(57)【要約】  反射器（１６）を基板（１２）の表面（２２）上に射出成形することによって、または基板（１２）と別個に反射器（１６）を成形し、これを反射器（１６）の一部（３６）の変形によって基板（１２）の適所に固定することによって、半導体ダイのパッケージ（１０）の基板（１２）と反射部品（１６）の接着剤フリーの組立てが達成される。光散乱材料を使用して反射器（１６）を成形するか、反射器（１６）に固定される箔材料片などの反射素子（２０）を付加するかによって、反射器（１６）は反射性にされてもよい。異なる表面形状、したがって異なる光反射特性を有する様々な交換可能な反射素子（２０）が作られる可能性がある。
2008544488.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体デバイスダイのパッケージであって、
半導体デバイスを支持する第１の表面を有する基板であって、前記第１の表面において、前記基板内に１つ又は複数の穴を有する基板と、
少なくとも１つ又は複数の柱を有する反射カップと
を備え、
前記柱のそれぞれは、前記反射カップを前記基板に固定するために前記基板の穴のそれぞれと協働することを特徴とする半導体デバイスダイのパッケージ。
【請求項２】
前記基板の穴は、前記基板を少なくとも部分的に貫通することを特徴とする請求項１に記載のパッケージ。
【請求項３】
前記柱のそれぞれは、前記反射カップを前記基板に固定するために前記基板の穴のそれぞれの中に挿入されていることを特徴とする請求項２に記載のパッケージ。
【請求項４】
前記基板は、第２の表面を備え、前記１つ又は複数の基板の穴は、前記第１の表面と第２の表面との間の前記基板を貫通していることを特徴とする請求項１に記載のパッケージ。
【請求項５】
前記基板は、電気絶縁材料で形成されていることを特徴とする請求項１に記載のパッケージ。
【請求項６】
前記柱のそれぞれは、前記基板の穴のそれぞれを通り抜け、前記反射カップを前記基板に固定するために前記第２の表面の一部の上に延在することを特徴とする請求項４に記載のパッケージ。
【請求項７】
前記反射カップは、高温材料で形成されていることを特徴とする請求項１に記載のパッケージ。
【請求項８】
前記材料は、プラスチックを含むことを特徴とする請求項７に記載のパッケージ。
【請求項９】
前記材料は、ノボラック樹脂であることを特徴とする請求項８に記載のパッケージ。
【請求項１０】
前記反射カップは、反射性材料で形成されていることを特徴とする請求項１に記載のパッケージ。
【請求項１１】
前記材料は、液晶ポリマを含むことを特徴とする請求項１０に記載のパッケージ。
【請求項１２】
前記反射カップは、光散乱性の成形可能プラスチックで形成されていることを特徴とする請求項１に記載のパッケージ。
【請求項１３】
前記反射カップは、反射素子をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のパッケージ。
【請求項１４】
前記反射素子は、箔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１５】
前記箔材料は、実質的に一様な厚さを有し、前記反射カップの表面と実質的に同じ表面形状を有する内面を与えるように前記反射カップの表面に合致していることを特徴とする請求項１４に記載のパッケージ。
【請求項１６】
前記箔材料は、変化する厚さを有し、さらに、前記反射カップの表面と異なる表面形状を有する内面を与えるように前記反射カップの表面に合致する１つの面を有していることを特徴とする請求項１４に記載のパッケージ。
【請求項１７】
前記反射素子は、スナップ嵌め構造を備え、反射カップは、前記反射素子の前記スナップ嵌め構造に係合するように構成されたスナップ嵌め構造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】
半導体ダイのパッケージを形成する方法であって、
半導体デバイスを支持する第１の表面を有する基板を設けるステップと、
前記第１の表面において、前記基板内に１つ又は複数の穴を形成するステップと、
１つ又は複数の取付け用の柱を有する反射カップを設けるステップと、
前記基板の穴のそれぞれと協働する前記取付け用の柱のそれぞれによって、前記反射カップを前記第１の表面上に固定するステップと、
半導体デバイスを前記反射カップの中の前記基板に取り付けるステップと
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１９】
前記反射カップは、前記第１の表面上に材料を射出成形することによって設けられ、前記柱のそれぞれは、前記材料を前記基板の穴の中に射出成形することによって形成されることを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記材料は、プラスチックを含むことを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２１】
前記プラスチックは、ノボラック樹脂であることを特徴とする請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記プラスチックは、光散乱性プラスチックであることを特徴とする請求項２０に記載の方法。
