(57)【要約】【課題】少なくとも１つのＬＥＤチップが配置されたマウントの表面と共形のテクスチャード加工された封止体を有するパッケージ化されたＬＥＤデバイスを提供する。【解決手段】付加または削除工程を用いてテクスチャード加工された封止体は、パッケージ化される前、または最中にＬＥＤに付加される。封止体は、光が放出される少なくとも１つのテクスチャード加工された表面を含む。テクスチャード加工された表面は、封止体の中での全内部反射を低減し、取り出し効率と出力分布の色温度一様性とを改善するのに役立つ。いくつかのチップを、単一のテクスチャード加工された封止体の下に搭載できる。凹凸表面を有する金型を、多くのＬＥＤ上に同時に複数の封止体を形成するために用いることが出来る。【選択図】図１
2013042166.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マウントの表面上に配置された少なくとも１つのＬＥＤチップと、
前記マウントの表面に近接して配置された封止体であって、前記マウントの表面と実質的に共形であるテクスチャード加工された発光面を備える封止体と
を備えたことを特徴とする発光ダイオード（ＬＥＤ）デバイス。
【請求項２】
前記マウントの表面上に配置された複数のＬＥＤチップを更に備えたことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤデバイス。
【請求項３】
前記複数のＬＥＤチップは、少なくとも２つの異なる光スペクトルを放出するＬＥＤチップを含むことを特徴とする請求項２に記載のＬＥＤデバイス。
【請求項４】
前記マウントの表面は、反射性の材料を備えることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤデバイス。
【請求項５】
前記反射性の材料は、光散乱特性を有することを特徴とする請求項４に記載のＬＥＤデバイス。
【請求項６】
前記封止体は、周りの媒質と界面を形成し、前記界面での屈折率差が少なくとも０．４であることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤデバイス。
【請求項７】
前記封止体は、波長変換材料を含むことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤデバイス。
【請求項８】
前記封止体は、７０−２００μｍの範囲の厚さを有することを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤデバイス。
【請求項９】
マウントの表面と、
前記マウントの表面上に配置された複数のＬＥＤと、
前記マウントの表面に実質的に平行である発光面を有する封止体であって、前記発光面は、複数の凹凸のある表面構造を作るためにテクスチャード加工されている封止体と
を備えたことを特徴とするチップスケールパッケージ発光ダイオード（ＬＥＤ）デバイス。
【請求項１０】
前記凹凸のある表面構造は、前記封止体が初めに硬化するときに金型の中で形成されることを特徴とする請求項９に記載のチップスケールパッケージＬＥＤデバイス。
【請求項１１】
前記複数のＬＥＤは、異なるスペクトルを放出するＬＥＤを含むことを特徴とする請求項９に記載のチップスケールパッケージＬＥＤデバイス。
【請求項１２】
前記複数のＬＥＤチップは、赤色のスペクトルを放出するＬＥＤチップと、緑色のスペクトルを放出するＬＥＤチップと、青色のスペクトルを放出するＬＥＤチップとを含むことを特徴とする請求項１１に記載のチップスケールパッケージＬＥＤデバイス。
【請求項１３】
前記複数のＬＥＤチップは、赤色のスペクトルを放出するＬＥＤチップと、白色のスペクトルを放出するＬＥＤチップとを含むことを特徴とする請求項１１に記載のチップスケールパッケージＬＥＤデバイス。
【請求項１４】
前記複数のＬＥＤチップは、青色のスペクトルを放出するＬＥＤチップと、黄色のスペクトルを放出するＬＥＤチップとを含むことを特徴とする請求項１１に記載のチップスケールパッケージＬＥＤデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的にはＬＥＤのパッケージに関し、より具体的にはＬＥＤパッケージ内のテクスチャード加工された封止体表面（textured encapsulant surface）に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード（ＬＥＤ）は、電気エネルギーを光に変換する固体デバイスであり、一般的には、反対の極性にドープされた層の間に挟まれた、半導体材料の１つ以上の活性層を備えている。通常は、ドープされた層を介してバイアスを印加するためにワイヤ・ボンドが用いられ、正孔と電子を活性層に注入して再結合が行われ、光が発生する。光は、活性層及びＬＥＤの全ての表面から放出される。典型的な高効率ＬＥＤは、ＬＥＤパッケージに搭載され、透明な媒質によって封止されたＬＥＤチップを備える。ＬＥＤから光を効率よく取り出すことは、高効率ＬＥＤの製作上の主要な関心事である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第５、９５９、３１６号明細書
