一方向性アンチヒューズ素子及びこれを用いた発光ダイオードユニット
【課題】１列に直列接続された各発光ダイオード（LED）素子の各々にそれぞれ１つのアンチヒューズ素子が並列接続されているLEDユニットにおいて、電源を誤って逆方向に接続した場合にも、LEDユニットを保護する一方向性アンチヒューズ素子を提供する。
【解決手段】１はカソード電極端子Ｋに接続されたカソード電極層、２はｐ型不純物層２１及びｎ型不純物層２２よりなる半導体層、３は絶縁層、４はボンディングワイヤ５によってアノード電極端子Ａに接続されたアノード電極層、６は封止樹脂層である。カソード電極端子Ｋとアノード電極端子Ａとの間に順方向電圧が印加された場合のみ、一方向性アンチヒューズ素子はアンチヒューズとして作用する。カソード電極端子Ｋとアノード電極端子Ａとの間に逆方向電圧が印加された場合には、一方向性アンチヒューズ素子はアンチヒューズとして作用しない。
【解決手段】１はカソード電極端子Ｋに接続されたカソード電極層、２はｐ型不純物層２１及びｎ型不純物層２２よりなる半導体層、３は絶縁層、４はボンディングワイヤ５によってアノード電極端子Ａに接続されたアノード電極層、６は封止樹脂層である。カソード電極端子Ｋとアノード電極端子Ａとの間に順方向電圧が印加された場合のみ、一方向性アンチヒューズ素子はアンチヒューズとして作用する。カソード電極端子Ｋとアノード電極端子Ａとの間に逆方向電圧が印加された場合には、一方向性アンチヒューズ素子はアンチヒューズとして作用しない。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一方向性アンチヒューズ素子及びこれを用いた発光ダイオード（LED）ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
透過型あるいは半透過型の液晶表示（LCD）装置は、LCDパネルと、LCDパネルの背面に設けられた発光ダイオード（LED）ユニットとから構成されている。尚、LCDパネルの背面に設けられたLEDユニットは直下型と言う。
【０００３】
図１５は従来のLEDユニットを示す回路図である（参照：特許文献１、２、３）。
【０００４】
図１５に示すように、アノード電極端子Ａとカソード電極端子Ｋとの間には、m×n個たとえば1000個程度のLED素子D11、D12、…、Dmnがm行×n列に２次元的に配列され、m個たとえば20〜30個程度のLED素子D11、D21、…、Dm1が直列に接続されている。
【０００５】
１列に直列接続されたLED素子たとえばD11、D21、…、Dm1の１つたとえばD11がオープン不良つまり不灯となってオープンモードになると、他の正常なLED素子D21、…、Dm1も含む１列全体が不灯となり、この結果、LEDユニット全体に輝度むらが発生することになる。このような輝度むらを防止するために、各LED素子D11、D21、…、Dmnに１つの双方向性アンチヒューズ素子F11、F12、…、Fmnが並列接続されている。尚、通常のヒューズ素子は、溶断電圧以上の電圧が印加されると、溶断して電流が遮断するのに対し、アンチヒューズ素子は、絶縁耐圧以上の電圧が印加されると、短絡して電流が流れるものである。
【０００６】
双方向性アンチヒューズ素子は、たとえば、絶縁層を挟んだPtよりなる２つの金属電極層よりなり、これら２つの金属電極層に上述の絶縁耐圧以上の電圧が印加されると、絶縁層が絶縁破壊し、その絶縁破壊に金属電極層のPtがエレクトロマイグレーションによりしみ出し、この結果、２つの金属電極層は電気的に短絡し、その後も、自己修復を行わずに、電気的短絡状態が維持される。
【０００７】
たとえば、図１６に示すように、１列のLED素子D11、D21、…、Dm1において、LED素子D11がオープン不良つまり不灯になった場合を想定する。この場合、LED素子D21、…、Dm1は正常なので、これらの順方向電圧は小さく、従って、電源による順方向電圧Vfの大部分は双方向性アンチヒューズ素子F11に印加され、この結果、双方向性アンチヒューズ素子F11は絶縁破壊して短絡する。従って、順方向電圧Vfはアノード電極端子Ａから双方向性アンチヒューズ素子F11、正常なLED素子D21、…、Dm1を介してカソード電極端子Ｋへ流れる。このように、オープン不良のLED素子D11のみが不灯となるも、他の正常なLED素子D21、…、Dm1は点灯するので、LEDユニット１００全体の輝度むらを抑制でき、製造歩留りを向上できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００７−３２４３５５号公報
【特許文献２】特開２００７−２００５７７号公報
【特許文献３】特開２００９−２６７２９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
図１７は図１５のLEDユニットの課題を説明するための回路図である。図１７の（Ａ）に示すごとく、電源を誤って逆方向に接続して逆方向電圧Vrがすべてが正常な１列のLED素子D11、D21、…、Dm1に印加された場合を想定する。この場合、各LED素子D11、D21、…、Dm1の逆方向電圧は大きいので、各LED素子D11、D21、…、Dm1にはほとんど逆方向電流Irは流れない。この結果、双方向性アンチヒューズ素子F11、F21、…、Fm1のいくつかたとえばF11、F31、Fm1の電圧が絶縁耐圧を超えて双方向性アンチヒューズ素子F11、F31、Fm1は絶縁破壊することがある。絶縁破壊した双方向性アンチヒューズ素子F11、F31、Fm1は自己修復しない。従って、電源を順方向に接続し直した後に、図１５のLEDユニット１００を電源による順方向電圧Vfで動作させると、順方向電流Ifはアノード電極端子ＡからF11、D21、F31、…、Dm-1,1、Fm1を介してカソード電極端子Ｋに流れる。従って、図１７の（Ｂ）に示すごとく、双方向性アンチヒューズ素子F11、F31、Fm1に並列接続されたLED素子D11、D31、Dm1は点灯せず、LEDユニット１００全体の輝度むらが発生し、製造歩留りの低下を招くという課題があった。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述の課題を解決するために、本発明に係る一方向性アンチヒューズ素子は、アノード金属電極層と、カソード金属電極層と、カソード金属電極層上に設けられた半導体層と、アノード金属電極層と半導体層との間に設けられた絶縁層とを具備し、アノード金属電極層とカソード金属電極層との間に順方向電圧が印加されたときのみアンチヒューズとして作用するようにしたものである。これにより、電源を誤って逆方向に接続されても絶縁層が絶縁破壊しない。
【００１１】
また、本発明に係るLEDユニットは、アノード電極端子と、カソード電極端子と、アノード電極端子とカソード電極端子との間に直列接続された複数のLED素子と、各LED素子に並列接続された複数の一方向性アンチヒューズ素子とを具備し、アノード電極端子とカソード電極端子との間に順方向電圧が印加されたときのみ一方向性アンチヒューズ素子はアンチヒューズとして作用するようにしたものである。
