JP2007220951A - Ｌｅｄパッケージとそれを用いた発光装置、およびｌｅｄパッケージの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 同一の光学特性を有し、低コストで量産性が改善されたＬＥＤパッケージと発光装置およびＬＥＤパッケージの製造方法の提供。
【解決手段】漏光防止材１６を設けたＦＰＣ１５にＬＥＤチップ１１をＦＰＣ１５に実装し、ＣＯＦ２２を構成する。シリコン基板１に形成した逆四角錘状の加工部の四面の傾斜面を反射ミラー面とした反射ミラーパッケージ１０をＣＯＦ２２に載置し、樹脂材で封止する。テーパー角度が５４．７°の反射ミラー面９が４方向に形成されている。ＬＥＤチップ１１からの出射光は、実装面とは反対側に放射される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、同一の光学特性を有し、低コストで量産性が改善されたＬＥＤパッケージとそれを用いた発光装置、およびＬＥＤパッケージの製造方法に関する。

最近のＬＥＤの用途の拡大に伴い、より小型で光量を増大させたＬＥＤパッケージが開発されている。例えば、特許文献１には、マウント本体の上部側に設けたパッケージ側に凹溝を形成し、開口上面部に行くに従い溝幅が広くなるというラッパ形構造を採用し、溝底部にＬＥＤを搭載したＬＥＤパッケージが記載されている。このＬＥＤパッケージは、前記凹溝の側面に傾斜を形成し、側面と底部に反射手段を設けて広角的に光を放射する構成としている。

特開２００５−２８５８９９号公報

しかしながら、上述した特許文献１の方法によれば、ＬＥＤパッケージを形成するための構成が複雑で、大量に同一の光学特性を有するＬＥＤパッケージの生産に時間やコストを要するという問題があった。

本発明の目的は、このような問題に鑑みて、量産性を改善し、同一の光学特性を有するＬＥＤパッケージとそれを用いた発光装置、およびＬＥＤパッケージの製造方法を安価に提供することである。

上記課題を解決するために、本発明のＬＥＤパッケージは、基板に逆四角錘台状に形成された四面の傾斜面を有する加工部にＬＥＤチップを配置して樹脂封止し、前記基板の前記ＬＥＤチップが配置された側の表面に熱伝導率が良好な金属材を設けたＬＥＤパッケージであって、前記傾斜面を前記ＬＥＤの出射光の反射ミラー面として用いると共に、前記ＬＥＤチップが配置された位置の前記基板、および前記金属材を貫通する脱気穴を設けたことを特徴とする。

また、本発明のＬＥＤパッケージは、前記反射ミラー面は、金属材のメッキ、またはスパッタリングの処理が施されて、前記加工部が反射ミラーパッケージとして構成されていることを特徴とする。

また、本発明のＬＥＤパッケージは、前記ＬＥＤの出射光は、前記反射ミラー面で反射されて前記基板の脱気穴とは反対側の開口部から放射されることを特徴とする。

また、本発明のＬＥＤパッケージは、前記ＬＥＤチップはＣＯＦに実装されており、当該ＣＯＦに前記反射ミラーパッケージを装着し、当該反射ミラーパッケージ内には単数または複数の前記ＬＥＤチップを配置したことを特徴とする。

また、本発明のＬＥＤパッケージは、前記ＬＥＤチップを適宜のピッチにより離間して前記ＣＯＦに実装し、各ＬＥＤチップに前記反射ミラーパッケージを装着したことを特徴とする。

また、本発明のＬＥＤパッケージは、前記脱気穴を樹脂材で封止したことを特徴とする。

また、本発明のＬＥＤパッケージは、前記基板としてシリコン基板を使用し、前記加工部を異方性エッチングで形成したことを特徴とする。

また、本発明のＬＥＤパッケージは、前記傾斜面のテーパー角度を５４．７°または４５°の（＋／―）５°の範囲内に設定したことを特徴とする。

また、本発明のＬＥＤパッケージは、前記加工部をシリコンウェハー上で複数設け、前記シリコンウェハーのダイシング処理により、前記反射ミラーパッケージを形成することを特徴とする。

また、本発明のＬＥＤパッケージは、前記ダイシング処理により、単数または複数連接された反射ミラーパッケージを形成することを特徴とする。

また、本発明のＬＥＤパッケージは、前記熱伝導率が良好な金属材をエッチングストッパー手段として設け、前記脱気穴を、前記エッチングストッパー手段に対するオーバーエッチングにより形成したことを特徴とする。

