JP2005019609A - 発光ダイオード用パッケージおよびそれを用いた発光装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】実装基板への実装面積を小さくすることができ且つ外部への光取り出し効率を向上可能な発光ダイオード用パッケージおよびそれを用いた発光装置を提供する。
【解決手段】パッケージ１は、半導体基板たるシリコン基板１０の厚み方向の一面側に発光ダイオードチップＡを収納する収納凹所１１が形成されるとともに、他面側に外部接続用電極１５ａ，１５ｂが形成され、収納凹所１１の内底面に発光ダイオードチップＡを金バンプ３ａ，３ｂを介して接続するチップ接続用電極１３ａ，１３ｂが形成され、チップ接続用電極１３ａ，１３ｂと外部接続用電極１５ａ，１５ｂとを接続する配線１６ａ，１６ｂがシリコン基板１０における収納凹所１１の内底面と上記他面との間の部分からなる実装部１２に貫設されている。パッケージ１は、収納凹所１１の内周面に反射膜１８が形成されている。
【選択図】 図１
【解決手段】パッケージ１は、半導体基板たるシリコン基板１０の厚み方向の一面側に発光ダイオードチップＡを収納する収納凹所１１が形成されるとともに、他面側に外部接続用電極１５ａ，１５ｂが形成され、収納凹所１１の内底面に発光ダイオードチップＡを金バンプ３ａ，３ｂを介して接続するチップ接続用電極１３ａ，１３ｂが形成され、チップ接続用電極１３ａ，１３ｂと外部接続用電極１５ａ，１５ｂとを接続する配線１６ａ，１６ｂがシリコン基板１０における収納凹所１１の内底面と上記他面との間の部分からなる実装部１２に貫設されている。パッケージ１は、収納凹所１１の内周面に反射膜１８が形成されている。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光ダイオード用パッケージおよびそれを用いた発光装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、図５に示すように、サファイア基板４１の厚み方向の一表面（図５における下面）側に、バッファ層４２、ｎ形半導体層４３、発光層４４、ｐ形半導体層４５が順次形成された発光ダイオードチップＡが知られている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。また、発光ダイオードチップＡは、ｎ形半導体層４３上にｎ電極（パッド）４８が設けられるとともに、ｐ形半導体層４５上に電流拡散膜４６を介してｐ電極（パッド）４７が設けられ、電流拡散膜４６が導電性を有し且つ反射率の高い金属材料により形成されており、発光層４４にて発光した光がサファイア基板４１を通して外部へ放射される。要するに、発光ダイオードチップＡは、サファイア基板４１の厚み方向の他表面（図５における上面）からなる裏面を光取り出し面として用いられる。
【０００３】
なお、図５中の矢印Ｅは、発光層４４からｎ形半導体層４３側へ放射されサファイア基板４１の光取り出し面を通して外部へ放射された光を示し、同図中の矢印Ｒは、電流拡散膜４６にて反射されサファイア基板４１の光取り出し面を通して外部へ放射された光を示し、同図中の矢印Ｌは、サファイア基板４１とバッファ層４２との界面で全反射して発光層４４に再吸収される光を示している。また、バッファ層４２、ｎ形半導体層４３、発光層４４、ｐ形半導体層４５は、それぞれ窒化ガリウム系の化合物半導体材料（例えば、ＧａＮ、ＩｎＧａＮなど）により形成されている。
【０００４】
ところで、上述の発光ダイオードチップＡを備えた発光装置としては、例えば、図６に示す構造のものや図７に示す構造のものが提案されている。
【０００５】
図６に示した構造の発光装置は、発光ダイオードチップＡと、発光ダイオードチップＡを収納したパッケージ（発光ダイオード用パッケージ）５と、パッケージ５を実装した金属基板２０とを備えている。ここにおいて、パッケージ５は、セラミック基板５０の厚み方向の一面に発光ダイオードチップＡを収納する収納凹所５１が形成され、収納凹所５１の内底面に発光ダイオードチップＡがバンプ３ａ，３ｂを介して電気的に接続されるチップ接続用電極５２ａ，５２ｂが形成されている。すなわち、発光ダイオードチップＡはパッケージ５に対してフリップチップ実装されている。また、金属基板２０は、金属板２１の一表面上に絶縁層２２が形成され、絶縁層２２上に導電パターン２３ａ，２３ｂが形成されたものであって、パッケージ５と絶縁層２２との間に半田からなる接着層５５が介在しており、導電パターン２３ａ，２３ｂがボンディングワイヤ５７ａ，５７ｂを介してチップ接続用電極５２ａ，５２ｂと電気的に接続されている。この図６に示した構造の発光装置では、発光ダイオードチップＡから放射された光が収納凹所５１内に充填された封止樹脂よりなる樹脂封止部（図示せず）を通して前面側（図６における上面側）へ取り出される。なお、収納凹所５１は内底面に近づくほど開口面積が小さくなるように開口されている。
【０００６】
また、図７に示した構造の発光装置は、発光ダイオードチップＡが金属基板２０にフリップチップ実装され、発光ダイオードチップＡを全周に亘って囲む枠状の枠部材６が接着材からなる接着層６６を介して金属基板２０に固着されている。ここにおいて、発光ダイオードチップＡは、バンプ３ａ，３ｂを介して金属基板２０の導電パターン２３ａ，２３ｂと電気的に接続されている。この図７に示した構造の発光装置では、発光ダイオードチップＡから放射された光が枠部材６の内側に充填された封止樹脂よりなる樹脂封止部（図示せず）を通して前面側（図７における上面側）へ取り出される。ここにおいて、枠部材６は、金属基板２０に近づくほど開口面積が小さくなるように開口されており、内周面に金属材料からなる反射膜６４が形成されている。したがって、図７に示した構造の発光装置では、発光ダイオードチップＡから側方へ放射された光を反射膜６４にて反射させて前面側へ取り出すことができる。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１１−２２０１７０号公報
【特許文献２】
特開２００１−２３７４５８号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図６に示した構造の発光装置では、チップ接続用電極５２ａ，５２ｂにボンディングワイヤ５７ａ，５７ｂの一端部をボンディングする必要があるので、収納凹所５１の内底面の面積を比較的大きくする必要があり、しかも、パッケージ５を実装する実装基板としての金属基板２０においてボンディングワイヤ５７ａ，５７ｂの他端をボンディングするためのスペースを確保する必要があるので、金属基板２０に対するパッケージ５の実装面積が比較的大きくなってしまうという不具合があった。
【０００９】
これに対して、図７に示した構造の発光装置では、枠部材６を実装基板としての金属基板２０に接着材からなる接着層６６を介して固着する必要があり、接着材のはみ出しなどを考慮すると実装面積が比較的大きくなってしまうという不具合があった。
