JP5503844B2 - 発光ダイオード素子 - Google Patents

Description

本発明は、照明技術に関する。特に、本発明は、シングルチップ及びマルチチップの発光ダイオード素子及びその制作方法に関し、それに対する特定の参照を用いて述べられる。しかしながら、本発明は、一般に、発光パッケージに適用され、モノリシック発光ダイオードアレイダイス、端面発光レーザダイス、垂直共振器発光ダイス又はモノシリックレーザアレイダイス、有機発光デバイス又は有機発光アレイデバイス、及びその類似のものをパッケージ化する際に適用可能である。進歩した発光パッケージ及びコンポーネントは、１又は複数の光源を使用する応用を実質的に任意のアプリケーションにおいて見出すであろう。

本出願は、最初に２００３年８月２９日に出願され、国際公開番号ＷＯ２００４／０２１４６１ Ａ２として２００４年３月１１日に発行された国際出願番号ＰＣＴ／ＵＳ２００３／０２７３６３の利益を主張するものである。本出願はまた、２００２年８月３０日に出願され、この中に参照によっても取り込まれる米国仮出願番号６０／４０７，４２６号の利益をも主張する。本出願は、国際出願番号ＰＣＴ／ＵＳ２００３／０２７３６３の内容を参照によって取り込んでいる。本出願はまた、米国仮出願番号６０／４０７,４２６号の内容を参照によって取り込んでいる。

発光ダイオードコンポーネントは、小さく、頑丈で、信頼できるパッケージにおける照明を提供する。発光ダイオードは、可視スペクトルに広がると共に赤外及び紫外に対して拡張している多くの色が開発されてきている。各発光ダイオードは、典型的には、狭スペクトル帯域の光線を発光する一方で、原色発光ダイオードは白色光を放射するように結合され得る。白色光を発生させる別のアプローチでは、青、青紫、又は紫外の発光ダイオードからの光線は、白色光を生成するのに適した蛍光体と結合される。他の色は、同様に、発光ダイスコンポーネント、蛍光体、及びダイスコンポーネントと蛍光体の組み合わせの適当な選択によって発生させられ得る。

発光ダイオードコンポーネント又はパッケージの有する１つの問題点は、光出力強度に関するものである。初期の発光ダイオードは、低い光出力強度を有しており、一般には白熱灯及び蛍光光源と競合しなかった。結晶成長法、デバイス製作、パッケージング法、蛍光体材料、及びその類似のものの改善は、実質的に、現代の発光ダイオードパッケージの光出力強度を改善した。しかしながら、光出力強度の改善は、まだ、要求されている。

発光ダイオードコンポーネント及びパッケージの有する別の問題点は、頑丈さに関するものである。リードフレームへのダイスの結合など一般に用いられるパッケージング技術は、相対的に壊れ易い発光パッケージを生成し得る。さらに、発光ダイオードコンポーネント及びパッケージは、複雑になる傾向にある。典型的なシングルチップパッケージは、例えば、発光ダイオーダイス、リードフレーム、発光ダイオードダイス及びリードフレームの一部の上に配置されるカプセル剤、及びカプセル剤に埋め込まれた蛍光体を含んでいる。

マルチチップパッケージは、一般に、さらに複雑さを増している。そのようなマルチチップパッケージの一例は、Ｌｏｗｅｒｙの特許文献１に開示されており、円筒ケーシング及び蛍光プレートを含むハウジングに置かれる支持部に配置される複数の発光ダイスの通常ワイヤ結合された配線を伴う様々な配置を示している。同様のマルチチップパッケージは、Ｂａｒｅｔｚ氏の特許文献２に開示されている。Ｂａｒｅｔｚは、ハウジング内部に配置されるカプセル剤に含まれる蛍光体を開示している。ＬｏｗｅｒｙやＢａｒｅｔｚのパッケージなどマルチチップパッケージの複雑さは、反対に、製造力、信頼性、製造コストに大きな影響を与えた。

米国特許番号第６,５０４,３０１号 米国特許番号第６,６６０,１７５号

また、典型的な発光ダイオードパッケージ及びコンポーネントの有する別の問題点は、動作寿命である。紫外線又は他の短波長可視光線の蛍光体波長変換を使用するパッケージの性能は、典型的には、紫外線又は短波長可視光線照射によって生じる変色又はカプセル剤や他の材料の他の性能低下のため時間を経て低下する。

本発明は、上述の制限及びその他を克服する改善された装置及び方法を意図するものである。

一態様によると、発光パッケージが開示される。プリント回路基板は、少なくとも１つの発光ダイスを支持し、少なくとも２つの電気的端子を有している。プリント回路基板のプリント配線は、少なくとも１つの発光ダイスをそれに対する電源を提供する少なくとも２つの端子と接続する。光透過型カバーは少なくとも１つの発光ダイスの上に配置されるが、少なくとも２つの電気的端子の上には配置されない。前記カバーは、プリント回路基板と接続されるカバー外辺部を画定する開放端を有している。カバーの内面は、プリント回路基板と共に、少なくとも１つの発光ダイを含む内部容量を定義する。カプセル剤は、内部容量に配置され、少なくとも発光ダイスをカバーする。

別の態様によると、発光パッケージが開示される。支持部は、その上に配置される少なくとも１つの発光ダイスを有している。ガラスカバーは、少なくとも１つの発光ダイス上の支持部に配置される。ガラスカバー及び支持部は、少なくとも１つの発光ダイスを含む内部容量を協同して定義する。カプセル剤は、内部容量に配置され、少なくとも１つの発光ダイスをカプセル化する。

