JP2009164225A - Light-emitting device and its manufacturing method - Google Patents

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Naoto Suzuki
直人 鈴木
Hiroshi Hirasawa
洋 平澤
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a light-emitting device capable of fully increasing the directivity of light emitted from a light-emitting element to the front. <P>SOLUTION: The light-emitting device comprises a light-emitting element 1, a base substance 2 (e.g. substrate) having the light-emitting element 1 on it, and a frame unit 3 provided on the base substance 2. The frame unit 3 contains an aperture 4 to increase the directivity of light coming from the light-emitting element 1. The dimension (w) of the aperture 4 is minimum (w0) when the distance between upper and lower surfaces S1 and S2 of the frame unit 3 is a preset value wherein the lower surface S2 is a surface in contact with the base substance 2 of the frame unit 3 and the upper surface S1 is opposite to the base substance 2 of the frame unit 3. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、発光装置およびその製造方法に関する。   The present invention relates to a light emitting device and a method for manufacturing the same.

従来、例えば特許文献１，特許文献２には、発光素子からの光を正面方向に集光し、指向性を高めることを目的としたＬＥＤパッケージが示されている。   Conventionally, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2 show LED packages that aim to improve the directivity by condensing light from a light emitting element in a front direction.

図１（ａ），（ｂ）はそれぞれ特許文献１，特許文献２に示されているＬＥＤパッケージを示す図である。図１（ａ），（ｂ）を参照すると、特許文献１，特許文献２にそれぞれ示されているＬＥＤパッケージは、発光素子８１，９１と、該発光素子８１，９１が搭載される基体８２，９２と、前記基体８２，９２上に設けられている枠体８３，９３とを有し、前記枠体８３，９３には、発光素子８１，９１からの光の指向性を高めるための開口部８４，９４が設けられている。   1A and 1B are diagrams showing LED packages shown in Patent Document 1 and Patent Document 2, respectively. Referring to FIGS. 1 (a) and 1 (b), LED packages shown in Patent Document 1 and Patent Document 2, respectively, include light emitting elements 81 and 91 and a base body 82 on which the light emitting elements 81 and 91 are mounted. 92 and frame bodies 83, 93 provided on the base bodies 82, 92, and the frame bodies 83, 93 have openings for enhancing the directivity of light from the light emitting elements 81, 91. 84, 94 are provided.

これらのＬＥＤパッケージにおいて、基体８２，９２の上面には、発光素子８１，９１が搭載される電極が形成されている。また、枠体８３，９３の開口部８４，９４は、枠体８３，９３の下面Ｓ２から上面Ｓ１に向けて開口寸法が小さくなるように内壁面が形成されている。ここで、枠体８３，９３の開口部８４，９４の内壁面は、発光素子８１，９１から出射された光を反射する反射面として利用される。   In these LED packages, electrodes on which the light emitting elements 81 and 91 are mounted are formed on the upper surfaces of the bases 82 and 92. Further, the opening portions 84 and 94 of the frame bodies 83 and 93 are formed with inner wall surfaces so that the opening size decreases from the lower surface S2 of the frame bodies 83 and 93 toward the upper surface S1. Here, the inner wall surfaces of the openings 84 and 94 of the frames 83 and 93 are used as reflecting surfaces that reflect the light emitted from the light emitting elements 81 and 91.

図１（ａ），（ｂ）のような構造を採ると、発光素子８１，９１から斜め方向に出射された光が枠体８３，９３の開口部８４，９４の内壁面で反射され、放射角度が基体８２，９２の表面に対して直角に近くなったときに、開口部８４，９４から光が放射されることになり、正面方向に指向性をもたせることができる。
特開２００５−７２３９７ 特開２００５−２４３７３８ 1A and 1B, the light emitted from the light emitting elements 81 and 91 in an oblique direction is reflected by the inner wall surfaces of the openings 84 and 94 of the frames 83 and 93, and is emitted. When the angle becomes close to a right angle with respect to the surfaces of the base bodies 82 and 92, light is emitted from the openings 84 and 94, and directivity can be provided in the front direction.
JP-A-2005-72397 JP-A-2005-243738

このように、上述した従来のパッケージ構造では、枠体８３，９３の開口部８４，９４が絞られているため、正面方向に取り出される光は増加する。しかしながら、依然として斜め方向に放射される光も多く、結果的に、正面への指向性を十分に高めることができなかった。正面への指向性が低いということは、発光面から取り出される光線方向がばらつくということであり、結果として、レンズ，リフレクター，導光板などを用いる光学設計の難易度が上がってしまうなどの不都合があった。   As described above, in the conventional package structure described above, the openings 84 and 94 of the frames 83 and 93 are narrowed, so that the light extracted in the front direction increases. However, there is still a lot of light emitted in an oblique direction, and as a result, the directivity toward the front cannot be sufficiently improved. The low directivity to the front means that the direction of the light extracted from the light emitting surface varies, and as a result, there is a disadvantage that the difficulty of optical design using a lens, a reflector, a light guide plate, etc. increases. there were.

本発明は、発光素子から出射される光の正面への指向性を十分に高めることの可能な発光装置およびその製造方法を提供することを目的としている。   An object of this invention is to provide the light-emitting device which can fully improve the directivity to the front of the light radiate | emitted from a light emitting element, and its manufacturing method.

上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、発光素子と、該発光素子が搭載される基体と、前記基体上に設けられている枠体とを有し、前記枠体には、発光素子からの光の指向性を高めるための開口部が設けられており、前記開口部は、枠体の基体と接する面を下面とし、枠体の基体とは反対側の面を上面とするときに、枠体の上面と下面との間の所定の高さ位置において開口寸法が最小となっていることを特徴としている。   In order to achieve the above object, an invention according to claim 1 includes a light emitting element, a base body on which the light emitting element is mounted, and a frame body provided on the base body. An opening is provided to increase the directivity of light from the light emitting element, and the opening has a surface in contact with the base of the frame as a lower surface, and a surface opposite to the base of the frame as an upper surface. In this case, the opening dimension is minimized at a predetermined height position between the upper surface and the lower surface of the frame.

また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の発光装置において、前記開口部は、枠体の上面から開口寸法が最小となる高さ位置まで、開口寸法が小さくなるように傾斜している第１の内壁面（傾斜面）と、枠体の下面から開口寸法が最小となる高さ位置まで、開口寸法が小さくなるように傾斜している第２の内壁面（傾斜面）とを有していることを特徴としている。   According to a second aspect of the present invention, in the light emitting device according to the first aspect, the opening portion is inclined so that the opening size is reduced from the upper surface of the frame body to a height position where the opening size is minimized. A first inner wall surface (inclined surface) and a second inner wall surface (inclined surface) inclined so as to reduce the opening dimension from the lower surface of the frame to a height position where the opening dimension is minimized. It is characterized by having.

また、請求項３記載の発明は、請求項１または請求項２記載の発光装置において、前記開口部の内壁には、光を反射するための反射層が設けられていることを特徴としている。   According to a third aspect of the present invention, in the light emitting device according to the first or second aspect, a reflective layer for reflecting light is provided on the inner wall of the opening.

また、請求項４記載の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の発光装置において、枠体の上面から開口寸法が最小となる高さ位置までの高さが、枠体の下面から開口寸法が最小となる高さ位置までの高さよりも小さいことを特徴としている。   According to a fourth aspect of the present invention, in the light emitting device according to any one of the first to third aspects, the height from the upper surface of the frame body to the height position where the opening dimension is minimum is the frame. It is characterized by being smaller than the height from the lower surface of the body to the height position at which the opening dimension is minimized.

また、請求項５記載の発明は、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の発光装置において、前記発光素子は、半導体発光素子であることを特徴としている。   The invention according to claim 5 is the light emitting device according to any one of claims 1 to 4, wherein the light emitting element is a semiconductor light emitting element.

