流対直流(DC/DC:direct current to direct current)モジュール312と、論理低ドロップアウト(LDO)モジュール314と、マイクロコントローラ316と、アクティブヘッドランプ318とを含む。実施形態において、アクティブヘッドランプ318は、図1BのLED照明システム100のような、LED照明システムを含んでよい。上述のように、LED照明システム100は、図3に示すモジュールのうちの1つ、複数、または全てが、LED照明システム100の頂面に収容されることがあるように、基板の頂面に十分な空間およびボンドパッドを提供する。LED照明システム100の頂面に設けられないモジュールは、(図2に示すように)回路基板150に設けられてよい。幾つかの実施形態において、車両照明システム300内のモジュールの一部または全部の幾つかの電子コンポーネントは、LED照明システム100の頂面に収容されてよく、幾つかは、(図2に示す)回路基板150に設けられてよい。 FIG. 3 is a diagram of an exemplary vehicle headlamp system 300 that may incorporate the LED lighting system 100 of FIG. 1B. The exemplary vehicle headlamp system 300 shown in FIG. 3 includes a power line 302, a data bus 304, an input filter and protection module 306, a bus transceiver 308, a sensor module 310, an LED direct current to direct current (DC/DC) module 312, a logic low dropout (LDO) module 314, a microcontroller 316, and an active headlamp 318. In an embodiment, the active headlamp 318 may include an LED lighting system, such as the LED lighting system 100 of FIG. 1B. As mentioned above, the LED lighting system 100 provides sufficient space and bond pads on the top surface of the substrate so that one, multiple, or all of the modules shown in FIG. 3 may be accommodated on the top surface of the LED lighting system 100. Modules that are not mounted on the top surface of LED lighting system 100 may be mounted on circuit board 150 (as shown in FIG. 2). In some embodiments, some electronic components of some or all of the modules in vehicle lighting system 300 may be housed on the top surface of LED lighting system 100, and some may be mounted on circuit board 150 (as shown in FIG. 2).

電力線302は、車両から電力を受け取る入力を有してよく、データバス304は、車両と車両ヘッドランプシステム300との間でデータを交換することがある入力/出力を有してよい。例えば、車両ヘッドランプシステム300は、ターン信号伝達をオンにする命令またはヘッドランプをオンにする命令のような、車両内の他の場所から命令を受け取り、所望であれば、車両内の他の場所にフィードバックを送ることがある。センサモジュール310は、データバス304に通信的に結合されることがあり、例えば、環境条件(例えば、時刻、雨、霧、または周囲光レベル)、車両状態(例えば、駐車中、動作中、運動速度、または動作方向)、および他の物体(例えば、車両または歩行者)の存在/位置に関連して、車両ヘッドランプシステム300または車両内の他の場所に追加のデータを提供することがある。車両データバスに通信的に結合される任意の車両コントローラから分離されるヘッドランプコントローラも、車両ヘッドランプシステム300に含められることがある。図3において、ヘッドランプコントローラは、マイクロコントローラ(μc)316のような、マイクロコントローラであってよい。マイクロコントローラ316は、データバス304に通信的に結合されることがある。 The power line 302 may have an input for receiving power from the vehicle, and the data bus 304 may have inputs/outputs for exchanging data between the vehicle and the vehicle headlamp system 300. For example, the vehicle headlamp system 300 may receive commands from elsewhere in the vehicle, such as a command to turn on turn signaling or a command to turn on the headlamps, and may send feedback to elsewhere in the vehicle, if desired. The sensor module 310 may be communicatively coupled to the data bus 304 and may provide additional data to the vehicle headlamp system 300 or elsewhere in the vehicle, for example, related to environmental conditions (e.g., time of day, rain, fog, or ambient light levels), vehicle status (e.g., parked, in motion, speed, or direction of motion), and the presence/location of other objects (e.g., vehicles or pedestrians). A headlamp controller, separate from any vehicle controller communicatively coupled to the vehicle data bus, may also be included in the vehicle headlamp system 300. In FIG. 3, the headlamp controller may be a microcontroller, such as microcontroller (μc) 316. The microcontroller 316 may be communicatively coupled to the data bus 304.

入力フィルタおよび保護モジュール306は、電力線302に電気的に結合されてよく、例えば、伝導性放射(conducted emission)を減少させる様々なフィルタをサポートし、電力耐性を提供してよい。加えて、入力フィルタおよび保護モジュール306は、静電放電(ESD:electrostatic discharge)保護、負荷遮断(load-dump)保護、交流発電機電界減衰 (alternator field decay)保護、および/または逆極性(reverse polarity)保護を提供することがある。 The input filter and protection module 306 may be electrically coupled to the power line 302 and may support various filters to, for example, reduce conducted emissions and provide power immunity. Additionally, the input filter and protection module 306 may provide electrostatic discharge (ESD) protection, load-dump protection, alternator field decay protection, and/or reverse polarity protection.

