特許 6012670 少なくとも２つの発光半導体素子を備えたデバイス

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6012670

(24)【登録日】2016年9月30日

(45)【発行日】2016年10月25日

(54)【発明の名称】少なくとも２つの発光半導体素子を備えたデバイス

(51)【国際特許分類】

   H01L 33/50 20100101AFI20161011BHJP

   H01L 33/48 20100101ALI20161011BHJP

【ＦＩ】

   H01L33/50

   H01L33/48

【請求項の数】13

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2014-136894(P2014-136894)

(22)【出願日】2014年7月2日

(62)【分割の表示】特願2010-535209(P2010-535209)の分割

【原出願日】2008年11月18日

(65)【公開番号】特開2014-207473(P2014-207473A)

(43)【公開日】2014年10月30日

【審査請求日】2014年7月2日

(31)【優先権主張番号】102007056925.6

(32)【優先日】2007年11月27日

(33)【優先権主張国】DE

(31)【優先権主張番号】102008011153.8

(32)【優先日】2008年2月26日

(33)【優先権主張国】DE

(73)【特許権者】

【識別番号】599133716

【氏名又は名称】オスラム オプト セミコンダクターズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング

【氏名又は名称原語表記】Ｏｓｒａｍ Ｏｐｔｏ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ ＧｍｂＨ

(74)【代理人】

【識別番号】100114890

【弁理士】

【氏名又は名称】アインゼル・フェリックス＝ラインハルト

(74)【代理人】

【識別番号】100099483

【弁理士】

【氏名又は名称】久野 琢也

(74)【代理人】

【識別番号】100128679

【弁理士】

【氏名又は名称】星 公弘

(72)【発明者】

【氏名】フランク ジンガー

(72)【発明者】

【氏名】トーマス ツァイラー

(72)【発明者】

【氏名】ヨアヒム ライル

【審査官】 佐藤 俊彦

(56)【参考文献】

【文献】 実開昭５８−１９０６８４（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 実開平０２−０４８９８８（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２００６−２４５４４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００５−５２４７３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−１５３９７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２０１３６１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ３３／００−３３／６４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

デバイスであって、
相互に隣接する少なくとも２つの発光半導体素子（１０１，１１１）と、
前記少なくとも２つの発光半導体素子（１０１，１１１）のそれぞれを少なくとも部分的に包囲し、各発光半導体素子（１０１，１１１）から放出された光の波長領域を部分的にまたは完全に変換する変換物質を含む複数の包囲部材（１０２，１１２）と、
前記少なくとも２つの発光半導体素子（１０１，１１１）のあいだに配置されて各包囲部材（１０２，１１２）を光学的に分離する少なくとも１つの光学減衰素子（８０１）と
を有しており、
前記光学減衰素子（８０１）は、少なくとも１つの或る発光半導体素子（１０１）から放出された光の、少なくとも１つの別の発光半導体素子（１１１）の包囲部材（１１２）への入力、または、少なくとも１つの或る包囲部材（１０２）から放出された光の、少なくとも１つの別の包囲部材（１１２）への入力が低減されるように配置されており、
前記デバイスは、前記少なくとも２つの発光半導体素子（１０１，１１１）を保護する透光性カバー（８０２）を含み、
前記光学減衰素子（８０１）は、前記透光性カバー（８０２）の一部として、前記透光性カバー（８０２）の成形部によって形成されており、前記成形部は前記透光性カバー（８０２）と一体に構成されておりかつ不透光性材料によってコーティングされており、
前記成形部は、三角形状の断面を有し、かつ、各発光半導体素子（１０１，１１１）が光学的に分離される位置にくさび形に形成されている、
ことを特徴とするデバイス。

