JP2008523639A - 半導体発光デバイス取付け基板、空洞及びカバー板を備えるパッケージ、並びにその実装方法 - Google Patents

半導体発光デバイス取付け基板、空洞及びカバー板を備えるパッケージ、並びにその実装方法 Download PDF

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Abstract

半導体発光デバイス用の取付け基板は、第１および第２の対向する金属面を有する固体金属ブロックを備える。第１の金属面は、少なくとも１つの半導体発光デバイスが取り付けられ、かつ取り付けられた少なくとも１つの半導体発光デバイスによって放射された光を空洞から遠ざけるように反射するように構成された空洞を有する。１つまたは複数の半導体発光デバイスが空洞に取り付けられる。開口を有するキャップは、開口が空洞と一列に並ぶように第１の金属面に近接して固体金属ブロックに合致して付着するように構成されている。反射コーティング、導電線、絶縁層、ペデスタル、貫通孔、レンズ、可撓性膜、光学素子、蛍光体、集積回路、光結合媒体、凹み、および／またはメニスカス制御領域も、パッケージに設けられることがある。関連した実装方法が提供される可能性もある。

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実装および実装方法に関する。
発光ダイオード（ＬＥＤ）またはレーザダイオードなどの半導体発光デバイスは、多くの用途に広く使用されている。当業者にはよく知られているように、半導体発光デバイスは、電圧印加時にコヒーレント光および／またはインコヒーレント光を放射するように構成された１つまたは複数の半導体層を備える。また、これも知られていることであるが、半導体発光デバイスは、一般に、外部電気接続、ヒートシンク、レンズまたは導波路、環境からの保護、および／または他の機能を実現するように実装される。
米国特許出願公開第２００４／００４１２２２号明細書 米国特許第６２０１２６２号明細書 米国特許第６１８７６０６号明細書 米国特許第６１２０６００号明細書 米国特許第５９１２４７７号明細書 米国特許第５７３９５５４号明細書 米国特許第５６３１１９０号明細書 米国特許第５６０４１３５号明細書 米国特許第５５２３５８９号明細書 米国特許第５４１６３４２号明細書 米国特許第５３９３９９３号明細書 米国特許第５３３８９４４号明細書 米国特許第５２１００５１号明細書 米国特許第５０２７１６８号明細書 米国特許第４９６６８６２号明細書 米国特許第４９１８４９７号明細書 米国特許出願公開第２００３／０００６４１８号明細書 米国特許出願公開第２００２／０１２３１６４号明細書 米国特許出願公開第２００４／００５６２６０号明細書 米国特許出願第１０／６５９１０８号明細書 米国特許第６２５２２５４号明細書 米国特許第６０６９４４０号明細書 米国特許第５８５８２７８号明細書 米国特許第５８１３７５３号明細書 米国特許第５２７７８４０号明細書 米国特許第５９５９３１６号明細書 米国特許第４８２６４２４号明細書 米国特許第５１１０２７８号明細書 米国特許第５８８２５５３号明細書 米国特許第５９６８４２２号明細書 米国特許第６１５６２４２号明細書 米国特許第６３８３４１７号明細書 米国特許第４１０７２３８号明細書 米国特許第４０４２５５２号明細書 米国特許第４１４１９４１号明細書 米国特許第４５６２０１８号明細書 米国特許第５１４３６６０号明細書 米国特許第５３７４６６８号明細書 米国特許第５７５３７３０号明細書 米国特許第６３９１２３１号明細書 米国特許出願第１０／６５９２４０号明細書 米国特許出願第１０／９４６５８７号明細書 米国特許出願第１０／９４７７０４号明細書 米国仮特許出願第６０／５５７９２４号 米国仮特許出願第６０／５５８３１４号 TT Electronics, "Thick Film Application Specific Capability," 2002 TT Electronics, "Insulated Aluminum Substrates," 2002 Heatron Inc., "Metal Core PCBs for LED Light Engines" "Cree optoelectronics LED Product Line," Publication CPR3AX, Rev. D, 2001-2002
例えば、１つの半導体発光デバイスに２部品（ｔｗｏ−ｐｉｅｃｅ）パッケージを用いることが知られており、この場合に、半導体発光デバイスは、アルミナ、窒化アルミニウムおよび／または他の材料で構成された基板に取り付けられ、この基板は、半導体発光デバイスの外部接続を実現する電気線をその上に備える。銀メッキされた銅で構成されうる第２の基板が、例えば接着剤を使用して、第１の基板の上に取り付けられて、半導体発光デバイスを取り囲む。レンズが、第２の基板の上に半導体発光デバイスを覆って配置されることがある。上述のように２部品パッケージを有する発光ダイオードは、特許文献１に記載されている。特許文献１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その全体が本明細書に組み込まれる。
本発明のいくつかの実施形態は、第１および第２の対向する金属面を有する固体金属ブロックを備える半導体発光デバイス用取付け基板を提供する。第１の金属面は、少なくとも１つの半導体発光デバイスをその中に取り付けるように構成され、かつ取り付けられた少なくとも１つの半導体発光デバイスによって放射された光を空洞から遠ざけるように反射するように構成された空洞を備える。また取付け基板は、それを貫通して延びる開口を有するキャップを備える。キャップは、第１の金属面に近接して固体金属ブロックに合致して付着し、開口が空洞と一列に並ぶように構成されている。いくつかの実施形態では、第２の金属面は、複数の放熱フィンを備える。
いくつかの実施形態では、反射コーティングが空洞および開口内に設けられる。他の実施形態では、第１の導電線が第１の金属面上に設けられ、第２の導電線が空洞内に設けられ、これらの導電線は、空洞中に取り付けられた少なくとも１つの半導体発光デバイスに接続するように構成されている。いくつかの実施形態では、開口は、第１の面上の第１の導電線を露出させるように構成された凹みをその中に備える。さらに他の実施形態では、絶縁層が第１の金属面上に設けられ、空洞の反射コーティングならびに第１および第２の導電線を実現するようにパターン形成された導電層が絶縁層上に設けられる。固体金属ブロックは、酸化アルミニウム絶縁層の付いた固体アルミニウムブロックとすることができる。他の実施形態では、固体金属ブロックは、セラミック絶縁層の付いた固体鋼ブロックである。
本発明のさらに他の実施形態では、第１の金属面は、ペデスタルを備え、空洞はペデスタルに存在する。さらに他の実施形態では、固体金属ブロックは、第１の面から第２の面に延びる貫通孔を備える。貫通孔は、第１または第２の導電線に電気的に接続された導電性ビアをその中に備える。
本発明のいくつかの実施形態では、半導体発光デバイスは、空洞内に取り付けられる。他の実施形態では、レンズが空洞を越えて広がっている。さらに他の実施形態では、空洞がペデスタルにあるとき、レンズは、ペデスタルおよび空洞を越えて広がっている。さらに他の実施形態では、光学素子をその中に備える可撓性膜が第１の金属面に設けられ、この光学素子は、空洞を越えて広がるか、またはペデスタルおよび空洞を越えて広がっている。結果的に、半導体発光デバイスパッケージが実現することができる。
また、本発明の様々な要素に従って蛍光体が設けられることがある。いくつかの実施形態では、蛍光体を含むコーティングが、レンズまたは光学素子の内面および／または外面に設けられる。他の実施形態では、レンズまたは光学素子は、その中に分散された蛍光体を含む。さらに他の実施形態では、半導体発光デバイス自体の上に、蛍光体コーティングが設けられる。これらの実施形態の組合せを実現することもできる。
また、第１および第２の線に電気的に接続された集積回路が、固体金属ブロックに設けられることがある。集積回路は、発光デバイスドライバ集積回路とすることができる。
光結合媒体が空洞および開口に設けられることがある。さらに、いくつかの実施形態では、カバー板は、空洞中の光結合媒体のメニスカスを制御するように構成された少なくとも１つのメニスカス制御領域を備える。
本発明の他の実施形態は、半導体発光デバイスのアレイ用の取付け基板を提供する。この実施形態では、第１の金属面は複数の空洞を備え、その複数の空洞のそれぞれは、少なくとも１つの半導体発光デバイスをその中に取り付けるように構成され、かつ取り付けられた少なくとも１つの半導体発光デバイスによって放射される光をそれぞれの空洞から遠ざけるように反射するように構成されている。第２の金属面は、複数の放熱フィンを備えることができる。反射コーティング、導電線、絶縁層、ペデスタル、貫通孔、レンズ、可撓性膜、光学素子、蛍光体、集積回路、および／または光結合媒体もまた、上に述べられた実施形態のいずれかに従って、半導体発光デバイスパッケージを実現するように設けることができる。さらに、空洞は、互いに均一な間隔および／または不均一な間隔を開けて第１の面に配置されることがある。それを通して延びる複数の開口を備えるキャップも設けられる。キャップは、第１の金属面に近接して固体金属ブロックに合致して付着し、それぞれの開口がそれぞれの空洞と一列に並ぶに構成されている。凹みおよび／またはメニスカス制御領域もまた、上で述べられた実施形態のいずれかに従って設けられることがある。
半導体発光デバイスは、本発明のいくつかの実施形態に従って、１つまたは複数の空洞を第１の面に有する固体金属ブロックを作製し、第１の面上に絶縁層を形成し、導電層を形成し、さらに空洞の少なくとも１つに半導体発光デバイスを取り付けることによって、実装することができる。キャップが、第１の金属面に近接して固体金属ブロックに合致するように付着される。キャップは、それぞれの開口がそれぞれの空洞に合うように、キャップを通して延びる複数の開口を備える。ペデスタル、貫通孔、レンズ、可撓性膜、光学素子、蛍光体、集積回路、光結合媒体、凹み、および／またはメニスカス制御領域を、上で述べられた実施形態のいずれかに従って設けてもよい。
以下で、本発明の実施形態が示される添付の図面を参照して、本発明についてこれからより詳細に説明する。しかし、本発明は、本明細書で述べられる実施形態に限定されるものとして解釈されるべきでない。むしろ、これらの実施形態は、この開示が徹底的かつ完全になり、そして本発明の範囲を当業者に十分に伝えるように提供されている。図面において、層および領域の厚さは、明瞭性のために誇張されている。全体を通して、同様の番号は同様の部品を参照する。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て列挙された要素のありとあらゆる組合せを含み、「／」と略記されることがある。
本明細書で使用される用語は、ただ特定の実施形態を説明する目的のためだけのものであり、本発明を限定する意図でない。本明細書で使用されるときに、単数形の「１つ」および「それ」は、文脈が特に指示しない限り、複数形も同様に含む意図である。さらに理解されることであるが、用語「備える」は、本明細書で使用されるとき、述べられた特徴、領域、ステップ、動作、要素、および／または部品の存在を明示するが、１つまたは複数の他の特徴、領域、ステップ、動作、要素、部品、および／またはそれらのグループの存在を排除しない。
理解されることであろうが、層または領域のような要素が、別の要素「の上に」ある、または別の要素「の上へ」延びていると言及されるとき、それは、他の要素の直ぐ上にあってもよく、または他の要素の直ぐ上へ延びていてもよく、または介在要素が存在してもよい。対照的に、ある要素が別の要素の「直ぐ上に」ある、または別の要素の「直ぐ上へ」延びていると言われるとき、介在要素は存在しない。また、これも理解されることであろうが、ある要素が別の要素に「接続」または「結合」されていると言及されるとき、それは他の要素に直接に接続または結合されていてもよく、または介在要素が存在してもよい。対照的に、ある要素が他の要素に「直接に接続」または「直接に結合」されていると言及されるとき、介在要素は存在しない。
理解されることであろうが、本明細書で、第１、第２などの用語を様々な要素、部品、領域、層および／または部分を記述するために使用することがあるが、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、層または部分は、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とができたものである。
