(57)【要約】【課題】本発明の実施例に従った構造体は、半導体発光デバイスと半導体発光デバイスの上に配置された光学エレメントとを含む。【解決手段】半導体発光デバイスは、光学エレメントにおけるリセスの中に配置されている。リフレクタが、光学エレメントの底面上に配置されている。本発明の実施例に従った方法は、サブストレートの上に半導体発光デバイスを配置するステップと、半導体発光デバイスに隣接してリフレクタを形成するステップを含む。光学エレメントが半導体発光デバイスの上に形成される。半導体発光デバイスはサブストレートから取り外される。【選択図】  図２
2019110338.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
サブストレートの上に反射性フォイルを配置するステップであり、前記反射性フォイルは開口を有する、ステップと、
前記サブストレートの上に半導体発光デバイスを配置するステップであり、前記半導体発光デバイスは、前記反射性フォイルの前記開口の中に配置されている、ステップと
前記半導体発光デバイスの上に光学エレメントを形成するステップであり、前記反射性フォイルが前記光学エレメントのベースの全長と接触する、ステップと、
前記サブストレートから前記半導体発光デバイスを取り外すステップと、
を含む、
方法。
【請求項２】
前記半導体発光デバイスの上に光学エレメントを形成するステップは、
前記開口の中に前記半導体発光デバイスを配置した後で、前記半導体発光デバイスの上にレンズをモールドするステップ、を含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記半導体発光デバイスは、前記光学エレメントにおけるリセスの中に配置されている、
請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記方法は、さらに、
前記半導体発光デバイスの上に波長変換レイヤをラミネートするステップ、
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記波長変換レイヤは、前記半導体発光デバイスの上面および少なくとも一つの側面をカバーする、
請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記サブストレートの上に反射性フォイルを配置するステップは、
前記サブストレートの上に金属フォイルをロール貼り合わせするステップ、を含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記方法は、さらに、
前記ロール貼り合わせするステップの以前に、前記開口を形成するステップ、を含む、
請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記方法は、さらに、
前記サブストレートの上に反射性フォイルを配置するステップの以前に、前記開口を形成するステップ、を含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記方法は、さらに、
前記サブストレートの上に反射性フォイルを配置するステップの以前に、前記開口を形成するステップ、を含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記反射性フォイルの厚さは、０．１ミクロンと３０ミクロンとの間である、
請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記方法は、さらに、
前記反射性フォイルをパンチングすることによって、前記開口を成形するステップ、を含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記方法は、さらに、
前記反射性フォイルを切断することによって、前記開口を成形するステップ、を含む、
請求項１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学エレメント及び光学エレメントの底面上のリフレクタを伴う照明デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード（ＬＥＤ）、共振空洞発光ダイオード（ＲＣＬＥＤ）、垂直キャビティレーザーダイオード（ＶＣＳＥＬ）、および端面発光レーザーを含む半導体発光デバイスは、現在利用可能な最も効率のよい光源である。可視スペクトルにわたりオペレーション可能な高輝度発光デバイスの製造者において現在の興味ある材料システムは、ＩＩＩ−Ｖ族半導体を含んでいる。