JP2019110338A - 光学エレメントとリフレクタを用いた発光デバイス - Google Patents

光学エレメントとリフレクタを用いた発光デバイス Download PDF

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Abstract

【課題】本発明の実施例に従った構造体は、半導体発光デバイスと半導体発光デバイスの上に配置された光学エレメントとを含む。【解決手段】半導体発光デバイスは、光学エレメントにおけるリセスの中に配置されている。リフレクタが、光学エレメントの底面上に配置されている。本発明の実施例に従った方法は、サブストレートの上に半導体発光デバイスを配置するステップと、半導体発光デバイスに隣接してリフレクタを形成するステップを含む。光学エレメントが半導体発光デバイスの上に形成される。半導体発光デバイスはサブストレートから取り外される。【選択図】 図2

Description

本発明は、光学エレメント及び光学エレメントの底面上のリフレクタを伴う照明デバイスに関する。
発光ダイオード(LED)、共振空洞発光ダイオード(RCLED)、垂直キャビティレーザーダイオード(VCSEL)、および端面発光レーザーを含む半導体発光デバイスは、現在利用可能な最も効率のよい光源である。可視スペクトルにわたりオペレーション可能な高輝度発光デバイスの製造者において現在の興味ある材料システムは、III−V族半導体を含んでいる。特には、ガリウム、アルミニュウム、インジュウム、および窒素の二元、三元、および四元合金を含み、III族窒化物としても参照されるものである。典型的に、III族窒化物の発光デバイスは、サファイア、炭化ケイ素、または他の適切なサブストレート上に、異なる構成およびドーパント濃度(dopnat conentrartion)の半導体レイヤ(layer)のスタックをエピタキシャルに成長させることにより製作される。有機金属気相成長法(MOCVD)、分子線エピキタシー法(MBE)、または他のエピタキシャル技術によるものである。スタックは、しばしば、例えばケイ素(Si)を用いてドープされサブストレート上に形成された一つまたはそれ以上のn型レイヤ、n型レイヤ上に形成された活性領域における一つまたはそれ以上の発光レイヤ、および、例えばマグネシウム(Mg)を用いてドープされ活性領域上に形成された一つまたはそれ以上のp型レイヤを含んでいる。電気的接点が、n型およびp型領域上に形成される。
図1は、ここにおいて参照として包含される米国特許第7009213号においてより詳細に記述されているデバイスを示している。発光素子4が、光学エレメント2の表面22におけるリセス38の中に配置されており、発光素子4が接着される。光学エレメント2は、直接的に発光素子4に対して接着されている。発光素子4は、半導体レイヤと活性領域のスタックを含んでおり、発光することができる。半導体レイヤのスタックは、例えば、サファイア、SiC、GaN、AIN、またはGaPといった材料から形成された透明スーパーストレート(transparent superstrate)34に取付けられている。発光素子4は、n型導電率の第1半導体レイヤ8とp型導電率の第2半導体レイヤ10を含んでいる。半導体レイヤ8と10は、活性領域12に電気的に接続されている。活性領域12は、例えば、レイヤ8と10のインターフェイスに関するp−nダイオード接合(junction)である。代替的に、活性領域12は、ドープされたn型又はp型のレイヤ、または、ドープされていないレイヤである一つまたはそれ以上の半導体レイヤを含んでいる。活性領域12は、また、量子井戸(quantum well)も含み得る。n接点14とp接点16が、それぞれ半導体レイヤ8と10に電気的に接続されている。活性領域12は、接点14と16を横切る適切な電圧を適用すると発光する。光学エレメント2は、表面24が境界である。表面24の形状は、発光素子4による発光の反射を低減する。
本発明の目的は、光学エレメントおよび光学エレメントの底面上のリフレクタを伴う照明デバイスを提供することである。
本発明の実施例に従った構造体は、半導体発光デバイスおよび半導体発光デバイス上に配置された光学エレメントを含んでいる。半導体発光デバイスは、光学エレメントにおけるリセスの中に配置されている。リフレクタは、光学エレメントの底面上に配置されている。