【００１２】
上述のLEDユニットにおいては、各LED素子及び各一方向性アンチヒューズ素子はLEDパッケージに形成される。あるいは、各LED素子はLEDパッケージに形成され、各LEDパッケージ及び各一方向性アンチヒューズ素子は１つの実装基板上に形成される。あるいは、各LED素子及び各一方向性アンチヒューズ素子はLEDパッケージに形成され、その際、各一方向性アンチヒューズ素子はLEDパッケージの埋め込み層内に形成される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、電源を誤って逆方向に接続してもアンチヒューズ素子は絶縁破壊しないので、逆方向電圧が印加されることで生ずるLEDユニットの輝度むらを抑止でき、従って、製造歩留りを向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る一方向性アンチヒューズ素子の第１の実施の形態を示す断面図である。
【図２】図１の一方向性アンチヒューズ素子の順方向電圧印加動作を説明するための断面図である。
【図３】図１の一方向性アンチヒューズ素子の逆方向電圧印加動作を説明するための断面図である。
【図４】本発明に係る一方向性アンチヒューズ素子の第２の実施の形態を示す断面図である。
【図５】図４の一方向性アンチヒューズ素子の逆方向電圧印加動作を説明するための断面図である。
【図６】図４の一方向性アンチヒューズ素子の変更例を示す断面図である。
【図７】本発明に係るLEDユニットを示す回路図である。
【図８】図７のLEDユニットの動作を説明するための回路図である。
【図９】図７のLEDユニットの動作を説明するための回路図である。
【図１０】図７のLEDユニットの第１の例を示し、（Ａ）はブロック図、（Ｂ）は（Ａ）のLEDパッケージの１つの平面図、（Ｃ）は（Ｂ）のC-C線断面図である。
【図１１】図７のLEDユニットの第２の例を示し、（Ａ）はブロック図、（Ｂ）は（Ａ）のLEDパッケージの１つの平面図、（Ｃ）は（Ｂ）のC-C線断面図である。
【図１２】図７のLEDユニットの第３の例を示し、（Ａ）はブロック図、（Ｂ）は（Ａ）のLEDパッケージの１つの平面図、（Ｃ）は（Ｂ）のC-C線断面図である。
【図１３】図７のLEDユニットの第４の例を示し、（Ａ）はブロック図、（Ｂ）は（Ａ）のLEDパッケージの１つの平面図、（Ｃ）は（Ｂ）のC-C線断面図である。
【図１４】図７のLEDユニットの第５の例を示し、（Ａ）はブロック図、（Ｂ）は（Ａ）のLEDパッケージの１つの平面図、（Ｃ）は（Ｂ）のC-C線断面図である。
【図１５】従来のLEDユニットを示す回路図である。
【図１６】図１５のLEDユニットの動作を説明するための回路図である。
【図１７】図１５のLEDユニットの課題を説明するための回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１は本発明に係る一方向性アンチヒューズ素子の第１の実施の形態を示す断面図である。
【００１６】
図１において、１はカソード電極端子Ｋに接続されたカソード電極層、２はｎ型不純物層２１及びｐ型不純物層２２よりなる半導体層、３は絶縁層、４はボンディングワイヤ５によってアノード電極端子Ａに接続されたアノード電極層、６は封止樹脂層である。尚、半導体層２のｎ型不純物層２１及びｐ型不純物層２２との間には小さい空乏層（図示せず）が存在する。
【００１７】
図１において、アノード電極端子Ａとカソード電極端子Ｋとの間に順方向電圧Vfが印加された場合には、図１の一方向性アンチヒューズ素子はアンチヒューズとして作用する。他方、アノード電極端子Ａとカソード電極端子Ｋとの間に逆方向電圧Vrが印加された場合には、図１の一方向性アンチヒューズ素子はアンチヒューズとして作用しない。
【００１８】
カソード電極層１は抵抗率が10-3Ωcm以下の金属材料ならいずれでもよい。
【００１９】
半導体層２はバンドギャップの大きいSiに限らず、SiC、AlN、ZnO、GaN等でもよい。
【００２０】
絶縁層３の抵抗率は大きい方が絶縁耐圧が大きくなってアンチヒューズの最大許容電圧を大きくできるが、半導体層２の抵抗率に近いと微小リーク電流が流れ易くなる。従って、絶縁層３の抵抗率は半導体層２の抵抗率より高く、たとえば、107Ωcm以上、特に、108Ωcm以上が好ましい。このような絶縁層３として、Al2O3、SiC、MgO、SiO2、TiO2、Y2O3、SiN4、AlN、ZrO2、NiO等がある。
【００２１】
アノード電極層４は抵抗率が10-3Ωcm以下の金属よりなる。但し、絶縁層３が酸化物のときには、アノード電極層４が酸化性金属であると、絶縁破壊し、絶縁層内にエレクトロマイグレーションしたアノード電極層４の一部は周りの酸化物により酸化されて自己修復する。この自己修復を抑止するために、アノード電極層４は好ましくは耐酸化性金属たとえばPt、Auよりなる。
【００２２】
アノード電極端子Ａ及びカソード電極端子ＫはAu/Ni/Cu/Auのめっき層によって構成できる。
【００２３】
図１の一方向性アンチヒューズ素子の順方向電圧印加による動作を図２を参照して説明する。
【００２４】
すなわち、アノード電極端子Ａとカソード電極端子Ｋとの間の順方向電圧Vfが絶縁耐圧以上になると、絶縁層３が絶縁破壊し、その絶縁破壊部分にアノード電極層４がエレクトロマイグレーションによりしみ出して金属部４ａが形成される。この結果、カソード電極層１とアノード電極層４とは半導体層２及び金属部４ａによって電気的に短絡することになる。
【００２５】
金属部４ａは耐酸化性のPtもしくはAuであれば、以後も、自己修復は行われずに、カソード電極層１とアノード電極層４との電気的短絡状態は半導体層２及び金属部４ａによって維持される。
【００２６】
図１の一方向性アンチヒューズ素子の逆方向電圧印加による動作を図３を参照して説明する。
【００２７】
すなわち、図３に示すごとく、アノード電極端子Ａとカソード電極端子Ｋとの間の逆方向電圧Vrが半導体層２のｐ型不純物層２１とｎ型不純物層２２との間の空乏層２３が大きくなり、半導体層２の抵抗率は大きくなる。この結果、アノード電極端子Ａとカソード電極端子Ｋとの間には電気は流れない。
【００２８】
図４は本発明に係る一方向性アンチヒューズ素子の第２の実施の形態を示す断面図である。
【００２９】
図４においては、図１の半導体層２の代りに、ｎ型不純物層よりなる半導体層２’を設けてある。
【００３０】
図４の一方向性アンチヒューズ素子の順方向電圧印加による動作は図１の一方向性アンチヒューズ素子の順方向電圧印加による動作と同一である。
【００３１】
図４の一方向性アンチヒューズ素子の逆方向電圧印加による動作を図５を参照して説明する。
【００３２】