特には、ガリウム、アルミニュウム、インジュウム、および窒素の二元、三元、および四元合金を含み、ＩＩＩ族窒化物としても参照されるものである。典型的に、ＩＩＩ族窒化物の発光デバイスは、サファイア、炭化ケイ素、または他の適切なサブストレート上に、異なる構成およびドーパント濃度（ｄｏｐｎａｔ  ｃｏｎｅｎｔｒａｒｔｉｏｎ）の半導体レイヤ（ｌａｙｅｒ）のスタックをエピタキシャルに成長させることにより製作される。有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ）、分子線エピキタシー法（ＭＢＥ）、または他のエピタキシャル技術によるものである。スタックは、しばしば、例えばケイ素（Ｓｉ）を用いてドープされサブストレート上に形成された一つまたはそれ以上のｎ型レイヤ、ｎ型レイヤ上に形成された活性領域における一つまたはそれ以上の発光レイヤ、および、例えばマグネシウム（Ｍｇ）を用いてドープされ活性領域上に形成された一つまたはそれ以上のｐ型レイヤを含んでいる。電気的接点が、ｎ型およびｐ型領域上に形成される。
【０００３】
図１は、ここにおいて参照として包含される米国特許第７００９２１３号においてより詳細に記述されているデバイスを示している。発光素子４が、光学エレメント２の表面２２におけるリセス３８の中に配置されており、発光素子４が接着される。光学エレメント２は、直接的に発光素子４に対して接着されている。発光素子４は、半導体レイヤと活性領域のスタックを含んでおり、発光することができる。半導体レイヤのスタックは、例えば、サファイア、ＳｉＣ、ＧａＮ、ＡＩＮ、またはＧａＰといった材料から形成された透明スーパーストレート（ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ  ｓｕｐｅｒｓｔｒａｔｅ）３４に取付けられている。発光素子４は、ｎ型導電率の第１半導体レイヤ８とｐ型導電率の第２半導体レイヤ１０を含んでいる。半導体レイヤ８と１０は、活性領域１２に電気的に接続されている。活性領域１２は、例えば、レイヤ８と１０のインターフェイスに関するｐ−ｎダイオード接合（ｊｕｎｃｔｉｏｎ）である。代替的に、活性領域１２は、ドープされたｎ型又はｐ型のレイヤ、または、ドープされていないレイヤである一つまたはそれ以上の半導体レイヤを含んでいる。活性領域１２は、また、量子井戸（ｑｕａｎｔｕｍ  ｗｅｌｌ）も含み得る。ｎ接点１４とｐ接点１６が、それぞれ半導体レイヤ８と１０に電気的に接続されている。活性領域１２は、接点１４と１６を横切る適切な電圧を適用すると発光する。光学エレメント２は、表面２４が境界である。表面２４の形状は、発光素子４による発光の反射を低減する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、光学エレメントおよび光学エレメントの底面上のリフレクタを伴う照明デバイスを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の実施例に従った構造体は、半導体発光デバイスおよび半導体発光デバイス上に配置された光学エレメントを含んでいる。半導体発光デバイスは、光学エレメントにおけるリセスの中に配置されている。リフレクタは、光学エレメントの底面上に配置されている。
【０００６】
本発明の実施例に従った方法は、サブストレート上に半導体発光デバイスを配置するステップと、半導体発光デバイスに隣接してリフレクタを形成するステップを含んでいる。光学エレメントは、半導体発光デバイス上に形成されている。半導体発光デバイスは、サブストレートから取り外される。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、光学エレメントのリセスの中に配置された発光素子を示している。
【図２】図２は、ＬＥＤ、レンズ、およびレンズの底面上に配置された反射性材料を含む発光デバイスを示している。
【図３】図３は、サブストレート上に配置された反射性材料を示している。
【図４】図４は、４つのＬＥＤと４つの光学エレメントの配置を示している。
【図５】図５は、サブストレートに取付けられた２つのＬＥＤを示しており、ＬＥＤ上に波長変換材料を伴うものである。
【図６】図６は、図３に示されるサブストレート上に配置された図５のＬＥＤを示している。
【図７】図７は、図６に示される構造体の上の光学エレメントのモールディングを示している。
【図８】図８は、図７に示されるモールディング後の２つのデバイスを示している。
【図９】図９は、ＬＥＤ、レンズ、およびレンズの底面上に配置された反射性材料を含む発光デバイスを示している。
