(57)【要約】  本発明は、それぞれ異なる波長の電磁放射を例えば遠視野において混合するために用いられるオプトエレクトロニクスデバイス１に関する。支持体２には、第１のスペクトル領域の電磁放射を送出する少なくとも１つの第１の半導体チップ３が設けられている。さらに支持体２上には、第２のスペクトル領域の電磁放射を送出する少なくとも１つの第２の半導体チップ４，４ａ，４ｂが設けられている。第１のスペクトル領域と第２のスペクトル領域は互いに異なっている。第１の半導体チップ３と第２の半導体チップ４，４ａ，４ｂは、ただ１つのパッケージ内に配置されている。第１の半導体チップ３は、第２の半導体チップ４，４ａ，４ｂから、バリア５により光学的に分離されている。第１の半導体チップ３と第２の半導体チップ４，４ａ，４ｂは、１つの共通の対称中心Ｚを中心としてそれぞれ点対称に配置されている。
2013526016.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ異なる波長の電磁放射を例えば遠視野で混合するためのオプトエレクトロニクスデバイス（１）において、
支持体（２）と、
前記支持体（２）上に配置され、第１のスペクトル領域の電磁放射を送出する少なくとも１つの第１の半導体チップ（３）と、
前記支持体（２）上に配置され、第２のスペクトル領域の電磁放射を送出する少なくとも１つの第２の半導体チップ（４，４ａ，４ｂ）とが設けられており、
前記第１のスペクトル領域と前記第２のスペクトル領域は互いに異なっており、
前記第１の半導体チップ（３）と前記第２の半導体チップ（４，４ａ，４ｂ）は、ただ１つのパッケージ内に配置されており、
前記第１の半導体チップ（３）は前記第２の半導体チップ（４，４ａ，４ｂ）から、バリア（５）によって光学的に分離されており、
前記第１の半導体チップ（３）と前記第２の半導体チップ（４，４ａ，４ｂ）は、１つの共通の対称中心（Ｚ）を中心としてそれぞれ点対称に配置され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】
前記支持体（２）上において、前記少なくとも１つの第１の半導体チップ（３）が内側領域（１１３）に配置されており、前記少なくとも１つの第２の半導体チップ（４）が外側領域（１１４）に配置されている、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】
前記第２の半導体チップ（４，４ａ，４ｂ）の周囲に別のバリア（８）が配置されている、請求項１または２記載のオプトエレクトロニクスデバイス。
【請求項４】
前記バリア（５）および／または前記別のバリア（８）はリング状に形成されている、請求項１から３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５】
前記第１の半導体チップ（３）は、赤色スペクトル領域で電磁放射を送出するＡｌＧａＩｎＰ半導体チップである、請求項１から４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６】
前記第２の半導体チップ（４，４ａ，４ｂ）は、青色スペクトル領域で電磁放射を送出するＩｎＧａＮ半導体チップである、請求項１から５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】
前記ＩｎＧａＮ半導体チップ（４，４ａ，４ｂ）から送出される電磁放射の一部分が、変換手段（１７）によって変換され、例えば黄緑色のスペクトル領域に変換される、請求項６記載のオプトエレクトロニクスデバイス。
【請求項８】
前記ＡｌＧａＩｎＰ半導体チップ（３）は、第１の注型材料（７）例えばシリコーンまたはエポキシ樹脂によって注封されている、請求項５記載のオプトエレクトロニクスデバイス。
【請求項９】
前記ＩｎＧａＮ半導体チップ（４，４ａ，４ｂ）は第２の注型材料（９）例えばシリコーンによって、平坦なカプセル化の形態で注封されており、該第２の注型材料（９）は変換手段（１７）を有している、請求項６または７記載のオプトエレクトロニクスデバイス。
【請求項１０】
例えばワイエルシュトラスの条件を満たすジオメトリを有する半球状の出射レンズ（６）が、前記第１の半導体チップ（３）の上に張設されている、請求項１から９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】
前記ＩｎＧａＮ半導体チップ（４）は、ボリューム発光素子（４ａ）例えばサファイアチップとして、および／または面発光型素子（４ｂ）例えば薄膜チップとして構成されている、請求項６または７または９記載のオプトエレクトロニクスデバイス。
【請求項１２】
