(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの発光ダイオードチップ（１１）、および出射方向（Ｚ）において前記発光ダイオードチップ（１１）の下流側に配置された上面（１ａ）を有する発光ダイオード部品（１）と、
前記出射方向（Ｚ）において前記発光ダイオード部品（１）の下流側に配置され、波長変換量子ドット（２１）を含む変換要素（２）と、
フレーム部材（３）と、
放射透過性材料から作られたカバー部材（４）と、を備え、
前記フレーム部材（３）は、フレームのように前記変換要素（２）の全側面（２ｃ）を包囲し、
前記カバー部材（４）は、前記出射方向（Ｚ）において前記変換要素（２）の下流側に配置されており、前記変換要素（２）の前記発光ダイオードチップ（１１）とは反対側の上面（２ａ）を被覆しており、
前記発光ダイオード部品（１）は、成形体（１２）および接続点（１３）をさらに備え、
前記フレーム部材（３）は、反応性加熱層（３１）および第１の金属フレーム（３２）を備え、
前記反応性加熱層（３１）は、複数の層から作られ、これら層は少なくとも２種類の異なる金属および／または半導体材料で作られており、
前記第１の金属フレーム（３２）は、金属で作られており、
前記反応性加熱層（３１）と前記第１の金属フレーム（３２）とは、前記反応性加熱層の発熱化学反応によって融合されている、
オプトエレクトロニクス半導体装置（９）。
【請求項２】
前記発光ダイオード部品（１）と前記変換要素（２）との間に配置されたバリア層（５）が存在し、前記バリア層（５）は、前記発光ダイオード部品（１）の前記変換要素（２）に対向する全外面を完全に被覆している、
請求項１に記載のオプトエレクトロニクス半導体装置（９）。
【請求項３】
前記カバー部材（４）と前記フレーム部材（３）とは結合され、前記変換要素（２）の前記発光ダイオード部品（１）とは反対側の全外面を完全に被覆している、
請求項１または２に記載のオプトエレクトロニクス半導体装置（９）。
【請求項４】
前記発光ダイオード部品（１）と前記変換要素（２）との間に配置されたバリア層（５）が存在し、前記バリア層（５）は、前記成形体（１２）の前記変換要素（２）に対向する全外面を完全に被覆している、
請求項１〜３のいずれか一項に記載のオプトエレクトロニクス半導体装置（９）。
【請求項５】
前記変換要素（２）は、前記バリア層（５）および／または前記接続点（１３）、前記フレーム部材（３）、ならびに前記カバー部材（４）によって製造公差の範囲内で密封されている、
請求項４に記載のオプトエレクトロニクス半導体装置（９）。
【請求項６】
前記バリア層（５）の材料、前記フレーム部材（３）の材料、および／または前記カバー部材（４）の材料の水蒸気透過率が最大でも１×１０−３ｇ／ｍ２／日であり、好ましくは最大でも３×１０−４ｇ／ｍ２／日である、
請求項２、４、５のいずれか一項に記載のオプトエレクトロニクス半導体装置（９）。
【請求項７】
前記成形体（１２）の材料の水蒸気透過率は、前記バリア層（５）の前記材料の水蒸気透過率よりも高い、
請求項２、４〜６のいずれか一項に記載のオプトエレクトロニクス半導体装置（９）。
【請求項８】
前記バリア層（５）は、前記出射方向において少なくとも１層の第１の層および少なくとも１層の第２の層を備え、前記第１の層は有機材料で作られ、かつ前記第２の層は無機材料で作られている、
請求項２、４〜７のいずれか一項に記載のオプトエレクトロニクス半導体装置（９）。
【請求項９】
製造公差の範囲内で前記接続点（１３）は、前記成形体（１２）の前記変換要素（２）に対向する全外面を被覆している、
請求項１〜８のいずれか一項に記載のオプトエレクトロニクス半導体装置（９）。
【請求項１０】
少なくとも１つの発光ダイオードチップ（１１）および上面（１ａ）を有する発光ダイオード部品（１）を用意するステップであって、前記上面（１ａ）は、出射方向（Ｚ）において前記発光ダイオード部品（１）の下流側に配置されている、ステップと、
前記発光ダイオード部品（１）の前記上面（１ａ）に第１の金属フレーム（３２）を設けるステップであって、前記第１の金属フレーム（３２）は、前記出射方向（Ｚ）からの上面視において連続的でありかつフレーム状である、ステップと、
前記発光ダイオード部品（１）の前記第１の金属フレーム（３２）を備える側に変換要素（２）を設けるステップと、
前記発光ダイオード部品（１）の前記第１の金属フレーム（３２）を備える前記側に放射透過性カバー部材（４）を設けるステップと、
反応性材料で作られた反応性加熱層（３１）を、前記カバー部材（４）の底面（４ｃ）に設けるステップであって、前記反応性加熱層（３１）は、複数の層から作られ、これら層は少なくとも２種類の異なる金属および／または半導体材料で作られている、ステップと、
前記反応性加熱層（３１）を電気的に熱するステップであって、発熱反応によって前記反応性加熱層が少なくとも部分的に溶融し、前記反応性加熱層（３１）と前記第１の金属フレーム（３２）とは融合してフレーム部材（３）を成す、ステップと、を含み、
前記変換要素（２）は、波長変換量子ドット（２１）を含み、
前記発光ダイオード部品（１）は、成形体（１２）および接続点（１３）をさらに備える、
オプトエレクトロニクス半導体装置（９）の製造方法。
【請求項１１】
前記変換要素（２）を設ける前に、バリア層（５）が前記発光ダイオード部品（１）の前記上面（１ａ）に設けられ、前記バリア層は、前記出射方向において少なくとも１層の第１の層および少なくとも１層の第２の層を備える、
請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記第１の層および前記第２の層は、異なる堆積方法を使用して用意される、
請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記反応性加熱層（３１）は、前記カバー部材（４）に結合された第２の金属フレーム（３３）を備え、前記変換要素（２）は、前記反応性加熱層（３１）と前記第１の金属フレーム（３２）との融合より先に前記カバー部材（４）の前記底面（４ｃ）に設けられる、
請求項１０〜１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
請求項１〜９のいずれか一項に記載の複数のオプトエレクトロニクス半導体装置（９）と、
成形体アセンブリと、を有し、
前記成形体アセンブリ（１２’）は、前記オプトエレクトロニクス半導体部品（９）の前記成形体（１２）を含み、
前記オプトエレクトロニクス半導体装置（９）同士は、前記成形体アセンブリ（１２’）によって横方向において結合されており、
単一カバー部材（４’）が前記複数のオプトエレクトロニクス半導体装置（９）を被覆し、
前記フレーム部材（３）は、隣接する変換要素（２）の間に配置されている、
光源。
【請求項１５】
請求項１４に記載の光源を製造するための方法であって、
前記成形体アセンブリ（１２’）および前記単一カバー部材（４’）は、前記フレーム部材（３）の一部分に沿って、または、製造公差の範囲内で前記フレーム部材（３）の少なくとも一部分に平行に個片化される、
方法。
【請求項１６】
少なくとも１つの発光ダイオードチップ（１１）、および出射方向（Ｚ）において前記発光ダイオードチップ（１１）の下流側に配置された上面（１ａ）を有する発光ダイオード部品（１）と、
前記出射方向（Ｚ）において前記発光ダイオード部品（１）の下流側に配置され、波長変換量子ドット（２１）を含む変換要素（２）と、