また、請求項６記載の発明は、請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の発光装置において、前記開口部の前記最小の開口寸法は、前記発光素子の寸法よりも小さいことを特徴としている。   According to a sixth aspect of the present invention, in the light emitting device according to any one of the first to fifth aspects, the minimum opening size of the opening is smaller than the size of the light emitting element. It is a feature.

また、請求項７記載の発明は、請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の発光装置において、前記開口部の前記最小の開口寸法が前記発光素子の寸法よりも大きい場合に、枠体の下面から開口寸法が最小となる高さ位置までの高さＨ２と、発光素子の端から最小の開口寸法となる前記開口部の先端までの基体と平行な方向の距離Ｄ１との関係がＤ１＜０．６５Ｈ２−２５０（単位はμｍ）であることを特徴としている。   The invention according to claim 7 is the light emitting device according to any one of claims 1 to 5, wherein the minimum opening size of the opening is larger than the size of the light emitting element. The relationship between the height H2 from the lower surface of the frame to the height position where the opening dimension is minimum, and the distance D1 in the direction parallel to the substrate from the end of the light emitting element to the tip of the opening having the minimum opening dimension Is D1 <0.65H2-250 (unit: μm).

また、請求項８記載の発明は、請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載の発光装置において、前記枠体はシリコンで形成されることを特徴としている。   The invention according to claim 8 is the light emitting device according to any one of claims 1 to 7, wherein the frame is formed of silicon.

また、請求項９記載の発明は、請求項８記載の発光装置において、前記枠体の第１の内壁面（傾斜面）および／または第２の内壁面（傾斜面）は、シリコンの（１１１）面よりなることを特徴としている。   The invention according to claim 9 is the light emitting device according to claim 8, wherein the first inner wall surface (inclined surface) and / or the second inner wall surface (inclined surface) of the frame is made of silicon (111 ).

また、請求項１０記載の発明は、請求項１乃至請求項９のいずれか一項に記載の発光装置において、前記基体は、シリコンで形成されることを特徴としている。   According to a tenth aspect of the present invention, in the light emitting device according to any one of the first to ninth aspects, the base is made of silicon.

また、請求項１１記載の発明は、請求項１乃至請求項１０のいずれか一項に記載の発光装置において、前記基体には、基体表面から基体側面を経て基体裏面へ回り込む電極パターンが形成されており、前記発光素子は、前記基体表面の電極パターン上に搭載されることを特徴としている。   According to an eleventh aspect of the present invention, in the light emitting device according to any one of the first to tenth aspects, an electrode pattern is formed on the base so as to go from the base surface through the base side to the back of the base. The light-emitting element is mounted on an electrode pattern on the surface of the substrate.

また、請求項１２記載の発明は、発光素子と、該発光素子が搭載される基体と、前記基体上に設けられている枠体とを有し、前記枠体には、発光素子からの光の指向性を高めるための開口部が設けられている発光装置の製造方法において、前記開口部が、枠体の上面から開口寸法が最小となる高さ位置まで、開口寸法が小さくなるように傾斜している第１の内壁面（傾斜面）と、枠体の下面から開口寸法が最小となる高さ位置まで、開口寸法が小さくなるように傾斜している第２の内壁面（傾斜面）とを有するように、前記枠体を加工する工程を有していることを特徴としている。   The invention described in claim 12 includes a light emitting element, a base on which the light emitting element is mounted, and a frame provided on the base, and the frame has light from the light emitting element. In the method of manufacturing a light emitting device provided with an opening for improving directivity of the light emitting device, the opening is inclined so that the opening size is reduced from the upper surface of the frame body to a height position where the opening size is minimized. The first inner wall surface (inclined surface) that is inclined and the second inner wall surface (inclined surface) that is inclined from the lower surface of the frame body to the height position where the opening dimension is minimized to be small. It has the process of processing the said frame so that it may have.

また、請求項１３記載の発明は、請求項１２記載の発光装置の製造方法において、前記枠体を加工する工程は、両面に絶縁膜を備えた（１００）シリコン基板を少なくとも２回以上の異方性エッチングによって加工し、（１１１）面の前記第１の内壁面（傾斜面）と（１１１）面の前記第２の内壁面（傾斜面）とを形成することによってなされることを特徴としている。   The invention described in claim 13 is the method for manufacturing a light emitting device according to claim 12, wherein the step of processing the frame is performed by changing the (100) silicon substrate having an insulating film on both sides at least twice. Processed by isotropic etching to form the first inner wall surface (inclined surface) of the (111) surface and the second inner wall surface (inclined surface) of the (111) surface. Yes.

請求項１乃至請求項１３記載の発明によれば、発光素子と、該発光素子が搭載される基体と、前記基体上に設けられている枠体とを有し、前記枠体には、発光素子からの光の指向性を高めるための開口部が設けられており、前記開口部は、枠体の基体と接する面を下面とし、枠体の基体とは反対側の面を上面とするときに、枠体の上面と下面との間の所定の高さ位置において開口寸法が最小となっているので、発光素子から出射される光の正面への指向性を十分に高めることができる。すなわち、枠体の上面と下面との間の所定の高さ位置において開口寸法が最小となっているので、発光装置（パッケージ）内の反射を制御し、正面への指向性を効率を落とすことなく高めることができる。
According to invention of Claim 1 thru | or 13, it has a light emitting element, a base | substrate with which this light emitting element is mounted, and the frame provided on the said base | substrate, In said frame, light emission is carried out. An opening for increasing the directivity of light from the element is provided, and the opening has a lower surface that is in contact with the base of the frame and an upper surface that is opposite to the base of the frame. In addition, since the opening dimension is minimized at a predetermined height position between the upper surface and the lower surface of the frame, the directivity of the light emitted from the light emitting element to the front surface can be sufficiently increased. That is, since the opening dimension is minimum at a predetermined height position between the upper surface and the lower surface of the frame body, the reflection in the light emitting device (package) is controlled, and the directivity toward the front is reduced. Can be raised without any.

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図２は本発明に係る発光装置の概念図である。図２を参照すると、本発明の発光装置（パッケージ）は、発光素子１と、該発光素子１が搭載される基体（例えば基板）２と、前記基体２上に設けられている枠体３とを有し、前記枠体３には、発光素子１からの光の指向性を高めるための開口部４が設けられている。ところで、本発明では、開口部４は、枠体３の基体２と接する面を下面Ｓ２とし、枠体３の基体２とは反対側の面を上面Ｓ１とするときに、図２に符号５で示すように、枠体３の上面Ｓ１と下面Ｓ２との間の所定の高さ位置において開口寸法ｗが最小ｗ０となっている。   FIG. 2 is a conceptual diagram of a light emitting device according to the present invention. Referring to FIG. 2, the light emitting device (package) of the present invention includes a light emitting element 1, a base (for example, a substrate) 2 on which the light emitting element 1 is mounted, and a frame 3 provided on the base 2. The frame 3 is provided with an opening 4 for enhancing the directivity of light from the light emitting element 1. By the way, in the present invention, the opening 4 has a surface 5 in contact with the base 2 of the frame 3 as a lower surface S2 and a surface opposite to the base 2 of the frame 3 as an upper surface S1. As shown, the opening dimension w is the minimum w0 at a predetermined height position between the upper surface S1 and the lower surface S2 of the frame 3.

