(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光デバイスであって、
貫通孔を画成したフレームと、
前記貫通孔の中に固定された発光チップであり、当該発光チップは、前記貫通孔の１つ以上の壁と直に接触した１つ以上の側面を有し、当該発光チップは、
基板と、
前記基板上の発光素子であり、ｎ型半導体とｐ型半導体との間に挟まれた活性領域を有する発光素子と、
前記基板とは反対側の前記発光素子の表面上のコンタクトパッドであり、少なくとも第１のコンタクトパッドが前記ｎ型半導体に接続され且つ第２のコンタクトパッドが前記ｐ型半導体に接続されている、コンタクトパッドと
を有する、発光チップと、
前記貫通孔の中に固定されたキャップと
を有するデバイス。
【請求項２】
前記基板は、前記発光素子が上に形成された成長基板である、請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
前記基板はパターンドサファイア基板を有する、請求項１に記載のデバイス。
【請求項４】
前記キャップは、前記基板から光を受けて当該キャップの光放出面から光を放つ、請求項１に記載のデバイス。
【請求項５】
前記キャップは、前記発光素子からの光の一部又は全てを吸収して該光を異なる波長の光へと変換する波長変換材料を含む、請求項４に記載のデバイス。
【請求項６】
前記フレームは、前記基板及び前記キャップに隣接した反射性の内壁を含む、請求項４に記載のデバイス。
【請求項７】
前記フレームは、複数の発光チップを取り囲んでいる、請求項１に記載のデバイス。
【請求項８】
前記貫通孔は、前記発光チップへの擦れ合いを提供するような大きさにされ、又は、前記フレームは、収縮されて前記発光チップを固定する熱収縮材料を有する、請求項１に記載のデバイス。
【請求項９】
前記キャップは、プリフォームされた素子であり、且つ
前記貫通孔は、前記貫通孔内での前記キャップ又は前記発光チップの位置を制御する制限を前記貫通孔内に導入する段差形状を含む、
請求項８に記載のデバイス。
【請求項１０】
前記発光チップと前記キャップとの間の中間光学素子、を更に有する請求項１に記載のデバイス。
【請求項１１】
フレーム構造であって、
複数の貫通孔を含んだフレームと、
前記複数の貫通孔内に位置する複数の発光チップであり、当該発光チップの各々が、対応する貫通孔の１つ以上の壁と直に接触した１つ以上の側面を有し、当該発光チップの各々が、
基板と、
前記基板上に位置して、前記基板を通じて光を放つ発光素子と、
前記基板とは反対側である前記発光素子の表面上に形成されたコンタクトパッドと
を有する、半導体チップと、
前記複数の貫通孔の中に固定された複数のキャップと
を有し、
前記貫通孔の各々が、前記コンタクトパッドへの直接的な外部コンタクトを可能にし、且つ前記基板からの光が当該フレーム構造を出て行くことを可能にする、
フレーム構造。
【請求項１２】
各キャップが、対応する貫通孔内の前記発光チップの前記基板に光結合されている、請求項１１に記載のフレーム構造。
【請求項１３】
各キャップが波長変換材料を含む、請求項１２に記載のフレーム構造。
【請求項１４】
各貫通孔が、対応する発光チップへの擦れ合いを提供するような大きさにされ、又は、前記フレームが、収縮されて前記発光チップを固定する熱収縮材料を有する、請求項１１に記載のフレーム構造。
【請求項１５】
各キャップが、プリフォームされた素子であり、且つ
各貫通孔が、該貫通孔内での対応するキャップ又は発光チップの位置を制御する制限を該貫通孔内に導入する段差形状を含む、
請求項１４に記載のフレーム構造。
【請求項１６】
発光モジュールを形成する方法であって、
複数の貫通孔を含んだフレーム構造を用意することと、
前記貫通孔の各々内に発光チップを配置することであり、前記発光チップの各々が、対応する貫通孔の１つ以上の壁と直に接触する１つ以上の側面を有し、前記発光チップの各々が、
基板と、
前記基板上に位置して、前記基板を通じて光を放つ発光素子と、
前記基板とは反対側である前記発光素子の表面上に形成されたコンタクトパッドと
を含む、配置することと、
前記貫通孔の各々内にキャップを配置することと、