LED DC/DCモジュール312は、フィルタリングされた電力を受け取って、アクティブヘッドランプ318内のLEDアレイ内のLEDに電力供給する駆動電流を提供するために、フィルタと保護モジュール306とアクティブヘッドランプ318との間に結合されてよい。LED DC/DCモジュール312は、(例えば、要因または局所較正および負荷、温度または他の要因に起因する動作条件調整によって決定されるような)約13.2ボルトの公称電圧を有する7~18ボルトの間の入力電圧と、LEDアレイの最大電圧よりも僅かに高いことがある(例えば、0.3ボルト)出力電圧とを有することがある。 The LED DC/DC module 312 may be coupled between the filter and protection module 306 and the active headlamp 318 to receive the filtered power and provide a drive current to power the LEDs in the LED array within the active headlamp 318. The LED DC/DC module 312 may have an input voltage between 7 and 18 volts, with a nominal voltage of approximately 13.2 volts (e.g., as determined by factors or local calibration and operating condition adjustments due to load, temperature, or other factors), and an output voltage that may be slightly higher (e.g., 0.3 volts) than the maximum voltage of the LED array.

論理LDOモジュール314は、フィルタリングされた電力を受け取るために、入力フィルタおよび保護モジュール306に結合されることがある。論理LDOモジュール314は、マイクロコントローラ314および/またはアクティブヘッドランプ318内のシリコンバックプレーン(例えば、CMOSロジック)に電力を供給するために、マイクロコントローラ314およびアクティブヘッドランプ318に結合されることもある。 The logic LDO module 314 may be coupled to the input filter and protection module 306 to receive filtered power. The logic LDO module 314 may also be coupled to the microcontroller 314 and the active headlamp 318 to provide power to the silicon backplane (e.g., CMOS logic) within the microcontroller 314 and/or the active headlamp 318.

バス送受信機308は、例えば、ユニバーサル非同期受信機送信機(UART:universal asynchronous receiver transmitter)またはシリアル周辺インターフェース(SPI:serial peripheral interface)インターフェースを有することがあり、マイクロコントローラ316に結合されることがある。マイクロコントローラ316は、センサモジュール310からのデータに基づく或いはそのようなデータを含む車両入力を変換することがある。変換された車両入力は、アクティブヘッドランプモジュール318内の画像バッファに転送可能なビデオ信号を含むことがある。加えて、マイクロコントローラ316は、デフォルト画像フレームをロードし、始動中にオープン/ショートピクセル(open/short pixels)をテストすることがある。実施形態において、SPIインターフェースは、CMOS内に画像バッファをロードすることがある。画像フレームは、フルフレーム、差分フレームまたは部分フレームであることがある。マイクロコントローラ316の他の構成は、ダイ温度を含むCMOS状態ならびに論理LDO出力の制御インターフェース監視を含むことがある。実施形態において、LED DC/DC出力は、ヘッドルーム(headroom)を最小限に抑えるように動的に制御されることがある。画像フレームデータを提供することに加えて、サイドマーカまたはターン信号灯と連動した補完的使用、および/または日中走行灯のアクティブ化(起動)のような、他のヘッドランプ機能も制御されることがある。 The bus transceiver 308 may have, for example, a universal asynchronous receiver transmitter (UART) or serial peripheral interface (SPI) interface and may be coupled to a microcontroller 316. The microcontroller 316 may convert vehicle input based on or including data from the sensor module 310. The converted vehicle input may include a video signal that can be transferred to an image buffer within the active headlamp module 318. In addition, the microcontroller 316 may load a default image frame and test for open/short pixels during startup. In an embodiment, the SPI interface may load the image buffer into CMOS. The image frame may be a full frame, a differential frame, or a partial frame. Other configurations of the microcontroller 316 may include control interface monitoring of CMOS status, including die temperature, as well as a logic LDO output. In an embodiment, the LED DC/DC output may be dynamically controlled to minimize headroom. In addition to providing image frame data, other headlamp functions may also be controlled, such as complementary use in conjunction with side marker or turn signal lights, and/or activation of daytime running lights.

図4は、別の例示的な車両ヘッドランプシステム400の図である。図4に示す例示的な乗物用ヘッドランプシステム400は、アプリケーションプラットフォーム402と、2つのLED照明システム406および408と、光学系410および412とを含む。2つのLED照明システム406および408は、図1BのLED照明システム100のようなLED照明システムであってよく、或いは図3の車両ヘッドランプシステム300内の他のモジュールの一部または全部に加えてLED照明システム100を含んでよい。後者の実施形態において、LED照明システム406および408は、車両ヘッドランプサブシステムであってよい。 FIG. 4 is a diagram of another exemplary vehicle headlamp system 400. The exemplary vehicle headlamp system 400 shown in FIG. 4 includes an application platform 402, two LED lighting systems 406 and 408, and optical systems 410 and 412. The two LED lighting systems 406 and 408 may be LED lighting systems such as the LED lighting system 100 of FIG. 1B, or may include the LED lighting system 100 in addition to some or all of the other modules in the vehicle headlamp system 300 of FIG. 3. In the latter embodiment, the LED lighting systems 406 and 408 may be vehicle headlamp subsystems.

