(57)【要約】  オプトエレクトロニクス構成素子が開示されている。当該オプトエレクトロニクス構成素子は、構成素子ケーシング（２）とボディ（１）を含んでいる。このボディは支持基板（１１）と放射送出層列（１２）を有する。このボディ（１）は構成素子ケーシング（２）の反射壁部（５）内に配置されており、構成素子ケーシング（２）の外部の電気的接続導体（４１、４２）と導電性接続されている。ここで反射壁部（５）は・反射器領域（５１）を含み、当該反射器領域は内面（５３）を有しており、当該内面の断面は、放射放出ボディ（１）から見て、前記構成素子ケーシング（２）の前面へ向かって大きくなっており、当該内面（５３）に入射する、前記層列の放射は、構成素子の所望の光軸（３）の方向へ所期のように向きが変えられ、・底部側で、前記反射器領域（５１）の前に配置されている基板凹部（５２）を含み、当該基板凹部内に前記放射送出ボディ（１）が配置されており、前記支持基板（１１）が少なくとも部分的に前記反射器領域（５１）に対して埋設されるように当該基板凹部（５２）の深さが選択されており、前記ボディ（１）の側面と前記基板凹部（５２）の間に僅かなすき間しか生じないように、前記ボディ（１）の長さおよび幅が調整されている。有利な実施形態ではこの構成素子ケーシング（２）はさらにレンズ（７）を有しており、このレンズは放射円錐の所望の広がり角度を形成する。さらにこの構成素子に対する使用が記載されている。
2008518431.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボディ（１）を有するオプトエレクトロニクス構成素子であって、
当該ボディは、前記構成素子の作動時に電磁放射を送出するのに適しており、
当該ボディは支持基板（１１）と、当該支持基板（１１）上に配置された、放射を送出する層列（１２）とを含んでおり、
当該ボディは構成素子ケーシング（２）の反射壁部（５）内に配置されており、構成素子ケーシング（２）の外部の電気接続導体（４１、４２）と導電性に接続されている形式のものにおいて、
前記反射壁部（５）は、
・反射器領域（５１）を含み、当該反射器領域は内面（５３）を有しており、当該内面の断面は、放射放出ボディ（１）から見て、前記構成素子ケーシング（２）の前面へ向かって拡大されており、当該内面（５３）に入射する、前記層列の放射は、構成素子の所望の光軸（３）の方向へ所期のように向きが変えられ、
・底部側で、前記反射器領域（５１）の前に配置されている基板凹部（５２）を含み、当該基板凹部内に前記放射送出ボディ（１）が配置されており、前記支持基板（１１）が少なくとも部分的に前記反射器領域（５１）に対して埋設されるように当該基板凹部（５２）の深さが選択されており、前記ボディ（１）の側面と前記基板凹部（５２）の間に僅かなすき間しか生じないように、前記ボディ（１）の長さおよび幅が調整されている、
ことを特徴とする、オプトエレクトロニクス構成素子。
【請求項２】
前記構成素子ケーシング（２）はレンズ（７）を有しており、当該レンズを通って光軸（３）が延在しており、光軸（３）が前記レンズ（７）の表面と交差する領域において最も小さく、光軸（３）からの距離が増大するとともに大きくなっていく湾曲半径を有する、請求項１記載の構成素子。
【請求項３】
前記レンズ（７）はフレネルレンズである、請求項２記載の構成素子。
【請求項４】
前記レンズは、楕円セグメントの形状を有する非球面レンズである、請求項２記載の構成素子。
【請求項５】
前記レンズは非回転対称楕円セグメントを有している、請求項２記載の構成素子。
【請求項６】
前記基板凹部（５２）の側壁（５２１）は、前記基板凹部（５２）の底面（５２２）の垂線と約１°の角度βを成している、請求項１から５までのいずれか１項記載の構成素子。
【請求項７】
前記構成素子ケーシング（２）は台領域（８）を含んでおり、当該台領域に前記レンズ（７）が接続されている、請求項２から６までのいずれか１項記載の構成素子。
【請求項８】
前記レンズ（７）は接線状に前記台領域（８）内に移行する、請求項７記載の構成素子。
【請求項９】
前記レンズ（７）は前記台領域（８）に対して引っ込んでおり、肩部が形成される、請求項７記載の構成素子。
【請求項１０】
前記反射器領域（５１）の内面（５３）は層（５４）を有しており、当該層は内面（５３）の反射率を高める、請求項１から９までのいずれか１項記載の構成素子。
【請求項１１】
前記層（５４）は銀を有している、請求項１０記載の構成素子。
【請求項１２】
前記反射器領域（５１）の内面（５３）は放物面状または円錐台状または球面状に構成されている、請求項１から１１までのいずれか１項記載の構成素子。
【請求項１３】
コンピュータマウスまたはライトバリヤまたは印刷機内で使用される、請求項１から１２までのいずれか１項に記載された構成素子の使用。
【請求項１４】
