(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】
(24)【登録日】2023-07-18
(45)【発行日】2023-07-26
(54)【発明の名称】発光ダイオードパッケージ
(51)【国際特許分類】
H01L 33/62 20100101AFI20230719BHJP
H01L 33/50 20100101ALI20230719BHJP
H01L 33/54 20100101ALI20230719BHJP
H01L 33/56 20100101ALI20230719BHJP
H01L 33/58 20100101ALI20230719BHJP
【ＦＩ】
H01L33/62
H01L33/50
H01L33/54
H01L33/56
H01L33/58
【請求項の数】
17
(21)【出願番号】P 2021516523
(86)(22)【出願日】2019-04-23
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2021-09-30
(86)【国際出願番号】 US2019028704
(87)【国際公開番号】W WO2019226262
(87)【国際公開日】2019-11-28
【審査請求日】2021-01-07
(31)【優先権主張番号】62/676,697
(32)【優先日】2018-05-25
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】16/118,747
(32)【優先日】2018-08-31
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(73)【特許権者】
【識別番号】322002779
【氏名又は名称】クリーエルイーディー・インコーポレーテッド
(74)【代理人】
【識別番号】100118902
【弁理士】
【氏名又は名称】山本 修
(74)【代理人】
【識別番号】100106208
【弁理士】
【氏名又は名称】宮前 徹
(74)【代理人】
【識別番号】100196508
【弁理士】
【氏名又は名称】松尾 淳一
(74)【代理人】
【識別番号】100162846
【弁理士】
【氏名又は名称】大牧 綾子
(72)【発明者】
【氏名】ムルティ，ロシャン
(72)【発明者】
【氏名】デービス，ケネス・エム
(72)【発明者】
【氏名】パク，ジェイ－ヒュン
(72)【発明者】
【氏名】シー，シアメン
【審査官】大西 孝宣
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１７－２２４６９１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－１０８０９１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１２－１９９４１６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１１－１２９７７２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１０－２６７８５７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－２１６３１５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１３－１７１９５２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開昭５４－１０５７７２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１３－１５３１５７（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１５／０２６７９０６（ＵＳ，Ａ１）
(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】
サブマウントと、前記サブマウント上の金属パターンであって、
第１の金属トレースの第１部分によって形成されるダイ取付パッドと、
前記第１の金属トレースの第２部分によって形成される結合パッドと
を備え、前記第１の金属トレースの第３部分は前記第１の金属トレースの前記第１部分および前記第１の金属トレースの前記第２部分との間で連続している金属パターンと、
前記ダイ取付パッドに実装されたＬＥＤチップと、
前記第１の金属トレースの第２部分上にあり、前記第１の金属トレースの前記第２部分に隣接する前記サブマウントの表面上にある結合金属と、を備え、前記結合金属は、前記第１の金属トレースの前記第３部分の上面に、前記結合パッドに最も近い前記ＬＥＤチップのエッジとは異なる前記ＬＥＤチップのエッジに隣接する位置まで部分的にのみ延在し、前記結合パッドの上部以外にある導電性フィンガを備える、発光ダイオード（ＬＥＤ）パッケージ。
【請求項2】
前記サブマウントの前記表面上の前記ＬＥＤチップの周囲に配置された光変更材料をさらに備える、請求項１に記載のＬＥＤパッケージ。
【請求項3】
前記光変更材料は、前記サブマウントの前記表面上の前記結合金属の一部分を覆う、請求項２に記載のＬＥＤパッケージ。
【請求項4】
前記光変更材料は、光反射材料を備える、請求項２に記載のＬＥＤパッケージ。
【請求項5】
前記光反射材料は、シリコーンに懸濁された溶融シリカ粒子、ヒュームドシリカ粒子、または二酸化チタン（ＴｉＯ２）粒子を備える、請求項４に記載のＬＥＤパッケージ。
【請求項6】
前記ＬＥＤチップ上に波長変換要素をさらに備える、請求項１に記載のＬＥＤパッケージ。
【請求項7】
前記ＬＥＤチップの反対側にある前記サブマウントの面上に実装パッドをさらに備える、請求項１に記載のＬＥＤパッケージ。
【請求項8】
前記金属パターンは、前記ＬＥＤチップを個別に試験するように構成された試験タブをさらに備える、請求項１に記載のＬＥＤパッケージ。
【請求項9】
サブマウントと、前記サブマウント上の金属パターンであって、
第１の金属トレースの第１部分及び第２の金属トレースの第１部分によって形成されるダイ取付パッドであって、前記第１の金属トレースは前記第２の金属トレースと不連続である、ダイ取付パッドと、
前記第１の金属トレースの第２部分によって形成される結合パッドであって、前記第１の金属トレースの第３部分は前記ダイ取付パッドおよび前記結合パッドと連続している、結合パッドと、
を備える金属パターンと、
前記ダイ取付パッドに実装されたＬＥＤチップと、
前記結合パッド上の結合金属とを備え、
前記結合金属は、前記第１の金属トレースの前記第３部分の上面に、前記結合パッドに最も近い前記ＬＥＤチップのエッジとは異なる前記ＬＥＤチップのエッジに隣接する位置まで部分的にのみ延在し、前記結合パッドの上部以外にある導電性フィンガを備える、発光ダイオード（ＬＥＤ）パッケージ。
【請求項10】
前記結合金属は、前記結合パッドに隣接する前記サブマウントの表面上にある、請求項９に記載のＬＥＤパッケージ。
【請求項11】
前記サブマウントの表面上の前記ＬＥＤチップの周囲に配置された光変更材料をさらに備える、請求項９に記載のＬＥＤパッケージ。
【請求項12】
前記光変更材料は、前記導電性フィンガの少なくとも一部分を覆う、請求項１１に記載のＬＥＤパッケージ。
【請求項13】
前記光変更材料は、光反射材料を備える、請求項１１に記載のＬＥＤパッケージ。
【請求項14】
前記光反射材料は、シリコーンに懸濁された溶融シリカ粒子、ヒュームドシリカ粒子、または二酸化チタン（ＴｉＯ２）粒子を備える、請求項１３に記載のＬＥＤパッケージ。
【請求項15】
前記ＬＥＤチップ上に波長変換要素をさらに備える、請求項９に記載のＬＥＤパッケージ。
【請求項16】
前記結合パッドの側壁上の、および、前記結合パッドに隣接する前記サブマウントの表面上の、腐食低減層をさらに備える、請求項９に記載の発光ダイオード（ＬＥＤ）パッケージ。
【請求項17】
前記第１の金属トレースと不連続である第２の金属トレースと、前記第１の金属トレースと前記第２の金属トレースと不連続である第３の金属トレースと、
前記第１の金属トレースと前記第３の金属トレースに取り付けられる第１のＥＳＤチップと
前記第２の金属トレースと前記第３の金属トレースに電気的に接続される第２のＥＳＤチップ
をさらに備え、前記第１のＥＳＤチップと前記第２のＥＳＤチップはそれぞれ前記第１の金属トレースと前記第２の金属トレースとの間に電気的に直列に接続される、
請求項１に記載のＬＥＤパッケージ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
[0001]本開示は、発光ダイオードを含む固体照明デバイス、より具体的には、パッケージ化された発光ダイオードに関する。
【背景技術】
【0002】
[0002]発光ダイオード（ＬＥＤ）などの固体照明デバイスは、消費者および商用の両方の用途でますます使用されている。ＬＥＤ技術の進歩により、長寿命で、高効率かつ機械的に堅牢な光源が実現した。したがって、最新のＬＥＤは、様々な新しいディスプレイ用途を可能にし、一般的な照明用途にますます利用されており、しばしば、白熱灯や蛍光灯の光源(incandescent and fluorescent light sources)に取って代わる。
【0003】
[0003]ＬＥＤは、電気エネルギを光に変換する固体デバイスであり、一般に、逆にドープされたｎ型層とｐ型層との間に配置された半導体材料の１つまたは複数の活性層（または活性領域）を含む。ドープされた層全体にバイアスが印加されると、正孔と電子とが１つまたは複数の活性層に注入され、そこで再結合して可視光や紫外線などの発光を生成する。ＬＥＤチップは、典型的には、たとえば、炭化ケイ素、窒化ガリウム、リン化ガリウム、窒化アルミニウム、ヒ化ガリウムベースの材料から、および／または、有機半導体材料から製造してもよい活性領域を含む。活性領域によって生成された光子は、全方向に発生される。
【0004】
[0004]典型的には、可能な限り最高の発光効率でＬＥＤを動作させることが望ましく、これは、出力電力に関連する（たとえば、ワット毎のルーメン単位の）発光強度によって測定される。放出効率を高めるための実用的な目標は、活性領域によって放出された光の、所望の光透過方向への抽出を最大化することである。ＬＥＤの光抽出と外部量子効率(external quantum efficiency)とは、内部反射を含む多くの要因によって制限される可能性がある。スネルの法則のよく理解されている関係によれば、ＬＥＤ表面と周囲の環境との間の表面（界面）に到達する光子は、屈折するか、内部で反射されるかのいずれかである。光子が内部で繰り返し反射される場合、そのような光子は最終的に吸収され、ＬＥＤを出る可視光を提供することはない。
