(57)【要約】  本発明は、光源の製造方法に関する。本発明では、光電半導体部品（１）が接続支持体（２）に機械的に固定されかつ電気的に接続される間、位置決め装置（３）が光電半導体部品（１）を接続支持体（２）の上方でトレランス領域（４）内に保持する。
2015528215.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源の製造方法であって、
ケーシングボディ（１１）と、該ケーシングボディ（１１）内に配置された少なくとも１つの発光ダイオードチップ（１２）と、少なくとも２つの電気端子部（１４）とを含む光電半導体部品（１）を用意するステップであって、ただし、前記少なくとも２つの電気端子部（１４）は前記光電半導体部品（１）の下面（１ｂ）に配置されている、ステップと、
少なくとも２つのコンタクト部（２４）を含む接続支持体（２）を用意するステップであって、ただし、前記少なくとも２つのコンタクト部（２４）は前記接続支持体（２）の上面に配置されている、ステップと、
位置決め装置（３）が前記接続支持体（２）及び／又は前記光電半導体部品（１）に直接に接触するように、該位置決め装置（３）を準備するステップと、
前記光電半導体部品（１）の前記電気端子部（１４）と前記接続支持体（２）の前記コンタクト部（２４）との間に接続手段（８）を用意するステップと、
前記接続手段（８）を介して前記光電半導体部品（１）を前記接続支持体（２）に機械的に固定しかつ電気的に接続するステップと
を含み、
前記位置決め装置（３）により、前記機械的に固定しかつ電気的に接続するステップの間、前記光電半導体部品（１）を前記接続支持体（２）の上面のトレランス領域（４）内に保持する、
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記トレランス領域（４）は、前記光電半導体部品（１）の、前記接続支持体（２）に近い側の前記下面（１ｂ）の主延在平面に対して平行に延在する平面内に、完全に収まっている、
請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記トレランス領域（４）は、前記トレランス領域（４）が存在する平面に対して平行な平面において、前記光電半導体部品（１）の、前記接続支持体（２）に近い側の前記下面の最大面積よりも大きな面積を有する、
請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
前記位置決め装置（３）は、前記接続支持体（２）及び／又は前記光電半導体部品（１）に形成及び／又は固定された少なくとも２つの要素を含む、
請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
前記位置決め装置（３）は、前記接続支持体（２）に直接に接触しかつ前記接続支持体（２）に機械的に固定に接続された少なくとも３つのピン（３１）を含み、
前記ピン（３１）は、前記接続支持体（２）の、前記光電半導体部品（１）に近い側の上面から突出しており、
前記ピン（３１）は水平方向（ｌ）で前記トレランス領域（４）を画定しており、
前記光電半導体部品（１）は、前記機械的に固定しかつ電気的に接続するステップの後、前記ピンのうち最大２つに直接に接触する、
請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
前記位置決め装置（３）は、少なくとも２つのピン（３１）と少なくとも２つの凹部（３２）とを含み、
それぞれの前記ピン（３１）に１つずつの前記凹部（３２）が一義的に対応しており、
・１つのピン（３１）が前記光電半導体部品（１）に直接に接触しかつ前記光電半導体部品（１）に機械的に固定に接続されており、該ピンに対応する凹部（３２）が前記接続支持体（２）に設けられており、
又は、
・１つのピン（３１）が前記接続支持体（２）に直接に接触しておりかつ前記接続支持体（２）に機械的に固定に接続されており、該ピンに対応する凹部（３２）が前記光電半導体部品（１）に設けられており、
前記ピン（３１）と該ピンに対応する前記凹部（３２）との少なくとも１つの組において、前記凹部（３２）は、少なくとも部分的に、前記ピン（３１）の直径よりも大きな直径（ｄ）を有する、
請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
【請求項７】
前記位置決め装置（３）は、前記接続支持体（２）の、前記光電半導体部品（１）に近い側の上面（２ａ）から突出するフレーム（３３）を含み、
前記フレーム（３３）は、前記光電半導体部品（１）に接触するばねエレメントを含み、
前記フレーム（３３）は水平方向（ｌ）で前記トレランス領域（４）を画定している、
請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
【請求項８】
前記位置決め装置（３）の少なくとも１つの要素は、前記光電半導体部品（１）を前記接続支持体（２）に機械的に固定しかつ電気的に接続した後、除去される、
請求項１から７までのいずれか１項記載の方法。
【請求項９】
前記位置決め装置（３）の前記少なくとも１つの要素は、前記除去の前には、前記接続支持体（２）又は前記光電半導体部品（１）に機械的に固定に接続されており、
前記接続支持体（２）又は前記光電半導体部品（１）は、前記除去後、前記位置決め装置（３）の前記少なくとも１つの要素の除去によって生じる複数の分離線（３４）を有する、
請求項８記載の方法。
【請求項１０】
