JP2013048264A - 分配された封止剤を用いた半導体発光デバイス用パッケージとそれをパッケージする方法 - Google Patents

Abstract

【課題】封止剤のメニスカス制御を可能とする半導体発光デバイスのパッケージを提供する。
【解決手段】ＬＥＤチップ１１４を搭載するためのサブマウントは、基板１１０と、基板の上面上にＬＥＤチップを受け入れるように構成されたダイ取り付け台と、ダイ取り付け台を取り囲み、基板の上面の第１の封止剤用領域を区画する、基板上の第１のメニスカス制御用部材１１６と、第１の封止剤用領域を取り囲み、基板の上面の第２の封止剤用領域を区画する、基板上の第２のメニスカス制御用部材１１８とを含む。第１および第２のメニスカス制御用部材はダイ取り付け台と実質的に共平面であってもよい。パッケージされたＬＥＤは上記のサブマウントを含み、更に該ダイ取り付け台上のＬＥＤチップと、第１の封止剤用領域内の、基板上の第１の封止剤１３０と、第２の封止剤用領域内の、第１の封止剤を覆う、基板上の第２の封止剤１４０とを含む。
【選択図】図２Ｃ

Description

本発明は半導体発光デバイスと半導体発光デバイスを作製する方法に関し、より詳細には、半導体発光デバイスのためのパッケージおよびパッケージする方法に関する。

発光ダイオードとレーザダイオードは、十分な電圧を印加することによって光を発生することの出来る、よく知られた固体電子デバイスである。発光ダイオードとレーザダイオードは一般に発光デバイス（ＬＥＤ）と呼ばれる。発光デバイスは、一般に、サファイヤ、シリコン、炭化珪素、砒化ガリウムなどの基板上に成長したエピタキシャル層内に形成されたＰ−Ｎ接合を含む。ＬＥＤが発する光の波長分布は、一般に、Ｐ−Ｎ接合が作製される材料とデバイスの活性領域を形成する薄いエピタキシャル層の構造に依存する。

通常、ＬＥＤは、基板と、基板上に形成されたＮ型エピタキシャル領域と、Ｎ型エピタキシャル領域上に形成されたＰ型エピタキシャル領域（またはその逆構造）とを含んでいる。デバイスに電圧を印加することができるようにするために、陽極オーミック電極がデバイスのＰ型領域（通常は露出したＰ型エピタキシャル層）上に形成され、陰極オーミック電極がデバイスのＮ型領域（基板または露出したＮ型エピタキシャル層)上に形成される。

米国特許第６，２０１，２６２号 米国特許第６，１８７，６０６号 米国特許第６，１２０，６００号 米国特許第５，９１２，４７７号 米国特許第５，７３９，５５４号 米国特許第５，６３１，１９０号 米国特許第５，６０４，１３５号 米国特許第５，５２３，５８９号 米国特許第５，４１６，３４２号 米国特許第５，３９３，９９３号 米国特許第５，３３８，９４４号 米国特許第５，２１０，０５１号 米国特許第５，０２７，１６８号 米国特許第５，０２７，１６８号 米国特許第４，９６６，８６２号 米国特許第４，９１８，４９７号 米国公開特許第２００３／０００６４１８ Ａｌ号、発明の名称「量子井戸と超格子を有するＩＩＩ族窒化物ベースの発光ダイオード構造と、ＩＩＩ族窒化物ベースの量子井戸構造、およびＩＩＩ族窒化物ベースの超格子構造（Ｇｒｏｕｐ ＩＩＩ Ｎｉｔｒｉｄｅ Ｂａｓｅｄ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ Ｗｉｔｈ ａ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｗｅｌｌ ａｎｄ Ｓｕｐｅｒｌａｔｔｉｃｅ， Ｇｒｏｕｐ ＩＩＩ Ｎｉｔｒｉｄｅ Ｂａｓｅｄ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｗｅｌｌ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ａｎｄ Ｇｒｏｕｐ ＩＩＩ Ｎｉｔｒｉｄｅ Ｂａｓｅｄ Ｓｕｐｅｒｌａｔｔｉｃｅ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ,）」２００３年１月９日公開 米国特許第２００２／０１２３１６４ Ａｌ号、発明の名称「光取り出し効率の改良を含む発光ダイオードとその製作方法（Ｌｉｇｈｒ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅｓ Ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ Ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ ｆｏｒ Ｌｉｇｈｔ Ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｍｅｔｈｏｄｓ Ｔｈｅｒｅｆｏｒ）」 米国公開特許第２００４／００５６２６０ Ａｌ号、発明の名称「テーパつき側壁を含む燐光剤コートの発光ダイオードとその製作方法（Ｐｈｏｓｐｈｏｒ−Ｃｏａｔｅｄ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅｓ Ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ Ｔａｐｅｒｅｄ Ｓｉｄｅｗａｌｌｓ ａｎｄ Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ Ｍｅｔｈｏｄｓ Ｔｈｅｒｅｆｏｒ）」

ＬＥＤを回路の中で使用するために、環境的および／または機械的保護機能、色選択機能、結像機能などを有するパッケージ内にＬＥＤを封入することが知られている。ＬＥＤパッケージはまた、ＬＥＤチップを外部回路に電気的に接続するための、電気的なリードや配線のような手段を含んでいる。図１Ａに示した典型的なパッケージ１０では、ＬＥＤ１２は半田接続や導電性樹脂によって反射カップ１３上に搭載される。１つ以上のワイヤボンドがＬＥＤ１２のオーミック電極をリード１５Ａ,１５Ｂに接続する。リードは反射カップ１３に取り付けられることもあるし、一体構成になっていてもよい。反射カップは燐光剤のような波長変換材料を含む封止剤１６で満たされていてもよい。ＬＥＤによる第１の波長の発光は燐光剤によって吸収され、燐光剤はそれに応答して第２の波長の光を発することが出来る。そこでアセンブリの全体を透明な保護樹脂１４中に封入する。この樹脂はＬＥＤチップ１２からの発光を平行にするためのレンズの形に成形されていてもよい。反射カップは光を上方向に向けるが、光が反射されるときに光学的損失が起こる（すなわち、光の一部は、反射カップによって反射されるのではなく、吸収される）。

図１Ｂに示した別の従来型パッケージ２０では、複数のＬＥＤチップ２２がプリント回路基板（ＰＣＢ）の搬送板２３上に搭載される。１つ以上のワイヤボンド接続がＬＥＤ２２上のオーミック電極とＰＣＢ２３上の電気配線２５Ａ，２５Ｂとの間でなされる。各搭載されたＬＥＤ２２は、次に、１滴の透明樹脂２４で覆われる。この樹脂はレンズとして作用もしながら、チップに対して環境保護、機械的保護の機能を提供することになる。各パッケージされたＬＥＤ２２は、次に、ＰＣＢ搬送板２３を切断することによって小さな四角形に分離される。そのおのおのは、１つ以上のＬＥＤチップ２２を含んでいる。

本発明の実施形態はＬＥＤを搭載するサブマウントであって、上面を有する基板と、該基板の上面上にＬＥＤチップを受け入れるように構成されたダイ取り付け台とを含むサブマウントを提供するものである。該基板上の第１のメニスカス制御用部材は、ダイ取り付け台を取り囲み、基板の上面の第１の封止剤用領域を区画する。基板上の第２のメニスカス制御用部材は、第１の封止剤用領域を取り囲み、基板の上面の第２の封止剤用領域を区画する。いくつかの実施形態では、第１および第２のメニスカス制御用部材はダイ取り付け台と実質的に同一平面上である。

他の実施形態では、基板は、プリント回路基板（ＰＣＢ）である。ダイ取り付け台および第１と第２のメニスカス制御用部材は、基板上に金属配線図形として形成される。いくつかの実施形態では、メニスカス制御用部材は、ダイ取り付け台とは異なる材料を含んでもよい。例えば、メニスカス制御用部材は、半田マスク材料および／またはポリイミドのような高分子を含んでもよい。いくつかの実施形態では、ダイ取り付け台と第１と第２のメニスカス制御用部材は、同じ材料を含む。更に、第１および／または第２のメニスカス制御用部材は、基板上に直接形成されたメッキの銅または他の金属の薄膜を含んでもよい。第１および／または第２のメニスカス制御用部材は、基板上のパターン化された部材の角を含んでもよい。更に、ダイ取り付け台は金属配線図形上の金属積層を含んでもよい。

本発明の更なる実施形態では、基板上にワイヤボンド用台が、第２の封止剤用領域内に配置される。ワイヤボンド用台は、第１の封止剤用領域内に配置されてもよい。基板は基板の上面の反対側に下面を含み、サブマウントは、基板の下面上に電極を更に含んでもよい。電極からダイ取り付け台へ基板を通って導電性貫通孔が伸びていてもよい。更に、電極からワイヤボンド用台へ基板を通って導電性貫通孔が伸びていてもよい。

他の実施形態では、基板の上面上に電極があってもよい。電極は、第１と第２のメニスカス制御用部材と同じ材料で形成されていてもよい。更に、導電性貫通孔が、底面電極から基板の上面上の電極へ基板を通って伸びていてもよい。