すなわち、図５に示すごとく、アノード電極端子Ａとカソード電極端子Ｋとの間の逆方向電圧Vrがカソード電極層１と半導体層２’のｎ型不純物層との間に空乏層２’ａが大きく発生して、空乏層２’ａを含んだ半導体層２’の抵抗率は大きくなる。この結果、アノード電極端子Ａとカソード電極端子Ｋとの間には電気は流れない。
【００３３】
尚、図４における半導体層２’のキャリア濃度つまりｎ型不純物層濃度を小さくすると、絶縁層３の絶縁耐圧を小さくできる。また、図６に示すごとく、半導体層２’の絶縁層３側にｎ＋型不純物層２ｂを設けることにより絶縁層３の絶縁耐圧を細かく制御できる。
【００３４】
図７は本発明に係るLEDユニットを示す回路図である。図７のLEDユニット１０においては、図１５のLEDユニット１００の双方向性アンチヒューズ素子F11、F21、…、Fmnの代りに、図１、図４もしくは図６に示す一方向性アンチヒューズ素子F11’、F21’、…、Fmn’を設けてある。
【００３５】
順方向電圧Vfがアノード電極端子Ａとカソード電極端子Ｋとの間に印加された場合には、図７の一方向性アンチヒューズ素子F11’、F12’、…、Fmn’は図１５の双方向性アンチヒューズ素子F11、F21、…、Fmnと同一の動作を行うので、図７のLEDユニットは、図８に示す動作を行う。
【００３６】
すなわち、図８に示すように、１列のLED素子D11、D21、…、Dm1において、LED素子D11がオープン不良つまり不灯になった場合を想定する。この場合、LED素子D21、…、Dm1は正常なので、これらの順方向電圧は小さく、従って、電源による順方向電圧Vfの大部分は一方向性アンチヒューズ素子F11’に印加され、この結果、一方向性アンチヒューズ素子F’11は絶縁破壊して短絡する。従って、順方向電圧Vfはアノード電極端子Ａから一方向性アンチヒューズ素子F’11、正常なLED素子D21、…、Dm1を介してカソード電極端子Ｋへ流れる。このように、オープン不良のLED素子D11のみが不灯となるも、他の正常なLED素子D21、…、Dm1は点灯するので、LEDユニット１０全体の輝度むらを抑制でき、製造歩留りを向上できる。
【００３７】
他方、電源を誤って逆方向に接続して逆方向電圧Vr（=-Vf）がアノード電極端子Ａとカソード電極端子Ｋとの間に印加された場合にも、図７の一方向性アンチヒューズ素子F11’、F12’、…、Fmn’には電流は流れない。つまり、図９の（Ａ）に示すごとく、逆方向電圧Vrがすべてが正常な１列のLED素子D11、D21、…、Dm1に印加された場合を想定する。この場合、各LED素子D11、D21、…、Dm1の逆方向電圧は大きいので、各LED素子D11、D21、…、Dm1にはほとんど逆方向電流Irは流れない。しかも、一方向性アンチヒューズ素子F11’、F21’、…、Fm1’にもほとんど逆方向電流Irは流れない。従って、逆方向の静電気電圧Vrがなくなった後に、図７のLEDユニット１０を電源による順方向電圧Vfで動作させると、図９の（Ｂ）に示すごとく、順方向電圧Ifはアノード電極端子ＡからD11、D21、D31、…、Dm-1,1、Dm1を介してカソード電極端子Ｋに流れる。従って、逆方向電圧Vrが印加されることで生ずるLEDユニット１０の輝度むらが発生せず、製造歩留りの向上に寄与する。
【００３８】
図１０は図７のLEDユニット１０の第１の例を示し、（Ａ）は全体を示すブロック図、（Ｂ）は（Ａ）のLEDパッケージ１０−１の１つの平面図、（Ｃ）は（Ｂ）のC-C線断面図である。
【００３９】
図１０の（Ａ）に示すごとく、LEDユニット１０はｎ個のLEDパッケージ１０−１、１０−２、…、１０−ｎよりなり、各LEDパッケージ１０−１、１０−２、…、１０−ｎは図４の１列分に相当する。また、各LEDパッケージ１０−１、１０−２、…、１０−ｎはアノード電極端子Ａに接続されたアノード電極端子Ａ１、Ａ２、…、Ａｎ及びカソード電極端子Ｋに接続されたカソード電極端子Ｋ１、Ｋ２、…、Ｋｎを有する。
【００４０】
図１０の（Ｂ）、（Ｃ）に示すごとく、LEDパッケージ１０−１は基板１１及び基板１１上に形成された導電パターン１２を有する。基板１１は、Si、SiC、ZnO等の半導体、AlN、Al2O3等のセラミック、ポリフタルアミド、ポリアミド、シリコーン系、エポキシ系の樹脂、Al、Cu、Mg等の金属のいずれかもしくは組合せよりなる。LED素子D11、D21、D31、…、Dm-1,1、Dm1と一方向性アンチヒューズ素子F11’、F21’、F31’、…、Fm-1,1’、Fm1’の対が樹脂系のダイボン剤１３で並列に実装され、この場合、LED素子D11、D21、D31、…、Dm-1,1、Dm1は導電パターン１２にボンディングワイヤ１４によって直列になるように配線され、また、一方向性アンチヒューズ素子F11’、F21’、F31’、…、Fm-1,1’、Fm1’は半田１５で導電パターン１２に接合される。
【００４１】
図１１は図７のLEDユニット１０の第２の例を示し、（Ａ）は全体を示すブロック図、（Ｂ）は（Ａ）のサブLEDユニット１１０−１の１つの平面図、（Ｃ）は（Ｂ）のC-C線断面図である。
【００４２】
図１１の（Ａ）に示すごとく、LEDユニット１０はｎ個のサブLEDユニット１１０−１、１１０−２、…、１１０−ｎよりなり、各サブLEDユニット１１０−１、１１０−２、…、１１０−ｎは図７の１列分に相当する。また、各サブLEDユニット１１０−１、１１０−２、…、１１０−ｎはアノード電極端子Ａに接続されたアノード電極端子Ａ１、Ａ２、…、Ａｎ及びカソード電極端子Ｋに接続されたカソード電極端子Ｋ１、Ｋ２、…、Ｋｎを有する。
【００４３】
図１１の（Ｂ）、（Ｃ）に示すごとく、サブLEDユニット１１０−１は基板１１１及び基板１１１上に形成された導電パターン１１２を有する。基板１１１は、Si、SiC、ZnO等の半導体、AlN、Al2O3等のセラミック、ポリフタルアミド、ポリアミド、シリコーン系、エポキシ系の樹脂、Al、Cu、Mg等の金属のいずれかもしくは組合せよりなる。各LED素子D11、D21、D31、…、Dm-1,1、Dm1を内蔵するLEDパッケージD11’、D21’、D31’、…、Dm-1,1’、Dm1’と一方向性アンチヒューズ素子F11’、F21’、F31’、…、Fm-1,1’、Fm1’の対が樹脂系のダイボン剤１１３で並列に実装され、この場合、LEDパッケージD11’、D21’、D31’、…、Dm-1,1’、Dm1’は導電パターン１１２に半田１１４によって直列になるように配線され、また、一方向性アンチヒューズ素子F11’、F21’、F31’、…、Fm-1,1’、Fm1’は半田１１５で導電パターン１１２に接合される。
【００４４】
図１２は図７のLEDユニット１０の第３の例を示し、（Ａ）は全体を示すブロック図、（Ｂ）は（Ａ）のLEDパッケージ１２０−１の１つの平面図、（Ｃ）は（Ｂ）のC-C線断面図である。
【００４５】
