JP2014502368A - ルミネセンス変換要素、その製造方法、およびルミネセンス変換要素を有するオプトエレクトロニクス部品 - Google Patents

Abstract

セラミックルミネセンス変換要素の製造方法と、本方法を使用して製造されるルミネセンス変換要素と、ルミネセンス変換要素を有するオプトエレクトロニクス部品とを開示する。本方法は、以下のステップ、すなわち、Ａ）第１の主面と、第２の主面と、第１の側面とを有する成形体を形成するステップであって、成形体がセラミック材料およびルミネセンス変換物質を含んでいる、ステップと、Ｂ）少なくとも１つの第１の被機械加工領域と少なくとも１つの未機械加工領域とが形成されるように、成形体の第１の主面もしくは第２の主面またはその両方を、パターニング法を使用して機械加工するステップであって、第１の被機械加工領域が第１の側面に本質的に平行に延在する、ステップと、Ｃ）機械加工された成形体の機械加工された主面に、第１の側面に本質的に直角に形成される切り込みによって、個片化を実行して複数のルミネセンス変換要素を形成するステップと、を含んでいる。
【選択図】図２Ｄ

Description

本出願は、ルミネセンス変換要素の製造方法と、本方法によって製造でき、切取り部を有するルミネセンス変換要素と、このようなルミネセンス変換要素を有するオプトエレクトロニクス部品とに関する。

切取り部（例えばボンディングワイヤを接続するための空間を提供することを目的とする切取り部）を有するルミネセンス変換要素の製造では、通常では比較的大量の不良品が発生する。要求される機械的加工によって、しばしばルミネセンス変換要素にクラックあるいは欠陥が生じ、結果としてその変換要素は使用できない。さらに、研磨処理法の結果として、セラミックルミネセンス変換要素に望ましくない湾曲が生じることがある。

したがって、本発明の目的は、セラミックルミネセンス変換要素、特に、切取り部を有するセラミックルミネセンス変換要素を製造するための改善された方法と、本方法によって製造されるセラミックルミネセンス変換要素と、このようなルミネセンス変換要素を有するオプトエレクトロニクス部品とを開示することである。

この目的は、独立請求項による、セラミックルミネセンス変換要素を製造する方法と、セラミックルミネセンス変換要素と、オプトエレクトロニクス部品とによって達成される。これらの有利な実施形態および発展形態は、従属請求項、以下の説明、および図面に記載されている。

一実施形態によると、セラミックを含んだルミネセンス変換要素を製造する方法は、以下のステップを含んでいる。
Ａ） 第１の主面および第２の主面と、少なくとも１つの第１の側面とを有する成形体を形成する。この場合、少なくとも１つの第１の側面は、特に、第１の主面および第２の主面に隣接した状態に具体化される。この場合、形成される成形体は、セラミック材料およびルミネセンス変換物質を含んでいる。
Ｂ） さらなるステップにおいて、成形体を構造化法によって加工する。この場合、第１の主面もしくは第２の主面またはその両方に、少なくとも１つの第１の被加工領域と少なくとも１つの未加工領域とが形成される。この場合、特に、第１の被加工領域は、第１の側面に実質的に平行に延在することができる。
ステップＣ）において、構造化された成形体を個片化して、複数のセラミックルミネセンス変換要素を形成する。この場合、個片化は、第１の側面に対して実質的に直角に延びる切り込みが、加工された成形体の加工された主面に導入されるように行う。この場合、切り込みは、個々のルミネセンス変換要素が、加工された成形体の残りの部分から完全に分離されるように導入する。この場合、ステップＣ）における加工された成形体という語については、ステップＡ）において形成される成形体の寸法に実質的に一致する成形体のみならず、例えば以降に行われ得るさらなるサブステップにおいて形成される部分成形体にも切り込みを導入することができ、これらのいずれも「加工された成形体」に含まれるものと理解されたい。

セラミックを含んだルミネセンス変換要素（本出願においては「セラミックルミネセンス変換要素」とも称する）とは、本出願によると、大部分がセラミック材料であるルミネセンス変換要素を意味するものと理解されたい。「大部分が」とは、セラミック材料が、ルミネセンス変換要素の重量の５０％より高い、特に、７５％より高い、好ましくは９０％より高い重量比を占めることを意味する。しばしば、ルミネセンス変換要素はセラミック材料からなる。

セラミック材料とは、特に、酸化物を含んだ材料、または窒化物を含んだ材料を意味し、本出願によると、短距離秩序のみを有し長距離秩序を有さない材料も、用語「セラミック材料」に含まれるものと理解されたい。したがって、無機ガラスも、用語「セラミック材料」に含まれる。