なお更なる実施形態では、サブマウントは、第１の封止剤用領域の中に配置されていて、ダイ取り付け台を取り囲む第３のメニスカス制御用部材を含んでもよい。第３のメニスカス制御用部材は、第１の封止剤用領域内に第３の封止剤用領域を区画してもよい。第１のメニスカス制御用部材と第３のメニスカス制御用部材とは、一緒に、第３の封止剤用領域を取り囲む第１の封止剤用領域内の領域を区画してもよい。該第１のメニスカス制御用部材と第３のメニスカス制御用部材によって区画された該第１の封止剤用領域の該領域は、リング形状であってもよい。

他の実施形態では、サブマウントは、基板上にあって、第１のメニスカス制御用部材と第２のメニスカス制御用部材との間に少なくとも１つの表面部材を含んでもよい。サブマウントは、基板上にあって、第１のメニスカス制御用部材と第２のメニスカス制御用部材の間に、１つ以上の表面部材であって、第１のメニスカス制御用部材から第２のメニスカス制御用部材へ半径方向に伸びる経路が、少なくとも１つの表面部材によって遮られることを特徴とする表面部材を含んでもよい。表面部材は、連続的であっても不連続的であってもよく、第１と第２のメニスカス制御用部材と同じ材料で形成されていてもよい。例えば、表面部材はメッキされた銅薄膜のような金属性薄膜を含んでもよい。いくつかの実施形態では、表面部材は、ダイ取り付け台とは異なる材料を含んでもよい。例えば、表面部材は、半田マスク材料および／またはポリイミドのような高分子を含んでもよい。

なお他の実施形態では、ＬＥＤを搭載するサブマウントは、上面を有する基板と基板の上面上の導電性パターンを含む。導電性パターンはＬＥＤチップを受け入れるように構成された部分を含む。基板上の第１のメニスカス制御用部材は、サブマウントを取り囲み、基板の上面の第１の封止剤用領域を区画する。基板上の第２のメニスカス制御用部材は、第１の封止剤用領域を取り囲み、基板の上面の第２の封止剤用領域を区画する。

導電性パターンは、基板の直接上の導電性配線図形を含み、第２の封止剤用領域内に配置されたワイヤボンド用台を更に含んでもよい。ワイヤボンド用台は、第１の封止剤用領域内に配置されてもよい。導電性パターンは、第２の封止剤用領域の外に配置された電極を更に含んでもよい。

いくつかの実施形態では、パッケージされたＬＥＤは、上記のようなサブマウントを含み、ダイ取り付け台上のＬＥＤチップと、基板上にあって第１の封止剤用領域内の第１の封止剤と、基板上にあって、第２の封止剤用領域内にあり、第１の封止剤を覆う第２の封止剤とを更に含む。

本発明のいくつかの実施形態によるパッケージされたＬＥＤは、ＬＥＤチップとワイヤボンド用台の間にワイヤボンド接続を更に含んでもよい。更に、パッケージされたＬＥＤはダイ取り付け台上に静電気放電（ＥＳＤ）保護チップを更に含んでもよい。第１および／または第２の封止剤はシリコーン・ゲルおよび／またはエポキシ樹脂を含んでもよい。更に、第１および／または封止剤は例えば燐光剤および／またはナノ結晶のような波長変換材料を含んでもよい。

いくつかの実施形態では、パッケージされたＬＥＤは、上記のようなサブマウントを含み、ダイ取り付け台上にＬＥＤチップを更に含む。第１の封止剤が、基板上にあって、第１のメニスカス制御用部材と該第２のメニスカス制御用部材とによって区画された該第１の封止剤用領域の領域内に備えられる。第２の封止剤が、基板上にあって、第３の封止剤用領域内に備えられる。第３の封止剤が基板上にあって、第２の封止剤用領域内に、第１の封止剤と第２の封止剤を覆うように備えられる。

なお他の実施形態では、ＬＥＤサブマウントとパッケージされたＬＥＤとを形成する方法が提供される。方法は、基板上に金属層を成膜するステップと、金属層をパターニングしてダイ取り付け台と、ダイ取り付け台を取り囲み基板の上面の第１の封止剤用領域を区画する第１のメニスカス制御用部材と、第１の封止剤用領域を取り囲み基板の上面の第２の封止剤用領域を区画する第２のメニスカス制御用部材とを形成するステップとを含む。

パッケージされたＬＥＤを形成するいくつかの方法は、基板上に金属層を成膜するステップと、金属層をパターニングしてダイ取り付け台と、第１のメニスカス制御用部材と第２のメニスカス制御用部材とを形成するステップとを含む。第１のメニスカス制御用部材は、ダイ取り付け台を取り囲み、基板の上面の第１の封止剤用領域を区画する。第２のメニスカス制御用部材は、第１の封止剤用領域を取り囲み、基板の上面の第２の封止剤用領域を区画する。

本発明による他の方法は、基板上のダイ取り付け台上にＬＥＤチップを搭載するステップを更に含む。第１の封止剤が、基板と搭載されたＬＥＤチップ上で第１の封止剤用領域内に分配され、第１の封止剤が硬化される。第１の封止剤を硬化した後に、第２の封止剤が、基板上で第２の封止剤用領域内にて分配され、第２の封止剤が硬化される。第１の封止剤を分配する前に、多少量の封止剤をＬＥＤチップの近傍で予備分配してもよい。いくつかの実施形態では、ＬＥＤチップを実質的に十分覆うために十分な量の第１の封止剤を分配してもよい。

いくつかの実施形態では、金属層をパターニングするステップは、金属層をパターニングして第２の封止剤用領域内にワイヤボンド用台を形成するステップを含む。方法は、ＬＥＤチップとワイヤボンド用台の間にワイヤボンド接続を形成するステップを更に含む。

いくつかの実施形態では、第１の封止剤は、燐光剤および／またはナノ結晶のような波長変換材料を含む。金属層をパターニングするステップは、第１と第２のメニスカス制御用部材との間に少なくとも１つの表面部材を形成するステップを更に含む。表面部材は、封止剤が基板の表面に吸着しやすくし、および／またはメニスカス制御用部材に粘着しやすくする。

本発明の更なる実施形態によるパッケージされたＬＥＤを形成するための方法は、基板上に金属層を成膜するステップと、金属層をパターニングしてダイ取り付け台と第１のメニスカス制御用部材と第２のメニスカス制御用部材とおよび第３のメニスカス制御用部材とを形成するステップを含む。第１のメニスカス制御用部材は、該ダイ取り付け台を取り囲み、基板の上面の第１の封止剤用領域を区画する。第２のメニスカス制御用部材は、第１の封止剤用領域を取り囲み、基板の上面の第２の封止剤用領域を区画する。第３のメニスカス制御用部材は、第１の封止剤用領域内に形成され、ダイ取り付け台を取り囲み、第１の封止剤用領域内に第３の封止剤用領域を区画する。第１のメニスカス制御用部材と第３のメニスカス制御用部材とは、一緒になって、第１の封止剤用領域内に第３の封止剤用領域を取り囲む領域を区画する。第１の封止剤は、第３の封止剤用領域を取り囲む領域の形に対応した形に分配される。例えば、本発明のいくつかの実施形態では、第３の封止剤用領域を取り囲む領域の形は、円環状であり、第１の封止剤は、分配針を円状に動かして分配される。

他の実施形態では、ＬＥＤチップは、ダイ取り付け台上に搭載され、第１の封止剤が第１のメニスカス制御用部材と第３のメニスカス制御用部材とで区画される第１の封止剤用領域内の領域内で分配される。次に第１の封止剤は、硬化され、第２の封止剤が、基板上であって、第３の封止剤用領域内で分配される。次に第２の封止剤が硬化される。第３の封止剤が、第２の封止剤用領域内で分配され、第３の封止剤が硬化される。分配された第１の封止剤は、ＬＥＤチップの周りで空洞を区画し、第２の封止剤を分配するステップは、第１の封止剤を硬化させた後に、ＬＥＤチップの周りの空洞内に第２の封止剤を分配するステップを含む。第１の封止剤と、第２の封止剤と、および／または第３の封止剤は波長変換材料を含んでもよい。
更なる方法では、メニスカス拡張用部材が、第２の封止剤用領域の外部に形成される。メニスカス拡張用部材は、第２の封止剤用領域を取り囲み、基板の上面の封止剤拡張用領域を区画する。第２の封止剤を硬化し、封止剤を硬化した後で封止剤拡張用領域内に第４の封止剤が分配される。封止剤拡張用領域は、第２の封止剤用領域の周辺形状とは異なる周辺形状を持つ。例えば、封止剤拡張用領域は、卵型、円形、長方形および／または一般の四角形のような周辺形状を持つ。いくつかの実施形態では、メニスカス拡張用部材は、ダイ取り付け台とは異なる材料を含んでいてよい。例えば、メニスカス制御用部材は、半田マスク材料および／またはポリイミドのような高分子を含んでいてよい。

