(57)【要約】  基体ないしケーシング（２）、基体の凹所に配置されているオプトエレクトロニック半導体チップ（３）、および凹所に少なくとも１つの半導体チップを埋め込む、透明な材料から成る注型成形材（５）を備えているオプトエレクトロニクスデバイスであって、該透明な注型成形材（５）は拡散散乱するように実現されておりかつ殊に、拡散体粒子（６）を含んでおり、該拡散体粒子にそれに衝突する光は拡散散乱される。
2005512331.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基体ないしケーシング（２）の凹所に配置されている放射放出半導体チップ（３）を備えたオプトエレクトロニクスデバイスであって、
基体ないしケーシング（２）は、該半導体チップ（３）から放出される放射に対して少なくとも部分的に吸収性である材料から製造されておりかつ
半導体チップ（３）はその放射を大部分、チップ側面を介して放出しかつ前記凹所において少なくとも部分的にチップカバー（５）、例えば合成樹脂材に埋め込まれており、該合成樹脂材は半導体チップ（３）から放出される放射に対して実質的に透過性である
という形式のものにおいて、
前記チップカバー（５）は拡散散乱するように構成されていて、
半導体チップ（３）から側方で基体ないしケーシング（２）に向かって出射される放射の大部分が、該放射が前記凹所を制限する、基体ないしケーシング（２）面に衝突する前に、チップカバー（５）の放射出力結合面（７）に向かって偏向されるようになっている
ことを特徴とするオプトエレクトロニクスデバイス。
【請求項２】
前記チップカバー（５）は、偏向されるべき放射が散乱される放射散乱粒子（６）を含んでいる
請求項１記載のオプトエレクトロニクスデバイス。
【請求項３】
チップカバー（５）における放射散乱粒子（６）の成分は、約０．１％および約１０％の間にある
請求項２記載のオプトエレクトロニクスデバイス。
【請求項４】
チップカバー（５）における放射散乱粒子（６）の成分は、約０．１５％および約３．０％の間にある
請求項３記載のオプトエレクトロニクスデバイス。
【請求項５】
チップカバー（５）における放射散乱粒子（６）の成分は、約０．７５％および約１．２５％の間にある
請求項３記載のオプトエレクトロニクスデバイス。
【請求項６】
チップカバー（５）は反応性樹脂、例えばエポキシ樹脂、アクリル樹脂またはシリコーン樹脂を有している
請求項１から５までのいずれか１項記載のオプトエレクトロニクスデバイス。
【請求項７】
基体（２）における凹所の側壁（２Ａ）はリフレクタとして実現されている
請求項１から６までのいずれか１項記載のオプトエレクトロニクスデバイス。
【請求項８】
基体ないしケーシング（２）は熱可塑性または熱硬化性材料から製造されている
請求項７記載のオプトエレクトロニクスデバイス。
【請求項９】
基体ないしケーシング（２）の少なくとも前面は黒く実現されている
請求項７記載のオプトエレクトロニクスデバイス。
【請求項１０】
前記凹所に複数の半導体チップ（３）が相並んで配置されている
請求項１から９までのいずれか１項記載のオプトエレクトロニクスデバイス。
【請求項１１】
半導体チップ（３）はそれぞれ、１つのスペクトル色だけの放射を出射しかつ種々異なっている半導体チップ（３）は種々異なっている色の放射を出射する
請求項１０記載のオプトエレクトロニクスデバイス。
【請求項１２】
半導体チップないし半導体チップの少なくとも１つは少なくとも１つの側方側面領域を有しており、該側方側面領域を介してチップに生成される放射の大部分が基体の方向において側方または後方に放出される
請求項１から１１までのいずれか１項記載のオプトエレクトロニクスデバイス。
【請求項１３】
側方側面領域は、エピタキシャル製造される放射生成半導体層列の主延在方向に対して斜めに、湾曲してまたは段階付けられて延在している
請求項１０記載のオプトエレクトロニクスデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の上位概念に記載されたオプトエレクトロニクスデバイス、例えば表面実装可能なオプトエレクトロニクスデバイスに関する。
【０００２】
従来の表面実装可能なオプトエレクトロニクスデバイスの場合には、まず最初に、予め製造されたリードフレーム（leadframe）を適当なプラスチック材料で包囲し、このプラスチック材料がデバイスのケーシングボディを形成することにより、予めケーシングを備えたデバイスが製造される。このデバイスは、例えば上側にくぼみないし凹所を有し、ここに２つの対峙する側からリードフレーム端子が挿入されている。このリードフレーム端子の１つに半導体チップ、例えばＬＥＤチップが接着されかつ電気的にコンタクト形成される。それからこの凹所に透明な放射透過注型材料が充填される。表面実装可能なオプトエレクトロニクスデバイスのこの基本形は、例えば文献"SIEMENS SMT-TOPLED fuer die Oberflaechenmontage" von F. Moellmer and G. Waitl著, Siemens Components 29 (1991), Heft 4, p. 147-149から公知である。