LED照明システム408は、(図4の矢印414aと矢印414bとの間に示す)光ビーム414を放射してよい。LED照明システム406は、(図4の矢印416aと矢印416bの間に示す)光ビーム416を放射してよい。図4に示す実施形態では、二次光学系410が、LED照明システム408に隣接しており、LED照明システム408から放射される光は、二次光学系410を通過する。同様に、二次光学系412が、LED照明システム412に隣接しており、LED照明システム412から放射される光は、二次光学系412を通過する。代替の実施形態において、二次光学系410/412は、車両ヘッドランプシステムに設けられない。 LED lighting system 408 may emit a light beam 414 (shown between arrows 414a and 414b in FIG. 4 ). LED lighting system 406 may emit a light beam 416 (shown between arrows 416a and 416b in FIG. 4 ). In the embodiment shown in FIG. 4 , secondary optics 410 are adjacent to LED lighting system 408, and light emitted from LED lighting system 408 passes through secondary optics 410. Similarly, secondary optics 412 are adjacent to LED lighting system 412, and light emitted from LED lighting system 412 passes through secondary optics 412. In an alternative embodiment, secondary optics 410/412 are not provided in the vehicle headlamp system.

二次光学系410/412を含む場合、二次光学系410/412は、1つ以上の光ガイドであってよく、或いは1つ以上の光ガイドを含んでよい。1つ以上の光ガイドは、エッジ照明され(edge lit)てよく、或いは光ガイドの内部エッジを画定する内部開口を有してよい。LED照明システム408および406(または車両ヘッドランプサブシステムのアクティブヘッドランプ)は、それらが1つ以上の光ガイドの内部エッジ(内部開口光ガイド)または外部エッジ(エッジ照明光ガイド)内に光を注入するように、1つ以上の光ガイドの内部開口内に挿入されてよい。実施形態において、1つ以上の光ガイドは、LED照明システム408および406によって放射される光を、例えば、勾配、面取り分布、狭い分布、広い分布、または角度分布を用いるような、所望の方法で形作られてよい。 When secondary optics 410/412 are included, secondary optics 410/412 may be or may include one or more light guides. One or more light guides may be edge-lit or may have an internal opening that defines the interior edge of the light guide. LED lighting systems 408 and 406 (or active headlamps of a vehicle headlamp subsystem) may be inserted into the internal openings of one or more light guides such that they inject light into the interior edge (internal opening light guide) or exterior edge (edge-lit light guide) of the one or more light guides. In embodiments, one or more light guides may be shaped in a desired manner to direct the light emitted by LED lighting systems 408 and 406, for example, with a gradient, a chamfered distribution, a narrow distribution, a wide distribution, or an angular distribution.

アプリケーションプラットフォーム402は、図3の電力線302およびデータバス304の1つ以上または部分を含むことがある線404を介してLED照明システム406および/または408に電力および/またはデータを提供してよい。(システム300内のセンサまたは他の追加的なセンサであってよい)1つ以上のセンサは、アプリケーションプラットフォーム402のハウジングの内部または外部にあってよい。代替的にまたは追加的に、図3の例示的なLED照明システム300に示すように、各LED照明システム408および406は、それ自体のセンサモジュール、接続性および制御モジュール、電力モジュール、および/またはLEDアレイを含んでよい。 The application platform 402 may provide power and/or data to the LED lighting systems 406 and/or 408 via lines 404, which may include one or more or portions of the power lines 302 and data bus 304 of FIG. 3. One or more sensors (which may be sensors within the system 300 or other additional sensors) may be internal or external to the housing of the application platform 402. Alternatively or additionally, as shown in the exemplary LED lighting system 300 of FIG. 3, each LED lighting system 408 and 406 may include its own sensor module, connectivity and control module, power module, and/or LED array.

実施形態において、車両ヘッドランプシステム400は、LEDを選択的にアクティブ化して、操縦可能な光を提供することがある、操作可能な光ビームを有する自動車を表すことがある。例えば、LEDのアレイ(例えば、LEDアレイ102)を使用して、形状またはパターンを画定または投影したり、或いは道路の選択的な区画のみを照明したりしてよい。例示的な実施形態では、LEDシステム406および408内の赤外線カメラまたは検出器ピクセルが、照明を必要とするシーン(例えば、道路または歩行者交差)の部分を識別する(例えば、図3のセンサモジュール310内のセンサに類似する)センサであってよい。 In an embodiment, vehicle headlamp system 400 may represent a motor vehicle with a steerable light beam, which may selectively activate LEDs to provide steerable light. For example, an array of LEDs (e.g., LED array 102) may be used to define or project a shape or pattern, or to illuminate only selective sections of a road. In an exemplary embodiment, infrared camera or detector pixels in LED systems 406 and 408 may be sensors (e.g., similar to sensors in sensor module 310 of FIG. 3) that identify portions of a scene (e.g., a road or pedestrian crossing) that require illumination.