さらに、「より下の」、「基部」、または「水平の」、および「より上の」、「頂上」または「垂直の」などの相対的な用語は、本明細書で、図に示されるような別の要素に対する１つの要素の関係を記述するために使用されることがある。理解されることであろうが、相対的な用語は、図に示された向きの他にデバイスの異なる向きを含む意図である。例えば、図のデバイスがひっくり返された場合には、他の要素の「下の」側にあると記述された要素は、そのとき、他の要素の「上の」側に方向付けされているだろう。したがって、例示的用語「より下の」は、図の特定の向きに依存して、「より下」と「より上」の両方の向きを含むことができる。同様に、図の１つのデバイスがひっくり返された場合には、他の要素の「の下に」または「の真下に」と記述された要素は、そのとき、他の要素の「上」に方向付けされているだろう。したがって、例示的用語「の下に」または「の真下に」は、上と下の両方の向きを含むことができる。
本発明の実施形態は、本明細書で、本発明の理想化された実施形態の模式図である断面図を参照して説明される。したがって、例えば製造技術および／または公差の結果として図の形からの変形が予想される。それゆえ、本発明の実施形態は、本明細書で図示される領域の特定の形に限定されるものと解釈されるべきでなく、例えば製造に起因する形のずれを含むことが予定されている。例えば、平らであるとして図示または説明された領域は、一般に、凸凹および／または非直線の特徴を有することがある。さらに、図示された鋭角は、一般に、丸いことがある。したがって、図に示された領域は、本質的に模式的であり、その形は、領域の正確な形を図示する意図でなく、また、本発明の範囲を限定する意図でない。
特に定義されない限り、本明細書で使用される（技術的および科学的用語を含む）すべての用語は、本発明の属する分野の当業者によって一般に理解されるのと同じ意味を持つ。さらに理解されることであろうが、一般に使用される辞書に定義されたものなどの用語は、関連する技術の文脈におけるそれらの意味と一致した意味を持つものとして解釈されるべきであり、本明細書で特にそのように明示的に定義されない限り、理想化された又は過度に形式的な意味で解釈されない。
図１Ａ〜１Ｈは、本発明の様々な実施形態に従った半導体発光デバイス用の取付け基板の側面断面図である。図１Ａを参照すると、本発明の様々な実施形態に従った半導体発光デバイス用の取付け基板は、第１の金属面１００ａに空洞１１０を有する固体金属ブロック１００を備え、この空洞１１０は、その中に半導体発光デバイスが取り付けられ、かつ、その中に取り付けられた少なくとも１つの半導体発光デバイスにより放射された光を空洞１１０から遠ざかるように反射するように構成されている。いくつかの実施形態では、固体金属ブロック１００は、固体アルミニウムブロックまたは固体鋼ブロックである。空洞１１０は、機械加工、圧印加工（ｃｏｉｎｉｎｇ）、エッチングおよび／または他の従来技術によって形成することができる。空洞１１０に取り付けられた半導体発光デバイスから出た空洞１１０から遠ざかるように反射される光の量および／または方向を高めるようにまたは最適化するように、空洞１１０のサイズおよび形を構成することができる。空洞１１０の中に取り付けられた少なくとも１つの半導体発光デバイスで放射された光を空洞１１０から遠ざけるように反射するために、例えば、傾斜側壁１１０ａおよび／または半楕円断面プロファイルが設けられてもよい。また、以下で説明するように、空洞の側壁および／または底に追加の反射層が設けられてもよい。
さらに図１Ａを参照すると、固体金属ブロック１００の第２の金属面１００ｂは、複数の放熱フィン１９０を備える。当業者によく知られているように、放熱フィン１９０の数、間隔および／または形状は、所望の熱放散のために変えることができる。さらに、放熱フィンは、等間隔である必要はなく、真っ直ぐである必要はなく、断面が長方形である必要はなく、さらに、当業者によく知られている技術を使用して、１次元に延びるアレイおよび／または放熱フィンポストの２次元アレイとして設けることができる。各フィン自体が、１つまたは複数の突き出たフィンを備えていてもよい。いくつかの実施形態では、金属ブロック１００は、約６ｍｍ×約９ｍｍで厚さ約２ｍｍのアルミニウムまたは鋼の長方形固体金属ブロックとすることができ、さらに空洞１１０は、深さが約１．２ｍｍであり直径約２．５ｍｍの円形の底と、望ましい放射パターンを得るための任意の簡単な形または複雑な形をした側壁１１０とを有するものとすることができる。しかし、ブロック１００は、他の多角形および／または楕円形であってもよい。さらに、いくつかの実施形態では、１２個の放熱フィン１９０のアレイが設けられることがあり、ここでこれらの放熱フィンは、幅２ｍｍ、ピッチ５ｍｍ、および深さ９ｍｍである。しかし、多くの他の形状の放熱フィン１９０が設けられてもよい。例えば、多くのヒートシンク設計の外形が、Ｗｅｂ上のａａｖｉｄ．ｃｏｍで見出される可能性がある。
図１Ｂは、本発明の他の実施形態に従った取付け基板を示している。図１Ｂに示されるように、電気絶縁コーティング１２０が、固体金属ブロック１００の表面に設けられている。絶縁コーティング１２０は、放熱フィン１９０を含んだ又は図１Ｂに示されるように放熱フィン１９０を除いた固体金属ブロックの全露出表面に設けられてもよく、または、固体金属ブロックの露出表面のうちの一部だけに設けられてもよい。いくつかの実施形態では、以下で説明されるように、固体金属ブロック１００がアルミニウムである実施形態では、絶縁コーティング１２０は、例えば固体金属ブロック１００の陽極酸化により形成することができる酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）の薄い層を備える。他の実施形態では、絶縁コーティング１２０は、固体鋼ブロック１００の上にセラミックコーティングを備える。いくつかの実施形態では、コーティング１２０は、電気絶縁体を実現するように十分に厚いが、絶縁体を貫通する熱伝導路を過度に大きくしないために十分薄くされている。
酸化アルミニウムの薄い絶縁コーティング１２０を備えるアルミニウムの固体金属ブロック１００は、テキサス州コーパスクリスティのＴＴ ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓのＩＲＣ高性能膜部門によってＡｎｏｔｈｅｒｍ（商標）の呼称で販売されている基板を使用して設けることができる。この基板は、例えば、非特許文献１および非特許文献２に説明されており、この両方の文献（パンフレット）は、Ｗｅｂ上のｉｒｃｃｔ．ｃｏｍで入手可能である。さらに、セラミックの絶縁コーティング１２０の付いた鋼の固体金属ブロック１００は、カンサス州レブンワースのＨｅａｔｒｏｎ Ｉｎｃ．によってＥＬＰＯＲ（登録商標）の呼称で販売されている基板を使用して設けることができ、この基板は、例えば、Ｗｅｂ上のｈｅａｔｒｏｎ．ｃｏｍで入手可能な非特許文献３に説明されている。本明細書で説明される実施形態のいずれかに従って、空洞１１０および放熱フィン１９０を、これらの固体金属ブロックに設けることができる。本発明の他の実施形態では、絶縁コーティング１２０の付いた他の固体金属ブロック１００は、第１の金属面１００ａに少なくとも１つの空洞１１０を、また第２の金属面１００ｂに複数の放熱フィン１９０を設けられてもよい。
ここで図１Ｃを参照すると、第１および第２の間隔の開けられた導電線１３０ａ、１３０ｂが、空洞１１０の絶縁コーティング１２０上に設けられている。第１および第２の間隔の開けられた導電線１３０ａ、１３０ｂは、空洞１１０に取り付けられた半導体発光デバイスに接続するように構成されている。図１Ｃに示されるように、いくつかの実施形態では、第１および第２の間隔の開けられた導電線１３０ａおよび１３０ｂは、空洞１１０から固体金属ブロック１００の第１の面１００ａへと延びることができる。絶縁コーティング１２０が固体金属ブロック１００の一部だけに設けられているとき、第１および第２の間隔の開けられた線１３０ａおよび１３０ｂと固体金属ブロック１００との間に設けて、それによって、第１および第２の金属線１３０ａおよび１３０ｂを固体金属ブロック１００から絶縁することができる。
図１Ｄは、本発明の他の実施形態を示し、第１および第２の間隔の開けられた導電線１３０ａ’、１３０ｂ’が、空洞１１０から第１の面１００ａに延び、そして金属ブロックの少なくとも１つの側面１００ｃを取り巻き、さらに第１の面１００ａと反対側の金属ブロックの第２の面１００ｂへと延びている。したがって、裏面コンタクトを設けることができる。
本発明のいくつかの実施形態では、第１および第２の間隔の開けられた導電線１３０ａ、１３０ｂおよび／または１３０ａ’、１３０ｂ’は、金属を含み、いくつかの実施形態では、銀のような反射金属を含む。このように、本発明のいくつかの実施形態では、空洞１１０中の反射コーティングと、空洞１１０に取り付けられた少なくとも１つの半導体発光ダイオードに接続するように構成された第１および第２の導電線１３０ａ、１３０ｂとを実現するようにパターン形成された導電層が、絶縁層１２０に設けられている。
他の実施形態では、図１Ｅに示されるように、１つまたは複数の別個の反射層１３２ａ、１３２ｂが、間隔の開けられた導電線１３０ａ’、１３０ｂ’および／または空洞１１０に設けられてもよい。これらの実施形態では、導電線１３０ａ’、１３０ｂ’は銅を含んでもよく、反射層１３２ａ、１３２ｂは銀を含んでもよい。対照的に、図１Ｃおよび／または１Ｄの実施形態では、導電線は、一体型反射器を実現するように銀を含んでもよい。
さらに他の実施形態では、別個の反射層は設けられる必要がない。むしろ、側壁１１０ａを備える空洞１１０の表面が、十分な反射率を与えることができる。したがって、例えば、空洞の寸法および／または側壁形状が、空洞１１０に取り付けられた少なくとも１つの半導体発光デバイスにより放射された光を空洞１１０から遠ざけるように反射するように作用するような具合に、傾斜側面１１０ａ、反射性傾斜側面１１０ａ、および／または、傾斜側面１１０ａおよび／または空洞１１０の底の反射コーティング１３２ａおよび／または１３２ｂを設けることによって、空洞に取り付けられた少なくとも１つの半導体発光デバイスにより放射された光を反射するように、空洞１１０を幾何学的に構成してもよい。空洞１１０に反射コーティング１３２ａおよび／または１３２ｂを追加することによって、反射を実現し、または高めてもよい。
本発明のさらに他の実施形態では、図１Ｆに示されるように、第１および／または第２の貫通孔１４０ａおよび／または１４０ｂを設けることによって、裏面コンタクトが設けられてもよく、これらの貫通孔は、機械加工、エッチングおよび／または他の従来技術によって固体金属ブロック１００内に形成することができる。さらに、図１Ｆに示されるように、絶縁コーティング１２０は、貫通孔１４０ａおよび１４０ｂの中に延びる。第１および第２の導電ビア１４２ａ、１４２ｂが、第１および第２の貫通孔１４０ａ、１４０ｂ内に設けられ、貫通孔１４０ａ、１４０ｂ内の絶縁コーティング１２０によって、固体金属ブロック１００から絶縁されている。
図１Ｆにおいて、貫通孔１４０ａおよび１４０ｂならびに導電ビア１４２ａおよび１４２ｂは、空洞１１０から第２の面１００ｂに延びている。貫通孔１４０ａ、１４０ｂは、第１および第２の面１００ａ、１００ｂに対して直角および／または斜めであってもよい。第１および第２の間隔の開けられた導電線１３０ａ’、１３０ｂ’は、空洞１１０中に設けられ、それぞれの第１および第２の導電ビア１４２ａ、１４２ｂに電気的に接続されてもよい。また、第２の面１００ｂに、それぞれの第１および第２の導電ビア１４２ａ、１４２ｂに電気的に接続された第３および第４の間隔の開けられた導電線１３０ｃ、１３０ｄが設けられてもよい。いくつかの実施形態では、回路基板の組立てを容易にするために、第２の面１００ｂの上の第３および第４の導電線１３０ｃ、１３０ｄを絶縁するように半田マスク層が設けられることがある。半田マスク層は当業者によく知られており、本明細書でさらに説明する必要はない。図１Ｆに示されるように、放熱フィン１９０は、固体金属ブロック１００の中心部および／または縁部に設けられてもよく、すなわち、空洞１１０に近接して、および／または空洞１１０からずれて設けられてもよい。
図１Ｆの実施形態では、第１および第２の貫通孔１４０ａ、１４０ｂならびに第１および第２の導電ビア１４２ａ、１４２ｂは、空洞１１０から第２の面１００ｂに延びていた。図１Ｇの実施形態では、第１および第２の貫通孔１４０ａ’、１４０ｂ’、ならびに第１および第２の導電ビア１４２ａ’、１４２ｂ’は、空洞１１０の外の第１の面１００ａから第２の面１００ｂに延びている。貫通孔１４０ａ’および１４０ｂ’は、第１および第２の面１００ａ、１００ｂに対して直角であってもよく、および／または斜めであってもよい。第１および第２の間隔の開けられた導電線１３０ａ”、１３０ｂ”は、空洞１１０から第１の面１００ａのそれぞれの第１および第２の導電ビア１４２ａ’、１４２ｂ’に延びている。それぞれの第１および第２の導電ビア１４２ａ’、１４２ｂ’に電気的に接続している第３および第４の線１３０ｃ’、１３０ｄ’は、第２の面１００ｂに設けられている。図１Ｇに示されるように、放熱フィン１９０は、固体金属ブロック１００の中心部および／または縁部に設けられてもよく、すなわち、空洞１１０に近接して、および／または空洞１１０からずれて設けられてもよい。