従来形の発光デバイスのパッケージを示す断面の側面図である。 従来形の発光デバイスのパッケージを示す断面の側面図である。 本発明のいくつかの実施形態による発光デバイスのサブマウントを示す断面図である。 図２Ａの発光デバイスのサブマウントを示す上面図である。 図２Ａのサブマウントを用いた本発明のいくつかの実施形態による発光デバイスのパッケージを示す断面図である。 本発明の更なる実施形態による発光デバイスのサブマウントを示す断面図である。 図３Ａの発光デバイスのサブマウントを示す上面図である。 図３Ａのサブマウントを用いた本発明のいくつかの実施形態による発光デバイスのパッケージを形成する方法を示す断面図である。 図３Ａのサブマウントを用いた本発明のいくつかの実施形態による発光デバイスのパッケージを示す断面図である。 本発明のいくつかの実施形態による発光デバイスのパッケージを形成する方法を示す断面図である。 本発明のいくつかの実施形態による発光デバイスのパッケージを形成する方法を示す断面図である。 本発明のいくつかの実施形態による発光デバイスのパッケージを形成する方法を示す断面図である。 本発明のいくつかの実施形態による発光デバイスのパッケージを形成する方法を示す断面図である。 本発明の更なる実施形態による発光デバイスのサブマウントを示す上面図である。 本発明の更なる実施形態による発光デバイスのサブマウントを示す上面図である。 図６Ａのサブマウントを用いた本発明のいくつかの実施形態による発光デバイスのパッケージを示す断面図である。 図６Ａのサブマウントを用いた本発明のいくつかの実施形態による発光デバイスのパッケージを示す斜視図である。 本発明の更なる実施形態による発光デバイスのサブマウントを示す上面図である。 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する時に用いる封止剤を分配するシステムを示す概略図である。 本発明のいくつかの実施形態による方法を示すための流れ図である。 本発明のいくつかの実施形態による方法を示すための流れ図である。 本発明のいくつかの実施形態による方法を示すための流れ図である。

さて、本発明の実施例を示している添付の図面を参照して、本発明を以下により完全に記述する。しかしながら、本発明は色々異なる形態で実現され、ここに記述される実施例だけに限定しようとするものではない。むしろこれらの実施例は、この開示が完璧で完全なものとなり、本発明の技術範囲を当業者に完全に伝達するように提供されている。図においては層や領域のサイズおよび相対寸法は、記述を明確にするために誇張して示されている。図においては全体を通して、同様の数字は同様の要素を指している。

層、領域あるいは基板のような或る要素が他の要素「の上にある」といわれる場合は、他の要素の直接上にあるか、介在する要素が存在していてもよい、ということは理解されよう。表面のような、或る要素の部分が「内部」と呼ばれるときは、それはその要素の他の部分よりもデバイスの外部からより遠くにあるものと理解されよう。更に「下に」あるいは「の上にある」のような相対関係を表す用語は、ここでは、図に示されているような基板あるいはベース層を基準にして、或る層または領域の他の層または領域との関係を記述するために用いられる。これらの用語は、図に示された方向に加えて、デバイスの他の方向を含むものと意図されていることは理解されよう。最後に、「直接的に」という用語は介在要素が存在しないことを意味する。ここに用いられるように、「および／または」という用語は関連して列挙された事項の１つ以上の任意の、および全ての組み合わせを含むものである。

「第１の」、「第２の」、などの用語はここでは色々な要素、部品、領域、層および／または区画を記述するために用いられているが、これらの要素、部品、領域、層および／または区画はこれらの用語によって制限されるべきではないと理解されたい。これらの用語は１つの要素、部品、領域、層または区画を他の領域、層、あるいは区画と区別するために用いられているに過ぎない。このように、本発明の教えるところを逸脱すること無しに、以下に議論する第１の要素、部品、領域、層または区画は第２の要素、部品、領域、層または区画と呼ぶことも出来るであろう。

本発明の実施例は本発明の理想化された実施例の概略的な図面である断面図、斜視図および／または平面図を参照してここに記述される。それゆえに、たとえば製造技術および／または公差の結果として、図示の形からの変形が起こることが予想される。このように、本発明の実施例は、ここに図示したような領域の特定の形に制限されているものと考えるべきではなく、たとえば、製造過程の結果としての変形を含むべきものである。例えば、長方形として示され、または記述された領域が、通常の製造公差によって丸まった、或は曲がった部材を持つことは通常起こることである。このように、図に示された領域は本来、概略的であり、その形はデバイスの領域の正確な形を表そうとするものではなく、本発明の技術範囲を制限しようとするものでもない。

そうでないと規定された場合を除いては、（技術用語及び科学用語を含んで）ここで用いる全ての用語は本発明が属する技術分野の通常の技術を持つ者が共通して理解するようなものと同じ意味を持つものである。さらに、共通に用いられる辞書において定義されているような用語は、関連技術文献および本申請書における文脈と矛盾のない意味を持つものと解釈されるべきであり、ここで明確に規定されていない場合は、理想化された、或いは過度に公式的な意味で解釈されるべきではない、ということは理解されよう。

半導体発光デバイスをパッケージするための本発明の色々な実施形態がここに記述される。ここで用いられるように、半導体発光デバイスという用語は、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１つ以上の半導体層と、サファイヤ、シリコン、炭化珪素、および／または他の微小電子デバイス基板を含む基板と、金属および／または他の導電性層を含む１つ以上の電極層とを含む発光ダイオード、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んでいてよい。いくつかの実施形態では、紫外、青色、および／または緑色発光ダイオードが提供される。赤および／または黄色のＬＥＤを提供してもよい。半導体発光デバイスの設計と作製は当業者にはよく知られており、ここで詳しく記述する必要はない。

例えば、該半導体発光デバイスは炭化珪素基板上に作製された窒化ガリウム・ベースのＬＥＤまたはレーザであり、ノースカロライナ州ダーラムのクリー社（Ｃｒｅｅ, Ｉｎｃ．ｏｆ Ｄｕｒｈａｍ，Ｎｏｒｔｈ Ｃａｒｏｌｉｎａ）で製造販売されているデバイスの様なものである。本発明は特許文献１から１６に記載のＬＥＤおよび／またはレーザと共に用いるのに適している。他の適当な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。更に、特許文献１９に記載のような燐光剤がコートされたＬＥＤも、本発明の実施形態において用いるのに適している。ＬＥＤおよびレーザは、基板を通して発光が起こるように動作するように構成されていてもよい。そのような実施形態では、例えば上に引用した特許文献１８に記載されているように、デバイスの光出力を増大させるように基板がパターン化されている。

図２Ａ−２Ｃの実施形態に示すように、ＬＥＤチップ１１４を搭載するためのサブマウント１００を示す。サブマウント１００は、上面１１０Ａと下面１１０Ｂとを有する基板１１０を含む。基板１１０は、プリント回路基板（ＰＣＢ）、アルミニウム・ブロック、アルミナ、窒化アルミニウム、あるいはシリコンウェーハ、あるいは、ミネソタ州チャンハッセンのベルグクイスト社（Ｔｈｅ Ｂｅｒｇｑｕｉｓｔ Ｃｏｍｐａｎｙ ｏｆ Ｃｈａｎｈａｓｓｅｎ， ＭＮ）から入手可能なＴ−Ｃｌａｄ熱クラッド絶縁性基板材料のような、その他任意の適当な基板材料でもよい。

図２Ａ−２Ｃに示されているように、基板１１０の上面１１０Ａ上に複数のパターン化された金属部材が形成されている。このパターン化された金属部材は、例えば、ダイ取り付け台１１２と、ワイヤボンド用台１２０と、第１のメニスカス制御用部材１１６と、第２のメニスカス制御用部材１１８と、および／または電極１２４とを含んでいてよい。基板１１０の上面１１０Ａ上の導電性部材は、例えば、メッキ工程を用いて形成される。メッキ工程が基板上に薄い、あるいは厚い金属性薄膜をメッキするために用いることが出来る。典型的なメッキ工程では、チタン接着層と銅のシードが基板上に順にスパッタされる。次に約７５ミクロンの銅が銅のシード上にメッキされる。このようにしてメッキ工程は特徴的な構造を持つ金属性薄膜を形成するために用いることが出来る。成膜された金属性薄膜は標準的なリソグラフィー工程を用いてパターン形成され、基板上に所望のパターンを有する金属性薄膜を作製する。代替法としては、接着層とシードは、例えば、金属マスクを用いてスパッタを行い所望のパターンを形成する。メッキ工程はまた、基板を通る導電性金属貫通孔を形成するために用いてもよい。

本発明のいくつかの実施形態では、第１のおよび第２のメニスカス制御用部材１１６，１１８は、ダイ取り付け台１１２および／またはワイヤボンド用台１２０とは異なる材料で形成されてもよい。例えば、メニスカス制御用部材１１６，１１８，２１０は、例えばポリイミドを含む半田マスク材料のような高分子を含んで構成されてもよい。特に、ポリイミドは、表面エネルギーが大きいのでメニスカス制御特性が優れているために、ポリイミドのような高分子はメニスカス制御用部材として用いるのに適した材料を提供する。

導電性貫通孔は基板の対向する面上に形成された部材間の電気的な接続を提供する。したがって基板１１０の上面上に形成された導電性部材のそれぞれは同じ材料で形成される。例えば、導電性部材はメッキ工程を用いて成膜された銅を含んでもよい。しかしながら、いくつかの実施形態では、いくつかの部材は更なる金属を含んでもよい。例えば、ダイ取り付け台１１２をＬＥＤチップ１１４搭載のためにより適したものとするために、ダイ取り付け台１１２をメッキし、そしてまたは更なる金属および／または他の材料で被覆してもよい。例えば、ダイ取り付け台１１２を、例えば、更なる接着層、ボンディング層、反射層および／または障壁層のような（不図示の）更なる層でメッキしてもよい。

