JP2023100965A - 反射性側面コーディングを伴う発光デバイスパッケージ - Google Patents

反射性側面コーディングを伴う発光デバイスパッケージ Download PDF

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Abstract

【課題】効率的な熱放散を提供する改善された発光デバイスパッケージを提供する。【解決手段】ｎ型層とｐ型層との間に配置された活性領域を有する半導体構造体４０６と、半導体構造体４０６の上に形成された波長変換器４１０と、半導体構造体４０６の周囲に形成された絶縁性側面コーティング４１２と、絶縁性側面コーティング４１２の上で波長変換器４１０の周囲に形成された反射性側面コーティング４１４であり、波長変換器４１０の上面４１０－３と同一平面である上面４１４－１を有している、反射性側面コーティング４１４と、を含む発光デバイス４００。【選択図】図４Ａ

Description

本発明開示は、一般的に発光デバイスに関する。そして、より特定的には、反射性側面コーディングを伴う発光デバイスパッケージに関する。
関連出願に対する相互参照
本出願は、２０１６年７月２８日に出願された米国仮特許出願第６２／３６８０６７号、２０１６年７月２８日に出願された欧州特許出願第１６１９０８９５．９号、および２０１７年７月２７日に出願された米国特許出願第１５／６６１１９６号について優先権を主張するものであり、これらは完全に明らかにされているかのように参照として包含されている。
発光ダイオード（「ＬＥＤ」）は、一般的に、様々なアプリケーションにおいて光源として使用されている。ＬＥＤの主要な機能部分は、相対する導電型（ｐ型およびｎ型）の２つの注入層（injecting layers）、および、キャリア（carriers）の注入が行われる放射再結合（radiative recombination）に係る発光活性層を含む半導体チップであろう。半導体チップは、たいてい、振動および熱的ダメージに対する保護に加えて、ＬＥＤチップと外界との間の電気的接続を提供するパッケージの中に置かれている。
ＬＥＤパッケージングは、ＬＥＤデバイスの動作の最中に生成される熱を除去することにおいて重要な役割を果たすことができる。貧弱な放熱は、ＬＥＤデバイスを過度の熱ストレス（excessive thermal stress）の下に置き、そして、パフォーマンスにおいて厳しい影響を有する可能性がある。過度の熱ストレスは、ＬＥＤデバイスの寿命を短くし、そして、様々なタイプの障害を引き起こす可能性がある。色のドリフト、ＬＥＤデバイスにおいて見られるレンズの透明性の低下、および、量子効率（quantum efficiency）の低下、といったものである。ＬＥＤに対して供給される電力の大部分は熱に変換されるので、信頼性のあるパフォーマンスを保証するために、この熱が環境の中へと効率的に放散されることが非常に重要である。
従って、効率的な熱放散を提供する改善されたＬＥＤパッケージデザインに対する必要性が存在している。
本開示は、この必要性を取り扱う。本開示の態様に従って、発光デバイスが開示される。本デバイスは、ｎ型層とｐ型層との間に配置された活性領域を有する半導体構造体と、半導体構造体の上に形成された波長変換器と、半導体構造体の周囲に形成された絶縁性側面コーティングと、絶縁性側面コーティングの上で波長変換器の周囲に形成された反射性側面コーティングであり、波長変換器の上面と同一平面である上面を有している、反射性側面コーティングと、を含む。
以下に説明する図面は、例示目的のためだけのものである。図面は、本開示の範囲を限定するように意図されたものではない。図において示されている類似の参照文字は、様々な実施形態において同じパーツを示している。
図１は、本開示の態様に従った、発光デバイスに係る一つの例の断面図である。 図２は、本開示の態様に従った、発光デバイスから外への熱の流れを示している、図１の発光デバイスに係る断面図である。 図３Ａは、本開示の態様に従った、発光デバイスの製造のためのプロセスに係る一つの例のフローチャートである。 図３Ｂは、本開示の態様に従った、図３Ａのプロセスにおける一つのステップを説明する模式図である。 図３Ｃは、本開示の態様に従った、図３Ａのプロセスにおける一つのステップを説明する模式図である。 図３Ｄは、本開示の態様に従った、図３Ａのプロセスにおける一つのステップを説明する模式図である。 図３Ｅは、本開示の態様に従った、図３Ａのプロセスにおける一つのステップを説明する模式図である。 図４Ａは、本開示の態様に従った、発光デバイスに係る一つの例の模式的な断面図である。 図４Ｂは、本開示の態様に従った、図４Ａの発光デバイスに係る模式的な上面図である。 図４Ｃは、本開示の態様に従った、図４Ａの発光デバイスに係る模式的な上面図である。 図４Ｄは、本開示の態様に従った、図４Ａの発光デバイスに係る模式的な上面図である。 図５は、本開示の態様に従った、発光デバイスから外への熱の流れを示している、図４Ａの発光デバイスに係る断面図である。 図６Ａは、本開示の態様に従った、発光デバイスの製造のためのプロセスに係る一つの例のフローチャートである。 