【特許文献２】米国特許第６，６５７，２３６号明細書
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Windisch et al., Impact of Texture-Enhanced Transmission on High-Efficiency Surface Textured Light Emitting Diodes, Appl. Phys. Lett., Vol.79, No.15, Oct.2001, Pgs.2316-2317
【非特許文献２】Schnitzer et al., 30% External Quantum Efficiency From Surface Textured, Thin Film Light Emitting Diodes, Appl. Phys. Lett., Vol.64, No.16, Oct.1993, Pgs.2174-2176
【非特許文献３】Windisch et al., Light Extraction Mechanisms in High-Efficiency Surface Textured Light Emitting Diodes, IEEE Journal on Selected Topics in Quantum Electronices, Vol.8, No.2, March/April 2002, Pgs.248-255
【非特許文献４】Streubel et al., High Brightness AlGaNInP Light Emitting Diodes, IEEE Journal on Selected Topics in Quantum Electronics, Vol.8, No. March/April 2002
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ＬＥＤは、いろいろな色で発光するように作ることが出来る。しかしながら、従来のＬＥＤは、活性層から白色光を発生することは出来ない。青色発光ＬＥＤからの光は、ＬＥＤを黄色の蛍光剤、高分子、または染料で取り囲むことによって白色光に変換されていた。典型的な蛍光剤は、セリウム・ドープのイットリウム・アルミニウム・ガーネット(Ｃｅ：ＹＡＧ)である（例えば、日亜化学の白色ＬＥＤ、型番ＮＳＰＷ３００ＢＳやＮＳＰＷ３１２ＢＳなど、また、特許文献１を参照のこと）。取り囲んでいる蛍光剤材料は、ＬＥＤの青色光のいくらかのエネルギーをダウンコンバートし、光の波長を増大させ、その色を黄色に変換する。青色光のいくらかは、変換を受けることなく蛍光剤を通過し、光の一部は、ダウンコンバートされて黄色になる。ＬＥＤは、青色と黄色の光を放出し、それらが組み合わされて白色光となる。別の方法としては、紫色または紫外色を発するＬＥＤからの光が、ＬＥＤを多色の蛍光剤または染料で取り囲むことによって白色光に変換される。
【０００６】
回転塗布法、吹き付け塗布法、静電成膜法(ＥＳＤ)、電気泳動成膜法(ＥＰＤ)などを含む、ＬＥＤの色々な被覆工程が考えられてきた。回転塗布法または吹き付け塗布法のような工程は、通常は蛍光剤成膜中に結合剤材料を利用するが、他の工程は、蛍光剤粒子／粉末を安定化させるために結合剤を添加してその直後に成膜を行う必要がある。
【０００７】
ＬＥＤパッケージは、通常は、チップからの光取り出しを促進して、腐食または劣化をもたらす恐れがある物理的損傷または環境条件へ晒されることからチップと関連接続構造（例えば、ワイヤ・ボンド）を保護するために、ＬＥＤチップを取り囲む何がしかの封止体を有する。この封止体とともに、パッケージからの光取り出しを促進するため、また、多分、ある形の出力光ビームの形状を提供するために（光源の発光の出射角度依存性を制御するために）単純な半球状のレンズのような光学素子も望まれる。ＬＥＤパッケージをその最終的な固定台に取り付けるために、通常は、高温（２００−３００℃）の半田リフロー工程を必要とする表面搭載型パッケージでは、可能な材料は、通常は、シリコーンとガラスを含む。シリコーン・レンズは、通常は、射出成型工程を用いてモールドされるが、その工程のために、用いられるシリコーンの特性が制限される。ガラス・レンズは、通常は溶融工程を用いて形成される。その工程のために、可能な形状が制限され、出来上がる光源に大きな余分なコストを加えることになる。通常のワイヤ・ボンドされたＬＥＤは、ガラスの高い融解温度のために溶けたガラス中で封止することは出来ない。