図5は、図1BのLED照明システム100のような、LED照明システムを製造する例示的な方法500のフロー図である。図6A、図6B、図6C、図6D、図6E、図6F、図6G、図6H、図6I、および図6Jは、製造方法の様々な段階におけるLED照明システムの断面図である。実施形態において、本方法500は、パネルレベル実装された高密度LED照明システムを製造することがある。 Figure 5 is a flow diagram of an exemplary method 500 for manufacturing an LED lighting system, such as the LED lighting system 100 of Figure 1B. Figures 6A, 6B, 6C, 6D, 6E, 6F, 6G, 6H, 6I, and 6J are cross-sectional views of the LED lighting system at various stages of the manufacturing method. In an embodiment, the method 500 may produce a panel-level packaged high-density LED lighting system.

図5の例示的な方法500では、シリコンバックプレーンを第1のキャリア(502)に取り付けて、第1の構造を形成してよい。実施形態において、シリコンバックプレーンは、テープまたは一時的な接着剤のような接着材料を介して一時的な(例えば、プラスチック)キャリアに取り付けられてよい。第1の構造の例600Aが、図6Aに示されており、シリコンバックプレーン104と、第1のキャリア602と、任意的な接着材料604とを含む。 In the exemplary method 500 of FIG. 5, a silicon backplane may be attached to a first carrier (502) to form a first structure. In an embodiment, the silicon backplane may be attached to a temporary (e.g., plastic) carrier via an adhesive material such as tape or a temporary adhesive. An example first structure 600A is shown in FIG. 6A and includes a silicon backplane 104, a first carrier 602, and an optional adhesive material 604.

第1のキャリアに取り付けられたシリコンバックプレーンを成形して(504)、第2の構造を形成してよい。第2の構造の例600Bが、図6Bに示されており、シリコンバックプレーン104の側面を囲む成形材料を有する図6Aの第1の構造600Aを含む。成形材料は、埋め込まれたシリコンバックプレーン104を有する基板106を形成する。実施形態では、金型が構造600Aの上に配置され、成形材料で充填され、硬化されてよい。必要に応じて、余分な成形材料がシリコンバックプレーンの頂面から除去されてよい。実施形態において、成形は、パネルレベル成形であってよく、成形材料は、ポリマ材料であってよく、第2の構造600Bは、一時的な基板上に埋め込まれたシリコンバックプレーンを有するプラスチック基板であってよい。 The silicon backplane attached to the first carrier may be molded (504) to form a second structure. An example second structure 600B is shown in FIG. 6B and includes the first structure 600A of FIG. 6A with a molding material surrounding the sides of the silicon backplane 104. The molding material forms a substrate 106 with the embedded silicon backplane 104. In an embodiment, a mold may be placed over the structure 600A, filled with molding material, and cured. If necessary, excess molding material may be removed from the top surface of the silicon backplane. In an embodiment, the molding may be panel-level molding, the molding material may be a polymer material, and the second structure 600B may be a plastic substrate with the embedded silicon backplane on a temporary substrate.

基板を通じて1つ以上のビアを形成して(506)、第3の構造を形成してよい。実施形態において、1つ以上のビアは、レーザまたはドリルを使用して形成されてよい。第3の構造の例600Cが、図6Cに示されており、基板106内に埋め込まれたシリコンバックプレーン104を含み、2つのビア108がそれらを通じて形成されている。この段階で、ビア108を有するシリコンバックプレーン104および基板106は、第1の一時的なキャリア602に取り付けられたままであってよい。ビア108は、金属材料で充填されてよい。 One or more vias may be formed (506) through the substrate to form a third structure. In embodiments, the one or more vias may be formed using a laser or a drill. An example third structure 600C is shown in FIG. 6C and includes a silicon backplane 104 embedded within a substrate 106 with two vias 108 formed therethrough. At this stage, the silicon backplane 104 and substrate 106 with the vias 108 may remain attached to the first temporary carrier 602. The vias 108 may be filled with a metal material.

少なくとも1つの金属層をシリコンバックプレーンおよび基板の1つの表面上に形成してよい(508)。これは数多くの異なる方法で行われてよい。 At least one metal layer may be formed on the silicon backplane and one surface of the substrate (508). This may be done in a number of different ways.

