(57)【要約】  変換要素（１００）を開示する。変換要素（１００）は、波長変換材料を含む変換コーティング膜（１６）と；変換コーティング膜の第１の主面（２０）上の第１の封止コーティング膜（３０）であって、厚さが１０μｍ〜５００μｍである、第１の封止コーティング膜（３０）と；変換コーティング膜の第２の主面（２２）上の第２の封止コーティング膜（３２）であって、厚さが０．１μｍ〜２０μｍである、第２の封止コーティング膜（３２）と、を備える。また、オプトエレクトロニクス半導体部品（２００）および変換要素の製造方法を開示する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長変換材料を含む変換層（１６）と、
前記変換層の第１の主面（２０）上の第１の封止層（３０）であって、厚さが１０μｍ〜５００μｍである、第１の封止層（３０）と、
前記変換層の第２の主面（２２）上の第２の封止層（３２）であって、厚さが０．１μｍ〜２０μｍであり、かつＡｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、シロキサン、ＳｉＯｘＮｙ、および／またはパリレンを含むか、あるいは前記材料の１つからなる、第２の封止層（３２）と、を備える、
変換要素（１００）。
【請求項２】
前記変換材料は、波長変換量子ドットを含む、
請求項１に記載の変換要素（１００）。
【請求項３】
前記変換要素の側面（２９）は、個片化の痕跡を示す、
請求項１または２に記載の変換要素（１００）。
【請求項４】
前記第１の封止層（３０）は、ガラスまたはプラスチック材料のキャリア要素によって形成されている、
請求項１〜３のいずれか一項に記載の変換要素（１００）。
【請求項５】
フレーム要素（３４）が前記第１の封止層（３０）に配置されており、前記フレーム要素（３４）は、前記変換層を横方向において包囲している、
請求項１〜４のいずれか一項に記載の変換要素（１００）。
【請求項６】
前記第１の封止層（３０）と前記フレーム要素（３４）とは、一体的に構成されている、
請求項５に記載の変換要素（１００）。
【請求項７】
前記第２の封止層（３２）は、前記変換層（１６）の側面の上まで伸長し、かつ前記変換層を横方向において包囲している、
請求項１〜４のいずれか一項に記載の変換要素（１００）。
【請求項８】
前記変換層は、全ての面において封止されている、
請求項１〜７のいずれか一項に記載の変換要素（１００）。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか一項に記載の変換要素（１００）を有するオプトエレクトロニクス半導体装置（２００）であって、
−  前記半導体装置は、電磁放射を発生させるために設けられた半導体チップ（２０２）を備え；
−  前記半導体装置は、前記半導体チップを少なくとも横方向において取り囲むパッケージ本体（２０４）を備え；
−  前記変換要素（１００）は、前記パッケージ本体に配置されている、
オプトエレクトロニクス半導体装置（２００）。
【請求項１０】
前記変換要素（１００）は、前記変換層から見て前記第１の封止層（３０）が前記半導体チップ（２０２）から遠くなるように前記パッケージ本体（２０４）に配置されている、
請求項９に記載のオプトエレクトロニクス半導体装置（２００）。
【請求項１１】
前記パッケージ本体（２０４）は、前記変換要素（１００）を横方向において少なくとも部分的に包囲する外壁領域（２１２）を備える、
請求項９または１０に記載のオプトエレクトロニクス半導体装置（２００）。
【請求項１２】
請求項１〜８のいずれか一項に記載の複数の変換要素（１００）の製造方法であって、
（ａ）  キャリア集合体（１０）を設けるステップと、
（ｂ）  複数の変換層（１６）を前記キャリア集合体に形成するステップであって、前記変換層は、横方向において互いに離間しかつ、それぞれ、第１の主面（２０）で前記キャリア集合体に配置される、ステップと、
（ｃ）  前記キャリア集合体の材料とは異なる材料で少なくとも前記複数の変換層の全ての第２の主面（２２）にコーティング膜（２４）を形成するステップと、
（ｄ）  前記キャリア集合体（１０）を複数の変換要素（１００）に個片化するステップであって、各変換要素（１００）は、少なくとも１つの変換層（１６）、第１の封止層（３０）としての前記キャリア集合体（１０）の一部分、および第２の封止層（３２）としての前記コーティング膜（２４）の一部分を備える、ステップと、を含む、
方法。
【請求項１３】
ステップ（ｂ）を行う前に、マトリクス状に配置された複数の開口部（１４）を備える格子構造部（１２）が前記キャリア集合体（１０）に形成され、前記キャリア集合体は、前記開口部それぞれの領域において露出し、ステップ（ｂ）において前記複数の変換層（１６）は、前記開口部内に形成され、前記格子構造部はステップ（ｄ）において、各変換要素（１００）が、前記格子構造部の一部を、前記変換層を横方向において包囲するフレーム要素（３４）として備えるように切断される、
