(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光デバイスパッケージ用のサブマウントにおいて、
第１の表面および前記第１の表面に対向する第２の表面、ならびに、第１の端部および前記第１の端部に対向する第２の端部を有する概ね矩形の基板と、
前記基板の前記第１の表面上の第１のボンドパッドであって、前記第１の表面の中心から前記基板の前記第１の端部の方向にオフセットされ発光ダイオードを受容するように構成されたダイ装着領域を有する第１のボンドパッドと、
前記基板の前記第１の表面上の第２のボンドパッドであって、前記第１のボンドパッドと前記基板の前記第２の端部との間のボンディング領域と、前記ボンディング領域から前記基板の第１の側面に沿って、前記基板の前記第１の端部に位置する前記基板の第１の角部の方向に延在する、第２のボンドパッド拡張部とを有する第２のボンドパッドと、
前記基板の前記第２の表面上の第１および第２のはんだパッドと
を備え、
前記第１のはんだパッドは前記基板の前記第１の端部に隣接しており、前記第２のはんだパッドは前記基板の前記第２の端部に隣接しており、
前記第１のボンドパッドは、前記ダイ装着領域から、前記基板の前記第１の表面を横断して、前記基板の前記第１の側面に対向する前記基板の第２の側面に沿って、前記基板の前記第２の端部に位置する前記第１の角部の対角線上に位置する前記基板の第２の角部の方向に延在する、第１のボンドパッド拡張部をさらに備え、
前記第２のボンドパッドは前記第２のボンドパッド拡張部を通じて前記第１のはんだパッドと電気的に接触状態にあり、前記第１のボンドパッドは前記第１のボンドパッド拡張部を通じて前記第２のはんだパッドと電気的に接触状態にあることを特徴とするサブマウント。
【請求項２】
前記基板は、前記基板の前記第１の角部のキャスタレーションと、前記基板の前記第１の表面から前記基板の前記第２の表面まで延在し、前記第２のボンドパッドと前記第１のはんだパッドとを電気的に接続する、前記キャスタレーション上の電気トレースとを備えることを特徴とする請求項１に記載のサブマウント。
【請求項３】
前記基板は、前記基板の前記第２の角部のキャスタレーションと、前記基板の前記第１の表面から前記基板の前記第２の表面まで延在し、前記第１のボンドパッドと前記第２のはんだパッドとを電気的に接続する、前記第２のキャスタレーション上の第２の電気トレースとを備えることを特徴とする請求項１に記載のサブマウント。
【請求項４】
前記第１のはんだパッドと前記第２のはんだパッドとの間の、前記基板の前記第２の表面上に中性パッドをさらに備え、
前記中性パッドは、前記第１のはんだパッドおよび前記第２のはんだパッドから電気的に絶縁されていることを特徴とする請求項１に記載のサブマウント。
【請求項５】
前記第１の角部および前記第２の角部は、前記基板において対角線上で互いに対向することを特徴とする請求項３に記載のサブマウント。
【請求項６】
前記基板は電気的絶縁材料を含むことを特徴とする請求項１に記載のサブマウント。
【請求項７】
前記基板は、窒化アルミニウム、炭化ケイ素、ダイヤモンド、および／またはアルミナを含むことを特徴とする請求項６に記載のサブマウント。
【請求項８】
前記基板の前記第１の表面から前記基板の前記第２の表面まで延在する、前記基板を貫通する少なくとも１つのビアホールと、前記少なくとも１つのビアホール内に存在し、前記第１のボンドパッドと前記第２のはんだパッドとを電気的に接続する導電性材料とをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のサブマウント。
【請求項９】
前記第１のボンドパッドは、
前記基板上のシード層と、
厚さが約５μｍ超の銅の層を有する、前記シード層上の熱発散層と
を備えることを特徴とする請求項１に記載のサブマウント。
【請求項１０】
前記第１のボンドパッドは、前記熱発散層の前記シード層と反対側の面上にバリア層をさらに備えることを特徴とする請求項９に記載のサブマウント。
【請求項１１】
前記第１のボンドパッドは、前記バリア層の前記熱発散層と反対側の面上に反射層をさらに備えることを特徴とする請求項１０に記載のサブマウント。
【請求項１２】
前記第１のボンドパッドは、前記熱発散層の前記シード層と反対側の面上の第１のバリア層と、前記シード層と前記熱発散層との間の第２のバリア層とをさらに備えることを特徴とする請求項９に記載のサブマウント。
【請求項１３】
発光デバイスパッケージにおいて、
第１の表面および前記第１の表面に対向する第２の表面、ならびに、第１の端部および前記第１の端部に対向する第２の端部を有する概ね矩形の基板と、
前記基板の前記第１の表面上の第１のボンドパッドであって、前記第１の表面の中心から前記基板の前記第１の端部の方向にオフセットされ発光ダイオードを受容するように構成されたダイ装着領域を有する第１のボンドパッドと、
前記基板の前記第１の表面上の第２のボンドパッドであって、前記第１のボンドパッドと前記基板の前記第２の端部との間のボンディング領域と、前記ボンディング領域から前記基板の第１の側面に沿って前記基板の第１の端部に位置する前記基板の第１の角部の方向に延在する、第２のボンドパッド拡張部とを有する第２のボンドパッドと、
前記基板の前記第２の表面上の第１および第２のはんだパッドであって、前記第１のはんだパッドは前記基板の前記第１の端部に隣接しており、前記第２のはんだパッドは前記基板の前記第２の端部に隣接しており、前記第２のボンドパッドは前記第１のはんだパッドと電気的に接触状態にあり、前記第１のボンドパッドは前記第２のはんだパッドと電気的に接触状態にある、第１および第２のはんだパッドと、
電気接点を有し、前記第１のボンドパッド上に取り付けられた発光デバイスと、
前記発光デバイスの前記電気接点および前記第２のボンドパッドにボンディングされたボンドワイヤと、
前記基板の前記第１の表面上の封入材と
を備え、
前記第１のボンドパッドは、前記基板の前記第１の表面を横断して、前記ダイ装着領域から、前記基板の第２の側面に沿って、前記基板の前記第２の端部に位置する前記基板の第２の角部の方向に延在する、第１のボンドパッド拡張部をさらに備え、
前記第１の角部および前記第２の角部は、前記基板において対角線上で互いに対向し、
前記第２のボンドパッドは前記第２のボンドパッド拡張部を通じて前記第１のはんだパッドと電気的に接触状態にあり、前記第１のボンドパッドは前記第１のボンドパッド拡張部を通じて前記第２のはんだパッドと電気的に接触状態にあることを特徴とするパッケージ。
【請求項１４】
前記封入材は、前記発光デバイスを覆うように配置された一体型レンズを備え、
前記一体型レンズは、前記発光デバイスの中心に対して整列された光学軸を有し、そのため、前記一体型レンズは、前記基板の中心から前記基板の前記第１の端部の方向にオフセットされていることを特徴とする請求項１３に記載のパッケージ。
【請求項１５】
前記第１のボンドパッド上に取り付けられた、電気接点を有するＥＳＤ保護チップと、
前記ＥＳＤ保護チップの前記電気接点と前記第２のボンドパッドとを電気的に接続する第２のボンドワイヤとをさらに備えることを特徴とする請求項１３に記載のパッケージ。
【請求項１６】
前記基板は、前記基板の前記角部のキャスタレーションと、前記基板の前記第１の表面から前記基板の前記第２の表面まで延在し、前記第２のボンドパッドと前記第１のはんだパッドとを電気的に接続する、前記キャスタレーション上の電気トレースとを備えることを特徴とする請求項１３に記載のパッケージ。
【請求項１７】
前記基板は、前記基板の前記第２の角部のキャスタレーションと、前記基板の前記第１の表面から前記基板の前記第２の表面まで延在し、前記第１のボンドパッドと前記第２のはんだパッドとを電気的に接続する、前記第２のキャスタレーション上の第２の電気トレースとを備えることを特徴とする請求項１３に記載のパッケージ。
【請求項１８】
前記第１のはんだパッドと前記第２のはんだパッドとの間の、前記基板の前記第２の表面上に中性パッドをさらに備え、
前記中性パッドは、前記第１のはんだパッドおよび前記第２のはんだパッドから電気的に絶縁されていることを特徴とする請求項１３に記載のパッケージ。