図６Ｂは、本開示の態様に従った、図６Ａのプロセスにおける一つのステップを説明する模式図である。 図６Ｃは、本開示の態様に従った、図６Ａのプロセスにおける一つのステップを説明する模式図である。 図６Ｄは、本開示の態様に従った、図６Ａのプロセスにおける一つのステップを説明する模式図である。 図６Ｅは、本開示の態様に従った、図６Ａのプロセスにおける一つのステップを説明する模式図である。 図６Ｆは、本開示の態様に従った、図６Ａのプロセスにおける一つのステップを説明する模式図である。 図６Ｇは、本開示の態様に従った、図６Ａのプロセスにおける一つのステップを説明する模式図である。 図６Ｈは、本開示の態様に従った、図６Ａのプロセスにおける一つのステップを説明する模式図である。 図６Ｉは、本開示の態様に従った、図６Ａのプロセスにおける一つのステップを説明する模式図である。 図６Ｊは、本開示の態様に従った、図６Ａのプロセスにおける一つのステップを説明する模式図である。
本開示の態様に従って、発光半導体構造体および半導体構造体の上に形成された波長変換器を含む発光デバイスが開示される。半導体構造体は、少なくとも部分的に絶縁性側面コーティング（insulating side coating）によって取り囲まれている。波長変換器は、絶縁性側面コーティングの上に形成された反射性側面コーティング（reflective side coating）によって少なくとも部分的に取り囲まれている。反射性コーティングは波長変換器と熱的に接触しているので、反射性側面コーティングは、波長変換器から周囲環境への熱伝達のための別の経路（path）を提供する。
本開示の態様に従って、反射性側面コーティングは、波長変換器をオーバーヒートから保護するのに役立ち得る。オーバーヒートは、一般的に、波長変換器の色ずれ（color drift）を生じさせ、そして、その有効寿命を短くすることがある。波長変換器から効率的に熱を連れ去ることによって、反射性側面コーティングは、波長変換器の有効寿命を延ばし、かつ、その故障（failing）の可能性を低減することができる。
本開示の態様に従って、絶縁性側面コーティングは、反射性側面コーティングが半導体構造体を短絡させるのを防止する。絶縁性側面コーティングは、低い熱伝導率を有する誘電材料で形成されてよい。反射性側面コーティングは、導電性であってよく、そして、高い熱伝導性を有してよい。絶縁性側面コーティングの上に反射性側面コーティングをスタックすること（stacking）によって、波長変換器のための放熱面として動作する複合コーティング構造が形成され、一方で、また、発光デバイスの半導体構造体のための電気絶縁も提供している。
本開示の態様に従って、絶縁性側面コーティングおよび反射性側面コーティングは、スケーラブル（scalable）かつ費用効率が高いプロセスにおいて適用され得る。第１側面コーティングは、半導体構造体および波長変換器を含むＬＥＤダイの周囲に第１ステンシルを配置することによって提供することができる。ステンシルは、ＬＥＤダイの周囲に絶縁材料で充填される第１トレンチを画定することができる。第１トレンチの中に絶縁材料が注入された後で、第１ステンシルが取り除かれる。第１ステンシルが取り除かれるとき、絶縁材料は、もはや第１トレンチの中に含まれていない。その結果として、絶縁材料は、毛細管現象によってＬＥＤダイの壁の上へ引き寄せられて、絶縁性側面コーティングを形成する。
絶縁性側面コーティングが少なくとも部分的に形成された後で、第２ステンシルがＬＥＤダイの上へ置かれる。第２ステンシルは、ＬＥＤダイの周囲に反射材料で充填された第２トレンチを画定する。反射材料が第２トレンチの中に注入された後で、第２ステンシルは取り除かれる。第２ステンシルが取り除かれるとき、反射材料は、もはや第２トレンチの中には含まれていない。その結果として、反射材料は、毛細管現象によってＬＥＤダイの壁に引き寄せられる。
本開示の態様に従って、反射材料は、絶縁材料がＬＥＤダイの壁の上に引き寄せられるときに、ＬＥＤダイの半導体構造体を実質的にカバーするのに十分な量で適用されてよい。さらに、反射材料は、毛細管によって反射材料がＬＥＤダイの壁の上に引き寄せられるときに、波長変換器の上面の上にオーバーフローすることなく、ＬＥＤダイの波長変換器の壁を実質的にカバーするのに十分な量で適用されてよい。
本開示の態様に従って、第１ステンシルは第２ステンシルと異なってよい。例えば、第２ステンシルによって画定される第２トレンチは、第１トレンチよりも深くてよい。さらに、第２トレンチはＬＥＤダイの高さよりも深くてよく、第２ステンシルが取り除かれたときに、反射材料がＬＥＤダイの高さまで定着する（settle down）ことができる。別の言葉で言えば、第１ステンシルが取り除かれ、かつ、絶縁材料が定着したときに、ＬＥＤダイの半導体構造体の側面をカバーするのに十分な量の絶縁材料の適用が可能であるように、第１トレンチがサイズ決めされてよい。同様に、第２ステンシルが取り除かれ、かつ、反射材料が定着したときに、ＬＥＤダイの波長変換器の側面をカバーするのに十分な量の反射材料の適用が可能であるように、第２トレンチがサイズ決めされてよい。