請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記格子構造部（１２）は、前記キャリア集合体に薄板要素を固定し、前記薄板要素に開口部を形成することによって形成される、
請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記格子構造部は、凹部がマトリクス配列で形成されたキャリア構造部を設けることによって形成される、
請求項１２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本特許出願は、独国特許出願第１０２０１４１１７９８３．８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。
変換要素、オプトエレクトロニクス半導体部品、および変換要素の製造方法を提供する。
【背景技術】
【０００２】
第１の波長の一次放射（例えば、半導体チップにおいて発生した一次放射）を、第１の波長とは異なる、より長波長の第２の波長の二次放射に変換するように構成された変換要素が先行技術により知られている。変換要素は、例えば酸素および／または水との接触による酸化によって損傷し得、かつ／または破壊されうる高感度波長変換材料を含む場合が多い。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
長寿命化された変換要素を提供することが達成すべき目的の１つである。
【０００４】
この目的は特に、独立請求項に係る変換要素、複数の変換要素の製造方法、および半導体装置によって達成される。諸構成および好適な態様が従属請求項の主題を成している。
変換要素を提供する。少なくとも一実施形態によれば、変換要素は、波長変換材料を含む変換層を有する。
【０００５】
この場合、波長変換材料には例えば、半導体チップによって出射される電磁放射の波長がこの変換材料において変換される特徴がある。これにより変換要素は、第１の波長の一次放射（半導体チップにおいて発生した一次放射）を、第１の波長とは異なる、より長波長の第２の波長の二次放射に変換するように構成されている。
【０００６】
変換層は特に、高感度の波長変換材料を含む。高感度変換材料には例えば、この変換材料が例えば酸素および／または水との接触による酸化によって損傷し得、かつ／または破壊されうる特徴がある。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高感度変換材料の機能が損なわれうる。
【０００７】
少なくとも一実施形態によれば、変換層は、全ての面において封止されている。これは具体的には、変換層が２つの主面および側面において封止されていることを意味する。この全面封止によって確実に、変換層は長寿命化される。少なくとも一実施形態によれば、変換要素は、変換層の第１の主面に第１の封止層を有する。第１の封止層の厚さは、１０μｍ〜５００μｍ、好ましくは２５μｍ〜３００μｍであり、例えば５０μｍ〜２００μｍである。
【０００８】
少なくとも一実施形態によれば、変換要素は、変換層の第２の主面に第２の封止層を有する。第２の封止層の厚さは、０．１μｍ〜２０μｍ、好ましくは０．２μｍ〜１０μｍであり、例えば０．５μｍ〜５μｍである。
【０００９】
本明細書において層または要素が他の層または他の要素「に」またはこれら他の層または要素「の上に」配置または形成されているという記述は、一方の層または要素が他方の層または要素と直接機械的および／または電気的に接触して直接的に配置されていることを意味する。この記述はさらに、一方の層または要素が他方の層または要素にまたはこれら他方の層または要素の上に間接的に配置されていることも意味しうる。この場合、さらなる層および／または要素が一方の層と他方の層との間に配置されうる。
【００１０】
第１の封止層および第２の封止層の両層は好ましくは、変換材料とは異なる封止材料（特に、透明な封止材料）を含む。封止材料は、水分および酸素の影響から変換要素を保護するように構成されている。封止材料の水蒸気透過率は例えば、最大でも１×１０−３ｇ／ｍ２／日、例えば最大でも３×１０−４ｇ／ｍ２／日、好ましくは最大でも１×１０−６ｇ／ｍ２／日、特に好ましくは最大でも１×１０−８ｇ／ｍ２／日でありうる。
【００１１】
変換要素が個別に封止されうる（すなわち、変換要素が既にオプトエレクトロニクス半導体装置に配置されていてはじめて封止される）ため、変換要素は事前に特徴付けられうる。具体的には、変換要素が発生させることができる二次放射の色位置が調整されうる。後続の方法ステップにおいて、適切な色位置の一次放射を自ら出射する半導体チップを有するオプトエレクトロニクス半導体装置に変換要素が組み合されうることによって、有利なことに、所望の色特性の白色光を発生させうる。
【００１２】
本方法の少なくとも一実施形態によれば、変換材料は、波長変換量子ドットを含む。変換層は例えば、マトリックス材料（例えば、アクリレート）を含み、波長変換量子ドットがマトリックス材料の中に導入されている。
【００１３】