図２Ｂの実施形態に示されているように、ダイ取り付け台１１２は、一般に基板１１０の上面１１０Ａ上の中心に位置している。ダイ取り付け台１１２は、一般には円形であり、あるいは他の任意の所望の形をしていてもよい。図２Ｂに更に示すように、基板１１０上に形成される第１のメニスカス制御用部材１１６は、ダイ取り付け台１１２を取り囲み、基板１１０の上面１１０Ａ上であって第１のメニスカス制御用部材１１６の周辺の中に第１の封止剤用領域１１５を区画する。第２のメニスカス制御用部材１１８は第１の封止剤用領域１１５を取り囲み、基板１１０の上面１１０Ａ上であって第２のメニスカス制御用部材１１８の周辺の中に第２の封止剤用領域１２５を区画する。図２Ｂに示すように、第２の封止剤用領域１２５は第１の封止剤用領域１１５を内側に包囲している。

ワイヤボンド用台１２０が、基板１１０の上面１１０Ａ上で第１の封止剤用領域１１５の中および／または第２の封止剤用領域１２５の中に形成される。１つ以上の電極１２４も基板１１０の上面１１０Ａ上に形成される。更に、１つ以上の下部電極１２６が、図２Ａに示すように基板１１０の下面１１０Ｂ上に形成される。

１つ以上の導電性貫通孔１２２が下部電極１２６Ａ，１２６Ｂの１つ以上を基板１１０の上面１１０Ａ上の様々な部材へ接続する。例えば、導電性貫通孔１２２の１つは、電極１２４Ａ，１２４Ｂを下部電極１２６Ａ，１２６Ｂのそれぞれに電気的に接続する。同様に、導電性貫通孔１２２の１つが、ワイヤボンド用台１２０を下部電極１２６Ａと電気的に接続し、および／または導電性貫通孔１２２の１つが、ダイ取り付け台１１２を下部電極１２６Ｂと電気的に接続する。

図２Ｃの実施形態に示されているように、ダイ取り付け台１１２上に搭載されたＬＥＤチップ１１４は、封止剤１３０で覆われる。封止剤１３０は基板１１０の上面１１０Ａ上へ、例えば以下により完全に記述するように自動分配システムを用いて分配される。封止剤１３０は液体シリコーン、エポキシ樹脂、および／または他の適当な光学的封止剤を含む。封止剤１３０は燐光剤および／またはナノ結晶のような波長変換材料を含み、そこでＬＥＤチップ１１４によって発せられた光の波長を第２の波長へ変換する。

図２Ｃに示すように、第１の封止剤１３０は第１のメニスカス制御用部材１１６によって区画された第１の封止剤用領域１１５内で分配される。第１の封止剤１３０が第１の封止剤用領域１１５内で分配されるときに、ＬＥＤチップ１１４上に液体メニスカス（すなわち曲がった気泡、あるいはドーム）を形成する。液体封止剤１３０における表面張力のために、それは第１のメニスカス制御用部材１１６に粘着する。例えば、液体封止剤１３０は第１のメニスカス制御用部材１１６の角１１６ａに粘着するか、および／または第１のメニスカス制御用部材１１６の表面に粘着する。例えば、図２Ｃに示されるように、封止剤１３０が、封止剤１３０のドームの中心から最も遠いメニスカス制御用部材１１６の角１１６ａに粘着する。分配された第１の封止剤１３０は、例えば、適当な温度で適当な時間加熱することによって硬化されて、第１の封止剤はＬＥＤチップ１１４上で固くなる。硬化のステップは封止剤の全体的および／または部分的硬化のステップを含んでもよいことは理解されるであろう。全体的硬化は液体封止剤を完全に固くすることであり、部分的硬化は液体封止剤を一部分だけ硬化させることである。例えば、引き続く分配および／または他のプロセス工程を行うのに十分な程度に分配された液体の部分的硬化を行うことが望ましい。全体的硬化は引き続く分配のいくつかまたは全てを行った後で行われる。代替法としては、分配ステップのそれぞれの後に全体的硬化を行うのが望ましいこともある。

図２Ｃに更に示されているように、ワイヤボンド接続１２８がＬＥＤチップ１１４とワイヤボンド用台１２０との間に形成される。ワイヤボンド接続１２８は第１の封止剤１３０の分配の前に作製され、硬化のときに第１の封止剤１３０はワイヤボンド接続１２８の周りで固くなる。

第１の封止剤１３０が硬化すると、第２の封止剤１４０が基板１１０の上面１１０Ａの第２の封止剤用領域１２５内で、すなわち硬化した第１の封止剤１３０上で分配される。第２の封止剤１４０は第２の封止剤用領域１２５上でメニスカスドームを形成する。第１の封止剤１３０の場合と同様に、第２の封止剤１４０は、封止剤１４０における、例えば、表面張力によって第２のメニスカス制御用部材１１８の角１１８ａあるいは表面に粘着する。第２の封止剤１４０は、透明シリコーン・ゲル、エポキシ樹脂、および／または他の光学的に透明な封止剤を含んでもよい。分配された第２の封止剤１４０は、例えば封止剤を適当な温度で適当な時間加熱して第２の封止剤１４０を固くさせることによって、硬化される。第２の封止剤１４０は、したがって、硬化した第１の封止剤１３０とＬＥＤチップ１１４との上に光学的に透明なレンズを形成する。

本発明のいくつかの実施形態によってパッケージされたＬＥＤチップ１１４は、理想的な点光源と近似してよい。このようにパッケージされたＬＥＤに対する（不図示の）２次光学系は簡単になる。更に、ＬＥＤチップ１１４が、本発明のいくつかの実施形態によってパッケージされると、反射カップ内部にＬＥＤチップを搭載することに関連する光学損失を回避できるので、パッケージされたＬＥＤの光出力は改善される。

図３Ａ−３Ｄを参照すると、本発明の更なる実施形態が示されている。図３Ａに示したように、ＬＥＤチップ１１４を搭載するサブマウント２００は、上面１１０Ａと下面１１０Ｂとを有する基板１１０を含む。複数の金属部材が基板１１０の上面１１０Ａ上に、例えばメッキ工程を用いて形成される。例えば、図２Ａ−２Ｃに示した実施形態と同様に、サブマウント２００は、ダイ取り付け台１１２と、ワイヤボンド用台１２０と、第１の封止剤用領域１１５を区画する第１のメニスカス制御用部材１１６と、および第２の封止剤用領域１２５を区画する第２のメニスカス制御用部材１１８とを含んでいる。さらに、本発明の実施形態は、第１の封止剤用領域１１５内に形成され、ダイ取り付け台１１２を取り囲み、第３の封止剤用領域２１５を区画する第３のメニスカス制御用部材２１０を更に含んでいる。更に、第１のメニスカス制御用部材１１６と第３のメニスカス制御用部材２１０とは、第１の封止剤用領域１１５内に第３の封止剤用領域２１５を取り囲んで領域２２５を区画する。上に注記したように、メニスカス制御用部材１１６，１１８，２１０は、ダイ取り付け台１１２およびワイヤボンド用台１２０とは異なる材料を含んでもよい。例えば、メニスカス制御用部材１１６，１１８，２１０はポリイミドのような高分子を含んでもよい。

図３Ｂに示すように、第１のメニスカス制御用部材１１６と、第２のメニスカス制御用部材１１８と、および第３のメニスカス制御用部材２１０とは一般的に円形である。したがって第１のメニスカス制御用部材１１６と第３のメニスカス制御用部材２１０との間で区画される領域２２５は円環状、すなわちリング状である。封止剤が、以下により詳しく議論するような分配針を円形に動かすことによって、例えば円形パターン状に円環領域２２５内に成膜される。このようにして、針を用いて所望のパターンを基板上に引くことが出来る。

第１，第２および第３のメニスカス制御用部材１１６，１１８，２１０に関して他の形も可能である。例えば、メニスカス制御用部材は一般に卵型および／または長方形であってもよい。いくつかの実施形態では、メニスカス制御用部材は基板１１０の上面１１０Ａ上に形成された連続的部材である。メニスカス制御用部材が連続的部材ではない場合は、メニスカス制御用部材によって区画される領域内で分配される封止剤は所望の領域内に閉じ込められることはなくなるであろう。

図３Ａに示すように、第１の封止剤２３０は第１のメニスカス制御用部材１１６と第３のメニスカス制御用部材２１０とで区画された領域２２５内に分配される。図３Ａに示すように、第１の封止剤２３０は、領域２２５の中心からは遠い、第１のメニスカス制御用部材１１６の角１１６ａと第３のメニスカス制御用部材２１０の角２１０ａに粘着する。すなわち、分配されるときに、封止剤２３０は外側に流れ出し、それぞれ第１と第３のメニスカス制御用部材１１６,２１０の外側の角に達し、そこで、例えば表面張力によって所定の場所に固定される。例えば、封止剤を適当な温度で適当な時間加熱するか、配合された封止剤を室温で適当な時間保持するか、紫外光に照射するか、および／または触媒の助けを借りて、分配された第１の封止剤２３０を硬化させる。硬化した第１の封止剤２３０は、このようにして、ダイ取り付け台１１２とその上に搭載されたＬＥＤチップ１１４を含んだ第３の封止剤用領域２１５を取り囲んだ硬化したリングを形成する。いくつかの実施形態では、第１の封止剤２３０は、ＬＥＤチップ１１４を取り囲む空洞２２０を区画する。第１の封止剤２３０の高さはダイ取り付け台１１２上に搭載されたＬＥＤチップ１１４の高さと比べて、より高い場合も、等しい場合も、あるいは低い場合もある。