【0005】
[0005]図１は、はんだ結合または導電性エポキシによって反射カップ１４に実装された単一のＬＥＤチップ１２を含む典型的なＬＥＤパッケージ１０を示す。１つまたは複数のワイヤ結合１６は、ＬＥＤチップ１２のオーミック接点を、リード１８Ａおよび／または１８Ｂに接続することができ、これらリードは、反射カップ１４に取り付けられるか、一体化してもよい。反射カップ１４は、蛍光体などの波長変換材料を含み得る封止材料２０で充填してもよい。ＬＥＤチップ１２によって第１の波長で放出された光の少なくとも一部分は、蛍光体によって吸収してもよく、蛍光体は、これに応答して、第２の波長で光を放出し得る。次に、アセンブリ全体が透明な保護樹脂２２に封止され、保護樹脂は、ＬＥＤチップ１２から放出される光をコリメートするためにレンズ形状に成形してもよい。反射カップ１４は、光を上方向に向けることができるが、光が反射されるときに光学的損失が発生し得る。実際の反射面の反射率が１００％未満であるため、一部の光を反射カップ１４によって吸収してもよい。一部の金属は、対象の波長範囲で９５％未満の反射率を有することができる。
【0006】
[0006]図２は、１つまたは複数のＬＥＤチップ２６を、プリント回路基板（ＰＣＢ）キャリア、基板、またはサブマウント２８などのキャリアに実装できる別の従来のＬＥＤパッケージ２４を示す。金属反射体３０がサブマウント２８に実装され、ＬＥＤチップ２６を取り囲み、ＬＥＤチップ２６によって放出され、ＬＥＤパッケージ２４から離れる光を反射させる。金属反射体３０はまた、ＬＥＤチップ２６に機械的保護を提供する。ＬＥＤチップ２６上のオーミック接点と、サブマウント２８上の電気的トレース３４Ａ、３４Ｂとの間に、１つまたは複数のワイヤ結合接続３２が作られる。次に、実装されたＬＥＤチップ２６は、封止材３６で覆われる。封止材は、レンズとしても機能しながら、ＬＥＤチップ２６に環境的および機械的保護を提供し得る。金属反射体３０は、典型的には、はんだまたはエポキシ結合によってサブマウント２８に取り付けられる。金属反射体３０はまた、１００％未満の反射率を有するため、光が反射されるときに光学的損失をもたらし得る。
【0007】
[0007]図３は、ＬＥＤチップ４０を、上に形成された半球レンズ４４を備えたサブマウント４２に実装することができる、別の従来のＬＥＤパッケージ３８を示す。ＬＥＤチップ４０を、ＬＥＤチップ４０からの光のすべてまたは大部分を変換できる変換材料によってコーティングできる。半球レンズ４４は、光の内部全反射を低減するように配置される。レンズ４４は、ＬＥＤチップ４０と比較して比較的大きく作られるので、ＬＥＤチップ４０は、レンズ４４の下の点光源を近似する。結果として、レンズ４４の表面に到達するＬＥＤ光の量が増加して、第１の経路でレンズ４４から放出される。さらに、レンズ４４は、ＬＥＤパッケージ３８のための所望の発光パターンで、ＬＥＤチップ４０からの発光を向けるために役立つことができる。
【0008】
[0008]当技術分野は、光学的損失が低減され、従来の照明デバイスに関連する課題を克服することができる望ましい照明特性を提供する、改良された発光ダイオードおよび固体照明デバイスを希求しつづけている。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【0009】
[0009]本開示は、様々な態様において、発光ダイオード（ＬＥＤ）を含む固体発光デバイス、より具体的には、パッケージ化されたＬＥＤに関する。いくつかの実施形態では、ＬＥＤパッケージは、パッケージ内の金属の腐食を低減する、または、ＬＥＤパッケージの全体的な順電圧を下げる、または、直列接続された静電放電（ＥＳＤ）チップの電気経路を提供するように構成された電気的接続を含む。いくつかの実施形態では、ＬＥＤパッケージは、少なくとも２つのＬＥＤチップと、２つのＬＥＤチップからの複合発光の均一性を促進する２つのＬＥＤチップ間の材料とを含む。このように、本開示によるＬＥＤパッケージは、様々な環境条件において高い光強度が望まれるものを含む、様々な用途に有益であり得る。そのような用途は、自動車照明、航空宇宙照明、および一般照明を含む。
【0010】
[0010]いくつかの態様において、ＬＥＤパッケージは、サブマウントと、サブマウント上の金属パターンとを備え、金属パターンは、少なくとも１つのダイ取付パッドと、少なくとも１つの結合パッドとを備える。ＬＥＤパッケージはそれに加えて、少なくとも１つのダイ取付パッドに実装された少なくとも１つのＬＥＤチップと、少なくとも１つの結合パッド上、および少なくとも１つの結合パッドに隣接するサブマウントの表面上の結合金属とを備える。いくつかの実施形態では、ＬＥＤパッケージは、サブマウントの表面上の少なくとも１つのＬＥＤチップの周囲に配置された光変更材料をさらに備える。いくつかの実施形態では、光変更材料は、サブマウントの表面上の結合金属の一部分を覆う。いくつかの実施形態では、光変更材料は、光反射材料を備える。いくつかの実施形態では、光反射材料は、シリコーンに懸濁された溶融シリカ粒子、ヒュームドシリカ(fumed silica)粒子、または二酸化チタン（ＴｉＯ２）粒子を備える。いくつかの実施形態では、ＬＥＤパッケージは、少なくとも１つのＬＥＤチップ上に波長変換要素をさらに備える。
【0011】
[0011]いくつかの態様において、ＬＥＤパッケージは、サブマウントと、サブマウント上の金属パターンとを備え、金属パターンは、ダイ取付パッドと、結合パッドとを備え、ＬＥＤパッケージは、それに加えて、ダイ取付パッドおよび結合パッドのうちの少なくとも一部分と連続する金属トレースと、ダイ取付パッドに実装されたＬＥＤチップと、結合パッド上の結合金属とを備え、結合金属は、ＬＥＤチップに隣接する金属トレース上に延在する導電性フィンガを備える。いくつかの実施形態では、結合金属は、結合パッドに隣接するサブマウントの表面上にある。いくつかの実施形態では、ＬＥＤパッケージは、サブマウントの表面上のＬＥＤチップの周囲に配置された光変更材料をさらに備える。いくつかの実施形態では、光変更材料は、導電性フィンガの少なくとも一部分を覆う。いくつかの実施形態では、光変更材料は、光反射材料を備える。いくつかの実施形態では、光反射材料は、シリコーンに懸濁された溶融シリカ粒子、ヒュームドシリカ粒子、または二酸化チタン（ＴｉＯ２）粒子を備える。いくつかの実施形態では、ＬＥＤパッケージは、ＬＥＤチップ上に波長変換要素をさらに備える。
【0012】
[0012]いくつかの態様において、ＬＥＤパッケージは、サブマウントと、サブマウント上の金属パターンとを備え、金属パターンは、少なくとも１つのダイ取付パッドと、少なくとも１つの結合パッドとを備え、ＬＥＤパッケージはそれに加えて、少なくとも１つのダイ取付パッドに実装された少なくとも１つのＬＥＤチップと、少なくとも１つの結合パッドの上面上の結合金属と、少なくとも１つの結合パッドの側壁上の、および、少なくとも１つの結合パッドに隣接するサブマウントの表面上の、腐食低減層(corrosion-reducing layer)とを備える。
【0013】
[0013]いくつかの態様において、ＬＥＤパッケージは、サブマウントと、サブマウント上の複数のＬＥＤチップと、複数のＬＥＤチップの各ＬＥＤチップ間の少なくとも部分的な透明材料と、複数のＬＥＤチップ上の波長変換要素とを備える。いくつかの実施形態では、透明材料はまた、波長変換要素と複数のＬＥＤチップとの間に配置される。いくつかの実施形態では、波長変換要素は、スーパストレート（superstrate）上の発光材料を備える。いくつかの実施形態では、発光材料は、スーパストレートと透明材料との間にある。
【0014】
[0014]いくつかの態様において、ＬＥＤパッケージは、サブマウントと、サブマウントの表面上にある第１の金属トレースと、サブマウントの表面上にある第２の金属トレースと、第１の金属トレースおよび第２の金属トレースに電気的に接続された第１のＬＥＤチップと、第１の金属トレースに電気的に接続された第１のＥＳＤチップと、第２の金属トレースに電気的に接続された第２のＥＳＤチップと、第１のＥＳＤチップと第２のＥＳＤチップとの間に直列に接続された第３の金属トレースとを備える。いくつかの実施形態では、ＬＥＤパッケージは、第１の金属トレースと第２の金属トレースとの間に第１のＬＥＤチップと直列に接続された第２のＬＥＤチップをさらに備える。いくつかの実施形態では、第１のＥＳＤチップおよび第２のＥＳＤチップは、第１のＬＥＤチップおよび第２のＬＥＤチップと並列に、第１の金属トレースと第２の金属トレースとの間に配置される。いくつかの実施形態では、ＬＥＤパッケージは、サブマウントの表面上の第１のＬＥＤチップの周囲に配置された光変更材料をさらに備える。いくつかの実施形態では、光変更材料は、サブマウントの表面上の第１のＥＳＤチップおよび第２のＥＳＤチップを覆う。いくつかの実施形態では、光変更材料は、光反射材料を備える。いくつかの実施形態では、光反射材料は、シリコーンに懸濁された溶融シリカ粒子、ヒュームドシリカ粒子、または二酸化チタン（ＴｉＯ２）粒子を備える。いくつかの実施形態では、第１のＬＥＤチップのアノードは、第１の金属トレースにフリップチップ実装され、第２のＬＥＤチップのカソードは、第２の金属トレースにフリップチップ実装される。いくつかの実施形態では、第１のＬＥＤチップのカソードは、第４の金属トレースにフリップチップ実装され、第２のＬＥＤチップのアノードは、第５の金属トレースにフリップチップ実装される。いくつかの実施形態では、ＬＥＤパッケージは、第３のＬＥＤチップをさらに備え、第３のＬＥＤチップのアノードは、第４の金属トレースにフリップチップ実装され、第３のＬＥＤチップのカソードは、第５の金属トレースにフリップチップ実装される。
【0015】
[0015]当業者は、本開示の範囲を理解し、添付の図面に関連して好ましい実施形態の以下の詳細な説明を読んだ後、その追加の態様を実現するであろう。
[0016]本明細書に組み込まれ、その一部分を形成する添付の図面は、本開示のいくつかの態様を示しており、説明とともに、本開示の原理を説明するのに役立つ。
[0016]本明細書に組み込まれ、その一部分を形成する添付の図面は、本開示のいくつかの態様を示しており、説明とともに、本開示の原理を説明するのに役立つ。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【図1】[0017]従来の発光ダイオード（ＬＥＤ）パッケージの断面図である。