【請求項１９】
前記基板は電気的絶縁材料を含むことを特徴とする請求項１３に記載のパッケージ。
【請求項２０】
前記基板は、窒化アルミニウムおよび／またはアルミナを含むことを特徴とする請求項１９に記載のパッケージ。
【請求項２１】
前記基板の前記第１の表面から前記基板の前記第２の表面まで延在する、前記基板を貫通する少なくとも１つのビアホールと、前記少なくとも１つのビアホール内に存在し、前記第１のボンドパッドと前記第２のはんだパッドとを電気的に接続する導電性材料とをさらに備えることを特徴とする請求項１３に記載のパッケージ。
【請求項２２】
前記封入材は、波長変換材料および／または分散材を含むことを特徴とする請求項１３に記載のパッケージ。
【請求項２３】
前記発光デバイスと前記封入材との間に波長変換材料をさらに備えることを特徴とする請求項１３に記載のパッケージ。
【請求項２４】
前記封入材の上に二次光学素子をさらに備えることを特徴とする請求項１３に記載のパッケージ。
【請求項２５】
発光ダイオード（ＬＥＤ）パッケージ用のサブマウントを形成する方法において、
第１の表面および前記第１の表面に対向する第２の表面、第１の端部および前記第１の端部に対向する第２の端部、ならびに、前記第１の端部に位置する第１の角部、および前記第２の端部に位置し、前記基板において前記第１の角部の対角線上に位置する第２の角部を有する、概ね矩形の基板を設けるステップと、
前記基板の前記第１の表面上にシード層を形成するステップと、
前記シード層をパターニングして、前記基板の前記第１の表面上に第１のボンドパッドパターンおよび第２のボンドパッドパターンを形成するステップと、
前記第１のボンドパッドパターン上に第１のボンドパッドおよび第１のボンドパッド拡張部を形成するステップであって、前記第１のボンドパッドは、前記第１の表面の中心から前記基板の前記第１の端部の方向にオフセットされ発光ダイオードを受容するように構成されたダイ装着領域を備えるものであり、前記第１のボンドパッド拡張部は、ボンディング領域から、前記基板の第２の側面に沿って、前記基板の前記第２の端部に位置する前記基板の第２の角部の方向に延在する、前記ステップと、
前記第２のボンドパッドパターン上に第２のボンドパッドを形成するステップであって、前記第２のボンドパッドは、前記第１のボンドパッドと前記基板の前記第２の端部との間のボンディング領域と、前記ボンディング領域から前記基板の第１の側面に沿って前記基板の前記第１の端部に位置する前記基板の第１の角部の方向に延在する第２のボンドパッド拡張部とを備えるものである、前記ステップと、
前記第１のボンドパッドと前記第２のボンドパッドとの間の離隔距離を広げるために、前記第１のボンドパッドおよび前記第２のボンドパッドをエッチングするステップと、
前記基板の前記第２の表面上に第１および第２のはんだパッドを形成するステップであって、前記第１のはんだパッドは前記基板の前記第１の端部に隣接しており、前記第２のはんだパッドは前記基板の前記第２の端部に隣接しており、前記第１のボンドパッドは前記第２のはんだパッドと電気的に接触状態にあり、前記第２のボンドパッドは前記第１のはんだパッドと電気的に接触状態にある、前記ステップと、
前記第１の角部および前記第２の角部に第１および第２のキャスタレーションをそれぞれ設けるステップと、
前記第２のボンドパッドと前記第１のはんだパッドとを電気的に接続する第１の電気ビアを、前記第１のキャスタレーション上に形成するステップと、
前記第１のボンドパッドと前記第２のはんだパッドとを電気的に接続する第２の電気ビアを、前記第２のキャスタレーション上に形成するステップと
を含み、
前記第２のボンドパッドは前記第２のボンドパッド拡張部を通じて前記第１のはんだパッドと電気的に接触状態にあり、前記第１のボンドパッドは前記第１のボンドパッド拡張部を通じて前記第２のはんだパッドと電気的に接触状態にあることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体発光デバイスに関し、より詳細には、半導体発光デバイス用のパッケージに関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード及びレーザダイオードは、十分な電圧の印加に伴い光を発することが可能な周知の固体電子デバイスである。発光ダイオード及びレーザダイオードは、概して発光デバイス（ＬＥＤ）と呼ぶことができる。発光デバイスは一般に、サファイア、ケイ素、炭化ケイ素、ガリウムヒ素等の基板上に成長されたエピタキシャル層中に形成されたｐｎ接合を備える。ＬＥＤによって生成される光の波長分布は、ｐｎ接合を作製するための材料、およびデバイスの活性領域を備える薄いエピタキシャル層の構造によって決定される。
【０００３】
典型的には、ＬＥＤは、基板と、基板上に形成されたｎ型エピタキシャル領域と、ｎ型エピタキシャル領域上に形成されたｐ型エピタキシャル領域（またはその逆）とを備える。このデバイスに対する電圧印加を容易にするために、アノードオーミックコンタクト（ｏｈｍｉｃ  ｃｏｎｔａｃｔ）がデバイスのｐ型領域（典型的には露出されたｐ型エピタキシャル層）の上に形成され、カソードオーミックコンタクトがデバイスのｎ型領域（基板または露出されたｎ型エピタキシャル層など）の上に形成される。
【０００４】
回路中でＬＥＤを使用するためには、ＬＥＤをパッケージングして、環境害および機械的損傷からＬＥＤを保護することが望ましい。また、ＬＥＤパッケージは、外部回路にＬＥＤチップを電気的に接続するための電気リード等の手段をさらに備える。図１Ａに図示される典型的なパッケージ１０においては、ＬＥＤ１２が、はんだボンド又はエポキシ樹脂を介して反射カップ１３の上に取り付けられている。１つ又は複数のワイヤボンドにより、ＬＥＤのオーミックコンタクトがリード１５Ａ、１５Ｂに接続され、リード１５Ａ、１５Ｂは、反射カップ１３に装着されていても反射カップ１３と一体であってもよい。次いで、アセンブリ全体が透明保護樹脂１４の中に封入され、透明保護樹脂１４は、ＬＥＤチップ１２から発せられる光をコリメートするようにレンズの形状に成形されていてもよい。
【０００５】
図１Ｂに図示される別の従来のパッケージ２０においては、複数のＬＥＤチップ２２が、プリント回路板（ＰＣＢ）担体２３上に取り付けられる。１つ又は複数のワイヤボンド接続が、ＬＥＤ２２上のオーミックコンタクトとＰＣＢ２３上の電気トレース（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  ｔｒａｃｅ）２５Ａ、２５Ｂとの間に形成される。次いで、取り付けられた各ＬＥＤ２２が一滴の透明樹脂２４によって覆われ、当該一滴の透明樹脂２４は、チップに対して環境的および機械的保護を与えると共にさらにレンズとしての役割を果たすことができる。次いで、パッケージングされた各ＬＥＤ２２は、ＰＣＢボード２３を小さい正方形に切断することによって切り離され、各正方形には、１つ又は複数のＬＥＤチップ２２が含まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００４／００７９９５７号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２００４／０１２６９１３号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第２００５／０２６９５８７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
発光デバイスのユーザにとっての１つの性能指数は、１ルーメン当たりのコスト（ｃｏｓｔ  ｐｅｒ  ｌｕｍｅｎ）、すなわち所与のレベルの光出力を得るコストである。従来のパッケージング技術が高コストであることが、固体照明の１ルーメン当たりのコストを比較的高く留めている１つの要因である可能性がある。加えて、従来のパッケージング技術によれば、携帯電話用バックライト等の特定の小型用途には不適当な、大きく扱いにくいパッケージとなる場合がある。また、従来のパッケージング技術は、耐熱特性の悪さによりＬＥＤチップを駆動可能な電力レベルが制限され、ＬＥＤの配置に関してシステム設計者に対して制約が課せられる場合がある。