放射放出ボディ、殊に薄膜半導体チップ（１）用の構成素子ケーシング（２）であって、反射壁部（５）が設けられており、
当該反射壁部は
・反射器領域（５１）を含み、当該反射器領域は内面（５３）を有しており、当該内面の断面は構成素子ケーシング（２）の前面へ向かって拡大されており、当該内面（５３）に入射する放射は所望の光軸（３）の方向へ向きが変えられ、
・底部側で、前記反射器領域（５１）の前に配置されている基板凹部（５２）を含み、当該基板凹部は前記放射送出ボディ（１）を収容し、前記放射放出ボディ（１）の支持基板（１１）が少なくとも部分的に前記反射器領域（５１）に対して埋設されるように当該基板凹部（５２）の深さが選択されており、前記ボディ（１）の側面と前記基板凹部（５２）の間に僅かなすき間しか生じないように、前記ボディ（１）の長さおよび幅が調整されている、
ことを特徴とする、構成素子ケーシング。
【請求項１５】
レンズ（７）を有しており、当該レンズを通って光軸（３）が延在しており、光軸（３）が前記レンズ（７）の表面と交差する領域において最も小さく、光軸からの距離が増大するとともに大きくなっていく湾曲半径を有する、請求項１４記載の構成素子ケーシング。
【請求項１６】
前記レンズ（７）はフレネルレンズである、請求項１５記載の構成素子ケーシング。
【請求項１７】
前記レンズは、楕円セグメントの形状を有する非球面レンズである、請求項１５記載の構成素子ケーシング。
【請求項１８】
前記レンズは非回転対称楕円セグメントを有する、請求項１５記載の構成素子ケーシング。
【請求項１９】
前記基板凹部（５２）の側壁（５２１）は、前記基板凹部（５２）の底面（５２２）の垂線と約１°の角度βを成す、請求項１４から１８までのいずれか１項記載の構成素子ケーシング。
【請求項２０】
台領域（８）を含んでおり、当該台領域に前記レンズ（７）が接続されている、請求項１５から２０までのいずれか１項記載の構成素子ケーシング。
【請求項２１】
前記レンズ（７）は接線状に前記台領域（８）内に移行する、請求項２０記載の構成素子ケーシング。
【請求項２２】
前記レンズ（７）は前記台領域（８）に対して引っ込んでおり、肩部が形成される、請求項２０記載の構成素子ケーシング。
【請求項２３】
前記反射器領域（５１）の内面（５３）は放物面状または円錐台状または球面状に構成されている、請求項１４から２２までのいずれか１項記載の構成素子ケーシング。
【請求項２４】
前記反射器領域（５１）の内面（５３）は層（５４）を有しており、当該層は内面（５３）の反射率を高める、請求項１４から２３までのいずれか１項記載の構成素子ケーシング。
【請求項２５】
前記層（５４）は銀を有している、請求項２４記載の構成素子ケーシング。
【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、電磁放射を放出する半導体構成素子および、請求項１４の上位概念に記載された構成素子ケーシングに関する。
【０００２】
殊に、発光ダイオードの分野において発展し続けている新たなチップ技術の開発は、ケーシング技術において新たな光学素子を使用することを必要とする。
【０００３】
いわゆる薄膜発光ダイオードチップ（より詳細な説明は以降を参照されたい）は自身の放射の約８５％をチップ表面から放出する。すなわち、支持基板の方を向いていない、放射生成半導体層列の前面から放出する。残りの１５％は、半導体層列の側面を通って側方へ向けて放出される。
【０００４】
薄膜発光ダイオードは、とりわけ以下の特徴を有する：
−放射を発生するエピタキシャル層列において支持体部材の方に向いた側に位置する第１の主表面のところに反射層が被着されておりまたは形成されており、この反射層はエピタキシャル層列において発生した電磁放射の少なくとも一部分をこのエピタキシャル層列に反射して戻す。
−エピタキシャル層列は、２０μｍまたはそれ以下の範囲、殊に１０μｍの範囲の厚さを有している。
【０００５】
さらにエピタキシャル層列には有利には、混合構造を有する少なくとも１つの面を備えた少なくとも１つの半導体層が含まれており、理想的なケースではこの面によりエピタキシ層列内にほぼエルゴード的な放射分布が生じる。つまりこの光分布は最大限にエルゴード的な確率分散特性を有している。
【０００６】
この種の薄膜発光ダイオードチップの原理については、たとえばI. Schnitzer等によるAppl. Phys. Lett. 63 (16), 18. Oktober 1993, 2174-2176に記載されており、この刊行物を本願の参考文献とする。
【０００７】
薄膜発光ダイオードチップは良好な近似ではランベルト表面放射器であり、したがって投光装置における用途として殊に良好に適している。
【０００８】