図１Ｈは、図１Ｄに関連して説明された本発明の実施形態を示し、空洞に取り付けられかつ第１および第２の間隔の開けられた電気線１３０ａ’、１３０ｂ’に接続された半導体発光デバイス１５０をさらに備えている。さらに、図１Ｈは、他の実施形態ではレンズ１７０が空洞を越えて広がっていることを示している。さらに他の実施形態では、半導体発光デバイス１５０とレンズ１７０の間に封入剤１６０が設けられている。封入剤１６０は、透明なエポキシ樹脂を含んでもよく、半導体発光デバイス１５０からレンズ１７０への光結合を高めることができる。封入剤１６０は、本明細書では光結合媒体と呼ぶこともある。いくつかの実施例では、空洞１１０を越えてレンズ１７０を保持するために、レンズ保持器１８０が固体金属ブロック１００の上に設けられる。他の実施形態では、レンズ保持器１８０は、使用されないことがある。
半導体発光デバイス１５０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んでもよい１つまたは複数の半導体層と、サファイア、シリコン、炭化珪素、窒化ガリウムまたは他のマイクロエレクトロニクス基板を含んでもよい基板と、金属および／または他の導電層を含んでもよい１つまたは複数のコンタクト層とを備えることができる発光ダイオード、レーザダイオードおよび／または他のデバイスを備えることができる。半導体発光デバイスの設計および作製は、当業者によく知られている。
例えば、発光デバイス１５０は、ノースカロライナ州ダラムのＣｒｅｅ Ｉｎｃ．によって製造販売されているデバイスのような、炭化珪素基板上に作製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。例えば、本発明は、特許文献２〜特許文献１５および／または特許文献１６に記載されているようなＬＥＤおよび／またはレーザで使用するのに適している可能性があり、これらの特許文献の開示は、あたかも本明細書で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／またはレーザは、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に記載されているものなどの蛍光体コーティングＬＥＤが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り、この特許文献の開示は、あたかも本明細書で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、発光が基板を通して起こるように動作するように構成されてもよい。そのような実施形態では、例えば上で引用した特許文献１８に記載されているように、デバイスの光出力を高めるように基板がパターン形成されてもよい。
当業者は理解することであろうが、図１Ａ〜１Ｈの実施形態を別個の実施形態として説明したが、図１Ａ〜１Ｈの様々な要素は、要素の様々な組合せおよび／または部分組合せを実現するように一緒に使用してもよい。したがって、例えば、反射層１３２ａ、１３２ｂを、示された実施形態のどれで使用してもよく、また、半導体発光デバイス１５０、レンズ１７０、封入剤１６０および／またはレンズ保持器１８０を、示された実施形態のどれで使用してもよい。したがって、本発明は、図１Ａ〜１Ｈに示された個別の実施形態に限定されるべきでない。
図２は、本発明の様々な実施形態に従った半導体発光デバイスを実装するために行われてもよいステップのフローチャートである。図２を参照すると、ブロック２１０に示されるように、図１Ａ〜１Ｈのアルミニウムまたは鋼ブロック１００などの固体ブロックが、空洞１１０などの空洞をその面に備えて提供され、その空洞は、半導体発光デバイスを取り付けるように構成され、かつ、取り付けられた少なくとも１つの半導体発光デバイスによって放射された光を空洞１１０から遠ざけるように反射するように構成されている。ブロック１００は、また、その第２の面１００ｂに複数の放熱フィン１９０を備える。上で説明したように、空洞は、機械加工、圧印加工、エッチングおよび／または他の従来技術によって実現することができる。放熱フィン１９０も、これら及び／又は他の技術によって実現することもできる。さらに、他の実施形態では、固体金属ブロックは、この金属ブロックを通して延びる貫通孔１４０ａ、１４０ｂおよび／または１４０ａ’、１４０ｂ’のような第１および第２の間隔の開けられた貫通孔を備えることがあり、これらの貫通孔は、機械加工、エッチングおよび／または他の従来技術で作製することができる。
再び図２を参照すると、ブロック２２０で、固体金属ブロックの表面の少なくともいくらかに絶縁コーティングが形成される。いくつかの実施形態では、固体アルミニウムブロックが酸化される。他の実施形態では、固体鋼ブロックにセラミックコーティングが設けられる。他の絶縁コーティングおよび他の固体金属ブロックが実現されてもよい。いくつかの実施形態では、固体金属ブロックの全露出表面がコーティングされる。さらに、貫通孔が設けられたとき、貫通孔の内面もコーティングされることがある。他の実施形態では、例えば、コーティングされないことが望ましい部分にマスク層を設けることによって、金属ブロックの一部だけがコーティングされる。アルミニウムの酸化は、当業者によく知られており、例えば、アルミニウムにＡｌ2Ｏ3の薄い層を設けるように陽極酸化プロセスおよび／または他の酸化プロセスを使用して行われてもよい。鋼のセラミックコーティングも、当業者によく知られており、本明細書でさらに説明する必要はない。
さらに図２を参照して、ブロック２３０で、上で説明したように、線１３０ａ、１３０ｂおよび／または１３０ａ’、１３０ｂ’などの第１および第２の間隔の開けられた導電線は、構成に依存して、第１の面、側面および／または第２の面上の空洞に作製される。さらに、いくつかの実施形態では、ビア１４２ａ、１４２ｂおよび／または１４２ａ’、１４２ｂ’などの導電ビアが、貫通孔に作製されることがある。導電線の前に、導電線と同時に、および／または導電線の後に、導電ビアおよび／または反射層が作製されてもよい。絶縁層でコーティングされた固体金属ブロック上に導電線を作製することは、アルミニウム、鋼および／または他のコアで回路基板のような構造を実現することがよく知られているので、本明細書で詳細に説明する必要はない。
最後に、ブロック２４０で、本明細書で説明されたように、半導体デバイス、レンズ、可撓性膜、封入剤および／または保持器を基板に取り付けるために、他の工程が行われる。また、留意されたいことであるが、いくつかの他の実施では、図２のブロック中に書かれた機能および／または動作は、フローチャートに書かれた順序の範囲外で行われてもよい。例えば、連続して示された２つのブロックは、実際は、含まれた機能／動作に応じて、実質的に同時に実施されることがあり、またはブロックが時には逆の順序で実施されることがある。
図３Ａおよび３Ｂは、それぞれ本発明の実施形態に従ったパッケージの上面斜視図および底面斜視図であり、図１Ｄの断面図に対応している可能性がある。図３Ａおよび３Ｂは、固体金属ブロック１００、空洞１１０、フィン１９０、固体金属ブロックに巻き付く第１および第２の間隔の開けられた導電線１３０ａ’、１３０ｂ’、および空洞１１０に取り付けられた半導体発光デバイス１５０を示している。絶縁コーティング１２０は透明であってもよく、図示されていない。これらの実施形態および／または任意の他の実施形態では、第２の絶縁層および／または半田マスクが、第１および／または第２の間隔の開けられた導電線の上に設けられることがある。
図４は、本発明の他の実施形態の分解斜視図を示しており、図１Ｈに対応する可能性がある。図４に示されるように、固体金属ブロック１００は、空洞１１０をその中に備え、複数の間隔の開けられた電気線をその上に備える。図４に、第１の電気線１３０ａ’が示されている。しかし、単一の第２の電気線ではなく、複数の第２の電気線３３０ａ’、３３０ｂ’および３３０ｃ’が、例えば白色光源用の赤色、緑色および青色半導体発光デバイスを実現するように空洞１１０に取り付けることができる複数の半導体発光デバイス１５０’に接続するように、設けられてもよい。封入剤１６０およびレンズ保持器１８０が示されている。レンズ保持器１８０の他の構成は、レンズ１７０を固体金属ブロック１００に取り付けるためのリッジおよび／または他の従来の取付け手段を実現してもよい。また、理解されることであろうが、エポキシ樹脂または他の接着剤がレンズ保持器１８０で使用されてもよい。本発明のいくつかの実施形態では、レンズ保持器１８０は、また、追加の上部ヒートシンク能力を実現することがある。図５は、図４の組み立てられたパッケージを示している。
したがって、本発明のいくつかの実施形態は、半導体発光デバイスの取付け基板として固体金属ブロックを使用し、１つまたは複数の一体型空洞および複数の一体型放熱フィンを備える。アルミニウムまたは鋼は、一体型フィンが設けられたとき、有効なヒートシンクとして使用されるのに十分な熱伝導率を有している。その上、材料コストおよび製造コストが安くなり得る。さらに、高品質絶縁酸化物を成長し、かつ／またはセラミックコーティングを実現することができることで、熱抵抗に厳しい影響を及ぼすことなく所望の電気線を形成することができるようになる。というのは、陽極酸化または他のコーティングの厚さは正確に制御することができるからである。この絶縁層は、また、選択的にパターン形成することができ、これによって、光学性能の向上のために、空洞側壁だけに銀をメッキするなどの、基板に他のメッキ金属を付けることが可能になり得る。
別個の反射器カップおよび別個のヒートシンクではなく、固体金属ブロックに光空洞および放熱フィンを形成することができることで、組立コストを減少させることができる。というのは、パッケージの部品総数を減少させることができるからである。その上、反射器（空洞）の位置が固体金属ブロックに対して固定されていることで、また、組立ての複雑さを軽減することができる。最後に、一体型放熱フィンは、熱効率を高めることができる。本発明の実施形態は、高出力ＬＥＤおよび／またはレーザダイオードのような高出力半導体発光デバイスのために特に有用である可能性がある。
本発明の実施形態に従って使用することができる固体金属ブロック取付け基板の他の実施形態は、特許文献２０に記載されており、この出願の開示は、これによって、あたかも本明細書に完全に記載されたかのようにその全体が参照により本明細書に組み込まれる。
蛍光体を発光デバイスに組み込み、放出された放射を特定の周波数帯域で強くし、かつ／または放射の少なくともいくらかを他の周波数帯域に変換することがしばしば望ましい。蛍光体は、多くの従来技術を使用して発光デバイスに含めることができる。１つの技術では、蛍光体は、デバイスのプラスチックシェルの内側および／または外側にコーティングされる。他の技術では、蛍光体は、例えば電気泳動堆積を使用して半導体発光デバイス自体にコーティングされる。さらに他の実施形態では、蛍光体をその中に含むエポキシ樹脂のような材料の１滴が、プラスチックシェルの内側に、半導体発光デバイスの上に、および／またはデバイスとシェルとの間に配置されることがある。蛍光体コーティングを使用するＬＥＤは、例えば、特許文献２１〜特許文献２６に記載されている。
これから説明する本発明のいくつかの実施形態は、蛍光体を含むコーティングをレンズに設ける。他の実施形態では、レンズが、その中に分散された蛍光体を含む。
図６Ａ〜６Ｈは、本発明の様々な実施形態に従った透明な光学素子の断面図である。これらの光学素子は、以下でも説明されるように、半導体発光デバイスを実装するために使用することができる。
図６Ａに示されるように、本発明のいくつかの実施形態に従った透過光学素子は、透明なプラスチックを含むレンズ１７０を備える。本明細書で使用されるとき、用語「透明な」は、半導体発光デバイスからの光放射が、完全に吸収または完全に反射されることなく材料を通過することができることを意味する。レンズ１７０は、その中に分散された蛍光体６１０を含む。当業者によく知られているように、レンズ１７０は、ポリカーボネート材料および／または、透過光学素子を作製するために使用される他の従来のプラスチック材料を含んでもよい。さらに、蛍光体６１０は、セリウム添加ＹＡＧおよび／または他の従来の蛍光体を含む任意の従来の蛍光体を含むことができる。いくつかの特定の実施形態では、蛍光体は、セリウム添加イットリウムアルミニウムガーネット（ＹＡＧ：Ｃｅ）を含む。他の実施形態では、ナノ蛍光体が使用されることがある。蛍光体は当業者によく知られており、本明細書でさらに説明する必要はない。