前記位置決め装置（３）の前記少なくとも１つの要素を除去することにより、前記光電半導体部品（１）又は前記接続支持体（２）の少なくとも１つの凹部が露出され、
露出された前記少なくとも１つの凹部は、光学素子（７）の位置合わせ及び／又は機械的固定のために用いられる、
請求項８又は９記載の方法。
【請求項１１】
さらに、
冷却ボディ（５）を用意するステップと、
前記光電半導体部品（１）とは反対側の前記冷却ボディ（５）の下面に、前記接続支持体（２）を機械的に固定するステップと
を含む、
請求項１から１０までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１２】
前記冷却ボディ（５）への前記接続支持体（２）の機械的固定は、少なくとも部分的に、前記位置決め装置（３）の少なくとも１つの要素によって行われる、
請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
前記位置決め装置（３）のピンを前記冷却ボディ（５）に直接に接触させる、
請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
前記光電半導体部品（１）及び／又は前記接続支持体（２）及び／又は前記冷却ボディ（５）は、前記位置決め装置（３）の要素に加えて、前記位置決め装置（３）に対して位置合わせされた少なくとも１つの固定手段を含み、
前記固定手段により、光学素子（７）が、前記光電半導体部品（１）に対して相対的に、及び／又は、前記接続支持体（２）に対して相対的に、及び／又は、前記冷却ボディ（５）に対して相対的に、機械的に固定される、
請求項１から１３までのいずれか１項記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光源の製造方法に関する。
【０００２】
本発明において解決すべき課題は、光源内部で発光面を特に正確に位置決めできる、光源の製造方法を提供することである。
【０００３】
光源とは、例えば、自動車ヘッドランプ又は光学的投影装置などで使用され、特にこうした装置において光学結像系に接続されて用いられるのに適したものである。
【０００４】
本発明の特徴的構成による方法では、まず、光電半導体部品が用意される。光電半導体部品とは例えば発光ダイオードである。
【０００５】
ここで、光電半導体部品は、少なくとも１つの発光ダイオードチップ、特には複数の発光ダイオードチップを含む。例えば、光電半導体部品は、相互に直列もしくは並列に電気的に接続された少なくとも２つの発光ダイオードチップを含む。このような発光ダイオードチップは、例えば文献ＵＳ２０１０／０１７１１３５に記載されている発光ダイオードチップである。なお、当該文献の開示内容は引用によって本願に含まれるものとする。
【０００６】
例えば、複数の発光ダイオードチップはそれぞれ、ボンディングパッドなどの電気コンタクト部から露出された前面を有する。こうした電気コンタクト部によって、発光ダイオードチップの活性領域から動作中に放出される電磁放射の一部がシェーディングされるおそれ及び／又は吸収されるおそれが低減される。よって、電気コンタクト部の製造に関連する複雑なステップ、例えば、発光ダイオードチップの前面の研磨、及び／又は、電流を伝搬させるための、水平方向の面積が小さく厚さが大きい金属ウェブの製造、及び／又は、電気コンタクト部下方の領域への電流注入を制限乃至阻止する手段（電気コンタクト部下方の電気絶縁層、ショットキーバリア及び／又はイオンインプランテーション領域）の形成などの各ステップを有利には省略できる。全ての発光ダイオードチップの発光前面の面積の和が光源の発光面積となる。
【０００７】
光電半導体部品は、有利には、少なくとも１つの発光ダイオードチップが配置されたケーシングボディを含む。ケーシングボディは、例えば、上面に少なくとも１つの発光ダイオードチップを配置した平坦なプレートの形態で構成できる。また、ケーシングボディは、少なくとも１つの発光ダイオードチップを配置するための少なくとも１つのキャビティを有してもよい。
【０００８】
光電半導体部品は、さらに、光電半導体部品の下面に配置された少なくとも２つの電気端子部を有する。ここで、各電気端子部は少なくとも１つの発光ダイオードチップと電気的に接続されている。電気端子部のコンタクトを介して、光電半導体部品の発光ダイオードチップが駆動される。
【０００９】
例えば、光電半導体部品のケーシングボディは、いわゆるＱＦＮケーシングボディ（英語：クアッドフラットノーリードパッケージ）である。この場合、光電半導体部品の電気端子部は、光電半導体部品の下面のみ、すなわち、ケーシングボディの下面のみに配置され、水平方向ではどの位置でもケーシングボディを超えては延在しない。なお、ここでの水平方向とは、例えば、ケーシングボディの下面の主延在平面に対して平行に延在する平面における方向である。
【００１０】
本発明の特徴的構成による方法は、さらに、接続支持体を用意するステップを含む。接続支持体とは例えばプリント回路板である。接続支持体は例えばベースボディを含み、その上部もしくは内部に電気導体路及び／又は電気コンタクト部がパターニングされている。当該接続支持体は、電流供給のためのコンタクト部を例えば少なくとも２つ含む。各コンタクト部は接続支持体の上面に配置されている。例えば、接続支持体は金属コアプレートであってよい。
【００１１】