このような薄膜発光ダイオードチップによって、所定の幅の狭い放射角度とできるだけ高い放射出力を伴ったオプトエレクトロニクス構成素子を実現するために、前面から側方へ平らに（flach）送出される放射と、半導体層列の側面を通って側方放出される放射はできるだけ完全に、構成素子の所望の光軸へ向かい、かつ構成素子の所望の放射円錐（Ａｂｓｔｒａｈｌｋｅｇｅｌ）内へ偏向されなければならない。このようにしてこの放射も所望の定められた狭い角度で構成素子から放出される。
【０００９】
従って本発明の課題は、次のような構成素子ケーシングを提供することである。すなわち、薄膜発光ダイオードチップまたは類似の放射特性を有している、電磁放射を送出するボディによって、所望のオプトエレクトロニクス構成素子の所定の放射角度が得られる構成素子ケーシングを提供することである。
【００１０】
上述の課題は、請求項１の特徴部分の構成を有するオプトエレクトロニクス構成素子ないしは請求項１４の特徴部分の構成を有する構成素子ケーシングによって解決される。
【００１１】
この構成素子ないし構成素子ケーシングの有利な実施形態、発展形態および使用は従属請求項に記載されている。
【００１２】
これにより特許請求の範囲の開示内容は明示的に本明細書に含まれるものとする。
【００１３】
本発明に相応する、放射放出ボディを伴うオプトエレクトロニクス構成素子用構成素子ケーシングは殊に反射器壁部を具備し、この反射壁部は反射器領域（５１）と、基板凹部（５２）を有する：
・反射器領域（５１）は内面を有している。ここでこの内面の横断面は放射放出ボディ（１）から見て、構成素子ケーシング（２）の前面の方に向かって拡大されており、内面（５３）に入射する、層列の放射が、構成素子の所望の光軸（３）に向かって所期のように偏向される。
・基板凹部（５２）は、底面側で、反射器領域（５１）の前に配置されている。この基板凹部内には放射送出ボディ（１）が配置されている。ここでこの基板凹部の深さは、支持基板が少なくとも部分的に反射器領域に対して埋没されているように選択され、基板凹部の長さおよび幅は次のようにボディの長さおよび幅に合わせられている。すなわち、ボディの側面と基板凹部の間に僅かなすき間しか生じないように合わせられている。
【００１４】
作動時に、生成された放射の主要部分が通って放射される、構成素子ないし構成素子ケーシングの面が、以降では構成素子ないし構成素子ケーシングの「前面」と称される。この前面に対向して位置する、構成素子ないし構成素子ケーシングの面が、構成素子ないし構成素子ケーシングの「底面」と称される。さらに、作動時に放射の主要部分がそこから放射される、放射放出ボディの面が前面または正面と称される。このボディの背面は、この前面に対向している面である。
【００１５】
「ボディの側面と基板凹部の間に僅かなすき間しか生じない」という状態は、基板凹部の内径が有利には僅かだけ、チップの横寸法よりも大きいとう状態である。これによってチップを例えば依然として従来の補助手段（例えばPick＆Place装置）によって基板凹部内に組み込み、取り付けることができるにもかかわらず、それ以上の場所を取らない。有利な実施形態では、基板凹部の側壁と放射送出ボディの側面との間隔は、約０．０５〜０．３ｍｍの間であり、有利には０．１〜０．１５ｍｍの間である。ここで境界はそれぞれ含められている。特に有利にはこのすき間の大きさは約１００μｍである。
【００１６】
反射壁部のこのような形状（チップに合わせた寸法と、放射放出ボディの放射方向において後方配置された反射器領域とを備えた基板凹部の深い底部）によって、反射器領域の内面をボディの放射放出領域にかなり近づけること、すなわち放射層列にかなり近づけることができる。基板凹部の側壁は、同じように、チップ側面と基板凹部の間に僅かなすき間しか生じないように、チップ側面の十分近傍に配置されるだけでよい。
【００１７】
これによって、エミッターの表面から平らに流出する放射を、反射壁部を用いて、チップに非常に密接して、前方へ、放射方向へ偏向させることができる。
【００１８】
有利な実施形態では、反射器領域の内面は反射層を有している。ここでこの反射層は例えば銀を含有している。これは有利には、内面の反射率を上昇させる。ボディが送出する放射の波長領域に依存して、反射器領域の内面の反射率を上昇させるのに、他の材料も適するであろう。
【００１９】
有利には、薄膜発光ダイオードチップは放射源として構成素子ケーシング内に取り付けられている。従って薄膜発光ダイオードチップはこの場合には次のように基板凹部内に配置される。すなわち、自身の支持基板が、構成素子ケーシングの底部の方を向くように配置される。
【００２０】
反射器領域の内面は有利には、放物面として構成される。これによって、反射壁部の効率が良くなる。
【００２１】