【請求項2】

前記成形部と前記透光性カバー（８０２）とは同じ材料から製造されている、請求項１記載のデバイス。

【請求項3】

前記成形部（８０１）は前記複数の包囲部材（１０２，１１２）が光学的に分離される高さで構成されている、請求項１または２記載のデバイス。

【請求項4】

前記不透光性材料は金属層である、請求項１から３までのいずれか１項記載のデバイス。

【請求項5】

前記不透光性材料はクロムを含む、請求項１から４までのいずれか１項記載のデバイス。

【請求項6】

デバイスであって、
相互に隣接する少なくとも２つの発光半導体素子（１０１，１１１）と、
前記少なくとも２つの発光半導体素子（１０１，１１１）のそれぞれを少なくとも部分的に包囲し、各発光半導体素子（１０１，１１１）から放出された光の波長領域を部分的にまたは完全に変換する変換物質を含む複数の包囲部材（１０２，１１２）と、
前記少なくとも２つの発光半導体素子（１０１，１１１）のあいだに配置されて各包囲部材（１０２，１１２）を光学的に分離する少なくとも１つの光学減衰素子（６０３）と
を有しており、
前記光学減衰素子（６０３）は、少なくとも１つの或る発光半導体素子（１０１）から放出された光の、少なくとも１つの別の発光半導体素子（１１１）の包囲部材（１１２）への入力、または、少なくとも１つの或る包囲部材（１０２）から放出された光の、少なくとも１つの別の包囲部材（１１２）への入力が低減されるように配置されており、
前記デバイスは、前記少なくとも２つの発光半導体素子（１０１，１１１）を保護する透光性カバー（６０２）を含み、
前記光学減衰素子（６０３）は、前記透光性カバー（６０２）の一部として形成されており、
前記光学減衰素子（６０３）は、前記透光性カバー（６０２）に接続されたケイ素条片であり、
前記ケイ素条片が、三角形状の断面を有し、かつ、各発光半導体素子が光学的に分離される位置にくさび形に形成される、
ことを特徴とするデバイス。

【請求項7】

前記ケイ素条片は、前記複数の包囲部材を光学的に分離できる高さで構成されている、請求項６記載のデバイス。

【請求項8】

前記透光性カバー（８０２）は、透光性材料から形成されている、
請求項１記載のデバイス。

【請求項9】

前記透光性カバー（６０２，８０２）はレンズとして作用する領域を含む、請求項１から８までのいずれか１項記載のデバイス。

【請求項10】

前記透光性カバー（６０２，８０２）は、ガラスカバーである、請求項１から９までのいずれか１項記載のデバイス。

【請求項11】

前記発光半導体素子（１０１，１１１）は、セラミックから形成される支持体素子上に配置されている、請求項１から１０までのいずれか１項記載のデバイス。

【請求項12】

複数の前記光学減衰素子（６０３，８０１）と、それぞれ複数の前記包囲部材（１１２）を含む、複数列の前記発光半導体素子（１０１，１１１）とが設けられており、前記光学減衰素子（６０３，８０１）はそれぞれ前記発光半導体素子（１０１，１１１）の列間に配置されている、請求項１から１１までのいずれか１項記載のデバイス。

【請求項13】

前記デバイスは、それぞれ複数の前記包囲部材を含む、複数列の前記発光半導体素子を有しており、前記光学減衰素子（６０３，８０１）は格子状に構成されており、これにより、各発光半導体素子及び各包囲部材は、隣接する他の発光半導体素子及び他の包囲部材から光学的に分離されている、請求項１から１１までのいずれか１項記載のデバイス。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、少なくとも２つの発光半導体素子を備えたデバイス、および、少なくとも２つの発光半導体素子を備えたデバイスの製造方法に関する。

【0002】

本願は、独国出願第１０２００７０５６９２５．６号および独国出願第１０２００８０１１１５３．８号の優先権を主張する。これらの出願の開示内容は引用により本発明に含まれるものとする。

【背景技術】

【0003】

発光半導体素子を用いて白色光を形成するために、発光半導体素子は変換物質を含む包囲部材によって包囲される。変換物質は、発光半導体素子から放出される第１の波長の光（１次放射）を第１の波長とは異なる第２の波長の光（２次放射）へ変換する。白色光は、１次放射と２次放射とを混合するか、または、変換された光のそれぞれの色成分を混合することによって、形成される。

【0004】

変換器となる包囲部材を備えた発光半導体素子が複数個並んで配置される場合、隣接する発光半導体素子の光によって、電圧を印加されていない発光半導体素子の包囲部材の変換物質が励起されてしまうことがある。こうした共発光は明領域と暗領域とを厳密に分離する必要のある適用分野でのコストを増大させる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

したがって、本発明の課題は、簡単かつ低コストに製造できる、少なくとも２つの発光半導体素子を備えたデバイス、および、少なくとも２つの発光半導体素子を備えたデバイスの製造方法を実現することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