【０００３】
この公知の表面実装可能な構造形態の場合に、プラスチックケーシングによって形成された側壁が斜めに配置されたリフレクタとして実現されるようにすることで極めて指向性の高い放射を達成することができる。ケーシング形状もしくはリフレクタ形状に応じて、このデバイスはいわゆるトップルッカー（Toplooker）として、つまりデバイスの実装平面に対して実質的に垂直である方向に主放射方向を有するデバイスとして、またはいわゆるサイドルッカー（Sidelooker）として、つまりデバイスの実装平面に対して実質的に平行方向かまたは鋭角な角度方向に主放射方向を有するデバイスとして構成することができる。相応する形状のケーシングを有するトップルッカーおよびサイドルッカーの例は、例えばEP 0 400 175 A1の図２もしくは図３に示されている。
【０００４】
図１２ないし図１５には、冒頭に述べた形式のオプトエレクトロニクスデバイスの種々の従来の構造形態が略示されている。
【０００５】
図１２の場合、例えばＬＥＤチップのような半導体チップが狭いケーシングないし基体に組み込まれている。このケーシングにおいて、半導体チップから側方に送射された放射はリフレクタとして実現されている、基体の側壁によって再び、半導体チップの側壁に戻し反射されかつ吸収され、その結果そこで放射は失われる。
【０００６】
図１３に図示の、従来のオプトエレクトロニクスデバイスの構造では、デバイス内の光損失は殊に特殊なチップテクノロジーによって生じる。つまりここでは、半導体チップから放出される放射の大部分が斜め後方に送射される。この斜め後方に送射される放射はかなりの部分が基体によって吸収されかつ失われる。
【０００７】
図１４Ａおよび図１４Ｂには、中に複数のＬＥＤチップが組み込まれていて、例えば３つの基本色の混合によって任意の色を生成することができるようになっている基体の側面もしくは平面が示されている。この場合、ＬＥＤチップから側方に放出される放射の一部が隣接するＬＥＤチップの側面によって吸収され、これにより放射は失われる。
【０００８】
更には、このことが図１５Ａに示されているように、基体が暗く実現されているオプトエレクトロニクスデバイスも公知である。この実施例は例えば、このことが図１５Ｂからわかるように、デバイスの放射面とその他の装置面との間のできるだけ良好なコントラストを実現するために使用される。この形式のコントラスト改善は例えば指示またはディスプレイ技術において使用される。しかし暗いケーシングは、ＬＥＤチップから放出される光のある程度の部分が凹所の暗い側壁で吸収され、これにより発光効率が低下するという欠点を有している。
【０００９】
例えば図１４に示されているような複数のＬＥＤチップを有するデバイスの場合には殊に、更に不均一かつ分散的に作用する、デバイスの放出面からの出射が生じる。更に、複数のＬＥＤチップは必然的にすべてがセンタリングされて配置されているわけでなく、デバイスの側方の観察の際に個々のＬＥＤチップの光放出は種々異なって重み付けられることになり、従って例えば多色ＬＥＤにおける色混合が所定のところから角度に依存するようになる。
【００１０】
澄んだ放射透過注型材料に基づいて、ＬＥＤチップおよびその配線は短い距離から部分的に識別され得る。比較的高い光度を実現するために放射特性を狭める場合には殊に、チップ上面はデバイスの放出面に投影される。更に、外光が入射する際に放出面およびチップ上面に反射される外光によりコントラストが不足する状態となる。
【００１１】
効率の低下、チップ上面および配線の障害となる目障りな投影、不均質な光放出およびコントラスト不足のような上に挙げた不都合な現象を回避するために、現在の所例えば、殊にＬＥＤチップが主としてチップ上面を介して光を放出するという、一層高度で、ひいてはコストも一層かかることになるチップテクノロジーによって一層高い効率を実現しているオプトエレクトロニクスデバイスが使用される。
【００１２】
光放出の際の良好なコントラストが重要である指示技術の領域に使用するために、従来技術から一方において、それが図１５Ｂに示されているように、デバイス上面を暗く実現すること、またはＬＥＤチップを外光入射に対して遮光するために前置される絞り装置を使用することが公知である。
【００１３】
この従来技術から出発して、本発明の課題は、冒頭に述べた形式の改善されたオプトエレクトロニクスデバイスを、殊に一層多くの光を前方に放出しかつ有利には従来のデバイスの上述した欠点が大幅に除去されているように発展させることである。殊に、オプトエレクトロニクスデバイスによって一層均質な光放出および一層良好なコントラストが実現されるようにしたい。
【００１４】