本開示の態様に従って、発光デバイスが開示される。本発光デバイスは、ｎ型層とｐ型層との間に配置された活性領域を有する半導体構造体、半導体構造体の上に形成された波長変換器、半導体構造体の周囲に形成された絶縁性側面コーティング、および絶縁性側面コーティングの上でＬＥＤダイの周囲に形成された反射性側面コーティング、を含む。反射性側面コーティングは、波長変換器の上面と同一平面である上面を有している。
本開示の態様に従って、発光デバイスが開示される。本発光デバイスは、半導体構造体および半導体構造体の上に形成された波長変換器を含むＬＥＤダイと、ＬＥＤダイの周囲に形成された絶縁性側面コーティングであり、反射粒子で充填された第１バインダー材料を含む絶縁性側面コーティングと、絶縁性側面コーティングの上でＬＥＤダイの周囲に形成された反射性側面コーティングであり、金属粉末で充填された第２バインダー材料を含み、波長変換器に対して熱結合されており、かつ、波長変換器の上面と同一平面である上面を有している反射性側面コーティングと、を含む。
本開示の態様に従って、発光ダイオード（ＬＥＤ）パッケージを製造する方法が開示される。本方法は、サポートの上に発光ダイオード（ＬＥＤ）ダイを置くステップであり、ＬＥＤダイは、ｎ型層とｐ型層との間に配置された活性領域を有する半導体構造体と、半導体構造体の上に形成された波長変換器とを含む、ステップと、半導体構造体の周囲に絶縁性側面コーティングを形成するステップと、絶縁性側面コーティングの上で波長変換器の周囲に反射性側面コーティングを形成するステップであり、反射性側面コーティングは、波長変換器の上面と同一平面である上面を有している、ステップと、を含む。
異なるＬＥＤパッケージの実施例が、添付の図面を参照して、以下により完全に説明される。これらの例は、相互に排他的なものではなく、そして、１つの例において見られる特徴は、追加的な実施を達成するように、１つまたはそれ以上の他の例に見られる特徴と組み合わせることができる。従って、添付の図面に示された実施例は、例示目的のためだけに提供されていること、および、決して本開示を限定するように意図されたものではないことが理解されるだろう。全体を通して、同様な番号は同様なエレメントを指している。
第１（first）、第２（second）、等の用語は様々なエレメントを説明するためにここにおいて使用され得るが、これらのエレメントは、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、あるエレメントを他のエレメントから区別するために使用されているだけである。例えば、本発明の範囲から逸脱することなく、第１エレメントを第２エレメントと呼び、そして、同様に第２エレメントを第１エレメントと呼ぶことができるだろう。ここにおいて使用される際に、用語「および／または（”and/or”）」は、関連する列挙された項目のうち１つまたはそれ以上のあらゆる全ての組合せを含んでいる。
層、領域、または基板といったエレメントが、別のエレメントの「上に（”on”）」存在しており、または「上へと（”onto”）」延在しているものとして言及されるときに、そのエレメントは、他のエレメントの直接的に上に存在し、または、直接的に上へと延在することができ、もしくは、介在するエレメントも、また、存在し得ることが理解されよう。対照的に、あるエレメントが別のエレメントの「直接的に上に（”directly on”）」存在しており、または、「直接的に上へと（”directly onto”）」延在しているものとして言及されるときには、介在するエレメントが存在しない。あるエレメントが別のエレメントに対して「接続（”connected”）」または「結合（”coupled”）」されてものとして言及されるときに、そのエレメントは、他のエレメントに対して直接的に接続または結合されることができ、もしくは、介在するエレメントが存在し得ることも、また、理解されよう。対照的に、あるエレメントが別のエレメントに対して「直接的に接続（”directly connected”）」または「直接的に結合（”directly coupled”）」されているものとして言及されるときには、介在するエレメントが存在しない。これらの用語は、図において示されている任意の向きに加えて、エレメントの異なる向きを包含するように意図されていることが理解されよう。
「下に（”below”）」、または「上に（”above”）」、または「上方（”upper”）」、または「下方（”lower”）」、または「水平（”horizontal”）」、または「垂直（”vertical”）」といった相対語（relative terms）が、図で説明されるように、あるエレメント、層、または領域の別のエレメント、層または領域に対する関係を説明するために、ここにおいて使用されてよい。これらの用語は、図に示された向きに加えて、デバイスの異なる向きを包含するように意図されていることが理解されよう。
図１は、本開示の態様に従った、発光デバイス１００のチップスケールパッケージ（chip scale package、ＣＳＰ）に係る一つの例の断面図である。図示されるように、デバイス１００は、接合パッド１０４－１および１０４－２に対して結合された半導体構造体１０６、半導体構造体１０６の上に形成された透明基板、および、透明構造体の上に形成された波長変換器１１０を含んでいる、ＬＥＤダイ１０２を有する。