この課題は、請求項１記載の特徴を有するデバイス、ならびに、請求項１１記載の特徴を有する製造方法によって解決される。

【0007】

つまり、本発明のデバイスは、相互に隣接する少なくとも２つの発光半導体素子と、各発光半導体素子を少なくとも部分的にそれぞれ包囲し、各発光半導体素子から放出された光の波長領域を部分的にまたは完全に変換する変換物質を含む複数の包囲部材と、少なくとも２つの発光半導体素子のあいだに配置されて各包囲部材を光学的に分離する少なくとも１つの光学減衰素子とを有しており、光学減衰素子は或る発光半導体素子から別の発光半導体素子の包囲部材への光の入力または或る包囲部材から別の包囲部材への光の入力が低減されるように配置されていることを特徴とする。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明のデバイスの概略図である。

【図2】発光半導体素子の概略図である。

【図3】減衰素子を備えた支持体素子の概略図である。

【図4】モールド材料から成るボディを備えた第１の実施例のデバイスの概略図である。

【図5】プラスティック材料から成るボディを備えた第２の実施例のデバイスの概略図である。

【図6】減衰素子を備えた支持体素子および透光性カバーの概略図である。

【図7】減衰素子の被着された透光性カバーの概略図である。

【図8】ボディに一体に成形された透光性カバーの概略図である。

【図9】発光半導体素子を包囲部材によって包囲するプロセスの概略図である。

【図10】減衰素子を支持体素子上に配置するプロセスの概略図である。

【図11】スクリーンプリンティングプロセスのステップの概略図である。

【図12】減衰素子を透光性カバー上に配置するプロセスの概略図である。

【図13】エッチングプロセスのステップの概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

有利な実施形態では、光学減衰素子は少なくとも２つの発光半導体素子に対する支持体素子の隆起部として構成される。例えば、支持体素子および光学減衰素子はセラミック材料から一体として形成される。光学減衰素子は不透光性材料をコーティングされており、例えばめっきによる金属層のコーティングを備え、これにより隆起部を通る透過光を減衰させる。隆起部は少なくとも２つの発光半導体素子のあいだに配置されかつ包囲部材の高さに達し、包囲部材を光学的に分離している。

【0010】

別の有利な実施形態では、光学減衰素子はモールド材料から成るボディとして設けられており、このボディが少なくとも２つの発光半導体素子およびそれぞれの包囲部材を包囲して各包囲部材を光学的に分離している。また、光学減衰素子をプラスティックから成るボディとして設け、このボディが少なくとも２つの発光半導体素子およびそれぞれの包囲部材を包囲して各包囲部材を光学的に分離するようにしてもよい。

【0011】

別の有利な実施形態では、光学減衰素子は、発光半導体素子の上部でこれを保護する透光性カバーの構造部として形成されている。有利には、当該の構造部は各包囲部材を光学的に分離できる高さを有する少なくとも１つのケイ素条片を含み、このケイ素条片と透光性カバーとは例えばアノードボンディングによって接合されている。また、射出成形されたプラスティックのボディにカバーを接着または圧着によって接合することもできる。さらに、光学減衰素子が、透光性カバーと一体に形成された少なくとも１つの成形部であって、例えばクロムを含む不透光性の層をコーティングされていてもよい。

【0012】

また、本発明は、デバイスの製造方法にも関する。本発明によれば、相互に隣接する少なくとも２つの発光半導体素子が設けられ、各発光半導体素子が、発光半導体素子から放出された光の波長領域を部分的にまたは完全に変換する変換物質を含む包囲部材によってそれぞれ少なくとも部分的に包囲され、２つの発光半導体素子のあいだに各包囲部材を光学的に分離する少なくとも１つの光学減衰素子が配置され、光学減衰素子により或る発光半導体素子から別の発光半導体素子の包囲部材への光の入力または或る包囲部材から別の包囲部材への光の入力が低減される。

【0013】

本発明の方法の有利な実施形態では、少なくとも２つの発光半導体素子が１つの支持体素子上に配置され、光学減衰素子が発光半導体素子のあいだに配置される。ここで、光学減衰素子は、各包囲部材が光学的に分離される高さ、および、少なくとも２つの発光半導体素子が小さな距離で位置決めされる形状で、配置される。

