(57)【要約】  長方形のＬＥＤダイが、サブマウントウェハ上に取り付けられている。第１の型は、一般に前記サブマウントウェハ上の前記ＬＥＤダイの位置に対応している長方形の窪みを有する。前記窪みは、シリコーンを充填され、硬化された場合、各ＬＥＤ上の透明な第１のレンズを形成する。前記ウェハが、前記型と正確に位置合わせされており、前記第１のレンズの上面は、全て前記ウェハ上の前記ＬＥＤの如何なるｘ、ｙ及びｚの位置合わせ不良にもかかわらず単一の基準平面内にある。第２の型は、前記透明な第１のレンズ上に正確に規定された蛍光体層を形成するように蛍光体注入されたシリコーンを充填された長方形の窪みを有しており、これらの前記内外の表面は、前記ＬＥＤの如何なる位置合わせ不良からも完全に独立している。第３の型は、外側のシリコーンレンズを形成している。得られるＰＣ―ＬＥＤは、サブマウントウェハ内のＰＣ―ＬＥＤからＰＣ−ＬＥＤまで及びウェハからウェハまでの高い色度均一性と、広い視野角上にわたる高い色均一性とを有している。
2012507847.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蛍光体変換発光ダイオード（ＰＣ―ＬＥＤ）を形成する方法であって、
複数の実質的に長方形のＬＥＤダイをサブマウントウェハ上に取り付けるステップと、
圧縮成形によって前記ＬＥＤダイの各々上に直接的に、実質的に長方形の透明な第１のレンズを成形するステップであって、第１の型は、先ず第１のレンズ材料を充填され、次いで、前記ＬＥＤダイは圧縮下で前記第１のレンズ内に浸漬され、前記サブマウントウェハは前記第１の型と位置合わせされ、この後、前記透明な第１のレンズ材料は硬化され、前記ＬＥＤダイ及び透明な第１のレンズは、前記第１の型から分離され、前記透明な第１のレンズが前記ＬＥＤダイをカプセル化するステップと、
前記透明な第１のレンズの各々の上に直接的に蛍光体を含んでいる実質的に長方形の第２のレンズを、前記透明な第１のレンズの外側表面を実質的に完全に覆うための圧縮成形によって成形するステップであって、第２の型は、先ず、前記蛍光体を含んでいる第２のレンズ材料を充填され、次いで、前記ＬＥＤダイ及び前記透明な第１のレンズは、圧縮下で前記第２のレンズ材料に浸漬され、この後、前記第２のレンズ材料は、硬化され、前記ＬＥＤダイ、透明な第１のレンズ及び第２のレンズは、前記第２の型から分離され、前記第２のレンズは、前記サブマウントウェハ上のｘ、ｙ及びｚ方向における前記ＬＥＤダイの如何なる位置合わせ不良とも関係ない寸法を有しており、全ての前記第２のレンズの上面は、実質的に単一の基準平面内にあり、前記第２のレンズの厚さは、実質的に均一である、ステップと、
前記第２のレンズの外側表面を実質的に完全に覆うように圧縮成形によって前記第２のレンズの各々上に直接的に透明な第３のレンズを成形するステップであって、第３の型は、先ず、第３のレンズ材料を充填され、次いで、前記ＬＥＤダイ、透明な第１のレンズ及び第２レンズは、圧縮下で前記第３のレンズ材料内に浸漬され、この後、前記第３のレンズ材料は硬化され、前記ＬＥＤダイ、透明な第１のレンズ、第２のレンズ及び透明な第３のレンズは、前記第３の型から分離される、ステップと、
個々のＰＣ―ＬＥＤを形成するために前記サブマウントウェハを分離するステップと、
を有する方法。
【請求項２】