図２は、図１のデバイス１００の断面図であり、デバイス１００が、プリント回路基板（ＰＣＢ）２００といったサポートに取り付けられる際に、デバイス１００からの熱の放散を示している。図示されるように、デバイス１００の通常動作の最中に、波長変換器１１０は、波長変換器１１０から、透明基板１０８を通して、接合パッド１０４－１および１０４－２からＰＣＢ２００の中へと下方に移動する（破線矢印線として示されている）熱を発生する。絶縁性側面コーティング１１２は熱伝導率が低いので、絶縁性側面コーティング１１２を通じて逃げる熱は極めて少ない。例えば、シリコーン（silicone）／ＴｉＯ２反射性側面コーティング１１２は、０．８から０．９Ｗ／ｍＫの熱伝導率を有している。従って、デバイス１００のサイズがより小さくなると、波長変換器１１０および／またはＬＥＤダイ１０２がオーバーヒートするのを防ぐためには、波長変換器１１０によって生成された熱を放散するための追加的な熱経路が必要とされる。
図３Ａは、本開示の態様に従った、図１のデバイス１００といった、発光デバイスを製造するためのプロセス３００のフローチャートである。プロセス３００は、図３Ｂ－３Ｅに関連して説明されており、それらは、発光デバイスが受ける異なる製造段階を説明している断面図である。
ステップ３１０においては、図３Ｂに示されるように、ＬＥＤダイ１０２がサポート３０４に対して取り付けられる。サポート３０４は、接着テープ及び/又はあらゆる他の適切なタイプのサポートを含んでよい。ステップ３２０においては、図３Ｃに示されるように、ＬＥＤダイ１０２をカバーするためにオーバーモールド３０８が形成される。ステップ３３０においては、図３Ｄに示されるように、ＬＥＤダイ１０２の波長変換器１１０を露出させるためにオーバーモールドが取り除かれる。いくつかの実施形態においては、過剰なモールド材料を取り除くために、マイクロビードブラスト（ＷＭＢＢ）といった、湿式ショットブラスト（wet abrasive blasting）３１２が使用されてよい。ショットブラストの結果として、図３Ｅに示されるように、波長変換器１１０それぞれの上に表面３１６が形成され得る。ステップ３４０においては、ＬＥＤダイ１０２が、互いに、そして、サポート３０４から分離される。
ＷＭＢＢといった、湿式ショットブラスト技術は、水圧、ビードサイズ、およびスラリー混合物（slurry mixture）についてパラメータウィンドウが狭いことがあり、そのことが波長変換器１１０上に平坦な表面を提供することを困難にさせることがある。この点について、図３Ｅは、これらのパラメータが正確に制御されていない場合の表面３１６に対する効果を示している。図３Ｅに示されるように、１つまたはそれ以上のマイクロブラストパラメータが正確に制御されていない場合には、表面３１６が粗く、そして、不均一になる可能性があり、そのことは、今度は、ＬＥＤダイ１０２にそれらのターゲット仕様とは異なる色を生成するようにさせてしまうことがある。
図４Ａは、本開示の態様に従った、発光デバイス４００のチップスケールパッケージ（ＣＳＰ）の一つの例の断面図である。図示されるように、デバイス４００は、絶縁性側面コーティング４１２および反射性側面コーティング４１４によって少なくとも部分的に取り囲まれたＬＥＤダイ４０２を含んでいる。反射性側面コーティング４１４は、図示されるように、絶縁性側面コーティング４１２の上に形成されている。
ＬＥＤダイ４０２は、接合４０４－１および４０４－２に対して結合された半導体構造体４０６を含んでいる。ＬＥＤダイ４０２は、また、半導体構造体４０６と波長変換器４１０との間に配置された透明基板４０８を含んでいる。本実施例において、ＬＥＤダイ４１２はフリップチップ（flip chip）コンフィグレーションを有しているが、ＬＥＤダイ４１２があらゆる他の適切なタイプのコンフィグレーションを有する代替的な実施形態も可能である。
半導体構造体４０６は、透明基板４０８上でエピタキシャル成長した半導体光源であってよい。半導体構造体４０６は、ｎ型層とｐ型層との間に挟まれた活性層を含み得る。適切な電圧が接合４０４－１および４０４－２に対して適用されるとき、電荷キャリア（charge carriers）が活性層の中で結合し、そして、その結果として光を放射する。いくつかの実施形態において、半導体構造体４０６は、過渡電圧抑制（transient voltage suppression）のための回路といった、追加の回路を含んでよい。
透明基板４０８は、サファイア基板であってよい。しかしながら、あらゆる他の適切なタイプの基板が代わりに使用される代替的な実施態様が可能である。本実施例において、基板４０８は透明であるが、基板４０８が不透明である代替的な実施形態が可能である。
波長変換器４１０は、半導体構造体４０６によって放射される光の周波数を変えるように構成された任意の適切なタイプの材料を含んでよい。例えば、波長変換器４１０は、蛍光体コーティングまたはセラミック蛍光体プレートを含んでよい。動作中に、波長変換器は、半導体構造体４０６によって放射される青色光を白色光へ変換することができる。