【図１０】図１０は、サブストレートに取付けられた２つのＬＥＤとＬＥＤ上に配置された反射性材料を示している。
【図１１】図１１は、反射性材料を薄化した後の図１０の構造体を示している。
【図１２】図１２は、第２サブストレートに構造体を取付け、第１サブストレートを取り外し、かつ、ＬＥＤ上に波長変換レイヤを形成した後の図１１の構造体を示している。
【図１３】図１３は、ＬＥＤ上に光学エレメントを形成した後の図１２の構造体を示している。
【図１４】図１４は、ＬＥＤを単一化した後の図１２の構造体を示している。
【図１５】図１５は、ＬＥＤ上に配置された光学エレメントを示しており、ここで光学エレメントは実質的にＬＥＤと同一の幅である。
【図１６】図１６は、ＬＥＤ上に配置された光学エレメントを示しており、ここで光学エレメントは実質的にＬＥＤと同一の幅である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明の実施例においては、リフレクタが、ＬＥＤといった半導体発光デバイスに光学的に結合された光学エレメントの底面上に配置されている。反射性コーティングは、ＬＥＤが取付けられているマウントへのＬＥＤからの光の投射（ｉｎｃｉｄｅｎｔ）を最小化することができる。従って、システムからの光の取出しに不利に影響することなく、比較的に低い反射率のマウントが使用され得る。例えば、ＬＥＤは、半田付けを介して、プリント回路基板といったマウントに取付けられてよい。そうしたマウントは、しばしば、ＬＥＤが置かれるマウントの上面に、低反射率の半田マスクを含んでいる。
【０００９】
以下の実施例において、半導体発光デバイスは、青色光または紫外線（ＵＶ  ｌｉｈｇｔ）を発光するＩＩＩ族窒化物ＬＥＤであるが、ＬＥＤの他にも、レーザーダイオード、および、ＩＩＩ−Ｖ族材料、ＩＩＩ族リン化物、ＩＩＩ族ヒ化物、ＩＩ−ＶＩ族材料、ＺｎＯ、またはＳｉベースの材料といった他の材料システムから作られた半導体発光デバイスといったものが使用されてよい。
【００１０】
図２は、本発明の実施例に従ったデバイスを示している。ドームレンズといった光学エレメント４２が、ＬＥＤといった半導体発光デバイス４０の上に配置されている。
【００１１】
ＬＥＤ４０は、例えば、フリップチップのＩＩＩ族窒化物発光デバイスであってよく、成長サブストレートが取り外され、または、デバイスの一部が残っている。ＬＥＤ４０は、例えば、ＵＶまたは青色ピーク波長、またはあらゆる他の適切なピーク波長を有する光を発する。ＬＥＤ４０の底面は、しばしば、プリント回路基板といった、別の構造体に半田付け可能である。あらゆる適切な発光デバイス４０が使用されてよい。
【００１２】
図２に示されるＬＥＤの実施例において、ＬＥＤ４０は、成長サブストレート４４の上に成長した半導体構造体４６を含んでいる。成長サブストレートは、例えば、サファイア、ＳｉＣ、Ｓｉ、ＧａＮ、ガラス、または複合基板といった、あらゆる適切なサブストレートであってよい。半導体構造体は、ｎ型とｐ型領域との間に挟まれた発光または活性領域を含んでいる。ｎ型領域は、最初に成長してよく、かつ、異なる構成およびドーパント濃度の複数レイヤを含んでよい。例えば、以下のものを含んでいる。バッファレイヤまたは核形成レイヤといった準備レイヤ、及び/又は、成長サブストレートの除去を促進するようにデザインされたレイヤであり、ｎ型又は意図的でなくドープされたもの、および、効率的に光を発するように発光領域にとって望ましい所定の光学的または電気的な特性のためにデザインされたｎ型デバイスレイヤまたはｐ型でもよいデバイスレイヤ、である。発光または活性領域は、ｎ型領域上で成長する。好ましい発光領域の実施例は、一つの厚い又は薄い発光レイヤを含み、もしくは、バリアレイヤによって分離された複数の厚い又は薄い発光レイヤを含む複数の量子井戸発光領域を含んでいる。ｐ型領域は、次に、発光領域上で成長する。ｎ型領域のように、Ｐ型領域は、異なる構成、厚さ、およびドーパント濃度の複数のレイヤを含んでよく、意図的でなくドープされたレイヤ、または、ｎ型レイヤを含んでいる。デバイスにおける半導体材料の総厚みは、いくつかの実施例においては１０μｍより小さく、そして、いくつかの実施例においては６μｍより小さい。いくつかの実施例においては、ｐ型領域が最初に成長し、活性領域が後に続き、ｎ型領域がその後に続く。いくつかの実施例において、半導体材料は、任意的に、成長後に２００°Ｃと８００°Ｃとの間でアニールされてよい。
【００１３】