前記透明な第３のレンズが前記透明な第１のレンズよりも硬い、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記透明な第３のレンズが、前記透明な第１のレンズの屈折率よりも低い屈折率を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記サブマウントウェハが、前記ＬＥＤダイ上の金属コンタクトと電気的に接触している金属リードを有する、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記透明な第３のレンズが、前記透明な第３のレンズの光学特性に影響を及ぼす成形されたフィーチャを有する、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記透明な第１のレンズは、実質的に、丸いエッジを備えている長方形である、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記透明な第１のレンズの硬度の範囲は、ショア００ ５―９０であり、前記透明な第３のレンズの硬度は、ショアＡ ３０よりも大きい、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記ＬＥＤダイが可視青色光を発し、前記ＰＣ―ＬＥＤによって発される全体的な色は、前記青色光と前記第２のレンズ内の前記蛍光体によって発される光との組み合わせである、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記ＬＥＤダイが第１の光の色を発し、前記ＰＣ―ＬＥＤによって発される全体的な色は、主に前記第２のレンズの前記蛍光体によって発される一次光である、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記第２のレンズが複数の蛍光体の種類を含んでいる、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
複数の実質的に長方形のＬＥＤダイをサブマウントウェハ上に取り付けるステップと、
圧縮成形によって前記ＬＥＤダイの各々上に直接的に、実質的に長方形の透明な第１のレンズを成形するステップであって、第１の型は、先ず、第１のレンズ材料を充填され、次いで、前記ＬＥＤダイは圧縮下で前記第１のレンズ内に浸漬され、前記サブマウントウェハは前記第１の型と位置合わせされ、この後、前記透明な第１のレンズ材料は硬化され、前記ＬＥＤダイ及び透明な第１のレンズは、前記第１の型から分離され、前記透明な第１のレンズが前記ＬＥＤダイをカプセル化するステップと、
前記透明な第１のレンズの各々の上に直接的に蛍光体を含んでいる実質的に長方形の第２のレンズを、前記透明な第１のレンズの外側表面を実質的に完全に覆うための圧縮成形によって成形するステップであって、第２の型は、先ず、前記蛍光体を含んでいる第２のレンズ材料を充填され、次いで、前記ＬＥＤダイ及び前記透明な第１のレンズは、圧縮下で前記第２のレンズ材料に浸漬され、この後、前記第２のレンズ材料は、硬化され、前記ＬＥＤダイ、透明な第１のレンズ及び第２のレンズは、前記第２の型から分離され、前記第２のレンズは、前記サブマウントウェハ上のｘ、ｙ及びｚ方向における前記ＬＥＤダイの如何なる位置合わせ不良とも関係ない寸法を有しており、全ての前記第２のレンズの上面は、実質的に単一の基準平面内にあり、前記第２のレンズの厚さは、実質的に均一である、ステップと、
前記第２のレンズの外側表面を実質的に完全に覆うように圧縮成形によって前記第２のレンズの各々上に直接的に透明な第３のレンズを成形するステップであって、第３の型は、先ず、第３のレンズ材料を充填され、次いで、前記ＬＥＤダイ、透明な第１のレンズ及び第２レンズは、圧縮下で前記第３のレンズ材料内に浸漬され、この後、前記第３のレンズ材料は硬化され、前記ＬＥＤダイ、透明な第１のレンズ、第２のレンズ及び透明な第３のレンズは、前記第３の型から分離される、ステップと、
個々のＰＣ―ＬＥＤを形成するために前記サブマウントウェハを分離するステップと、
を有する方法によって形成された蛍光体変換発光ダイオード（ＰＣ―ＬＥＤ）。
【請求項１２】
前記透明な第３のレンズが、前記透明な第１のレンズよりも硬い、請求項１１に記載のＰＣ―ＬＥＤ。
【請求項１３】
前記透明な第３のレンズは、前記透明な第１のレンズの屈折率よりも低い屈折率を有する、請求項１１に記載のＰＣ−ＬＥＤ。