図１２の（Ａ）に示すごとく、LEDユニット１０は４個のLEDパッケージ１２０−１、１２０−２、１２０−３、１２０−４よりなり、各LEDパッケージ１２０−１、１２０−２、１２０−３、１２０−４は図７の(m×n)/4個分に相当する。また、各LEDパッケージ１２０−１、１２０−２、１２０−３、１２０−４はアノード電極端子Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４及びカソード電極端子Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３、Ｋ４を有し、アノード電極端子Ａとカソード電極端子Ｋとの間に直列接続された２つのLEDパッケージ１２０−１、１２０−２及び直列接続された２つのLEDパッケージ１２０−３、１２０−４が並列に接続されている。
【００４６】
図１２の（Ｂ）、（Ｃ）に示すごとく、LEDパッケージ１２０−１は下地基板１２１、埋め込み層１２２及びリフレクタ１２３を有する。下地基板１２１は、Si、SiC、ZnO等の半導体、AlN、Al2O3等のセラミック、ポリフタルアミド、ポリアミド、シリコーン系、エポキシ系の樹脂、Al、Cu、Mg等の金属のいずれかもしくは組合せよりなる。下地基板１２１と埋め込み層１２２との間に酸化シリコン層１２１ａが介在する。埋め込み層１２２は樹脂、ゾルゲルで形成されたセラミック等よりなる。埋め込み層１２２には、図１に示す一方向性アンチヒューズ素子F11’、F12’、…が形成され、その上に、LED素子D11、D12、…が形成される。
【００４７】
LEDパッケージ１２０−１の製造方法を説明する。所望のキャリア濃度を有するｎ型シリコン基板の裏面を熱酸化して酸化シリコン層１２１ａを形成し、絶縁層３及びアノード電極層４が形成される領域下にｐ型不純物をイオン注入してｐ型不純物層２２を形成し、ｎ型不純物層２１及びｐ型不純物層２２よりなる半導体層２を形成する。次いで、このシリコン基板の酸化シリコン層を下にして下地基板１２１に貼り付ける。次いで、カソード電極層１たとえばAlを蒸着し、フォトリソグラフィ／エッチング法によりパターニングする。次いで、その上に、絶縁層３たとえばAl2O3及びアノード電極層４を形成し、フォトリソグラフィ／エッチング法によりパターニングする。次いで、埋め込み層１２２を形成し、埋め込み層１２２にビアホールを形成して印刷等によりCuペーストを埋め込んでビア１２４を形成する。さらに、フォトリソグラフィ／エッチング法を用いてCu/Auめっきにより導電パターン１２５を形成し、LED素子D11、D21、D31、…、Dm-1,1、Dm1が樹脂系のダイボン剤１２６で実装され、さらに、ボンディングワイヤ１２７によって導電パターン１２５に配線される。
【００４８】
図１３は図７のLEDユニット１０の第４の例を示し、（Ａ）は全体を示すブロック図、（Ｂ）は（Ａ）のLEDパッケージ１２０−１の１つの平面図、（Ｃ）は（Ｂ）のC-C線断面図である。図１３においては、埋め込み層１２２には、図４に示す一方向性アンチヒューズ素子F11’、F12’、…が形成され、その上に、LED素子D11、D12、…が形成されている点が図１２の例と異なる。すなわち、ｎ型シリコン基板にｐ型不純物のイオン注入を行わない点が図１２の例と異なる。
【００４９】
図１４は図７のLEDユニット１０の第５の例を示し、（Ａ）は全体を示すブロック図、（Ｂ）は（Ａ）のLEDパッケージ１２０−１の１つの平面図、（Ｃ）は（Ｂ）のC-C線断面図である。図１４においては、埋め込み層１２２には、図６に示す一方向性アンチヒューズ素子F11’、F12’、…が形成され、その上に、LED素子D11、D12、…が形成されている点が図１２の例と異なる。すなわち、ｎ型シリコン基板にｐ型不純物のイオン注入の代りにｎ型不純物のイオン注入を行う点が図１２の例と異なる。
【００５０】
尚、図１０、図１１、図１２、図１３、図１４において、発光色を白色としたい場合には、LED素子の周囲に蛍光体入り樹脂等を注入する。また、導電パターンの表面を金めっきあるいは銀めっきで表面処理してもよい。
【００５１】
本発明は、上述の直下型LEDユニット以外に、直列接続された複数のLED素子を有するサイドエッジ型LEDユニットにも適用される。
【符号の説明】
【００５２】
１：カソード電極層
２、２’：半導体層
２１：ｐ型不純物層
２２：ｎ型不純物層
２３：空乏層
２ａ’：空乏層
３：絶縁層
４：アノード電極層
４ａ：金属部（絶縁破壊）
５：ボンディングワイヤ
６：封止樹脂層
１０、１００：LEDユニット
Ａ：アノード電極端子
Ｋ：カソード電極端子
D11、D21、…、Dmn：LED素子
F11’、F21’、…、Fmn’：一方向性アンチヒューズ素子
１０−１、１０−２、…、１０−ｎ：LEDパッケージ
１１：基板
１２：導電パターン
１３：ダイボン剤
１４：ボンディングワイヤ
１５：半田
１１０−１、１１０−２、…、１１０−ｎ：サブLEDユニット
１１１：基板
１１２：導電パターン
１１３：ダイボン剤
１１４：半田
１１５：半田
１２０−１、１２０−２、１２０−３、１２０−４：LEDパッケージ
１２１：下地基板
１２１ａ：酸化シリコン層
１２２：埋め込み層
１２３：リフレクタ
１２４：ビア
１２５：導電パターン
１２６：ダイボン剤
１２７：ボンディングワイヤ
【技術分野】
【０００１】
本発明は一方向性アンチヒューズ素子及びこれを用いた発光ダイオード（LED）ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
透過型あるいは半透過型の液晶表示（LCD）装置は、LCDパネルと、LCDパネルの背面に設けられた発光ダイオード（LED）ユニットとから構成されている。尚、LCDパネルの背面に設けられたLEDユニットは直下型と言う。
【０００３】
図１５は従来のLEDユニットを示す回路図である（参照：特許文献１、２、３）。
【０００４】
図１５に示すように、アノード電極端子Ａとカソード電極端子Ｋとの間には、m×n個たとえば1000個程度のLED素子D11、D12、…、Dmnがm行×n列に２次元的に配列され、m個たとえば20〜30個程度のLED素子D11、D21、…、Dm1が直列に接続されている。
【０００５】
１列に直列接続されたLED素子たとえばD11、D21、…、Dm1の１つたとえばD11がオープン不良つまり不灯となってオープンモードになると、他の正常なLED素子D21、…、Dm1も含む１列全体が不灯となり、この結果、LEDユニット全体に輝度むらが発生することになる。このような輝度むらを防止するために、各LED素子D11、D21、…、Dmnに１つの双方向性アンチヒューズ素子F11、F12、…、Fmnが並列接続されている。尚、通常のヒューズ素子は、溶断電圧以上の電圧が印加されると、溶断して電流が遮断するのに対し、アンチヒューズ素子は、絶縁耐圧以上の電圧が印加されると、短絡して電流が流れるものである。
【０００６】