別の態様によると、発光パッケージが開示される。支持部は、その上に少なくとも１つの発光ダイスを有している。一体成形の透過型カバーは、少なくとも１つの発光ダイス上の支持部に配置される。一体成形のカバー及び支持部は、少なくとも１つの発光ダイスを含む実質的に閉鎖された内部容量を協同して定義する。カプセル剤は、内部容量に配置され、少なくとも１つの発光ダイスをカプセル化する。

さらに別の態様によると、発光パッケージを作成する方法が提供される。少なくとも１つの発光ダイスは、電気的にかつ機械的にプリント回路基板に接続されている。光透過型カバーは、プリント回路基板に固定されている。光透過型カバーは、少なくとも１つの発光ダイスを覆っている。固定された光透過型カバー及びプリント回路基板は、内部容量を協同して定義する。カプセル剤は、内部容量に配置される。

さらなる別の態様によると、表面条の蛍光体を処理するための方法が提供される。接着剤が表面上に配置される。蛍光体パウダーは接着剤に加えられる。接着剤は硬化される。

本明細書を読んで理解したときに、本発明に係る非常に多くの利点および利益は、当業者には明らかになるであろう。

本発明は、様々なコンポーネント及びコンポーネントの配置、また、様々な処理工程及び処理工程の配置の形態を取るものである。図面は、望ましい実施形態を例証する目的のためだけのものであり、本発明を限定することを構成するものではい。

図１から３を参照すると、発行パッケージ８は、１又は複数の発光チップ又はダイスが配置されるプリント回路基板１０を含んでいる。プリント回路基板は、望ましくは、実質的に導電性である。例えば、金属コアプリント回路基板が使用され得る。例証される実施形態では、３つの発光チップ又はダイス１２、１４、１６は、回路基板１０に配置されるが、ダイスの数は、１つのダイス、２つのダイス、又は３つ以上のダイスであり得る。１又は複数のダイスは、III族窒化物の青色又は紫外線の発光ダイオード、赤色のIII族リン化物又はIII族砒化物発光ダイオード、II−VI族発光ダイオード、IV−VI族発光ダイオード、シリコン又はシリコンゲルマニウム発光ダイオード、又はその類似のものであり得る。幾つかの考えられる実施形態では、１又は複数のダイスは端面発光型レーザ又は垂直共振器表面発光ダイオードレーザである。発光チップ又はダイスはまた、有機発光ダイオード又はデバイスであり得る。各発光ダイスは、空のダイス（bare die）であってもよいし、各１又は複数のダイスは、個々のカプセル剤を含んでいてもよい。さらに、１又は複数のダイスは、発光ダイオードメサ形、垂直共振器表面発光ダイオードレーザメサ形、又はその類似のもののモノリシックアレイであってもよい。例証される実施形態では、ダイス１２、１４、１６は、対応する反射するウェル（reflective wells）２２、２４、２６に配置されるが、１又は複数のダイスは、プリント回路基板１０の平面に取り付けられてもよいし、一段高い基台又は他の高所支持構造に取り付けられてもよい。幾つかの実施形態では、発光ダイス又はチップ１２、１４、１６が配置されるプリント回路基板１０の側面の一部又は全部は、パッケージ８からの光線抽出を改善するためにその上に配置される反射層を有している。

図３を特に参照すると、例証されるプリント回路基板１０は、絶縁層３２、３４の間に差し込まれる１又は複数のプリント配線回路層３０を含んでいる。典型的には、電気パッドは、電気的にダイス１２、１４、１６をプリント配線３０と接続するために、絶縁層３２を通過する適切なバイアスを用いてプリント回路基板１０のダイ接着面に形成される。１又は複数のダイス１２、１４、１６は、プリント回路基板１０の電気パッドに対するダイ電極のフリップチップ結合によって；基板１０にダイスをハンダ付けしてワイヤ結合を用いて電気的にダイ電力をプリント回路基板１０の電気パッドと接続することによって；プリント回路基板１０にも取り付けられるリードフレーム（図示されていない）にダイスをハンダ付けすることによって；など様々な方法で機械的かつ電気的にプリント回路基板１０に取り付けられる。ダイ接着は、発光ダイス又はチップとプリント回路基板又は他の支持部との間に、又はチップとリードフレームとの間に配置されるサブ取付け台（sub-mount）（図示されていない）を含み得る。さらに、ここに例証されるように個々のダイスを取り付けることよりもむしろ、共通の基板上に形成されるモノリシック発光ダイオードアレイを使用することが考えられる。この熟慮された実施形態では、共通の基板は、ハンダ付けされ、又は別の方法でプリント回路基板１０に固定され、個々の発光メサ形又は構造に対する電気的接続は、共通の基盤又はその類似のものに形成されるワイヤ結合の導電性トレースで作成される。代替的には、透過的な共通の基板を有するモノリシックアレイは、発光メサ形又は構造の電極が直接的に電気パッドに接合されるフリップチップ取付け部（flip-chip mounting）に対して配置され得る。

