JP5526232B2 - モールドされた反射側壁コーティングを備える発光ダイオード - Google Patents

Description

本発明は、発光ダイオード（ＬＥＤｓ）、特に、側面からの発光を内側に反射する技術に関する。

半導体ＬＥＤは、その光出力を最大にするために、５０ミクロン以下のような非常に薄いものにさせることができる。また、半導体ＬＥＤは、青色ＬＥＤを用いて白色を作り出す等、ＬＥＤから発せられる光を波長変換するために、その頂面に比較的厚みのある蛍光物質層を備えても良い。このような構成は、依然として全体で約０．２ｍｍ〜０．５ｍｍの厚みがあり、頂部領域は１ｍｍ^２未満でしかない。ＬＥＤは、それよりはるかに大きなサブマウントの頂面上の金属パッドに接合されるフリップチップであっても良く、そのサブマウントの底部の頑強な電極のみプリント回路基板にはんだ付けされれば良い。

上述したＬＥＤ（サブマウントではない）をリフレクターの底部における矩形の開口部から挿入することで、ＬＥＤをモールドされた放物面状のリフレクターによって取り囲むことが知られている。リフレクターは、ＬＥＤの頂部及び側面から発せられる全ての光を理想的には反射しなければならないので、ＬＥＤの側面からの光を最大限に捕らえるために、ＬＥＤに最も近接した内縁部が極めて小さい厚み（ナイフエッジと呼ばれる）を持つ必要がある。更に、理想的なリフレクターは、側面からの光を最大限に捕らえるために、ＬＥＤの縁部に実質的に隣接しなければならないが、このような理想的なリフレクターを作ることは実用的ではなく、一般的にモールドされたリフレクターは、リフレクターの縁部とＬＥＤとの間に様々なスペースを持ち、また、リフレクターの内縁部（最小の厚みで約０．５ｍｍ）は、ＬＥＤの側面からの光をリフレクターエリアに入っていくことを妨げる。

したがって、実用的にモールドされたリフレクターによって、ＬＥＤから発せられる全ての光を実質的に反射させる技術が必要とされる。

ＬＥＤの側壁を覆う反射性材料をモールドするＬＥＤ光源の製造方法が開示される。ＬＥＤの頂部の発光面上には実質的に反射性材料が存在しない。ＬＥＤは、一般的に蛍光物質層を含み、蛍光物質層及び半導体ＬＥＤの側壁は、反射性材料がコーティングされている。反射性材料は光を閉じ込め、そのようにして実質的に全ての光が特定の発光領域内で発せられる。反射性材料の頂部は、ＬＥＤの頂部と同じ高さに形成しても良く、ＬＥＤの頂部より高くしても低くしても良い。

実質的にＬＥＤの側面からは光が発せられないため、ＬＥＤの周りのいかなるリフレクターも、ＬＥＤの全ての光を捕らえるために、その内縁部を反射性材料の頂端部と同じ高さか又はそれよりも低くすることのみ必要とされる。先行技術と比べると、ＬＥＤの全ての光を捕らえるためにリフレクターの内縁部をナイフエッジにする必要はない。

一実施形態では、ボール形状のリフレクターが、ＬＥＤ及び反射性材料を取り囲む。

他の実施形態では、反射側面を有するＬＥＤが、白色プラスチック片（ｐｅａｃｅ）のような反射片の開口部内に取り付けられる。反射片の開口部は、側壁反射性材料の外壁より広く、反射片は、側壁反射性材料の頂部よりも高い。低角度の光線の中には、側壁反射性材料の上方に延在する反射片の内壁に反射するものもあろう。このことはＬＥＤのサイズよりも大きい見掛け上の光源サイズを作り出し、また反射片の縁部に向かって次第に先細くなる輝度外形（ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ ｐｒｏｆｉｌｅ）も作り出す。このことは、マルチ光源から出る光が混ざり合わなければならないような応用例には有利となる。

ＬＥＤ側壁上の反射性材料は、側面からの光が反射性材料内により深く浸透するように、より少ない反射にさせることもできる。このことは光源の見掛け上のエッジをなめらかにし、それはマルチ光源から出る光が混ざり合わなければならないような応用例には有利となる。