【０００８】
発光ダイオード用のいくつかのパッケージが、本発明の譲受人に譲渡され、参照により完全に本明細書に記載されたものとして本明細書に組み込まれる、特許文献１〜３に記載されている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のいくつかの実施形態は、発光デバイスパッケージ用のサブマウントを提供する。前記サブマウントは、第１の表面および前記第１の表面に対向する第２の表面、ならびに第１の端部および前記第１の端部に対向する第２の端部を有する、おおよそ矩形の基板を備える。第１のボンドパッドおよび第２のボンドパッドが、前記基板の前記第１の表面上に位置する。前記第１のボンドパッドは、前記基板の前記第１の端部の方向にオフセットされ、発光ダイオードを受容するように構成されたダイ装着領域を備えてもよい。前記第２のボンドパッドは、前記基板の前記第１のボンドパッドと前記第２の端部との間に位置するボンディング領域と、前記ボンディング領域から前記基板の側面（ｓｉｄｅ）に沿って、前記基板の前記第１の端部にある前記基板の角部（ｃｏｒｎｅｒ）の方向に延在する、第２のボンドパッド拡張部とを備えてもよい。
【００１０】
さらに、前記基板は、前記基板の前記第２の表面上に第１および第２のはんだパッドを備える。前記第１のはんだパッドは、前記基板の前記第１の端部に隣接し、前記第２のはんだパッドは、前記基板の前記第２の端部に隣接する。前記第２のボンドパッドは、前記第１のはんだパッドと電気的に接触状態にあり、前記第１のボンドパッドは、前記第２のはんだパッドと電気的に接触状態にある。
【００１１】
前記基板は、前記基板の角部のキャスタレーション（ｃａｓｔｅｌｌａｔｉｏｎ）と、前記基板の前記第１の表面から前記基板の前記第２の表面まで延在し、前記第２のボンドパッドと前記第１のはんだパッドとを電気的に接続する、前記キャスタレーション上の電気トレースとを備えてもよい。
【００１２】
前記基板の前記側面は第１の側面を含んでもよく、前記基板の前記角部は第１の角部を含んでもよく、前記第１のボンドパッドは、前記ダイ装着領域から、前記基板の前記第１の側面に対向する前記基板の第２の側面に沿って、前記基板の前記第２の端部に位置し前記第１の角部の対角線上に位置する前記基板の第２の角部の方向に延在する、第１のボンドパッド拡張部をさらに備えてよい。
【００１３】
前記基板は、前記基板の前記第２の角部にキャスタレーションを備えてもよい。前記第２の電気トレースが、前記第２のキャスタレーションの上にあってもよく、前記基板の前記第１の表面から前記基板の前記第２の表面まで延在して、前記第１のボンドパッドと前記第２のはんだパッドとを電気的に接続してもよい。
【００１４】
さらに、前記サブマウントは、前記第１のはんだパッドと前記第２のはんだパッドとの間の前記基板の前記第２の表面上に、中性（ｎｅｕｔｒａｌ）パッドを備えてもよい。前記中性パッドは、前記第１のはんだパッドおよび前記第２のはんだパッドから電気的に絶縁されていてもよい。
【００１５】
前記基板は、窒化アルミニウム、炭化ケイ素、ダイヤモンド、および／またはアルミナ等の電気絶縁材料を含んでもよい。
【００１６】
さらに、前記サブマウントは、前記基板の前記第１の表面から前記基板の前記第２の表面まで延在する、前記基板を貫通する少なくとも１つのビアホールを備えてもよい。導電性材料が、前記少なくとも１つのビアホール内に存在し、前記第１のボンドパッドと前記第２のはんだパッドとを電気的に接続してもよい。
【００１７】
前記第１のボンドパッドは、前記基板上のシード層と、前記シード層上の熱発散（ｈｅａｔ  ｓｐｒｅａｄｉｎｇ）層とを備えてもよい。熱発散層は、約５μｍを上回る厚さを有する銅で構成された層を備えてもよい。
【００１８】
前記第１のボンドパッドは、前記熱発散層の前記シード層と反対側の面上のバリア層と、前記バリア層の前記熱発散層と反対側の面上の反射層とをさらに備えてもよい。前記第１のボンドパッドは、前記シード層と前記熱発散層との間の第２のバリア層をさらに備えてもよい。
【００１９】
本発明のいくつかの実施形態による発光デバイスパッケージは、第１の表面および前記第１の表面に対向する第２の表面、ならびに、第１の端部および前記第１の端部に対向する第２の端部を有する概ね矩形の基板と、前記基板の前記第１の表面上の第１のボンドパッドとを備える。前記第１のボンドパッドは、前記第１の表面の中心から前記基板の前記第１の端部の方向にオフセットされ、発光ダイオードを受容するように構成されたダイ装着領域を備えてもよい。さらに、前記基板は、前記第１のボンドパッドと前記基板の前記第２の端部との間のボンディング領域と、前記ボンディング領域から前記基板の側面に沿って前記基板の前記第１の端部に位置する前記基板の角部の方向に延在する第２のボンドパッド拡張部とを備える、前記基板の前記第１の表面上の第２のボンドパッドを備えてもよい。
【００２０】
さらに、前記基板は、前記基板の前記第２の表面上に第１および第２のはんだパッドを備える。前記第１のはんだパッドは、前記基板の前記第１の端部に隣接し、前記第２のはんだパッドは、前記基板の前記第２の端部に隣接する。前記第２のボンドパッドは、前記第１のはんだパッドと電気的に接触状態にあり、前記第１のボンドパッドは、前記第２のはんだパッドと電気的に接触状態にある。
【００２１】
電気接点を有する発光デバイスが、前記第１のボンドパッド上に取り付けられ、ボンドワイヤが、前記発光デバイスの前記電気接点および前記第２のボンドパッドにボンディングされる。
【００２２】
封入材が、前記基板の前記第１の表面上に存在してもよい。前記封入材は、前記発光デバイスを覆うように配置された一体型レンズを備えてもよい。前記一体型レンズは、前記発光デバイスの中央部に対して整列された光学軸を有してもよく、そのため、前記一体型レンズは前記基板の中央部から前記基板の前記第１の端部の方向にオフセットされる。
【００２３】
さらに、パッケージは、前記第１のボンドパッド上に取り付けられた、電気接点を備えるＥＳＤ保護チップと、前記ＥＳＤ保護チップの前記電気接点と前記第２のボンドパッドとを電気的に接続する第２のボンドワイヤとを備えてもよい。
【００２４】
前記封入材には、波長変換材料および／または分散材が含まれてもよい。いくつかの実施形態においては、パッケージは、前記発光デバイスと前記封入材との間に波長変換材料を備えてもよい。さらに、パッケージは、前記封入材上に二次光学素子を備えてもよい。
【００２５】
本発明のいくつかの実施形態は、発光ダイオード（ＬＥＤ）パッケージ用のサブマウントを形成する方法を提供する。前記方法は、第１の表面および前記第１の表面に対向する第２の表面、第１の端部および前記第１の端部に対向する第２の端部、ならびに、前記第１の端部に位置する第１の角部、および前記第２の端部に位置し、前記基板において前記第１の角部から対角線上に位置する第２の角部を有する、概ね矩形の基板を設けるステップを含む。シード層が、前記基板の前記第１の表面上に形成され、前記基板の前記第１の表面上に第１のボンドパッドパターンおよび第２のボンドパッドパターンを形成するようにパターニングされる。
【００２６】
第１のボンドパッドが、前記第１のボンドパッドパターン上に形成される。前記第１のボンドパッドは、前記第１の表面の中央部から前記基板の前記第１の端部の方向にオフセットされ、発光ダイオードを受容するように構成されたダイ装着領域を備えてもよい。第２のボンドパッドが、前記第２のボンドパッドパターン上に形成される。前記第２のボンドパッドは、前記第１のボンドパッドと前記基板の前記第２の端部との間のボンディング領域、および、前記ボンディング領域から前記基板の側面に沿って前記基板の前記第１の端部に位置する前記基板の角部の方向に延在する、第２のボンドパッド拡張部を備えてもよい。さらに、前記方法は、前記第１のボンドパッドと前記第２のボンドパッドとの間の離隔距離を広げるために、前記第１のボンドパッドおよび前記第２のボンドパッドをエッチングするステップを含む。
【００２７】