また、上記開口部４は、図３に拡大図で示すように、枠体３の上面Ｓ１から開口寸法ｗが最小ｗ０となる高さ位置まで、開口寸法ｗが小さくなるように傾斜している第１の内壁面（傾斜面）Ｓ３と、枠体３の下面Ｓ２から開口寸法ｗが最小ｗ０となる高さ位置まで、開口寸法ｗが小さくなるように傾斜している第２の内壁面（傾斜面）Ｓ４とを有している。なお、図３において、ｗ１は枠体３の上面Ｓ１の開口寸法であり、ｗ２は枠体３の下面Ｓ２の開口寸法である。   Further, as shown in an enlarged view in FIG. 3, the opening 4 is inclined so that the opening dimension w decreases from the upper surface S1 of the frame 3 to a height position where the opening dimension w is the minimum w0. The first inner wall surface (inclined surface) S3 and the second inner wall surface (inclined so that the opening dimension w decreases from the lower surface S2 of the frame 3 to the height position where the opening dimension w is the minimum w0) ( Sloped surface) S4. In FIG. 3, w1 is the opening dimension of the upper surface S1 of the frame 3, and w2 is the opening dimension of the lower surface S2 of the frame 3.

なお、以下では、開口寸法ｗが最小ｗ０となっている部分を絞り部５とも称し、開口寸法ｗを絞り寸法ｗとも呼ぶことにする。開口寸法ｗが最小ｗ０となっている部分、すなわち絞り部５は、図４（ａ）に示すように開口寸法ｗが最小ｗ０となる高さ位置が１つであっても良いし、あるいは、図５（ａ）に示すように開口寸法ｗが最小ｗ０となる高さ位置がある長さＬで連続していても良い。いずれにしろ、本発明では、両面から上下方向に向けて内寸法がそれぞれ小さくなるような傾斜面によって絞り部５が形成されている。   In the following, the portion where the opening dimension w is the minimum w0 is also referred to as the diaphragm portion 5, and the opening dimension w is also referred to as the diaphragm dimension w. The portion where the opening dimension w is the minimum w0, that is, the diaphragm 5 may have one height position where the opening dimension w is the minimum w0 as shown in FIG. As shown in FIG. 5A, the height position where the opening dimension w becomes the minimum w0 may be continuous with a certain length L. In any case, in the present invention, the narrowed portion 5 is formed by an inclined surface whose inner dimensions become smaller from both surfaces in the vertical direction.

また、開口部４の開口形状は、例えば、発光素子１の上面１ａの形状と相似したものとなっている。すなわち、発光素子１の上面１ａの形状に応じて、図６（ａ）に示すように方形状のものであっても良いし、図６（ｂ）に示すように円形状のものであっても良い。例えば、発光素子１の上面１ａの形状が方形状のものである場合には、開口部４の開口形状は、発光素子１の上面１ａの形状に合わせて、方形状のものであるのが良く、また、発光素子１の上面１ａの形状が円形状のものである場合には、開口部４の開口形状は、発光素子１の上面１ａの形状に合わせて、円形状のものであるのが良い。なお、図６（ａ），（ｂ）は、枠体３を下面Ｓ２側から見たときの図である。開口部４の開口形状が、図６（ａ）に示すように方形状のものである場合、開口部４の開口寸法ｗは、ｘ方向，ｙ方向の開口幅ｘ，ｙで規定される。すなわち、図３のｗ０，ｗ１，ｗ２は、（ｘ０，ｙ０），（ｘ１，ｙ１），（ｘ２，ｙ２）で規定される。従って、最小の開口寸法ｗ０とは、最小の開口幅（ｘ０，ｙ０）となる。また、開口部４の開口形状が、図６（ｂ）に示すように円形状のものである場合、開口部４の開口寸法ｗは、開口径ｄで規定される。すなわち、図３のｗ０，ｗ１，ｗ２は、ｄ０，ｄ１，ｄ２で規定される。従って、最小の開口寸法ｗ０とは、最小の開口径ｄ０となる。本発明では、開口部４の開口形状がどのようなものであっても良く、これに対応するため、本発明において、最小の開口寸法ｗ０とは、開口部４の開口形状に応じた種々のものを包含する（すなわち、最小の開口幅（ｘ０，ｙ０）や最小の開口径ｄ０なだを含む）広い概念の用語とする。   In addition, the opening shape of the opening 4 is similar to the shape of the upper surface 1 a of the light emitting element 1, for example. That is, depending on the shape of the upper surface 1a of the light emitting element 1, it may be rectangular as shown in FIG. 6 (a), or circular as shown in FIG. 6 (b). Also good. For example, when the shape of the upper surface 1a of the light emitting element 1 is a square shape, the opening shape of the opening 4 should be a square shape in accordance with the shape of the upper surface 1a of the light emitting element 1. When the shape of the upper surface 1a of the light emitting element 1 is circular, the opening shape of the opening 4 is circular so as to match the shape of the upper surface 1a of the light emitting element 1. good. 6A and 6B are views when the frame body 3 is viewed from the lower surface S2 side. When the opening shape of the opening 4 is rectangular as shown in FIG. 6A, the opening dimension w of the opening 4 is defined by the opening widths x and y in the x and y directions. That is, w0, w1, and w2 in FIG. 3 are defined by (x0, y0), (x1, y1), and (x2, y2). Therefore, the minimum opening dimension w0 is the minimum opening width (x0, y0). When the opening shape of the opening 4 is circular as shown in FIG. 6B, the opening dimension w of the opening 4 is defined by the opening diameter d. That is, w0, w1, and w2 in FIG. 3 are defined by d0, d1, and d2. Therefore, the minimum opening dimension w0 is the minimum opening diameter d0. In the present invention, any opening shape of the opening 4 may be used, and in order to cope with this, in the present invention, the minimum opening dimension w0 is various in accordance with the opening shape of the opening 4. It is a term of a broad concept that includes a thing (that is, including a minimum opening width (x0, y0) and a minimum opening diameter d0).

また、本発明において、開口部４の最小の開口寸法ｗ０は、発光素子１の寸法(正確には、発光素子１の上面１ａの形状の寸法)よりも小さいか、あるいは、発光素子１の寸法(正確には、発光素子１の上面１ａの形状の寸法)よりも大きい場合には、後述のように（図１４のように）、枠体３の下面Ｓ２から開口寸法ｗが最小ｗ０となる高さ位置までの高さＨ２と、発光素子１の端から最小の開口寸法ｗ０となる前記開口部４の先端までの基体２と平行な方向の距離Ｄ１との関係がＤ１＜０．６５Ｈ２−２５０（単位はμｍ）であるのが好ましい。ここで、発光素子１の寸法(正確には、発光素子１の上面１ａの形状の寸法)とは、例えば、発光素子１の上面１ａの形状が方形状のものである場合には、ｘ方向，ｙ方向の幅で規定され、発光素子１の上面１ａの形状が円形のものである場合には、その直径で規定される広い概念の用語である。   In the present invention, the minimum opening dimension w0 of the opening 4 is smaller than the dimension of the light emitting element 1 (more precisely, the dimension of the shape of the upper surface 1a of the light emitting element 1) or the dimension of the light emitting element 1. When it is larger than (accurately, the dimension of the shape of the upper surface 1a of the light emitting element 1), as will be described later (as shown in FIG. 14), the opening dimension w is the minimum w0 from the lower surface S2 of the frame 3. The relationship between the height H2 up to the height position and the distance D1 in the direction parallel to the base 2 from the end of the light emitting element 1 to the tip of the opening 4 having the minimum opening size w0 is D1 <0.65H2−. It is preferably 250 (unit: μm). Here, the dimension of the light emitting element 1 (more precisely, the dimension of the shape of the upper surface 1a of the light emitting element 1) is, for example, the x direction when the shape of the upper surface 1a of the light emitting element 1 is rectangular. , Y-direction width, and the shape of the upper surface 1a of the light-emitting element 1 is circular, it is a broad concept term defined by its diameter.

また、開口部４の内壁は、図４（ａ），図５（ａ）に示すように露出しているよりも、図４（ｂ），図５（ｂ）に示すように、開口部４の内壁には、光を反射するための反射層６が設けられているのが好ましい。ここで、反射層６には、例えば、後述のような３層積層の金属膜が用いられる。   The inner wall of the opening 4 is exposed as shown in FIGS. 4B and 5B rather than being exposed as shown in FIGS. 4A and 5A. The inner wall is preferably provided with a reflective layer 6 for reflecting light. Here, for the reflective layer 6, for example, a three-layered metal film as described below is used.