フレーム部材（３）と、
放射透過性材料から作られたカバー部材（４）と、を備え、
前記フレーム部材（３）は、フレームのように前記変換要素（２）の全側面（２ｃ）を包囲し、
前記カバー部材（４）は、前記出射方向（Ｚ）において前記変換要素（２）の下流側に配置されており、前記変換要素（２）の前記発光ダイオードチップ（１１）とは反対側の上面（２ａ）を被覆しており、
前記変換要素（２）は、前記発光ダイオード部品（１）とは反対側の外面において、完全に前記カバー部材（４）および前記フレーム部材（３）によって包囲されており、
前記カバー部材（４）と前記変換要素（２）の間に、空気、真空または不活性ガスを含む空間（６）が配置されており、
前記フレーム部材（３）は、反応性加熱層（３１）および第１の金属フレーム（３２）を備え、
前記反応性加熱層（３１）は、複数の層から作られ、これら層は少なくとも２種類の異なる金属および／または半導体材料で作られており、
前記第１の金属フレーム（３２）は、金属で作られており、
前記反応性加熱層（３１）と前記第１の金属フレーム（３２）とは、前記反応性加熱層の発熱化学反応によって融合されている、
オプトエレクトロニクス半導体装置（９）。
【請求項１７】
前記成形体（１２）は、前記発光ダイオードチップ（１１）を横方向に完全に包囲している、
請求項１〜９のいずれか一項に記載のオプトエレクトロニクス半導体装置（９）。
【請求項１８】
前記反応性加熱層（３１）の層は、パラジウム、アルミニウム、ニッケル、チタンおよびシリコンのいずれかを含む、
請求項１〜９、１６、１７のいずれか一項に記載のオプトエレクトロニクス半導体装置（９）。
【請求項１９】
前記反応性加熱層（３１）は、発熱化学反応によって溶融したはんだ層をさらに含む、
請求項１〜９、１６〜１８のいずれか一項に記載のオプトエレクトロニクス半導体装置（９）。
【請求項２０】
前記変換要素は、前記フレーム部材および前記カバー部材によって密封されている、
請求項１〜９、１６〜１９のいずれか一項に記載のオプトエレクトロニクス半導体装置（９）。
【請求項２１】
前記反応性加熱層（３１）の層は、パラジウム、アルミニウム、ニッケル、チタンおよびシリコンのいずれかを含む、
請求項１０〜１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２２】
前記反応性加熱層（３１）は、発熱化学反応によって溶融したはんだ層をさらに含む、
請求項１０〜１３、２１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２３】
前記変換要素は、前記フレーム部材および前記カバー部材によって密封されている、
請求項１０〜１３、２１、２２のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
特許文献１には、オプトエレクトロニクス半導体部品、およびそのようなオプトエレクトロニクス半導体装置の製造方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００２】
【特許文献１】独国特許出願公開第１０２０１２１１０６６８号明細書
【特許文献２】独国特許出願公開第１０２００７０４９００５号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第２０１１／００４９７３０号明細書
【特許文献４】米国特許出願公開第２０１２／０１３２９５３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
検討課題の１つは、高感度変換材料を有するオプトエレクトロニクス半導体装置、およびそのようなオプトエレクトロニクス半導体装置を有する光源であって、それぞれが長寿命化されたオプトエレクトロニクス半導体装置および光源を提供することである。さらなる検討課題は、高感度変換材料を有するオプトエレクトロニクス半導体装置の製造方法を提供することである。
【０００４】
オプトエレクトロニクス半導体装置を提供する。オプトエレクトロニクス半導体装置は例えば、電磁放射を出射するために設けられる発光半導体ダイオードを備える。または、オプトエレクトロニクス半導体装置は、電磁放射を検出するために提供される光検出半導体ダイオードを備えていてもよい。
【０００５】
本オプトエレクトロニクス半導体装置の少なくとも一実施形態によれば、オプトエレクトロニクス半導体装置は、発光ダイオード部品を備える。発光ダイオード部品は例えば、無機発光ダイオード部品でありうる。発光ダイオード部品は、少なくとも１つの発光ダイオードチップ、および出射方向において発光ダイオードチップの下流側に配置された上面を備える。発光ダイオードチップは特に、無機発光ダイオードチップでありうる。換言すれば、発光ダイオードチップの半導体ボディは、無機化合物で作られうるか、または製造公差の範囲内で無機化合物からなっていてもよい。
【０００６】
発光ダイオード部品は、発光ダイオード部品が横方向に延在する主延在平面を備える。発光ダイオード部品は、主延在平面に直交しかつ出射方向に平行な厚さを有する。発光ダイオード部品の厚さは、発光ダイオード部品の横方向の最大限の大きさに比して小さい。
【０００７】
本オプトエレクトロニクス半導体装置の少なくとも一実施形態によれば、オプトエレクトロニクス半導体装置は、出射方向において発光ダイオード部品の下流側に配置された変換要素を備える。変換要素は特に、高感度波長変換材料を含む。高感度変換材料には例えば、この変換材料が酸素および／または水等に接触する際に酸化等によって破壊され得、かつ／またはダメージを受け得る特徴がある。さらに、高感度変換材料は温度変化に敏感に反応し得、例えば、そのような温度変化によって機能を損ないうる。高感度変換材料は本発明において、波長変換量子ドットおよび／または有機変換材料でありうる。
【０００８】
さらに、波長変換材料には、発光ダイオード部品または発光ダイオードチップによって出射された電磁放射の波長が変換材料において変換される特徴がある。この場合、波長は好ましくは増大される。例えば、青色電磁放射は、変換要素によって少なくとも部分的にまたは完全に赤色放射および／または緑色放射に変換される。
【０００９】
変換要素は特に、電気エネルギーを光子に変換することによって放射を発生するための活性ゾーンを備えていなくてもよい。換言すれば、変換要素は、発光ダイオードチップによって出射された電磁放射を変換するのみの受動要素であることができる。
【００１０】
本オプトエレクトロニクス半導体装置の少なくとも一実施形態によれば、オプトエレクトロニクス半導体装置は、放射透過性材料から作られたカバー部材を備える。本明細書において「放射透過性」は、発光ダイオード部品によって出射および／もしくは検出され、かつ／または変換材料によって変換された電磁放射の少なくとも９０％、特に９０％、好ましくは少なくとも９５％がカバー部材の材料を通って透過することを意味しうる。「放射透過性」は特に、カバー部材の材料の、発光ダイオード部品によって出射および／もしくは検出され、かつ／または変換材料によって変換された電磁放射の透過係数が少なくとも９０％であり、好ましくは少なくとも９５％であることを意味しうる。
【００１１】
カバー部材は例えば、ガラスで作られうる。カバー部材は、ガラス板でありうる。ここで、ガラス板はガラスで作られた一体的なボディを備える。ガラス板は主延在平面を有し、また、この主延在平面に対して垂直に延在する厚さであって、主延在平面におけるガラス板の大きさに比して小さい厚さを有する。カバー部材は、出射方向において変換要素の下流側に配置されている。したがって、先に発光ダイオード部品によって出射され、変換要素によって変換された電磁放射は、カバー部材を通過し得、例えば外気のような半導体装置の周囲の物質内に取り出されうる。