この課題は、請求項１の特徴部分を有するオプトエレクトロニクスデバイスによって解決される。本発明の有利な発展形態および実施形態は従属請求項２ないし１２の対象である。
【００１５】
本発明によれば、放射透過性のチップカバー、有利にはプラスチックカバーは拡散散乱するように実現されておりかつこのために有利には、拡散体粒子、すなわち放射散乱粒子を含んでおり、これら粒子でＬＥＤによって放出された放射は散乱される。半導体チップから側方に向かって放出される放射は拡散体粒子において、これらが少なくとも大部分、基体の凹所の側壁でおよび／または、凹所の側壁での反射後半導体チップの側面でもはや吸収されないように散乱される。これにより、デバイスの放出面を通って前方へ、すなわち実質的に光軸の方向に出て行く放射の割合が高められる。これによりデバイスの効率が改善される。
【００１６】
チップカバーにおける拡散体の割合は、軸方向における放射が拡散体のない同形式のチップカバーに比べて著しく高められているように選定されている。特別有利には、拡散体の割合は、軸方向における放射が著しく高められておりかつ同時に全体の光放射がほんの僅かしか低減されていないように選定されている。
【００１７】
密度領域は有利には、軸方向における光のゲインが拡散体粒子によって（とりわけ拡散体粒子における吸収によって）引き起こされる、デバイス内の全体の光損失より大きいように選定されている。
【００１８】
軸方向という概念はＬＥＤチップの光軸に関連している。
【００１９】
その際拡散体粒子の挿入は光放射角の拡幅の目的をねらっているのではなく、デバイスから沢山の光が前方に放出されかつ同時にチップおよびボンディングワイヤの投影が回避される作用をする。
【００２０】
本発明のデバイスでは、チップカバー中に拡散体粒子のないそれ自体同じ素子に比べて前方へより多くの光が送出される。明らかに、拡散体粒子における散乱は基体の凹所の側壁での反射より効果的であり、このことは全く驚くべきこととして考察することができる。
【００２１】
この効果は、チップで生成される電磁ビームの大部分をチップ側面、例えばエピタキシャル製造された半導体層列が存在している基板の側面を介して放出するチップにおいて特別発揮される。この種のＬＥＤチップは以下に側縁発光ＬＥＤチップと称される。完全に特別なものとしてこれは例えば、刊行物ＷＯ０１／６１７６４およびＷＯ０１／６１７６５に記載されたＬＥＤチップがある。ＷＯ０１／６１７６４およびＷＯ０１／６１７６５の開示内容はこれを以てここに参照されて組み込まれる。
【００２２】
以下に“ＡＴＯＮ”および場合によってはカラー指示も一緒に表されるこの種のＬＥＤチップは、チップに生成される放射の大部分が放射生成エピタキシャル層列の主延在方向に対して斜めに、湾曲または段階付けられて延在している少なくとも１つの側面領域を介して側方後方に放射され、従ってデバイスの放射方向には放射されないという特徴を有している。その際側方側面領域はチップ裏面に向かって傾いている。チップカバーにおける拡散体粒子はこの種のＬＥＤチップを有するデバイスにおいて殊に、驚くべきことに、チップカバーに拡散体粒子のないこの形式のデバイスに比べて前方への放射を著しく高める作用をする。
【００２３】
更に、半導体チップによって放出される放射は拡散体粒子によって均一に分配される。このために、一方においてデバイスの放出面を通って均一に光が放射され、かつ他方においてＬＥＤチップのチップ上面並びに配線の投影が回避されるということになる。
【００２４】
本発明の措置の別の利点は、拡散体粒子がＬＥＤチップによって放出される光に作用するのみならず、外部から入射する外光にも作用するということにある。つまり拡散体粒子のない透明な注型成形材とは異なって、外光は戻し反射されずに、拡散反射されるので、デバイスは良好なコントラストを保証する。
【００２５】
本発明の特別な利点はとりわけ、本発明によるデバイスのコントラスト特性が従来の面発光デバイスの場合に比べて良好であるという点にあり、このことは殊に、ディスプレイ用途に関して殊に特別重要である。更に、本発明のデバイスの輝度は比較的に低い。というのは、放出面がより大きいからである。拡散体粒子を備えているチップカバーの面全体が放射する。本発明の別の利点は、これにより障害となる、デバイスでの太陽光の反射が低減されるということである。
【００２６】
透明な注型成形材における拡散体粒子の成分は有利には約０．１％および１０％の間、特別有利には０．１５％および約３．０％の間、全く特別有利には約０．７５％および約１．２５％の間にある。このことは殊に、エポキシ樹脂での拡散体粒子、有利にはＣａＦ拡散体粒子に対して当てはまる。
【００２７】
従来のオプトエレクトロニクスデバイスの場合のように、透明な注型成形材はエポキシ樹脂でありかつ基体は熱硬化性または熱可塑性の材料から製造することができるので、有利にも従来の生産方法を使用することができる。
【００２８】