【図2】[0018]従来のＬＥＤパッケージの断面図である。
【図3】[0019]従来のＬＥＤパッケージの断面図である。
【図4】[0020]いくつかの実施形態によるＬＥＤパッケージの斜視図である。
【図5A】[0021]いくつかの実施形態によるＬＥＤパッケージの上面図である。
【図5B】[0022]いくつかの実施形態によるＬＥＤパッケージの上面図である。
【図5C】[0023]いくつかの実施形態によるＬＥＤパッケージの上面図である。
【図6A】[0025]いくつかの実施形態によるＬＥＤパッケージの上面図である。
【図6B】[0026]いくつかの実施形態によるＬＥＤパッケージの上面図である。
【図8A】[0033]腐食試験に曝された後の従来のＬＥＤパッケージの一部分の写真である。
【図8B】[0034]腐食試験に曝された後のいくつかの実施形態によるＬＥＤパッケージの一部分の写真である。
【図9】[0035]いくつかの実施形態によるＬＥＤパッケージの上面図である。
【図10】[0036]いくつかの実施形態によるＬＥＤパッケージの上面図である。
【図11A】[0037]いくつかの実施形態による、結合金属の導電性フィンガがある場合とない場合との、ＬＥＤパッケージの電気的性能を比較するプロットである。
【図11B】[0038]いくつかの実施形態による、結合金属の導電性フィンガがある場合とない場合との、ＬＥＤパッケージのダイ取付後のＬＥＤパッケージの電気的性能を比較するプロットである。
【図12A】[0039]いくつかの実施形態によるＬＥＤパッケージの断面図である。
【図13A】[0042]いくつかの実施形態によるＬＥＤパッケージの上面図である。
【図13B】[0043]いくつかの実施形態によるＬＥＤパッケージの底面図である。
【図13C】[0044]いくつかの実施形態によるＬＥＤパッケージの底面図である。
【図14】[0046]いくつかの実施形態による製造の中間ステップからのパネルの上面図である。
【発明を実施するための形態】
【0017】
[0047]以下に記載される実施形態は、当業者が実施形態を実施することを可能にするための必要な情報を表し、実施形態を実施する最良のモードを示す。添付の図面に照らして以下の説明を読むと、当業者は、本開示の概念を理解し、本明細書で特に扱われていないこれらの概念の用途を認識するであろう。これらの概念および用途は、本開示および付随する特許請求の範囲に含まれることを理解されたい。
【0018】
[0048]本明細書では、第１、第２などの用語を使用して様々な要素を説明することができるが、これらの要素はこれらの用語によって限定されるべきではないことが理解されよう。これらの用語は、ある要素を別の要素と区別するためにのみ使用される。たとえば、本開示の範囲から逸脱することなく、第１の要素は、第２の要素と呼ばれ得、同様に、第２の要素は、第１の要素と呼ばれ得る。本明細書で使用される場合、「および／または」という用語は、関連するリストされた項目の１つまたは複数の任意およびすべての組合せを含む。
【0019】
[0049]層、領域、または基板などの要素が、別の要素の「上に」ある、または「上に」延在すると呼ばれる場合、それは、他の要素の上に直接ある、または上に直接延在する、または介在要素が存在し得ることが理解されよう。対照的に、要素が別の要素の「上に直接」ある、または「上に直接」延在していると呼ばれる場合、介在する要素は存在しない。同様に、層、領域、または基板などの要素が、別の要素の「上方に」ある、または「上方に」延在すると呼ばれる場合、それは、他の要素の上方に直接ある、または上方に直接延在する、または介在要素が存在し得ることが理解されよう。対照的に、要素が別の要素の「真上に」ある、または「真上に」延在していると呼ばれる場合、介在する要素は存在しない。ある要素が別の要素に「接続されている」または「結合されている」と呼ばれる場合、それは他の要素に直接接続または結合されてもよいか、または介在する要素が存在し得ることも理解されよう。対照的に、要素が別の要素に「直接接続されている」または「直接結合されている」と呼ばれる場合、介在する要素は存在しない。
【0020】
[0050]「よりも下」または「よりも上」または「上側」または「下側」または「水平」または「垂直」などの相対的な用語は、本明細書では、図示するように、１つの要素、層、または領域と、別の要素、層、または領域との関係を説明するために使用してもよい。これらの用語および上で論じた用語は、図に示されている方位に加えて、デバイスの異なる方位を包含することが意図されていることが理解されよう。
【0021】
[0051]本明細書で使用される用語は、特定の実施形態を説明することのみを目的としており、本開示を限定することを意図するものではない。本明細書で使用される場合、単数「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」は、文脈が明らかに他のことを示さない限り、複数も含むことが意図される。本明細書で使用される場合、「備える」、「備えている」、「含む」、および／または「含んでいる」という用語は、述べられた特徴、整数、ステップ、演算、要素、および／または構成要素の存在を指定するが、１つまたは複数の他の特徴、整数、ステップ、演算、要素、構成要素、および／またはそれらのグループの存在または追加を排除しないことがさらに理解される。
【0022】
[0052]別段の定義がない限り、本明細書で使用されるすべての用語（技術用語および科学用語を含む）は、本開示が属する当業者によって一般に理解されるものと同じ意味を有する。本明細書で使用される用語は、本明細書および関連技術の文脈におけるそれらの意味と一致する意味を有すると解釈されるべきであり、本明細書で明示的にそのように定義されない限り、理想化された、または過度に形式的な意味で解釈されないことがさらに理解される。
【0023】
[0053]本開示は、様々な態様において、発光ダイオード（ＬＥＤ）を含む固体発光デバイス、より具体的には、パッケージ化されたＬＥＤに関する。いくつかの実施形態では、ＬＥＤパッケージは、パッケージ内の金属の腐食を低減する、または、ＬＥＤパッケージの全体的な順電圧を下げる、または、直列接続された静電放電（ＥＳＤ）チップの電気経路を提供するように構成された電気的接続を含む。いくつかの実施形態では、ＬＥＤパッケージは、少なくとも２つのＬＥＤチップと、２つのＬＥＤチップからの複合発光の均一性を促進する２つのＬＥＤチップ間の材料とを含む。このように、本開示によるＬＥＤパッケージは、様々な環境条件において高い光強度が望まれるものを含む、様々な用途に有益であり得る。そのような用途は、自動車照明、航空宇宙照明、および一般照明を含む。
【0024】
[0054]ＬＥＤチップは、典型的には、異なる手法で配置された多くの異なる半導体層を有することができる活性ＬＥＤ構造または領域を備える。ＬＥＤの製造および動作、ならびにそれらの活性構造は、当技術分野で一般に知られており、本明細書では簡単にのみ論じられる。活性ＬＥＤ構造の層は、既知のプロセスを使用して製造することができ、適切なプロセスは、金属有機化学蒸着を使用する製造である。活性ＬＥＤ構造の層は、多くの異なる層を備えることができ、一般に、ｎ型およびｐ型の逆にドープされたエピタキシャル層の間に挟まれた活性層を備え、これらはすべて、成長基板上に連続して形成される。バッファ層、核形成層、超格子構造、非ドープ層、クラッド層、接触層、電流拡散層、および光抽出層および要素を含むがこれらに限定されない、追加の層および要素も、活性ＬＥＤ構造に含めることができると理解される。活性層は、単一量子井戸、複数量子井戸、二重ヘテロ構造、または超格子構造を備えることができる。
【0025】
[0055]活性ＬＥＤ構造は、異なる材料系から製造することができ、いくつかの材料系は、ＩＩＩ族の窒化物ベースの材料系である。ＩＩＩ族の窒化物とは、窒素と、通常はアルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、およびインジウム（Ｉｎ）である周期表のＩＩＩ族元素との間に形成される半導体化合物を指す。窒化ガリウム（ＧａＮ）は一般的な二元化合物である。ＩＩＩ族窒化物は、窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）、窒化インジウムガリウム（ＩｎＧａＮ）、窒化アルミニウムインジウムガリウム（ＡｌＩｎＧａＮ）などの三元および四元化合物も指す。ＩＩＩ族窒化物の場合、ケイ素（Ｓｉ）が一般的なｎ型ドーパントであり、マグネシウム（Ｍｇ）が一般的なｐ型ドーパントである。したがって、活性層、ｎ型層、およびｐ型層は、ＩＩＩ族窒化物に基づく材料系のために、ドープされていないか、またはＳｉまたはＭｇでドープされた、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、およびＡｌＩｎＧａＮのうちの１つまたは複数の層を含み得る。他の材料系は、炭化ケイ素（ＳｉＣ）と、有機半導体材料と、リン化ガリウム（ＧａＰ）、ヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）、および関連する化合物などの他のＩＩＩ－Ｖ族系とを含む。
【0026】
[0056]活性ＬＥＤ構造は、サファイア、ＳｉＣ、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、ＧａＮなどの多くの材料を含むことができる成長基板上で成長させてもよく、適切な基板は、ＳｉＣの４Ｈポリタイプであるが、３Ｃ、６Ｈ、および１５Ｒポリタイプを含む他のＳｉＣポリタイプも使用できる。ＳｉＣには、他の基板よりもＩＩＩ族窒化物との結晶格子の一致が近く、高品質のＩＩＩ族窒化物膜が得られるなどの特定の利点を有する。ＳｉＣは熱伝導率も非常に高いため、ＳｉＣ上のＩＩＩ族窒化物デバイスの総出力は基板の熱放散によって制限されない。サファイアは、ＩＩＩ族窒化物のもう１つの一般的な基板であり、低コストであること、確立された製造プロセスを有すること、および、優れた光透過光学特性を有することを含む特定の利点をも有する。
【0027】
