(57)【要約】  オプトエレクトロニクスデバイス用ケーシング、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。チップ実装面（３）を備えている支持体（７）を有しているオプトエレクトロニクスデバイス用ケーシングが提供される。支持体（７）に、支持体（７）とは別個に作製された光エレメント（２）が被着され、その際支持体（７）と光エレメント（２）の分離レベル（１５）はチップ実装面（３）のレベルに配置されている。更に、オプトエレクトロニクス半導体チップ、この種の半導体チップを備えたオプトエレクトロニクスデバイスならびにこの種のオプトエレクトロニクス半導体チップの製造方法が提供される。
2008513983.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
チップ実装面を備えた支持体（７）と光エレメント（２）とを有している、オプトエレクトロニクスデバイス用ケーシングであって、支持体と光エレメントとの間の分離レベル（１５）はチップ実装面（３）のレベル内に配置されているケーシング。
【請求項２】
少なくとも光エレメント（２）の部分は、予め定めることができる波長領域の電磁放射を反射するのに適している
請求項１記載のケーシング。
【請求項３】
光エレメント（２）が少なくとも部分的に、次の光エレメント：ＣＰＣ．ＣＥＣ，ＣＨＣ，ＴＩＲの少なくとも１つの形式に従って形成されている
請求項１または２記載のケーシング。
【請求項４】
光エレメント（２）が反射性材料を含んでいる
請求項１から３までのいずれか１項記載のケーシング。
【請求項５】
光エレメント（２）が、光エレメント（２）の内壁（１４）と注型成形材（８）との間の固着を仲立ちするのに適している材料を含んでいる
請求項１から４までのいずれか１項記載のケーシング。
【請求項６】
光エレメント（２）がルミネセンス変換材料（９）を含んでいる
請求項１から５までのいずれか１項記載のケーシング。
【請求項７】
ルミネセンス変換材料（９）が光エレメント（２）の内壁（１４）に少なくとも部分的に層になって被着されている
請求項１から５までのいずれか１項記載のケーシング。
【請求項８】
光エレメント（２）が次の材料：アルミニウム、酸化アルミニウム、ＬＣＰ、ＰＥＥＫ、ＰＰＡ、酸化シリコン、窒化シリコンの少なくとも１つを含んでいる
請求項１から７までのいずれか１項記載のケーシング。
【請求項９】
光エレメント（２）が少なくともプレスばめを用いて支持体（７）と機械的に連結されている
請求項１から８までのいずれか１項記載のケーシング。
【請求項１０】
請求項１から９までのいずれか１項記載のケーシングと薄膜様式の少なくとも１つの発光ダイオードチップ（１）とを有しているオプトエレクトロニクスデバイス。
【請求項１１】
光エレメント（２）が、発光ダイオードチップ（１）において生成された電磁放射の大部分が入射する入射孔を有しておりかつ該入射孔は、最大で発光ダイオードチップの放射出力結合面の２倍の大きさの面積を有している
請求項１０記載のオプトエレクトロニクスデバイス。
【請求項１２】
次の工程：
ａ）半導体チップ（１）を支持体（７）に固定する、
ｂ）半導体チップ（１）を電気的にコンタクト形成する、
ｃ）オプトエレクトロニクスデバイス（２）を支持体（７）に固定する
によりオプトエレクトロニクスデバイスを製造するための方法。
【請求項１３】
工程ｂ）において半導体チップ（１）をワイアボンディングに基づいてコンタクト形成する
請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
光エレメント（２）を工程ｃ）において少なくともプレスばめを用いて支持体（７）と機械的に連結する
請求項１２または１３記載の方法。
【請求項１５】
工程ｃ）の前に、光エレメント（２）の内壁（１４）に反射性の被膜を被着する
請求項１２から１４までのいずれか１項記載のケーシング。
【請求項１６】
反射性の被膜をプラズマインパルス化学蒸着法（ＰＩＣＶＤ）を用いて被着する
請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
工程ｃ）の前に、光エレメント（２）の内壁（１４）に、ルミネセンス変換材料（９）を有している層を被着する
請求項１２から１６までのいずれか１項記載のケーシング。
【請求項１８】
工程ｃ）の前に、光エレメント（２）の内壁（１４）に、固着仲介物を有している層（１０）を被着する
