(57)【要約】【課題】ＬＥＤチップから放射される光の一部を検出する光検出素子を備えた発光装置の構造の簡略化による低コスト化を図れ、且つ、ＬＥＤチップの温度上昇を抑制できるＬＥＤモジュールを提供する。【解決手段】発光装置１０におけるＬＥＤチップ１の各電極１２ａ，１２ｂおよび光検出素子４の各電極（図示せず）それぞれと金属ベースプリント配線板７０の対応付けられた導体パターン７３ａ，７３ｂ，７３ｃ，７３ｄとが少なくともボンディングワイヤ１４，１４，１４，１４を介して電気的に接続されており、発光装置１０の３次元構造体６におけるベース基板部６１の一表面側の壁部６２には、各ボンディングワイヤ１４を通す切欠部６３が形成されている。ベース基板部６１の他表面の全面を金属ベースプリント配線板７０に接合してある。【選択図】図１
2010287685.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＥＤチップおよび当該ＬＥＤチップから放射される光の一部を検出する光検出素子を有する発光装置と、発光装置が実装された金属ベースプリント配線板とを備え、発光装置は、ＬＥＤチップが一表面側に搭載されるベース基板部と、当該ベース基板部から突設されＬＥＤチップを囲むとともに光検出素子が形成された壁部とを有する３次元構造体が、少なくとも２枚の半導体基板を用いて形成されてなり、金属ベースプリント配線板は、発光装置のベース基板部の他表面が接合される接合領域の周囲に、発光装置のＬＥＤチップの各電極および光検出素子の各電極それぞれに対応付けられた複数の導体パターンを有し、発光装置と金属ベースプリント配線板とは、ＬＥＤチップの各電極および光検出素子の各電極それぞれと金属ベースプリント配線板の対応付けられた導体パターンとが少なくともボンディングワイヤを介して電気的に接続されてなり、発光装置の壁部には、ボンディングワイヤを通す切欠部が形成されてなることを特徴とするＬＥＤモジュール。
【請求項２】
前記金属ベースプリント配線板における前記発光装置の接合面側において前記発光装置および前記各ボンディングワイヤを封止し前記発光装置から放射されたる光の配光を制御するレンズ状封止部を備えることを特徴とする請求項１記載のＬＥＤモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤチップ（発光ダイオードチップ）を用いた発光装置を備えたＬＥＤモジュールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＬＥＤチップおよび当該ＬＥＤチップから放射される光の一部を検出する光検出素子を有する発光装置が提案されており（例えば、特許文献１参照）、上記特許文献１には、この種の発光装置を回路基板に実装したＬＥＤモジュールも提案されている。
【０００３】
ここで、この種のＬＥＤモジュールは、例えば、図４に示すように、発光装置１０’と、発光装置１０’が実装された回路基板である金属ベースプリント配線板７０’とを備えている。
【０００４】
上述の発光装置１０’は、ＬＥＤチップ１と、ＬＥＤチップ１が実装される実装基板２’とを備え、実装基板２’に、ＬＥＤチップ１から放射される光の一部を検出する光検出素子４が形成されている。
【０００５】
ここにおいて、実装基板２’は、第１のシリコン基板２０ａ’を用いて形成されＬＥＤチップ１が一表面側に実装されるベース基板２０’と、第２のシリコン基板３０ａ’を用いて形成されＬＥＤチップ１から放射される光を出射するための第１の開口窓３１’が形成されベース基板２０’の上記一表面側に接合された配光用基板３０’と、第３のシリコン基板４０ａ’を用いて形成されＬＥＤチップ１から放射される光を出射するための第２の開口窓４１’が形成されるとともに光検出素子４が形成された光検出素子形成基板４０’とで構成されている。要するに、実装基板２’は、３枚のシリコン基板（半導体基板）２０’，３０’，４０’を用いて形成されている。なお、この発光装置１０’では、実装基板２’が、ＬＥＤチップ１を収納するパッケージを構成している。また、この発光装置１０’では、ベース基板２０’が、ＬＥＤチップ１が搭載されるベース基板部を構成し、配光用基板３０’と光検出素子形成基板４０’との積層体が、ベース基板部から突設されＬＥＤチップを囲む壁部を構成している。
【０００６】
上述のベース基板２０’は、図４〜図６に示すように、上記一表面側に、ＬＥＤチップ１をダイボンドするダイパッド部２５ｂａ’が形成され、他表面側に、ＬＥＤチップ１の各電極（図示せず）および光検出素子４の各電極４７ｃ，４７ｄそれぞれに当該ベース基板２０’の厚み方向に沿って設けた貫通孔配線２４を介して電気的に接続される４つの外部接続用電極２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄが形成され、配光用基板３０’は、光検出素子４の各電極４７ｃ，４７ｄとベース基板２０’において光検出素子４に対応付けられた２つの貫通孔配線２４とをそれぞれ電気的に接続する２つの貫通孔配線３４が形成されている。