本発明の光源の特徴的構成による製造方法によれば、１つのステップにおいて、位置決め装置が接続支持体及び／又は光電半導体部品に直接に接触するように、位置決め装置が準備される。位置決め装置は、光電半導体部品が接続支持体に機械的に固定されかつ電気的に接続される間、光電半導体部品を接続支持体に対する所定の位置に保持するように構成される。当該位置決め装置により、光電半導体部品を接続支持体に対して精密に位置合わせする必要がなくなり、接続支持体と光電半導体部品との相対位置を所定のトレランス領域内に設定するだけで充分となる。
【００１２】
本発明の特徴的構成による光源の製造方法の別のステップとして、光電半導体部品の電気端子部と接続支持体のコンタクト部との間に接続手段が用意される。当該接続手段は、例えば、導電性接着剤であってもよいし、又は、はんだ材料であってもよい。当該接続手段を介して、光電半導体部品が接続支持体に機械的に固定されかつ電気的に接続される。なお、接続手段は、例えば、相互に対向する、光電半導体部品の電気端子部と接続支持体のコンタクト部との間のみに設けられる。
【００１３】
本発明の特徴的構成による光源の製造方法の別のステップとして、光電半導体部品が接続手段によって接続支持体に機械的に固定されかつ電気的に接続される。これは例えば接続手段の硬化及び／又は剛性化によって行われる。
【００１４】
本発明の特徴的構成による光源の製造方法では、位置決め装置によって、機械的固定及び電気的接続が行われる間、光電半導体部品が接続支持体の上面のトレランス領域内に保持される。つまり、接続支持体の、光電半導体部品に近い側の上面に、光電半導体部品を固定するためのトレランス領域が存在する。トレランス領域とは、接続支持体での固定後の光電半導体部品の位置を設定する、特には仮想の領域（接続支持体上に物理的な標示を有さない領域）である。
【００１５】
言い換えれば、位置決め装置は、固定及び接続の過程中、所定の遊びをもって、光電半導体部品をトレランス領域内に保持する。トレランス領域の存在する平面における任意の方向のトレランスは、例えば、同じ方向における光電半導体部品の広がりの最大１０％、有利には最大５％、さらに有利には最大３％、特に有利には最大１％である。ここでのトレランスは例えば最大±７５μｍ、特に有利には最大±５０μｍである。
【００１６】
すなわち、本発明の光源の製造方法は、
・ケーシングボディと、このケーシングボディ内に配置された少なくとも１つの発光ダイオードチップと、少なくとも２つの電気端子部とを含む光電半導体部品を用意するステップであって、ただし、少なくとも２つの電気端子部は光電半導体部品の下面に配置されている、ステップと、
・少なくとも２つのコンタクト部を含む接続支持体を用意するステップであって、ただし、少なくとも２つのコンタクト部は接続支持体の上面に配置されている、ステップと、
・位置決め装置が接続支持体及び／又は光電半導体部品に直接に接触するように、この位置決め装置を準備するステップと、
・光電半導体部品の電気端子部と接続支持体のコンタクト部との間に接続手段を用意するステップと、
・接続手段を介して光電半導体部品を接続支持体に機械的に固定しかつ電気的に接続するステップと
を含み、
位置決め装置により、機械的に固定しかつ電気的に接続するステップの間、光電半導体部品が、接続支持体の上面のトレランス領域内に保持される。
【００１７】
上述した方法によれば、光電半導体部品を特に精密に接続支持体ひいては光源の別の部品（例えば光学素子）上へ位置合わせすることができる。なお、結像系、例えば自動車ヘッドランプ又は光学投影装置において光源が使用される場合には、光源を後置の光学系に対して精密に実装しなければならない。ただし、光電半導体部品を例えばはんだ付けもしくは接着によって接続支持体に固定する際には、光電半導体部品は接続支持体の端子部に対して或る程度の「ずれ」が生じる。ふつう、端子部自体は、光学素子などの別の部品の機械的な位置合わせ及び／又は固定に用いられる基準構造（例えば位置合わせ孔）に対する位置決めの精度はかなり低いが、本発明によれば、光源の発光面すなわち発光ダイオードチップの前面を光学素子に対して位置決めする際のトレランスチェーンをきわめて大きくできる。
【００１８】
上述した本発明の方法では、特に位置決め装置を用いることにより、光電半導体部品を接続支持体ひいては後置の系に対して従来よりも正確に固定できる。光電半導体部品の「ずれ」が位置決め装置によって比較的小さなトレランス領域へ制限されるからである。この場合、接続手段を用いた機械的固定及び電気的接続の前に剛性的位置合わせは行われないので、光源の加熱及び冷却などの周期的負荷がかかった場合の張力も軽減される。さらに、光電半導体部品と接続支持体との間の接続部にかかる機械的な破砕負荷も低減される。これにより、光電半導体部品と接続支持体との間の接続部は光源の動作中にも安定して保持される。
【００１９】
本発明の方法の少なくとも１つの実施形態によれば、トレランス領域は、光電半導体部品の、接続支持体に近い側の下面の主延在平面に対して平行に延在する平面内に、完全に収まっている。言い換えれば、トレランス領域は、水平方向で見て少なくとも部分的に、光電半導体部品の、接続支持体に近い側の下面に対して平行に延在している。垂直方向、例えば、光電半導体部品の、接続支持体に近い側の下面の主延在平面に対して垂直な方向では、機械的固定及び電気的接続の間、位置決め装置によるトレランス領域の設定は行われない。
【００２０】
本発明の方法の少なくとも１つの実施形態によれば、トレランス領域は、トレランス領域が存在する平面に対して平行な平面において、光電半導体部品の、接続支持体に近い側の下面の最大面積よりも、大きな面積を有する。言い換えれば、トレランス領域は、光電半導体部品の接続部の面積よりも大きな面積を有する。例えば、トレランス領域の面積は、光電半導体部品の接続部の面積よりも最大１０％、有利には最大５％、特に有利には最大１％大きい。この場合のトレランスは、最大±１００μｍ、有利には最大±５０μｍ、特に有利には最大±３０μｍである。
