(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光デバイスであって、
絶縁性の基板と、発光領域を備えた発光半導体層と、電気コンタクトとを有する発光デバイスチップであり、
前記発光半導体層は前記基板上にあり、前記電気コンタクトは、前記基板に面しない前記発光半導体層の面上にある、
発光デバイスチップと、
少なくとも１つの放熱領域と、前記電気コンタクトに接続された複数のコンタクトパッドと、を有するボードであり、
前記放熱領域は、前記複数のコンタクトパッドから電気的にアイソレートされた少なくとも１つのヒートシンクパッドを有し、且つ
前記発光デバイスチップが、前記基板に面しない前記発光半導体層の面で、当該ボード上にマウントされている、
ボードと、
前記発光デバイスチップの側壁上の側壁メタライゼーションであり、前記発光半導体層から電気的にアイソレートされている側壁メタライゼーションと、
はんだを有する熱伝達素子と
を有し、
前記熱伝達素子は、前記側壁メタライゼーションを覆い、且つ前記ボードの前記放熱領域の前記少なくとも１つのヒートシンクパッドを覆っている、
発光デバイス。
【請求項２】
発光デバイスであって、
絶縁性の基板と、発光領域を備えた発光半導体層と、電気コンタクトとを有する発光デバイスチップであり、
前記発光半導体層は前記基板上にあり、前記電気コンタクトは、前記基板に面しない前記発光半導体層の面上にある、
発光デバイスチップと、
少なくとも１つの放熱領域と、前記電気コンタクトに接続された複数のコンタクトパッドと、を有するボードであり、
前記放熱領域は、前記複数のコンタクトパッドから電気的にアイソレートされた少なくとも１つのヒートシンクパッドを有し、且つ
前記発光デバイスチップが、前記基板に面しない前記発光半導体層の面で、当該ボード上にマウントされている、
ボードと、
前記発光デバイスチップの側壁上の側壁メタライゼーションであり、前記発光半導体層から電気的にアイソレートされている側壁メタライゼーションと、
前記発光デバイスチップの周りの金属フレームを有する熱伝達素子であり、前記側壁メタライゼーションにはんだ付けされている熱伝達素子と、
を有する発光デバイス。
【請求項３】
前記発光デバイスチップは更に、前記発光半導体層とは反対側の前記絶縁性の基板の表面上に蛍光体を有する、請求項１又は２の何れかに記載の発光デバイス。
【請求項４】
各放熱領域が、金属を含んだ複数のビアを有する、請求項１乃至３の何れかに記載の発光デバイス。
【請求項５】
前記ボードは、金属コアと、絶縁された表面とを有する、請求項１乃至４の何れかに記載の発光デバイス。
【請求項６】
当該発光デバイスは照明器具である、請求項１乃至５の何れかに記載の発光デバイス。
【請求項７】
発光デバイスチップをボードに接合する方法であって、
前記発光デバイスチップは、絶縁性の基板と、発光領域を備えた発光半導体層と、電気コンタクトとを有し、
前記発光半導体層は前記基板上にあり、前記電気コンタクトは、前記基板に面しない前記発光半導体層の面上にあり、
前記ボードは、少なくとも１つの放熱領域と、複数のコンタクトパッドとを有し、
前記放熱領域は、前記複数のコンタクトパッドから電気的にアイソレートされた少なくとも１つのヒートシンクパッドを有し、
当該方法は、
前記電気コンタクトを、前記ボード上の対応する前記コンタクトパッドに接続して、前記発光デバイスチップを前記ボードにフリップチップボンディングするステップと、
前記発光デバイスチップに側壁メタライゼーションを設けるステップであり、該側壁メタライゼーションは、前記発光半導体層から電気的にアイソレートされる、ステップと、
前記側壁メタライゼーションを覆って、且つ前記ボードの前記放熱領域の前記少なくとも１つのヒートシンクパッドを覆って、はんだを有する熱伝達素子を設けるステップと
を有する、方法。
【請求項８】