他の実施形態では、ＬＥＤ側壁上の反射性材料が、全体の光出力を減少させる光吸収材を備えないＬＥＤの隣に光吸収材を用いることを可能とする。例えば、黒いプラスチックのブラケットを、側面からの光を吸収するブラケット備えないヒートシンク又は他の基板上にＬＥＤサブマウントを固定するために使うことができる。

また、他の実施形態についても記載する。

一実施形態において、蛍光物質板のような蛍光物質層をそれぞれ有するＬＥＤのアレイが、サブマウントウェハ上に取り付けられる。ウェハは、凹部のアレイを有するモールド（ｍｏｌｄ）に対して位置合せされる。凹部は、シリコン（ｓｉｌｉｃｏｎｅ）と１０〜５０重量％のＴｉＯ_２との混合物で満たされ、実質的な反射性材料を作り出す。ＴｉＯ_２は、白色環境照明下で白色に見える。低含有率のＴｉＯ_２（例えば１０〜１５％）により、光は反射性材料中により深く浸透するため、光の境界は滑らかになる。凹部は、反射性材料がＬＥＤの側壁の周りに反射壁を形成するように、ＬＥＤの外回り寸法よりも大きい寸法を有する。

ＬＥＤの頂面は、頂面と凹部との間にかなりの厚みの反射性材料が存在しないように、実質的に凹部の底面に接触する。ＬＥＤの頂面上のいかなる反射性材料も、マイクロビーズ発破やレーザー切除等の多様な技術を用いて取り除かれると良い。いくつかの応用例では、蛍光物質層上にＴｉＯ_２のきわめて薄いコーティングを施すことが望ましい。それは、バックライトをかなり反射することなく、より審美的な快い白色外観を作り出すからである。

それから、反射性材料は硬化され、サブマウントウェハは、側壁を覆う反射性材料がＬＥＤから発せられる光を閉じ込めるように、モールドから分離される。それから、サブマウントウェハは、ダイシングされる。その他ＬＥＤの側壁の周りに反射性材料を形成するための多様な方法が記載されている。

また、ボール形状のリフレクター又はその他のエレメント（ｅｌｅｍｅｎｔ）がサブマウントに固定される。リフレクター（又はその他のエレメント）は、ＬＥＤが挿入される開口部を備える。ＬＥＤ側壁上の反射性材料は、少なくともＬＥＤと同じ高さであるため、リフレクター（又はその他のエレメント）の内縁部は、実質的に全てのＬＥＤの光を捕らえるために、反射性材料の頂部と同じ高さかそれより低くさえあれば良い。いくつかの実施形態では、外部エレメントは、側壁反射性材料よりも高い内部反射壁を備えている。

リフレクターに代えて、レンズがＬＥＤの周りのサブマウントに固定されても良い。

頂面に固定された蛍光物質板材（例えば黄色緑色のＹＡＧ）を備える、サブマウントウェハ上に取り付けられた青色ＬＥＤの断面図である。 サブマウントウェハ上に取り付けられた図１に示す複数のＬＥＤの断面図、及び、約１０〜５０（重量）％のＴｉＯ_２が注入された液体シリコンで満たされたモールドの断面図である。 図２に示すウェハとモールドとを合わせて各々のＬＥＤの側面のみ周囲にシリコン／ＴｉＯ_２を圧縮モールドしたものを示す。 シリコンが硬化され、モールドから取り外された後のウェハを示す。 リフレクターに固定され、単体化されたＬＥＤの断面図であり、リフレクターの内縁部はＬＥＤが発する全ての光を実質的に受け取るためにナイフエッジである必要がない（リフレクターの相対的なサイズは、ＬＥＤがせいぜい０．５ｍｍの高さであれば良いので、一般にそれより大きくなるであろう）ものを示す。 リフレクターのモールドされたアレイを上から見た図であり、リフレクター内のＬＥＤの配置が、アレイスケール上に簡単な処理で実行されることを示す。 レンズに固定された、単体化されたＬＥＤの断面図である。 ＬＥＤを取り囲み、ＬＥＤよりも大きな見掛け上の光源を作り出すために、ＬＥＤよりも高い白色のプラスチック片を示す。 ＬＥＤの側面上の壁厚（ｔｈｉｃｋ-ｗａｌｌｅｄ）な反射性材料を示し、反射性材料が低含有率のＴｉＯ_２を有し、滑らかな境界の光源を作り出す。 ヒートシンクにサブマウントを固定するために使用された光吸収エレメントを示し、ＬＥＤの側壁上の反射性材料がエレメントによるＬＥＤの光の吸収を阻止する。