[0057]活性ＬＥＤ構造の異なる実施形態は、活性層ならびにｎ型層およびｐ型層の組成に応じて、異なる波長の光を放出できる。いくつかの実施形態では、活性ＬＥＤ構造は、約４３０ナノメートル（ｎｍ）から４８０ｎｍのピーク波長範囲で青色光を放出する。他の実施形態では、活性ＬＥＤ構造は、５００ｎｍから５７０ｎｍのピーク波長範囲で緑色光を放出する。他の実施形態では、活性ＬＥＤ構造は、６００ｎｍから６５０ｎｍのピーク波長範囲で赤色光を放出する。ＬＥＤチップを、１つまたは複数の発光体、または蛍光体などの他の変換材料で覆うことができるので、その結果、ＬＥＤからの光の少なくとも一部分が、１つまたは複数の蛍光体を通過し、１つまたは複数の異なる波長の光に変換されるようになる。いくつかの実施形態では、ＬＥＤチップは、活性ＬＥＤ構造からの光と、１つまたは複数の蛍光体からの光とからなる一般に白色光の組合せを放出する。１つまたは複数の蛍光体は、黄色（たとえば、ＹＡＧ：Ｃｅ）、緑色（ＬｕＡｇ：Ｃｅ）、および赤色（Ｃａｉ－ｘ－ｙＳｒｘＥｕｙＡｌＳｉＮ３）を放出する蛍光体、およびそれらの組合せを含み得る。
【0028】
[0058]本開示は、垂直形状または横方向形状などの様々な形状を有するＬＥＤチップを含むことができる。垂直形状のＬＥＤチップは、典型的には、活性ＬＥＤ構造の反対側にアノードおよびカソードを含む。横方向形状のＬＥＤチップは、典型的には、成長基板またはキャリア基板などの基板の反対側にある活性ＬＥＤ構造の同じ側にアノードおよびカソードを含む。いくつかの実施形態では、横方向形状のＬＥＤチップは、アノードおよびカソードがサブマウントの反対側にある活性ＬＥＤ構造の面上にあるように、ＬＥＤパッケージのサブマウントに実装してもよい。この構成では、ワイヤ結合を使用して、アノードとカソードとの電気的接続を提供することができる。他の実施形態では、横方向形状のＬＥＤチップは、アノードおよびカソードが、サブマウントに隣接する活性ＬＥＤ構造の面上にあるように、ＬＥＤパッケージのサブマウント上にフリップチップ実装してもよい。この構成では、ＬＥＤチップのアノードおよびカソードへの電気的接続を提供するために、電気的トレースまたはパターンをサブマウントに提供してもよい。フリップチップ構成では、活性ＬＥＤ構造は、ＬＥＤチップの基板と、ＬＥＤパッケージのためのサブマウントとの間に構成される。したがって、活性ＬＥＤ構造から放出された光は、所望の放出方向で基板を通過し得る。いくつかの実施形態では、フリップチップＬＥＤチップは、参照により本明細書に組み込まれる、同一出願人による米国特許出願公開第２０１７／００９８７４６号に記載されているように構成してもよい。
【0029】
[0059]本開示の実施形態は、本開示の実施形態の概略図である断面図を参照して本明細書に記載されている。したがって、層の実際の厚さは異なる可能性があり、たとえば、製造技法および／または公差の結果として、図の形状からの変動が予想される。たとえば、正方形または長方形として図示または記載されている領域は、丸みを帯びた、または湾曲した特徴を有することができ、直線として示される領域は、いくつかの不規則性を有する場合がある。したがって、図示される領域は概略的であり、それらの形状は、デバイスの領域の正確な形状を示すことは意図されず、本開示の範囲を制限することは意図されない。
【0030】
[0060]図４は、いくつかの実施形態によるＬＥＤパッケージ４６の斜視図である。ＬＥＤパッケージ４６は、電気絶縁性である好ましい材料を備えた多くの異なる材料で形成することができるサブマウント４８を含む。適切な材料には、酸化アルミニウムまたはアルミナ、ＡｌＮなどのセラミック材料、またはポリイミド（ＰＩ）およびポリフタルアミド（ＰＰＡ）などの有機絶縁体が含まれるが、これらに限定されない。他の実施形態では、サブマウント４８は、プリント回路基板（ＰＣＢ）、サファイア、Ｓｉ、または任意の他の適切な材料を備えることができる。ＰＣＢの実施形態では、標準的なＦＲ－４ ＰＣＢ、金属コアＰＣＢ、または他の任意のタイプのＰＣＢなどの異なるＰＣＢタイプを使用できる。金属パターン５０の少なくとも一部分が、サブマウント４８上に見える。パッケージ接点５２－１、５２－２は、金属パターン５０の少なくとも一部分を備え、ＬＥＤパッケージ４６の外部の電源から電気的接続を受けるように構成されたアノード接点およびカソード接点を含む。いくつかの実施形態では、サブマウント４８の一部分５１は、クイックレスポンス（ＱＲ）コード、バーコード、または英数字情報を含む、ＬＥＤパッケージ４６に関する識別情報または他の情報を含む。図４では、この一部分５１は、パッケージ接点５２－１、５２－２の間に図示されている。しかしながら、他の実施形態では、識別情報または他の情報を含む一部分５１は、サブマウント４８の他の領域に配置してもよい。
【0031】
[0061]複数のＬＥＤチップ５４－１から５４－３が、サブマウント４８上に見え、光変更材料５６が、サブマウント４８の表面上のＬＥＤチップ５４－１から５４－３の周囲に配置される。ＬＥＤパッケージ４６は、３つのＬＥＤチップ５４－１から５４－３で設計されているが、任意の数のＬＥＤチップが可能である。いくつかの実施形態では、本明細書に開示される実施形態によるＬＥＤパッケージは、単一のＬＥＤチップ、または２つのＬＥＤチップ、または３つのＬＥＤチップ、またはそれ以上を含み得る。いくつかの実施形態では、光変更材料５６は、ＬＥＤチップ５４－１から５４－３から横方向に放出される光を、所望の放出方向にリダイレクトまたは反射するように構成される。他の実施形態では、光変更材料５６は、ＬＥＤチップ５４－１から５４－３から、横方向に放出される光の少なくとも一部分を遮断または吸収することができるが、そうでなければ、この光は、高いまたは広い放出角度でＬＥＤパッケージ４６を逃れるであろう。光変更材料５６は、ＬＥＤチップ５４－１から５４－３が配置されている場所の外側のサブマウント４８を部分的に覆うことができる。その点に関して、光変更材料５６は、パッケージ接点５２－１、５２－２から、ＬＥＤチップ５４－１から５４－３まで延在する金属パターン５０の一部分を覆うことができる。光変更材料５６は、分配または配置のために適合してもよく、光を反射またはリダイレクトする光反射材料、光を吸収する光吸収材料、およびチキソトロピー剤として作用する材料を含む多くの異なる材料を含み得る。いくつかの実施形態では、光変更材料５６は、シリコーンまたはエポキシなどのバインダに懸濁された溶融シリカ粒子、ヒュームドシリカ粒子、および二酸化チタン（ＴｉＯ２）粒子のうちの少なくとも１つを含み得る。いくつかの実施形態では、光変更材料５６は、光を反射およびリダイレクトするために白色を備え得る。他の実施形態では、光変更材料５６は、光を吸収し、ＬＥＤパッケージ４６のコントラストを増加させるための不透明または黒色を備え得る。任意の適切なサイズおよび／または形状を形成することができる自動分配機を使用して、光変更材料５６を、適所に分配または堆積させることができる。光変更材料５６は、垂直側面を備えた平坦な上面、または垂直側面を備えた湾曲上面を備える断面プロファイルを含み得る。他の実施形態では、光変更材料５６は、非平面または非垂直の側面を備えた平坦な、または湾曲した上面を含む、他の形状を備え得る。いくつかの実施形態では、光変更材料５６の少なくとも一部分は、サブマウント４８の１つまたは複数のエッジまで延在し得る。図４では、光変更材料５６は、サブマウント４８の３つのエッジまで延在するが、サブマウント４８の第４のエッジまでは延在せず、それによって、パッケージ接点５２－１、５２－２が覆われないままになる。
【0032】
[0062]いくつかの実施形態では、波長変換要素５８は、サブマウント４８上の複数のＬＥＤチップ５４－１から５４－３の上方に配置される。いくつかの実施形態では、光変更材料５６はまた、波長変換要素５８の周囲に配置される。いくつかの実施形態では、波長変換要素５８は、１つまたは複数の発光材料を含む。本明細書に記載された発光材料は、蛍光体、シンチレータ、発光インク、量子ドット材料、デイグローテープなどのうちの１つまたは複数であり得るか、またはそれらを含み得る。発光材料は、任意の適切な手段、たとえば、ＬＥＤの１つまたは複数の表面上への直接コーティング、１つまたは複数のＬＥＤを覆うように構成された封止材料への分散、および／または、１つまたは複数の光学要素または支持要素上のコーティング（たとえば、粉体塗装、スプレー塗装、インクジェット印刷などによる）によって提供されてもよい。特定の実施形態では、同一出願人による米国特許出願公開第２０１７／００９８７４６号に記載されているように、ＬＥＤチップをサブマウント４８に実装した後、スプレーコーティングの１つまたは複数の塗布を利用して発光材料を堆積してもよい。特定の実施形態では、発光材料をダウンコンバートまたはアップコンバートしてもよく、ダウンコンバートとアップコンバートとの両方の材料の組合せを提供してもよい。特定の実施形態では、異なるピーク波長を生成するように配置された複数の異なる（たとえば、組成的に異なる）発光材料は、１つまたは複数のＬＥＤチップからの発光を受けるように配置してもよい。いくつかの実施形態では、１つまたは複数の蛍光体は、黄色蛍光体（たとえば、ＹＡＧ：Ｃｅ）、緑色蛍光体（ＬｕＡｇ：Ｃｅ）、および赤色蛍光体（Ｃａｉ－ｘ－ｙＳｒｘＥｕｙＡｌＳｉＮ３）およびそれらの組合せを含み得る。特定の実施形態では、波長変換要素５８は、参照により本明細書に組み込まれる、同一出願人による米国特許出願公開第２０１８／００３３９２４号に記載されている実施形態を含む。
【0033】
[0063]図５Ａは、いくつかの実施形態による、部分的に組み立てられたＬＥＤパッケージ６０の上面図を示す。ＬＥＤパッケージ６０は、サブマウント４８および金属パターン５０しか存在しないことを除いて、図４のＬＥＤパッケージ４６と同様である。金属パターン５０は、複数の金属トレース５０－１から５０－５を含む。各金属トレース５０－１から５０－５は、サブマウント４８の表面上に形成された連続金属を含み、各金属トレース５０－１から５０－５は、互いに不連続である。金属パターン５０は、図５Ａの破線のボックスで示される複数のダイ取付パッド６１－１から６１－３を形成する。ダイ取付パッド６１－１から６１－３は、複数のＬＥＤチップを受けるように構成される。たとえば、ダイ取付パッド６１－１は、金属トレース５０－１の一部分、および金属トレース５０－４の一部分を含む。したがって、ＬＥＤチップのアノードは、金属トレース５０－１に実装または取り付けられ得る一方、ＬＥＤチップのカソードは、金属トレース５０－４に実装されまたは取り付けられ得る。同様に、ダイ取付パッド６１－２は、金属トレース５０－４の一部分、および金属トレース５０－５の一部分を含み、ダイ取付パッド６１－３は、金属トレース５０－２の一部分、および金属トレース５０－５の一部分を含む。それに加えて、金属トレース５０－１の一部分、および金属トレース５０－２の一部分は、それぞれ、結合パッド６２－１および６２－２を形成する。結合パッド６２－１、６２－２は、図４のパッケージ接点５２－１、５２－２の一部分を形成する。その点に関して、金属トレース５０－１は、ダイ取付パッド６１－１および結合パッド６２－１の少なくとも一部分と連続しており、金属トレース５０－２は、ダイ取付パッド６１－３および結合パッド６２－２の少なくとも一部分と連続している。いくつかの実施形態では、金属パターン５０は、ダイ取付パッド６１－１から６１－３に実装されたＬＥＤチップの個々の試験を可能にする１つまたは複数の試験タブ６３－１、６３－２を含む。たとえば、図５Ａでは、金属トレース５０－４は、試験タブ６３－１を含み、金属トレース５０－５は、試験タブ６３－２を含む。１つまたは複数の試験タブ６３－１、６３－２は、ダイ取付パッド６１－１から６１－３の領域の外側にある。その点に関して、１つまたは複数の試験タブ６３－１、６３－２は、ＬＥＤチップがＬＥＤパッケージ６０に実装された後にアクセス可能である。