また、本発明では、図３，図４，図５に示すように、枠体３の上面Ｓ１から開口寸法ｗが最小ｗ０となる高さ位置までの高さＨ１は、枠体３の下面Ｓ２から開口寸法ｗが最小ｗ０となる高さ位置までの高さＨ２よりも小さいのが良い。   In the present invention, as shown in FIGS. 3, 4, and 5, the height H <b> 1 from the upper surface S <b> 1 of the frame 3 to the height position where the opening dimension w is the minimum w <b> 0 is the lower surface S <b> 2 of the frame 3. To a height position where the opening dimension w becomes the minimum w0 is preferably smaller than the height H2.

図７，図８は、本発明に係る発光装置のより具体的な構成例を示す図である。なお、図７，図８の例では、説明の便宜上、枠体３を図４（ａ），（ｂ）のものであるとした場合がそれぞれ示されている。   7 and 8 are diagrams showing a more specific configuration example of the light emitting device according to the present invention. In the example of FIGS. 7 and 8, the case where the frame 3 is the one shown in FIGS. 4A and 4B is shown for convenience of explanation.

また、図７，図８において、発光素子１は、例えば半導体発光素子（具体的には、発光ダイオード素子や半導体レーザ素子など）として構成されている。   7 and 8, the light emitting element 1 is configured as, for example, a semiconductor light emitting element (specifically, a light emitting diode element or a semiconductor laser element).

また、図７，図８において、枠体３はシリコンで形成することができる。そして、枠体３がシリコンで形成される場合、枠体３の上面Ｓ１および下面Ｓ２をシリコンの（１００）面で形成し、枠体３の第１の内壁面（傾斜面）Ｓ３および／または第２の内壁面（傾斜面）Ｓ４を、シリコンの（１１１）面で形成することができる。   7 and 8, the frame 3 can be formed of silicon. When the frame 3 is formed of silicon, the upper surface S1 and the lower surface S2 of the frame 3 are formed by the (100) surface of silicon, and the first inner wall surface (inclined surface) S3 of the frame 3 and / or The second inner wall surface (inclined surface) S4 can be formed of a (111) surface of silicon.

また、図７，図８において、基体２も、シリコンで形成することができる。すなわち、基体２は、シリコン基板とすることができる。   7 and 8, the substrate 2 can also be formed of silicon. That is, the substrate 2 can be a silicon substrate.

そして、図７，図８を参照すると、基体（例えば基板）２には、基体表面から基体側面を経て基体裏面へ回り込む電極パターン７が形成されており、発光素子１は、基体表面の電極パターン７上に搭載されるようになっている、   7 and 8, an electrode pattern 7 is formed on the substrate (for example, the substrate) 2 so as to go from the substrate surface to the substrate back surface through the substrate side surface, and the light emitting element 1 has the electrode pattern on the substrate surface. 7 is supposed to be mounted on the

上述したような本発明の発光装置は、枠体３の上面Ｓ１と下面Ｓ２との間の所定の高さ位置において開口部４の開口寸法ｗが最小ｗ０となっているので（枠体３に絞り部５が形成されているので）、発光素子１から出射される光の正面への指向性を十分に高めることができる。すなわち、枠体３の上面Ｓ１と下面Ｓ２との間の所定の高さ位置において開口部４の開口寸法ｗが最小ｗ０となっているので（枠体３に絞り部５が形成されているので）、発光装置（パッケージ）内の反射を制御し、正面への指向性を効率を落とすことなく高めることができる。   In the light emitting device of the present invention as described above, the opening dimension w of the opening 4 is the minimum w0 at a predetermined height position between the upper surface S1 and the lower surface S2 of the frame 3 (the frame 3 has Since the diaphragm 5 is formed), the directivity of the light emitted from the light emitting element 1 toward the front can be sufficiently increased. That is, since the opening dimension w of the opening 4 is the minimum w0 at a predetermined height position between the upper surface S1 and the lower surface S2 of the frame 3 (because the diaphragm portion 5 is formed in the frame 3). ), The reflection in the light emitting device (package) can be controlled, and the directivity to the front can be increased without reducing the efficiency.

上述したような本発明の発光装置の製造方法は、開口部４が、枠体３の上面Ｓ１から開口寸法ｗが最小ｗ０となる高さ位置まで、開口寸法ｗが小さくなるように傾斜している第１の内壁面（傾斜面）Ｓ３と、枠体３の下面Ｓ２から開口寸法ｗが最小ｗ０となる高さ位置まで、開口寸法ｗが小さくなるように傾斜している第２の内壁面（傾斜面）Ｓ４とを有するように、前記枠体３を加工する工程を有している。   In the method of manufacturing the light emitting device of the present invention as described above, the opening 4 is inclined so that the opening dimension w is reduced from the upper surface S1 of the frame 3 to the height position where the opening dimension w is the minimum w0. The first inner wall surface (inclined surface) S3 and the second inner wall surface inclined so that the opening dimension w decreases from the lower surface S2 of the frame 3 to the height position where the opening dimension w is the minimum w0. (Inclined surface) It has the process of processing the said frame 3 so that it may have S4.

ここで、前記枠体３を加工する工程は、後述のように、例えば、両面に絶縁膜を備えた（１００）シリコン基板を少なくとも２回以上の異方性エッチングによって加工し、（１１１）面の前記第１の内壁面（傾斜面）Ｓ３と（１１１）面の前記第２の内壁面（傾斜面）Ｓ４とを形成することによってなされる。   Here, the process of processing the frame 3 is performed, for example, by processing a (100) silicon substrate having an insulating film on both sides by at least two or more anisotropic etchings, as described later. This is done by forming the first inner wall surface (inclined surface) S3 and the second inner wall surface (inclined surface) S4 of the (111) plane.

枠体３および基体（基板）２をシリコンで形成する場合の製造方法について以下に説明する。   A manufacturing method in the case where the frame 3 and the substrate (substrate) 2 are formed of silicon will be described below.