光放出の際のコントラストを一層改善するために、基体の少なくとも１つの表面、殊に前方に向けられている表面を暗く実現すると有利であるが、黒でも構わない。
【００２９】
本発明の上述の並びに別の特徴および利点は有利な実施例の以下の説明に基づいて添付図面（図１ないし１６）を参照して詳細に説明する。その際：
図１は、本発明のオプトエレクトロニクスデバイスの基本構造の断面を略示し、
図２Ａないし２Ｄは、本発明のオプトエレクトロニクスデバイスの種々の有利な実施形態を著しく簡単化して示し、
図３は、本発明のオプトエレクトロニクスデバイスの放射特性を従来のデバイスと比較して示し、
図４Ａないし４Ｃは、本発明のオプトエレクトロニクスデバイスにおける最初の一連の実験において得られた光度の測定結果を表およびグラフで示し、
図５Ａないし５Ｃは、本発明のオプトエレクトロニクスデバイスにおける最初の一連の実験において得られた光束の測定結果を表およびグラフで示し、
図６Ａないし６Ｃは、本発明のオプトエレクトロニクスデバイスにおける最初の一連の実験において測定された種々異なったＬＥＤチップに対する放射特性を示し、
図７Ａないし７Ｃは、本発明のオプトエレクトロニクスデバイスにおける第２の一連の実験において得られた光度の測定結果を表およびグラフで示し、
図８Ａないし８Ｃは、本発明のオプトエレクトロニクスデバイスにおける第２の一連の実験において得られた光束の測定結果を表およびグラフで示し、
図９Ａないし９Ｃは、本発明のオプトエレクトロニクスデバイスにおける第２の一連の実験において測定された種々異なったＬＥＤチップに対する放射特性を示し、
図１０Ａないし１０Ｃは、本発明のオプトエレクトロニクスデバイスにおける第３の一連の実験において得られた光度の測定結果を表およびグラフで示し、
図１１Ａないし１１Ｃは、本発明のオプトエレクトロニクスデバイスにおける第３の一連の実験において得られた光束の測定結果を表およびグラフで示し、
図１２ないし１５Ｂは、従来のオプトエレクトロニクスデバイスの種々の実施形態を略示し、かつ
図１６は、エポキシ樹脂のチップ注型中に拡散体材料としてＣａＦと、表面実装ＬＥＤケーシングにおけるＩｎＧａＮベースドＬＥＤチップとを備えたデバイスに対して、前方向における明るさおよび全体の明るさが拡散体粒子に依存して書き込まれている棒グラフ図を示している。
【００３０】
最初に図１に基づいて、本発明のオプトエレクトロニクスデバイスの基本構造について説明する。デバイスの種々様々な可能な実施形態および本発明の作用効果を続いて図２および３を参照して記述する。更に、発明者によって３回の一連の実験が行われ、その測定結果は図４ないし１１に基づいて図示されている。
【００３１】
図１には、本発明に従って実現されている表面実装オプトエレクトロニクスデバイスの横断面が略示されている。デバイスに対する基体２はリードフレーム１を適当なプラスチック材料を用いて射出成型により埋め込むことによってケーシングを成型するように形成されている。ケーシング２は中央の凹所を有しており、ここに例えばオプトエレクトロニクス送信機チップのような半導体チップ３が配置されておりかつリードフレーム１の電気的な接続端子１Ａ，１Ｂとボンディングワイヤ技術４を用いて導電接続される。
【００３２】
基体２の凹所の内面２Ａは、図１にそれが示されているように有利には斜めに実現されている。光度な反射能力を有する基体２に対する適当な材料の選択によって、これら斜めの内面２Ａは更にリフレクタとして用いられて、オプトエレクトロニクスデバイスの放射出力ないし受信感度が高められるようにされる。
【００３３】
ここで、本発明は図示の実施例にて示されているトップルッカー構造（明細書の冒頭参照）にのみ制限されているのではないことを断っておく。殊に勿論、本発明の措置を使用してサイドルッカー構造（明細書の冒頭参照）を有するデバイスも実現されることができる。
【００３４】
デバイスの基体２に対して例えば、プラスチック材料、有利には熱可塑性または熱硬化性プラスチックが使用される。過去において、このために例えば、付加的にガラスファイバを混入することができるポリフタルアミドが特別適していることがわかっている。
【００３５】
オプトエレクトロニック半導体チップ３は例えば透明な注型成形材であるチップカバー５に埋め込まれている。その際半導体チップ３とは反対側の、チップカバー５の放出面または放射出力結合面７は実質的に基板２の上面８に繋がっている。しかし本発明の枠内において、基体２の凹所でのチップカバー５の充填高さは別様に選択することもできることを指摘しておく。
【００３６】
チップカバー５に対する材料として通例、有利には紫外線刺激されてまたは光刺激されてカチオン硬化する特性を有する透明な材料が使用される。有利な材料５は紫外線刺激されてまたは光刺激されてカチオン硬化するエポキシ樹脂を含んでいる。エポキシ樹脂は光線または紫外線の照射によって数秒以内に硬化し始めるないし前定着され（vorfixieret）かつ後の時点で完全に熱硬化され得るものである。しかし適当な材料は例えばアクリル樹脂（ＰＭＭＡのような）またはシリコーン樹脂である。