前記面発光型素子（４ｂ）は、高反射性の材料（１１）中に少なくとも部分的に配置されており、例えばＴｉＯ2，ＺｒＯ2，Ａｌ2Ｏ3またはＺｎＯで充填されたシリコーン内に配置されている、請求項１１記載のオプトエレクトロニクスデバイス。
【請求項１３】
前記バリア（５）および／または前記別のバリア（８）は高反射性であり、９０％よりも高い反射率を有しており、有利には９５％よりも高い反射率を有している、請求項１から１２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１４】
それぞれ異なる波長の電磁放射を例えば遠視野で混合するためのオプトエレクトロニクスデバイスの製造方法において、
支持体（２）の上に、少なくとも１つの第１の半導体チップ（３）を配置するステップと、
支持体（２）の上に、少なくとも１つの第２の半導体チップ（４）を配置するステップとを有し、
前記少なくとも１つの第１の半導体チップ（３）と、前記少なくとも１つの第２の半導体チップ（４，４ａ，４ｂ）を、単一のパッケージ内で１つの共通の対称中心（Ｚ）に対し点対称に配置し、
光学的分離のため、前記少なくとも１つの第１の半導体チップ（３）と前記少なくとも１つの第２の半導体チップ（４，４ａ，４ｂ）との間に、バリア（５）を配置することを特徴とする、
オプトエレクトロニクスデバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、異なる波長の電磁放射を混合するためのオプトエレクトロニクスデバイスに関する。さらに本発明は、オプトエレクトロニクスデバイスの製造方法にも関する。
【０００２】
混合光を発生させるため、異なる波長で電磁放射を送出する半導体チップを、オプトエレクトロニクスデバイス内においてすぐ近くに配置して相互に組み合わせることができる。その際、第１の半導体チップは、第２の半導体チップの電磁放射を部分的に吸収する可能性があり、このことによってオプトエレクトロニクスデバイスの光出力が劣化する。
【０００３】
例えば暖白色の光を発生させるために、青色を送出するＩｎＧａＮ半導体チップと赤色を送出するＡｌＧａＩｎＰ半導体チップとを組み合わせることができる。その際に大きい吸収損失が発生する可能性がある。なぜならば、ＡｌＧａＩｎＰ半導体チップは、ＩｎＧａＮ半導体チップから送出される約６００ｎｍよりも小さい波長の電磁放射すなわち殊に青色スペクトル領域の電磁放射に対し、強い吸収特性を有しているからである。
【０００４】
本発明の課題は、吸収損失を最小限に抑えるようにしたオプトエレクトロニクスデバイスを提供することにある。
【０００５】
この課題は、独立請求項１または１４に記載のオプトエレクトロニクスデバイスおよびオプトエレクトロニクスデバイスの製造方法によって解決される。
【０００６】
従属請求項には、本発明によるオプトエレクトロニクスデバイスの有利な実施形態が記載されている。
【０００７】
発明の概要
種々の実施形態によれば、それぞれ異なる波長の電磁放射を例えば遠視野において混合するためのオプトエレクトロニクスデバイスが設けられている。支持体上には、第１のスペクトル領域の電磁放射を送出する少なくとも１つの第１の半導体チップが設けられている。さらに支持体上には、第２のスペクトル領域の電磁放射を送出する少なくとも１つの第２の半導体チップが設けられている。第１のスペクトル領域と第２のスペクトル領域は互いに異なっている。少なくとも１つの第１の半導体チップと少なくとも１つの第２の半導体チップは、ただ１つのパッケージ内に配置されている。少なくとも１つの第１の半導体チップは、少なくとも１つの第２の半導体チップから、バリアにより光学的に分離されている。さらに少なくとも１つの第１の半導体チップと少なくとも１つの第２の半導体チップは、１つの共通の対称中心を中心としてそれぞれ点対称に配置されている。
【０００８】
第２の半導体チップから送出される電磁放射が第１の半導体チップによって吸収されてしまうのが、バリアによって阻止される。ここで点対称とは、第１の半導体チップと第２の半導体チップが１つの共通の対称中心の周囲にそれぞれ配置されている、ということを意味する。換言すればオプトエレクトロニクスデバイスは、第１の半導体チップと第２の半導体チップについて１つの共通の重心を有している。これにより、オプトエレクトロニクスデバイスから送出される混合光は、第１のスペクトル領域と第２のスペクトル領域からの電磁放射がきわめて良好に混合されたものとなる。殊に遠視野において良好な混合が行われる。
【０００９】
１つの有利な実施形態によれば、第１の半導体チップをオプトエレクトロニクスデバイスの内側領域に配置することができる。また、第２の半導体チップを外側領域に配置することができる。例えば第２の半導体チップを、第１の半導体チップの周囲にリング状に配置することができる。このことは、これにより均質な発光密度を殊に遠視野において達成できるので有利である。