【０００７】
また、ベース基板２０’は、上記一表面側に、ダイパッド部２５ｂａ’と連続一体に形成されＬＥＤチップ１におけるベース基板２０’側の一方の電極に対応付けられた貫通孔配線２４が電気的に接続される引出配線部２５ｂｂ’と、ＬＥＤチップ１におけるベース基板２０’側とは反対側に設けられた他方の電極に一端部が接合されるボンディングワイヤ１４’の他端部が接合されるパッド２５ａ’とが形成されており、当該パッド２５ａ’とＬＥＤチップ１の上記他方の電極に対応付けられた貫通孔配線２４とが電気的に接続されている。なお、ベース基板２０’は、ダイパッド部２５ｂａ’直下に、複数のサーマルビア２６が設けられ、上記他表面側におけるダイパッド部２５ｂａ’の投影領域に、各サーマルビア２６に熱的に結合された放熱用パッド部２８が形成されている。なお、発光装置１０’は、各外部接続用電極２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄ、サーマルビア２６、放熱用パッド部２８が、第１のシリコン基板２０ａ’に形成された絶縁膜２３によって電気的に絶縁されている。
【０００８】
上述の発光装置１０’は、実装基板２’により構成されるパッケージの内部空間がＬＥＤチップ１およびボンディングワイヤ１４’を封止する透光性材料（例えば、シリコーン樹脂など）からなる封止部５により充実されている。
【０００９】
光検出素子形成基板４０’は、第２の開口窓４１’の開口面積が、配光用基板３０’における光検出素子形成基板４０’側の表面での第１の開口窓３１’の開口面積よりも小さく設定されており、第２の開口窓４１’の周部に光検出素子４の受光部４ａが形成されている。
【００１０】
また、上述の発光装置１０’は、光検出素子形成基板４０’における配光用基板３０’側とは反対側に、第２の開口窓４１’を閉塞する透光性部材３’が固着されている。
【００１１】
また、金属ベースプリント配線板７０’は、Ｃｕ製の金属板７１上に絶縁層７２が形成され、絶縁層７２上に、発光装置１０’のＬＥＤチップ１に電気的に接続された２つの外部接続用電極２７ａ，２７ｂそれぞれが半田からなる接合部（図示せず）を介して接合されて電気的に接続される導体パターン（図示せず）と、光検出素子４の各電極４７ｃ，４７ｄに電気的に接続された２つの外部接続用電極２７ｃ，２７ｄそれぞれが半田からなる接合部８３ｃ，８３ｄを介して接合されて電気的に接続される導体パターン７３ｃ，７３ｄと、発光装置１０’の放熱用パッド部２８が半田からなる接合部８４を介して接合されて熱結合される導体パターン７４とが形成されている。しかして、図４に示した構成のＬＥＤモジュールでは、発光装置１０’のＬＥＤチップ１で発生した熱をサーマルビア２６、放熱用パッド部２８および接合部８４を通して金属ベースプリント配線板７０’へ伝熱させることが可能となり、ＬＥＤチップ１の温度上昇を抑制することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００７−２９４８３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
ところで、図４に示した構成のＬＥＤモジュールでは、発光装置１０’における実装基板２’の基礎となる３枚のシリコン基板２０ａ’，３０ａ’，４０ａ’のうち２枚のシリコン基板２０ａ’，３０ａ’それぞれに貫通孔配線２４，３４を形成する必要があるとともに当該２枚のシリコン基板２０ａ’，３０ａ’のうちの１枚のシリコン基板２０ａ’にサーマルビア２６を形成する必要があり、構造が複雑になってしまうとともに製造プロセスが複雑になりコストが高くなってしまう。
【００１４】
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、ＬＥＤチップから放射される光の一部を検出する光検出素子を備えた発光装置の構造の簡略化による低コスト化を図れ、且つ、ＬＥＤチップの温度上昇を抑制できるＬＥＤモジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
請求項１の発明は、ＬＥＤチップおよび当該ＬＥＤチップから放射される光の一部を検出する光検出素子を有する発光装置と、発光装置が実装された金属ベースプリント配線板とを備え、発光装置は、ＬＥＤチップが一表面側に搭載されるベース基板部と、当該ベース基板部から突設されＬＥＤチップを囲むとともに光検出素子が形成された壁部とを有する３次元構造体が、少なくとも２枚の半導体基板を用いて形成されてなり、金属ベースプリント配線板は、発光装置のベース基板部の他表面が接合される接合領域の周囲に、発光装置のＬＥＤチップの各電極および光検出素子の各電極それぞれに対応付けられた複数の導体パターンを有し、発光装置と金属ベースプリント配線板とは、ＬＥＤチップの各電極および光検出素子の各電極それぞれと金属ベースプリント配線板の対応付けられた導体パターンとが少なくともボンディングワイヤを介して電気的に接続されてなり、発光装置の壁部には、ボンディングワイヤを通す切欠部が形成されてなることを特徴とする。