様々な図面における同様の又は同一のエレメントについては、同じ番号を付す。

本発明はいかなるタイプのＬＥＤにも応用可能であるが、全ての例において使用される特定のＬＥＤを記載する。図１は、白色光ＬＥＤ１０の断面図である。

この例では、ＬＥＤ１０の活性層が青色の光を生じさせる。ＬＥＤ１０は、例えばサファイア、ＳｉＣ，ＧａＮ等の初期成長基板上に形成される。一般的に、ｎ層１２は、活性層１４、ｐ層１６と続いて成長する。ｐ層１６は、ｎ層１２の下部の一部を露出させるためにエッチングが施される。それから、反射金属電極１８（例えば、銀、アルミニウム、合金等）が、ｎ層とｐ層とをコンタクトさせるために、ＬＥＤの表面上に形成される。電流をより均一に拡げるために、電極を多数配置しても良い。ダイオードが順方向にバイアスされる時、活性層１４は光を発するが、その波長は活性層の構成（例えばＡｌＩｎＧａＮ）によって決定される。このようなＬＥＤの形成は、良く知られており、これ以上、詳細に記載する必要はない。ＬＥＤの形成に関しては、ステイジャーワールド他のＵＳ特許第６，８２８，５９６号、及び、バット他のＵＳ特許第６，８７６，００８号に、更に詳細に記載され、いずれも現在の譲受人に譲渡され、参照により本願に組み込まれる。

それから、上述の半導体ＬＥＤは、サブマウント２２上にフリップチップとして取り付けられる。サブマウント２２は、多数のＬＥＤが取り付けられるサブマウントウェハの一部であり、サブマウントは、後に単体化される。サブマウント２２の頂面は、ＬＥＤ上の金属電極１８に、はんだボールによりはんだ付けされるか、超音波によって溶接される金属電極を含んでいる。その他の接合方法の使用も可能である。それらの電極自体が、超音波によって共に溶接され得る場合は、はんだボールは除いても良い。

上述のサブマウント電極は、サブマウントの底部のカソードパッド及びアノードパッド２４にバイアスにより電気的に接続され、サブマウントがプリント回路基板上の金属パッドに表面実装されることができ、それがカメラのフラッシュモジュールの一部を形成する。回路基板上の金属トレースが、これらのパッドを電源に電気的に接続する。サブマウント２２は、セラミック、シリコン、アルミニウム等のいかなる適切な金属で形成しても良い。サブマウントの材料が導電性である場合は、絶縁層が回路基板の材料上に形成され、金属電極パターンがその絶縁層上に形成される。サブマウント２２は、機械的な支持材として機能し、ＬＥＤチップ上の繊細なｎ及びｐ電極と電源との間を接続する電気的なインターフェースを提供し、ヒートシンクを提供する。サブマウントについては良く知られている。

ＬＥＤ１０が低い輪郭（ｌｏｗ ｐｒｏｆｉｌｅ）を持つようにし、また成長基板による光の吸収を防ぐために、化学機械研磨（ＣＭＰ）又はレーザーリフトオフ方法等で、成長基板は、除去される。レーザーリフトオフ方法では、レーザーは、ＧａＮと成長基板のインターフェースを熱して高圧のガスを生み、ＧａＮから基板を押し外す。一実施形態では、成長基板の除去は、ＬＥＤアレイがサブマウントウェハ上に取り付けられた後で、かつ、ＬＥＤ／サブマウントが、単体化される（例えば切断等で）より前になされる。その半導体層の最終的な厚みは、約４０ミクロンになるであろう。また、そのＬＥＤ層とサブマウントとを足すと、約０．５ｍｍの厚みになるであろう。

