DE3923633A1 - Verfahren zur herstellung eines leuchtdioden-matrixkopfes - Google Patents
Verfahren zur herstellung eines leuchtdioden-matrixkopfesInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines
Leuchtdioden-Matrixkopfes zur Verwendung bei der Fertigung
einer Halbleitervorrichtung und insbesondere eine verein
fachte Verbindung zwischen jeder Elektrode des Matrixelements
und einem Außenanschluß ohne Verwendung von Golddraht zwi
schen diesen bei der Herstellung der Leuchtdiodenmatrix auf
einem Substrat wie zum Beispiel einem Keramikmaterial.
Da die Datenverarbeitungskapazität von Computern derzeit
kontinuierlich zunimmt, ist es auch erforderlich, daß ein
Drucker als Datenausgabeeinrichtung des Computers mit hoher
Druckgeschwindigkeit arbeitet und eine hohe Auflösung und
Mehrfachfunktionen aufweist. Aufgrund dieses Erfordernisses
wird daher häufig ein LED-Drucksystem verwendet, das einen
LED-Matrixkopf mit einer großen Anzahl von Lichtemissionskom
ponenten verwendet, womit eine hohe Auflösung der Druckquali
tät erhalten wird. Im allgemeinen kann ein solcher LED-
Matrixkopf mit einer Großintegration von Leuchtdioden (LEDs)
aufgebaut werden. Daher werden diese LED-Matrizen meistens
auf einem Keramiksubstrat erzeugt, deren Fertigungsprozeß
bekanntlich sehr schwer durchzuführen ist.
Fig. 1 zeigt einen Abschnitt einer bekannten LED-Matrix für
den oben beschriebenen Gegenstand, worin das Bezugszeichen 1
ein GaAs-Substrat, das Bezugszeichen 2 einen GaAsp-Film, das
Bezugszeichen 3 einen Isolierfilm, das Bezugszeichen 4 einen
Zink-Diffusionsbereich, das Bezugszeichen 5 eine p-leitende
Einzelelektrode der LED, das Bezugszeichen 6 eine n-leitende
gemeinsame Elektrode sowie das Bezugszeichen 7 eine Licht
emissionsfläche bezeichnen. Wenn eine Spannung an die n-lei
tende gemeinsame Elektrode 6 und die p-leitende Einzelelek
trode 5 der LED angelegt wird, wird eine Lichtemission durch
die Lichtemissionsfläche erzeugt. Diese LED-Matrizen können
in der in Fig. 2 gezeigten Ordnung angeordnet werden, da die
p-leitende Einzelelektrode 5 auf der Lichtemissionsfläche 7
angeordnet ist und die n-leitende gemeinsame Elektrode 6 zu
dem Substrat hin angeordnet ist.
Fig. 2 ist ein Schemabild eines zusammengesetzten Abschnitts
des bekannten LED-Matrixkopfes. Wenn eine LED-Matrix 13 auf
einem Keramiksubstrat 11 angeordnet wird, auf dem ein An
schluß 14 für die gemeinsame Elektrode und ein Außenanschluß
12 angeordnet sind, muß die gemeinsame Elektrode 6 der LED
mit dem Anschluß 14 für die gemeinsame Elektrode verbunden
werden, und die Einzelelektrode 5 jeder LED-Komponente muß
einzeln mit dem Außenanschluß 12 unter Verwendung eines Gold
drahtes 15 verbunden werden. Jedoch werden bei der Golddraht
verbindung insgesamt 2048 metallische Verbindungen benötigt,
um ein DIN-A4-Papier mit der Auflösung 240 DPI (dot per inch)
gewöhnlich verwendeter Zeichen auszudrucken, und insgesamt
3584 Metallverbindungen werden benötigt, um das gleiche
Papier mit einer Auflösung von 400 DPI auszudrucken. Da der
Zwischenraum zwischen den Golddrähten jeweils etwa 100 µm
erreicht, entsteht ferner schließlich das Problem, daß der
Fertigungsprozeß schwierig wird und der Ausstoß abnimmt.
Ein Ziel der Erfindung ist daher die Schaffung eines Verfah
rens zur Herstellung eines LED-Matrixkopfes, der in der Lage
ist, die elektrische Verdrahtungs- oder Anschlußanordnung
zwischen einer einzelnen Elektrode jeder LED-Komponente und
einem Außenanschluß bei Ausbildung der LED-Matrix auf einem
Keramiksubstrat zu vereinfachen.