請求項１２から１７までのいずれか１項記載のケーシング。
【請求項１９】
固着仲介物を火炎熱分解を用いて光エレメントの内壁（１４）に被着する
請求項１８記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オプトエレクトロニクスデバイス用ケーシング、オプトエレクトロニクスデバイス、並びにオプトエレクトロニクスデバイスの製造方法に関する。
【０００２】
刊行物ＷＯ０２／０８４７４９Ａ２には、リードフレームおよびケーシング、並びにこれにより形成される放射放出デバイスが記載されている。その際ケーシング基体に、出射ウィンドウの形の切り欠きが形成されており、その際出射ウィンドウの側壁がリフレクタを形成する。
【０００３】
本発明の課題は、特別多面的に使用可能である、オプトエレクトロニクスデバイス用ケーシングを提供することである。さらに本発明の課題は、この種のケーシングを備えたオプトエレクトロニクスデバイス、並びにこの種のオプトエレクトロニクスデバイスの製造方法を提供することである。
【０００４】
これらの課題は、請求項１記載のケーシングにより、請求項１０記載のオプトエレクトロニクスデバイスにより並びに請求項１２記載のオプトエレクトロニクスデバイスの製造方法により解決される。本発明の有利な実施形態は従属請求の対象である。
【０００５】
オプトエレクトロニクスデバイスに対するケーシングが提供される。有利にはそれは表面実装型オプトエレクトロニクスデバイス用ケーシングである。
【０００６】
ケーシングの少なくとも１つの実施形態においてケーシングは、チップ実装面を備えた支持体を有している。すなわち、支持体には、例えば少なくとも１つの放射放出または放射感受半導体チップを実装することができる面が設けられている。
【０００７】
支持体は例えば、電気的な絶縁材料を含んでいる基体を有していることができる。その場合支持体の基体の表面の少なくとも部分に、導電性の材料を含んでいるストラクチャ化された導体路が被着されている。有利には支持体の表面の少なくとも一部分により形成されている。チップ実装面は例えば、導体路の一部分によって形成されていてよい。導体路を介して、支持体に被着されているチップを電気的にコンタクト形成することができる。
【０００８】
さらにケーシングは有利には光エレメントを有している。有利には光エレメントは支持体とは別個に作製されかつ支持体に機械的に固定されている。支持体と光エレメントとの間の分離レベルは有利にはチップ実装面のレベル内に配置されている。
【０００９】
有利には光エレメントはチップ実装面を少なくとも部分的に囲繞している。このために光エレメントは例えば、チップ実装面を少なくとも部分的に囲繞している側壁を有している。
【００１０】
少なくとも１つの実施形態によれば、チップ実装面を備えた支持体と光エレメントとを有している、オプトエレクトロニクスデバイス用ケーシングが提供され、その際支持体と光エレメントとの間の分離レベルはチップ実装面のレベル内に配置されている。
【００１１】
その際ケーシングは、支持体と光エレメントとの別個の構成により、オプトエレクトロニクスデバイスのデザインの数多くの新しい可能性が生じるという思想を利用している。すなわち例えば、同じ支持体において、所定の光エレメントの選択によりデバイスの放射特性を使用条件に応じて整合することができる。支持体および光エレメントは有利には別個に製造されているので、さらに、材料系の選択の際に、支持体および光エレメントがそれぞれ形成されているずっと多くの可能性が提供される。
【００１２】
光エレメントはチップ実装面に有利には、例えばチップ実装面に被着されている放射放出デバイスの放射が少なくとも部分的に光エレメントの少なくとも部分領域に当たるように配属されている。
【００１３】
ケーシングの少なくとも１つの実施形態によれば、光エレメントの少なくとも部分は、少なくとも所定の波長領域の電磁放射を少なくとも部分的に反射するのに適している。光エレメントの側壁がチップ実装面を少なくとも部分的に囲繞しているならば、例えば光エレメントの内壁、すなわち例えばチップ実装面に配属されている側壁の内側が、予め定めることができる波長領域の電磁放射を反射するのに適しているようにするとよい。光エレメントの放射特性は例えば光エレメントの内壁の形状並びに光エレメントが含んでいる材料によって決まってくるものである。その場合光エレメントは例えばリフレクタである。
【００１４】