図６Ａにおいて、蛍光体６１０はレンズ１７０の中に均一に分散されている。対照的に、図６Ｂでは、蛍光体６２０はレンズ１７０の中に不均一に分散されている。例えば、より高い強度および／または異なる色の領域を実現するように、および／または照明されたときレンズ１７０に様々な特徴を実現するように、蛍光体６２０の様々なパターンが形成されてもよい。図６Ａ〜６Ｂでは、レンズ１１０はドーム状レンズである。本明細書で使用されるときに、用語「ドーム」および「ドーム状」は、おおむねアーチ形表面の外形を有する構造を意味し、規則正しい半球状構造ならびに、形が偏心しおよび／または他の特徴、構造および／または表面を有し規則正しい半球を形成しない他のおおむねアーチ形構造を含む。
ここで図６Ｃを参照すると、１つまたは複数のコーティング６３０が、レンズ１７０の外側に設けられてもよい。このコーティングは、保護コーティング、偏光コーティング、特徴を有するコーティング、および／または当業者によく知られている光学素子の任意の他の従来のコーティングであってもよい。図６Ｄにおいて、１つまたは複数の内側コーティング６４０が、レンズ１７０の内面に設けられている。やはり、どのような従来のコーティングまたはコーティングの組合せを使用してもよい。
さらに、本発明の他の実施形態は、均一に分布された蛍光体６１０および／または不均一に分布された蛍光体６２０をその中に含むレンズ１７０に内側コーティングと外側コーティングの両方を設ける。内側コーティングおよび外側コーティングを設けることによって、蛍光体に対する屈折率整合の改善が実現される可能性がある。したがって、本発明のいくつかの実施形態に従って、３層が射出成形されることがある。本発明の他の実施形態では、液体および／または固体ゲルなどの屈折率整合媒体をシェル内に使用して、屈折率整合を助けることができる。内側層および外側層の使用は、屈折率整合問題に起因して蛍光体含有層に捕獲される可能性がある光子の数を減少させることができる。
図６Ｅは、本発明の他の実施形態を示し、透明内部コア６５０がレンズ１７０の内側に設けられている。いくつかの実施形態では、図６Ｅにも示されているように、透明内部コア６５０はレンズ１７０を満たして、半球状光学素子を実現している。透明内部コア６５０は、均一に透明であってもよく、かつ／または半透明領域および／または不透明領域をその中に含んでもよい。透明内部コア６５０は、ガラス、プラスチックおよび／または他の光結合媒体を含んでもよい。
図６Ｆは、本発明の他の実施形態を示し、蛍光体含有レンズ１７０は、透明内部コア６５０の中に入りさらに透明内部コア６５０およびレンズ１７０を通り抜けてレンズ１７０から出て行く光６６２を放射するように構成された半導体発光デバイス１５０と、組み合わせられている。
図６Ｇは、本発明の他の実施形態の断面図である。図６Ｇに示されるように、取付け基板１００は、発光デバイス１５０が取付け基板１００と透明内部コア６５０との間にあるように設けられている。また図６Ｇに示されるように、取付け基板１００は、空洞１１０をその中に備え、発光デバイス１５０は少なくとも部分的に空洞１１０内にある。放熱フィン１９０も設けられている。
図６Ｈは、本発明のさらに他の実施形態を示している。これらの実施形態において、空洞１１０は、エポキシ樹脂および／または他の光結合媒体（例えば、シリコン）などの封入剤６８０で満たされることがある。封入剤６８０は、発光デバイス１５０から透明内部コア６５０への光結合を高めることができる。放熱フィン１９０もまた設けられている。
当業者は理解することであろうが、図６Ａ〜６Ｈの実施形態は別個の実施形態として示されたが、図６Ａ〜６Ｈの様々な要素は、要素の様々な組合せおよび部分組合せで一緒に使用されてもよい。したがって、例えば、内側コーティング６４０と外側コーティング６３０、均一に分布された蛍光体６１０と不均一に分布された蛍光体６２０、発光デバイス１５０、取付け基板１００、空洞１１０、内部コア６５０および封入剤６８０の組合せは、一緒に使用されてもよい。さらに、図６Ａ〜６Ｈの実施形態は、本明細書で開示されるいずれの他の実施形態と組み合わされてもよい。
図７は、本発明の他の実施形態に従った発光デバイスの断面図である。図７に示されているように、この実施形態は、蛍光体および／または他の化学薬品を詰め込まれた光学的透明材料で作られることがあるレンズ１７０を備える。内部コア６５０は、プラスチックまたはガラスのような光学的透明材料で作られてもよく、放熱フィン１９０を備える取付け基板１００の封入剤含有空洞１１０の上に配置されてもよい。レンズ１７０および内部コア６５０は、発光ダイオード１５０のための複合レンズを形成する。
図８は、本発明の様々な実施形態に従った透過光学素子を形成するための装置の模式的なブロック図を示している。具体的には、図８は、本発明の様々な実施形態に従った透過光学素子を形成するために使用することができる射出成形装置を示している。図８に示されるように、射出成形装置は、透明プラスチックおよび／または蛍光体添加物８５０が供給されるホッパー８１０または他の貯蔵デバイスを備える。透明プラスチックおよび／または蛍光添加物は、ペレット、粉末および／または固体の形で供給されてもよい。溶剤、結合剤その他の添加物が含まれてもよいが、このことは当業者によく知られている。インジェクタ８２０は、透明プラスチックおよび蛍光体添加物を溶かし、かつ／またはこれらの材料を溶融状態に保って透明プラスチックおよび蛍光体添加物を含む溶融液体を供給するために使用される加熱器およびスクリュー機構（ｓｃｒｅｗ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ）を備える。インジェクタ８２０は、ノズル８３０を介してモールド８４０に溶融液体を注入する。モールド８４０は、適切なチャネル８６０をその中に備え、このチャネル８６０は、ドームまたはキーパッドのキー（ｄｏｍｅ ｏｒ ｋｅｙｐａｄ ｋｅｙ）などの光学素子の形を画定するために使用することができる。光学素子の射出成形は当業者によく知られており、例えば、特許文献２７〜特許文献３２に記載されており、本明細書でさらに詳細に説明する必要はない。また、理解されることであろうが、キャスティング技術が使用されてもよく、この場合、透明プラスチックおよび蛍光体添加物を含む溶融液体がメス型に供給され、このメス型が、次に、光学素子を成型するようにオス型に結合される（または、この逆）。光学素子のキャスティングは、例えば、特許文献３３〜特許文献４０に記載されており、本明細書でさらに詳細に説明する必要はない。
図９は、本発明の様々な実施形態に従って半導体発光デバイスを実装するために使用することができるステップのフローチャートである。図９に示されるように、ブロック９１０で、図８のモールド８４０等の型に、透明プラスチックおよび蛍光体添加物を含む溶融液体が満たされる。ブロック９２０で、溶融液体は、蛍光体が分散されている光学素子を生成するように固化することができる。次に、光学素子は、モールドから取り出され、固体金属ブロックの空洞に渡って取り付けられる。
図１０は、本発明の実施形態に従って半導体発光デバイスを実装するために実行することができるステップのフローチャートである。図１０に示されるように、ブロック１０１０で、分散された蛍光体を有する透明プラスチックを備えるドーム状レンズ１７０等のレンズが、射出成形、キャスティングおよび／または他の従来技術を使用して、成形される。ブロック１０２０で、図６Ｅのコア６５０のようなコアが形成される。理解されることであろうが、いくつかの実施形態では、コア６５０は、レンズ１７０の内側に配置または形成されるが、他の実施形態では、透明コア６５０を形成し、透明プラスチックおよび蛍光体添加物を含む溶融液体を透明コア６５０を含むモールドに満たすことによりブロック１０２０がブロック１０１０より前に行われて、透明コアのまわりにレンズ１７０が形成される。
さらに図１０を参照して、デバイス１５０などの半導体発光デバイスが、取付け基板１００等の取付け基板の反射性空洞１１０の中に配置される。ブロック１０４０で、図６Ｈの封入剤６８０などの封入剤が、取付け基板１００、発光デバイス１５０および／またはコア６５０に塗布される。最後に、ブロック１０５０で、エポキシ樹脂、スナップ嵌め（ｓｎａｐ−ｆｉｔ）および／または他の従来の取付け技術を使用して、レンズまたはシェルが取付け基板に結合される。
使用される可能性のある封入剤６８０の量を減らすか又は最小限にするために、内部コア６５０がレンズ全体を満たすことが望ましい可能性がある。当業者にはよく知られているように、封入剤６８０は、取付け基板１００および／または内部コア６５０と異なった熱膨張係数を有することがある。ブロック１０４０で使用される封入剤６８０の量を減少させるか最小限にすることによって、これらの熱的不整合の効果を減らすか最小限にすることができる。
また留意されるべきことであるが、いくつかの他の実施では、図９および／または１０のブロック中に書かれた機能／動作は、フローチャートに書かれた順序から外れて行われてもよい。例えば、連続して示された２つのブロックは、実際は、含まれた機能／動作に応じて実質的に同時に実施されてもよく、またはこれらのブロッを時には逆の順序で実施してもよい。
したがって、本発明のいくつかの実施形態は、成形技術またはキャスティング技術を使用して、レンズのような複合光学素子を形成することができる。いくつかの実施形態では、射出成形は、成形材料中に分散された蛍光体層を内面および外面に配置するように使用され、次に残りの体積での成形またはキャスティングプロセスを完成して所望の光学素子を形成することができる。いくつかの実施形態では、これらの光学素子は、レンズの後ろの青色発光ダイオードを変換して白色光の外観を生成することができる。
本発明の他の実施形態は、光を均等に分散させるために、および／または光を所望のパターンで分散させるために、蛍光体を使用することがある。例えば、従来の発光デバイスは、「コウモリの翼状の（Ｂａｔｗｉｎｇ）」放射パターンで光を放射することがあり、この放射パターンでは、軸上（０°）または側面（例えば、約４０°よりも大きな角度）に比べて大きな光強度が、軸外約４０°の角度などの軸外角度で与えられる。他の発光ダイオードは、「ランベルド（Ｌａｍｂｅｒｔｉａｎ）」放射パターンを与えることがあり、この放射パターンでは、最も大きな強度が、軸外約４０°までの中心領域に集中し、それからより大きな角度で急速に落ちている。さらに他の従来のデバイスは、側面発光放射パターンを与えることがあり、この場合には、軸から９０°などの大きな角度に最大光強度が与えられ、軸に近づくより小さな角度で急速に落ちている。対照的に、本発明のいくつかの実施形態は、色相関温度（ＣＣＴ）の角度依存性などの、発光デバイスの光出力の角度依存放射パターンを低減させるか除去することができる。したがって、いくつかの実施形態で、レンズの全表面からの光強度およびｘ、ｙ色度値／座標は、比較的一定のままであることがあり得る。スポットライト効果が望ましくない部屋などの照明用途に使用されるとき、これは有利である可能性がある。
本発明のいくつかの実施形態に従って、上で説明したような射出成形プロセスは、レンズ作用および白色変換などの複数の特徴を有する単一光学素子の形成を可能にすることができる。その上、２成形またはキャスティング技術を使用することによって、いくつかの実施形態に従って、蛍光体層を所望の形に形作って、視角による色温度の角度依存性を減少させるか、最小限にすることができる。
分散された蛍光体を含むレンズの他の実施形態は、特許文献４１に記載されており、特許文献４１の開示は、あたかも本明細書で完全に記載されたかのようにその全体を参照により本明細書に組み込まれる。
本発明の他の実施形態では、蛍光体を含むコーティングが、半導体発光デバイス１５０自体の上に設けられる。特に、例えば固体照明を実現するために、ＬＥＤに蛍光体を備えることが望ましいことがある。１つの実施例では、固体白色照明に使用されるＬＥＤは、短波長で、例えば約３８０ｎｍから約４８０ｎｍの範囲で、高放射束出力を発生することができる。１つまたは複数の蛍光体が備えられてもよく、この場合には、ＬＥＤの短波長高エネルギー光子出力が、部分的にまたは全体的に蛍光体を励起するように使用され、それによって、ＬＥＤ出力のいくらかまたはすべてを周波数に関してダウンコンバートして白色光の外観を生成する。
１つの特定の実施例として、約３９０ｎｍでのＬＥＤの紫外出力は、赤色、緑色および青色の蛍光体と共に使用されて、白色光の外観を生成することができる。他の特定の実施例として、ＬＥＤからの約４７０ｎｍの青色出力は、黄色の蛍光体を励起するように使用されて、ＬＥＤ出力の一部が蛍光体で吸収されたとき起こるいくらかの２次黄色発光と共に４７０ｎｍ青色出力のいくらかを伝えることによって白色光の外観を生成することができる。