ｐ型領域上に金属接点５０が、次に形成される。接点５０は、例えば、銀といった、反射性金属を含んでよい。接点５０は、例えば、ｐ型ＩＩＩ族窒化物へオーミック接触（Ｏｈｍｉｃ  ｃｏｎｔａｃｔ）するレイヤ、及び/又は、反射性金属とのエレクトロマイグレーション（ｅｌｅｃｔｒｏｍｉｇｒａｔｉｏｎ）を防ぐ保護レイヤ、といった他の金属レイヤを含んでよい。ＬＥＤのウェハー上のそれぞれのＬＥＤに対して、ｐ接点５０を形成した後で、半導体構造体４６におけるｐ接点５０の領域、ｐ型領域、および活性領域は、ｎ型領域の部分を露出するために取り除かれ、その上にｎ接点４８が形成される。ｐ接点５０およびｎ接点４８は、再配置されてよい。例えば、ｐ接点５０およびｎ接点４８を電気的に分離する一つまたはそれ以上の絶縁レイヤ５２が形成される。絶縁レイヤ５２において開口部が形成され、金属製のｐボンディングパッド５８およびｎボンディングパッド５６が、ｐ接点５０およびｎ接点４８に電気的に接続される。絶縁レイヤ５２上に金属レイヤが形成され、次に、ｐボンディングパッド５８およびｎボンディングパッド５６を形成するために、金属レイヤがパターン化される。
【００１４】
図２のＬＥＤ４０において、ＬＥＤから抽出される光の大部分は、透明サブストレート４４の上面および側面を通じて抽出される。半導体構造体４６は、成長サブストレート４４によって支持されており、成長サブストレートはデバイスの一部として残る。いくつかの実施例において、成長サブストレート４４は、デバイスから取り除かれ、または、薄化される。そして、半導体構造体は、別の構造体よって支持される。半導体構造体に対して接着されたホストサブストレート、または、ｐ接点５０およびｎ接点４８の上に形成された厚い金属製のｐボンディングパッド５８およびｎボンディングパッド５６、といったものである。あらゆる適切な発光デバイスが使用されてよく、かつ、本発明は、図２において説明されたデバイスに限定されない。
【００１５】
波長変換材料が、ＬＥＤ４０の上に配置される。図２おいて説明された実施例において、波長変換レイヤ５４は、ＬＥＤ４０とレンズ４２との間でＬＥＤ４０の上に配置されている。波長変換レイヤ５４は、あらゆる適切な構造体であってよい。例えば、波長変換レイヤ５４は、透明材料の中に配置された一つまたはそれ以上の波長変換材料を含んでよい。波長変換材料は、ＬＥＤ４０によって放射された光を吸収し、異なる波長の光を発する。ＬＥＤ４０によって放射され変換されない光は、しばしば、構造体から抽出される光の最終スペクトルの一部であるが、そうである必要もない。一般的な組合せの実施例は、黄色発光波長変換材料と組合わされた青色発光ＬＥＤ、緑色および赤色発光波長変換材料と組合わされた青色発光ＬＥＤ、青色および黄色発光波長変換材料と組合わされたＵＶ発光ＬＥＤ、および、青色、緑色、および赤色発光波長変換材料と組合わされたＵＶ発光ＬＥＤ、を含んでいる。他の色の光を発する波長変換材料が、構造体から放射される光のスペクトルを仕立てるために加えられてよい。
【００１６】
波長変換レイヤ５４における波長変換材料は、従来のケイ光体（ｐｈｏｓｐｈｏｒ）、有機リン、量子ドット、有機半導体、ＩＩ−ＶＩ族またはＩＩＩ−Ｖ族半導体、ＩＩ−ＶＩ族またはＩＩＩ−Ｖ族半導体量子ドットまたはナノクリスタル、ダイ、ポリマー、もしくは冷光（ｌｕｍｉｎｅｓｃｅ）材料であってよい。あらゆる適切な粉末ケイ光体が使用されてよい。これらに限定されるわけではないが、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ（ＹＡＧ）、Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ（ＬｕＡＧ）、Ｙ３Ａｌ５−ｘＧａｘＯ１２：Ｃｅ（ＹＡｌＧａＧ）、（Ｂａ１−ｘＳｒｘ）ＳｉＯ３：Ｅｕ（ＢＯＳＥ）といったガーネット（ｇａｒｎｅｔ）ベースのケイ光体、および、（Ｃａ、Ｓｒ）ＡｌＳｉＮ３：ＥＵと（Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ）２Ｓｉ５Ｎ８：ＥＵといった窒化物（ｎｉｔｒｉｄｅ）ベースのケイ光体を含んでいる。
【００１７】
波長変換レイヤ５４の中の波長変換材料は、透明材料と混合されてよい。透明材料は、例えば、シリコン、エポキシ、ガラス、または、あらゆる他の適切な材料であってよい。波長変換レイヤ５４は、クリーン印刷、スプレーコーティング、ステンシル、モールディング、ラミネート、または、あらゆる他の適切な技術によって形成されてよい。波長変換レイヤは、事前形成され、セラミック波長変換部材といった固い構造体であってよく、もしくは、ガラスまたは他の堅く、透明な材料の中に配置された波長変換材料の事前形成されたスラブ（ｓｌａｂ）であってよい。波長変換レイヤ５４は、一つの波長変換材料、波長変換材料の混合物、または、一緒の混合よりむしろ分離したレイヤとして形成された複数の波長変換材料、を含んでよい。異なる色の光を放射する波長変換材料が、分離した領域の中に配置されてよく、または、一緒に混合されてよい。