【００１２】
本オプトエレクトロニクス半導体装置の少なくとも一実施形態によれば、オプトエレクトロニクス半導体装置は、フレーム部材を備える。フレーム部材は例えば、金属材料を含む。フレーム部材は特に、反射性の構造でありうる。本明細書において「反射性」は、発光ダイオード部品によって出射および／もしくは検出され、かつ／または変換材料によって変換された電磁放射の少なくとも９０％、好ましくは少なくとも９５％がフレーム部材の材料によって反射されることを意味しうる。特に、本明細書において「反射性」および／または「放射反射性」は、フレーム部材の、発光ダイオード部品によって出射および／もしくは検出され、かつ／または変換材料によって変換された電磁放射の反射係数が少なくとも９０％、好ましくは少なくとも９５％であることを意味しうる。フレーム部材は有利なことに、高い熱伝導性を有する。例えば、発光ダイオード部品の、特に変換材料の上昇した温度がフレーム部材を介して放熱されうることによって、変換要素が加熱されることから保護する。
【００１３】
本オプトエレクトロニクス半導体装置の少なくとも一実施形態によれば、フレーム部材は、フレームのように変換要素の全側面を包囲している。したがって、出射方向からの平面視において（すなわち上方からの平面視において）、フレーム部材は、変換要素の側面において横方向から変換要素の境界を定めている。しかしながら、「フレームのように」（“in the manner of a frame”）とは、変換要素、ならびに／またはフレーム部材の変換要素に対向する外面および／もしくは内面が平面視において矩形でなければならないことを意味するものではない。むしろ、変換要素、ならびに／またはフレーム部材の外面および／または内面は、平面視において多角形、三角形、長円形、または円形でありうる。フレーム部材は好ましくは、変換要素の全側面を完全に取り囲む。この場合、フレーム部材は、変換要素に直接隣接しうる。代替的に、ガスで充填されうる隙間等のキャビティがフレーム部材と変換要素との間に位置することができる。フレーム部材の少なくとも上面は、上方からの平面視において連続的である。
【００１４】
本オプトエレクトロニクス半導体装置の少なくとも一実施形態によれば、カバー部材は、変換要素の、発光ダイオード部品とは反対側の上面を被覆している。カバー部材はさらに、フレーム部材の発光ダイオード部品とは反対側の上面を少なくとも所々で被覆しうる。カバー部材は好ましくは、変換要素およびフレーム部材を完全に被覆している。したがって、オプトエレクトロニクス半導体装置の出射方向からの平面視において、変換要素および／またはフレーム部材が露出した領域は見られない。
【００１５】
本オプトエレクトロニクス半導体装置の少なくとも一実施形態によれば、オプトエレクトロニクス半導体装置は、少なくとも１つの発光ダイオードチップ、および出射方向において発光ダイオードチップの下流側に配置された上面を有する発光ダイオード部品と、出射方向において発光ダイオード部品の下流側に配置された変換要素と、フレーム部材と、放射透過性材料から作られたカバー部材と、を備える。フレーム部材は、フレームのように変換要素の全側面を包囲している。カバー部材は、出射方向において変換要素の下流側に配置され、変換要素の発光ダイオード部品とは反対側の上面を被覆している。
【００１６】
本オプトエレクトロニクス半導体装置の少なくとも一実施形態によれば、オプトエレクトロニクス半導体装置は、バリア層をさらに備える。バリア層は、発光ダイオード部品と変換要素との間に配置されている。バリア層は特に、発光ダイオード部品および／または変換要素に直接接触していてもよい。バリア層は特に、変換要素の底面に直接隣接しうる。さらに、バリア層は、変換要素の側面に直接隣接することができる。バリア層は、発光ダイオード部品の変換要素に対向する全外面を完全に被覆している。ここで、発光ダイオード部品の変換要素に対向する外面とは、変換要素と発光ダイオード部品との間に層が配置されない場合、すなわち、変換要素が発光ダイオード部品に直接接触している場合に、変換要素に直接接触しうる外面である。また、例えば、変換要素の発光ダイオードに対向する外面をバリア層によって完全に被覆することができる。バリア層はさらに、変換要素の横側面を少なくとも部分的に被覆しうる。変換要素の発光ダイオード部品とは反対側の外面のみには、バリア層が存在しない。バリア層は、変換要素の発光ダイオード部品に対向する外面を封止する。
【００１７】
バリア層は特に、オプトエレクトロニクス半導体装置の全内面を少なくとも部分的に被覆しうる。例えば、バリア層は、オプトエレクトロニクス半導体装置の内面の９０％、好ましくは９５％を被覆している。ここで、オプトエレクトロニクス半導体装置の内面は、発光ダイオード部品の変換要素に対向する外面、およびフレーム部材の変換要素に対向する全側面からなる。
【００１８】
本オプトエレクトロニクス半導体装置の少なくとも一実施形態によれば、変換要素は、高感度波長変換材料として波長変換量子ドットを備える。変換要素は例えば、波長変換量子ドットが導入されたマトリックス材料で作られている。したがって、変換要素は、量子ドットを含むポッティング部（potting body）でありうる。ポッティング部は好ましくは、例えばキャスト法（casting）によって液状の完成品に加工されて、この完成品として凝固される材料で作られている。キャスト法による製造によって、存在しうるキャビティが良好に充填および／または封止され得、かつ／または鋳込材料が密着状にオーバーモールドされうる。マトリックス材料は例えば、シリコーン、アクリレート、エポキシ樹脂、ポリカーボネート、またはゾルゲル材料で作られうる。
【００１９】
量子ドットを変換材料として使用することによって、良好な演色性が実現されうる。変換された電磁放射が相対的に狭帯域であることによって異なるスペクトルの色の混合が生じないからである。例えば、変換された放射のスペクトルの波長幅は、少なくとも２０ｎｍ〜最大３５ｎｍである。これにより、非常に精確に一スペクトル域に色が割り当てられうる光を生成することができる。これにより、ディスプレイの中で本オプトエレクトロニクス半導体装置が使用されるときに、広い色域が実現されうる。例えば、広帯域の黄色変換体の代わりに狭帯域の緑色変換体および狭帯域の赤色変換体が使用されうることにより、より広い色範囲が可能になるからである。
【００２０】
量子ドットは好ましくは、ナノ粒子、すなわちナノメートル範囲の大きさの粒子である。量子ドットは、波長変換特性を有する半導体コアを備える。半導体コアは例えば、ＣｄＳｅ、ＣｄＳ、ＩｎＡｓ、および／またはＩｎＰで作られうる。半導体コアは、複数の層で被包されうる。換言すれば、半導体コアの外面は、さらなる層によって完全にまたは略完全に被覆されうる。
【００２１】
量子ドットの第１の被包層は例えば、ＺｎＳ、ＣｄＳ、および／またはＣｄＳｅ等の無機材料で作られ得、量子ドットポテンシャルを作り出すことに役立つ。第１の被包層および半導体コアの露出した外面は、少なくとも１層の第２の被包層によって略完全に包囲されている。第２の層は例えば、シスタミンまたはシステイン等の有機材料で作られ得、マトリックス材料および／または溶媒の中での量子ドットの溶解性を高めることに役立ちうる。この場合、第２の被包層によって、量子ドットをマトリックス材料の中で空間的に均一に分散することができる。