さらに、前記方法は、前記基板の前記第２の表面上に第１および第２のはんだパッドを形成するステップを含んでもよい。前記第１のはんだパッドは、前記基板の前記第１の端部に隣接して形成されてもよく、前記第２のはんだパッドは、前記基板の前記第２の端部に隣接して形成されてもよい。前記第２のボンドパッドは、前記第１のはんだパッドと電気的に接触状態にあってもよく、前記第１のボンドパッドは、前記第２のはんだパッドと電気的に接触状態にあってもよい。
【００２８】
さらに、前記方法は、前記第１の角部および前記第２の角部に第１および第２のキャスタレーションをそれぞれ形成するために、前記第１の角部および前記第２の角部から材料を除去するステップを含んでもよい。第１の電気ビアが、前記第２のボンドパッドと前記第１のはんだパッドとを電気的に接続するように、前記第１のキャスタレーション上に形成されてもよい。第２の電気ビアが、前記第１のボンドパッドと前記第２のはんだパッドとを電気的に接続するように、前記第２のキャスタレーション上に形成されてもよい。
【００２９】
本発明のいくつかの実施形態は、複数のパッケージングされた発光ダイオードを形成する方法を提供する。前記方法は、発光デバイスの２次元アレイが上に取り付けられたセラミック材料のシートを設けるステップと、中に複数のキャビティを備えるモールド（ｍｏｌｄ）を設けるステップと、前記複数のキャビティのそれぞれの中に液体封入材料を分注（ｄｉｓｐｅｎｓｅ）するステップと、前記セラミック材料のシートを前記モールドと接触させて、各発光デバイスを前記複数のキャビティのうちの対応するキャビティ内に延在させるステップとを含む。前記液体封入材は、各発光デバイスの周囲に封入材コーティングを形成するために、少なくとも部分的に硬化される。
【００３０】
前記セラミック材料のシートは、中を貫通する複数の金属化ホールを備えてもよく、前記方法は、前記複数のホールのサブセットを通り延在する切り離し線に沿って前記セラミック材料のシートを切り離して、前記基板の前記第１の表面から前記基板の前記第２の表面まで延在する電気ビアを有する少なくとも１つのキャスタレーションを角部に備える個別の発光ダイオード基板を画定するステップをさらに含んでもよい。
【００３１】
本発明のさらなる理解を可能にし、本出願に組み込まれ、本出願の一部を構成する添付図面に、本発明の特定の実施形態が図示されている。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１Ａ】従来のパッケージングされた発光デバイス（ＬＥＤ）を示す図である。
【図１Ｂ】従来のパッケージングされた発光デバイス（ＬＥＤ）を示す図である。
【図２Ａ】本発明のいくつかの実施形態によるＬＥＤパッケージ用のサブマウントの平面図である。
【図２Ｂ】本発明のいくつかの実施形態によるＬＥＤパッケージ用のサブマウントの底面図である。
【図２Ｃ】本発明のいくつかの実施形態によるＬＥＤパッケージ用のサブマウントの断面図である。
【図２Ｄ】本発明のいくつかの実施形態による金属積層を備える基板の部分的断面図である。
【図３Ａ】本発明のいくつかの実施形態による、ＬＥＤチップが上に取り付けられたＬＥＤパッケージ用のサブマウントの平面図である。
【図３Ｂ】本発明のいくつかの実施形態による、ＬＥＤチップが上に取り付けられたＬＥＤパッケージ用のサブマウントの斜視図である。
【図４Ａ】本発明のいくつかの実施形態によるＬＥＤパッケージの側面図である。
【図４Ｂ】本発明のいくつかの実施形態によるＬＥＤパッケージの上面斜視図である。
【図４Ｃ】本発明のいくつかの実施形態によるＬＥＤパッケージの底面斜視図である。
【図５Ａ】本発明のさらなる実施形態による、ＬＥＤチップが上に取り付けられたＬＥＤパッケージ用のサブマウントの平面図である。
【図５Ｂ】本発明のさらなる実施形態による、ＬＥＤチップが上に取り付けられたＬＥＤパッケージ用のサブマウントの上面斜視図である。
【図６Ａ】本発明の他の実施形態によるＬＥＤパッケージの側面図である。
【図６Ｂ】本発明の他の実施形態によるＬＥＤパッケージの斜視図である。
【図７Ａ】本発明の他の実施形態によるＬＥＤパッケージ用のサブマウントの底面図である。
【図７Ｂ】本発明の他の実施形態によるＬＥＤパッケージ用のサブマウントの斜視図である。
【図８】本発明のいくつかの実施形態による、切り離し前の、連結された一群のサブマウントの平面図である。
【図９】本発明のいくつかの実施形態によるサブマウントのシートの平面図である。
【図１０Ａ】本発明のいくつかの実施形態によるパッケージングシステム／方法を示す図である。
【図１０Ｂ】本発明のいくつかの実施形態によるパッケージングシステム／方法を示す図である。
【図１０Ｃ】本発明のいくつかの実施形態によるパッケージングシステム／方法を示す図である。
【図１１Ａ】本発明の他の実施形態によるパッケージングシステム／方法を示す図である。
【図１１Ｂ】本発明の他の実施形態によるパッケージングシステム／方法を示す図である。
【図１１Ｃ】本発明の他の実施形態によるパッケージングシステム／方法を示す図である。
【図１２】本発明のいくつかの実施形態によるパッケージングシステム／方法を示す流れ図である。安全である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、本発明の実施形態を示す添付図面を参照して、本発明をより詳細に説明する。しかしながら、この発明は、多数の異なる形態で具現化することが可能であり、本明細書に記載された実施形態に限定されるものと解釈すべきではない。むしろ、これらの実施形態は、本開示が十分かつ完全なものとなり、本発明の範囲を当業者に十分に伝えるために提供される。図面においては、層および領域の寸法および相対寸法が明瞭性のために誇張される場合がある。同様の番号は全体にわたって同様の要素を指す。
【００３４】
層、領域、または基板などの要素が、別の要素の「上に」存在すると言及される場合には、その要素は、他の要素の上に直接的に存在しても介在要素が存在してもよいことが理解されるだろう。表面などの要素の一部が「内側（ｉｎｎｅｒ）」であると言及される場合には、当該一部は、その要素の他の部分よりもデバイスの外部から遠方にあることが理解されるだろう。さらに、本明細書においては、「下方に（ｂｅｎｅａｔｈ）」や「覆う（ｏｖｅｒｌｉｅｓ）」等の相対的な語を用いて、基板または基層に対するある層または領域と別の層または領域との図示されるような関係を説明する場合がある。これらの語は、図示される方向付けに加えて、デバイスの異なる方向付けを包含することが意図されていることが理解されるだろう。最後に、「直接的に」という語は、介在要素が存在しないことを意味する。本明細書において使用される「および／または（ならびに／あるいは）」という語は、１つまたは複数の関連付けて列挙された項目の任意かつすべての組合せを含む。
【００３５】
本明細書において、第１、第２等の語が、様々な要素、構成要素、領域、層、および／または区域を説明するために使用される場合があるが、これらの要素、構成要素、領域、層、および／または区域は、これらの語によって限定されるべきではないことが理解されるだろう。これらの語は、ある要素、構成要素、領域、層、または区域を、別の領域、層、または区域から区別するために使用されるにすぎない。したがって、以下において説明される第１の要素、構成要素、領域、層、または区域は、本発明の教示から逸脱することなく、第２の要素、構成要素、領域、層、または区域と呼ぶことができたものである。
【００３６】
本明細書において使用される半導体発光デバイスという語には、発光ダイオード、レーザダイオード、ならびに／または、ケイ素、炭化ケイ素、窒化ガリウム、および／または他の半導体材料を含むことのできる１つ又は複数の半導体層と、サファイア、ケイ素、炭化ケイ素、および／または他のマイクロ電子基板を含むことのできる基板と、金属および／または他の導電性層を含むことのできる１つ又は複数の接触層とを備える他の半導体デバイスが含まれる。いくつかの実施形態においては、紫外線発光ダイオード、青色発光ダイオード、および／または緑色発光ダイオード（「ＬＥＤ」）を提供することが可能である。また、赤色ＬＥＤおよび／または琥珀色ＬＥＤを提供することも可能である。半導体発光デバイスの設計および作製は、当業者によく知られており本明細書において詳細に説明する必要はない。