絶縁性側面コーティング４１２は、半導体構造体４０６を反射性側面コーティング４１４から電気的に絶縁することができる、あらゆる適切なタイプの誘電材料を含んでよい。いくつかの実施形態において、絶縁性側面コーティング４１２は、反射粒子（reflective particles）で充填されたバインダー材料（binder material）を含んでよい。例えば、絶縁性側面コーティング４１２は、ＴｉＯ２と混合されたシリコーン（silicone）または白い半田マスク（white solder mask）を含み得る。別のものとして、絶縁性側面コーティング４１２は、ＴｉＯ２または白い半田マスクと混合されたエポキシを含み得る。いくつかの実施形態において、絶縁性側面コーティング４１２は、反射性側面コーティング４１４が半導体構造体４０６を短絡（shorting）させるのを防ぐために、半導体構造体４０６に係る４０６－１の側面を実質的にカバーしてよい。
反射性側面コーティング４１４は、波長変換器４１０から熱を逃がすことができる、あらゆる適切なタイプの材料を含んでよい。いくつかの実施形態において、反射性側面コーティングは、銀といった、金属を含んでよい。追加的または代替的に、いくつかの実施形態において、反射性側面コーティング４１４は、金属粉末（metal power）で充填されたバインダー材料を含んでよい。例えば、反射性側面コーティング４１４は、溶媒、バインダー、および、絶縁性側面コーティング４１２及び／又は波長変換器４１０に対する接着を促進する添加剤、を含む銀ペースト材料で形成されてよい。
いくつかの実施形態において、反射性側面コーティング４１４は、絶縁性側面コーティングよりも実質的に高い熱伝導率（thermal conductivity）を有してよい。例えば、絶縁性側面コーティング４１２は、それがＴｉＯ２で充填されたシリコーンで形成されている場合、０．８から０．９の熱伝導率を有することができ、一方で、反射側面コーティング４１４は、それが銀で形成されている場合、少なくとも２００Ｗ／ｍＫの熱伝導率を有することができる。以下でさらに説明されるように、反射性側面コーティングの高い熱伝導率は、波長変換器４１０から外への熱の伝達を促進するのに役立ち得る。
いくつかの実施形態では、絶縁性側面コーティング４１２は誘電体であってよく、一方で、反射性側面コーティングは導電性（electrically conductive）であってよい。その結果として、絶縁性側面コーティング４１２は、製造の最中に半導体構造体４０６を短絡から保護することができ、そして、信頼性試験の最中に反射性側面コーティングの材料（例えば、銀）のエレクトロマイグレーション（electro migration）を防止することができる。
いくつかの実施形態において、反射性側面コーティング４１４および絶縁性側面コーティング４１２の両方は、改善された発光出力（luminous output）のためにＬＥＤダイ４０２の側面から上部へ光を反射することができる。例えば、反射性側面コーティング４１４は、少なくとも部分的に銀で形成されているときに、９５％の反射率を有する場合である。別の実施例として、絶縁性側面コーティング４１２は、それがＴｉＯ２で充填されたシリコーンで形成されている場合に、９０％から９４％の反射率を有し得る。
いくつかの実施形態において、波長変換器４１０は、透明基板４０８の上に延在してよく、それにより、示されるように、波長変換器４１０の底面４１０－１の一部を露出させている。その結果として、反射性側面コーティング４１４は、波長変換器の底面４１０－１および側面４１０－２の両方と接触し得る。透明基板４０８の上で延在するように波長変換器４１０を配置することは、従って、反射性側面コーティング４１４と接触するのに利用可能な波長変換器４１０の表面積を増加することができる。反射性側面コーティング４１４と接触する表面積の増加は、今度は、波長変換器４１０から側面コーティング４１４上へと伝達され得る熱の速度を増加することができる。
いくつかの実施形態においては、示されるように、反射性側面コーティング４１４の上面４１４－１は、波長変換器４１０の上面４１０－３と同一面であり得る。波長変換器４１０および反射性側面コーティング４１４をこのようにして配置することは、反射性側面コーティング４１４が、波長変換器の上面４１０－３からの光の放射をブロックすることを防ぐことができる。別の言葉で言えば、反射性側面コーティング４１４が波長変換器４１０に対して結合される方法は、デバイス４００の発光面を最大化し、一方で、また、反射性側面コーティング４１４と波長変換器４１０との間に十分な熱結合（thermal coupling）も提供している。
図４Ｂは、本開示の態様に従った、図４Ａのデバイス４００に係る上面図である。図示されるように、図４Ｂの実施例において、反射性側面コーティング４１４は、波長変換器４１０を完全に取り囲んでいる。しかしながら、波長変換器４１０が反射性側面コーティング４１４によって部分的にだけ取り囲まれている代替的な実施形態が可能である。