放物面状の内面を有する反射器領域はここでは殊に、放射放出ボディの表面から平らに流出する放射の大部分の向きを、光軸の方向に変えるので、殊に放射を光束にするのに適している。このコンテキストにおいて、「平らに」とは次のことを意味する。すなわち、放射が放射放出ボディの前面と小さい角度αを成すことを意味している。
【００２２】
さらに、反射器領域の内面を円錐台状に形成することもできる。放物面状の内面とは異なって、反射器領域の円錐台状内面は容易に実現可能である。さらに、円錐台状の内面を有する反射器領域は、殊に、均一の放射密度を有する照明領域を形成するのに適している。
【００２３】
別の実施形態では、反射器領域は球面状の内面を有している。球面状に形成された内面を有する反射領域は殊に、１５°〜３０°の間の範囲の放射角度を実現するのに適している。
【００２４】
特に有利な実施形態では、構成素子ケーシングはレンズを有している。ここでこのレンズは構成素子ケーシングの底部から見て、反射器領域の後方に配置されている。このレンズは、直接的なフロント放射および反射器領域によって反射された平らな表面放射を束にする。このレンズによって、オプトエレクトロニクス構成素子の放射特性を、この構成素子ケーシングを用いて所期のように調整することができる。
【００２５】
このレンズは例えば次のように構成される。すなわち、所期のように、オプトエレクトロニクス構成素子の放射円錐の所望の広がり角度が実現されるように構成される。
【００２６】
実施形態ではレンズは非球面レンズであり、有利には、楕円セグメントの形状を有する。なぜなら、このようなレンズによって通常は軸から離れた放射も良好に束にされるからである。軸から離れた放射とはここでは、オプトエレクトロニクス構成素子の光軸のすぐ近くを通らない放射のことである。これによって、球面レンズと比較して、レンズ寸法がさらに低減される。
【００２７】
しかし、レンズが他の形状を有していてもよく、例えば光軸を中心に任意の曲線を回転させることによって生じる形状を有してもよい。有利には、レンズ形状および反射器領域形状は次のように相互に合わせられる。すなわち、構成素子から放出された放射が所望の角度領域で均一に放出されるように合わせられる。これによって所定の寸法を伴う、均一に放射された照明領域が得られる。
【００２８】
本発明の反射壁部と非球面レンズを組み合わせることによって、高い放射強度を伴った、近領域における非常に小さい面積の非常に均一な照明が実現される。図１Ａにおける、構成素子の相対的な放射強度（％）の模擬値の横方向分布を参照されたい。この構成素子は非球面レンズと、レンズに対して２ｍｍの間隔を伴う円錐台状内面を具備した反射器領域を伴う。「相対的な放射強度」とは、放射強度の最大値に正規化された放射強度である。図１Ｂのダイヤグラムではさらに、ｘ軸上に放射円錐の半分の広がり角度が°で示され、ｙ軸上には図１Ａに相応した相対的な放射強度が示されている。
【００２９】
図１Ｂから分かるように、レンズと、円錐台状内面を有する反射領域の組み合わせによって、８．４°の半角が得られる。ここでこの半角とは、放射円錐の広がり角度である。ここで放射強度は、放射放出ボディの前面での値の５０％である。構成およびこれに続く測定は次のことを示している。すなわち７°の半角および４６ｍＷ／ｓｒ（２０ｍＡ）の放射強度Ｉｅ並びに７．６ｍＷ（２０ｍＡ）の放射出力ｐｈｉＥが実現されることを示している。
【００３０】
別の実施形態ではレンズはフレネルレンズである。フレネルレンズによって有利には、構成ケーシングないし構成素子を非常に平らに構成することができる。
【００３１】
さらにこのレンズは非回転対称楕円セグメントの形状を有することができる。非回転対称楕円セグメントとはここでは、その３つの軸が異なる長さを有し、従って光軸の周りを曲線が回転することによって得られない楕円のセグメントである。このようなレンズによって、非対称の形状、殊に楕円形状を有する照明領域が得られる。非回転対称の楕円セグメントの形状を有するレンズを伴う構成素子は、スタジアムまたは駅における大型ディスプレイに有利に使用される。
【００３２】
レンズと反射壁部が協働することによって、実質的に、表面放射型放射源ボディ（例えば薄膜発光ダイオードチップ）の全体的な正面放射を、非常に狭い、均一な照明領域に導くことができる。
【００３３】
このような反射壁部はここで次のことに適している。すなわち、ボディの表面から送出された放射のできるだけ大部分を次のように光束にすることに適している。すなわち、これが、後方に配置されたレンズから放射円に、所定の広がり角度を有する放射円錐内に放射されるように、光束にすることに適している。有利な実施形態では放射円錐の広がり角度はできるだけ小さく、従って、放射は、構成素子の光軸に対して実質的に平行に送出される。
【００３４】