【請求項２３】
前記プラスチックは、Ａｍｏｄｅｌであることを特徴とする請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記材料は、液晶ポリマを含むことを特徴とする請求項２２に記載の方法。
【請求項２５】
前記半導体デバイスは光を放射するものであり、
前記半導体デバイスによって放射された光を反射するように前記反射カップの表面に反射素子を配置するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２６】
前記反射素子は、前記反射カップの表面に圧入されることを特徴とする請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記反射素子は、前記反射カップの表面にスナップ嵌めされることを特徴とする請求項２５に記載の方法。
【請求項２８】
前記反射カップは、
前記基板とは別に成形するステップであって、材料が、前記前記少なくとも１つのスルーホールの中に適合するような大きさに作られた柱を備えるように形成されるステップと、
前記スルーホールの中に前記突出部を挿入し、前記基板の第２の表面を越えて延びた前記突出部の部分を変形させることによって、前記形成された材料を前記基板に固定するステップと
により形成されることを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２９】
前記材料は、光散乱性プラスチックであることを特徴とする請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記取付け用パッドを囲繞する領域の前記形成された材料の表面に反射素子を配置するステップをさらに含むことを特徴とする請求項２８に記載の方法。
【請求項３１】
発光ダイオード（ＬＥＤ）ダイのパッケージであって、
取付け用パッドおよび１つ又は複数の第１の取付け用デバイスを有する第１の表面を有する基板と、
前記取付け用パッドに取り付けられたＬＥＤと、
空洞を有する反射カップであって、１つ又は複数の第２の取付け用デバイスを有し、前記第２の取付け用デバイスと協働する前記第１の取付け用デバイスによって前記基板に固定され、前記ＬＥＤが前記反射カップの空洞の中に配置される反射カップと、
前記ＬＥＤからの光を反射するように前記反射カップと関連付けられた反射素子と
を備えることを特徴とする発光ダイオード（ＬＥＤ）ダイのパッケージ。
【請求項３２】
前記反射カップは、前記ＬＥＤを実質的に囲繞する内面を有し、前記反射素子は、前記内面と関連付けられていることを特徴とする請求項３１に記載のパッケージ。
【請求項３３】
前記第１の取付け用デバイスは、前記第１の表面において、前記基板内に１つ又は複数の穴を備え、前記第２の取付け用デバイスは、１つ又は複数の柱を備え、前記柱のそれぞれは、前記反射カップを前記基板に固定するために前記穴のそれぞれと協働することを特徴とする請求項３１に記載のパッケージ。
【請求項３４】
発光ダイオード（ＬＥＤ）ダイのパッケージであって、
第１および第２の表面ならびに前記第１の表面上の取付け用パッドを有する基板と、
前記第１の表面に固定された基部であって、前記取付け用パッドを実質的に囲繞する内面を有する基部と、
前記内面と関連付けられた反射素子と、
前記取付け用パッド上に取り付けられたＬＥＤ組立品と
を備えることを特徴とする発光ダイオード（ＬＥＤ）ダイのパッケージ。
【請求項３５】
前記反射素子は、実質的に一様な厚さを有し、さらに、前記基部の前記内面と実質的に同じ表面形状を有する反射性内面を与えるように前記内面に合致していることを特徴とする請求項３４に記載のパッケージ。
【請求項３６】
前記反射素子は、変化する厚さを有し、さらに、前記基部の前記内面と異なる表面形状を有する反射性内面を与えるように前記内面に合致する１つの面を有していることを特徴とする請求項３４に記載のパッケージ。
【請求項３７】
前記反射素子は、前記内面に圧入されることを特徴とする請求項３４に記載のパッケージ。
【請求項３８】
前記反射素子は、スナップ嵌め構造を備え、前記基部は、前記反射素子の前記スナップ嵌め構造に係合するように構成されたスナップ嵌め構造を備えることを特徴とする請求項３４に記載のパッケージ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体デバイスダイのパッケージに関し、より詳細には、発光ダイオード（ＬＥＤ）ダイのパッケージに関する。
【背景技術】
【０００２】