プリント回路基板１０は、望ましくは、発光チップ又はダイス１２、１４、１６の吸熱を提供するために接地板間又は金属コア３８などの吸熱構造をさらに含んでいる。任意で、絶縁性バックプレーン（図示されていない）がダイ接着面から遠位の金属コア３８の側面に配置される。吸熱は、低いパワーの光パッケージにおいて任意で省略され、パッケージは、吸熱面又はその類似のものに取り付けられる。さらにその上、プリント回路の１又は複数の層３０は、幾つかの実施形態で適切な吸熱を提供し得る。更なる他の実施形態では、絶縁層３２、３４を形成する１又は複数の材料は、これらの層が吸熱を提供するように熱伝導するように選定される。

プリント回路基板１０は、任意に、静電気放電保護をダイスに提供するために、プリント回路３０によって発光ダイス１２、１４、１６を横切って接続される１又は複数のツェナーダイオードを含むツェナーダイオードコンポーネント４４などの関連する電気コンポーネントを支持する。同様に、電気的パワー変換回路、パワー調整回路、整流回路、又はその類似のものがプリント回路基板１０上の付加的なコンポーネントとして含まれ得る。前記コンポーネントは、１又は複数の別個のコンポーネントとして提供されてもよいし、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）として提供されてもよい。さらにその上、電気プラグ、アダプター、電気的端子４６、又はその類似のものが、プリント回路基板１０に配置され得る。幾つかの実施形態では、例えば、複数の発光パッケージの直列、並列、又は直列−並列配線を可能にするように電気的端子の複数のセットを含むことが意図されている。プリント回路３０は、電気的端子４６を発光ダイス又はチップ１２、１４、１６と接続するトレースを含んでおり、電気的端子３５に与えられる適当な電気的パワーが発光ダイス又はチップ１２、１４、１６及び（もしあれば）ツェナーダイオードコンポーネント４４などの関連する回路に電圧を加える。プリント回路基板１０は、発光パッケージ８を機械的に設置し又は固定するために、取付けソケット、取付け開口部５０、５２、又はその類似のものなど他の特徴を含み得る。

述べてきたプリント回路基板１０は一例である。プリント回路基板の他のタイプや他の支持構造も使用され得る。例えば、プリント回路トレースは、絶縁層３２、３４の間に差し込まれるよりもむしろ、ダイ接着面に及び／又は下部面に配置され得る。したがって、例えば、プリント回路基板は、導電性トレースが絶縁支持部で蒸着されてパターン化され又は別の方法で形成された状態で電気的に絶縁する支持部であり得る。さらにその上、吸熱部は、プリント回路基板に代用され得るものであり、例えば、発光１又は複数のダイスが吸熱部にハンダ付けされ又は別の方法で機械的に固定され、ダイ電極が電気パッドにワイヤ結合される。

図１から３を続けて参照すると、発光パッケージ８は、発光ダイス又はチップ１２、１４、１６上に配置される光透過型カバー６０をさらに含んでいる。光透過型カバーは、開口部を有しており、プリント回路基板１０と接続するカバー外辺部６２を画定する。例証される実施形態では、プリント回路基板１０は、発光パッケージ８において半球体ドーム型カバーである光透過型カバー６０の外辺部６２を受け付ける任意の環状の溝６６を含んでいる。溝６６は、プリント回路基板１０上にカバー６０の位置決めを誘導し、随意にカバーを基板に固定するのを助けるためにも用いられる。幾つかの実施形態では、環状の溝６６は、省略され、その場合、プリント回路基板１０におけるカバー６０の配置は、自動化されたアセンブリ冶具を用いるなど他の手段によって配置される。

光透過型カバー６０は、接着剤、外辺部６２と溝６６の間の適当な摩擦や、ファスナーやその他による様々な方法でプリント回路基板１０に固定され得る。光透過型カバー６０は、プリント回路基板１０と共に、発光ダイス又はチップ１２、１４、１６を含む内部容量７０を定義する。幾つかの実施形態では、光透過型カバー６０の外辺部６２とプリント回路基板１０の間の接続は、内部容量７０を実質的に密封する実質的に気密のシーリング接続である。他の実施形態では、外辺部６２とプリント回路基板１０の間の接続は、気密シールではなく、むしろ、１又は複数のギャップ、開口部、又はその類似のものを含み得る。

（図３の点線によって指示される）蛍光体７２は、随意にカバー６０の内面に配置される。提供されるならば、蛍光体は、発光ダイス又はチップ１２、１４、１６によって生成される光線の一部又は実質的に全部の所望の波長変換を生成するように選定される。用語’’蛍光体’’は、選定された波長変換を生成するように選ばれる単一の蛍光体化合物又は２又は３以上の化学的に別個の化合物の混合を含むものとして理解されるものである。適切な蛍光体化合物の例が表Ｉに与えられる。当業者は、特定の光変換を実現するのに適した他の化合物を容易に選定し得る。一実施形態では、発光ダイス又はチップ１２、１４、１６は、III族窒化物発光ダイオードなどの青色、青紫、又は紫外エミッタであり、蛍光体７２は、チップ１２、１４、１６によって発生させられたほとんど又は実質的には全ての光線を白色光線に変換する。別の実施形態では、発光ダイス又はチップ１２、１４、１６は、III族窒化物発光ダイオードなどの青色光線エミッタであり、蛍光体７２は、青色光線の幾つかを黄色光線に変換する黄色蛍光体であり、直接的な青色光線及び間接的な黄色発光体発生光線は白色光線を生成するために結合する。また別の実施形態では、発光ダイス又はチップ１２、１４、１６は、青色、青紫、又は紫外エミッタであり、蛍光体７２は、ほとんど又は実質的に全ての放射された光線を、緑、黄色、赤又はその他の選択された色の光線に変換し、発光パッケージ８は着色した光線を生成する。これらは、単なる例であって、発光ダイス又はチップ１２、１４、１６によって生成された光線の実質的に任意の変換は、選定された波長及び適切な選定の蛍光体７２で出力する発光ダイス又はチップ１２、１４、１６の適切な選定によって実現され得る。幾つかの実施形態では、蛍光体７２は省略され、発光ダイオード１２、１４、１６によって生成される直接的な光線は発光パッケージの光線出力である。