【００１６】
この発明によれば、発光装置と金属ベースプリント配線板とは、ＬＥＤチップの各電極および光検出素子の各電極それぞれと金属ベースプリント配線板の対応付けられた導体パターンとが少なくともボンディングワイヤを介して電気的に接続されており、発光装置の壁部には、ボンディングワイヤを通す切欠部が形成されているので、発光装置のベース基板部および壁部に従来のような貫通孔配線を設ける必要がなく、ＬＥＤチップから放射される光の一部を検出する光検出素子を備えた発光装置の構造の簡略化による低コスト化を図れ、また、発光装置のベース基板部に従来のような外部接続用電極、放熱用パッド部、貫通孔配線、サーマルビアなどを電気的に絶縁する絶縁膜を設ける必要がなく、ベース基板部の前記他表面の全面を金属ベースプリント配線板に接合することが可能となり、ＬＥＤチップで発生した熱をベース基板部および金属ベースプリント配線板を通して広範囲に効率良く放熱させることができるから、ＬＥＤチップの温度上昇を抑制できる。
【００１７】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記金属ベースプリント配線板における前記発光装置の接合面側において前記発光装置および前記各ボンディングワイヤを封止し前記発光装置から放射されたる光の配光を制御するレンズ状封止部を備えることを特徴とする。
【００１８】
この発明によれば、前記発光装置および前記各ボンディングワイヤを封止し前記発光装置から放射されたる光の配光を制御するレンズ状封止部を備えているので、前記発光装置自体に前記ＬＥＤチップを封止する封止部を設ける必要がなく、前記発光装置の製造が容易になるから、低コスト化を図れる。
【発明の効果】
【００１９】
請求項１の発明では、ＬＥＤチップから放射される光の一部を検出する光検出素子を備えた発光装置の構造の簡略化による低コスト化を図れ、且つ、ＬＥＤチップの温度上昇を抑制できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】実施形態１の発光装置を示し、（ａ）は概略断面図、（ｂ）は要部概略平面図、（ｃ）は（ｂ）のＢ−Ｂ’概略断面図である。
【図２】実施形態２の発光装置を示し、（ａ）は概略断面図、（ｂ）は要部概略平面図である。
【図３】実施形態３の発光装置を示し、（ａ）は概略断面図、（ｂ）は要部概略平面図である。
【図４】従来例を示すＬＥＤモジュールの概略断面図である。
【図５】同上のＬＥＤモジュールにおける発光装置の概略分解斜視図である。
【図６】同上のＬＥＤモジュールにおける発光装置のベース基板を示し、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’概略断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ’概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
（実施形態１）
以下、本実施形態のＬＥＤモジュールについて図１に基づいて説明するが、図１（ａ）は同図（ｂ）のＡ−Ａ’断面に対応する概略断面図である。
【００２２】
本実施形態のＬＥＤモジュールは、ＬＥＤチップ１および当該ＬＥＤチップ１から放射される光の一部を検出する光検出素子４を有する発光装置１０と、発光装置１０が実装された金属ベースプリント配線板７０とを備えている。なお、図１（ｃ）では、金属ベースプリント配線板７０および後述のレンズ状封止部８の図示を省略してある。
【００２３】
ここにおいて、発光装置１０は、半導体基板であるシリコン基板（以下、第１のシリコン基板ともいう）２０ａを用いて形成されＬＥＤチップ１が一表面側に搭載されるベース基板２０と、半導体基板であるシリコン基板（以下、第２のシリコン基板ともいう）３０ａを用いて形成されＬＥＤチップ１から放射される光を出射するための第１の開口窓３１が形成されベース基板２０の上記一表面側に接合された配光用基板３０と、半導体基板であるシリコン基板（以下、第３のシリコン基板ともいう）４０ａを用いて形成されＬＥＤチップ１から放射される光を出射するための第２の開口窓４１が形成されるとともに光検出素子４が形成された光検出素子形成基板４０とで構成される３次元構造体６を備えている。
【００２４】
なお、本実施形態における発光装置１０では、ベース基板２０が、ＬＥＤチップ１が一表面側に搭載されるベース基板部６１を構成し、配光用基板３０と光検出素子形成基板４０とで、ベース基板部６１から突設されＬＥＤチップ１を囲むとともに光検出素子４が形成された壁部６２を構成している。要するに、発光装置１０は、ＬＥＤチップ１が一表面側に搭載されるベース基板部６１とベース基板部６１から突設されＬＥＤチップ１を囲むとともに光検出素子４が形成された壁部６２とを有する３次元構造体６が、３枚の半導体基板（シリコン基板２０ａ，３０ａ，４０ａ）を用いて形成されている。なお、本実施形態では、３次元構造体６が３枚の半導体基板を用いて形成されているが、少なくとも２枚の半導体基板を用いて形成すればよく、例えば、第３のシリコン基板４０ａを用いずに、第２のシリコン基板３０ａを用いて形成する配光用基板３０に光検出素子４を設けることで、配光用基板３０のみにより壁部６２を構成するようにしてもよい。