【００３７】
チップカバー５は本発明によれば拡散散乱するように実現されている。このことは有利には、チップカバー５が拡散体粒子６を含んでおり、これらがこれらに当たる放射、殊に光を拡散散乱することによって実現される。
【００３８】
透明な注型成形材における拡散体粒子の割合は約０．１５％と約２．０％の間、有利には約０．７５％と約１．２５％との間にあり、かつ特に有利には約１．０％である。拡散体粒子の最適な割合はとりわけ、デバイスないしその構成要素の構造高さに依存している。
【００３９】
ここで断っておくが、本発明は特有の拡散体粒子に制限されていない。オプトエレクトロニクスないし光学の分野の専門家は、大きさおよび材料組成がとりわけ散乱されるべき放射の波長に依存してくる、目的に適った拡散体粒子を困難なく見つけだせる。適当な拡散体粒子の選択は殊に、ＬＥＤチップ３から放出されるまたは受け止めるべき光の波長に依存することになる。
【００４０】
更に、チップカバー５は上に挙げたエポキシ樹脂および拡散体粒子の主要構成部分の他に基体２の材料の選択およびオプトエレクトロニクスデバイスの所望の光学的な特性の選択次第で、付加的に、別の成分を含むようにして、基体材料との結合強度、硬化の開始および完了時期、光透過性、屈折率、温度耐性、機械的な硬さなどが所望通りに調整設定されるようにすることができる。
【００４１】
図２Ａないし２Ｄは、デバイスの本発明の構成を有利に使用することができる、オプトエレクトロニクスデバイスの種々の構造を示している。
【００４２】
すなわち図２Ａには、基体２の狭い凹所に主要には側縁、すなわちサイド発光型ＬＥＤチップ３を備えているデバイスが示されている。側方に放出される放射は一部がチップカバー５に存在している拡散体粒子６で散乱されるので、放射のこの部分は凹所の側壁での反射後に、ＬＥＤチップ３の側面によって再び吸収されない。このようにして、デバイスの発光面７を通って放出される放射の成分は従来のオプトエレクトロニクスデバイスに比べて大きくなり、すなわちデバイスの効率は高められる。
【００４３】
発光するＬＥＤチップ３に代わって放射を受け取るためのオプトエレクトロニックセンサが使用されるときも同じ原理が当てはまる。この場合にも、デバイスの効率は高められる。それは、入射する放射の、拡散体粒子６での散乱に基づいて入射光の一層大きな成分を半導体チップの側面によって受け取ることができるからである。
【００４４】
チップカバー５における拡散体粒子６によって、デバイスの効率が高められるのみならず、発光面によって放射される光は発光面７全体にわたって一層均一に分配されかつ更にチップ上面または配線４の投影が妨げられる。
【００４５】
ＬＥＤチップ３によって放出された光の拡散散乱によって更に、光が例えばデバイスへの複数のＬＥＤチップ３の組み込みに基づいて拡散体粒子なしにはセンタリングを外れるおそれがあるときにすら、ＬＥＤチップの放射特性はセンタリングされる。このことは図３の波形図に示されている。１で示されている曲線が、図３の波形図では右方向にずれている、従来の青色ＬＥＤチップ３の放射特性を示しており、一方このことは２つの曲線２および３によって示されているように、拡散体粒子の割合が１％まで増えていくに従って放射特性はセンタリング位置により近付いていく。曲線２および３での光束の測定値も一層高くなっていることは、測定が基準軸線に関連して行われたという事実から生じるものである。
【００４６】
チップカバー５における拡散体粒子６の別の利点は殊に、外光入射が情報の明瞭でかつはっきりした指示のために基本的に問題になるという指示または表示技術の適用分野で現れる。注型成形材５としての透明な樹脂に対して、入射する外光は反射されず、拡散体粒子６のために拡散反射される。これにより外光は強度を失い、このために外光入射がある場合にすら指示のコントラストは一層改善されることになる。
【００４７】
図２Ｂには、放出される光の大部分がチップ側縁から斜め後方に、すなわちケーシング内部の方向に放射される、ＬＥＤチップ３を備えているオプトエレクトロニクスデバイスが示されている。このことは、図２Ｂに示されているように、エピタキシャル層列の主延在方向に関連して斜めに、湾曲してまたは段階付けられて内方向に延在している側面領域によって引き起こされる。引き続き“ＡＴＯＮ”および場合によってカラー指示で表されるこのようなＬＥＤチップ３は例えば刊行物ＷＯ０１／６１７６４およびＷＯ０１／６１７６５に記載されており、これらの開示内容はこれを以てここに関連付けられて取り込まれる。本質的には凹所の内壁での反射に基づいている、デバイスケーシングの従来の構想とは異なって、ここでは放出された光はチップカバー中に分布している拡散体粒子で散乱されかつデバイスの前側の方向に偏向される。これにより既に説明した利点（明細書冒頭および図２Ａの実施例の説明）が生じることになる。図２Ｂのデバイスでは、チップカバーの本発明の形態の有利な効果が極めて良好に発揮される。