ステップＢ）による、本出願による構造化法は、特に、凹部、特に溝状の凹部または折れ線輪郭型の（in the manner of a fold）凹部（これは例えば中空の溝も意味するものと理解されたい）が、それぞれの主面に導入されるように、行う。この場合、導入される構造化部の３次元形状は、角体（angular body）に限定されず、任意の幾何学形状が考えられる。

構造化部の深さは、一般的には、縦方向の範囲全体にわたり同程度の範囲内にあり、すなわち特に、ある点で実測される深さは、平均深さ（縦方向における各点の最大深さを求めることによって決まる）を中心とする上方または下方の変動が、５０％を超えない、特に２０％を超えない、しばしば１０％を超えない。極端な場合、両側の表面が構造化法によって加工される（すなわち成形体を完全に貫く切り込みが形成される）ように、「凹部」を具体化することもできる。この極端な場合には、ステップＣ）において、凹部のないルミネセンス変換要素の長方形板または正方形板が得られる。しかしながら一般的には、ステップＢ）による方法は、２つの主面のうちの一方のみが構造化法によって加工されるように行う。

ステップＢ）において加工される成形体は、原理的には、任意の幾何学形状（例えば、円柱の形、楕円形の底面を有する円柱の形、任意の多角形底面を有するまっすぐな角柱の形）を有することができる。しかしながら、成形体は、しばしば、実質的な平行六面体（またはタイル状）の形状または立方体形状を有する。

ステップＣ）による、ルミネセンス変換要素の個片化は、任意の個片化法、例えば、研削法またはソーイング法によって（例えば切断法、ワイヤダイシング（wire dicing）、ウォータージェット切断、内部穴径ソーイング（internal hole diameter sawing）、または高エネルギ放射（例：レーザ切断）によって、行うことができる。ステップＢ）およびステップＤ）（後から説明する）における表面加工にも、対応する方法を使用することができる。

本出願による方法は、特に、以下の利点を有する。

第一に、ルミネセンス変換要素の製造において、従来技術による製造のように不良品が高い確率で発生することを防止することが可能であり、なぜなら、構造化部が薄い板に導入されるのではなく、比較的大きな寸法の成形体に導入され、このような成形体では、機械的な損傷（例えばクラックの形成など）が本質的に発生しにくいためである。この場合、特に、構造化するときにエッジ（すなわち成形体の内側方向に向いた「角部」、例えば折れ線輪郭の場合に存在するものなど）が形成されないとき（例えば構造化部がフィレット状に具体化される場合）、クラックが形成される傾向を特に小さくすることができる。

第二に、本出願による方法によって製造されるルミネセンス変換要素により生成される二次放射を、微調整のための追加の後処理ステップを実施する必要なしに、大幅に高い精度で設定することができる。この理由として、変換する一次放射に対して、特定の厚さを有するルミネセンス変換要素によって生成することのできる二次放射の波長スペクトル（または一次放射の波長スペクトルに対する二次放射の波長スペクトル）を、ステップＣ）を行う前、あるいはステップＢ）を行う前（適切な場合）の段階ですでに推測することが可能であるためである。したがって、所望の二次放射、または二次放射の所望の波長スペクトルが得られるように、対応して切り込みの配置を制御することによって、ルミネセンス変換要素の厚さ（ステップＣにおいて調整できる）を選択することができる。したがって、放射放出部品によって放出される特定の一次放射と、この一次放射の少なくとも一部分がルミネセンス変換要素によって変換されることで生成される二次放射とを混合することによって、一次放射および二次放射から形成される全体としての放射の所望の色位置を設定することも可能である。

以下のようにすることで、所望の二次放射または全体としての放射をより正確に設定することができる。すなわち、成形体において、最初の個片化されたルミネセンス変換要素を正確に測定する。二次放射または全体としての放射の特に望ましい色印象を得るためにはその後に個片化するルミネセンス変換要素の厚さをどのように選択するべきであるかを、最初の個片化されたルミネセンス変換要素の特定の厚さの場合に得られる二次放射の波長または色、または最終的な全体としての放射の波長または色を使用することで、確定する。