【請求項１４】
前記ＬＥＤダイが可視青色光を発し、前記ＰＣ―ＬＥＤによって発される全体的な色は、青色光と前記第２のレンズの前記蛍光体によって発される前記青色光との組み合わせである、請求項１１に記載のＰＣ―ＬＥＤ。
【請求項１５】
ダイシングの前に、この上に取り付けられる複数の実質的に長方形のフリップチップＬＥＤダイを有するサブマウントウェハと、
実質的に長方形の透明な第１のレンズ上に直接的に成形された各ＬＥＤダイであって、各透明な第１のレンズは、前記ＬＥＤダイに対してよりもむしろ前記サブマウントウェハに対して位置合わせされ、前記サブマウント上の前記ＬＥＤダイの位置合わせ不良は、各ＬＥＤダイ上の前記透明な第１のレンズの位置に影響を与えない、各ＬＥＤダイと、
各透明なレンズであって、各透明な第１のレンズの外側表面を実質的に完全に覆うように蛍光体を含んでいる実質的に長方形の第２のレンズ上に直接的に成形されており、これにより、各第２のレンズは、前記ＬＥＤダイよりもむしろ前記サブマウントウェハに対して位置合わせされており、各第２のレンズは、前記サブマウントウェハ上のｘ、ｙ及びｚ方向の前記ＬＥＤダイの如何なる位置合わせ不良とも無関係な寸法を有しており、全ての前記第２のレンズの上面は、実質的に単一の基準平面内にあり、前記第２のレンズの厚さは、全てのＬＥＤにおいて実質的に均一である、各透明なレンズと、
前記第２のレンズの外側表面を実質的に完全に覆うように透明な第３のレンズ上に成形されている、各第２のレンズと、
を有する製造における中間の発光ダイオード（ＬＥＤ）構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光ダイオード（ＬＥＤ）に関し、より詳細には、蛍光体変換ＬＥＤ（ＰＣ―ＬＥＤ）を形成するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＥＤ上に、蛍光粉体に浸漬されるシリコーンレンズを形成することが、知られている。例えば、このＬＥＤダイは、青色光を発することができ、前記蛍光体は、黄緑色光（例えば、ＹＡＧ蛍光体）を発することができ、又は、前記蛍光体は、赤及び緑色の蛍光体の組み合わせであることもできる。前記レンズを通って漏出する青色光と及び前記蛍光体によって発される光との組み合わせが、白色光を生成する。多くの他の色が、このようにして適切な蛍光体を使用することにより生成されることができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、このような蛍光体変換ＬＥＤ（ＰＣ―ＬＥＤ）は、前記蛍光体コーティングの厚さの変化（前記蛍光体は様々な視野角において前記ＬＥＤダイからの様々な平均距離にある）前記レンズに対するＬＥＤダイの位置決めにおける光学効果、位置合わせ不良及び変化及び他の因子という理由の１つ以上により、全ての視野角にわたって全てのＬＥＤにおいて再生可能な色を有しているわけではない。本譲受人に譲渡されており参照によって本明細書に組み込まれる米国特許第７，３２２，９０２号は、ＬＥＤ上にシリコーンレンズを形成する成形工程を記載している。この特許は、半球状の透明なレンズ上に半球状の蛍光体注入されたレンズを形成するための成形工程を記載している。しかしながら、この実施例は、依然として、非常に一貫した色 対 視野角を有するＰＣ−ＬＥＤを生成しているわけではない。
【０００４】
一貫した色 対 視野角は、光が混合され拡散されるのではなく、プロジェクタ、閃光、自動車のライト又はカメラのフラッシュのような、光源が表面上に直接的に拡大されて投射される所において、極めて重要である。一貫した色 対 視野角は、複数のＰＣ―ＬＥＤが一緒に使用され、スクリーン全体に均一な色を生成するように整合される必要がある場合にも、極めて重要である。
【０００５】
従って、必要なのは、非常に高度に制御された色 対 視野角を有するＰＣ―ＬＥＤである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