【００２１】
本発明の少なくとも１つの別の実施形態によれば、位置決め装置は、接続支持体及び／又は光電半導体部品に形成及び／又は固定された少なくとも２つの要素を含む。ここでの要素とは、例えば、棒状の凹部を中心とした主延在方向と例えば円形、正方形、長方形、楕円形又はその他の断面とを有する３次元体としてのピンである。また、上記要素は、例えば、接続支持体及び／又は光電半導体部品の孔もしくはホールであってもよい。位置決め装置の各要素は接続支持体及び／又は光電半導体部品と一体に構成可能であるので、接続支持体及び／又は光電半導体部品の製造時に形成される。さらに、位置決め装置の各要素は接続支持体及び／又は光電半導体部品に固定されてもよい。ここでは特に、位置決め装置の各要素を、接続支持体と光電半導体部品との機械的固定及び電気的接続が行われた後、少なくとも部分的に、接続支持体及び／又は光電半導体部品から取り外し可能に構成することもできる。
【００２２】
本発明の少なくとも１つの別の実施形態によれば、位置決め装置は、接続支持体に直接に接触しかつ接続支持体に機械的に固定に接続された少なくとも３つのピンを含む。当該ピンは、例えば、接続支持体の対応する凹部へ挿入され、接続支持体との圧力結合によって機械的に固定される。また、ピンは、接続支持体の組み込み要素として接続支持体と共通に製造されてもよい。当該ピンは、接続支持体の、光電半導体部品に近い側の上面から突出する。これは、接続支持体の上面で、ピンが光電半導体部品へ向かって突出することを意味する。よって、ピンは水平方向でトレランス領域を画定している。
【００２３】
位置決め装置が例えば４つのピンを含む場合、これらのピンによって、水平方向で見て長方形状のトレランス領域が画定される。
【００２４】
光電半導体部品を接続支持体に機械的に固定しかつ電気的に接続するために、光電半導体部品は、ピン間の領域すなわちトレランス領域へ導入される。機械的固定及び電気的接続の後、光電半導体部品は、ピンのうち最大２つに直接に接触する。つまり、光電半導体部品は、接続時に、位置決め装置のピンに当接する程度に、接続手段に対して「ずれて」いてよい。位置決め装置のピン間の距離は、光電半導体部品が全てのピン、特に３つ以上のピンに同時に接触しないように選定されている。
【００２５】
言い換えれば、光電半導体部品は位置決め装置によって所定の位置に固定にクランプされるのではなく、所定のトレランスをもって保持される。接続支持体のピンは光電半導体部品の過度に強い「ずれ」を防止するのみである。
【００２６】
本発明の少なくとも１つの別の実施形態によれば、位置決め装置は、少なくとも２つのピンと少なくとも２つの凹部とを含み、それぞれのピンに１つずつの凹部が一義的に対応する。これは、光源において、一方の要素、例えば接続支持体のピンのそれぞれに、他方の要素、例えば上記ピンを嵌合させるための光電半導体部品の凹部が対応することを意味する。
【００２７】
例えば、１つのピンが光電半導体部品に直接に接触しかつ光電半導体部品に機械的に固定に接続され、ピンに対応する凹部が接続支持体に設けられる。又は、１つのピンが接続支持体に直接に接触しかつ接続支持体に機械的に固定に接続され、ピンに対応する凹部が光電半導体部品に設けられる。
【００２８】
この場合、ピンと対応する凹部との少なくとも１つの組において、凹部は、少なくとも部分的に、ピンの直径よりも大きな直径を有する。言い換えれば、ピンは凹部にぴったり適合するのではなく、凹部内に所定の遊びを有する状態で挿入される。凹部内のピンの遊びによって、位置決め装置が光電半導体部品を接続支持体の表面に機械的に固定しかつ電気的に接続する際のトレランス領域が設定される。
【００２９】
本発明の少なくとも１つの別の実施形態によれば、位置決め装置は、接続支持体の、光電半導体部品に近い側の上面から突出するフレームを含み、このフレームは水平方向でトレランス領域を画定している。フレームは特にはばねエレメントを含み、このばねエレメントを介して、機械的固定及び電気的接続の間、光電半導体部品を接続支持体の上面のトレランス領域内に保持する。フレームのばねエレメントは、例えば、光電半導体部品の側面にばねエレメントの内側が位置し、これによってトレランス領域が画定されるように配置される。この場合、ばねエレメントは光電半導体部品を所定の位置へ移動させ、フレームの開口部と光電半導体部品とのトレランスを消去する。ばねエレメントは例えばゴムなどの弾性材料から形成されてもよいし、また、少なくとも１つの金属ばねを含んでもよい。ばねエレメントはフレームの組み込み要素であってもよい。
【００３０】
例えば、フレームは、接続支持体に機械的に固定されるか、又は、接続支持体に組み込まれる。フレーム内には光電半導体部品が配置され、機械的固定及び電気的接続の間、保持される。言い換えれば、フレームとは、例えば接続支持体へ挿入可能な一種のはんだ型である。光電半導体部品は正確に位置決めされてフレームへ挿入及び固定される。機械的固定及び電気的接続の後、フレームを取り外して、特に同様の別の光源の製造のために再利用することができる。
【００３１】