従来技術によると、二次放射または全体としての放射の色印象を正確に調整するためには、本質的に完成したルミネセンス変換要素を、特定の厚さ（したがって特定の色印象）が得られるまで研削する。本出願による方法では、このステップは必要ない。例えば、使用するルミネセンス変換材料の品質の差の結果として生じる公差を、個片化の前に行われる微調整によって、何らの問題なしに補正することが可能になる。これらの公差は、ルミネセンス変換要素を製造するための焼結または射出成形法を行うときのわずかな差の結果として（例えばセラミックルミネセンス変換要素に孔が形成される結果として）生じる、または、積層セラミックフィルムを使用してルミネセンス変換要素を製造する場合に、セラミックグリーンシートの平均層厚からのばらつきが累積する結果として生じる。したがって、本方法は、セラミックルミネセンス変換要素のすでに公知の手順における慣習的な「製造の方向」とはまったく異なるため、上述した問題点を完全に無視することができる。

本出願による方法のさらなる実施形態によると、ステップＢ）の前または後に、さらにステップＤ）を行う。このステップＤ）は、特に、ステップＢ）において第１の主面または第２の主面のいずれか一方のみが加工されるときに実施する。ステップＤ）では、特に、完全な成形体から少なくとも２つの部分成形体が形成されるように、第１の主面および第２の主面を加工する。この場合、ステップＤ）による加工において第２の被加工領域が形成され、この領域は、第１の側面に実質的に平行に延在する（ステップＤがステップＢの後に行われる場合、第１の被加工領域にも実質的に平行に延在する）。

「実質的に平行」とは、本出願においては、同一の成形体から実質的に同じ形状を有するルミネセンス変換要素が形成されるように、本方法が行われることを意味する。したがって、ルミネセンス変換要素の表面の寸法もしくは面積占有量（area content）またはその両方に関する公差は、特に、最大で１０％である。これとは無関係に、切取り部の面積占有量の公差（切取り部のない対応するルミネセンス変換要素を基準とする）は、最大で５０％である。この場合、公差とは、最大値と最小値の差によって決まる値であるものと理解されたい。

したがって、ステップＤ）によって、例えばタイル形状の成形体から多数の棒状の部分成形体を形成することができる。多数の部分成形体を形成する場合、特に、部分成形体のそれぞれが、ステップＢ）において導入される被加工領域および未加工領域を有するように、本出願による方法を実施する。次に、例えば棒状の多数の要素から、ルミネセンス変換要素を形成するための個片化を、部分成形体それぞれに対して例えば１回の方法ステップにおいて同時に行うことができ、したがって、ステップＣ）によって切り込みを入れるたびに、使用する部分成形体の数に対応する複数のルミネセンス変換要素が得られる。当然ながら、色の微調整をあらかじめ実行する目的で、個々の部分成形体から個片化される最初のルミネセンス変換要素に基づいて、放出される二次放射または全体としての放射を測定することができる。

本出願による方法が、ステップＢ）の後に行われるステップＤ）を含む場合、本出願の一実施形態によると、ステップＢ）による表面加工を、２つの隣接する部分成形体に対して同時に行うこともできる。この場合、ステップＢ）において導入する凹部の幅は、２つの部分成形体の、形成されるルミネセンス変換要素の凹部の所望の幅の和と、ステップＤ）を行うための鋸刃の刃部の幅、またはステップＤ）において鋸刃の代わりに使用される切断手段または分離手段の刃部の幅、との合計に等しいように、選択することが好ましい。

一実施形態によると、例えば、複数の凹部（例えば、正方形または長方形のルミネセンス変換要素の２つ、３つ、または４つの角部における凹部）を有するルミネセンス変換要素を製造する目的で、ステップＢ）を反復して行うこともできる。

一実施形態によると、ルミネセンス変換物質は、ドープされたセラミック材料によって形成されている。したがって、ステップＡ）において形成される成形体のセラミック材料は、少なくとも部分的にドーパントによってドープされたセラミック材料を含んでいる。セラミック材料は、ドーパントによって完全にドープすることができる。しかしながら、一部分（例えば一方の主面の領域）のみを、ドーパントによってドープすることも可能である。

この場合、セラミック成形体は、例えば、セリウム、ユウロピウム、ネオジム、テルビウム、エルビウム、プラセオジムから選択される１種類または複数種類のドーパントを含んでいることができる。

セラミック材料は、特に、希土類金属元素のガーネットおよびアルカリ土類金属元素のガーネット、特に、例えば米国特許出願第２００４−０６２６９９号明細書およびそこに記載されている従来技術に開示されているガーネットから、選択することができる。例えば、セリウムでドープされたイットリウムアルミニウムガーネットおよびセリウムでドープされたルテチウムアルミニウムガーネットが挙げられる。