【００３７】
図２Ａから図２Ｃはそれぞれ、本発明のいくつかの実施形態によるＬＥＤパッケージ用のサブマウント３０の平面図、底面図、および断面図を示している。特に、図２Ｃは、図２Ａおよび図２ＢのＣ−Ｃ線に沿ったサブマウント３０の断面図である。
【００３８】
図２Ａから図２Ｃを参照すると、サブマウント３０は、第１の面３１および第２の面３３を有する概ね矩形の基板３２を備える。第１のボンドパッド３６および第２のボンドパッド３４が、基板３２の第１の面３１の上に形成される。第１のボンドパッド３６は、基板３２の中央部から基板３２の第１の端部３２Ａの方向にオフセットされたダイ装着領域３６Ａを備える。第２のボンドパッド３４は、ダイ装着領域３６Ａと、第１の端部３２Ａに対向する基板３２の第２の端部３２Ｂとの間のボンディング領域３４Ａを備える。
【００３９】
第２のボンドパッド３４は、ボンディング領域３４Ａから基板３２の側面３２Ｄに沿って、基板３２の第１の端部３２Ａに位置する基板３２の角部３５Ａの方向に延在する第２のボンドパッド拡張部３４Ｂを備える。
【００４０】
第１および第２のはんだパッド４６、４４が、基板３２の第２の面３３の上に形成される。第１のはんだパッド４６は、基板３２の第１の端部３２Ａに隣接し、第２のはんだパッド４４は、基板３２の第２の端部３２Ｂに隣接する。第２のボンドパッド３４は、第１のはんだパッド４６と電気的に接触状態にあり、第１のボンドパッド３６は、第２のはんだパッド４４と電気的に接触状態にある。
【００４１】
基板３２は、基板３２の角部３５Ａにキャスタレーション４０Ａを備える。キャスタレーション４０Ａ上の電気トレース４２Ａが、基板３２の第１の表面３１から基板３２の第２の表面３３まで延在する。電気トレース４２は、第２のボンドパッド３４と第１のはんだパッド４６とを電気的に接続する。
【００４２】
さらに、第１のボンドパッドは、ダイ装着領域３６Ａから、基板３２の第１の側面３２Ｄに対向する基板３２の第２の側面３２Ｃに沿って、基板３２の第２の端部３２Ｂに位置し、基板３２において第１の角部３５Ａの対角線上に位置する、基板３２の第２の角部３５Ｂの方向に延在する、第１のボンドパッド拡張部３６Ｂを備える。
【００４３】
基板３２は、基板３２の第２の角部３５Ｂにキャスタレーション４０Ｂを備える。第２の電気トレース４２Ｂが、第２のキャスタレーション４０Ｂ中に形成され、基板３２の第１の表面３１から基板３２の第２の表面３３まで延在する。第２の電気トレース４２Ｂは、第１のボンドパッド３６と第２のはんだパッド４４とを電気的に接続する。
【００４４】
いくつかの実施形態においては、サブマウント３０は、基板３２の第１の表面３１から基板３２の第２の表面３３まで延在する、基板３２を貫通する少なくとも１つのビアホール３８を備えてもよい。ビアホール３８内に堆積される金属等の導電性材料が、図２Ｃに図示されるように、第１のボンドパッド３６と第２のはんだパッド４４とを電気的に接続する。
【００４５】
基板３２は、複数の電気トレース（図示せず）が上に形成され得る、アルミナ、窒化アルミニウム、炭化ケイ素、および／または化学気相蒸着（ＣＶＤ）ダイヤモンドなどの、非導電性材料を含んでもよい。いくつかの場合においては、基板３２は、セラミックおよび／または有機材料および／または金属で構成された複合材料を含んでもよい。窒化アルミニウムおよび炭化ケイ素の熱伝導率は約２００Ｗ／ＭＫであり、ＣＶＤダイヤモンドの熱伝導率は約８００Ｗ／ＭＫである。基板３２の厚さは、約１５０μｍから約４００μｍとすることができるが、他の厚さを用いてもよい。
【００４６】
いくつかの実施形態においては、材料の比熱が、基板３２の適切な材料の選択において考慮される場合がある。例えば、カメラのフラッシュなどのいくつかの用途においては、材料は、非常に短時間にわたり発生される高い熱流束を吸収するために高い熱容量（熱質量）を有することが望ましい場合があり、これはパッケージの過渡温度散逸時定数（ｔｒａｎｓｉｅｎｔ  ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  ｄｉｓｓｉｐａｔｉｏｎ  ｔｉｍｅ  ｃｏｎｓｔａｎｔ）を増大させ得る。これは、外部ヒートシンクが与えられない用途に対して特に望ましい場合がある。アルミナは、ＡｌＮよりも約４４％高い熱容量を有し得るため、いくつかの用途において、特に外部ヒートシンクが与えられない用途において、基板３２用の材料の適切な選択肢となり得る。いくつかの実施形態においては、約３４０μｍの厚さおよび約０．０１５ｍｍ／ｌｉｎｅａｒ  ｍｍの平坦度を有する９６％アルミナ基板を基板３２に使用してもよい。
【００４７】
第１のボンドパッド３６および第２のボンドパッド３４は、導電率および／または熱伝導率を向上させるために、比較的厚いトレースを備えてもよい。特に、第１のボンドパッド３６および第２のボンドパッド３４は、約７５μｍ厚の銅めっきを備えてもよい。
【００４８】
いくつかの実施形態においては、第１のボンドパッド３６および第２のボンドパッド３４は、基板３２上にプラチナまたはチタン／プラチナの薄いシード層をスパッタリングし、このシード層上に厚い層を形成することによって形成することができる。例えば、第１のボンドパッド３６は、図２Ｄの部分的断面図に図示されている。第１のボンドパッド３６は、シード層３６ａと、シード層３６ａの上の任意選択の第１のバリア層３６ｂと、第１のバリア層３６ｂの上の比較的厚い熱発散層３６ｃとを備える。第２のバリア層３６ｄが熱発散層３６ｃの上に存在し、反射体３６ｅが第２のバリア層３６ｄの上に存在する。典型的には、第２のボンドパッド３４は第１のボンドパッド３６と同時に形成され、第１のボンドパッド３６と同一の構造を有する可能性がある。
【００４９】
約０．００６μｍの厚さを有してもよいシード層３６ａは、基板３２の上にスパッタリングすることができ、次いで、標準的なリソグラフィプロセスを利用してパターニングして所望の外形のボンドパッド３６、３４を形成することができる。次に、約０．２のニッケルを含んでもよい任意選択のバリア層３６ｂを、シード層３６ａの上に形成することができる。
【００５０】
次いで、上述のような熱発散層３６ｃを、例えば電解めっき技術または無電解めっき技術などを用いて、シード層３６ａの上に形成することができる。熱発散層３６ｃは、約５μｍから数百ミクロンまでの厚さを有する銅の層を含んでもよく、いくつかの場合には７５μｍの厚さとしてもよい。熱発散層３６ｃの厚さは、パッケージの伝熱特性に影響を及ぼす。比較的厚い熱発散層３６ｃは、熱を横方向に（ｌａｔｅｒａｌｌｙ）優先的に発散することができ、比較的薄い熱発散層３６ｃは、熱を垂直方向に（ｖｅｒｔｉｃａｌｌｙ）優先的に発散することができる。したがって、垂直方向熱発散のために、比較的薄い熱発散層３６ｃを比較的大きな熱伝導率を有する基板３２と共に使用してもよい。
【００５１】
ボンドパッド３６、３４間を埋めている望ましくない材料を除去するために、ウェット銅エッチングなどのクリーンアップエッチング（ｃｌｅａｎ−ｕｐ  ｅｔｃｈ）を行ってもよい。次いで、ニッケルを含んでもよい第２のバリア層３６ｄを、熱発散層３６ｃの上に形成することができる。第２のバリア層３６ｄは、約０．２μｍから約２μｍの厚さを有してもよい。反射層３６ｅを、第２のバリア層３６ｄの上に形成することができる。反射層３６ｅは、２μｍ又はそれ以上の厚さを有する銀を含んでもよく、光抽出を向上させ得る。
【００５２】
また、金の層等のボンディング層（図示せず）が、反射層３６ｅおよび／またはバリア層３６ｄの上に設けられてもよい。
【００５３】
厚い熱発散層３６ｃは、パッケージの熱発散／抽出を向上させることができる。さらに、厚い熱発散層３６は、基板３２の中核部（ｃｏｒｅ）への熱の迅速な拡散を可能にすることができる。熱流束が基板３２内に拡散すると、この熱は、熱接合部（ｈｅａｔ  ｊｏｉｎｔ）を介して、ＭＣＰＣＢおよび／またはヒートシンクフィンなどの外部ヒートシンクに抽出され得る。また、熱は、自然対流および／または強制対流により基板から抽出することもできる。
【００５４】
電気トレース４２Ａ、４２Ｂ、ならびに／あるいは、第１および第２のはんだパッド４６、４４は、ボンドパッド３６、３４と同様に形成してもよい。ビア３８は、例えば銅で充填してもよい。