幾つかの実施形態では、金属層をシリコンバックプレーンおよび基板の1つの表面上にパターン化するか或いはめっきして、第4の構造を形成してよい。図6Dは、金属層110を有する第3の構造を含む、第4の構造の例600Dを示している。図6Dに示すように、金属層110は、シリコンバックプレーン104の周辺領域から延びる領域およびビアの上にボンドパッドを形成している。金属層がシリコンバックプレーン104の1つの表面の中央領域にも設けられている。図1Dに示すLED照明システム100の底面図は、この一例を示している。 In some embodiments, a metal layer may be patterned or plated onto the silicon backplane and one surface of the substrate to form a fourth structure. FIG. 6D shows an example fourth structure 600D, which includes a third structure having a metal layer 110. As shown in FIG. 6D, the metal layer 110 forms bond pads over areas and vias extending from the peripheral region of the silicon backplane 104. A metal layer is also provided in a central region of one surface of the silicon backplane 104. The bottom view of the LED lighting system 100 shown in FIG. 1D illustrates this example.

他の実施形態では、金属層を中央領域内のシリコンバックプレーンの1つの表面上に形成してよく、再配線層を単一の金属層に隣接する基板およびシリコンバックプレーンの1つの表面上に形成して、第5の構造を形成してよい。図6Eは、単一の金属層618および再配線層616を有する第3の構造を含む、第5の構造の実施例600Eを示している。図6Eに示す例において、再配線層616は、誘電体材料614の層と、金属層612とを含む。3つの金属層が図6Eに示されているが、設計上の制約に起因して、必要に応じて、1つ、2つ、または3つよりも多くの金属層が使用されてよい。再配線層は、例えば、誘電体材料の層の交互の堆積、(必要に応じた)誘電体材料の部分の選択的除去、および上部の金属層のパターン化によって形成されてよい。図6Eから分かるように、金属層612は、シリコンバックプレーンの1つの表面の周辺領域で始まり、基板の側面に向かって延びる。金属層612は、シリコンバックプレーン104とビアとの間に電気的に結合される。金属層612の一部分を誘電体材料614から露出させてはんだパッドを形成してよく、或いは最も外側の誘電体層の最も外側の表面上に別個のはんだパッドを形成してよい。 In other embodiments, a metal layer may be formed on one surface of the silicon backplane in a central region, and a redistribution layer may be formed on one surface of the substrate and silicon backplane adjacent to the single metal layer to form a fifth structure. Figure 6E shows an example 600E of the fifth structure, including a third structure having a single metal layer 618 and a redistribution layer 616. In the example shown in Figure 6E, the redistribution layer 616 includes a layer of dielectric material 614 and a metal layer 612. While three metal layers are shown in Figure 6E, one, two, or more than three metal layers may be used as needed due to design constraints. The redistribution layer may be formed, for example, by alternately depositing layers of dielectric material, selectively removing portions of the dielectric material (if needed), and patterning the top metal layer. As can be seen in Figure 6E, the metal layer 612 begins in a peripheral region of one surface of the silicon backplane and extends toward the side of the substrate. The metal layer 612 is electrically coupled between the silicon backplane 104 and the vias. A portion of the metal layer 612 may be exposed from the dielectric material 614 to form a solder pad, or a separate solder pad may be formed on the outermost surface of the outermost dielectric layer.

図7は、図6EのLED照明システムの底面700を表す底面図である。線702は、基板の最も外側の外周を表している。線104は、基板の最も外側の外周に対するシリコンバックプレーン104によって占められた領域の最も外側の外周を表している。破線704は、線704とシリコンバックプレーン104の最も外側の外周との間の領域の境界を示しており、それは本明細書ではシリコンバックプレーン104の周辺領域と称されることがある。再配線層616の金属層612は、周辺領域で始まり、(線702によって境界付けられる)基板の側面に向かって延びてよい。シリコンバックプレーンの周辺領域の境界704とシリコンバックプレーンの1つの表面上に形成される単一の金属層618との間にギャップがある。このギャップは、例えば、図6Eに反映されているように、誘電体材料で充填されてよい。 FIG. 7 is a bottom view illustrating a bottom surface 700 of the LED lighting system of FIG. 6E . Line 702 represents the outermost perimeter of the substrate. Line 104 represents the outermost perimeter of the area occupied by the silicon backplane 104 relative to the outermost perimeter of the substrate. Dashed line 704 indicates the boundary of the area between line 704 and the outermost perimeter of the silicon backplane 104, which may be referred to herein as the peripheral region of the silicon backplane 104. The metal layer 612 of the redistribution layer 616 may begin in the peripheral region and extend toward the side of the substrate (bounded by line 702). There is a gap between the boundary 704 of the peripheral region of the silicon backplane and the single metal layer 618 formed on one surface of the silicon backplane. This gap may be filled with a dielectric material, for example, as reflected in FIG. 6E .