このような狭く放射し、明るい発光ダイオード構成素子はしばしば、有利には、小さい面積を均一に照射するために使用される。これは例えば光学式コンピュータマウス内での使用である。さらに、赤外波長領域の放射を、僅かな広がり角度と実質的に均一の高い強度を伴った放射円錐の形状で放出する発光ダイオード構成素子は、殊にライトバリヤ並びにプリントヘッドをアライメントし、紙の性質を求めるための、印刷機内のフィードバックセンサ内での使用に適している。本発光ダイオード構成素子の別の有利な用途は、自動車内でのマルチメディアアプリケーションでのデータ伝送である。
【００３５】
本発明の実施形態では構成素子ケーシングはさらに、円錐台状の台領域を含む。この台領域にレンズが接続される。レンズと台領域の間の移行部はここでは接線状（tangential）であるか、またはレンズは台座に対して引っ込み、肩部が構成される。
【００３６】
殊に、いわゆるラジアル構造の発光ダイオード構成素子では、レンズの移行部は残りのケーシングボディにおいて、例えば台領域において、階段状に構成される。ラジアル構造とは、構成素子の光軸に対して実質的に回転対称である、構成素子の構造である。これによって容易に、残りのケーシングボディの直径と比べて小さいレンズ直径が得られる。残りのケーシングボディの寸法よりも小さい直径を有するレンズは、非ラジアル構造の場合にも使用可能である。
【００３７】
有利には、基板凹部は円錐台状に形成されている。従って、基板凹部の横断面はその底部から反射器領域に向かって大きくなっている。このような形状は、反射壁部を型押しによってリードフレームから製造することを可能にする。なぜなら型押し工具がより良好に離型されるからである。特に有利には、基板凹部の側壁は、基板凹部の底部の面垂線と約１°の角度βを成す。
【００３８】
本発明の別の構成、発展形態および利点を以下で、３つの実施例に基づいて、図２、３Ａ〜３Ｃ、４Ａおよび４Ｂ、５Ａ〜５Ｄおよび６Ａおよび６Ｂに関連してより詳細に説明する。
【００３９】
図面
図１Ａは、相対的な放射強度の模擬値を構成素子の％で示しており；
図１Ｂは、図１Ｂに示された相対的な放射強度の模擬値の角度分布を示しており；
図２は、薄膜半導体チップの概略的な断面図を示しており；
図３Ａは、第１の実施例に相応する構成素子の概略的な断面図を示しており；
図３Ｂは、図３Ａに比べて拡大された、第１の実施例の反射壁部の概略的な断面図を示しており；
図３Ｃは、反射壁部の部分拡大部の概略的な断面図を示しており、これは、第１の実施例に従った反射器領域が、薄膜半導体チップの放射放出表面と小さい角度αを成す放射の経過に与える影響を表しており；
図４Ａは、第２の実施例に相応する構成素子の概略的な断面図を示しており；
図４Ｂは、反射壁部の部分拡大部の概略的な断面図を示しており、これは、第２の実施例に従った反射器領域が、薄膜半導体チップの放射放出表面と小さい角度αを成す放射の経過に与える影響を表しており；
図５Ａは、第１の実施例に記載された構成素子の概略的な断面図を示しており、ここには薄膜発光ダイオードチップの「急傾斜」で放出された、反射器領域によって偏向されていない、正面側表面放射の放射経過が示されており；
図５Ｂは、第１の実施例に相応する構成素子の概略的な断面図を示しており、ここには薄膜発光ダイオードチップの「平らに」に放出された、反射器領域によって構成素子の光軸の方へ偏向された、正面側表面放射の放射経過が示されており；
図５Ｃは、第１の実施例に相応する構成素子の概略的な断面図を示しており、ここには側方で薄膜発光ダイオードチップのチップ側面を通じて放出された、反射器領域によって構成素子の光軸の方へ偏向された放射の放射経過が示されており；
図５Ｄは、チップの全ての放射方向に対する放射経過を伴う、第１の実施例に相応するレンズおよび反射体領域の概略的な断面図を示しており；
図６Ａは、ｘｚ面における放射経過を伴った、第３の実施例に相応するレンズおよび反射器領域の概略的な断面図を示しており；
図６Ｂは、ｙｚ面における放射経過を伴った、第３の実施例に相応するレンズおよび反射器領域の概略的な断面図を示している。
【００４０】
図２に示された薄膜発光ダイオードチップ１は、例えば、殊にＩｎ１−ｘ−ｙＡｌｘＧａｙＰ（ここで０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１およびｘ＋ｙ≦１である）をベースにしたアクティブな薄膜積層体１２を有している。この薄膜積層体内にはフォトンを放出する領域構成されている。薄膜発光ダイオードチップ１はさらに、この薄膜積層体１２用の支持基板１１を有している。この支持基板はチップ１の放射方向を向いていない側の薄膜積層体１２の面に配置されており、この面と結合されている。このような発光ダイオードチップ１は発光ダイオード技術の領域の当業者には公知であり、従ってここでは詳細には説明しない。
【００４１】