本発明の実施例に従った方法は、サブストレート上に半導体発光デバイスを配置するステップと、半導体発光デバイスに隣接してリフレクタを形成するステップを含んでいる。光学エレメントは、半導体発光デバイス上に形成されている。半導体発光デバイスは、サブストレートから取り外される。
図1は、光学エレメントのリセスの中に配置された発光素子を示している。 図2は、LED、レンズ、およびレンズの底面上に配置された反射性材料を含む発光デバイスを示している。 図3は、サブストレート上に配置された反射性材料を示している。 図4は、4つのLEDと4つの光学エレメントの配置を示している。 図5は、サブストレートに取付けられた2つのLEDを示しており、LED上に波長変換材料を伴うものである。 図6は、図3に示されるサブストレート上に配置された図5のLEDを示している。 図7は、図6に示される構造体の上の光学エレメントのモールディングを示している。 図8は、図7に示されるモールディング後の2つのデバイスを示している。 図9は、LED、レンズ、およびレンズの底面上に配置された反射性材料を含む発光デバイスを示している。 図10は、サブストレートに取付けられた2つのLEDとLED上に配置された反射性材料を示している。 図11は、反射性材料を薄化した後の図10の構造体を示している。 図12は、第2サブストレートに構造体を取付け、第1サブストレートを取り外し、かつ、LED上に波長変換レイヤを形成した後の図11の構造体を示している。 図13は、LED上に光学エレメントを形成した後の図12の構造体を示している。 図14は、LEDを単一化した後の図12の構造体を示している。 図15は、LED上に配置された光学エレメントを示しており、ここで光学エレメントは実質的にLEDと同一の幅である。 図16は、LED上に配置された光学エレメントを示しており、ここで光学エレメントは実質的にLEDと同一の幅である。
本発明の実施例においては、リフレクタが、LEDといった半導体発光デバイスに光学的に結合された光学エレメントの底面上に配置されている。反射性コーティングは、LEDが取付けられているマウントへのLEDからの光の投射(incident)を最小化することができる。従って、システムからの光の取出しに不利に影響することなく、比較的に低い反射率のマウントが使用され得る。例えば、LEDは、半田付けを介して、プリント回路基板といったマウントに取付けられてよい。そうしたマウントは、しばしば、LEDが置かれるマウントの上面に、低反射率の半田マスクを含んでいる。
以下の実施例において、半導体発光デバイスは、青色光または紫外線(UV lihgt)を発光するIII族窒化物LEDであるが、LEDの他にも、レーザーダイオード、および、III−V族材料、III族リン化物、III族ヒ化物、II−VI族材料、ZnO、またはSiベースの材料といった他の材料システムから作られた半導体発光デバイスといったものが使用されてよい。
図2は、本発明の実施例に従ったデバイスを示している。ドームレンズといった光学エレメント42が、LEDといった半導体発光デバイス40の上に配置されている。
LED40は、例えば、フリップチップのIII族窒化物発光デバイスであってよく、成長サブストレートが取り外され、または、デバイスの一部が残っている。LED40は、例えば、UVまたは青色ピーク波長、またはあらゆる他の適切なピーク波長を有する光を発する。LED40の底面は、しばしば、プリント回路基板といった、別の構造体に半田付け可能である。あらゆる適切な発光デバイス40が使用されてよい。
図2に示されるLEDの実施例において、LED40は、成長サブストレート44の上に成長した半導体構造体46を含んでいる。成長サブストレートは、例えば、サファイア、SiC、Si、GaN、ガラス、または複合基板といった、あらゆる適切なサブストレートであってよい。半導体構造体は、n型とp型領域との間に挟まれた発光または活性領域を含んでいる。n型領域は、最初に成長してよく、かつ、異なる構成およびドーパント濃度の複数レイヤを含んでよい。例えば、以下のものを含んでいる。