【0014】

有利な実施形態では、光学減衰素子と支持体素子とが同じ材料から一体に形成される。別の実施形態として、少なくとも２つの発光半導体素子のあいだにモールド材料をスクリーンプリンティングによって設けてもよい。また、発光半導体素子にプラスティック材料を射出成形し、プラスティック材料が各包囲部材を光学的に分離するようにしてもよい。

【0015】

本発明の製造プロセスでは、少なくとも２つの発光半導体素子を保護する透光性カバーが用意され、少なくとも１つの光学減衰素子が透光性カバーに形成され、各包囲部材を光学的に分離できるように、少なくとも２つの発光半導体素子のあいだに配置される。例えば少なくとも１つの光学減衰素子と透光性カバーとはアノードボンディングによって接合されている。また、支持体素子は透光性カバーに接合されるケイ素層からエッチングによって形成される。光学減衰素子は透光性カバーに接着または圧着される。別の実施形態では、透光性カバーが少なくとも１つの成形部とともに成形され、その後で成形部が不透光性材料によってコーティングされる。

【実施例】

【0016】

以下に、本発明の特徴及び利点を、図示の実施例に則して詳細に説明する。

【0017】

図１には、発光半導体素子１０１，１１１、蛍光変換層１０２，１１２を含む包囲部材および光学減衰素子１０３を有するデバイスが示されている。発光半導体素子は電圧が印加されると所定の波長領域の光を放出する。包囲部材は、所定の波長領域の電磁放射によって励起されて所定の波長の光を放出する変換材料を含む。当該の変換材料は少なくとも１つの発光物質を含む。発光物質として例えば無機発光物質または有機発光物質が適している。

【0018】

励起され放出される光の波長領域はそれぞれ異なる。包囲部材にはその全体が入射して変換されてもよいし、入射光の一部のみが入射して変換され、残りの部分が透過されてもよい。後者の場合には透過光の波長領域はほとんど影響を受けない。

【0019】

光学減衰素子は、複数の包囲部材を相互に、あるいは、複数の発光半導体素子およびそれぞれの包囲部材を相互に、光学的に分離するために用いられる。光学減衰素子は発光半導体素子および包囲部材から放出された光の波長領域に対して不透過性である。

【0020】

図１の実施例では、光学減衰素子は２列の発光半導体素子および包囲部材のあいだに配置されており、隣接して配置された発光半導体素子および／またはその包囲部材の蛍光変換層から放出された光によって、電圧の印加されていない半導体素子の包囲部材内の変換材料が励起されてしまうことを阻止する機能を有する。

【0021】

さらに、複数の光学減衰素子を、発光半導体素子および包囲部材の別の列のあいだに配置して、これらを光学的に分離するようにしてもよい。光学減衰素子は格子状に構成することもできるので、各発光半導体素子を包囲部材とともに他の発光半導体素子および包囲部材からそれぞれ光学的に分離することもできる。光学減衰素子は発光半導体素子および包囲部材から形成されるそれぞれのフィールドが相互に分離されるように構成することもできる。

【0022】

光学減衰素子の幅１０４は、発光半導体素子が相互に近接して配置されるように、できる限り小さく選定される。これにより、デバイスの均一な発光画像が得られる。また、実際に発光している発光半導体素子と電圧を印加されていない半導体素子とのあいだのコントラストも高まる。当該のコントラストの値は少なくとも１００：１であり、例えば２００：１である。

【0023】

図２には、発光半導体素子２０１，蛍光変換層２０２，電気線路２０４および支持体素子２０５を有するデバイスの概略図が示されている。蛍光変換層は発光半導体素子の上に配置されており、発光半導体素子から放出された光を変換する。発光半導体素子は支持体素子上に配置されており、電気線路を介してこれに電気的に接続されている。

【0024】

電気線路を介して発光半導体素子に電圧が印加される。電圧が印加されたときに発光半導体素子から放出される光は、この実施例では、例えば波長４４５ｎｍの青色領域にある。変換物質は、発光半導体素子から放出される１次光によって励起され、２次光を放出する。この実施例では、２次光は波長領域５６０ｎｍ〜５９０ｎｍの黄色領域にある。別の実施例として、変換物質がそれぞれ異なる波長領域の光、例えば赤色領域の波長６２５ｎｍ〜７４０ｎｍの光および緑色領域の波長５２０ｎｍ〜５６０ｎｍの光を放出するように構成してもよい。