前記熱伝達素子を設けるステップは、前記はんだを導入し且つ熱を供給することで、前記側壁メタライゼーション及び前記ヒートシンクパッドを覆うように、及び前記側壁メタライゼーションと前記ヒートシンクパッドとの間に延在するように、前記はんだを溶融させて、前記熱伝達素子を形成することを有する、
請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記フリップチップボンディングするステップは、第１のはんだを使用し、前記熱伝達素子を設けるステップは、前記はんだとして第２のはんだを使用し、前記第２のはんだは、前記第１のはんだよりも低い融点を有する、請求項７又は８に記載の方法。
【請求項１０】
発光デバイスチップをボードに接合する方法であって、
前記発光デバイスチップは、絶縁性の基板と、発光領域を備えた発光半導体層と、電気コンタクトと、前記発光半導体層から電気的にアイソレートされた側壁メタライゼーションとを有し、
前記発光半導体層は前記絶縁性の基板上にあり、前記電気コンタクトは、前記基板に面しない前記発光半導体層の面上にあり、
前記ボードは、少なくとも１つの放熱領域と、複数のコンタクトパッドとを有し、
前記放熱領域は、前記複数のコンタクトパッドから電気的にアイソレートされた少なくとも１つのヒートシンクパッドを有し、
当該方法は、
前記電気コンタクトを、前記ボード上の対応する前記コンタクトパッドに接続して、前記発光デバイスチップを前記ボードにフリップチップボンディングすることと、
前記発光デバイスチップの周りに金属フレームを配設し、且つ前記金属フレームと前記ボードの前記少なくとも１つのヒートシンクパッドとの間及び前記金属フレームと前記側壁メタライゼーションとの間にはんだを配設することと、
前記はんだをリフローして前記金属フレームを前記ボードに固定することと
を有する、方法。
【請求項１１】
複数の前記発光デバイスチップを前記ボードにフリップチップボンディングして照明器具を製造すること、を更に有する請求項７乃至１０の何れかに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光デバイス及び製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
多様な用途において半導体発光デバイスがますます使用されている。特定の一例において、多数の発光ダイオードを用いて光を放つ照明器具が、例えば白熱電球又は蛍光灯などの技術を置き換えるように照明用途でますます使用されている。複数の発光ダイオードを基板上に搭載することにより、多様な異なる光出力を達成することができる。
【０００３】
最近の発光デバイスにおける発光ダイオードの光出力は、典型的に、温度に関連する挙動によって制限される。光出力に対する１つの制約は、例えば熱及び電流ドループといった、発光ダイオードの半導体材料の熱電挙動によって与えられる。白色光を作り出すために、適切な蛍光体が用いられることが多いが、蛍光体は高温でクエンチ（消光）してしまい得る。故に、蛍光体の温度が、使用中の発光ダイオードに伴うそのような温度よりも低く保たれる必要がある。しかしながら、典型的に蛍光体は、発光ダイオードに隣接し且つ接触して配置され、従って、発光ダイオードが加熱するにつれて蛍光体も加熱する。
【０００４】
発光デバイスは、しばしば、交換なしで長期間にわたって動作するよう要求される。一部のケースでは、発光デバイスは、アクセスが困難な場所に置かれる。アクセスが比較的容易な場合であっても、合理的な寿命がなおも望まれる。発光ダイオードの長期信頼性は、動作状態の温度に直接関係していることが多く、高温は寿命短縮につながる。
【０００５】
これらの理由から、発光デバイスパッケージからの熱の取り出しが必要である。
【０００６】
従来の照明器具においては、発光ダイオードを基板にはんだ付けすることができ、発光ダイオード内で発生した熱は、電気コンタクトを介した熱伝導によって基板に移動する。しかしながら、発光ダイオードの改善された熱マネジメントが依然として望まれる。
【発明の概要】
【０００７】