【００５５】
ＬＥＤチップを、はんだ接合、共析接合、および／またはＡｇエポキシ接合により、第１のボンドパッド３６または第２のボンドパッド３４の上に取り付けることができる。第１および／または第２のはんだパッド４６、４４を、外部相互接続体に対してはんだ付けする、または化学結合させることが可能である。基板３２の任意の適切な表面を金属化して、特定の用途の要件を満たすために、外部電気相互接続体および／またはヒートシンク相互接続体用の、端子および／またはヒートシンクパッドを形成することが可能であることが理解されるだろう。
【００５６】
部分的には、ボンドパッド３６、３４、キャスタレーション４０Ａ、４０Ｂ、垂直トレース４２Ａ、４２Ｂ、およびはんだパッド４６、４４の構成に部分的に起因して、本明細書において示されるようなＬＥＤパッケージは、単一の材料層を有する基板３２を備えることができ、そのことにより、電気経路用の多層を備えるパッケージと比較して、製造プロセスを簡易化し、かつ／または製造コストを低減することができる。
【００５７】
さらに、トレース４２Ａ、４２Ｂを配置するためにキャスタレーション４０Ａ、４０Ｂを用いることにより、例えばチップの取り付け、ワイヤボンドの接続その他の目的のために使用することが可能な基板３２の表面３１、３３上のスペースを空けることができる。また、キャスタレーション４０Ａ、４０Ｂを電気接点として使用することも可能であり、パッケージの取り付けの自由度を高めることが可能である。
【００５８】
図３Ａおよび図３Ｂはそれぞれ、ＬＥＤチップ５０が上に取り付けられたＬＥＤパッケージ用のサブマウント３０の平面図および斜視図である。ＬＥＤチップ５０は、その上方表面の上に、一対のボンドパッド５４および電流発散ネットワーク（ｃｕｒｒｅｎｔ  ｓｐｒｅａｄｉｎｇ  ｎｅｔｗｏｒｋ）５６を備える。ＬＥＤチップ５０のボンドパッド５４は、ＬＥＤチップ５０へのカソード（−）接続を提供することができ、ＬＥＤチップのアノード（＋）接続は、第１のボンドパッド３６の第１のボンディング領域３６Ａと電気的に接触状態にあってもよい。ＬＥＤチップ５０のカソードは、例えば金またはアルミニウムのワイヤなどを含んでもよい少なくとも１つのワイヤボンド接続部５２により、第２のボンドパッド３４のボンディング領域３４Ａに電気的に接続される。
【００５９】
その結果、ＬＥＤチップ５０のカソードは、基板の第１の端部３２Ａに隣接して配置された、基板３２の第２の面上の第１のはんだパッド４６に電気的に接続される。したがって、ＬＥＤチップ５０およびＬＥＤチップ５０のカソードに対応するはんだパッド４６の中心は共に、基板３２の同一端部の方向にオフセットされている場合がある。この構成により、結果的に得られるパッケージのための望ましい光学的および／または電気的配置が実現され得る。
【００６０】
図３Ａおよび図３Ｂにおいて分かるように、基板３２は、上に取り付けられるＬＥＤチップ５０の寸法の約２〜３倍にすぎない表面積を有していてもよく、それにより正真のチップスケールパッケージが実現される。
【００６１】
図４Ａから図４Ｃはそれぞれ、本発明のいくつかの実施形態によるＬＥＤパッケージ１００の、側面図、上面斜視図、および底面斜視図である。図４Ａから図４Ｃに図示されるように、封入材６０が、ＬＥＤチップ５０、ならびに第１および第２のボンドパッド３６、３６およびワイヤボンド接続部５２に対して機械的および／または環境的保護を与えるために、基板３２の第１の表面３１を覆って形成される。
【００６２】
したがって、完成したパッケージは、３次元固体本体（ｓｏｌｉｄ  ｂｏｄｙ）を有し得る。矩形本体が図４Ａ〜４Ｃに図示されるが、パッケージ本体は、矩形、正方形、部分的半球形（ｓｅｍｉｈｅｍｉｓｐｈｅｒｉｃ）、放物線状、または他の規則的形状および／もしくは不規則的形状を有してもよい。
【００６３】
封入材６０は、光透過性であってもよい。かつ／または、中に封入されるチップ５０に適合するように、かつ／またはパッケージからの光抽出を高めるために外部屈折率への遷移を実現するように、適切な屈折率を有するものであってよい。
【００６４】
波長変換物質（例えば燐光体など）および／または分散剤などの添加物を、封入材６０に添加することが可能である。いくつかの実施形態においては、シリコンゲルなどの光媒体中に埋め込まれた燐光体などの波長変換物質を、封入材６０の形成前にチップ５０上に被覆させてもよい。
【００６５】
図５Ａおよび図５Ｂはそれぞれ、本発明のさらなる実施形態によるＬＥＤパッケージ用のサブマウント１３０の平面図および上面斜視図である。図示されるように、基板３２は、その対向する角部に、概して半円形（ｓｅｍｉ−ｃｉｒｃｕｌａｒ）のキャスタレーション４０Ｃ、４０Ｄを備えてもよい。
【００６６】
さらに、静電放電（ＥＳＤ）保護チップ６２が、ＬＥＤチップ５０に対するＥＳＤ保護を与えるために、ＬＥＤ５０に並列に取り付けられてもよい。図５Ａおよび図５Ｂに図示されるように、ＥＳＤ保護チップは、ＬＥＤチップ５０と共に、第１のボンドパッド３６の上に取り付けられる。特に、ＥＳＤチップ６２は、第１のボンドパッド拡張部３６Ｂの上に取り付けることができる。ワイヤボンド接続部６４により、ＥＳＤ保護チップ６２は第２のボンドパッド３４に接続される。
【００６７】
図６Ａおよび図６Ｂはそれぞれ、本発明のさらなる実施形態によるＬＥＤパッケージ２００の側面図および斜視図である。ＬＥＤパッケージ２００は、基板３２の第１の面の上に封入材６０を備える。封入材６０は、基板３２の中央部から基板の第１の端部３２Ａの方向にオフセットされた一体型レンズ部分（ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  ｌｅｎｓ  ｐｏｒｔｉｏｎ）６０Ａなどの光学素子を備える。特に、レンズ部分６０Ａの光学軸７０が、ＬＥＤチップ５０の中心と垂直方向に整列されていてもよい。ここで、ＬＥＤチップ５０の中心も基板３２の第１の端部３２Ａの方向にオフセットされている。
【００６８】
封入材本体６０と一体である、レンズ部分６０Ａなどの光学素子により、パッケージの発光効率を向上させることができ、かつ／または、パッケージングされたデバイスに所望の放射パターンを提供することができる。
【００６９】
図６Ａおよび図６Ｂから明らかであるように、パッケージの光心（ｏｐｔｉｃａｌ  ｃｅｎｔｅｒ）は、パッケージの幾何学的中心を含む任意の所望の位置に置くことができる。ボンドパッド３６、３４は、所望の形状を有するパッケージを実現するために本明細書に示される構成から変更されてもよい。
【００７０】
さらに、パッケージ１００の形成後に追加の光学素子をパッケージ１００に追加してもよい。例えば、レンズ、反射体、ならびに／あるいは、他の撮像構成要素または非撮像構成要素などの、第２の光学素子を、屈折率整合接着剤を用いて封入材６０に接着させることが可能である。
【００７１】
図７Ａおよび図７Ｂはそれぞれ、本発明のさらなる実施形態によるＬＥＤパッケージ用のサブマウント２３０の底面図および斜視図である。第１および第２のはんだパッド４６、４４に加えて、サブマウント２３０は、第１のはんだパッド４６と第２のはんだパッド４４との間の、基板３２の第２の表面３３上に、中性パッド４８を備える。中性パッド４８は、第１のはんだパッド４６および第２のはんだパッド４４から電気的に絶縁されており、サブマウント２３０と、サブマウント２３０が取り付けられる表面との間の熱的接続を提供するために使用することができる。中性パッド４８は、第１および第２のはんだパッド４６、４４と同一の材料組成を有してもよい（さらには、第１および第２のボンドパッド３６、３４に関して上述した方法において形成されてもよい。）。
【００７２】