【００２５】
上述の光検出素子形成基板４０は、第２の開口窓４１の開口面積が、配光用基板３０における光検出素子形成基板４０側の表面での第１の開口窓３１の開口面積よりも小さく設定されており、第２の開口窓４１の周部に光検出素子４の受光部４ｃが形成されている。ここで、光検出素子４の受光部４ｃは、光検出素子形成基板４０におけるベース基板２０との対向面側に形成されている。
【００２６】
上述の各シリコン基板２０ａ，３０ａ，４０ａとしては、導電形がｎ形で一表面が（１００）面の単結晶シリコン基板を用いている。
【００２７】
また、本実施形態では、配光用基板３０における第１の開口窓３１の内側面が、アルカリ系溶液（例えば、ＴＭＡＨ溶液、ＫＯＨ溶液など）を用いた異方性エッチングにより形成された（１１１）面により構成されており（つまり、配光用基板３０は、第１の開口窓３１の開口面積がベース基板２０から離れるにつれて徐々に大きくなっており）、ＬＥＤチップ１から放射された光を前方へ反射するミラーを構成している。
【００２８】
ところで、本実施形態における発光装置１０では、ＬＥＤチップ１として、結晶成長用基板として導電性基板を用い厚み方向の両面に電極１２ａ，１２ｂが形成された可視光ＬＥＤチップ（例えば、青色ＬＥＤチップ、赤色ＬＥＤチップ、緑色ＬＥＤチップなど）を用いており、光検出素子４をフォトダイオードにより構成している。なお、ＬＥＤチップ１の構造や発光色などは特に限定するものではなく、紫外線ＬＥＤチップでもよい。
【００２９】
一方、上述のベース基板２０は、第１のシリコン基板２０ａの一表面側にシリコン酸化膜からなる第１の絶縁膜２３が形成されており、第１の絶縁膜２３上に、ＬＥＤチップ１がダイボンドされ電気的に接続されるダイパッド部２５ｂａと、一端部が金属ベースプリント配線板７０の導体パターン７３ｂに接合されるボンディングワイヤ１４の他端部が接合されるパッド２５ｂｂと、配光用基板３０と接合するための接合用金属層２９とが連続一体に形成されている。ここにおいて、金属ベースプリント配線板７０には、ＬＥＤチップ１におけるダイパッド部２５ｂａ側とは反対側の電極１２ａに対応付けられた導体パターン７３ａが形成されており、当該導体パターン７３ａとＬＥＤチップ１の電極１２ａとがボンディングワイヤ１４を介して電気的に接続されている。
【００３０】
なお、ダイパッド部２５ｂａおよびパッド２５ｂｂと接合用金属層２９とは分離されていてもよい。また、ＬＥＤチップ１としては、厚み方向の一面側に両電極１２ａ，１２ｂが形成されたものを用いてもよく、この場合は、ＬＥＤチップ１の各電極１２ａ，１２ｂそれぞれを金属ベースプリント配線板７０において各電極１２ａ，１２ｂそれぞれに対応付けられた導体パターン７３ａ，７３ｄとボンディングワイヤ１４，１４を介して電気的に接続すればよい。
【００３１】
ベース基板２０のダイパッド部２５ｂａ、パッド２５ｂｂおよび接合用金属層２９は、第１の絶縁膜２３上に形成されたＴｉ膜と当該Ｔｉ膜上に形成されたＡｕ膜との積層膜により構成されており、同一レベル面上に同一厚さで同時に形成してある。なお、本実施形態では、第１の絶縁膜２３上のＴｉ膜の膜厚を１５〜５０ｎｍ、Ｔｉ膜上のＡｕ膜の膜厚を５００ｎｍに設定してあるが、これらの数値は一例であって特に限定するものではない。また、各Ａｕ膜の材料は、純金に限らず不純物を添加したものでもよい。また、各Ａｕ膜と第１の絶縁膜２３との間に密着性改善用の密着層としてＴｉ膜を介在させてあるが、密着層の材料はＴｉに限らず、例えば、Ｃｒ、Ｎｂ、Ｚｒ、ＴｉＮ、ＴａＮなどでもよい。
【００３２】
また、配光用基板３０は、第２のシリコン基板３０ａにおいてベース基板２０に対向する一表面側にシリコン酸化膜からなる第２の絶縁膜３３ａが形成されるとともに、第２のシリコン基板３０ａの他表面側にシリコン酸化膜からなる第３の絶縁膜３３ｂが形成されており、第２の絶縁膜３３ａ上に、ベース基板２０の接合用金属層２９と接合される接合用金属層３６が形成され、第３の絶縁膜３３ｂ上に、光検出素子４の各電極（図示せず）それぞれと電気的に接続される導体パターン３７ｃ，３７ｄが形成されている。ここで、各導体パターン３７ｃ，３７ｄは、金属ベースプリント配線板７０において光検出素子４の上記各電極それぞれに対応付けられた導体パターン７３ｃ，７３ｄとボンディングワイヤ１４，１４を介して電気的に接続される。
【００３３】
また、配光用基板３０は、第３の絶縁膜３３ｂ上に、光検出素子形成基板４０と接合するための接合用金属層３８が形成されている。ここで、各導体パターン３７ｃ，３７ｄおよび接合用金属層３８は、第３の絶縁膜３３ｂにより互いに電気的に絶縁されている。
【００３４】