【0034】
[0064]金属パターン５０は、任意の数の導電性材料を含み得る。いくつかの実施形態では、金属パターン５０は、銅（Ｃｕ）またはその合金、ニッケル（Ｎｉ）またはその合金、ニッケルクロム（ＮｉＣｒ）、金（Ａｕ）またはその合金、無電解Ａｕ、無電解銀（Ａｇ）、ＮｉＡｇ、Ａｌまたはその合金、チタンタングステン（ＴｉＷ）、チタンタングステン窒化物（ＴｉＷＮ）、無電解ニッケル無電解パラジウム浸漬金（ＥＮＥＰＩＧ：electroless nickel electroless palladium immersion gold）、無電解ニッケル浸漬金（ＥＮＩＧ: electroless nickel immersion gold）、熱風はんだレベリング（ＨＡＳＬ: hot air solder leveling）、および有機はんだ付け性保存剤（ＯＳＰ: organic solderability preservative）のうちの少なくとも１つを含む。特定の実施形態では、金属パターン５０は、ＣｕまたはＮｉの第１の層と、それに続く、ＣｕまたはＮｉの第１の層の上部および側壁をコンフォーマルに覆うＥＮＥＰＩＧまたはＥＮＩＧの層を含む。
【0035】
[0065]図５Ｂは、いくつかの実施形態による、部分的に組み立てられたＬＥＤパッケージ６４の上面図を示す。ＬＥＤパッケージ６４は、複数のＬＥＤチップ６６－１から６６－３および複数のＥＳＤチップ６８－１、６８－２が、金属パターン５０に実装されていることを除いて、図５ＡのＬＥＤパッケージ６０と同様である。いくつかの実施形態では、第１のＬＥＤチップ６６－１のアノードは、第１の金属トレース５０－１に実装または取り付けられる一方、第１のＬＥＤチップ６６－１のカソードは、第４の金属トレース５０－４に実装または取り付けられる。第２のＬＥＤチップ６６－２のアノードは、第４の金属トレース５０－４に実装または取り付けられ、第２のＬＥＤチップ６６－２のカソードは、第５の金属トレース５０－５に実装または取り付けられる。第３のＬＥＤチップ６６－３のアノードは、第５の金属トレース５０－５に実装または取り付けられ、第３のＬＥＤチップ６６－３のカソードは、第２の金属トレース５０－２に実装または取り付けられる。その点に関して、複数のＬＥＤチップ６６－１から６６－３のおのおのは、第１の金属トレース５０－１と第２の金属トレース５０－２との間で互いに電気的に直列に接続される。いくつかの実施形態では、ＬＥＤチップ６６－１から６６－３は、金属トレース５０－１、５０－２、５０－４、５０－５にフリップチップ実装してもよい。ＬＥＤチップ６６－１から６６－３は、参照により本明細書に組み込まれる、同一出願人による米国特許出願公開第２０１７／００９８７４６号に記載されているように構成してもよい。
【0036】
[0066]第１のＥＳＤチップ６８－１は、第１の金属トレース５０－１および第３の金属トレース５０－３に実装または取り付けられ、第２のＥＳＤチップ６８－２は、第３の金属トレース５０－３および第２の金属トレース５０－２に実装または取り付けられる。その点に関して、複数のＥＳＤチップ６８－１、６８－２のおのおのは、第１の金属トレース５０－１と第２の金属トレース５０－２との間に電気的に直列に接続される。別の言い方をすれば、第１のＥＳＤチップ６８－１は、第１の金属トレース５０－１に電気的に接続され、第２のＥＳＤチップ６８－２は、第２の金属トレース５０－２に電気的に接続され、第３の金属トレース５０－３は、第１のＥＳＤチップ６８－１と第２のＥＳＤチップ６８－２との間に直列に接続される。このようにして、第１のＥＳＤチップ６８－１および第２のＥＳＤチップ６８－２は、ＬＥＤチップ６６－１から６６－３と並列に、第１の金属トレース５０－１と第２の金属トレース５０－２との間に配置される。
【0037】
[0067]前述のように、ＬＥＤチップ６６－１から６６－３と、ＥＳＤチップ６８－１、６８－２とが、ＬＥＤパッケージ６４に実装された後、１つまたは複数の試験タブ６３－１、６３－２が、ＬＥＤチップ６６－１から６６－３の個々の試験を可能にするように構成される。たとえば、ＬＥＤチップ６６－１は、第１の金属トレース５０－１および試験タブ６３－１への電気接点を介して個別に試験してもよく、ＬＥＤチップ６６－２は、１つまたは複数の試験タブ６３－１、６３－２への電気接点を介して個別に試験してもよく、最後に、ＬＥＤチップ６６－３は、試験タブ６３－２および金属トレース５０－２への電気接点を介して個別に試験してもよい。さらに、ＬＥＤチップ６６－１から６６－３のサブグループは、ともに試験してもよい。たとえば、ＬＥＤチップ６６－１および６６－２は、金属トレース５０－１および試験タブ６３－２への電気接点を介して、対として試験してもよい。
【0038】
[0068]図５Ｃは、いくつかの実施形態によるＬＥＤパッケージ７０の上面図を示す。前述のように、ＬＥＤパッケージ７０が、光変更材料５６および波長変換要素５８を含むことを除いて、ＬＥＤパッケージ７０は、図５ＢのＬＥＤパッケージ６４と同様である。図示するように、ＬＥＤチップ６６－１から６６－３は、サブマウント４８上の結合パッド６２－１、６２－２から横方向に離間されている。光変更材料５６は、サブマウント４８の表面上のＬＥＤチップ６６－１から６６－３の周囲に配置される。特に、光変更材料５６は、サブマウント４８の表面上の図５Ｂの第１のＥＳＤチップ６８－１および第２のＥＳＤチップ６８－２を覆う。典型的には、ＥＳＤチップは、色が濃いため、光を吸収し得る。光変更材料５６は、前述のように光反射粒子を含み得、したがって、ＥＳＤチップ（図５Ｂの６８－１、６８－２）に到達し得るＬＥＤチップ６６－１から６６－３からの光の量が低減される。いくつかの実施形態では、光変更材料５６は、サブマウント４８の表面全体を覆う訳ではない。特に、第１の金属トレース５０－１の一部分、および第２の金属トレース５０－２の一部分は、光変更材料５６によって覆われない。その点に関して、金属トレース５０－１、５０－２の結合パッド６２－１、６２－２は、パッケージ接点の少なくとも一部分を形成する（たとえば、図４の５２－１、５２－２参照）。いくつかの動作条件下では、光変更材料５６によって覆われていない金属トレース５０－１、５０－２の一部分は、ＬＥＤパッケージ７０の性能に悪影響を与える腐食をもたらし得る。たとえば、Ｃｕは、空気に曝されると酸化しやすいことが知られている。金属トレース５０－１、５０－２がＣｕを含む実施形態では、金属トレース５０－１、５０－２の一部分は、黒色のＣｕ酸化物を形成し得る。いくつかの実施形態では、金属トレース５０－１、５０－２は、ＥＮＥＰＩＧなどの表面仕上げをさらに含み得る。しかしながら、金属トレース５０－１、５０－２の腐食および酸化は、いくつかの動作条件下でも生じ得る。
【0039】
[0069]図５Ｄは、いくつかの実施形態による図５ＣのＬＥＤパッケージ７０の底面図を示す。いくつかの実施形態では、サブマウント４８の底側は、ＬＥＤパッケージ７０を、ＰＣＢまたは照明器具用のハウジングなどの別の表面に実装するように構成された実装パッド７１を含み得る。底側は、サブマウント４８の面であり、図５ＣのＬＥＤチップ６６－１から６６－３が実装されている面の反対側である。実装パッド７１は、Ｃｕまたはその合金、Ｎｉまたはその合金、ＮｉＣｒ、Ａｕまたはその合金、無電解Ａｕ、無電解Ａｇ、ＮｉＡｇ、Ａｌまたはその合金、ＴｉＷ、ＴｉＷＮ、ＥＮＥＰＩＧ、ＥＮＩＧ、ＨＡＳＬ、およびＯＳＰなどの金属を含み得る。いくつかの実施形態では、実装パッド７１は、金属パターン５０の厚さと同様の厚さを含む（図５Ｂ）。実装パッド７１が金属を含むいくつかの実施形態では、実装パッド７１は、別の表面に配置された対応する金属パッドとの金属間結合を提供するように構成してもよい。動作中、実装パッド７１はまた、ＬＥＤパッケージ７０によって生成された熱を放散するのを支援する熱経路またはヒートシンクを提供し得る。さらに、実装パッド７１は、様々な製造ステップ中にＬＥＤパッケージ７０のために構造的完全性を提供し得る。たとえば、単一化の前に、ＬＥＤパッケージ７０は、対応する実装パッドをおのおのが含むＬＥＤパッケージのより大きなパネルの一部分であり得る。対応する実装パッドのおのおのは、後続する処理ステップ中にパネルを平坦に維持するのに役立つ。他の実施形態では、実装パッド７１なしでＬＥＤパッケージ７０を別の表面に実装することが望ましい場合がある。たとえば、ＬＥＤパッケージ７０は、実装パッド７１なしで別の表面に直接接着してもよい。
【0040】
[0070]図６Ａは、いくつかの実施形態によるＬＥＤパッケージ７２の上面図を示す。ＬＥＤパッケージ７２は、金属トレース５０－１、５０－２の露出部分の結合パッド６２－１、６２－２を覆う結合金属７４を含むことを除いて、図５ＣのＬＥＤパッケージ７０と同様である。図５Ａおよび図５Ｂの１つまたは複数の試験タブ６３－１、６３－２は、図６Ａに示されていないが、１つまたは複数の試験タブ６３－１、６３－２は、図６Ａを含む本明細書に開示されるすべての実施形態に適用可能であることが理解される。結合金属７４は、外部の電気的接続を受け、結合するように構成された導電性金属の１つまたは複数の層を含み得る。結合金属７４は、金属トレース５０－１、５０－２とは異なる金属を備え得る。たとえば、いくつかの実施形態では、結合金属７４は、Ａｌまたはその合金を含み、外部電源に電気的に接続された１つまたは複数のワイヤ結合で結合されるように配置される。他の実施形態では、結合金属７４および金属トレース５０－１、５０－２は、Ｃｕまたはその合金、Ｎｉまたはその合金、ＮｉＣｒ、Ａｕまたはその合金、無電解Ａｕ、無電解Ａｇ、ＮｉＡｇ、Ａｌまたはその合金、ＴｉＷ、ＴｉＷＮ、ＥＮＥＰＩＧ、ＥＮＩＧ、ＨＡＳＬ、およびＯＳＰから選択される異なる金属を含み得る。このようにして、結合金属７４および結合パッド６２－１、６２－２は、前述のように集合的にパッケージ接点を形成する（たとえば、図４の５２－１、５２－２参照）。結合金属７４は、スパッタリング、蒸発、めっき、およびパターン化を含む様々な堆積技法によって形成してもよい。パターン化は、堆積された材料のマスキングおよび／またはエッチングバックを含む様々な技法を含み得る。結合金属７４は、結合パッド６２－１、６２－２上、および結合パッド６２－１、６２－２に隣接するサブマウント４８の表面上にある。別の言い方をすれば、結合金属７４は、光変更材料５６および波長変換要素５８によって覆われていない金属トレース５０－１、５０－２の一部分を覆う。このようにして、結合金属７４は、金属トレース５０－１、５０－２と、周囲の大気との間のバリアとして機能し、それにより、金属トレース５０－１、５０－２の潜在的な腐食を低減する。したがって、この構成では、結合金属７４は、腐食低減層として機能する。いくつかの実施形態では、結合金属７４の一部分は、結合金属７４の一部分が、光変更材料５６とサブマウント４８との間にあるように、光変更材料５６の下に延在する。