また、本発明のＬＥＤパッケージは、前記基板としてセラミック材を使用し、所定のテーパーを有する型で前記加工部の傾斜面を形成して焼結したことを特徴とする。

また、本発明のＬＥＤパッケージは、前記ＬＥＤチップの樹脂封止は、透明樹脂材を用いることを特徴とする。

また、本発明のＬＥＤパッケージは、前記ＬＥＤは青色を発光し、前記樹脂封止はＹＡＧ系染料を混在させた樹脂材で行なうことを特徴とする。

本発明の発光装置は、シリコン基板に異方性エッチングで逆四角錘台状に形成される四面の傾斜面を有する加工部と、前記傾斜面に金属材を用いて形成される反射ミラー面と、前記シリコン基板の一方表面に設けられる熱伝導率が良好な金属材と、前記熱伝導率が良好な金属材に形成される脱気穴とを有する反射ミラーパッケージ、およびＬＥＤチップが実装されたＣＯＦを備え、前記ＣＯＦの前記ＬＥＤチップの位置に前記脱気穴が位置するように前記反射ミラーパッケージを装着し、前記ＬＥＤチップを樹脂材で封止すると共に、前記脱気穴を樹脂材で封止してＬＥＤパッケージを構成し、前記ＬＥＤパッケージを同一平面に複数設けて、前記ＬＥＤの出射光を前記反射ミラー面で反射させて外部に放射することを特徴とする。

また、本発明の発光装置は、前記反射ミラー面を３面の前記傾斜面に形成し、前記ＬＥＤパッケージから外部に白色光を放射することを特徴とする。

また、本発明の発光装置は、同一の色が放射される一方のＬＥＤパッケージを同一平面上に複数配列し、前記各ＬＥＤパッケージに重ねて、他の同一色が放射される他方の前記ＬＥＤパッケージを同一平面上に複数配列し、縦方向にユニット構造を形成したことを特徴とする。

また、本発明の発光装置は、前記縦方向のユニット構造は３段構成として、外部に赤、青、緑の３原色の光を放射することを特徴とする。

本発明のＬＥＤパッケージの製造方法は、シリコン基板に異方性エッチングを施して四面の傾斜面を有する逆四角錘台状の加工部を形成する工程と、前記シリコン基板の一方表面に設けられる熱伝導率が良好な金属材に脱気穴を形成する工程と、前記傾斜面に金属材を用いて反射ミラー面を形成し、反射ミラーパッケージを作成する工程と、ＬＥＤチップをＦＰＣに実装してＣＯＦを形成する工程と、前記ＣＯＦの前記ＬＥＤチップの位置に前記脱気穴が位置するように前記反射ミラーパッケージを装着する工程と、前記ＬＥＤチップを樹脂材で封止する工程と、前記脱気穴を樹脂材で封止する工程と、からなることを特徴とする。

また、本発明のＬＥＤパッケージの製造方法は、前記異方性エッチングをシリコンウェハーの複数個所に施して、前記加工部を形成する工程と、前記加工部を分離して切断するダイシング工程と、を含むことを特徴とする。

本発明の請求項１に記載のＬＥＤパッケージによれば、基板に逆四角錘台状に形成した四面の傾斜面をＬＥＤの出射光の反射ミラー面として用いる簡単な構成としているので、コストを低減できる。また、基板に熱伝導率が良好な金属材を設けているので、ＬＥＤの発熱に対する放熱特性を向上させることができる。また、前記金属材を貫通する脱気穴を設けているので、ＬＥＤチップを樹脂封止する際の処理を円滑に行える。

本発明の請求項１５に記載の発光装置によれば、ＬＥＤチップが実装されたＣＯＦに、基板に逆四角錘台状に形成した四面の傾斜面に反射ミラー面を形成した反射ミラーパッケージを装着している。すなわち、前記ＣＯＦと反射ミラーパッケージを別々に製造して、両者を組み合わせた発光装置であるので、光特性が均一な面発光装置を安価に得ることができる。

本発明の請求項２０に記載のＬＥＤパッケージの製造方法によれば、シリコン基板に異方性エッチングを施す際に形成される逆四角錘台状の四面の傾斜面を、ＬＥＤの反射ミラー面としているので、別途反射ミラー面を製作する工程が不要となる。また、ＬＥＤチップを反射ミラーパッケージに簡単に装着できる。このため、量産性の向上を図ることができる。