【０００８】
蛍光剤がＬＥＤ上に導入されるＬＥＤパッケージ方法のよく知られた形は、「杯の中の１滴（glob-in-a-cup）」法として知られている。ＬＥＤチップは杯のような掘り込みの底に置かれ、蛍光剤を含む材料(たとえば、シリコーンまたは樹脂のような封止体中に分散した蛍光剤粒子)が杯の中に注入され、満たされ、ＬＥＤを取り囲み、封止する。封止体材料は、そこでＬＥＤの周りで堅くなるように硬化させられる。しかしながら、このパッケージ方法では、パッケージに関して異なる視野角で放出される光の色温度が大きく変化するようなＬＥＤパッケージが出来上がってしまう。この色変動は、光が変換材料を通過するときの光路長の差を含む、多くの要因で引き起こされる。この問題は、蛍光剤を含む母体材料が、ＬＥＤが置かれる杯の淵の上にまで伸びるようなパッケージでは悪化し、横に、すなわち大きな視野角方向(例えば、光軸から測って９０度)に放出される変換光が支配的になってしまう結果になる。その結果、ＬＥＤパッケージから放出される白色光は不均一となり、異なる色または強度を持つ光のバンドまたは斑点を持つようになる。
【０００９】
ＬＥＤからの光の効率のよい取り出しは、高効率ＬＥＤ製作の主要関心事である。単一の外部結合表面を有する従来のＬＥＤでは、外部量子効率は、基板を通過する、ＬＥＤの発光領域からの光の全内部反射(ＴＩＲ)によって制限される。ＴＩＲは、ＬＥＤの半導体と周りの大気との間の屈折率の大きな差によって引き起こされる。いくつかのＬＥＤは、樹脂のような周囲の材料の屈折率に比べて基板の大きな屈折率のために、比較的低い光の取り出し効率を有する。この差は、結果として、活性領域からの光線が、基板からエポキシに透過し、究極的にはＬＥＤパッケージから逃げ出す、小さいエスケープコーン（escape cone）になる。
【００１０】
ＴＩＲを低減し、全光取り出しを改良するために色々な方法が開発されているが、よく知られた方法は、表面テクスチャリング（surface texturing）である。表面テクスチャリングは、光がエスケープコーンを見つけ出すために複数の機会を与えるような、変化する表面を備えることによって、光のエスケープ確率（escape probability）を増大させるものである。エスケープコーンを見つけられなかった光は、ＴＩＲを継続し、エスケープコーンを見つけ出すまで、異なる角度で、テクスチャード加工された表面で反射する。表面テクスチャリングの利点は、いくつかの文献で議論されている（例えば、非特許文献１−４を参照のこと）。
【００１１】
本件特許出願人に譲受された特許文献２は、アレイ状に形成された内部及び外部光学素子を用いることにより、ＬＥＤにおける光取り出しを促進する、半導体層上に形成された構造を開示している。光学素子は、半球状やピラミッド状などの多くの色々な形状を有することができ、ＬＥＤの色々な層の表面上、あるいは内部に配置することができる。素子は光が屈折し、または散乱する表面を提供する。
【００１２】
特定のスペクトルを有する光を放出するために、複数のチップを有するＬＥＤパッケージを用いることが知られている。しばしば、異なる色を有する複数のチップが、同一のパッケージ内で用いられる。例えば、赤色チップ、緑色チップおよび青色チップを、白色光パッケージ(固体ＲＧＢ)を形成するために組み合わせて用いることが出来る。赤色チップ１個と、青色チップ１個と、緑色チップ２個が１つの単位になって含まれる固体ＲＧＧＢのような、他の複数のチップの組み合わせもよく用いられる。これらの複数チップデバイスと併せて、蛍光剤の変換層が用いられる。たとえば、高演色指数用途のための、蛍光剤変換ＲＧＢである。他のよく知られたデバイスには、蛍光剤変換白色ＬＥＤおよび固体赤色チップがある。蛍光剤変換着色チップと固体チップのその他の組み合わせも、複数チップのＬＥＤパッケージとして知られている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
発光ダイオード（ＬＥＤ）デバイスの一実施形態は、以下の要素を備える。少なくとも１つのＬＥＤチップは、マウントの表面上に配置される。封止体は、マウントの表面の近くに、少なくとも１つのＬＥＤから放出される光のほとんど全てが封止体を通るように配置される。封止体は、マウントの表面と実質的に共形（コンフォーマル（conformal））の、テクスチャード加工された発光面を備える。封止体は、テクスチャード加工されていない発光面を有する同様の封止体に比べて、放出された光の全内部反射を低減する。