蛍光体は、多くの従来技術を使用して半導体発光デバイスに含めることができる。１つの技術では、ＬＥＤのプラスチックシェルの内側および／または外側に蛍光体がコーティングされる。他の技術では、例えば電気泳動堆積を使用して、半導体発光デバイス自体に蛍光体がコーティングされる。さらに他の技術では、蛍光体をその中に含むエポキシ樹脂などの材料１滴が、プラスチックシェルの内側に、半導体発光デバイスの上に、および／またはデバイスとシェルの間に配置されることがある。この技術は、「グラブ・トップ（ｇｌｏｂ ｔｏｐ）」と呼ばれることがある。また、蛍光体コーティングが屈折率整合材料を取り込んでもよく、かつ／または別個の屈折率整合材料が設けられてもよい。
さらに、上で説明したように、特許文献１９は、第１および第２の対向する面と、第２の面から第１の面の方に斜角で延びる第１と第２の対向する面の間の側壁とを有する基板を含む発光ダイオードを記載している。共形の蛍光体層が、傾斜した側壁に設けられている。傾斜側壁は、従来の直角側壁よりも均一な蛍光コーティングを可能にすることができる。
本発明の他の実施形態に従って、溶媒中に浮遊する蛍光体粒子を含む懸濁液を、半導体発光デバイスの発光面の少なくとも一部に配置し、溶媒の少なくともいくらかを蒸発させて蛍光体粒子を発光面の少なくとも一部に堆積させることによって、半導体発光デバイスは作製される。それによって、蛍光体粒子を含むコーティングが発光面の少なくとも一部に形成される。
本明細書で使用されるときに、「懸濁液（ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ）」は、液体（「溶媒」）中に固体粒子が混合されているが溶けていない（「浮遊している」）二相固体−液体系を意味する。また、本明細書で使用されるとき、「溶液（ｓｏｌｕｔｉｏｎ）」は、固体粒子が液体（「溶媒」）中に溶けている単相液体系を意味する。
図１１Ａは、本発明の様々な実施形態に従った中間作製ステップにおける半導体発光デバイスパッケージの断面図である。図１１Ａに示されるように、溶媒１１２４中に浮遊する蛍光体粒子１１２２を含む懸濁液１１２０が、半導体発光デバイス１５０の発光面１５０ａの少なくとも一部に配置される。本明細書で使用されるとき、「光」は、半導体発光素子１５０で放射される可視および／または（紫外線等の）不可視の放射のいずれをも意味する。次に、図１１Ａおよび１１Ｂを結ぶ矢印で示されるように、溶媒１１２４の少なくともいくらかを蒸発させて、蛍光体粒子１１２２が発光面１５０ａの少なくとも一部に堆積し、蛍光体粒子１１２２を含んだコーティングをそこに形成するようにする。いくつかの実施形態では、溶媒１１２４中に浮遊する蛍光体粒子１１２２を含む懸濁液１１２０は、図１１Ａの配置を行っている間および／または蒸発を行っている間に撹拌される。さらに、図１１Ｂに示されるように、蛍光体粒子１２２が発光面１５０ａの少なくとも一部に均一に堆積し、それによって、蛍光体粒子１１２２の均一なコーティング１１３０を形成するように、蒸発を行うことができる。いくつかの実施形態では、蛍光体粒子１１２２は、発光面１５０ａ全体に均一に堆積する。さらに、いくつかの実施形態では、溶媒１１２４の実質的にすべてを蒸発させることができる。例えば、いくつかの実施形態では、溶媒の少なくとも約８０％を蒸発させることができる。いくつかの実施形態では、実質的にすべての溶媒１１２４を蒸発させて、蛍光体粒子１１２２を発光面１５０ａ全体に均一に堆積させる。
本発明のいくつかの実施形態では、溶媒１１２４は、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）、アルコール、トルエン、アミルアセテートおよび／または他の従来の溶媒を含む。さらに他の実施形態では、蛍光体粒子１１２２は、サイズが約３〜４μｍであることがあり、約０．２ｍｇのこの蛍光体粒子１１２２を約５ｃｃのＭＥＫ溶媒１１２４に混合して、懸濁液１１２０を設けることができる。懸濁液１１２０は、点滴器ピペットによって計量供給されてもよく、蒸発は、約６０℃および／または約１００℃などの室温または室温より上か下の温度で行われてもよい。
蛍光体は、また、当業者によく知られている。本明細書で使用されるとき、蛍光体粒子１１２２は、セリウム添加イットリウムアルミニウムガーネット（ＹＡＧ：Ｃｅ）および／または他の従来の蛍光体とすることができ、従来の混合技術を使用して溶媒１１２４中に混合し、それにより蛍光体粒子１１２２を含む懸濁液１１２０を設けることができる。いくつかの実施形態では、蛍光体は、発光面１５０ａから放射される光の少なくともいくらかを、半導体発光デバイスから発生する光が白色光として見えるように変換するように構成される。
図１２Ａは、本発明の他の実施形態の断面図である。図１２Ａに示されるように、取り付け基板１００が設けられ、取り付け基板の空洞１１０に半導体発光素子１５０が取り付けられる。放熱フィン１９０も設けられる。溶媒１１２４中に浮遊する蛍光体粒子１１２２を含む懸濁液１１２０が、空洞１１０内に配置される。したがって、空洞１１０は、懸濁液１１２０を閉じ込めるために使用することができ、それにより懸濁液１１２０の量および形状を制御することができる。
ここで図１２Ｂを参照すると、蒸発が行われ、それによって、溶媒１１２４の少なくともいくらかが蒸発されて蛍光体粒子１１２２が発光面１５０ａの少なくとも一部に堆積し、蛍光体粒子１１２２を含んだコーティング１１３０を形成するようになる。
図１３Ａおよび１３Ｂは、本発明の他の実施形態を示す。図１３Ａに示されるように、これらの実施形態では、空洞１１０は空洞の底１１０ｂを備え、半導体発光デバイス１５０は空洞の底１１０ｂに取り付けられる。さらに、半導体発光デバイス１５０は、空洞の底１１０ｂから突き出ている。いくつかの実施形態では、半導体発光デバイス１５０の発光面１５０ａは、空洞の底１１０ｂから離隔している面１５０ｂと、面１５０ｂと空洞の底１１０ｂとの間に延びる側面１５０ｃとを備える。図１３ｂに示されるように、溶媒１１２４の少なくともいくらかを蒸発させるように蒸発が行われて、蛍光体粒子１１２２が発光面１５０ａの少なくとも一部に均一に堆積し、それによって、蛍光体粒子１１２２を含む均一な厚さのコーティング１１３０を形成するようになる。また図１３Ｂに示されるように、いくつかの実施形態では、コーティングは面１５０ｂおよび側面１５０ｃ上で均一な厚さとすることができる。いくつかの実施形態で、コーティング１１３０は、発光素子１５０の外側の底１１０ｂに均一に延びることができる。他の実施形態では、コーティング１１３０は、空洞１１０の側壁１１０ａにも少なくとも部分的に延びることができる。
本発明の他の実施形態では、蒸発中に、結合剤を懸濁液１１２０に加えて、それにより蛍光体粒子１１２２および結合剤が発光面１５０ａの少なくとも一部に堆積し、そこに蛍光体粒子１１２２および結合剤を含むコーティングを形成させることができる。いくつかの実施形態では、エチルセルロースおよび／またはニトロセルロースなどのセルロース材料を結合剤として使用してもよい。さらに、他の実施形態では、結合剤の少なくともいくらかは、溶媒と共に蒸発してもよい。
本発明の他の実施形態では、懸濁液１１２０は、溶媒１１２４中に浮遊する蛍光体粒子１１２２および光散乱粒子を含み、ここで、溶媒１１２４の少なくともいくらかが蒸発されて、蛍光体粒子１１２２および光散乱粒子が発光デバイス１５０の少なくとも一部に堆積し、蛍光体粒子１１２２および光散乱粒子を含んだコーティング１１３０を形成するようになる。いくつかの実施形態では、光散乱粒子は、ＳｉＯ2（ガラス）粒子を含むことがある。いくつかの実施形態で、散乱粒子のサイズを選ぶことで、（白色用途用の）発光源をより均一（具体的には、ランダム）にするように青色光を効果的に散乱させることができる。
また理解されることであろうが、本発明の様々な実施形態に従って、図１１Ａ〜１３Ｂの実施形態の組合せおよび部分組合せを実現することもできる。さらに、本発明の様々な実施形態に従って、図１１Ａ〜１３Ｂの実施形態の他の図のどれか又はすべてとの組合せまたは部分組合せを実現することもできる。懸濁液から溶媒を蒸発させることによって半導体発光デバイスをコーティングする他の実施形態が、本発明の譲受人に譲渡された特許文献４２に記載されており、この出願の開示は、本明細書に完全に記載されたかのようにその全体を参照により本明細書に組み込む。透明なシリコンおよび蛍光体を含むパターン形成可能な膜を半導体発光デバイスにコーティングすることによって、半導体発光デバイスをコーティングする他の実施形態が、本発明の譲受人に譲渡された特許文献４３に記載されており、この出願の開示は、本明細書に完全に記載されたかのようにその全体を参照により本明細書に組み込む。
本発明の他の実施形態では、光学素子を含む可撓性膜を第１の金属面に設け、そこで、光学素子は空洞にわたり広がっている。いくつかの実施形態では、光学素子はレンズである。他の実施形態では、光学素子は、蛍光体コーティングを含むことがあり、かつ／またはその中に分散された蛍光体を含むことがある。
図１４は、本発明の様々な実施形態に従った半導体発光デバイスパッケージおよびその組立方法の分解断面図である。図１４を参照すると、この半導体発光デバイスパッケージは、空洞１１０を備える第１の面１００ａおよび複数の放熱フィン１９０を備える第２の面１００ｂを有する固体金属ブロック１００を備える。光学素子１４３０をその中に備える可撓性膜１４２０が第１の面１００ａに設けられ、半導体発光デバイス１５０は、金属ブロック１００と可撓性膜１４２０の間に設けられ、光学素子を通して光６６２を放射するように構成されている。可撓性膜１４２０と固体金属ブロック１００を互いに付けるために付着要素１４５０を使用してもよい。
さらに図１４を参照して、可撓性膜１４２０は、従来の室温加硫処理（ＲＴＶ）シリコーンゴムのような可撓性材料から作ることができるカバースリップ（ｃｏｖｅｒ ｓｌｉｐ）を実現することができる。他のシリコーンベースの材料および／または可撓性材料を使用してもよい。可撓性材料で作ることによって、可撓性膜１４２０は、工程中に延び縮みするときに固体金属ブロック１００と合致することができる。さらに、可撓性膜１４２０は、トランスファー成形、射出成形および／または当業者によく知られている他の従来の技術等の簡単な低コスト技術によって作ることができる。
上で説明したように、可撓性膜１４２０は光学素子１４３０を備える。光学素子は、レンズ、プリズム、蛍光体等の光発光の強化および／または変換要素、光散乱要素および／または他の光学素子を含むことができる。また以下で詳細に説明するように、１つまたは複数の光学素子１４３０が設けられてもよい。さらに図１４に示すように、いくつかの実施形態では、光結合ゲルおよび／または他の屈折率整合材料等の光結合媒体１４７０が、光学素子１４３０と半導体発光デバイス１５０との間に設けられることがある。
さらに図１４を参照すると、付着要素１４５０は、固体金属ブロック１００の外周、可撓性膜１４２０の外周および／またはこれらの角等の選ばれた部分の周辺に配置することができる接着剤として具体化することができる。他の実施形態では、固体金属ブロック１００が、付着要素１４５０を実現するように可撓性膜１４２０の周辺で圧印加工されることがある。他の従来の付着技術を使用してもよい。
また、図１４は、本発明の様々な実施形態に従った半導体発光デバイスの組み立てまたは実装方法を示している。図１４に示されるように、第２の面１００ｂにフィン１９０を備える固体金属ブロック１００の第１の面１００ａの空洞１１０に、半導体発光素子１５０が取り付けられる。光学素子１４３０を備える可撓性膜１４２０は、例えば付着要素１４５０を使用して、動作中に半導体発光デバイス１５０が光学素子１４３０を通して光６６２を放射するように第１の面１００ａに付着される。いくつかの実施形態では、半導体発光デバイス１５０と光学素子１４３０との間に光結合媒体１４７０が配置される。
図１５は、本発明の他の実施形態に従った図１４の実装半導体発光デバイスの断面図である。可撓性膜１４２０は、空洞１１０を越えて面１００ａへ延びている。光学素子１４３０は空洞１１０の上にあり、半導体発光デバイス１５０は空洞１１０内にあり、光学素子１４３０を通して光６６２を放射するように構成されている。図１５において、光学素子１４３０は凹レンズを備える。いくつかの実施形態では、光学素子１４３０と半導体発光デバイス１５０との間の空洞１１０に光結合媒体１４７０が設けられる。いくつかの実施形態では、光結合媒体１４７０が空洞１１０を満たす。