本発明の実施形態においては、シリコン基板に対する異方性エッチングにより、逆四角錘台状に四面の傾斜面を形成し、当該傾斜面をＬＥＤの反射ミラー面とすることを特徴としている。シリコンの異方性エッチングは、一般に、特定の結晶方位に対してエッチングが進まない性質と定義されている。本発明における異方性エッチングは、ウェットエッチング、ドライエッチングのいずれでも採用できる。

ウェットエッチングによる異方性エッチングの際に、エッチング溶液（エッチャント）として、ＫＯＨ（水酸化カリウム）を用いた場合には、結晶面の（１１１）面にはエッチングが殆ど進まず、結晶面の（１００）面をオリエンテーションとするシリコン基板では、５４．７°の傾斜（テーパー角度）を有する楔型を作成できることが知られている。

以下、図を参照して本発明のＬＥＤパッケージの実施形態を説明する。図１３は、このような異方性エッチングの工程を示す説明図である。図１３（１）に示すように、結晶面の（１００）面をオリエンテーションとするシリコン基板１の上下面に、Ｓｉ₃Ｎ₄（窒化珪素）の膜２ａ、３ａを形成する。後述するように、表面の膜２ａはエッチングレジストとして機能し、裏面の膜３ａはエッチングストッパー膜として機能する。表面の膜２ａには開口部２ｂを形成する。

図１３（３）に示されているような、先端の形状２１が矩形状であり、寸法が２０で示される大きさのノズルを用意する。図１３（２）に示されているように、当該ノズルにより、前記開口部２ｂからエッチング液を噴霧し、シリコン基板１に対する異方性エッチングを実行する。この場合には、図１３（３）に示されているように、結晶面の（１００）面と、異方性エッチングで露出された傾斜面である結晶面の（１１１）面とのなすテーパー角度は、前記のように５４．７°である。

図１４は、シリコン基板１に傾斜面の角度が５４．７°である異方性エッチングを施す具体例を示す説明図である。図１４において、図１３と同様に結晶面の（１００）面をオリエンテーションとして、異方性エッチングを行なう。シリコンウェハー３０の表面には、エッチングレジスト２としてＳｉＯ₂（二酸化珪素）を用いる。この際のエッチング溶液としては、ＫＯＨ（水酸化カリウム）にＴＭＡＨ（ハイドロオキサイド）を加える。不純物の含有量を４０％、温度を５５℃として異方性エッチングを実施した場合には、加工部６は図１４に示されているように楔型が得られる。この例でも、結晶面の（１００）面と傾斜面である結晶面の（１１１）面とのなすテーパー角度は、５４．７°である。

本発明においては、前記のように、シリコン基板に対して異方性エッチングで加工された加工部の傾斜面をＬＥＤの反射ミラー面として利用することにより、ＬＥＤパッケージの量産性を改善している。反射ミラー面は、加工部の４方向に得られる。次に、本発明の実施形態における反射ミラー面の具体例について説明する。

図６は、４方向に反射面を形成するシリコン基板の加工工程を示す説明図である。図６（ａ）、（ｂ）では、図１３と同様に、結晶面の（１００）面をオリエンテーションとするシリコン基板１に、異方性エッチングの加工により傾斜面である結晶面の（１１１）面を露出させる。この傾斜面は、図９で示すように逆四角錘台状に四面形成される。シリコン基板１の表面には、酸化膜などによりエッチングレジスト２を形成し、シリコン基板１の裏面にはエッチングストッパー膜３を形成する。

エッチングストッパー膜３は、放熱特性が良好なＡｌ（アルミニューム）を用いている。このため、シリコン基板１に実装されるＬＥＤチップからの発熱を、エッチングストッパー膜３のＡｌに伝導し、外部に放熱することができる。エッチングストッパー膜３は、金属層をめっき・蒸着・スパッタリングなどの加工によりシリコンウェハーに形成する。あるいは金属板を接着することによりシリコン基板１の表面に設けても良い。なお、エッチングストッパー膜３に対しては、後述するようにＬＥＤチップの実装位置に機械加工などにより脱気穴を形成する。

結晶面の（１００）面と、異方性エッチングで形成された傾斜面である結晶面の（１１１）面とのなすテーパー角度は、前記のように５４．７°である。結晶面の（１１１）面を、実装されるＬＥＤの反射ミラー面として使用する。この場合には、Ａｕ（銀）、Ａｌ（アルミニューム）、Ｃｒ（クロム）などの金属材を、メッキやスパッタリングなどによりＬＥＤチップの実装前に、シリコンウェハーの加工部に対して反射ミラー面として処理する。