双方向性アンチヒューズ素子は、たとえば、絶縁層を挟んだPtよりなる２つの金属電極層よりなり、これら２つの金属電極層に上述の絶縁耐圧以上の電圧が印加されると、絶縁層が絶縁破壊し、その絶縁破壊に金属電極層のPtがエレクトロマイグレーションによりしみ出し、この結果、２つの金属電極層は電気的に短絡し、その後も、自己修復を行わずに、電気的短絡状態が維持される。
【０００７】
たとえば、図１６に示すように、１列のLED素子D11、D21、…、Dm1において、LED素子D11がオープン不良つまり不灯になった場合を想定する。この場合、LED素子D21、…、Dm1は正常なので、これらの順方向電圧は小さく、従って、電源による順方向電圧Vfの大部分は双方向性アンチヒューズ素子F11に印加され、この結果、双方向性アンチヒューズ素子F11は絶縁破壊して短絡する。従って、順方向電圧Vfはアノード電極端子Ａから双方向性アンチヒューズ素子F11、正常なLED素子D21、…、Dm1を介してカソード電極端子Ｋへ流れる。このように、オープン不良のLED素子D11のみが不灯となるも、他の正常なLED素子D21、…、Dm1は点灯するので、LEDユニット１００全体の輝度むらを抑制でき、製造歩留りを向上できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００７−３２４３５５号公報
【特許文献２】特開２００７−２００５７７号公報
【特許文献３】特開２００９−２６７２９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
図１７は図１５のLEDユニットの課題を説明するための回路図である。図１７の（Ａ）に示すごとく、電源を誤って逆方向に接続して逆方向電圧Vrがすべてが正常な１列のLED素子D11、D21、…、Dm1に印加された場合を想定する。この場合、各LED素子D11、D21、…、Dm1の逆方向電圧は大きいので、各LED素子D11、D21、…、Dm1にはほとんど逆方向電流Irは流れない。この結果、双方向性アンチヒューズ素子F11、F21、…、Fm1のいくつかたとえばF11、F31、Fm1の電圧が絶縁耐圧を超えて双方向性アンチヒューズ素子F11、F31、Fm1は絶縁破壊することがある。絶縁破壊した双方向性アンチヒューズ素子F11、F31、Fm1は自己修復しない。従って、電源を順方向に接続し直した後に、図１５のLEDユニット１００を電源による順方向電圧Vfで動作させると、順方向電流Ifはアノード電極端子ＡからF11、D21、F31、…、Dm-1,1、Fm1を介してカソード電極端子Ｋに流れる。従って、図１７の（Ｂ）に示すごとく、双方向性アンチヒューズ素子F11、F31、Fm1に並列接続されたLED素子D11、D31、Dm1は点灯せず、LEDユニット１００全体の輝度むらが発生し、製造歩留りの低下を招くという課題があった。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述の課題を解決するために、本発明に係る一方向性アンチヒューズ素子は、アノード金属電極層と、カソード金属電極層と、カソード金属電極層上に設けられた半導体層と、アノード金属電極層と半導体層との間に設けられた絶縁層とを具備し、アノード金属電極層とカソード金属電極層との間に順方向電圧が印加されたときのみアンチヒューズとして作用するようにしたものである。これにより、電源を誤って逆方向に接続されても絶縁層が絶縁破壊しない。
【００１１】
また、本発明に係るLEDユニットは、アノード電極端子と、カソード電極端子と、アノード電極端子とカソード電極端子との間に直列接続された複数のLED素子と、各LED素子に並列接続された複数の一方向性アンチヒューズ素子とを具備し、アノード電極端子とカソード電極端子との間に順方向電圧が印加されたときのみ一方向性アンチヒューズ素子はアンチヒューズとして作用するようにしたものである。
【００１２】
上述のLEDユニットにおいては、各LED素子及び各一方向性アンチヒューズ素子はLEDパッケージに形成される。あるいは、各LED素子はLEDパッケージに形成され、各LEDパッケージ及び各一方向性アンチヒューズ素子は１つの実装基板上に形成される。あるいは、各LED素子及び各一方向性アンチヒューズ素子はLEDパッケージに形成され、その際、各一方向性アンチヒューズ素子はLEDパッケージの埋め込み層内に形成される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、電源を誤って逆方向に接続してもアンチヒューズ素子は絶縁破壊しないので、逆方向電圧が印加されることで生ずるLEDユニットの輝度むらを抑止でき、従って、製造歩留りを向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る一方向性アンチヒューズ素子の第１の実施の形態を示す断面図である。
【図２】図１の一方向性アンチヒューズ素子の順方向電圧印加動作を説明するための断面図である。
【図３】図１の一方向性アンチヒューズ素子の逆方向電圧印加動作を説明するための断面図である。
【図４】本発明に係る一方向性アンチヒューズ素子の第２の実施の形態を示す断面図である。
【図５】図４の一方向性アンチヒューズ素子の逆方向電圧印加動作を説明するための断面図である。
【図６】図４の一方向性アンチヒューズ素子の変更例を示す断面図である。
【図７】本発明に係るLEDユニットを示す回路図である。
【図８】図７のLEDユニットの動作を説明するための回路図である。
【図９】図７のLEDユニットの動作を説明するための回路図である。
【図１０】図７のLEDユニットの第１の例を示し、（Ａ）はブロック図、（Ｂ）は（Ａ）のLEDパッケージの１つの平面図、（Ｃ）は（Ｂ）のC-C線断面図である。
【図１１】図７のLEDユニットの第２の例を示し、（Ａ）はブロック図、（Ｂ）は（Ａ）のLEDパッケージの１つの平面図、（Ｃ）は（Ｂ）のC-C線断面図である。
【図１２】図７のLEDユニットの第３の例を示し、（Ａ）はブロック図、（Ｂ）は（Ａ）のLEDパッケージの１つの平面図、（Ｃ）は（Ｂ）のC-C線断面図である。
【図１３】図７のLEDユニットの第４の例を示し、（Ａ）はブロック図、（Ｂ）は（Ａ）のLEDパッケージの１つの平面図、（Ｃ）は（Ｂ）のC-C線断面図である。
【図１４】図７のLEDユニットの第５の例を示し、（Ａ）はブロック図、（Ｂ）は（Ａ）のLEDパッケージの１つの平面図、（Ｃ）は（Ｂ）のC-C線断面図である。
【図１５】従来のLEDユニットを示す回路図である。
【図１６】図１５のLEDユニットの動作を説明するための回路図である。
【図１７】図１５のLEDユニットの課題を説明するための回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１は本発明に係る一方向性アンチヒューズ素子の第１の実施の形態を示す断面図である。
【００１６】