前記フレーム構造をスライスして、１つ以上の発光チップを各々が含んだ個々の発光モジュールを提供することであり、各貫通孔が、前記コンタクトパッドへの直接的な外部コンタクトを可能にし、且つ前記基板からの光が対応する発光モジュールを出て行くことを可能にする、スライスすることと
を有する方法。
【請求項１７】
前記基板は、前記発光素子の各々が上に形成される成長基板である、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
各キャップが波長変換材料を含む請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
前記フレーム構造を用意することは、各貫通孔を、対応する発光チップへの擦れ合いを提供するような大きさにすることを有する、請求項１６に記載の方法。
【請求項２０】
前記フレームを収縮させて前記発光チップを前記貫通孔の中に固定すること、を更に有する請求項１６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光デバイスの分野に関し、特に、デバイスの外縁周りに反射エンクロージャを提供するフレームに関する。
【背景技術】
【０００２】
ますます拡大する半導体発光デバイスの使用が、これらのデバイスの高度に競争的な市場を作り出している。このような市場においては、数ある供給元の中での製品の差異化をもたらすのに性能と価格が重要であることが多い。従って、共通の目的は、発光デバイスから均等あるいは更に良好な性能を提供しながら、製造のコストを低減することである。
【０００３】
発光素子の比較的安価なパッケージングを提供する１つの技術は、発光素子への外部接続を容易にするリードフレームコンタクトを備えたフレーム内に発光素子を配置することである。ＬＥＤリードフレームは一般的に、ＬＥＤへの外部接続を提供するように形状を整えられる一対の導電体を有する。リードフレームの周りに支持フレームが成形されて、ＬＥＤをマウントするための支持フレーム内の導電面と、フレーム化されたＬＥＤを印刷回路基板又はその他の固定具にマウントするための支持フレームの外の導電面と、をリードフレームの導電体が提供するようにされ得る。
【０００４】
ここに援用する特許文献１（ＵＳＰＡ２０１０／０２０７１４０，“COMPACT  MOLDED  LED  MODULE”，２０１０年８月１９日発行，Serge  L．Rudaz，Serge  Bierhuizen，及びAshim  S．Haque）は、図７Ａ−７Ｂに例示されるように各支持フレームの中で発光デバイスがリードフレームコンタクトに接合された支持フレームのアレイを開示している。
【０００５】
図７Ａは、成形されたフレームアレイ４０の中の２つのリードフレーム１６を示している。各リードフレーム１６は、導電体１２及び１４を含んでいる。この例においては、各リードフレーム１６の周りにタブ１０が形成されるとともに、リードフレーム１６の導電体１２及び１４が、フレーム素子４０を貫いて延在するように整形されて、タブ１０内の、発光デバイスをマウントするためのコンタクト１２ａ、１４ａと、発光デバイスを備えたタブ１０のその後の印刷回路基板又はその他の固定具の上へのマウントのためのコンタクト１２ｂ、１４ｂとを提供している。２つのみのリードフレーム１６及びタブ１０が図示されているが、成形されたフレームアレイ４０は、何百ものリードフレーム１６及びタブ１０を含み得る。
【０００６】
図７Ｂは、２つの発光モジュール３８を示している。この実施形態例においては、最小限の固有の構造的支持を持つ薄膜デバイスとし得るものである発光デバイス２０が、発光デバイス２０に必要な構造的支持を提供するものであるサブマウント３０上に置かれている。例えばＥＳＤ保護デバイス２６などのその他のデバイスも、サブマウント上に置かれ得る。サブマウント３０上に保護コーティング２８が設けられ得る。サブマウント３０を貫く導電体２４が、発光デバイス２０をリードフレーム１６のコンタクト１２及び１４に結合する。
【０００７】
その後、タブ１０が封止材で充填され得る。オプションとして、封止材、又は保護コーティング２８、又は発光デバイス２０は、放たれた光の一部又は全てを吸収して異なる波長の光を放出する例えば蛍光体などの波長変換材料を含んでいてもよい。タブ１０の内壁１５は、タブ１０の外方へと光を向け直すために反射性とし得る。
【０００８】