発光デバイスによって放射される光に対して保護、色選択、集束などを行うことができるパッケージ（ＬＥＤパッケージ）の中に、発光ダイオード（ＬＥＤ）などの半導体発光デバイスを設けることが知られている。ＬＥＤパッケージは一般に、発光デバイスが取り付けられる基板部材を備える。発光デバイスは、例えば、基板部材に取り付けられたＬＥＤチップ／サブマウントの組立品を備え、電気的バイアスを加えるために電気接続がＬＥＤに対して行われている。当技術分野では理解されていることであるが、ＬＥＤは一般に、２つの反対にドープされた層の間にサンドイッチ状に挟まれた半導体材料の活性領域を備えている。ドープされた層の間にバイアスが加えられたとき、正孔および電子が活性領域に注入され、そこで再結合して光を生成する。光は、活性層およびＬＥＤの全表面から全方向に放射される。また、基板部材は、パッケージを外部回路に接続するトレースまたは金属リード線を備えることができ、さらに基板は、動作中にＬＥＤから熱を外に伝導するヒートシンクとして作用することもできる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
反射カップなどの反射器が基板上に取り付けられてＬＥＤを囲繞することがあり、その反射カップは、ＬＥＤで生成された光をＬＥＤパッケージから遠ざけるように上の方へ反射する角度の付いた、または傾斜した下部側壁を備えている。また、反射カップは、ＬＥＤを囲繞する空洞または開口として作用することができる上方に延びる壁を備えることができる。ＬＥＤおよび反射カップが基板上に取り付けられた後で、反射カップの内部空洞の中に液体シリコーンゲルなどの封入材料が供給されることがある。反射カップの空洞は、液体封入材料を保持することができる閉じた空洞を提供するように基板によって画定された底面を有する。次に、封入材料と接触して反射カップの空洞の上にレンズが配置されることがあり、封入材料は一般に、最終的なダイパッケージを形成するように硬化される。
【０００４】
反射カップは、それの反射率をさらに高めるために、角度の付いた、または傾斜した下部側壁などの部分が銀メッキされることがある。１つの従来の反射カップは、銀メッキされた銅を含む。現在のＬＥＤダイのパッケージの製造プロセスは、銀メッキされた銅の反射器を、接着剤で基板に取り付けるステップを含む。反射器を基板に接合するために使用される接着剤のために、場合によっては、銀メッキされた銅の反射器が曇ってその反射特性が劣化することがあることが指摘されている。接合ステップは、また、ＬＥＤを含む他のパッケージ部品と反射器との間の相対的高さの位置決めに変動をもたらすことがある。この変化は、今度は、反射器の反射能力およびＬＥＤパッケージの光出力に悪影響を及ぼすことがある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
簡潔には一般的に、本発明は、半導体ダイのパッケージ及びそのようなパッケージを作る方法に向けられる。一態様では、本発明は、半導体デバイスを支持する第１の表面、第２の表面、および第１の表面と第２の表面との間の少なくとも１つのスルーホールを有する基板を備える半導体デバイスダイのパッケージに関する。このパッケージはまた、少なくとも１つのスルーホールを介して基板に少なくとも部分的に固定された基部を第１の表面上に備える。
【０００６】
別の態様では、本発明は半導体ダイのパッケージを形成する方法に関する。半導体デバイスを支持する第１の表面、第２の表面、および第１の表面と第２の表面との間の少なくとも１つのスルーホールを有する基板が得られ、この第１の表面上に基部が形成される。
【０００７】
別の態様では、第１および第２の表面、第１の表面と第２の表面との間の少なくとも１つのスルーホール、および第１の表面上の取付け用パッドを有する基板を備える発光ダイオード（ＬＥＤ）ダイのパッケージに関する。このパッケージはまた、少なくとも１つのスルーホールを介して基板に少なくとも部分的に固定された基部を第１の表面上に備える。この基部は、取付け用パッドを実質的に囲繞する内面を有する。このパッケージはさらに、内面と関連付けられた反射素子と、取付け用パッドに取り付けられたＬＥＤ組立品とを備える。
【０００８】
さらに別の態様では、本発明は、第１および第２の表面ならびに第１の表面上の取付け用パッドを有する基板を備える発光ダイオード（ＬＥＤ）ダイのパッケージに関する。このパッケージはまた、第１の表面に固定された基部を備える。この基部は、取付け用パッドを実質的に囲繞する内面を有する。このパッケージはさらに、この内面と関連付けられた反射素子と、取付け用パッドに取り付けられたＬＥＤ組立品とを備える。
【０００９】
本発明のこれら及び他の態様および利点は、本発明の特徴を例として説明する以下の詳細な説明および添付図面から明らかになるだろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明は、パッケージの基板および反射カップ部品の接着剤フリーの組立によって、半導体ダイのパッケージの性能改善を実現する。一実施形態では、反射カップは、基板の表面上に射出成形され、接着剤フリーの固定具（ａｎｃｈｏｒ）によって適所に保持される。別の実施形態では、反射カップは、基板と別個に成形され、それから、この場合もやはり反射カップが接着剤フリーの固定具を介して適所に保持されるように、反射カップの一部を変形させることを含む様々なプロセスによって、基板の適所に固定される。光反射／散乱材料で成形することによって、または、好ましくは接着剤を使用することなく反射器に固定される箔材料片（ａ  ｐｉｅｃｅ  ｏｆ  ｆｏｉｌ  ｍａｔｅｒｉａｌ）などの反射素子を付加することによって、反射カップの一部を反射性にしもよい。異なる表面形状、したがって異なる光反射特性を有する様々な交換可能な反射素子を使用してもよい。