Ｉｎ１−ｘ−ｙＡｌｘＧａｙＰ（ここで０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１およびｘ＋ｙ≦１である）をベースにした薄膜積層体１２は次のことを意味する。すなわち、薄膜積層体１２が多数の層を有しており、これらの層がシステムＩｎ１−ｘ−ｙＡｌｘＧａｙＰ（ここで０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１およびｘ＋ｙ≦１である）からのドーピングされた材料またはドーピングされていない材料から製造されていることを意味する。
【００４２】
さらに薄膜積層体１２が、Ｉｎ１−ｘ−ｙＡｌｘＧａｙＮ（ここで０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１およびｘ＋ｙ≦１である）またはＩｎ１−ｘ−ｙＡｌｘＧａｙＡｓ（ここで０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１およびｘ＋ｙ≦１である）をベースにしてもよい。Ｉｎ１−ｘ−ｙＡｌｘＧａｙＮ（ここで０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１およびｘ＋ｙ≦１である）ないしＩｎ１−ｘ−ｙＡｌｘＧａｙＡｓ（ここで０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１およびｘ＋ｙ≦１である）をベースにするとは、「Ｉｎ１−ｘ−ｙＡｌｘＧａｙＰをベースにする」と同様に次のことを意味している。すなわち、薄膜積層体１２が多数の層を有しており、これらの層が、システムＩｎ１−ｘ−ｙＡｌｘＧａｙＮ（ここで０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１およびｘ＋ｙ≦１である）ないしＩｎ１−ｘ−ｙＡｌｘＧａｙＡｓ（ここで０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１およびｘ＋ｙ≦１である）からのドーピングされた材料またはドーピングされていない材料から製造されていることを意味している。
【００４３】
薄膜積層体１２はさらに、フォトンを生成するのに適した領域を含む。これは例えばｐｎ接合部または１重量子井戸または多重量子井戸である。適切な、ＩｎＧａＮベースの薄膜積層体１２は、例えばＷＯ０１／３９２８２Ａ２号に記載されている。その開示内容はここに参考として取り入れられている。
【００４４】
支持基板１１は、半導体チップ１自体の部分であり、薄膜積層体１２に対する機械的な支持部である。すなわち薄膜積層体１２に対する実質的な支持部材である。この薄膜積層体はそれ自体、支持基板１１に対向する面に、自身を支持する層をそれ以上有していない。支持基板１１と薄膜積層体１２の間に反射部材１３が配置されている。これは例えば反射層または反射層列であり、薄膜積層体１２からの放射を半導体チップ１の放射放出前面に向けて反射する。ここで支持基板１１および反射部材１３は導電性であるので、薄膜半導体チップ１は背面で支持基板１１を介して電気的に接触接続可能である。前面の電気的な接触接続のために、薄膜積層体１２上には、導電性のコンタクト層１４が構成されている。さらに、例えば支持基板１１が電気的に絶縁されている場合には薄膜積層体１２上に前面に２つの別個にされた電気的コンタクトを設けることも可能である。これらのコンタクトを介して薄膜半導体チップ１はそれぞれ、リードフレーム４の接続部分４１、４２に向かうボンディングワイヤと導電性に接続される（図示されていない）。２つの前面コンタクトを有する薄膜半導体チップ１の実施形態は当業者に公知であり、ここでは詳細には説明しない。
【００４５】
図３Ａ〜３Ｃ並びに４Ａおよび４Ｂに示された２つの実施例はいわゆる５ｍｍのラジアル構造である。これは、検出されるべきマウスパッドを照射するための、光学式コンピュータマウスにおける使用に対して利点を有する。５ｍｍのラジアル構造とは、次のような構成素子ケーシング２を有する構成素子のことである。すなわち、構成素子の光軸３に対して、実質的に回転対称の形状を有し、その外径ａが５ｍｍである構成素子ケーシングを有する構成素子のことである。直径ａがより小さい、またはより大きいラジアル構造、例えば直径が３ｍｍまたは１１ｍｍのラジアル構造も可能である。
【００４６】
構成素子ケーシング２は、電気的な接続部分４１、４２を有するリードフレーム４と、反射壁部５を含む。反射壁部５は、漏斗状に形成された反射器領域５１と、底部側でこの反射器領域の前に配置された基板凹部５２を有している。反射器領域５１の内面５３は、図３Ａ、３Ｂおよび３Ｃに示されているように円錐台状に構成されても、または図４Ａおよび４Ｂに示されているように放物面状に形成されてもよい。
【００４７】