【００１０】
また、図６に示した構造の発光装置では、発光ダイオードチップＡから側方へ放射された光の一部がセラミック基板からなるパッケージ５に吸収されてしまい、図７に示した構造の発光装置では、発光ダイオードチップＡから側方へ放射された光の一部が接着層６６で吸収されてしまうので、いずれの発光装置においても外部への光取り出し効率の更なる向上が望まれている。
【００１１】
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、請求項１および請求項２の発明の主目的は、実装基板への実装面積を小さくすることができ且つ外部への光取り出し効率を向上可能な発光ダイオード用パッケージを提供することにあり、請求項３ないし請求項６の発明の主目的は、実装基板に対する実装面積を小さくでき且つ外部への光取り出し効率を向上した発光装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、半導体基板の厚み方向の一面に他面に近づくほど開口面積が小さくなり発光ダイオードチップを収納する収納凹所が形成されるとともに、半導体基板の上記他面側に外部接続用電極が形成され、収納凹所の内底面にフェースダウンで対向配置される発光ダイオードチップを接続するチップ接続用電極が形成され、チップ接続用電極と外部接続用電極とを電気的に接続する配線が半導体基板における収納凹所の内底面と前記他面との間の部分からなる実装部の厚み方向に貫設され、収納凹所の内周面に金属材料からなる反射膜が形成されてなることを特徴とする。
【００１３】
この発明によれば、発光ダイオードチップを収納する収納凹所を厚み方向の一面側に形成した半導体基板の他面側に外部接続用電極を形成してあるので、実装基板への実装面積を小さくすることができ、また、収納凹所の内周面に発光ダイオードチップからの光を反射する反射膜が形成されているので、発光ダイオードチップから側方へ放射された光を反射膜により反射させて収納凹所の外部へ取り出すことが可能となり、外部への光取り出し効率を向上可能となる。
【００１４】
請求項２の発明は、前記半導体基板における前記他面に放熱用電極が形成されるとともに、前記収納凹所の内底面に放熱用金属部が形成され、放熱用金属部と放熱用電極とを熱的に結合する金属材料からなる熱結合部が前記実装部の厚み方向に貫設されてなることを特徴とする。
【００１５】
この発明によれば、前記収納凹所に収納する発光ダイオードチップを放熱用金属部と熱的に結合させることにより、前記発光ダイオードチップで発生した熱を放熱用電極を通して前記半導体基板の前記他面側から放熱させることができるので、放熱性が向上し、前記発光ダイオードチップの温度上昇を抑制でき、結果的に温度上昇に伴う前記発光ダイオードチップの発光効率の低下を抑制できる。
【００１６】
請求項３の発明は、請求項１または請求項２記載の発光ダイオード用パッケージと、裏面を光取り出し面とし発光ダイオード用パッケージの前記収納凹所内で前記実装部にフリップチップ実装された発光ダイオードチップとを備えることを特徴とする。
【００１７】
この発明によれば、発光ダイオード用パッケージの前記外部接続用電極が前記半導体基板の厚み方向における前記他面側に形成されているので、実装基板に対する発光ダイオード用パッケージの実装面積を小さくすることができ、また、発光ダイオードチップから側方へ放射された光が前記収納凹所の内周面に形成した前記反射膜で反射されて外部へ取り出されることになり、発光ダイオードチップで発光した光の外部への取り出し効率を向上させることができる。
【００１８】
請求項４の発明は、請求項２記載の発光ダイオード用パッケージと、裏面を光取出し面とし発光ダイオード用パッケージの前記収納凹所内で前記実装部にフリップチップ実装された発光ダイオードチップとを備え、発光ダイオードチップの表面に前記放熱用金属部と接続される金属電極が設けられてなることを特徴とする
この発明によれば、発光ダイオード用パッケージの前記外部接続用電極が前記半導体基板の厚み方向における前記他面側に形成されているので、実装基板に対する発光ダイオード用パッケージの実装面積を小さくすることができ、また、発光ダイオードチップから側方へ放射された光が前記収納凹所の内周面に形成した前記反射膜で反射されて外部へ取り出されることになり、発光ダイオードチップで発光した光の外部への取り出し効率を向上させることができる。しかも、発光ダイオードチップが前記半導体基板における前記他面側の前記放熱用電極と熱的に結合されているので、発光ダイオードチップで発生した熱を前記半導体基板における前記他面側の放熱用電極を通して放熱させることができ、放熱性が向上する。
【００１９】
請求項５の発明は、請求項４の発明において、前記発光ダイオードチップと前記チップ接続用電極との電気的な接続に金バンプを用いてなることを特徴とする。
【００２０】
この発明によれば、前記発光ダイオードチップで発生した熱を金バンプを介して放熱させることで放熱性を向上させることができる。
【００２１】
請求項６の発明は、請求項４または請求項５の発明において、金属板の一表面上に絶縁層が形成され絶縁層上に導電パターンが形成された金属基板を備え、金属基板の導電パターンに前記発光ダイオード用パッケージの前記外部接続用電極がろう材を介して電気的に接続され、前記放熱用電極が金属基板の金属板にろう材を介して熱的に結合されてなることを特徴とする。
【００２２】
この発明によれば、前記放熱用電極と金属板とが熱的に結合されているので、金属板が前記発光ダイオードチップで発生した熱を外部へ放熱させる放熱部材として機能することになるから、放熱面積が広くなって放熱性をさらに向上させることができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
本実施形態の発光装置は、図１に示すように、発光ダイオードチップＡと、発光ダイオードチップＡを収納するパッケージ１と、パッケージ１が実装される実装基板たる金属基板２とを備えている。
【００２４】
発光ダイオードチップＡは、上述の図５に示した構成を有する青色発光ダイオードチップであり、サファイア基板４１の厚み方向の一表面（図５における下面）側に、バッファ層４２、ｎ形半導体層４３、発光層４４、ｐ形半導体層４５が順次形成されている。また、発光ダイオードチップＡは、ｎ形半導体層４３上にｎ電極（パッド）４８が設けられるとともに、ｐ形半導体層４５上に電流拡散膜４６を介してｐ電極（パッド）４７が設けられ、電流拡散膜４６が導電性を有し且つ反射率の高い金属材料により形成されており、発光層４４にて発光した光がサファイア基板４１を通して外部へ放射される。要するに、発光ダイオードチップＡは、サファイア基板４１の厚み方向の他表面（図５における上面）からなる裏面を光取り出し面としたものであって、パッケージ１にフリップチップ実装されている。なお、バッファ層４２、ｎ形半導体層４３、発光層４４、ｐ形半導体層４５は、それぞれ窒化ガリウム系の化合物半導体材料（例えば、ＧａＮ、ＩｎＧａＮなど）により形成されている。また、本実施形態における発光ダイオードチップＡはダブルへテロ構造を有しているが、発光ダイオードチップＡの構造は特に限定するものではなく、上述の電流拡散膜４６についても必ずしも設ける必要はない。