【００１１】
これから、本発明は、本発明の実施形態が示されている添付図面に関連して以下でより完全に説明される。しかしながら、本発明は、多くの異なる形で具現されることがあり、本明細書で説明される実施形態に限定されるように解釈されるべきでない。それどころか、これらの実施形態は、この開示が完全になり本発明の範囲を当業者に十分に伝えるように提供されている。図面では、層および領域の大きさおよび相対的大きさが、明瞭性のために誇張されることがある。全体を通して同様の数字は同様の要素を指す。
【００１２】
理解されることであろうが、反射カップ、層、領域、トレースまたは基板のような要素が、別の要素の「上に」存在すると言及されるとき、その要素は他の要素の上に直接に存在することがあり、または介在要素が存在していることもある。理解されることであろうが、表面などの要素の部分が「内部の」と言及される場合、その部分は、要素の他の部分よりもデバイスの外側から遠く離れている。さらに、「直ぐ下に」、「下に」、「最上部の」または「最下部の」のような相対的用語は、本明細書で、１つの要素、層または領域の別の要素、層または領域に対する関係を説明するために使用されることがある。理解されることであろうが、これらの用語は、図示されたデバイスの向きのほかに様々な向きを包含する意図である。最後に、「直接に」という用語は、介在要素がないことを意味する。
【００１３】
理解されることであろうが、第１、第２などの用語は、本明細書で様々な要素、部品、領域、層および／または部分を説明するために使用されることがあるが、これらの要素、部品、領域、層および／または部分は、これらの用語によって限定されるべきでない。これらの用語は、単に１つの要素、部品、領域、層または部分を別の領域、層または部分と区別するために使用されるだけである。したがって、本発明の教示から逸脱することなく第１の要素、部品、領域、層または部分。
【００１４】
ここで図面、特に図１および２を参照すると、本発明に従った半導体デバイスダイのパッケージ１０の一実施形態が示されている。ダイパッケージ１０は、基板１２と、この基板に取り付けられた半導体発光デバイス組立品（ａｓｓｅｍｂｌｙ）１４と、同じく基板１２に取り付けられた反射カップ組立品（「反射カップ」）１６とを備える。図３および４は、基板１２および反射カップ１６をそれぞれ示す。
【００１５】
本明細書で使用されるとき、半導体発光デバイスという用語には、シリコン、炭化珪素、窒化ガリウムおよび／または他の半導体材料を含んでもよい１つまたは複数の半導体層と、サファイア、シリコン、炭化珪素および／または他のマイクロエレクトロニクス用基板を含んでもよい基板と、金属および／または他の導電層を含んでもよい１つまたは複数のコンタクト層とを備える発光ダイオード（ＬＥＤ）、レーザダイオードおよび／または他の半導体デバイスを含むことができる。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いるので、本明細書で詳細に説明する必要はない。例えば、半導体発光デバイスは、ノースカロライナ州ダラムのＣｒｅｅ  Ｉｎｃ．によって製造販売されているデバイスのような、炭化珪素基板に作製された窒化ガリウムベースのＬＥＤまたはレーザであってもよいが、また、他の材料系による他の発光デバイスが使用されてもよい。図１および２（およびその後に続く図）に示された発光デバイス組立品１４は、好ましくは、サブマウント１８に取り付けられたＬＥＤ１７を備える。ＬＥＤ／サブマウント組立品は次に、基板１２に取り付けられ、当技術分野で知られている方法を使用してＬＥＤに対して電気接続が行われる。ＬＥＤ１７およびサブマウント１８は、一般に、本明細書でＬＥＤ１７と呼ばれる。
【００１６】
基板１２は、多くの異なる材料で形成されてもよく、好ましい材料は電気絶縁性である。適切な基板材料には、酸化アルミニウムまたは窒化アルミニウムのようなセラミック材料があるが、これらに限定されない。反射カップ１６は、その後のパッケージングの製造ステップおよび動作中にパッケージで生成される熱に耐えることができる耐久性のある高溶融温度材料で形成されるべきである。Ｎｏｖｅｌｌａ樹脂などのプラスチックまたはＱｕａｎｔｕｍ  Ｌｅａｐ（ｗｗｗ．ｑｌｐｋｇ．ｃｏｍ）から入手可能なものなどの液晶ポリマを含む高溶融温度材料などの多くの異なる材料が使用されてもよい。本明細書で使用されるとき「高温材料」は、最低でも１５０〜２００℃に耐えることができる材料を意味する。以下でさらに説明されるように、反射カップ１６は、ＬＥＤ１７からの光を反射／散乱する材料で作られてもよい。
【００１７】
以下でより詳細に述べられるように、反射カップ１６は、パッケージ１０の有用な発光に寄与するように、ＬＥＤ１７で生成された光をダイパッケージ１０から遠ざけるように上の方に反射するように構成されている。反射カップ１６は、多くの異なる形および大きさを有することができ、さらに、それの反射率を高めるために、ＬＥＤ１７を囲繞する表面などの、ＬＥＤ１７のまわりの反射カップ領域の様々な部分を覆う反射素子２０を備えることができる。あるいは反射カップ１６は、ＬＥＤから反射カップの表面の方に向けられた光がダイパッケージの発光に寄与するように反射されるように、反射材料で作られてもよい。