バッファレイヤまたは核形成レイヤといった準備レイヤ、及び/又は、成長サブストレートの除去を促進するようにデザインされたレイヤであり、n型又は意図的でなくドープされたもの、および、効率的に光を発するように発光領域にとって望ましい所定の光学的または電気的な特性のためにデザインされたn型デバイスレイヤまたはp型でもよいデバイスレイヤ、である。発光または活性領域は、n型領域上で成長する。好ましい発光領域の実施例は、一つの厚い又は薄い発光レイヤを含み、もしくは、バリアレイヤによって分離された複数の厚い又は薄い発光レイヤを含む複数の量子井戸発光領域を含んでいる。p型領域は、次に、発光領域上で成長する。n型領域のように、P型領域は、異なる構成、厚さ、およびドーパント濃度の複数のレイヤを含んでよく、意図的でなくドープされたレイヤ、または、n型レイヤを含んでいる。デバイスにおける半導体材料の総厚みは、いくつかの実施例においては10μmより小さく、そして、いくつかの実施例においては6μmより小さい。いくつかの実施例においては、p型領域が最初に成長し、活性領域が後に続き、n型領域がその後に続く。いくつかの実施例において、半導体材料は、任意的に、成長後に200°Cと800°Cとの間でアニールされてよい。
p型領域上に金属接点50が、次に形成される。接点50は、例えば、銀といった、反射性金属を含んでよい。接点50は、例えば、p型III族窒化物へオーミック接触(Ohmic contact)するレイヤ、及び/又は、反射性金属とのエレクトロマイグレーション(electromigration)を防ぐ保護レイヤ、といった他の金属レイヤを含んでよい。LEDのウェハー上のそれぞれのLEDに対して、p接点50を形成した後で、半導体構造体46におけるp接点50の領域、p型領域、および活性領域は、n型領域の部分を露出するために取り除かれ、その上にn接点48が形成される。p接点50およびn接点48は、再配置されてよい。例えば、p接点50およびn接点48を電気的に分離する一つまたはそれ以上の絶縁レイヤ52が形成される。絶縁レイヤ52において開口部が形成され、金属製のpボンディングパッド58およびnボンディングパッド56が、p接点50およびn接点48に電気的に接続される。絶縁レイヤ52上に金属レイヤが形成され、次に、pボンディングパッド58およびnボンディングパッド56を形成するために、金属レイヤがパターン化される。
図2のLED40において、LEDから抽出される光の大部分は、透明サブストレート44の上面および側面を通じて抽出される。半導体構造体46は、成長サブストレート44によって支持されており、成長サブストレートはデバイスの一部として残る。いくつかの実施例において、成長サブストレート44は、デバイスから取り除かれ、または、薄化される。そして、半導体構造体は、別の構造体よって支持される。半導体構造体に対して接着されたホストサブストレート、または、p接点50およびn接点48の上に形成された厚い金属製のpボンディングパッド58およびnボンディングパッド56、といったものである。あらゆる適切な発光デバイスが使用されてよく、かつ、本発明は、図2において説明されたデバイスに限定されない。
波長変換材料が、LED40の上に配置される。図2おいて説明された実施例において、波長変換レイヤ54は、LED40とレンズ42との間でLED40の上に配置されている。波長変換レイヤ54は、あらゆる適切な構造体であってよい。例えば、波長変換レイヤ54は、透明材料の中に配置された一つまたはそれ以上の波長変換材料を含んでよい。波長変換材料は、LED40によって放射された光を吸収し、異なる波長の光を発する。LED40によって放射され変換されない光は、しばしば、構造体から抽出される光の最終スペクトルの一部であるが、そうである必要もない。一般的な組合せの実施例は、黄色発光波長変換材料と組合わされた青色発光LED、緑色および赤色発光波長変換材料と組合わされた青色発光LED、青色および黄色発光波長変換材料と組合わされたUV発光LED、および、青色、緑色、および赤色発光波長変換材料と組合わされたUV発光LED、を含んでいる。他の色の光を発する波長変換材料が、構造体から放射される光のスペクトルを仕立てるために加えられてよい。