完成後、ライン３６に沿ってスライスすることによって、フレームアレイ４０によって形成された個々の発光モジュール３８が個片化される。個別にされた発光モジュール３８は、発光モジュール３８のピックアンドプレースを容易にする側面３５を含むが、光生成素子２０よりもかなり多くの体積を消費するとともに、光生成素子２０の表面積と比較して大幅に大きいフットプリントを導入する。この相当な体積及びフットプリントの‘オーバーヘッド’は、例えばスマートフォン及びそれに類するものなどのポータブル装置用の例えばフラッシュ又は照明要素などの用途において、このような発光モジュールの使用を制限してしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１０／０２０７１４０号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
発光モジュールのハンドリングを容易にする側面と、発光面とは反対側のコンタクトとを有する発光モジュールを提供するための、より複雑でないプロセスを提供することが有利である。また、体積及びフットプリントのオーバーヘッドが最小限であるような発光モジュールを提供することも有利である。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
これらの関心事のうちの１つ以上を、より良く解決するため、本発明の一実施形態において、実質的に自己支持形のフリップチップ発光デバイスの外縁を取り囲むように中空フレームが構成される。当該フレームはまた、発光デバイスの発光面の上方に波長変換素子を収容するような形状にされ得る。中空フレームを通じて露出されるものである発光デバイスの下面が、発光モジュールを印刷回路基板又はその他の固定具に表面実装するための、発光素子に結合されたコンタクトパッドを含む。フリップチップ発光デバイスは、発光素子が上に成長されたパターンドサファイア基板（ＰＳＳ）を含むことができ、パターン加工された表面が、このパターンドサファイア成長基板を通じての、発光素子からの高められた光取り出しをもたらす。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
以下の図を含む添付図面を参照して、例として、本発明を更に詳細に説明する。
【図１Ａ】オプションの波長変換素子を有する発光デバイスの外縁を取り囲む中空フレームを含んだ発光モジュールの一例を示す図である。
【図１Ｂ】オプションの波長変換素子を有する発光デバイスの外縁を取り囲む中空フレームを含んだ発光モジュールの一例を示す図である。
【図１Ｃ】オプションの波長変換素子を有する発光デバイスの外縁を取り囲む中空フレームを含んだ発光モジュールの一例を示す図である。
【図１Ｄ】オプションの波長変換素子を有する発光デバイスの外縁を取り囲む中空フレームを含んだ発光モジュールの一例を示す図である。
【図１Ｅ】オプションの波長変換素子を有する発光デバイスの外縁を取り囲む中空フレームを含んだ発光モジュールの一例を示す図である。
【図１Ｆ】オプションの波長変換素子を有する発光デバイスの外縁を取り囲む中空フレームを含んだ発光モジュールの一例を示す図である。
【図２Ａ】中空フレームの内面形状の他の例を示す図である。
【図２Ｂ】中空フレームの内面形状の他の例を示す図である。
【図２Ｃ】中空フレームの内面形状の他の例を示す図である。
【図２Ｄ】中空フレームの内面形状の他の例を示す図である。
【図２Ｅ】中空フレームの内面形状の他の例を示す図である。
【図２Ｆ】中空フレームの内面形状の他の例を示す図である。
【図３Ａ】他の中空フレーム構造の例を示す図である。
【図３Ｂ】他の中空フレーム構造の例を示す図である。
【図３Ｃ】他の中空フレーム構造の例を示す図である。
【図３Ｄ】他の中空フレーム構造の例を示す図である。
【図４】中空フレームのアレイ構造の一例を示す図である。
【図５Ａ】フレーム素子の複数の開口内に複数の発光ダイオードを含んだ発光モジュールの一例を示す図である。
【図５Ｂ】フレーム素子の複数の開口内に複数の発光ダイオードを含んだ発光モジュールの一例を示す図である。
【図６】代替的なアセンブリ方法の一例を示す図である。
【図７Ａ】リードフレームコンタクトを備えた支持フレームを有する従来技術の発光モジュールの一例を示す図である。
【図７Ｂ】リードフレームコンタクトを備えた支持フレームを有する従来技術の発光モジュールの一例を示す図である。