すなわち光エレメントは少なくとも１つの実施形態において非結像型の集光器であり、その際光エレメントの入射孔は集光器の本来の出射孔である。入射孔は有利にはチップ実装面に配属されている。すなわち、集光器はチップ実装面に向かって先細になっている。その場合集光器の横断面はチップ実装面の方向に向かって減少していく。このような仕方で光エレメントは、チップ実装面に固定されている放射放出デバイスから放出される光放射が光エレメントを通過する際に被る発散を低減するのに適しているようにすることができる。
【００１５】
少なくとも１つの実施形態によれば、光エレメントは少なくとも部分的に、複合放物型集光器（Compound Parabolic Concentrator＝CRC）、複合楕円型集光器（Compound Elliptic Concentrator＝CEC）、複合双曲型集光器（Compound Hyperbolic Concentrator＝CHC）またはＴＩＲ（Total Internal Reflection）光学系の形式に従って形成されている。すなわち、チップ実装領域に配属されている、光エレメントの例えば反射性に実現されている内壁は少なくとも部分的にCPC, CEC, CHCまたはTIRの形式に従って形成されている。更に、光エレメントをこれら光エレメントの少なくとも２つの組み合わせによって形成するようにしてもよい。
【００１６】
少なくとも１つの実施形態によれば、光エレメントは、光エレメントの入射孔を出射孔に結合し、かつその際実質的に直線的に延在している内壁を有してる。その際光エレメントの内壁は例えば角錐台または円錐台を形成している。有利には内壁はこの場合にも反射性に実現されている。
【００１７】
少なくとも１つの実施形態において光エレメントは誘電集光器である。その場合少なくともその側壁が適当な屈折率を有する誘電体材料から形成されているので、入射孔を介して入ってきた放射は側壁または内壁の、囲繞する媒体との境界面での全反射により反射される。
【００１８】
更に、光エレメントがフリーフォーム光学系である可能性もある。すなわち、チップ実装面に配属されている、例えば光エレメントの内壁の形状はデバイスの所望の放射特性に整合されている。その際内壁の形状は例えば、シミュレーション計算（例えばレイ・トレーシング法）によって非常に正確に突き止めることができる。その場合支持体および光エレメントの別個の作製に基づいて、計算された光学系を製造することは特別簡単にできる。
【００１９】
更に、光エレメントがレンズ、レンズ系または他の光線屈折光学系である可能性もある。すなわち、光エレメントの少なくとも一部分は、光エレメントを通る放射を屈折するために適している。
【００２０】
少なくとも１つの実施形態において光エレメントの出射孔に、出射孔から出射する電磁放射の回折、屈折または波長の変換に適している少なくとも１つの付加的な光エレメントが配属されている。特別有利にはこの付加的な光エレメントはこれらの課題の少なくとも２つを充足している。
【００２１】
少なくとも１つの実施形態によれば、この付加的な光エレメントは、例えば球面または非球面に湾曲されていてよい出射面を有している。例えば出射面は外側に凸面状に湾曲されている。これにより例えば、光エレメントの出射孔から出射する電磁放射の発散が低減されるようにすることができる。
【００２２】
有利には付加的な光エレメントの出射面は非球面レンズの形式に従って湾曲されている。すなわち、出射孔は出射する光線の屈折のために用いられる、球体でもなく平面的でもない光学的な面である。特別有利には、この形式に形成された光エレメントは複数の形状パラメータを有していることができ、これにより例えば、チップ実装面に固定されている放射放出半導体チップの放射出力結合面の大きさを考慮することができる。これとは異なって、球面レンズは点形状の光源に対しては最適でありかつ非点形状の光源の場合には例えば出射する光束の発散の低減に関して著しく劣った特性を有する可能性がある。
【００２３】
ケーシングの少なくとも１つの実施形態において光エレメントは反射性材料を含んでいる。有利にもこの反射性材料は、チップ実装面に被着されている放射放出デバイスによって生成される電磁放射を反射するのに適している。光エレメントはこのために例えば、チップによって放出される放射を反射する適当な色素顔料が挿入されている合成樹脂を含んでいることができる。更に、光エレメントがセラミック材料から形成されることも可能である。しかし光エレメントは鋳造法において反射性材料から製造されているものでもかまわない。
【００２４】