本発明は請求項によって規定される。
【０００８】
本発明の一態様に従った例によれば、発光デバイスが提供され、当該発光デバイスは、
発光デバイスチップであり、
絶縁基板と、
上記絶縁基板上の、発光領域を有する発光半導体層と、
上記発光半導体層への電気コンタクトと、
を有する発光デバイスチップと、
複数のコンタクトパッド及び少なくとも１つの放熱領域を有するボードと
を有し、
上記発光デバイスチップは、上記電気コンタクトを上記ボード上の上記コンタクトパッドに接続して、且つ上記発光デバイスチップの側壁と上記ボードの放熱領域との双方に金属の熱伝達素子を接触されてマウントされる。
【０００９】
チップの側面とボードとの間に金属の熱伝達素子を直接的に接続することにより、放熱が改善される。これは、発光層への電気コンタクトとボード上のコンタクトパッドとの間での熱伝達に加えてのものである。故に、改善された放熱を可能にし、ひいては、所与の動作条件での発光デバイスチップの温度の低下を可能にする追加の熱伝達経路が存在する。
【００１０】
斯くして、発光デバイス上の熱負荷が低減され、これは、発光デバイスの寿命を延ばす効果、及び／又は光出力を最適化する効果を有し得る。
【００１１】
この構成はまた、チップに隣接させての素子の配設は、従来からのボード上のチップの表面実装用の設備を用いて容易に達成されるので、製造性が高いものである。
【００１２】
発光デバイスチップは更に、絶縁基板の側壁上の側壁メタライゼーションを有することができ、側壁メタライゼーションは、発光領域から電気的にアイソレートされ、上記金属の熱伝達素子は、この側壁メタライゼーションと接触する。側壁メタライゼーションは、良好な熱伝達を提供し、また、金属の熱伝達素子を取り付け得る表面を提供する。
【００１３】
金属の熱伝達素子は、はんだを有し得る。はんだは、チップを表面実装するのに使用される従来からの装置を用いて、ボード上のチップの側面に導入され得る。
【００１４】
金属の熱伝達素子にはんだを使用することは、表面実装チップをボードにはんだ付けするのに典型的に使用されている設備を用いた製造を可能にする。そのような設備は広く入手可能である。故に、この材料の使用は、コスト効率の良い製造を可能にする。
【００１５】
それに代えて、金属の熱伝達素子は、側壁メタライゼーションと接触した、発光デバイスチップの周りの金属フレームを含んでいてもよい。そのような金属フレームは、使用中の発光デバイスから熱を取り除くのに好適な追加の熱経路を提供することができる。
【００１６】
発光デバイスチップは、電気コンタクトをボード上のコンタクトパッドに接続して、ボード上にフリップチップマウントされ得る。
【００１７】
ボードに面しない側に蛍光体が設けられてもよい。上記側壁メタライゼーションは、蛍光体と絶縁基板との側壁を覆って延在し得る。斯くして、蛍光体を通して熱が移動し得るので、放熱が向上され得る。
【００１８】
ボードは、ボードの放熱領域上に少なくとも１つの電気的にアイソレートされたヒートシンクパッドを有することができ、メタライゼーションは、上記側壁メタライゼーションと上記少なくとも１つのヒートシンクパッドとを覆い得る。金属の熱伝達素子がはんだからなるものである場合、このパッドは、例えば、はんだが溶融されるときに表面張力によってはんだがパッド上に収容される場合に、はんだが塗布されることになるボードの領域を画成し得る。これは、はんだの熱伝達素子が、発光デバイスを電気的に駆動するのに使用されるパッドから離して、ボード上に正確に位置付けられることを確実にする。
【００１９】
各放熱領域は、金属を含んだ複数のビアを含み得る。斯くして、熱伝達素子から熱を運び去る強化された熱伝導をビアが提供するので、放熱を促進させることができる。
【００２０】
ボードは、金属コアと、絶縁された表面とを有し得る。金属コアは熱伝達を提供し得る。
【００２１】
絶縁基板は、サファイアとし得る。
【００２２】
発光デバイスは照明器具とし得る。
【００２３】