【図８Ａ】自己支持形の発光ダイの一例を示す図である。
【図８Ｂ】自己支持形の発光ダイの一例を示す図である。
【図８Ｃ】自己支持形の発光ダイの一例を示す図である。  図面全体を通して、同様あるいは対応する機構又は機能は、同じ参照符号で指し示す。図面は、例示目的で含められたものであり、本発明の範囲を限定することを意図したものではない。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下の説明においては、限定ではなく説明の目的で、本発明の概念の完全なる理解を提供するために、例えば特定のアーキテクチャ、インタフェース、技術などの具体的詳細事項を説明する。しかしながら、当業者に明らかなように、本発明は、これらの具体的詳細事項からは逸脱した他の実施形態でも実施され得るものである。同様に、本明細書の文章は、図面に示される実施形態例に向けられたものであり、請求項に係る発明に、請求項に明示的に含められた限定以外の限定を加えるものではない。単純化及び明瞭化の目的のため、不要な詳細事項で本発明の説明を不明瞭にしないよう、周知のデバイス、回路及び方法についての詳細な説明は省略することとする。
【００１４】
厚くて自己支持形の発光デバイスは現在一般的に入手可能である。図８Ａ−８Ｃは、幾つかの自己支持形の発光デバイス１００の一例を示している。図８Ａは、複数の発光デバイス１００を作り出すように上に半導体層が形成／成長された基板１１０を示している。基板１１０は一般的にサファイア又はガラスであり、各デバイス１００の発光素子１２０は一般的に、ｎ型半導体層とｐ型半導体層との間に挟まれた活性領域を含む。パッド１３０がｎ層及びｐ層へのコンタクトを提供し、これらの層の間に電流が流れるときに活性領域から光が発せられるようにされる。発光素子１２０を形成する半導体として、一般的に、ｎ型及びｐ型の半導体を提供するようにドープされた窒化ガリウム（ＧａＮ）が使用される。
【００１５】
単一の発光チップ１００を供するため、基板１１０がスライス／ダイシングされ得る（図８Ａ中の破線）。動作時、個々の発光チップは典型的に、コンタクトパッド１３０を図８Ｃに示すチップ１００の名目上の‘底面’として、図８Ｂに示すように‘フリップチップ’構成の向きにされる。光は、主として発光素子１２０の‘頂’面１２５から基板１１０内に放たれ、その後、基板１１０の頂面１１５及び側面１１６から放出される。また、一部の光が発光素子１２０の側面１２６から放出される。
【００１６】
発光素子１２０から基板１１０への光取り出し効率を高めるため、基板１１０と発光素子１２０との界面が、該界面での全反射（ＴＩＲ）の可能性を低減するように‘粗面化’され得る。一般に、基板１１０は、発光素子１２０が上に成長されるパターンドサファイア基板（Patterned  Sapphire  Substrate；ＰＳＳ）であり、サファイア基板上のパターンが、上述の、基板１１０と発光素子１２０との間の‘粗面化’された界面を作り出す。
【００１７】
発光デバイス１００は実質的に自己支持形であるが、例えば印刷回路基板及びその他の固定具などのアセンブリなどの最終製品のアセンブリ中に様々なプロセスを経るので、発光デバイス１００は一般的に、その後のハンドリングに耐えるように‘パッケージング’され得る。図７Ａ−７Ｂの例においてのように、チップ１００は、発光チップ１００の各々への外部接続を可能にするリードフレーム内の導電体にパッド１３０をはんだ付けして、リードフレームのアレイ又はストリップの上に配置され得る。リードフレームのアレイは、発光チップの各々又は発光チップの組（セット）を封入するように処理され、そして、個々の封止（‘パッケージング’）された発光デバイスを提供するように個片化される。
【００１８】
封止は複数の目的を果たし、封止材は、発光チップを環境から保護するとともに、１つ以上の特定の光学機能を提供するように形成され得る。例えば、封止材は、発光チップ１００から放たれた光の一部又は全てを異なる波長の光へと変換する例えば蛍光体などの波長変換材料を含み得る。封止材はまた、所望の光出力パターンを提供するレンズを形成するように形状を定められ得る。オプションとして、封止材は、例えば図７Ｂの発光モジュール３８のタブ１０などの反射壁によって形成されるウェル（井戸）の中に配置され得る。