波長変換レイヤ54における波長変換材料は、従来のケイ光体(phosphor)、有機リン、量子ドット、有機半導体、II−VI族またはIII−V族半導体、II−VI族またはIII−V族半導体量子ドットまたはナノクリスタル、ダイ、ポリマー、もしくは冷光(luminesce)材料であってよい。あらゆる適切な粉末ケイ光体が使用されてよい。これらに限定されるわけではないが、YAl12:Ce(YAG)、LuAl12:Ce(LuAG)、YAl5−xGa12:Ce(YAlGaG)、(Ba1−xSr)SiO:Eu(BOSE)といったガーネット(garnet)ベースのケイ光体、および、(Ca、Sr)AlSiN:EUと(Ca、Sr、Ba)Si:EUといった窒化物(nitride)ベースのケイ光体を含んでいる。
波長変換レイヤ54の中の波長変換材料は、透明材料と混合されてよい。透明材料は、例えば、シリコン、エポキシ、ガラス、または、あらゆる他の適切な材料であってよい。波長変換レイヤ54は、クリーン印刷、スプレーコーティング、ステンシル、モールディング、ラミネート、または、あらゆる他の適切な技術によって形成されてよい。波長変換レイヤは、事前形成され、セラミック波長変換部材といった固い構造体であってよく、もしくは、ガラスまたは他の堅く、透明な材料の中に配置された波長変換材料の事前形成されたスラブ(slab)であってよい。波長変換レイヤ54は、一つの波長変換材料、波長変換材料の混合物、または、一緒の混合よりむしろ分離したレイヤとして形成された複数の波長変換材料、を含んでよい。異なる色の光を放射する波長変換材料が、分離した領域の中に配置されてよく、または、一緒に混合されてよい。
一つの実施例においては、赤色および緑色発光粉末ケイ光体が、シリコンと混合される。混合物は、フィルムへと鋳造(cast)される。リン光材料とシリコンの中へ混合されるケイ光体の量は、LED40によって放射される青色光を補完するように選択されてよい。混合された青色、緑色、および赤色光が、所与のアプリケーションに対する使用を満たすようにである。ケイ光体がロードされたシリコンフィルムは、LED40の上にラミネートされる(laminated)。
いくつかの実施例において、波長変換材料は、LED40の上に配置されたコーティング54の中より、むしろ、もしくは、それに加えて、レンズ42の中または表面上に配置されてよい。
光学エレメント42は、LED40によって放射された光のパターンを変更し得る構造体である。適切な光学エレメントの実施例は、ドームレンズとフレネルレンズといったレンズ、および光学集光器といった他の構造体を含んでいる。LED40と光学エレメント42を含むデバイスの直径または側面範囲は、いくつかの実施例においてはLED40の直径または側面範囲の少なくとも1.5倍であり、かつ、いくつかの実施例においてはLED40の直径または側面範囲の4倍以上ではない。光学エレメント42は、図2に示されるように、しばしば、LED40の側面を越えて延びている。光学エレメント42は、光学エレメント42とLED40との間の唯一の機械的な接続であってよい。つまり、光学エレメントは、LED40と光学エレメント42の両方を支持しているマウントまたはサブストレートなしに、LED40に対して光学エレメント42を接続するためにLED40の上をモールドしてよい。
リフレクタ60は、光学エレメント42の底面の少なくとも一つの領域上に配置される。リフレクタ60は、例えば、反射性金属フォイル(foil)といった、鏡面反射リフレクタであってよい。適切な金属の実施例は、アルミニュウムと銀を含む。構造体によって発光された波長を反射するあらゆる適切な材料が使用されてよい。半田濡れ性(solder−wettable)金属である反射性材料は、別の構造体にLED40を取付けるために半田が使用されるアプリケーションにおいて、非濡れ性材料を有してよい。反射性材料の自然酸化物または有機材料レイヤといったものであり、光学エレメントの反対の表面上に形成されている。光学エレメント42の底面上のリフレクタ60の底面は、LED40の底面と同一の高さにあってよい。
図2に説明されたデバイスは、図3、4、5、6、7、および8で説明される方法に従って形成されてよい。