本発明の一態様において、複数の発光デバイスチップを有する照明器具が提供され、各発光デバイスチップが、絶縁基板と、該絶縁基板上の発光半導体層と、発光層への電気コンタクトと、絶縁基板の側壁上の、電気的に接続されない側壁メタライゼーションとを有し、
これら発光デバイスチップが、電気コンタクトをボード上のコンタクトパッドに接続して、且つ当該発光デバイスチップの側面上の金属の熱伝達素子を、上記側壁メタライゼーションとボードの放熱領域との双方に接触させて、マウントされる。
【００２４】
本発明の更なる一態様は、発光デバイスチップをボードに接合する方法に関し、発光デバイスチップは、絶縁基板と、該絶縁基板上の発光半導体層と、該発光層の第１の主面上の、該発光層への電気コンタクトと、上記絶縁基板の側壁上の側壁メタライゼーションとを有し、当該方法は、
上記第１の主面を上記ボードに面させ、且つ上記第１の主面上の上記電気コンタクトを、上記ボード上の対応するコンタクトパッドに接続して、上記発光デバイスチップを上記ボードにフリップチップボンディングすることと、
上記側壁メタライゼーションを上記ボードの放熱領域にはんだ付けすることと
を有する。
【００２５】
このように、はんだ付けプロセスを用いることにより、アセンブリの複雑さ及びコストを大きく増大させることなく、熱の取り扱いが向上された、改善された発光デバイスを製造することが容易となる。
【００２６】
側壁メタライゼーションをはんだ付けするステップは、単一の加熱処理にて、フリップチップボンディングするステップと同時に行われてもよいし、又は別個のステップにて行われてもよい。後者の場合、フリップチップボンディングするステップは、第１のはんだを使用することができ、側壁メタライゼーションをはんだ付けするステップは、第２のはんだを使用し、第２のはんだは、第１のはんだよりも低い融点を有する。
【００２７】
ボードは、少なくとも１つのアイソレートされたヒートシンクパッドを有することができ、側壁メタライゼーションをはんだ付けするステップは、はんだを導入し且つ熱を供給することで、側壁メタライゼーション及びアイソレートされたヒートシンクパッドを覆うように、及び側壁メタライゼーションとアイソレートされたヒートシンクパッドとの間に延在するように、はんだを溶融させることを有し得る。斯くして、アイソレートされた１つ以上のヒートシンクパッドが、はんだの領域を画成し、それ故に、はんだ素子の正確な形成を確実にする。
【００２８】
より更なる一態様において、発光デバイスチップをボードに接合する方法が提供され、発光デバイスチップは、絶縁基板と、該絶縁基板上の発光半導体層と、該発光層の第１の主面上の、該発光層への電気コンタクトと、上記絶縁基板の側壁上の側壁メタライゼーションとを有し、当該方法は、
第１の主面をボードに面させ、且つ第１の主面上の電気コンタクトを、ボード上の対応するコンタクトパッドに接続して、発光デバイスチップをボードにフリップチップボンディングすることと、
発光デバイスチップの周りに金属フレームを配設し、且つ金属フレームとボードとの間及び金属フレームと側壁メタライゼーションとの間にはんだを配設することと、
はんだをリフローして金属フレームをボードに固定することと
を有する。
【００２９】
リフローするステップ、及びフリップチップボンディングするステップは、単一の加熱処理を用いてもよいし、それに代えて、順次であってもよい。
【００３０】
この方法は更に、複数の上記発光デバイスチップを上記ボードにフリップチップボンディングして照明器具を製造することを有し得る。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
以下にて、以下の図を含む添付図面を参照して、本発明の例を詳細に説明する。
【図１】本発明に従った発光デバイスの第１実施形態を示している。
【図２】図１に例示したようなボード上にマウントされた単一の発光デバイスチップの斜視図を示している。
【図３】ボード上にマウントされた、列をなす発光デバイスチップの斜視図を示している。
