JP2007531318A - 反射器パッケージおよび半導体発光デバイスのパッケージング方法 - Google Patents

Abstract

反射空洞を画定する下部側壁と上部側壁との間に位置付けされたモートを有する反射器の中に半導体発光デバイスをパッケージングする方法は、発光デバイスを備えた反射空洞の中に封入材料を分配して、発光デバイスを覆い、そして反射器の上部側壁に接触することなくモートの縁に延在する封入材料で構成された凸状メニスカスを反射空洞中に形成することを含む。反射空洞中の封入材料は硬化される。パッケージングされた半導体発光デバイスおよびそれのための反射器も提供される。

Description

本発明は、半導体発光デバイスおよびその製造方法に関し、より詳細には、半導体発光デバイスのパッケージおよびパッケージング方法に関する。

本出願は、２００４年３月３１日に出願された「Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ Ｐａｃｋａｇｅｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｆｏｒｍｉｎｇ Ｐａｃｋａｇｉｎｇ ｏｆ ａ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｅｖｉｃｅ」という名称の米国仮特許出願第６０／５５８，３１４号の利益および優先権を主張する。この出願の開示は、あたかもその全体が記載されたかのように参照により本明細書に組み込まれる。

発光デバイスにより放射される光に保護、色選択、集束などを与えることができるパッケージ内に半導体発光デバイス型光源を設けることは知られている。例えば、発光デバイスは、発光ダイオード（「ＬＥＤ」）とすることができる。光源用のパワーＬＥＤのパッケージング中に様々な問題に遭遇することがある。そのような起こり得る問題の例を、図１および２のパワーＬＥＤの断面図を参照して説明する。図１および２に示すように、パワーＬＥＤパッケージ１００は、一般に、発光デバイス１０３が取り付けられている基板部材１０２を備える。発光デバイス１０３は、例えば、基板部材１０２に取り付けられたＬＥＤチップ／サブマウントアセンブリ１０３ｂ、およびＬＥＤチップ／サブマウントアセンブリ１０３ｂの上に位置付けされたＬＥＤ１０３ａを備えることができる。基板部材１０２は、パッケージ１００を外部回路に接続するための配線または金属リード線を備えることができる。基板１０２は、また、動作中にＬＥＤ１０３から熱を伝導して除去するためのヒートシンクとしても作用することができる。

反射カップ（ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ ｃｕｐ）１０４のような反射器が、基板１０２に取り付けられ、発光デバイス１０３を取り囲むことがある。図１に示す反射カップ１０４は、ＬＥＤ１０３で発生した光をＬＥＤパッケージ１００から上の方に向かって反射する、角度の付いた、すなわち傾斜した下部側壁１０６を備える。図示の反射カップ１０４は、また、ＬＥＤパッケージ１００の中にレンズ１２０を保持するための溝として作用することができる上向きに延びる壁１０５、および水平な肩部分１０８を備える。

図１に図示するように、発光デバイス１０３が基板１０２に取り付けられた後で、液体シリコーンゲルのような封入材料１１２が、反射カップ１０４の内部反射空洞（ｉｎｔｅｒｉｏｒ ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ ｃａｖｉｔｙ）１１５中に分配（ｄｉｓｐｅｎｓｅ）される。図１に示す内部反射空洞１１５は、基板１０２で画定された底面を有し、液体封入材料１１２を保持することができる閉じた空洞を提供する。図１にさらに示すように、封入材料１１２が空洞１１５に分配されたとき、封入材料１１２は、反射カップ１０４の側壁１０５の内面に沿って吸い上げられて、図示の凹面形メニスカス（ｍｅｎｉｓｃｕｓ）を形成することがある。

米国特許出願公開第２００４／００４１２２２号明細書 米国特許第６，２０１，２６２号明細書 米国特許第６，１８７，６０６号明細書 米国特許第６，１２０，６００号明細書 米国特許第５，９１２，４７７号明細書 米国特許第５，７３９，５５４号明細書 米国特許第５，６３１，１９０号明細書 米国特許第５，６０４，１３５号明細書 米国特許第５，５２３，５８９号明細書 米国特許第５，４１６，３４２号明細書 米国特許第５，３９３，９９３号明細書 米国特許第５，３３８，９４４号明細書 米国特許第５，２１０，０５１号明細書 米国特許第５，０２７，１６８号明細書 米国特許第４，９６６，８６２号明細書 米国特許第４，９１８，４９７号明細書 米国特許出願公開第２００３／０００６４１８Ａ１号明細書 米国特許出願公開第２００２／０１２３１６４Ａ１号明細書 米国特許出願第１０／６５９，２４１号明細書

ついで、図２に示すように、反射空洞１１５中にレンズ１２０を封入材料１１２と接触して配置することができる。レンズ１２０が空洞１１５中に配置されたとき、液体封入材料１１２は、位置をずらされ、レンズ１２０と側壁１０５との間のギャップ１１７を通って移動することがある。したがって、封入剤は、レンズ１２０の上面および／または反射カップ１０４の側壁１０５の上面に出てくることがある。押し出し（ｓｑｕｅｅｚｅ−ｏｕｔ）と呼ばれることがあるこの移動は、一般に、多くの理由のために望ましくない。図示のパッケージ配置では、レンズ取付けステップの前に封入剤が半球メニスカス形状で硬化されていない場合、レンズは下にある棚状部分に載る。これにより、レンズが、熱サイクル中に浮動しなくなり、そして他の表面への封入の層間剥離（ｄｅｌａｍｉｎａｔｉｏｎ）、または層間剥離内の凝集破壊（ｃｏｈｅｓｉｖｅ ｆａｉｌｕｒｅ）によって機能しなくなることがある。これらの両方とも光出力に影響を及ぼす可能性がある。封入材料またはゲルは一般に粘着性であり、部品を製造するために使用される自動処理ツールに支障を与えることがある。さらにゲルは、例えば光分布パターンを変えることによって、および／またはレンズ１２０の一部を遮ることによって、レンズ１２０からの光出力に支障を与えることがある。粘着性のゲルは、また、ＬＥＤパッケージ１００からの光出力を遮るかまたは減少させる可能性のある塵、汚れ、および／または他の汚染物を引き寄せることがある。また、ゲルは、実効的なレンズの形を変えることがあり、このことで発光パターン／ビーム形状が変わることがある。

レンズ１２０の配置後、パッケージ１００は一般に加熱硬化され、これによって、封入材料１１２が凝固し、レンズ１２０に付着するようになる。したがって、レンズ１２０を、硬化した封入材料１１２で所定の位置に保持することができる。しかし、シリコーンゲルなどの、硬化に伴う僅かな収縮率を有する封入材料は、一般に、熱硬化プロセス中に収縮する傾向がある。さらに、熱膨張係数（ＣＴＥ）効果は、一般に、高温でレンズのより大きな浮動の原因となる。冷却中に、部品は層間剥離する傾向がある。図２に示したレンズ１２０の下の封入剤の図示の体積は比較的大きいので、この収縮によって、硬化プロセス中に、発光デバイス１０３、基板１０２の表面、反射カップ１０４の側壁１０５および／またはレンズ１２０を含むパッケージ１００の部分から、封入材料１１２が層間剥離する（離れる）可能性がある。層間剥離は、特にダイからの層間剥離であるとき、内部全反射を引き起こす場合があり、光学性能に著しく影響しうる。この収縮により、封入材料１１２と発光デバイス１０３、レンズ１２０、および／または反射カップ１０４との間にギャップまたは空隙１１３が生じることがある。封入材料１１２中の３軸応力（ｔｒｉ−ａｘｉａｌ ｓｔｒｅｓｓ）は、また、封入材料１１２に凝集裂け（ｃｏｈｅｓｉｖｅ ｔｅａｒ）１１３’を引き起こすことがある。これらのギャップ１１３および／または裂け１１３’は、発光デバイスパッケージ１００で放射される光の量を実質的に減少させることがある。収縮は、すき間（ｃｒｅｖｉｃｅ）（すなわち、反射器）から又はデバイス（すなわち、ダイ／サブマウント）の下から空気ポケットを引き出すこともあり、空気ポケットは、光空洞の性能に支障を与えることがある。

ランプの動作中に、発光デバイス１０３によって大量の熱が発生される可能性がある。この熱の大部分は、基板１０２および反射カップ１０４により放散させることができ、これらの各々はパッケージ１００のヒートシンクとして作用することができる。しかし、パッケージ１００の温度は、動作中に依然としてかなり上昇することがある。シリコーンゲルなどの封入材料１１２は、一般に、大きな熱膨張係数を有している。そのために、パッケージ１００が加熱すると、封入材料１１２は膨張する可能性がある。レンズ１２０は、反射カップ１０４の側壁１０５で画定された溝の中に取り付けられているので、封入材料１１２が膨張収縮するときに、側壁１０５の中で上下に動く可能性がある。封入材料１１２の膨張により封入剤が空間または空洞の外に押し出され、それによって、冷却したときに空洞内に戻らない可能性がある。これにより、層間剥離、空隙、より大きな３軸応力などが生じるかもしれず、これらは、発光デバイスを余り耐久性のないものする可能性がある。そのようなレンズの動きは、例えば特許文献１にさらに記載されている。側壁１０５は、また、機械的な衝撃および応力からレンズ１２０を保護するのに役立つことがある。