図６（ｃ）は、エッチングストッパー膜３に脱気穴４を形成する例を示している。脱気穴４は、オーバーエッチングによりエッチングストッパー膜３に開口部を形成することにより得られる。この際のオーバーエッチングは、ウェットエッチング、ドライエッチングのいずれでも良い。また、適宜の機械加工により脱気穴４を形成することもできる。

図９は、図６（ａ）〜（ｄ）のようにして、異方性エッチングにより加工されたシリコンウェハー３０を示す説明図である。シリコンウェハー３０には、結晶面の（１００）面をオリエンテーションとして異方性エッチングを施し、露出された四面の傾斜面を結晶面の（１１１）面とする加工部６を等間隔で形成する。

この例では、シリコンウェハー３０の縦、横に等ピッチで逆四角錘台状に加工部６が複数形成されている。図６の例では、これらの加工部６をＬＥＤパッケージの筐体５として用いる例であり、４方向の傾斜面に反射ミラー面が形成される。

また、ＬＥＤの実装の際には、図６（ｄ）で形成した脱気穴４の裏面側（エッチングストッパー膜３が形成されている側）からＬＥＤチップを挿入する。すなわち、脱気穴４は、ＬＥＤチップのポッティング時の挿入部としての機能を有する。このように、脱気穴４はＬＥＤチップの樹脂封止の際に脱気手段として用いられると共に、ＬＥＤチップの反射ミラー層を被着する際のＬＥＤチップの挿入部としても用いられ、その用途を拡張している。

次に、図９のように多数の加工部が形成されたシリコンウェハーを、４方向の反射ミラー面を有するＬＥＤパッケージとして用いる処理について説明する。図９の７、８はダイシングの線である。７は異方性エッチングで加工されないシリコン基板の表面を通るダイシングの線（図示斜め横方向）、８は前記ダイシングの線７と直交する方向に通る線（図示斜め縦方向）である。ダイシングの線７、８によりシリコンウェハーを切断することにより、単体の反射ミラーパッケージ１０が得られる。

図１０は、他の実施形態を示す説明図である。図１０は、ＣＯＦ２２で実装されたＬＥＤチップを、前記加工部に形成された脱気穴から反射ミラーパッケージ１０に挿入するものである。この例では、ダイシング処理において、ダイシングの線８に沿ったシリコンウェハーの切断を行なわないので、反射ミラーパッケージが３個連接された構造体が得られる。

図７は、図９に対応し、反射ミラーパッケージ１０で、ＦＰＣ１５にＬＥＤチップ１１を実装したＣＯＦを被着して、単一のＬＥＤパッケージ１３を構成した例の説明図である。図７に示すように、ＬＥＤの出射光は、基板の脱気穴が形成されている側とは反対側の、逆四角錘台状に形成された加工部の底面側（面積が広い側）から照射される。したがって、この例では、トップビュー方式のＬＥＤパッケージ１３を構成している。

図８は、図１０に対応した本発明の実施形態を示す説明図である。図８において、３個連接した反射ミラーパッケージ１０で、ＬＥＤチップ１１を実装したＣＯＦ２２を被着する。なお、反射ミラーパッケージ１０の連接数は、シリコンウェハーの大きさや、異方性エッチングの条件選定などにより適宜設定できる。図７、図８に示されるように、本発明の実施形態においては、単体、または適宜数の、逆四角錘台状に形成された加工部の四面に傾斜面を反射ミラー層とするＬＥＤパッケージ１３を得ることができる。

異方性エッチングで形成される加工部のテーパー角度は、一般的な５４．７°、４５°以外にも、エッチングの条件を変えることである程度（それぞれで＋５〜−５°程度）は自由度がある。この場合には、シリコンの結晶面選択と、エッチング条件選択（エッチング薬液によるウェット法やドライ法などのエッチング方法、環境温度、シリコンへの印加電圧など）をすることにより、前記加工部に形成される反射ミラー面のテーパー角度を変えることができる。

また、マイクロマシン（ＭＥＭＳ）による加工により、傾斜面のテーパー角度θを前記５４．７°に形成することもできる。このように、ＭＥＭＳにより適宜の傾斜角を有するＬＥＤパッケージを生産したい場合には、シリコンウェハー以外のセラミック材料を選び、焼結前に別途製造した所定のテーパーを持つ型でプレス加工した後にセラミックを焼結する方法が採用できる。焼結型のセラミックとしては、窒化アルミニューム、アルミナ、窒化珪素、窒化ホウ素などを用いる。反射ミラー面９には、Ｃｕ、Ａｌ、Ｃｒなどの金属材をメッキ、スパッタリングなどの方法で取り付ける。