【図４】本発明に従った発光デバイスの第２実施形態を示している。
【図５】本発明に従った発光デバイスの第３実施形態を示している。
【図６】複数の発光デバイスチップを有する照明器具を例示している。
【図７】本発明の実施形態を用いての温度低下を例示している。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
本発明は、発光デバイスを製造する方法、及び結果として得られるデバイスを提供する。
【００３３】
一例に従った発光デバイスチップ２は、サファイア基板４と、サファイア基板４の一方の面上の発光半導体層６とを有する。発光半導体層６は、サファイア基板４上にエピ層である。発光デバイスチップの第１の主面上に、発光半導体層６に直に接続して、電気コンタクト８が設けられる。発光半導体層６は、一般に発光領域９として参照され得る発光ダイオードを有し、電流が通されるときに光を発するようにｎ型及びｐ型にドープされた複数のサブレイヤを有し得る。電流は、電気コンタクト８から導入される。発光ダイオード９は、発光半導体層６のエッジから電気的にアイソレート（分離）されている。
【００３４】
発光デバイスチップ２は、複数のコンタクトパッド１２と少なくとも１つの放熱領域１４とを有するボード１０上にマウントされている。各放熱領域１４上に、ヒートシンクパッド２８が設けられている。発光デバイスチップは、第１の主面がボード１０に面されるフリップチップマウントとして知られる向きで、電気コンタクト８をコンタクトパッド１２に直接的に接続してマウントされている。
【００３５】
ボードに面しない第２の主面（すなわち、第１の主面とは反対側の発光デバイスチップの面）上に、蛍光体１６が設けられている。蛍光体１６の材料は、所望のスペクトルの光を提供するように選択される。例えば、或る１つの組成の蛍光体は、暖色光を提供するために使用されることができ、別の１つの組成の蛍光体は、日光に一致するスペクトルを提供するために使用されることができる。当業者であれば、発光デバイスの所望の出力特性に応じて好適な蛍光体材料を選択することができる。
【００３６】
高反射性側壁の形態の側壁メタライゼーション２０が、発光デバイスチップ及び蛍光体の４つの側面の各々上に設けられる。側壁メタライゼーション２０は、発光半導体層６、サファイア基板４及び蛍光体１６の側壁にわたって延在する薄い金属膜である。側壁メタライゼーションは、真の電気コンタクトではなく、発光半導体層６の発光領域９から電気的にアイソレートされている。これは、さもなければ基板４又は蛍光体１６の側壁を通り抜けることになる光が発光デバイスから放出されるように、光を反射する機能を有する。側壁メタライゼーション２０は多層であり、良好な反射特性を与える発光デバイスチップ及び蛍光体の側壁上のアルミニウムの層と、上部の、例えばニッケル／金の、はんだ付け可能な層とを有する。
【００３７】
側壁メタライゼーション２０は、それぞれの放熱領域１４に、放熱領域１４の上側のヒートシンクパッド２８と側壁メタライゼーション２０との間に延在するはんだのメタル熱伝達素子２２によって接続される。図２に示すように、メタル熱伝達素子２２は、発光デバイスチップ２の各側壁上に設けられる。
【００３８】
これらのメタル接続は、追加の熱経路を提供し、改善された熱マネジメントを可能にする。
【００３９】
なお、図１及び図２は、ボード１０上にマウントされた単一の発光デバイスチップ２を示しているが、実際の実装では、ボード上にマウントされた複数の発光デバイスチップが存在することができ、例えば、照明器具では典型的に多数の発光デバイスチップが必要とされる。
【００４０】
この発光デバイスは、既存の表面実装技術を用いて製造するのが容易である。
【００４１】