【００２２】
その結果として、量子ドットの第２の被包層が空気と接触する際に酸化し得ることにより破壊されうるため、量子ドットの溶解性が低下するという問題が生じる。その結果、例えばマトリックス材料の中で量子ドットが凝集しうる（すなわち、塊を形成しうる）。塊が形成されると、量子ドットは、マトリックス材料の中で過度に互いに近づき、励起エネルギーが量子ドット間で無放射で交換されうる。その結果、波長変換中の効率損失になりうる。
【００２３】
量子ドットを半導体装置の周囲の空気から密封することによって第２の被包層の破壊が防止されうる。ここで、この密封は、フレーム部材、カバー部材、および／またはバリア層による封止を介して行われる。これにより、高感度変換材料を有する変換要素をオプトエレクトロニクス半導体装置に使用することができる。
【００２４】
変換材料としての量子ドットの代替または追加として、波長変換要素は有機変換材料を含みうる。有機変換材料は例えば、有機染料を含む。適した有機染料の例として、アクリジン染料、アクリジノン染料、アントラキノン染料、アントラセン染料、シアニン染料、ダンシル、スクアリリウム染料、スピロピラン、ホウ素ジピロメテン（ＢＯＤＩＰＹ）、ペリレン、ピレン、ナフタレン、フラビン、ピロール、ポルフィリンおよびポルフィリン金属錯体、ジアリールメタン染料、トリアリールメタン染料、ニトロ染料、ニトロソ染料、フタロシアニン染料、フタロシアニン金属錯体、キノン、アゾ染料、インドフェノール染料、オキサジン、オキサゾン、チアジン、チアゾール、フルオレン、フルオロン、ピロニン、ローダミン、クマリンのうちの１種類または複数種類の物質をベースにしているか、含んでいるか、またはそのような物質からなる有機染料が挙げられる。そのような有機染料は例えば、特許文献２からも知られており、この文献の開示内容は参照により本明細書に含まれている。
【００２５】
本オプトエレクトロニクス半導体装置の少なくとも一実施形態によれば、カバー部材とフレーム部材とは、機械的に結合されている。カバー部材およびフレーム部材は特に、変換要素の、発光ダイオード部品とは反対側の全外面であって、横方向に位置する側面を含む全外面を完全に被覆している。換言すれば、変換要素は発光ダイオード部品とは反対側の外面において、完全にカバー部材およびフレーム部材によって包囲されている。
【００２６】
本オプトエレクトロニクス半導体装置の少なくとも一実施形態によれば、発光ダイオード部品は、成形体（molding）を備える。成形体は、発光ダイオード部品と直接接触していてもよい。成形体は例えば、シリコーンおよび／またはエポキシ樹脂で作られうる。
【００２７】
成形体は特に、機械的に安定化するために構成されうる。換言すれば、発光ダイオード部品の機械的取扱い性が成形体によって向上する。それにより、例えば、オプトエレクトロニクス半導体装置が破壊されることなく、より大きな外力がオプトエレクトロニクス半導体装置に作用しうる。発光ダイオード部品は特に、成形体によって機械的に自己支持型になりうる、すなわち発光ダイオード部品は例えば、製造プロセス中にさらなる支持要素を必要とすることなくピンセット等の道具で取り扱われうる。したがって、成形体を使用することによって、さらなる機械的安定化キャリアまたはさらなるパッケージを不要とすることができる。これにより、発光ダイオード部品は、特に小型の、および／または平坦な構造でありうる。
【００２８】
本オプトエレクトロニクス半導体装置の少なくとも一実施形態によれば、発光ダイオード部品は、接続点をさらに備える。接続点は特に、導電性の構造であり得、成形体を少なくとも所々で貫通している。接続点は特に、発光ダイオードチップに電気接続されうる。接続点には、発光ダイオード部品の少なくとも１つの外面において外側から自由にアクセス可能である。
【００２９】
例えば、成形体は、発光ダイオード部品の横方向に位置する全側面を被覆し、接続点は、発光ダイオード部品の変換要素とは反対側の底面において自由にアクセス可能であり、かつこの底面で直接接触されうる。この場合、発光ダイオード部品は「上面発光部品」（“top-looker”）である。代替として、成形体は、発光ダイオード部品の側面を所々のみで被覆すること、および、追加的に発光ダイオードチップおよび接続点の、発光ダイオード部品の上面とは反対側の底面を少なくとも所々で被覆することができる。この場合、接続点による接触は、発光ダイオード部品の側面の１つにおいて行われる。この場合、発光ダイオード部品は「側面発光部品」（“side-looker”）である。
【００３０】
さらに、電子センサ、ドライバ、または、一般的にさらなる電子（半導体）部品等の少なくとも１つのさらなる電子部品を成形体の中に導入可能である。この場合、さらなる電子部品と、発光ダイオード部品の他の部品（すなわち、少なくとも１つの発光ダイオードチップおよび接続点）との機械的接続は、成形体を介してなされる。また、発光ダイオード部品は、少なくとも１つの第２の発光ダイオードチップを備えうる。
【００３１】
本オプトエレクトロニクス半導体装置の少なくとも一実施形態によれば、変換要素は製造公差の範囲内でバリア層および／または接続点、フレーム部材、ならびにカバー部材によって密封されている。バリア層および／または接続点とカバー部材との間に変換材料を配置することによって、フレーム部材との結合によって密封され、オプトエレクトロニクス半導体装置の長寿命が保証される。ここで「製造公差の範囲内」とは、可能な限り良好に密封されていることを意味するものと理解されたい。換言すると、バリア層および／または接続点、フレーム部材、ならびにカバー部材の材料は、それら材料の水蒸気透過率が可能な限り低くなるように、また、バリア層および接続点、フレーム部材、ならびにカバー部材それぞれを接続する、または設ける場合に、各部品への孔の形成が回避されるように選択される。
【００３２】
本オプトエレクトロニクス半導体装置の少なくとも一実施形態によれば、バリア層の材料、フレーム部材の材料、および／またはカバー部材の材料の水蒸気透過率（ＷＶＴＲ）は、最大でも１×１０−３ｇ／ｍ２／日、好ましくは最大でも３×１０−４ｇ／ｍ２／日である。したがって、バリア層、フレーム部材、および／またはカバー部材は、密封用部品である。この目的のために、カバー部材は例えば、ガラスで作られている。密封するために、バリア層は例えば、複数の層を備え、有機層および無機層が出射方向に交互に配置されうる。これら材料は特に、空気および／または水蒸気の侵入および／または透過に関して高い不浸透性を有する。これは、本明細書に記載の材料および本明細書に記載のバリア層によって実現されうる。
【００３３】
本オプトエレクトロニクス半導体装置の少なくとも一実施形態によれば、成形体の材料の水蒸気透過率は、バリア層の材料、フレーム部材の材料、および／またはカバー部材の材料の水蒸気透過率よりも高い。したがって、成形体の領域では、酸素、空気、および／または水蒸気が外側から成形体を通って拡散しうるため、変換要素の中の量子ドットの外層が酸化する場合がある。成形体を通って入ってくる酸素による酸化を防止するために、バリア層が発光ダイオード部品に設けられる。代替または追加として、さらなる密封層が成形体に存在しうる。
【００３４】