しかしながら、一般的には、用語「ルミネセンス変換物質」をさらに広く定義することもでき、特に、上記のガーネットとの組合せが適切な場合、以下の材料も含まれる。
− 例えば独国特許第１００３６９４０号明細書およびそこに記載されている従来技術に開示されているクロロケイ酸塩
− 例えば国際公開第２０００／３３３９０号パンフレットおよびそこに記載されている従来技術に開示されているオルトケイ酸塩、硫化物、チオガレート、およびバナジン酸塩
− 例えば米国特許第６６１６８６２号明細書およびそこに記載されている従来技術に開示されているアルミン酸塩、酸化物、ハロリン酸塩
− 例えば独国特許第１０１４７０４０号明細書およびそこに記載されている従来技術に開示されている窒化物、サイオン、およびサイアロン
この場合、セラミック材料は、ルミネセンス変換物質のためのマトリックスのみを形成し、（上述したように）任意の酸化物材料または窒化物材料とすることができる。

さらなる実施形態によると、セラミック成形体は、ルミネセンス変換材料とともに、特に、波長を変換する特性を持たない、特に、さらなる無機粒子、を含んでいることができる。この場合、適切なさらなる粒子としては、例えば、アルミニウム、ホウ素、チタン、ジルコニウム、シリコン、またはこれらの材料の２種類以上の混合物、が挙げられる。

成形体のセラミック材料は、特に、ルミネセンス変換物質粒子を含んでおり、ルミネセンス変換物質粒子は、互いに結合している、もしくはセラミック材料を形成するさらなる粒子と結合している、またはその両方である。ルミネセンス変換物質粒子の互いの結合、もしくはセラミック材料のさらなる粒子との結合、またはその両方は、少なくとも一部分が焼結ネック（sinter necks）によって形成されている。これに代えて、またはこれに加えて、隣接する（特に部分的に隣接している）粒子の間に結晶粒界を形成することもできる。この場合、セラミック材料は、例えば、ルミネセンス変換物質粒子からなることができる。

さらなる実施形態によると、本出願による方法は、ステップＢ）、ステップＣ）、またはステップＤ）の前に、少なくとも１つの加工された成形体、もしくは加工された部分成形体の少なくとも１つ、またはその両方が、補助キャリアの上に固定されるように、行うことができる。

この場合、補助キャリアは、特に、後から個片化されるルミネセンス変換要素を安定化し、これらのルミネセンス変換要素を、順に並んだ状態で、さらなる処理ステップ（例えば発光ダイオードを製造するステップ）に供給する役割を果たす。さらには、ステップＢ）もしくはステップＤ）またはその両方において導入される加工と、ステップＣ）による個片化（すなわち、第１の被加工領域、第２の被加工領域、および切り込み）を、できる限り所定の形状・状態で導入することができるように、補助キャリアによって成形体または部分成形体を調整することができる。

この場合、成形体もしくは部分成形体またはその両方を補助キャリアの上に固定するステップは、成形体もしくは部分成形体またはその両方と補助キャリアとの間に再び分離可能な結合を形成する接着剤、接着促進剤、またはその他の物質によって、行うことができる。ルミネセンス変換要素、または中間ステップにおいて得られるそれ以外の部分成形体を後から分離するステップは、例えば、溶媒によって、または高温（例えばバーンアウトまたは解重合）によって、行うことができる。

この実施形態の１つの変形形態によると、加工された成形体を補助キャリアの凹部に固定する。この場合、凹部の幅は、成形体もしくは部分成形体またはその両方の少なくとも一部分を凹部に「沈める」ことができ、成形体／部分成形体と補助キャリアとの間の残りの結合部ができる限り狭くなるように（「固定材料」（すなわち例えば接着剤）を節約する目的で）、選択する。

凹部を有する補助キャリアによって、個片化されたルミネセンス変換要素をさらに安定化することができる。

一般的には、凹部を有する、または凹部のない補助キャリアは、個片化時に補助キャリアが完全には切断されず、したがって、個片化時に形成されるルミネセンス変換要素すべてが、個片化の後も補助キャリアの残りの残留部によって依然として互いに結合されているように、選択することもできる。

さらなる実施形態によると、補助キャリアは、ガラス、またはセラミックから形成することができる。この場合、補助キャリアの材料は、しばしば次のように形成する。すなわち、使用するソーイング法または研削法に関連する機械的特性に関して、補助キャリアの材料が成形体の材料に適合し、結果として個片化手段または加工手段の負荷が均一となるようにする。一例として、補助キャリアの材料は、酸化アルミニウムを含んでいる、または酸化アルミニウムからなることができる。特に良好に適合する材料は、例えば、補助キャリアが酸化アルミニウムからなり、その上のルミネセンス変換材料がガーネット系の場合である。