サファイア基板４上に発光層６を有した発光デバイスチップ２は、上側の表面となるサファイア基板の第２の主面上に蛍光体１６を設けられる。ジンケートプロセスを用いて、アルミニウム及び次いでニッケル／金のＰＶＤによって、サファイア基板４及び蛍光体１６を含むチップ２の側壁全体を覆って、側壁メタライゼーション２０が堆積される。アルミニウムは、光を蛍光体の中に反射し返す反射層を提供し、ニッケル／金は最上部のはんだ付け可能な層を提供する。他の構成では、これらの層の何れか又は全てに蒸着を使用し得る。
【００４２】
その後、チップ２が、電気コンタクト８をコンタクトパッド１２と接触させて、ボード１０上にフリップチップマウントされる。これは、従来からの表面実装設備を用いて行われることができる。例えばＡｕＳｎなどの好適な第１のはんだが使用され得る。それに代えて、このフリップチップ部品を取り付けるために、例えばＡｕ−Ａｕ熱音波ボンディングなどの、はんだ付けではない方法が用いられてもよい。
【００４３】
次いで、側壁メタライゼーション２０を放熱領域１４に接続するために、第２のはんだ２２がディスペンスされる。第２のはんだは、特に、第１のはんだよりも低い融点のものとすることができ、記載される特定の実施形態では錫銀銅はんだ（ＳＡＣ）が使用される。次いで、該はんだを溶融させるように該はんだが加熱される。これは、従来からの表面実装設備で可能である。はんだが、側壁メタライゼーション２０及びヒートシンクパッド２８を濡らす。故に、側壁メタライゼーション２０及びヒートシンクパッド２８の広がり範囲が、熱伝達素子としての役割を果たすはんだ２２の形状を画成するよう作用する。
【００４４】
次いで、はんだが、図１に例示される形態へと冷却される。
【００４５】
従って、この方法は、表面実装デバイスの製造において知られている２つのプロセスを使用し、すなわち、フリップチップマウントプロセスを用いて電気接続が形成され、次いで、はんだ材料をディスペンスするため（及び故に、ここでは側壁への電気接続を為すため）に通常使用されるプロセスを用いて、はんだの熱伝達素子２２が形成される。これが意味することは、このプロセスが既存の製造設備によって実行され得るということである。
【００４６】
提供される追加の熱経路は、使用中の発光デバイスの温度を低下させる。熱は、電気コンタクト８及びコンタクトパッド１２を通ってだけでなく、絶縁基板４、はんだの熱伝達素子２２を通ってもボード１０上に伝わる。さらに、蛍光体１６、熱伝達素子２２及びボード１０により、更なる熱伝達が起こる。斯くして、発光層６への所与の印加電流及び電圧での発光デバイスの温度を最小化することができ、それによりひいては、一定の光出力でのチップの寿命を延ばすことができ、又はその代わりに、更なる光出力を可能にすることができる。
【００４７】
これに代わる一プロセスフローは、フリップチップアセンブリプロセスとはんだフィレット形成とを組み合わせたものを使用する。
【００４８】
このプロセスでは、コンタクトパッド１２及びヒートシンクパッド２８の双方の上で、ボード１０上にはんだがスクリーン印刷される。なお、ヒートシンクパッド上にかなりの量のはんだが必要であるので、これはオーバープリントによって達成される。この文脈において、オーバープリントは、ヒートシンクパッド２８上だけでなく、ボードのブランク領域におけるヒートシンクパッドの周りにも、はんだを付与することを指す。その後、はんだがリフローされるとき、はんだは優先的にヒートシンクパッド２８を濡らし、その領域に引き戻されて、オーバープリントなしの場合よりも多量のはんだをヒートシンクパッド上に作り出す。
【００４９】
次いで、発光デバイスチップ２が正しい位置に配置される。そして、リフローはんだ付け処理が行われて、チップ２をコンタクトパッド１２に接続して電気接続をなすとともに、ヒートシンクパッド２８上のはんだを形成し直して熱伝達素子２２を形成する。
【００５０】
図３に示す別の構成では、複数の発光デバイスチップ２が、長手方向に延在する列をなして配置されている。これらデバイスチップの横側壁に接触して、長手方向に延在するはんだライン３２が設けられる。斯くして、ボード上で、より高い密度のチップを達成することができる。この場合、側壁メタライゼーション２０は、これらデバイスチップ２の反対側の横側壁上のみに設けられる。