少なくとも一実施形態によれば、バリア層は、出射方向において少なくとも１層の第１の層および少なくとも１層の第２の層を備える。第１のおよび第２の層は、互いに直接隣接しうる。第１のおよび第２の層は、異なる材料から作られている。第１の層は好ましくは有機材料を含み、かつ第２の層は無機材料を含むか、またはその逆でもよい。例えば、バリア層は複数の層を備え、有機層および無機層が出射方向に交互に配置されうる。これら層の適した材料の例は、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、および／またはＳｉＯｘＮｙである。例えば、第１の層がＴｉＯ２で、第２の層がＡｌ２Ｏ３で作られていてもよい。
【００３５】
さらに、バリア層は好ましくは、高い弾性係数および高い熱膨張係数を有する。例えば、バリア層の熱膨張係数は、成形体の材料の熱膨張係数とは最大２０％、好ましくは最大１０％異なる。
【００３６】
本オプトエレクトロニクス半導体装置の少なくとも一実施形態によれば、製造公差の範囲内で接続点は、成形体の変換要素に対向する全外面を被覆する。したがって、接続点は大面積の構成であり、成形体の変換要素に対向する外面に亘って引き伸ばされている。この文脈において「製造公差の範囲内」とは、成形体の変換要素に対向する外面には所々で、例えば接続点が存在することによって短絡が生じうるような場合に、接続点が存在しないままでありうることを意味する。例えば、接続点は、成形体の変換要素に対向する外面の９０％、好ましくは９５％を被覆している。接続点の、この大面積の実施形態は、バリア層への追加または代替でありうる。この場合、接続点のこの大面積の実施形態によって変換要素を密封することができる。
【００３７】
本オプトエレクトロニクス半導体装置の少なくとも一実施形態によれば、フレーム部材は、反応性加熱層および第１の金属フレームを備える。反応性加熱層は、反応性材料で作られている。反応性加熱層は、複数の層から作られ、これら層は少なくとも２種類の異なる金属および／または半導体材料で作られている。これら層は例えば、パラジウム、アルミニウム、ニッケル、および／またはシリコンを含む。この場合、２つの隣接する層が例えば、上記材料のＰｄ／Ａｌ、Ｎｉ／Ａｌ、Ｔｉ／Ｓｉの組合せを含みうる。この場合、反応性加熱層の材料は好ましくは、これら材料が電気的に熱せられる場合に共に発熱反応することによって、反応している材料の領域において反応性加熱層が局所的に溶融するように選択されている。
【００３８】
反応性加熱層は特に、格子の形をとりうる。換言すれば、加熱層の反応性材料は、格子状に構成されうる。この場合、反応性加熱層は、接合材料の機能を担う。それにより、特に、非密封接着剤の使用を回避することを意図している。
【００３９】
本オプトエレクトロニクス半導体装置の少なくとも一実施形態によれば、第１の金属フレームは、金属で作られている。この場合、反応性加熱層と第１の金属フレームの金属とは、反応性材料の発熱化学反応によって融合されている。この目的のために、反応性加熱層は例えば、発熱化学反応によって溶融したはんだ層を追加的に含む。はんだ層は例えば、Ａｕ／Ｓｎ、Ｎｉ／Ｓｎ、Ｃｕ／Ｓｎ／Ａｇ、およびＡｕ／Ｉｎの材料の組合せの１つで作られうる。
【００４０】
オプトエレクトロニクス半導体装置の製造方法をさらに提供する。本オプトエレクトロニクス半導体装置は好ましくは、本方法によって製造されうる。換言すれば、本方法について開示される特徴の全ては本オプトエレクトロニクス半導体装置についても開示され、その逆も同様である。
【００４１】
オプトエレクトロニクス半導体装置を製造するための本方法の少なくとも一実施形態によれば、少なくとも１つの発光ダイオードチップ、および出射方向において発光ダイオードチップの下流側に配置された１つの上面を備える発光ダイオード部品を最初に用意する。
【００４２】
放射反射性金属を含む第１の金属フレームが発光ダイオード部品の上面に設けられる。金属の代替として、他の放射反射性の密封材料を使用することもできる。放射反射性金属は特に、反射性金属でありうる。第１の金属フレームは、出射方向からの平面視において連続的な、フレーム形状の構成である。第１の金属フレームの形状は例えば、リソグラフィ方法を用いて画定される。追加的に、第１の金属フレームを形成するために直接的レーザ露光および／または電着法を使用することができる。また、第１の金属フレームは、物理蒸着（ＰＶＤ）、化学気相蒸着（ＣＶＤ）、または原子層堆積（ＡＬＤ）を使用して上面に設けられうる。
【００４３】
本方法の少なくとも一実施形態によれば、発光ダイオード部品の第１の金属フレームを備える側に変換要素を設ける。変換要素を設けることは例えば、キャスト法または圧縮成形法によって行われる。この場合、第１の金属フレームが変換要素のポッティング材料の境界を定める型として使用されることが可能であるが、必須ではない。変換要素を例えば、事前に作製された変換要素を接着することによって設けてもよい。換言すれば、変換要素はまず他のプロセスで製造され、次いで発光ダイオード部品またはカバー部材に設けられる。接着は例えば、シリコーンおよび／または樹脂を用いて行われうる。
【００４４】
本方法の少なくとも一実施形態によれば、放射透過性カバー部材が、発光ダイオード部品の第１の金属フレームを備える側に搭載される。カバー部材は、例えばガラス板であり、カバー部材を適所に配置することによって設けられる。次いで、カバー部材は好ましくは、反応性加熱層等の接合材料を用いて第１の金属フレームに接合される。さらに、カバー部材は、堆積法を用いて発光ダイオード部品の金属フレームを備える側に設けられることができる。
【００４５】
少なくとも一実施形態によれば、オプトエレクトロニクス半導体装置の製造方法は、
−  少なくとも１つの発光ダイオードチップ、および出射方向において発光ダイオードチップの下流側に配置された上面を有する発光ダイオード部品を用意するステップと、
−  発光ダイオード部品の上面に第１の金属フレームを設けるステップであって、第１の金属フレームは、出射方向からの上面視において連続的でありかつフレーム状である、ステップと、
−  発光ダイオード部品の第１の金属フレームを備える側に変換要素を設けるステップと、
−  発光ダイオード部品の第１の金属フレームを備える側に放射透過性カバー部材を設けるステップと、を含む。
【００４６】
これら方法ステップは好ましくは、記載した順序で実行される。
【００４７】
本方法の少なくとも一実施形態によれば、変換要素を設ける前に、発光ダイオード部品の上面にバリア層が設けられる。バリア層は例えば、原子層堆積（ＡＬＤ）および／または化学気相蒸着（ＣＶＤ）によって設けられうる。
【００４８】
バリア層は好ましくは、複数の層から構築される。したがって、バリア層は多層スタックでありうる。この場合、バリア層の各層の少なくとも１層はＡＬＤ法によって、また、バリア層の各層の少なくとも１層はＣＶＤ法によって設けられうる。例えば、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、および／またはＳｉＯｘＮｙがこれら層の材料として使用されうる。パリレンを使用することもできる。
【００４９】
バリア層は、少なくとも１層の第１の層および少なくとも１層の第２の層を備え、第１の層と第２の層とは異なる材料および／または異なる化学組成から作られる。
【００５０】
本方法の少なくとも一実施形態によれば、第１のおよび第２の層は、異なる堆積法で製造される。例えば、第１の層がＣＶＤ法によって製造され、第２の層がＡＬＤ法によって製造されるか、またはその逆も成立する。追加的に、バリア層は、複数の層を含むこともでき、この場合、ＣＶＤ法によって製造された層とＡＬＤ法によって製造された層とが交互に配置されうる。例えば、有機層がＣＶＤ法によって製造され、無機層がＡＬＤ法によって製造されるか、またはその逆も成立する。好ましくは、異なる堆積法によって製造された各層が互いに直接隣接する。