【００１９】
図１Ａ−１Ｆは、リードフレームの必要性を排除するとともに体積及びフットプリントのオーバーヘッドを最小限にするパッケージングプロセスを例示している。
【００２０】
図１Ａは、その中に発光チップが配置され得る中空フレーム２１０の一例を示している。オプションとして、フレーム２１０の内壁２１５は、例えば銀（Ａｇ）又はその他の反射材料のコーティングを用いて、反射性であり得る。フレーム２１０の開口の形状及び大きさは、図１Ｂに示すような発光チップ１００の形状及び大きさに一致し得る。好ましくは、発光チップ１００は、動作するチップ１００のみがパッケージングされるよう、事前に試験される。
【００２１】
図１Ａ−１Ｆは単一のフレーム２１０を示しているが、複数のフレーム２１０の同時アセンブリ及びテストを可能にするように、例えば図４に例示するようなフレーム２１０のアレイ４００が提供され得る。
【００２２】
アセンブリ前に、アレイ４００は、各フレーム２１０の内側の壁２１５上に反射材料を塗布するように処理され得る。パッケージングされたデバイスの意図した用途に応じて、アレイ４００の全体が反射材料でスプレイコーティングされてもよく、あるいは、内壁に反射材料が塗布される間、フレーム２１０の上面がマスクされてもよい。反射コーティングを設けることには、アレイ４００を反射材料のたる内に浸漬することを含め、その他の技術が使用されてもよい。一部の実施形態において、別個の反射コーティングを塗布する必要性を排除するよう、フレーム２１０の材料が生来的に反射性であってもよい。
【００２３】
アセンブリ後に、フレームのアレイが切断ライン４１０に沿ってスライス／ダイシングされて、図１Ａ−１Ｆに例示するように、個片化されたパッケージ発光デバイス２００が提供される。図示していないが、アレイ４００は、フレーム２１０同士の間に、このようなスライス／ダイシングを容易にする機構を含んでいてもよい。好ましくは、アレイ４００に選択される材料は、機械的切断プロセス又はレーザ切断プロセスを用いて容易にスライスされる。当業者が認識するように、フレームは、図５Ａ−５Ｂに関して更に詳細に後述するような複数の発光チップを含むモジュールを提供するようにスライスされてもよい。
【００２４】
図１Ｂに示すように、アセンブリプロセス中にその上でチップ１００が支持され得る表面を提供するため、例えば接着片（ストリップ）などの取り外し可能なシート２８０が、フレーム２１０の下面を覆い得る。図１Ｃに例示するように、所望の場合に、コンタクトパッド１３０がフレーム２１０よりも僅かに下まで延在するようにチップ１００がフレーム２１０内に配置されることを可能にするよう、シート２８０はフレキシブルとし得る。オプションとして、パッド１３０はフレーム２１０の下面と同一平面にされてもよい。
【００２５】
チップ１００は、多様な技術のうちの何れを用いてフレーム２１０内に固定されてもよい。フレーム２１０がしなりやすい場合、フレームの開口が擦れ合いを提供するような大きさにされ得る。他の例では、フレームの開口はチップ１００よりも僅かに大きくてもよく、そして、チップ１００がフレーム２１０に挿入される前に、フレーム２１０の壁２１５又はチップ１００の側壁が接着剤で被覆されてもよい。この接着剤が反射性である場合、壁２１５に反射性の表面を設ける必要性が排除され得る。
【００２６】
一部の実施形態において、フレーム２１０は、発光チップ１００（及び後述のオプションのキャップ２３０）がフレーム２１０に挿入された後に縮められる例えば熱収縮材料などの収縮可能材料とし得る。一部の実施形態において、個々のパッケージデバイス２００へのフレーム４００（図４）のレーザ切断が、この材料を縮めさせるエネルギーを提供し得る。フレーム２１０内にチップ１００を固定するためのその他の技術も、本開示に鑑みて当業者に明らかになる。
【００２７】
図１Ｄに示すように、発光チップ１００をカバーするようにキャップ２３０が配設され得る。このキャップは、チップの発光面１１５から光を受けるとともに、キャップ２３０の表面２３５から光が放出される前に所望の光学効果を提供し得る。例えば、キャップは、所望の色点を達成すべく発光チップ１００からの光の一部又は全てを１つ以上の異なる波長の光へと変換する波長変換材料を含み得る。同様に、平行六面体として図示されているが、キャップ２３０は、例えばコリメートレンズなど、所望の光出力パターンを提供するレンズを形成するように形状を定められ得る。