【００２５】
一方、実装基板２は、金属材料（例えば、Ａｌ，Ｃｕなどの高熱伝導性を有する金属材料）からなる金属板２１の一表面上に絶縁性材料（例えば、ガラスエポキシ樹脂などの絶縁性樹脂）からなる絶縁層２２が形成され、絶縁層２２上に銅箔からなる導電パターン（配線パターン）２３ａ，２３ｂが形成されている。
【００２６】
また、パッケージ１は、半導体基板たるシリコン基板１０を加工することにより形成されており、厚み方向の一面側に発光ダイオードチップＡを収納する収納凹所１１が形成されるとともに、他面側に金属材料（例えば、Ａｌ、Ａｇ、Ｒｈなど）からなる外部接続用電極１５ａ，１５ｂおよび金属材料（例えば、Ａｌ、Ａｇ、Ｒｈなど）からなる放熱用電極１５ｃが形成されている。
【００２７】
ここにおいて、パッケージ１は、収納凹所１１の内底面が平面状に形成されており、収納凹所１１の内底面に、発光ダイオードチップＡのパッド４７，４８を金バンプ３ａ，３ｂを介して電気的に接続する金属材料（例えば、Ａｌ、Ａｇ、Ｒｈなど）からなるチップ接続用電極１３ａ，１３ｂが形成され、チップ接続用電極１３ａ，１３ｂと外部接続用電極１５ａ，１５ｂとを電気的に接続する金属材料（例えば、Ｗ、Ｃｕ、Ｎｉなど）からなる配線１６ａ，１６ｂがシリコン基板１０における収納凹所１１の内底面と上記他面との間の薄肉の部分からなる実装部１２に貫設されており、外部接続用電極１５ａ，１５ｂはろう材（半田など）からなる接合部３１ａ，３１ｂを介して金属基板２の導電パターン２３ａ，２３ｂと電気的に接続されている。
【００２８】
また、パッケージ１は、収納凹所１１の内底面にチップ接続用電極１３ａ，１３ｂと同じ金属材料からなる放熱用金属部１３ｃが形成され、放熱用金属部１３ｃと放熱用電極１５ｃとを熱的に結合する金属材料（例えば、Ｗ、Ｃｕ、Ｎｉなど）からなる熱結合部１６ｃが実装部１２に貫設されている。なお、発光ダイオードチップＡと放熱用金属部１３ｃとは発光ダイオードチップＡの表面に設けた金属電極（図示せず）と放熱用金属部１３ｃとの間に介在させた金バンプ３ｃを介して熱的に結合されている。
【００２９】
これに対して、金属基板２は、パッケージ１の放熱用電極１５ｃに対向する部位の絶縁層２２を開口して金属板２１の上記一表面の一部を露出させてあり、放電用電極１５ｃと金属板２１の上記一表面との間にろう材（例えば、半田など）からなる接合部３２を介在させてある。したがって、発光ダイオードチップＡが金バンプ３ｃ、放熱用金属部１３ｃ、熱結合部１６ｃ、放熱用電極１５ｃおよび接合部３２を介して金属板２１に熱的に結合されており、金属板２１が放熱部材として機能することになる（図１（ｂ）中の一点鎖線の矢印は、発光ダイオードチップＡで発生した熱の放熱経路を示している）。なお、本実施形態では、パッケージ１を実装する実装基板として金属基板２０を用いているが、リードフレームを用いるようにしてもよい。
【００３０】
また、パッケージ１における収納凹所１１は、シリコン基板１０の厚み方向において上記一面から上記内底面に近づくほど開口面積が小さくなっており（言い換えれば、パッケージ１における収納凹所１１は、実装部１２から離れるほど開口面積が大きくなっており）、収納凹所１１の内周面には反射率の高い金属材料（例えば、Ａｌ、Ａｇ、Ｒｈなど）からなる反射膜１８が略全面に形成されている。なお、図示していないが、発光ダイオードチップＡをパッケージ１の実装部１２にフェースダウンで実装した後で、発光ダイオードチップＡから発光する光に対して透明な樹脂（例えば、エポキシ樹脂やシリコーン樹脂など）に収納凹所１１内の発光ダイオードチップＡを封止すれば、発光ダイオードチップＡを封止樹脂部にて保護することができる。ここに、発光ダイオードチップＡを封止する封止樹脂中に発光ダイオードチップＡの発光によって励起されて所望の波長の光を放射する蛍光物質を分散させておけば、発光ダイオードチップＡから放射される光と蛍光物質から放射される光との合成光を得ることができ、例えば白色光を得ることも可能となる。また、反射膜１８をチップ接続用電極１３ａ，１３ｂと同じ金属材料により形成するようにすれば、反射膜１８をチップ接続用電極１３ａ，１３ｂと同時に形成することができ、チップ接続用電極１３ａ，１３ｂを反射膜１８と同じ反射率の高い金属材料により形成することで、発光ダイオードチップＡから収納凹所１１の内底面側へ放射された光をチップ接続用電極１３ａ，１３ｂで反射させて収納凹所１１の外部へ取り出すことができる。
【００３１】
以下、本実施形態の発光装置の製造方法について図２を参照しながら説明する。
【００３２】
まず、図２（ａ）に示すようなシリコン基板１０に対して熱酸化処理を行うことによってシリコン基板１０の厚み方向の両面にシリコン酸化膜（図示せず）を形成してから、収納凹所１１を形成するためにシリコン基板１０の厚み方向の一面（図２（ａ）の上面）側のシリコン酸化膜をパターニングし、当該パターニングされたシリコン酸化膜をマスクとして、アルカリ系溶液（例えば、ＫＯＨ、ＴＭＡＨなど）を用いた異方性エッチングを行うことで収納凹所１１を形成し、その後、厚み方向の両面のシリコン酸化膜を除去することによって、図２（ｂ）に示す構造を得る。なお、シリコン基板１０に収納凹所１１を形成することにより、シリコン基板１０における収納凹所１１の内底面と上記他面との間に他の部位に比べて薄肉の実装部１２が形成される。
【００３３】
次に、リソグラフィ技術およびエッチング技術を利用して実装部１２のうち配線１６ａ，１６ｂおよび熱結合部１６ｃそれぞれの形成予定部位に貫通孔１２ａ（図３（ａ）参照）を形成してから、配線１６ａ，１６ｂおよび熱結合部１６ｃを形成することによって、図２（ｃ）に示す構造を得る。なお、配線１６ａの形成方法についてより詳しく説明すれば、図３（ａ）に示すように実装部１２における配線１６の形成予定部位に反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）などにより貫通孔１２ａを形成した後、熱酸化処理を行うことで図３（ｂ）に示すようにシリコン基板１０の露出した部位および貫通孔１２ａの内周面にシリコン酸化膜からなる絶縁膜１２ｂを形成し、その後、配線１６ａの金属材料（例えば、Ｗ、Ｃｕ、Ｎｉなど）を溶融させて貫通孔１２ａ内へ充填することで図３（ｃ）に示すように配線１６ａを形成している。配線１６ｂおよび熱結合部１６ｃについても配線１６ａと同様の形成方法で配線１６ａと同時に形成している。
【００３４】
