(57)【要約】【課題】電気コンタクトをすべての接合タイプのＬＥＤまたはレーザーに容易に接触できるようにすること。【解決手段】本発明は、ＬＥＤまたはレーザー（２）の光出力結合面に実装された機能素子（３）を備えた、発光ダイオード（ＬＥＤ）またはレーザー（２）に関し、この機能素子（３）は、光出力結合面への前記ＬＥＤまたはレーザー（２）の電気接触を可能にする手段（５）を含む。【選択図】図１
2009506527.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＥＤまたはレーザー（２）の光出力結合面に実装された機能素子（３）を備え、この機能素子（３）は、光出力結合面への前記ＬＥＤまたはレーザー（２）の電気接触を可能にする手段（５）を含む、発光ダイオード（ＬＥＤ）またはレーザー（２）のための電気接触システム。
【請求項２】
前記機能素子は、カラー変換プレート（３）または光学的素子、例えばレンズ、ビーム整形器またはディフューザーであることを特徴とする、請求項１記載の電気接触システム。
【請求項３】
前記カラー変換プレート（３）は、頂部表面から少なくとも１つの側の表面まで、前記発光半導体本体（２）を囲むようなキャップ状の形状となっていることを特徴とする、請求項１記載の電気接触システム。
【請求項４】
前記手段（５）は、少なくとも１つの開口部（５）またはスリット状の開口部であり、この開口部は前記機能素子を介してＬＥＤの電気コンタクトに電気的に接続できるよう、前記機能素子内に配置されていることを特徴とする、接続できる請求項１乃至３の何れか１項に記載の電気接触システム。
【請求項５】
外側ハンダパッド（７）から、前記カラー変換プレート（３）を介して前記ＬＥＤに電気コンタクト路（６）が接触する開口部（５）まで延びる電気コンタクト路（６）が、前記機能素子（３）の外側表面に当接されていることを特徴とする、請求項１乃至３の何れか１項に記載の電気接触システム。
【請求項６】
前記機能素子、例えばカラー変換プレートまたはキャップ（３）のバルク内に埋め込まれた薄い電気コンタクト路（６）またはビアが当接されており、このコンタクト路またはビアは、外側ハンダパッド（７）からカラー変換プレート（３）を介してＬＥＤに接触する開口部（５）まで延びることを特徴とする、請求項１乃至３の何れか１項に記載の電気接触システム。
【請求項７】
前記機能素子の内側表面、例えば接触路（６）またはビアが直接ＬＥＤに接触するカラー変換プレートまたはキャップ（３）上でほぼ完全に延びる透明または薄い電気コンタクト路（６）またはビアが当接されていることを特徴とする、請求項１乃至３の何れか１項に記載の電気接触システム。
【請求項８】
前記機能素子、例えばカラー変換プレートまたはキャップ（３）の内側表面にキャビティ（９）が配置されており、このキャビティを介し、前記ＬＥＤの頂部にあるハンダパッドからＬＥＤカラー変換装置の外側まで接合ワイヤー（４）が配置されていることを特徴とする、請求項１乃至３の何れか１項に記載の電気接触システム。
【請求項９】
前記ＬＥＤの頂部にあるハンダに隣接する前記機能素子、例えばカラー変換プレートまたはキャップ（３）内の前記キャビティ（９）が、前記ハンダパッドをハンダ付けするための空間を設け、よって前記カラー素子、例えばカラー変換プレートまたはキャップとＬＥＤダイとの間の密な嵌合を可能にするような寸法だけ延びていることを特徴とする、請求項８記載の電気接触システム。
【請求項１０】
前記カラー変換プレートまたはキャップ（３）は、数個の部分に分割されていることを特徴とする、請求項１乃至８の何れか１項に記載の電気接触システム。
【請求項１１】
前記カラー変換プレート（３）は、あるパターンの開口部を有し、前記接合ワイヤーは、これら開口部のうちの少なくとも１つを貫通するように配置されている、請求項１乃至１０の何れか１項に記載の電気接触システム。
【請求項１２】
前記ＬＥＤまたはレーザー（２）の光出力結合側に機能素子が実装された発光ダイオード（ＬＥＤ）またはレーザー（２）のための電気接触システムを製造するための方法において、前記機能素子（３）の開口部またはスリットもしくはキャビティ（５）を貫通するように、前記ＬＥＤまたはレーザー（２）の光出力結合側の電気コンタクトが配置されている、電気接触システムを製造するための方法。
【請求項１３】
機能素子、例えば埋め込まれた側または表面側に配置された電気コンタクトを有するカラー変換プレートが、このカラー変換プレートの外側から開口部まで延びると共に、ＬＥＤ半導体ダイ上に位置し、よってカラー変換プレートの開口部が電気コンタクトと共にＬＥＤ半導体ダイの表面の頂部に嵌合し、次に機能素子、例えばカラー変換プレートの開口部を通してＬＥＤ半導体ダイの電気コンタクトにカラー変換プレートのビア上の電気コンタクトが接続されていることを特徴とする、請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
前記電気コンタクトを、接合ワイヤーとし、前記ＬＥＤまたはレーザー（２）の光出力結合側に３０°未満の入射角で前記接合ワイヤーをハンダ付けすることを特徴とする、請求項１２記載の方法。