ここにおいて、接合用金属層３６は、第２の絶縁膜３３ａ上に形成されたＴｉ膜と当該Ｔｉ膜上に形成されたＡｕ膜との積層膜により構成されており、同時に形成されている。また、各導体パターン３７ｃ，３７ｄおよび接合用金属層３８は、第３の絶縁膜３３ｂ上に形成されたＴｉ膜と当該Ｔｉ膜上に形成されたＡｕ膜との積層膜により構成されており、同時に形成されている。なお、本実施形態では、各絶縁膜３３ａ，３３ｂ上のＴｉ膜の膜厚を１５〜５０ｎｍ、Ｔｉ膜上のＡｕ膜の膜厚を５００ｎｍに設定してあるが、これらの数値は一例であって特に限定するものではない。ここにおいて、各Ａｕ膜の材料は、純金に限らず不純物を添加したものでもよい。また、各Ａｕ膜と各絶縁膜３３ａ，３３ｂとの間に密着性改善用の密着層としてＴｉ膜を介在させてあるが、密着層の材料はＴｉに限らず、例えば、Ｃｒ、Ｎｂ、Ｚｒ、ＴｉＮ、ＴａＮなどでもよい。
【００３５】
光検出素子形成基板４０は、第３のシリコン基板４０ａにおいて配光用基板３０に対向する一表面側に、光検出素子４の上記各電極が形成されるとともに、配光用基板３０の接合用金属層３８と接合される接合用金属層４８が形成されている。ここにおいて、光検出素子４は、フォトダイオードにより構成されており、２つの上記電極のうちの一方の電極が、フォトダイオードのｐ形領域４ｃに電気的に接続され、他方の電極が、上記フォトダイオードのｎ形領域４ｄを構成する第３のシリコン基板４０ａに電気的に接続されている。
【００３６】
また、光検出素子形成基板４０は、第３のシリコン基板４０ａの上記一表面側にシリコン酸化膜からなる第４の絶縁膜４３が形成されており、当該第４の絶縁膜４３がフォトダイオードの反射防止膜を兼ねている。また、光検出素子形成基板４０は、上記一方の電極が、第４の絶縁膜４３に形成した第１のコンタクトホール（図示せず）を通してｐ形領域４ｃと電気的に接続され、上記他方の電極４７ｄが第４の絶縁膜４３に形成した第２のコンタクトホール（図示せず）を通してｎ形領域４ｄと電気的に接続されている。ここにおいて、光検出素子４の上記各電極および接合用金属層４８は、第４の絶縁膜４３上に形成されたＴｉ膜と当該Ｔｉ膜上に形成されたＡｕ膜との積層膜により構成されており、同時に形成してある。なお、本実施形態では、第４の絶縁膜４３上のＴｉ膜の膜厚を１５〜５０ｎｍ、Ｔｉ膜上のＡｕ膜の膜厚を５００ｎｍに設定してあるが、これらの数値は一例であって特に限定するものではない。ここにおいて、各Ａｕ膜の材料は、純金に限らず不純物を添加したものでもよい。また、各Ａｕ膜と第４の絶縁膜４３との間に密着性改善用の密着層としてＴｉ膜を介在させてあるが、密着層の材料はＴｉに限らず、例えば、Ｃｒ、Ｎｂ、Ｚｒ、ＴｉＮ、ＴａＮなどでもよい。
【００３７】
ここで、上述のベース基板２０の外周形状が矩形状であり、上述の配光用基板３０は、当該配光用基板３０においてベース基板２０の外周形状の４辺に対応する４つの枠片のうちの１つの枠片の中間部を切り欠くことにより、第１の開口窓３１に連通する切欠部６３ａが形成され、光検出素子形成基板４０は、当該光検出素子形成基板４０においてベース基板２０の外周形状の４辺に対応する４つの枠片のうちの１つの枠片を切り欠くことにより切欠部６３ｂが形成されて第２の開口窓４１に連通している。しかして、３次元構造体６は、配光用基板３０における光検出素子形成基板４０側の第３の絶縁膜３３ｂの一部および各導体パターン３７ｃ，３７ｄそれぞれの一部が露出しており、各導体パターン３７ｃ，３７ｄそれぞれの上記一部が、ボンディングワイヤ１４，１４が接合されるパッドを構成している。しかして、本実施形態では、３次元構造体６が、ＬＥＤチップ１が実装されるとともに光検出素子４が一体に設けられた実装基板を構成している。また、本実施形態では、配光用基板３０の切欠部６３ａと光検出素子形成基板４０の切欠部６３ｂとで、発光装置１０の壁部６２において各ボンディングワイヤ１４を通す切欠部６３を構成している。
【００３８】
上述の発光装置１０の製造にあたっては、例えば、光検出素子４、第４の絶縁膜４３、および接合用金属層４８が形成された第３のシリコン基板４０ａと配光用基板３０とを例えば低温での直接接合が可能な常温接合法などにより接合する第１の接合工程を行った後、第３のシリコン基板４０ａを所望の厚みまで研磨する研磨工程を行い、その後、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）型のドライエッチング装置などを用いて第３のシリコン基板４０ａに第２の開口窓４１および切欠部６３ｂを形成する第２開口窓形成工程を行うことで光検出素子形成基板４０を完成させてから、ＬＥＤチップ１が搭載されたベース基板２０と配光用基板３０とを常温接合法などにより接合する第２の接合工程を行うようにすればよい。なお、常温接合法では、接合前に互いの接合表面へアルゴンのプラズマ若しくはイオンビーム若しくは原子ビームを真空中で照射して各接合表面の清浄化・活性化を行ってから、常温下で接合表面同士を接触させ適宜の荷重を印加して直接接合する。
【００３９】