本発明の少なくとも１つの別の実施形態によれば、位置決め装置の少なくとも１つの要素、例えばピン又はフレームは、光電半導体部品を接続支持体に機械的に固定しかつ電気的に接続した後、除去できる。この場合、位置決め装置の唯一の要素のみを除去することができる。つまり、特には、位置決め装置の少なくとも一部又はその少なくとも１つの要素が除去される。ここでは、位置決め装置又はその要素が除去によって破壊されることもありうる。なお、位置決め装置又はその要素は、除去前には、接続支持体又は光電半導体部品の組み込み要素であってもよい。
【００３２】
本発明の方法の少なくとも１つの別の実施形態によれば、位置決め装置の各要素は、除去の前には、接続支持体又は光電半導体部品に機械的に固定に接続されており、接続支持体又は光電半導体部品は、除去後、位置決め装置の少なくとも１つの要素の除去によって生じる複数の分離線を有する。言い換えれば、位置決め装置の各要素は、例えば、光電半導体部品の製造時に既に光電半導体部品に組み込まれた状態で形成される。例えば、位置決め装置の要素と光電半導体部品のケーシングボディとは、同一の射出成形過程で成形可能である。位置決め装置の各要素が除去された後、光電半導体部品は、例えば、ケーシングボディの外面に、位置決め装置の要素を分離したことによる分離線を有する。位置決め装置の要素が接続支持体又は光電半導体部品の製造時にこれらと接合された状態で共に製造されることにより、位置決め装置の各要素に対して、発光ダイオードチップなどのエレメントを特に精密に位置決めできる。
【００３３】
本発明の方法の少なくとも１つの別の実施形態によれば、位置決め装置の少なくとも１つの要素が除去されることにより、光電半導体部品又は接続支持体の少なくとも１つの凹部が露出される。ここでの凹部とは、例えば、位置決め装置の要素であるピンに対応する要素としての凹部である。露出された少なくとも１つの凹部は、後の時点で、光学素子の位置合わせ及び／又は機械的固定のために用いられる。光学素子とは、例えば、主放射方向で見て発光ダイオードチップに後置されるリフレクタ及び／又はレンズである。
【００３４】
本発明の方法の少なくとも１つの別の実施形態によれば、さらに、冷却ボディを用意するステップが行われる。冷却ボディとは、例えば、発光ダイオードチップの動作時に生じる熱を受け、より大きな面へ放出させるのに適した金属プレートである。また、冷却ボディの、光電半導体部品とは反対側の下面に、接続支持体を機械的に固定するステップも行われる。つまり、本発明の光源は冷却ボディを含み、この冷却ボディの上面に接続支持体が配置され、接続支持体の設けられているのと反対側の面に光電半導体部品が配置されるのである。
【００３５】
本発明の方法の少なくとも１つの別の実施形態によれば、冷却ボディへの接続支持体の機械的固定は、少なくとも部分的に、位置決め装置の少なくとも１つの要素によって行われる。例えば、冷却ボディは、光電半導体部品を接続支持体に機械的に固定しかつ電気的に接続した後、位置決め装置の凹部及び／又はピンによって接続支持体に対して位置合わせする及び／又は機械的に固定することができる。すなわち、位置決め装置のピンは、冷却ボディに直接に接触させることができる。
【００３６】
本発明の方法の少なくとも１つの別の実施形態によれば、光電半導体部品及び／又は接続支持体及び／又は冷却ボディは、位置決め装置の要素に加えて、位置決め装置に対して位置合わせされた少なくとも１つの固定手段を含み、この固定手段により、光学素子が、光電半導体部品に対して相対的に、及び／又は、接続支持体に対して相対的に、及び／又は、冷却ボディに対して相対的に、機械的に固定される。固定手段が位置決め装置に対して位置合わせされることにより、光電半導体部品を定められた状態で接続支持体に機械的に固定した後、例えば光学素子をきわめて正確に追従配置することができる。光電半導体部品は、位置決め装置により、トレランス領域内で、例えば接続支持体に対して、特に正確に位置決めされる。接続支持体にはトレランス領域に対して正確に位置合わせされた凹部が設けられているので、この凹部にピンを配置することにより、光学素子を接続支持体に正確に固定することができる。
【００３７】
以下に、図示の実施例に則して本発明の方法を詳細に説明する。図１のＡ−Ｃ，図２のＡ，Ｂ，図３のＡ，Ｂ，図４のＡ，Ｂ，図５Ａ−図５Ｆ，図６のＡ，Ｂ，図７Ａ−図７Ｅには、本発明の方法の実施例の概略図が示されている。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の第１の実施例を示す図である。
【図２】本発明の第２の実施例を示す図である。
【図３】本発明の第３の実施例を示す図である。
【図４】本発明の第４の実施例を示す図である。
【図５Ａ】本発明の第５の実施例の第１段階の上面図である。
【図５Ｂ】本発明の第５の実施例の第１段階の断面図である。
【図５Ｃ】本発明の第５の実施例の第２段階の断面図である。
【図５Ｄ】本発明の第５の実施例の第３段階の断面図である。
【図５Ｅ】本発明の第５の実施例の第３段階の上面図である。
【図５Ｆ】本発明の第５の実施例の最終段階の断面図である。
【図６】本発明の第６の実施例を示す図である。
【図７Ａ】本発明の第７の実施例の第１段階の上面図である。
【図７Ｂ】本発明の第７の実施例の第１段階の断面図である。
【図７Ｃ】本発明の第７の実施例の第２段階の上面図である。
【図７Ｄ】本発明の第７の実施例の第２段階の断面図である。
【図７Ｅ】本発明の第７の実施例の最終段階の断面図である。
【００３９】
図中、同じ要素又は同様の機能を有する要素には同じ参照番号を付してある。なお、図示の各要素は寸法比乃至縮尺の通りには描かれておらず、むしろ、わかりやすくするために意図的に拡大して示されていることがある点に注意されたい。
【００４０】