【００２８】
発光チップ１００の発光面１１５、及びキャップ２３０の光放出面２３５は、これらの表面での全反射（ＴＩＲ）の可能性を低減することによって発光効率を高めるように、粗面加工又はパターン加工され得る。オプションとして、発光チップ１００とキャップ２３０との間の境界面又はこれらの素子と反射壁２１５との間の境界面に、これらの素子間での光カップリングを強化するために、界面材料が設けられてもよい。
【００２９】
図１Ｅに示すように、フレーム２１０は、チップ１００とキャップ２３０とを収容するような大きさにされることができ、反射壁２１５は、キャップ２３０の側面から漏れ出し得る光を向け直すのに役立つ。フレーム２１０内にキャップ２３０を置くことは、キャップ２３０と発光チップ１００との精緻なアライメントを提供する。これは、パッケージングされたデバイス２００の間で一貫性のある特定の光出力パターンを達成するためにしばしば必要とされるものである。キャップ２３０は、チップ１００をフレーム２１０に取り付けることに使用される取付け方法のうちの何れかを用いて、フレーム２１０に取り付けられ得る。
【００３０】
チップ１００及びオプションのキャップ２３０をフレーム２１０に取り付けた後、パッケージングされたデバイス２００は、‘上’面としての光放出面２３５（又は、オプションのキャップ２３０が含められない場合には表面１１５）と、デバイス２００の‘下’面上のコンタクトパッド１３０とを持つことになる。斯くして、リードフレーム又はサブマウントの使用なくして、パッケージングされた発光デバイス２００が形成される。
【００３１】
図１Ｅ及び１Ｆに示すように、パッケージングされた発光デバイス２００は、最小限の体積及びフットプリントのオーバーヘッド量と、低背の外形とを有しており、例えば電話及びそれに類するものなどの小型の手持ち式装置での使用に特によく適している。低減された体積及びフットプリントのオーバーヘッドはまた、例えば自動車用途、照明用途及びディスプレイ用途などのその他の用途にも有益であり得る。
【００３２】
当業者が認識するように、フレーム２１０は、アセンブリプロセスを容易にするその他の機構を含んでいてもよい。例えば、技術的に一般的なように、フレーム２１０の開口は、チップ１００及びキャップ２３０が挿入されるときに気泡がフレーム２１０を出て行くことを可能にする機構を含み得る。同様に、フレーム２１０は、波長変換材料を含んだキャップを通り抜けることなく発光チップのエッジを青色光が出て行くときに発生し得るものである“ブルーリング”を抑制あるいは排除するために、キャップ２３０と反射壁２１５との間にＴｉＯ２又はシリコーンなどの材料を含み得る。
【００３３】
やはり当業者が認識するように、フレーム２１０は、発光チップ１００を保護すること、並びに体積及びフットプリントのオーバーヘッドを最小限にすることに加えて、その他の機能を提供してもよい。例えば、フレーム２１０の材料は、高い熱伝導率を提供するように選定されてもよく、それにより、発光チップ１００及びキャップ２３０（これが波長変換材料を含む場合）によって発生される熱を効率的に放散することによって、デバイス２００の寿命が延長され得る。
【００３４】
本発明は、以上では、先ず発光チップ１００が挿入され、その後にキャップ２３０が挿入されるプロセス例を用いて提示されているが、当業者が認識するように、フレーム２１０に先ずキャップ２３０が挿入され、それに発光チップが続いてもよく、あるいは、キャップ２３０及び発光チップ１００が互いに取り付けられて、その後にフレーム２１０に挿入されてもよい。
【００３５】
図２Ａ−２Ｆは、中空フレーム２０１−２０６に関して内面形状の他の例を示している。
【００３６】
図２Ａに示すように、フレーム例２０１は、発光チップ１００とキャップ２３０との上下方向の配置を制御するように作用する‘段差’機構２１１を含んでいる。特に、段差２１１は、キャップ２３０が挿入されるときに発光チップ１００のコンタクトがフレーム２０１の下面を超えて延在する程度を制御するために据えられ得る。
【００３７】
図２Ｂに示すように、フレーム２０２は、フレーム２１０への発光チップ１００の挿入を容易にするとともに、キャップ２３０からの側面放射光を発光チップ１００から離れるように向け直すようにも作用する、傾斜した壁セグメント２１２を含んでいる。