【００１０】
１つの有利な実施形態によれば、第２の半導体チップの周囲に別のバリアが配置されている。このことは、これにより注型材料が外部に流れ出てしまう不所望な状態を回避できるので有利である。
【００１１】
１つの有利な実施形態によれば、第１の半導体チップと第２の半導体チップとの間に設けられたバリアは、リング状に形成されている。このことが有利であるのは、これによって電磁放射の混合を遠視野で初めて行うことができるのではなく、すでに数ｃｍ後に行うことができるからである。これを例えば無光沢の平面上で行うことができる。
【００１２】
上述の別のバリアもリング状に構成することができる。
【００１３】
１つの有利な実施形態によれば、バリアの高さは約２００μｍ〜約２ｍｍであり、有利には約５００μｍである。このことが有利であるのは、第１の半導体チップによる第２の半導体チップの電磁放射の吸収が、これによって阻止されるからである。
【００１４】
半導体チップは、電磁放射を送出する少なくとも１つの活性領域を有している。この活性領域をｐｎ接合、ダブルヘテロ構造、多重量子井戸構造（MQW）、単一量子井戸構造（SQW）とすることができる。ここで量子井戸構造とは、量子井戸（３次元）、量子細線（２次元）および量子ドット（１次元）のことである。
【００１５】
１つの有利な実施形態によれば、第１の半導体チップを、例えば赤色スペクトル領域で電磁放射を送出するＡｌＧａＩｎＰ半導体チップとすることができる。
【００１６】
第２の半導体チップを、ＩＩＩ−Ｖ族の化合物半導体材料例えば窒化ガリウム（ＧａＮ）のような窒化物系化合物半導体材料上で成長させることができる。例えば第２の半導体チップをＩｎＧａＮ半導体チップとすることができ、これを例えば青色スペクトル領域で電磁放射を送出するように構成することができる。
【００１７】
１つの有利な実施形態によれば、ＩｎＧａＮ半導体チップから送出される青色スペクトル領域の電磁放射の一部分を、変換手段によって黄緑色のスペクトル領域に変換することができる。変換手段が蛍光体粒子を含むようにすることができる。その際、蛍光体粒子がリンを有するようにすることができる。さらにリンが、イットリウム‐アルミニウム‐ガーネットを含むようにすることができる。青色光から黄色光への部分的な変換が殊に有利であり、その理由は、青色光と黄色光の重畳によって白色光を発生させることができるからである。
【００１８】
ＡｌＧａＩｎＰ半導体チップとＩｎＧａＮ半導体チップを１つのパッケージ内に配置するのが殊に有利である。その理由は、赤色スペクトル領域の電磁放射と、ＩｎＧａＮ半導体チップから送出される青色および黄緑色の放射とを、これによって良好に混合させることができるからである。青色光と黄色光と赤色光のこのような混合は、暖白色光を発生させるために殊に適している。ＡｌＧａＩｎＰ半導体チップとＩｎＧａＮ半導体チップを点対称に配置することによりさらに、暖白色光が少なくとも遠視野において高い色均質性を有するようにすることができる。ＡｌＧａＩｎＰ半導体チップは約６００ｎｍよりも短い波長の電磁放射に対し強い吸収特性を有することから、ＡｌＧａＩｎＰ半導体チップをＩｎＧａＮ半導体チップから光学的なバリアによって分離するのが、殊に有利である。
【００１９】
半導体チップを注封することができる。注封材料はコンタクトワイヤを保護するために用いられるが、これによって殊に電磁放射の出射効率を高めることができる。注封材料が設けられている場合の効率は、注封材料が設けられていないときの効率よりも、８０％まで高まる可能性がある。
【００２０】
中央のＡｌＧａＩｎＰ半導体チップは、第１の注型材料によって封止されている。注型材料としてシリコーンまたはエポキシ樹脂を用いることができる。この場合、ＡｌＧａＩｎＰ半導体チップ周囲のバリアは、第１の注型材料に対する流出ストッパとしても用いられる。第１の注型材料には、できるかぎり僅かな散乱中心しか含まれていない。赤色光は、波長変換が行われることなくできるかぎり完全に、第１の注型材料から送出されるようにすべきである。例えば第１の注型材料にはリンは含まれていない。
【００２１】
１つの有利な実施形態によればＩｎＧａＮ半導体チップは、例えばシリコーンから成る第２の注型材料により、平坦なカプセル化の形態ないしは平坦なボリューム注型の形態で注封されている。第２の注型材料には変換材料が含まれており、例えばリンが含まれている。変換手段によって、ＩｎＧａＮ半導体チップから送出される青色スペクトル領域の電磁放射の一部分が、黄緑スペクトル領域の電磁放射に変換される。
【００２２】