図１のＡ−Ｃに則して、本発明の方法の第１の実施例を詳細に説明する。本発明の方法では、まず、光電半導体部品１が用意される。光電半導体部品１はケーシングボディ１１を備えている。ケーシングボディ１１は、５個の発光ダイオードチップ１２が配置された１つのキャビティを有している。各発光ダイオードチップ１２は電気端子部１４に電気的に接続されている。また、光電半導体部品１の各発光ダイオードチップ１２は、コンタクトワイヤ１３を介して相互に直列に接続されている。
【００４１】
光電半導体部品１は、接続支持体２上に配置される。接続支持体２は例えば金属コアプレートである。接続支持体２は金属製のベースボディ２１を含む。当該金属製のベースボディ２１上の一部には、電気的絶縁性材料から成る絶縁層２２が設けられている。ベースボディ２１とは反対側の絶縁層２２の面には、コンタクト部２４に電気的に接続された少なくとも１つの導体路２３が形成されている。光電半導体部品１の上面１ａとは反対側の下面１ｂは、接続支持体２の上面２ａ上に配置されている。
【００４２】
ついで、位置決め装置３が準備される。位置決め装置３は複数のピン３１と凹部３２とを有する。各ピン（位置合わせピン）３１は、機械的に固定に、接続支持体２の各凹部（位置合わせ凹部）３２に接続されている。ここでの位置決め装置３は、接続支持体２の上面２ａのトレランス領域４を画定する４個のピンを有している。接続支持体２の定められた位置に高度に精密に適合されているピン３１は、接続手段８、例えばはんだ材料によってコンタクト部２４を電気端子部１４に機械的に固定しかつ電気的に接続する際に、光電半導体部品１の過度の「ずれ」を防止する。図１のＢには、光電半導体部品１を通る線Ａ−Ａに沿った断面図が示されており、Ｃには、位置決め装置３によって光電半導体部品１を接続支持体２に配置する前の接続支持体２の様子が側面図で示されている。
【００４３】
付加的に、接続支持体２は、位置決め装置３ひいてはそのピン３１に対して高度に精密に位置合わせされた凹部又は位置合わせ基準孔の形態の複数の固定手段６を有していてもよい。例えば、ピン３１から固定手段６までの距離におけるトレランスは最大で±２５μｍである。
【００４４】
図２のＡ，Ｂに則して、本発明の方法の第２の実施例を説明する。この実施例では、光電半導体部品１は、接続支持体２に近い側の下面１ｂに複数のピン（位置合わせピン）３１を有する。例えば、ピン３１は、図示されてはいないが、接続支持体２の対応する凹部３２に特に簡単に挿入可能となるよう、ガイドのための斜部を有している。ピン３１は、例えばケーシングボディ１１の組み込み要素であり、ケーシングボディ１１の製造時に、例えばモールドプロセスにおいて、接続支持体２の凹部３２に高度に精密に位置合わせ可能である。
【００４５】
ここで、少なくとも１つのピン３１は、凹部３２の直径ｄよりも小さい直径Ｄを有する。このようにして、光電半導体部品１を接続支持体２に固定する際にトレランス領域４が形成される。
【００４６】
図２のＡ，Ｂの実施例では、例えば図の右方のピン３１が円形でなく楕円形に構成されているので、接続支持体２の対応する凹部３２への位置決めの際に、光電半導体部品１を接続支持体２へ接続するためのトレランス領域４に対して、所定の遊びが形成される。
【００４７】
光電半導体部品１の上面には、円状又は縦孔状の位置合わせ凹部としての複数の固定手段６を設けることもできる。各固定手段６は、例えば、光学素子の位置合わせピンを収容することができる（図５Ｆを参照）。
【００４８】
図２のＡ，Ｂの実施例とは異なる第３の実施例を図３のＡ，Ｂに則して説明する。ここでは、固定手段６が光電半導体部品１の上面１Ａにピンとして構成されており、凹部は設けられていない。ここでのピンは、ケーシングボディ１１とともに製造可能である。なお、各ピンは、光電半導体部品１の上面から突出し、かつ、位置合わせを実現するために光学素子の位置合わせ凹部又は位置合わせ孔に嵌合可能な、楕円形又は十字形のピンであってよい。
【００４９】
図４のＡ，Ｂに則して、本発明の光源の製造方法の第４の実施例を説明する。ここでは、接続支持体２の下面２ｂに冷却ボディ５が配置されている。冷却ボディ５を配置する際には、位置決め装置３の複数のピン３１を用いて、接続支持体２及び光電半導体部品１から成る装置が冷却ボディ５に対して高度に精密に位置決めされる。また、冷却ボディ５に、凹部の形態の複数の固定手段６を設け、これらの凹部に位置決め装置３のピン３１を挿入して、位置合わせしてもよい。このようにして、例えば、光学素子を、光電半導体部品１に対して定められた状態で配置できる。ここで、接続支持体２と光電半導体部品１とから成る装置は、例えば図１のＡ−Ｃに関連して説明した手法と同様に製造可能である。
【００５０】
図５Ａ−図５Ｆに則して、本発明の光源の製造方法の第５の実施例を説明する。この実施例では、位置決め装置３が、光電半導体部品１、例えばそのケーシングボディ１１の組み込み要素である複数のピン３１を有する。この場合、ケーシングボディ１１には、例えばケーシングボディ１１の材料内の切断予定線として形成された複数の分離領域９が設けられる。光電半導体部品１と接続支持体２とを例えば図１のＡ−Ｃに関連して説明した手法で接続した後、ピン３１を介して当該装置を冷却ボディ５に接続できる。この場合、ピン３１によって冷却ボディ５を接続支持体２へ位置合わせできるからである。
【００５１】
分離領域９の切断予定線により、位置決め装置３の要素としてのピン３１は、後の時点で除去可能である（図５Ｄを参照）。ピン３１が除去されると、冷却ボディ５の凹部が露出されるので、例えば、この凹部を光学素子７の後の実装のための固定手段６として再利用できる。光学素子７は、図５Ｆの実施例では、発光ダイオードチップ１２の光を出力面７ａへ案内するリフレクタである。