続いて、シリコン基板１０の上記他面側に外部接続用電極１５ａ，１５ｂおよび放熱用電極１５ｃを例えば蒸着法やスパッタ法などを利用して形成してから、シリコン基板１０における収納凹所１１の内底面に金属材料（例えば、Ａｌ、Ａｇ、Ｒｈなど）からなるチップ接続用電極１３ａ，１３ｂおよび金属材料（例えば、Ａｌ、Ａｇ、Ｒｈなど）からなる放熱金属部１３ｃを例えば蒸着法やスパッタ法などを利用して形成するのと同時に収納凹所１１の内周面に金属材料（例えば、Ａｌなど）からなる反射膜１８を形成することによって、図２（ｄ）に示す構造のパッケージ１を完成させる。
【００３５】
次に、図４に示すように表面側に金バンプ３ａ，３ｂ，３ｃを形成した発光ダイオードチップＡを実装部１２へフリップチップ実装することによって、図２（ｅ）に示す構造を得る。なお、ここでは、発光ダイオードチップＡ側に金バンプ３ａ，３ｂ，３ｃを形成したが、実装部１２側にバンプ３ａ，３ｂ，３ｃを形成するようにしてもよい。
【００３６】
その後、ろう材（例えば、半田など）を用いてパッケージ１を金属基板２へ実装することによって、図２（ｆ）に示す構造の発光装置を完成させればよい。
【００３７】
以上説明した本実施形態の発光装置におけるパッケージ１では、シリコン基板１０の厚み方向の一面に発光ダイオードチップＡを収納する収納凹所１１が形成されるとともに、厚み方向の他面に外部接続用電極１５ａ，１５ｂが形成されているので、実装基板たる金属基板２への実装面積を小さくすることができ、しかも、収納凹所１１の内周面に反射膜１８が形成されているので、発光ダイオードチップＡから側方へ放射された光を反射膜１８により反射させて収納凹所１１の外部へ取り出すことが可能となり、発光ダイオードチップＡから側方へ放射された光が図６に示した従来例のようにパッケージ５で吸収されたり図７に示した従来例のように接着層６６で吸収されたりすることがなく、外部への光取り出し効率を向上可能となる。なお、図１（ｂ）中の実線の矢印は、発光ダイオードチップＡから放射された光の進行方向を示している。
【００３８】
また、本実施形態の発光装置では、上述のパッケージ１の収納凹所１１に収納した発光ダイオードチップＡが金属基板２の金属板２１に熱的に結合しているので、発光ダイオードチップＡの発光時（つまり、発光ダイオードチップＡへの通電時）に発生した熱が、金属板２１を通して放熱されるから、従来のようにセラミック基板５０を加工して形成したパッケージ５に発光ダイオードチップＡを実装したものに比べて放熱性が向上し、発光ダイオードチップＡの温度上昇を抑制でき、結果的に温度上昇に伴う発光ダイオードチップＡの発光効率の低下を抑制できる。また、発光ダイオードチップＡの温度上昇を抑制することで、発光ダイオードチップＡの寿命低下、発光ダイオードチップＡを封止している封止樹脂部の劣化を抑制することができ、長寿命化を図ることができる。
【００３９】
【発明の効果】
請求項１および請求項２の発明では、発光ダイオードチップを収納する収納凹所を厚み方向の一面側に形成した半導体基板の他面側に外部接続用電極を形成してあるので、実装基板への実装面積を小さくすることができるという効果があり、また、収納凹所の内周面に発光ダイオードチップからの光を反射する反射膜が形成されているので、発光ダイオードチップから側方へ放射された光を反射膜により反射させて収納凹所の外部へ取り出すことが可能となり、外部への光取り出し効率を向上可能となるという効果がある。
【００４０】
また、請求項２の発明では、前記発光ダイオードチップで発生した熱を放熱用電極を通して前記半導体基板の前記他面側から放熱させることができるので、放熱性が向上し、前記発光ダイオードチップの温度上昇を抑制でき、結果的に温度上昇に伴う前記発光ダイオードチップの発光効率の低下を抑制できるという効果がある。
【００４１】
請求項３の発明では、発光ダイオード用パッケージの前記外部接続用電極が前記半導体基板の厚み方向における前記他面側に形成されているので、実装基板に対する発光ダイオード用パッケージの実装面積を小さくすることができるという効果があり、また、発光ダイオードチップから側方へ放射された光が前記収納凹所の内周面に形成した前記反射膜で反射されて外部へ取り出されることになり、発光ダイオードチップで発光した光の外部への取り出し効率を向上させることができるという効果がある。
【００４２】
請求項４ないし請求項６の発明では、発光ダイオード用パッケージの前記外部接続用電極が前記半導体基板の厚み方向における前記他面側に形成されているので、実装基板に対する発光ダイオード用パッケージの実装面積を小さくすることができるという効果があり、また、発光ダイオードチップから側方へ放射された光が前記収納凹所の内周面に形成した前記反射膜で反射されて外部へ取り出されることになり、発光ダイオードチップで発光した光の外部への取り出し効率を向上させることができるという効果がある。しかも、発光ダイオードチップが前記半導体基板における前記他面側の前記放熱用電極と熱的に結合されているので、発光ダイオードチップで発生した熱を前記半導体基板における前記他面側の放熱用電極を通して放熱させることができ、放熱性が向上するという効果がある。
【００４３】
また、請求項５の発明では、前記発光ダイオードチップで発生した熱を金バンプを介して放熱させることで放熱性を向上させることができるという効果がある。
【００４４】
また、請求項６の発明では、前記放熱用電極と金属板とが熱的に結合されているので、金属板が前記発光ダイオードチップで発生した熱を外部へ放熱させる放熱部材として機能することになるから、放熱面積が広くなって放熱性をさらに向上させることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態における発光装置を示し、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’断面図である。
【図２】同上における発光装置の製造方法を説明するための主要工程断面図である。
【図３】同上における発光装置の製造方法を説明するための主要工程断面図である。
【図４】同上における発光装置の製造方法の説明図である。
【図５】従来の発光ダイオードチップの一例を示す概略断面図である。
【図６】従来例を示す発光装置の概略断面図である。
【図７】他の従来例を示す発光装置の概略断面図である。
【符号の説明】
Ａ 発光ダイオードチップ
１ パッケージ
２ 金属基板
３ａ，３ｂ，３ｃ 金バンプ
１０ シリコン基板
１１ 収納凹所
１２ 実装部
１３ａ，１３ｂ チップ接続用電極
１３ｃ 放熱用金属部
１６ａ，１６ｂ 配線
１６ｃ 熱結合部
１５ａ，１５ｂ 外部接続用電極
１５ｃ 放熱用電極
１８ 反射膜
２１ 金属板
２２ 絶縁層
２３ａ，２３ｂ 導電パターン
３１ａ，３１ｂ 接合部
３２ 接合部