この場合にも、前記ＬＥＤチップに対応する位置に脱気穴を設けることができ、別途生産したＬＥＤモジュールを組み合わせて樹脂封止することにより、本発明のＬＥＤパッケージを構成することができる。このように、本発明の実施形態においては、傾斜面（反射ミラー面）のテーパー角度は、前記した５４．７°、４５°以外の角度も形成できる。

図１１、図１２は前記脱気穴４についての説明図である。図１１に示されているように、ＬＥＤパッケージの筐体５に形成された加工部６の底面Ａに、前記脱気穴４がオーバーエッチングや機械加工により設けられる。図１２は、ＬＥＤチップ１１をＦＰＣ１５に実装し樹脂材で封止した状態の脱気穴４を示している。

図１は、本発明の実施形態を示す説明図である。図１において、単一のＬＥＤパッケージ１３は、ＦＰＣ１５にＬＥＤチップ１１を実装している。このＦＰＣ１５は、例えばミラー層とヒートシンク、ヒートパイプを兼用する伝熱保護材３１の多層構造として構成される。このようにして、ＦＰＣ１５にＬＥＤチップ１１を実装したＣＯＦ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｆｉｌｍ）２２に、前記反射ミラーパッケージを被着して、単一のＬＥＤパッケージ１３を構成する。図１のように単一のＬＥＤパッケージ１３を構成する際に、ＬＥＤチップ１１は、ＦＰＣ１５にボンデング処理を施す。

また、樹脂材１２でＬＥＤチップ１１を封止する。樹脂材１２は、加工部内に充填されてＬＥＤチップ１１を封止する。脱気穴４は、ＬＥＤチップ１１を封止する際に脱気する作用を有しており、ＬＥＤチップ１１の封止を円滑に行える。ＬＥＤチップ１１の封止後に、脱気穴４も別途シリコン樹脂やエポキシ樹脂で封止する。脱気穴４の封止においては、樹脂がＬＥＤチップ側に流出しないように留意する。

ＬＥＤチップ１１を封止する樹脂材１２は、要求される出射光の色に応じて透明または着色されたものを使用する。透明樹脂材を封止材とした場合には、ＬＥＤの発色、例えば青色をそのままの外部に放射する。なお、樹脂材１２でＬＥＤチップ１１を封止することにより、ＬＥＤチップ１１を外部環境変化から保護することができる。

図２は、図１の出射光が放射される側の反対側をみた状態を示す説明図である。この例では、ＬＥＤチップ１１の実装面の裏面に温度センサー３２を設けている。このように、温度センサー３２を設けているので、ＬＥＤチップ１１が過熱状態になるときには、電源を遮断して故障発生を防止することができる。また、ＬＥＤチップ１１の周囲温度が上昇した場合にも、冷却するなどの対応をとることができる。

図３は、ＦＰＣ１５に複数のＬＥＤチップ１１ａ、１１ｂを実装し、反射ミラーパッケージ１０を被着したＬＥＤパッケージ１３ａを示す説明図である。この例では、複数のＬＥＤチップ１１ａ、１１ｂを実装しているので、単一のＬＥＤパッケージ１３ａの放射光量を増大させることができる。なお、ミラーパッケージ１０内のＬＥＤチップの配置数は、適宜設定できる。

本発明のＬＥＤパッケージは、例えば液晶バックライト用のＬＥＤパッケージとして利用することができる。この場合には、ＬＥＤチップが青色発光のものとすると、ＬＥＤチップはＹＡＧ系染料を混合したエポキシ樹脂やシリコン樹脂で封止して、白色光を放射するようにしている。

図４、図５は、本発明のＬＥＤパッケージの使用例を示す説明図である。
図４は、単体のＬＥＤパッケージ１３を同一平面上に多数形成した発光装置１４の例を示している。図４（ａ）は光の放射側からみた図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）の裏面からみた図である。この例においては、単体のＬＥＤパッケージ１３をＦＰＣ（可撓性回路基板：Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）上に形成するピッチと数は、用途に応じて適宜定める。また、図４のように単体のＬＥＤパッケージ１３を、同一平面上に直線状に配置する構成には限定されず、２次元の平面に単体のＬＥＤパッケージ１３を複数配置する構成とすることもできる。