【請求項１５】
前記電気コンタクトを、接合ワイヤーとし、前記ＬＥＤまたはレーザー（２）の光出力結合側に１０°未満の入射角で前記接合ワイヤーをハンダ付けすることを特徴とする、請求項１２記載の方法。
【請求項１６】
ワイヤー接合されるＬＥＤを使用するカラー変換プレートを備えた発光ダイオード（ＬＥＤ）のための電気接触システムを製造するための方法であって、コンタクトワイヤーを介して、まずＬＥＤを接触させ、次に請求項４乃至１１の何れか１項に記載の蛍光セラミックプレートレットまたはキャップを当接することを特徴とする、電気接触システムを製造するための方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的にはカラー変換器を備えた発光ダイオード（ＬＥＤ）およびレーザーのための電気接触システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
今日、無機ＬＥＤは、ほとんど全可視スペクトルレンジ内のカラー光を発生する最も効率的な光源となっている。赤色の発光と緑色の発光と青色の発光とを混合し、その結果、白色光の感覚を生じさせるよう、ワンパッケージ内で赤色光ＬＥＤと緑色光ＬＥＤと青色光ＬＥＤとを組み合わせることは周知となっている。
【０００３】
ＬＥＤは、モノクローム（単色）の光源である。一般的な照明に必要な白色の発光を行うには、いくつかの方法がある。上記のように、白色光は赤色光と緑色光と青色光との混合（ＲＧＢ光）であり、この混合色は、１つのパッケージで組み合わされる。３つのタイプのＬＥＤを使って、かかるパッケージを構成できる。このうちの１つのタイプのＬＥＤが、緑色光を放出し、別のタイプのＬＥＤが赤色光を放出し、更に別のＬＥＤが青色光を放出する。一般に、緑色光と青色光をと発生するのに、砒化ガリウムＧａＮ材料系が使用され、赤色光を放出するのにリン化ガリウムＧａＰ材料系が使用される。これら半導体のタイプは、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体であり、ガリウム上で異なるリガンドを使用すると、リガンドの電子負性が異なるので、結晶構造も異なる。この結果、エネルギーギャップが異なり、従って発光する波長も異なり、更に、例えば温度およびエージングに関する材料特性も異なることになる。
【０００４】
最も安定し、かつ極めて耐久性のある半導体は、ＧａＮ／ＩｎＧａＮである。バンド間エネルギーギャップが大きいので、この半導体は極めて明るく、クリアで安定した赤外線、青色または緑色光を発生する可視スペクトルの短波長側で光を発生する。ＧａＮ／ＩｎＧａＮの機械的および構造的特性も有利となっている。白色光を発生する好ましい技術的な解決案は、黄色蛍光体をポンピングする青色発光ＬＥＤまたはＲＧＢ蛍光体をポンピングする紫外線発光ＬＥＤを使用することである。青色光と黄色光とＲＧＢ光とを混合することによって白色光が得られる。白色光を認識できるよう、ＬＥＤおよび蛍光体に対する補色の別の組も使用できる。
【０００５】
光ルミネッセンスに基づくこの光変換を微視的に理解したことにより、カラー変換はＬＥＤのポンピング波長を光学的にフィルタリングするプロセスではないことも判っている。その理由は、ＬＥＤ自身はモノクローム光しか発生しないので、フィルタリング方法を使用できないからである。
【０００６】
ＬＥＤ半導体のポンピング波長は、アクティブな光ルミネッセンスによりＬＥＤの頂部に配置された蛍光体層でのアクティブなエネルギー吸収を誘導する。所定のエネルギーレベルで電子がポンピングされ、これら電子は放射バンド緩和および非放射バンド緩和により、その所定エネルギーレベルから再結合できる。この再結合は、蛍光体から放出される光をＬＥＤ半導体のポンピング波長と比較して、より長い波長への所定のシフトを生じさせる。
【０００７】
白色光またはモノクローム（単波長）光を発生するより好ましい解決方法は、個々の材料系、例えば青色発光ＬＥＤを使用し、緑色および赤色蛍光体または黄色蛍光体を追加し、別の色の光を発生することである。ここで、半導体材料の使用は、ＧａＮ／ＩｎＧａＮ材料系に限定されず、青色または紫外線光を発生できるすべてのＬＥＤの材料系を使用できる。青色ＬＥＤに黄色蛍光体を追加した場合、または青色ＬＥＤに赤色かつ緑色蛍光体を追加した場合、または紫外線ＬＥＤに青色かつ緑色かつ赤色蛍光体を追加した場合、白色光を発光できる。個々の蛍光体、例えば緑色蛍光体を追加した場合、例えば緑色のようなモノクローム発光が得られる。米国特許出願第US2005/0077531A1号には、かかるＬＥＤが開示されている。
【０００８】