更に、光エレメントの基体は例えば非反射性材料から形成されてもよくかつチップ実装面に配属されている、光エレメントの内壁は反射性の被膜を備えていてよい。その際被膜は次の材料の少なくとも１つを含んでいることができる：アルミニウム酸化物、アルミニウム、シリコン、シリコン酸化物、シリコン窒化物。反射性の被膜は、例えばプラズマインパルス化学蒸着法（gepulster chemischer Dampfphasenepitaxie＝ＰＩＣＶＤ）のような成膜法を用いて光エレメントの内壁に規定の厚さが被着されるようにすることができる。その際被膜は必ずしも内壁の全面を被覆していない。
【００２５】
更に、光エレメントが例えばその光入射孔の近傍においては非反射性に実現されているようにすることもできる。このような仕方で例えば、チップ実装面に被着されている半導体チップから放出される特別発散性の放射を光エレメントへの入射地点でに妨げることができる。
【００２６】
有利には、反射性の単数または複数の被膜の厚さおよび組成はケーシングにマウントされるべきオプトエレクトロニクスデバイスに整合されているようにすることができる。その際例えば、被膜が色最適化されていることおよび所定の波長の光が特別良好に反射するようにすることも可能である。
【００２７】
光エレメントおよび支持体を別個に製造すると特別有利である。というのは成膜の際に、例えば一体型ケーシングの場合には起こることであるが、チップ実装面または導体路が電気的に絶縁性または導電性の材料を有している支持体を被覆しないように予防する措置をとる必要がないからである。
【００２８】
ケーシングの少なくとも１つの実施形態によれば、光エレメントは、該光エレメントと例えばチップ実装面に実装されるチップを少なくとも部分的に囲繞する鋳込み材料との間の固着をとりもつのに適している材料を含んでいる。材料は、チップ実装面に配属されている光エレメントの内壁上の薄膜として被着されていてよい。鋳込み材料が例えばシリコーンを含んでいると、シリコン酸化物を含んでいる被膜は、鋳込み材料と光エレメントとの固着性を高めるのに特別申し分なく適している。例えば珪酸塩層が火炎熱分解を用いて光エレメントの内壁に被着される。
【００２９】
オプトエレクトロニクスデバイス用ケーシングの少なくとも１つの実施形態によれば、光エレメントがルミネセンス変換材料を含んでいることができる。ルミネセンス変換材料は、例えばチップ実装面に被着されている半導体チップによって放出される電磁放射の少なくとも一部分の波長を変換するのに適している。ルミネセンス変換材料はこのために少なくとも１種類の発光物質粒子を含んでいる。例えば、希土類、添加されるガーネット等の無機質の発光物質、またはペリレン発光物質等の有機発光物質が適している。例えばＷＯ９８／１２７５７に、別の適切な発光物質が記載されている。発光物質に関するここでの開示内容は引用によって本願の開示内容に含まれるものとする。
【００３０】
ルミネセンス変換材料を用いて、１次放射のほぼ完全な変換によりまたは１次放射および変換された放射の所期の部分的な変換および混合により、ＣＩＥ色度図の所望の色位置の可視光、殊に白色を生成することができる。
【００３１】
ルミネセンス変換材料は例えば、光エレメントの内壁に薄膜として被着されていてよい。その際ルミネセンス変換材料は有利には、ルミネセンス変換材料の混合基質を含んでいる。基質は例えば、熱硬化性のポリマーまたはシリコーンを含んでいる。ルミネセンス変換材料は実質的に、均一に集中化されて例えば、光エレメントの内壁に被着されていてよい。しかし光エレメントの規定の領域におけるルミネセンス変換材料の集中度、つまり密度が高く成っていて、光エレメントのその他の領域では低減されていることも可能である。更に、光エレメントが、ルミネセンス変換材料を含んでいない領域を有していることも可能である。例えば光エレメントの内壁においてルミネセンス変換材料の密度を規定通り調整設定することにより、電磁放射の規定の変換が実現されることになる。
【００３２】
ケーシングの少なくとも１つの実施形態において、光エレメントは例えば、LCP (Liquid Crystal Polymer), PEEK (Polyetheretherketon) または PPA (Polyphthalamid).のような特に温度に依存している材料を含んでいる。
【００３３】
その際光エレメントは例えば、射出成形または射出プレス法によって形成されたものであってよい。反射性光学系を形成するために、上述したように、例えば、チップ実装面に配属されている光エレメントの内壁を反射性の材料で被覆するようにしてもよい。