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６０ｎｍである。これにより、色が非常に精確に一スペクトル域に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、本変換要素をバックライト装置のオプトエレクトロニクス半導体装置において使用する場合に広い色域が実現されうる。
【００１４】
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。量子ドットは半導体コアを備え、半導体コアは波長変換特性を有する。半導体コアは例えば、ＣｄＳｅ、ＣｄＳ、ＩｎＡｓ、ＣｕＩｎＳ２、ＺｎＳｅ（例えば、Ｍｎドープ）、および／またはＩｎＰで形成され得、かつ例えばドープされうる。赤外線が用いられる用途の場合、半導体コアは例えば、ＣｄＴｅ、ＰｂＳ、ＰｂＳｅ、および／またはＧａＡｓで形成され得、かつ同様に例えば、ドープされうる。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。
【００１５】
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等の無機材料で形成され得、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形成され得、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（アミン類、および硫黄含有有機化合物またはリン含有有機化合物も使用されうる）。この場合、第２の被包層によって、量子ドットのマトリックス材料内での空間的に均一な分布が増進されることができる。
【００１６】
本変換要素の少なくとも一実施形態によれば、変換要素の側面は、個片化の痕跡を示す。
【００１７】
本変換要素の少なくとも一実施形態によれば、第１の封止層は、ガラスまたはプラスチック材料のキャリア要素によって形成されている。キャリア要素は例えば、ホウケイ酸ガラスを含んでいても、ホウケイ酸ガラスからなっていてもよい。
【００１８】
本変換要素の少なくとも一実施形態によれば、第２の封止層は、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、シロキサン、ＳｉＯｘＮｙ、および／またはパリレンを含むか、あるいはこれら材料の１つからなる。第２の封止層は好ましくは、例えば原子層堆積（ＡＬＤ）および／または化学気相蒸着（ＣＶＤ）および／またはスパッタリングによるコーティング方法によって形成されている。化学気相蒸着は、プラズマによって促進されてもよい。
【００１９】
本変換要素の少なくとも一実施形態によれば、フレーム要素が第１の封止層に配置されている。フレーム要素は、変換層を横方向において包囲している。本明細書において横方向とは、変換層および／または第１の封止層および／または第２の封止層が伸長する主平面に平行な方向を意味するものと理解される。また、縦方向とは、前記平面に直交する方向を意味するものと理解される。
【００２０】
本変換要素の少なくとも一実施形態によれば、第１の封止層とフレーム要素とが一体的に構成されている。第１の封止層とフレーム要素とは例えば、ガラスまたは他の透明材料のトラフ状要素またはハニカム状要素によって形成されうる。
【００２１】
本変換要素の少なくとも一実施形態によれば、第２の封止層は、変換層の側面の上まで伸長し、変換層を横方向において包囲している。この場合、フレーム要素の形成に必要なプロセスステップが製造時に省略される。
【００２２】
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が電磁放射を発生させるために設けられた半導体チップを備える。半導体チップは特に、電磁放射を発生させるために設けられた活性領域を有する半導体ボディを備える。半導体ボディ、特に活性領域は例えば、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体材料を含む。
【００２３】
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、半導体装置は、半導体チップを少なくとも横方向において取り囲むパッケージ本体を備える。
【００２４】
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、波長変換材料を含みかつ上述のように構成された変換要素がパッケージ本体に配置されている。
【００２５】
半導体装置は例えば、混合光、特に人の目からは白色に見える混合光を発生させるために設けられている。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。
【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、半導体装置は後面に、半導体チップの接触のための２つの接触子を備える。半導体装置の後面は、半導体装置の、半導体チップから見て変換要素から遠い面を意味するものと理解される。
【００２７】