ＬＥＤダイに塗布された蛍光体は、ＬＥＤの頂部に載ったエポキシ粒子によって希釈されることが多いか、またはこの蛍光体はＬＥＤの頂部に１つの層を形成する。しかしながら、透明または半透明プレートレットまたはキャップ内に蛍光体を混入することも可能であり、または蛍光体自身が固体、例えばセラミックプレートレットまたはキャップを形成することも可能である。これらプレートはカラー変換プレートまたはキャップと称されており、ＬＥＤの発光を変換するのに上記カップまたはプレートレットを使用することが好ましい。その理由は、これらキャップまたはプレートレットは、取り扱いが容易であり、かつＬＥＤに塗布するのが容易であり、寿命、光劣化および温度、並びにプレートレットまたはキャップの厚みの点で、極めて安定であるか、またはキャップを正確に制御でき、この結果、カラーポイントの制御に優れているからである。これらキャップまたはプレートレットの頂部に無機レンズのような他の光学系を配置することも可能である。
【０００９】
かかるキャップまたはプレートレットは、発光が生じないダイオードの面に正の電気コンタクトと負の電気コンタクトを配置したフリップチップＬＥＤに容易に置くことができる。これらコンタクトの双方は、基板またはサブマウント上のコンタクト領域に電気的に容易に接触できる。従って、電気コンタクトに妨害されることなく、電気コンタクトと反対側の面（ＬＥＤの頂部であって光が出力結合する面）にセラミックカラー変換プレートを接合できる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
問題は、これら垂直ＬＥＤは通常、ダイオードの両側、すなわちサブマウントおよび／または基板に向いた底部およびＬＥＤからの光出力結合が生じる頂部にある電気コンタクトを介して接合されるので、上記システムでは垂直ＬＥＤを使用できないということである。特に光出力結合が生じる側にあるこれら電気コンタクトは、キャップまたはプレートレットの実装を妨害する。このようなプレートレットまたはキャップの実装を妨害する問題は、光が出力結合される側に少なくとも１つの電気コンタクトが置かれているすべてのＬＥＤに明らかに及ぶ。
【００１１】
本発明の目的は、すべての接合タイプのＬＥＤまたはレーザーに容易に接触できるよう、ＬＥＤおよびレーザーのための電気接触システムを製造するための方法および電気接触システムを提供することにある。
【００１２】
本発明の目的は、電気接触システムをＬＥＤまたはレーザーに電気的に接触できるように工夫された機能素子から構成することによって実現する。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
このことは、電気接触を直接行うことができるように機能素子、例えばプレートレットまたはキャップを変更することを示唆している。本発明はＬＥＤ半導体チップに接続しなければならないが、カラー変換プレートレットまたはキャップに限定されない機能ユニットに関することが明らかとなるはずである。従って、下記に説明する実施形態では、カラー変換プレートなる用語は、常に他の機能素子と置換でき、従って、この機能素子は本発明に含まれる。同様に、ＬＥＤ半導体チップに、例えばレンズまたはディフューザーを使用できる。別の特徴は、このようにこの問題を解決することにより、このような接触タイプによってカラー変換プロセスおよび効率に負の影響が及んではならないことである。このことは、本発明の種々の実施形態によって実現される。
【００１４】
従属請求項２〜１３には、有利な実施形態が記載されている。
【００１５】
本発明の第１実施形態では、機能素子はカラー変換プレートである。
【００１６】
別の実施形態では、機能素子は光学的素子、例えばレンズ、ビーム整形器またはディフューザーである。
【００１７】
更に別の実施形態のカラー変換プレートは、頂部表面から少なくとも一方の側面まで、発光半導体本体を囲むようなカップ形状となっている。
【００１８】
更に別の実施形態では、カラー変換プレートまたはキャップを介してＬＥＤの少なくとも１つの電気コンタクトに接触できるよう、機能素子、例えばカラー変換プレート（ＣＣＰ）またはキャップ内に少なくとも１つの開口部が配置されている。この配置は接合ワイヤーを設置する極めて容易な方法である。しかしながら、下記の製造方法で説明するように、この開口部を通して接合ワイヤーのコンタクトをハンダ付けする構造上の基本特徴ともなり得る。
【００１９】
更に別の実施形態では、カラー変換プレートまたはキャップを通して電気コンタクトに接触できるよう、機能素子、例えばカラー変換プレート（ＣＣＰ）またはキャップ内に、少なくとも１つのスリットを配置している。ワイヤーボンディングにより電気接触を達成する場合、スリットはＣＣＰを介してワイヤーをＬＥＤの側に導くことにより、ＣＣＰと共にワイヤーを平面に配置する魅力的な手段である。かかる配置では、接触しているＬＥＤプラスＣＣＰから光が出力結合する面（頂部）は、電気コンタクト、例えば接合ワイヤーによって妨害されず、他の機能素子をＬＥＤプラスＣＣＰに結合できる。
【００２０】
ワイヤーを貫通させて配置できる開口部および／またはスリットは、変換されていない状態で、所定量のＬＥＤポンピング光をＬＥＤ＋ＣＣＰから逃がすような別の機能を有することができる。従って、ＬＥＤは、ＬＥＤポンピング光とＣＣＰが変換する波長の光との混合であるカラーを発生することになる。ＬＥＤよりも上方に配置された光学素子内で、ＬＥＤポンピング光の変換部分と無変換部分とを混合し、例えば白色光を発生することができる。この実施形態における開口部またはスリットは、実際にダブル機能を満たす。