【００３８】
図２Ｃに示すように、フレーム２０３の傾斜した壁セグメント２１２は、フレーム２１０の下面まで延在している。これまた図２Ｃに示すように、フレーム２１０の開口によって形成される空洞内に液状又はペースト状の材料をディスペンスし、その後に該材料を固めることによって、キャップ２３０’が作り出されている。例えば、この材料は、オプションで波長変換材料を有するシリコーンとすることができ、これが、液状で塗布され、その後に硬化されて、固いキャップ２３０’を形成する。このような一実施形態において、この液体材料又はペースト材料は、チップ１００をフレーム２１０に取り付ける接着剤として機能し得る。
【００３９】
図２Ｄに示すように、フレーム２０４も、空洞内にディスペンスされたキャップ２３０’を含んでいるが、この例においては壁２１３が傾斜していない。
【００４０】
図２Ｅに示すように、フレーム２０５は、チップ１００とキャップ２３０との間に置かれた中間光学素子２４０を含んでいる。この光学素子２４０は、特有の光学効果を提供してもよいし、あるいは、チップ１００の屈折率とキャップ２３０の屈折率との間のある屈折率を提供することによって、光取り出し効率を高めてもよい。この光学素子２４０は、プリフォームされた平行六面体として図示されているが、如何なる形状であってもよく、また、液状又はペースト状でディスペンスされて、その後に固められてもよい（図示せず）。フレーム２１０の空洞内にディスペンスされるキャップ２３０’の例においてのように、ディスペンスされる光学素子２４０は、チップ１００をフレーム２１０に取り付けるように作用し得る。素子２３０、２４０、１００とフレーム２１０との間に小さい隙間２３８が存在してもよく、あるいは、素子２３０、２４０、１００のうちの１つ以上がフレーム２１０の内側にきつく収まっていてもよい。
【００４１】
当業者が認識するように、所望のパッケージ構築を達成するために、多様な形成・アセンブリ技術が使用され得る。図２Ａ−２Ｅに示した技術のうちの一部又は全てが組み合わされてもよい。図２Ｆに示すように、フレーム例２０６は、傾斜した壁セグメント２１２と、プリフォームされた中間光学素子２４０と、液状若しくはペースト状でディスペンスされてチップ１００及び光学素子２４０をフレーム２１０に取り付けるように作用するキャップ２３０’とを含んでいる。
【００４２】
フレーム２１０の開口は好ましくは、得られるデバイス２００（又は２０１−２０６）のフットプリントを最小化するために、典型的に直線的である発光チップの形状に一致するような形状にされるが、その他の形状にされた開口が設けられてもよい。例えば、材料を貫く円形の孔を開ける又は掘ることの方が一般的に単純であるので、図３Ａ−３Ｄに例示するように円筒形又は円錐形の孔が設けられてもよい。
【００４３】
図３Ａに、そして図３Ｂの断面図に示すように、デバイス例３０１は、フレーム２１０と、直線的な発光チップ１００及び円形のキャップ２３０が中に配置される円筒形の孔とを含んでいる。この実施形態例において、孔の大きさは、それが発光チップ１００を囲むように、すなわち、発光チップ１００の対角線が当該円筒形の孔の直径よりも小さいか等しいかであるようにされている。斯くして、直線的な孔に代わる円筒形の孔によって生じる追加のフットプリントオーバーヘッドが最小化される。一部の実施形態において、発光チップ１００が円形キャップ２３０に予め取り付けられ、その後、素子１００、２３０の対が円筒形フレーム２１０内に配置される。チップ１００とフレーム２１０の円筒形の壁３１５との間の空間は、例えばその後に硬化される誘電体ペーストなどの反射材料で充たされ得る。
【００４４】
図３Ｃに、そして図３Ｄの断面図に示すように、デバイス例３０２のフレーム２１０は、フレーム２１０の底面における開口サイズがチップ１００を囲んだ、円錐形の孔を含んでいる。この例において、キャップ２３０’は、円錐形の空洞内に液状又はペースト状でディスペンスされてその後に硬化され、チップ１００をフレーム２１０に取り付けるように作用し得る。オプションとして、壁３２５は反射性とし得る。
【００４５】
上述のように、図４のフレーム４００は、個片化されたモジュールの各々が複数の発光チップを含むように構成されてスライス／ダイシングされてもよい。例えば自動車の照明モジュールなどの高パワー用途では、一般に複数のチップモジュールが使用される。