図3において、反射性領域60が、キャリア(crrier)サブストレート62の上に形成される。サブストレート62は、例えば、キャリアテープであってよい。標準的な半導体ダイシングテープ、ビン(bin)テープ、シリコンテープ、ポリエチレンテレフタレート(PET)テープ、ポリイミドテープ、または、あらゆる他の適切な材料、といったものである。サブストレート62は、工程の最中に反射性領域60を所定の位置に保持するための薄い一時的な接着層を有してよい。反射性領域60は、サブストレート62の上に反射性金属フォイルをロールラミネート(roll−laminating)することによって形成されてよい。適切な反射性金属フォイルは、例えば、いくつかの実施例においては少なくとも0.1μm厚であり、かつ、いくつかの実施例においては30μm厚以上ではない。サブストレート62に対して反射性フォイルを取付ける前または後で、反射性フォイルにおいて開口64が形成されてよい。開口64は、反射性金属フォイルをパンチ(punching)またはカットといった、あらゆる適切な技術で形成されてよい。
開口64は、図4に示されるように、複数のLED40の大きさ、形状、および間隔に対応してよい。図4においては、4つのLEDの典型的なグループのための反射性フォイルにおける開口64が示されている。底面上の光学エレメント42の範囲が、エンコーダ70によって示されている。LED40のフットプリント(footprint)72が、光学エレメント70の中心に実質的に位置決めされて示されている。長方形のフットプリント72を伴うLEDおよび丸いフットプリント70を伴う光学エレメントが示されているが、あらゆる適切な形状のLEDおよび光学エレメントが使用されてよい。開口64の幅80は、フットプリント72の幅76よりも、いくつかの実施例においては少なくとも25μm広くてよく、かつ、いくつかの実施例においては400μm以上広くはない。開口64は、例えば、図4において示されるように長方形アレイに、六角形アレイに、または、あらゆる適切な構成に配置されてよい。上述のように、それぞれの光学エレメントのベース70の幅74は、いくつかの実施例においては、LEDの幅76の1.5倍から4倍の間である。隣接する光学エレメント70の間の間隔78は、いくつかの実施例においては少なくとも30μmであってよく、かつ、いくつかの実施例においては100μm以上ではない。個々の光学エレメント70を単一化できるようにするためである。x軸上で最も近く隣接する光学エレメント間の間隔78は、y軸上で最も近く隣接する光学エレメント間の間隔82と異なってよい。開口64の間の領域60、光学エレメント70の下および光学エレメントの間の両方は、反射性フォイルに占められている。
図5においては、図3で説明されたプロセスとは別に、上述のように、LED40が製作される。LED40が、次に、キャリアサブストレート66に取付けられる。キャリアサブストレートは、サブストレート62に対して上記に挙げられたあらゆる材料であってよい。波長変換レイヤ54が、LED40の上に配置される。いくつかの実施例においては、一つまたはそれ以上の波長変換材料が、シリコンといった柔軟性材料の中に配置され、そして、柔軟性波長変換レイヤ54がLED40の上にラミネートされる。波長変換レイヤ54は、いくつかの実施例においては少なくとも20μmであり、いくつかの実施例においては200μm以上ではなく、いくつかの実施例においては少なくとも50μmであり、かつ、いくつかの実施例においては100μm以上ではない。波長変換レイヤ54は、LED40の側面上に拡がる共形のレイヤであってよい。波長変換レイヤ54が、実質的に一定の厚みを有するようにである。代替的に、LED40の側面上の波長変換レイヤ54の厚みは、LED40の上面の厚みと異なってよい。レイヤ54における波長変換材料は、いくつかの実施例において、粉末ケイ光体であってよい。適切な粉末ケイ光体の粒子の直径は、いくつかの実施例においては少なくとも5μm、であり、いくつかの実施例においては100μm以上ではなく、いくつかの実施例においては少なくとも20μmであり、かつ、いくつかの実施例においては40μm以上ではない。レイヤ54における波長変換材料は、いくつかの実施例において、量子ドットまたは有機材料であってよい。適切な量子ドットは、いくつかの実施例において、10μm以上ではない粒子直径を有してよい。
LED40の上に波長変換レイヤ54を配置した後で、波長変換レイヤ54は、LED54の間の波長変換レイヤ54の部分68を取り除くために切り出されてよい。いくつかの実施例において、波長変換レイヤ54は、省略されてよい。
図6において、LEDは、図5のサブストレート66から取り外され、図3のサブ62の上で反射性領域60の間の開口64の中に位置決めされる。