【００１４】
チップスケールパッケージ（chip-scale package）発光ダイオード（ＬＥＤ）デバイスの一実施形態は、以下の要素を備える。複数のＬＥＤは、マウントの表面上に配置される。封止体は、マウントの表面に実質的に平行な発光面を有する。発光面は、複数の粗い（roughening）表面構造を作るためにテクスチャード加工される。
【００１５】
発光ダイオード（ＬＥＤ）デバイスを作製する１つの方法は、以下の工程を含む。マウントの表面が備えられる。少なくとも１つのＬＥＤチップが、マウントの表面上に配置される。発光面を有する封止体が、少なくとも１つのＬＥＤチップ上に配置される。封止体は、発光面がテクスチャード加工されるように成型される。封止体は硬化される。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】一実施形態によるＬＥＤデバイスの断面図である。
【図２】一実施形態によるＬＥＤデバイスの断面図である。
【図３】赤色、緑色および青色ＬＥＤチップを有するＬＥＤデバイスの上平面図である。
【図４】いくつかの赤色、緑色および青色ＬＥＤチップを有するＬＥＤデバイスの上平面図である。
【図５】ＬＥＤデバイス上のいくつかの封止体を同時に成型するための、一実施形態によるモールド装置の上平面図である。
【図６】モールド装置の１部分の、一実施形態によるキャビティの断面図である。
【図７】モールド装置の１部分の、一実施形態によるキャビティの断面図である。
【図８】一実施形態によるＬＥＤパッケージデバイス８００の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明は、出力分布（output profile）において受容できる程度の色温度一様性と色混合度を維持しながら、全内部反射（ＴＩＲ）による光損失を低減するのに役立つ、テクスチャード加工された表面を有する封止体を備えたＬＥＤデバイスの実施形態を提供する。
ＴＩＲは、光線が、スネルの法則によって定義されるように臨界角を超える角度で媒質の境界に入射するときに起こる光学的な現象である。臨界角は、２つの媒質の間の屈折率差の関数である。ＴＩＲは、光が、より大きい屈折率を有する媒質から、より小さい屈折率を有する媒質へ進む場合にのみ生じる。光線が、臨界角より大きな角度で媒質の境界に入射する場合、光は、放出光として逃げ出すのではなく、反射してもと来た媒質へ戻る。内部反射した光は、そこで媒質内の材料によって、または媒質自身によって吸収される。ＴＩＲは、ＬＥＤデバイスの取り出し効率を低減する。
【００１８】
封止体は、色々な設計目標を達成するために多くの形に形成できる。いくつかのＬＥＤパッケージは、放出光のＴＩＲを低減するために、チップ状に配置されたドーム形状の封止体を含む。ドーム形状の封止体は、光線が、全ての入射点で直角に近い角度で封止体の内部表面に入射するように設計されてもよい。この封止体形状は、光がほとんど常に直角に近い角度で境界に入射するのを確実にする。したがって、光が、反射して封止体に戻ることはほとんどなく、その結果、高い取り出し効率を達成することができる。
【００１９】
しかしながら、ドーム形状の封止体を用いることは必ずしも望ましくはない。例えば、複数チップ構成においては、光が、チップが配置されるマウントの表面の中心点から発さられると仮定するのは容認できないこともある。チップは、マウントの表面上のいろいろな位置に搭載されてもよい。多くの場合、チップは、異なる色の光を発する。マウントの表面上のチップの配置によって、色つき光ビームのそれぞれは異なる角度分布を持ち、出力分布において、放出されるスペクトルは、色一様性の乏しいものになってしまう。このように、ドーム形状の封止体は、ＴＩＲの影響を低減するが、複数チップ構成における色混合度の乏しいものになってしまう。
【００２０】
一方、平坦な封止体は、遠視野において比較的一様な色分布を提供するであろう。しかしながら、平坦な封止体は、強いＴＩＲの影響を被ることになり、デバイスの取り出し効率が低減する。これは、たとえば、エポキシ／空気、シリコーン／空気または任意の透明プラスチック／空気の界面のような、０．４よりも大きな屈折率差を持つ場合は特にそうである。本発明の実施形態は、比較的一様な色分布を維持しながら、ＴＩＲの影響を低減するためにモールドされた表面を有する封止体を備える。
【００２１】
層、領域、または基板のような要素が他の要素の「上に」あると記載された場合、他の要素の直接上にあってもよいし、介在する要素が存在してもよいことは理解されよう。更に、「内部に」、「外部に」、「上部に」、「上に」、「下方に」、「下に」、及び同様の用語のような相対関係を表す用語は、ここでは１つの層または他の領域の関係を記述するために用いられている。これらの用語は、図に描かれた方向に加えて、デバイスの他の方向へ拡げてもよいものと意図されていると理解されたい。