これに代えて、補助キャリアがポリマーから形成される、またはポリマーを含んでいることもできる。

さらなる実施形態によると、本出願による方法は次のように実施する。すなわち、ステップＡ）において形成される成形体の主面の間の距離は、この距離と、形成されるルミネセンス変換要素の対向する側面の間の距離とが実質的に一致するように、設定する（この場合、側面とは、ルミネセンス変換要素の主面の間、横方向に位置する面を意味するものと理解されたい）。したがって、後のルミネセンス変換要素の寸法の一部分を、形成する成形体の厚さによってあらかじめ決めることができる。

上述したように、例えば焼結法によって成形体を製造する場合、成形体の実際の寸法が場所によってばらつくことがあるため、成形体の主面（さらには成形体またはステップＤで形成される部分成形体のみの第１の側面およびすべてのさらなる側面）を、研削によって処理することができる。この結果として、形成される成形体の主面の間の距離のみならず、一般的には（例えば後から形成される均一な部分成形体の数に関連して）、製造されるルミネセンス変換要素の厚さ以外のすべての寸法を、設定することが可能である（適切な場合）。

すでに説明したように、ステップＡ）による成形体は、セラミック部品を製造するための任意の方法、例えば、射出成形法によって、あるいは、テープ成形法、一軸加圧成形、冷間静水圧プレス、ホットプレス、または熱間静水圧プレスによって製造されたグリーン体を焼結することによって、形成することが可能である。

一実施形態によると、ステップＣ）で得られるルミネセンス変換要素それぞれは、約５０μｍ〜約２００μｍの厚さを有する。この場合、同じタイプの多数のルミネセンス変換要素の厚さのばらつきは、１μｍ〜数μｍの範囲内である。放出される二次放射または全体としての放射に関してルミネセンス変換要素を実際に再調整する必要がある場合、個々の場合において、ルミネセンス変換要素の主面に対して研磨処理をもう一度行うことができる。しかしながら、一般的にはこの処理は必要ない。

さらに、本出願は、本方法の上述した実施形態の１つまたは複数に従って得ることのできる、切取り部を有するセラミックルミネセンス変換要素を開示する。この場合、形成されるルミネセンス変換要素は、従来技術による他のセラミックルミネセンス変換要素と異なる点として、ルミネセンス変換要素の主面に方法ステップＣ）によって切り込みが導入されたことを、ソーイング痕または研削痕に基づいて認識することができる。しかしながら、特に、機械的な構造化法による加工についても、切取り部の領域のルミネセンス変換要素の側面において認識することができる。

本セラミックルミネセンス変換要素は、特に、板の形である。さらに、本セラミックルミネセンス変換要素は、任意の幾何学形状をとることができ、さらには、ただ１つの切取り部ではなく複数の切取り部を有することができる。一例として、形成される板が、Ｌ字形状、Ｔ字形状、十字形状、または他の何らかの形状となるようにすることができる。十字形の板は、例えば、４つの放射源（正方形の形に並んで配置され、それぞれがボンディングワイヤを介して接触接続される）に対応する共通のルミネセンス変換要素を提供する役割を果たすことができる。

一実施形態によると、本ルミネセンス変換要素は、少なくとも部分的な領域におけるストラクチャリングを有する少なくとも１つの主面を有することができる。このようなストラクチャリングによって、ルミネセンス変換要素への放射の取り込み、またはルミネセンス変換要素からの放射の取り出しを改善することができる。

一実施形態によると、ストラクチャリングは、ルミネセンス変換要素の一方の主面の粗面化部によって形成することができるが、例えば、酸化アルミニウム、二酸化チタン、イットリウムアルミニウムガーネット、酸化イットリウムのうちの少なくとも１種類からなる追加の散乱中心を、主面に形成することも可能である。

上述した実施形態の１つまたは複数によるルミネセンス変換要素を有するオプトエレクトロニクス部品は、ルミネセンス変換要素に加えて、少なくとも１個の放射放出半導体チップも備えている。この場合、ルミネセンス変換要素は、半導体チップによって放出される一次放射の少なくとも一部分を二次放射に変換し、したがって、全体としての放射は観察者には例えば白色光に見える。しかしながら、別の色印象を生成することが望ましいこともある。