図９は枠体３の製造方法を説明するための図である。図９では、まず、図９（Ａ）に示すように、鏡面シリコンウエハ３の表面に拡散炉を用いて熱酸化シリコン膜１１ａ，１１ｂを作製する。次に、フォトリソグラフィー技術によってウエハ３の片面にレジストパターンを形成し、バッファードフッ酸（ＢＨＦ）によって熱酸化シリコン膜をエッチング除去することで、図９（Ｂ）に示すような熱酸化シリコン膜１１ａのパターンを形成する。パターニングされた熱酸化シリコン膜１１ａをマスクとして、例えば２０％ＴＭＡＨ溶液による結晶異方性エッチングによって、図９（Ｃ）に示すような凹部を作製する。凹部を作製した後、ＢＨＦ溶液によって一旦すべての熱酸化シリコン膜１１ａ，１１ｂを除去し、図９（Ｄ）に示すように再びシリコンウエハ３の表面に拡散炉を用いて熱酸化シリコン膜１２ａ，１２ｂを作製する。引き続き、フォトリソグラフィー技術によって、凹部加工されていない面にレジストパターンを形成し、ＢＨＦ溶液によって熱酸化シリコン膜をエッチング除去することで、図９（Ｅ）に示すような熱酸化シリコン膜１２ｂのパターンを形成する。熱酸化シリコン膜１２ｂをマスクとして、例えば２０％ＴＭＡＨ溶液による結晶異方性エッチングを実施すると、図９（Ｆ）に示すように凹部同士が衝き合った形状にシリコンウエハ３が加工される。ＢＨＦ溶液で熱酸化シリコン膜１２ａ，１２ｂを除去することにより、図９（Ｇ）に示すようにシリコンウエハ３の一部で貫通し、絞り部を有する形状の開口部４を得ることが出来る。再び、図９（Ｈ）に示すように再びシリコンウエハ３の表面に拡散炉を用いて熱酸化シリコン膜１３を作製し、フォトリソグラフィー技術によりレジストパターンを形成する。   FIG. 9 is a view for explaining a method of manufacturing the frame 3. In FIG. 9, first, as shown in FIG. 9A, thermally oxidized silicon films 11a and 11b are formed on the surface of the mirror silicon wafer 3 using a diffusion furnace. Next, a resist pattern is formed on one surface of the wafer 3 by photolithography, and the thermally oxidized silicon film is removed by etching with buffered hydrofluoric acid (BHF), whereby a thermally oxidized silicon film as shown in FIG. 9B is obtained. The pattern of 11a is formed. Using the patterned thermally oxidized silicon film 11a as a mask, a recess as shown in FIG. 9C is formed by crystal anisotropic etching using, for example, a 20% TMAH solution. After forming the recesses, all the thermally oxidized silicon films 11a and 11b are once removed by the BHF solution, and as shown in FIG. 9D, the thermally oxidized silicon films 12a and 12a are again formed on the surface of the silicon wafer 3 using a diffusion furnace. 12b is produced. Subsequently, a resist pattern is formed on the surface where the recess is not processed by photolithography, and the thermally oxidized silicon film is removed by etching with a BHF solution, whereby the pattern of the thermally oxidized silicon film 12b as shown in FIG. Form. When crystal anisotropic etching using, for example, a 20% TMAH solution is performed using the thermally oxidized silicon film 12b as a mask, the silicon wafer 3 is processed into a shape in which the concave portions are in contact with each other as shown in FIG. By removing the thermally oxidized silicon films 12a and 12b with a BHF solution, it is possible to obtain an opening 4 having a shape that penetrates a part of the silicon wafer 3 and has a constricted portion as shown in FIG. 9G. Again, as shown in FIG. 9H, a thermally oxidized silicon film 13 is again formed on the surface of the silicon wafer 3 using a diffusion furnace, and a resist pattern is formed by a photolithography technique.

次に熱酸化シリコン膜１３上にレジストパターンが形成されたシリコンウエハ３に、積層の金属膜６を形成する。例えば３層積層の金属膜６を成膜する。具体例として、熱酸化シリコン膜１３上に、密着層としてＴｉまたはＴｉ−Ｎｉ合金膜を成膜し、バリアメタル層としてＮｉまたはＰｔまたはＰｄ膜を成膜し、反射層としてＡｇまたはＡｌまたはＡｇ合金膜を連続的に成膜して、３層積層の金属膜６を成膜する。続いて、３層積層の金属膜６をリフトオフすることで、図９（Ｉ）に示すような枠体の反射層（および基板接合パターン）６を作製することが出来る。なお、酸・アルカリ溶液によるウエットエッチングや、ＲＩＥのようなドライエッチングプロセスにより金属膜６をパターニングすることも可能である。   Next, the laminated metal film 6 is formed on the silicon wafer 3 on which the resist pattern is formed on the thermally oxidized silicon film 13. For example, a three-layer metal film 6 is formed. As a specific example, a Ti or Ti—Ni alloy film is formed on the thermally oxidized silicon film 13 as an adhesion layer, a Ni or Pt or Pd film is formed as a barrier metal layer, and Ag or Al or Ag is formed as a reflective layer. An alloy film is continuously formed to form a three-layered metal film 6. Subsequently, the reflective film (and substrate bonding pattern) 6 of the frame as shown in FIG. 9I can be produced by lifting off the three-layered metal film 6. It is also possible to pattern the metal film 6 by wet etching using an acid / alkali solution or a dry etching process such as RIE.

また、図１０は、基体（基板）２の製造方法を説明するための図である。図１０では、まず、図１０（Ａ）に示すように、鏡面シリコンウエハ２の表面に拡散炉を用いて熱酸化シリコン膜２１ａ，２１ｂを作製する。次に、フォトリソグラフィー技術によってウエハ２の両面にレジストパターンを形成し、バッファードフッ酸（ＢＨＦ）によって熱酸化シリコン膜２１ａ，２１ｂをエッチング除去することで、図１０（Ｂ）に示すような熱酸化シリコン膜２１ａ，２１ｂのパターンを形成する。パターニングされた熱酸化シリコン膜２１ａ，２１ｂをマスクとして、例えば２０％ＴＭＡＨ溶液による結晶異方性エッチングによって、シリコンウエハ２を両面からエッチングし、スルーホールを作製する。スルーホールを作製した後、ＢＨＦ溶液によって一旦すべての熱酸化シリコン膜を除去し、図１０（Ｃ）に示すように再びシリコンウエハ２の表面に拡散炉を用いて熱酸化シリコン膜２２を作製する。続いて、フォトリソグラフィー技術によりレジストパターンを作製する。立体形状へのパターニングにはレジストスプレーコーティングが好適な手段として用いることが出来る。次に、熱酸化シリコン膜２２上にレジストパターンが形成されたシリコンウエハ２に、積層の金属膜７を形成する。例えば３層積層の金属膜７を成膜する。具体例として、熱酸化シリコン膜２２上に密着層としてＴｉまたはＴｉ−Ｎｉ合金膜を成膜し、バリアメタル層としてＮｉまたはＰｔまたはＰｄ膜を、反射層としてＡｇまたはＡｌまたはＡｇ合金膜を連続的に成膜して、３層積層の金属膜７を成膜する。続いて、３層積層の金属膜７をリフトオフすることで、図１０（Ｄ）に示すように、基体（基板）２上に電極パターン７を作製することが出来る。なお、酸・アルカリ溶液によるウエットエッチングや、ＲＩＥのようなドライエッチングプロセスにより金属膜７をパターニングすることも可能である。また、今回はスルーホールを１回のエッチングにより作製する場合を示したが、片面ずつエッチングすることによりスルーホールを作製することも可能である。   FIG. 10 is a diagram for explaining a method of manufacturing the base body (substrate) 2. In FIG. 10, first, as shown in FIG. 10A, thermally oxidized silicon films 21 a and 21 b are formed on the surface of the mirror silicon wafer 2 using a diffusion furnace. Next, a resist pattern is formed on both surfaces of the wafer 2 by a photolithography technique, and the thermally oxidized silicon films 21a and 21b are removed by etching with buffered hydrofluoric acid (BHF), whereby heat as shown in FIG. Patterns of the silicon oxide films 21a and 21b are formed. Using the patterned thermally oxidized silicon films 21a and 21b as masks, the silicon wafer 2 is etched from both sides by, for example, crystal anisotropic etching using a 20% TMAH solution to form through holes. After the through holes are formed, all of the thermally oxidized silicon film is once removed with a BHF solution, and as shown in FIG. 10C, a thermally oxidized silicon film 22 is formed again on the surface of the silicon wafer 2 using a diffusion furnace. . Subsequently, a resist pattern is produced by a photolithography technique. Resist spray coating can be used as a suitable means for patterning into a three-dimensional shape. Next, the laminated metal film 7 is formed on the silicon wafer 2 on which the resist pattern is formed on the thermally oxidized silicon film 22. For example, a three-layer metal film 7 is formed. As a specific example, a Ti or Ti—Ni alloy film is formed on the thermally oxidized silicon film 22 as an adhesion layer, a Ni or Pt or Pd film is continuously formed as a barrier metal layer, and an Ag or Al or Ag alloy film is continuously formed as a reflective layer. Thus, a three-layer metal film 7 is formed. Subsequently, the electrode pattern 7 can be formed on the substrate (substrate) 2 by lifting off the three-layered metal film 7 as shown in FIG. It is also possible to pattern the metal film 7 by wet etching using an acid / alkali solution or a dry etching process such as RIE. In addition, although the case where the through hole is formed by one etching is shown this time, the through hole can be formed by etching one side at a time.