【００４８】
図２Ｃには、このことは例えば多色ＬＥＤデバイスの構成のために利用されるような、複数のＬＥＤチップ３を有するデバイスが示されている。従来のデバイスでは、この場合ＬＥＤチップ３によって放出される光の３０％までが別のＬＥＤチップおよび凹所の急峻な側壁によって吸収される。本発明により設けられている拡散体粒子６によって、光は隣接するＬＥＤチップの側面および凹所の側壁に衝突する前に偏向されかつこうしてデバイスを放射面７を通って離れることができる。
【００４９】
更に図２Ｄには、暗いないし黒い基体２を有するデバイスが示されている。ここでも光は凹所の黒い側壁で衝突する前に注型成形材５内の拡散体粒子６によって偏向されかつデバイスの放出面７に達する。
【００５０】
図示のすべての実施例において勿論、このことは図示のすべての実施例においてその都度同じ説明を繰り返さなかったが、殊により高い効率、一層均質な光放出、中央に来る放射特性、チップ上面の投影の回避および改善されるコントラストのような上述したすべての利点が得られる。
【００５１】
次に、全部で３回の一連の実験について説明する。実験は本発明により構成されているオプトエレクトロニクスデバイスで実施されたものである。
【００５２】
第１回の一連の実験
第１回の一連の実験において、平面図において図１５Ｂに示されているものにほぼ相応し、かつ完全に黒い基体を有している３色のＬＥＤデバイス（ＲＧＢ（Rot Gruen Blau）マルチＬＥＤ（Multiled）とも称される）が測定された。３つのＬＥＤチップは約６１５ｎｍのオレンジの（“ＨＯＰ  amber”）波長領域、約５２６ｎｍのグリーンの（“ＡＴＯＮ  true green”）波長領域ないし約４６７ｎｍのブルーの（“ＡＴＯＮ  blue”）波長領域における放射を放出する。
【００５３】
図４Ａに図示の表には、２０ｍＡのダイオード電流において測定された光度がｍｃｄ（１０−３Ｃａｎｄｅｌａ）において注型成形材内の、拡散体粒子の０，１９％、０．５０％、１．０％および１．５％という種々異なっている密度ないし割合に対して示されている。比較のために更に、拡散体粒子のない（割合ないし成分０％）注型成形材を有する従来のデバイスに対する測定値が示されている。同じ測定値がもう一度図４Ｃの棒グラフにおいて示されている。
【００５４】
更に、図４Ｂの表には、拡散体粒子のない注型成形材を１００％とした場合の相対的な光度が示されている。示されているように、本発明によって２１、８％（拡散体成分１．０％、ブルーＬＥＤ）までの光度の上昇を実現することができた。
【００５５】
図５Ａないし図５Ｃには同じ一連の実験の結果が示されており、その際ここではそれぞれ、光度ではなく光束がｍｌｍ（１０−３ルーメン（ｌｕｍｅｎ））でないし相対的な光束が示されているもしくは書き込まれている。
【００５６】
更に、図６Ａないし６Ｃにはそれぞれ、オレンジ、グリーンないしブルーＬＥＤチップ３の放射特性が注型成形材中の種々異なっている拡散体粒子成分について図示されている。明らかに図示されているように、拡散体粒子の成分によって拡散散乱特性のない注型成形材の場合より均質でしかもセンタリングされた放射特性が生じる。更に、拡散体粒子が約１％の場合放射特性に関して最高の結果が得られることが分かる。更に、主として側方の放射を有するチップの場合（“ＡＴＯＮ”）の利点が特別はっきり目立っていることが分かる。
【００５７】
２回目の一連の実験
２回目の一連の実験では同じように３色のＲＧＢ−Ｍｕｌｔｉｌｅｄが測定されたが、第１回目の一連の実験とは異なって白い基体が備えられているものが測定された。３つのＬＥＤチップはこの場合も、約６１４ｎｍのオレンジの（“ＨＯＰ  amber”）波長領域、約５３２ｎｍのグリーンの（“ＡＴＯＮ  true green”）波長領域ないし約４６５ｎｍのブルーの（“ＡＴＯＮ  blue”）波長領域における放射を放出する。
【００５８】
図７Ａに図示の表には、２０ｍＡのダイオード電流において測定された光度がｍｃｄにおいて注型成形材内の、拡散体粒子の０％および１．０％の間の種々異なっている密度に対して示されている。同じ測定値が図７Ｃの棒グラフにおいても示されている。
【００５９】
更に、図７Ｂの表には、拡散体粒子のない注型成形材を１００％とした場合の相対的な光度が示されている。示されているように、本発明によってこの実験の構成では１８％（拡散体成分１．０％、グリーンＬＥＤ）までの光度の上昇を実現することができた。
【００６０】
図８Ａないし図８Ｃには同じ一連の実験の結果が示されており、その際ここではそれぞれ、光度ではなく光束がｍｌｍでないし相対的な光束が示されているもしくは書き込まれている。
【００６１】
更に、図９Ａないし９Ｃには、オレンジ、グリーンないしブルーＬＥＤチップ３のそれぞれの放射特性の段階的な改善が注型成形材中の拡散体粒子の高められた成分に基づいて図示されている。