本発明の実施形態は、下部側壁と上部側壁との間に位置付けされたモート（ｍｏａｔ）を有する反射器の中に半導体発光デバイスをパッケージングする方法を提供し、この上部側壁および下部側壁は反射空洞を画定している。封入材料が、発光デバイスを備えた反射空洞の中に分配され、そして発光デバイスが覆われて封入材料で構成された凸状メニスカスが反射空洞中に形成される。凸状メニスカスは、反射器の上部側壁に接触することなくモートの縁に延在している。反射空洞中の封入材料が硬化される。発光デバイスを、反射空洞中に取り付けることができる。

本発明の他の実施形態では、封入材料を硬化させる前に、封入材料内にレンズが位置付けされ、この位置付けは、レンズで凸状メニスカスをつぶし（ｃｏｌｌａｐｓｅ）、封入材料の一部をモートの中に入れることを含む。封入材料の硬化で、レンズが反射空洞に取り付けられる。本発明の別の実施形態では、封入材料は、パッケージングされた発光デバイスのためのレンズを封入材料で形成するように硬化され、封入材料は、レンズの所望の形状を提供する凸状メニスカスを形成するように分配される。封入材料は、蛍光体および／またはナノ結晶のような光変換材料を含むことができる。発光デバイスは、発光ダイオード（ＬＥＤ）とすることができる。

本発明のさらなる実施形態では、第１の量の封入材料が分配され、そして硬化され、第１の量の封入材料の硬化の後に、第２の量の封入材料を硬化された第１の量の封入材料の上に分配し、封入材料で構成された第２の凸状メニスカスを反射空洞中に形成する。第２の凸状メニスカスは、反射器の上部側壁に接触することなくモートの縁に延在している。レンズが、反射空洞の中に、分配された第２の量の封入材料に近接して位置付けされる。いくつかの実施形態では、これによって、第２の分配されたメニスカスが壊れ（ｂｒｅａｋ）、レンズが「第１の」硬化された体積（ｖｏｌｕｍｅ）メニスカスの上に載ることができるようになる。レンズの高さ（または、フロートレベル）は、いくつかの実施形態でそのような方法で制御することができる。分配された第２の量の封入材料は、硬化されて、レンズを反射空洞中に取り付ける。封入材料で構成された第２の凸状メニスカスおよび第１の凸状メニスカスは、両方とも、モートの同じ縁に延在することができる。本発明の別の実施形態では、モートは内縁と外縁を有し、封入材料で構成された第２の凸状メニスカスはモートの外縁に延在し、そして封入材料で構成された第１の凸状メニスカスはモートの内縁に延在している。

本発明の他の実施形態では、反射器は、内側モートおよび外側モートを有する。内側モートは第１のリップを画定する内縁を有し、外側モートは第２のリップを画定する内縁を有している。第１の量の封入材料は、反射空洞の中に分配され、第１のリップに延在する、封入材料で構成された凸状メニスカスを反射空洞中に形成する。第２の量の封入材料は、反射空洞の中に分配され、第２のリップに延在する、封入材料で構成された凸状メニスカスを反射空洞中に形成する。レンズを位置付けすることは、レンズで第２の凸状メニスカスをつぶし、第２の量の封入材料の一部を外側モート中に入れることを含むことができる。第２のリップは、第１のリップの高さよりも大きな高さを有することができ、第２のリップの高さは、レンズに所望の位置を与えるように選ぶことができる。レンズが第２のリップに接触するまでレンズを反射空洞中に入れることによって、レンズを位置付けすることができる。

本発明のさらなる実施形態では、発光デバイスを備える反射空洞中に第１の量の封入材料を分配することは、発光デバイスを備える反射空洞中に第１の量の封入材料の第１の部分を分配することを含む。第１の部分は、発光デバイスの高さを超える水準まで反射空洞を満たすことなく発光デバイスをぬらすのに十分な量である。第１の量の第１の部分は、封入材料中に空気ポケットを形成することなく発光デバイスを実質的に覆うのに十分であってもよい。第１の部分は、約２５０ミクロンの高さまで反射空洞を満たすのに十分であってもよい。第１の量の封入材料の第２の部分は、第１の量の封入材料の第１の部分の上に分配される。第２の部分は、第１の部分の約２倍とすることができる。第２の量は、第１の量の第１の部分にほぼ等しくすることができる。第１の部分は、第２の部分を分配する前に硬化させてもよい。第１の量の封入材料は、蛍光体および／またはナノ結晶のような光変換材料を含むことができる。第１の量の封入材料の第２の部分には、蛍光体が実質的に含まれなくてもよい。

本発明の他の実施形態では、発光デバイスは反射空洞のほぼ中心点に取り付けることができ、封入材料は、封入材料が発光デバイスの上に直接分配されないように、中心点から空洞の側壁の方にずれた点で分配することができる。封入材料は、シリコーンゲルとすることができる。第１の量の封入材料は蛍光体を含むことができ、第２の量の封入材料は、実質的に蛍光体が含まれなくてもよい。レンズは、レンズが硬化された第１の量の封入材料に接触するまで、反射空洞の中に進めることができる。第１の量の封入材料は、レンズの所望の位置を反射空洞中に確立するのに十分であってもよい。他の実施形態では、レンズを位置付けすることは、硬化された第１の量の封入材料によって確立された位置までレンズを反射空洞の中に進めることを含み、第１の量の封入材料を分配することは、レンズの所望の位置を反射空洞中に確立するのに十分な第１の量の封入材料を分配することを含む。

本発明のさらなる実施形態では、半導体発光デバイスのための反射器は、反射空洞を画定する傾斜した下部側壁部を備える。実質的に水平な肩部が、傾斜した下部側壁部の外側に延在している。水平な肩部は、円周方向に延びているモートを有する。上部側壁部は、水平な肩部の上方に延在している。

本発明の他の実施形態では、モートの縁は、水平な肩部に沿って外へ向かう封入材料の吸い上げ（ｗｉｃｋｉｎｇ）を制限し、反射空洞中に分配された封入材料で構成された凸状メニスカスの形成を可能にするように構成されている。モートの縁は、リップであってもよい。このリップは、約５０マイクロメートル（μｍ）未満の曲率半径を有する突出部（ｐｅａｋ）を有することができる。

本発明のさらに他の実施形態では、水平な肩部は、下部側壁部に近接して位置付けされた円周方向に延びている内側モートと、内側モートと上部側壁部との間に位置付けされた円周方向に延びている外側モートとの両方を備える。内側モートの縁は、水平な肩部に沿って外へ向かう封入材料の吸い上げを制限し、反射空洞中に分配された封入材料で構成された第１の凸状メニスカスの形成を可能にするように構成することができ、外側モートの縁は、水平な肩部に沿って外へ向かう封入材料の吸い上げを制限し、反射空洞中に分配された封入材料で構成された第２の凸状メニスカスの形成を可能にするように構成することができる。

本発明の他の実施形態では、第１のモートの縁は第１のリップであり、第２のモートの縁は第２のリップである。第１のリップは、約５０マイクロメートル（μｍ）未満の曲率半径を有する突出部を有することができ、第２のリップは、約５０μｍ未満の曲率半径を有する突出部を有することができる。第１のモートおよび第２のモートは、水平な肩部の押し型で付けられた特徴（ｓｔａｍｐｅｄ ｆｒｅａｔｕｒｅ）とすることができる。第２のモートは、第２のリップから上部側壁部まで延びる幅を有することができる。

本発明のさらなる実施形態では、下部側壁部は、実質的に円錐状であり、約１．９ミリメートル（ｍｍ）から約３．２ｍｍまでの最小直径および約２．６ｍｍから約４．５ｍｍまでの最大直径を有する。下部側壁部は、約０．８ｍｍから約１．０ｍｍまでの高さを有することができる。上部側壁部は、実質的に楕円形（ｏｖａｌ）であり、約３．４ｍｍから約４．２ｍｍまでの内径を有することができる。上部側壁部は、約０．６ｍｍから約０．７ｍｍまでの高さを有することができる。水平な肩部は、下部側壁部から上部側壁部までの、約０．４ｍｍから約０．７ｍｍまでの幅を有することができる。第１のモートは、約０．３ｍｍから約０．４ｍｍまでの幅を有することができ、第２のモートは、約０．３ｍｍから約０．４ｍｍまでの幅を有することができる。

本発明の他の実施形態では、第１のモートの縁は、下部側壁部の下端に対して約０．７９ｍｍから約０．８５ｍｍまでの高さを有する第１のリップであり、第２のモートの縁は、下部側壁部の下端に対して約０．７９ｍｍから約０．８５ｍｍまでの高さを有する第２のリップである。代替実施形態では、第１のリップは、下部側壁部の下端に対して約０．７９ｍｍから約０．８５ｍｍまでの高さを有し、第２のリップは、下部側壁部の下端に対して約０．９ｍｍから約１．０ｍｍまでの高さを有している。