図１において、１はカソード電極端子Ｋに接続されたカソード電極層、２はｎ型不純物層２１及びｐ型不純物層２２よりなる半導体層、３は絶縁層、４はボンディングワイヤ５によってアノード電極端子Ａに接続されたアノード電極層、６は封止樹脂層である。尚、半導体層２のｎ型不純物層２１及びｐ型不純物層２２との間には小さい空乏層（図示せず）が存在する。
【００１７】
図１において、アノード電極端子Ａとカソード電極端子Ｋとの間に順方向電圧Vfが印加された場合には、図１の一方向性アンチヒューズ素子はアンチヒューズとして作用する。他方、アノード電極端子Ａとカソード電極端子Ｋとの間に逆方向電圧Vrが印加された場合には、図１の一方向性アンチヒューズ素子はアンチヒューズとして作用しない。
【００１８】
カソード電極層１は抵抗率が10-3Ωcm以下の金属材料ならいずれでもよい。
【００１９】
半導体層２はバンドギャップの大きいSiに限らず、SiC、AlN、ZnO、GaN等でもよい。
【００２０】
絶縁層３の抵抗率は大きい方が絶縁耐圧が大きくなってアンチヒューズの最大許容電圧を大きくできるが、半導体層２の抵抗率に近いと微小リーク電流が流れ易くなる。従って、絶縁層３の抵抗率は半導体層２の抵抗率より高く、たとえば、107Ωcm以上、特に、108Ωcm以上が好ましい。このような絶縁層３として、Al2O3、SiC、MgO、SiO2、TiO2、Y2O3、SiN4、AlN、ZrO2、NiO等がある。
【００２１】
アノード電極層４は抵抗率が10-3Ωcm以下の金属よりなる。但し、絶縁層３が酸化物のときには、アノード電極層４が酸化性金属であると、絶縁破壊し、絶縁層内にエレクトロマイグレーションしたアノード電極層４の一部は周りの酸化物により酸化されて自己修復する。この自己修復を抑止するために、アノード電極層４は好ましくは耐酸化性金属たとえばPt、Auよりなる。
【００２２】
アノード電極端子Ａ及びカソード電極端子ＫはAu/Ni/Cu/Auのめっき層によって構成できる。
【００２３】
図１の一方向性アンチヒューズ素子の順方向電圧印加による動作を図２を参照して説明する。
【００２４】
すなわち、アノード電極端子Ａとカソード電極端子Ｋとの間の順方向電圧Vfが絶縁耐圧以上になると、絶縁層３が絶縁破壊し、その絶縁破壊部分にアノード電極層４がエレクトロマイグレーションによりしみ出して金属部４ａが形成される。この結果、カソード電極層１とアノード電極層４とは半導体層２及び金属部４ａによって電気的に短絡することになる。
【００２５】
金属部４ａは耐酸化性のPtもしくはAuであれば、以後も、自己修復は行われずに、カソード電極層１とアノード電極層４との電気的短絡状態は半導体層２及び金属部４ａによって維持される。
【００２６】
図１の一方向性アンチヒューズ素子の逆方向電圧印加による動作を図３を参照して説明する。
【００２７】
すなわち、図３に示すごとく、アノード電極端子Ａとカソード電極端子Ｋとの間の逆方向電圧Vrが半導体層２のｐ型不純物層２１とｎ型不純物層２２との間の空乏層２３が大きくなり、半導体層２の抵抗率は大きくなる。この結果、アノード電極端子Ａとカソード電極端子Ｋとの間には電気は流れない。
【００２８】
図４は本発明に係る一方向性アンチヒューズ素子の第２の実施の形態を示す断面図である。
【００２９】
図４においては、図１の半導体層２の代りに、ｎ型不純物層よりなる半導体層２’を設けてある。
【００３０】
図４の一方向性アンチヒューズ素子の順方向電圧印加による動作は図１の一方向性アンチヒューズ素子の順方向電圧印加による動作と同一である。
【００３１】
図４の一方向性アンチヒューズ素子の逆方向電圧印加による動作を図５を参照して説明する。
【００３２】
すなわち、図５に示すごとく、アノード電極端子Ａとカソード電極端子Ｋとの間の逆方向電圧Vrがカソード電極層１と半導体層２’のｎ型不純物層との間に空乏層２’ａが大きく発生して、空乏層２’ａを含んだ半導体層２’の抵抗率は大きくなる。この結果、アノード電極端子Ａとカソード電極端子Ｋとの間には電気は流れない。
【００３３】
尚、図４における半導体層２’のキャリア濃度つまりｎ型不純物層濃度を小さくすると、絶縁層３の絶縁耐圧を小さくできる。また、図６に示すごとく、半導体層２’の絶縁層３側にｎ＋型不純物層２ｂを設けることにより絶縁層３の絶縁耐圧を細かく制御できる。
【００３４】
図７は本発明に係るLEDユニットを示す回路図である。図７のLEDユニット１０においては、図１５のLEDユニット１００の双方向性アンチヒューズ素子F11、F21、…、Fmnの代りに、図１、図４もしくは図６に示す一方向性アンチヒューズ素子F11’、F21’、…、Fmn’を設けてある。
【００３５】
順方向電圧Vfがアノード電極端子Ａとカソード電極端子Ｋとの間に印加された場合には、図７の一方向性アンチヒューズ素子F11’、F12’、…、Fmn’は図１５の双方向性アンチヒューズ素子F11、F21、…、Fmnと同一の動作を行うので、図７のLEDユニットは、図８に示す動作を行う。
【００３６】
すなわち、図８に示すように、１列のLED素子D11、D21、…、Dm1において、LED素子D11がオープン不良つまり不灯になった場合を想定する。この場合、LED素子D21、…、Dm1は正常なので、これらの順方向電圧は小さく、従って、電源による順方向電圧Vfの大部分は一方向性アンチヒューズ素子F11’に印加され、この結果、一方向性アンチヒューズ素子F’11は絶縁破壊して短絡する。従って、順方向電圧Vfはアノード電極端子Ａから一方向性アンチヒューズ素子F’11、正常なLED素子D21、…、Dm1を介してカソード電極端子Ｋへ流れる。このように、オープン不良のLED素子D11のみが不灯となるも、他の正常なLED素子D21、…、Dm1は点灯するので、LEDユニット１０全体の輝度むらを抑制でき、製造歩留りを向上できる。
【００３７】
他方、電源を誤って逆方向に接続して逆方向電圧Vr（=-Vf）がアノード電極端子Ａとカソード電極端子Ｋとの間に印加された場合にも、図７の一方向性アンチヒューズ素子F11’、F12’、…、Fmn’には電流は流れない。つまり、図９の（Ａ）に示すごとく、逆方向電圧Vrがすべてが正常な１列のLED素子D11、D21、…、Dm1に印加された場合を想定する。この場合、各LED素子D11、D21、…、Dm1の逆方向電圧は大きいので、各LED素子D11、D21、…、Dm1にはほとんど逆方向電流Irは流れない。しかも、一方向性アンチヒューズ素子F11’、F21’、…、Fm1’にもほとんど逆方向電流Irは流れない。従って、逆方向の静電気電圧Vrがなくなった後に、図７のLEDユニット１０を電源による順方向電圧Vfで動作させると、図９の（Ｂ）に示すごとく、順方向電圧Ifはアノード電極端子ＡからD11、D21、D31、…、Dm-1,1、Dm1を介してカソード電極端子Ｋに流れる。従って、逆方向電圧Vrが印加されることで生ずるLEDユニット１０の輝度むらが発生せず、製造歩留りの向上に寄与する。
【００３８】
図１０は図７のLEDユニット１０の第１の例を示し、（Ａ）は全体を示すブロック図、（Ｂ）は（Ａ）のLEDパッケージ１０−１の１つの平面図、（Ｃ）は（Ｂ）のC-C線断面図である。