【００２１】
別の実施形態は、ＬＥＤ半導体チップに向いており、および／またはＬＥＤ半導体チップ（＝ＣＣＰの内側表面）に接着されたカラー変換プレートまたはキャップの表面内にキャビティを含む。このキャビティ内では、ＬＥＤ半導体チップの頂部にあるハンダパッドからＬＥＤプラスＣＣＰ装置の外側に向かって電気コンタクト、例えば接合ワイヤーを配置できる。この解決方法は、特に接合ワイヤーを有するＬＥＤに対して重要である。この接合ワイヤーは、フラットなＬＥＤ半導体表面へのフラットな変換プレートまたはキャップの機械的な取り付けミスを誘導することなく、キャビティ内に容易に接合ワイヤーを配置できる。
【００２２】
別の実施形態は、機能素子、例えば最初の章に説明したようなカラー変換プレートまたはキャップ内に設けられたキャビティを備え、このキャビティはＬＥＤの上部に設けられたハンダパッドに隣接し、カラー変換プレートまたはキャップとＬＥＤダイを密に取り付けできるよう、ハンダパッドをハンダ付けするためのスペースを形成するような寸法だけ延びている。
【００２３】
更に別の実施形態は、カラー変換プレートまたはキャップ内に埋め込まれた電気コンタクト路を含む。ＬＥＤは、ＣＣＰからカラー変換プレートの一部を通ってＬＥＤの電気コンタクトまでの垂直相互接続部を介して接触する。
【００２４】
別の実施形態は、カラー変換プレートまたはキャップのＬＥＤ半導体チップ（＝ＣＣＰの外側表面）に接着されていない表面に直接当接する電気コンタクト路を含む。ＬＥＤは、ＣＣＰの外側表面からカラー変換プレートを通ってＬＥＤの電気コンタクトまでの垂直相互接続部を介して接触する。この導電路は、従来の薄膜デポジット技術、例えば化学的気相スパッタリングまたは同様な技術を使って、光変換プレートの外側表面に容易に形成できる。
【００２５】
別の実施形態は、ＬＥＤ半導体チップに向いた表面に当接するか、および／またはカラー変換プレートまたはキャップのＬＥＤ半導体チップ（＝ＣＣＰの内側表面）に接着された電気コンタクト路を含む。かかる配置では、垂直相互接続部は不要であり、電気コンタクト路にＬＥＤが直接接触する。導電性アタッチメント、例えば導電性接着剤またはペーストにより、ＬＥＤ半導体チップに機能素子、例えばカラー変換プレートまたはキャップを取り付けることができる。
【００２６】
別の実施形態は、数個の部分から成るカラー変換プレートまたはキャップを含む。ＣＣＰのこれら部分をＬＥＤ半導体チップ上に組み立てできる。これら部分は、半導体チップに対し電気接触するための上記手段のいずれか、例えば頂部表面、底部表面に設けられるか、またはチップ内に埋め込まれた電気コンタクトを含むことができる。これら部分は、組み立て時に開口部を残すか、またはキャビティを含むように形成することもできる。かかる開口部またはキャビティを介し、ＬＥＤ半導体チップに電気接触できる。組み立て時にこれら部分によってＬＥＤ半導体チップの電気的な頂部コンタクト上で開口部が自動センタリングされるように、カラー変換プレートまたはキャップをいくつかの部分に分割できる。
【００２７】
別の実施形態は、開口部またはキャビティのうちの少なくとも１つを通して配置された電気コンタクト、例えば接合ワイヤーと共に、あるパターンの開口部またはキャビティを有するカラー変換プレートを備える。ＬＥＤアレイを形成することにより、いくつかの開口部またはキャビティの配置は、重要な役割を果たすことができる。
【００２８】
本発明は、ワイヤー接合されたＬＥＤを使用するカラー変換プレートを有する発光ダイオード（ＬＥＤ）のための電気接触システムを製造するための方法に従い、カラー変換プレートの開口部またはスリットもしくはキャビティを貫通する接合ワイヤーを配置することに関する。従って、ワイヤー接合されたＬＥＤを使って、極めて容易な大量生産とおこなうことが可能となる。
【００２９】
製造方法に別の実施形態は、ＣＣＰの外側表面または内側表面に配置された電気コンタクトまたは埋め込まれた電気コンタクトを備えたカラー変換プレートの上記実施形態のうちの１つと開口部またはスリットとの組み合わせを含む。開口部またはスリットは、ＬＥＤ半導体ダイに配置されるので、カラー変換プレートの開口部またはスリットは、例えばＬＥＤ半導体ダイの表面の頂部に設けられた電気コンタクト、例えばハンダパッドと一致する。
【００３０】
ＬＥＤ半導体ダイのハンダパッドにより、カラー変換プレートまたはキャップの開口部を通してＬＥＤ半導体チップとＣＣＰの上またはその内部の導電路との間の電気接触を行うことができる。例えばＬＥＤ半導体チップとＣＣＰとを接触させるのに、例えばハンダまたは導電性接着剤またはペーストを使用できる。この方法は、再現性の高い性能で、極めて耐久性があるようにＬＤＥに接触する優れた製造方法である。
【００３１】
この方法の更に有利な実施形態は、３０°未満の入射角でハンダ付けされるＬＥＤ半導体ダイの頂部に設けられた接合ワイヤーを含む。従って、従来の容易な接触システムを有するＬＥＤも使用できる。