この場合、半導体チップは、一次放射を放出するための任意の半導体材料を含んでいることができる。一例として、３７０〜４００ｎｍの範囲内の紫外放射を放出することができる。さらに、半導体チップは、半導体材料として、例えばインジウムガリウム窒化物もしくはガリウム窒化物またはその両方であり、電気駆動時に特に青色の一次放射（例えば４００〜４８０ｎｍ）を放出する材料を含んでいることができる。この場合、黄色の二次放射への変換を行うルミネセンス変換物質（例えばセリウムでドープされたイットリウムアルミニウムガーネット）と組み合わせることで、白色光を放出する部品を得ることができる。

以下では、実施形態について図面を参照しながら説明する。さらなる利点と、有利な実施形態および発展形態は、以下の説明から明らかになるであろう。

ルミネセンス変換要素を有するオプトエレクトロニクス部品の概略的な斜視図を示している。 セラミックルミネセンス変換要素を製造する方法の実施形態を示している。 セラミックルミネセンス変換要素を製造する方法の実施形態を示している。 セラミックルミネセンス変換要素を製造する方法の実施形態を示している。 セラミックルミネセンス変換要素を製造する方法の実施形態を示している。 本出願に従って製造することのできるルミネセンス変換要素の異なる実施形態を示している。 本出願に従って製造することのできるルミネセンス変換要素の異なる実施形態を示している。 ルミネセンス変換要素の製造時に成形体から得られる部分成形体の表面を撮影した写真を示している。

図面において、同じ構成部分または同じ機能の構成部分には、同じ参照数字を付してある。構成部分の大きさと、構成部分の互いの大きさの関係は、正しい縮尺ではないものとみなされたい。

図１によるオプトエレクトロニクス部品は、リードフレーム７を有する。リードフレーム７の第１の部分領域の上に、放射放出半導体チップ６が固定されている。この放射放出半導体チップ６の上には、板の形のＬ字形状のルミネセンス変換要素４が配置されている。ルミネセンス変換要素４は、半導体チップ６の上に例えば接着接合することができるが、図を簡潔にするため、接着剤層は示していない。半導体チップ６の側のルミネセンス変換要素４の主面と、生成される放射の観察者の側のルミネセンス変換要素４の上向きの主面との間には、ルミネセンス変換要素４の側面４０を識別することができる。ルミネセンス変換要素４は切取り部５を有し、切取り部５によって、ルミネセンス変換要素４の側の半導体チップ６の露出面が現れている。半導体チップ６のこの露出した角領域は、特に、リードフレーム７とは反対側の電気接続領域６０（ボンディングパッドとすることができる）を有する。ボンディングパッド６０は、電気的リードフレーム７の第２の部分領域（リードフレーム７の第１の部分領域から電気的に絶縁されている）に、ボンディングワイヤ８によって接続されている。切取り部５を有するルミネセンス変換要素４を取り付けるステップは、通常、半導体チップ６との電気的接触をボンディングワイヤ８によって形成する前、または後に行う。

オプトエレクトロニクス部品（例えば発光ダイオード部品とすることができる）は、一構造形態においてはトラフ型反射体（reflector trough）を有し、このトラフ型反射体は、例えばプラスチック材料またはセラミック材料から成形され、例えばリードフレームの周囲に射出成形される。この場合、図を簡潔にする目的で、トラフ型反射体は省いてある。

図２Ａ〜図２Ｄは、本出願の実施形態による、多数のルミネセンス変換要素の製造方法を示している。

図２Ａは、ルミネセンス変換材料（例えばセリウムでドープされたイットリウムアルミニウムガーネット）からなる成形体を示しており、この成形体は、例えば２０×２０ｍｍの寸法および１ｍｍの厚さを有することができる。支持体２５の上の成形体１０の位置は、ステップＢ）およびステップＤ）による加工、もしくはステップＣ）による切り込みの導入、またはこれらの両方を行うことができるように、２つの停止部２０によって調整または固定される。

図２Ｂは、成形体１０から２つの部分成形体１１，１１’が形成された後の状態を示している。図２Ｂは、方法ステップＤ）が方法ステップＢ）の前に行われる実施形態を示している。この場合、成形体１０の第１の主面１２は、成形体１０の第１の側面１３に平行な切り込み１４が導入されて、切り込みの領域それぞれに第２の被加工領域１６（図２Ｂでは隠れている）が形成されるように、加工される。

部分成形体を研削ディスクによって加工する場合、研削ディスクは、例えば導入する折れ線輪郭型の構造化部よりもずっと大きい厚さを有することができる。したがって、折れ線輪郭型の構造化部は、例えば１５０〜２５０μｍの幅を有することができるが、研削ディスクの厚さは４〜５倍の大きさとすることができる。本出願による方法では、研削工具またはソーイング工具の寸法に関しては、ステップＢ）、ステップＣ）、ステップＤ）のいずれにおいても制限は課されない。