幾つかの実施形態では、光透過型カバー６０はガラスカバーであり、この場合、’’ガラス’’は、シリカベースの材料に限定されるものではなく、むしろ、実質的に任意の無機アモルファス光透過型材料を含むものである。ガラスのカバー６０を作成することは、プラスチック又は他の有機カバーと比較して一定の利点を有する。ガラスは、典型的には、多くのプラスチックよりも耐熱性がよい。ガラスは、波長選択的反射膜、波長選択的吸収膜、又はその類似のものなどの光学的塗装を用いてより容易にコーティングする。ガラスはまた、典型的には、多くのプラスチックと比較してスクラッチすることに対してより耐性がある。更にその上、ガラスは、発光ダイス又はチップ１２、１４、１６が紫外線又は短波長可視光線を生成する実施形態において特定の利点を有しているが、これは、これらの波長の光線が、時間を経て光透過型プラスチックの光学的品質を変色させ又は別の方法で低下させ得るからである。他の実施形態では、光透過型カバー６０は、プラスチック又は別の有機光透過型材料からできている。他の考えられる実施形態では、カバー６０は、水晶結晶板などの結晶性の光透過型材料からできている。そのような結晶性のカバーは、典型的には、ガラスカバーの多くの利点を共有している。

さらにその上、プリント回路基板１０は、光線抽出効率を改善するために様々な反射膜又は反射面を含み得る。幾つかの実施形態では、実質的に、発光ダイス又はチップ１２、１４、１６及びカバー６０が配置されるプリント回路基板の全体面は、発光チップによって生成される光線と蛍光体７２によって生成される光線の両方に対して反射する。他の実施形態では、カバー６０によって覆われるプリント回路基板表面の一部又はエリアは、発光チップによって生成される光線と蛍光体７２によって生成される光線の両方に対して反射する一方で、カバー６０の外側のプリント回路基板表面の一部又はエリアは、蛍光体７２によって生成される光線に対して主として反射する。これらの後者の実施形態は、発光ダイス又はチップ１２、１４、１６によって生成される直接的な光線の全てが実質的に蛍光体によって変換されるときに適しており、出力光線は、実質的に完全に蛍光体による。カバー６０の内側及び外側の異なる反射膜又は反射面を用いることによって、各々の反射膜又は反射面は、反射することが意図されている光線のスペクトルに対して独立して最適化され得る。

カバー６０を述べるのにこの中で用いられる用語’’光透過’’は発光パッケージ８によって生成される所望の光出力のことを言う。光出力は、存在するならば、発光ダイス又はチップ１２、１４、１６による放射に応答する、蛍光体７２によって発生させられる光線を含んでいる。幾つかの実施形態では、光出力は、発光ダイス又はチップ１２、１４、１６によって生成される直接的な光線の一部又は全部を含んでいる。後半の実施形態の例は、白色出力光線が発光ダイス又はチップ１２、１４、１６によって放射される青色光線と、蛍光体７２によって放射される黄色光線との混合であることを特徴とする白色光線であるか、又は蛍光体７２が完全に省略される実施形態である。発光ダイス又はチップ１２、１４、１６によって生成される直接的な光線は、出力光線に寄与し、カバー６０は、直接的な光線に対して少なくとも部分的に光線を透過すべきである。出力光線が蛍光体７２によって単に生成されている実施形態では、他方で、カバー６０は、蛍光体出力に対して光透過し得るが、発光ダイス又はチップ１２、１４、１６によって生成される直接的な光線に対して部分的に又は全面的に反射又は吸収する。上記の発光パッケージの例は、出力白色光線が、発光ダイス又はチップ１２、１４、１６によって生成される青紫又は紫外光線に応答する蛍光体７２によって生成される白色発光パッケージである。

蛍光体７２は、例えば、静電塗装、スラリーコーティング、スプレーコーティング、又はその他など、適切な蛍光体コーティングプロセスを用いて光透過型カバー６０の内面に与えられ得る。更にその上、蛍光体は、カバー６０の内面に加えて他の所に配置され得る。例えば、蛍光体は、例えば、スプレーコーティング、外面コーティング、又はその類似のものを用いてカバー６０の外面に与えられ、又はカバー６０の内面及び外面の両方に与えられ得る。また別の実施形態では、蛍光体は、光透過型カバー６０の材料に埋め込まれる。しかしながら、蛍光体は、多くのガラス又は結晶性材料に対して容易に埋め込まれるものではない。幾つかの実施形態では、蛍光体は、カバー６０の内面及び／又は外面の上に作り出され又は別の方法でコーティングされるガラス結合剤に配置される。