図４の適用例として、例えば携帯電話に使用されているバックライト光源があげられる。従来の携帯電話に使用されているバックライト光源では、白色発光ＬＥＤパッケージは３個から４個であり、それぞれのＬＥＤチップは個別に回路基板上に実装され、ＬＥＤには回路を通じてバッテリーから電力供給される。このため、構成が複雑で処理工程数が多くなり生産性が良くないという問題がある。

これに対して、本発明においては、大きなシリコンウェハー上に一括でミラー構造を持つパッケージ筐体を生産し、ＬＥＤチップは別途回路基板上に直接実装してから、最後に所定の数とピッチのミラー構造体を実装回路板に嵌め込み、樹脂封止するものである。このため、生産性の向上が図れ、ＬＥＤパッケージからの光放射特性も均一に揃えることができる。

最近では、パーソナルコンピュータ（パソコン）のバックライト光源としても、白色ＬＥＤが発光源として使用される傾向がある。この場合には、ＬＥＤチップが４０個〜５０個必要となり、ＬＥＤチップは狭ピッチで回路基板上に実装される。現状では、前記携帯電話の例と同様に、個別のＬＥＤチップが回路基板上に搭載されている。このため、ＬＥＤチップのパッケージ化コストがＬＥＤチップのコストと同じか、または１．５倍のコストとなっており、コスト高となっている。

本発明においては、これまで説明してきたように、大きなシリコンウェハー上に一括でミラー構造を持つパッケージ筐体を生産し、チップは別途回路基板上に直接実装している。その後、図４に示されているように、所定の数とピッチで形成されているシリコンウェハー上のミラー構造体を実装回路板（ＣＯＦ）に嵌め込み、樹脂封止する構成として、コストの低減を実現している。

図５は、同一色を発光する単体のＬＥＤパッケージ１３を横方向に複数設け、異なる色を発光する単体のＬＥＤパッケージ１３を縦方向に２段重ねたユニット構造を形成し、多段フィールドシーケンシャルアレイ用の発光装置１７を構成した例を示す説明図である。各ユニット構造は、異なる発色のＬＥＤパッケージを縦方向に個別に並べて、それぞれの色をシーケンシャルで発光させる。

図５において、単体のＬＥＤパッケージ１３を縦方向に３段重ねた構成とすることができる。この場合には、赤・緑・青の光の三原色ＬＥＤパッケージを縦方向に個別に並べて、それぞれの色をシーケンシャルで発光させて、例えば液晶画面の色を表現する。この際に、縦方向のＬＥＤパッケージ１３の配列は、例えば、下段は青色を発光し、中段は緑色を発光し、上段は赤色を発光させる。

この場合も、各色を個別パッケージ化する代わりに、前記図４で説明したと同じ方法で、赤・緑・青の三色のＬＥＤチップをＦＰＣ上で一括実装してから、ミラー構造体に嵌め込む方法を採用している。この構成では、赤・緑・青の三原色をそれぞれ放射するために、ＬＥＤチップに対してＹＡＧ系染料による樹脂封止ではなく、透明樹脂の封止となる。

本発明は、最終のＬＥＤパッケージとしての構造には、ミラー構造とチップ搭載モジュールとを別々に構成してアセンブリーされた構造、及び樹脂封止の脱気構造を持つという構成を有している。また、本発明の実施形態においては、異方性エッチングのストッパー金属が伝熱・放熱効果をも併せ持つこと、多数の反射ミラー構造を一括製造すること、別途アセンブリーされたＬＥＤチップが搭載されたモジュールを、連続した反射ミラー構造体と合わせること、という特徴がある。

以上説明したように、本発明の実施形態によれば、次のような特有の作用効果が得られる。

（１）ＬＥＤの光を開口部で広げるためのラッパ構造を、シリコンの異方性エッチングによりウェハー上に一括加工してＬＥＤの反射ミラー部分を形成している。このため、量産性を得ることができる。

（２）各ミラー部分のウェハー上でのピッチは、エッチングの際のマスクにより選択可能であり、用途に応じて適宜数の反射ミラー面を形成することができる。

（３）ウェハー裏面に、エッチングストッパーのための金属層をめっき・蒸着・スパッタリング、あるいは金属板を接着することにより設ける。ウェハーエッチング後に、金属層をウェット法、あるいはドライ法でエッチング、あるいは機械的な加工を施して開口部（脱気穴）を設ける。この金属層は、パッケージされたＬＥＤからの伝熱・放熱効果を有するので、ＬＥＤの熱保護が十分に行なえる。また、脱気穴を設けているので、ＬＥＤチップを樹脂封止する際の脱気処理を円滑に行なえる。