【００３９】
図１０の（Ａ）に示すごとく、LEDユニット１０はｎ個のLEDパッケージ１０−１、１０−２、…、１０−ｎよりなり、各LEDパッケージ１０−１、１０−２、…、１０−ｎは図４の１列分に相当する。また、各LEDパッケージ１０−１、１０−２、…、１０−ｎはアノード電極端子Ａに接続されたアノード電極端子Ａ１、Ａ２、…、Ａｎ及びカソード電極端子Ｋに接続されたカソード電極端子Ｋ１、Ｋ２、…、Ｋｎを有する。
【００４０】
図１０の（Ｂ）、（Ｃ）に示すごとく、LEDパッケージ１０−１は基板１１及び基板１１上に形成された導電パターン１２を有する。基板１１は、Si、SiC、ZnO等の半導体、AlN、Al2O3等のセラミック、ポリフタルアミド、ポリアミド、シリコーン系、エポキシ系の樹脂、Al、Cu、Mg等の金属のいずれかもしくは組合せよりなる。LED素子D11、D21、D31、…、Dm-1,1、Dm1と一方向性アンチヒューズ素子F11’、F21’、F31’、…、Fm-1,1’、Fm1’の対が樹脂系のダイボン剤１３で並列に実装され、この場合、LED素子D11、D21、D31、…、Dm-1,1、Dm1は導電パターン１２にボンディングワイヤ１４によって直列になるように配線され、また、一方向性アンチヒューズ素子F11’、F21’、F31’、…、Fm-1,1’、Fm1’は半田１５で導電パターン１２に接合される。
【００４１】
図１１は図７のLEDユニット１０の第２の例を示し、（Ａ）は全体を示すブロック図、（Ｂ）は（Ａ）のサブLEDユニット１１０−１の１つの平面図、（Ｃ）は（Ｂ）のC-C線断面図である。
【００４２】
図１１の（Ａ）に示すごとく、LEDユニット１０はｎ個のサブLEDユニット１１０−１、１１０−２、…、１１０−ｎよりなり、各サブLEDユニット１１０−１、１１０−２、…、１１０−ｎは図７の１列分に相当する。また、各サブLEDユニット１１０−１、１１０−２、…、１１０−ｎはアノード電極端子Ａに接続されたアノード電極端子Ａ１、Ａ２、…、Ａｎ及びカソード電極端子Ｋに接続されたカソード電極端子Ｋ１、Ｋ２、…、Ｋｎを有する。
【００４３】
図１１の（Ｂ）、（Ｃ）に示すごとく、サブLEDユニット１１０−１は基板１１１及び基板１１１上に形成された導電パターン１１２を有する。基板１１１は、Si、SiC、ZnO等の半導体、AlN、Al2O3等のセラミック、ポリフタルアミド、ポリアミド、シリコーン系、エポキシ系の樹脂、Al、Cu、Mg等の金属のいずれかもしくは組合せよりなる。各LED素子D11、D21、D31、…、Dm-1,1、Dm1を内蔵するLEDパッケージD11’、D21’、D31’、…、Dm-1,1’、Dm1’と一方向性アンチヒューズ素子F11’、F21’、F31’、…、Fm-1,1’、Fm1’の対が樹脂系のダイボン剤１１３で並列に実装され、この場合、LEDパッケージD11’、D21’、D31’、…、Dm-1,1’、Dm1’は導電パターン１１２に半田１１４によって直列になるように配線され、また、一方向性アンチヒューズ素子F11’、F21’、F31’、…、Fm-1,1’、Fm1’は半田１１５で導電パターン１１２に接合される。
【００４４】
図１２は図７のLEDユニット１０の第３の例を示し、（Ａ）は全体を示すブロック図、（Ｂ）は（Ａ）のLEDパッケージ１２０−１の１つの平面図、（Ｃ）は（Ｂ）のC-C線断面図である。
【００４５】
図１２の（Ａ）に示すごとく、LEDユニット１０は４個のLEDパッケージ１２０−１、１２０−２、１２０−３、１２０−４よりなり、各LEDパッケージ１２０−１、１２０−２、１２０−３、１２０−４は図７の(m×n)/4個分に相当する。また、各LEDパッケージ１２０−１、１２０−２、１２０−３、１２０−４はアノード電極端子Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４及びカソード電極端子Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３、Ｋ４を有し、アノード電極端子Ａとカソード電極端子Ｋとの間に直列接続された２つのLEDパッケージ１２０−１、１２０−２及び直列接続された２つのLEDパッケージ１２０−３、１２０−４が並列に接続されている。
【００４６】
図１２の（Ｂ）、（Ｃ）に示すごとく、LEDパッケージ１２０−１は下地基板１２１、埋め込み層１２２及びリフレクタ１２３を有する。下地基板１２１は、Si、SiC、ZnO等の半導体、AlN、Al2O3等のセラミック、ポリフタルアミド、ポリアミド、シリコーン系、エポキシ系の樹脂、Al、Cu、Mg等の金属のいずれかもしくは組合せよりなる。下地基板１２１と埋め込み層１２２との間に酸化シリコン層１２１ａが介在する。埋め込み層１２２は樹脂、ゾルゲルで形成されたセラミック等よりなる。埋め込み層１２２には、図１に示す一方向性アンチヒューズ素子F11’、F12’、…が形成され、その上に、LED素子D11、D12、…が形成される。
【００４７】
LEDパッケージ１２０−１の製造方法を説明する。所望のキャリア濃度を有するｎ型シリコン基板の裏面を熱酸化して酸化シリコン層１２１ａを形成し、絶縁層３及びアノード電極層４が形成される領域下にｐ型不純物をイオン注入してｐ型不純物層２２を形成し、ｎ型不純物層２１及びｐ型不純物層２２よりなる半導体層２を形成する。次いで、このシリコン基板の酸化シリコン層を下にして下地基板１２１に貼り付ける。次いで、カソード電極層１たとえばAlを蒸着し、フォトリソグラフィ／エッチング法によりパターニングする。次いで、その上に、絶縁層３たとえばAl2O3及びアノード電極層４を形成し、フォトリソグラフィ／エッチング法によりパターニングする。次いで、埋め込み層１２２を形成し、埋め込み層１２２にビアホールを形成して印刷等によりCuペーストを埋め込んでビア１２４を形成する。さらに、フォトリソグラフィ／エッチング法を用いてCu/Auめっきにより導電パターン１２５を形成し、LED素子D11、D21、D31、…、Dm-1,1、Dm1が樹脂系のダイボン剤１２６で実装され、さらに、ボンディングワイヤ１２７によって導電パターン１２５に配線される。
【００４８】
図１３は図７のLEDユニット１０の第４の例を示し、（Ａ）は全体を示すブロック図、（Ｂ）は（Ａ）のLEDパッケージ１２０−１の１つの平面図、（Ｃ）は（Ｂ）のC-C線断面図である。図１３においては、埋め込み層１２２には、図４に示す一方向性アンチヒューズ素子F11’、F12’、…が形成され、その上に、LED素子D11、D12、…が形成されている点が図１２の例と異なる。すなわち、ｎ型シリコン基板にｐ型不純物のイオン注入を行わない点が図１２の例と異なる。
【００４９】