【0041】
[0071]図６Ｂは、いくつかの実施形態による、部分的に組み立てられたＬＥＤパッケージ７６の上面図を示す。ＬＥＤパッケージ７６は、図６Ａの光変更材料５６および波長変換要素５８が存在しないことを除いて、図６ＡのＬＥＤパッケージ７２と同様である。ＬＥＤパッケージ７６は、前述のように、金属トレース５０－３によって直列に接続されたＬＥＤチップ６６－１から６６－３、およびＥＳＤチップ６８－１、６８－２を含む。図示するように、結合金属７４は、金属トレース５０－１、５０－２の一部分を覆い、前述した実施形態の光変更材料が形成された後に覆われる結合金属の一部分７４’を含む。
【0042】
[0072]図６Ｃは、図６ＢのＬＥＤパッケージ７６の切断線ＩＩ－ＩＩに沿って得られた断面を表す側面図である。第１の金属トレース５０－１の一部分は、結合金属７４によって覆われる。特に、結合金属７４は、第１の金属トレース５０－１の一部分の上面および側壁上、ならびに第１の金属トレース５０－１の一部分に隣接するサブマウント４８の表面上にある。ＬＥＤチップ６６－１は、第１の金属トレース５０－１の異なる一部分の上にあり、ＥＳＤチップ６８－１は、第３のトレース５０－３の上にある。図６Ｄは、光変更材料５６および波長変換要素５８が追加された図６ＣのＬＥＤパッケージ７６の断面図を示す。特に、光変更材料５６は、ＬＥＤチップ６６－１の周囲に配置され、サブマウント４８上のＥＳＤチップ６８－１を覆う。
【0043】
[0073]図７Ａは、図６ＣのＬＥＤパッケージ７６と同様のＬＥＤパッケージ８０の断面図を示す。ＬＥＤパッケージ８０は、前述のように、サブマウント４８上の金属トレース５０－１、５０－３、ＬＥＤチップ６６－１、およびＥＳＤチップ６８－１を含む。ＬＥＤパッケージ８０は、結合金属７４の代替構成をさらに含む。結合金属７４は、第１の金属トレース５０－１の一部分の上面上にあるが、第１の金属トレース５０－１の側壁上、または第１の金属トレース５０－１の一部分に隣接するサブマウント４８の表面上にはない。結合金属７４は、外部電源からワイヤ結合などの電気的接続を受けるように配置される。このようにして、結合金属７４および金属トレース５０－１の一部分は、前述のように集合的にパッケージ接点を形成する（たとえば、図４の５２－１、５２－２参照）。結合金属７４とは異なる腐食低減層８２が、金属トレース５０－１の側壁５０－１’上、ならびに第１の金属トレース５０－１に隣接するサブマウント４８の表面上に配置される。腐食低減層８２は、結合金属７４とは異なるポリマ、誘電体、または金属のうちの少なくとも１つを含む１つまたは複数の層を含み得る。いくつかの実施形態では、腐食低減層８２は、結合金属７４がＡｌを含む実施形態では、Ａｕ、白金（Ｐｔ）、Ｎｉ、Ｔｉ、ＴｉＷ、ＴｉＷＮ、または他のそれらの合金のうちの少なくとも１つの層を含む。
【0044】
[0074]図７Ｂは、図７ＡのＬＥＤパッケージ８０と同様のＬＥＤパッケージ８４の断面図を示す。ＬＥＤパッケージ８４は、前述のように、サブマウント４８上の金属トレース５０－１、５０－３、ＬＥＤチップ６６－１、およびＥＳＤチップ６８－１を含む。ＬＥＤパッケージ８４は、結合金属７４の代替構成をさらに含む。結合金属７４とは異なる腐食低減層８６が金属トレース５０－１を覆うように配置され、結合金属７４が腐食低減層８６上に配置される。このようにして、腐食低減層８６は、金属トレース５０－１の上面上および側壁５０－１’上、ならびに第１の金属トレース５０－１に隣接するサブマウント４８の表面上にある。この構成では、腐食低減層８６は、結合金属７４とは異なる金属を含む１つまたは複数の導電層を含み得る。いくつかの実施形態では、結合金属７４はＡｌを含み、腐食低減層８６は、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｔｉ、ＴｉＷ、またはＴｉＷＮ、または他のそれらの合金のうちの１つまたは複数の層を含む。
【0045】
[0075]図７Ｃは、図７ＡのＬＥＤパッケージ８０と同様のＬＥＤパッケージ８８の断面図を示す。ＬＥＤパッケージ８８は、前述のように、サブマウント４８上の金属トレース５０－１、５０－３、ＬＥＤチップ６６－１、およびＥＳＤチップ６８－１を含む。ＬＥＤパッケージ８８は、結合金属７４の代替構成をさらに含む。結合金属７４とは異なる第１の腐食低減層９０および第２の腐食低減層９１は、金属トレース５０－１を覆うように配置される。第１の腐食低減層９０は、金属トレース５０－１の上面上および側壁５０－１’上、ならびに第１の金属トレース５０－１に隣接するサブマウント４８の表面上に配置される。第２の腐食低減層９１は、第１の腐食低減層９０を覆うように配置され、第１の腐食低減層９０に隣接するサブマウント４８の表面にもある。結合金属７４は、第２の腐食低減層９１上に配置される。この構成では、第１の腐食低減層９０および第２の腐食低減層９１は、結合金属７４とは異なる金属を含む１つまたは複数の導電層を含み得る。いくつかの実施形態では、結合金属７４はＡｌを含み、第１の腐食低減層９０は、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｔｉ、ＴｉＷ、またはＴｉＷＮ、または他のそれらの合金のうちの１つまたは複数の層を含み、第２の腐食低減層９２は、ＥＮＥＰＩＧまたはＥＮＩＧのうちの少なくとも１つを含む。
【0046】
[0076]図７Ｄは、図６ＣのＬＥＤパッケージ７６と同様のＬＥＤパッケージ９２の断面図を示す。ＬＥＤパッケージ９２は、前述のように、サブマウント４８上の金属トレース５０－１、５０－３、結合金属７４、ＬＥＤチップ６６－１、およびＥＳＤチップ６８－１を含む。また前述のように、金属トレース５０－１、５０－３は、追加の層を含み得る。たとえば、図７Ｄでは、追加の金属トレース層９３が、元の金属トレース５０－１、５０－３上に形成またはコーティングされて、金属トレース５０－１、追加の金属トレース層９３および金属トレース５０－３、ならびに追加の金属トレース層９３を含む金属トレースを形成する。いくつかの実施形態では、追加の金属トレース層９３は、サブマウント４８までずっと金属トレース５０－１、５０－３の上面および側壁を覆うＡｕめっきを含む無電解金属などの金属の層を含む。その点に関して、追加の金属トレース層９３は、金属トレース５０－１、５０－３を封止し、ＬＥＤチップ６６－１またはＥＳＤチップ６８－１との良好なダイ取付を可能にしながら、改善された耐食性を提供し得る。従来の金属トレースは、腐食しやすいＡｕの最上層にピンホールを有することができるＥＮＩＧ、または耐食性はより高いがＬＥＤチップ６６－１またはＥＳＤチップ６８－１のダイ取付が不十分なＥＮＥＰＩＧのコーティングを含み得る。いくつかの実施形態では、追加の金属トレース層９３は、ＥＮＩＧまたはＥＮＥＰＩＧのコーティングまたは処理を置換することができ、他の実施形態では、追加の金属トレース層９３は、ＥＮＩＧまたはＥＮＥＰＩＧのコーティングまたは処理を封止するために上面上および側壁上に提供してもよい。いくつかの実施形態では、追加の金属トレース層９３は、複数の層を含む。
【0047】
[0077]前述のように、腐食低減機能を備えたＬＥＤパッケージを試験するために、腐食低減機能を備えたＬＥＤパッケージ、および備えていないＬＥＤパッケージが、腐食試験に供された。腐食試験は、ＬＥＤパッケージのおのおのを、水蒸気および硫黄蒸気を含む環境に約２４０時間曝すことを含む。図８Ａは、従来のＬＥＤパッケージ９４の一部分の写真である。Ｃｕの第１の層、続いてＥＮＥＰＩＧの層、続いてパッケージ接点９６の上面上にのみ存在するＡｌの結合金属を含むパッケージ接点９６を見ることができる。ワイヤ結合９８は、パッケージ接点９６に電気的に接続される。腐食試験後、腐食１００は、パッケージ接点９６の周囲の黒い材料としてはっきりと見える。図８Ｂは、本開示の実施形態によるＬＥＤパッケージ１０２の一部分の写真である。図６Ａについて記載した実施形態と同様に構成されたパッケージ接点１０４を見ることができる。このようにして、パッケージ接点１０４は、Ｃｕの第１の層、続いてＥＮＥＰＩＧの層、続いて、Ｃｕの層およびＥＮＥＰＩＧの層を覆い、さらに、パッケージ接点１０４に隣接するサブマウント４８の表面１０６上にあるＡｌの結合金属を含む。腐食試験後、腐食は、図８Ａのパッケージ接点９６と比較して、パッケージ接点１０４の周囲で著しく減少する。
【0048】
[0078]図９は、いくつかの実施形態による、部分的に組み立てられたＬＥＤパッケージ１１０の上面図を示す。ＬＥＤパッケージ１１０は、前述のように、サブマウント４８、金属トレース５０－１から５０－３、ＬＥＤパッケージ１１０のための結合パッド６２－１および６２－２、１つまたは複数の試験タブ６３－１、６３－２、ＬＥＤチップ６６－１から６６－３、ＥＳＤチップ６８－１、６８－２、および結合金属７４を含む。結合金属７４は、前述した実施形態の光変更材料が形成された後に覆われる結合金属の一部分７４’’を含む。導電性フィンガとも呼ばれ得る結合金属の一部分７４’’は、金属トレース５０－１および５０－２のおのおのの上面上を、結合パッド６２－１、６２－２から離れて、ＬＥＤチップ６６－１から６６－３へ向かう方向へ延在する。いくつかの実施形態では、結合金属の一部分７４’’は、結合金属の一部分７４’’の少なくとも一部分が、ＬＥＤチップ６６－１から６６－３に近接するように、または直接隣接するように、金属トレース５０－１、５０－２の上面上に延在する。いくつかの実施形態では、結合金属の一部分７４’’は、少なくとも、結合パッド６２－１、６２－２に最も近いＬＥＤチップ６６－１、６６－３のエッジの反対側にあるＬＥＤチップ６６－１、６６－３のエッジまで延在する。この点に関して、結合金属７４は、結合パッド６２－１、６２－２において電気的接続を受けるように構成され、電流は、結合金属７４内を、ＬＥＤチップ６６－１、６６－３に近接または直接隣接する位置まで、またはその位置から、移動し得る。結合金属７４がＡｌまたはその合金などの高導電性金属を含む実施形態では、ＬＥＤパッケージ１１０の順電圧を低減させてもよい。それに加えて、金属トレース５０－１、５０－２が、ＥＮＥＰＩＧなどのＡｕを含む実施形態では、Ａｕの量を低減させてもよいので、それにより、ＬＥＤパッケージ１１０の通電能力を損なうことなくコストを節約することができる。いくつかの実施形態では、結合金属７４（結合金属の一部分７４’’、またはフィンガを含む）、および金属トレース５０－１、５０－２は、Ｃｕまたはその合金、Ｎｉまたはその合金、ＮｉＣｒ、Ａｕまたはその合金、無電解Ａｕ、無電解Ａｇ、ＮｉＡｇ、Ａｌまたはその合金、ＴｉＷ、ＴｉＷＮ、ＥＮＥＰＩＧ、ＥＮＩＧ、ＨＡＳＬ、およびＯＳＰから選択される異なる金属を含み得る。