Zur Erreichung dieses Zieles und anderer Vorteile der Erfin
dung ist das Verfahren zur Herstellung einer LED-Matrixkopf
anordnung dadurch gekennzeichnet, daß ein Außenanschluß 22
auf einem Abschnitt der oberen Fläche eines Substrats 20
ausgebildet wird, das eine Aussparung 21 aufweist, und ein
Innenanschluß 24 auf der gesamten Oberfläche der Aussparung
ausgebildet wird, wobei der Innenanschluß als gemeinsame
Elektrode der LED-Matrix verwendet wird, daß ferner eine ent
sprechende LED-Komponente 26 in die Aussparung eingeklebt
wird, daß ein Isolierfilm 30 auf der gesamten Oberfläche des
Substrats und der LED-Komponente ausgebildet wird, daß durch
selektives Ätzen des Isolierfilmes Kontaktfenster 31, 32
gebildet werden, um auf diese Weise einen Zugang zu dem
Außenanschluß und einer Einzelelektrode 5 herzustellen, die
auf der oberen Fläche der LED-Komponente angeordnet ist, und
daß ein Sekundäranschluß 34 zur elektrischen Verbindung der
Einzelelektrode mit der Außenelektrode über die Kontakt
fenster gebildet wird.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung
gezeigten Ausführungsbeispiels näher beschrieben. In der
Zeichnung zeigen:
Fig. 1 ein Schemabild eines Abschnitts eines bekannten
LED-Matrixkopfes;
Fig. 2 ein Schemabild eines montierten Abschnitts des
bekannten LED-Matrixkopfes;
Fig. 3 eine Draufsicht auf eine bevorzugte Ausführungsform
eines LED-Matrixkopfes gemäß der Erfindung; und
Fig. 4 (A) bis (E) Schnittansichten eines Abschnitts A-A′
der LED-Matrixkopfanordnung von Fig. 3, welche je
eine Fertigungsstufe gemäß der Erfindung zeigen.
Eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen LED-
Matrixkopfanordnung, wie in Fig. 3 gezeigt, umfaßt eine
Mehrzahl von Lichtemissionsflächen 7, die in einer Reihe ent
lang einer Mittellinie eines Keramiksubstrats 20 angeordnet
sind, eine LED-Matrixkomponente 26, welche eine der Anzahl
der Lichtemissionsflächen gleiche Anzahl von Einzelelektroden
aufweist, eine der Anzahl der Lichtemissionsflächen gleiche
Mehrzahl von Außenanschlüssen 22, die auf dem Keramiksubstrat
20 angeordnet sind, sowie eine der Anzahl der Lichtemissions
flächen 7 entsprechende Mehrzahl von Sekundäranschlüssen 34,
welche die jeweilige Einzelelektrode einer Leuchtdiode (LED)
mit dem entsprechenden Außenanschluß 22 über zwei Kontakt
fenster 31, 32 verbindet.
Bezugnehmend auf Fig. 4(A) wird ein etwa 10 µm dicker Alumi
niumfilm auf einem Keramiksubstrat 20 ausgebildet, welches
eine Aussparung 21 aufweist, die so tief ist wie die Dicke
einer unten erläuterten LED-Matrixkomponente 26. Zu diesem
Zweck ist eine bekannte Vakuumverdampfungstechnik vorzuzie
hen. Dann werden unter Verwendung einer herkömmlichen Ätzme
thode ein Primäranschluß 24 für eine gemeinsame Elektrode der
LED-Matrix bzw. ein Außenanschluß 22 auf dem Substrat ausge
bildet.
Fig. 4(B) zeigt, daß eine LED-Matrixkomponente 26 auf der
Aussparung 21 derart angeordnet ist, daß eine Einzelelektrode
5 gerade auf der oberen Fläche der LED-Matrixkomponente aus
gebildet wird. Zum Verkleben dieser Elemente miteinander kann
Epoxydplastikmaterial verwendet werden. Dann werden die obere
Fläche des Substrats 20 und der LED-Matrixkomponente 26 mit
einem nichtleitenden Material niedriger Viskosität wie zum
Beispiel Aufschleuder-Glas (spin-on-glass) überzogen, so daß
der vertikale Raum zwischen dem Substrat 20 und der LED-
Matrixkomponente 26 ausgefüllt wird und die gesamte Ober
fläche der Anordnung flach gemacht wird, wie in Fig. 4(C)
gezeigt. Danach wird das gesamte Material etwa 10 Minuten
lang bei einer Temperatur von 400°C erhitzt, wodurch ein
Isolierfilm 30 von etwa 3 µm Dicke gebildet wird.