上述の第１の接合工程では、第３のシリコン基板４０ａの接合用金属層４８と配光用基板３０の接合用金属層３８とが接合されるとともに、光検出素子４の上記各電極と配光用基板３０の導体パターン３７ｃ，３７ｄとの互いに重なる部位同士が接合され電気的に接続される。また、第２の接合工程では、ベース基板２０の接合用金属層２９と配光用基板３０の接合用金属層３６とが接合される。上述のように常温接合法では、各接合表面の清浄化・活性化を行ってから、常温下で適宜の荷重を印加しいているが、常温下に限らず、例えば、ＬＥＤチップ１へ熱ダメージが生じない温度（ＬＥＤチップ１のジャンクション温度が最大ジャンクション温度を超えない温度）であれば、加熱条件下（例えば、８０℃〜１００℃程度に加熱した条件下）において適宜の荷重を印加するようにしてもよく、加熱条件下において適宜の荷重を印加して接合することで接合信頼性をより一層高めることが可能となる。
【００４０】
また、上述の発光装置１０の製造にあたっては、上述の各シリコン基板２０ａ，３０ａ，４０ａとして、それぞれベース基板２０、配光用基板３０、光検出素子形成基板４０を多数形成可能なシリコンウェハを用い、上述の第１の接合工程、研磨工程、第２開口窓形成工程、第２の接合工程などの各工程をウェハレベルで行ってから、ダイシング工程により３次元構造体６のサイズに分割されている。したがって、上述の発光装置１０の製造方法によれば、ベース基板２０と配光用基板３０と光検出素子形成基板４０とが同じ外形サイズとなり、また、各接合工程において、低温での直接接合が可能な常温接合法などを採用しているので、各接合工程でＬＥＤチップ１のジャンクション温度が最大ジャンクション温度を超えるのを防止することができる。
【００４１】
また、上述の金属ベースプリント配線板７０は、発光装置１０に対向する一表面側において、発光装置１０のベース基板部６１であるベース基板２０の他表面（ここでは、第１のシリコン基板２０ａの上記他表面）が接合される接合領域の周囲に、発光装置１０のＬＥＤチップ１の各電極１２ａ，１２ｂおよび光検出素子４の上記各電極それぞれに対応付けられた複数の導体パターン７３ａ，７３ｂ，７３ｃ，７３ｄを有している。ここで、金属ベースプリント配線板７０は、ベース基板２０の上記他表面の全面が半田（ＡｕＳｎ、ＡｇＳｎＣｕなどの鉛フリー半田）などからなる接合部８４を介して接合される導体パターン７４を有しており、導体パターン７４の表面が上記接合領域を構成している。なお、金属ベースプリント配線板７０における絶縁層７２の一部を除去して、金属板７１の表面を上記接合領域としてもよく、この場合には、ＬＥＤチップ１から金属ベースプリント配線板７０の他表面までの熱抵抗をより小さくできるので、放熱性が更に向上する。
【００４２】
ところで、本実施形態のＬＥＤモジュールにおける発光装置１０と金属ベースプリント配線板７０とは、ＬＥＤチップ１の各電極１２ａ，１２ｂおよび光検出素子４の上記各電極それぞれと金属ベースプリント配線板７０の対応付けられた導体パターン７３ａ，７３ｂ，７３ｃ，７３ｄとが、それぞれ、少なくともボンディングワイヤ１４，１４，１４，１４を介して電気的に接続されており、発光装置１０の３次元構造体６の壁部６２には、各ボンディングワイヤ１４，１４，１４，１４を通す切欠部６３が形成されている。なお、上述の説明から分かるように、ＬＥＤチップ１の電極１２ａと導体パターン７３ａとはボンディングワイヤ１４のみを介して電気的に接続され、ＬＥＤチップ１の電極１２ｂと導体パターン７３ｂとは、ダイパッド部２５ｂａ、パッド２５ｂｂおよびボンディングワイヤ１４を介して電気的に接続され、光検出素子４の上記各電極と導体パターン７３ｃ，７３ｄとは、導体パターン３７ｃ，３７ｄおよびボンディングワイヤ１４，１４を介して電気的に接続されている。
【００４３】
また、３次元構造体６の壁部６２の切欠部６３は、配光用基板３０の切欠部６３ａと光検出素子形成基板４０の切欠部６３ｂとで構成されている。
【００４４】
しかして、本実施形態のＬＥＤモジュールでは、配光用基板３０および光検出素子形成基板４０に切欠部６３ａ，６３ｂを形成してあることにより、ＬＥＤチップ１の両電極１２ａ，１２ｂに電気的に接続される２本のボンディングワイヤ１４，１４を通すことができ（光検出素子形成基板４上を通さずに３次元構造体６の内外に引き回すことができ）、光検出素子形成基板４０に切欠部６３ｂを形成してあることにより、光検出素子４の上記各電極に電気的に接続される２本のボンディングワイヤ１４，１４を通すことができる（光検出素子形成基板４上を通さずに３次元構造体６の内外に引き回すことができる）から、ボンディングワイヤ１４に起因してＬＥＤモジュールの低背化が制限されるのを防止することが可能となる。
【００４５】
また、本実施形態のＬＥＤモジュールは、金属ベースプリント配線板７０における発光装置１０の接合面側において発光装置１０および当該発光装置１０に接続された各ボンディングワイヤ１４を封止し発光装置１０から放射されたる光の配光を制御する半球状のレンズ状封止部８を備えている。ここで、レンズ状封止部８は、シリコーン樹脂からなる透光性材料により形成されている。なお、レンズ部８の透光性材料は、シリコーン樹脂に限らず、例えば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ガラスなどを採用してもよい。また、レンズ状封止部８の形状は半球状に限らず、例えば、半楕円球状の形状でもよい。