508(例えば、第4または第5の構造)の結果として形成された構造を反転させて、第2のキャリアに取り付けて(510)、第6の構造を形成してよい。実施形態では、構造(例えば、第4または第5の構造)をテープまたは一時的な接着剤のような接着材料を介して一時的な(例えば、プラスチック)キャリアに取り付けてよい。構造は、第2のキャリアに隣接して少なくとも1つの金属層と共に配置されてよい。第6の構造の例600Gが図6Gに示されており、第2のキャリア608と、任意的な接着材料606とを含む。構造が第2のキャリアにひとたび取り付けられると、第1のキャリアを除去して(512)、第7の構造を形成してよい。第7の構造の例600Gが、図6Gに示されている。 The resulting structure of 508 (e.g., the fourth or fifth structure) may be inverted and attached (510) to a second carrier to form a sixth structure. In an embodiment, the structure (e.g., the fourth or fifth structure) may be attached to a temporary (e.g., plastic) carrier via an adhesive material such as tape or a temporary glue. The structure may be disposed with at least one metal layer adjacent to the second carrier. An example sixth structure 600G is shown in FIG. 6G and includes a second carrier 608 and an optional adhesive material 606. Once the structure is attached to the second carrier, the first carrier may be removed (512) to form a seventh structure. An example seventh structure 600G is shown in FIG. 6G.

第2のキャリアの除去によって露出された表面上に再配線層および金属コネクタのアレイを形成して(514)、第8の構造を形成してよい。実施形態において、金属コネクタのアレイは、表面上に銅ピラーバンプ(copper pillar bumps)のアレイをめっきするか或いは他の方法でパターン化または形成することによって形成されてよい。第8の構造の例600Hが図6Hに示されており、少なくとも1つの金属層112および誘電体材料116を含む、金属コネクタ640および再配線層117を含む。図6Eに関して上述したように、再配線層は、誘電体材料の層の交互の堆積、(必要に応じた)誘電体材料の部分を選択的除去、および上部での金属層を上部にパターン化によって形成されてよい。実施形態では、20,000(例えば、約28,000)を超える金属コネクタが、表面上に形成されてよい。 A redistribution layer and an array of metal connectors may be formed (514) on the surface exposed by the removal of the second carrier to form an eighth structure. In an embodiment, the array of metal connectors may be formed by plating or otherwise patterning or forming an array of copper pillar bumps on the surface. An example eighth structure 600H is shown in FIG. 6H and includes metal connectors 640 and a redistribution layer 117, which includes at least one metal layer 112 and a dielectric material 116. As described above with respect to FIG. 6E, the redistribution layer may be formed by alternately depositing layers of dielectric material, selectively removing portions of the dielectric material (if necessary), and patterning a metal layer on top. In an embodiment, more than 20,000 (e.g., about 28,000) metal connectors may be formed on the surface.

金属コネクタを介してLEDアレイをシリコンバックプレーンに取り付けて(516)、第9の構造を形成してよい。実施形態において、これは、シリコンバックプレーンを金属コネクタと整列させることならびに銅ピラーバンプ内ではんだ銅材料をリフローさせるために加熱することによって行われてよい。リフローは、LEDアレイの下にアンダーフィル(underfill)を作り出すことがある。実施形態において、LEDアレイは、モノリシックLEDアレイであってよい。第9の構造の例600Iが図6Iに示されており、LEDアレイ102と、アンダーフィルとを含む。
The LED array may be attached 516 to the silicon backplane via a metal connector to form a ninth structure. In an embodiment, this may be done by aligning the silicon backplane with the metal connector and applying heat to reflow the solder copper material in the copper pillar bumps. The reflow may create an underfill under the LED array. In an embodiment, the LED array may be a monolithic LED array. An example ninth structure 600I is shown in FIG. 6I and includes the LED array 102 and an underfill.

LEDアレイは、レーザリフトオフ(LLO:laser liftoff)プロセスおよび蛍光体集積化(phosphor integration)を受けてよい(518)。再配線層117内の露出された金属領域上に任意の受動部品を取り付けて、第10の構造を形成してよい。第10の構造の例600Jが図600Jに示されており、蛍光体材料610を有するLEDアレイ102と、受動コンポーネント114とを含む。 The LED array may undergo a laser lift-off (LLO) process and phosphor integration 518. Optional passive components may be attached onto the exposed metal areas in the redistribution layer 117 to form a tenth structure. An example tenth structure 600J is shown in FIG. 600J and includes an LED array 102 with phosphor material 610 and passive components 114.

任意に、図1BのLED照明システム100のようなLED照明システムであってよい第10の構造は、例えば、LED照明システム100を車両ヘッドランプまたは他のアプリケーションシステムに組み込むように、外部回路基板に取り付けられてよい(520)。 Optionally, the tenth structure, which may be an LED lighting system such as LED lighting system 100 of FIG. 1B, may be mounted to an external circuit board (520), for example, to incorporate LED lighting system 100 into a vehicle headlamp or other application system.