図４Ｃは、本開示の態様に従った、図４Ａのデバイス４００に係る上面図であり、その下のエレメントをあらわにするために波長変換器４１０が取り除かれた状態である。図示されるように、図４Ｃの実施例において、反射性側面コーティング４１４は、透明基板４０８を完全に取り囲んでいる。しかしながら、波長変換器４１０が反射性側面コーティング４１４によって部分的にだけ取り囲まれている代替的な実施形態が可能である。
図４Ｄは、本開示の態様に従った、図４Ａのデバイス４００に係る上面図である。図４Ｄにおいては、波長変換器４１０、反射性側面コーティング４１４、および透明基板４０８が取り除かれており、それらの下の絶縁性側面コーティング４１２および半導体構造体４０６が露出している。図示されるように、本実施例において、絶縁性側面コーティング４１２は、半導体構造体４０６を完全に取り囲んでいる。しかしながら、半導体構造体４０６が絶縁性側面コーティング４１２によって部分的にだけ取り囲まれている代替的な実施形態が可能である。
図５は、図４Ａのデバイス４００に係る断面図であり、プリント回路基板（ＰＣＢ）５００といった、サポート上にデバイス４００が取り付けられている場合に、デバイス４００からの熱の放散を説明している。図示されるように、波長変換器４１０によって生成される熱（破線矢印線として示されているもの）は、波長変換器４１０から、透明基板４０８を通って、接合パッド４０４－１および４０４－２からＰＣＢ５００の中へと下方に移動する。熱は、また、波長変換器４１０から反射性側面コーティング４１４を通じて外へ移動する。いくつかの態様においては、反射性側面コーティング４１４によりもたらされる追加の熱経路によって、オーバーヒートさせることなくデバイス４００をより小さくすることができる。
図６Ａは、本開示の態様に従った、図４Ａのデバイス４００といった、発光デバイスの製造のためのプロセスに係る一つの例のフローチャートである。プロセス６００は、図６Ｂ－図６Ｊに関連して説明されており、それらは、発光デバイスが受ける異なる製造段階を説明している断面図である。
ステップ６０５においては、図６Ｂに示されるように、複数のＬＥＤダイ４０２がサポート６０４に対して取り付けられる。サポート６０４は、接着テープ及び/又はあらゆる他の適切なタイプのサポートを含んでよい。
ステップ６１０においては、図６Ｃに示されるように、ステンシル６０８がＬＥＤダイ４０２の上に置かれる。ステンシル６０８は、各ＬＥＤダイ４０２の周囲にトレンチ６０９を画定するステップステンシル（step stencil）であってよい。本開示の態様に従って、ステンシル６０８は、例えば、電鋳（electroform）ステンシルまたはメッシュステンシルといった、あらゆる適切なタイプのステンシルを含んでよい。
ステップ６１５においては、図６Ｃに示されるように、絶縁材料６１２がステンシル６０８の上で広げられ、そして、トレンチ６０９の中へ堆積（deposit）される。絶縁材料６１２はスクィージー（squeegee）６１４を使用して堆積させ得る。図６Ｄに示されるように、絶縁材料６１２の適用が完了するとき、トレンチ６０９は絶縁材料６１２で充填されることになる。いくつかの実施態様において、絶縁材料６１２は、反射粒子で充填されたバインダー材料を含んでよい。例えば、絶縁材料６１２は、ＴｉＯ２と混合されたシリコーン（silicone）または白い半田マスクを含み得る。別のものとして、絶縁性側面コーティング６１２は、ＴｉＯ２または白い半田マスクと混合されたエポキシを含み得る。
ステップ６２０においては、図６Ｅに示されるように、ステンシル６０８が取り除かれる。ステンシル６０８が取り除かれた後、絶縁材料６１２は、毛細管現象（capillary action）によってＬＥＤダイ４０２の縁部（edges）まで引き寄せられて、図６Ｆに示されるように、半導体構造体４０６の少なくとも側面をカバーする。
ステップ６２５においては、絶縁性側面コーティング４１２を形成するために、絶縁材料６１２が硬化される（cured）。いくつかの実施態様において、絶縁材料６１２は、摂氏１００－１５０度まで加熱することによって部分的にだけ硬化させることができる。絶縁材料６１２を部分的に硬化させることは、（図６Ｇに示されるように）反射材料６２８（図６Ｇに示す）との接合を可能にすることができる。反射材料が続いて堆積され、そして、硬化される場合である。
ステップ６３０においては、図６Ｇに示されるように、ステンシル６２４がＬＥＤダイ４０２の上に置かれる。ステンシル６２４は、各ＬＥＤダイ４０２の周囲にトレンチ６２６を画定するステップステンシルであってよい。本開示の態様に従って、ステンシル６２４は、例えば、３次元電鋳（3D electroform）ステンシルまたはメッシュステンシルといった、あらゆる適切なタイプのステンシルを含んでよい。
ステップ６３５においては、反射材料６２８がステンシル６２４の上で広げられ、そして、トレンチ６２６の中へ堆積される。図６Ｄに示されるように、反射材料６２８はスクィージー６３１を使用してトレンチ６２６の中へ堆積させ得る。結果として、図６Ｈに示されるように、トレンチ６２６は反射材料６２８で充填されることになり得る。いくつかの実施態様において、反射材料６１２は、金属粉末で充填されたバインダー材料を含んでよい。例えば、反射材料６２８は、溶媒、バインダー、および、絶縁材料６１２及び／又はＬＥＤダイ４０２の波長変換器４１０に対する接着を促進する添加剤、を含む銀ペーストを含んでよい。