【００５１】
バリア層を設ける際、バリア層は、第１の金属フレームの発光ダイオード部品とは反対側の上側を被覆することができる。研削または研磨等の材料除去プロセスによって、第１の金属フレームの上側からバリア層を除去して、はんだ付け可能な金属面を確保してもよい。
【００５２】
本方法の少なくとも一実施形態によれば、カバー部材を設けるために、最初にカバー部材が用意される。次いで、カバー部材の発光ダイオード部品に対向する底面に、反応性材料で作られた反応性加熱層が設けられる。反応性加熱層は、はんだ層をさらに備え、このはんだ層は反応性加熱層の第１の金属フレームに対向する外面に位置する。代替または追加として、はんだ層を、第１の金属フレームの反応性加熱層に対向する外面に設けることができる。さらに、反応性加熱層を、第１の金属フレームに設けてもよい。
【００５３】
製造公差の範囲内で反応性加熱層は、第１の金属フレームのフレーム形状を呈する。換言すれば、反応性加熱層と第１の金属フレームとをくっつける際に、製造公差の範囲内で反応性加熱層は、第１の金属フレームの発光ダイオード部品とは反対側の全外面を完全に被覆する。逆に言うと、製造公差の範囲内で第１の金属フレームは、反応性加熱層のカバー部材とは反対側の全外面を完全に被覆する。
【００５４】
本方法の少なくとも一実施形態によれば、カバー部材は、発光ダイオード部品の第１の金属フレームを備える側に搭載される。この場合、第１の金属フレームおよび反応性加熱層は好ましくは、互いに直接接触する。
【００５５】
本方法の少なくとも一実施形態によれば、反応性加熱層は、電気的に熱せられる。換言すれば、反応性加熱層に電気エネルギーを供給することによって反応障壁が乗り越えられ、反応性加熱層における発熱化学反応によってはんだ層が局所的に溶融しうる。これにより、反応性加熱層と第１の金属フレームとは、融合してフレーム部材を成す。この場合、第１の金属フレームとカバー部材とのはんだ結合によって、密封されたキャビティが形成される。この方法ステップは、真空下または不活性ガス雰囲気下で実行されうる。換言すれば、オプトエレクトロニクス半導体装置は、減圧されたかまたは不活性ガスが存在する反応室内に導入される。
【００５６】
本発明の少なくとも一実施形態によれば、カバー部材を設けるステップは、
−  カバー部材を用意するステップと、
−  反応性材料で作られた反応性加熱層を、カバー部材の底面または第１の金属フレームに設けるステップであって、製造公差の範囲内で反応性加熱層は、第１の金属フレームのフレーム形状を呈する、ステップと、
−  カバー部材を、発光ダイオード部品の第１の金属フレームを備える側に搭載するステップであって、第１の金属フレームおよび反応性加熱層は互いに直接接触している、ステップと、
−  反応性加熱層を電気的に熱するステップであって、発熱反応によって反応性加熱層が溶融し、反応性加熱層と第１の金属フレームとは融合してフレーム部材を成す、ステップと、を含む。
【００５７】
反応性加熱層を熱する際には、はんだ層の局所的な溶融のみが生じる。残りの部品、特にカバー部材および発光ダイオード部品は、感知できるほどには加熱されない。特に、この点に関し、はんだ層を溶融させるために加熱炉で部品全体を加熱する必要がないため、有利なことに、オプトエレクトロニクス半導体装置の他の部品には、わずかな熱負荷のみがかかる。
【００５８】
本方法の少なくとも一実施形態によれば、カバー部材の材料は、ＰＶＤ法、ＣＶＤ法、またはＡＬＤ法を使用して変換要素および第１の金属フレームに設けられる。この場合、カバー部材は例えば、ホウケイ酸ガラスで作られうる。したがって、この代替的な方法では、カバー部材は、最初からガラス板として利用可能に作られるのではなく、むしろ変換要素および第１の金属フレームの発光ダイオード部品とは反対側の外面にＰＶＤ法、ＣＶＤ法、またはＡＬＤ法によってはじめて作り出される。この場合、オプトエレクトロニクス半導体装置は、反応性加熱層を含まない。カバー部材は例えば、ＰＶＤ法、ＣＶＤ法、またはＡＬＤ法を使用して設けられる薄膜封止部（thin-film encapsulation）でありうる。カバー部材は特に、ＡＬＤ法を使用して製造される少なくとも１層のＡＬＤ層を備えうる。換言すれば、カバー部材の少なくとも上記層は、ＡＬＤ法を使用して作られる。そのようなＡＬＤ層は例えば、特許文献３および特許文献４から知られており、これら文書の開示内容は参照により本明細書に含まれている。
【００５９】
本方法の少なくとも一実施形態によれば、変換要素は、反応性加熱層および第１の金属フレームの溶融より前にカバー部材の底面に設けられる。この目的のために、第２の金属フレームが最初にカバー部材の底面に設けられる。第２の金属フレームは、第１の金属フレームと同様に設けられうる。次いで、反応性材料が第２の金属フレームまたは第１の金属フレームに堆積される。次いで、変換要素はカバー部材と共に、発光ダイオード部品の第１の金属フレームを備える側に設けられる。これは、変換要素をカバー部材および発光ダイオード部品に結合するための代替的なオプションを構成する。
【００６０】
さらに、光源を提供する。光源は特に、好ましくは、本明細書に記載の方法を使用して製造されうる本明細書に記載のオプトエレクトロニクス半導体装置を備える。換言すれば、本方法および本オプトエレクトロニクス半導体装置について開示される特徴の全ては本光源についても開示され、その逆も同様である。
【００６１】
本光源の少なくとも一実施形態によれば、光源は、複数のオプトエレクトロニクス半導体装置を備える。さらに、光源は、成形体アセンブリ（molding assembly）を備える。成形体アセンブリは、オプトエレクトロニクス半導体装置の各成形体を備え、各成形体は、横方向において結合されている。成形体は特に、モノリシックに結合されうる。この場合、成形体アセンブリは一体として構成されている。この場合、オプトエレクトロニクス半導体装置同士は、成形体アセンブリによって横方向において結合されている。
【００６２】
本光源の少なくとも一実施形態によれば、単一カバー部材が、複数のオプトエレクトロニクス半導体装置を被覆している。換言すれば、全てのオプトエレクトロニクス半導体装置が、各装置のカバー部材を備えるのではなく、むしろ単一の一体的なカバー部材が全てのオプトエレクトロニクス半導体装置を被覆している。換言すれば、各オプトエレクトロニクス半導体装置のカバー部材は、モノリシックに結合されている。この場合、フレーム部材は、オプトエレクトロニクス半導体装置の隣接する変換要素の間に配置されている。したがって、フレーム部材は、出射方向からの平面視において各変換要素の周囲の格子の形で配置されており、変換要素は格子の網目内に配置されている。
【００６３】
さらに、光源の製造方法を提供する。光源は好ましくは、本方法を使用して製造されうる。換言すれば、本方法について開示される特徴の全ては本光源についても開示され、その逆も同様である。
【００６４】
光源を製造するための本方法の少なくとも一実施形態によれば、成形体アセンブリおよび単一カバー部材がフレーム部材の一部分に沿って、または、製造公差の範囲内でフレーム部材の少なくとも一部分に平行に個片化される。この場合、好ましくは、フレーム部材の個片化も行われる。