実施形態を詳細に記載したが、当業者は、本開示を所与として、発明的な概念の精神から逸脱することなく、本明細書に記載した実施形態に修正が加えられる場合があることを理解するであろう。従って、本発明の範囲が図示および記載の特定の実施形態に限定されることは意図されていない。
Although embodiments have been described in detail, those skilled in the art will appreciate, given the present disclosure, that modifications may be made to the embodiments described herein without departing from the spirit of the inventive concept. Accordingly, it is not intended that the scope of the invention be limited to the specific embodiments shown and described.

Claims (18)

頂面と、底面と、側面とを有する、シリコンバックプレーンと、
前記シリコンバックプレーンの前記頂面の上にある金属コネクタのアレイと、
前記シリコンバックプレーンの前記側面を取り囲み、頂面と、底面と、側面とを有する、基板と、
前記シリコンバックプレーンの前記頂面および前記基板の前記頂面の上にある第1の再配線層と、
前記シリコンバックプレーンの前記底面および前記基板の前記底面の上にある第2の再配線層と、
前記第1の再配線層と前記第2の再配線層との間で前記基板を通じて延在し、金属材料で充填される、少なくとも1つのビアと
前記金属コネクタのアレイを介して前記シリコンバックプレーンに電気的に結合される発光ダイオード(LED)アレイと、を含む、
システム。
a silicon backplane having a top surface, a bottom surface, and a side surface;
an array of metal connectors on the top surface of the silicon backplane;
a substrate surrounding the side of the silicon backplane and having a top surface, a bottom surface, and a side surface;
a first redistribution layer overlying the top surface of the silicon backplane and the top surface of the substrate;
a second redistribution layer overlying the bottom surface of the silicon backplane and the bottom surface of the substrate;
at least one via extending through the substrate between the first redistribution layer and the second redistribution layer and filled with a metal material ;
a light emitting diode (LED) array electrically coupled to the silicon backplane via the array of metal connectors ;
system.
前記第1の再配線層は、
少なくとも1つの第1の誘電体層と、
少なくとも1つの第1の金属層と、を含み、
前記少なくとも1つの第1の金属層は、前記シリコンバックプレーンの周辺領域から前記基板の前記側面に向かって延び、少なくとも1つのボンドパッドを形成するように前記少なくとも1つの第1の誘電体層から露出させられる少なくとも一部分を有する、
請求項1に記載のシステム。
The first redistribution layer is
at least one first dielectric layer;
at least one first metal layer;
the at least one first metal layer extends from a peripheral region of the silicon backplane toward the side of the substrate and has at least a portion exposed from the at least one first dielectric layer to form at least one bond pad;
The system of claim 1 .
前記少なくとも1つのボンドパッドに電気的に結合される少なくとも1つの受動コンポーネントを更に含む、請求項2に記載のシステム。 The system of claim 2, further comprising at least one passive component electrically coupled to the at least one bond pad. 前記第2の再配線層は、
少なくとも1つの第2の誘電体層と、
少なくとも1つの第2の金属層と、を含み、
前記少なくとも1つの第2の金属層は、前記シリコンバックプレーンの周辺領域から前記基板の前記側面に向かって延び、少なくとも1つのボンドパッドを形成するように前記少なくとも1つの第2の誘電体層から露出させられる少なくとも一部分を有する、
請求項1に記載のシステム。
The second redistribution layer is
at least one second dielectric layer;
at least one second metal layer;
the at least one second metal layer extends from a peripheral region of the silicon backplane toward the side of the substrate and has at least a portion exposed from the at least one second dielectric layer to form at least one bond pad.
The system of claim 1 .
中央領域において前記シリコンバックプレーンの前記底面に電気的および熱的に結合される金属層を更に含み、前記金属層は、前記第2の再配線層から離間する、請求項4に記載のシステム。 5. The system of claim 4, further comprising a metal layer electrically and thermally coupled to the bottom surface of the silicon backplane in a central region, the metal layer being spaced apart from the second redistribution layer. 前記金属コネクタのアレイは、銅ピラーバンプのアレイである、請求項1に記載のシステム。 The system of claim 1, wherein the array of metal connectors is an array of copper pillar bumps. 前記LEDアレイは、モノリシックLEDアレイである、請求項に記載のシステム。 The system of claim 1 , wherein the LED array is a monolithic LED array. 前記モノリシックLEDアレイは、複数のエミッタを含み、該複数のエミッタの各々は、100μm以下の幅を有する、請求項に記載のシステム。 8. The system of claim 7 , wherein the monolithic LED array includes a plurality of emitters, each of the plurality of emitters having a width of 100 μm or less. 前記複数のエミッタは、行および列において配置され、隣接する行および列の間のレーンが、20μm以下の幅を有する、請求項に記載のシステム。 9. The system of claim 8 , wherein the plurality of emitters are arranged in rows and columns, with lanes between adjacent rows and columns having a width of 20 μm or less. 前記基板は、成形材料を含む、請求項1に記載のシステム。 The system of claim 1, wherein the substrate comprises a molding material. 前記シリコンバックプレーンは、相補型金属酸化物半導体(CMOS)集積回路である、請求項1に記載のシステム。 The system of claim 1, wherein the silicon backplane is a complementary metal-oxide semiconductor (CMOS) integrated circuit. 前記シリコンバックプレーンは、特定用途向け集積回路(ASIC)である、請求項1に記載のシステム。 The system of claim 1, wherein the silicon backplane is an application-specific integrated circuit (ASIC). 少なくとも1つのセンサと、