ある適切なリン添加プロセスでは、カバー６０の内面は、接着剤として機能する液状の又は低粘性の半固体材料を用いた処理によって用意される。液状材料は、例えば、液状エポキシ又はシリコンであり得る。接着剤は、吹き付け、ブラッシング、又は浸すことによってなど様々な方法で与えられ、その作業定式化又はその解についてアセトン又はメチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）などの適切な溶剤で与えられ得る。蛍光体は、その後、パウダーフォームの蛍光体の散布、ディッピング又は放射によって蒸着され、蒸着方法の選択は、カバー６０の内面の性質に基づくものである。例えば、注入蛍光体パウダーは、カバー６０の凹形の内面に適当に注ぎ込まれる。他方、ディッピングは、一般にはカバー６０の外面をコーティングするのにより良い方法である。接着剤は、その後、溶剤蒸着、熱又はＵＶ除去、又はその類似のものによって固められ、蛍光体層を形成する。

表Ｉ−蛍光体化合物の例

蛍光体蒸着及び硬化プロセスの上述の例の反復又は様々な組み合わせは、例えば、複数の蛍光体又は蛍光体の混合を蒸着するため、又は必要とされる厚さ又は層の構造を達成するために必要に応じて実行され得る。随意に、蛍光体コーティングは、機械的保護を提供して、発光ダイス１２、１４、１６からの周囲の紫外線又は過剰の放射線又はその他をフィルタリングするために純粋な接着剤又は他の適切な材料の最終層で覆われ得る。

光透過型カバー６０は、蛍光体７２に加えて随意に１又は複数の光学的コーティングを含んでいる。幾つかの実施形態では、反射防止膜が、光線伝送を促進するためにカバー６０の内面及び／又は外面に与えられる。発光ダイス又はチップ１２、１４、１６によって生成される直接的な光線が出力光線の一部を形成しない実施形態では、光透過型カバー６０は、直接的な光線を内部容量７０に反対に反射するために随意に波長選択反射膜を含んでおり、この場合、蛍光体７２と相互作用するための付加的な機会を有する。

望ましい実施形態では、光透過型カバー６０は、単一部品のガラスカバー、単一部品の成形プラスチックカバー、又はその類似のものなどの単一のカバーである。単一部品としてカバー６０を製造することは、光パッケージ８のアセンブリを単純化する。単一部品のカバー６０の別の利点は、内部容量７０の実質的に気密シーリングが、カバー６０の外辺部６２とプリント回路基板１０の間の実質的に気密シールを確実にすることによって得られる。光透過型カバー６０は、より空間的に一様な光出力を生成するために光散乱を促進するファセット、フレネルレンズ輪郭、又は他の光屈折の特徴を含み得る。同様に、光透過型カバー６０は、光散乱を生成するために砂又はその類似のものでエッチングされているすりガラスでできている。

図３を特に参照すると、内部容量７０は、光パッケージ８において、実質的にカプセル剤７６で満たされている。カプセル剤７６は、例えば、シリコンカプセル剤、エポキシカプセル剤、又はその類似のものであり得る。カプセル剤７６は、発光ダイス又はチップ１２、１４、１６によって生成される光線に対して透過的であり、発光ダイス又はチップ１２、１４、１６からの光線抽出を促進する屈折率適合の材料として機能し、望ましくはまた、発光体７２との光結合を促進し、直接的に発光ダイス１２、１４、１６によって生成された直接的な光線がパッケージ光線出力に寄与するならば、また望ましくはカバー６０に対する光伝送を促進する。

幾つかの実施形態では、蛍光体は、カプセル剤７６と同じ材料である結合材料で分散される。他の実施形態では、蛍光体結合材料は、カプセル剤７６と良好な屈折率の適合を有する別の材料である。また別の実施形態では、カプセル剤７６は、蛍光体７２に対する結合材料として役立つ。蛍光体７２がカバー６０の内面に沿って実質的に存在するように図３に示される一方で、幾つかの実施形態では、蛍光体７２は、カバー６０の内面からある距離離れて内部容量７０に配置されるカプセル剤７６に対して延びている。幾つかの考えられる実施形態では、蛍光体は、カプセル剤７６に対して実質的に分散され、カプセル剤７６にわたりいっそう一様に分配され得る。しかしながら、国際公開ＷＯ２００４／０２１４６１Ａ２に記載されるように、発光ダイス又はチップから蛍光体を空間的に分離することに対して効率性の有利な点が存在する。それゆえ、望ましい実施形態では、蛍光体は、カバー６０の内面に配置され、又は、発光ダイス又はチップ１２、１４、１６に対してよりもカバー６０に対してより近くに配置される。

発光ダイス又はチップ１２、１４、１６が露出したダイス（bare dice）である、すなわち、個々にカプセル化されていない実施形態では、カプセル剤７６は、湿気又は他の有害な環境の影響にさらすことによる損害からチップを保護する発光ダイス又はチップ１２、１４、１６の共通のカプセル化を提供する。カプセル剤７６はまた、光パッケージ８の頑丈さを改善するために発光ダイス又はチップ１２、１４、１６のポッティングを提供し、振動又は他の機械的な妨害からの損害に対して光パッケージ８をより耐性のあるものにする。

幾つかの実施形態では、カバー６０は、プリント回路基板１０に対して密封されており、カプセル剤７６は、光透過型カバーが密封された後に内部容量７０に注入される。カプセル剤の注入を可能にするために、開口部８０、８２は、プリント回路基板１０に提供される。代替的に、開口部は、光透過型カバーに、又はカバーの外辺部とプリント回路基板の間の界面に提供される。少なくとも２つの上記の開口部８０、８２は、望ましくは、カプセルの材料が置換される空気を出し得る１つの開口部の中に別の開口部を介して注入されるように提供される。他の実施形態では、単一の延ばされた又は別の方法で広げられた開口部が、流入するカプセル剤と流出して置換される空気の両方に対して空間を提供するのに用いられる。