【0025】

１次光および２次光は相互に異なる波長領域を有する。１次巻線の一部は波長変換されずに変換物質を通過し、その１次光と２次光とが加法的に混合される。所望の色座標、例えば白色は、１次光と２次光との混合比を調整することによって形成される。変換物質によって１次光の全体を変換し、種々の波長の光から成る２次光を組み合わせて所望の色座標を形成するようにしてもよい。

【0026】

青色領域の光は黄色領域の光と混合されて白色光を形成する。赤色領域の光は緑色領域の光と混合されて黄色光を形成する。そして、青色領域の光、赤色領域の光および緑色領域の光から混合白色光が形成される。

【0027】

支持体素子は発光半導体素子で生じた熱を放散させるために用いられる。このために支持体素子は充分に良好な熱伝導性を有する材料、例えばセラミックから形成される。

【0028】

図３には、蛍光変換層を含む包囲部材を備えた発光半導体素子３０１、光学減衰素子３０３，電気線路３０４および支持体素子３０５を有するデバイスの概略図が示されている。発光半導体素子は支持体素子上に配置されており、電気線路を介して所定の電圧が印加される。光学減衰素子は支持体素子と一体に形成されている。このために支持体素子の製造時に発光半導体素子間の所定の位置に支持体素子の隆起部が形成される。所望に応じて発光半導体素子を密なパターンで配置するために、隆起部はできるかぎり薄く形成される。当該の隆起部は、光学的な減衰作用を高めるために、光を透過しない材料でコーティングされている。このコーティングは例えば金属層をめっきプロセスで被着することにより行われる。

【0029】

図３の実施例では、２列の発光半導体素子のあいだに支持体素子の隆起部が位置している。しかし、光学減衰素子は、それぞれ包囲部材を備えた各発光半導体素子の全てが隣接する発光半導体素子およびその包囲部材から光学的に分離されるように配置されてもよい。また、光学減衰素子が発光半導体素子の所定のフィールドを相互に光学的に分離するように構成することもできる。光学減衰素子の高さ３０２は、少なくとも、包囲部材を備えた発光半導体素子が相互に充分に分離され、意図されていない蛍光変換層の励起が生じないように選定されている。

【0030】

図４には、包囲部材を備えた発光半導体４０１、フレーム４０２、モールド材料４０３、電気線路４０４および支持体素子４０５を有するデバイスが示されている。ここでの包囲部材は蛍光変換層を含む。発光半導体素子は支持体素子上に配置されており、電気線路を介して所定の電圧が印加される。フレームは発光半導体素子の配置された領域の周囲に形成される。当該のフレームは、モールド材料の覆うべきでない領域をモールド材料から分離するために用いられる。

【0031】

モールド材料は、複数の発光半導体素子および相応の蛍光変換層を含む包囲部材が相互に光学的に分離される高さでフレーム内の領域を覆う。ただし、その高さは、最大で、発光半導体素子および包囲部材の発光面４０６に達するまでである。

【0032】

できるだけ光を透過しないモールド材料のボディを設けることに加え、発光半導体素子およびモールド材料の上方の発光面４０６に、発光半導体素子を保護するための透光性のモールド材料を被着することもできる。この場合、フレームは、透光性のモールド材料がフレームの内部のみに広がり、モールド材料の覆うべきでない領域がモールド材料から分離される高さで配置される。

【0033】

図５には、包囲部材を備えた発光半導体素子５０１，ボンディングワイヤ５０２，ケーシングボディ５０３，電気線路５０４および支持体素子５０５を有するデバイスが示されている。包囲部材は蛍光変換層を含む。蛍光変換層を含む発光半導体素子は支持体素子上に配置されており、電気線路およびボンディングワイヤを介して所定の電圧が印加される。ケーシングボディは例えばできる限り不透光性のプラスティックから形成され、蛍光変換層を含む発光半導体素子、支持体素子および電気線路の一部を収容する。包囲部材を備えたそれぞれの発光半導体素子のあいだにケーシングボディを形成することにより、光学的な分離が達成される。

【0034】

また、プラスティックから成るボディは光学的分離機能に加えて保護機能も有する。ケーシングボディは例えば電気線路および発光半導体素子を外部影響から保護するために用いられ、これにより、例えば実装プロセス中のデバイスの取り扱いが容易となる。