図３Ｃに示すように、第２の封止剤２４０が、第１の封止剤２３０によって区画された空洞２２０内で分配される。いくつかの実施形態では、第２の封止剤２４０は燐光剤および／またはナノ結晶のような波長変換材料を含んでいてもよい。分配された第２の封止剤２４０は、上述した方法で硬化される。次に、図３Ｄに示すように、第３の封止剤２５０が第２の封止剤用領域１２５内で（すなわち、第１の封止剤２３０と第２の封止剤２４０の上で）分配される。第３の封止剤２５０は、ＬＥＤチップ１１４と第１の封止剤２３０と、及び第２の封止剤２４０の上でドーム型のメニスカスレンズを形成する。分配された第３の封止剤２５０は、上述したような方法で硬化される。

本発明の更なる実施形態を図４Ａ−４Ｄに示す。図４Ａ−４Ｄの実施形態では、パターン化された単一の表面部材３０８が部材３０８の第１の角３０８ａで第１のメニスカス制御用部材１１６を提供し、部材３０８の反対側の角３０８ｂで第３のメニスカス制御用部材２１０を提供する。部材３０８の第１の角は一般的にリング形状の部材の外側周辺に対応する。部材３０８の第２の角は部材３０８の内側周辺に対応する。部材３０８上で封止剤を分配することによって第１の封止剤２３０が分配される。封止剤２３０は部材３０８上を外へ向かって流れ、部材３０８の内側および外側の周辺端（すなわち、第１のメニスカス制御用部材１１６と第３のメニスカス制御用部材２１０）に粘着する。図４Ｂに示すように、第２の封止剤２４０が第１の封止剤２３０によって区画された空洞２２０内に分配される。第３の封止剤２５０は、第２の封止剤用領域１２５内で分配され、ＬＥＤチップ１１４上にドーム型のメニスカスレンズを形成する。

図５に示されるように、本発明によるいくつかの実施形態は、基板１１０の上面１１０Ａ上であって、第１のメニスカス制御用部材１１６と第２のメニスカス制御用部材１１８との間に形成された１つ以上の表面部材３１０を含んでいる。表面部材３１０は、第１のメニスカス制御用部材１１６から第２のメニスカス制御用部材１１８へ向かう半径方向に伸びる任意の経路３２５が、少なくとも１つの表面部材３１０によって遮られるようにお互いに重複するように配置された複数のパターン化された部材を含んでいる。表面部材３１０は、多くの機能を果たす。第１に、表面部材３１０は、基板１１０の上面１１０Ａ上にこの表面上に分配された封止剤がしっかりと掴まり，封止剤と基板１１０の上面１１０Ａとの間のよりよい、機械的により堅牢な接合を提供するパターン化された部材を提供する。さらに、表面部材３１０は、表面部材３１０が形成される領域の表面を通過する液体封止剤の流れを減速し、そのため、例えば、液体封止剤は、所望のようにメニスカス制御用部材に粘着しやすくなる。例えば、封止剤が第２の封止剤用領域１２５内で分配されるとき、もし材料が領域１２５内を流れる早さが早すぎると、メニスカス制御用部材１１８を超えて第２の封止剤用領域１２５から外に流れ出す。しかし、第２の封止剤１４０の流れが表面部材３１０によって制限されると、封止剤は第２のメニスカス制御用部材１１８に粘着しやすくなる。表面部材３１０は図５では第１のメニスカス制御用部材１１６と第２のメニスカス制御用部材１１８との間に示されている。しかしながら、表面部材３１０は、封止剤が分配される上面１１０Ａの任意の領域に形成することが出来ることは当業者には理解できるであろう。更に、表面部材３１０は、不連続的であるように図示されているが、封止剤が表面部材３１０の端部または表面に望ましからず粘着することがない様に十分に小さく、または適当な形状および／または厚さに形成されていれば、表面部材３１０は連続的であってもよい。

図６Ａ−６Ｃに示すように、本発明による更なる実施形態を示す。図６Ａに示すように、１つ以上のメニスカス拡張用部材３００Ａ，３００Ｂが、基板１１０の上面１１０Ａ上で第２のメニスカス制御用部材１１８の外側に形成される。図６Ａに示されるように、メニスカス拡張用部材３００Ａ，３００Ｂは、第２のメニスカス制御用部材１１８の周辺形状とは異なる周辺形状を有する。図６Ａに示した実施形態では、第２のメニスカス制御用部材１１８は、一般的な円形をしているが、メニスカス拡張用部材３００Ａ，３００Ｂは、一般的に楕円形をしていて、順次、軸長と離心率が増大している（すなわち、長軸の長さと短軸の長さの比が増大している。）。第２の封止剤１４０を成膜して硬化させた後に、第２の封止剤１４０によって形成されるレンズの形が、封止剤拡張用部材３００Ａと３００Ｂによって区画される領域内に更なる封止剤を分配することによって変化する。このように、ＬＥＤチップ１１４を覆うレンズの最終的な形が、用いられる分配／硬化のステップ数とともに、封止剤拡張用部材３００Ａ，３００Ｂの形によって決められる。所定の分配／硬化のサイクルにおいて、分配する必要のある封止剤の量を制限しつつ、徐々にレンズのサイズを大きくして、および／または形を変えるために、多重の封止剤拡張用部材３００Ａ，３００Ｂが用いられる。図６Ａ−６Ｃには２つの封止剤拡張用部材３００Ａ，３００Ｂが示されているが、更に多い、或は更に少ない封止剤拡張用部材を備えてもよいということは理解されよう。表面部材３１０および／またはメニスカス拡張用部材３００Ａ，３００Ｂは、ダイ取り付け台１１２の形成と同時に形成されるパターン化した金属薄膜を含んでもよい。本発明のいくつかの実施形態では、表面部材３１０およびまたはメニスカス拡張用部材３００Ａ，３００Ｂはポリイミドのような高分子のような異なる材料を含んでもよい。

図６Ｂに示すように、第２の封止剤１４０を成膜して硬化した後に、多少量の封止剤３３０Ａが封止剤拡張用部材３００Ａによって仕切られた領域３１５Ａ内で分配される。封止剤３３０Ａは、硬化されて、第２の封止剤１４０によって形成されたドームとは異なる周辺形状を有する、固められたドーム３３２Ａを形成する。望むならば、第２の量の封止剤３３０Ｂが、封止剤拡張用部材３００Ｂによって区画された領域３１５Ｂ内に分配されてもよい。分配された封止剤３３０Ｂは、硬化されて、第２の封止剤１４０またはドーム３３２Ａとは異なる周辺形状を持つ、固められたレンズ３３２ＢをＬＥＤチップ１１４上に形成する。ＬＥＤチップ１１４上に所望の形のメニスカスレンズを形成するまでこのプロセスは望むだけ繰り返す。

図６Ｃは出来上がったＬＥＤパッケージ３５０の斜視図であり、固められたドーム状のレンズ３３２Ａが形成されている基板１１０を含んでいる。

図７に示すように、封止剤拡張領域は円形や卵型以外の形を持っていてもよい。特に封止剤拡張用部材３００Ａ，３００Ｂは一般な四角形および／または長方形である周辺形状を持っていてもよい。他の形状も可能であり、所望の異なる形のレンズを作るために用いてもよい。

少量の液体を正確に供給できることは、本発明によるパッケージされたＬＥＤを製造するために重要である。半導体工業では色々な異なる製造工程がサブマイクロリットルを制御できる液体分配技術を用いている。そのような用途に正確な量の液体を高精度で再現性よくかつ迅速に分配する技術が利用される。不正確な分配は製造工程の歩留まりに悪影響を及ぼす。

上述したように、発光デバイス１１４が基板１１０上に搭載された後、液体シリコーン・ゲルのような封止剤がマイクロリットルのオーダーで１つ以上の封止剤用領域内へ分配される。封止剤を分配する際は、通常は材料の液滴が分配針上に形成され、そこで基板１１０および／または発光デバイス１１４の表面に接触される。針を引き抜くとき、封止剤と基板１１０の表面との間の表面張力と引力のために封止剤は、分配針から剥がれ、基板１１０上に留まる。いくつかの実施形態では、液滴を基板の表面に接触させた後、針を円形運動させることによって、封止剤を所望のパターン、例えば円形パターンに分配してもよい。このようにして、所望のパターンが針で基板上に描かれる。