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、半導体装置は追加的に、リードフレームを備える。２つの接触子は好ましくは、リードフレームの部分によって半導体装置の後面に形成されている。
【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、変換要素は、変換層から見て第１の封止層が半導体チップから遠くなるようにパッケージ本体に配置されている。
【００２９】
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、パッケージ本体は、変換要素の少なくとも一部を横方向において包囲する外壁領域を備える。
【００３０】
複数の変換要素の製造方法を提供する。
【００３１】
本方法の少なくとも一実施形態によれば、本方法は、例えばガラスまたはプラスチック材料を含んでも、これら材料の１つからなっていてもよいキャリア集合体を設けるステップを含む。キャリア集合体の厚さは、１０μｍ〜５００μｍ、好ましくは２５μｍ〜３００μｍであり得、例えば５０μｍ〜２００μｍでありうる。
【００３２】
本方法の少なくとも一実施形態によれば、本方法は、複数の変換層をキャリア集合体に形成するステップであって、変換層は、横方向において互いに離間しかつ、それぞれ、第１の主面でキャリア集合体に配置される、ステップを含む。
【００３３】
本方法の少なくとも一実施形態によれば、本方法は、少なくとも複数の変換層の全ての第２の主面に、好ましくはキャリア集合体の材料とは異なる材料でコーティング膜を形成するステップを含む。コーティング膜は例えば、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、シロキサン、ＳｉＯｘＮｙ、および／またはパリレンを含んでも、これら材料の１つからなってもよい。好ましくは、例えば原子層堆積（ＡＬＤ）および／または化学気相蒸着（ＣＶＤ）および／またはスパッタリング等のコーティング方法が使用される。化学気相蒸着は、プラズマによって促進されてもよい。コーティング膜の厚さは、０．１μｍ〜２０μｍ、好ましくは０．２μｍ〜１０μｍであり、例えば０．５μｍ〜５μｍである。
【００３４】
本方法の少なくとも一実施形態によれば、本方法は、キャリア集合体を複数の変換要素に個片化するステップであって、各変換要素が少なくとも１つの変換層、第１の封止層としてのキャリア集合体の一部分、および第２の封止層としてのコーティング膜の一部分を備えるステップを含む。個片化の結果として、得られる変換要素の側面は、個片化の痕跡を示す。
【００３５】
本方法の少なくとも一実施形態によれば、本方法は、複数の変換層をキャリア集合体に形成する前にキャリア集合体に格子構造部を形成するステップを含む。格子構造部は、マトリクス状に配置された複数の開口部を備える。キャリア集合体は、各開口部の領域において露出する。次いで、変換層が各開口部内に１層ずつ形成される。格子構造部は個片化の際に、各変換要素が格子構造部の一部を、変換層を横方向において包囲するフレーム要素として備えるように切断される。
【００３６】
本方法の少なくとも一実施形態によれば、本方法は、キャリア集合体に薄板要素を固定し、薄板要素に開口部を形成することによって格子構造部を形成するステップを含む。薄板要素は例えば、シリコンからなっていてもよく、陽極接合プロセスによってキャリア集合体に固定されうる。次いで、開口部がエッチングによって形成されうる。代替的に、薄板要素をキャリア集合体に固定する前に薄板要素に開口部を形成することもできる。
【００３７】
本方法の少なくとも一実施形態によれば、本方法は、凹部がマトリクス配列で形成されたキャリア構造部を設けることによって格子構造部を形成するステップを含む。ここで、本発明の目的のために、キャリア構造部の第１の部分はキャリア集合体を形成し、第２の部分は格子構造部を形成する。
【００３８】
本方法の少なくとも一実施形態によれば、キャリア集合体の、横方向に離間した各変換層の間に配置された領域は被覆されないままであり、これら領域には特に、上述のように構成された格子構造部が存在しない。
【００３９】
上記方法を使用することによって、有利なことに、得られる変換要素の変換層の不浸透性のおよび完全な封止が実現され、また、製造ステップの全てまたは少なくとも製造ステップのほとんどがキャリア集合体レベルで行われることによって、特に効率的に変換要素を作製することができる。同時に、このように製造された変換要素を有するオプトエレクトロニクス半導体装置は、特に浅く小型の設計を有していることによって、例えばバックライト装置での使用に適している。
【００４０】
変換要素を製造するための上述の方法は特に、本発明に係る変換要素の製造に適している。したがって、本方法に関連して記載した特徴は、本変換要素にも使用され得、逆も同様である。
【００４１】
さらなる特徴、構成、および好適な態様を、図と併せた例示的実施形態の以下の説明によって明らかにする。
【００４２】
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。
【００４３】