【００１８】
本発明に従ったパッケージ１０は、接着剤を使用することなしに反射カップ１６を基板１２に固定するために反射カップ１６と基板１２が協働するように構成されている。本発明に従った好ましいダイパッケージは、反射カップ１６を取り付けるために接着剤を使用しないが、他の実施形態では、反射カップおよび固定装置とともに接着剤が使用されることがある。
【００１９】
ここで図２および３を参照すると、基板１２は、上面２２および底面２４を有し、上面２２は、電気トレース２５および取付け用パッド２６を備え、ＬＥＤ１７が取付け用パッド２６に取り付けられ、電気トレースが、ＬＥＤ１７への電気接続のための導電路を実現している。取付け用パッド２６は、上面の部分（トレース２５の部分を含んで）を覆い、一般に、上面２２の中央の近くに位置している。トレース２５は、サブマウント１８を介して、または、トレース２５の一方とＬＥＤ１７との間のボンドワイヤによって、ＬＥＤ１７への電気接続を実現している。
【００２０】
ここで図２〜４を参照すると、本発明に従った固定装置の一実施形態が示されている。基板１２は、上面２２と底面２４との間に延在するいくつかのスルーホール２８を備える。他の実施形態では、穴２８の全てまたはいくつかは、以下でさらに説明されるように基板１２を部分的に貫通することがある。好ましい実施形態では、基板１２は、４個のスルーホール２８を含むが、より少ない又はより多くのスルーホールが使用されることもある。スルーホール２８およびトレース２５は、穴２８がトレース２５によって設けられた電路と干渉しないように配置される。反射カップ１６は、基板１２のスルーホール２８と係合するように配置され、かつ大きさを定められた４個の取付け用柱３０を備える。以下でさらに詳細に説明されるように、反射カップ１６は、基板１２上に射出成形されてもよく、その結果、反射カップの材料は、基板のスルーホール２８を埋め、柱３０を形成するようになる。あるいは、反射カップ１６は、柱３０と共に別個に形成され、ついで、柱３０がスルーホール２８に挿入される状態で基板１２の上に配置されてもよい。次に、反射カップ１６が柱３０によって基板１２上の適所に固定され、かつ基板１２の上面２２と実質的に同じ高さに位置付けされるように、柱３０を加熱し、変形し、または別の方法で操作してもよい。
【００２１】
図５〜１０は、反射カップ１６と基板１２の組合せの異なる実施形態を示し、反射カップは、基板のスルーホール２８と柱３０との協働によって取り付けられている。これらの実施形態では、スルーホール２８は、上面２２から底面２４まで基板１２の中を貫通して延びている。図５に示される構成では、スルーホール２８のまわりの基板１２の底面２４が、柱３０をスルーホール２８に固定するのを助けるより大きな直径の表面を与えるように形作られている。より大きな直径の表面は、様々な形を有することができ、一実施形態では、スルーホール２８を囲繞するテーパ部分３２を与えるように形作られる。別の実施形態では、より大きな直径の表面は、スルーホール２８のまわりに特大の（ｏｖｅｒｓｉｚｅｄ）リング３４を与えるように形作られる。反射カップ１６が射出成形などによって基板１２に取り付けられたとき、テーパ部分３２またはリング３４の上に延びる柱のより大きな直径の部分によって、反射カップ１６が基板１２に少なくとも部分的に固定されるように、柱３０がスルーホール２８を埋める。図示のように、柱３０は穴２８を埋めるが、柱３０およびスルーホール２８が反射カップ１６を基板１２に固定するために協働する限りで、柱３０は穴２８の全体より少ない量を埋めることもできたことが理解される。
【００２２】
図６は、本発明に従ったダイパッケージの別の実施形態を示し、スルーホール２８は、より大きな直径の表面を有せず、基板１２の底面２４は、スルーホール２８の領域で平らである。反射カップ１６は、底面２４を越えて延在する反射カップの柱３０の変形部分３６によって基板に固定され、変形部分３６は、スルーホール２８の直径よりも大きな直径を有する。
【００２３】
続けて図５および６を参照して、反射カップ１６は、周縁凹部（ｍｏａｔ）４２によって隔てられた内壁３８と外壁４０を有し、反射素子２０が内壁３８上に位置付けされている。図５に示されるように、反射素子２０は、ＬＥＤ１７を囲繞する内壁３８に合致するように圧入（ｐｒｅｓｓ  ｆｉｔ）することができるリングの形をした銀箔などの反射材料を備える。したがって、反射素子２０は、接着剤を使用することなく適所に取り付けることができる。図６に示されるような別の構成では、反射素子２０は、反射カップ１６にスナップ式に嵌まる箔リングである。この構成では、反射カップ１６の内壁３８は、反射素子２０のスナップ嵌め構造４８と相互に作用し合うスナップ嵌め構造４６を含むように形成されている。
【００２４】