【００５２】
本発明の方法の図５の実施例では、位置決め装置３のピン３１が除去されることにより、接続支持体２の少なくとも１つの凹部が露出され、露出された少なくとも１つの凹部が光学素子７の位置合わせ及び／又は機械的固定に用いられる。また、位置決め装置３の要素であるピン３１が除去されるので、装置の機械的応力が低減され、これにより温度負荷に対して特にローバストな装置が得られる。
【００５３】
図６のＡ，Ｂに関連して、本発明の方法の第６の実施例を説明する。ここでは位置決め装置３が、接続支持体２の、光電半導体部品１に近い側の上面２ａから突出するフレーム３３を備えている。ここでのフレーム３３は、水平方向で、接続支持体２の上面２ａのトレランス領域４を画定している。光電半導体部品１と接続支持体２とが機械的かつ電気的に接続された後、位置決め装置３の要素であるフレーム３３は除去可能である。フレーム３３は、例えば、接続支持体２からの除去後に再利用可能な一種のはんだ型である。フレーム３３は光電半導体部品１の側面１ｃに近い内側に、トレランス領域４を定めるばねエレメントを有している。当該ばねエレメントによって、光電半導体部品１の実装時に所定の遊びが形成される。
【００５４】
図７Ａ−図７Ｅに則して、本発明の方法の第７の実施例を説明する。図５Ａ−図５Ｆに関連して説明した方法とは異なり、ここでは、接続支持体２及び冷却ボディ５及び光電半導体部品１に対する光学素子７の実装が、複数のピンの形態で設けられる固定手段６によって行われる。各ピンは、冷却ボディ５から接続支持体２を通して光学素子７の対応する凹部まで突出している。
【００５５】
本発明は、上述した実施例に限定されない。本発明の新規な全ての特徴は、その実施例が特許請求の範囲又は発明の詳細な説明に明示されていなくても、単独で又は任意に組み合わせた形態で、本発明の対象に含まれる。
【００５６】
本願は、独国出願第１０２０１２１０６９８２．４号の優先権を主張する。この出願の開示内容は引用によって本願に含まれるものとする。
【図１Ａ】
2015528215.tif 000003
【図１Ｂ】
2015528215.tif 000004
【図１Ｃ】
2015528215.tif 000005
【図２Ａ】
2015528215.tif 000006
【図２Ｂ】
2015528215.tif 000007
【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
2015528215.tif 000009
【図４Ａ】
2015528215.tif 000010
【図４Ｂ】
2015528215.tif 000011
【図５Ａ】
2015528215.tif 000012
【図５Ｂ】
2015528215.tif 000013
【図５Ｃ】
2015528215.tif 000014
【図５Ｄ】
2015528215.tif 000015
【図５Ｅ】
2015528215.tif 000016
【図５Ｆ】
2015528215.tif 000017
【図６Ａ】
2015528215.tif 000018
【図６Ｂ】
2015528215.tif 000019
【図７Ａ】
2015528215.tif 000020
【図７Ｂ】
2015528215.tif 000021
【図７Ｃ】
2015528215.tif 000022
【図７Ｄ】
2015528215.tif 000023
【図７Ｅ】
2015528215.tif 000024
【手続補正書】
【提出日】平成27年3月30日(2015.3.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源の製造方法であって、
ケーシングボディ（１１）と、該ケーシングボディ（１１）内に配置された少なくとも１つの発光ダイオードチップ（１２）と、少なくとも２つの電気端子部（１４）とを含む光電半導体部品（１）を用意するステップであって、ただし、前記少なくとも２つの電気端子部（１４）は前記光電半導体部品（１）の下面（１ｂ）に配置されている、ステップと、
少なくとも２つのコンタクト部（２４）を含む接続支持体（２）を用意するステップであって、ただし、前記少なくとも２つのコンタクト部（２４）は前記接続支持体（２）の上面に配置されている、ステップと、
位置決め装置（３）が前記接続支持体（２）及び／又は前記光電半導体部品（１）に直接に接触するように、該位置決め装置（３）を準備するステップと、
前記光電半導体部品（１）の前記電気端子部（１４）と前記接続支持体（２）の前記コンタクト部（２４）との間に接続手段（８）を用意するステップと、
前記接続手段（８）を介して前記光電半導体部品（１）を前記接続支持体（２）に機械的に固定しかつ電気的に接続するステップと
を含み、
前記位置決め装置（３）により、前記機械的に固定しかつ電気的に接続するステップの間、前記光電半導体部品（１）を前記接続支持体（２）の上面のトレランス領域（４）内に保持し、
前記トレランス領域（４）は、前記光電半導体部品（１）の、前記接続支持体（２）に近い側の前記下面（１ｂ）の主延在平面に対して平行に延在する平面内に、完全に収まっており、
前記接続手段（８）は、はんだ材料又は導電性接着剤によって形成される、
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記電気端子部（１４）は、前記光電半導体部品（１）の下面（１ｂ）のみに配置されており、水平方向ではどの位置においても前記ケーシングボディ（１１）を超えては延在しない、