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、および／または、理解しやすくするために、個々の要素、特に層の厚さは、誇張した大きさで示され得る。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】変換要素の製造方法の例示的実施形態を中間ステップに基づいて示す概略断面図である。
【図２】変換要素の製造方法の例示的実施形態を中間ステップに基づいて示す概略断面図である。
【図３】変換要素の製造方法の例示的実施形態を中間ステップに基づいて示す概略断面図である。
【図４】変換要素の製造方法の例示的実施形態を中間ステップに基づいて示す概略断面図である。
【図５】変換要素の製造方法の例示的実施形態を中間ステップに基づいて示す概略断面図である。
【図６】変換要素の製造方法の例示的実施形態を中間ステップに基づいて示す概略断面図である。
【図７】変換要素の製造方法の例示的実施形態を中間ステップに基づいて示す概略断面図である。
【図８】変換要素の製造方法の例示的実施形態を中間ステップに基づいて示す概略断面図である。
【図９】変換要素の製造方法の例示的実施形態を中間ステップに基づいて示す概略断面図である。
【図１０】変換要素の製造方法の例示的実施形態を中間ステップに基づいて示す概略断面図である。
【図１１】変換要素の製造方法の例示的実施形態を中間ステップに基づいて示す概略断面図である。
【図１２】変換要素の製造方法の例示的実施形態を中間ステップに基づいて示す概略断面図である。
【図１３】変換要素の製造方法の例示的実施形態を中間ステップに基づいて示す概略断面図である。
【図１４】変換要素の例示的実施形態を示す図である。
【図１５】変換要素の例示的実施形態を示す図である。
【図１６】変換要素の例示的実施形態を示す図である。
【図１７】変換要素の例示的実施形態を示す図である。
【図１８】変換要素の例示的実施形態を示す図である。
【図１９】変換要素の例示的実施形態を示す図である。
【図２０】オプトエレクトロニクス半導体装置の例示的実施形態を示す図である。
【図２１】オプトエレクトロニクス半導体装置の例示的実施形態を示す図である。
【図２２】オプトエレクトロニクス半導体装置の例示的実施形態を示す図である。
【図２３】オプトエレクトロニクス半導体装置の例示的実施形態を示す図である。
【図２４】オプトエレクトロニクス半導体装置の例示的実施形態を示す図である。
【図２５】オプトエレクトロニクス半導体装置の例示的実施形態を示す図である。
【図２６】オプトエレクトロニクス半導体装置の例示的実施形態を示す図である。
【図２７】オプトエレクトロニクス半導体装置の例示的実施形態を示す図である。
【図２８】オプトエレクトロニクス半導体装置の例示的実施形態を示す図である。
【図２９】オプトエレクトロニクス半導体装置の例示的実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
図１〜図７は、複数の変換要素の製造方法の第１の例示的実施形態を示す。
【００４６】
図１の方法ステップでは、例えばガラスのキャリア集合体１０を設ける。キャリア集合体１０の厚さは、５０μｍ〜２００μｍである。
【００４７】
図２の方法ステップでは、格子構造部１２をキャリア集合体１０に形成する。図３は、平面視における図２の集合体を示す。格子構造部１２は、マトリクス状に配置された複数の開口部１４を備える。キャリア集合体１０は、各開口部１４の領域において露出する。
【００４８】
次いで、変換層１６を各開口部１４内に形成する（図４）。格子構造部１２によって形成された隔壁１８が、変換層１６が横方向において互いに離間するように２つの隣接する変換層１６の間に配置される。各変換層１６は、第１の主面２０および、第１の主面２０とは反対側の第２の主面２２を有する。各変換層１６の第１の主面２０は、キャリア集合体１０に隣接する。
【００４９】
図５の方法ステップでは、各変換層１６の第２の主面２２、および、隔壁１８のキャリア集合体１０から遠い上部２６をそれぞれ被覆するコーティング膜２４を形成する。コーティング膜２４は例えば、パリレンからなっていてもよく、コーティング膜２４の厚さは０．５μｍ〜５μｍである。
【００５０】
図６の方法ステップでは、キャリア集合体１０および格子構造部１２を複数の変換要素１００に個片化する。この目的のために、キャリア集合体１０は、隔壁１８の領域において個片化線２８に沿って切断される。これは例えば、機械的に（例えばソーイングによって）、化学的に（例えばエッチングによって）、および／またはコヒーレント放射（例えばレーザアブレーション）によって行われうる。
【００５１】
得られる各変換要素１００は、少なくとも１つの変換層１６、第１の封止層３０としてのキャリア集合体１０の一部分、および第２の封止層３２としてのコーティング膜２４の一部分を備える（図７）。さらに、各変換要素１００は、格子構造部１２の切断された隔壁１８の部分を有する。これら隔壁１８の部分は、変換層を横方向において包囲することによって封止するフレーム要素３４を形成する。個片化の結果として、得られる変換要素１００の側面２９は、個片化の痕跡を示す。