【００３２】
１０°未満の入射角でハンダ付けできる場合、カラー変換プレートまたはキャップとＬＥＤダイとの密な取り付けを実現するのにこのことは極めて好ましい。
【００３３】
ＣＣＰに関連して本発明で説明するすべての電気コンタクトを、ＣＣＰまたは機能素子の上またはその内部に形成でき、かつＬＥＤ半導体チップに対し十分な電流密度をサポートできる任意の導電性材料とすることができる。例えば銅、金またはアルミのような金属、または透明導電体、導電性酸化物（例えばインジウム−スズ酸化物）または薄い透明金属膜、または任意の種類の導電性合金、またはポリアニリンまたはＰＥＤＯＴ：ＰＳＳのような有機導電体を使用できる。
【００３４】
下記の実施形態を参照すれば、本発明の上記およびそれ以外の特徴が明らかとなろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
図１は、本発明の第１実施形態を示す。ＬＥＤ半導体本体２、すなわちＬＥＤダイは、サブマウントまたは基板１に配置されており、この構造体の頂部には、蛍光体が混入されたセラミックプレートであるカラー変換プレート３が配置されている。他の光活性または波長シフト素子も想到できよう。
【００３６】
ＬＥＤ本体２には、例えば導電性接着剤によりカラー変換プレート３を接着できる。
【００３７】
この実施形態では、カラー変換プレートまたはキャップ３を介してＬＥＤの少なくとも１つの電気コンタクト８を接触できるように、機能素子、例えばカラー変換プレート（ＣＣＰ）またはキャップ３内に、少なくとも１つの開口部５が配置されている。このことは、例えば接合ワイヤー４を設置する極めて容易な方法である。しかしながら、下記の製造方法に記載されているように、このことは、この開口部５を通して接合ワイヤー４のコンタクトをハンダ付けするための構造的な基本的特徴とすることもできる。
【００３８】
従って、ＬＥＤ半導体は、ワイヤー接合されたタイプの半導体であり、底部には１つの電気コンタクトが設けられているが、見ることはできない。この第１コンタクト、すなわちワイヤーはサブマウント１に接触している。カラー変換器３は、センタリングされた開口部５を有し、この開口部を通して第２の、すなわち可視接合ワイヤー４が導かれている。この開口部５を通して上記物理的プロセスによってカラー変換されない安定した所定量の基本ポンピング波長光を導くことによって、開口部５を同時に使用できる。この第１量の変換されない基本光は、カラー変換プレートの閉じた横断面を通過してくる変換された量の光と混合される。カラー変換プレートの上方には、図示されていないレンズ本体が配置されており、２つの光のカラーを所定の光温度の白色光に混合するようになっている。
【００３９】
本発明の構造体は、極めて容易な建設的方法で上記問題を解決し、この結果、上記二重の機能を得るものである。
【００４０】
図２は、カラー変換プレートまたはキャップ３の特殊な機能構造のための異なる実施形態を示す。この実施形態では、機能素子、例えばカラー変換プレート（ＣＣＰ）またはキャップ３内に開口部５として少なくとも１つのスリットが配置されており、カラー変換プレートまたはキャップを介した電気コンタクトの接触を可能にしている。ワイヤーボンディングにより、電気コンタクトが構成された場合、１つのスリットは、ＣＣＰを介してワイヤーをＬＥＤの面に導くことにより、ＣＣＰによってワイヤーを平面状に配置する魅力的な方法である。かかる配置では、接触ＬＥＤから光が出力結合され、電気コンタクト、例えば接合ワイヤーおよび他の機能素子によって妨害されない面（頂部）をＬＥＤプラスＣＣＰに結合できる。
【００４１】
図２の上部部分は、所定横断面の面心開口部を有するフラットなカラー変換プレートを示し、この開口部は中心にある開口部からカラー変換プレートの側面まで延びる台形スリット内で終端している。
【００４２】
図３は、スプリットまたはセグメント化されたカラー変換プレートまたはキャップ３を使用する実施形態を示す。このプレートまたはキャップの上に、２つのセグメントから成るカラー変換プレート３が示されている。セグメントの２つの平行な面は互いに対向しており、双方の側面は円形開口部５の半円領域を有し、この半円領域はＬＥＤの半導体ダイの頂部に配置された、カラー変換プレートの２つのセグメントをシフトする結果、得られている。従って、この結果得られる円形開口部を通ってガイドされる接合ワイヤーに関し、容易な実装手順も可能となる。まず最初に、ワイヤーを取り付け、異なる側面からプレートレットを後に取り付けることができる。
【００４３】
この結果得られる開口部は、セラミックカラー変換プレートまたはギャップ内で構成できる別の輪郭、例えば正方形、楕円形または他の形状ともなり得る。
【００４４】
図３の下方部分は、カラー変換プレートまたはキャップ３が４つのセグメントに分割されている一実施形態を示す。この実施形態は、中心開口部５内で共にシフトされた場合に得られる輪郭を有するセグメントも特徴とする。このバージョンの実施形態では、この開口部を通るように接合ワイヤーを容易にガイドすることもできる。