また、図１０（Ｅ）に示すように、垂直なスルーホールを有する基板を作製することも可能である。この場合には、シリコンウエハをフォトリソグラフィー技術によりパターニングした後にドライエッチングするか、レーザー加工することにより垂直なスルーホールを形成する。しかる後、ウエハ全面に熱酸化膜を形成し、金属めっきまたはＣＶＤなどの成膜技術によりスルーホール部の金属充填を実施する。引き続きフォトリソグラフィー技術を用いて配線パターニングすることによって、垂直なスルーホールを有する基板を作製することができる。   Further, as shown in FIG. 10E, a substrate having a vertical through hole can be manufactured. In this case, a vertical through hole is formed by patterning the silicon wafer by photolithography and then dry etching or laser processing. Thereafter, a thermal oxide film is formed on the entire surface of the wafer, and the through hole portion is filled with metal by a film formation technique such as metal plating or CVD. Subsequently, by performing wiring patterning using a photolithography technique, a substrate having a vertical through hole can be manufactured.

次に、パッケージ，すなわち発光装置（いまの例では、半導体発光装置）の製造方法について説明する。図１１は、パッケージ，すなわち発光装置（いまの例では、半導体発光装置）の製造方法を説明するための図である。図１１の例では、まず、基板２に対し、図１１（Ａ）に示すように、ＬＥＤ発光素子１をダイボンディングした後にワイヤボンディングにて電気的に接続する（あるいは、後述の図１１（Ｂ−２）に示すように、ＬＥＤ発光素子１に搭載されたバンプを介して電気的に接続する）。電気的接続は、Ａｕ、Ａｕ−Ｓｎ共晶合金などを用いて実施することが出来る。しかる後、枠体３と基板２との接合を実施する。枠体３と基板２との接合材としては、ＬＥＤ発光素子１の接合材よりも融点の低い材料を用いるのが望ましく、例えばＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ共晶はんだを用いて接合する。これにより、図１１（Ｂ−１）に示すような半導体発光装置を作製することが出来る。なお、枠体３と基板２との接合材としては、はんだ材以外にも、ガラス、樹脂、ロウ剤などの接着剤を用いることも可能である。   Next, a method for manufacturing a package, that is, a light emitting device (in this example, a semiconductor light emitting device) will be described. FIG. 11 is a view for explaining a method of manufacturing a package, that is, a light emitting device (in this example, a semiconductor light emitting device). In the example of FIG. 11, first, as shown in FIG. 11A, the LED light emitting element 1 is die-bonded to the substrate 2 and then electrically connected by wire bonding (or FIG. 11B described later). -2), as shown in -2), they are electrically connected via bumps mounted on the LED light-emitting element 1). The electrical connection can be performed using Au, Au—Sn eutectic alloy, or the like. Thereafter, the frame 3 and the substrate 2 are joined. As a bonding material for the frame 3 and the substrate 2, it is desirable to use a material having a melting point lower than that of the LED light emitting element 1. For example, Sn—Ag—Cu eutectic solder is used for bonding. Thus, a semiconductor light emitting device as shown in FIG. 11B-1 can be manufactured. In addition to the solder material, an adhesive such as glass, resin, or brazing agent can be used as the bonding material between the frame 3 and the substrate 2.

パッケージの構造としては、半導体発光素子１に図１１（Ｂ−２）に示すようなフリップチップ型の素子を用いて作製することも可能である。また、図１１（Ｂ−３）に示すような垂直なスルーホールを有する基板を採用して作製することも可能である。   As a package structure, the semiconductor light emitting element 1 can be manufactured using a flip chip type element as shown in FIG. Alternatively, a substrate having a vertical through hole as shown in FIG. 11B-3 can be employed.

このように、本発明の発光装置（パッケージ）を製造するには、両面から上下方向に向けて内寸法がそれぞれ小さくなるような傾斜面によって絞り部５が形成された枠体３を作製する。そして、枠体３の内壁面に反射層６を形成し、基板２上に発光素子１を搭載する電極および配線パターンを形成する。このようにして作製したパッケージは樹脂封止して使用しても良いし、正面指向性を高める効果は若干劣るものの複数のチップを１列に搭載するパッケージにすることも可能である。   Thus, in order to manufacture the light emitting device (package) of the present invention, the frame body 3 in which the diaphragm portion 5 is formed by the inclined surfaces whose inner dimensions become smaller in the vertical direction from both surfaces is manufactured. Then, the reflective layer 6 is formed on the inner wall surface of the frame 3, and the electrode and wiring pattern for mounting the light emitting element 1 are formed on the substrate 2. The package produced in this manner may be used after being sealed with a resin, or it may be used as a package in which a plurality of chips are mounted in one row, although the effect of improving the front directivity is slightly inferior.

本発明の構造を採ることにより、ＰＫＧ出力を低下させることなく、正面への指向性を高めることができる。   By adopting the structure of the present invention, the directivity to the front can be increased without reducing the PKG output.

また、基板２と枠体３にシリコンを用いると、フォトリソプロセスで精度良く配線パターニングすることが可能であり、はんだ材で貼り合わせを行う際にセルフアライメント効果により、位置合わせ精度を高めることが可能になる。   In addition, when silicon is used for the substrate 2 and the frame 3, wiring patterning can be performed with high accuracy by a photolithography process, and alignment accuracy can be increased by a self-alignment effect when bonding is performed with a solder material. become.

また、基板２と枠体３にそれぞれシリコンを用いると、熱膨張係数が同じ材料なので張り合わせ部の信頼性が高く、工程としてもウエハ一括で処理できるため製造コスト的にも有利である。   Further, when silicon is used for each of the substrate 2 and the frame 3, since the materials having the same thermal expansion coefficient are used, the reliability of the bonded portion is high, and the wafer can be processed in a batch as a process, which is advantageous in terms of manufacturing cost.

次に、本発明の実施例を説明する。なお、以下では、発光素子（チップ）１の上面１ａが一辺の長さが約２９０μｍの正方形状のものであるとし、また、開口部４はその形状が正方形状であるとする。従って、以下では、寸法とは、ｘ方向（ｙ方向）の幅である。   Next, examples of the present invention will be described. In the following, it is assumed that the upper surface 1a of the light emitting element (chip) 1 has a square shape with a side length of about 290 μm, and the opening 4 has a square shape. Therefore, in the following, the dimension is a width in the x direction (y direction).

図１２は、本発明の構造（実施例）の効果についてパッケージ出力および配光シミュレーションを実施した際の結果を示す図である。図１２においては、絞り部５の絞り寸法（開口部４の最小の開口寸法ｗ０）を２９０μｍ、枠体３の下面Ｓ２の開口寸法ｗ２を８７０μｍと固定値とし、パッケージの構造による配光特性およびパッケージ出力の変化について従来例（図１（ａ），（ｂ）の各構造）との比較を行った。シミュレーションは、シリコンをエッチング加工して５４°の傾斜角を有する内壁面に反射面を形成する設定とし、反射面は鏡面反射に設定した。またチップ１への戻り光による吸収も考慮した設定となっている。図１２の結果からわかるように、本発明の構造（実施例）では、従来例（図１（ａ），（ｂ）の各構造）と比較して出力を大きく低下させることなく、正面の指向性を高めることが出来ることが確認できた。   FIG. 12 is a diagram showing a result when a package output and a light distribution simulation are performed with respect to the effects of the structure (example) of the present invention. In FIG. 12, the aperture size of the aperture 5 (minimum aperture size w0 of the aperture 4) is 290 μm, and the aperture size w2 of the lower surface S2 of the frame 3 is fixed to 870 μm. The change of the package output was compared with the conventional example (each structure shown in FIGS. 1A and 1B). In the simulation, silicon was etched to form a reflective surface on the inner wall surface having an inclination angle of 54 °, and the reflective surface was set to specular reflection. In addition, the absorption due to the return light to the chip 1 is also set. As can be seen from the results shown in FIG. 12, the structure of the present invention (example) does not greatly reduce the output as compared with the conventional example (the structures of FIGS. It was confirmed that the property could be improved.