図５および６に示された反射素子２０は、実質的に一様な厚さであり、反射カップ１６の内壁３８と実質的に同じ表面形状を有する反射表面を提供する。本発明に従った他の実施形態では、反射素子は、内壁３８と異なる表面形状を生成する変化する厚さ特性を有することができる。例えば図７は、反射カップ１６が基板１２に固定されている本発明に従ったダイパッケージの別の実施形態を示し、反射素子２０は、上部の厚くなった部分５２と、次第に減少する厚さを有する湾曲下部５６に移行する実質的に真っ直ぐな内壁５４とを有することができる。図８は、反射カップ１６が基板１２に固定されたダイパッケージのさらに別の実施形態を示し、反射素子２０は、上部５７から下部の特定の点まで次第に減少する厚さを有することができ、次にこの点から、厚さは凹面の下部５８を形成するように増加し始める。これらの異なる成形表面は、ＬＥＤからの光を異なるように反射し、したがって、例えばより集束された光またはより散乱された光等の異なる光出力特性を提供する。
【００２５】
図に示された反射素子２０は、反射カップ１６の反射面５０に与えることができる様々な表面形状のいくつかの例である。それぞれ反射カップ１６に適合する様々な異なる成形反射素子２０が、光ビームの所望の出力パターンに応じて設計されてもよい。したがって、標準反射カップと共に様々な成形反射素子を使用することによって、反射カップ１６の形を変える必要なく異なる光出力特性を有する様々なＬＥＤパッケージを作製することができる。
【００２６】
上で図５〜８に示されたもの以外の多くの異なる協働する要素を使用して、反射カップ１６が基板１２に固定されてもよい。図９および１０に示されるように、基板１２を完全には貫通しないが、代わりに上面２２から底面２４に向かって基板１２を部分的にだけ貫通する穴６０を、基板１２は有することができる。図９で、穴６０の基部は、柱６４が穴６０を埋めたとき、反射カップ１６を基板１２に固定するようにテーパ部分６２が柱材料で埋められるようにテーパ部分６２を有することができる。穴６０およびテーパ部分６２は、エッチングまたは穴開けによるような多くの異なる方法で形成されてもよい。あるいは、基板１２は、上部６５および下部６６から形成され、穴６０およびテーパ部分６２が上部６５に形成され、上部６５と下部６６が一緒に接合されてもよい。図１０は、基板１２を部分的に貫通し、テーパ部分を有しない基板の穴６７の別の実施形態を示す。柱６９は、反射カップ１６を固定するように穴６７と係合するように構成されている。図９および１０の実施形態では、反射カップ１６は、基板１２上に射出成形されてもよく、または別個に形成され、次に基板に取り付けられてもよい。また理解されることであるが、様々な型の反射カップとダイ部品が、フック、スナップ、クランプなど、反射カップを固定するために協働することができ、これらの各々は接着剤を使用することなく反射カップを固定する。
【００２７】
上で説明されたダイパッケージ１０は、様々な順序で行われてもよいステップを有する多くの異なる方法を使用して製造されることがある。図１１を参照して、本発明に従って構成されたダイパッケージは、最初に基板１２にスルーホールを設けて、反射カップ１６を基板１２に固定することによって製造されてもよい。上で述べたように、一実施形態ではこれは、反射カップ材料がスルーホール２８の中に入りこれを通り抜けて柱３０を形成するように反射カップ材料を射出成形することによって、行われることがある。また、この材料は、基板１２に固定された反射カップ１６を形成するように基板１２の上面２２に直接に射出される。射出成形プロセス中に、主材料は、反射カップ１６を適所に少なくとも部分的に固定するように、上面およびスルーホールの壁に付着する。テーパ部分３２を越えて延びる柱３０の部分も、反射カップ１６を基板１２に固定する。
【００２８】
図１２に示された代替的実施形態では、スルーホール用の柱３０を有する反射器１６が、射出成形などによって基板１２とは別個に成形され、次に、別個の製造ステップ中に基板１２に固定されてもよい。例えば、反射カップ１６は、基板のスルーホール２８を通り抜けるように柱３０を位置付けすることによって基板に配置され、それから、基板の底面２４を越えて延びる柱３０の部分３６を変形して反射器の基部を適所に固定することによって適所に固定されてもよい。柱の延長部分は、例えばこれをホットナイフで溶融することによって変形されてもよい。射出成形か別個の形成かのどちらかによる反射カップ１６の形成中に、反射カップ１６は、メニスカスを画定する外周部のような二次光学部品またはスナップ嵌め用位置合せタブの封入成形および／または取付けの助けとなる多くの特徴を含むことができる。
【００２９】
図１３に示されるように、基板１２と反射カップ１６がいったん組み立てられると、ＬＥＤ組立品１４は、既知のスタック・アンド・リフロー（ｓｔａｃｋ  ａｎｄ  ｒｅｆｌｏｗ）プロセスを使用して、基板の上面２２に（好ましくは、図３に示されるように取付け用パッド２２に）取り付けられる。次に、図１４に示されるように、この組立品は洗浄されてもよく、さらに、反射素子２０が反射カップの内壁３８に配置されてもよい。本発明に従った１つの製造プロセスでは、反射素子２０を適所に形作りかつ固定するために、反射素子２０を、ピックアップコレット（ｐｉｃｋ−ｕｐ  ｃｏｌｌｅｔ）プロセスを使用して、内面に圧入してもよい。
【００３０】