ＰＣ―ＬＥＤのための、蛍光体注入されたレンズを含む複数のレンズを形成するための技術であって、前記蛍光体レンズの特性及び効果が米国特許第７，３２２，９０２号における場合よりも慎重に制御されている技術が、記載される。ＬＥＤダイ（例えば、可視青色光を発するＧａＮＬＥＤ）は、アレイにおけるサブマウントウェハ上に取り付けられる。前記ウェハ上に取り付けられる何百ものＬＥＤダイが、存在し得る。前記サブマウントウェハは、セラミック基板、シリコン基板又は他の種類の支持構造であって、前記ＬＥＤダイが当該支持構造上の金属パッドに電気的に接続されている、支持構造であることができる。
【０００７】
第１の型は、前記サブマウントウェハ上のＬＥＤダイの理想的な位置に対応しているそれの第１の窪みを有している。前記窪みには、液体又は軟化されたシリコーンが充填される。前記サブマウントウェハは、前記ＬＥＤが前記シリコーン内に浸漬されるように、前記第１の型に対して正確に位置合わせされる。次いで、前記シリコーンは、硬化されたレンズ材料を形成するように硬化される。前記窪みは、実質的に長方形であり、平らな表面を備えており、第１の透明なレンズは、一般にＬＥＤ形状に比例する長方形の形状を有する当該ＬＥＤの各々にわたって形成される。前記窪みの深さ及び幅は、十分に大きく、従って、前記レンズは、前記ｘ、ｙ及びｚ方向におけるサブマウントウェハ上の前記ＬＥＤの最悪の場合の位置合わせ不良の下で、前記ＬＥＤを覆う。ｚ方向における位置合わせ不良は、前記サブマウントウェハ表面の変化、及び前記ＬＥＤと前記サブマウントウェハとの間の金属結合の厚さの変化によって生じる。前記サブマウントウェハが前記型に対して正確に位置合わせされるので、前記平坦なレンズの「上」面は、全て、単一の基準平面内にある。
【０００８】
第２の型は、前記第１の型内の前記第１の窪みに正確に位置合わせされている更に大きい窪みを有する。前記第２の窪みは、前記ＬＥＤ及び第１の窪みの形状に比例した実質的に長方形の形状を有する。前記第２の窪みは、液体、又はシリコーンと蛍光体との軟化された混合物が充填される。次いで、前記サブマウントウェハは、前記ＬＥＤ及び第１のレンズが前記シリコーン／蛍光体内に浸漬されるように前記第２の型に対して正確に位置合わせされる。次いで、前記シリコーンが、硬化された第２のレンズ材料を形成するように硬化される。
【０００９】
前記第１のレンズの上面が全て同じ基準平面内にあったので、前記第１及び第２の窪みは、互いに正確に位置合わせされ、前記第２のレンズ（前記蛍光体を含む）の内面及び外面は、前記ＬＥＤの如何なるｘ、ｙ、ｚの位置合わせ不良よりもむしろも前記型によって完全に決定される。従って、前記第２のレンズ（前記蛍光体を含む）の厚さは、断定可能であり、正確には前記サブマウントウェハ上の全ての前記ＬＥＤに対して同じであり、全てのレンズは、並行して形成される。更に、前記蛍光体層は、青色光が前記蛍光体レンズ層を通って均一に漏出するように青色ＬＥＤによって実質的に均一に照明される。従って、前記ＰＣ―ＬＥＤの得られる色（又は色度）は、すべてのＬＥＤにおいて再生可能であり、広範囲の視野角全体にわたって均一である。
【００１０】
次いで、第３の実質的に長方形のレンズが、前記蛍光体注入された第２のレンズにわたって成形され、前記第３の実質的に長方形のレンズは、他のレンズよりも硬くても良く、より低い屈折率を有していても良い。
【００１１】
次いで、前記サブマウントウェハが、前記個々のＰＣ―ＬＥＤを分離するように、ダイシングされる。次いで、サブマウント／ＰＣ―ＬＥＤは、回路基板又はパッケージに取り付けられることができる。
【００１２】
本発明の技術は、ＬＥＤ光の殆ど又は実質的に全て（例えば、青色又は紫外線）が、前記蛍光体層によって吸収されるＰＣ―ＬＥＤに等しく適用され、得られる光は、前記蛍光体層によって一次的に発される光である。このようなＰＣ―ＬＥＤは、前記蛍光体レンズ層における蛍光体粒子の高い密度を使用している。