【００１８】
一つの実施例においては、赤色および緑色発光粉末ケイ光体が、シリコンと混合される。混合物は、フィルムへと鋳造（ｃａｓｔ）される。リン光材料とシリコンの中へ混合されるケイ光体の量は、ＬＥＤ４０によって放射される青色光を補完するように選択されてよい。混合された青色、緑色、および赤色光が、所与のアプリケーションに対する使用を満たすようにである。ケイ光体がロードされたシリコンフィルムは、ＬＥＤ４０の上にラミネートされる（ｌａｍｉｎａｔｅｄ）。
【００１９】
いくつかの実施例において、波長変換材料は、ＬＥＤ４０の上に配置されたコーティング５４の中より、むしろ、もしくは、それに加えて、レンズ４２の中または表面上に配置されてよい。
【００２０】
光学エレメント４２は、ＬＥＤ４０によって放射された光のパターンを変更し得る構造体である。適切な光学エレメントの実施例は、ドームレンズとフレネルレンズといったレンズ、および光学集光器といった他の構造体を含んでいる。ＬＥＤ４０と光学エレメント４２を含むデバイスの直径または側面範囲は、いくつかの実施例においてはＬＥＤ４０の直径または側面範囲の少なくとも１．５倍であり、かつ、いくつかの実施例においてはＬＥＤ４０の直径または側面範囲の４倍以上ではない。光学エレメント４２は、図２に示されるように、しばしば、ＬＥＤ４０の側面を越えて延びている。光学エレメント４２は、光学エレメント４２とＬＥＤ４０との間の唯一の機械的な接続であってよい。つまり、光学エレメントは、ＬＥＤ４０と光学エレメント４２の両方を支持しているマウントまたはサブストレートなしに、ＬＥＤ４０に対して光学エレメント４２を接続するためにＬＥＤ４０の上をモールドしてよい。
【００２１】
リフレクタ６０は、光学エレメント４２の底面の少なくとも一つの領域上に配置される。リフレクタ６０は、例えば、反射性金属フォイル（ｆｏｉｌ）といった、鏡面反射リフレクタであってよい。適切な金属の実施例は、アルミニュウムと銀を含む。構造体によって発光された波長を反射するあらゆる適切な材料が使用されてよい。半田濡れ性（ｓｏｌｄｅｒ−ｗｅｔｔａｂｌｅ）金属である反射性材料は、別の構造体にＬＥＤ４０を取付けるために半田が使用されるアプリケーションにおいて、非濡れ性材料を有してよい。反射性材料の自然酸化物または有機材料レイヤといったものであり、光学エレメントの反対の表面上に形成されている。光学エレメント４２の底面上のリフレクタ６０の底面は、ＬＥＤ４０の底面と同一の高さにあってよい。
【００２２】
図２に説明されたデバイスは、図３、４、５、６、７、および８で説明される方法に従って形成されてよい。
【００２３】
図３において、反射性領域６０が、キャリア（ｃｒｒｉｅｒ）サブストレート６２の上に形成される。サブストレート６２は、例えば、キャリアテープであってよい。標準的な半導体ダイシングテープ、ビン（ｂｉｎ）テープ、シリコンテープ、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）テープ、ポリイミドテープ、または、あらゆる他の適切な材料、といったものである。サブストレート６２は、工程の最中に反射性領域６０を所定の位置に保持するための薄い一時的な接着層を有してよい。反射性領域６０は、サブストレート６２の上に反射性金属フォイルをロールラミネート（ｒｏｌｌ−ｌａｍｉｎａｔｉｎｇ）することによって形成されてよい。適切な反射性金属フォイルは、例えば、いくつかの実施例においては少なくとも０．１μｍ厚であり、かつ、いくつかの実施例においては３０μｍ厚以上ではない。サブストレート６２に対して反射性フォイルを取付ける前または後で、反射性フォイルにおいて開口６４が形成されてよい。開口６４は、反射性金属フォイルをパンチ（ｐｕｎｃｈｉｎｇ）またはカットといった、あらゆる適切な技術で形成されてよい。
【００２４】