（４）反射ミラー面のテーパー角度は、異方性エッチングの際のシリコンの結晶面選択と、エッチング条件選択（エッチング薬液によるウェット法やドライ法などのエッチング方法、環境温度、シリコンへの印加電圧など）をすることにより変えることができる。

（５）反射ミラー構造部分は、シリコン結晶面選択および切断により４方向対面を選択できる。４方向(100-111)の反射面を、異方性エッチングにより直接形成できる。

（６）前記開口部（脱気穴）は、別途ＬＥＤチップが搭載された実装モジュール上に反射ミラーパッケージを搭載する際に、ＬＥＤチップの挿入口として利用できる。ＬＥＤチップの樹脂封止の際に、脱気穴からの脱気効果が得られる。

（７）前記実装モジュール挿入後に、一括で液状ポッティング、あるいは固形樹脂をトランスファー成形してＬＥＤチップの環境変化に対する信頼性を高めるとともに、ＬＥＤチップ固有の発光色を染料あるは顔料を樹脂に添加、あるいは樹脂面に塗布することで、ＬＥＤパッケージとして固有の波長を持つ発光デバイスとすることができる。

（８）個別のＬＥＤパッケージは、一括加工された線状あるいは面状モジュールを、機械的切断、あるいはレーザー等により切断して分離することにより得ている。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は種々の変形が可能である。

本発明の実施形態を示す概略の説明図である。 本発明の実施形態を示す概略の説明図である。 本発明の実施形態を示す概略の説明である。 本発明の実施形態を示す説明図である。 本発明の実施形態を示す説明図である。 本発明の実施形態を示す説明図である。 本発明の実施形態を示す説明図である。 本発明の実施形態を示す説明図である。 ４方向の反射ミラー面を形成する例を示す説明図である。 ４方向の反射ミラー面を形成する例を示す説明図である。 脱気穴の例を示す説明図である。 脱気穴の例を示す説明図である。 異方性エッチングの例を示す説明図である。 異方性エッチングの例を示す説明図である。

符号の説明

１・・・シリコン基板、２・・・酸化膜（エッチングレジスト）、３・・・エッチングストッパー膜、４・・・脱気穴、５・・・パッケージ筐体、６・・・加工部、７、８・・・ダイシング線、９・・・反射ミラー面、１０・・・反射ミラーパッケージ、１１・・・ＬＥＤ、１２・・・封止材、１３・・・単一のＬＥＤパッケージ、１４・・・多段フィールドシーケンシャル用アレイ、１５・・・ＦＰＣ、１６・・・裏面漏光防止材、１７・・・ＬＥＤ装置、１９・・・切断面、２０・・・ノズル径、２１・・・ノズル形状、３０・・・シリコンウェハー、３１・・・伝熱保護材、３２・・・温度センサー

Claims (20)