【００２２】
「第１の」、「第２の」などという用語は、ここでは、色々な素子、部品、領域、層、および／または区画を記述するために用いられているが、これらの素子、部品、領域、層、および／または区画は、これらの用語によって制限されるべきではない。これらの用語は、１つの素子、部品、領域、層、および／または区画を他の領域、層、または区画と区別するためだけに用いられている。このように、本発明の教示するところから逸脱することなしに、以下に論じる第１の素子、部品、領域、層、または区画は、第２の素子、部品、領域、層、および／または区画と呼ぶことも出来る。
【００２３】
ここでは、「（単数の）層」と「（複数の）層」とが相互互換で用いられていることに留意されたい。材料の単一の「層」が、実際にはいくつかの別々の材料の層を含んでもよいことは、当業者には理解されるであろう。同様に、いくつかの材料の「層」は、機能的には単一層とみなしてもよい。換言すれば、「層」という用語は、材料の一様な層を記しているのではない。単一の「層」も、サブの層に局在する色々な散乱する材料の濃度と組成を含んでもよい。このようなサブの層は、単一の形成工程あるいは複数の形成工程で形成することができる。そうではないとはっきりと記述する場合を除いて、ある要素が材料の「（単数の）層」あるいは「（複数の）層」を備えると記述することによって、本発明の範囲を制限しようとするものではない。
【００２４】
本発明の実施形態は、本発明の理想化された実施形態を概略的に表す断面図を参照して説明される。それ故に、例えば、製造技術および／または公差の結果として、例示された形状からの変形が予想される。本発明の実施形態は、ここに例示した領域や粒子の特定の形状に限定されるものと捉えるべきではなく、例えば製造工程から来る形状の変形を含むべきである。例えば、長方形として描かれ、記述された領域は、通常は、普通の製造公差によって丸まっていたり曲がっていたりすることがある。このように、図示した領域は本来、概略的であり、その形状は、領域や粒子の正確な形状を示そうとするものではなく、本発明の範囲を制限しようとするものでもない。
【００２５】
図１は、本発明の一実施形態によるＬＥＤデバイス１００の断面図を示す。デバイス１００は、光源１０４から放出される光のほぼ全てが通過しなければならないように光源１０４上に配置された封止体素子１０２を備える。
【００２６】
封止体１０２は、ボンド・ワイヤが使われていれば、それを単に覆う程度に非常に薄くてもよいし、またはずっと厚くてもよい。封止体の厚さの許容範囲は、７０−２００μｍである。放出される光線の経路は、図中に矢印で示されている。この実施形態では、封止体１０２は、封止体１０２と光源１０４とが、例えば基板のような共通の表面１０６に搭載されるように配置される。
【００２７】
封止体１０２は、上記したように、光源１０４上に配置された任意の構造を備えてもよく、一実施形態では、封止体は、レンズを単独で、または光源上にレンズを搭載するための他の接着材料と一緒に備える。封止体は、たとえば透明な、あるいは半透明な、あるいは発光性であってもよく、または、蛍光剤のような波長変換材料と共に搭載されてもよい。封止体１０２は、シリコーン、エポキシ、ガラス、プラスチック、または他の材料で作製でき、ビーム成型、平行光線化、及び結像その他の機能を果たすことが出来る。封止体１０２は、光源上にモールドでその場形成されてもよく、または別途に形成されて、その後、光源に、例えば、接着性エポキシによって取り付けられてもよい。
【００２８】
光の方向を変える１つの方法は、封止体の表面１０８の選択された領域を改質することである。表面１０８の改質は、エッチングや研磨などのいくつかのよく知られた、付加的または削除的方法によって行うことが出来る。例えば、以下に詳細に論じるように、テクスチャード加工された表面は、工程中に金型の表面がテクスチャード加工された外形（contour）を封止体に直接押し付けるモールディングまたは鋳型成型のような公知の任意の大量生産方法によって作製できる。封止体の表面１０８の改質部分（非改質部分の反対側）に近づく光は、方向が変えられ、他の箇所で封止体１０２を出る確率が高くなる。光が、第１の経路で出ない場合は、封止体１０２内へ反射され、次いで表面１０８に再び接近し、第２の経路で出ることになってもよい。改質された表面１０８は、また、放出される光の放出角度をランダムにする効果を有する。図１に示すように、改質された表面１０８の不規則性は、光の方向を変え、もともと光源１０４から辿ってきた光路からそらすことになる。光が、もともとの光路とは無関係になるので、出力分布はより一様な色分布を呈することになる。