本発明のさらなる実施形態では、パッケージングされた半導体発光デバイスは、反射空洞を画定する傾斜した下部側壁部、傾斜した下部側壁部の外側に延在する実質的に水平な肩部であって円周方向に延びているモートを有する水平な肩部、および水平な肩部の上方に延在する上部側壁部を有する反射器を備える。発光デバイスは反射空洞中に位置付けされている。封入材料が反射空洞中に供給され、発光デバイスを覆っている。発光デバイスは発光ダイオード（ＬＥＤ）とすることができ、封入材料はシリコーンゲルとすることができる。封入材料は、蛍光体および／またはナノ結晶のような光変換材料を含むことができる。

本発明の他の実施形態では、封入材料は、発光デバイスから離れた実質的に蛍光体を含まない第１の領域、および第１の領域と発光デバイスとの間の蛍光体を含む第２の領域を備える。デバイスは、さらに、第１の領域の封入材料に取り付けられそこに延在するレンズを備えることができる。レンズは、発光デバイスを覆う封入材料に延在することができる。

本発明のさらなる実施形態では、ＬＥＤランプパッケージは、基板および基板の上に取り付けられた反射カップを備える。基板の上面の一部は、反射カップの開口の中にチップ／サブマウントアセンブリを収容するために露出されている。反射カップは、ＬＥＤチップで生成された光を反射するための傾斜した下部側壁、および下部側壁を取り囲む少なくとも１つのモートを備え、下部側壁とモートは、少なくとも１つの高いリップで分離されている。チップ空洞の中に分配されたシリコーンゲルなどの封入材料は、硬化またはレンズ取付け前はリップによって保持されることができる。レンズがＬＥＤパッケージ中に取り付けられたときに追い出された封入材料は、パッケージまたはレンズの表面に押し出されないで、モートの中に流れ込むことができる。本発明のいくつかの実施形態は、封入材料を収容するための一対の同心のリップおよび一対の同心のモートを備える。他の実施形態では、パッケージは、内側リップ（チップ空洞により近い）および内側リップよりも高い外側リップを備える。硬化またはレンズ取付け前に封入材料を所定の位置に保持することに加えて、外側リップは、さらに、ＬＥＤチップに対するレンズのより正確な配置を可能にするレンズ止めとして作用することができる。

本発明は、以下で、添付の図面を参照してより完全に説明される。図面には、本発明の実施形態が示されている。しかし、本発明は、多くの異なる形で具現することができ、本明細書で明らかにされる実施形態に制限されるものとして解釈すべきでない。むしろ、これらの実施形態は、この開示を徹底的で完全なものとし、本発明の範囲を当業者に完全に伝えるために提供される。図面において、層および領域の大きさおよび相対的な大きさは、明瞭性のために誇張されていることがある。全体を通して、同様な番号は同様な要素を参照する。

層、領域または基板などの要素が、別の要素の「上に」あると言及されるとき、この要素はこの他の要素の直ぐ上にあることがあり、または介在要素も存在していることがあることを理解されたい。表面などの要素の一部が「内側の」と言及される場合、その一部は、その要素の他の部分よりもデバイスの外側から遠く離れていることを理解されたい。さらに、「下の」または「上にある」のような相対的な用語は、本明細書では、図に示されるように、基板層またはベース層を基準にして、ある層または領域のもう一方の層または領域に対する関係を記述するために使用されることがある。これらの用語は、図に示された方向付けのほかに、デバイスの異なる方向付けを含むことが意図されていることを理解されたい。最後に、「直ぐ」の用語は、介在要素がないことを意味する。本明細書で使用されるとき、用語「および／または」は、１つまたは複数の関連付けられて列挙された要素の任意のすべての組合せを含む。

第１、第２などの用語が、本明細書で、様々な要素、部品、領域、層および／または部分を記述するために使用されることがあるが、これらの要素、部品、領域、層および／または部分は、これらの用語によって限定されるべきでないことを理解されたい。これらの用語は、１つの要素、部品、領域、層または部分を別の領域、層または部分と区別するために使用されるだけである。したがって、以下で述べられる第１の要素、部品、領域、層または部分を、本発明の教示から逸脱することなく、第２の要素、部品、領域、層または部分と呼ぶこともできる。

半導体発光デバイス１０３をパッケージングするための本発明の様々な実施形態が、本明細書で説明される。本明細書で使用されるとき、半導体発光デバイス１０３は、発光ダイオード、レーザダイオードおよび／または他の半導体デバイスを含むことができ、ここで他の半導体デバイスは、シリコン、炭化珪素、窒化ガリウムおよび／または他の半導体材料を含むことができる１つまたは複数の半導体層、サファイア、シリコン、炭化珪素および／または他のマイクロエレクトロニクス基板を備えることができる基板、および金属および／または他の導電層を備えることができる１つまたは複数のコンタクト層を備える。いくつかの実施形態では、紫外線、青色および／または緑色発光ダイオード（「ＬＥＤ」）を設けることができる。赤色および／または琥珀色ＬＥＤもまた設けることができる。半導体発光デバイス１０３の設計および製造は、当業者によく知られており、本明細書で詳細に説明する必要はない。

例えば、半導体発光デバイス１０３は、ノースカロライナ州ダラムのＣｒｅｅ，Ｉｎｃ．により製造販売されているデバイスのような、炭化珪素基板に製造された窒化ガリウムベースのＬＥＤまたはレーザとすることができる。本発明は、特許文献２〜１６に記載されているようなＬＥＤおよび／またはレーザと共に使用するのに適している可能性がある。これらの特許文献の開示は、本明細書に完全に記載されたかのように参照により本明細書に組み込まれる。他の適切なＬＥＤおよび／またはレーザが、特許文献１７および１８に記載されている。さらに、特許文献１９に記載されているような蛍光体塗布（ｐｈｏｓｐｈｏｒ ｃｏａｔｅｄ）ＬＥＤも、本発明の実施形態で使用するのに適している可能性がある。特許文献１９の開示は、完全に記載されたかのように参照により本明細書に組み込まれる。ＬＥＤおよび／またはレーザは、発光が基板を通じて生じるように動作するよう構成することができる。そのような実施形態では、例えば前掲の特許文献１８に記載されているように、基板をパターン形成しデバイスの光出力を高めることができる。

ここで、本発明の実施形態を図３〜１１に示した様々な実施形態を参照して説明する。より詳細には、発光デバイス１０３のパッケージングに使用するための二重硬化封入プロセスのいくつかの実施形態が、図３Ａから３Ｃに示されている。そのような二重硬化封入プロセスは、硬化中の封入材料の収縮に関連した問題を低減することができる。本明細書で説明されるように、本発明のいくつかの実施形態では、二重硬化プロセスは、３つの分配工程および２つの硬化工程を含むことができる。しかし、本発明の他の実施形態において発光デバイスをパッケージングする際に、より多くの又はより少ない分配工程および硬化工程を使用することもできることを理解されたい。また、本明細書でさらに説明するように、本発明の実施形態は、第１の硬化工程の後に、レンズを取り付けるための別の組の分配工程および硬化工程が続くことになる複数分配工程を含む。

図３Ａに示すように、図示の実施形態では２つの封入材料部分１１２、１１４を含んだ第１の所定量の封入材料が、空洞１１５の中に分配される。封入材料１１２、１１４は、例えば、液体シリコーンゲル、エポキシなどとすることができる。第１の部分１１２は、発光デバイス１０３、より詳細には、発光デバイス１０３のＬＥＤチップ／サブマウントアセンブリ１０１および基板１０２の露出表面部分をぬらすように分配することができる。また、最初の分配で反射カップ１０４の部分をぬらすこともできる。本発明のいくつかの実施形態では、第１の部分１１２として分配された封入材料の量は、発光デバイス１０３の高さを超える水準まで反射空洞を満たすことなく発光デバイス１０３をぬらすのに十分な量である。本発明のいくつかの他の実施形態では、第１の部分１１２として分配された封入材料の量は、封入材料１１２中に空気ポケットを１つも形成することなく、発光デバイス１０３を実質的に覆うのに十分な量である。

図３Ａに示すように、発光デバイスは、反射空洞１１５のほぼ中心点１１５ｍに位置付けされる。封入材料は、封入材料１１２が発光デバイス１０３の上に直接分配されないように、中心点１１５ｍから反射空洞１１５の側壁１０５の方にずれた点１１５ｄで分配装置２００から分配することができる。発光デバイス１０３の上に直接封入材料１１２を分配すると、封入材料１１２が、発光デバイス１０３の構造を上から通過するときに、気泡の閉じ込めが起こることがある。しかし、本発明の他の実施形態では、片寄り分配（ｏｆｆｓｅｔ ｄｉｓｐｅｎｓｅ）に加えて、または片寄り分配の代わりに、封入材料１１２が、発光デバイス１０３のダイの上に分配される。封入材料１１２の分配は、分配装置２００の端部に封入材料１１２の液滴（ｂｅａｄ）を形成し、この形成された液滴を反射空洞１１５および／または発光デバイス１０３と接触させて、分配装置からこの液滴を分配することを含むことができる。