図7においては、LED40の上に光学エレメントが形成される。光学エレメントは、あらゆる適切な方法でLED40の上に配置されてよい。例えば、事前形成された光学エレメントがLED40の上に接着されてよい。代替的に、図7に示されるように、個々の光学エレメントに対応する機能を伴うモールド84が、図6で説明された構造体の上に降ろされる。隣接する光学エレメントの間の領域86は、モールドされた光学エレメントの単一化(例えば、ソーイング(sawing)、レーザー単一化、または、あらゆる他の適切な技術)を促進する。薄くてくっつかない(non−stick)フィルム、モールド84の一般的な形状を有するもの(図7で図示なし)が、モールド84の上に置かれ又は形成されてよい。くっつかないフィルムは、モールド64に対してモールディング材料がくっつくのを防ぐ従来材料であり、そして、モールディング材料がモールドにくっつかない場合には必要ないものである。いくつかの実施例においては、酸素(O)プラズマといったプラズマが、図6に示された構造体の上面に適用される。LEDに対するモールディング材料の付着を改善するためである。
モールド84の間の領域と図6に示された構造体は、次に、熱硬化性の液体モールディング材料で満たされる。モールディング材料は、シリコン、エポキシ、またはハイブリッドシリコン/エポキシといったあらゆる適切な光学的に透明な材料であってよい。ハイブリッドは、モールディング材料に熱膨張係数(CTE)をLED40の熱膨張係数により密接に一致させるために使用され得る。シリコンとエポキシは、充分に高い屈折率(1.4より大きい)を有しており、レンズの動作と同様に、LED40からの光の抽出を促進する。一つのタイプのシリコンの屈折率は、1.76である。いくつかの実施例においては、ケイ光体といった波長変換材料が、モールディング材料の中に分散されている。分散された波長変換材料を伴う光学エレメントが、図7で示される波長変換レイヤ54の代わりに又は追加的に使用されてよい。
サブストレート62の周辺とモールド84との間に真空密封が形成され得る。そして、2つの部品は、それぞれのLEDダイ40が液体モールディング材料の中に挿入されるようにお互いに対してプレスされてよく、かつ、モールディング材料は圧縮状態にある。モールド84は、次に、モールディング材料を硬化するために、例えば、約150°Cまたは他の適切な温度において適切な時間について加熱され得る。
図8において、モールドされたデバイスはモールドから分離されて単一化される。くっつかないフィルムが使用される実施例においては、硬化された光学エレメントがモールドから容易に外されることを結果として生じ得る。くっつかないフィルムは、次に、取り除かれる。個々のデバイスは、デバイス間の領域88においてあらゆるモールディング材料および反射性フォイル60を切断することによって単一化されてよい。デバイスは、次に、サブストレート62から取り外される。
LED40は、LED40の上面および側面を通じてのみ光学エレメント42に取付けられる。つまり、LED40と光学エレメント42の両方を支持するサブストレートまたはマウントが存在しない。最終デバイスにおいて、LED40は、光学エレメント42におけるリセスの中に位置決めされており、反射性領域60の底面とLED40は、実質的に同一面である。それらが実質的に同一の高さにあることを意味するものである。反射性領域60の底面とLED40は、図8に示されるように、正確に同一面である必要はないが、そうであってもよい。
図9は、本発明の実施例に従ったデバイスを示している。ドームレンズといった光学エレメント42が、LEDといった半導体発光デバイス40の上に配置されている。図9に示されるデバイスと、図2に示されるデバイスとの違いは、光学エレメント42の底面上に配置される反射性材料90が、図2のような鏡面反射リフレクタ60よりむしろ、いくつかの実施例においては拡散リフレクタ(diffuse reflector)であることにある。加えて、いくつかの実施例においては、反射性材料90Aが、LED40の底面上のpボンディングパッド58とnボンディングパッド56の間に配置されている。