【００５２】
図８〜図１３は、複数の変換要素の製造方法の第２の例示的実施形態を示す。
【００５３】
図８の方法ステップでは、この形態でも例えばガラスのキャリア集合体１０を設ける。
【００５４】
図９の方法ステップでは、スクリーン印刷等の印刷法によって複数の変換層１６をキャリア集合体１０に形成する。この場合、変換層１６は、横方向において互いに離間しかつ、それぞれ、各変換層の第１の主面２０でキャリア集合体１０に配置される。この場合、キャリア集合体１０の、横方向において離間した各変換層１６の間に配置された領域は、被覆されないままであり、これら領域には特に、図２および図３に示された格子構造部が存在しない。図１０は、平面視における図９の集合体を示す。
【００５５】
図１１の方法ステップでは、各変換層１６の第２の主面２２、および、キャリア集合体１０の被覆されていない領域をそれぞれ被覆するコーティング膜２４を形成する。
【００５６】
図１２の方法ステップでは、キャリア集合体１０を複数の変換要素１００に個片化する。得られる各変換要素１００はこの形態でも、少なくとも１つの変換層１６、第１の封止層３０としてのキャリア集合体１０の一部分、および第２の封止層３２としてのコーティング膜２４の一部分を備える（図１３）。第１の例示的実施形態のように、得られる変換要素１００の側面２９は、個片化の痕跡を示す。
【００５７】
図１４〜図１９は、それぞれ、変換要素の例示的実施形態を示す。
【００５８】
図１４は、図１〜図７に示される方法ステップを実質的に含む方法を使用して製造された変換要素１００の例示的実施形態を示す。
【００５９】
この形態では、シリコンの薄板要素が陽極接合プロセスによってキャリア集合体に固定され、開口部が異方性エッチングプロセスによって薄板要素に形成されることによって格子構造部が形成されている（図示せず）。
【００６０】
完成した変換要素１００のフレーム要素３４は、シリコンからなる。また、フレーム要素３４は第１の封止層３０と共に、変換層１６が配置されるキャビティを形成している。また、変換要素１００は、反射層３６を備える。反射層３６は、フレーム要素３４を被覆することによって、フレーム要素３４の材料による電磁放射の吸収を防止する。さらに、いくつかの用途において望ましい、有効口径の制限が実現されうる。反射層３６は、誘電体ミラーの形態をとってもよいし、銀またはアルミニウム等の反射性材料を含んでもよい。
【００６１】
図１５は、図１〜図７に示される方法ステップを実質的に含む方法を使用して製造された変換要素１００のさらなる例示的実施形態を示す。
【００６２】
この形態では、透明材料または反射性材料（特に高反射性材料）の格子構造部が、例えば無機・有機ハイブリッドポリマー、シリコーン、または金属から形成されている。したがって、完成した変換要素１００のフレーム要素３４は、上述の材料からなり、また、この形態でもフレーム要素３４は第１の封止層３０と共に、変換層１６が配置されるキャビティを形成している。
【００６３】
詳細には説明されていないさらなる例示的実施形態では、図１４および図１５に係る、変換層１６が配置されるキャビティはまた、ガラスとコバールの組合せ、ガラスとアルミニウムの組合せ、石英と金属の組合せの材料の組合せの１つを使用して製造されうる。この点に関し、各組合せの前者の材料は特に、第１の封止層３０が含む材料、または第１の封止層３０を構成する材料である。また、各組合せの後者の材料は特に、フレーム要素３４が含む材料、またはフレーム要素３４を構成する材料である。コバールは、デラウェア州のＣＲＳ  Ｈｏｌｄｉｎｇｓ  Ｉｎｃ．に属する材料商標である。コバールに関し、具体的には、熱膨張係数が低い（例えば、通常は５ｐｐｍ／Ｋの）合金を意味している。
【００６４】
図１６は、図１〜図７に示される方法ステップを実質的に含む方法を使用して製造された変換要素１００のさらなる例示的実施形態を示す。
【００６５】
図１４および図１５の例示的実施形態とは異なり、凹部がマトリクス配列で形成されたガラスのキャリア構造部を設けることによって格子構造部が形成されている（図示せず）。この目的のために、ガラスのキャリア構造部には、等方性もしくは異方性のエッチング、サンドブラスト、またはプレス加工が行われうる。ここで、本発明の目的のために、キャリア構造部の第１の部分はキャリア集合体を形成し、第２の部分は格子構造部を形成する。その結果、第１の封止層３０およびフレーム要素３４は、完成した変換要素１００において一体的に形成されている。
【００６６】
図１７は、図８〜図１３に示される方法ステップを実質的に含む方法を使用して製造された変換要素１００のさらなる例示的実施形態を示す。本変換要素のこの実施形態では、第２の封止層３２は、変換層１６の側面の上まで伸長し、変換層１６を横方向において包囲している。図１４〜図１６の例示的実施形態とは異なり、フレーム要素の形成に必要なプロセスステップが製造時に省略される。
【００６７】