【００３４】
オプトエレクトロニクスデバイスに対するケーシングの少なくとも１つの実施形態において、光エレメントは少なくともプレスばめを用いて支持体に機械的に連結されているようにするとよい。このために支持体に例えば少なくとも１つの切り欠きが設けられていて、そこに該切り欠きより多少大きな拡がりを有しているピンが装着されており、このピンを切り欠きに圧入することによりピンが支持体に機械的に安定して連結されている。その場合ピンは同じような手法で光エレメントの切り欠きにはめ込まれるようにすることができる。しかしピンが光エレメント自体の構成部分であっても構わない。すなわちピンは例えば光エレメントと一緒に例えば、射出プレス、射出成形または鋳造法において製造されている。更に、ピンが支持体の一体構成部分でありかつ光エレメントだけが、ピンを係合させることができる切り欠きを有していることも考えられる。特別有利には、光エレメントは少なくとも２つのプレスばめを用いて支持体と機械的に連結されている。すなわち、光エレメントは例えば２つのかん合ピンを有しており、これらを用いて光エレメントは支持体に機械的に固定されかつチップに対して相対的に位置調整されるようにすることができる。
【００３５】
切り欠きは例えば穴であってよい。しかし切り欠きは、支持体および／または光エレメントの製造の際に例えば、射出成形または射出プレスのような上述した方法の１つを用いて相応の型により形成することも可能である。
【００３６】
支持体は例えば次の材料の少なくとも１つを含んでいることができる：ＬＣＰ、ＰＥＥＫ、ＰＰＡ、例えばＡｌ２Ｏ３またはＡＩＮのようなセラミック。その際２部分構造の利点として、支持体材料を光エレメントの材料と無関係に選択することができると言うことが生じる。このようにして、支持体材料は支持体に対する要求に関して最適化されるようにすることができる。
【００３７】
次に、上述してきたケーシングの１つを備えているオプトエレクトロニクスデバイスについて説明する。
【００３８】
オプトエレクトロニクスデバイスの少なくとも１つの実施形態によればデバイスは、発光ダイオードチップにおいて生成される電磁放射の大部分が放射出力結合面を通って主放射方向に出射するという少なくとも１つの発光ダイオードチップを有している。特別有利には、電磁放射は放射出力結合面だけを通って出射する。
【００３９】
有利には発光ダイオードチップはエピタキシャル成長された積層を含んでいる。積層は例えばエピタキシャル成長された層の連続である。有利には積層は、電磁放射を生成するために適している少なくとも１つの活性ゾーンを有している。その場合放射出力結合面は有利には、積層の層に平行または実質的に平行に延在しているチップの主要面によって形成されている。
【００４０】
この目的で活性ゾーンに例えば、ｐｎ接合、ダブルヘテロ構造、単一量子井戸構造（ＳＱＷ）あるいは特別有利には多重量子井戸構造（ＭＱＷ構造）をもたせることができる。
【００４１】
量子井戸構造の概念には本明細書においては、キャリアが閉じこめ（Confinement）によってそのエネルギ状態が量子化されるあらゆる構造を含む。殊に、量子井戸構造の概念には量子化の次元数に関する規定は含まれない。したがって量子化には殊に量子槽、量子細線、量子点およびこれらの構造の各組み合わせが含まれている。
【００４２】
積層は特別有利には、エピタキシャル成長された層の連続であり、つまりエピタキシャル成長の終了後に成長基板が積層から除去されたものである。特別有利には、最初の成長基板とは反対側の積層表面に、支持体が被着されている。成長基板をエピタキシャル成長された層列から除去することで製造されている部品はしばしば、大概念「薄膜層モジュール」とも称される。
【００４３】
この種の薄膜層モジュールの原理については、例えば I. Schnitzer 等による Appl. Phys. Lett. 63 (16), １９９３年１０月１８日刊、第２１７４〜２１７６頁に記載されており、薄膜層モジュールの基本原理に関するこの刊行物の開示内容はこれをもって本発明に採り入れたものとする。
【００４４】
薄膜発光ダイオードチップは良好な近似ではランバートの表面放射器であり、したがって例えば投光装置における用途として殊に良好に適している。
【００４５】
薄膜層モジュールの支持体を成長基板に比べて比較的自由に選択することができることは特別有利である。だから支持体は例えばモジュールに対する導電性または安定性のような数多くの特性に関して、高品質な、エピタキシャル成長される層列を製造するために非常に制約されている使用可能な成長基板よりもより適したものとすることができる。すなわち、高品質なエピタキシャル層を実現するために、エピタキシャルに析出される材料は例えば成長基板に格子整合されていなければならない。