上述のＬＥＤ半導体層の処理は、ＬＥＤがサブマウントウェハ上に取り付けられる前でも後でもいずれでも良い。

一実施形態では、成長基板が除去された後、蛍光物質層３０が、予め形成された板材として形成され、活性層１４から発せられる青色の光を波長変換するため、ＬＥＤの頂部上にシリコン等で固定される。他の実施形態では、蛍光物質層３０は、ＬＥＤが成長ウェハから単体化されるより前又はＬＥＤがサブマウントウェハ上に取り付けられた後のいずれかにおいて、スプレー被覆、スパンオン（ｓｐｕｎ−ｏｎ）、電気泳動法による薄膜被覆、又はその他いかなる技術を用いて形成しても良い。蛍光物質層３０は、有機又は無機の透明又は半透明の結合剤内の蛍光物質粒子であっても良く、又は焼結蛍光物質粒子であっても良い。

蛍光物質層３０によって発せられる光は、青色の光と混合すると、白色光又は他の所望の色を作り出す。例えば、蛍光物質は、黄色光を生み出すイットリウム酸化アルミニウムガーネット（ＹＡＧ）蛍光物質である（黄色＋青色＝白）。蛍光物質は、赤色蛍光物質、緑色蛍光物質等、その他、いかなる蛍光物質又はそれらの組み合わせによって、白色光を作り出しても良い（赤色＋緑色＋青色＝白色）。蛍光物質層３０の厚みは、約１００ミクロン又はそれ以上であれば良く、ＬＥＤ全体として発せられる所望の色及び輝度に依存する。

一実施形態では、約１％のＴｉＯ_２を注入したシリコン（ｓｉｌｉｃｏｎｅ）の薄い層３２が、それから、黄色がかったＹＡＧ蛍光物質を審美的な目的で白色のように見せるために、蛍光物質層３０の表面上に被覆される。その厚みは、約３０〜１００ミクロンになる。また、薄い層３２は、その後に行われるＬＥＤの頂部が堅いモールドと圧力下で接触するモールドプロセスの間、蛍光物質層３０のひび割れを防ぐ助けとしても役立つ。シリコンの代わりに、ゾルーゲルを用いても良い。層３２は、選択自由である。二色性フィルター層を含め、その他のトップ層を形成しても良い。リモート（ｒｅｍｏｔｅ）蛍光物質層が使用される場合は、ＬＥＤ上の二色性フィルター層が、ＬＥＤの光を通過させ、後方に発散される蛍光物質の光を反射させるために有用である。

図２は、図１のサブマウントウェハ３６及びＬＥＤ１０を示す。サブマウントウェハ３６上に描かれた線は、ウェハ３６が、後にそこで切断されるか破断されて単体化される場所を示している。

モールド（ｍｏｌｄ）４０は、チェース（ｃｈａｓｅ）としても知られ、好ましくはＬＥＤ１０よりも浅い凹部（ｉｎｄｅｎｔｉｏｎ）４２を有し、ＬＥＤの頂部が、各々の凹部４２の平たい底面と接触又は非常に近くになるようにする。凹部４２は、ＬＥＤ１０よりもわずかに幅広くし、その幅の違いが、ＬＥＤ１０の側面を覆うモールドされた材料の厚みになる。凹部４２は、非常に正確な寸法を持つことができ、モールドされた材料の外回りの寸法は、ＬＥＤ１０の外回りの寸法及びそれらのサブマウントウェハ３６上での配置におけるいかなる変化とも無関係である。

シリコンとＴｉＯ_２の粘着性の混合物４４が、凹部４２を満たし、更に凹部４２間に薄い層を作り出すために、モールド４０上に正確に配分される。混合物４４が非常に低い粘着性を持っていた場合は、一段高いシールがモールド４０の周囲に使われるであろう。