【0035】

図６には、包囲部材を備えた発光半導体素子６０１，カバー６０２，光学減衰素子６０３，電気線路６０４および支持体素子６０５を有するデバイスが示されている。包囲部材は蛍光変換層を含む。発光半導体素子は支持体素子上に配置されており、電気線路を介して所定の電圧が印加される。ここでのカバーは透光性材料、例えばBF33あるいはPyrexなどのガラスから形成され、発光半導体素子を外部影響から保護するために用いられる。

【0036】

光学減衰素子はカバーの一部として配置される。図６では、カバーは最終的な取り付け位置にではなく、発光半導体素子および支持体素子からかなり離れた位置に示されている。光学減衰素子は、カバーが所定の位置に配置されたときに光学減衰素子が発光半導体素子と包囲部材とを光学的に分離することのできる高さ６０６を有する。

【0037】

或る実施例では、光学減衰素子は包囲部材のあいだまで、また、別の実施例では、包囲部材と発光半導体素子とのあいだにまで達する。光学減衰素子は、少なくとも１つの包囲部材から少なくとも１つの別の包囲部材へ入射する光を低減するか、あるいは、少なくとも１つの発光半導体素子から少なくとも１つの別の発光半導体素子へ入射する光を低減する。

【0038】

図６の実施例では、光学減衰素子により、蛍光変換層を備えた２列の発光半導体素子が相互に分離されている。しかし、より多数の列の発光半導体素子および包囲部材を分離するために、さらなる光学減衰素子を配置してもよい。

【0039】

図６の実施例では光学減衰素子は直方体状であるが、別の形状、例えば断面が三角形となる形状を有してもよい。光学減衰素子の形状は、各発光半導体素子をできるだけ近接して配置できるように選定される。例えば、光学減衰素子の幅６０７は例えば０．０５ｍｍ〜０．３ｍｍの範囲、高さは０．２ｍｍ〜０．８ｍｍの範囲に選定される。光学減衰素子は、例えばアノードボンディングによって、この実施例ではケイ素から形成されるカバーに接合される。

【0040】

図７には、分離スタブ７０１を備えたカバー７０２が示されている。光学減衰素子は、カバーが発光半導体素子を保護するための位置に配置されたとき、隣接する発光半導体素子どうしを光学的に分離できるように、格子状に構成される。また、光学減衰素子は、それぞれ蛍光変換層を備えた発光半導体素子の列が相互に分離されるように構成されてもよい。

【0041】

カバーは透光性材料、例えばガラスから形成される。光学減衰素子はカバー上に被着された不透光性のコーティング部からエッチングにより形成することもできる。例えば不透光性のコーティングはカバーにアノードボンディングされたケイ素コーティングである。別の実施例として、光学減衰素子をプラスティック材料から形成し、カバーに接着または圧着してもよい。

【0042】

図８には、カバー８０２に設けられた、コーティングを有する成形部８０１が示されている。ここでは、カバーは透光性材料から形成されるが、成形部にはできるかぎり不透光性の材料が、例えば金属パターンとして、コーティングされる。当該の成形部は、発光半導体素子を保護する位置にカバーを配置したとき、発光半導体素子の包囲部材が光学的に分離される高さを有するように構成されている。光学減衰素子は格子状に構成されており、発光半導体素子は隣接する発光半導体素子から光学的に分離される。また、光学減衰素子は、それぞれ蛍光変換層を備えた発光半導体素子の列が相互に分離されるように構成されてもよい。

【0043】

図９のＡには、発光半導体素子９０１，９１１，蛍光変換層を含む包囲部材９０２，９１２、電気線路９０４，ボンディングワイヤ９０５および保護素子９０６を有するデバイスが示されている。発光半導体素子は、電気線路９０４から形成される導体フレームに、例えば接着またははんだ付けにより接合されている。発光半導体素子および包囲部材のうち導体フレームとは反対側の表面には、保護素子、例えば保護シートが被着されている。この保護シートは発光半導体素子および包囲部材が続くプロセスステップ、例えば切削ステップにおいて損傷しないように保護するものである。

【0044】

図９のＢには、一方側で保護素子に接続され、他方側で導体フレームに接続された、射出成形型９０７が示されている。このプロセスで形成されるプラスティックボディは複数の発光半導体およびそれぞれの包囲部材を光学的に相互に分離する。発光半導体素子の発光側と導体フレームの出力側（発光半導体素子から遠い方の側）とは、モールド材料によって覆われない。