【００６５】
この手順の結果として、第１の数のオプトエレクトロニクス半導体装置を有する光源が、第１の数よりも小さい数のオプトエレクトロニクス半導体装置をそれぞれが有する複数の光源に個片化されうる。成形体アセンブリおよびカバー部材の個片化は好ましくは、フレーム部材全体に沿って行われる。この場合、個片化によって、好ましくはオプトエレクトロニクス半導体装置の第１の数に正確に一致する複数のオプトエレクトロニクス半導体装置が利用可能になる。換言すれば、カバー部材および成形体アセンブリをフレーム部材に沿って個片化することによって、第１の数のオプトエレクトロニクス半導体装置を備える１つの光源から個々のオプトエレクトロニクス半導体装置が製造されうる。
【００６６】
以下、本明細書に記載のオプトエレクトロニクス半導体装置、本明細書に記載の方法、および本明細書に記載の光源を例示的実施形態および関連する図を参照して詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本明細書に記載の方法および本明細書に記載のオプトエレクトロニクス半導体装置の例示的実施形態の概略断面図である。
【図２Ａ】本明細書に記載の方法および本明細書に記載のオプトエレクトロニクス半導体装置の例示的実施形態の概略断面図である。
【図２Ｂ】本明細書に記載の方法および本明細書に記載のオプトエレクトロニクス半導体装置の例示的実施形態の概略断面図である。
【図３Ａ】本明細書に記載の方法および本明細書に記載のオプトエレクトロニクス半導体装置の例示的実施形態の概略断面図である。
【図３Ｂ】本明細書に記載の方法および本明細書に記載のオプトエレクトロニクス半導体装置の例示的実施形態の概略断面図である。
【図４】本明細書に記載のオプトエレクトロニクス半導体装置の例示的実施形態の概略断面図である。
【図５】本明細書に記載のオプトエレクトロニクス半導体装置の例示的実施形態の概略断面図である。
【図６】本明細書に記載のオプトエレクトロニクス半導体装置の例示的実施形態の概略断面図である。
【図７】本明細書に記載の光源の例示的実施形態の概略断面図である。
【図８】本明細書に記載の光源の例示的実施形態の概略平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００６８】
図において、同一の要素、同様の要素、または、同一の作用の要素には、同一の参照番号を付す。各図および図中に示した各要素の互いに対する大きさの比は、正しい縮尺ではないものとみなされたい。むしろ、平易な図示のために、かつ／または、理解しやすくするために、個々の要素は、誇張した大きさで示され得る。
【００６９】
図１の概略断面図に基づき、オプトエレクトロニクス半導体装置９を製造するための、本明細書に記載の方法の方法ステップを詳細に説明する。本方法では、少なくとも１つの発光ダイオードチップ１１および上面１ａを有する発光ダイオード部品１を最初に用意する。上面１ａは、出射方向Ｚにおいて発光ダイオード部品１の下流側に配置されている。
【００７０】
発光ダイオード部品１は、成形体１２および接続点１３をさらに備える。ここで、成形体１２は、発光ダイオードチップ１１の横側面１１ｂを包囲する。接続点１３は、成形体１２を貫通し、かつ成形体１２の底面１２ｃおよび／または上面１２ａの少なくとも一部分に延在する。しかしながら、図に示す形態とは異なり、接続点が成形体１２の横方向に位置する側面に搭載されること、および、成形体１２が発光ダイオードチップ１１および接続点１３の、上面とは反対側の底面を完全に被覆することも可能である。
【００７１】
波長変換量子ドット２１を含む変換要素２が発光ダイオード部品１に配置される。しかしながら、他の高感度の狭帯域変換材料（例えば、硫化物またはチオガレート）を使用することもできる。また、変換要素２は、発光ダイオード部品１とは反対側の上面２ａ、発光ダイオード部品１に対向する底面２ｂ、および側面２ｃを備えうる。変換要素２は、出射方向Ｚにおいて発光ダイオードチップ１１の下流側に配置される。ここで、成形体１２の変換要素２に対向する全外面は製造公差の範囲内で、接続点１３によって被覆されうる。したがって、変換要素２は、成形体１２と直接接触していない。発光ダイオードチップ１１の露出した外面のみが変換要素２と直接接触することができる。
【００７２】
図１の例示的実施形態では、製造公差の範囲内で接続点１３は、成形体１２の変換要素２に対向する外面１２ｄを完全に被覆する。図２では、成形体１２の変換要素２に対向する外面１２ｄには、成形体１２の上面１２ａの一部分が含まれる。接続点１３はまた、出射方向Ｚにおいて少なくとも部分的に発光ダイオードチップ１１を被覆する。例えばこれらの箇所において、発光ダイオードチップ１１と接続点１３との接触が可能である。
【００７３】
図１に例示した方法ステップでは、変換要素２を既に、第１の金属フレーム３２がフレームのように包囲していた。第１の金属フレーム３２は、横方向において変換要素２の境界を定める。第１の金属フレーム３２は例えば、金属で作られうる。
【００７４】
例示の方法ステップでは、放射透過性のカバー部材４が、既に設けられている部品に、すなわち変換要素２および第１の金属フレーム３２に設けられる。カバー部材４は、底面４ｃに反応生加熱層３１を備える。製造公差の範囲内で反応性加熱層３１は、第１の金属フレーム３２のフレーム形状を呈する。これにより、反応性加熱層３１を金属フレーム３２に結合することによって密封が形成されうる。反応性加熱層３１を含むカバー部材４は、第１の金属フレーム３２に設けられ、電気的に熱せられることによって第１の金属フレーム３２と融合される。
【００７５】
本明細書に記載のオプトエレクトロニクス半導体装置９のための方法を、図２Ａの概略断面図を参照して詳細に説明する。この例示的実施形態では、接続点１３は、成形体１２の変換要素２に対向する外面１２ｄを所々のみで被覆する。したがって、接続点１３では密封されない。
【００７６】
図２Ａに係る例示的実施形態では、本装置は、発光ダイオード部品１と変換要素２との間に配置されたバリア層５を備える。バリア層５は、発光ダイオード部品１の変換要素２に対向する全外面を完全に被覆する。バリア層５は特に、成形体１２の変換要素２に対向する全外面１２ｄを被覆する。バリア層５は、変換要素２に直接隣接する。
【００７７】
さらに、発光ダイオードチップの接触点１４を、図２の例示的実施形態において示すが、他の図では示していない。接触点１４は、接続点１３によって発光ダイオードチップ１１に接触することに使用される。この目的のために、接続点１３は、接触点１４に直接隣接する。
【００７８】
本明細書に記載のオプトエレクトロニクス半導体装置９のための方法を、図２Ｂの概略断面図を参照して詳細に説明する。図２Ａの例示的実施形態とは異なり、追加接着層２２が変換要素２とバリア層５との間に配置される。接着層２２は、発光ダイオードチップ１１および変換要素２に直接接触する。接着層２２は例えば、シリコーンおよび／または樹脂で作られうる。
【００７９】
図２Ｂの例示的実施形態では、バリア層５はさらに、成形体１２の変換要素２に対向する外面１２ｄのみを被覆する。バリア層５に被覆される外面１２ｄには、成形体１２の上面１２ａの一部分が含まれる。発光ダイオードチップ１１の変換要素に対向する上面には、少なくとも所々ではバリア層５が存在しないままである。
【００８０】