開口６４は、図４に示されるように、複数のＬＥＤ４０の大きさ、形状、および間隔に対応してよい。図４においては、４つのＬＥＤの典型的なグループのための反射性フォイルにおける開口６４が示されている。底面上の光学エレメント４２の範囲が、エンコーダ７０によって示されている。ＬＥＤ４０のフットプリント（ｆｏｏｔｐｒｉｎｔ）７２が、光学エレメント７０の中心に実質的に位置決めされて示されている。長方形のフットプリント７２を伴うＬＥＤおよび丸いフットプリント７０を伴う光学エレメントが示されているが、あらゆる適切な形状のＬＥＤおよび光学エレメントが使用されてよい。開口６４の幅８０は、フットプリント７２の幅７６よりも、いくつかの実施例においては少なくとも２５μｍ広くてよく、かつ、いくつかの実施例においては４００μｍ以上広くはない。開口６４は、例えば、図４において示されるように長方形アレイに、六角形アレイに、または、あらゆる適切な構成に配置されてよい。上述のように、それぞれの光学エレメントのベース７０の幅７４は、いくつかの実施例においては、ＬＥＤの幅７６の１．５倍から４倍の間である。隣接する光学エレメント７０の間の間隔７８は、いくつかの実施例においては少なくとも３０μｍであってよく、かつ、いくつかの実施例においては１００μｍ以上ではない。個々の光学エレメント７０を単一化できるようにするためである。ｘ軸上で最も近く隣接する光学エレメント間の間隔７８は、ｙ軸上で最も近く隣接する光学エレメント間の間隔８２と異なってよい。開口６４の間の領域６０、光学エレメント７０の下および光学エレメントの間の両方は、反射性フォイルに占められている。
【００２５】
図５においては、図３で説明されたプロセスとは別に、上述のように、ＬＥＤ４０が製作される。ＬＥＤ４０が、次に、キャリアサブストレート６６に取付けられる。キャリアサブストレートは、サブストレート６２に対して上記に挙げられたあらゆる材料であってよい。波長変換レイヤ５４が、ＬＥＤ４０の上に配置される。いくつかの実施例においては、一つまたはそれ以上の波長変換材料が、シリコンといった柔軟性材料の中に配置され、そして、柔軟性波長変換レイヤ５４がＬＥＤ４０の上にラミネートされる。波長変換レイヤ５４は、いくつかの実施例においては少なくとも２０μｍであり、いくつかの実施例においては２００μｍ以上ではなく、いくつかの実施例においては少なくとも５０μｍであり、かつ、いくつかの実施例においては１００μｍ以上ではない。波長変換レイヤ５４は、ＬＥＤ４０の側面上に拡がる共形のレイヤであってよい。波長変換レイヤ５４が、実質的に一定の厚みを有するようにである。代替的に、ＬＥＤ４０の側面上の波長変換レイヤ５４の厚みは、ＬＥＤ４０の上面の厚みと異なってよい。レイヤ５４における波長変換材料は、いくつかの実施例において、粉末ケイ光体であってよい。適切な粉末ケイ光体の粒子の直径は、いくつかの実施例においては少なくとも５μｍ、であり、いくつかの実施例においては１００μｍ以上ではなく、いくつかの実施例においては少なくとも２０μｍであり、かつ、いくつかの実施例においては４０μｍ以上ではない。レイヤ５４における波長変換材料は、いくつかの実施例において、量子ドットまたは有機材料であってよい。適切な量子ドットは、いくつかの実施例において、１０μｍ以上ではない粒子直径を有してよい。
【００２６】
ＬＥＤ４０の上に波長変換レイヤ５４を配置した後で、波長変換レイヤ５４は、ＬＥＤ５４の間の波長変換レイヤ５４の部分６８を取り除くために切り出されてよい。いくつかの実施例において、波長変換レイヤ５４は、省略されてよい。
【００２７】
図６において、ＬＥＤは、図５のサブストレート６６から取り外され、図３のサブ６２の上で反射性領域６０の間の開口６４の中に位置決めされる。
【００２８】
図７においては、ＬＥＤ４０の上に光学エレメントが形成される。光学エレメントは、あらゆる適切な方法でＬＥＤ４０の上に配置されてよい。例えば、事前形成された光学エレメントがＬＥＤ４０の上に接着されてよい。代替的に、図７に示されるように、個々の光学エレメントに対応する機能を伴うモールド８４が、図６で説明された構造体の上に降ろされる。隣接する光学エレメントの間の領域８６は、モールドされた光学エレメントの単一化（例えば、ソーイング（ｓａｗｉｎｇ）、レーザー単一化、または、あらゆる他の適切な技術）を促進する。薄くてくっつかない（ｎｏｎ−ｓｔｉｃｋ）フィルム、モールド８４の一般的な形状を有するもの（図７で図示なし）が、モールド８４の上に置かれ又は形成されてよい。くっつかないフィルムは、モールド６４に対してモールディング材料がくっつくのを防ぐ従来材料であり、そして、モールディング材料がモールドにくっつかない場合には必要ないものである。いくつかの実施例においては、酸素（Ｏ２）プラズマといったプラズマが、図６に示された構造体の上面に適用される。ＬＥＤに対するモールディング材料の付着を改善するためである。
【００２９】