分配に使用される材料の粘性および／または他の特性は、例えば、気泡の形成なしにぬれが起こるように選ぶことができる。本発明のさらなる実施形態では、分配材料が接触する表面に被膜を塗布して、ぬれ速度を速める／遅くすることができる。例えば、微小な残留物が残る特定の知られた洗浄手順を使用して選択した表面を処理し、それによりぬれ作用の力学を設計するために利用することができる。

空洞１１５を画定する反射カップ１０４、発光デバイス１０３および封入材料１１２の内面の表面特性のために、空洞１１５の中心点１１５ｍからずれた点１１５ｄから分配されたときでも、分配された封入材料１１２は、依然として封入材料１１２中に気泡を生じさせるかもしれないような態様で空洞１１５の中を流れる可能性がある。特に、封入材料１１２は、反射カップ１０４の内面および発光デバイス１０３の側壁の近くで、発光デバイス１０３の上よりも速く動き又はより素早く「吸い上げられる」と予想される。その結果として、側面を流れる封入材料が出会い、そして封入材料が発光デバイス１０３の上を覆って流れ、このようにして空気の流れ（ａｉｒ ｆｌｏｗ）に側面出口（ｓｉｄｅ ｏｕｔｌｅｔ）のない状態で局部的に上から分配されるとき、空洞１１５の、封入材料が分配されたのと反対側に気泡が閉じ込められるかもしれない。したがって、分配される封入材料１１２の第１の部分の量は、そのような気泡を形成する危険を低減または防止するように選ぶことができる。本明細書で使用されるとき、発光デバイス１０３を「実質的に」覆うことへの言及は、第１の量の封入材料１１２、１１４の残り部分１１４が分配されたときそのような気泡が生じないように、発光デバイス１０３の構造の十分な量を覆うことを意味する。

最初に分配された封入材料１１２を静置させた後、第１の所定量の封入材料の第２の部分１１４が反射空洞１１５の中に分配される。本発明のいくつかの特定の実施形態では、封入材料の第２の部分は、第１の部分１１２の約２倍である。

第１の量の封入材料１１２、１１４すべてを分配した後、第１の量の封入材料１１２、１１４は、例えば熱処理によって硬化され、封入材料１１２、１１４が凝固する。硬化後、反射空洞１１５中の封入材料１１２、１１４の水準は、封入材料１１２、１１４の収縮の結果としてレベル１１４Ａからレベル１１４Ｂに下がる可能性がある。

本発明のいくつかの実施形態では、第１の部分１１２は、第２の部分１１４が反射空洞１１５の中に分配される前に硬化される。例えば、パッケージ１００から放射される光の特性に影響を及ぼすために、蛍光体、ナノ結晶などの光変換材料を封入材料１１２、１１４に添加することが知られている。本明細書における説明の目的のために、光変換材料として蛍光体に言及する。しかし、蛍光体の代わりに他の光変換材料を使用することができることを理解されたい。パッケージ１００に対する所望の色スペクトルおよび／または色温度調整に応じて、蛍光体は、発光体１０３ｂに隣接して位置付けされたとき、言い換えると、発光デバイス１０３の上に直接位置付けされたとき、最も有益に利用することができる。したがって、第２の部分１１４に蛍光体を含み、第１の部分１１２に蛍光体を含まないことが望ましいことがある。しかし、第１の部分１１２は第２の部分１１４の下にあるので、蛍光体は、第２の部分１１４から第１の部分１１２に沈降し、第２の部分１１４への蛍光体の添加の有効性が減少する可能性がある。したがって、そのような沈降を制限するために蛍光体を第１の部分１１２に添加することができ、および／または第２の部分１１４を分配する前に第１の部分１１２を硬化させることができる。

複数分配（ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｄｉｓｐｅｎｓｅ）の使用は、また、光変換用の所望の構成の蛍光体予備成形物（ｐｒｅｆｏｒｍ）／ウエハの添加を可能にすることもできる。さらに、複数分配は、異なる屈折率を有する材料を使用し、例えば埋込みレンズ（すなわち、異なる屈折率の材料の２つの分配の界面で形成されたレンズ）を設けることを可能にすることができる。

図３Ｂに示すように、反射空洞１１５中の硬化された第１の量の封入材料１１２、１１４の上に、第２の量の封入材料１１６が所定量で分配される。本発明のいくつかの特定の実施形態では、第２の量１１６は、第１の量の封入材料１１２、１１４の第１の部分１１２にほぼ等しい。第２の量１１６は蛍光体が実質的に含まなくてもよいが、本発明の他の実施形態では、第２の量１１６にも蛍光体を含むことができる。

図３Ｃに示すように、第２の量の封入材料１１６が硬化される前に、レンズ１２０が、反射空洞１１５の中に第２の量の封入材料１１６に接して位置付けされる。それから、第２の量の封入材料１１６が、例えば加熱によって硬化され、封入材料１１６を固めかつレンズ１２０を反射空洞１１５に取り付ける。本発明のいくつかの実施形態では、上述した二重硬化プロセスを使用して発光デバイス１０３をパッケージ１００内に封入することにより、硬化された封入材料１１２、１１４、１１６の発光デバイス１０３、レンズ１２０および／または反射カップ１０４からの層間剥離を減少させることができる。

図３Ａ〜３Ｂに示す反射カップ１０４を図４Ａ〜４Ｂにさらに示す。図４Ａは、反射カップ１０４の平面図であり、上部側壁１０５、下部側壁１０６、および上部側壁１０５と下部側壁１０６との間の実質的に水平な肩側壁部１０８の上面を示している。図４Ｂは、図４Ａの線Ｂ−Ｂに沿った反射カップ１０４の断面図である。

本発明の様々な実施形態による代替的反射カップ構成、ならびにそのような代替的反射カップ構成を使用する発光デバイスのパッケージング方法をこれから説明する。本発明の様々な実施形態では、これらの代替的反射カップ構成により、反射カップの封入材料中にレンズを挿入するときに封入材料の押し出しの発生率および／または押し出し量を減少させることができる。図５Ａ〜５Ｂ、６および７は、これから説明するように、様々な代替的反射器構成を示している。図５Ａは、反射カップ４の平面図であり、図５Ｂは、図５Ａの線Ｂ−Ｂに沿った反射カップ４の断面図である。図６は、反射カップ４Ａの断面図であり、図７は反射カップ４Ｂの断面図である。図示の反射カップ４、４Ａ、４Ｂの各々は、上部側壁５、傾斜した下部側壁６、および上部側壁５と下部側壁６との間の水平肩部８を備え、これらは一緒に反射空洞１５を画定する。本明細書で肩部８に言及して使用されるとき、「水平な」は、下部側壁部６と上部側壁部８との間を肩部８が延びる大体の方向（すなわち、下部側壁部６および上部側壁部５と比較して）を意味し、肩部８の中間部分における肩部８の特定の角度を意味しない（例えば、水平肩部が、実際には、他の特徴に対応するように、下部側壁部６と上部側壁部５との間で垂直方向の高さにいくらかの変化がある図７を参照されたい）。さらに、反射カップ４、４Ａ、４Ｂの各々は、下部側壁６を取り囲む少なくとも１つのモート１８を備えることができ、このモート１８はリップ（すなわち、突出する縁）２２で下部側壁６から分離されている。モート１８は、肩部８に形成されているものとして図示されている。

図５Ａ〜５Ｂの実施形態では、モート１８は、押し型（ｓｔａｍｐｉｎｇ）で形成されることができ、この場合には、モート１８と下部側壁６との間のリップ２２は、平らな表面ではなく尖った縁部を備えている可能性がある。しかし、使用される製造プロセスの限界に起因して、図５Ｂに模式的に示すリップ２２の平らな表面は、実際には、より丸みのある輪郭を有する可能性があることを理解されたい。図８Ａ〜８Ｃを参照してさらに説明するように、余りにも丸みのある輪郭は望ましくないことがある。

反射カップ４Ａというさらなる実施形態を、図６の断面図を参照して、これから説明する。図６に示すように、第１のモート１８が上部側壁５と下部側壁６との間に形成され、第１すなわち内側リップ２２が下部側壁６と第１のモート１８とを分離している。第２のモート２４が、上部側壁５と第１のモート１８との間に形成されている。第２すなわち外側リップ２６が、第２のモート２４を第１のモート１８から分離している。

反射カップ４Ｂというさらにまた他の実施形態を、図７の断面図を参照して、これから説明する。図７に示すように、第１のモート１８は上部側壁５と下部側壁６との間に形成され、第１すなわち内側リップ２２が下部側壁６と第１のモート１８とを分離している。第２のモート２４は、上部側壁５と第１のモート１８との間に形成されている。第２すなわち外側リップ２６’が、第２のモート２４を第１のモート１８から分離している。図７に示すように、第２のリップ２６’は、第１のリップ２２に対して高くなっている。

本発明の特定の実施形態では、第１のリップ２２は、約５０マイクロメートル（μｍ）未満の曲率半径を有する突出部を有し、第２のリップ２６、２６’は、約５０μｍ未満の曲率半径を有する突出部を有する。第１のモート１８および第２のモート２４は、水平肩部８上の押し型で付けられた特徴（ｓｔａｍｐｅｄ ｆｅａｔｕｒｅ）とすることができる。図６および７に示すように、第２のモート２４は、第２のリップ２６、２６’から上部側壁部５まで延びる幅を有することができる。