図１６は、本発明の他の実施形態の断面図である。図１６に示されるように、可撓性膜１４２０は２つの光学素子１４３０および１６３０を備える。第１の光学素子１４３０はレンズを備え、第２の光学素子１６３０はプリズムを備える。半導体発光デバイス１５０からの光は、プリズム１６３０およびレンズ１４３０を通過する。また、光結合媒体１４７０が設けられてもよい。いくつかの実施形態では、光結合媒体１４７０が空洞１１０を満たしている。プリズム１６３０がシャドーイングを軽減できるように、光結合媒体１４７０は、プリズム１６３０と十分な屈折率の差を有してもよい。図１６に示されるように、半導体発光デバイス１５０は、可撓性膜１４２０の方に延びるワイヤ１６５０を備え、プリズム１６３０は、半導体発光デバイス１５０から放射された光のワイヤ１６５０によるシャドーイングを軽減するように構成されている。それによって、より均一な光放射が実現される可能性があり、ワイヤ１６５０のシャドーイングが減少している。理解されることであろうが、用語「ワイヤ」は、半導体発光デバイス１５０に対する任意の電気接続を包含するように一般的な意味で本明細書において使用される。
図１７は、本発明の他の実施形態の断面図を示している。図１７に示されるように、蛍光体１７１０が、レンズ１４３０と半導体発光デバイス１５０との間で可撓性膜１４２０に接して設けられている。蛍光体１７１０には、セリウム添加イットリウムアルミニウムガーネット（ＹＡＧ）および／または他の従来の蛍光体を含めることができる。いくつかの実施形態では、蛍光体は、セリウム添加イットリウムアルミニウムガーネット（ＹＡＧ：Ｃｅ）を含む。他の実施形態では、ナノ蛍光体が使用されることがある。蛍光体は当業者によく知られており、本明細書でさらに説明する必要はない。また、空洞１１０を満たすことがある光結合媒体１４７０が設けられてもよい。
図１８は、本発明のさらに他の実施形態を示している。この実施形態では、レンズ１４３０は、半導体発光デバイス１５０に近接する凹状内面１４３０ａを備え、蛍光体１７１０は、凹状内面１４３０ａに接した共形蛍光体層を備える。また、空洞１１０を満たすことがある光結合媒体１４７０が設けられてもよい。
図１９は、他の実施形態の断面図である。図１９に示されるように、空洞１１０の上にある可撓性膜１４２０の少なくとも一部１４２０ｄが、光に対して透明である。さらに、空洞１１０を越えて面１１０ａへ延びる可撓性膜１４２０の少なくとも一部１４２０ｃが、可撓性膜１４２０の点部分１４２０ｃで示されるように、光に対して不透明である。不透明領域１４２０ｃは、光線の反射を減少させるか、妨げることができ、それによって、より望ましい光パターンを生じさせる可能性がある。また、空洞１１０を満たすことがある光結合媒体１４７０が設けられてもよい。
図２０は、本発明の他の実施形態の断面図であり、可撓性膜１４２０は複数の材料から作製することができる。図２０に示されるように、空洞１１０の上にある可撓性膜１４２０の少なくとも一部１４２０ｄが第１の材料を含み、空洞１１０を越えて面１００ａへ延びる可撓性膜１４２０の少なくとも一部１４２０ｃが第２の材料を含む。いくつかの実施形態では、光がそれを通して放射される可撓性膜１４２０の部分と光がそれを通して放射されない可撓性膜１４２０の部分に異なる特性を与えるために、２以上の材料が可撓性膜１４２０に使用されることがある。他の実施形態では、他の目的のために複数の材料が使用されることがある。例えば、非可撓性プラスチックレンズおよび／または可撓性プラスチックレンズが、可撓性膜に付着されてもよい。複数の材料を有するそのような可撓性膜１４２０は、例えば、従来の複数成形技術（ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｍｏｌｄｉｎｇ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ）を使用して作製することができる。いくつかの実施形態では、成形される第１の材料は、後で成形される第２の材料に付着する十分な結合剤とするために、完全には硬化されないことがある。他の実施形態では、光学素子と可撓性膜に同じ材料を使用することがあり、この場合、光学素子が形成され、次に、光学素子を取り囲んで可撓性膜が形成される。また、空洞１１０を満たすことがある光結合媒体１４７０が設けられてもよい。
図２１は、本発明の他の実施形態の断面図である。この実施形態では、半導体発光素子１５０は、可撓性膜１４２０の方に延び可撓性膜１４２０に空洞１１０内で接触するワイヤ１６５０を備える。可撓性膜１４２０は、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）および／または他の従来の透明導体を含むことができる透明導体２１１０を備える。透明導体２１１０は、空洞１１０内で延び、ワイヤに電気的に接続している。それによって、ワイヤ１６５０によるシャドーイングの軽減が実現される可能性がある。さらに、金属ブロック１００へのワイヤボンディング、その結果として起こる可能性のある光ゆがみが減少するか、なくなる可能性がある。また、空洞１１０を満たすことがある光結合媒体１４７０が設けられてもよい。
図２２は、本発明の他の実施形態の断面図である。図２２に示されるように、光学素子１４３０は、空洞１１０の上にあり空洞１１０から突き出るレンズを備える。可撓性膜１４２０は、さらに、空洞１１０の方に突き出る突出要素２２３０をレンズ１４３０と発光素子１５０との間に備える。図２２に示されるように、共形蛍光体層１７１０が突出要素２２３０に接して設けられる。レンズ１４３０の後ろに突出要素２２３０を設けることによって、デバイスの光結合媒体１４７０がずらされる可能性がある。このように、図２２の配置は、発光素子１５０から所望の距離のところにより均一な蛍光体コーティングを実現して、より均一な照明を実現する可能性がある。また、空洞１１０を満たすことがある光結合媒体１４７０が設けられてもよい。
図２３および２４は、本発明の様々な実施形態に従った複数の半導体発光デバイスおよび／または複数の光学素子を備えるパッケージを示している。例えば、図２３に示されるように、光学素子１４３０は第１の光学素子であり、半導体発光デバイス１５０は第１の半導体発光デバイスである。また、可撓性膜１４２０は、第１の光学素子１４３０と離隔された第２の光学素子１４３０’を備え、このデバイスは、第２の光学素子１４３０’を通して光を放射するように構成された第２の半導体発光デバイス１５０’を基板１００と可撓性膜１４２０との間にさらに備える。さらに、第３の光学素子１４３０”および第３の半導体発光デバイス１５０”が設けられてもよい。光学素子１４３０、１４３０’、および１４３０”は、互いに同じでもよく、かつ／または異なってもよく、また、半導体発光デバイス１５０、１５０’、および１５０”は、互いに同じでもよく、かつ／または異なってもよい。さらに、図２３の実施形態では、空洞１１０は第１の空洞であり、第２および第３の空洞１１０’、１１０”が、それぞれ、第２および第３の半導体発光デバイス１５０’、１５０”に対してそれぞれ設けられている。空洞１１０、１１０’、１１０”は、同じであってもよく、および／または互いに異なる構成であってもよい。また、１つの空洞または複数の空洞を満たすことがある光結合媒体１４７０が設けられてもよい。理解されることであろうが、他の実施形態では、より多くの又はより少ない半導体発光デバイスおよび／または空洞が設けられることがある。
また、図２３に示されるように、蛍光体１７１０は第１の蛍光体層であってもよく、第２および／または第３の蛍光体層１７１０’および１７１０”は、それぞれ第２の光学素子１４３０’と第２の半導体発光デバイス１５０’との間および第３の光学素子１４３０”と第３の半導体発光デバイス１５０”との間の可撓性膜１４２０の上にそれぞれ設けられてもよい。蛍光体層１７１０、１７１０’、１７１０”は、同じであってもよく、異なってもよく、かつ／または除去されてもよい。特に、本発明のいくつかの実施形態では、第１の蛍光体層１７１０および第１の半導体発光デバイス１５０は、赤色光を発生するように構成され、第２の蛍光体１７１０’および第２の半導体発光デバイス１５０’は青色光を発生するように構成され、さらに第３の蛍光体層１７１０”および第３の半導体発光デバイス１５０”は緑色光を発生するように構成される。それによって、いくつかの実施形態では、白色光を放射することができる赤色、緑色、青色（ＲＧＢ）の発光素子が設けられることがある。
図２４は、本発明の他の実施形態の断面図である。この実施形態では、第１、第２および第３の半導体発光デバイス１５０、１５０’、１５０”それぞれのために、単一の空洞２４００が設けられる。また、空洞２４００を満たすことがある光結合媒体１４７０が設けられてもよい。理解されることであろうが、他の実施形態では、より多くの又はより少ない半導体発光デバイスおよび／または空洞が設けられることがある。
図２５は、本発明のさらに他の実施形態の断面図である。図２５では、光学素子２５３０は、その中に蛍光体が分散されたレンズを備える。その中に分散された蛍光体を含むレンズの多くの実施形態は上で説明されたので、繰り返す必要はない。本発明のさらに他の実施形態では、蛍光体に加えて又は蛍光体の代わりに、光散乱要素が、図２５に示されるようにレンズに埋め込まれることがあり、かつ／または、例えば図２２に示されるように、分離層として設けられることがある。
図２６は、本発明の他の実施形態に従った半導体発光デバイスパッケージの斜視図である。
当業者は理解することであろうが、本発明の様々な実施形態が、図１４〜２６に関連して個々に説明された。しかし、図１４〜２６の実施形態の組合せおよび部分組合せは、本発明の様々な実施形態に従って実現されることがあり、また、本明細書で説明された他の図のいずれかに従った実施形態と組み合わされることがある。
図２７は、本発明の様々な実施形態に従った半導体発光デバイスパッケージの断面図である。図２７に示されるように、固体金属ブロック１００は、その第１の金属面１００ａに複数の空洞１１０を、その第２の金属面１００ｂに複数の放熱フィン１９０を備える。絶縁層１２０が、第１の金属面１００ａに設けられている。導電層１３０が、絶縁層の上に設けられ、空洞１１０中の反射コーティング２７３０ａと、空洞に取り付けられた少なくとも１つの半導体発光デバイス１５０に接続するように構成された空洞１１０内の第１の導電線２７３０ｂおよび第２の導電線２７３０ｃと、を実現するようにパターン形成されている。図２７に示されるように、線（ｔｒａｃｅ）は、半導体発光デバイス間の直列接続を実現することができる。しかし、並列および／または直列／並列または逆並列接続が、また、実現されてもよい。理解されることであろうが、他の実施形態では、より多くの又はより少ない半導体発光デバイスおよび／または空洞が、実現されることがある。
さらに図２７を参照して、その中にレンズ等の光学素子１４３０を備える可撓性膜１４２０が第１の金属面１００ａに設けられ、それぞれの光学素子１４３０は、それぞれの空洞１１０を越えて広がっている。先に広範囲に説明したように、可撓性膜１４２０および光学素子１４３０の様々な実施形態が実現されることがある。さらに、蛍光体は、先に広範囲に説明したように、一体化されることがある。他の実施形態では、また、光学素子１４３０を備える可撓性膜１４２０の代わりに、個別レンズ１７０が設けられることがある。いくつかの実施形態では、導体１３０は、固体金属ブロック１１０の上の発光デバイス駆動集積回路等の集積回路２７１０に接続される。いくつかの実施形態では、図２７の半導体発光デバイスパッケージは、従来の電球に対するプラグイン式代替物を実現するように構成することができる。
図２８は、図２７に従った実施形態の斜視図である。図２８に示されているように、導電層１３０で接続された空洞１１０のアレイが、固体金属ブロック１００の第１の面１００ａに設けられることがある。図２８では、均一間隔１０％１０空洞アレイ（ｕｎｉｆｏｒｍｌｙ ｓｐａｃｅｄ １０％１０ ａｒｒａｙ ｏｆ ｃａｖｉｔｉｅｓ）および可撓性膜１４２０上の対応する１０％１０光学素子アレイ１４３０が示されている。しかし、より大きな又はより小さなアレイが設けられてもよく、アレイは、円形でランダムな間隔で配置されてもよく、かつ／または他の構成であってもよい。さらに、空洞１１０および光学素子１４３０のアレイのいくらかの部分またはすべての部分に、不均一な間隔が設けられてもよい。より具体的には、均一な間隔は均一な光出力を助長することができるが、固体金属ブロック１００の様々な部分での放熱フィン１９０の熱放散能力のばらつきを補償するために、不均一な間隔が設けられてもよい。
また理解されることであろうが、図２７および２８の実施形態は、本明細書で説明されるその他の実施形態のいずれかと様々な組合せおよび部分組合せで組み合わされてもよい。
図２９は、本発明の他の実施形態の側面断面図である。この実施形態では、第１の金属面１００ａは、複数のペデスタル２９００をさらに備え、複数の空洞１１０のそれぞれが、複数のペデスタル２９００のそれぞれの中にある。絶縁層１２０および導電層１３０は、明瞭性のために図２９に示されていない。また、他の実施形態では、複数の空洞１１０が所定のペデスタル２９００に設けられることがある。図２９の実施形態では、可撓性膜１４２０’は、レンズ等の複数の光学素子１４３０’を備え、それらの光学素子のそれぞれは、それぞれのペデスタル２９００を越えて、かつそれぞれの空洞１１０を越えて広がっている。理解されることであろうが、他の実施形態では、より多くの又はより少ない半導体発光デバイスおよび／空洞が設けられることがある。