前記少なくとも1つのセンサに通信的に結合されるコントローラと、
発光ダイオード(LED)駆動装置と、
前記コントローラに通信的に結合され、前記LED駆動装置に電気的に結合される、アクティブヘッドランプと、を含み、該アクティブヘッドランプは、
頂面と、底面と、側面とを有する、シリコンバックプレーンと、
前記シリコンバックプレーンの前記頂面の上にある金属コネクタのアレイと、
前記シリコンバックプレーンの前記側面を取り囲み、頂面と、底面と、側面とを有する、基板と、
前記シリコンバックプレーンの前記頂面および前記基板の前記頂面の上にあり、少なくとも1つの誘電体層と、少なくとも1つの金属層とを含む、再配線層であって、前記少なくとも1つの金属層は、前記シリコンバックプレーンの周辺領域から前記基板の前記側面に向かって延び、少なくとも1つのボンドパッドを形成するように前記少なくとも1つの誘電体層から露出させられた少なくとも一部分を有する、再配線層と、
前記シリコンバックプレーンの前記頂面にあるLEDアレイと、を含む、
車両ヘッドランプシステム。
at least one sensor;
a controller communicatively coupled to the at least one sensor;
a light emitting diode (LED) driver;
an active headlamp communicatively coupled to the controller and electrically coupled to the LED driver, the active headlamp comprising:
a silicon backplane having a top surface, a bottom surface, and a side surface;
an array of metal connectors on the top surface of the silicon backplane;
a substrate surrounding the side of the silicon backplane and having a top surface, a bottom surface, and a side surface;
a redistribution layer overlying the top surface of the silicon backplane and the top surface of the substrate, the redistribution layer including at least one dielectric layer and at least one metal layer, the at least one metal layer extending from a peripheral region of the silicon backplane toward the side surface of the substrate and having at least a portion exposed from the at least one dielectric layer to form at least one bond pad;
an LED array on the top surface of the silicon backplane;
Vehicle headlamp system.
前記少なくとも1つのセンサ、前記コントローラおよび前記LED駆動装置のうちの少なくとも1つは、少なくとも1つの受動コンポーネントを含み、該少なくとも1つの受動コンポーネントは、前記少なくとも1つのボンドパッドに電気的に結合される、請求項13に記載の車両ヘッドランプシステム。 14. The vehicle headlamp system of claim 13, wherein at least one of the at least one sensor, the controller, and the LED driver includes at least one passive component, the at least one passive component being electrically coupled to the at least one bond pad. 前記アクティブヘッドランプは、前記シリコンバックプレーンの前記底面に電気的および熱的に結合される金属層を更に含み、
当該車両ヘッドランプシステムは、前記金属層に電気的および熱的に結合される回路基板を更に含む、
請求項13に記載の車両ヘッドランプシステム。
The active headlamp further includes a metal layer electrically and thermally coupled to the bottom surface of the silicon backplane;
The vehicle headlamp system further includes a circuit board electrically and thermally coupled to the metal layer.
14. The vehicle headlamp system of claim 13 .
前記少なくとも1つのセンサ、前記コントローラおよび前記LED駆動装置のうちの少なくとも1つは、少なくとも1つの受動コンポーネントを含み、該少なくとも1つの受動コンポーネントは、複数の受動コンポーネントを含み、該複数の受動コンポーネントのうちの少なくとも1つは、前記回路基板の上にある、請求項15に記載の車両ヘッドランプシステム。 16. The vehicle headlamp system of claim 15, wherein at least one of the at least one sensor, the controller, and the LED driver includes at least one passive component, the at least one passive component including a plurality of passive components, and at least one of the plurality of passive components is on the circuit board . 前記LEDアレイは、複数のエミッタを含むモノリシックLEDアレイであり、前記複数のエミッタの各々は、100μm以下の幅を有する、請求項13に記載の車両ヘッドランプシステム。 14. The vehicle headlamp system of claim 13 , wherein the LED array is a monolithic LED array including a plurality of emitters, each of the plurality of emitters having a width of 100 [mu]m or less. 前記複数のエミッタは、行および列において配置され、隣接する行および列の間のレーンが、20μm以下の幅を有する、請求項17に記載の車両ヘッドランプシステム。 18. The vehicle headlamp system of claim 17 , wherein the plurality of emitters are arranged in rows and columns, with lanes between adjacent rows and columns having a width of 20 μm or less.
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