本発明のいくつかの実施形態では、傾斜した下部側壁部６は、実質的に円錐状とすることができ、５００μｍ発光デバイスチップの場合の約１．９ミリメートル（ｍｍ）から９００μｍ発光デバイスチップの場合の約３．２ｍｍまでの最小直径、５００μｍ発光デバイスチップの場合の約２．６ｍｍから９００μｍ発光デバイスチップの場合の約４．５ｍｍまでの最大直径、および約０．８ｍｍから約１．０ｍｍまでの高さを有することができる。上部側壁部は、実質的に楕円形とすることができ、約３．４ｍｍから約５．２ｍｍの内径および約０．６ｍｍから約０．７ｍｍの高さを有することができる。水平肩部は、約０．４ｍｍから約０．７ｍｍの、下部側壁部から上部側壁部までの幅を有することができる。本明細書で使用されるとき、用語「楕円形」および「円錐状」は、円形、円筒形、および他の形状を包含することが意図されており、ここで他の形状は、反射カップ４、４Ａ、４Ｂを形成するために使用される製造技術に基づいた不規則な形状であるが、それでも基板２との組合せでまたは別の方法で、発光デバイス１０３のための反射器を実現するように動作し、かつ封入材料１２、１４、１６をその中に保持し固めることができるものを含む。

本発明のいくつかの実施形態では、第１のモート１８は約０．３ｍｍから約０．４ｍｍの幅を有し、第２のモート２４は約０．３ｍｍから約０．４ｍｍの幅を有する。図６に示すように、第１のモート１８の縁は、下部側壁部６の下端（すなわち、基板２の上面）に対して約０．７９ｍｍから約０．８５ｍｍの高さを有する第１のリップ２２とすることができ、第２のモート２４の縁は、下部側壁部６の下端に対して約０．７９ｍｍから約０．８５ｍｍの高さを有する第２のリップ２６とすることができる。図７に示すような本発明の他の実施形態では、第１のリップ２２は、下部側壁部の下端に対して約０．７９ｍｍから約０．８５ｍｍの高さを有し、第２のリップ２６’は、下部側壁部の下端に対して約０．９から約１．０ｍｍの高さを有している。

本発明の様々な実施形態では、反射カップ４、４Ａ、４Ｂは、発光デバイス１０３を反射カップ４、４Ａ、４Ｂ中にパッケージングするとき、メニスカス制御（ｍｅｎｉｓｃｕｓ ｃｏｎｔｒｏｌ）を可能にすることができる。さらに説明するように、上述の二重硬化方法と組み合わされたとき、封入材料の異なる分配に対して明確な凸状メニスカスを実現することもでき、その結果として、半球状に膨らむ（ｄｏｍｉｎｇ）故障の発生率を減少させることができる。本発明の他の実施形態では、実現されたメニスカス制御により、所望の深さおよび／または角度でレンズを配置することの困難さを減少し、レンズの吸い上げ（ｌｅｎｓ ｗｉｃｋｉｎｇ）すなわちレンズ上への封入材料の押し出しを減少させ、かつ／またはパッケージングされた発光デバイスの光学的特性の設定（ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ）を可能にすることができる。例えば、蛍光体は、蛍光体充填封入材料をパッケージの中心点の上に半球形にすること（凸状メニスカス）によって、パッケージの中心（中心点）で濃くすることができる。

異なる光パターン（視角、カスタム（ｃｕｓｔｏｍ）色スペクトル、色温度調整など）は、プロセスにおける分配および／または硬化の変化と組み合わせて複数メニスカス制御技術を使用することによって、実現することができる。例えば、蛍光体充填材料の高い尖ったドームは、発光デバイスから蛍光体充填材料を通過する光路をより一様な長さに設けることによって、反射カップの縁に向かうにつれ黄色へずれることを減らしつつ、白色温度発光の色スペクトル一様性をより優れたものにすることができる。同様に、望ましい場合には、比較的平らなドームにより、中心点の白色から縁部の黄色までのより大きな色スペクトル変化を実現することができる。レンズ以外の特徴によって保護関連機能が実現される本発明のいくつかの他の実施形態では、メニスカス制御は、封入材料をレンズとして使用することによって、メニスカスが所望のレンズ形状を実現するように構成されている状態で、レンズなしで発光デバイスをパッケージングすることを可能にすることができる。

図８Ａ〜８Ｃは、本発明のいくつかの実施形態に従って、メニスカス制御に反射カップの構造上の特徴を使用して発光デバイスをパッケージングする方法を示している。図８Ａ〜８Ｃに示す工程は、図５Ａ〜５Ｂに示す反射カップ、および前述した二重硬化工程を利用する。図８Ａに示すように、封入材料の第１の量１４が、パッケージ１０Ａの反射空洞１５の中に堆積される。本発明のいくつかの実施形態では、第１の量１４は、別個の（ぬれ）分配および第２の分配を使用して分配することができる。分配される封入材料の量を適切に制御することで、液体の封入材料１４は表面張力によってリップ２２に固着するようになって、図８Ａに示すような１４Ａに示された高さの凸状メニスカスを形成する。したがって、リップ２２は、分配された封入材料１４が上部側壁５に接触し上部側壁５に沿って吸い上げられそして図１に示すような凹状メニスカスを形成するのを防止するために使用することができる。

分配された封入材料１４は、例えば加熱することによって硬化され、１４Ｂに示された高さまで縮む可能性がある。図８Ｂに示すように、第２の量１６の封入材料が、空洞１５の中に、硬化した第１の量１４の封入材料の上に分配される。いくつかの実施形態では、図８Ｂに示すように、第２の量１６の封入材料も、リップ２２の同じ縁に固着して、凸状メニスカスを形成することができる。他の実施形態では、リップ２２は内縁および外縁を有し、第２の量１６の封入材料が外縁に固着し、第１の量１４が内縁に固着することができる。したがって、第２の量１６の封入材料も、上部側壁５に接触しないか又は上部側壁５に沿って吸い上げられず、凹状メニスカスを形成しないようにすることができる。

図８Ｃを参照すると、レンズ２０が反射空洞１５に挿入され、未硬化の液体封入材料１６と接触する。したがって、封入材料１６は、レンズ２０の下から押し出されることがある。しかし、本発明のいくつかの実施形態では、（図２に示すように）反射カップおよびレンズの露出された上面にはみ出す代わりに、封入材料１６の過剰分は、モート１８の中に押し込まれてそこで収容され、それによって、レンズ２０が挿入され図８Ｂに示す凸状メニスカスに取って代わった後でも、側壁５に沿った封入材料１６の吸い上げを制限している。ついで封入材料１６が硬化されて、レンズ２０がパッケージ１０Ａに取り付けられ、また封入材料１６が凝固される。

図９Ａ〜９Ｃは、本発明のいくつかの実施形態に従って、メニスカス制御のために反射カップの構造上の特徴を使用して発光デバイスをパッケージングする方法を示している。図９Ａ〜９Ｃに示した工程は、図６に示した反射カップ４Ａ、および上述した二重硬化工程を利用する。図９Ａに示すように、第１の量１４の封入材料が、パッケージ１０Ｂの反射空洞１５中に堆積される。本発明のいくつかの実施形態では、第１の量１４は、別個の第１の（ぬれ）分配および発光デバイスをぬらした後の第２の分配を使用して分配することができる。分配される封入材料の量を適切に制御することで、液体の封入材料１４は表面張力によって内側リップ２２に固着するようになって、図９Ａに示すような１４Ａに示された高さの凸状メニスカスを形成する。したがって、内側リップ２２を使用して、分配された封入材料１４が上部側壁５に接触し上部側壁５に沿って吸い上げられそして図１に示すような凹状メニスカスを形成するのを防止することができる。

分配された封入材料１４は、例えば加熱することによって硬化され、１４Ｂに示された高さまで縮む可能性がある。図９Ｂに示すように、第２の量１６の封入材料が、反射空洞１５の中に、硬化した第１の量１４の封入材料の上に分配される。いくつかの実施形態では、図９Ｂに示すように、第２の量１６の封入材料は外側リップ２６に固着して、凸状メニスカスを形成する。したがって、外側リップ２６を使用して、分配された第２の量１６の封入材料が上部側壁５に接触し上部側壁５に沿って吸い上げられそして図１に示すような凹状メニスカスを形成するのを防止することができる。

図９Ｃを参照すると、レンズ２０が反射空洞１５の中に挿入され、未硬化の液体封入材料１６と接触する。したがって、封入材料１６は、レンズ２０の下から押し出されることがある。しかし、本発明のいくつかの実施形態では、（図２に示すように）反射カップおよびレンズの露出された上面にはみ出す代わりに、封入材料１６の過剰分は、第２のモート２４の中に押し込められそこで収容されて、それによって、レンズ２０が挿入されて図９Ｂに示す凸状メニスカスに取って代わった後でも側壁５に沿った封入材料１６の吸い上げを制限している。それから、封入材料１６が硬化されて、レンズ２０がパッケージ１０Ｂに取り付けられ、また封入材料１６が凝固される。