【0049】
[0079]図１０は、いくつかの実施形態による、部分的に組み立てられたＬＥＤパッケージ１１２の上面図を示す。ＬＥＤパッケージ１１２は、前述のように、サブマウント４８、金属トレース５０－１から５０－３、ＬＥＤパッケージ１１２のための結合パッド６２－１および６２－２、１つまたは複数の試験タブ６３－１、６３－２、ＬＥＤチップ６６－１から６６－３、ＥＳＤチップ６８－１、６８－２、結合金属７４、および結合金属の一部分７４’’を含む。ＬＥＤパッケージ１１２は、結合金属７４が、金属トレース５０－１および５０－２の少なくとも一部分を覆うことを除いて、図９のＬＥＤパッケージ１１０と同様である。したがって、結合金属７４はまた、金属トレース５０－１および５０－２の隣接部分であるサブマウント４８の表面上にある。その点に関して、前述した実施形態の光変更材料および波長変換要素が形成された後、光変更材料および波長変換要素によって覆われていない金属トレース５０－１および５０－２のすべての部分が、結合金属７４によって覆われる。したがって、ＬＥＤパッケージ１１２のための結合パッド６２－１および６２－２は、より耐食性がある。
【0050】
[0080]図１１Ａは、図９および図１０について記載したように、結合金属の導電性フィンガがある場合とない場合のＬＥＤパッケージの電気的性能を比較するプロットである。プロットの最下部は、比較のために構築された様々なＬＥＤパッケージを詳述する。示されているように、様々なＬＥＤパッケージは、結合金属（この場合はＡｌ）の導電性フィンガの有無に関わらず、Ｙｅｓ（Ａｌ導電性フィンガあり）、または、Ｎｏ（Ａｌ導電性フィンガなし）のラベルが付された「Ａｌフィンガ延長部」行で示されているように構築された。結合金属の下の金属トレース、および前述のようにダイ取付パッドを形成する金属トレースの一部分は、サブマウントに垂直な方向で測定された様々な厚さのＡｕを含んでいた。「Ａｕ厚さ」行に示されているように、様々なＬＥＤパッケージのＡｕの厚さが、１から３μｍまで変化された。それに加えて、パッケージ結合パッドとダイ取付パッドとの間に延在して、パッケージ結合パッドとダイ取付パッドとを接続する金属トレースの幅は、ラベル「側面Ａｕ金属トレース」行に示されているように、４５０から５５０μｍの間で変化された。「ダイ数」行に示されているように、ＬＥＤチップまたはＬＥＤダイの数も、２チップから３チップの間で変化された。プロットのｙ軸は、ミリオーム単位の固定電流に対する金属トレースの電気抵抗である。特に、同じＡｕの厚さ、幅、およびＬＥＤチップ数を有するＬＥＤパッケージのすべてのデータセットについて、Ａｌフィンガ延長部を備えたＬＥＤパッケージの電気抵抗は大幅に減少した。予想通り、Ａｕの厚さまたは幅を大きくすると、金属トレースの抵抗も低下する。しかしながら、Ａｕを追加すると、ＬＥＤパッケージに、追加のコストがかかる可能性がある。その点に関し、Ａｕの厚さが２μｍで、Ａｌフィンガ延長部を含む金属トレースを備えたＬＥＤパッケージは、Ａｕの厚さが３μｍで、Ａｌフィンガ延長部を備えていない金属トレースを備えたＬＥＤパッケージよりも低い電気抵抗を測定した。それに加えて、Ａｕの厚さが１μｍに減少し、Ａｌフィンガ延長部を有するパッケージの場合、電気抵抗は、Ａｕの厚さが２μｍでＡｌフィンガ延長部がないＬＥＤパッケージに近いか、または同様に測定された。したがって、本発明のいくつかの実施形態は、２μｍ未満、または１μｍから２μｍの範囲、または１μｍから２μｍ未満の範囲のＡｕ厚さを有する金属トレースを含む。
【0051】
[0081]図１１Ｂは、図９および図１０について記載したように、結合金属の導電性フィンガがある場合とない場合のＬＥＤパッケージのダイ取付後のＬＥＤパッケージの電気的性能を比較するプロットを含む。プロットの最下部は、比較のために構築された様々なＬＥＤパッケージを詳述する。図１１Ａと同様に、様々なＬＥＤパッケージは、結合金属（この場合、Ａｌ）の導電性フィンガの有無に関わらず、Ｙｅｓ（Ａｌ導電性フィンガあり）、Ｎｏ（Ａｌ導電性フィンガなし）、またはＰＯＲ（たとえば、Ａｌ導電性フィンガがないレコードのプロセス）のラベルが付された「Ａｌフィンガ延長部」行で示されているように構築された。結合金属の下の金属トレース、および前述のようにダイ取付パッドを形成する金属トレースの一部分は、サブマウントに垂直な方向で測定された様々な厚さのＡｕが含んでいた。「Ａｕ厚さ」行に示されているように、様々なＬＥＤパッケージのＡｕの厚さは１から３μｍまで変化された。それに加えて、ＬＥＤパッケージ結合パッドとダイ取付パッドとの間に延在し、ＬＥＤパッケージ結合パッドとダイ取付パッドとを接続する金属トレースの幅は、ラベル「側面Ａｕ金属トレース」行に示されているように、４５０μｍと５５０μｍとの間で変化された。「Ａｕ厚さ」行と、「側面Ａｕ金属トレース」行とは、Ａｌを含まないラベルＰＯＲも含む。「ダイ数」行に示されているように、ＬＥＤチップまたはＬＥＤダイの数も、２チップから３チップの間で変化された。プロットの先頭部分のｙ軸は、ボルト単位での順電圧（Ｖｆ）またはＶｆ差分の変化であり、プロットの最下部のｙ軸は、ボルト単位でのＶｆまたはＶｆ差分％の変化である。図１１Ｂの最下部における表は、試験されたＬＥＤパッケージの数ＮについてのＶｆ差分およびＶｆ差分％の平均値を要約している。差分とは、ＡｌフィンガのないＰＯＲセルと、Ａｌフィンガのある他のセルとの差を指す。特に、Ａｌフィンガ延長部の存在は、一般に、Ｖｆを改善（低下）するが、Ａｕの厚さが増加すると、改善はそれほど顕著ではなくなる。たとえば、１μｍのＡｕのＬＥＤパッケージの場合、Ａｌフィンガは、約０．０４４ボルト、すなわち４４ミリボルト（ｍＶ）の平均Ｖｆの改善を提供し、２μｍのＡｕのＬＥＤパッケージの場合、Ａｌフィンガは、約２１ｍＶの平均Ｖｆの改善を提供する。また、３μｍのＡｕのＬＥＤパッケージの場合、Ａｌフィンガは、約１２ｍＶの平均Ｖｆの改善を提供する。したがって、前述のように、Ａｌフィンガ延長部と、Ａｕの金属トレースとが存在すると、前述のように、耐食性を提供しながら、Ｖｆ値をおのおのＰＯＲに近くに低下させることができる。
【0052】
[0082]図１２Ａは、いくつかの実施形態によるＬＥＤパッケージ１１４の断面図である。断面図は、図６ＡのＬＥＤパッケージ７２の切断線Ｉ－Ｉに沿って得られた断面と同様であり得る。ＬＥＤパッケージ１１４は、前述のように、サブマウント４８と、金属トレース５０－１、５０－２、５０－４、５０－５と、ＬＥＤチップ６６－１から６６－３と、光変更材料５６と、波長変換要素５８とを含む。波長変換要素５８は、その上に配置された発光材料１１８を含むスーパストレート１１６を含む。本明細書で使用される「スーパストレート」という用語は、スーパストレートとＬＥＤチップとの間に発光材料を備えたＬＥＤチップ上に配置された要素を指す。本明細書で「スーパストレート」という用語は、部分的に、ＬＥＤチップの成長またはキャリア基板、またはＬＥＤパッケージのサブマウントなど、半導体発光デバイスの一部分であり得る他の基板との混同を回避するために使用される。「スーパストレート」という用語は、説明する構造の方位、場所、および／または組成を制限することは意図されない。いくつかの実施形態では、スーパストレート１１６は、たとえば、サファイア、炭化ケイ素、シリコーン、および／またはガラス（たとえば、ホウケイ酸塩および／または溶融石英）から構成してもよい。スーパストレート１１６は、参照により本明細書に組み込まれる「Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｅｖｉｃｅｓ Ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ Ｓｕｐｅｒｓｔｒａｔｅｓ Ｗｉｔｈ Ｐａｔｔｅｒｎｅｄ Ｓｕｒｆａｃｅｓ（パターン化された表面を備えたスーパストレートを含む半導体発光デバイス）」と題された、同一出願人による米国仮出願第６２／６６１，３５９号に記載されるように、ＬＥＤチップ６６－１から６６－３からの光抽出を強化するようにパターン化してもよい。スーパストレート１１６はまた、参照により本明細書に組み込まれる、以前に参照された米国特許出願公開第２０１８／００３３９２４号に記載されるように構成してもよい。スーパストレート１１６は、オプションで、パターン化され、次に単一化されるバルク基板から形成してもよい。いくつかの実施形態では、スーパストレート１１６のパターン化は、エッチングプロセス（たとえば、湿式または乾式エッチング）によって実行してもよい。いくつかの実施形態では、スーパストレート１１６のパターン化は、レーザまたはソーなどによって、他の方法で表面を変えることによって実行してもよい。いくつかの実施形態では、スーパストレート１１６は、パターン化プロセスが実行される前または後に薄肉化してもよい。次に、発光材料１１８は、たとえば、スーパストレート１１６に発光材料１１８を噴霧および／またはコーティングすることによって、スーパストレート１１６上に配置してもよい。スーパストレート１１６および発光材料１１８は、たとえば、透明な接着剤１１９の層を使用して、ＬＥＤチップ６６－１から６６－３に取り付けられ得る。いくつかの実施形態では、スーパストレート１１６が、ＬＥＤチップ６６－１から６６－３に取り付けられている場合、透明接着剤１１９の一部分は、ＬＥＤチップ６６－１から６６－３の横方向のエッジ間に少なくとも部分的に配置される。いくつかの実施形態では、透明接着剤１１９の層は、ＬＥＤチップ６６－１から６６－３の屈折率よりも低い約１．３から約１．６の範囲の屈折率を有するシリコーンを含み得る。このようにして、ＬＥＤチップ６６－１から６６－３から、横方向に放出される光の少なくとも一部分は、ＬＥＤチップ６６－１から６６－３の横方向エッジ間の光抽出を改善し、それにより、パッケージ全体の明るさを改善できるのみならず、ＬＥＤチップ６６－１から６６－３からの複合発光の均一性も高める。別の言い方をすれば、ＬＥＤチップ６６－１から６６－３の間の照明ギャップに起因するダークスポットの出現を低減させてもよい。