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光ダイオード用パッケージおよびそれを用いた発光装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、図５に示すように、サファイア基板４１の厚み方向の一表面（図５における下面）側に、バッファ層４２、ｎ形半導体層４３、発光層４４、ｐ形半導体層４５が順次形成された発光ダイオードチップＡが知られている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。また、発光ダイオードチップＡは、ｎ形半導体層４３上にｎ電極（パッド）４８が設けられるとともに、ｐ形半導体層４５上に電流拡散膜４６を介してｐ電極（パッド）４７が設けられ、電流拡散膜４６が導電性を有し且つ反射率の高い金属材料により形成されており、発光層４４にて発光した光がサファイア基板４１を通して外部へ放射される。要するに、発光ダイオードチップＡは、サファイア基板４１の厚み方向の他表面（図５における上面）からなる裏面を光取り出し面として用いられる。
【０００３】
なお、図５中の矢印Ｅは、発光層４４からｎ形半導体層４３側へ放射されサファイア基板４１の光取り出し面を通して外部へ放射された光を示し、同図中の矢印Ｒは、電流拡散膜４６にて反射されサファイア基板４１の光取り出し面を通して外部へ放射された光を示し、同図中の矢印Ｌは、サファイア基板４１とバッファ層４２との界面で全反射して発光層４４に再吸収される光を示している。また、バッファ層４２、ｎ形半導体層４３、発光層４４、ｐ形半導体層４５は、それぞれ窒化ガリウム系の化合物半導体材料（例えば、ＧａＮ、ＩｎＧａＮなど）により形成されている。
【０００４】
ところで、上述の発光ダイオードチップＡを備えた発光装置としては、例えば、図６に示す構造のものや図７に示す構造のものが提案されている。
【０００５】
図６に示した構造の発光装置は、発光ダイオードチップＡと、発光ダイオードチップＡを収納したパッケージ（発光ダイオード用パッケージ）５と、パッケージ５を実装した金属基板２０とを備えている。ここにおいて、パッケージ５は、セラミック基板５０の厚み方向の一面に発光ダイオードチップＡを収納する収納凹所５１が形成され、収納凹所５１の内底面に発光ダイオードチップＡがバンプ３ａ，３ｂを介して電気的に接続されるチップ接続用電極５２ａ，５２ｂが形成されている。すなわち、発光ダイオードチップＡはパッケージ５に対してフリップチップ実装されている。また、金属基板２０は、金属板２１の一表面上に絶縁層２２が形成され、絶縁層２２上に導電パターン２３ａ，２３ｂが形成されたものであって、パッケージ５と絶縁層２２との間に半田からなる接着層５５が介在しており、導電パターン２３ａ，２３ｂがボンディングワイヤ５７ａ，５７ｂを介してチップ接続用電極５２ａ，５２ｂと電気的に接続されている。この図６に示した構造の発光装置では、発光ダイオードチップＡから放射された光が収納凹所５１内に充填された封止樹脂よりなる樹脂封止部（図示せず）を通して前面側（図６における上面側）へ取り出される。なお、収納凹所５１は内底面に近づくほど開口面積が小さくなるように開口されている。
【０００６】
また、図７に示した構造の発光装置は、発光ダイオードチップＡが金属基板２０にフリップチップ実装され、発光ダイオードチップＡを全周に亘って囲む枠状の枠部材６が接着材からなる接着層６６を介して金属基板２０に固着されている。ここにおいて、発光ダイオードチップＡは、バンプ３ａ，３ｂを介して金属基板２０の導電パターン２３ａ，２３ｂと電気的に接続されている。この図７に示した構造の発光装置では、発光ダイオードチップＡから放射された光が枠部材６の内側に充填された封止樹脂よりなる樹脂封止部（図示せず）を通して前面側（図７における上面側）へ取り出される。ここにおいて、枠部材６は、金属基板２０に近づくほど開口面積が小さくなるように開口されており、内周面に金属材料からなる反射膜６４が形成されている。したがって、図７に示した構造の発光装置では、発光ダイオードチップＡから側方へ放射された光を反射膜６４にて反射させて前面側へ取り出すことができる。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１１−２２０１７０号公報
【特許文献２】
特開２００１−２３７４５８号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図６に示した構造の発光装置では、チップ接続用電極５２ａ，５２ｂにボンディングワイヤ５７ａ，５７ｂの一端部をボンディングする必要があるので、収納凹所５１の内底面の面積を比較的大きくする必要があり、しかも、パッケージ５を実装する実装基板としての金属基板２０においてボンディングワイヤ５７ａ，５７ｂの他端をボンディングするためのスペースを確保する必要があるので、金属基板２０に対するパッケージ５の実装面積が比較的大きくなってしまうという不具合があった。
【０００９】
これに対して、図７に示した構造の発光装置では、枠部材６を実装基板としての金属基板２０に接着材からなる接着層６６を介して固着する必要があり、接着材のはみ出しなどを考慮すると実装面積が比較的大きくなってしまうという不具合があった。
【００１０】
また、図６に示した構造の発光装置では、発光ダイオードチップＡから側方へ放射された光の一部がセラミック基板からなるパッケージ５に吸収されてしまい、図７に示した構造の発光装置では、発光ダイオードチップＡから側方へ放射された光の一部が接着層６６で吸収されてしまうので、いずれの発光装置においても外部への光取り出し効率の更なる向上が望まれている。
【００１１】
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、請求項１および請求項２の発明の主目的は、実装基板への実装面積を小さくすることができ且つ外部への光取り出し効率を向上可能な発光ダイオード用パッケージを提供することにあり、請求項３ないし請求項６の発明の主目的は、実装基板に対する実装面積を小さくでき且つ外部への光取り出し効率を向上した発光装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、半導体基板の厚み方向の一面に他面に近づくほど開口面積が小さくなり発光ダイオードチップを収納する収納凹所が形成されるとともに、半導体基板の上記他面側に外部接続用電極が形成され、収納凹所の内底面にフェースダウンで対向配置される発光ダイオードチップを接続するチップ接続用電極が形成され、チップ接続用電極と外部接続用電極とを電気的に接続する配線が半導体基板における収納凹所の内底面と前記他面との間の部分からなる実装部の厚み方向に貫設され、収納凹所の内周面に金属材料からなる反射膜が形成されてなることを特徴とする。
【００１３】
この発明によれば、発光ダイオードチップを収納する収納凹所を厚み方向の一面側に形成した半導体基板の他面側に外部接続用電極を形成してあるので、実装基板への実装面積を小さくすることができ、また、収納凹所の内周面に発光ダイオードチップからの光を反射する反射膜が形成されているので、発光ダイオードチップから側方へ放射された光を反射膜により反射させて収納凹所の外部へ取り出すことが可能となり、外部への光取り出し効率を向上可能となる。