本発明のいくつかの実施形態では、硬化された封入材料１４は、レンズ２０のレベル（配置の深さ）制御を可能にする止め具（ｓｔｏｐ）として使用することができることを、図９Ｃはさらに示している。レンズ２０の位置付けに対するそのような制御は、いっそう一定した光学的性能を有する部品の製造を容易にすることができる。

図９Ｃに示すように、本発明のいくつかの実施形態では、レンズ２０は、硬化した第１の量１４の封入材料に接触するまで空洞の中に進むことなく、封入材料１６の膜がレンズと第１との量の間に残っている状態で、位置付けされる。このようにして、本発明のいくつかの実施形態で、デバイスは、レンズ２０が第１の量の封入材料１４で確立された位置まで進むことができるように構成され、この位置は、本発明の様々な実施形態で、レンズ２０が硬化封入材料１４に接触した状態で、または接触しない状態で確立することができる。

図１０Ａ〜１０Ｃは、本発明のいくつかの実施形態に従って、メニスカス制御のために反射カップの構造上の特徴を使用して発光デバイスをパッケージングする方法を示している。図１０Ａ〜１０Ｃに示した工程は、図７に示した反射カップ４Ｂ、および上述した二重硬化工程を利用する。図１０Ａに示すように、第１の量１４の封入材料はパッケージ１０Ｃの反射空洞１５中に堆積される。本発明のいくつかの実施形態では、第１の量１４は、別個の（ぬれ）分配および第２の分配を使用して分配することができる。分配される封入材料の量を適切に制御することで、液体の封入材料１４が表面張力によって内側リップ２２に固着するようになって、図１０Ａに示すような１４Ａに示された高さの凸状メニスカスを形成する。したがって、内側リップ２２を使用して、分配された封入材料１４が上部側壁５に接触し上部側壁５に沿って吸い上げられそして図１に示すような凹状メニスカスを形成するのを防止することができる。

分配された封入材料１４は、例えば加熱することによって硬化され、１４Ｂに示された高さまで縮む可能性がある。図１０Ｂに示すように、第２の量１６の封入材料が、反射空洞１５の中に、硬化した第１の量１４の封入材料の上に分配される。いくつかの実施形態では、図１０Ｂに示すように、第２の量１６の封入材料が、外側リップ２６’に固着して、凸状メニスカスを形成する。したがって、外側リップ２６’により、分配された第２の量１６の封入材料が上部側壁５に接触し上部側壁５に沿って吸い上げられそして図１に示すような凹状メニスカスを形成するのを防止することができる。

図１０Ｃを参照すると、レンズ２０が反射空洞１５に挿入され、未硬化の液体封入材料１６と接触する。したがって、封入材料１６は、レンズ２０の下から押し出されることがある。しかし、本発明のいくつかの実施形態では、（図２に示すように）反射カップおよびレンズの露出された上面にはみ出す代わりに、封入材料１６の過剰分は、第２のモート２４の中に押し込められそこで収容されて、それによって、レンズ２０が挿入されて図１０Ｂに示す凸状メニスカスと置き換わった後でも側壁５に沿った封入材料１６の吸い上げを制限している。それから、封入材料１６が硬化されて、レンズ２０がパッケージ１０Ｃに取り付けられ、また封入材料１６が凝固される。

本発明のいくつかの実施形態では、外側リップ２６’は、レンズ２０のレベル（配置の深さ）制御を可能にする止め具として使用することができることを、図１０Ｃはさらに示している。レンズ２０の位置付けに対するそのような制御は、いっそう一定した光学的性能を有する部品の製造を容易にすることができる。この実施形態では、レンズの配置は、第１の硬化ステップ中の封入材料の収縮量に依存しない。図１０Ｃに示す実施形態では、配置の深さが外側リップ２６’の高さによって画定されるので、図９Ｃに示すものと違って、レンズ２０の配置は、第１の量１４の封入材料の収縮量に依存する必要がない。したがって、本発明のいくつかの実施形態では、配置をいっそう正確にすることができ、このことは、パッケージ１０Ｃの光学的性能の改善をもたらす可能性がある。

本発明のいくつかの実施形態による、第１の（ぬれ）分配を使用して発光デバイスをパッケージングする方法を、これから、図１１の流れ図を参照してさらに説明する。図１１に示すように、工程は、発光デバイスを反射空洞の底面に取り付けることによって、ブロック１１００で始まることができる。取り付けられた発光デバイスは、反射空洞の底面に対して関連した高さを有している。発光デバイスを備えた反射空洞の中に、第１の量の封入材料が分配される（ブロック１１２０）。

第１の量は、封入材料中に空気ポケットを１つも形成することなく発光デバイスを実質的に覆うのに十分な量とすることができる。本発明のいくつかの実施形態では、第１の量は、発光デバイスの高さを超える水準まで反射空洞を満たすことなく、発光デバイスをぬらすのに十分な量とすることができる。本発明の他の実施形態では、封入材料の分配の時間／速度は、封入材料中の空気ポケットの形成を減少させるために変えることができる。さらにまた他の実施形態では、例えば低分配速度、低圧力で小さな分配針から、などの条件で単一の分配を使用して、空気ポケットがことによると生じ、そのときは十分な封入材料が分配されて空気ポケットのつぶれを防止する前にへこみ／つぶれるようにすることができる。したがって、第１の（ぬれ）分配および第２の分配は、生じた空気ポケットが分配工程中にへこむ／つぶれることを可能とする選ばれた粘性の封入材料を選ばれた速度で連続的に分配することで提供することができる。第１の量は、発光デバイスの高さを超える水準まで反射空洞を満たすことなく発光デバイスをぬらすのに十分な量とすることができる。

第２の量の封入材料が、第１の量の封入材料の上に分配される（ブロック１１３０）。それから、分配された第１および第２の量の封入材料が硬化される（ブロック１１４０）。本発明のいくつかの実施形態では、第１の分配されたぬれ量（ｗｅｔｔｉｎｇ ｑｕａｎｔｉｔｙ）の封入材料は、封入材料の残り部分が分配される前に硬化することができる。

第１の量１２、１４および第２の量１６の封入材料は、同じ材料であっても、または異なる材料であってもよい。同様に、第１の量の封入材料の第１の部分１２および第２の部分１４は、同じ材料であっても、または異なる材料であってもよい。本発明の様々な実施形態で封入材料として使用することができる材料の例にシリコーンがある。

メニスカス制御を使用する本発明のいくつかの実施形態による半導体発光デバイスのパッケージングに関連した工程を、これから、図１２の流れ図を参照して説明する。図１２に示すように、工程は、反射器５の反射空洞１５中に発光デバイス１０３を取り付けることで、ブロック１２００で始まることができる。封入材料が、発光デバイス１０３を備えた反射空洞１５の中に分配されて発光デバイス１０３を覆い、そして反射器４、４Ａ、４Ｂの上部側壁５に接触することなくモートの縁に延在する封入材料で構成された凸状メニスカスを反射空洞中に形成する（ブロック１２１０）。より一般的には、ブロック１２１０の工程は、メニスカスの外縁を反射空洞１５内に位置付けする高さである、メニスカスの外縁に延在する凸状メニスカスの形成を可能にする。例えば、上部側壁５および封入材料１２、１４、１６に使用される材料を選ぶことで、反射空洞１５の中に延びる凹状でなく凸状のメニスカスの形成を容易にすることができる。封入材料１２、１４、１６は反射空洞１５の中にある（ブロック１２２０）。レンズ２０がパッケージ１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ中に備えられている実施形態では、レンズ２０の挿入は、レンズ２０で凸状メニスカスをつぶし封入材料１２、１４、１６の一部をモート１８、２４の中に入れ、そして封入材料１２、１４、１６を硬化してレンズ２０を反射空洞１５に取り付けることを含むことができる。あるいは、封入材料１２、１４、１６を硬化して、パッケージングされた発光デバイス１０３のレンズを封入材料１２、１４、１６から形成することができ、また、封入材料１２、１４、１６を分配して、レンズの所望の形状を実現する凸状メニスカスを形成することができる。

複数分配および／または硬化工程を使用して、反射空洞１５を画定する下部側壁６と上部側壁５との間に位置付けされたモート１８、２４を有する反射器４、４Ａ、４Ｂに半導体発光デバイス１０３をパッケージングする方法の実施形態を、これから、図１３を参照してさらに説明する。図１３の実施形態に示すように、工程は、第１の量１４の封入材料を反射空洞１５の中に分配することによって第１の凸状メニスカスを形成することで、ブロック１３００で始まる。第１の量１４の封入材料が硬化される（ブロック１３１０）。第２の量１６の封入材料が、硬化された第１の量１４の封入材料の上に分配されて、反射器４、４Ａ、４Ｂの上部側壁５に接触することなくモート１８、２４の縁に延在する封入材料で構成された第２の凸状メニスカスを反射空洞１５の中に形成する（ブロック１３２０）。