【0045】

図９のＣには、発光半導体素子およびそれぞれの包囲部材を包囲するプラスティックボディ９０３が示されている。当該のプラスティックボディは射出成形型によって定められた形状を有しており、発光半導体素子の発光側も導体フレームの出力側（発光半導体素子から遠い方の側）も覆わない。プラスティックボディは複数の発光半導体素子およびそれぞれの包囲部材を光学的に相互に分離する。

【0046】

図９のＤには、保護素子を取り除いた後のデバイスが示されている。保護素子が充分な透光性を有する場合には、このステップは省略可能であり、透光性の保護素子がデバイスに形成される。

【0047】

図１０のＡには、蛍光変換層を備えた発光半導体素子１０５、支持体素子１０６および電気線路１０７を有するデバイスが示されている。蛍光変換層を備えた発光半導体素子は支持体素子上に被着されている。電気線路を介して所定の電圧が印加される。この実施例では、２×２個の発光半導体素子がそれぞれの包囲部材とともに配置されている。別の実施例として、多数の発光半導体素子、例えば１３×６６個の発光半導体素子および相応の包囲部材を支持体素子上に配置してもよい。

【0048】

図１０のＢには、蛍光変換層を含む発光半導体素子が２列に配置され、そのあいだに光学減衰素子１０８が配置される様子が示されている。光学減衰素子は、発光半導体素子およびそれぞれの包囲部材が光学的に相互に分離される高さを有する。図示の実施例では、２列の発光半導体素子が光学的に相互に分離されている。光学減衰素子は格子状に構成することもでき、この場合には隣接する発光半導体素子どうしが光学的に分離される。

【0049】

光学減衰素子は、支持体素子に発光半導体素子を実装する前に、支持体素子上に配置される。こうした支持体素子および光学減衰素子が図１０のＣに示されている。

【0050】

図１０のＣには、電気線路およびチップ端子面１０９を備えた支持体素子が示されている。光学減衰素子はチップ端子面のあいだに配置されている。支持体素子上に発光半導体素子が被着されると、図１０のＢに示されているようなデバイスが得られる。支持体素子および光学減衰素子は例えばセラミックから一体に形成することもでき、この場合、その上に発光半導体素子が実装される。

【0051】

図１１のＡには、蛍光変換層を備えた発光半導体素子１１３，１１９、フレーム１１４、モールド材料１１５、電気線路１１６、支持体素子１１７および型１１８が示されている。発光半導体素子は支持体素子上に配置され、電気線路を介して所定の電圧が供給される。フレームは、支持体素子上の、モールド材料の充填領域が包囲されるように配置される。

【0052】

モールド材料は上方の型から支持体素子への型押しにより押し付けられる。型はモールド材料をプレスすべき箇所に孔を有する。モールド材料は押圧によって支持体素子上へ広がり、その後で硬化されるが、その広がりはフレームによって制限される。モールド材料は発光半導体素子の発光面を覆わない。上方に配置された型によって多量のモールド材料が押圧され、支持体素子上で蛍光変換層を含む発光半導体素子を光学的に分離するのに充分な高さを有するようになり、しかも発光面は覆われないのである。

【0053】

図１１のＢには、モールド材料１１５から形成されるボディ１１０、支持体素子および包囲部材を備えた発光半導体素子を有するデバイスが示されている。ボディはデバイスに押し付けられている。蛍光変換層を含む発光半導体素子のうち発光面のみが露出されており、他の面はモールド材料によって包囲されている。モールド材料によって覆われる支持体素子上の領域はフレームによって定められる。

【0054】

支持体素子上に複数のフレームが配置され、これにより複数のボディを１つの支持体素子上に形成することができる。フレームは、蛍光変換層を含む発光半導体素子を光学的に分離するためのボディが形成される領域を１つずつ含む。

【0055】

図１２のＡには、透光性カバー１２２が示されている。当該の透光性カバーは蛍光変換層を含む発光半導体素子のデバイスを外部影響から保護するために用いられる。このカバーは透光性であり、発光半導体素子および蛍光変換層から放出された光の波長領域をできるだけ吸収しないようにまたは反射しないように選定されている。