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するために用いる封止剤を分配するためのシステム４００は、図８に示されている。システム４００は、（不図示の）関節で接合されたアームに取り付けられた枠４０２を含んでいて、枠４０２をＸ，Ｙ，およびＺ方向に制御しながら動かすように構成されている。針搭載部材４０４が枠４０２上に搭載され、針搭載部材４０４上に搭載された中空分配針４０８へ多少量の封止剤を供給するために、封止剤供給路４０６が針搭載部材４０４に結合している。封止剤４１０の液滴が分配針４０８の先端に形成される。上記したように、液滴４１０を基板１１０および／またはＬＥＤチップ１１４の表面に接触させることにより、封止剤４１０の液滴は基板１１０および／またはＬＥＤチップ１１４上に分配される。更に、分配される封止剤の形は、封止剤を分配しながら枠４０２をＸおよびＹ方向に動かすことによって制御できる。例えば、液滴４１０を円環領域内の、基板１１０の表面に接触させた後、枠を円形パターン状に動かすことによって、封止剤を効率よく円環領域で分配することが出来る。

分配のために用いられる材料の粘性および／または他の特性は、例えば気泡が発生せずに濡れが起こるように選択されるのがよい。本発明の更なる実施形態では、分配する材料が接触する表面にコーティング膜を被覆して濡れ速度を促進／遅滞させてもよい。例えば、微小な残留物を取り除くあるシードのよく知られた清浄化工程を用いて選ばれた表面を処理して、表面濡れ作用の機構を工夫するために用いてよい。

基板１１０とＬＥＤチップ１１４と封止剤４１０の表面の性質のために、分配される封止剤は、気泡が中に形成するように流れることもある。特に、封止剤は、ＬＥＤチップ１１４の側壁ではＬＥＤチップ１１４の上面よりも急速に（ろうそくの芯のように）動くこともある。その結果、封止剤が分配される側とは反対側のＬＥＤ１１４の側面で、側面を流れる封止剤が出会い、そしてその後、封止剤がＬＥＤチップ１１４の上面に流れる時に、気泡がトラップされるであろう。したがって、封止剤が、例えば、図２Ｂに示された封止剤用領域１１５のようなＬＥＤチップ１１４を含む封止剤用領域内へ分配されるときに、封止剤は、ＬＥＤチップ１１４を十分に覆うために選択された第１の分配部分をＬＥＤチップ１１４近傍に予備分配し、封止剤用領域１１５を満たすために選択された第２の分配部分を予備分配してもよい。分配される封止剤の第１の部分の量はＬＥＤチップ１１４の周りに気泡を形成する危険性を低減あるいは阻止するように選択される。それゆえに、ここで用いられるように、ＬＥＤチップ１１４を「実質的に」覆うと言っているのはＬＥＤチップ１１４の構造を十分に覆って、封止剤の残りの部分が分配されるときに気泡が一般に生じることがないようにすることを指している。封止剤の初期分配部分が設定された後に、封止剤の第２の部分が封止剤用領域内へ分配される。

本発明のいくつかの実施形態によるＬＥＤサブマウントとパッケージされたＬＥＤとを形成する方法は、図９−１１に更に示される。図９−１１に示された方法は、上の図２Ａ−８に示された実施形態を参照している。図９に示されるように、本発明のいくつかの実施形態によるＬＥＤサブマウントを形成するいくつかの方法５００は、基板１１０上に金属層を成膜するステップ（ブロック５１０）と、該金属層をパターン化してダイ取り付け台１１２と、ダイ取り付け台１１２を取り囲み、基板の上面１１０の第１の封止剤用領域１１５を区画する第１のメニスカス制御用部材１１６と、第１の封止剤用領域１１５を取り囲み、基板の上面１１０の第２の封止剤用領域１２５を区画する第２のメニスカス制御用部材１１８とを形成するステップ（ブロック５２０）とを含む。

本発明のいくつかの実施形態によるパッケージされたＬＥＤを形成する方法は、図１０に示される。そこに示されるように、本発明のいくつかの実施形態による方法６００は、基板１１０上に金属層を成膜するステップ（ブロック６１０）と、該金属層をパターン化してダイ取り付け台１１２と第１のメニスカス制御用部材１１６と第２のメニスカス制御用部材１１８とを形成するステップ（ブロック６２０）とを含む。該第１のメニスカス制御用部材は、ダイ取り付け台１１２を取り囲み、基板の上面１１０の第１の封止剤用領域１１５を区画し、第２のメニスカス制御用部材１１８は、第１の封止剤用領域１１５を取り囲み、基板の上面１１０の第２の封止剤用領域１２５を区画する。

方法６００は、基板１１０上のダイ取り付け台１１２上にＬＥＤチップ１１４を搭載するステップ（ブロック６３０）を更に含む。次に、第１の封止剤１３０が、基板１１０とＬＥＤチップ１１４上で、第１の封止剤用領域１１５内で分配されて（ブロック６４０）、第１の封止剤１３０が硬化される（ブロック６５０）。

第１の封止剤を硬化させた後で、第２の封止剤１４０が基板１１０上で、第２の封止剤用領域１２５内で分配され（ブロック６６０）、第２の封止剤１４０が硬化される（ブロック６７０）。

いくつかの実施形態では金属層のパターン化は金属層をパターン化して第２の封止剤用領域１２５内にワイヤボンド用台１２０を形成するステップを含む。いくつかの実施形態では、本方法は、ＬＥＤチップ１１４とワイヤボンド用台１２０との間にワイヤボンド接続を形成するステップを更に含む。

上記議論のように、本発明のいくつかの実施形態は、第１の封止剤１３０を分配する前にＬＥＤチップ１１４の近傍で多少量の封止剤を予備分配するステップを含む。更にＬＥＤチップ１１４を実質的に覆うために十分な量の第１の封止剤１３０を予備分配してもよい。いくつかの実施形態では、第１の封止剤１３０は燐光剤またはナノ結晶のような波長変換材料を含む。

金属層をパターン化するステップは、第１と第２のメニスカス制御用部材１１８の間に少なくとも１つの表面部材３００を形成するステップを更に含んでもよい。上に議論したように、表面部材３００は封止剤が基板１１０の表面１１０Ａに接着するのを、および／またはメニスカス制御用部材１１６，１１８に粘着するのを補助する。

図１１を参照すると、本発明のいくつかの実施形態によるパッケージされたＬＥＤを形成する更なる方法７００は、基板１１０上に金属層を成膜するステップ（ブロック７１０）を含むことを示している。該金属層は、パターン化して、ダイ取り付け台１１２と、第１のメニスカス制御用部材１１６と、第２のメニスカス制御用部材１１８と、第３のメニスカス制御用部材２１０とを形成する（ブロック７２０）。上記議論のように、第１のメニスカス制御用部材１１６は、ダイ取り付け台１１２を取り囲み、基板の上面１１０の第１の封止剤用領域１１５を区画する。第２のメニスカス制御用部材１１８は、第１の封止剤用領域１１５を取り囲み、基板の上面１１０の第２の封止剤用領域１２５を区画する。第３のメニスカス制御用部材２１０は、第１の封止剤用領域１１５内に形成され、ダイ取り付け台１１２を取り囲み、それによって第１の封止剤用領域１１５内に第３の封止剤用領域２１５を区画する。第１のメニスカス制御用部材１１６と第３のメニスカス制御用部材２１０は、第１の封止剤用領域１１５内に第３の封止剤用領域２１５を取り囲む領域２２５を区画する。或る部材が或る領域を取り囲むためには、部材は領域の周りに連続的に形成される必要はないということは理解されよう。図は連続的部材を示しているが、メニスカス制御用部材は、その部材のメニスカスを制御する機能に影響を与えないギャップや空隙を中に含んでいることはありえるであろう。

本方法７００は、ダイ取り付け台１１２上にＬＥＤチップ１１４を搭載するステップ（ブロック７３０）と、第１の封止剤用領域１１５内で、第１のメニスカス制御用部材１１６と第３のメニスカス制御用部材２１０とで区画された領域２２５内で第１の封止剤２３０を分配するステップ（ブロック７４０）とを更に含む。分配された第１の封止剤２３０は硬化され（ブロック７５０）、第２の封止剤２４０が基板１１０上で第３の封止剤用領域２１５内で分配される（ブロック７６０）。分配された第２の封止剤２４０は硬化される（ブロック７７０）。

図１１の議論を続けると、方法７００は、第３の封止剤２５０を第２の封止剤用領域１２５内で分配するステップ（ブロック７８０）と、第３の封止剤２５０を硬化させるステップ（ブロック７９０）を更に含む。

上に示したように、分配された第１の封止剤２３０はＬＥＤチップ１１４の周りに空洞２２０を区画し、第２の封止剤２４０を分配するステップは、第１の封止剤２３０を硬化させた後に、第２の封止剤２４０をＬＥＤチップ１１４の周辺の空洞２２０内で分配するステップを含む。第１の封止剤２３０と第２の封止剤２４０および／または第３の封止剤２３０は波長変換材料を含んでもよい。

本発明のいくつかの方法は、第２の封止剤用領域１２５を取り囲む、第２の封止剤用領域１２５の外側に、基板の上面１１０の封止剤拡張用領域３１５を区画しているメニスカス拡張用部材３００を形成するステップ（ブロック８００）と、第２の封止剤１４０を硬化させた後に第４の封止剤３３０を封止剤拡張用領域３１５内で分配するステップ（ブロック８１０）と、第４の封止剤３３０を硬化させるステップ（ブロック８２０）を含む。