図9に示されるデバイスは、図10、11、12、13、および14において説明される方法に従って形成されてよい。図10においては、上述のように、LED40が製作される。LED40は、次に、キャリアサブストレート62に取付けられる。キャリアサブストレートは、図3および図5のサブストレート62および66に対して上記に挙げられたあらゆる材料であってよい。LED40は、サブストレート62の上にpボンディングパッド58とnボンディングパッド56を用いてマウントされており、サブストレート62から離れるように方向付けされている。反射性材料90が、LED40の上にモールドまたはラミネートされている。反射性材料90は、拡散リフレクタであってよい。高屈折率で、低吸収性のあらゆる適切な材料が、反射性材料90として使用されてよい。適切な反射性材料の一つの実施例は、TiOといった反射性パーティクルであり、シリコンといった透明材料の中に組み込まれ、または、混合されている。いくつかの実施例においては反射性材料90の体積の少なくとも10%は反射性パーティクルであってよく、いくつかの実施例においては反射性材料90の30%以上ではない体積が反射性パーティクルであってよく、いくつかの実施例においては反射性材料90の重量の少なくとも10%は反射性パーティクルであってよく、かつ、いくつかの実施例においては反射性材料90の30%以上ではない重量が反射性パーティクルであってよい。いくつかの実施例において、反射性パーティクルは高屈折率を有し、一方で反射性パーティクルが配置されている透明材料は低屈折率を有している。反射性材料(つまり、反射性パーティクルと透明材料の混合物)の反射性は、両方の材料の反射率に拠るものである。反射性材料に対して他の物が加えられてよいし、もしくは、反射性パーティクルと透明材料が変えられてよい。反射性材料の熱膨張係数と機械的安定性を調整するためである。図10に示されるように、反射性材料92は、LED40の上面に配置されてよく、反射性材料92の一部分、90A、が、pボンディングパッド58とnボンディングパッド56との間に配置されてよい。同様に、反射性材料92の一部分、90、は、デバイス間に配置されてよい。
図11においては、pボンディングパッド58およびnボンディングパッド56を露わにするためにLED40の上にある反射性材料が取り除かれる。あらゆる適切な除去技術が使用されてよい。いくつかの実施例においては、LED40の表面にダメージを与えることなく反射性材料92を侵食するために適切な硬度を有するパーティクルを使用したアブレーション(マイクロビードブラスト(micro−bead blasting))によって、余分な反射性材料が取り除かれる。例えば、圧縮空気流において炭酸ナトリウムパーティクルが、余分な反射性材料を取り除くために使用されてよい。pボンディングパッド58とnボンディングパッド56との間の反射性材料は、図11に示されるように、除去されてよい。しかし、図9に示されるように、そうである必要もない。いくつかの実施例において、余分な材料はグライディング(grinding)によって除去される。グライディングは、余分な反射性材料に加えて、接点56と58の厚みの少ない部分を除去してよい。余分な材料を取り除いた後で、残っている反射性材料90は、LED40の上面と共にフラッシュ(flush)されてよく、もしくは、残っている材料90は、図11に示されるように、LED40の上面より低い高さにあってよい。
図12において、図11で示された構造体は、ひっくり返されて、サブストレート94の上にマウントされる。サブストレートは、上記にサブストレート62および66として挙げられたあらゆる材料であってよい。pボンディングパッド58およびnボンディングパッド56は、図12に示されるように、サブストレート94の中のくぼみに接続されてよく、もしくは、pボンディングパッド58およびnボンディングパッド56が、サブストレート94の表面に接続されてよい。波長変換レイヤ54が、LED40の上に配置される。波長変換レイヤ54は、例えば図5に伴う文書において上記されたものと同一の材料であってよく、かつ、同一の方法によって形成されてよい。いくつかの実施例においては、LED40の間に十分な反射性材料が残っている。図12に示されるように、波長変換レイヤ54がLED40の側面を越えて拡がらないようにである。いくつかの実施例においては、LED40の間の十分な反射性材料が取り除かれる。図9に示されるように、波長変換レイヤ54がLED40の側面を越えて拡がるようにである。