図８Ｂに示すように、封入材料で構成された第２の凸状メニスカスおよび第１の凸状メニスカスは、両方とも、モート１８の同じ縁に延在することができる。しかし、本発明の他の実施形態では、モート１８、２４は、第１のリップ２２および第２のリップ２６、２６’のような内縁および外縁を有することができ、封入材料で構成された第２の凸状メニスカスはモート１８、２４の外縁（第２のリップ２６、２６’）に延在し、封入材料で構成された第１の凸状メニスカスはモート１８、２４の内縁（第１のリップ２２）に延在している。したがって、第１のリップ２２を使用して、水平肩部８に沿って外へ向かう封入材料１４の吸い上げを制限して、反射空洞１５の中に分配された封入材料で構成された第１の凸状メニスカスの形成を可能にするように、内側モート１８を構成することができる。第２のリップ２６、２６’を使用して、水平肩部８に沿って外へ向かう封入材料の吸い上げを制限して反射空洞１５の中に分配された封入材料で構成された第２の凸状メニスカスの形成を可能にするように、外側モート２４を構成することができる。

レンズを備えた本発明のいくつかの実施形態では、レンズ２０は、反射空洞１５の中に、分配された第２の量１６の封入材料に近接して位置付けされる（ブロック１３３０）。レンズ２０の位置付けは、図９Ｃおよび１０Ｃに示すように、レンズ２０で第２の凸状メニスカスをつぶし第２の量１６の封入材料の一部を外側モート２４の中に入れることを含むことができる。さらに、図１０Ｃに示すように、第２のリップ２６’の高さを、第１のリップ２２の高さよりも大きくすることができる。第２のリップ２６’の高さは、レンズ２０に所望の位置を与えるように選ぶことができ、レンズ２０は、第２のリップ２６’に接触するまで反射空洞１５の中に入れることができる。本発明の他の実施形態では、図９Ｃに示すように、レンズ２０は、硬化された第１の量１４の封入材料に接触するまで反射空洞１５の中に進められ、分配された第１の量１４の封入材料は、反射空洞１５の中にレンズ２０の所望の位置を確立するのに十分な量である。分配された第２の量１６の封入材料が硬化されて、反射空洞１５の中にレンズ２０が取り付けられる（ブロック１３４０）。

図１１〜１３の流れ図、ならびに図８Ａ〜８Ｃ、９Ａ〜９Ｃおよび１０Ａ〜１０Ｃの模式的な図は、本発明のいくつかの実施形態による発光デバイスをパッケージングする方法の可能な実施の機能および工程を示している。留意すべきことであるが、いくつかの代替的実施では、図を説明する際に指摘された動作は、図で指摘された順序から外れて行われることがある。例えば、連続して示された２つのブロック／工程は、実際には、関係している機能に応じて、実質的に同時に実行するか、または逆の順序で実行することができる。

前述したものは、本発明の例示であり、本発明を限定するものと解釈すべきでない。本発明のいくつかの例示的実施形態を説明したが、本発明の新規な教示および利点から実質的に逸脱することなく例示的実施形態に多くの修正が可能であることを、当業者は容易に理解するだろう。したがって、全てのそのような修正は、特許請求の範囲で定義される本発明の範囲内に含まれることが意図されている。それゆえ、前述したものは、本発明を例示するものであり、開示された特定の実施形態に限定されるように解釈すべきでなく、また、他の実施形態だけでなく開示された実施形態の修正も添付の特許請求の範囲の範囲内に含まれることが意図されていることを理解されたい。本発明は、添付の特許請求の範囲、および特許請求の範囲に含まれるべき均等物（ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔｓ）によって定義される。

従来の発光デバイスパッケージを示す断面側面図である。 従来の発光デバイスパッケージを示す断面側面図である。 本発明のいくつかの実施形態による、発光デバイスをパッケージングする方法を示す断面側面図である。 本発明のいくつかの実施形態による、発光デバイスをパッケージングする方法を示す断面側面図である。 本発明のいくつかの実施形態による、発光デバイスをパッケージングする方法を示す断面側面図である。 本発明のいくつかの実施形態と共に使用するのに適した発光デバイスパッケージを示す上面図である。 図４Ａの発光デバイスパッケージを示す断面側面図である。 本発明のいくつかの実施形態による発光デバイスパッケージを示す上面図である。 図５Ａの発光デバイスパッケージを示す断面側面図である。 本発明のさらなる実施形態による発光デバイスパッケージを示す断面側面図である。 本発明の他の実施形態による発光デバイスパッケージを示す断面側面図である。 本発明のさらなる実施形態による発光デバイスをパッケージングする方法を示す断面側面図である。 本発明のさらなる実施形態による発光デバイスをパッケージングする方法を示す断面側面図である。 本発明のさらなる実施形態による発光デバイスをパッケージングする方法を示す断面側面図である。 本発明の他の実施形態による発光デバイスをパッケージングする方法を示す断面側面図である。 本発明の他の実施形態による発光デバイスをパッケージングする方法を示す断面側面図である。 本発明の他の実施形態による発光デバイスをパッケージングする方法を示す断面側面図である。 本発明のさらにまた他の実施形態による発光デバイスをパッケージングする方法を示す断面側面図である。 本発明のさらにまた他の実施形態による発光デバイスをパッケージングする方法を示す断面側面図である。 本発明のさらにまた他の実施形態による発光デバイスをパッケージングする方法を示す断面側面図である。 本発明のいくつかの実施形態による発光デバイスをパッケージングする工程を示す流れ図である。 本発明のいくつかの他の実施形態による発光デバイスをパッケージングする工程を示す流れ図である。 本発明のさらにまた他の実施形態による発光デバイスをパッケージングする工程を示す流れ図である。

Claims (47)