この場合、一例として、２０×２０ｍｍの大きさを有する成形体から、同じタイプであり小さい棒の形の１４本の部分成形体１１を形成することができる。

図２Ｃは、方法ステップＢ）も行った後の状態を示している。方法ステップＢ）を行う場合にも、構造化部を所定の形状に加工して導入することができるように、停止部２０が調整の役割を果たす。図２Ｃには１つの部分成形体１１のみを示してあるが、原理的には、方法ステップＢ）において、（同じ幾何学形状あるいは異なる幾何学形状を有する）複数の部分成形体１１を同時に加工することもできる。この場合、第１の主面１２に、折れ線輪郭型の構造化部または第１の被加工領域１５を、例えば研削法によって導入する。この場合、構造化部は、すでに存在している第１の側面１３に、またはステップＤ）において形成される第２の被加工領域１６に、実質的に平行に延在する。

図２Ｄは、ルミネセンス変換要素４を個片化した後の状態を示している。図から明らかであるように、ステップＢ）によって構造化された、小さい棒の形の部分成形体１１が、補助キャリア１７の上に配置されている。この場合、簡潔さのため、この図における補助キャリア１７は、部分成形体１１を「沈める」ための凹部を備えていない。このような補助キャリア１７は、例えば平行な溝の形の凹部を有することができ、小さい棒の形の部分成形体１１が例えば高さの半分まで凹部に沈む。簡潔さのため、補助キャリア１７の上に部分成形体１１を固定するための固定手段も示していない。

図２Ｄに示したように、補助キャリア１７の上に、小さい棒の形の同じタイプの７つの部分成形体１１が互いに平行かつ隣り合って配置されており、それぞれが折れ線輪郭型の構造化部１５を有する。ステップＣ）による個片化の結果として、部分成形体１１の前部に切り込み１８が導入されており、これらの切り込みは一部分が補助キャリア１７の中に達している。これらの切り込み１８によって、多数のルミネセンス変換要素４が形成されており、図から認識できる切取り部５は、折れ線輪郭型の構造化部１５から切り込みによって形成されている。ルミネセンス変換要素４は、依然として補助キャリア１７を介して互いに結合されている。

図２Ｂ〜図２Ｄによる、構造化部もしくは切り込みまたはその両方を導入するステップは、例えば、精密ソー（例：ＣＮＣソー）によって行うことができる。一例として、アルミニウム酸化物のキャリアからソーイングによってイットリウムアルミニウムガーネットの成形体を切り出す場合、両方の材料の結果として生じる摩耗はほぼ同じである。

２０×２０ｍｍの大きさを有する成形体からは、前述したように、方法ステップＤ）において１４本の部分成形体１１を得ることが可能であり、これらの部分成形体１１から約１３００枚の板を得ることができる。板の厚さのばらつきは、この場合には５〜７μｍである。例えば１９０×１９０μｍの大きさを有する切取り部のばらつきは、この場合には（１９０μｍあたり）６〜８μｍである。１０００×１０００μｍの変換体の寸法のばらつきは、この場合には５〜６μｍである。

図３Ａは、８個の半導体チップ６（各半導体チップとの接触はボンディングワイヤによって形成される）に対応する複数の切取り部５を有する板の形のルミネセンス変換要素４の主面の平面図を示している。

例えばルミネセンスダイオードチップをアレイ状に配置する目的で、複数の切取り部を有するルミネセンス変換要素を使用することができる。このようなアレイの用途としては、例えば、自動車のヘッドライトやプロジェクタの光源が挙げられる。このようなルミネセンス変換要素を製造するためには、ステップＢ）を少なくとも２回行う必要があり、すなわち、成形体の第１の主面と第２の主面とに、特に、溝型の構造化部または折れ線輪郭型の構造化部を設ける必要がある。

図３Ｂは、４つの切取り部を有する、すなわち４個のＬＥＤ（各ＬＥＤとの接触はボンディングワイヤによって形成される）のアレイのためのルミネセンス変換要素の対応する構造を示している。

図４は、小さい棒の形の２つの部分成形体１１の表面を撮影した写真を示しており、ステップＢ）またはステップＤ）による機械加工による構造化の痕をはっきりと認識することができる。

ここまで、例示的な実施形態に基づいて説明してきたが、本発明はこれらの例示的な実施形態に限定されない。本発明は、任意の新規の特徴および特徴の任意の組合せを包含しており、これらの特徴または特徴の組合せは、それ自体が例示的な実施形態あるいは請求項に明示的に記載されていない場合であっても、本発明に含まれる。