【００４６】
以上説明した本実施形態のＬＥＤモジュールでは、発光装置１０におけるＬＥＤチップ１の各電極１２ａ，１２ｂおよび光検出素子４の上記各電極それぞれと金属ベースプリント配線板７０の対応付けられた導体パターン７３ａ，７３ｂ，７３ｃ，７３ｄとが少なくともボンディングワイヤ１４，１４，１４，１４を介して電気的に接続されており、発光装置１０における３次元構造体（実装基板）６の壁部６２には、各ボンディングワイヤ１４を通す切欠部６３が形成されているので、発光装置１０のベース基板部６１および壁部６２に、図４〜図６を用いて説明した従来例のような貫通孔配線２４，３４（図４参照）を設ける必要がなく、ＬＥＤチップ１から放射される光の一部を検出する光検出素子４を備えた発光装置１０の構造の簡略化による低コスト化を図れる。また、本実施形態のＬＥＤモジュールでは、発光装置１０のベース基板部６１であるベース基板２０の他表面側に上記従来例のような外部接続用電極２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄ、放熱用パッド部２８、貫通孔配線２４、サーマルビア２６などを電気的に絶縁する絶縁膜２３を設ける必要がなく、ベース基板部６１の上記他表面の全面を金属ベースプリント配線板７０に接合することが可能となり、ＬＥＤチップ１で発生した熱をベース基板部６１および金属ベースプリント配線板７０を通して広範囲に効率良く放熱させることができるから、ＬＥＤチップ１の温度上昇を抑制できる。
【００４７】
また、本実施形態のＬＥＤモジュールでは、発光装置１０および各ボンディングワイヤ１４を封止し発光装置１０から放射されたる光の配光を制御するレンズ状封止部８を備えているので、発光装置１０自体にＬＥＤチップ１を封止する封止部を設ける必要がなく、発光装置１０の製造が容易になるから、低コスト化を図れる。
【００４８】
また、本実施形態のＬＥＤモジュールでは、例えば、ＬＥＤチップ１として赤色ＬＥＤチップを採用した発光装置１０と、ＬＥＤチップ１として緑色ＬＥＤチップを採用した発光装置１０と、ＬＥＤチップ１として青色ＬＥＤチップを採用した発光装置１０とを同一の金属ベースプリント配線板７０上に互いに近接する形で実装するとともに、当該金属ベースプリント配線板７０に各発光装置１０のＬＥＤチップ１を駆動する駆動回路部と、各光検出素子４の出力がそれぞれの目標値に保たれるように駆動回路部から各発光色のＬＥＤチップ１に流れる電流をフィードバック制御する制御回路部などを設けておくことにより、各光検出素子４それぞれの出力に基づいて各発光色のＬＥＤチップ１の光出力を各別に制御することができ、各発光色ごとのＬＥＤチップ１の光出力の経時変化の違いなどによらず混色光（ここでは、白色光）の光色や色温度の精度を向上することができる。
【００４９】
（実施形態２）
本実施形態のＬＥＤモジュールの基本構成は実施形態１と略同じであり、図２に示すように、発光装置１０のベース基板部６１であるベース基板２０に複数（ここでは、４つ）のＬＥＤチップ１が搭載されるとともに、光検出素子形成基板４０に各ＬＥＤチップ１それぞれから放射される光の一部を各別に検出する複数（ここでは、４つ）の光検出素子４が設けられている点などが相違する。なお、実施形態１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。また、図２（ａ）は、同図（ｂ）のＡ−Ａ’断面に対応する概略断面図である。
【００５０】
本実施形態における発光装置１０では、各ＬＥＤチップ１として互いに発光色の異なる可視光ＬＥＤチップを用いており、各ＬＥＤチップ１それぞれが互いに異なるダイパッド部２５ｂａにダイボンドされており、各ＬＥＤチップ１の電極１２ａそれぞれがボンディングワイヤ１４を介して金属ベースプリント配線板７０の対応する各導体パターン７３ａに各別に接続されている。ここにおいて、本実施形態では、発光色の異なる複数種のＬＥＤチップ１として、１つの赤色ＬＥＤチップ１ａと、２つの緑色ＬＥＤチップ１ｂ，１ｂと、１つの青色ＬＥＤチップ１ｃとを採用しており、赤色光と緑色光と青色光との混色光として白色光を得ることができる。ただし、各ＬＥＤチップ１の発光色は特に限定するものではなく、所望の混色光に応じて適宜選択すればよい。
【００５１】