シリコンにおけるＴｉＯ_２の重量パーセントは、硬化された混合物を実質的に反射（例えば７５％以上）するものとして十分であるが、シリコンの特性をかなり減じるほど多くない。一般に、約１０％〜５０％のＴｉＯ_２が使われるが、その場合、反射率はＴｉＯ_２の含有率に関係する。他の白っぽい不活性粒子、例えばＺｒＯ_２やＡｌ_２Ｏ_３等が、ＴｉＯ_２の代わりに使用されても良い。一実施形態では、平均的なＴｉＯ_２の粒子サイズは、０．２５ミクロンである。

サブマウントウェハ３６とモールド４０とが圧力下で合わされ、図３に示すように、ＬＥＤ１０を混合物４４に浸す。混合物４４の粘着性は、ウェハ３６の表面が、モールド４０の表面に近付くにしたがい、ますます圧力に抵抗する傾向がある。ＬＥＤ１０の頂部が凹部４２の底部にまさに接触するとき、圧力が維持され、例えば加熱により、シリコンが硬化される。この圧力を測定することによって、ＬＥＤの頂部が凹部４２の底部に接触するときを知ることが可能である。

図４に示すように、それから、ウェハ３６とモールド４０とが分離され、硬化したシリコン／ＴｉＯ_２４６は、加熱又はＵＶによって更に硬化しても良い。それから、サブマウントウェハ３６は、切断又は破断により線に沿って単体化される。

ＬＥＤ１０の側面を覆う比較的厚い層のシリコン（ｓｉｌｉｃｏｎｅ）／ＴｉＯ_２４６は、ＬＥＤの側面から出る実質的に全ての光（例えば、少なくとも７５％）を反射する。シリコン／ＴｉＯ_２４６からのなんらかの反射の後は、その光は、最終的にＬＥＤ１０の頂面を通って出て行く。一実施形態では、ＬＥＤ１０の側壁を覆うシリコン／ＴｉＯ_２４６の厚みは、０．１ｍｍ〜１ｍｍである。その厚みは、光を十分に反射するために必要な厚さであるべきである。モールドの凹部４２のサイズは、シリコン／ＴｉＯ_２４６への光の浸透の深さと共に、ＬＥＤ１０のサイズの全ての変化やウェハ３６上のＬＥＤ１０の配置のずれも考慮に入れる必要がある。約５０ミクロンの浸透度が、媒体反射シリコン／ＴｉＯ_２４６として一般的である。

非常に薄い層のシリコン／ＴｉＯ_２４６が、サブマウントウェハ３６上部でのＬＥＤ１０の高さの変化により、ＬＥＤ１０の頂面上に形成される場合には、そのような小さな厚みが、いかなる重大な反射も生じさせないであろう（例えば１％未満）。頂面上のいかなる望ましくないシリコン／ＴｉＯ_２４６は、微粒子ブラスティング、レーザーアブレーション、研磨、又はその他の技術により除去されると良い。

他の実施形態では、シリコン／ＴｉＯ_２混合物４４が、モールドにおける単一の大きな凹部を満たし、ウェハ３６とモールドとが合わさる時、混合物４４が、ＬＥＤ１０間の間隙を満たすと、シリコン／ＴｉＯ_２４６の場合のような段差（ｓｔｅｐ）はない。図４は、そのような平面的なシリコン／ＴｉＯ_２層の外形４７を示す。他の実施形態では、混合物４４を始めにＬＥＤ１０上に堆積し、ウェハ３６とモールドと合わせた時、モールドの凹部が混合物４４の形状を作る。一実施形態では、モールドは、シリコン／ＴｉＯ_２４６により、ＬＥＤ１０の周りに、ＬＥＤ１０よりも高い壁を作らせる。別の実施形態では、混合物４４が、個々にＬＥＤ１０の周りに分配され、それからモールドを使用することなく硬化される。しかしながら、正確な寸法を作り出すため、モールドを使用することが好ましく、それぞれのＬＥＤ１０の周りに混合物４４を分配するよりもずっと迅速である。