モールド８４の間の領域と図６に示された構造体は、次に、熱硬化性の液体モールディング材料で満たされる。モールディング材料は、シリコン、エポキシ、またはハイブリッドシリコン／エポキシといったあらゆる適切な光学的に透明な材料であってよい。ハイブリッドは、モールディング材料に熱膨張係数（ＣＴＥ）をＬＥＤ４０の熱膨張係数により密接に一致させるために使用され得る。シリコンとエポキシは、充分に高い屈折率（１．４より大きい）を有しており、レンズの動作と同様に、ＬＥＤ４０からの光の抽出を促進する。一つのタイプのシリコンの屈折率は、１．７６である。いくつかの実施例においては、ケイ光体といった波長変換材料が、モールディング材料の中に分散されている。分散された波長変換材料を伴う光学エレメントが、図７で示される波長変換レイヤ５４の代わりに又は追加的に使用されてよい。
【００３０】
サブストレート６２の周辺とモールド８４との間に真空密封が形成され得る。そして、２つの部品は、それぞれのＬＥＤダイ４０が液体モールディング材料の中に挿入されるようにお互いに対してプレスされてよく、かつ、モールディング材料は圧縮状態にある。モールド８４は、次に、モールディング材料を硬化するために、例えば、約１５０°Ｃまたは他の適切な温度において適切な時間について加熱され得る。
【００３１】
図８において、モールドされたデバイスはモールドから分離されて単一化される。くっつかないフィルムが使用される実施例においては、硬化された光学エレメントがモールドから容易に外されることを結果として生じ得る。くっつかないフィルムは、次に、取り除かれる。個々のデバイスは、デバイス間の領域８８においてあらゆるモールディング材料および反射性フォイル６０を切断することによって単一化されてよい。デバイスは、次に、サブストレート６２から取り外される。
【００３２】
ＬＥＤ４０は、ＬＥＤ４０の上面および側面を通じてのみ光学エレメント４２に取付けられる。つまり、ＬＥＤ４０と光学エレメント４２の両方を支持するサブストレートまたはマウントが存在しない。最終デバイスにおいて、ＬＥＤ４０は、光学エレメント４２におけるリセスの中に位置決めされており、反射性領域６０の底面とＬＥＤ４０は、実質的に同一面である。それらが実質的に同一の高さにあることを意味するものである。反射性領域６０の底面とＬＥＤ４０は、図８に示されるように、正確に同一面である必要はないが、そうであってもよい。
【００３３】
図９は、本発明の実施例に従ったデバイスを示している。ドームレンズといった光学エレメント４２が、ＬＥＤといった半導体発光デバイス４０の上に配置されている。図９に示されるデバイスと、図２に示されるデバイスとの違いは、光学エレメント４２の底面上に配置される反射性材料９０が、図２のような鏡面反射リフレクタ６０よりむしろ、いくつかの実施例においては拡散リフレクタ（ｄｉｆｆｕｓｅ  ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ）であることにある。加えて、いくつかの実施例においては、反射性材料９０Ａが、ＬＥＤ４０の底面上のｐボンディングパッド５８とｎボンディングパッド５６の間に配置されている。
【００３４】
図９に示されるデバイスは、図１０、１１、１２、１３、および１４において説明される方法に従って形成されてよい。図１０においては、上述のように、ＬＥＤ４０が製作される。ＬＥＤ４０は、次に、キャリアサブストレート６２に取付けられる。キャリアサブストレートは、図３および図５のサブストレート６２および６６に対して上記に挙げられたあらゆる材料であってよい。ＬＥＤ４０は、サブストレート６２の上にｐボンディングパッド５８とｎボンディングパッド５６を用いてマウントされており、サブストレート６２から離れるように方向付けされている。反射性材料９０が、ＬＥＤ４０の上にモールドまたはラミネートされている。反射性材料９０は、拡散リフレクタであってよい。高屈折率で、低吸収性のあらゆる適切な材料が、反射性材料９０として使用されてよい。適切な反射性材料の一つの実施例は、ＴｉＯ２といった反射性パーティクルであり、シリコンといった透明材料の中に組み込まれ、または、混合されている。いくつかの実施例においては反射性材料９０の体積の少なくとも１０％は反射性パーティクルであってよく、いくつかの実施例においては反射性材料９０の３０％以上ではない体積が反射性パーティクルであってよく、いくつかの実施例においては反射性材料９０の重量の少なくとも１０％は反射性パーティクルであってよく、かつ、いくつかの実施例においては反射性材料９０の３０％以上ではない重量が反射性パーティクルであってよい。いくつかの実施例において、反射性パーティクルは高屈折率を有し、一方で反射性パーティクルが配置されている透明材料は低屈折率を有している。反射性材料（つまり、反射性パーティクルと透明材料の混合物）の反射性は、両方の材料の反射率に拠るものである。反射性材料に対して他の物が加えられてよいし、もしくは、反射性パーティクルと透明材料が変えられてよい。反射性材料の熱膨張係数と機械的安定性を調整するためである。図１０に示されるように、反射性材料９２は、ＬＥＤ４０の上面に配置されてよく、反射性材料９２の一部分、９０Ａ、が、ｐボンディングパッド５８とｎボンディングパッド５６との間に配置されてよい。同様に、反射性材料９２の一部分、９０、は、デバイス間に配置されてよい。