請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記トレランス領域（４）は、前記トレランス領域（４）が存在する平面に対して平行な平面において、前記光電半導体部品（１）の、前記接続支持体（２）に近い側の前記下面の最大面積よりも大きな面積を有する、
請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
前記位置決め装置（３）は、前記接続支持体（２）及び／又は前記光電半導体部品（１）に形成及び／又は固定された少なくとも２つの要素を含む、
請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
前記位置決め装置（３）は、前記接続支持体（２）に直接に接触しかつ前記接続支持体（２）に機械的に固定に接続された少なくとも３つのピン（３１）を含み、
前記ピン（３１）は、前記接続支持体（２）の、前記光電半導体部品（１）に近い側の上面から突出しており、
前記ピン（３１）は水平方向（ｌ）で前記トレランス領域（４）を画定しており、
前記光電半導体部品（１）は、前記機械的に固定しかつ電気的に接続するステップの後、前記ピンのうち最大２つに直接に接触する、
請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
前記位置決め装置（３）は、少なくとも２つのピン（３１）と少なくとも２つの凹部（３２）とを含み、
それぞれの前記ピン（３１）に１つずつの前記凹部（３２）が一義的に対応しており、
・１つのピン（３１）が前記光電半導体部品（１）に直接に接触しかつ前記光電半導体部品（１）に機械的に固定に接続されており、該ピンに対応する凹部（３２）が前記接続支持体（２）に設けられており、
又は、
・１つのピン（３１）が前記接続支持体（２）に直接に接触しておりかつ前記接続支持体（２）に機械的に固定に接続されており、該ピンに対応する凹部（３２）が前記光電半導体部品（１）に設けられており、
前記ピン（３１）と該ピンに対応する前記凹部（３２）との少なくとも１つの組において、前記凹部（３２）は、少なくとも部分的に、前記ピン（３１）の直径よりも大きな直径（ｄ）を有する、
請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
【請求項７】
前記位置決め装置（３）は、前記接続支持体（２）の、前記光電半導体部品（１）に近い側の上面（２ａ）から突出するフレーム（３３）を含み、
前記フレーム（３３）は、前記光電半導体部品（１）に接触するばねエレメントを含み、
前記フレーム（３３）は水平方向（ｌ）で前記トレランス領域（４）を画定している、
請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
【請求項８】
前記位置決め装置（３）の少なくとも１つの要素は、前記光電半導体部品（１）を前記接続支持体（２）に機械的に固定しかつ電気的に接続した後、除去される、
請求項１から７までのいずれか１項記載の方法。
【請求項９】
前記位置決め装置（３）の前記少なくとも１つの要素は、前記除去の前には、前記接続支持体（２）又は前記光電半導体部品（１）に機械的に固定に接続されており、
前記接続支持体（２）又は前記光電半導体部品（１）は、前記除去後、前記位置決め装置（３）の前記少なくとも１つの要素の除去によって生じる複数の分離線（３４）を有する、
請求項８記載の方法。
【請求項１０】
前記位置決め装置（３）の前記少なくとも１つの要素を除去することにより、前記光電半導体部品（１）又は前記接続支持体（２）の少なくとも１つの凹部が露出され、
露出された前記少なくとも１つの凹部は、光学素子（７）の位置合わせ及び／又は機械的固定のために用いられる、
請求項８又は９記載の方法。
【請求項１１】
さらに、
冷却ボディ（５）を用意するステップと、
前記光電半導体部品（１）とは反対側の前記冷却ボディ（５）の下面に、前記接続支持体（２）を機械的に固定するステップと
を含む、
請求項１から１０までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１２】
前記冷却ボディ（５）への前記接続支持体（２）の機械的固定は、少なくとも部分的に、前記位置決め装置（３）の少なくとも１つの要素によって行われる、
請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
前記位置決め装置（３）のピンを前記冷却ボディ（５）に直接に接触させる、
請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
前記光電半導体部品（１）及び／又は前記接続支持体（２）及び／又は前記冷却ボディ（５）は、前記位置決め装置（３）の要素に加えて、前記位置決め装置（３）に対して位置合わせされた少なくとも１つの固定手段を含み、
前記固定手段により、光学素子（７）が、前記光電半導体部品（１）に対して相対的に、及び／又は、前記接続支持体（２）に対して相対的に、及び／又は、前記冷却ボディ（５）に対して相対的に、機械的に固定される、
請求項１から１３までのいずれか１項記載の方法。
【国際調査報告】
2015528215.tif 000025
2015528215.tif 000026
2015528215.tif 000027
2015528215.tif 000028
2015528215.tif 000029
2015528215.tif 000030