図５は、放物面状リフレクター５０にエポキシ樹脂で接着されたサブマウント２２及びＬＥＤ１０を示す。リフレクター５０は、ボール形状を有する表面上に、スパッタ又は蒸着された薄い反射金属を備えたモールドプラスチックである。アルミニウム、銀、クロム、又はその他の適切な金属が、反射金属として使用できる。エポキシ樹脂が、リフレクター５０の下側の棚５２上に分配され、ＬＥＤ／サブマウントがオートマチックピックアンドプレースマシーンを使って載置される。

ここで、リフレクター５０の内縁部は、比較的大きな厚み（例えば０．５ｍｍまで）を持つことができるが、光の捕捉を減じない。それは、リフレクター５０のエッジが、ＬＥＤ１０の頂面より低いか、およそ同じ高さであり、側面から実質的に光が逃げないからである。シリコン／ＴｉＯ_２４６を通過する光の量はＴｉＯ_２の含有率及びシリコン／ＴｉＯ_２４６の厚みに依存する。他の実施形態では、後述するように、リフレクターの高さはＬＥＤの高さより高くても良い。

シリコン／ＴｉＯ_２４６の外周り寸法は、モールドの凹部４２により正確に決定されるため、リフレクター５０の開口部はＬＥＤ１０のサイズの変化又はサブマウントウェハ３６上のＬＥＤ１０の配置のずれを考慮する必要はない。また、リフレクター５０の垂直方向の位置合わせは、サブマウント２２表面上のシリコン／ＴｉＯ_２４６の厚みがモールド工程により正確にコントロールされ得るので一定である。シリコン／ＴｉＯ_２４６のモールドされる段差（ｓｔｅｐ）は、いかなる光学エレメントの配置にも使用され得る。

側壁の反射性材料は、ＬＥＤの全ての高さまで側面を覆う必要はない。いくつかの応用例では、反射性材料は、光の損失がない高さまで側壁を覆えば良いからである。例えば、図５において、シリコン／ＴｉＯ_２４６は、リフレクター５０の内縁部と同じ高さであれば良く、また、それは、リフレクター５０から出る均一の投影光（ｌｉｇｈｔ ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ）にとって好ましい高さであろう。厚い蛍光物質層の場合、蛍光物質層の高さよりも、リフレクター外部の内縁部を薄く形成することは容易であろう。しかしながら、シリコン／ＴｉＯ_２４６の厚みは、ＬＥＤの半導体部の頂部（ｎ層１２の頂部）よりもほぼ常時に大きくなり、サブマウント２２の表面より蛍光物質層の厚みの少なくとも１０％の一段高い高さを持つであろう。それゆえ、モールド４０はそのような所望の高さを達成するのに適した形状の凹部を持つであろう。

図６は、図５に示す方法でＬＥＤを受ける開口部５４を備えるリフレクター５０のモールドされたアレイの正面図である。一旦、全てのＬＥＤがリフレクター５０に固定されると、リフレクター５０のアレイは、リフレクターの境界、例えばモールドされた脆弱線（ｗｅａｋｅｎｅｄ ｌｉｎｅｓ）５６に沿って切断又は破断されて単体化される。また、図６は、ＬＥＤと共に使用されるいかなる光学エレメント（ｏｐｔｉｃａｌ ｅｌｅｍｅｎｔ）のアレイを示すためにも使用できる。

図５から得られる構造は、カメラのフラッシュとして使用することもでき、それは携帯電話のカメラであっても良く、その場合、サブマウント２２の電極２４（図１）は、フラッシュ電子機器を支持するプリント回路基板上のパッドにはんだ付けされる。

図７は、予め形成されたモールドのレンズ６０に、レンズ棚６２上に分配されたエポキシ樹脂によって、固定されたＬＥＤ１０及びサブマウント２２を示す。レンズ６０はいかなる形状であっても良い。ＬＥＤ／サブマウントがレンズ６０に固定された時、レンズ６０はレンズアレイにおいて他のレンズと連結されているかもしれない。反射性材料シリコン／ＴｉＯ_２４６により、側面からの発光は減じられる。このことは、光が特定の角度に制限されるようなカメラのフラッシュへの応用例にとっては有益であろう。