【００４６】
有利にも、積層上に被着された支持体の特徴はその熱膨張係数が積層に整合されていることである。例えば支持体は、ゲルマニウム、砒化ガリウム、窒化ガリウム、炭化シリコンのような半導体材料およびサファイア、モリブデンのような別の材料、または金属を含んでいることができる。
【００４７】
更に、支持体は有利にも熱伝導性が特別良好であるという特徴を有しているので、電磁放射の生成の際に活性ゾーンに生じる熱を少なくとも部分的に、支持体を介して周囲に逃がすことができる。
【００４８】
発光ダイオードチップの少なくとも１つの実施形態によれば、被着された支持体と積層との間に、ミラー層が配置されている。ミラー層は例えばブラッグミラーまたは金属含有のミラー層を有していることができる。例えば金、金−ゲルマニウム、銀、アルミニウムまたは白金を含んでいることができる金属含有ミラーはブラッグミラーに比して、例えば反射性の方向依存度は比較的僅かであるということによって特徴付けられている。また、金属含有ミラーにより、ブラッグミラーを有している場合よりも高い反射性が実現される。
【００４９】
有利には発光ダイオードチップは支持体のチップ実装面に被着されている。例えば発光ダイオードチップはチップ実装面にはんだ付けされるまたは耐熱式に接着されるようにすることができる。
【００５０】
オプトエレクトロニクスデバイスの少なくとも１つの実施形態において光エレメントは、発光ダイオードチップにおいて生成される電磁放射の大部分が光学系にそこを通って入射するという入射孔を有している。その際入射孔は有利には、発光ダイオードチップの放射出力結合面に主放射方向において配属されている。その際発光ダイオードチップの主放射方向は例えば実質的に、放射出力結合面に対して垂直方向に延在している。
【００５１】
有利には入射孔は、発光ダイオードチップの放射出力結合面の、最大で２倍の大きさ、有利には最大で１．５倍の大きさ、特別有利には最大で１．２５倍の大きさの面積を有している。反射性光学系のこの種の小さな入射孔により、発光ダイオード装置のかなりの小型化が可能になる。その際２部分のケーシング構造により、光学系をチップの非常に近傍に位置させることが可能になる。このためにとりわけ、薄膜様式の発光ダイオードチップとの関連においてオプトエレクトロニクスデバイスの効率が向上される結果になる。というのは、光エレメントに入射する前に例えば散乱放射として全くあるいは僅かな放射しか消失しないからである。
【００５２】
更にこの形式の小さな入射孔は、電磁放射が発光ダイオードチップから放出される立体角を光エレメントを用いて小さくするのに特別申し分なく適している。というのは、半導体チップの放射出力結合面の近傍で、放出される放射の円錐形状放射横断面が特別小さいからである。このことは殊に、デバイスが可能な限り小さい面積に可能な限り高い放射強度を投射させるのにふさわしいものであるようにしたいときに有利である。
【００５３】
ここで、幾何学的な光学系で重要な維持量はエテンデュー、すなわち放射密度である。これは、光源の面積と該光源が放射する立体角との積である。エテンデューが維持されることによってとりわけ、拡散性の放射源、例えば半導体発光ダイオードの光をもはや集中、すなわち比較的小さい拡がりを有する面にもはや偏向することができなくなる。それ故に、できるだけ小さな横断面を有する放射束が光エレメントに入射すると有利である。
【００５４】
次に、オプトエレクトロニクスデバイスの製造方法が説明される。
【００５５】
方法の少なくとも１つの実施形態によれば第１の工程において半導体チップが支持体に固定される。支持体は例えば、例えばその上表面にチップの電気的なコンタクト形成のための導体路が設けられている、冒頭に述べた形式の支持体である。半導体チップは有利には薄膜様式の発光ダイオードチップである。
【００５６】
次の工程において半導体チップは支持体に電気的に接続される。このことは例えばダイおよびワイヤボンディングを用いて行うことができる。
【００５７】
続く工程において光エレメントが支持体に固定される。有利には光エレメントは上述した光エレメントの１つである。特別有利には、光エレメントは少なくとも１つのプレスばめを用いて支持体と機械的に連結される。しかし光エレメントは接着またははんだ付けを用いて支持体に固定されててもよい。光エレメントと支持体との間の分離レベルは有利には、チップ実装面、すなわちチップがマウントされている支持体の面のレベルにある。