ステップ６４０においては、図６Ｉに示されるように、ステンシル６２４が取り除かれる。ステンシルが取り除かれた後、反射材料６２８は、毛細管現象によってＬＥＤダイ４０２の縁部まで引き寄せられて、透明基板４０８および波長変換器４１０の少なくとも側面をカバーする。図６Ｊに示されるように、反射材料６２８がＬＥＤダイ４０２の縁部まで引き寄せられた後は、ＬＥＤダイ４０２の上面と同一平面上にある表面が形成され得る。
ステップ６４５においては、反射性側面コーティング４１４を形成するために、反射材料６２８が硬化される。いくつかの実施形態においては、任意の溶媒を焼き払い（burn off）、かつ、固い反射性側面コーティング４１４を形成するために、反射材料６２８が焼結（sintered）されてよい。反射材料６２８が銀ペースト反射材料を含むインスタンスにおいては、約２２０℃の低い焼結温度および約２時間の短い焼結時間を有してよい。追加的または代替的に、いくつかの実施形態において、固い反射性側面コーティング４１４内に残っている添加剤は、反射性側面コーティング４１４と透明基板４０８または波長変換器４１０との間の接着を促進する。追加的または代替的に、ステップ６２５において絶縁材料６１２が部分的にだけ硬化されているインスタンスにおいては、ステップ６４５において絶縁材料の硬化が完了し得る。いくつかの実施形態において、絶縁材料６１２および反射材料６２８の同時硬化は、絶縁性側面コーティング４１２と反射性側面コーティング４１４との間のより強い結合を結果として生じ得る。
ステップ６５０においては、ＬＥＤダイ４０２が、お互いに、及び／又は、サポート６０４から分離される。図６Ｊに示されるように、個々のＬＥＤは、ストリート６３８に沿ってサポート６０４から個片化され得る。
いくつかの実施形態において、トレンチ６０９は、ＬＥＤダイ４０２の半導体構造体の側面をカバーするために十分な量の絶縁材料６１２を受け入れるようなサイズにされてよい。追加的または代替的に、トレンチ６２６は、波長変換器４１０の上面へとオーバーフローすることなくＬＥＤダイ４０２の残りの部分をカバーするために十分な量の絶縁材料６１２を受け入れるようなサイズにされてよい。追加的または代替的に、トレンチ６２６はトレンチ６０９より深くてよい。追加的または代替的に、トレンチ６０９およびトレンチ６０９のうちいずれかは、ＬＥＤダイ４０２の高さよりも深くてよい。
図１－図６Ｊは、例としてだけ提供されている。これらの図に関して説明されたエレメントのうち少なくともいくつかは、異なる順序で配置され、組み合わされ、かつ／あるいは、全く省略されてよい。ここにおいて説明された実施例の提供、並びに、「といった（”such as”）」、「例えば（”e.g.”）」、「含む（”including”）」、「いくつかの態様において（”in some aspects”）」、「いくつかの実施形態において（”in some implementations”）」等として表現された句は、開示された発明特定事項（subject matter）を特定の実施例に限定するものとして解釈されるべきものではないことが理解されよう。
本発明を詳細に説明してきたが、当業者であれば、本開示を考慮して、ここにおいて説明された発明的概念の精神から逸脱することなく、本発明に対して変更が成され得ることを理解するであろう。従って、本発明の範囲が、図示され、かつ、説明された特定の実施形態に限定されることは意図されていない。

Claims (20)

  1. 発光デバイスであって、
    サブストレートと、
    前記サブストレートの上の半導体構造体と、
    前記半導体構造体とは反対側で、前記サブストレートの上の波長変換エレメントと、
    前記半導体構造体の周囲の絶縁性側面コーティングと、
    前記波長変換エレメントおよび前記サブストレートの周囲の反射性側面コーティングであり、
    前記反射性側面コーティングの上には反射性層がスタックされており、
    前記反射性側面コーティングは、前記絶縁性側面コーティングの第２表面の上にある、第１表面を有している、
    反射性側面コーティングと、
    を含む、発光デバイス。
  2. 前記反射性側面コーティングは、前記波長変換エレメントから熱を逃がすように構成されている、
    請求項１に記載の発光デバイス。
  3. 前記反射性側面コーティングは、少なくとも２００Ｗ／ｍＫの熱伝導率を有する、
    請求項１に記載の発光デバイス。
  4. 前記絶縁性側面コーティングは、反射粒子で充填された第１バインダー材料を含み、かつ、
    前記反射性側面コーティングは、金属粉末で充填された第２バインダー材料を含む、
    請求項１に記載の発光デバイス。
  5. 前記波長変換エレメントは、複数の側面を含み、
    前記波長変換エレメントは、前記サブストレートよりも幅が広く、前記波長変換エレメントの表面の一部は前記サブストレートをオーバーハングしており、かつ、