リードフレーム４は、反射壁部５までブリキ薄板から押し抜き製造されている。反射壁部５は型押し工具によってリードフレーム４内に型押しされる。この型押し工具は逆の所望の形状を有しており、これは例えば底部側で前に配置された基板凹部５２を伴う反射器領域５１の放物面状または円錐台状の内面を有する。基板凹部５２はここでは有利には円錐台状に構成されている。なぜなら傾斜した側壁によって、型押し工具の離型が容易になるからである。リードフレーム４用の材料としては例えば、ＣｕＦｅを含有する合金が使用される。反射器領域５１の反射率を高めるために、少なくとも反射器領域に銀層５４が設けられる。銀層５４は例えば電気メッキによって被着される。
【００４８】
放射放出薄膜チップ１は、例えば図２に示されているように、基板凹部５２内に取り付けられており、例えば接着されている。薄膜チップ１の電気的な接触接続は、自身のコンタクトの幾何学形状的配置構成に依存している。例えば、電気的コンタクトの１つが薄膜半導体チップ１の背面に設けられており、１つのコンタクトが薄膜半導体チップ１の前面に設けられている場合、背面のコンタクトは例えば、導電性接着剤を用いることによりダイボンディングによってリードフレーム４と接続され、前面はボンディングワイヤ６によってリードフレーム４の電気的接続部４２と導電性接続される。ボンディングワイヤ６はここでは金を含み、チップ１との接続部分において球状接続部（ボール）を形成し、リードフレームとの接続部分においてエッジ（ウェッジ）を形成する。ボール−ウェッジボンディング接続は当業者には公知であり、ここでは詳細に説明しない。
【００４９】
薄膜半導体チップ１が２つの電気的コンタクトを前面に有している場合（図示されていない）、薄膜半導体チップ１を、電気的絶縁性の接着剤によって基板凹部５２内に固定することができ、２つのコンタクトはそれぞれ、リードフレームの接続部分４１、４２を伴うボンディングワイヤ６と導電性接続される。
【００５０】
構成素子ケーシング２から突出しているリードフレーム４の電気的接続部分４１、４２の領域がはんだ付け可能であるようにするために、これらの領域はここで、電気メッキによって層４３で覆われる。この層は、すずを含有する。
【００５１】
反射器領域５１は主に、放射生成薄膜積層体１２で作用する。薄膜チップ１の元来の放射放出領域は僅か数μｍの厚さであり、比較的厚い（ここでは１８０μｍの厚さの）支持基板１１上に被着されている。支持基板１１と薄膜積層体１２の間には反射層１３が次のように配置されている。すなわち、実質的に放射が支持基板１１内に入射せず、反射層１３によって実質的に前方へまたは側方へ反射されるように配置されている。
【００５２】
側方放射およびチップ１の前面から平らに送出される放射を効果的に前面へ反射させるために、反射壁部５は薄膜積層体１２に非常に近接して配置されている。これは、反射壁部５の基板凹部５２によって可能になる。この基板凹部内には薄膜チップ１が部分的に埋設されている。ここで１６０μｍである基板凹部５２の深さは、支持基板１１の厚さ（１８０μｍ）よりも僅かに短く選択されている。従って薄膜層列１２の側面を介して側方で僅かに傾斜して後方に放出される放射は同じように反射器領域５１に入射する。従って放射線放出に関して機能しない支持基板１１は効果的に、元来の反射器領域５１の作用領域内に存在しない。
【００５３】
反射器領域５１は、直接的に、チップ１の放射生成層に僅かな間隔で作用し、効果的に、チップ１の表面から平らに流出する放射（すなわち、チップ１の放射放出表面と小さい角度αを成す放射）および（チップ側面を通る）側方放射を光軸３の方向に向けることができる（図３Ｃおよび５Ｂ参照）。チップ１の側面を介して側方に放出される放射は同じように、反射器領域５１によって、光軸３の方向へ向きが変えられる（図３Ｃおよび５Ｃ参照）。
【００５４】
図３Ａ〜３Ｃに示された第１の実施例とは異なって、図４Ａおよび４Ｂに示された第２の実施例の構成素子は、放物面状内面５３１を備えた反射器領域５１を有する。図４Ｂから分かるように、放物面状内面５３１は、チップ１の放射放出表面と小さい角度αを成す放射を、場合によっては複数回反射し、これによってこの放射を光軸３の方向へ強く偏向する（放射物面状内面５３１で反射された放射Ｓ１’’と図３Ｃの円錐台状内面５３２で反射された放射Ｓ１’を比較されたい）。
【００５５】
基板凹部５２の側壁５２１は、基板凹部５２の底面５２２の垂線と、約１°の角度βを成す。側壁５２１と薄膜チップ１の側面との間隔は約０．０５〜０．３ｍｍであり、有利には０．１〜０．１５ｍｍである。
【００５６】
第２の光学部材として非球面レンズ７が使用される。このレンズは、構成素子の前面の方向において反射壁部５および薄膜チップ１の後方に配置され、円錐台形状の台領域８上に配置されている。この台領域はチップ１および反射壁部５を取り囲んでいる。レンズ７は次のように形成されている。すなわち軸近傍の放射が平行にされ、反射器領域５２によって偏向された放射が強く、光軸３の方向に屈折され、構成素子の放射領域の中心において作用するように形成されている（図５Ａ〜５Ｄを参照）。