【００１３】
添付図面において、同じ数字が付されている要素は、同じ又は等価なものである。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】サブマウントウェハ上に取り付けられている４つのＬＥＤダイの側面図であり、前記ＬＥＤダイは、異なる高さに不注意に取り付けられている及び／又は僅かに位置合わせ不良の状態において示されている。
【図２】平坦化されている第１の透明なレンズを形成するための液体（又は軟化された）内側レンズ材料を充填されている（又は部分的に充填されている）第１の型における窪みに挿入される前記ＬＥＤダイの側面図である。
【図３】前記液体レンズ材料内に浸漬されているＬＥＤダイの側面図であり、このレンズ材料は硬化されている。
【図４】前記第１の型から取り除かれた後、蛍光粉体を含んでいる液体（又は軟化された）レンズ材料を充填されている（又は部分的に充填されている）第２の型における窪みに挿入されている前記ＬＥＤダイの側面図であり、前記第１の透明レンズは、得られる蛍光体充填されたレンズが、正確な内側又は外側寸法を有するようにさせる。
【図５】前記第２の型から取り除かれた後、液体（又は軟化された）外側レンズ材料を充填された（又は部分的に充填された）第３の型における窪みに挿入される前記ＬＥＤダイの側面図である。
【図６】前記外側レンズ材料内に浸漬されている前記ＬＥＤダイの側面図であり、前記外側レンズ材料を硬化している。
【図７】３つの成形されたレンズを備える前記ＬＥＤダイの側面図である。
【図８】３つの成形されたレンズを備える前記ＬＥＤダイのアレイを取り付けられているサブマウントウェハの正面図である。
【図９】サブマウントウェハから分離されて、回路基板上に取り付けられる単一のフリップチップＬＥＤ／サブマウントの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
予備的事項として、従来のＬＥＤは、成長基板の上に形成される。使用される例において、前記ＬＥＤは、青色又は紫外線光を生成するためのＧａＮベースのＬＥＤ（例えば、ＡｌＩｎＧａＮ  ＬＥＤ）である。典型的には、比較的厚いｎ型ＧａＮ層は、従来技術を使用してサファイア成長基板上で成長される。この比較的厚いＧａＮ層は、典型的には、ｎ型クラッディング層及び活性層のための低欠陥格子の構造を提供するように、低い温度核生成層及び１つ以上の更なる層を含んでいる。次いで、１つ以上のｎ型クラッディング層は、厚いｎ形層上に形成され、活性層、１つ以上のｐ型クラッディング層及びｐ型コンタクト層（メタライゼーションのため）が後続する。
【００１６】
様々な技術は、前記ｎ層へ電気的アクセスを得るのに使用される。フリップチップの例において、前記ｐ型層及び活性層の部分は、メタライゼーションのためにｎ層を露出させるように、エッチング除去される。このようにして、ｐ型コンタクト及びｎ型コンタクトは、前記チップの同じ側にあり、サブマウントのコンタクトパッドに直接的に電気的に取り付けられることができる。このｎ金属コンタクトからの電流は、最初、このｎ層を通って横方向に流れる。対照的に、垂直注入（非フリップ―チップ）ＬＥＤにおいて、ｎコンタクトは、前記チップの一方の側に形成され、ｐコンタクトは、前記チップの他方の側に形成される。前記ｐ又はｎコンタクトのうちの１つに対する電気コンタクトは、典型的には、ワイヤ又は金属ブリッジでできており、前記他のコンタクトは、直接的にパッケージ（又はサブマウント）コンタクトパッドに結合される。フリップチップＬＥＤは、簡単にするために図１―９の例において使用されている。
【００１７】
ＬＥＤの形成の例は、米国特許第６，６４９，４４０号及び第６，２７４，３９９号に記載されており、何れもPhilips Lumileds Lighting合同会社に譲渡されており、参照として組み込まれる。