本発明のいくつかの実施形態に従ってペデスタル２９００を設けることによって、発光デバイス１５０は、光学素子１４３０’の半径中心にいっそう近く配置される可能性があり、それによって、放射の均一性が高められるようになる。また、理解されることであろうが、図２９の実施形態はレンズ等の個別光学素子を用いて実現されてもよく、その個別光学素子のそれぞれはそれぞれのペデスタル２９００および空洞１１０を越えて広がっており、さらに、図２９の実施形態は、先に説明したその他の実施形態のどのような組合せまたは部分組合せと組み合わされてもよい。
図３０は、本発明の様々な実施形態に従った半導体発光デバイスを実装するために行われることがあるステップのフローチャートである。図３０の方法は、先行する図のいずれかで示された構造を実現するように１つまたは複数の半導体発光デバイスを実装するために使用されることがある。
図３０に示されるように、ブロック３０１０で、先に広範囲にわたって説明したように空洞および放熱フィンを備える固体金属ブロックが作られる。ブロック３０２０で、先に広範囲にわたって説明したように固体金属ブロックの少なくとも一部に、例えば金属ブロックの第１の金属面に、絶縁層が形成される。ブロック３０３０で、導電層が絶縁層の上に形成される。導電層は、先に広範囲にわたって説明されたように、空洞中の反射コーティング、および空洞の中に延びる第１の面の第１および第２の導電線を実現するように、パターン形成されてもよい。ブロック３０４０で、先に広範囲にわたって説明したように、少なくとも１つの半導体発光デバイスが、それぞれの空洞に取り付けられ、それぞれの空洞の第１および第２の導電線に電気的に接続される。ブロック３０５０で、先に説明したように、光結合媒体が加えられてもよい。ブロック３０６０で、先に広範囲にわたって説明したように、レンズ、光学素子および／または可撓性膜が第１の面に配置される。他の実施形態では、貫通孔、反射層および／または先に広範囲にわたって説明された他の構造が設けられることもある。
また、留意されたいことであるが、いくつかの代替実装では、図３０のブロック中に書かれた機能／動作は、フローチャートに書かれた順序の範囲外で行われてもよい。例えば、連続して示された２つのブロックは、実際は、必要な機能／動作に応じて、実質的に同時に実施されてもよく、またはブロックが時には逆の順序で実施されることがある。
本発明の様々な実施形態についての追加の議論を以下に与える。本発明の実施形態は、固体金属ブロックに３次元の上面トポロジおよび裏面トポロジを実現し、それによって、一体型反射器空洞および一体型ヒートシンクをすべて１部品で実現することができる。一体化光空洞は、位置合わせおよび製造し易さを助長する可能性がある。一体型ヒートシンクは、熱効率を高める可能性がある。本発明のいくつかの実施形態に従って、ＬＥＤの反射器を形成する３次元上面トポロジを取り入れることによって、ＬＥＤを個々に実装し、パッケージをヒートシンクに取り付け、さらに所望の駆動回路を加える必要はなくなる可能性がある。したがって、「チップオン一体型反射器ヒートシンク（ｃｈｉｐ ｏｎ ｉｎｔｅｇｒａｌ ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ ｈｅａｔ ｓｉｎｋ）」は単一部品として実現される可能性がある。それによって、高い光効率および高い熱効率が実現される可能性がある。駆動回路を追加することで、電源電圧と最終発光体ハウジングだけを必要とする可能性のある機能的発光体（ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ ｌｕｍｉｎａｒｙ）に対する完全な解決策を提供することができる。
任意の形または密度のデバイスを実現してもよい。例えば、高ルーメン強度（１平方ミリメートル当たりのルーメン）を得たいと望むことがあり、または空洞配置を分布させることによって熱効率を高めたい、または最適化したいと望むことがある。高密度の実施形態には、本発明の譲受人であるＣｒｅｅ Ｉｎｃ．によってＸＢ９００の呼称で販売されているような、２％２アレイを実現する４つの高出力ＬＥＤがある可能性があり、一方で、熱分布方法には、同じルーメン出力を達成するために、本発明の譲受人であるＣｒｅｅ Ｉｎｃ．によってＸＢ２９０の呼称で販売されているような、１０％１０アレイを実現する１００個の低出力ＬＥＤがある可能性がある。デバイスＸＢ９００およびＸＢ２９０は、非特許文献４に記載されている。また、ＸＴ２９０、ＸＴ２３０等の非特許文献４に記載されている他のデバイスおよび／または他の製造業者による他のデバイスが使用されてもよい。
上で説明されたように、光空洞は、窪まされていても、またはペデスタルに光空洞として設けられてもいずれでもよい。導電層は、ダイ付着パッドおよびワイヤボンディングパッドを実現することができる。赤色、緑色または青色ＬＥＤ用に個別の線が設けられていてもよく、またはすべてのＬＥＤが直列または並列に接続されていてもよい。
本発明の実施形態は、標準ＭＲ１６または他の照明器具に取って代わることができる可能性のある構成を実現することができる。いくつかの実施形態では、６．４ワット入力が、約２．４ワットの光出力と４ワットの熱放散を与えることがある。
図３１は、本発明の他の実施形態を示している。図１Ａ〜１Ｈに関連して上で説明されたように、半導体発光デバイス用の取付け基板は、半導体発光デバイス１５０をその中に取り付けるように構成された空洞１１０を第１の金属面１００ａに有する固体金属ブロック１００を備える。空洞１１０は、デバイス１５０で放射された光を反射し、反射光を空洞１１０から外に向ける反射傾斜側壁１１０ａを備えてもよい。絶縁コーティング１２０が、金属ブロック１００の表面に設けられる。絶縁コーティング１２０上に形成され、図示の実施形態では金属ブロック１００の少なくとも１つの側面１００ｃを取り巻いて第１の面１００ａの反対側の金属ブロック１００の第２の面１００ｂへ延びる、第１および第２の電気線１３０ａ’、１３０ｂ’に、半導体発光デバイス１５０は電気的に接続されている。
本発明の他の実施形態に関連して説明されたように、半導体発光デバイス用のパッケージは、空洞１１０の上に取り付けられたレンズ等の光学素子をさらに備えることがあり、空洞１１０は、エポキシ樹脂またはシリコン等の封入剤材料１６０を備えることがあり、いくつかの実施形態では封入剤材料１６０で満たされていることがある。いくつかの実施形態では、封入剤材料１６０は、蛍光体等の波長変換材料、光散乱要素、および／または他の材料を含むことがある。
製造中に、封入剤材料は、液体として空洞１１０に注入されてもよい。特許文献４４および４５に述べられているように、空洞１１０に注入される封入剤材料１６０の量を制御することが望ましいことがある。また、特に空洞１１０が非常に小さいとき、製造上の制約で、空洞１１０に注入される封入剤材料１６０の体積を制御することが困難になることがある。注入液体の表面張力によって、液体が特有のメニスカス形状を形成するようになることがある。上で参照した特許文献４４および４５に述べられているように、メニスカスが基板上で所望の形態を生じるようにすることにより、このメニスカスを使用して、注入される封入剤材料の体積を制御することと、封入剤のはみ出しを減少させるか妨ぐことを助けることができる。角や縁を含めることができるメニスカス制御形態（ｍｅｎｉｓｃｕｓ ｃｏｎｔｒｏｌ ｆｅａｔｕｒｅｓ）は、一般にレンズ１７０がパッケージに接触する位置の近傍に形成される。しかしながら、メニスカス制御形態を空洞１１０の縁に形成し、かつ空洞１１０から延びる電気線１３０ａ’、１３０ｂ’も設けることは困難な場合がある。
加えて、封入剤１６０が波長変換材料を含むとき、望ましい波長変換特性を得るために、予め決められた体積の封入剤材料を空洞１１０に注入することが望ましいことがある。このことは、いくつかの実施形態では、空洞１１０は所望体積の封入材料１６０を収容するようにかなり深くてもよいことを意味する。その場合、空洞１１０の底１１０ｂだけでなくブロック１００の第１の面１００ａにも電気線１３０ａ’、１３０ｂ’を形成することは、相当な縦方向距離で隔てられた２つの面に電気線を印刷することを必要とすることがあり、これは困難な可能性がある。このことで、製造コストがより高くなりかつ／またはより時間を要するようになる可能性があるだけでなく、小さくない距離で隔てられた面に電気線を形成するために線の許容誤差が犠牲にされるようになる可能性がある。
許容可能な線寸法を維持しながら、封入剤材料を収容するための大きな体積の空洞を形成することを可能にするために、本発明のいくつかの実施形態は、ブロック１００に合致するように付着され、カバー板３１００を完全に貫通して延び、空洞１１０に合うように構成された開口３１１０を備えるカバー板３１００を備える。反射性および／または非反射性材料を含んでもよいカバー板３１００は、非導電性エポキシ樹脂を使用して、および／または機械的回転止めのような他の適切な手段によって、ブロック１００に合致するように付着されてもよい。いくつかの実施形態では、カバー板３１００は、アルミニウム、銅および／または鋼のような金属を含んでもよい。あるいは、カバー板３１００は、セラミックまたは液晶ポリマ（ＬＣＰ）プラスチックを含んでもよい。ＬＣＰプラスチックは、ブロック１００と同等な熱膨張係数を持つように設計されることがあり、また、発光デバイスパッケージを製造するために使用される一般的な処理温度に耐えることがある。
いくつかの実施形態では、高熱伝導率の材料を使用してカバー板３１００を形成し、それによってカバー板３１００が第２のヒートシンクとして作用できるようにすることが望ましいことがある。さらに、いくつかの実施形態では、放熱フィン１９０は存在しなくてもよい。
カバー板３１００が所定の位置に置かれると、開口３１１０によって、封入剤材料１６０を収容するように構成された光空洞１１０に近接して第２の空洞３１２０が作ら出される。いくつかの実施形態では、開口３１１０は、垂直であってもよく、および／または傾いていてもよい側壁３１１０ａを備える。いくつかの実施形態では、側壁３１１０ａは、反射性であり、第２の空洞３１２０から反射されて出てくる光の量および／または方向を高め、かつ／または最適化するように成形されてもよい。言い換えると、第２の空洞３１２０は、空洞１１０の光学特性を拡大するか、高めるように成形されてもよい。開口３１１０の側壁３１１０ａは、アルミニウム等の反射材料で形成されてもよく、かつ／または反射材料でコーティングされてもよい。
カバー板３１００は、液体封入剤材料１６０のメニスカス１６０ａが形成される可能性がある角３１３０ａ、３１３０ｂ等のメニスカス制御形態をさらに備えてもよい。カバー板３１００は、レンズ１７０を受容するように構成された凹み３１４０をさらに備えてもよい。
図３１に示された実施形態の追加の潜在的利点は、ブロック１００の第１の面１００ａ上の電気線がカバー板３１００で覆われる可能性があることである。したがって、電気線は、環境および／または機械的損傷から保護される可能性がある。
いくつかの実施形態では、デバイス１５０から１３０ａ’等の電気線にコンタクト線１６５０をボンディングすることを可能にするために、開口３１１０は、レッジ（ｌｅｄｇｅ）を画定し、１３０ａ’等の電気線が形成されているブロック１００の表面１００ａのの一部を露出させる凹み３１５０を備えることがある。さらに、図３１に示されるように、第１および第２の電気線１３０ａ’、１３０ｂ’は、空洞１１０内ではなく固体金属ブロック１００の第１の面１００ａ上にパターン形成することによって画定されることがある。次に、コンタクト線１６５０が、空洞１１０内ではなく第１の面１００ａ上の電気線１３０ａ’にボンディングされることがある。切断を平面の表面で行うことができ、空洞１１０中の反射材料の量を増加できる可能性もあるので、第１の面１００ａでパターン形成することで、製造が簡略化されることがある。
図３２に示されるいくつかの実施形態では、金属ブロック１００は、複数の光空洞１１０を備えることがある。この実施形態では、カバー板３１００は、同様に、空洞１１０に合わされた複数の開口３１１０を備える。
また、理解されることであろうが、本発明の様々な実施形態に従って、図３１および／または３２の実施形態の様々な組合せおよび部分組合せを、図１Ａ〜３０と共に使用してもよい。例えば、ペデスタルが設けられることがある。さらに、いくつかの実施形態では、複数のキャップが次々と積み重ねられることがある。
図面および明細書に本発明の実施形態が開示されている。特定の用語が使用されているが、これらの用語は一般的および記述的な意味で使用され、制限する目的で使用されていない。本発明の範囲は添付の特許請求の範囲に記載されている。