図１４は図７のLEDユニット１０の第５の例を示し、（Ａ）は全体を示すブロック図、（Ｂ）は（Ａ）のLEDパッケージ１２０−１の１つの平面図、（Ｃ）は（Ｂ）のC-C線断面図である。図１４においては、埋め込み層１２２には、図６に示す一方向性アンチヒューズ素子F11’、F12’、…が形成され、その上に、LED素子D11、D12、…が形成されている点が図１２の例と異なる。すなわち、ｎ型シリコン基板にｐ型不純物のイオン注入の代りにｎ型不純物のイオン注入を行う点が図１２の例と異なる。
【００５０】
尚、図１０、図１１、図１２、図１３、図１４において、発光色を白色としたい場合には、LED素子の周囲に蛍光体入り樹脂等を注入する。また、導電パターンの表面を金めっきあるいは銀めっきで表面処理してもよい。
【００５１】
本発明は、上述の直下型LEDユニット以外に、直列接続された複数のLED素子を有するサイドエッジ型LEDユニットにも適用される。
【符号の説明】
【００５２】
１：カソード電極層
２、２’：半導体層
２１：ｐ型不純物層
２２：ｎ型不純物層
２３：空乏層
２ａ’：空乏層
３：絶縁層
４：アノード電極層
４ａ：金属部（絶縁破壊）
５：ボンディングワイヤ
６：封止樹脂層
１０、１００：LEDユニット
Ａ：アノード電極端子
Ｋ：カソード電極端子
D11、D21、…、Dmn：LED素子
F11’、F21’、…、Fmn’：一方向性アンチヒューズ素子
１０−１、１０−２、…、１０−ｎ：LEDパッケージ
１１：基板
１２：導電パターン
１３：ダイボン剤
１４：ボンディングワイヤ
１５：半田
１１０−１、１１０−２、…、１１０−ｎ：サブLEDユニット
１１１：基板
１１２：導電パターン
１１３：ダイボン剤
１１４：半田
１１５：半田
１２０−１、１２０−２、１２０−３、１２０−４：LEDパッケージ
１２１：下地基板
１２１ａ：酸化シリコン層
１２２：埋め込み層
１２３：リフレクタ
１２４：ビア
１２５：導電パターン
１２６：ダイボン剤
１２７：ボンディングワイヤ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カソード金属電極層と、
アノード金属電極層と、
該カソード金属電極層上に設けられた半導体層と、
前記半導体層と前記アノード金属電極層との間に設けられた絶縁層と
を具備し、
前記カソード金属電極層と前記アノード金属電極層との間に逆方向電圧が印加されたときのみアンチヒューズとして作用する
一方向性アンチヒューズ素子。
【請求項２】
前記半導体層は、
前記カソード金属電極層上に設けられたｎ型不純物層と、
該ｎ型不純物層と前記絶縁層との間に設けられたｐ型不純物層と
を具備する請求項１に記載の一方向性アンチヒューズ素子。
【請求項３】
前記半導体層はｎ型不純物層を具備する請求項１に記載の一方向性アンチヒューズ素子。
【請求項４】
前記半導体層はさらに前記ｎ型不純物層と前記絶縁層との間に前記ｎ型不純物層の濃度より大きい濃度を有するｎ＋型不純物層を具備する請求項３に記載の一方向性アンチヒューズ素子。
【請求項５】
アノード電極端子と、
カソード電極端子と、
前記アノード電極端子と前記カソード電極端子との間に直列接続された複数の発光ダイオード素子と、
前記各発光ダイオード素子に並列接続された複数の一方向性アンチヒューズ素子と
を具備し、
前記アノード電極端子と前記カソード電極端子との間に逆方向電圧が印加されたときのみ前記一方向性アンチヒューズ素子はアンチヒューズとして作用する
発光ダイオードユニット。
【請求項６】
前記各一方向性アンチヒューズ素子は、
カソード金属電極層と、
アノード金属電極層と、
該カソード金属電極層上に設けられた半導体層と、
前記半導体層と前記アノード金属電極層との間に設けられた絶縁層と
を具備する請求項５に記載の発光ダイオードユニット。
【請求項７】
前記各発光ダイオード素子及び前記各一方向性アンチヒューズ素子は発光ダイオードパッケージに形成され、
前記各一方向性アンチヒューズ素子は前記発光ダイオードパッケージの埋め込み層内に形成された請求項５に記載の発光ダイオードユニット。
【請求項１】
カソード金属電極層と、
アノード金属電極層と、
該カソード金属電極層上に設けられた半導体層と、
前記半導体層と前記アノード金属電極層との間に設けられた絶縁層と
を具備し、
前記カソード金属電極層と前記アノード金属電極層との間に逆方向電圧が印加されたときのみアンチヒューズとして作用する
一方向性アンチヒューズ素子。
【請求項２】
前記半導体層は、
前記カソード金属電極層上に設けられたｎ型不純物層と、
該ｎ型不純物層と前記絶縁層との間に設けられたｐ型不純物層と
を具備する請求項１に記載の一方向性アンチヒューズ素子。
【請求項３】
前記半導体層はｎ型不純物層を具備する請求項１に記載の一方向性アンチヒューズ素子。
【請求項４】
前記半導体層はさらに前記ｎ型不純物層と前記絶縁層との間に前記ｎ型不純物層の濃度より大きい濃度を有するｎ＋型不純物層を具備する請求項３に記載の一方向性アンチヒューズ素子。
【請求項５】
アノード電極端子と、
カソード電極端子と、
前記アノード電極端子と前記カソード電極端子との間に直列接続された複数の発光ダイオード素子と、
前記各発光ダイオード素子に並列接続された複数の一方向性アンチヒューズ素子と
を具備し、
前記アノード電極端子と前記カソード電極端子との間に逆方向電圧が印加されたときのみ前記一方向性アンチヒューズ素子はアンチヒューズとして作用する
発光ダイオードユニット。
【請求項６】
前記各一方向性アンチヒューズ素子は、
カソード金属電極層と、
アノード金属電極層と、
該カソード金属電極層上に設けられた半導体層と、
前記半導体層と前記アノード金属電極層との間に設けられた絶縁層と
を具備する請求項５に記載の発光ダイオードユニット。
【請求項７】
前記各発光ダイオード素子及び前記各一方向性アンチヒューズ素子は発光ダイオードパッケージに形成され、
前記各一方向性アンチヒューズ素子は前記発光ダイオードパッケージの埋め込み層内に形成された請求項５に記載の発光ダイオードユニット。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２０１２−１６９４０３（Ｐ２０１２−１６９４０３Ａ）
【公開日】平成２４年９月６日（２０１２．９．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２８３２１（Ｐ２０１１−２８３２１）
【出願日】平成２３年２月１４日（２０１１．２．１４）
【出願人】（０００００２３０３）スタンレー電気株式会社 (2,684)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月６日（２０１２．９．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月１４日（２０１１．２．１４）
【出願人】（０００００２３０３）スタンレー電気株式会社 (2,684)
【Ｆターム（参考）】
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