１つの有利な実施形態によれば、半球状の出射レンズがＡｌＧａＩｎＰ半導体チップをアーチ状に覆っている。換言すれば出射レンズは、ＡｌＧａＩｎＰ半導体チップ周囲のバリアにより取り囲まれた平面すなわち内側領域もしくは放出面を覆っている。このような出射レンズが有利である理由は、レンズのない配置に比べ全反射する放射の成分が減少することにより、電磁放射の出射効率が高まるからである。
【００２３】
有利な実施形態によれば、出射レンズのジオメトリはいわゆるワイエルシュトラスの条件を満たすものです。この条件によって要求されるのは、ＡｌＧａＩｎＰ半導体チップが配置されている円形状の面の半径と出射レンズの半径との比が、出射レンズより外側部分の屈折率と出射レンズ内部の屈折率との比に対応することである。この条件を式で表すと以下の通りである：
半径面／半径レンズ ≦ 屈折率外部／屈折率レンズ
【００２４】
出射レンズより外側部分の屈折率として、空気の屈折率すなわち１を採用する。出射レンズを、１．５という屈折率をもつ高屈折率のガラスによって構成することができる。これにより以下の条件が得られる：
半径面／半径レンズ ≦ １／１．５＝２／３
【００２５】
出射レンズを慣用のシリコーンによって構成すると、屈折率は１．４となる。出射レンズを高屈折率のシリコーンによって構成すると、屈折率は１．５４となる。他の注封材料を出射レンズのために用いてもよい。
【００２６】
わかりやすくするため、上述の注封材料の屈折率の値を１．５とすることができる。ワイエルシュトラス条件が満たされているならば、出射レンズから空気への移行にあたり生じる全反射が最小限に抑えられる。このことが有利である理由は、それによって出射損失が低減されるからである。ワイエルシュトラス条件を満たす目的で、ＡｌＧａＩｎＰ半導体チップをバリアの近くに自由に配置可能にするのではなく、それらをできるかぎり中央に配置する必要がある。
【００２７】
出射レンズが接着可能であると有利であり、あるいは注封プロセス自体によって形成させてもよい。
【００２８】
ワイエルシュトラス条件が満たされているならば、ＡｌＧａＩｎＰ半導体チップから送出される電磁放射についてランバートの遠視野が生じる。
【００２９】
１つの有利な実施形態によれば、ＩｎＧａＮ半導体チップはボリューム発光素子（Volumenemitter）ないしはバルク発光素子として構成されており、例えばサファイアチップとして構成されている。
【００３０】
１つの有利な実施形態によれば、ＩｎＧａＮ半導体チップは面発光型素子として構成されており、例えば薄膜チップとして構成されている。面発光型素子は、少なくとも部分的に高反射性材料中に配置されており、例えばＴｉＯ2が充填されたシリコーン中に配置されている。これに対する代案として、シリコーンをＺｒＯ2，Ａｌ2Ｏ3またはＺｎＯによって充填してもよい。ＩｎＧａＮ半導体チップは、エピタキシャルの高さまで白色のシリコーン中に埋め込まれている。このことが格別有利である理由は、これにより９５％に及ぶ反射率を達成できるからである。これに対し支持体は高度に吸収性があり、ＩｎＧａＮ半導体チップ自体の反射率は約８５％程度である。
【００３１】
ＴｉＯ2により充填されたシリコーンから成る層の上に、第２の注封材料を有する平坦な変換注封部が設けられている。この種の平坦な変換注封部により、送出された電磁放射に関してランバート放射プロフィルを実現することができる。
【００３２】
１つの有利な実施形態によれば、バリアは高反射性である。その際、９０％よりも高い反射率を実現可能であり、有利には９５％よりも高い反射率を実現可能である。バリアの材料として、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）を用いることができ、これにはＴｉＯ2、ＺｒＯ2、Ａｌ2Ｏ3またはＺｎＯが充填されている。高反射性のバリアが殊に有利である理由は、それによってバリアにおける吸収損失が最小限に抑えられるからである。
【００３３】
種々の実施形態には、それぞれ異なる波長の電磁放射を例えば遠視野において混合するためのオプトエレクトロニクスデバイスの製造方法が示されている。その際、以下のステップを適用することができる。最初に、少なくとも１つの第１の半導体チップと少なくとも１つの第２の半導体チップが、１つの支持体上に配置される。少なくとも１つの第１の半導体チップと少なくとも１つの第２の半導体チップは、１つのパッケージ内に配置される。少なくとも１つの第１の半導体チップと少なくとも１つの第２の半導体チップは、１つの共通の対称中心に対し点対称に配置される。ついで、少なくとも１つの第１の半導体チップと少なくとも１つの第２の半導体チップとの間に、バリアが配置される。これに対する代案として、半導体チップを配置する前にすでにバリアを設けておくこともできる。このために、例えばプレモールドパッケージを用いることが考えられる。