他のプロセスでは、反射素子２０は、ＬＥＤ組立品１４を取り付ける前に内壁３８上に配置されることがある。例えば、基板上に射出成形される実施形態では、製造の観点から、射出成形プロセスの直後に反射素子２０が反射カップ１６に圧入またはスナップ嵌めされるのが有利である可能性がある。別個成形の構成では、反射器の基部を基板１２に固定する前か固定した後かのどちらかに、反射素子２０を反射器の基部に配置してもよい。
【００３１】
続けて図１４を参照して、反射カップ１６、反射素子２０、基板の組み立ておよびＬＥＤ組立品１４の取り付け後に、ＬＥＤ組立品は、基板に、好ましくは図３に示されるようなワイヤトレース２５にワイヤボンディング７１されてもよい。ＬＥＤ組立品１４は、次に、例えばシリコーンまたはポリマのような封入材料を使用して基板／反射器組立品に封入されてもよい。封入材料は好ましくは、高光透過率およびレンズ１８の屈折率と一致またはほぼ一致する屈折率を有する高温ポリマであり、このレンズ１８は、ガラス、石英、高温透明プラスチック、シリコーン又はこれらの材料の組合せから作られることがある。封入成形後に、以下で説明されるように、封入材料の上にレンズを配置し、付着させることができる。
【００３２】
図１５は、本発明に従ったダイパッケージ８０の別の実施形態を示し、基板１２およびＬＥＤ１４を備える。光反射／散乱特性を有するプラスチックから作られた反射カップ８２が含まれる。上で述べられたように、そのようなプラスチックの１つの例はＡｍｏｄｅｌ（商標）であり、これはＳｏｌｖａｙ  Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｐｏｌｙｍｅｒｓ，  ＬＬＣ．（ｗｗｗ．Ｓｏｌｖａｙａｄｖａｎｃｅｄｐｏｌｙｍｅｒｓ．ｃｏｍ）から入手可能である。この構成では、反射カップ８２の材料の反射特性のために、別個の反射素子は必要でない。したがって反射カップ８２は、それ自体で、ＬＥＤの光を反射するのに十分な反射特性を有している。上で述べた反射カップとちょうど同じように、反射カップ８２は、反射カップ８２を基板１２に取り付けるために基板のスルーホール８６と協働する柱８４を有する。スルーホール８６は、基板１２の中を完全に又は部分的に通っていてもよく、対応する柱は、対応するスルーホールに適合するような大きさに作られる。
【００３３】
図１５の実施形態は、前に説明された射出成形プロセスか別個成形プロセスかのどちらかを使用して、製造することができる。しかし、反射カップ材料は、高温に対する耐性が低い可能性があるので、他の処理ステップが変更されなければならない可能性がある。例えば、スタック・ダイ・アンド・リフロー（ｓｔａｃｋ  ｄｉｅ  ａｎｄ  ｒｅｆｌｏｗ）プロセス中に、ＬＥＤ組立品１４を基板１２の上面２２に固定するために、金錫（ｇｏｌｄ−ｔｉｎ）半田ペーストの代わりに、高温耐性のある銀錫（ｓｉｌｖｅｒ−ｔｉｎ）半田ペーストを使用する必要である可能性がある。この構成では、反射カップ８２の内面の表面形状を変えることによって、ＬＥＤパッケージ８０の異なる光出力特性が得られる可能性がある。あるいは、反射カップは、異なる光出力特性を得るために、上で説明されたように異なる反射素子と共に使用されてもよい。
【００３４】
ここで図１６および１７を参照して、上で言及したように、ＬＥＤ組立品１４および反射カップ１６が基板１２に取り付けられた後で、液体シリコーンのゲルなどの封入材料を反射カップの空洞９０に注入して空洞９０を満たすことができ、どの程度の封入材料が使用されるかに応じて、ＬＥＤ組立品１４、空洞９０内の基板の露出表面、および空洞内の反射カップ１６の表面を覆う。図１６および１７に示されるように、封入材料の注入後に（図示せず）、レンズ９２などの２次光学部品が、反射カップ１６の空洞９０の上に、封入材料と接触して配置されてもよい。ダイパッケージ１０は一般に、加熱硬化され、それによって封入材料は凝固し、レンズ９２に付着して、反射カップの空洞９０の上の適所にレンズ９２を保持するようになる。異なる出力特性を実現するために、多くの異なるレンズおよび封入材料が本発明に従ったダイパッケージに使用されてもよい。
【００３５】
前述のことから明らかになることであるが、本発明の特定の形態が説明されたものの、本発明の精神および範囲から逸脱することなく様々な修正を行うことができる。したがって、添付の特許請求の範囲による以外は本発明が限定されることを意図していないｓ。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明に従った半導体ダイのパッケージの一実施形態を示す透視図である。
【図２】図１の半導体ダイのパッケージを示す分解組立図である。
【図３】図１の半導体ダイのパッケージの中の基板を示す平面図である。
【図４】図１の半導体ダイのパッケージの反射カップを示す平面図である。
【図５】本発明に従った半導体ダイのパッケージの一実施形態であって、反射カップが圧入反射素子を備える実施形態を示す断面図である。
【図６】本発明に従った半導体ダイのパッケージの別の実施形態であって、反射器組立品がスナップ嵌め反射素子を備える実施形態を示す断面図である。
【図７】本発明に従った半導体ダイのパッケージの別の実施形態であって、反射器組立品が図６の反射素子と異なる形を有するスナップ嵌め反射素子を備える実施形態を示す断面図である。