【００１８】
図１は、サブマウントウェハ１２上に取り付けられる４つのＬＥＤダイ１０の側面図である。サブマウントウェハ１２は、典型的には、プリント回路基板、パッケージリードフレーム又は他の何らかの構造への接続のための金属リードを備える、セラミック又はシリコンである。基板ウェハ１２は、円形又は長方形であっても良い。サブマウントウェハ１２への取付けの前に、ＬＥＤダイ１０は、標準的な鋸切断又はスクライビング切断動作によって前記成長基板（例えば、サファイア）上で成長される他のＬＥＤから分離され、自動配置機械によってサブマウントウェハ１２上に位置決めされる。ＬＥＤダイ１０上の金属パッドは、超音波ボンディングによってサブマウントウェハ１２上の対応する金のバンプに結合される。組み合わせられた金属パッド及び金のバンプは、金属結合１４として示される。前記金のバンプは、サブマウントウェハ１２を通っている伝導性ビアによって、回路基板への表面取り付けのためにサブマウントウェハ１２の底面上の結合パッドに接続される。金属の如何なる配置も、電源への接続への端子を提供するためにサブマウントウェハ１２上で使用されることができる。好ましい実施例において、前記成長基板は、ウェハに１２への取り付けの後、前記フリップチップＬＥＤから除去される。
【００１９】
サブマウントウェハ１２上のＬＥＤダイ１０の幾らかの位置合わせ不良が、公差のために存在し、ウェハ１２の表面の上方のＬＥＤダイ１０の高さは、前記金属パッドの公差、金のバンプ及び超音波ボンディングにより幾らか変化する。このような不均一さは、図１に示されている。
【００２０】
図２において、第１の型１６は、各ＬＥＤダイ１０上の第１のレンズの所望の形状に対応する窪み１８を有している。型１６は、好ましくは金属で形成されている。一般的な形状の型１６を有する非常に薄い非粘着性薄膜（図示略）が、必要とされる場合、シリコーンの金属への粘着を防止するために、型１６上に配されても良い。非粘着性型コーティングが使用される場合又は結果として非粘着性の界面をもたらす型工程が使用される場合、この薄膜は、必要ない。好ましい実施例において、各窪みの形状は、前記第１のレンズの平坦化されていた上面を達成するために、実質的に長方形である。より簡単な解放のために、如何なる輝点も回避するために、前記実質的に長方形の窪みの縁は、僅かに丸い。
【００２１】
図２において、型窪み１８は、熱硬化可能な液体（又は軟化された）レンズ材料２０を充填されている（又は無駄を低減するために部分的に充填されている）。レンズ材料２０は、シリコーン、エポキシ又は混合シリコーン／エポキシのような、如何なる適切な光学的に透明な材料であっても良い。混成物が、一致している熱膨張係数（ＣＴＥ）を達成するために使用されることができる。シリコーン及びエポキシは、ＡｌＩｎＧａＮ又はＡｌＩｎＧａＰ ＬＥＤからの光の抽出を大幅に改善するために、（１．４よりも大きい）十分に高い屈折率を有する。適切なシリコーンの１つの種類は、１．７６の屈折率を有する。この好ましい実施例において、レンズ材料２０は、ＬＥＤダイ１０と硬化されたレンズ材料２０との間のＣＴＥの差を吸収するために硬化される場合、軟性である。
【００２２】
図３において、基板ウェハ１２の縁は、型１６上の縁（又は、他の基準点）に正確に位置合わせされる。ＬＥＤダイ１０は、ＬＥＤダイ１０の取り付けの公差によりｘ、ｙ及びｚ方向における窪み１８と正確に位置合わせされるわけではないことに留意されたい。
【００２３】
真空封止が、サブマウントウェハ１２の周部と型１６との間でなされ、これらの２つの部分は、各ＬＥＤダイ１０が液体レンズ材料２０内に挿入されるように互いに対して押圧され、レンズ材料２０は、圧縮状態にある。
【００２４】
次いで、型１６は、レンズ材料２０を硬化するために、暫く摂氏約１５０度（又は他の適切な温度）まで加熱される。
【００２５】