【００５１】
図１及び図２の構成では、放熱領域１４は単純に、電気コンタクトのないボード１０の部分であり、ヒートシンクパッドが、電気的に接続されないがはんだによって濡らされることになる領域を定める。
【００５２】
これに代わる構成では、熱伝達の改善のためにボードの放熱領域が適応され得る。
【００５３】
一構成において、ボード１０は、絶縁された表面を有した、金属コアを有する絶縁金属基板である。金属コアは良好な熱伝導を可能にする。
【００５４】
別の一構成において、図４を参照するに、放熱領域１４は、複数のサーマルビア２４（ボードを貫通して金属で充たされたビア）を有する。サーマルビア２４は、ヒートシンク２６と熱接触している。
【００５５】
なお、この構成においては、図１の構成に示したヒートシンクパッド２８が存在していない。しかしながら、更なる選択肢では、図４の構成において更にヒートシンクパッド２８が設けられ得る。
【００５６】
この実施形態では、側壁メタライゼーション２０が、発光層６までは延在していないものとして示されている。しかしながら、これに代わるものとして、図１の例においてのように、発光ダイオードを収容した層を発光層６のエッジからアイソレートして、側壁メタライゼーション２０が発光層６まで延在していてもよい。
【００５７】
なお、オプションとして、図４に示したようなヒートシンク２６が、図１に示したボードの背面にも同様に設けられ得る。
【００５８】
更なる一構成において、図５を参照するに、側壁メタライゼーション２０とヒートシンクパッド２８との間の金属の熱伝達素子は、メタライゼーションされた側壁２０と接触してチップ２を取り囲む金属フレーム３０の形態である。金属フレーム３０は、追加の熱伝導経路を提供する。金属フレーム３０は、側壁メタライゼーション２０とボード１０の放熱領域１４とにはんだ付けされ得る。
【００５９】
金属フレームは、チップ２と略同じ高さのものであり、すなわち、金属フレームの高さは、蛍光体１６、絶縁基板４及び半導体発光層６を含むチップ２の合計高さの５０％と１５０％との間である。好ましくは、この高さは、チップ２の合計高さの８０％と１２０％との間である。金属フレームは好ましくは、矩形のチップに合致するよう矩形であり、チップ２を取り囲む４つのリムを有する。金属フレームの各リムの幅は、金属フレームの高さと同程度のものであり、好ましくは、金属フレームの高さの５０％と３００％との間である。
【００６０】
金属フレーム３０は、好ましくは銅からなり、それに代わるものとしてアルミニウムであってもよい。金属フレームを覆って、例えば、Ｎｉ／Ａｕ、Ｓｎ、又は何らかのはんだ付け可能金属といった、はんだ付け可能な層３４が設けられている。
【００６１】
金属フレーム３０を有するデバイスを製造するのに使用され得る方法は幾つも存在する。
【００６２】
第１のアプローチでは、より高融点の第１のはんだを用いて、金属フレーム３０がチップ２及び蛍光体１６の周りに予め取り付けられる。その後、ヒートシンクパッド２８及びコンタクトパッド１２の双方の上で、より低融点の第２のはんだをボード上にスクリーン印刷し、フレーム３０をヒートシンクパッド２８上にし且つ電気コンタクト８をコンタクトパッド１２上にしてチップ２及び金属フレーム３０を位置合わせし、そして、はんだを加熱することでリフロープロセスを実行することによって、チップ２及び金属フレーム３０が１つのユニットとしてボード１０に表面実装される。より低融点の第２のはんだとしては、錫／銀／銅はんだが好適である。
【００６３】
第２のアプローチでは、上述のように、ボード１０上でのスクリーン印刷によって、はんだ堆積物が形成される。チップ２が、ボード１０上の正しい位置に置かれ、金属フレーム３０が、チップ２の周りに置かれる。チップ２のメタライゼーションされた側壁２０の上側層には、はんだが予め塗布されている。その後、リフロープロセスを実行してはんだを溶融させることで、図５に示した構成が形成される。