    前記反射性側面コーティングは、前記波長変換エレメントの前記複数の側面、および、前記サブストレートをオーバーハングしている、前記波長変換エレメントの表面の前記一部に対して熱結合されている、
    請求項１に記載の発光デバイス。
  6. 前記絶縁性側面コーティングは、前記半導体構造体を前記反射性側面コーティングから絶縁する、ように構成されている、
    請求項１に記載の発光デバイス。
  7. 前記反射性側面コーティングは、銀を含む、
    請求項１に記載の発光デバイス。
  8. 発光デバイスであって、
    半導体構造体および該半導体構造体の上の波長変換エレメントを含む、発光ダイオード（ＬＥＤ）ダイと、
    前記ＬＥＤダイの前記半導体構造体の周囲の絶縁性側面コーティングであり、反射粒子で充填された第１バインダー材料を含む、絶縁性側面コーティングと、
    前記絶縁性側面コーティングの上にスタックされ、前記ＬＥＤダイの周囲に形成された反射性側面コーティングであり、金属粉末で充填された第２バインダー材料を含み、前記波長変換エレメントに対して熱結合されており、かつ、前記絶縁性側面コーティングの第２表面の上にある、第１表面を有している、反射性側面コーティングと、
    を含む、発光デバイス。
  9. 前記反射性側面コーティングは、銀材料、バインダー、および、前記波長変換エレメントと前記反射性側面コーティングとの間の接着を促進する添加剤、を含む、
    請求項８に記載の発光デバイス。
  10. 前記絶縁性側面コーティングは、前記半導体構造体を取り囲み、かつ、前記半導体構造体の１つ以上の側面を実質的にカバーする、ように構成されており、かつ、
    前記反射性側面コーティングは、前記波長変換エレメントを取り囲み、かつ、前記波長変換エレメントの１つ以上の側面を実質的にカバーする、ように構成されている、
    請求項８に記載の発光デバイス。
  11. 前記絶縁性側面コーティングは、前記半導体構造体を前記反射性側面コーティングから絶縁する、ように構成されている、
    請求項８に記載の発光デバイス。
  12. 前記反射性側面コーティングは、前記波長変換エレメントを取り囲み、かつ、前記波長変換エレメントの１つ以上の側面を実質的にカバーする、ように構成されている、
    請求項８に記載の発光デバイス。
  13. 前記反射性側面コーティングは、前記波長変換エレメントから熱を逃がす、ように構成されている、
    請求項８に記載の発光デバイス。
  14. 前記反射性側面コーティングは、銀を含む、
    請求項８に記載の発光デバイス。
  15. 発光デバイスを製造する方法であって、
    サポートの上に発光ダイオード（ＬＥＤ）ダイを置くステップであり、前記ＬＥＤダイは、
    半導体構造体と、
    前記半導体構造体の上に形成された波長変換エレメントと、
    を含む、ステップと、
    前記半導体構造体の周囲に絶縁性側面コーティングを形成するステップと、
    前記波長変換エレメントの周囲で、かつ、前記絶縁性側面コーティングの上にスタックして、反射性側面コーティングを形成するステップであり、該反射性側面コーティングは、前記反射性側面コーティングの第２表面の上にある、第１表面を有している、ステップと、
    を含む、方法。
  16. 前記絶縁性側面コーティングを形成するステップは、
    前記ＬＥＤダイの上に第１ステンシルを置くステップであり、該第１ステンシルは前記ＬＥＤダイの周囲にトレンチを形成する、ステップと、
    前記トレンチの中へ絶縁材料を注入するステップと、
    前記絶縁材料が前記半導体構造体の１つ以上の側面に向かって拡がることができるように、前記第１ステンシルを取り除くステップと、
    を含む、請求項１５に記載の方法。
  17. 前記トレンチは、前記半導体構造体の高さよりも深く、かつ、
    前記絶縁材料は、前記第１ステンシルが取り除かれたときに前記半導体構造体の１つ以上の側面を実質的にカバーするために十分な量が注入されている、
    請求項１６に記載の方法。
  18. 前記反射性側面コーティングを形成するステップは、
    前記ＬＥＤダイの上に第２ステンシルを置くステップであり、該第２ステンシルは前記ＬＥＤダイの周囲にトレンチを形成する、ステップと、
    前記トレンチの中へ反射材料を注入するステップと、
    前記反射材料が前記波長変換エレメントの１つ以上の側面に向かって拡がることができるように前記第２ステンシルを取り除くステップと、
    を含む、請求項１５に記載の方法。
  19. 前記反射材料は、前記第２ステンシルが取り除かれたときに、前記波長変換エレメントの表面の上にオーバーフローすることなく、前記波長変換エレメントの１つ以上の側面を実質的にカバーするために十分な量が注入されている、
    請求項１８に記載の方法。
  20. 前記反射性側面コーティングは、少なくとも２００Ｗ／ｍＫの熱伝導率を有し、かつ、銀を含む、
    請求項１８に記載の方法。
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