本特許出願は、独国特許出願第１０２０１００５０８３２．２号の優先権を主張し、この文書の開示内容は参照によって本出願に組み込まれている。

Claims (15)

1. セラミック材料を含んでいるルミネセンス変換要素（４）を製造する方法であって、
   Ａ）第１の主面（１２）と、第２の主面と、第１の側面（１３）とを有する成形体（１０）を形成するステップであって、前記成形体（１０）がセラミック材料およびルミネセンス変換物質を含んでいるステップと、
   Ｂ）少なくとも１つの第１の被加工領域（１５）と少なくとも１つの未加工領域とが形成されるように、前記成形体（１０）の前記第１の主面（１２）もしくは前記第２の主面またはその両方を、構造化法によって加工するステップであって、前記第１の被加工領域（１５）が前記第１の側面（１３）に実質的に平行に延在するステップと、
   Ｃ）前記加工された成形体（１０，１１，１１’）の前記加工された主面に、前記第１の側面（１３）に実質的に直角に導入される切り込み（１８）によって、個片化を行って複数の前記ルミネセンス変換要素（４）を形成するステップと、
   を含んでいる、方法。
2. ステップＢ）の前または後に、
   Ｄ）少なくとも２つの部分成形体（１１，１１’）が形成されるように、前記第１の主面（１２）および前記第２の主面を加工するステップであって、前記少なくとも２つの部分成形体（１１，１１’）が、前記第１の側面（１３）に実質的に平行に延在する少なくとも１つの第２の被加工領域（１６）を備えているステップ、
   をさらに含んでいる、
   請求項１に記載の方法。
3. 前記ルミネセンス変換物質が、前記セラミック材料をドープすることによって形成される、
   請求項１または請求項２に記載の方法。
4. 前記セラミック材料が、希土類金属元素のガーネットおよびアルカリ土類金属元素のガーネットから選択される、
   請求項３に記載の方法。
5. ステップＢ）、ステップＣ）、またはステップＤ）の前に、少なくとも１つの加工された成形体（１０）、もしくは加工された部分成形体（１１，１１’）の少なくとも１つ、またはその両方が、補助キャリア（１７）の上に固定される、
   請求項１から請求項４のいずれかに記載の方法。
6. 前記少なくとも１つの加工された成形体（１０）、もしくは加工された部分成形体（１１，１１’）の少なくとも１つ、またはその両方が、前記補助キャリア（１７）の凹部に固定される、
   請求項５に記載の方法。
7. 前記補助キャリア（１７）が、ガラスまたはセラミックから形成されている、
   請求項５または請求項６に記載の方法。
8. ステップＡ）において形成される前記成形体（１０）の前記主面の間の距離が、前記距離と、ステップＣ）において形成される前記ルミネセンス変換要素（４）の対向する側面（４０）の間の距離とが一致するように、設定される、
   請求項１から請求項７のいずれかに記載の方法。
9. 形成される前記成形体（１０）の前記主面の間の前記距離が、前記主面の少なくとも一方を研削することによって設定される、
   請求項８に記載の方法。
10. ステップＡ）において形成される前記成形体（１０）が、射出成形法、テープ成形法、一軸加圧成形、冷間静水圧プレス、ホットプレス、または熱間静水圧プレスによって製造されるグリーン体を焼結することによって、得られる、
    請求項１から請求項９のいずれかに記載の方法。
11. ステップＣ）において得られる前記複数のルミネセンス変換要素（４）の厚さが、５０〜２００μｍである、
    請求項１から請求項１０のいずれかに記載の方法。
12. ステップＢ）、ステップＣ）、ステップＤ）の少なくとも１つが、研削またはソーイングによって行われる、
    請求項１から請求項１１のいずれかに記載の方法。
13. 請求項１から請求項１２のいずれかに記載の方法によって得ることのできる、切取り部（５）を有するセラミックルミネセンス変換要素（４）。
14. 前記ルミネセンス変換要素（４）の前記主面の少なくとも一方の少なくとも一部分が、放射の取り込みもしくは取り出しまたはその両方を改善するための構造化部を有する、
    請求項１３に記載のルミネセンス変換要素。
15. 放射放出半導体チップ（６）と、請求項１３または請求項１４に記載のセラミックルミネセンス変換要素（４）とを備えたオプトエレクトロニクス部品であって、
    前記ルミネセンス変換要素（４）が、前記半導体チップ（６）によって放出される一次放射の少なくとも一部分を二次放射に変換する、
    オプトエレクトロニクス部品。