【００６４】
第３のアプローチでは、先ず、より高融点の第１のはんだを用いてチップ２がボード１０上に表面実装されて、電気コンタクト８がコンタクトパッド１２上にはんだ付けされる。次いで、ヒートシンクパッド２８と、ヒートシンクパッド上でチップ２の周りに置かれた金属フレーム３０とに、より低融点の第２のはんだが塗布される。そして、リフロープロセスを実行して、より低融点の第２のはんだを溶融させることで、図５に示した構成が形成される。
【００６５】
当業者であれば、これらの方法に更なる変形が為され得ることに気付くであろう。
【００６６】
上述の例は、サファイア基板の使用を記述している。しかしながら、その他の基板材料も当業者に知られており、それらが使用されてもよい。
【００６７】
発光デバイスチップをボードにマウントすることに関する以上の構成は、特に、図６に示すような照明器具に適用される。図６は、ハウジング４０内に収容されたボード１０にマウントされた複数の発光デバイスチップ２を示しており、これらが集合的に照明器具４２を構成している。発光デバイスチップ２は、上述のようにしてボード１０に取り付けられる。発光デバイスチップ２から熱を取り出すための追加の熱経路を設けることにより、照明器具４２の長期信頼性及び光出力を向上させることができる。
【００６８】
側面熱伝達素子２２の熱伝導率ｋ（Ｗ／ｍＫ単位）に多数の異なる値を用いて、４．５Ｗ  ＬＥＤについて熱シミュレーション行った。図７は、１つ目は側面コンタクトなし、２つ目は図１の実施形態においてのようにはんだ側面コンタクトあり、３つ目は図５の実施形態においてのように金属フレームあり、という３つの場合における、蛍光体、ジャンクション、及びインターコネクト（この順で左から右に）の温度を示している。
【００６９】
見て取れるように、側壁に有意な熱伝導性を提供する（第２及び第３の温度の組）ことによって、チップのジャンクションに関する動作温度を８℃低下させることができる。故に、測定した実施形態は、動作条件の有意な改善を提供する。
【００７０】
チップの側壁上の金属は様々とし得る。例えば、Ａｌ層に代えて、あるいは加えて、Ａｇ層が反射層として使用されてもよい。はんだ濡れ性を更に向上させるために、ＮｉＡｕ層の上にＳｎ層が設けられてもよい。必要に応じて、その他のはんだ付け可能な組み合わせが使用されてもよい。
【００７１】
チップ及び蛍光体は、必要に応じて様々とし得る。以上の実施形態はサファイア基板４の使用を記述しているが、必要に応じて、例えば絶縁性の半導体など、その他の基板材料が使用されてもよい。
【００７２】
開示した実施形態のうちの多くにおいて、側壁メタライゼーションは、絶縁基板４、半導体層６及び蛍光体１６を含むチップ２の側面の全体を覆っている。これは、製造を容易にする。この場合、電気コンタクト８は、電気的な分離を確実にするために側壁から離間される。これに代わる構成では、半導体層６内の発光デバイスからの側壁メタライゼーションの電気的アイソレーションを改善するために、側壁メタライゼーション２０は、蛍光体１６と絶縁基板４の一部とを覆うが半導体層からは離間されるように、パターニングされ得る。
【００７３】
開示した実施形態へのその他の変形が、図面、本開示及び添付の請求項の検討から、請求項に係る発明を実施する当業者によって理解されて実現され得る。請求項において、用語“有する”はその他の要素又はステップを排除するものではなく、不定冠詞“ａ”又は“ａｎ”は複数であることを排除するものではない。特定の複数の手段が相互に異なる従属項に記載されているという単なる事実は、それらの手段の組合せが有利に使用され得ないということを指し示すものではない。請求項中の如何なる参照符号も、範囲を限定するものとして解されるべきでない。
【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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