Dann wird eine bekannte Fotoätzmethode verwendet, um Kontakt
fenster 31, 32 über der Einzelelektrode 5 und dem Außenan
schluß 22 zu bilden, wie in Fig. 4(D) gezeigt.
Danach wird, wie anhand von Fig. 4(E) erläutert, auf der ge
samten Oberfläche des Substrats ein Metallfilm, zum Beispiel
aus Aluminium, mit einer Dicke von 2 µm gebildet, so daß
elektrische Verbindungen zwischen der Einzelelektrode 5 und
dem Außenanschluß 22 über die Kontaktfenster 31, 32 herge
stellt werden, wonach der überflüssige Teil des Metallfilmes
unter Verwendung der bekannten Fotoätzmethode entfernt wird.
Danach wird ein Sekundäranschluß 34 auf die Oberfläche des
Substrats aufgebracht. Wenn eine Spannung an den Außenan
schluß 22 und den Innenanschluß 24 angelegt wird, emittiert
folglich jede LED-Komponente, wie oben beschrieben, Licht
durch die Lichtemissionsfläche 7.
Wie aus der obigen Beschreibung hervorgeht, macht es die
Erfindung sehr leicht, eine LED-Matrixkopfanordnung herzu
stellen, weil sie im Unterschied zu dem herkömmlich verwende
ten mit getrennten Goldanschlüssen arbeitenden Verfahren ein
vereinfachtes Anschlußverfahren anwendet, das den Metallüber
zug und die Fotoätzmethode nutzt bei Herstellung eines An
schlusses zwischen einem Außenanschluß des Substrats und
einer Einzelelektrode der LED-Matrixkomponente. Da der
Verdrahtungsausfall aufgrund des mechanischen Kontakts
vermindert werden kann, nimmt außerdem die Zuverlässigkeit
der Einrichtung beträchtlich zu.
Obzwar die Erfindung im einzelnen unter Bezug auf eine bevor
zugte Ausführungsform gezeigt und beschrieben worden ist,
leuchtet es dem Fachmann ein, daß Abwandlungen im einzelnen
vorgenommen werden können, ohne von dem Gedanken und Rahmen
der Erfindung abzuweichen.
Claims (5)
1. Verfahren zur Herstellung eines LED-Matrixkopfes, dadurch
gekennzeichnet, daß ein Außenanschluß (22) auf einem
Abschnitt der Oberfläche eines Substrats (20), das eine
Aussparung (21) aufweist, und ein Innenanschluß (24) auf der
gesamten Oberfläche der Aussparung (21) gebildet werden,
wobei der Innenanschluß (24) als gemeinsame Elektrode der
LED-Matrix verwendet wird, daß eine jeweilige LED-Komponente
(26) in die Aussparung (21) eingeklebt wird, daß ein Isolier
film (30) auf der gesamten Oberfläche des Substrats (20) und
der LED-Komponente (26) gebildet wird, daß Kontaktfenster
(31, 32) durch wahlweises Ätzen des Isolierfilms (30) gebildet
werden, um auf diese Weise einen Zugang zu dem Außenanschluß
(22) und zu einer Einzelelektrode (5) herzustellen, die auf
der oberen Fläche der LED-Komponente (26) angeordnet ist, und
daß ein Sekundäranschluß (34) zur elektrischen Verbindung der
Einzelelektrode (5) mit dem Außenanschluß (22) durch die Kon
taktfenster (31, 32) hindurch gebildet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Aussparung (21) etwa eine Dicke aufweist, die so groß ist wie
die Dicke der LED-Komponente (26).
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die
LED-Komponente (26) in die Aussparung eingeklebt wird unter
Verwendung von Epoxydplastikmaterial, so daß die Einzelelek
trode (5) bei dem obersten Abschnitt der LED-Komponente (26)
angeordnet ist.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der
Isolierfilm (30) aus einem nichtleitenden Material niedriger
Viskosität wie beispielsweise Aufschleuder-Glas (spin-on-
glass) durch einen thermischen Prozeß hergestellt ist.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der
Sekundäranschluß (34) vorzugsweise aus einem Aluminiumfilm
von etwa 2 µm Dicke durch die Verfahren der Metall-Vakuumver
dampfung und der Fotoätzung hergestellt wird.
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