図８は、反射片（ｐｉｅｃｅ）６６が、サブマウント２２に固定され、反射片６６がＬＥＤ１０の頂部より上に延在する実施形態を示す。反射片６６は白色プラスチック又は他の反射性材料であっても良い。ＬＥＤ１０の頂部から出る低角度の光線６８は、反射片６６の内壁に反射するため、光源がより大きな幅ｗを持つように見える。これは、また、光源のより柔らかな境界を作り出し、それはマルチ光源からの光が混合される時には有益であろう。反射片６６をより高くすることは、ＬＥＤ１０からのより多くの光を遮断するため、境界近くの輝度が増加する。図８において、反射片６６は、また、サブマウント２２をヒートシンク７０に対して、ネジ７２を使ってしっかり固定することにも役立つ。ヒートシンク７０は金属コア回路基板であっても良い。

反射片６６は、ＬＥＤ１０上に他の光学エレメントを配置するための参照穴やピンを含んでも良い。

図９は、シリコン／ＴｉＯ_２４６がＬＥＤ１０よりも上に延在して形成されることを示す。シリコン／ＴｉＯ_２４６は、ＴｉＯ_２の含有率が十分低い場合は、拡散境界を作り出すであろう。このことは、シリコン／ＴｉＯ_２４６の増加した高さのおかげで、より多くの光が反射され、その光はシリコン／ＴｉＯ_２４６内に浸透するので、光源の見掛け上のサイズを増加させるために利用できる。

ＬＥＤの側面の反射モールド材料に関する本発明は、ＬＥＤをリフレクター又はレンズに接続しない応用例においても有用である。例えば、側面光が望まれないような応用例では、シリコン／ＴｉＯ_２４６は、画定された境界内部に光の放射を閉じ込めるのに用いることができる。更に、ＴｉＯ_２の含有率とシリコン／ＴｉＯ_２４６の厚みを調節することにより、光源の形状と境界の輪郭をコントロールすることができる。例えば、ＴｉＯ_２の含有率を低くすることによって、光源はより柔らかなエッジを持ち、また、シリコン／ＴｉＯ_２４６内で反射される光を確保するために、シリコン／ＴｉＯ_２４６の厚みをより厚くすることができる。

図１０は、光吸収リテーナ７６又はその他の構造によってＬＥＤ１０からの光が吸収されることを防ぐためのシリコン／ＴｉＯ_２４６の使用を示す。リテーナ７６は黒色プラスチック又はその他の光吸収材料でも良い。また、リテーナ７６が幾分反射する場合には、シリコン／ＴｉＯ_２４６が、ＬＥＤ１０の周囲でリテーナ７６が望まない光放射を作り出すのを防ぐ。これは、様々な異なる材料が、ＬＥＤ１０に近接して使用されるための可能性を大いに与えてくれる。リテーナ７６は、ＬＥＤ１０よりわずかに上方に延ばしても、ほとんど逆の効果はない。

本発明では、蛍光物質層は必要とされない。モールドされたシリコン／ＴｉＯ_２４６の接着のための側壁を設けるために、比較的厚みのある透明な層を半導体ＬＥＤ上に形成しても良く、又は、成長基板の一部を残しても良い。

本発明を詳細に説明したため、当業者であれば、本開示を所与として、ここに記載された精神及び発明のコンセプトから離れることなく、本発明をさまざまに修正することが可能であろう。それゆえ、本発明の範囲は、ここに示されたものや記載された特定の実施形態に限られない。

Claims (13)