1. 基板に逆四角錘台状に形成された四面の傾斜面を有する加工部にＬＥＤチップを配置して樹脂封止し、前記基板の前記ＬＥＤチップが配置された側の表面に熱伝導率が良好な金属材を設けたＬＥＤパッケージであって、前記傾斜面を前記ＬＥＤの出射光の反射ミラー面として用いると共に、前記ＬＥＤチップが配置された位置の前記基板、および前記金属材を貫通する脱気穴を設けたことを特徴とするＬＥＤパッケージ。
2. 前記反射ミラー面は、金属材のメッキ、またはスパッタリングの処理が施されて、前記加工部が反射ミラーパッケージとして構成されていることを特徴とする、請求項１に記載のＬＥＤパッケージ。
3. 前記ＬＥＤの出射光は、前記反射ミラー面で反射されて前記基板の脱気穴とは反対側の開口部から放射されることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載のＬＥＤパッケージ。
4. 前記ＬＥＤチップはＣＯＦに実装されており、当該ＣＯＦに前記反射ミラーパッケージを装着し、当該反射ミラーパッケージ内には単数または複数の前記ＬＥＤチップを配置したことを特徴とする、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のＬＥＤパッケージ。
5. 前記ＬＥＤチップを適宜のピッチにより離間して前記ＣＯＦに実装し、各ＬＥＤチップに前記反射ミラーパッケージを装着したことを特徴とする、請求項４に記載のＬＥＤパッケージ。
6. 前記脱気穴を樹脂材で封止したことを特徴とする、請求項４または請求項５に記載のＬＥＤパッケージ。
7. 前記基板としてシリコン基板を使用し、前記加工部を異方性エッチングで形成したことを特徴とする、請求項１ないし請求項６のいずれかに記載のＬＥＤパッケージ。
8. 前記傾斜面のテーパー角度を、５４．７°または４５°の（＋／―）５°の範囲内に設定したことを特徴とする、請求項７に記載のＬＥＤパッケージ。
9. 前記加工部をシリコンウェハー上で複数設け、前記シリコンウェハーのダイシング処理により、前記反射ミラーパッケージを形成することを特徴とする、請求項７または請求項８に記載のＬＥＤパッケージ。
10. 前記ダイシング処理により、単体、または複数連接された反射ミラーパッケージを形成することを特徴とする、請求項９に記載のＬＥＤパッケージ。
11. 前記熱伝導率が良好な金属材をエッチングストッパー手段として設け、前記脱気穴を、前記エッチングストッパー手段に対するオーバーエッチングにより形成したことを特徴とする、請求項７ないし請求項１０のいずれかに記載のＬＥＤパッケージ。
12. 前記基板としてセラミック材を使用し、所定のテーパーを有する型で前記加工部の傾斜面を形成して焼結したことを特徴とする、請求項１ないし請求項６のいずれかに記載のＬＥＤパッケージ。
13. 前記ＬＥＤチップの樹脂封止は、透明樹脂材を用いることを特徴とする、請求項１ないし請求項１２のいずれかに記載のＬＥＤパッケージ。
14. 前記ＬＥＤは青色を発光し、前記樹脂封止はＹＡＧ系染料を混在させた樹脂材で行なうことを特徴とする、請求項１ないし請求項１２のいずれかに記載のＬＥＤパッケージ。
15. シリコン基板に異方性エッチングで逆四角錘台状に形成される四面の傾斜面を有する加工部と、前記傾斜面に金属材を用いて形成される反射ミラー面と、前記シリコン基板の一方表面に設けられる熱伝導率が良好な金属材と、前記熱伝導率が良好な金属材に形成される脱気穴とを有する反射ミラーパッケージ、およびＬＥＤチップが実装されたＣＯＦを備え、前記ＣＯＦの前記ＬＥＤチップの位置に前記脱気穴が位置するように前記反射ミラーパッケージを装着し、前記ＬＥＤチップを樹脂材で封止すると共に、前記脱気穴を樹脂材で封止してＬＥＤパッケージを構成し、前記ＬＥＤパッケージを同一平面に複数設けて、前記ＬＥＤの出射光を前記反射ミラー面で反射させて外部に放射することを特徴とする、発光装置。
16. 前記反射ミラー面を３面の前記傾斜面に形成し、前記ＬＥＤパッケージから外部に白色光を放射することを特徴とする、請求項１５に記載の発光装置。
17. 同一の色が放射される一方のＬＥＤパッケージを同一平面上に複数配列し、前記各ＬＥＤパッケージに重ねて、他の同一色が放射される他方の前記ＬＥＤパッケージを同一平面上に複数配列し、縦方向にユニット構造を形成したことを特徴とする、請求項１５に記載の発光装置。
18. 前記縦方向のユニット構造は３段構成として、外部に赤、青、緑の３原色の光を放射することを特徴とする、請求項１７に記載の発光装置。
19. シリコン基板に異方性エッチングを施して四面の傾斜面を有する逆四角錘台状の加工部を形成する工程と、前記シリコン基板の一方表面に設けられる熱伝導率が良好な金属材に脱気穴を形成する工程と、前記傾斜面に金属材を用いて反射ミラー面を形成し、反射ミラーパッケージを作成する工程と、ＬＥＤチップをＦＰＣに実装してＣＯＦを形成する工程と、前記ＣＯＦの前記ＬＥＤチップの位置に前記脱気穴が位置するように前記反射ミラーパッケージを装着する工程と、前記ＬＥＤチップを樹脂材で封止する工程と、前記脱気穴を樹脂材で封止する工程と、からなることを特徴とする、ＬＥＤパッケージの製造方法。
20. 前記異方性エッチングをシリコンウェハーの複数個所に施して、前記加工部を複数形成する工程と、前記加工部を分離して切断するダイシング工程と、を含むことを特徴とする、請求項１９に記載のＬＥＤパッケージの製造方法。
    

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