次いで、サブマウントウェハ１２は、型１６から離され、レンズ材料２０は、各ＬＥＤダイ１０上に第１の透明なレンズ２２（図４）を形成するように紫外線又は熱によってより更に硬化されることができる。レンズ２２は、保護及び熱除去のためにＬＥＤダイ１０をカプセル化し、サブマウントウェハ１２（又はウェハ１２上の他の基準位置）の縁に対して正確に位置合わせされる外側寸法を有する。第１の透明なレンズ２２は、前記ＬＥＤダイとほぼ同じ形状を有しているが、前記ＬＥＤダイの最悪の場合の位置決めにおいてＬＥＤ全体を覆うように僅かに大きい。重要なことに、ＬＥＤダイ１０にわたる全ての第１の透明なレンズ２２の外側の「上」面は、全ての窪み１８が同一であるので、同じ平坦にされた基準平面内にある。
【００２６】
図４において、前記第１の成形工程と同一の第２の成形工程において、第２の型２６における型窪み２４は、蛍光粉体を含んでいる熱硬化可能な液体（又は軟化された）レンズ材料２８を充填される（又は無駄を低減するために部分的に充填される）。レンズ材料２８は、前記蛍光体以外で、内側レンズ材料２０のために使用されるものと類似であり得る又はより固いレンズを形成するために硬化することができる。この蛍光体は、黄緑色光を発する従来のＹＡＧ蛍光体であっても良く、又は生成されるべき光の前記所望の色に依存して、赤色蛍光体、緑色蛍光体、赤色蛍光体と緑色の蛍光体との組み合わせ若しくは何らかの他の蛍光体であっても良い。ＬＥＤダイ１０からの青色光は、青色成分を全体的な光に付加するために前記蛍光体を通って漏出する。前記蛍光体の密度及び蛍光体層の厚さは、前記ＰＣ―ＬＥＤの全体的な色を決定する。蛍光体層の厚さが、１つのＬＥＤから少なくとも前記ＬＥＤの上面にわたる隣のものまで常に同じであることは、全てのＬＥＤにおいて再生可能な色に関して、避けられない。更に、広範囲の視野角にわたる色の均一性のために、この蛍光体の厚さは、各ＬＥＤダイの表面全体にわたって均一でなければならず、実質的に同じ量のＬＥＤ光が、前記蛍光体層の全ての部分を照明しなければならない。従って、前記蛍光体層の形状は、ＬＥＤダイ１０とほぼ同じ相対的な寸法をしており、実質的に長方形である。
【００２７】
前記第１の成形工程によるように、サブマウントウェハ１２の縁は、型２６上の縁（又は他の基準位置）に対して正確に位置合わせされる。第１の透明なレンズ２２は、今、前記型の縁（又はサブマウントウェハ１２との位置合わせのための他の基準点）に正確に位置合わせされている窪み１８及び２４により、窪み２４と正確に位置合わせされる。
【００２８】
真空封止が、サブマウントウェハ１２の周部と型２６との間でなされ、この２片は、各ＬＥＤダイ１０及び第１の透明なレンズ２２が液体レンズ材料２８内に挿入されるように、互いに対して押圧され、レンズ材料２８は圧縮状態にある。
【００２９】
次いで、型２６は、レンズ材料２８を硬化するために暫く摂氏約１５０度（又は他の適切な温度）まで加熱される。
【００３０】
次いで、サブマウントウェハ１２が、型２６から分離され、レンズ材料２８は、蛍光体注入された第２のレンズ３２（図５）を形成するために紫外線又は熱によって更に硬化されることができ、各第１の透明なレンズ２２にわたって、正確な内外の寸法を有する。内側寸法は、第１の透明なレンズ２２によって左右される。外側寸法は、窪み２４によって左右されるので、第２のレンズ３２は、全て同一の厚さを有する。
【００３１】
図５及び６において、第３の成形ステップは、前の成形ステップと同様に実施され、外側レンズ材料３４（例えば、シリコーン）は、光を空気（ｎ＝１）に良好に結合導入するために２つの前記内側レンズ材料よりも低い屈折率を有さなければならない。第３の型３６の窪み３８は、第２の型２６の窪み２４よりも僅かに大きい。窪み３８は透明な液体の（又は軟化された）レンズ材料３４を充填され、サブマウントウェハ１２及び型３６は、真空中で一緒にされる。図６は、窪み３８が内側の透明なレンズ２２及び蛍光体注入された第２のレンズ３２の両方に位置合わせされるように、第３の型３６と位置合わせされているサブマウントウェハ１２を示している。得られる外側レンズ４０（図７）は、保護を提供すると共に透明なままであるように硬化するシリコーンで形成されていなければならない。