【００１４】
請求項２の発明は、前記半導体基板における前記他面に放熱用電極が形成されるとともに、前記収納凹所の内底面に放熱用金属部が形成され、放熱用金属部と放熱用電極とを熱的に結合する金属材料からなる熱結合部が前記実装部の厚み方向に貫設されてなることを特徴とする。
【００１５】
この発明によれば、前記収納凹所に収納する発光ダイオードチップを放熱用金属部と熱的に結合させることにより、前記発光ダイオードチップで発生した熱を放熱用電極を通して前記半導体基板の前記他面側から放熱させることができるので、放熱性が向上し、前記発光ダイオードチップの温度上昇を抑制でき、結果的に温度上昇に伴う前記発光ダイオードチップの発光効率の低下を抑制できる。
【００１６】
請求項３の発明は、請求項１または請求項２記載の発光ダイオード用パッケージと、裏面を光取り出し面とし発光ダイオード用パッケージの前記収納凹所内で前記実装部にフリップチップ実装された発光ダイオードチップとを備えることを特徴とする。
【００１７】
この発明によれば、発光ダイオード用パッケージの前記外部接続用電極が前記半導体基板の厚み方向における前記他面側に形成されているので、実装基板に対する発光ダイオード用パッケージの実装面積を小さくすることができ、また、発光ダイオードチップから側方へ放射された光が前記収納凹所の内周面に形成した前記反射膜で反射されて外部へ取り出されることになり、発光ダイオードチップで発光した光の外部への取り出し効率を向上させることができる。
【００１８】
請求項４の発明は、請求項２記載の発光ダイオード用パッケージと、裏面を光取出し面とし発光ダイオード用パッケージの前記収納凹所内で前記実装部にフリップチップ実装された発光ダイオードチップとを備え、発光ダイオードチップの表面に前記放熱用金属部と接続される金属電極が設けられてなることを特徴とする
この発明によれば、発光ダイオード用パッケージの前記外部接続用電極が前記半導体基板の厚み方向における前記他面側に形成されているので、実装基板に対する発光ダイオード用パッケージの実装面積を小さくすることができ、また、発光ダイオードチップから側方へ放射された光が前記収納凹所の内周面に形成した前記反射膜で反射されて外部へ取り出されることになり、発光ダイオードチップで発光した光の外部への取り出し効率を向上させることができる。しかも、発光ダイオードチップが前記半導体基板における前記他面側の前記放熱用電極と熱的に結合されているので、発光ダイオードチップで発生した熱を前記半導体基板における前記他面側の放熱用電極を通して放熱させることができ、放熱性が向上する。
【００１９】
請求項５の発明は、請求項４の発明において、前記発光ダイオードチップと前記チップ接続用電極との電気的な接続に金バンプを用いてなることを特徴とする。
【００２０】
この発明によれば、前記発光ダイオードチップで発生した熱を金バンプを介して放熱させることで放熱性を向上させることができる。
【００２１】
請求項６の発明は、請求項４または請求項５の発明において、金属板の一表面上に絶縁層が形成され絶縁層上に導電パターンが形成された金属基板を備え、金属基板の導電パターンに前記発光ダイオード用パッケージの前記外部接続用電極がろう材を介して電気的に接続され、前記放熱用電極が金属基板の金属板にろう材を介して熱的に結合されてなることを特徴とする。
【００２２】
この発明によれば、前記放熱用電極と金属板とが熱的に結合されているので、金属板が前記発光ダイオードチップで発生した熱を外部へ放熱させる放熱部材として機能することになるから、放熱面積が広くなって放熱性をさらに向上させることができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
本実施形態の発光装置は、図１に示すように、発光ダイオードチップＡと、発光ダイオードチップＡを収納するパッケージ１と、パッケージ１が実装される実装基板たる金属基板２とを備えている。
【００２４】
発光ダイオードチップＡは、上述の図５に示した構成を有する青色発光ダイオードチップであり、サファイア基板４１の厚み方向の一表面（図５における下面）側に、バッファ層４２、ｎ形半導体層４３、発光層４４、ｐ形半導体層４５が順次形成されている。また、発光ダイオードチップＡは、ｎ形半導体層４３上にｎ電極（パッド）４８が設けられるとともに、ｐ形半導体層４５上に電流拡散膜４６を介してｐ電極（パッド）４７が設けられ、電流拡散膜４６が導電性を有し且つ反射率の高い金属材料により形成されており、発光層４４にて発光した光がサファイア基板４１を通して外部へ放射される。要するに、発光ダイオードチップＡは、サファイア基板４１の厚み方向の他表面（図５における上面）からなる裏面を光取り出し面としたものであって、パッケージ１にフリップチップ実装されている。なお、バッファ層４２、ｎ形半導体層４３、発光層４４、ｐ形半導体層４５は、それぞれ窒化ガリウム系の化合物半導体材料（例えば、ＧａＮ、ＩｎＧａＮなど）により形成されている。また、本実施形態における発光ダイオードチップＡはダブルへテロ構造を有しているが、発光ダイオードチップＡの構造は特に限定するものではなく、上述の電流拡散膜４６についても必ずしも設ける必要はない。
【００２５】
一方、実装基板２は、金属材料（例えば、Ａｌ，Ｃｕなどの高熱伝導性を有する金属材料）からなる金属板２１の一表面上に絶縁性材料（例えば、ガラスエポキシ樹脂などの絶縁性樹脂）からなる絶縁層２２が形成され、絶縁層２２上に銅箔からなる導電パターン（配線パターン）２３ａ，２３ｂが形成されている。
【００２６】
また、パッケージ１は、半導体基板たるシリコン基板１０を加工することにより形成されており、厚み方向の一面側に発光ダイオードチップＡを収納する収納凹所１１が形成されるとともに、他面側に金属材料（例えば、Ａｌ、Ａｇ、Ｒｈなど）からなる外部接続用電極１５ａ，１５ｂおよび金属材料（例えば、Ａｌ、Ａｇ、Ｒｈなど）からなる放熱用電極１５ｃが形成されている。
【００２７】
ここにおいて、パッケージ１は、収納凹所１１の内底面が平面状に形成されており、収納凹所１１の内底面に、発光ダイオードチップＡのパッド４７，４８を金バンプ３ａ，３ｂを介して電気的に接続する金属材料（例えば、Ａｌ、Ａｇ、Ｒｈなど）からなるチップ接続用電極１３ａ，１３ｂが形成され、チップ接続用電極１３ａ，１３ｂと外部接続用電極１５ａ，１５ｂとを電気的に接続する金属材料（例えば、Ｗ、Ｃｕ、Ｎｉなど）からなる配線１６ａ，１６ｂがシリコン基板１０における収納凹所１１の内底面と上記他面との間の薄肉の部分からなる実装部１２に貫設されており、外部接続用電極１５ａ，１５ｂはろう材（半田など）からなる接合部３１ａ，３１ｂを介して金属基板２の導電パターン２３ａ，２３ｂと電気的に接続されている。