内部容量７０が実質的に密封される実施形態では、注入されるカプセル剤７６は、密封される内部容量７０によって含まれる液体又は堅くない半固体のカプセル剤であり得る。液体又は堅くない半固体のカプセル剤は、気密シールがカプセル剤の漏れを妨げるので、硬化されないままであり得る。更にその上、気密シールは、カプセル剤が大気圧より高い圧力において存在するように、カプセル剤がある圧力の下で注入されることを任意に許容する。幾つかの実施形態では、内部容量７０は密封されておらず、注入されるカプセル材料の幾らかは漏れ出し得る。適度に高い粘性のカプセルの材料に対して、漏れたカプセル材料の量が制限されることは評価されるものであり、そのような漏れたカプセル材料は注入されたカプセル剤が硬化され又は別の方法で固体へ固められるときにそれが内部容量７０を密封するのを助けるほど十分に利点がある。

図１から３を続けて参照し、さらに図４を参照すると、光パッケージ８を製造するための例のプロセス１００が記載されている。発光ダイス又はチップ１２、１４、１６は、ダイ接着プロセス１０２においてプリント回路基板１０と機械的かつ電気的に接続されている。ダイ接着は、フリップフロップ結合、ハンダ付け、ワイヤ結合、又はその他を伴う。これとは別に、光透過型カバー６０の内面（及び／又は随意に外面）は、蛍光体がパッケージ８に含まれる場合には、リン添加プロセス１０４において蛍光体７でコーティングされる。カバーが埋め込まれる蛍光体を有する実施形態では、リン添加プロセス１０４は、省略され、代わりに、蛍光体は成形中に取り込まれるか又は他のカバー６０の構成である。カバーは、その後、シーリングプロセス１０６において、プリント回路基板１０に対して固定され、随意に密封される。シーリングプロセス１０６は、随意に密封された体積である内部容量７０を画定する。カプセル剤７６は、その後、カプセル剤注入プロセス１０８において開口部８０、８２を介して内部容量７０に注入される。カプセル剤は、カプセル材料が硬化することを必要とする場合に、硬化プロセス１１０において硬化される。カプセル剤７６の注入及び随意の硬化の後、開口部８０、８２は、シーリングプロセス１１２において適切なシーリング材料で随意に密封される。幾つかの実施形態では、カプセル剤７６はまた、開口部８０、８２を密封し、これらの実施形態では、別個のシーリングプロセス１１２は省略される。

図５を参照すると、別の光パッケージ８’は、プリント回路基板１０’とカバー外辺部６２’を画定する開口端を有する光透過型カバー６０’を含んでおり、図５に例証され、それぞれ、光パッケージ８のプリント回路基板１０、カバー６０、及びカバー外辺部６２’に対応している。光パッケージ８’はまた、しかしながら図５の外側の透視図では見えない光パッケージ８の多くの他のコンポーネントを含んでいる。光パッケージ８’は、光パッケージ８の電気的端子４６がプリント回路基板１０’の裏面に配置される電気的端子４６’によって光パッケージ８’に配置されているという点で図１から３の光パッケージ８とは異なる。電気的端子４６’は、プリント回路基板１０’に存在する適切なプリント回路によってカバー６０’に配置される発光１又は複数のダイスと電気的に接続される。裏面の電気的端子４６’は、例えば、４ピン表面取り付けレセプタクルソケットの一致する開口部に挿入するように配置され得る。

図６を参照すると、別の光パッケージ８’’は、長いストリップ形状を有するプリント回路基板１０’’を含んでおり、その上で、複数の発光ダイス又はチップ１２’’が、基板ストリップに沿って２列の構成で反射ウェル２２’’に配置されている。プリント回路基板１０’’は、絶縁層３２’’、３４’’と接地板又は金属コア３８’’との間に挟み込まれた１又は複数のプリント回路層３０’’を含んでいる。プリント回路基板１０’’に配置される電気的端子４６’’は、電力を発光ダイス又はチップ１２’’にプリント回路３０’’を介して送る。光透過型カバー６０’’は、長い２列の発光ダイス又はチップ１２’’を覆うように管形状であり、プリント回路基板１０’’に形成される一致する溝６６’’によって受け付けられる外辺部６２’’を画定する開口端を有している。プリント回路基板１０’’に共に固定されるチューブ形状のカバー６０’’は、発光ダイス又はチップ１２’’を含む細長い又は管状の内部容量７０’’を画定する。蛍光体７２’’は、随意に、管形状のカバー６０’’の内面をコーティングする。カプセル剤７６’’は、発光ダイス又はチップ１２’’及び任意の蛍光体７２’’をカプセル化してはめ込むように実質的に内部容量７０’’を満たす。