【００６２】
３回目の一連の実験
３回目の一連の実験では更に、個別のブルー（“ＡＴＯＮ  blue”）ＬＥＤチップを有する本発明のオプトエレクトロニクスデバイスが調べられた。ここでは、注型成形材に約１％の割合で拡散体粒子が入れられているいわゆるＴＯＰＬＥＤおよびｍｉｎｉＴＯＰＬＥＤが注型成形材中に拡散体粒子を有していない相応のデバイスと比較された。
【００６３】
図１０Ａの表には、１０ｍＡ、２０ｍＡおよび３０ｍＡのダイオード電流において測定された光度がｃｄ（カンデラ）で示されており、かつ図１０Ｂの表には０ｍＡ、２０ｍＡおよび３０ｍＡのダイオード電流において測定された、拡散体粒子なしのデバイスに関連した（１００％）相対的な光度が示されている。光度の測定値は図１０Ｃの棒グラフにも示されている。
【００６４】
ｍｉｎｉＴＯＰＬＥＤでは拡散散乱する注型成形材によって光度の２％の上昇が実現され、一方ＴＯＰＬＥＤでは更に７％までの向上が図られた。
【００６５】
図１１Ａないし１１Ｃには今一度、同じ一連の実験の結果が示されており、その際ここではそれぞれ、光度ではなく、光束がＬＭ（ルーメン）で示されもしくは相対的な光束が示されているもしくは書き込まれている。
【００６６】
図１６に図示のグラフ図から、まず拡散体含有量が増加するに従って軸方向における光放射が増加することがわかる。このとき全体の放射が著しく低下することはなく、拡散体粒子含有量がどんどん増えていくと全体の光放射および前方向放射も再び低下していく。グラフ図には、注型成形材における４つの異なっている拡散体粒子密度に対して４つの棒グラフ対が示されており、そのうちそれぞれ左側のバーは前方向（または軸方向）における輝度を表しかつそれぞれ右側のバーは全体の光放射を表している。４つの種々異なっている密度に対して、すなわち注型成形材中の拡散体成分０％、１％、３％および９％に対してバー対が示されている。バー対にそれぞれ属する、拡散体粒子の密度はそれぞれ、バー対の上方に示されている。基準として０％の拡散体含有量に対して求められた値が使用されている。これら測定値は図１の発光ダイオードデバイスに基づいて求められた。ＬＥＤチップは、チップに生成される放射の大部分をチップ側面を介して放出する、ＳｉＣ基板を有するＩｎＧａＮベースドＬＥＤチップだった。拡散体材料はＣａＦだった。前方向放射の最大値は注型成形材中３％の拡散体割合の場合に生じることが分かる。全体の放射の低下が殆ど無視できる程度であって同時に前方向放射が著しく増加するのは１％内外の拡散体成分において生じる。
【００６７】
チップ注型において本発明の拡散体成分を有する発光ダイオードデバイスは拡散体なしの同形式の発光ダイオードデバイスに比べて著しく改善されたコントラスト特性を有している。更に、本発明の発光ダイオードデバイスにおいて、ＬＥＤチップおよび場合によってはボンディングワイヤの投影が拡散体含有量に応じてそれぞれ有利にも著しく低減されている。光放射はチップ注型の前面全体を介して行われる。
【００６８】
ここで一般的に述べておくが、注型成形材に含まれている光散乱する発光体粒子は、これらが例えば、青色光を放出するＬＥＤチップをベースとした白い光を放出する発光ダイオードデバイスに使用されるように、同時に拡散体粒子として作用することができかつ従って少なくとも、一部が本発明の効果を引き起こすまたは支持することができる。
【００６９】
更に、発光体粒子を含んでいる注型成形材における拡散体粒子の混合は、これらが例えば上述した白色光を放出する発光ダイオードデバイスに対して使用されるように、軸方向における光放射の増強を引き起こすことができることが確認された。ここで拡散体粒子が注型成形材の適当な密度において混合されていることが重要である。
【００７０】
完全な理解を期すために、注型成形材といういい表し方で鋳込み技術を用いて処理されるようなチップ被覆成形材ばかりでなく、例えば鋳込み成型または射出プレス成形のような別の技術を用いてチップに供給されるようなチップ被覆成形材も含まれることも更に述べておく。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明のオプトエレクトロニクスデバイスの基本構造の断面を略図
【図２Ａ】本発明のオプトエレクトロニクスデバイスの有利な実施形態の略図
【図２Ｂ】本発明のオプトエレクトロニクスデバイスの別の有利な実施形態の略図
【図２Ｃ】本発明のオプトエレクトロニクスデバイスの更に別の有利な実施形態の略図
【図２Ｄ】本発明のオプトエレクトロニクスデバイスのまた別の有利な実施形態の略図
【図３】本発明のオプトエレクトロニクスデバイスの放射特性を従来のデバイスと比較して示す特性線図
【図４Ａ】本発明のオプトエレクトロニクスデバイスにおける最初の一連の実験において得られた光度の測定結果の表図およびグラフ
【図４Ｂ】本発明のオプトエレクトロニクスデバイスにおける最初の一連の実験において得られた相対光度の測定結果の表図