図１８および図１９は、変換要素１００のさらなる例示的実施形態の図である。図１４〜図１７の例示的実施形態とは異なり、変換要素１００は、変換層１６の第２の主面２２に配置された第３の封止層３８を備える。第１の封止層３０および第３の封止層３８は好ましくは、同じ材料、例えばガラスまたはプラスチック材料（特にプラスチック薄膜）からなる。特に第１の封止層３０、変換層１６、および第３の封止層３８は共に、薄膜サンドイッチ（film sandwich）を形成しうる。図１８および図１９の２つの例示的実施形態は、第２の封止層３２が一方の面から設けられているか、両面から設けられているかの点で異なる。図１９の例示的実施形態では、第２の封止層３２は、第１の封止層３０の変換層１６とは反対側の面も被覆している。
【００６８】
図２０および図２１は、全体として２００で示される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図である。オプトエレクトロニクス半導体装置２００は、電磁放射を発生させるために設けられた半導体チップ２０２を備える。半導体装置２００はさらに、半導体チップ２０２を少なくとも横方向において取り囲むパッケージ本体２０４を備える。図１４の実施形態に対応する変換要素１００がパッケージ本体２０４に配置されている。
【００６９】
半導体装置２００は、混合光、特に人の目からは白色に見える混合光を発生させるために設けられている。例えば、青色電磁放射は、変換要素１００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。
【００７０】
半導体装置はさらに、リードフレーム２０６を備えており、この場合、リードフレーム２０６の部分によって半導体装置２００の後面に２つの接触子２０８，２１０が形成されている。
【００７１】
図２２および図２３は、オプトエレクトロニクス半導体装置の２つのさらなる例示的実施形態の図である。
【００７２】
図２０および図２１の例示的実施形態とは異なり、変換要素１００は、変換層１６から見て第１の（より厚い）封止層３０が半導体チップから遠くなるようにパッケージ本体２０４に配置されている。これにより確実に、青みの少ない光が導波路効果によってオプトエレクトロニクス半導体装置の面において出射されうる（すなわち、未変換の一次放射が変換層を通過して部品から出射されてしまうことが原因と考えられる色の不均一性（「青色パイピング」）が低減される）。
【００７３】
青色光は、小さな厚さしかない第２の封止層３２を通ってのみ外部に進むことができる。図２３の例示的実施形態では、光はまた、変換層１６から外部に進んでもよい。しかし、光はこの場合、変換されている（すなわち白色光である）。
【００７４】
図２４は、オプトエレクトロニクス半導体装置のさらなる例示的実施形態の図である。
図２０および図２１の例示的実施形態とは異なり、パッケージ本体２０４は、変換要素１００を横方向において少なくとも部分的に包囲する外壁領域２１２を備える。この例示的実施形態では、パッケージ本体２０４は、段差のある断面を有する。これにより、変換要素１００が配置されうる基部２１４が形成されている。第１の封止層３０を通って進みかつ第１の封止層３０の側面において出射される青色光は、パッケージ本体２０４の出口地点の外壁領域２１２において吸収または反射されることによって妨げられる。
【００７５】
図２５は、オプトエレクトロニクス半導体装置のさらなる例示的実施形態の図である。
【００７６】
図２４の例示的実施形態とは異なり、半導体装置２００は、図１８の例示的実施形態に係る変換要素１００を備える。第１の封止層３０、変換層１６、および第３の封止層３８によって形成されるサンドイッチがパッケージ本体２０４に配置されるまで、第２の封止層３２は形成されない。したがって、第２の封止層３２は、外壁領域２１２の一部も被覆している。
【００７７】
図２６〜図２９は、オプトエレクトロニクス半導体装置の４つのさらなる例示的実施形態の図である。
【００７８】
図２０〜図２５の例示的実施形態とは異なり、他種の半導体チップおよびパッケージ本体が使用されている。これは、本発明が図２０〜図２５の構成に限定されず、特に半導体チップに電力を供給するためのリードフレームまたはボンディングワイヤの使用に限定されないことを示す。図２６は、サファイアフリップチップの形態をとる、または上部接触子を有しない構造の半導体チップ２０２の場合の構成を示す。図２７は、半導体チップ２０２が横方向において空気で取り囲まれかつ変換要素１００と直接接触しているかまたは少なくとも変換要素１００に非常に近接して配置されている構成を示す。図２８は、パッケージ本体２０４が圧縮成形法またはフィルム補助トランスファー成形法によって形成されたオプトエレクトロニクス装置２００を示す。図２９の構成では、サーマルビア２１６が設けられている。サーマルビア２１６は、変換要素１００とリードフレーム２０６との間に配置され、変換要素１００からの効率的な放熱を担保している。
【００７９】
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制限されるものではない。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。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【手続補正書】