1. 側壁及び頂面を有する発光ダイオード（ＬＥＤ）と；
   該ＬＥＤが取り付けられ、側端と、回路基板に接合するための金属パッドを備える底面とを有するサブマウントと；
   前記側壁上に直接設けられ、反射を生じさせる不活性非蛍光物質粒子を含む実質的に透明な材料を有し、該粒子が少なくとも１０重量％の反射性材料であり、かつ前記粒子が白色環境照明下で実質的な白色を有する実質的な反射性材料であり、
   前記ＬＥＤの前記頂面を実質的に覆わずに、前記ＬＥＤから発せられた光を少なくとも部分的に閉じ込めるように前記側壁を覆う反射性材料と；
   前記ＬＥＤ、サブマウント、及び反射性材料とは別体に形成され、前記ＬＥＤが挿入される開口部を有し、前記サブマウントの頂面より上方で前記ＬＥＤの前記頂面より下方に位置しかつ前記ＬＥＤの周囲に外周部を形成する内縁部を有し、
   前記サブマウントの前記側端を越えて延在する外縁部を有し、前記サブマウントが据え付けられる凹部を有し、前記サブマウントの前記底面より下方には延びない底面を有し、かつ前記反射性材料より上方に延びる反射壁を有するリフレクターと：
   を有する発光デバイス。
2. 前記粒子が、ＴｉＯ_Ｘ、ＺｒＯ_Ｘ、又はＡｌ_２Ｏ_３のうちのいずれかを１つを含む請求項１に記載の発光デバイス。
3. 前記粒子が、前記反射性材料の約２０〜５０重量％を含む請求項１に記載の発光デバイス。
4. 前記粒子の平均直径が、１ミクロン未満である請求項１に記載の発光デバイス。
5. 前記実質的に透明な材料が、シリコンを含む請求項１に記載の発光デバイス。
6. 前記ＬＥＤが、蛍光物質層を有し、前記反射性材料が該蛍光物質層の側壁を覆う請求項１に記載の発光デバイス。
7. 前記蛍光物質層が、前記ＬＥＤの半導体部の頂面に固定された板材である請求項６に記載の発光デバイス。
8. 前記リフレクターの前記内縁部が、前記反射性材料の外縁からスペースを置く請求項１に記載の発光デバイス。
9. 前記反射性材料が、前記ＬＥＤの前記頂面と少なくとも同じ高さまで延在する請求項１に記載の発光デバイス。
10. 側壁と頂面を有する発光ダイオード（ＬＥＤ）を、サブマウントに取り付け；
    凹部を有するモールドに対して該サブマウントの位置合わせを行い；
    前記サブマウントと前記モールドとの間に、反射を生じさせる不活性非蛍光物質粒子を含む実質的に透明な材料を有し、該粒子が少なくとも１０重量％の反射性材料であり、かつ白色環境照明下で実質的に白色を有する、実質的な反射性材料を供給し；
    前記凹部は、前記反射性材料が、前記ＬＥＤの前記側壁を覆う反射壁を形成して、かつ前記頂面と前記凹部との間にかなりの厚みが存在しないように、前記ＬＥＤの外回り寸法よりも大きい寸法を有し、
    前記反射性材料を硬化し；
    前記側壁を覆う前記反射性材料が前記ＬＥＤから発せられる光を閉じ込めるように、前記モールドから前記サブマウントを分離し；
    前記サブマウントは側端と、回路基板に接着するための金属パッドを備える底面とを有し、
    前記サブマウントに、前記ＬＥＤが挿入される開口部と、前記反射性材料の周囲に内縁部とを有する反射片を固定し、該反射片は、前記サブマウントの前記側端を越えて延在する外端部を有し、かつ前記サブマウントが据え付けられる凹部を有し、前記サブマウントの前記底面より下方には延びない底面を有し、かつ、前記反射性材料より上方に延びる反射壁を有する：
    発光デバイスの製造方法。
11. 前記粒子が、ＴｉＯ_Ｘ、ＺｒＯ_Ｘ、又はＡｌ_２Ｏ_３のうちのいずれかを１つを含む請求項１０に記載の発光デバイスの製造方法。
12. 前記ＬＥＤが蛍光物質層を有し、前記反射性材料が該蛍光物質層の側壁を覆う請求項１０に記載の発光デバイスの製造方法。
13. 前記モールドに対する前記サブマウントの位置合わせは、サブマウントウェハ上の個々のＬＥＤの位置に対応する複数個の同一の凹部を備える前記モールドに対する、複数個のＬＥＤが取り付けられた前記サブマウントウェハの位置合わせを含む請求項１０に記載の発光デバイスの製造方法。

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