また、図１３，図１４は、本発明の発光装置（絞り部を有するパッケージ）の好ましい寸法に関して図１２と同様にして行なったシミュレーションによる評価結果を示す図である。ここで、図１３では、枠体３の厚みを８００μｍ、絞り部５の絞り寸法（開口部４の最小の開口寸法ｗ０）を２９０μｍと固定値とし、枠体３の上面Ｓ１から絞り部５までの高さをＨ１、絞り部５から枠体３の下面Ｓ２までの高さをＨ２として、Ｈ１およびＨ２の値を変化させてシミュレーションを実施した。図７の結果からわかるように、いずれの場合でも正面方向の指向性が高まっているが、Ｈ２＞Ｈ１の際に特に良好な効果が得られることが確認できた。   13 and 14 are diagrams showing evaluation results by simulation performed in the same manner as in FIG. 12 with respect to preferred dimensions of the light emitting device (package having a diaphragm portion) of the present invention. Here, in FIG. 13, the thickness of the frame 3 is 800 μm, the aperture size of the aperture portion 5 (minimum aperture size w0 of the aperture 4) is 290 μm, and the fixed values, from the upper surface S 1 of the frame 3 to the aperture portion 5. A simulation was carried out by changing the values of H1 and H2, where H1 is H1, and the height from the diaphragm 5 to the lower surface S2 of the frame 3 is H2. As can be seen from the results of FIG. 7, the directivity in the front direction is increased in any case, but it was confirmed that a particularly good effect was obtained when H2> H1.

また、図１４では、枠体３の上面Ｓ１から絞り部５までの高さＨ１を２００μｍ、絞り部５から枠体３の下面Ｓ２までの高さＨ２を４００μｍまたは６００μｍと固定値とし、絞り部５の絞り寸法（開口部４の最小の開口寸法ｗ０）を変化させてシミュレーションを実施した。図１４からわかるように、Ｈ２の値により正面への指向性を高めることのできる絞り部５の絞り寸法（開口部４の最小の開口寸法ｗ０）が異なっている。すなわち、Ｈ２が４００μｍの場合、絞り部５の絞り寸法（開口部４の最小の開口寸法ｗ０）は２９０μｍ以下であることがより好適であり、Ｈ２が６００μｍの場合、絞り部５の絞り寸法（開口部４の最小の開口寸法ｗ０）は５４０μｍ以下であることがより好適であることが分かる。つまり、絞り部５から枠体３の下面Ｓ２までの高さＨ２が大きければ、絞り部５の絞り寸法（開口部４の最小の開口寸法ｗ０）は大きくすることが出来るということである。なお、絞り部５の絞り寸法（開口部４の最小の開口寸法ｗ０）が５４０μｍであるということは、半導体発光素子１の端から絞り部５の先端までの基板２と平行な方向の距離Ｄ１が１２５μｍということである。   In FIG. 14, the height H1 from the upper surface S1 of the frame 3 to the diaphragm 5 is 200 μm, and the height H2 from the diaphragm 5 to the lower surface S2 of the frame 3 is a fixed value of 400 μm or 600 μm. The simulation was performed while changing the aperture size 5 (the minimum aperture size w0 of the aperture 4). As can be seen from FIG. 14, the aperture size (minimum aperture size w0 of the aperture 4) of the aperture 5 that can increase the directivity to the front differs depending on the value of H2. That is, when H2 is 400 μm, it is more preferable that the aperture size of the aperture 5 (minimum aperture size w0 of the aperture 4) is 290 μm or less, and when H2 is 600 μm, the aperture size of the aperture 5 ( It can be seen that the minimum opening dimension w0) of the opening 4 is more preferably 540 μm or less. That is, if the height H2 from the diaphragm 5 to the lower surface S2 of the frame 3 is large, the diaphragm dimension of the diaphragm 5 (the minimum opening dimension w0 of the opening 4) can be increased. Note that the aperture size of the aperture 5 (minimum aperture w0 of the aperture 4) is 540 μm, which means that the distance D1 in the direction parallel to the substrate 2 from the end of the semiconductor light emitting element 1 to the end of the aperture 5 is shown. Is 125 μm.

検討の結果、絞り部５から枠体３の下面Ｓ２までの高さＨ２と半導体発光素子１の端から絞り部５の先端までの基板２と平行な方向の距離Ｄ１とについて、正面指向性を高める効果が顕著に現われる範囲ではおおよそ比例関係であることを見出した。あくまでシミュレーションによる推定値であるが、正面指向性を高める効果が顕著に現われる範囲をＤ１＜０．６５Ｈ２−２５０とすることができた。ただし、あくまでこの範囲は、正面指向性を高める効果が顕著に現われる範囲であり、この範囲を多少外れた場合にも、正面への指向性は、従来に比べて十分に高い。   As a result of the examination, the front directivity of the height H2 from the diaphragm 5 to the lower surface S2 of the frame 3 and the distance D1 in the direction parallel to the substrate 2 from the end of the semiconductor light emitting element 1 to the tip of the diaphragm 5 is shown. In the range where the effect of enhancing appears remarkably, it was found that the relationship is roughly proportional. Although it is an estimated value to the last, the range in which the effect of improving the front directivity appears remarkably can be set to D1 <0.65H2-250. However, this range is only a range in which the effect of enhancing the front directivity appears remarkably, and the directivity toward the front is sufficiently higher than that in the past even when the range is slightly deviated.

また、基板２と枠体３にシリコンを用いると、フォトリソプロセスにより精度良く配線パターニングすることが可能である。また、はんだ材で基板２と枠体３とを接合する際には、電極パターン７に応じたセルフアライメント効果が現れるので、位置合わせ精度を高めることが可能である。更に、基板２と枠体３にそれぞれシリコンを用いると、熱膨張係数が同じ材料なので接合部の信頼性が高く、工程としてもウエハ一括で処理できるため、製造コスト的に有利である。   Further, when silicon is used for the substrate 2 and the frame 3, wiring patterning can be performed with high accuracy by a photolithography process. Further, when the substrate 2 and the frame 3 are joined with the solder material, a self-alignment effect corresponding to the electrode pattern 7 appears, so that the alignment accuracy can be increased. Furthermore, if silicon is used for the substrate 2 and the frame body 3, respectively, since the materials have the same thermal expansion coefficient, the reliability of the joint is high, and the wafer can be processed as a process, which is advantageous in terms of manufacturing cost.

本発明は、単色ＬＥＤ発光装置、ＲＧＢ混色型白色ＬＥＤ発光装置などに利用可能である。
The present invention can be used for a single color LED light emitting device, an RGB mixed color type white LED light emitting device, and the like.