【００２９】
改質された表面は、付加的または削除的工程によって形成でき、多くの異なる形状を持つ特徴物を有している。たとえば、材料を封止体表面に付加し、光を散乱するような不規則構造を作ってもよい。付加する材料は、化学気相成膜法のような多くの公知の工程によって成膜することができる。テクスチャード加工された表面は、化学エッチング法、単一または多点ツールによる機械工程、サンドブラスト法などのような付加工程の後工程を用いて形成することも出来る。表面を改質する他の方法は、封止体材料の一部を取り去って、小さな穴または溝を残すことである。エッチングのような多くの異なる公知の削除的方法を用いることが出来る。例えば、改質された表面は、パターン化された、またはランダムな特徴を有することができる。前者の場合、表面に特定のパターン化されたテクスチャーを与えるように機械加工によって作られてもよい。表面が機械加工される場合は、表面の特徴物の山から谷までの寸法の平均の許容範囲は、５０から２００μｍであろう。表面構造がランダムな場合には、それは放電加工のようないくつかの工程によって形成できる。表面改質は、球形、または半球形、三角形、歪んだ三角形、ピラミッド形、切り落としたピラミッド形、及び他の多くの形状を含むいくつかの形状を有する表面構造をもたらす。封止体表面を改質する他の多くの公知の方法がある。
【００３０】
図２は、本発明の一実施形態によるＬＥＤデバイス２００の断面図である。デバイス２００は、デバイス１００と同様に機能し、いくつかの共通要素を有している。デバイス２００は、反射性の表面２０２を備える。上記したように、改質された表面１０８は、また、第２、第３、などの経路で表面１０８と相互作用して光のＴＩＲを低減するのに役立つ。反射性の表面２０２は、拡散反射体、鏡面反射体、または両者の組み合わせを備えることが出来る。高効率達成のために、反射性の表面２０２は、光源１０４によって放出される波長範囲において高反射性であるべきである。反射性の表面２０２は鏡面でも、またはテクスチャード加工されていてもよく、あるいは、散乱特性を有することも出来る。
【００３１】
図３は、ＬＥＤデバイス３００の上面図である。ＬＥＤデバイス３００は、赤色チップ３０２、緑色チップ３０４、および青色チップ３０６を備え、その全ては、マウントの表面上に配置される。この実施形態は、ＲＧＢ構成のチップの配置の一例を示す。ＲＧＢチップは、多くの様式で構成でき、任意の特定のパターンに限定されるものではない。チップ３０２、３０４、３０６は、マウントの表面の中心に集まってはいないので、色々な色の光が封止体３０８に一様に放出されることはない。例えば、封止体３０８が（図示のように）平坦な場合は、赤色チップ３０２から放出される光は、赤色チップ３０２の直上の、封止体３０８の部分には９０度に近い角度で入射するであろう。一方、青色チップ３０６から放出される光は、封止体３０８のその同じ部分に、はるかに低い角度で入射するであろう。したがって、ランダム化された素子が用いられなければ、赤色チップ３０２の直接上の空間には青色光よりも多くの赤色光が放出されることになり、出力分布における色温度は一様性の乏しいものになってしまう。
【００３２】
ＬＥＤデバイス３００は、テクスチャード加工された表面３１０を有する封止体３０８を備える。封止体３０８は、チップ３０２、３０４、３０６から放出される光が封止体３０８を通って周りの空間に出るように配置される。テクスチャード加工された表面３１０は、ＴＩＲを低減することによって取り出し効率を改善し、色々なチップ３０２、３０４、３０６から放出される光線の放出角度をランダムにすることによって色温度一様性を改善する。この特定の実施形態は、円形のマウントの表面上のＲＧＢチップ構成を特徴付けるものであるが、多くの異なる色を有するＬＥＤの組み合わせが、多くの異なる形状のマウントの表面上に用いることも出来ることは理解されよう。
【００３３】
図４は、他のＬＥＤデバイス４００の上平面図である。デバイス４００は、長方形のマウントの表面上に配置された、色々な色を有するＬＥＤチップ４０２を含む。この特定の実施形態は、赤色、緑色、および青色発光体のＲＧＧＢ構成を特徴付けるものである。上記したように、特定の出力分布を達成するために多くの異なる色と空間的な配置を用いることが出来る。封止体４０４は、放出された光の大部分が、封止体４０４を通って周りの空間に出射するように、チップ４０２上に配置される。封止体４０４は、色々なチップ４０２から放出される光線の放出角度をランダムにして、デバイス４００の色温度一様性を改善する、テクスチャード加工された表面４０６を備える。テクスチャード加工された表面４０６は、また、ＴＩＲを低減する。図示されるように、多くのチップを搭載でき、単一の封止体層で被覆することが出来る。この特定の実施形態は、２４個のチップを有することを特徴とする。設計からの要請（design needs）によっては、より少ないチップを用いてもよい。封止体は、マウントの表面とチップ４０２の上に、例えば金型を用いて形成または成膜することが出来る。