図６Ａ−７を参照して議論したように、封止剤拡張用領域３１５は、第２の封止剤用領域１２５の周辺形状とは異なる周辺形状を持っていてもよい。例えば、封止剤拡張用領域３１５は卵形、円形、或は一般的な四角形または長方形のような周辺形状を持ってよい。

前記のものは本発明を例示するものであり、それに限定しようとするものではない。本発明の２，３の典型的な実施形態を記述してきたが、当業者には容易に理解されるように、本発明の新しく教えるところとその利点から実質的に逸脱することなしに、この典型的な実施形態に多くの改良が可能である。したがって、そのような改良の全ては請求項に規定されている本発明の技術範囲内に含まれるものと意図されている。それゆえに、前述のものは本発明を例示するものであり、開示された特別の実施形態のみに限定しようとするものではなく、他の実施形態と同様に開示された実施形態に対する改良は付属の請求項の技術範囲内に含まれるものと意図されている。本発明は引き続く請求項によって規定され、請求項と等価なものはそこに含まれるものとする。

Claims (69)

1. ＬＥＤを搭載するサブマウントであって、前記サブマウントは、
   上面を有する基板と、
   前記基板の上面上のダイ取り付け台であって、ＬＥＤチップを受け入れるように構成されたダイ取り付け台と、
   前記基板上の第１のメニスカス制御用部材であって、前記ダイ取り付け台を取り囲み、前記基板の上面の第１の封止剤用領域を区画して、液体封止剤の流出を制限するように構成されている前記第１のメニスカス制御用部材と、
   前記基板上の第２のメニスカス制御用部材であって、前記第１の封止剤用領域を取り囲み、前記基板の上面の第２の封止剤用領域を区画して、液体封止剤の流出を制限するように構成されている前記第２のメニスカス制御用部材と、
   を備えたことを特徴とするサブマウント。
2. 前記基板は、プリント回路基板（ＰＣＢ）を含むことを特徴とする請求項１に記載のサブマウント。
3. 前記ダイ取り付け台と前記第１および第２のメニスカス制御用部材は、金属配線を含むことを特徴とする請求項１に記載のサブマウント。
4. 前記第１および／または第２のメニスカス制御用部材は、金属薄膜を含むことを特徴とする請求項１に記載のサブマウント。
5. 前記ダイ取り付け台および前記第１と第２のメニスカス制御用部材は、同じ材料を含むことを特徴とする請求項１に記載のサブマウント。
6. 前記第１および／または第２のメニスカス制御用部材は、メッキされた金属薄膜あるいは高分子部材を含むことを特徴とする請求項５に記載のサブマウント。
7. 前記ダイ取り付け台および前記第１と第２のメニスカス制御用部材は、前記基板に直接接していることを特徴とする請求項１に記載のサブマウント。
8. 前記基板上にあって、前記第２の封止剤用領域内に配置されたワイヤボンド用台を更に備えたことを特徴とする請求項１に記載のサブマウント。
9. 前記ワイヤボンド用台は、前記第１の封止剤用領域内に配置されたことを特徴とする請求項８に記載のサブマウント。
10. 前記基板は、前記基板の上面の反対側に下面を備え、前記サブマウントは前記基板の前記下面上に電極を更に備えたことを特徴とする請求項１に記載のサブマウント。
11. 前記電極から前記ダイ取り付け台へ前記基板を通って伸びる導電性貫通孔を更に備えたことを特徴とする請求項１０に記載のサブマウント。
12. 前記基板上にあって、前記第２の封止剤用領域内に配置されたワイヤボンド用台と、前記電極から前記ワイヤボンド用台へ前記基板を通って伸びている導電性貫通孔とを更に備えたことを特徴とする請求項１０に記載のサブマウント。
13. 前記基板の上面上に電極を更に備えたことを特徴とする請求項１に記載のサブマウント。
14. 前記基板の上面１１０上の前記電極と前記第１および第２のメニスカス制御用部材は同じ材料を含むことを特徴とする請求項１３に記載のサブマウント。
15. 前記基板は、前記基板の上面の反対側に下面を備え、前記サブマウントは、前記基板の前記下面上に下側電極と、前記下側電極から前記基板の上面上の前記電極へ前記基板を通って伸びている導電性貫通孔とをさらに備えたことを特徴とする請求項１３に記載のサブマウント。
16. 前記第１の封止剤用領域内で、前記ダイ取り付け台を取り囲んで配置された第３のメニスカス制御用部材を更に備えたことを特徴とする請求項１に記載のサブマウント。
17. 前記第３のメニスカス制御用部材が前記第１の封止剤用領域内に第３の封止剤用領域を区画し、前記第１のメニスカス制御用部材と前記第３のメニスカス制御用部材が、前記第１の封止剤用領域の中に前記第３の封止剤用領域を取り囲む領域を区画することを特徴とする請求項１６に記載のサブマウント。
18. 前記第１のメニスカス制御用部材と前記第３のメニスカス制御用部材によって区画された、前記第１の封止剤用領域の前記領域は、リング状であることを特徴とする請求項１７に記載のサブマウント。
19. 前記基板上であって、前記第１のメニスカス制御用部材と前記第２のメニスカス制御用部材の間に複数の表面部材を更に備え、前記第１のメニスカス制御用部材から前記第２のメニスカス制御用部材へ半径方向に伸びる通路が、少なくとも１つの表面部材によって遮断されることを特徴とする請求項１に記載のサブマウント。
20. 前記表面部材は不連続的であることを特徴とする請求項１９に記載のサブマウント。
21. 前記基板上であって、前記第１のメニスカス制御用部材と前記第２のメニスカス制御用部材との間に少なくとも１つの表面部材を更に備えたことを特徴とする請求項１に記載のサブマウント。
22. 前記少なくとも１つの表面部材と、前記第１および前記第２のメニスカス制御用部材は、金属薄膜を含むことを特徴とする請求項２１に記載のサブマウント。
23. 前記少なくとも１つの表面部材と、前記第１および前記第２のメニスカス制御用部材は、同じ材料を含むことを特徴とする請求項２１に記載のサブマウント。
24. 前記少なくとも１つの表面部材と、前記第１および前記第２のメニスカス制御用部材は、メッキされた金属薄膜および／または高分子を含むことを特徴とする請求項２３に記載のサブマウント。
25. 前記第１および／または前記第２のメニスカス制御用部材は、前記基板上にパターン化された部材を含むことを特徴とする請求項２３に記載のサブマウント。
26. 前記パターン化された部材は、パターン化された金属性部材を含むことを特徴とする請求項２５に記載のサブマウント。
27. 前記第１および／または第２のメニスカス制御用部材は、前記基板上のパターン化された部材の角を含むことを特徴とする請求項２３に記載のサブマウント。
28. 前記ダイ取り付け台および前記第１と第２のメニスカス制御用部材は、金属配線を含み、前記ダイ取り付け台は、前記金属配線上に金属積層を更に含むことを特徴とする請求項１に記載のサブマウント。
29. ＬＥＤを搭載するサブマウントであって、前記サブマウントは、
    上面を有する基板と、
    前記基板の上面上に在るパターン化された薄膜であって、前記パターン化された薄膜は、
    ＬＥＤチップを搭載できるように構成された部分と、
    前記基板上にあって、前記基板の上面の第１の封止剤用領域を区画していて、前記第１の封止剤用領域から封止剤の流出を制限するように構成された第１のメニスカス制御用部材と、
    前記基板上にあって、前記基板の上面の第２の封止剤用領域を区画していて、前記第２の封止剤用領域から封止剤の流出を制限するように構成された第２のメニスカス制御用部材と、
    を含んでいることを特徴とするパターン化された薄膜と、
    を備えたことを特徴とするサブマウント。
30. 前記パターン化された薄膜は前記基板の直上に導電性配線図形を備えたことを特徴とする請求項２９に記載のサブマウント。
31. 前記パターン化された薄膜は、前記第２の封止剤用領域内に配置されたワイヤボンド用台をさらに備えたことを特徴とする請求項２９に記載のサブマウント。
32. 前記ワイヤボンド用台は前記第１の封止剤用領域内に配置されていることを特徴とする請求項３１に記載のサブマウント。
33. 前記パターン化された薄膜は前記第２の封止剤用領域の外側に配置された電極を更に備えたことを特徴とする請求項２９に記載のサブマウント。
34. 請求項1にて説明されたようなサブマウントを備えた、パッケージされたＬＥＤであって、
    前記ダイ取り付け台上のＬＥＤチップと、
    前記基板上にあって前記第１の封止剤用領域内にある第１の封止剤と、
    前記基板上にあって前記第２の封止剤用領域内にある第２の封止剤であって、前記第１の封止剤を覆っている第２の封止剤と、
    を更に備えていることを特徴とする、パッケージされたＬＥＤ。
35. 前記ＬＥＤチップと前記ワイヤボンド用台との間にワイヤボンド接続を更に備えたことを特徴とする請求項３４に記載の、パッケージされたＬＥＤ。
36. 前記ダイ取り付け台上に静電気放電（ＥＳＤ）防止チップを更に備えたことを特徴とする請求項３４に記載の、パッケージされたＬＥＤ。