図７を参照すると、また別の光パッケージ２０８は、１又は複数（特に例証される実施形態では３つ）の発光ダイス又はチップ２１２が配置されるプリント回路基板２１０を含んでいる。光パッケージ２０８において、発光ダイス又はチップ２１２は、反射ウェルに配置されておらず、むしろ、それらは、プリント回路基板２１０の水平面に表面取り付けされている。プリント回路基板２１０は、絶縁層２３２、２３４と接地板又は金属コア２３８との間に挟み込まれた１又は複数のプリント回路層２３０を含んでいる。ツェナーダイオードコンポーネント２４４は、静電気放電保護を発光ダイス又はチップ２１２に提供する。プリント回路基板２１０に配置される電気的な端末２４６は、電力を発光ダイス又はチップ２１２にプリント回路２３０を介して送る。光透過型カバー２６０は、発光ダイス又はチップ２１２を覆っており、発光ダイス又はチップ２１２を含む内部容量２７０を画定するためにプリント回路基板２１０と接続される外辺部２６２を画定する開口端を有している。蛍光体２７２は、随意に、光透過型カバー２６０の内面をコーティングする。上述の光コンポーネント又はパッケージ２０８の構成要素は、図１から３に示される光コンポーネント又はパッケージ８の対応する構成要素に類似するものである。

光パッケージ２０８は、内部容量に配置されるカプセル剤の構成において光パッケージ８と相違している。光パッケージ２０８において、第１のカプセル剤２７６は、発光ダイス又はチップ２１２をカプセル化し、随意に、はめ込むが、内部容量２７０を実質的に満たしていない。幾つかの実施形態では、第１のカプセル剤２７６は、１又は複数の発光ダイス２１２のみをカプセル化し得る。第２のカプセル剤２７８は、上記の蛍光体がパッケージ２０８に含まれるならば蛍光体２７２をカプセル化する。幾つかの実施形態では、第２のカプセル剤２７８は、蛍光体２７０の結合材料である。例えば、蛍光体２７２は、カバー２６０の内面に与えられ、本実施形態におけるカプセル剤は、与えられた蛍光体の結合材料である。一般には、第１及び第２のカプセル剤２７６、２７８は、異なる材料であり得る。実質的なギャップ２８０は、第１及び第２のカプセル剤２７６、２７８の間に延びている。典型的には、ギャップ２８０は、空気を含んでいるが、光パッケージ２０８において湿度を低減するために不活性ガスでギャップ２８０を満たすことも考えられる。また別の実施形態では、ギャップ２８０は、第１及び第２のカプセル剤２７６、２７８の少なくとも１つとは異なる第３のカプセル剤で満たされる。光パッケージ２０８において、カバー２６０の外辺部２６２を受け付けるためのプリント回路基板２１０における溝が存在していない。しかしながら、光パッケージ８の溝６６と同様のそのような溝は、随意にカバー２６０をプリント回路基板２１０に整列するために提供され、随意にカバー２６０をプリント回路基板２１０に固定するのを助ける。

続いて図７を参照し、さらに図８を参照すると、光パッケージ２０８を製造するための一例のプロセス３００が記載されている。発光ダイス又はチップ２１２は、ダイ接着プロセス３０２においてプリント回路基板２１０と機械的かつ電気的に接続される。ダイ接着は、フリップフロップ結合、ハンダ付け、ワイヤ結合、又はその他を伴う。接着された発光ダイス２１２は、第１のカプセル化プロセス３０４においてプリント回路基板２１０上でカプセル化され又ははめ込まれ、第１のカプセル剤２７６は、プリント回路基板２１０に適用される第１の硬化プロセス３０６で硬化される。

これとは別に、光透過型カバー３６０の内面（及び／又は随意に外面）は、リン添加プロセス３１０において蛍光体２７２でコーティングされる。カバーがそこに埋め込まれた蛍光体を有する実施形態では、リン添加プロセス３１０は省略され、代わりに、蛍光体が成形中に取り込まれるか又はカバー２６０の他の構成である。蛍光体は、第２のカプセル化プロセス３１２において光透過型カバー２６０にカプセル化され、第２のカプセル剤２７８は、光透過型カバー３１４に適用される第２の硬化プロセス３１４で硬化される。蛍光体２７２がパッケージ２０８から省略されるならば、そのとき、プロセス３１０、３１２、及び３１４は、適切に省略される。幾つかの実施形態では、第２のカプセル剤２７８は、蛍光体２７２の結合材料であり、幾つかの実施形態では、リン添加プロセス３１０及び第２のカプセル化プロセス３１２は統合される。光透過型リン添加カバーは、その後、硬化プロセス３１６においてプリント回路基板２１０に固定され、随意に密封される。硬化プロセス３１６は、任意に密封される容量である内部容量２７０を画定する。

図９を参照すると、さらに別の光パッケージ４０８は、単一の発光ダイ又はチップ４１２がプリント回路基板４１０の水平面に表面取り付けされているプリント回路基板４１０を含んでいる。プリント回路基板４１０は、発光ダイス４１２と同じ面に配置される２つのプリント回路トレース４３０、４３１を含んでいる。２つの導電性トレース４３０、４３１は、金属蒸着又はその類似のものによって形成され得る。ワイヤ結合４３６、４３７は、発光ダイ又はチップ４１２の上側電極を導電性トレース４３０、４３１と接続する。プリント回路基板は、上に２つのプリント回路トレース４３０、４３１が形成される絶縁層４３２、及び任意の接地板又は金属コア４３８を含んでいる。光透過型カバー４６０は、発光ダイ又はチップ４１２を覆っており、発光ダイ又はチップ４１２を含む内部容量４７０を画定するためにプリント回路基板４１０と接続される外辺部４６２を画定する開口端を有している。２つのプリント回路トレース４３０、４３１は、カバー４６０の内側からカバー４６０の外側へ延びており、電気通信を内部容量４７０に対して提供する。蛍光体４７２は、随意に、光透過型カバー４６０の内面をコーティングし、カプセル剤４７６は、実質的に内部容量４７０を満たす。光透過型カバー４６０の外辺部４６２で形成される半球体開口部４８０、４８２は、カプセル材料の注入及び対応する空気の置換を許容する。すなわち、光パッケージ４０８の開口部４８０、４８２は、光パッケージ８のプリント回路基板開口部８０、８２と同じ目的に役立つ（図３を参照）。