【００３４】
図５は、チップスケールパッケージＬＥＤに含ませるためのいくつかの封止体を同時に形成するために用いられる金型装置５００の上平面図を示す。金型装置５００は、モールド基盤５０４上にアレイ状に配列したいくつかのキャビティ５０２を備える。キャビティの幅は、単一のチップの幅よりも少しだけ大きくてもよいし、キャビティ５０２は、封止体によって覆われる複数のチップのアレイと他の素子を収容できるような広い幅を有してもよい。複数の貫通孔５０６は、モールド基盤５０４を表面に搭載して、工程中に装置を固定するために用いることが出来る。（不図示の）いくつかのＬＥＤデバイスは、各デバイスが、それぞれのキャビティ５０２によって作られる空間内に、または空間に近接して配置されるように位置決めすることが出来る。例えば、金型装置がＬＥＤデバイス上に位置決めされる場合、各デバイスは、１つのキャビティ５０２の下に位置すべきである。封止体材料は、工程のためにＬＥＤ上に金型装置５００を置く前に、キャビティ５０２のそれぞれに注入することも出来るし、代替としては、封止体材料は、装置が置かれた後に（不図示の）充填用の穴を通して注入することも出来る。封止体材料は、エポキシ、シリコーン、または両者の組み合わせのような熱硬化性のプラスチックを用いて高温で硬化することが出来る。
【００３５】
それぞれのキャビティ５０２は、少なくとも１つの凹凸表面（irregular surface）を有している。図６を参照すると、キャビティ５０２は、凹凸な底面５０８を有する。凹凸な底面５０８は、ＬＥＤデバイスの周りで硬化するときに封止体材料に形成される外形を有する。封止体が硬化すると、装置は取り除かれる。出来上がった封止体は、テクスチャード加工された上表面を有することになろう。金型装置５００により、封止体がいくつかのＬＥＤ上に置かれ、同時に硬化することもできる。金型を用いて形成された封止体のそれぞれは、テクスチャード加工された上表面を有する。キャビティ５０２の内部表面は、出来上がるモールドされた封止体上に特定のテクスチャード加工された表面を実現するために特定の仕様に従って凹凸をつけることが出来る。表面は、平均の山−谷間の距離が、数μｍから数百μｍの範囲内にあり、許容範囲は１−２００μｍである。
【００３６】
図７は、複数の凹凸表面７０２を備えるキャビティ７００を示す。複数のＬＥＤチップ７０４を、図示されるように共通の封止体の下に包むことができる。ＬＥＤチップ７０４は、キャビティ７００の近くに配置されているように示されている。封止体材料７０６が、キャビティ７００内に注入され、硬化される。出来上がった封止体は、キャビティ７００の凹凸表面７０２を写す３つのテクスチャード加工された表面を有する。いくつかの実施形態では、色々な表面が、異なる仕上げ方を有していてもよい。上に論じたように、凹凸化された封止体は、パッケージ化されたＬＥＤデバイスの光取り出しと色温度一様性を改良するための助けになる。
【００３７】
図８は、一実施形態によるＬＥＤパッケージデバイス８００の断面図である。ＬＥＤチップ８０２は、パッケージの一部分であるマウントの表面８０４上に配置される。第１の電極８０６と第２の電極８０８が、ＬＥＤチップ８０２にバイアスを提供するために配置される。この特定の実施形態では、両方の電極８０６、８０８は、デバイス８００の主発光面の反対の側から使用することが出来る。貫通孔８１０は、マウントの表面８０４の底側からＬＥＤチップ８０２へ電流が送られる経路を提供している。第２の電極８０８は、（不図示の）ワイヤ・ボンドでＬＥＤチップ８０２へ接続することが出来る。
【００３８】
封止体８１２は、ＬＥＤチップ８０２と、マウントの表面８０４と、電極８０６、８０８上に配置される。封止体８１２は平坦であり、マウントの表面８０４と平行な主発光面８１４を実現している。いくらかの光は、側面のような、主発光面８１４以外の封止体表面から逃げ出すこともある。他の実施形態では、これらの表面も凹凸化することによって改質することが出来る。図６に示したものと同様の金型を、チップパッケージ上に封止体８１２を配置するために用いてもよい。金型を用いることによって多くのＬＥＤデバイスパッケージを同時に封止できる。デバイスは、そこで、ダイシング、またはこの分野では公知の他の分離技術によって切り離すことが出来る。他の実施形態では、チップパッケージ部品の全てと共形（コンフォーマル（conformal））の発光面を有する封止体が、デバイス上に配置されてもよい。