【００４６】
図５Ａ−５Ｂは、発光モジュール内に複数の発光ダイオードを含んだ発光モジュール例を示している。これらの例において、発光モジュール５０１、５０２は、キャップ２３０を備えた４つの発光チップ１００の行を１行以上有している。すなわち、モジュール５０１、５０２は、４つのチップ１００を有する‘リニア’光ストリップ、又はチップ１００の‘Ｍ×Ｎ’アレイとし得る。変数Ｍ又はＮは、４であってもよいし、その他の好適な整数であってもよい。
【００４７】
自動車の照明用途の例において、フレーム内に画成された孔の中にチップ１００を配置することは、特定の自動車ランプに必要とされ得る高いアライメント精度を達成する単純な方法を提供する。
【００４８】
図５Ａは、フレーム５１０に先ず各発光チップ１００が挿入され、対応するキャップ２３０が続くフレーム５１０を示している。
【００４９】
図５Ｂは、フレーム５１０に先ずキャップ２３０が挿入され、発光チップ１００の‘フェイスダウン’挿入が続く同じフレーム５１０を示している。この方法は、発光チップ１００の突出したコンタクトとは対照的に、キャップ２３０がフレーム５１０と同じ高さの表面を提供するという利点をもたらす。これは、アセンブリプロセスを単純化し得るとともに、最初に挿入される素子がアセンブリプロセス中にその上で支持される表面を提供する取り外し可能なシート（図２Ｂ中の２８０）として使用される材料の選択に関して、より広範な選択肢をもたらし得る。すなわち、図１Ｃに示したようにシート２８０がコンタクト１３０を受け入れるように伸縮可能であるという要件が排除される。
【００５０】
図６は、代替的なアセンブリ方法の一例を示している。この例においては、キャップ２３０がフレーム６１０内に配置され、発光チップ１００が、例えば印刷回路基板などの基板６５０に取り付けられる。発光チップ１００を基板６５０に取り付けた後に、キャップ２３０を備えたフレーム６１０が基板上に配置される。
【００５１】
図６はマルチチップモジュール６０１を示しているが、当業者が認識するように、同様にしてシングルチップモジュールが組み立てられてもよい。
【００５２】
図面及び以上の記載にて本発明を詳細に図示して説明してきたが、これらの図示及び説明は、限定的なものではなく、例示的あるいは典型的なものとみなされるべきであり、本発明は、開示した実施形態に限定されるものではない。
【００５３】
例えば、図面は、素子１００、２３０、２４０の全てを包囲するフレーム２１０を例示しているが、キャップ２３０の一部又は全体がフレーム２１０の上方まで延在して特定の光学効果を提供するような形状にされる実施形態で、本発明を処理することが可能である。例えば、キャップ２３０は、マッシュルーム形状であって、その上部がより広い分布の放射光を提供してもよい。同様に、光学素子２４０の一部又は全体がフレーム２１０の上方まで延在してもよく、そして、キャップ２３０が、フレーム２１０を超えて延在している光学素子２４０の部分を封入してもよい。また、キャップ２３０が省略されてもよく、そして、光学素子２４０が、上述の所望の光学効果を提供するような形状にされてもよい。
【００５４】
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。複数の特定の手段が互いに異なる従属請求項に記載されているという単なる事実は、それらの手段の組み合わ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１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図１Ｅ】
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【図１Ｆ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図２Ｅ】
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【図２Ｆ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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