【００３２】
一実施例において、前記第１の透明なレンズ２２の硬度の範囲は、ショア００ ５―９０であり、透明な外側レンズ４０の硬度は、ショアＡ ３０よりも大きい。第２のレンズ３２は、硬い又はＣＴＥの差を吸収するように中間の硬度を有していても良い。
【００３３】
図７は、型３６からの分離の後であって、保護及びＰＣ―ＬＥＤ５０からの改善された光抽出のための硬い外側レンズ４０を作製するための完全な硬化の後のサブマウントウェハ１２を示している。外側レンズ４０は、粗部化（roughening）、プリズムのような、成形されたフィーチャを含んでいても良く、又は視野角全体にわたって均一な改善された色及びブライトネスのために光を拡散する若しくは光の抽出を増大させる窪み３８からの他のフィーチャを含んでいても良い。外側レンズ４０は、長方形、半球状、コリメートするもの、側部発光するもの、又は特定の用途のための他の形状のような、如何なる形状をとっていても良い。
【００３４】
第１及び第２のレンズ層の各々の厚さは、典型的には、１００―２００ミクロンの間あるが、一部の例において、前記範囲は、必要な蛍光体の量及び他の因子に依存して、５０―２５０ミクロンであり得る。前記外側の透明なレンズは、如何なる厚さを有していても良く、例えば、所望の光学特性に依存して、５０ミクロンから数ミリメートルよりも大きいものであり得る。
【００３５】
図８は、図７の仕上げられているウェハ処理されたＰＣ―ＬＥＤ５０を備えているサブマウントウェハ１２の正面図である。次いで、サブマウントウェハ１２は、回路基板上への取付け又はパッケージングのための個々のＬＥＤ／サブマウントを分離するようにダイシングされる。
【００３６】
図９は、鋸切断によってサブマウントウェハ１２から分離されているサブマウント５２上の単一のフリップチップＰＣ―ＬＥＤ５０の一実施例の簡略化された拡大図である。ＰＣ―ＬＥＤ５０は、底部ｐ金属コンタクト５４、ｐコンタクト層５５、ｐ型層５６、発光活性層５７、ｎ型層５８、及びｎ型層５８に接触しているｎ金属コンタクト５９を有する。サブマウント５２上の金属パッドは、コンタクト５４及び５９に直接的に金属結合されている。サブマウント５２を通っているバイア６２は、サブマウント５２の前記底面上の金属パッドを終端としており、サブマウント５２は、プリント回路基板６６上の金属リード６４及び６５に結合されている。金属リード６４及び６５は、他のＬＥＤに又は電源に接続されている。回路基板６６は、絶縁層上に横たわっている金属リード６４及び６５を備えている金属板（例えば、アルミニウム）であっても良い。
【００３７】
本発明の技術は、ＰＣ−ＬＥＤに等しく適用され、殆どの又は実質的に全てのＬＥＤ光（例えば、青色又は紫外線）が前記蛍光体層によって吸収され、得られる光は、主に前記蛍光体層によって発される一次光である。このようなＰＣ―ＬＥＤは、前記蛍光体層内に高い密度の蛍光体を使用している。このようなＰＣ―ＬＥＤは、琥珀、赤、緑色の光を又は白色光以外の他の色の光を発することができる。
【００３８】
本発明の特定の実施例が示され記載されたが、当業者であれば、変化及び変形は、この幅広い見地において本発明から逸脱することなくなされることができる。従って、添付請求項は、本発明の精神及び範囲内にある全てのこのような変形及び変更を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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【国際調査報告】
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