【提出日】平成29年6月26日(2017.6.26)
【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】
波長変換材料を含む変換層（１６）と、
前記変換層の第１の主面（２０）上の第１の封止層（３０）であって、厚さが１０μｍ〜５００μｍである、第１の封止層（３０）と、
前記変換層の第２の主面（２２）上の第２の封止層（３２）であって、厚さが０．１μｍ〜２０μｍであり、かつＡｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、シロキサン、ＳｉＯｘＮｙ、および／またはパリレンを含むか、あるいは前記材料の１つからなる、第２の封止層（３２）と、を備え、
フレーム要素（３４）が前記第１の封止層（３０）に配置されており、前記フレーム要素（３４）は、前記変換層（１６）を横方向において包囲している、
変換要素（１００）。
【請求項２】
前記変換材料は、波長変換量子ドットを含む、
請求項１に記載の変換要素（１００）。
【請求項３】
前記変換要素の側面（２９）は、個片化の痕跡を示す、
請求項１または２に記載の変換要素（１００）。
【請求項４】
前記第１の封止層（３０）は、ガラスまたはプラスチック材料のキャリア要素によって形成されている、
請求項１〜３のいずれか一項に記載の変換要素（１００）。
【請求項５】
前記第１の封止層（３０）と前記フレーム要素（３４）とは、一体的に構成されている、
請求項１〜４のいずれか一項に記載の変換要素（１００）。
【請求項６】
前記変換層は、全ての面において封止されている、
請求項１〜５のいずれか一項に記載の変換要素（１００）。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の変換要素（１００）を有するオプトエレクトロニクス半導体装置（２００）であって、
−  前記半導体装置は、電磁放射を発生させるために設けられた半導体チップ（２０２）を備え；
−  前記半導体装置は、前記半導体チップを少なくとも横方向において取り囲むパッケージ本体（２０４）を備え；
−  前記変換要素（１００）は、前記パッケージ本体に配置されている、
オプトエレクトロニクス半導体装置（２００）。
【請求項８】
前記変換要素（１００）は、前記変換層から見て前記第１の封止層（３０）が前記半導体チップ（２０２）から遠くなるように前記パッケージ本体（２０４）に配置されている、
請求項７に記載のオプトエレクトロニクス半導体装置（２００）。
【請求項９】
前記パッケージ本体（２０４）は、前記変換要素（１００）を横方向において少なくとも部分的に包囲する外壁領域（２１２）を備える、
請求項７または８に記載のオプトエレクトロニクス半導体装置（２００）。
【請求項１０】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の複数の変換要素（１００）の製造方法であって、
（ａ）  キャリア集合体（１０）を設けるステップと、
（ｂ）  複数の変換層（１６）を前記キャリア集合体に形成するステップであって、前記変換層は、横方向において互いに離間しかつ、それぞれ、第１の主面（２０）で前記キャリア集合体に配置される、ステップと、
（ｃ）  前記キャリア集合体の材料とは異なる材料で少なくとも前記複数の変換層の全ての第２の主面（２２）にコーティング膜（２４）を形成するステップと、
（ｄ）  前記キャリア集合体（１０）を複数の変換要素（１００）に個片化するステップであって、各変換要素（１００）は、少なくとも１つの変換層（１６）、第１の封止層（３０）としての前記キャリア集合体（１０）の一部分、および第２の封止層（３２）としての前記コーティング膜（２４）の一部分を備える、ステップと、を含む、
方法。
【請求項１１】
ステップ（ｂ）を行う前に、マトリクス状に配置された複数の開口部（１４）を備える格子構造部（１２）が前記キャリア集合体（１０）に形成され、前記キャリア集合体は、前記開口部それぞれの領域において露出し、ステップ（ｂ）において前記複数の変換層（１６）は、前記開口部内に形成され、前記格子構造部はステップ（ｄ）において、各変換要素（１００）が、前記格子構造部の一部を、前記変換層を横方向において包囲するフレーム要素（３４）として備えるように切断される、
請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記格子構造部（１２）は、前記キャリア集合体に薄板要素を固定し、前記薄板要素に開口部を形成することによって形成される、
請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記格子構造部は、凹部がマトリクス配列で形成されたキャリア構造部を設けることによって形成される、
請求項１０に記載の方法。
【国際調査報告】
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