本発明の実施形態に従った半導体発光デバイス用の取付け基板を示す側面断面図である。 本発明の実施形態に従った半導体発光デバイス用の取付け基板を示す側面断面図である。 本発明の実施形態に従った半導体発光デバイス用の取付け基板を示す側面断面図である。 本発明の実施形態に従った半導体発光デバイス用の取付け基板を示す側面断面図である。 本発明の実施形態に従った半導体発光デバイス用の取付け基板を示す側面断面図である。 本発明の実施形態に従った半導体発光デバイス用の取付け基板を示す側面断面図である。 本発明の実施形態に従った半導体発光デバイス用の取付け基板を示す側面断面図である。 本発明の実施形態に従った半導体発光デバイス用の取付け基板を示す側面断面図である。 本発明の様々な実施形態に従った半導体発光デバイス用の取付け基板を作製するために行われる可能性のあるステップを示すフローチャートである。 本発明の様々な実施形態に従った半導体発光デバイスパッケージを示す上面透視図である。 本発明の様々な実施形態に従った半導体発光デバイスパッケージを示す底面透視図である。 本発明の様々な実施形態に従った実装半導体発光デバイスを示す分解斜視図である。 本発明の様々な実施形態に従った実装半導体発光デバイスを示す組立斜視図である。 半導体発光デバイスと共に使用される可能性のある本発明の実施形態に従った透過光学素子を示す断面図である。 半導体発光デバイスと共に使用される可能性のある本発明の実施形態に従った透過光学素子を示す断面図である。 半導体発光デバイスと共に使用される可能性のある本発明の実施形態に従った透過光学素子を示す断面図である。 半導体発光デバイスと共に使用される可能性のある本発明の実施形態に従った透過光学素子を示す断面図である。 半導体発光デバイスと共に使用することができる、本発明の実施形態に従った透過光学部品を示す断面図である。 半導体発光デバイスと共に使用される可能性のある本発明の実施形態に従った透過光学素子を示す断面図である。 半導体発光デバイスと共に使用される可能性のある本発明の実施形態に従った透過光学素子を示す断面図である。 半導体発光デバイスと共に使用される可能性のある本発明の実施形態に従った透過光学素子を示す断面図である。 本発明の他の実施形態に従った半導体発光デバイスパッケージを示す断面図である。 本発明の実施形態に従った光学素子を作製するために使用される可能性がある成形装置を示す模式図である。 本発明の様々な実施形態に従った半導体発光デバイスを実装するために行われる可能性があるステップを示すフローチャートである。 本発明の様々な実施形態に従った半導体発光デバイスを実装するために行われる可能性があるステップを示すフローチャートである。 本発明の実施形態に従った中間作製ステップ中の半導体発光デバイスパッケージを示す断面図である。 本発明の実施形態に従った中間作製ステップ中の半導体発光デバイスパッケージを示す断面図である。 本発明の実施形態に従った中間作製ステップ中の半導体発光デバイスパッケージを示す断面図である。 本発明の様々な実施形態に従った半導体発光デバイスパッケージおよびその作製方法を示す分解断面図である。 本発明の実施形態に従った半導体発光デバイスパッケージを示す断面図である。 本発明の実施形態に従った半導体発光デバイスパッケージを示す断面図である。 本発明の実施形態に従った半導体発光デバイスパッケージを示す断面図である。 本発明の実施形態に従った半導体発光デバイスパッケージを示す断面図である。 本発明の実施形態に従った半導体発光デバイスパッケージを示す断面図である。 本発明の実施形態に従った半導体発光デバイスパッケージを示す断面図である。 本発明の実施形態に従った半導体発光デバイスパッケージを示す断面図である。 本発明の実施形態に従った半導体発光デバイスパッケージを示す断面図である。 本発明の実施形態に従った半導体発光デバイスパッケージを示す断面図である。 本発明の実施形態に従った半導体発光デバイスパッケージを示す断面図である。 本発明の実施形態に従った半導体発光デバイスパッケージを示す断面図である。 本発明の様々な実施形態に従った半導体発光デバイスパッケージを示す斜視図である。 本発明の様々な実施形態に従った実装半導体発光デバイスを示す側面断面図である。 図２７の斜視図を示す図である。 本発明の他の実施形態に従った実装半導体発光デバイスを示す側面断面図である。 本発明の様々な実施形態に従った半導体発光デバイスを実装するために行われる可能性があるステップを示すフローチャートである。 本発明の様々な実施形態に従った半導体発光デバイス用の取付け基板を示す側面断面図である。 本発明の様々な実施形態に従った実装半導体発光デバイスを示す側面断面図である。

Claims (29)

  1. 半導体発光デバイス用の取付け基板において、
    第１および第２の対向する金属面を有する固体金属ブロックであって、前記第１の金属面は、空洞であって、少なくとも１つの半導体発光デバイスが取り付けられ、かつ取り付けられた少なくとも１つの半導体発光デバイスによって放射された光を前記空洞から遠ざけるように反射するように構成された空洞を有する固体金属ブロックと、
    その中を貫通して延びる開口を有するキャップであって、前記第１の金属面に近接して前記固体金属ブロックに合致して付着するように構成され、前記開口が前記空洞と一列に並ぶキャップと
    を備えることを特徴とする取付け基板。
  2. 前記第２の金属面に複数の放熱フィンをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の取付け基板。
  3. 前記空洞および前記開口内に反射コーティングをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の取付け基板。
  4. 前記空洞内に取り付けられた少なくとも１つの半導体発光デバイスに接続するように構成された、前記第１の金属面上の第１の導電線と前記空洞内の第２の導電線とをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の取付け基板。
  5. 前記第１の金属面は、ペデスタルをさらに有し、前記空洞が前記ペデスタル内に存在することを特徴とする請求項１に記載の取付け基板。
  6. 前記空洞内に取り付けられた少なくとも１つの半導体発光デバイスと組み合わされたことを特徴とする請求項１に記載の取付け基板。
  7. 前記開口を越えて広がるレンズとさらに組み合わされたことを特徴とする請求項６に記載の取付け基板。
  8. 前記少なくとも１つの半導体発光デバイスは、少なくとも１つの発光ダイオードを備えることを特徴とする請求項６に記載の取付け基板。
  9. 前記空洞および前記開口内の光結合媒体と組み合わされたことを特徴とする請求項６に記載の取付け基板。
  10. 前記開口は、前記第１の面上の前記第１の導電線を露出させるように構成された凹みを備えることを特徴とする請求項４に記載の取付け基板。
  11. 前記カバー板は、前記空洞内の前記光結合媒体のメニスカスを制御するように構成された少なくとも１つのメニスカス制御領域を備えることを特徴とする請求項９に記載の取付け基板。
  12. 半導体発光デバイス用の取付け基板において、
    第１および第２の対向する金属面を有する固体金属ブロックであって、前記第１の金属面は複数の空洞を有し、前記複数の空洞のそれぞれは、少なくとも１つの半導体発光デバイスが取り付けられ、かつ、取り付けられた前記少なくとも１つの半導体発光デバイスによって放射された光を前記空洞のそれぞれから遠ざけるように反射するように構成されている固体金属ブロックと、
    その中を貫通して延びる複数の開口を有するキャップであって、前記第１の金属面に近接して前記固体金属ブロックに合致して付着するように構成され、それぞれの開口がそれぞれの空洞と一列に並ぶキャップと
    を備えることを特徴とする取付け基板。
  13. 前記第２の金属面に複数の放熱フィンをさらに備えることを特徴とする請求項１２に記載の取付け基板。
  14. 前記複数の空洞および前記複数の開口内に反射コーティングをさらに備えることを特徴とする請求項１２に記載の取付け基板。
  15. 前記空洞のそれぞれの内に取り付けられた少なくとも１つの半導体発光デバイスに接続するように構成された、前記第１の金属面上の第１の導電金属線と前記複数の空洞内の第２の導電線とをさらに備えることを特徴とする請求項１２に記載の取付け基板。
  16. 前記第１の金属面は、複数のペデスタルをさらに有し、前記複数の空洞のそれぞれが前記複数のペデスタルのそれぞれに存在することを特徴とする請求項１２に記載の取付け基板。
  17. それぞれの空洞内に取り付けられた少なくとも１つの半導体発光デバイスと組み合わされたことを特徴とする請求項１２に記載の取付け基板。
  18. 複数のレンズとさらに組み合わされ、前記複数のレンズのそれぞれが前記開口のそれぞれを越えて広がっていることを特徴とする請求項１７に記載の取付け基板。
  19. 前記半導体発光デバイスは、発光ダイオードを備えることを特徴とする請求項１７に記載の取付け基板。
  20. 前記空洞および前記開口内の光結合媒体と組み合わされたことを特徴とする請求項１７に記載の取付け基板。
  21. それぞれの開口は、前記第１の面上の前記第１の導電線のそれぞれを露出させるように構成されたそれぞれの凹みを有することを特徴とする請求項１５に記載の取付け基板。
  22. 前記カバー板は、前記空洞のそれぞれの内の前記光結合媒体のメニスカスを制御するように構成された複数のメニスカス制御領域を有することを特徴とする請求項１７に記載の取付け基板。
  23. 半導体発光デバイスの実装方法において、
    第１および第２の対向する金属面を有する固体金属ブロックを作製するステップであって、前記第１の金属面は、複数の空洞を有し、前記複数の空洞のそれぞれは、少なくとも１つの半導体発光デバイスが取り付けられ、かつ、取り付けられた前記少なくとも１つの半導体発光デバイスによって放射された光を前記空洞のそれぞれから遠ざけるように反射するように構成されているステップと、
    前記第１の金属面に絶縁層を形成するステップと、
    前記複数の空洞内の反射コーティング、ならびに前記空洞内に取り付けられた複数の半導体発光デバイスに接続するように構成された前記第１の面上の第１の導電線および前記複数の空洞内の第２の導電線を実現するようにパターン形成された導電層を前記絶縁層上に形成するステップと、
    少なくとも１つの半導体発光デバイスをそれぞれの空洞に取り付け、前記第１および第２の導電線に電気的に接続するステップと、
    その中を貫通して延びる複数の開口を有するキャップを、それぞれの開口がそれぞれの空洞と一列に並ぶように、前記第１の金属面に近接して前記固体金属ブロックに合致して付着させるステップと
    を含むことを特徴とする方法。
  24. 取り付けるステップより前に、前記複数の空洞内に反射コーティングを作製するステップが行われることを特徴とする請求項２３に記載の方法。
  25. 合致するように付着させるステップの後で、前記空洞および前記開口内に光結合媒体を入れるステップが行われることを特徴とする請求項２３に記載の方法。
  26. 光結合媒体を入れるステップの後で、前記開口のそれぞれを越えてそれぞれのレンズを配置するステップが行われることを特徴とする請求項２５に記載の方法。
  27. 半導体発光デバイスパッケージにおいて、
    第１および第２の対向する金属面を有する固体金属ブロックであって、前記第１の金属面は、複数の空洞を有し、前記複数の空洞のそれぞれは、少なくとも１つの半導体発光デバイスが取り付けられ、かつ、取り付けられた前記少なくとも１つの半導体発光デバイスによって放射された光を前記空洞のそれぞれから遠ざけるように反射するように構成されている固体金属ブロックと、
    前記第１の金属面上の絶縁層と、
    それぞれの空洞内の少なくとも１つの半導体発光デバイスと、
    前記複数の空洞内の反射コーティング、ならびに前記それぞれの空洞内の前記少なくとも１つの半導体発光デバイスに電気的接続している前記第１の面上の第１の導電線および前記複数の空洞内の第２の導電線を実現するようにパターン形成された前記絶縁層上の導電層と、
    前記第１の面に近接して前記固体金属ブロックに合致して付着されたキャップであって、前記キャップを貫通して延びる複数の開口を有し、それぞれの開口がそれぞれの空洞と一列に並ぶように取り付けられているキャップと
    を備えることを特徴とするパッケージ。
  28. 前記空洞および前記開口内に光結合媒体をさらに備えることを特徴とする請求項２７に記載のパッケージ。
  29. 複数のレンズをさらに備え、前記複数のレンズのそれぞれが、前記開口のそれぞれを越えて広がっていることを特徴とする請求項２８に記載のパッケージ。
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