【００５７】
ここでレンズ７は楕円形状を有している。従って軸近傍の放射も光軸３の方向へ屈折され、半導体チップ１によって生じる放射の大部分が制限された領域内に束にされる。
【００５８】
レンズ７を製造するために、リードフレーム４は、取り付けられ、電気的に接触接続されたチップ１とともに型内に位置付けされる。この型は所望のレンズ７および接している台領域８の反転形状を有しており、エポキシ樹脂等の適切な注型コンパウンド７１によって鋳込まれる。この際に、反射壁部５内で気泡が形成されてしまうのを回避するために、反射壁部５は注型コンパウンド７１によって型内での鋳込み成形前に濡らされる。これは例えば特別なステップによって行われる。このステップでは反射壁部５は注型コンパウンド７１内に浸される。レンズ７は次のように台領域８と接している。すなわちレンズが接線状に台領域８内に移行する（例えば図３Ａを参照）か、または台領域８に対して引っ込み、肩部が形成されるように接している（例えば図４Ａを参照）。後者の場合では、直径が台領域８の直径と合わないレンズ７も使用可能である。
【００５９】
さらに、注型コンパウンド７１が色素７２を含むことが可能である。この色素はオプトエレクトロニクス構成素子の所望の色印象を作り出すか、または少なくともこれをサポートする（図４Ａを参照）。チップ１から放出された放射の不所望の成分を吸収する色素７２の代わりに、ルミネセンス変換材料７３を注型コンパウンド７１内で使用することも可能である。このルミネセンス変換材料は、チップから放出された放射の特定のスペクトル領域を吸収し、別の（通常はより大きい）波長の放射に換え、再び放出する（図３Ａを参照）。
【００６０】
上述した実施例とは異なり、図６Ａおよび６Ｂに示された実施例では、構成素子のレンズ７は、非回転対称の楕円セグメントの形状を有している。これは、回転対称の楕円セグメントとは異なり、２つの異なる長さの半軸をｘ方向およびｙ方向において有している。ここで光軸３はｚ軸として示されている。またｘ軸およびｙ軸はそれぞれｚ軸に垂直に面を形成している。ここでこの面は基板凹部５２の底面５２２を含む。ｘ軸、ｙ軸およびｚ軸の交点は、基板凹部５２の底面５２２の中央点にある。
【００６１】
レンズ７は、この実施例では、より短い半軸をｘ軸およびｙ軸において有している。従ってｘｚ面における放射円錐の広がり角度（図６Ａ参照）は、ｙｚ面における放射円錐の広がり角度（図６Ｂ参照）よりも小さく、非対称の照明領域が生じる。
【００６２】
本発明を実施例に基づき例示的に説明したが、本発明はそれらの実施例に限定されるものではない。むしろ本発明は個々の新たな特徴ならびにそれらの特徴のあらゆる組み合わせも含むものであって、該当する特徴または該当する組み合わせ自体は特許請求の範囲あるいは実施例に明示的に記載されていないとしても、種々の請求項あるいは種々の実施例の個々の特徴相互のあらゆる組み合わせは本発明に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１Ａ】相対的な放射強度の模擬値を構成素子の％で示す図
【図１Ｂ】図１Ｂに示された相対的な放射強度の模擬値の角度分布を示すグラフ
【図２】薄膜半導体チップの概略的な断面図
【図３Ａ】第１の実施例に相応する構成素子の概略的な断面図
【図３Ｂ】図３Ａに比べて拡大された、第１の実施例の反射壁部の概略的な断面図
【図３Ｃ】反射壁部の部分拡大部の概略的な断面図
【図４Ａ】第２の実施例に相応する構成素子の概略的な断面図
【図４Ｂ】反射壁部の部分拡大部の概略的な断面図
【図５Ａ】第１の実施例に記載された構成素子の概略的な断面図
【図５Ｂ】第１の実施例に相応する構成素子の概略的な断面図
【図５Ｃ】第１の実施例に相応する構成素子の概略的な断面図
【図５Ｄ】チップの全ての放射方向に対する放射経過を伴う、第１の実施例に相応するレンズおよび反射体領域の概略的な断面図
【図６Ａ】ｘｚ面における放射経過を伴った、第３の実施例に相応するレンズおよび反射器領域の概略的な断面図
【図６Ｂ】ｙｚ面における放射経過を伴った、第３の実施例に相応するレンズおよび反射器領域の概略的な断面図
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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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５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【国際調査報告】
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