図13においては、LED40の上に個々の光学エレメント42が形成される。光学エレメント42は、例えば図7および図8に伴う文書において上記されたものと同一の材料であってよく、かつ、同一の方法によって形成されてよい。いくつかの実施例において、光学エレメント42の幅は、LED40の幅と実質的に同一であり、もしくは、図4に関して上記されたLEDの幅の最少でも1.5倍より小さい。図15と図16は、LED40と実質的に同一の幅の光学エレメント42について2つの実施例を示している。図15に示される構造体において、光学エレメント42はドームレンズである。図16に示される構造体において、光学エレメント42はピラミッドである。
図14においては、デバイス間の領域96におけるあらゆるモールディング材料、波長変換材料、および反射性材料を、例えば切断することによって、デバイスが単一化される。デバイスは、次に、サブストレート94から取り外される。完成したデバイスは、例えば半田付けによって、PCボードといった構造体の上にマウントされ得る。
本発明が詳細に説明されてきたが、本開示が与えられれば、当業者は、ここにおいて説明された発明的な概念の真意から逸脱することなく本発明に対する変更がなされ得ることを正しく理解する。従って、本発明の範囲が、図示され説明された所定の実施例に限定されることを意図するものではない。
40 LED
42 レンズ
44 成長サブストレート
46 半導体構造体
50 接点
60 リフレクタ

Claims (12)

  1. サブストレートの上に反射性フォイルを配置するステップであり、前記反射性フォイルは開口を有する、ステップと、
    前記サブストレートの上に半導体発光デバイスを配置するステップであり、前記半導体発光デバイスは、前記反射性フォイルの前記開口の中に配置されている、ステップと
    前記半導体発光デバイスの上に光学エレメントを形成するステップであり、前記反射性フォイルが前記光学エレメントのベースの全長と接触する、ステップと、
    前記サブストレートから前記半導体発光デバイスを取り外すステップと、
    を含む、
    方法。
  2. 前記半導体発光デバイスの上に光学エレメントを形成するステップは、
    前記開口の中に前記半導体発光デバイスを配置した後で、前記半導体発光デバイスの上にレンズをモールドするステップ、を含む、
    請求項1に記載の方法。
  3. 前記半導体発光デバイスは、前記光学エレメントにおけるリセスの中に配置されている、
    請求項1に記載の方法。
  4. 前記方法は、さらに、
    前記半導体発光デバイスの上に波長変換レイヤをラミネートするステップ、
    を含む、請求項1に記載の方法。
  5. 前記波長変換レイヤは、前記半導体発光デバイスの上面および少なくとも一つの側面をカバーする、
    請求項4に記載の方法。
  6. 前記サブストレートの上に反射性フォイルを配置するステップは、
    前記サブストレートの上に金属フォイルをロール貼り合わせするステップ、を含む、
    請求項1に記載の方法。
  7. 前記方法は、さらに、
    前記ロール貼り合わせするステップの以前に、前記開口を形成するステップ、を含む、
    請求項6に記載の方法。
  8. 前記方法は、さらに、
    前記サブストレートの上に反射性フォイルを配置するステップの以前に、前記開口を形成するステップ、を含む、
    請求項1に記載の方法。
  9. 前記方法は、さらに、
    前記サブストレートの上に反射性フォイルを配置するステップの以前に、前記開口を形成するステップ、を含む、
    請求項1に記載の方法。
  10. 前記反射性フォイルの厚さは、0.1ミクロンと30ミクロンとの間である、
    請求項1に記載の方法。
  11. 前記方法は、さらに、
    前記反射性フォイルをパンチングすることによって、前記開口を成形するステップ、を含む、
    請求項1に記載の方法。
  12. 前記方法は、さらに、
    前記反射性フォイルを切断することによって、前記開口を成形するステップ、を含む、
    請求項1に記載の方法。
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