【００３４】
この場合、バリアは、第１の半導体チップが設けられている内側領域を、第２の半導体チップが設けられている外側領域から分離するために用いられる。
【００３５】
次に、本発明による解決手段の様々な実施例を、図面を参照しながら詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１ａ】オプトエレクトロニクスデバイスの平面図
【図１ｂ】図１ａによるオプトエレクトロニクスデバイスの断面図
【図１ｃ】図１ａによるオプトエレクトロニクスデバイスの断面図
【図１ｄ】図１ａによるオプトエレクトロニクスデバイスの断面図
【図２ａ】オプトエレクトロニクスデバイスの平面図
【図２ｂ】オプトエレクトロニクスデバイスの平面図
【図３】オプトエレクトロニクスデバイスの平面図
【図４ａ】オプトエレクトロニクスデバイスを３次元で示す図
【図４ｂ】図４ａによるオプトエレクトロニクスデバイスの断面図
【図５ａ】オプトエレクトロニクスデバイスを３次元で示す図
【図５ｂ】図５ａによるオプトエレクトロニクスデバイスの断面図
【図６】オプトエレクトロニクスデバイスの断面図
【図７】オプトエレクトロニクスデバイスの断面図
【図８】オプトエレクトロニクスデバイスを３次元で示す部分図
【００３７】
発明を実施するための形態
図中、同一または同様の構成要素あるいは同等の機能をもつ構成要素には、同一の参照符号が付されている。なお、これらの図面ならびに各図中の構成要素相互間の大きさの比は、実寸通りではないことに留意されたい。むしろ、個々の要素のなかには、いっそう見やすくかつ理解しやすくするために、誇張したサイズで描かれているものもある。
【００３８】
図１ａには、オプトエレクトロニクスデバイス１の平面図が示されている。オプトエレクトロニクスデバイス１は、それぞれ異なる波長の電磁放射を例えば遠視野において混合するために用いられる。支持体２には、第１のスペクトル領域の電磁放射を送出する第１の半導体チップ３が設けられている。同様に支持体２には、第２のスペクトル領域の電磁放射を送出する第２の半導体チップ４が設けられている。第１の半導体チップ３と第２の半導体チップ４は、ただ１つのパッケージ内に配置されている。さらに第１の半導体チップ３は、バリア５によって第２の半導体チップ４から光学的に分離されている。さらにこの場合、複数の第１の半導体チップ３と複数の第２の半導体チップ４が設けられている。第１の半導体チップ３と第２の半導体チップ４は、共通の対称中心Ｚを中心にそれぞれ点対称に配置されている。
【００３９】
第１の半導体チップ３は、内側領域１１３においてオプトエレクトロニクスデバイス１の中心に配置されている。第２の半導体チップ４は、外側領域１１４において第１の半導体チップ３の周囲にリング状に配置されている。
【００４０】
第１の半導体チップ３と第２の半導体チップ４との間に設けられたバリア５は、リング状に形成されている。バリア５は、９０％よりも高い反射率を有しており、有利には９５％よりも高い反射率を有している。
【００４１】
第１の半導体チップ３を、ＡｌＧａＩｎＰ半導体チップとして構成することができる。ＡｌＧａＩｎＰ半導体チップは、有利には赤色スペクトル領域の電磁放射を送出する。
【００４２】
第２の半導体チップ４を、ＩｎＧａＮ半導体チップとして構成することができる。ＩｎＧａＮ半導体チップは、有利には紫外線スペクトル領域から緑色スペクトル領域に及ぶ電磁放射を送出し、殊に有利には青色スペクトル領域の電磁放射を送出する。
【００４３】
図１ｂには、図１ａによるオプトエレクトロニクスデバイスの断面図が示されている。高反射性のバリア５の高さは約２００μｍ〜約２ｍｍであり、有利には約５００μｍである。すでに図１ａに示されているように、ＡｌＧａＩｎＰ半導体チップ３とＩｎＧａＮ半導体チップ４は、共通の対称中心Ｚの周囲に点対称に配置されている。ＡｌＧａＩｎＰ半導体チップ３は、第１の注型材料７によって封止されている。注型材料７がシリコーンまたはエポキシ樹脂を有するようにすることができる。ＩｎＧａＮ半導体チップ４は、例えばシリコーンから成る第２の注型材料９によって封止されている。第２の注型材料９は、バリア５のところで同一平面で終端する平坦なカプセル化の形態ないしはボリューム注型の形態を有する。
【００４４】
図１ｃには、図１ａによるオプトエレクトロニクスデバイスの別の断面図が示されている。図１ｃが図１ｂと異なるのは、ＡｌＧａＩｎＰ半導体チップ３の領域で各ＡｌＧａＩｎＰ半導体チップ３の間において支持体２が第３の注型材料１８によって覆われている点だけである。第３の注型材料１８として、ＴｉＯ2の充填された白色のモールドを用いることができる。第３の注型材料１８は、赤色の散乱光を効率的に反射する。