特許文献１，特許文献２に示されているＬＥＤパッケージを示す図である。It is a figure which shows the LED package shown by patent document 1, patent document 2. FIG. 本発明に係る発光装置の概念図である。1 is a conceptual diagram of a light emitting device according to the present invention. 開口部の拡大図である。It is an enlarged view of an opening part. 開口部の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of an opening part. 開口部の他の例を示す図である。It is a figure which shows the other example of an opening part. 開口部の開口形状の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the opening shape of an opening part. 本発明に係る発光装置のより具体的な構成例を示す図である。It is a figure which shows the more specific structural example of the light-emitting device which concerns on this invention. 本発明に係る発光装置のより具体的な構成例を示す図である。It is a figure which shows the more specific structural example of the light-emitting device which concerns on this invention. 枠体の製造方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the manufacturing method of a frame. 基体（基板）の製造方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the manufacturing method of a base | substrate (board | substrate). 本発明の発光装置の製造方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the manufacturing method of the light-emitting device of this invention. 本発明の構造（実施例）の効果についてパッケージ出力および配光シミュレーションを実施した際の結果を示す図である。It is a figure which shows the result at the time of implementing a package output and light distribution simulation about the effect of the structure (Example) of this invention. 本発明の発光装置（絞り部を有するパッケージ）の好ましい寸法に関して図１２と同様にして行なったシミュレーションによる評価結果を示す図である。It is a figure which shows the evaluation result by the simulation performed like FIG. 12 regarding the preferable dimension of the light-emitting device (package which has an aperture | diaphragm | squeeze part) of this invention. 本発明の発光装置（絞り部を有するパッケージ）の好ましい寸法に関して図１２と同様にして行なったシミュレーションによる評価結果を示す図である。It is a figure which shows the evaluation result by the simulation performed like FIG. 12 regarding the preferable dimension of the light-emitting device (package which has an aperture | diaphragm | squeeze part) of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１ 発光素子
２ 基体
３ 枠体
４ 開口部
５ 絞り部
６ 反射層
７ 電極パターン DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Light emitting element 2 Base | substrate 3 Frame 4 Opening part 5 Diaphragm part 6 Reflective layer 7 Electrode pattern

Claims (13)

発光素子と、該発光素子が搭載される基体と、前記基体上に設けられている枠体とを有し、前記枠体には、発光素子からの光の指向性を高めるための開口部が設けられており、前記開口部は、枠体の基体と接する面を下面とし、枠体の基体とは反対側の面を上面とするときに、枠体の上面と下面との間の所定の高さ位置において開口寸法が最小となっていることを特徴とする発光装置。 A light-emitting element; a base on which the light-emitting element is mounted; and a frame provided on the base. The frame has an opening for increasing the directivity of light from the light-emitting element. The opening is a predetermined gap between the upper surface and the lower surface of the frame body when the surface of the frame body in contact with the base body is the lower surface and the surface opposite to the base body of the frame body is the upper surface. A light-emitting device characterized in that an opening dimension is minimum at a height position. 請求項１記載の発光装置において、前記開口部は、枠体の上面から開口寸法が最小となる高さ位置まで、開口寸法が小さくなるように傾斜している第１の内壁面（傾斜面）と、枠体の下面から開口寸法が最小となる高さ位置まで、開口寸法が小さくなるように傾斜している第２の内壁面（傾斜面）とを有していることを特徴とする発光装置。 2. The light emitting device according to claim 1, wherein the opening is inclined from the upper surface of the frame body to a height position at which the opening dimension is minimized so that the opening dimension is reduced. And a second inner wall surface (inclined surface) inclined so as to reduce the opening dimension from the lower surface of the frame to a height position where the opening dimension is minimized. apparatus. 請求項１または請求項２記載の発光装置において、前記開口部の内壁には、光を反射するための反射層が設けられていることを特徴とする発光装置。 3. The light emitting device according to claim 1, wherein a reflection layer for reflecting light is provided on an inner wall of the opening. 請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の発光装置において、枠体の上面から開口寸法が最小となる高さ位置までの高さが、枠体の下面から開口寸法が最小となる高さ位置までの高さよりも小さいことを特徴とする発光装置。 4. The light emitting device according to claim 1, wherein the height from the upper surface of the frame body to a height position where the opening dimension is minimum is the minimum opening dimension from the lower surface of the frame body. A light emitting device characterized by being smaller than a height up to a height position. 請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の発光装置において、前記発光素子は、半導体発光素子であることを特徴とする発光装置。 The light-emitting device according to claim 1, wherein the light-emitting element is a semiconductor light-emitting element. 請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の発光装置において、前記開口部の前記最小の開口寸法は、前記発光素子の寸法よりも小さいことを特徴とする発光装置。 6. The light emitting device according to claim 1, wherein the minimum opening size of the opening is smaller than the size of the light emitting element. 請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の発光装置において、前記開口部の前記最小の開口寸法が前記発光素子の寸法よりも大きい場合に、枠体の下面から開口寸法が最小となる高さ位置までの高さＨ２と、発光素子の端から最小の開口寸法となる前記開口部の先端までの基体と平行な方向の距離Ｄ１との関係がＤ１＜０．６５Ｈ２−２５０（単位はμｍ）であることを特徴とする発光装置。 6. The light emitting device according to claim 1, wherein when the minimum opening dimension of the opening is larger than the dimension of the light emitting element, the opening dimension is minimum from the lower surface of the frame. The relationship between the height H2 up to the height position and the distance D1 in the direction parallel to the substrate from the end of the light emitting element to the tip of the opening having the smallest opening size is D1 <0.65H2-250 (unit Is a μm). 請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載の発光装置において、前記枠体はシリコンで形成されることを特徴とする発光装置。 8. The light emitting device according to claim 1, wherein the frame is made of silicon. 請求項８記載の発光装置において、前記枠体の第１の内壁面（傾斜面）および／または第２の内壁面（傾斜面）は、シリコンの（１１１）面よりなることを特徴とする発光装置。 9. The light emitting device according to claim 8, wherein the first inner wall surface (inclined surface) and / or the second inner wall surface (inclined surface) of the frame body is made of a (111) surface of silicon. apparatus. 請求項１乃至請求項９のいずれか一項に記載の発光装置において、前記基体は、シリコンで形成されることを特徴とする発光装置。 10. The light emitting device according to claim 1, wherein the base is formed of silicon. 11. 請求項１乃至請求項１０のいずれか一項に記載の発光装置において、前記基体には、基体表面から基体側面を経て基体裏面へ回り込む電極パターンが形成されており、前記発光素子は、前記基体表面の電極パターン上に搭載されることを特徴とする発光装置。 11. The light-emitting device according to claim 1, wherein an electrode pattern is formed on the substrate so as to go from the surface of the substrate to the back surface of the substrate through the side surface of the substrate. A light emitting device mounted on a surface electrode pattern. 発光素子と、該発光素子が搭載される基体と、前記基体上に設けられている枠体とを有し、前記枠体には、発光素子からの光の指向性を高めるための開口部が設けられている発光装置の製造方法において、前記開口部が、枠体の上面から開口寸法が最小となる高さ位置まで、開口寸法が小さくなるように傾斜している第１の内壁面（傾斜面）と、枠体の下面から開口寸法が最小となる高さ位置まで、開口寸法が小さくなるように傾斜している第２の内壁面（傾斜面）とを有するように、前記枠体を加工する工程を有していることを特徴とする発光装置の製造方法。 A light-emitting element; a base on which the light-emitting element is mounted; and a frame provided on the base. The frame has an opening for increasing the directivity of light from the light-emitting element. In the light emitting device manufacturing method provided, the first inner wall surface (inclination) in which the opening portion is inclined so that the opening dimension is reduced from the upper surface of the frame body to a height position where the opening dimension is minimized. Surface) and a second inner wall surface (inclined surface) that is inclined so as to reduce the opening dimension from the lower surface of the frame to a height position where the opening dimension is minimum. The manufacturing method of the light-emitting device characterized by having the process to process. 請求項１２記載の発光装置の製造方法において、前記枠体を加工する工程は、両面に絶縁膜を備えた（１００）シリコン基板を少なくとも２回以上の異方性エッチングによって加工し、（１１１）面の前記第１の内壁面（傾斜面）と（１１１）面の前記第２の内壁面（傾斜面）とを形成することによってなされることを特徴とする発光装置の製造方法。 13. The method of manufacturing a light emitting device according to claim 12, wherein the step of processing the frame includes processing a (100) silicon substrate having an insulating film on both sides by at least two or more anisotropic etchings, (111) A method of manufacturing a light emitting device, comprising: forming the first inner wall surface (inclined surface) of a surface and the second inner wall surface (inclined surface) of a (111) surface.
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