【００２８】
また、パッケージ１は、収納凹所１１の内底面にチップ接続用電極１３ａ，１３ｂと同じ金属材料からなる放熱用金属部１３ｃが形成され、放熱用金属部１３ｃと放熱用電極１５ｃとを熱的に結合する金属材料（例えば、Ｗ、Ｃｕ、Ｎｉなど）からなる熱結合部１６ｃが実装部１２に貫設されている。なお、発光ダイオードチップＡと放熱用金属部１３ｃとは発光ダイオードチップＡの表面に設けた金属電極（図示せず）と放熱用金属部１３ｃとの間に介在させた金バンプ３ｃを介して熱的に結合されている。
【００２９】
これに対して、金属基板２は、パッケージ１の放熱用電極１５ｃに対向する部位の絶縁層２２を開口して金属板２１の上記一表面の一部を露出させてあり、放電用電極１５ｃと金属板２１の上記一表面との間にろう材（例えば、半田など）からなる接合部３２を介在させてある。したがって、発光ダイオードチップＡが金バンプ３ｃ、放熱用金属部１３ｃ、熱結合部１６ｃ、放熱用電極１５ｃおよび接合部３２を介して金属板２１に熱的に結合されており、金属板２１が放熱部材として機能することになる（図１（ｂ）中の一点鎖線の矢印は、発光ダイオードチップＡで発生した熱の放熱経路を示している）。なお、本実施形態では、パッケージ１を実装する実装基板として金属基板２０を用いているが、リードフレームを用いるようにしてもよい。
【００３０】
また、パッケージ１における収納凹所１１は、シリコン基板１０の厚み方向において上記一面から上記内底面に近づくほど開口面積が小さくなっており（言い換えれば、パッケージ１における収納凹所１１は、実装部１２から離れるほど開口面積が大きくなっており）、収納凹所１１の内周面には反射率の高い金属材料（例えば、Ａｌ、Ａｇ、Ｒｈなど）からなる反射膜１８が略全面に形成されている。なお、図示していないが、発光ダイオードチップＡをパッケージ１の実装部１２にフェースダウンで実装した後で、発光ダイオードチップＡから発光する光に対して透明な樹脂（例えば、エポキシ樹脂やシリコーン樹脂など）に収納凹所１１内の発光ダイオードチップＡを封止すれば、発光ダイオードチップＡを封止樹脂部にて保護することができる。ここに、発光ダイオードチップＡを封止する封止樹脂中に発光ダイオードチップＡの発光によって励起されて所望の波長の光を放射する蛍光物質を分散させておけば、発光ダイオードチップＡから放射される光と蛍光物質から放射される光との合成光を得ることができ、例えば白色光を得ることも可能となる。また、反射膜１８をチップ接続用電極１３ａ，１３ｂと同じ金属材料により形成するようにすれば、反射膜１８をチップ接続用電極１３ａ，１３ｂと同時に形成することができ、チップ接続用電極１３ａ，１３ｂを反射膜１８と同じ反射率の高い金属材料により形成することで、発光ダイオードチップＡから収納凹所１１の内底面側へ放射された光をチップ接続用電極１３ａ，１３ｂで反射させて収納凹所１１の外部へ取り出すことができる。
【００３１】
以下、本実施形態の発光装置の製造方法について図２を参照しながら説明する。
【００３２】
まず、図２（ａ）に示すようなシリコン基板１０に対して熱酸化処理を行うことによってシリコン基板１０の厚み方向の両面にシリコン酸化膜（図示せず）を形成してから、収納凹所１１を形成するためにシリコン基板１０の厚み方向の一面（図２（ａ）の上面）側のシリコン酸化膜をパターニングし、当該パターニングされたシリコン酸化膜をマスクとして、アルカリ系溶液（例えば、ＫＯＨ、ＴＭＡＨなど）を用いた異方性エッチングを行うことで収納凹所１１を形成し、その後、厚み方向の両面のシリコン酸化膜を除去することによって、図２（ｂ）に示す構造を得る。なお、シリコン基板１０に収納凹所１１を形成することにより、シリコン基板１０における収納凹所１１の内底面と上記他面との間に他の部位に比べて薄肉の実装部１２が形成される。
【００３３】
次に、リソグラフィ技術およびエッチング技術を利用して実装部１２のうち配線１６ａ，１６ｂおよび熱結合部１６ｃそれぞれの形成予定部位に貫通孔１２ａ（図３（ａ）参照）を形成してから、配線１６ａ，１６ｂおよび熱結合部１６ｃを形成することによって、図２（ｃ）に示す構造を得る。なお、配線１６ａの形成方法についてより詳しく説明すれば、図３（ａ）に示すように実装部１２における配線１６の形成予定部位に反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）などにより貫通孔１２ａを形成した後、熱酸化処理を行うことで図３（ｂ）に示すようにシリコン基板１０の露出した部位および貫通孔１２ａの内周面にシリコン酸化膜からなる絶縁膜１２ｂを形成し、その後、配線１６ａの金属材料（例えば、Ｗ、Ｃｕ、Ｎｉなど）を溶融させて貫通孔１２ａ内へ充填することで図３（ｃ）に示すように配線１６ａを形成している。配線１６ｂおよび熱結合部１６ｃについても配線１６ａと同様の形成方法で配線１６ａと同時に形成している。
【００３４】
続いて、シリコン基板１０の上記他面側に外部接続用電極１５ａ，１５ｂおよび放熱用電極１５ｃを例えば蒸着法やスパッタ法などを利用して形成してから、シリコン基板１０における収納凹所１１の内底面に金属材料（例えば、Ａｌ、Ａｇ、Ｒｈなど）からなるチップ接続用電極１３ａ，１３ｂおよび金属材料（例えば、Ａｌ、Ａｇ、Ｒｈなど）からなる放熱金属部１３ｃを例えば蒸着法やスパッタ法などを利用して形成するのと同時に収納凹所１１の内周面に金属材料（例えば、Ａｌなど）からなる反射膜１８を形成することによって、図２（ｄ）に示す構造のパッケージ１を完成させる。
【００３５】
次に、図４に示すように表面側に金バンプ３ａ，３ｂ，３ｃを形成した発光ダイオードチップＡを実装部１２へフリップチップ実装することによって、図２（ｅ）に示す構造を得る。なお、ここでは、発光ダイオードチップＡ側に金バンプ３ａ，３ｂ，３ｃを形成したが、実装部１２側にバンプ３ａ，３ｂ，３ｃを形成するようにしてもよい。
【００３６】
その後、ろう材（例えば、半田など）を用いてパッケージ１を金属基板２へ実装することによって、図２（ｆ）に示す構造の発光装置を完成させればよい。
【００３７】
以上説明した本実施形態の発光装置におけるパッケージ１では、シリコン基板１０の厚み方向の一面に発光ダイオードチップＡを収納する収納凹所１１が形成されるとともに、厚み方向の他面に外部接続用電極１５ａ，１５ｂが形成されているので、実装基板たる金属基板２への実装面積を小さくすることができ、しかも、収納凹所１１の内周面に反射膜１８が形成されているので、発光ダイオードチップＡから側方へ放射された光を反射膜１８により反射させて収納凹所１１の外部へ取り出すことが可能となり、発光ダイオードチップＡから側方へ放射された光が図６に示した従来例のようにパッケージ５で吸収されたり図７に示した従来例のように接着層６６で吸収されたりすることがなく、外部への光取り出し効率を向上可能となる。なお、図１（ｂ）中の実線の矢印は、発光ダイオードチップＡから放射された光の進行方向を示している。