37. 前記第１の封止剤はシリコーン・ゲルおよび／またはエポキシ樹脂を含むことを特徴とする請求項３４に記載の、パッケージされたＬＥＤ。
38. 前記第１の封止剤は波長変換材料を含むことを特徴とする請求項３４に記載の、パッケージされたＬＥＤ。
39. 前記波長変換材料は燐光剤および／またはナノ結晶を含むことを特徴とする請求項３８に記載の、パッケージされたＬＥＤ。
40. 前記第２の封止剤はシリコーン・ゲルおよび／またはエポキシ樹脂を含むことを特徴とする請求項３４に記載の、パッケージされたＬＥＤ。
41. 前記第２の封止剤は波長変換材料を含むことを特徴とする請求項３４に記載の、パッケージされたＬＥＤ。
42. 前記波長変換材料は燐光剤および／またはナノ結晶を含むことを特徴とする請求項４２に記載の、パッケージされたＬＥＤ。
43. 請求項１７にて説明したようなサブマウントを含む、パッケージされたＬＥＤであって、
    前記ダイ取り付け台上にあるＬＥＤチップと、
    前記基板上にあって、前記第１のメニスカス制御用部材と前記第２のメニスカス制御用部材によって区画された前記第１の封止剤用領域の領域内にある第１の封止剤と、
    前記基板上にあって、前記第３の封止剤用領域内にある第２の封止剤と、
    前記基板上にあって、前記第２の封止剤用領域内にある第３の封止剤であって、前記第１の封止剤と前記第２の封止剤とを覆っている第３の封止剤と、
    を更に備えたことを特徴とする、パッケージされたＬＥＤ。
44. ＬＥＤサブマウントを形成する方法であって、
    基板上にあって、ダイ取り付け台を含むパターン化された金属層を形成する工程と、
    前記ダイ取り付け台を取り囲み、前記基板の上面の第１の封止剤用領域を区画し、前記第１の封止剤用領域から封止剤の流出を制限するように構成された第１のメニスカス制御用部材と、前記第１の封止剤用領域を取り囲み、前記基板の上面の第２の封止剤用領域を区画し、前記第２の封止剤用領域から封止剤の流出を制限するように構成された第２のメニスカス制御用部材とを形成する工程と、
    を備えた方法。
45. パッケージされたＬＥＤを形成する方法であって、
    基板上に薄膜を成膜する工程と、
    ダイ取り付け台を形成するために前記薄膜をパターン化する工程と、
    前記ダイ取り付け台を取り囲み、前記基板の上面の第１の封止剤用領域を区画し、前記第１の封止剤用領域から封止剤の流出を制限するように構成された第１のメニスカス制御用部材と、前記第１の封止剤用領域を取り囲み、前記基板の上面の第２の封止剤用領域を区画し、前記第２の封止剤用領域から封止剤の流出を制限するように構成された第２のメニスカス制御用部材とを形成する工程と、
    前記ダイ取り付け台上にＬＥＤチップを搭載する工程と、
    前記基板と前記ＬＥＤチップの上で、前記第１の封止剤用領域内に第１の封止剤を分配する工程と、
    前記第１の封止剤を硬化させる工程と、
    前記基板上で、前記第２の封止剤用領域内に第２の封止剤を分配する工程と、
    前記第２の封止剤を硬化させる工程と、
    を備えたことを特徴とする方法。
46. 前記薄膜をパターン化する工程は、前記第２の封止剤用領域内にワイヤボンド用台を形成するための前記薄膜のパターン化工程を含み、前記ＬＥＤチップと前記ワイヤボンド用台の間にワイヤボンド接続を形成する工程を更に備えたことを特徴とする請求項４５に記載の方法。
47. 前記第１の封止剤を分配する前にＬＥＤチップの近傍に多少量の封止剤を予備分配する工程を更に備えたことを特徴とする請求項４５に記載の方法。
48. 前記第１の封止剤を分配する工程は、前記ＬＥＤチップを覆うのに十分な量の第１の封止剤を分配する工程を含むことを特徴とする請求項４５に記載の方法。
49. 前記第１の封止剤は、波長変換材料を含むことを特徴とする請求項４５に記載の方法。
50. 前記第１と第２のメニスカス制御用部材の間に少なくとも１つの表面部材を形成する工程を更に備えたことを特徴とする請求項４５に記載の方法。
51. 前記第２の封止剤用領域の外側にあって、前記第２の封止剤用領域を取り囲み、前記基板の上面の封止剤拡張用領域を区画するメニスカス拡張用部材を形成する工程を更に備えたことを特徴とする請求項４５に記載の方法。
52. 前記第２の封止剤を硬化された後に、前記封止剤拡張用領域内に第３の封止剤を分配する工程と、前記第３の封止剤を硬化させる工程とを更に備えたことを特徴とする請求項５１に記載の方法。
53. 前記封止剤拡張用領域は、前記第２の封止剤用領域の周辺形状とは異なる周辺形状を有することを特徴とする請求項５２に記載の方法。
54. 前記封止剤拡張用領域は、卵形である周辺形状を持つことを特徴とする請求項５３に記載の方法。
55. 前記封止剤拡張用領域は、一般的な四角形または長方形である周辺形状を持つことを特徴とする請求項５３に記載の方法。
56. パッケージされたＬＥＤを形成する方法であって、
    基板上にあって、ダイ取り付け台を含むパターン化された金属薄膜を形成する工程と、
    前記ダイ取り付け台を取り囲み、前記基板の上面の第１の封止剤用領域を区画し、前記第１の封止剤用領域の外へ封止剤の流出を制限するように構成された第１のメニスカス制御用部材と、前記第１の封止剤用領域を取り囲み、前記基板の上面の第２の封止剤用領域を区画し、前記第２の封止剤用領域の外へ封止剤の流出を制限するように構成された第２のメニスカス制御用部材と、前記第１の封止剤用領域内にあって、前記ダイ取り付け台を取り囲み、前記第１の封止剤用領域内に第３の封止剤用領域を区画する第３のメニスカス制御用部材であって、前記第１のメニスカス制御用部材と前記第３のメニスカス制御用部材が、前記第１の封止剤用領域の中にあって前記第３の封止剤用領域を取り囲む領域を区画することを特徴とする第３のメニスカス制御用部材と、を形成する工程と、
    前記ダイ取り付け台上にＬＥＤチップを搭載する工程と、
    前記第１のメニスカス制御用部材と前記第３のメニスカス制御用部材で区画された、前記第１の封止剤用領域内の前記領域内で第１の封止剤を分配する工程と、
    前記第１の封止剤を硬化させる工程と、
    前記基板上にあって前記第３の封止剤用領域内で第２の封止剤を分配する工程と、
    前記第２の封止剤を硬化させる工程と、
    を備えた方法。
57. 前記第２の封止剤用領域内で第３の封止剤を分配する工程と、前記第３の封止剤を硬化させる工程とを更に備えたことを特徴とする請求項５６に記載の方法。
58. 前記分配された第１の封止剤が、前記ＬＥＤチップの周囲に空洞を区画することを特徴とする請求項５６に記載の方法。
59. 前記第２の封止剤を分配する工程は、前記第１の封止剤を硬化させた後に、前記ＬＥＤチップの周りの前記空洞内で前記第２の封止剤を分配する工程を含むことを特徴とする請求項５８に記載の方法。
60. 前記第３の封止剤は、波長変換材料を含むことを特徴とする請求項５９に記載の方法。
61. 前記金属層をパターン化する工程は、前記第２の封止剤用領域の外側にあって、前記第２の封止剤用領域を取り囲み、前記基板の上面の封止剤拡張用領域を区画するメニスカス拡張用部材を形成するために前記金属層をパターン化する工程を含むことを特徴とする請求項５６に記載の方法。
62. 前記第２の封止剤を硬化させた後に、前記封止剤拡張用領域内で第４の封止剤を分配する工程と、前記第４の封止剤を硬化させる工程とを更に備えたことを特徴とする請求項５６に記載の方法。
63. 前記封止剤拡張用領域は、前記第２の封止剤用領域の周辺形状とは異なる周辺形状を持つことを特徴とする請求項６２に記載の方法。
64. 前記封止剤拡張用領域は、卵形の周辺形状を持つことを特徴とする請求項６３に記載の方法。
65. 前記封止剤拡張用領域は、一般的な四角形または長方形の周辺形状を持つことを特徴とする請求項６３に記載の方法。
66. 前記第１の封止剤を分配する工程は、前記第３の封止剤用領域を取り囲む前記領域の形状に対応する形状に封止剤を分配する工程を含むことを特徴とする請求項５６に記載の方法。
67. 前記第３の封止剤用領域を取り囲む前記領域の形状は円環であり、前記第１の封止剤を分配する工程は、分配針を円運動するように動かす工程を含むことを特徴とする請求項６６に記載の方法。
68. 前記第１のメニスカス制御用部材と前記第２のメニスカス制御用部材および／または前記第３のメニスカス制御用部材を形成する工程は、前記基板上にパターン化された金属薄膜を形成する工程を含むことを特徴とする請求項５６に記載の方法。
69. 前記第１のメニスカス制御用部材と前記第２のメニスカス制御用部材および／または前記第３のメニスカス制御用部材を形成する工程は、前記基板上に高分子部材を形成する工程を含むことを特徴とする請求項５６に記載の方法。

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