【００４５】
図１ｄには、図１ａによるオプトエレクトロニクスデバイスのさらに別の断面図が示されている。図１ｄには、面発光型素子例えば薄膜チップとして形成されたＩｎＧａＮ半導体チップ４ｂが示されている。図１ｄが図１ｂと異なるのは、ＩｎＧａＮ半導体チップ４ｂが高反射性の材料１１例えばＴｉＯ2で充填されたシリコーンに埋め込まれている点だけである。ＴｉＯ2による充填に対する代案として、シリコーンをＺｒＯ2，Ａｌ2Ｏ3またはＺｎＯによって充填してもよい。また、高反射性の材料１１を、面発光型素子４ｂのところで同一平面で終端させることができる。面発光型素子４ｂと高反射性の材料１１の上に、第２の注型材料９が設けられている。
【００４６】
図２ａには、別のオプトエレクトロニクスデバイスの平面図が示されている。ＡｌＧａＩｎＰ半導体チップ３は、内側領域１１３において中心Ｚの周囲に正方形状に配置されている。ＡｌＧａＩｎＰ半導体チップ３は、バリア５によって取り囲まれている。ＩｎＧａＮ半導体チップ４は、外側領域１１４においてＡｌＧａＩｎＰ半導体チップ３の周囲に正方形状に配置されている。ＩｎＧａＮ半導体チップの配置も、中心Ｚを中心に対称である。
【００４７】
図２ｂには、さらに別のオプトエレクトロニクスデバイス１の平面図が示されている。バリア５内には、矩形形状でＩｎＧａＮ半導体チップ４が配置されている。バリア５の外側には、ＡｌＧａＩｎＰ半導体チップ３が配置されている。さらに中心Ｚは、ＩｎＧａＮ半導体チップ４およびＡｌＧａＩｎＰ半導体チップ３のための共通の対称中心である。
【００４８】
図３には、さらに別のオプトエレクトロニクスデバイス１の平面図が示されている。オプトエレクトロニクスデバイス１の中心にただ１つのＡｌＧａＩｎＰ半導体チップ３が配置されており、このチップは高反射性のバリア５により側方で取り囲まれている。外側領域１１４において中心Ｚの周囲に、複数のＩｎＧａＮ半導体チップがリング状に配置されている。
【００４９】
図４ａには、オプトエレクトロニクスデバイスを３次元で見た様子が描かれている。ワイエルシュトラスの条件を満たすジオメトリをもつ半球状の出射レンズ６が、ＡｌＧａＩｎＰ半導体チップ３の上に張設されている。ＩｎＧａＮ半導体チップ４は、互いに規則的な間隔でＡｌＧａＩｎＰ半導体チップ３のアレイをリング状に取り囲んでいる。その際、バリア５は、ＡｌＧａＩｎＰ半導体チップ３を有する内側領域１１３を、ＩｎＧａＮ半導体チップ４の外側領域１１４から分離している。さらに中心Ｚは、ＩｎＧａＮ半導体チップ４およびＡｌＧａＩｎＰ半導体チップ３のための共通の対称中心である。
【００５０】
図４ｂには、図４ａによるオプトエレクトロニクスデバイスの断面図が示されている。図４ｂの実施例は、ＡｌＧａＩｎＰ半導体チップ３が配置されている内側領域１１３の上に出射レンズ６が配置されている点を除いて、図１ｂの実施例に対応している。出射レンズ６は、ワイエルシュトラス条件を満たしている。つまり出射レンズ６の半径１３と放射面の半径１２は、相互間で以下の関係にある：
半径面／半径レンズ ≦ 屈折率外部／屈折率レンズ
屈折率外部は１である。レンズの屈折率は１．５とする。
【００５１】
図５ａには、オプトエレクトロニクスデバイスを３次元で見た様子が描かれている。図４ａに示されている実施例に加えて、対称中心Ｚの周囲に環状に配置されたＩｎＧａＮ半導体チップ４は、リング状の別のバリア８によって取り囲まれている。別のバリア８は、９０％よりも高い反射率を有しており、有利には９５％よりも高い反射率を有している。ＩｎＧａＮ半導体チップ４は、第２の注型材料９によって封止されている。第２の注型材料９は変換手段１７例えばリンを有する。ＩｎＧａＮ半導体チップ４から送出される青色スペクトル領域の電磁放射の一部分が、変換手段１７によって黄緑色のスペクトル領域に変換される。半導体チップ３，４は電気接点と導体路１０を介して、（図示されていない）電流源と接続されている。
【００５２】
図５ｂには、図５ａによるオプトエレクトロニクスデバイスの断面図が示されている。ＩｎＧａＮ半導体チップ４ａはボリューム発光素子（Volumenemitter）ないしはバルク発光素子例えばサファイアチップとして構成されており、第２の注型材料９中に完全に埋め込まれている。注型材料中には、変換手段１７が蛍光粒子の形状で組み込まれている。蛍光粒子がリンを有するようにすることができる。図４ｂの実施例においてすでに示したように、出射レンズ６によって内側領域１１３が完全に覆われている。外側領域１１４は、高反射性の別のバリア８によって枠付けされている。別のバリア８は、９０％よりも高い反射率を有しており、有利には９５％よりも高い反射率を有している。
【００５３】