【００３８】
また、本実施形態の発光装置では、上述のパッケージ１の収納凹所１１に収納した発光ダイオードチップＡが金属基板２の金属板２１に熱的に結合しているので、発光ダイオードチップＡの発光時（つまり、発光ダイオードチップＡへの通電時）に発生した熱が、金属板２１を通して放熱されるから、従来のようにセラミック基板５０を加工して形成したパッケージ５に発光ダイオードチップＡを実装したものに比べて放熱性が向上し、発光ダイオードチップＡの温度上昇を抑制でき、結果的に温度上昇に伴う発光ダイオードチップＡの発光効率の低下を抑制できる。また、発光ダイオードチップＡの温度上昇を抑制することで、発光ダイオードチップＡの寿命低下、発光ダイオードチップＡを封止している封止樹脂部の劣化を抑制することができ、長寿命化を図ることができる。
【００３９】
【発明の効果】
請求項１および請求項２の発明では、発光ダイオードチップを収納する収納凹所を厚み方向の一面側に形成した半導体基板の他面側に外部接続用電極を形成してあるので、実装基板への実装面積を小さくすることができるという効果があり、また、収納凹所の内周面に発光ダイオードチップからの光を反射する反射膜が形成されているので、発光ダイオードチップから側方へ放射された光を反射膜により反射させて収納凹所の外部へ取り出すことが可能となり、外部への光取り出し効率を向上可能となるという効果がある。
【００４０】
また、請求項２の発明では、前記発光ダイオードチップで発生した熱を放熱用電極を通して前記半導体基板の前記他面側から放熱させることができるので、放熱性が向上し、前記発光ダイオードチップの温度上昇を抑制でき、結果的に温度上昇に伴う前記発光ダイオードチップの発光効率の低下を抑制できるという効果がある。
【００４１】
請求項３の発明では、発光ダイオード用パッケージの前記外部接続用電極が前記半導体基板の厚み方向における前記他面側に形成されているので、実装基板に対する発光ダイオード用パッケージの実装面積を小さくすることができるという効果があり、また、発光ダイオードチップから側方へ放射された光が前記収納凹所の内周面に形成した前記反射膜で反射されて外部へ取り出されることになり、発光ダイオードチップで発光した光の外部への取り出し効率を向上させることができるという効果がある。
【００４２】
請求項４ないし請求項６の発明では、発光ダイオード用パッケージの前記外部接続用電極が前記半導体基板の厚み方向における前記他面側に形成されているので、実装基板に対する発光ダイオード用パッケージの実装面積を小さくすることができるという効果があり、また、発光ダイオードチップから側方へ放射された光が前記収納凹所の内周面に形成した前記反射膜で反射されて外部へ取り出されることになり、発光ダイオードチップで発光した光の外部への取り出し効率を向上させることができるという効果がある。しかも、発光ダイオードチップが前記半導体基板における前記他面側の前記放熱用電極と熱的に結合されているので、発光ダイオードチップで発生した熱を前記半導体基板における前記他面側の放熱用電極を通して放熱させることができ、放熱性が向上するという効果がある。
【００４３】
また、請求項５の発明では、前記発光ダイオードチップで発生した熱を金バンプを介して放熱させることで放熱性を向上させることができるという効果がある。
【００４４】
また、請求項６の発明では、前記放熱用電極と金属板とが熱的に結合されているので、金属板が前記発光ダイオードチップで発生した熱を外部へ放熱させる放熱部材として機能することになるから、放熱面積が広くなって放熱性をさらに向上させることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態における発光装置を示し、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’断面図である。
【図２】同上における発光装置の製造方法を説明するための主要工程断面図である。
【図３】同上における発光装置の製造方法を説明するための主要工程断面図である。
【図４】同上における発光装置の製造方法の説明図である。
【図５】従来の発光ダイオードチップの一例を示す概略断面図である。
【図６】従来例を示す発光装置の概略断面図である。
【図７】他の従来例を示す発光装置の概略断面図である。
【符号の説明】
Ａ 発光ダイオードチップ
１ パッケージ
２ 金属基板
３ａ，３ｂ，３ｃ 金バンプ
１０ シリコン基板
１１ 収納凹所
１２ 実装部
１３ａ，１３ｂ チップ接続用電極
１３ｃ 放熱用金属部
１６ａ，１６ｂ 配線
１６ｃ 熱結合部
１５ａ，１５ｂ 外部接続用電極
１５ｃ 放熱用電極
１８ 反射膜
２１ 金属板
２２ 絶縁層
２３ａ，２３ｂ 導電パターン
３１ａ，３１ｂ 接合部
３２ 接合部
Claims (6)
- 半導体基板の厚み方向の一面に他面に近づくほど開口面積が小さくなり発光ダイオードチップを収納する収納凹所が形成されるとともに、半導体基板の上記他面側に外部接続用電極が形成され、収納凹所の内底面にフェースダウンで対向配置される発光ダイオードチップを接続するチップ接続用電極が形成され、チップ接続用電極と外部接続用電極とを電気的に接続する配線が半導体基板における収納凹所の内底面と前記他面との間の部分からなる実装部の厚み方向に貫設され、収納凹所の内周面に金属材料からなる反射膜が形成されてなることを特徴とする発光ダイオード用パッケージ。
- 前記半導体基板における前記他面に放熱用電極が形成されるとともに、前記収納凹所の内底面に放熱用金属部が形成され、放熱用金属部と放熱用電極とを熱的に結合する金属材料からなる熱結合部が前記実装部の厚み方向に貫設されてなることを特徴とする請求項１記載の発光ダイオード用パッケージ。
- 請求項１または請求項２記載の発光ダイオード用パッケージと、裏面を光取り出し面とし発光ダイオード用パッケージの前記収納凹所内で前記実装部にフリップチップ実装された発光ダイオードチップとを備えることを特徴とする発光装置。
- 請求項２記載の発光ダイオード用パッケージと、裏面を光取出し面とし発光ダイオード用パッケージの前記収納凹所内で前記実装部にフリップチップ実装された発光ダイオードチップとを備え、発光ダイオードチップの表面に前記放熱用金属部と接続される金属電極が設けられてなることを特徴とする発光装置。
- 前記発光ダイオードチップと前記チップ接続用電極との電気的な接続に金バンプを用いてなることを特徴とする請求項４記載の発光装置。
- 金属板の一表面上に絶縁層が形成され絶縁層上に導電パターンが形成された金属基板を備え、金属基板の導電パターンに前記発光ダイオード用パッケージの前記外部接続用電極がろう材を介して電気的に接続され、前記放熱用電極が金属基板の金属板にろう材を介して熱的に結合されてなることを特徴とする請求項４または請求項５記載の発光装置。
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