オプトエレクトロニクス半導体装置９を製造するための本明細書に記載の方法のさらなる例示的実施形態を、図３Ａの概略断面図を参照して詳細に説明する。図３Ａの例示的実施形態では、変換要素２は、カバー部材４の底面４ｃに設けられる。反応性加熱層３１は第１の金属フレーム３２に設けられ、第１の金属フレーム３２は発光ダイオード部品１の上面１ａに設けられる。変換要素２の境界を横方向において定める第２の金属フレーム３３がカバー部材４の底面４ｃに配置される。変換要素は、カバー部材４と共に第１の金属フレーム３２および反応性加熱層３１に設けられる。この場合、第１の金属フレーム３２、反応性加熱層３１、および第２の金属フレーム３３は共に、カバー部材が他の部品と一緒に組み立てられた後、フレーム部材３を成す。
【００８１】
オプトエレクトロニクス半導体装置９を製造するための本明細書に記載の方法のさらなる例示的実施形態を、図３Ｂの概略断面図を参照して詳細に説明する。この例示的実施形態は、反応性加熱層３１が第２の金属フレーム３３と直接接触している点で、図３Ａの例示的実施形態とは異なる。この場合、反応性加熱層３１は、カバー部材４と共に第１の金属フレーム３２に設けられる。
【００８２】
さらに、図３に係る例示的実施形態では、バリア層５が存在している。バリア層５は、発光ダイオード部品１の上面１ａを完全に被覆し、変換要素２を成形体１２に対して密封することに役立つ。
【００８３】
本明細書に記載のオプトエレクトロニクス半導体装置９のさらなる例示的実施形態を、図４の概略断面図を参照して詳細に説明する。オプトエレクトロニクス半導体装置９は例えば、図２Ａに係る方法を使用して製造される。反応性加熱層３１を第１の金属フレーム３２と結合することによって、フレーム部材３が形成されている。フレーム部材３は、フレームのように変換要素２を包囲している。フレーム部材３は特に、フレームのように変換要素２の全側面２ｃを包囲している。カバー部材４は、変換要素２の発光ダイオードチップ１１とは反対側の全外面を被覆している。カバー部材４は特に、変換要素２の発光ダイオードチップ１１とは反対側の上面２ａを被覆している。変換要素２とカバー部材４との間に空間６が配置されている。空間６は例えば、空気が充填された空所でありうる。さらに、不活性ガスを空間６に導入可能である。さらに、空間６は、真空であってもよい（すなわち、減圧されていてもよい）。空間６の中の気圧は好ましくは、最大でも１０−５ｍｂａｒである。
【００８４】
本明細書に記載のオプトエレクトロニクス半導体装置９のさらなる例示的実施形態を、図５の概略断面図を参照して詳細に説明する。図５に示す例示的実施形態は図４の例示的実施形態に実質的に一致するが、カバー部材４が発光ダイオード部品とは反対側の上面４ａに凹部４１（recesses）であって、発光ダイオードチップ１１によって出射された電磁放射の放射取出しを向上することに役立つ凹部４１を有する点で異なる。凹部４１は、カバー部材４の材料と外気との間の境界面において全反射を低減する。代替または追加として、カバー部材４および／または凹部４１は、レンズの形態で構成されうる。さらに代替または追加として、カバー部材４は、上面４ａに反射防止層を備えることができ、この反射防止層もまた発光ダイオードチップ１１によって出射された電磁放射の取出しを向上する。
【００８５】
本明細書に記載のオプトエレクトロニクス半導体装置９のさらなる例示的実施形態を、図６の概略断面図を参照して詳細に説明する。図６に示したオプトエレクトロニクス半導体装置９のカバー部材４は、ＰＶＤ法を使用して堆積されている。これは、先に設けられた部品が均一にオーバーモールドされていることから視認可能である。これにより、例えば、フレーム部材３の形状がカバー部材４に転写されうる結果、カバー部材４の、底面とは反対側の放射出口面４ａがフレーム部材３の領域において発光ダイオード部品１からより離れている。
【００８６】
ＰＶＤ法が使用される場合、カバー部材が直接外部に対して変換要素２を封止する利点が実現される。換言すれば、変換要素２とカバー部材４との間に空間６が存在しないことによって、確実に変換要素２のマトリックス材料を安定させる。したがって、特に、空間６の中の空気中のいかなる粒子も量子ドット２１の保護層を酸化し得ないことが確実となる。
【００８７】
本明細書に記載の光源の例示的実施形態を、図７の概略断面図を参照して詳細に説明する。光源は、複数のオプトエレクトロニクス半導体装置９を備える。また、光源は、成形体アセンブリ１２’を備え、この成形体アセンブリにはオプトエレクトロニクス半導体装置９の成形体１２が含まれる。この場合、オプトエレクトロニクス半導体装置９同士は、成形体アセンブリ１２’によって横方向において結合されている。光源はさらに、単一カバー部材４’を備え、単一カバー部材４’は、複数のオプトエレクトロニクス半導体装置９を同時に被覆している。フレーム部材３は、オプトエレクトロニクス半導体装置９の隣接する変換要素２の間に配置されている。
【００８８】
成形体アセンブリ１２’および単一カバー部材４’は任意選択的に、図７の破線に沿って個片化されうる。個片化は例えば、切削工具および／またはレーザを用いて行われうる。また、製造公差の範囲内で成形体アセンブリ１２’および単一カバー部材４’は、破線９１に平行に延びる線に沿って個片化されうる。
【００８９】
本明細書に記載の光源の例示的実施形態を、図８の概略平面図を参照して詳細に説明する。この平面図はこの場合、出射方向Ｚからとられている。共同のカバー部材４’の放射透過性の実施形態によって、各発光ダイオードチップ１１、接続点１３、および接触点１４を有する個々の発光ダイオード部品１をこの平面視において視認可能である。オプトエレクトロニクス半導体装置９は、フレーム部材３に沿って互いに横方向に分離される。したがって、フレーム部材３は平面視において、格子の形をとる。成形体アセンブリ１２’は、オプトエレクトロニクス半導体装置９同士を一緒に結合している。成形体アセンブリ１２’および単一カバー部材４’は任意選択的に、破線９１に沿って個片化されうる。
【００９０】
本明細書に記載の方法および／または本明細書に記載のオプトエレクトロニクス半導体装置９は特に、成形体１２を有する小型の、有利に製造可能な発光ダイオード部品１が量子ドット２１を有する変換要素２と共に使用されうる利点をもたらす。この利点は、バリア層５、フレーム部材３、および／またはカバー部材４による密封によって実現されうる。
【００９１】
波長変換量子ドットを有する変換材料を有する小型の発光ダイオード部品と密封部とを組み合わせることによって、狭帯域の出射スペクトルを有する小型の、長持ちする、および安価に製造される光源を提供することができる。
【００９２】
本発明は、例示的実施形態を参照してなされた説明によって、かかる例示的実施形態に制限されない。むしろ、本発明は、任意の新規な特徴および特徴の任意の組合せ（特に、請求項中の特徴の任意の組合せを含む）を、当該特徴または組合せ自体が請求項または例示的実施形態に明示的に特定されていないとしても包含するものである。
【００９３】
本特許出願は、独国特許出願第１０２０１４１０８２８２．６号の優先権を主張し、その開示内容は参照によって本明細書に援用される。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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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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