【００４５】
図４は、カラー変換キャップ３を示しており、例えば、気相デポジションにより、ＬＥＤダイにキャップを配置した後に、外側表面を示す外側表面の頂部に導電路６を配置する。この導電路は、中心コンタクト部分８の間に配置されており、このコンタクト部分８は、開口部または配置された導電性ビアまたはポストを通して半導体ダイに接触し、このコンタクト部分をＬＥＤに接触させている。導電路６は、この導電路がハンダパッド７内で終わっているキャップ３のサイドラインまで延びている。導電路を別の接合ワイヤーまたは垂直ＬＥＤ構造体のサブマウント上の接続部分に接続するのに、このハンダパッド７が使用される。この導電路を薄い銅の層からエッチングで形成した銅の導電路とすることもでき、この銅の層によってカラー変換プレートをあらかじめカバーすることができる。導電路は極めて薄い導電膜により実現でき、この膜をＬＥＤダイからの光および／または変換された光が通過できる。
【００４６】
図５には、カラー変換プレートまたはキャップの別の実施形態が示されている。ＬＥＤの電気コンタクトはキャップ３の内側面に配置された導電路６によって実現されており、導電路の各端部にはハンダパッド７、８が配置されている。ＬＥＤダイに接触するように、プレートまたはキャップの中間には１つのパッドがセンタリングされている。他方のパッドは外側に延び、外側に配置されたサブマントまたは電気手段に電気的に接触するようになっている。
【００４７】
図６は、配置に関する４つの詳細な実施形態を開示しており、一部の実施形態では、導電路が内蔵される一体的な配置を示している。
【００４８】
図６ａは、サブマウントまたは基板１より上方において、ＬＥＤダイ２全体を収納するキャップ状のカラー変換器３を備えた垂直ＬＥＤ構造体を示す。中心開口部を通して接合ワイヤー４をガイドするように、中心開口部５が配置されている。更に、この開口部によって、変換されないポンピング波長の光の一定の放出を可能にしている。
【００４９】
図６ｂは、カラー変換キャップ３内に所定の開口部を有しない、図６ａと同じ構造体を示す。この実施形態では、キャップ３の外側表面に導電路６が配置されているが、この導電路はこの外側表面の頂部に密に配置されており、図６ａから分かるように、ワイヤーとしては配置されていない。キャップの表の表面だけにセンタリングされた状態で、ある種の導電ポストまたはビアが配置されており、このビアはＬＥＤダイに電気的に接触している内側ハンダパッド８、すなわちコンタクトパッドまで、上方向にキャップを貫通して延びている。
【００５０】
図６ｃは、図５に示された詳細なキャップ状構造体の側面図を示す。導電路６は主にキャップ３の内側表面の内部に配置されており、この導電路６は側面のまわりに配置され、ハンダ付けされたワイヤーまたはサブマウント上のコンタクト手段に直接接触すべき、キャップの側面にあるハンダパッド７だけの上の外側面近くで終わっている。
【００５１】
図６ｄは、特別な実施形態を示す。この実施形態では、カラー変換キャップ３のバルク内に導電路６が一体化されている。この導電性部分は、例えばワイヤーの一部とすることができる。カラー変換器は、この特別な実施形態だけでなく、図６に示された別の実施形態においても簡単なプレートとすることもできる。導電手段の配置も同様である。この導電手段は、図６ｃに示された例と平行となっているが、バルク内、すなわちキャップまたはプレートバルクの内部に配置されている。これら導電路の端部は、図６ｃに示されるようなハンダまたはコンタクトパッドとして形成されている。
【００５２】
図６ｂ〜６ｄの実施形態は、開口部を示しておらず、図６ａでは、所定の変換されないポンピング波長の光を放出するために、図６ａの実施形態を同時に使用できる。カラー変換プレートまたはキャップは、図６ｂ〜６ｄの実施形態では、中間濃度の蛍光体または他の光活性材だけから成る。従って、カラー変換プロセスの光活性波長シフトは、明らかに１００％未満の効率である。この結果、ある量の変換された光とある量の変換されていない光の双方が放出される。従って、合計はほとんど１００％となる。
【００５３】
図７は、本明細書に記載し、請求項に請求する製造方法のステップを示すことができるように、最終的には実装されないＬＥＤをより詳細に示す。ＬＥＤ外の表面の頂部には導電路６が一体的に実装されたカラー変換器３が配置されており、この導電路６は、カラー変換プレート３の内部に明らかに進入することにより、はカラー変換プレート３の開口部５の内部で終端している。ＬＥＤダイの表面の頂部に変換プレート３が位置する場合、この開口部５を通過し、導電路とＬＥＤダイの頂部の上のコンタクト領域との間に、電気接続部を形成するようハンダ付けステップまたは溶接ステップを実行する。次に、この開口部を閉じることができるので、この方法によって形成される実施形態は、図６ａ〜６ｄの実施形態で使用さるようなカラー変換材料を使用する。
【００５４】