【0053】
[0083]図１２Ｂは、レンズ１２０を備えた図１２ＡのＬＥＤパッケージ１１４の断面図を示す。いくつかの実施形態では、レンズ１２０が、ＬＥＤパッケージ１１４に追加され、色角の均一性を改善できる。たとえば、レンズ１２０は、ＬＥＤパッケージ１１４の外周の周りの青色発光の出現が低減するように構成してもよい。レンズ１２０はまた、ＬＥＤパッケージ１１４のために異なる配光パターンをも提供し得る。いくつかの実施形態では、レンズ１２０は、部分的な半球、部分的なドーム、または部分的な楕円体などの湾曲した上面を含み得る。さらなる実施形態では、レンズ１２０は、１つまたは複数の平坦な側壁を備えた湾曲した上面を含み得る。他の実施形態では、レンズ１２０は、平坦な側壁を備えた平坦な上面を有し得る。シリコーン、プラスチック、エポキシ、またはガラスを含む多くの異なる材料をレンズ１２０に使用することができ、適切な材料は、分配または成形プロセスと互換性がある。シリコーンは、分配または成形に適しており、ＬＥＤチップ６６－１から６６－３から放出される光に対して、優れた光透過特性を提供する。いくつかの実施形態では、レンズ１２０は、ＬＥＤパッケージ１１４の表面上に分配してもよい。レンズ１２０のために使用される材料の粘度は、湾曲した上面が、表面張力によって形成されるようなものであり得る。他の実施形態では、レンズ１２０は、ＬＥＤパッケージ１１４の上方に成形してもよい。いくつかの実施形態では、レンズ１２０は、ＬＥＤパッケージ１１４に配置される前に、スーパストレート１１６上に分配または成形してもよい。あるいは、スーパストレート１１６が追加された後、レンズ１２０は、ＬＥＤパッケージ１１４上に分配または成形してもよい。このようにして、レンズ１２０は、スーパストレート１１６および光変更材料５６の両方にわたって延在し得る。
【0054】
[0084]ＬＥＤパッケージ１１４は、追加の光変更材料１２１をさらに含み得る。追加の光変更材料１２１は、第２の発光材料または光拡散材料のうちの少なくとも１つを含み得る。いくつかの実施形態では、追加の光変更材料１２１は、発光材料１１８（すなわち第１の発光材料）と同じかまたは異なる第２の発光材料を含む。追加の光変更材料１２１が光拡散材料を含む実施形態では、光拡散材料は、色の均一性および色の混合の改善のために、ＬＥＤチップ６６－１から６６－３から放出される光を散乱させ得る。追加の光変更材料１２１は、レンズ１２０が形成される前に、ＬＥＤパッケージ１１４上に堆積または他の適切な技法によって形成してもよい。他の実施形態では、追加の光変更材料１２１は、レンズ１２０が形成されるのと同時に形成してもよい。たとえば、追加の光変更材料１２１は、シリコーン材料に懸濁された発光粒子または光拡散粒子のうちの少なくとも１つを含み得る。次に、シリコーン材料を分配または成形して、レンズ１２０を形成できる。分配プロセスの場合、追加の光変更材料１２１が、ＬＥＤチップ６６－１から６６－３の近くに沈降できるようにされた後、シリコーン材料を硬化させてもよい。他の実施形態では、追加の光変更材料１２１がレンズ１２０全体に分散されている間に、シリコーン材料を硬化させてもよい。
【0055】
[0085]図１２Ｃは、いくつかの実施形態により、複数のレンズ１２０－１から１２０－３を備えた図１２ＡのＬＥＤパッケージ１１４の断面図を示す。複数のレンズ１２０－１から１２０－３のおのおのは、複数のＬＥＤチップ６６－１から６６－３の、対応するレンズに位置合わせ（register）してもよい。いくつかの実施形態では、複数のレンズ１２０－１から１２０－３のおのおのは、追加の光変更材料１２１の一部分を備え得る。他の実施形態では、追加の光変更材料１２１は、複数のレンズ１２０－１から１２０－３のすべてに存在しなくてもよい。複数のレンズ１２０－１から１２０－３の個々のレンズは、異なる発光パターンを提供するために、複数のレンズ１２０－１から１２０－３のうちの他のレンズとは異なる形状を有し得る。いくつかの実施形態では、スーパストレート１１６は、複数のＬＥＤチップ６６－１から６６－３と、複数のレンズ１２０－１から１２０－３との間で連続的であり得る。他の実施形態では、スーパストレート１１６は、対応するレンズ１２０－１から１２０－３、および対応するＬＥＤチップ６６－１から６６－３におのおの位置合わせされている複数の個別のピースに分割してもよい。
【0056】
[0086]本開示の実施形態は、前述したＬＥＤパッケージに限定されない。たとえば、図１３Ａ、図１３Ｂ、図１３Ｃ、および図１３Ｄは、いくつかの実施形態による、部分的に組み立てられたＬＥＤパッケージ１２２のそれぞれの上面図、底面図、および断面図を示す。ＬＥＤパッケージ１２２は、パッケージ接点５２－１、５２－２が、前述のようにサブマウント４８の前面ではなく、サブマウント４８の背面にあることを除いて、前述した実施形態と同様である。ＬＥＤパッケージ１２２は、それに加えて、前述のように、金属トレース５０－１から５０－５、１つまたは複数の試験タブ６３－１、６３－２、ＬＥＤチップ６６－１から６６－３、およびＥＳＤチップ６８－１、６８－２を含む。１つまたは複数の導電性ビア１２４－１から１２４－４が、サブマウント４８を通って延在し、第１の金属トレース５０－１および第２の金属トレース５０－２をそれぞれパッケージ接点５２－１、５２－２に電気的に接続する。図１３Ｂの底面図に図示するように、ＬＥＤパッケージ１２２は、サブマウント４８の背面にサーマルパッド１２５をさらに含み得る。いくつかの実施形態では、サーマルパッド１２５は、パッケージ接点５２－１、５２－２と同じ材料を含む。他の実施形態では、サーマルパッド１２５は、異なる材料を含む。サーマルパッド１２５は、パッケージ接点５２－１、５２－２から電気的に絶縁してもよく、サブマウント４８を通ってＬＥＤチップ６６－１から６６－３から熱を拡散するように構成してもよい。図１３Ｃは、サブマウント４８の背面の代替構成を示す。図１３Ｃでは、パッケージ接点５２－１、５２－２はより大きく、サブマウント４８の背面においてより多くの表面積を占める。したがって、パッケージ接点５２－１、５２－２は、ＬＥＤチップ６６－１から６６－３に電気的に接続されており、サブマウント４８を通ってＬＥＤチップ６６－１から６６－３から熱を拡散し得る。図１３Ｄは、図１３Ａの切断線ＩＩＩ－ＩＩＩに沿って得られたＬＥＤパッケージ１２２の断面を表す側面図である。サブマウント４８の反対側の面に、第１の金属トレース５０－１およびパッケージ接点５２－１が示される。導電性ビア１２４－１、１２４－２は、サブマウント４８を通って延在し、第１の金属トレース５０－１をパッケージ接点５２－１に電気的に接続する。図１３Ｄでは、第１の金属トレース５０－１およびパッケージ接点５２－１はそれぞれ、複数の層５０－１’、５０－１’’、および５２－１’、５２－１’’を有するとして図示されている。複数の層５０－１’、５０－１’’および５２－１’、５２－１’’は、上述のように任意の数の導電性材料を含み得る。いくつかの実施形態では、層５０－１’および５２－１’は、Ａｕ、ＥＮＩＧ、またはＥＮＥＰＩＧを含み、層５０－１’’および５２－１’’は、無電解Ａｕめっきを含む。図１３Ｄでは、層５２－１’’は、層５０－１’の側壁を覆うものとして図示されている。他の実施形態では、層５２－１’’は、側壁を覆わずに、層５０－１’の表面のみを覆い得る。
【0057】
[0087]いくつかの実施形態では、本明細書に開示されるＬＥＤパッケージを製造する方法は、パネル上に同時に複数のＬＥＤパッケージを形成し、次に、個々のＬＥＤパッケージを単一化することを含む。図１４は、本明細書に開示されるいくつかの実施形態による製造の中間ステップからのパネル１２６の上面図を示す。図示するように、パネル１２６は、複数の部分的に形成されたＬＥＤパッケージ１２８－１から１２８－９を含む。９つのＬＥＤパッケージが図示されているが、本開示の実施形態は、いくつかの実施形態において１００を超えるＬＥＤパッケージを含む、任意の数のＬＥＤパッケージに適用可能である。複数の第１の金属パターン１３０－１から１３０－６、および複数の第２の金属パターン１３２－１から１３２－６が、部分的に形成されたＬＥＤパッケージ１２８－１から１２８－９の周囲のパネル１２６上に配置される。部分的に形成されたＬＥＤパッケージ１２８－１から１２８－９の金属パターンが形成されるのと同時に、複数の第１の金属パターン１３０－１から１３０－６、および複数の第２の金属パターン１３２－１から１３２－６が形成される。いくつかの実施形態では、複数の第１の金属パターン１３０－１から１３０－６は、部分的に形成されたＬＥＤパッケージ１２８－１から１２８－９のパッケージ接点（たとえば、図４の５２－１、５２－２）と同じ１つまたは複数の金属層を含み、複数の第２の金属パターン１３２－１から１３２－６は、部分的に形成されたＬＥＤパッケージ１２８－１から１２８－９のダイ取付パッド（たとえば、図５Ａの６１－１から６１－３）と同じ１つまたは複数の金属層を含む。この点に関して、第１の金属パターン１３０－１から１３０－６、および第２の金属パターン１３２－１から１３２－６は、部分的に形成されたＬＥＤパッケージ１２８－１から１２８－９の金属層に損傷または衝撃を与えることなく、堆積後に試験され、特徴付けられ得る。追加の製造ステップにおいて、ＬＥＤチップおよびＥＳＤチップは、前述のように、部分的に形成されたＬＥＤパッケージ１２８－１から１２８－９のおのおのに実装してもよい。さらなる製造ステップにおいて、前述のように光変更材料および波長変換要素を追加して、ＬＥＤパッケージ１２８－１から１２８－９の形成を完了することができる。
【0058】
[0088]当業者は、本開示の好ましい実施形態に対する改善および修正を認識するであろう。そのようなすべての改善および修正は、本明細書に開示される概念および以下の特許請求の範囲内で考慮される。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5A】
【図5B】
【図5C】
【図5D】
【図6A】
【図6B】
【図6C】
【図6D】
【図7A】
【図7B】
【図7C】
【図7D】
【図8A】
【図8B】
【図9】
【図10】
【図11A】
【図11B】
【図12A】
【図12B】
【図12C】
【図13A】
【図13B】
【図13C】
【図13D】
【図14】