【図８】本発明に従った半導体ダイのパッケージの別の実施形態であって、反射器組立品がさらに異なる形を有するスナップ嵌め反射素子を備える実施形態を示す断面図である。
【図９】本発明に従った半導体ダイのパッケージの別の実施形態であって、反射カップの柱が基板の一部を通り抜けている実施形態を示す断面図である。
【図１０】本発明に従った半導体ダイのパッケージの別の実施形態であって、反射カップの柱が基板の一部を通り抜けている実施形態を示す断面図である。
【図１１】射出成形反射カップを用いた製造ステップにおける、本発明に従った半導体ダイのパッケージの一実施形態を示す断面図である。
【図１２】柱の変形によって反射カップが固定される製造ステップにおける、本発明に従った半導体ダイのパッケージの別の実施形態を示す断面図である。
【図１３】図１１の部分的なパッケージに、ＬＥＤ組立品が基板に取り付けられた状態を示す断面図である。
【図１４】図１１の部分的なパッケージに、反射素子が反射カップの内壁に圧入された状態を示す断面図である。
【図１５】本発明に従った半導体ダイのパッケージの別の実施形態であって、反射器組立品が光反射材料で形成されている実施形態を示す断面図である。
【図１６】本発明に従ったレンズを有する半導体ダイ用パッケージの一実施形態を示す透視図である。
【図１７】図１６のダイパッケージを示す分解組立図である。
【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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【図１７】
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【手続補正書】
【提出日】平成20年6月5日(2008.6.5)
【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】
半導体デバイスダイのパッケージであって、
半導体デバイスを支持する第１の表面を有する剛性基板であって、前記第１の表面において、前記剛性基板内に１つ又は複数の穴を有する剛性基板と、
少なくとも１つ又は複数の柱を備える反射カップと
を備え、
前記柱のそれぞれは、前記反射カップと前記第１の表面との間にシール材を配置することなく、前記反射カップを前記基板に固定するために、前記基板の穴のそれぞれと協働することを特徴とする半導体デバイスダイのパッケージ。
【請求項２】
前記剛性基板の穴は、前記剛性基板を少なくとも部分的に貫通することを特徴とする請求項１に記載のパッケージ。
【請求項３】
前記柱のそれぞれは、前記反射カップを前記剛性基板に固定するために、前記剛性基板の穴のそれぞれに挿入されていることを特徴とする請求項２に記載のパッケージ。
【請求項４】
前記剛性基板は、第２の表面を備え、前記１つ又は複数の基板の穴は、前記第１の表面と第２の表面との間の前記剛性基板を貫通していることを特徴とする請求項１に記載のパッケージ。
【請求項５】
前記柱のそれぞれは、前記剛性基板の穴のそれぞれを通り抜け、前記反射カップを前記剛性基板に固定するために前記第２の表面の一部の上に延在することを特徴とする請求項４に記載のパッケージ。
【請求項６】
前記反射カップは、反射材料で形成されていることを特徴とする請求項１に記載のパッケージ。
【請求項７】
前記反射カップは、反射素子をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のパッケージ。
【請求項８】
前記箔材料は、実質的に一様な厚さを有し、前記反射カップの表面と実質的に同じ表面形状を有する内面を与えるように前記反射カップの表面に合致していることを特徴とする請求項７に記載のパッケージ。
【請求項９】
前記箔材料は、変化する厚さを有し、さらに、前記反射カップの表面と異なる表面形状を有する内面を与えるように前記反射カップの表面に合致する１つの面を有していることを特徴とする請求項７に記載のパッケージ。
【請求項１０】
発光ダイオード（ＬＥＤ）ダイのパッケージであって、
取付け用パッドおよび１つ又は複数の第１の取付け用デバイスを有する第１の表面を有する剛性基板と、
前記取付け用パッドに取り付けられたＬＥＤと、
空洞を有する反射カップであって、１つ又は複数の第２の取付け用デバイスを有し、前記反射カップと前記第１の表面との間にシール材を配置することなく、前記第２の取付け用デバイスと協働する前記第１の取付け用デバイスによって前記剛性基板に固定され、前記ＬＥＤが前記反射カップの空洞の中に配置されている反射カップと、
前記ＬＥＤからの光を反射するように前記反射カップと関連付けられた反射素子と
を備えることを特徴とする発光ダイオード（ＬＥＤ）チップのパッケージ。
【請求項１１】
前記第１の取付け用デバイスは、前記第１の表面において、前記剛性基板内に１つ又は複数の穴を備え、前記第２の取付け用デバイスは、１つ又は複数の柱を備え、前記柱のそれぞれは、前記反射カップを前記剛性基板に固定するために、前記穴のそれぞれと協働することを特徴とする請求項１０に記載のパッケージ。
【国際調査報告】
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