【００５８】
説明してきた工程において、光エレメントのマウントの前に電気的なコンタクト形成が行われることが重要である。支持体および光エレメントが一体に実現されているデバイスとは異なって、コンタクト形成は例えばワイヤボンディングを用いて特別簡単に行うことができる。というのは、例えばワイヤボンディング用ノズルに対する十分なスペースが存在しているからである。続いて光エレメントはチップ、ひいてはチップの放射出力結合面の特別近傍にもっていくことができる。というのは、チップ実装のための付加的なスペースをあけておく必要がないからである。このようにして最適化されたエテンデューを有する発光ダイオードチップが製造される。すなわち、例えばリフレクタは、チップのマウントおよびコンタクト形成後にようやく支持体に被着される。
【００５９】
続く工程において発光ダイオードチップは例えば更に、エポキシおよび／またはシリコーン材料を含んでいる注型成形材によって少なくとも部分的に囲繞されるようにすることができる。その際注型成形材は有利には少なくとも、光エレメント並びに支持体の内壁の部分を濡らしている。このようにして付加的に、光エレメントと支持体との間の機械的な支えを高めるようにすることができる。
【００６０】
以下では、オプトエレクトロニクスデバイス用のここに説明するケーシング並びにオプトエレクトロニクスデバイスを実施例およびそれらに対応する各図に基づき詳細に説明する。
【００６１】
図１はここに説明するオプトエレクトロニクスデバイスの第１の実施例の断面を略示している。
【００６２】
図２はここに説明するオプトエレクトロニクスデバイスの第１の実施例の断面を略示している。
【００６３】
図３はここに説明するオプトエレクトロニクスデバイスの第３の実施例の断面を略示している。
【００６４】
実施例および各図において、同一の構成要素または同じ働きをもつ構成要素にはそれぞれ同じ参照符号が付されている。図示されている構成要素並びにそれらの構成要素相互の大きさの比率は縮尺通りに示していない。むしろ図における幾つかの細部はより良い理解のために誇張して大きく表されている。
【００６５】
図１はここに説明するオプトエレクトロニクスデバイスの断面を略示している。
【００６６】
発光ダイオードチップ１はここでは支持体７のチップ実装面３に被着されている。この実施例において外部の電気的な接続部分５ａは、支持体７に固定されている熱的な接続部分６と電気的に接続されている。発光ダイオードチップ１は例えば熱的な接続部分６にはんだ付けされておりかつこの熱的な接続部分６を介して外部の接続部分６ａと電気的に接続されている。
【００６７】
熱的な接続部分６は有利には、それがリベットの形式により支持体７に連結されることができるように成形されている。接続部分６と支持体７との間に十分な強度の圧潰連結が形成されるようにするために、接続部分６の個々のウエブまたはステイの変形で十分な場合もある。択一的に接続部分６と支持体７との間連結は例えば、はんだ付け、溶接または接着による連結によって行われるようにしてもよい。
【００６８】
熱的な接続部分６は熱をガイドするエレメントの役目を果たしかつチップ１において生成された熱を支持体７の、チップとは反対側に導く。熱的な接続部分６は支持体７の、チップとは反対側において例えば、ヒートシンクとして作用する冷却体（図示なし）と接的に接触されているようにすることができる。支持体７はこの実施例において例えばリードフレームとして実現されていてよい。
【００６９】
ワイヤボンディングのワイヤ４を介してチップ１は外部の電気的な接続部５ａと付加的に電気的に接続されている。
【００７０】
支持体７に光エレメント２が被着されている。光エレメント２は明細書の冒頭部分に挙げたように、プレスばめ、はんだ付け、接着または別の連結技術を用いて支持体７に連結されているようにすることができる。その際支持体と光エレメントとの間の分離レベルはチップ実装面３のレベル内に配置されている。
【００７１】
光エレメントは例えば冒頭に述べたように反射性の光学系である。このために光エレメントの内壁１４は例えばＣＰＣ光学に従って成型されている。例えば発光ダイオードチップから放出される電磁放射は内壁１４での反射および／または全反射を用いて反射されるようにすることができる。
【００７２】