図６には、オプトエレクトロニクスデバイスの断面図が示されている。ＩｎＧａＮ半導体チップ４ｂは、面発光型素子例えば薄膜チップとして構成されている。ＩｎＧａＮ半導体チップ４ｂは、例えば白色のシリコーンから成る高反射率の材料１１によって側方で注封されている。この高反射率の材料１１の上に、第２の注型材料９が設けられている。第２の注型材料９は変換手段１７を有している。その他の点では、図６は図５ｂと対応している。
【００５４】
図７には、オプトエレクトロニクスデバイス１の断面図が示されている。オプトエレクトロニクスデバイス１の内部領域１１３に配置されたＡｌＧａＩｎＰ半導体チップ３は、その側方で第３の注型材料１８によって注封されている。第３の注型材料１８を、ＴｉＯ2粒子で充填することができる。第３の注型材料１８によって、ＩｎＧａＮ半導体チップ４の領域からＡｌＧａＩｎＰ半導体チップ３の領域の上で出射レンズ６へ入射される散乱光が効率的に反射されるようになる。散乱光は有利には白色光である。第３の注型材料１８の上に第１の注型材料７が設けられている。
【００５５】
図８には、図５ａの一部が示されている。この図には、オプトエレクトロニクスデバイス１の内側領域１１３が描かれており、この領域はバリア５によって取り囲まれている。内側領域１１３は、環状の放出面１４を成している。この放出面１４は所定の半径１２を有している。放出面１４の上に、半球状のレンズ６が張設されている。半球状のレンズ６は、所定の半径１３を有している。レンズ６は、約１．５の屈折率１５を有する。レンズ６の外部では、空気の屈折率すなわち１とする。両方の半径１２および１３は、ワイエルシュトラス条件が満たされるよう選定されている。
【００５６】
本発明の基礎を成す着想を具体的に示すために、これまでいくつかの実施例に基づき本発明によるオプトエレクトロニクスデバイスについて説明してきた。ただしこれらの実施例は、特定の特徴の組み合わせに限定されるものではない。また、いくつかの特徴や実施形態を、ある特別な実施例または個々の実施例と関連して説明したに過ぎなかったとしても、それらを別の実施例の他の特徴とそれぞれ組み合わせることができる。さらに、一般的な技術的教示の実現が維持されるのであれば、各実施例において説明した個々の特徴または特別な実施形態を省略したり、あるいは追加したりすることも考えられる。
【符号の説明】
【００５７】
１  オプトエレクトロニクスデバイス
２  支持体
３  第１の半導体チップ例えばＡｌＧａＩｎＰ半導体チップ
４  第２の半導体チップ例えばＩｎＧａＮ半導体チップ
４ａ  ＩｎＧａＮボリューム発光素子（サファイアチップ）
４ｂ  ＩｎＧａＮ面発光型素子（薄膜チップ）
５  バリア
６  出射レンズ
７  第１の注型材料（変換手段なし）
８  別のバリア
９  第２の注型材料（変換手段あり）
１０  電気接点および導体路
１１  高反射性の材料（白色のシリコーン）
１２  放射面の半径
１３  出射レンズの半径
１４  放射面
１５  出射レンズの屈折率
１６  出射レンズより外側部分の屈折率
１７  変換手段
１８  第３の注型材料
Ｚ  対称中心
１１３  オプトエレクトロニクスデバイスの内側領域
１１４  オプトエレクトロニクスデバイスの外側領域
【図１ａ】
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【図１ｂ】
2013526016.tif 000004
【図１ｃ】
2013526016.tif 000005
【図１ｄ】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
2013526016.tif 000008
【図３】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【手続補正書】
【提出日】平成24年10月16日(2012.10.16)
【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】
それぞれ異なる波長の電磁放射を例えば遠視野で混合するためのオプトエレクトロニクスデバイス（１）において、
支持体（２）と、
前記支持体（２）上に配置され、第１のスペクトル領域の電磁放射を送出する少なくとも１つの第１の半導体チップ（３）と、
前記支持体（２）上に配置され、第２のスペクトル領域の電磁放射を送出する少なくとも１つの第２の半導体チップ（４，４ａ，４ｂ）とが設けられており、
前記第１の半導体チップ（３）は、赤色スペクトル領域の電磁放射を送出するＡｌＧａＩｎＰ半導体チップであり、