本発明のいくつかの実施形態が、サブマウントを形成する方法を提供する。いくつかの実施形態においては、セラミック材料のシートなどのサブマウント材料のシートを、複数の連結されたサブマウント３２を形成するために、パターニング及び金属化することができる。例えば図８は、切り離し前の、４つの連結された基板３２−１から３２−４で構成された一群を含む矩形ピース（ｒｅｃｔａｎｇｕｌａｒ  ｐｉｅｃｅ）７２の平面図である。基板３２−１から３２−４で構成された一群は、矩形ピース７２の中央部に正方形のキャスタレーションホール１４０Ｂを形成することによって画定され、正方形のキャスタレーションホール１４０Ｂは、基板３２−１から３２−４のそれぞれに対して第２のキャスタレーション４０Ｂを形成する。正方形のキャスタレーションホール１４０Ａが、矩形ピース７２の角部に形成され、基板３２−１から３２−４のそれぞれに対して第１のキャスタレーション４０Ａが形成される。基板３２−１から３２−４が水平方向および垂直方向の切り離し線７５、７７に沿って切り離される際に、単一の正方形のキャスタレーションホール１４０Ｂによって４つのキャスタレーション４０Ｂ（すなわち、基板３２−１から３２−４のそれぞれに対して１つ）が形成されるため、キャスタレーション４０Ｂの寸法を縮小させることができる。
【００７３】
図９は、本発明のいくつかの実施形態による、４つの基板３２−１から３２−４をそれぞれが備えることのできる矩形ピース７２のシート７４の平面図である。したがって、基板３２は、一度に多数の基板３２をパターニング及び金属化することによって、大量に作製することができる。また図９は、ピース７２の中央部のキャスタレーションホール１４０Ｂと、ピースの角部に配置されたキャスタレーションホール１４０Ａとを図示する。個別の基板３２が、例えば水平方向切り離し線７５および垂直方向切り離し線７７に沿ってシート７４をソーイング（ｓａｗｉｎｇ）することなどによって切り離される際には、結果として得られる各基板３２は、電気トレース４２Ａおよび４２Ｂがそれぞれ上に形成される第１および第２のキャスタレーション４０Ａ、４０Ｂを対向する角部に有することとなる。また、シート７４は、その角部の１／４円形ホールおよびその端部の１／２円形ホールなどの、アラインメント形体７３をさらに備え、このアラインメント形体７３は、ダイ装着から封入およびソーイングに至るまでの製造プロセスにおいて、シート７４を位置合わせするために使用することができる。
【００７４】
図１０Ａから図１０Ｃは、本発明のいくつかの実施形態によるパッケージングシステム／方法を図示している。図示されるように、複数のモールドキャビティ（ｍｏｌｄ  ｃａｖｉｔｙ）８１を備えるモールド（ｍｏｌｄ）８０を設ける。モールドキャビティ８１は、側壁８２によって分離され、ＬＥＤチップ５０が取り付けられた金属化サブマウント３０のシート７４内の個別のサブマウント３０に対応するように配置される。透明の液体熱硬化性材料等の液体成形材料６８がキャビティ８１内に分注され、シート７４は、ＬＥＤチップ５０がモールドキャビティ８１内に延在し、成形材料６８によって覆われた状態となるように、モールド８０と接触状態にされる。次いで、成形材料６８は、例えば加熱などによって、少なくとも部分的に硬化される。
【００７５】
成形材料が少なくとも部分的に硬化された後、図１０Ｂに図示されるようにシート７２をモールド８０から分離して、ＬＥＤチップ５０上に固化した封入材コーティング６０を残す。次いで、図１０Ｃに図示されるように、サブマウント３０を互いから切り離して、個片化され、パッケージングされたＬＥＤ１００を形成することができる。特に、サブマウント３０は、ホール１４０Ｂ、１４０Ａを介してシート７４をソーイングすることによって切り離して、基板３２の角部にキャスタレーション４０Ａ、４０Ｂを残すことができる。
【００７６】
成形材料６８と基板シート７４の材料との間の熱膨張率（ＣＴＥ）における差による影響を低減させるために、成形される各ＬＥＤパッケージに対して別個のキャビティ８１を提供することが有益である場合がある。例えば、成形材料６８がシート７４全体を覆うと、成形材料６８とシート７４との間のＣＴＥにおける差により、封入材コーティング６０に望ましくないひび割れ、ゆがみ（ｗａｒｐｉｎｇ）、および／または層間剥離が生じる場合がある。
【００７７】
図１１Ａから図１１Ｃは、本発明のさらなる実施形態によるパッケージングシステム／方法を図示している。図１１Ａから図１１Ｃに図示される実施形態においては、複数の個別のモールドキャビティ９１を備えるモールド９０が設けられる。各モールドキャビティ９１は、側壁９２によって分離され、ＬＥＤチップ５０が取り付けられた金属化サブマウント３０のシート７４内の個別のサブマウント３０に対応するように配置される。さらに、各モールドキャビティ９１は、基板３２上の所望の位置に所望のレンズ形状に成形材料６８をモールドするように形成されたレンズ成形表面９４を備える。
【００７８】
図１１Ｂに図示されるように、封入材６０が形成されると、封入材６０は、レンズ成形表面９４に対応する一体型レンズ部分６０Ａを備える。
【００７９】
図１２は、本発明のいくつかの実施形態によるシステム／方法を説明する流れ図である。アルミナおよび／またはＡｌＮのパネルなどの基板材料のパネルを設ける。複数のキャスタレーションホール１４０Ｂ、および任意にはビアホール３８を、例えばエッチングによってパネル中に形成することができる（ブロック５１０）。次いで、パネルを金属化して、ボンドパッド、はんだパッド、ならびに、ビアホール３８および／またはキャスタレーションホール１４０Ｂ中の導電性ビアを形成する（ブロック５２０）。
【００８０】
次いで、複数のＬＥＤチップを、パネル上の各ボンドパッド上に取り付ける（ブロック５３０）。適宜、複数のＥＳＤ保護チップを、対応するボンドパッド上に取り付けてもよい。次いで、ワイヤボンドを、チップから対応するボンドパッドに形成してもよい（ブロック５４０）。
【００８１】
次いで、熱硬化性材料などの封入材料で、チップを覆うことができる（ブロック５５０）。上述のように、個別のモールドキャビティを備えるモールドを、液体封入材料で少なくとも部分的に充填してもよく、パネルを、パネル上のチップがモールドキャビティ内に延在するようにモールドと接触状態に配置してもよい。モールドは、加圧してもよく、モールドからパネルを分離させる前に少なくとも部分的に硬化してもよい。
【００８２】
本発明のいくつかの実施形態により使用可能な熱硬化性材料には、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂、および／または任意の他の熱硬化可能な材料を含めることができる。本発明のいくつかの実施形態において使用するための熱硬化性材料は、スタンピング又はエッチングされた双対ゲージ（ｄｕａｌ−ｇａｕｇｅ）リードフレームなどのリードフレーム上にトランスファー成形することが可能である。射出成形（ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ  ｍｏｌｄｉｎｇ  ａｎｄ／ｏｒ  ｃａｓｔｉｎｇ）等、他のタイプの成形法を利用してリードフレーム上に本体を形成することができる。
【００８３】
熱硬化性材料が化学的に架橋された（すなわち硬化された）場合、熱硬化性材料は、基板に化学結合して、ロバストな３次元固体熱硬化性本体（ｓｏｌｉｄ  ｔｈｅｒｍｏｓｅｔ  ｂｏｄｙ）を形成する。
【００８４】
熱硬化性本体は、他のタイプの材料と比較して、パッケージ内に取り付けられた１つ又は複数のデバイスに対して向上した構造的および／または環境的保護を提供することができる。
【００８５】
熱硬化性プラスチックなどの熱硬化性材料は、樹脂等の前駆体の形で分注され得るポリマー材料であり、次いで、熱（一般的に２００℃付近）または照射などのエネルギーの付加により、さらに高強度の形に硬化される。この硬化プロセスは、材料の分子鎖が化学的活性部位にて反応して硬質の３次元構造体に連結する架橋プロセスにより、樹脂を固体プラスチックに変質させる。架橋プロセスにより、より大きな分子量を有する分子が形成されて、より高い融点を有する材料、または溶融を伴わずに単に炭素および残留物に変化する材料が得られる。したがって、熱硬化性材料は、硬化後には溶融させたり再形成したりすることができない。架橋段階において結合の３次元網目構造が形成されることにより、熱硬化性材料は、熱可塑性材料よりも概して高強度になる。したがって、熱硬化性材料は、熱可塑性材料よりも高温用途に適したものになり得る。
【００８６】