【図４Ｃ】本発明のオプトエレクトロニクスデバイスにおける最初の一連の実験において得られた拡散度の測定結果のグラフ図
【図５Ａ】本発明のオプトエレクトロニクスデバイスにおける最初の一連の実験において得られた光束の測定結果の表図
【図５Ｂ】本発明のオプトエレクトロニクスデバイスにおける最初の一連の実験において得られた相対光束の測定結果の表図
【図５Ｃ】本発明のオプトエレクトロニクスデバイスにおける最初の一連の実験において得られた拡散度の測定結果のグラフ図
【図６Ａ】本発明のオプトエレクトロニクスデバイスにおける最初の一連の実験において測定されたアンバーＬＥＤチップに対する放射特性の線図
【図６Ｂ】本発明のオプトエレクトロニクスデバイスにおける最初の一連の実験において測定されたグリーンＬＥＤチップに対する放射特性の線図
【図６Ｃ】本発明のオプトエレクトロニクスデバイスにおける最初の一連の実験において測定されたブルーＬＥＤチップに対する放射特性の線図
【図７Ａ】本発明のオプトエレクトロニクスデバイスにおける第２の一連の実験において得られた光度の測定結果の表図
【図７Ｂ】本発明のオプトエレクトロニクスデバイスにおける第２の一連の実験において得られた相対光度の測定結果の表図
【図７Ｃ】本発明のオプトエレクトロニクスデバイスにおける第２の一連の実験において得られた拡散度の測定結果のグラフ図
【図８Ａ】本発明のオプトエレクトロニクスデバイスにおける第２の一連の実験において得られた光束の測定結果の表図
【図８Ｂ】本発明のオプトエレクトロニクスデバイスにおける第２の一連の実験において得られた相対光束の測定結果の表図
【図８Ｃ】本発明のオプトエレクトロニクスデバイスにおける第２の一連の実験において得られた拡散度の測定結果のグラフ図
【図９Ａ】本発明のオプトエレクトロニクスデバイスにおける第２の一連の実験において測定されたアンバーＬＥＤチップに対する放射特性の線図
【図９Ｂ】本発明のオプトエレクトロニクスデバイスにおける第２の一連の実験において測定されたグリーンＬＥＤチップに対する放射特性の線図
【図９Ｃ】本発明のオプトエレクトロニクスデバイスにおける第２の一連の実験において測定されたブルーＬＥＤチップに対する放射特性の線図
【図１０Ａ】本発明のオプトエレクトロニクスデバイスにおける第３の一連の実験において得られた光度の測定結果の表図およびグラフ
【図１０Ｂ】本発明のオプトエレクトロニクスデバイスにおける第３の一連の実験において得られた相対光度の測定結果の表図およびグラフ
【図１０Ｃ】拡散樹脂の、明るさ値に及ぼす影響力を示す棒グラフ図
【図１１Ａ】本発明のオプトエレクトロニクスデバイスにおける第３の一連の実験において得られた光束の測定結果の表図およびグラフ
【図１１Ｂ】本発明のオプトエレクトロニクスデバイスにおける第３の一連の実験において得られた相対光束の測定結果の表図
【図１１Ｃ】本発明のオプトエレクトロニクスデバイスにおける第３の一連の実験において得られた拡散度の測定結果のグラフ図
【図１２】従来のオプトエレクトロニクスデバイスの実施形態の略図
【図１３】従来のオプトエレクトロニクスデバイスの別の実施形態の略図
【図１４Ａ】従来のオプトエレクトロニクスデバイスの更に別の実施形態の略図
【図１４Ｂ】図１４Ａの断面略図
【図１５Ａ】従来のオプトエレクトロニクスデバイスのもう１つの実施形態の略図
【図１５Ｂ】図１５Ａの断面略図
【図１６】前方向における明るさおよび全体の明るさが拡散体粒子に依存して書き込まれている棒グラフ図
【図１】
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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３】
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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５Ｃ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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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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【図１３】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１６】
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【国際調査報告】
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