【００３５】
図１１においては、ｐボンディングパッド５８およびｎボンディングパッド５６を露わにするためにＬＥＤ４０の上にある反射性材料が取り除かれる。あらゆる適切な除去技術が使用されてよい。いくつかの実施例においては、ＬＥＤ４０の表面にダメージを与えることなく反射性材料９２を侵食するために適切な硬度を有するパーティクルを使用したアブレーション（マイクロビードブラスト（ｍｉｃｒｏ−ｂｅａｄ  ｂｌａｓｔｉｎｇ））によって、余分な反射性材料が取り除かれる。例えば、圧縮空気流において炭酸ナトリウムパーティクルが、余分な反射性材料を取り除くために使用されてよい。ｐボンディングパッド５８とｎボンディングパッド５６との間の反射性材料は、図１１に示されるように、除去されてよい。しかし、図９に示されるように、そうである必要もない。いくつかの実施例において、余分な材料はグライディング（ｇｒｉｎｄｉｎｇ）によって除去される。グライディングは、余分な反射性材料に加えて、接点５６と５８の厚みの少ない部分を除去してよい。余分な材料を取り除いた後で、残っている反射性材料９０は、ＬＥＤ４０の上面と共にフラッシュ（ｆｌｕｓｈ）されてよく、もしくは、残っている材料９０は、図１１に示されるように、ＬＥＤ４０の上面より低い高さにあってよい。
【００３６】
図１２において、図１１で示された構造体は、ひっくり返されて、サブストレート９４の上にマウントされる。サブストレートは、上記にサブストレート６２および６６として挙げられたあらゆる材料であってよい。ｐボンディングパッド５８およびｎボンディングパッド５６は、図１２に示されるように、サブストレート９４の中のくぼみに接続されてよく、もしくは、ｐボンディングパッド５８およびｎボンディングパッド５６が、サブストレート９４の表面に接続されてよい。波長変換レイヤ５４が、ＬＥＤ４０の上に配置される。波長変換レイヤ５４は、例えば図５に伴う文書において上記されたものと同一の材料であってよく、かつ、同一の方法によって形成されてよい。いくつかの実施例においては、ＬＥＤ４０の間に十分な反射性材料が残っている。図１２に示されるように、波長変換レイヤ５４がＬＥＤ４０の側面を越えて拡がらないようにである。いくつかの実施例においては、ＬＥＤ４０の間の十分な反射性材料が取り除かれる。図９に示されるように、波長変換レイヤ５４がＬＥＤ４０の側面を越えて拡がるようにである。
【００３７】
図１３においては、ＬＥＤ４０の上に個々の光学エレメント４２が形成される。光学エレメント４２は、例えば図７および図８に伴う文書において上記されたものと同一の材料であってよく、かつ、同一の方法によって形成されてよい。いくつかの実施例において、光学エレメント４２の幅は、ＬＥＤ４０の幅と実質的に同一であり、もしくは、図４に関して上記されたＬＥＤの幅の最少でも１．５倍より小さい。図１５と図１６は、ＬＥＤ４０と実質的に同一の幅の光学エレメント４２について２つの実施例を示している。図１５に示される構造体において、光学エレメント４２はドームレンズである。図１６に示される構造体において、光学エレメント４２はピラミッドである。
【００３８】
図１４においては、デバイス間の領域９６におけるあらゆるモールディング材料、波長変換材料、および反射性材料を、例えば切断することによって、デバイスが単一化される。デバイスは、次に、サブストレート９４から取り外される。完成したデバイスは、例えば半田付けによって、ＰＣボードといった構造体の上にマウントされ得る。
【００３９】
本発明が詳細に説明されてきたが、本開示が与えられれば、当業者は、ここにおいて説明された発明的な概念の真意から逸脱することなく本発明に対する変更がなされ得ることを正しく理解する。従って、本発明の範囲が、図示され説明された所定の実施例に限定されることを意図するものではない。
【符号の説明】
【００４０】
４０  ＬＥＤ
４２  レンズ
４４  成長サブストレート
４６  半導体構造体
５０  接点
６０  リフレクタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【外国語明細書】
2019110338000001.pdf