エポキシ樹脂および／またはポリイミド樹脂などのほとんどの熱硬化性材料は、架橋（硬化）段階において有機表面および／または無機表面と接触状態になると、それらの表面に結合する。表面でのこの結合は、非常に強い場合があり、かつ／または、流体もしくは気体に対して不浸透性の場合があるため、パッケージ内に取り付けられた１つ又は複数の半導体デバイスを囲む軟質ゲル封入材が漏れない場合がある。さらに、熱硬化性材料とリードフレームとの間の結合により、他の場合ではデバイスの故障を引き起こし得るパッケージ内への水分の進入を低減または防止する場合がある。
【００８７】
対照的に、熱可塑性成形体を含むパッケージにおいては、プラスチック本体とプラスチック本体が成形されている表面との間に結合が存在しない場合がある。したがって、流体および／または気体は、熱可塑性成形体とリードフレームとの間の境界面を介して両方向に通過することが可能となる。したがって、エポキシ樹脂またはフェノール樹脂などの熱硬化性材料を用いる利点は、熱硬化性材料が成形されている有機表面および／または無機表面との境界面における、熱硬化性材料の結合特性および密閉特性に見出すことができる。この結合により、水分および／または他の流体もしくは気体が境界面を介して通過することを低減および／または防止できる場合がある。したがって、熱硬化性材料により、熱可塑性材料によって実現可能なものよりも高い、境界面における密閉性を得ることができる。
【００８８】
多数の熱硬化性材料は、変形または歪むことなく、３５０℃を上回る温度に耐えることが可能である。一般的には、熱硬化性材料は、約２８０℃までの温度にしか耐えることの耐えることのできないＰＰＡ（例えばＡｍｏｄｅｌ（登録商標））および／またはＬＣＰ（例えばＶｅｃｔｒａ（登録商標））などの従来の熱可塑性材料よりも高温に耐えることが可能であり得る。したがって、ほとんどの熱可塑性材料は、いくつかのＬＥＤパッケージの取り付けに利用されることのある、表面実装技術に典型的に使用される、高いはんだリフロー温度に耐えることが不可能である。
【００８９】
多数のエポキシ樹脂などの熱硬化性材料は、非常に微細な細部および／または複雑な設計を有するプラスチック本体を作るために、トランスファー成形プロセス、圧縮成形プロセス、および／または鋳造プロセスによって成形することが可能である。成形／鋳造プロセスの間、熱硬化性材料は、典型的にはまず固体状態に硬化される前に流動性状態に変形する場合がある。この流体状態において、流体樹脂をモールド中の非常に小さな隙間内にも充填することが可能となるように、高圧をこの材料に印加することが可能である。熱可塑性材料（ｔｈｅｒｍａｌ  ｐｌａｓｔｉｃ）は、熱硬化性材料には可能な小ささのスペースを充填することは不可能である場合がある。なぜならば、熱可塑性材料用の射出成形は、典型的には熱可塑性材料の融解温度未満に設定され、このことにより、熱可塑性材料がモールドキャビティに進入すると同時に熱可塑性材料が固体状態に冷却し始める場合があるからである。
【００９０】
熱硬化性材料の例は、日東電工社（Ｎｉｔｔｏ  Ｄｅｎｋｏ）によるエポキシ樹脂およびフェノールノボラック樹脂である。これらの材料は、熱膨張率（ＣＴＥ）、曲げ弾性率、光学的表面反射率、熱変形温度（ＨＤＴ）等の所望の物理特性を得るために、球状溶融石英および／または不規則形状ＴｉＯ2（二酸化チタン）固体粒子等の充填剤粒子、ならびに／あるいは、予め定められた重量パーセントの炭素繊維で充填されていてもよい。
【００９１】
次いで、固体または液体状の熱硬化性樹脂は、高温に（典型的には約１７５℃に）設定されたモールドキャビティ内に充填または分注される。圧力（数百ｐｓｉａ）が、熱硬化性樹脂に加えられて、樹脂をモールドの湯道系（ｒｕｎｎｅｒ  ｓｙｓｔｅｍ）の中に押し入れる。この時点において、固体樹脂は非常に低粘度の溶体に溶融する。次いで、この液体樹脂は、モールドの湯道を経由してモールドキャビティ内に容易に流れることができ、小さな隙間および角部を充填する。モールドに対する圧力は、モールド中の最小のギャップ中に樹脂を詰め込むために、約１０００ｐｓｉａに高められる。
【００９２】
モールドキャビティの内部においては、液体熱硬化性材料は、約１７５℃又はそれ以上の高い成形温度、および約１０００ｐｓｉａの高い材料圧力を、継続的に受ける。これらの条件下においては、液体熱硬化性材料は、約３〜５分後に固化／硬化する。上述のように、熱硬化性材料が硬化すると、架橋プロセスが生じ、熱硬化性材料の構成成分であるモノマーまたはポリマーが互いに化学反応して、固体熱硬化性材料を硬質で高融点にする大きな３次元分子を形成する。また、架橋作用は、熱硬化性材料を双対ゲージリードフレームに化学的に接着または結合させて、結果として得られる本体／リードフレーム構造に高い機械的安定性を与えるとともに、リードフレームに対する密封を実現する。この結合現象は、パッケージからの漏れを伴うことなく封入材を内部に収容し保持することが可能となるため、半導体発光ダイオード用のパッケージにとって望ましい場合がある。
【００９３】
熱硬化性樹脂が表面に対して容易に結合するため、モールドキャビティは、硬化モールド鋼（ｈａｒｄｅｎｅｄ  ｍｏｌｄ  ｃａｖｉｔｙ）から作製され、硬化された熱硬化性材料のモールドキャビティに結合しやすい傾向を低減させるように研磨により鏡面仕上げされてもよい。加えて、モールドから成形パネルを取り出すために、強力なエジェクタ（ｓｔｒｏｎｇ  ｅｊｅｃｔｏｒ）を使用してもよい。いくつかの実施形態において、モールドは、分離を促進するためにＴｅｆｌｏｎ（登録商標）コーティングを有してもよく、かつ／または、分離を促進するためにモールド８１、９１内にモールド開放材料（ｍｏｌｄ  ｒｅｌｅａｓｅ  ｍａｔｅｒｉａｌ）を供給してもよい。
【００９４】
モールドからパネルを分離した後に、パッケージングされたチップをパネルから分離して（ブロック５６０）、個別のチップスケールにパッケージングされたダイオードを得ることができる。
【００９５】
本発明のいくつかの実施形態によるパッケージングされた発光ダイオードは、部分的には、パッケージのフットプリントがチップスケールサイズであることにより、単位面積当たりの光束を向上させることができる。例えば、３５０ｍＡ、１００％のデューティサイクルで作動する、Ｃｒｅｅ社により製造される１つのモデルであるＥＺＸＴ−１０００ＬＥＤパワーチップを備える、本発明のいくつかの実施形態によるパッケージは、約２６ルーメン／ｍｍ2またはそれ以上を放出することが可能である。このようなパッケージは、ポータブルな保安灯、カメラのフラッシュ、および／またはポータブル電子デバイス用のバックライトなど、小型の軽量パッケージが望ましい用途において、特に有効になり得る。さらに、いくつかの実施形態は、自動車用ヘッドランプ、ブレーキランプ、信号機ランプ等の用途における高輝度光源を提供するために、ひとかたまりとして（ｉｎ  ａ  ｃｌｕｓｔｅｒ）共に取り付けることができる。また、レンズ６０Ａなどのパッケージレベルの光学素子を提供することにより、本発明の実施形態によるパッケージを用いるシステムにおける二次光学素子の設計および／または製造が容易になり得る。
【００９６】
前述の説明は、本発明の例示であり、本発明を限定するものとして解釈されるべきではない。この発明のいくつかの例示的実施形態を説明したが、本発明の新規な教示および利点から実質的に逸脱することなく、これらの例示的実施形態に多数の修正が可能であることを当業者は容易に理解するだろう。したがって、そのような全ての修正は、特許請求の範囲において規定される本発明の範囲に含まれることが意図されている。したがって、前述は、本発明の例示であり、開示された特定の実施形態に限定されるものとして解釈されるべきではないこと、ならびに、開示された実施形態および他の実施形態に対する修正は、添付の特許請求の範囲に含まれることが意図されていることを、理解すべきである。本発明は、以下の特許請求の範囲によって規定され、請求項記載の発明と均等な発明は特許請求の範囲内に含まれる。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１２】
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