図８には、垂直ＬＥＤ構造体を実装する別の方法も含む、別の実施形態が示されている。機能素子、この場合カラー変換器３は、カラー変換プレートまたはキャップ３の表面内にキャビティ９を備え、この表面はＬＥＤ半導体チップに向いており、および／またはＬＥＤ半導体チップ（＝ＣＣＰの内側表面）に接着されている。ＬＥＤ半導体チップの頂部上のハンダパッド６から、ＬＥＤ＋ＣＣＰ装置の外側に向かって、このキャビティ９内に接合ワイヤーのような電気コンタクトを配置できる。このような解決方法は、特に接合ワイヤーを有するＬＥＤに対して重要である。この接合ワイヤーは、平らなＬＥＤ半導体表面にフラットな変換プレートまたはキャップを機械的に誤った取り付けを誘導することなく、キャビティ９内に接合ワイヤーを容易に配置できる。
【００５５】
ＬＥＤダイのコンタクト領域をドロップのほぼ半分の構造体によりハンダ付けする。この方法の間、極めて小さい入射角で接合ワイヤーをハンダ付けする。一部のケースでは、３０°未満の角度を許容できるが、１０°未満の角度が極めて好ましい。従って、ＬＥＤダイをできるだけ密に取り付けながら、キャビティ９をせできるだけフラットにできる。ライン形状の別のキャビティまたは溝１０が、接合ワイヤーを構造体から側面までガイドするので、この接合ワイヤーをサブマウント１に外側から接合できる。
【００５６】
この実施形態は、部分ポンピング波長発光のための開口部を用いない、閉じたカラー変換プレートまたはキャップ３も備える。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】フリップチップＬＥＤと垂直ＬＥＤ＋カラー変換プレートとの関係を示す。
【図２】異なるカラー変換タイプの上またはその内部に形成された詳細な開口部を示す。
【図３】セグメント化された、例えばスプリットカラー変換プレートを示す。
【図４】カラー変換キャップ上に設けられた外側導電路を示す。
【図５】カラー変換キャップ内に設けられた内側導電路を示す。
【図６】図６a〜ｄは、導電路の異なる配置を示す。
【図７】カラー変換プレートの開口部を貫通するコンタクトを示す。
【図８】カラー変換プレートの下方のハンダ付けを示す。
【符号の説明】
【００５８】
１    基板
２    ＬＥＤ半導体本体
３    カラー変換プレート
４    接合ワイヤー
５    開口部
６    導電路
７    ハンダパッド
８    電気コンタクト
９    キャビティ
【図１】
2009506527.tif 000003
【図２】
2009506527.tif 000004
【図３】
2009506527.tif 000005
【図４】
2009506527.tif 000006
【図５】
2009506527.tif 000007
【図６ａ】
2009506527.tif 000008
【図６ｂ】
2009506527.tif 000009
【図６ｃ】
2009506527.tif 000010
【図６ｄ】
2009506527.tif 000011
【図７】
2009506527.tif 000012
【図８】
2009506527.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成20年2月29日(2008.2.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ）コンタクトパッドを備えた光出力結合側を有する発光ダイオード（ＬＥＤ）チップ（２）またはレーザーの形態をした発光ダイと、
ｂ）前記光出力結合側の内側表面に実装された機能素子（３）であって、この機能素子（３）が前記コンタクトパッドに電気的に接触するための手段（５）とを備え、この手段は、スリット状の開口部（５）、機能素子（３）の少なくとも２つの部分の間に形成された開口部（５）、および、前記コンタクトパッドを前記機能素子（３）の外側に接続する機能素子の内側表面に設けられたキャビティ（９、１０）から成る群から選択される前記機能素子（３）と、
ｃ）前記機能素子（３）の前記手段（５）を貫通し、前記コンタクトパッドに接続されたコンタクトワイヤー（４）と、を備えた、光源。
【請求項２】
前記光素子は、カラー変換プレート（３）または光学素子、例えばレンズ、ビーム整形器またはディフューザーであることを特徴とする、請求項１記載の光源。
【請求項３】
前記機能素子は、光出力結合面から少なくとも１方の側の表面まで放出される光を囲むキャップ状の形状となっていることを特徴とする、請求項１記載の光源。
【請求項４】
前記機能素子は、数個の部分に分割されていることを特徴とする、請求項１乃至３の何れか１項に記載の光源。
【請求項５】
前記機能素子は、あるパターンの開口部を有し、これら開口部のうちの少なくとも１つを貫通するように接合ワイヤーが配置されていることを特徴とする、請求項１乃至４の何れか１項に記載の光源。
【請求項６】
ａ）発光ダイオード（ＬＥＤ）チップ（２）またはレーザーチップの形態を有する発光ダイの光出力結合側にあるコンタクトパッドをコンタクトワイヤーに接触させるステップと、