1. 下部側壁と上部側壁との間に位置付けされたモートを有する反射器の中に半導体発光デバイスをパッケージングする方法であって、前記上部側壁および下部側壁は反射空洞を画定しており、
   前記発光デバイスを備えた前記反射空洞中に封入材料を分配して、前記発光デバイスを覆い、そして前記反射器の前記上部側壁に接触することなく、前記モートの縁に延在する封入材料で構成された凸状メニスカスを前記反射空洞中に形成するステップと、
   前記反射空洞中の前記封入材料を硬化させるステップと
   を含むことを特徴とする方法。
2. 前記封入材料を硬化させるステップは、前記封入材料中にレンズを位置付けするステップであって、前記レンズで前記凸状メニスカスをつぶし前記封入材料の一部を前記モートの中に入れることを含むステップに先行され、さらに、前記封入材料を硬化させるステップは、前記レンズを前記反射空洞に取り付けることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記封入材料を硬化させるステップは、前記封入材料を硬化させて前記パッケージングされた発光デバイスのレンズを前記封入材料で形成するステップを含み、封入材料を分配するステップは、前記封入材料を分配して、前記レンズの所望の形状を実現する凸状メニスカスを形成するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
4. 前記封入材料は、光変換材料を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
5. 前記発光デバイスは、発光ダイオード（ＬＥＤ）を備えることを特徴とする請求項１に記載の方法。
6. 封入材料を分配するステップは、第１の量の封入材料を分配するステップを含み、前記第１の量の封入材料を硬化させるステップの後に、
   第２の量の封入材料を前記硬化された第１の量の封入材料の上に分配して、前記反射器の前記上部側壁に接触することなく前記モートの縁に延在する封入材料で構成された第２の凸状メニスカスを前記反射空洞中に形成するステップと、
   前記反射空洞の中に、前記分配された第２の量の封入材料に近接してレンズを位置付けするステップと、
   前記分配された第２の量の封入材料を硬化して前記レンズを前記反射空洞に取り付けるステップと
   が続くことを特徴とする請求項１に記載の方法。
7. 封入材料で構成された前記第２の凸状メニスカスおよび前記第１の凸状メニスカスは、両方とも、前記モートの同一の縁に延在することを特徴とする請求項６に記載の方法。
8. 前記モートは、内縁および外縁を有し、封入材料で構成された前記第２の凸状メニスカスは前記モートの前記外縁に延在し、封入材料で構成された前記第１の凸状メニスカスは前記モートの前記内縁に延在することを特徴とする請求項６に記載の方法。
9. 前記モートは、内側モートおよび外側モートを備え、前記内側モートは第１のリップを画定する内縁を有し、前記外側モートは第２のリップを画定する内縁を有し、
   前記第１の量の封入材料を分配するステップは、前記第１の量の封入材料を前記反射空洞中に分配して前記第１のリップに延在する封入材料で構成された凸状メニスカスを前記反射空洞中に形成するステップを含み、
   前記第２の量の封入材料を分配するステップは、前記第２の量の封入材料を前記反射空洞中に分配して、前記第２のリップに延在する封入材料で構成された凸状メニスカスを前記反射空洞中に形成するステップを含むことを特徴とする請求項６に記載の方法。
10. 前記レンズを位置付けするステップは、前記レンズで前記第２の凸状メニスカスをつぶし前記第２の量の封入材料の一部を前記外側モートの中に入れるステップを含むことを特徴とする請求項９に記載の方法。
11. 前記第２のリップは、前記第１のリップの高さよりも大きな高さを有し、前記第２のリップの高さは、前記レンズに所望の位置を与えるように選ばれ、前記レンズを位置付けするステップは、前記レンズが前記第２のリップに接触するまで前記レンズを前記反射空洞の中に入れるステップを含むことを特徴とする請求項９に記載の方法。
12. 前記発光デバイスを前記反射空洞中に取り付けるステップをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
13. 第１の量の封入材料を、前記発光デバイスを備える前記反射空洞中に分配するステップは、
    前記第１の量の封入材料の第１の部分を、前記発光デバイスを備える前記反射空洞中に分配するステップであって、前記第１の部分は、前記発光デバイスの高さを超える水準まで前記反射空洞を満たすことなく前記発光デバイスをぬらすのに十分な量であるステップと、
    前記第１の量の封入材料の第２の部分を、前記第１の量の封入材料の前記第１の部分の上に分配するステップと
    を含むことを特徴とする請求項６に記載の方法。
14. 第１の量の封入材料を、前記発光デバイスを備える前記反射空洞中に分配するステップは、
    前記第１の量の封入材料の第１の部分を、前記発光デバイスを備える前記反射空洞中に分配するステップであって、前記第１の量の前記第１の部分は、前記封入材料中に空気ポケットを形成することなく前記発光デバイスを実質的に覆うのに十分な量であるステップと、
    前記第１の量の封入材料の第２の部分を、前記第１の量の封入材料の前記第１の部分の上に分配するステップと
    を含むことを特徴とする請求項６に記載の方法。
15. 前記第２の部分は、前記第１の部分の約２倍であることを特徴とする請求項１４に記載の方法。
16. 前記第２の量は、前記第１の量の前記第１の部分にほぼ等しいことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
17. 前記第１の量の封入材料を硬化させるステップは、前記第１の量の封入材料の前記第２の部分を分配する前に、前記第１の量の封入材料の前記第１の部分を硬化させるステップを含み、さらに、前記第１の量の封入材料の前記第１の部分は蛍光体を含み、前記第１の量の封入材料の前記第２の部分は蛍光体を実質的に含まないことを特徴とする請求項１４に記載の方法。
18. 前記発光デバイスを取り付けるステップは、前記発光デバイスを前記反射空洞のほぼ中心点に取り付けるステップを含み、第１および第２の量の封入材料を分配するステップは、前記封入材料が前記発光デバイスの上に直接分配されないように、前記中心点から前記空洞の側壁の方にずれた点で前記封入材料を分配するステップを含むことを特徴とする請求項６に記載の方法。
19. 前記封入材料は、シリコーンゲルを含むことを特徴とする請求項６に記載の方法。
20. 前記レンズを位置付けするステップは、前記レンズが前記硬化された第１の量の封入材料に接触するまで前記レンズを前記反射空洞の中に進めるステップを含み、前記第１の量の封入材料を分配するステップは、前記レンズの所望の位置を前記反射空洞中に確立するのに十分な第１の量の封入材料を分配するステップを含むことを特徴とする請求項６に記載の方法。
21. 前記レンズを位置付けするステップは、前記硬化された第１の量の封入材料によって確立された位置まで前記レンズを前記反射空洞の中に進めるステップを含み、前記第１の量の封入材料を分配するステップは、前記レンズの所望の位置を前記反射空洞中に確立するのに十分な第１の量の封入材料を分配するステップを含むことを特徴とする請求項６に記載の方法。
22. 前記第１の量の封入材料は、蛍光体を含み、前記第２の量の封入材料は、蛍光体を実質的に含まないことを特徴とする請求項６に記載の方法。
23. 半導体発光デバイス用の反射器であって、
    反射空洞を画定する下部側壁部と、
    傾斜した前記下部側壁部の外側に延在する実質的に水平な肩部であって、円周方向に延びているモートを有する水平な肩部と、
    前記水平な肩部の上方に延在する上部側壁部と
    を備えることを特徴とする反射器。
24. 前記下部側壁部は、傾斜していることを特徴とする請求項２３に記載の反射器。
25. 前記モートの縁は、前記水平な肩部に沿って外へ向かう封入材料の吸い上げ（ｗｉｃｋｉｎｇ）を制限し、前記反射空洞中に分配された封入材料で構成された凸状メニスカスの形成を可能にするように構成されていることを特徴とする請求項２３に記載の反射器。
26. 前記モートの前記縁は、リップを備えることを特徴とする請求項２５に記載の反射器。
27. 前記リップは、約５０マイクロメートル未満の曲率半径を有する突出部を有していることを特徴とする請求項２５に記載の反射器。
28. 前記モートは、前記下部側壁部に近接して位置付けされた円周方向に延びている内側モートと、前記内側モートと前記上部側壁部との間に位置付けされた円周方向に延びている外側モートとを備えていることを特徴とする請求項２３に記載の反射器。
29. 前記内側モートの縁は、前記水平な肩部に沿って外へ向かう封入材料の吸い上げを制限し、前記反射空洞中に分配された封入材料で構成された第１の凸状メニスカスの形成を可能にするように構成され、前記外側モートの縁は、前記水平な肩部に沿って外へ向かう封入材料の吸い上げを制限し、前記反射空洞中に分配された封入材料で構成された第２の凸状メニスカスの形成を可能にするように構成されていることを特徴とする請求項２８に記載の反射器。
30. 前記第１のモートの前記縁は、第１のリップを備え、前記第２のモートの前記縁は第２のリップを備えることを特徴とする請求項２９に記載の反射器。
31. 前記第１のリップは、約５０マイクロメートル未満の曲率半径を有する突出部を有し、前記第２のリップは、約５０マイクロメートル未満の曲率半径を有する突出部を有していることを特徴とする請求項２９に記載の反射器。
32. 前記第１のモートおよび前記第２のモートは、前記水平な肩部の押し型で付けられた特徴であることを特徴とする請求項２９に記載の反射器。
33. 前記第２のモートは、前記第２のリップから前記上部側壁部まで延びる幅を有していることを特徴とする請求項２９に記載の反射器。
34. 前記下部側壁部は、実質的に円錐状であり、約１．９ミリメートル（ｍｍ）から約３．２ｍｍまでの最小直径および約２．６ｍｍから約４．５ｍｍまでの最大直径および約０．８ｍｍから約１．０ｍｍまでの高さを有していることを特徴とする請求項２９に記載の反射器。
35. 前記上部側壁部は、実質的に楕円形であり、約３．４ミリメートル（ｍｍ）から約４．２ｍｍまでの内径および約０．６ｍｍから約０．７ｍｍまでの高さを有していることを特徴とする請求項３４に記載の反射器。
36. 前記水平な肩部は、前記下部側壁部から前記上部側壁部までの、約０．４ｍｍから約０．７ｍｍまでの幅を有することを特徴とする請求項３４に記載の反射器。
37. 前記第１のモートは、約０．３ミリメートル（ｍｍ）から約０．４ｍｍまでの幅を有し、前記第２のモートは、約０．３ｍｍから約０．４ｍｍまでの幅を有することを特徴とする請求項３６に記載の反射器。
38. 前記第１のモートの前記縁は、前記下部側壁部の下端に対して約０．３ミリメートル（ｍｍ）から約０．４ｍｍまでの高さを有する第１のリップを備え、前記第２のモートの前記縁は、前記下部側壁部の下端に対して約０．７９ｍｍから約０．８５ｍｍまでの高さを有する第２のリップを備えることを特徴とする請求項３７に記載の反射器。
39. 前記第１のモートの前記縁は、前記下部側壁部の下端に対して約０．７９ミリメートル（ｍｍ）から約０．８５ｍｍまでの高さを有する第１のリップを備え、前記第２のモートの前記縁は、前記下部側壁部の下端に対して約０．９ｍｍから約１．０ｍｍまでの高さを有する第２のリップを備えることを特徴とする請求項３７に記載の反射器。
40. パッケージングされた半導体発光デバイスであって、
    反射空洞を画定する下部側壁部、前記下部側壁部の外側に延在する実質的に水平な肩部であって円周方向に延びているモートを有する水平な肩部、および前記水平な肩部の上方に延在する上部側壁部を有する反射器と、
    前記反射空洞中に位置付けされた発光デバイスと、
    前記反射空洞中の、前記発光デバイスを覆う封入材料と
    を備えることを特徴とするデバイス。
41. 前記下部側壁部は、傾斜していることを特徴とする請求項４０に記載のデバイス。
42. 前記発光デバイスは、発光ダイオード（ＬＥＤ）を備えることを特徴とする請求項４０に記載のデバイス。
43. 前記封入材料は、シリコーンゲルを備えることを特徴とする請求項４０に記載のデバイス。
44. 前記封入材料は、光変換材料を含むことを特徴とする請求項４０に記載のデバイス。
45. 前記封入材料は、前記発光デバイスから離れた実質的に蛍光体を含まない第１の領域と、前記第１の領域と前記発光デバイスとの間の蛍光体を含む第２の領域とを含むことを特徴とする請求項４０に記載のデバイス。
46. 前記デバイスは、前記封入材料の前記第１の領域に取り付けられ前記第１の領域に延在するレンズをさらに備えることを特徴とする請求項４５に記載のデバイス。
47. 前記発光デバイスを覆う封入材料に延在するレンズをさらに備えることを特徴とする請求項４０に記載のデバイス。

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