続けて図９を参照すると、反射膜４８８は、光透過型カバーの内面をコーティングする。反射膜４８８は、発光ダイ又はチップ４１２によって生成される光線を実質的に反射するが、発光ダイ又はチップ４１２による照明に応答する蛍光体４７２によって生成される光線を実質的に透過させる。光パッケージ４０８において、蛍光体４７２は、反射膜４８８上に配置され、カプセル剤４７６に対して幾らかの距離を伸ばす。

本発明は、望ましい実施形態を参照して述べられてきた。明らかに、上述した記載を読んで理解したときに他のものへの変更及び代替は生じるであろう。本発明は、それらが特許請求の範囲又はその均等物の範囲内で生じる限りにおいて、全てのそのような変更及び代替を含むように構成されることが意図されている。

照明コンポーネント又はパッケージの透視図を示している。 図１の照明パッケージのプリント回路基板の透視図であって、発光ダイス又はチップ及び関連する電気コンポーネントがそこに配置されている状態を示している。 図１の照明コンポーネント又はパッケージの透視図であって、リン添加の光透過型カバーの一部が照明パッケージの内部要素を示すように取り除かれている状態を示している。 図１の照明パッケージを製造するための一例の工程を示している。 裏面端子を有する別の照明コンポーネント又はパッケージの透視図を示している。 長い二重の列に配置される発光チップを有する別の照明コンポーネント又はパッケージの透視図を示している。図６において、リン添加の光透過型カバーの一部は、発光ダイス又はチップ及び他の内部コンポーネントの幾つかを示すように取り除かれている。 発光ダイス及び蛍光体が別個のカプセル剤によってカプセル化されている更なる別の照明コンポーネント又はパッケージの透視図を示している。図７において、リン添加の光透過型カバーの一部は、照明パッケージの内部要素を示すように取り除かれている。 図７の照明パッケージを製造するための一例の工程を示している。 プリント回路基板が２つの蒸着された導電性トレースを含んでいるまた更に別の照明コンポーネント又はパッケージの透視図を示している。図９において、リン添加の光透過型カバーの一部が照明パッケージの内部要素を示すように取り除かれている。

Claims (6)

1. 発光パッケージであって、
   複数の発光ダイスと、
   前記複数の発光ダイスを支持し、少なくとも２つの電気的端子を有するプリント回路基板であって、前記プリント回路基板のプリント配線は、それに対する電力を提供するために、前記複数の発光ダイスを前記少なくとも２つの電気的端子と接続するプリント回路基板と、
   前記複数の発光ダイスの上に配置されるが前記少なくとも２つの電気的端子の上には配置されない光透過型カバーであって、該カバーは前記プリント回路基板と接続されるカバー外辺部を定義する開口端を有し、前記カバーの内面は、前記プリント回路基板と共に、前記複数の発光ダイスを含む内部容量を定義する光透過型カバーと、
   前記内部容量に配置され、実質的に前記内部容量を満たし、前記複数の発光ダイスを覆い、前記複数の発光ダイスによって生成される光線に対して透過的であるカプセル剤と、
   前記光透過型カバーの上、前記光透過型カバーの中、又は前記光透過型カバーの内側に配置される蛍光体であって、前記複数の発光ダイスによって生成される実質的に全ての直接的な光線が前記蛍光体によって発光される光線に前記蛍光体によって変換される、蛍光体と
   を備え、
   前記複数の発光ダイスは、前記カプセル剤によって共通にカプセル化されており、
   前記光透過型カバーの内側に配置される前記プリント回路基板の表面の一部が、前記複数の発光ダイスによって放射される光線及び前記蛍光体によって放射される光線を反射する反射膜又は反射面を含んでおり、
   前記光透過型カバーの外側に配置される前記プリント回路基板の表面の一部が、前記光透過型カバーの内側に配置される前記反射膜又は反射面とは異なる反射膜又は反射面であって、前記蛍光体によって放射される光線を反射する反射膜又は反射面を含んでいることを特徴とする発光パッケージ。
2. 前記複数の発光ダイスは、前記プリント回路基板の１つの面に配置されており、前記電気的端子は、前記プリント回路基板の前記面とは反対の面に配置されることを特徴とする請求項１に記載の発光パッケージ。
3. 前記プリント回路基板は、前記複数の発光ダイスに対応する複数の反射ウェルを含み、前記複数の発光ダイスの各発光ダイスは、対応する反射ウェルの内側に配置されることを特徴とする請求項１に記載の発光パッケージ。
4. 前記光透過型カバーは、ガラスカバーであることを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の発光パッケージ。
5. 前記蛍光体と前記カバーの前記内面との間に配置される光コーティングをさらに備えた請求項１から４のいずれか１つに記載の発光パッケージ。
6. 前記カプセル剤は、シリコンカプセル剤又はエポキシカプセル剤である請求項１から５のいずれか１つに記載の発光パッケージ。

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