ｂ）前記光出力結合側に前記コンタクトパッドに電気的に接触するための手段（５）を実装するステップであって、この手段が、スリット状の開口部（５）、機能素子（３）の少なくとも２つの部分の間に形成された開口部（５）、および、前記コンタクトパッドを前記機能素子（３）の外側に接続する機能素子の内側表面に設けられたキャビティ（９、１０）から成る群から選択される前記ステップと、
を有する、請求項１記載の光源を製造するための方法。
【請求項７】
前記コンタクトワイヤーを、接合ワイヤーとし、この接合ワイヤーを光出力結合側で３０°未満の入射角でハンダ付けすることを特徴とする、請求項６記載の方法。
【請求項８】
前記コンタクトワイヤーを、接合ワイヤーとし、この接合ワイヤーを光出力結合側で１０°未満の入射角でハンダ付けすることを特徴とする、請求項６記載の方法。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本発明は、一般的にはカラー変換器を備えた発光ダイオード（ＬＥＤ）およびレーザーのための電気接触システムを有する光源に関する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
欧州特許出願EP971421A2は、金属基板のキャビティ内に設けられた頂部に変換層を有するＬＥＤチップを開示しており、ここでは、キャビティのエッジにビーム整形器が配置されている。ビーム整形器内の開口部を通って変換層に接触するようにコンタクトワイヤーが導かれている。
米国特許出願US2003/141563A1は、基板に実装されたＬＥＤダイを開示しており、ここで、このダイの頂部面はワイヤーにより基板に接続されており、変換材料のカバーがワイヤーと共に所定距離にてダイを囲んでいる。
日本国公開特許出願JP2003 258312Aは、基板上に設けられ、蛍光粒子を含む樹脂により封入された発光素子を開示しており、ここで、この樹脂を貫通する２つの孔により、電気ワイヤーが素子の頂部表面にアクセスできるようになっている。これらワイヤーは、染料粒子を含む第２の樹脂内に埋め込まれている。
日本国公開特許出願JP63 164482Aは、基板に設けられた発光チップのアレイを開示している。アレイ全体は、頂部表面でチップに電気的に接触する内側表面に導電路を有する光透過膜によってカバーされている。
米国公開特許出願US2004/227145A1は、レンズの下方のキャビティ内に位置するＬＥＤチップについて述べている。キャビティ内に完全に収納されたワイヤーがチップの表面に接触し、シリコーン樹脂内に埋め込まれている。
国際特許出願WO97/4491Aは、表面に導電ラインを有する透明ベースに実装された発光チップについて述べている。
国際特許出願WO92/10856Aは、発光側に接触する発光ダイについて述べており、ダイとコンタクトの双方は光学素子によりカバーされている。
米国公開特許出願US2003/160258A1は、発光チップが樹脂内に埋め込まれた半導体結晶層を開示しており、ここでチップの頂部表面上の電気コンタクトは、樹脂を貫通するか／その上にあるビアおよび導電ラインによりコンタクトしている。
米国公開特許出願US2004/41159A1は、蛍光体を含む透明膜がＬＥＤチップをカバーする、基板に実装されたＬＥＤチップについて述べている。チップの頂部面上にある電気コンタクトは、透明膜を貫通するビアにより接触しており、これらコンタクトは、膜の表面にある導電ラインによって連続している。
国際公開特許出願WO2005/064697A1は、頂部面に蛍光層が実装された発光チップを開示しており、ここで、全体蛍光層内の開口部によりチップの頂部上の電極へワイヤーがアクセスできるようになっている。
米国公開特許出願US2004/178417A1は、基板の下に実装されたＬＥＤチップを開示しており、ここで、電気コンタクトはダイの下方であって、基板の頂部に位置し、基板内に変換材料が埋め込まれている。
今日、無機ＬＥＤは、ほとんど全可視スペクトルレンジ内のカラー光を発生する最も効率的な光源となっている。赤色の発光と緑色の発光と青色の発光とを混合し、その結果、白色光の感覚を生じさせるよう、ワンパッケージ内で赤色光ＬＥＤと緑色光ＬＥＤと青色光ＬＥＤとを組み合わせることは周知となっている。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
本発明の目的は、すべての接合タイプのＬＥＤまたはレーザーに容易に接触できるよう、ＬＥＤおよびレーザーのための電気接触システムを有する光源を製造するための方法および電気接触システムを有する光源を提供することにある。
この目的は、請求項１記載の光源および請求項８記載の方法によって達成される。従属請求項には好ましい実施形態が開示されている。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
本発明にかかわる光源は、ＬＥＤまたはレーザーに電気的に接触できるように工夫された機能素子から電気接触システムを構成することによって実現する。
【国際調査報告】
2009506527.tif 000014
2009506527.tif 000015
2009506527.tif 000016