【0056】

この実施例では、デバイスから放出される光の領域は約３８０ｎｍ〜７８０ｎｍの可視領域にある。ただし、カバーは、７８０ｎｍ〜１ｍｍの赤外領域の光または１ｎｍ〜３８０ｎｍの紫外領域の光に対して、透光性を有していてもよい。カバーが光学的機能を満たすようにすることもできる。例えばカバーをレンズとして、またはレンズとして作用する領域を含むように構成できる。

【0057】

図１２のＢには光学減衰素子１２３が示されている。当該の光学減衰素子はできるだけ光を透過しないように構成され、カバーに覆われるべき複数の発光半導体素子を光学的に分離できる位置に配置される。光学減衰素子は、カバーに覆われる複数の発光半導体素子を相互にできるだけ近接して配置できるように構成される。

【0058】

光学減衰素子は例えばアノードボンディングによってカバーに接合することができる。例えば光学減衰素子はアノードボンディングされたケイ素条片である。別の実施例では、光学減衰素子はカバーに接着または圧着される。

【0059】

別の実施例では、光学減衰素子はカバーの成形部として形成される。この成形部には不透光性材料がコーティングされる。つまり成形部には、例えばめっきプロセスによって金属パターンが被着される。

【0060】

図１２のＣには、蛍光変換層を含む発光半導体素子１２１が光学減衰素子を備えたカバーによって覆われる様子が示されている。カバーは蛍光変換層を含む発光半導体素子の上方に配置され、光学減衰素子が隣接する発光半導体素子および蛍光変換層のあいだに位置してこれらを分離する。

【0061】

図１３のＡには、透光性カバー１３２および不透光性層１３１が示されている。カバーは不透光性層に接合されている。カバーは例えばガラスから形成される。不透光性層は例えばカバーにアノードボンディングされたケイ素層である。

【0062】

図１３のＢには、エッチマスク１３４が示されている。エッチマスクはスルーホールエッチングに用いられ、エッチングプロセスの後、ガラスカバーの所定の位置、すなわち、蛍光変換層を含む複数の発光半導体素子が相互に光学的に分離される位置に光学減衰素子が生じるように形成されている。

【0063】

エッチマスクは例えばケイ素酸化物ＳｉＯまたはケイ素窒化物ＳｉＮから形成される。ここで、マスクパターンを狭くし、エッチング材料がマスク下方に侵入してアンダカットが生じるようにすることにより、くさび形の光学減衰素子を形成することができる。こうしたくさび形の光学減衰素子の角度は例えば５４．７°である。エッチング材料は例えばカリウム水酸化物ＫＯＨまたはエチレンジアミンピロカテコールＥＤＰである。カバーのうち発光半導体素子からの光を阻止すべきでない領域は、不透光性層をエッチングすることによって露出される。

【0064】

図１３のＣには、エッチングプロセス後の光学減衰素子１３３を備えたカバーが示されている。光学減衰素子は、カバーに覆われるべき複数の発光半導体素子を相互に光学的に分離する位置に、くさび形に形成されている。当該の光学減衰素子は発光半導体素子とその包囲部材とのあいだに達する充分な高さを有している。当該の光学減衰素子はカバーに覆われる複数の発光半導体素子をできるだけ近接して配置できる形状を有している。

【符号の説明】

【0065】

１０１，１１１；２０１；３０１；４０１；５０１；６０１；９０１，９１１；１０５，１１３，１１９；１２１ 発光半導体素子、 １０２，１１２；２０２；９０２，９１２ 蛍光変換層乃至蛍光変換層を含む包囲部材、 １０３；３０３；６０３；１２３；１３３ 光学減衰素子、 ２０４；３０４；４０４；５０４；６０４；９０４；１０７；１１６ 電気線路、 ２０５；３０５；４０５；５０５；６０５；１０６；１１７ 支持体素子、 ４０２；１１４ フレーム、 ４０３；１１５ モールド材料、 ４０６ 発光面、 ５０２；９０５ ボンディングワイヤ、 ５０３；９０３；１１０ ケーシングボディ、 ６０２；７０２；８０２；１２２；１３２ カバー、 ８０１ 成形部、 ９０６ 保護素子、 １０９ チップ端子面、 １１８ 型、 １３１ 不透光性層、 １３４ エッチマスク

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】