チップ１は付加的に少なくとも部分的に、注型成形材８によって囲繞されていてよい、注型成形材８は一方において支持体７と光エレメント２との間の機械的な連結を安定化しかつ他方において発光ダイオードチップ１の機械的な保護を提供する。
【００７３】
注型成形材８は、発光ダイオードチップ１から放出された電磁放射を少なくとも部分的に波長を変換するために適しているルミネセンス変換材料９が混入されているようにすることができる。しかしルミネセンス変換材料が薄い層として発光ダイオードチップ１の放射出力結合面に被着されていることも可能である。更にルミネセンス変換材料は例えば、反射体２の内壁１４に薄い層として被着されていてよい。
【００７４】
図２はここに説明する面発光デバイスの第２の実施例の断面を略示している。ここには発光ダイオードチップ１に配属されている、光エレメント２の内壁１４に、次の材料の少なくとも１つをふくんでいることができる被膜１０が被着されている：ルミネセンス変換材料、反射材料、光エレメント２の内壁１４と注型成形材８との間の固着を高めるのに適している材料。シリコーンをが乳する注型成形材８に対してこのために例えば珪酸塩が適している。有利には被膜１０はこれらの材料の少なくとも２つの組み合わせを含んでいる。
【００７５】
付加的に、注型成形材８は放射出力結合面８ａを有していることができ、それは規定の湾曲度を有し、ひいては例えば明細書冒頭に説明したように、レンズ形式の付加的な光エレメントを形成している。こうして注型成形材８の屈折率および放射出力結合面８ａの湾曲度もしくは曲率を用いて、オプトエレクトロニクスデバイスの規定の放射特性を調整設定することができる。
【００７６】
支持体７として熱伝導性の特別良好な材料が使用されると、更に、別個の熱的な接続部分６の使用を省略することができる。その際支持体７は例えばセラミック材料を含んでいることができる。
【００７７】
図３はここに説明するオプトエレクトロニクスデバイスの第３の実施例の断面を略示している。オプトエレクトロニクスデバイスはここでは例えば、回路板１２に被着されている。回路板１２は例えばプリント配線板（ＰＣＢ）またはメタルコア基板である。デバイスは回路板１２と例えばはんだ付け法を用いて熱的におよび電気的に接続されている。その際回路板１２は例えば冷却体として、発光ダイオードチップ１から熱的な接続部分６を介して放出される熱に対するヒートシンクの意味において用いられる。
【００７８】
注型成形材８の放射出力結合面８ａにはこの実施例においては、明細書冒頭に例示したように、付加的な光エレメント１１が配属されている。付加的な光エレメント１１は、デバイスの放射特性を規定通り調整設定することができる、例えば、回折式（defraktive）、屈折式、ホログラフィックまたはフレネル式光学系であってよい。
【００７９】
付加的に、付加的な光エレメント１１は、発光ダイオードチップから放出された電磁放射を波長を変換するために適しているルミネセンス変換材料９を含んでいることができる。
【００８０】
図３において付加的に付加的なピン１３が示されており、これを用いて光エレメント２は支持体７にプレスばめにより機械的に安定して連結されている。その際ピン１３は光エレメント２の部分であってよい。しかしピン１３が別個のエレメントであるかまたはピン１３が支持体７の一体構成部分であることも可能である。その際リフレクタ２はずっと先に説明したように被膜されていてよい。
【００８１】
本願は、ドイツ連邦共和国特許出願第１０２００４０５９５０．９−３３号を優先権として主張するものであり、その開示内容は本願に含まれるものとする。
【００８２】
なお、本発明は実施例に基づいたこれまでの説明によって限定されるものではない。むしろ本発明はあらゆる新規の特徴ならびにそれらの特徴のあらゆる組み合わせを含むものであり、これには殊に特許請求の範囲に記載した特徴の組み合わせ各々が含まれ、このことはそのような組み合わせ自体が特許請求の範囲あるいは実施例に明示的には記載されていないにしてもあてはまる。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明のオプトエレクトロニクスデバイスの第１の実施例の断面略図
【図２】本発明のオプトエレクトロニクスデバイスの第２の実施例の断面略図
【図３】本発明のオプトエレクトロニクスデバイスの第３の実施例の断面略図
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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