前記第２の半導体チップ（４，４ａ，４ｂ）は、青色スペクトル領域の電磁放射を送出するＩｎＧａＮ半導体チップであり、該ＩｎＧａＮ半導体チップ（４）は、ボリューム発光素子（４ａ）例えばサファイアチップとして形成されており、および／または面発光型発光素子（４ｂ）例えば薄膜チップとして形成されており、
前記第１の半導体チップ（３）と前記第２の半導体チップ（４，４ａ，４ｂ）は、ただ１つのパッケージ内に配置されており、
前記第１の半導体チップ（３）は前記第２の半導体チップ（４，４ａ，４ｂ）から、バリアによって光学的に分離されており、
前記第１の半導体チップ（３）と前記第２の半導体チップ（４，４ａ，４ｂ）は、１つの共通の重心（Ｚ）の周囲にそれぞれ配置され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】
前記支持体（２）上において、前記少なくとも１つの第１の半導体チップ（３）が内側領域（１１３）に配置されており、前記少なくとも１つの第２の半導体チップ（４）が外側領域（１１４）に配置されている、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】
前記第２の半導体チップ（４，４ａ，４ｂ）の周囲に別のバリア（８）が配置されている、請求項１または２記載のオプトエレクトロニクスデバイス。
【請求項４】
前記バリア（５）および／または前記別のバリア（８）はリング状に形成されている、請求項１から３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５】
前記ＩｎＧａＮ半導体チップ（４，４ａ，４ｂ）から送出される電磁放射の一部分が、変換手段（１７）によって変換され、例えば黄緑色のスペクトル領域に変換される、請求項１から４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６】
前記ＡｌＧａＩｎＰ半導体チップ（３）は、第１の注型材料（７）例えばシリコーンまたはエポキシ樹脂によって注封されている、請求項１から５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】
前記ＩｎＧａＮ半導体チップ（４，４ａ，４ｂ）は第２の注型材料（９）例えばシリコーンによって、平坦なカプセル化の形態で注封されており、該第２の注型材料（９）は変換手段（１７）を有している、請求項１から６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】
例えばワイエルシュトラスの条件を満たすジオメトリを有する半球状の出射レンズ（６）が、前記第１の半導体チップ（３）の上に張設されている、請求項１から７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９】
前記面発光型素子（４ｂ）は、高反射性の材料（１１）中に少なくとも部分的に配置されており、例えばＴｉＯ2，ＺｒＯ2，Ａｌ2Ｏ3またはＺｎＯで充填されたシリコーン内に配置されている、請求項１から８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１０】
前記バリア（５）および／または前記別のバリア（８）は高反射性であり、９０％よりも高い反射率を有しており、有利には９５％よりも高い反射率を有している、請求項１から９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】
それぞれ異なる波長の電磁放射を例えば遠視野で混合するためのオプトエレクトロニクスデバイスの製造方法において、
支持体（２）の上に、少なくとも１つの第１の半導体チップ（３）を配置するステップと、
支持体（２）の上に、少なくとも１つの第２の半導体チップ（４）を配置するステップとを有し、
前記第１の半導体チップ（３）は、赤色スペクトル領域の電磁放射を送出するＡｌＧａＩｎＰ半導体チップであり、
前記第２の半導体チップ（４，４ａ，４ｂ）は、青色スペクトル領域の電磁放射を送出するＩｎＧａＮ半導体チップであり、該ＩｎＧａＮ半導体チップ（４）は、ボリューム発光素子（４ａ）例えばサファイアチップとして、および／または面発光型発光素子（４ｂ）例えば薄膜チップとして形成されており、
前記少なくとも１つの第１の半導体チップ（３）と、前記少なくとも１つの第２の半導体チップ（４，４ａ，４ｂ）を、単一のパッケージ内で１つの共通の重心（Ｚ）の周囲にそれぞれ配置し、
光学的分離のため、前記少なくとも１つの第１の半導体チップ（３）と前記少なくとも１つの第２の半導体チップ（４，４ａ，４ｂ）との間に、バリア（５）を配置することを特徴とする、
オプトエレクトロニクスデバイスの製造方法。
【国際調査報告】
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