【００３９】
光は、ＬＥＤチップ８０２から放出され、封止体８１２と相互作用をする。上に詳しく論じたように、主発光面８１４は、光取り出しと色温度一様性を改善するために改質できる。例えば、金型を用いて作る場合は、表面８１４は、金型の内部表面に対応して凹凸化された構造を備えてもよい。マウントの表面８０４と電極８０６、８０８は、内部に反射した光が、第２の経路として表面８１４に戻って放出するように、（例えば、拡散性、鏡面性、あるいは両者の組み合わせの）反射性の材料を備えてもよい。ＬＥＤパッケージデバイス８００は、平坦な封止体を含むように作製できる多くのパッケージの１つを表す。
【００４０】
本発明は、或る好適なる構成を参照して詳しく記述してきたが、他の変形も可能である。それ故、本発明の趣旨と技術範囲は、上記した形態に限定されるものではない。
【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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【図８】
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【手続補正書】
【提出日】平成24年10月30日(2012.10.30)
【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】
マウント表面上に配置された複数のＬＥＤチップであって、少なくとも２つの異なる光スペクトルを放出するＬＥＤチップを含む、複数のＬＥＤチップと、
前記マウント表面に近接して配置された封止体であって、前記封止体はテクスチャード加工された主発光面を有し、前記主発光面が前記マウント表面と実質的に平行である、封止体と、を備えることを特徴とする発光ダイオード（ＬＥＤ）デバイス。
【請求項２】
前記複数のＬＥＤチップは、赤色のスペクトルを放出するＬＥＤチップと、白色のスペクトルを放出するＬＥＤチップとを含むことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤデバイス。
【請求項３】
前記複数のＬＥＤチップは、赤色のスペクトルを放出するＬＥＤチップと、緑色のスペクトルを放出するＬＥＤチップと、青色のスペクトルを放出するＬＥＤチップとを含むことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤデバイス。
【請求項４】
前記複数のＬＥＤチップは、青色のスペクトルを放出するＬＥＤチップと、黄色のスペクトルを放出するＬＥＤチップとを含むことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤデバイス。
【請求項５】
前記マウント表面は、反射性の材料を含むことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤデバイス。
【請求項６】
前記反射性の材料は、光散乱特性を有することを特徴とする請求項５に記載のＬＥＤデバイス。
【請求項７】
前記封止体は、周りの媒質と界面を形成し、前記界面での屈折率差が少なくとも０．４であることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤデバイス。
【請求項８】
前記封止体は、波長変換材料を含むことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤデバイス。
【請求項９】
前記封止体は、７０〜２００μｍの範囲の厚さを有することを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤデバイス。
【請求項１０】
前記テクスチャード加工は、パターニングを含むことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤデバイス。
【請求項１１】
前記テクスチャード加工は、ランダムな表面構造を含むことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤデバイス。
【請求項１２】
前記封止体は、さらに、少なくとも１つの追加の発光面を有することを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤデバイス。
【請求項１３】
前記少なくとも１つの追加の発光面は、側面の発光面であることを特徴とする請求項１２に記載のＬＥＤデバイス。
【請求項１４】
前記少なくとも１つの追加の発光面は、テクスチャード加工されていることを特徴とする請求項１２に記載のＬＥＤデバイス。