ところで、本実施形態における発光装置１０では、複数のＬＥＤチップ１が１つのベース基板２０に搭載されているのに対して、配光用基板３０の第１の開口窓３１および光検出素子形成基板４０の第２の開口窓４１を１つずつとしてあるので、各光検出素子４の検出精度を高めるために、第１の開口窓３１を各ＬＥＤチップ１の収納空間に区分する遮光壁を設けてもよいし、あるいは、各光検出素子４を、例えば、可視光域全域に分光感度を有するフォトダイオードとＬＥＤチップ１の発光色の波長域の光を選択的に透過させるフィルタとで構成するようにしてもよく、後者の方が、発光装置１０の平面サイズのより一層の小型化を図れる。なお、この種のフィルタとしては、例えば、屈折率が互いに異なる２種類の誘電体膜（例えば、ＴｉＯ２膜とＳｉＯ２膜）が周期的に積層された構造のものを採用すればよい。なお、本実施形態では、３次元構造体６の壁部６２について、ベース基板２０の外周形状の４辺に対応する４つの枠片のうちの２つの平行な枠片を切り欠くことにより、２つの切欠部６３，６３が形成されている。
【００５２】
（実施形態３）
本実施形態のＬＥＤモジュールの基本構成は実施形態１と略同じであり、図３に示すように、配光用基板３０の切欠部６３ａが４つの枠片のうちの１つの枠片を切り欠くことにより形成されており、ベース基板部６１であるベース基板２０の上記一表面側に、光検出素子４の上記各電極に電気的に接続される導体パターン２５ｃ，２５ｄが露設されている点などが相違する。なお、実施形態１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。また、図３（ａ）は、同図（ｂ）におけるＡ−Ａ’断面に対応する概略断面図である。
【００５３】
本実施形態では、実施形態１にて説明した第２のシリコン基板３０ａの上記他表面側の導体パターン３７ｃ，３７ｄが光検出素子形成基板４０に重なる領域のみに形成されており、第２のシリコン基板３０ａの上記一表面側に、上記他表面側の導体パターン３７ｃ，３７ｄに貫通孔配線３４，３４を介して電気的に接続される連絡用導体パターン３５，３５が形成されており、各連絡用導体パターン３５，３５とベース基板２０の各導体パターン２５ｃ，２５ｄの一部とが接合されて電気的に接続されている。なお、貫通孔配線３４は、実施形態１にて説明した第２の絶縁膜３３ａおよび第３の絶縁膜３３ｂと連続して形成された絶縁膜３３により第２のシリコン基板３０ａと絶縁されている。また、貫通孔配線３４の材料としては、Ｃｕを採用しているが、Ｃｕに限らず、例えば、Ｎｉなどを採用してもよい。
【００５４】
ところで、ベース基板２０の上記一表面側の導体パターン２５ｃ，２５ｃとパッド２５ｂｂとは第１の絶縁膜２３により電気的に絶縁されている。また、本実施形態では、金属ベースプリント配線板７０において光検出素子４の上記各電極それぞれに対応付けられた導体パターン７３ｃ，７３ｄがボンディングワイヤ１４，１４を介してベース基板２０の導体パターン２５ｃ，２５ｄと電気的に接続されている。
【００５５】
しかして、本実施形態のＬＥＤモジュールでは、発光装置１０におけるＬＥＤチップ１の各電極１２ａ，１２ｂおよび光検出素子４の上記各電極それぞれと金属ベースプリント配線板７０の対応付けられた導体パターン７３ａ，７３ｂ，７３ｃ，７３ｄとが少なくともボンディングワイヤ１４，１４，１４，１４を介して電気的に接続されており、発光装置１０における３次元構造体（実装基板）６の壁部６２には、各ボンディングワイヤ１４を通す切欠部６３が形成されているので、発光装置１０のベース基板部６１に、図４〜図６を用いて説明した従来例のような貫通孔配線２４（図４参照）を設ける必要がなく、ＬＥＤチップ１から放射される光の一部を検出する光検出素子４を備えた発光装置１０の構造の簡略化による低コスト化を図れる。また、本実施形態のＬＥＤモジュールでは、発光装置１０のベース基板部６１であるベース基板２０の上記他表面側に上記従来例のような外部接続用電極２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄ、放熱用パッド部２８、貫通孔配線２４、サーマルビア２６などを電気的に絶縁する絶縁膜２３を設ける必要がなく、ベース基板部６１の上記他表面の全面を金属ベースプリント配線板７０に接合することが可能となり、ＬＥＤチップ１で発生した熱をベース基板部６１および金属ベースプリント配線板７０を通して広範囲に効率良く放熱させることができるから、ＬＥＤチップ１の温度上昇を抑制できる。
【００５６】
なお、上記各実施形態では、３次元構造体６におけるベース基板部６１の基礎となる半導体基板としてシリコン基板２０ａを用いているが、半導体基板の材料はＳｉに限らず、例えば、ＳｉＣなどを採用してもよく、特にベース基板部６１の基礎となる半導体基板としてＳｉＣ基板を採用すれば、ＬＥＤチップ１で発生した熱をより効率的に放熱させることが可能となり、ＬＥＤチップ１のジャンクション温度の温度上昇を抑制できるから、入力電力を大きくでき、光出力の高出力化を図れ、しかも、ＬＥＤチップ１とベース基板部６１の上記他表面との間の熱抵抗を、より小さくすることができる。
【符号の説明】
【００５７】
１  ＬＥＤチップ
４  光検出素子
６  ３次元構造体
８  レンズ状封止部
１０  発光装置
１２ａ，１２ｂ  電極
１４  ボンディングワイヤ
２０ａ  シリコン基板（半導体基板）
３０ａ  シリコン基板（半導体基板）
３７ｃ，３７ｄ  導体パターン
４０ａ  シリコン基板（半導体基板）
６１  ベース基板部
６２  壁部
６３  切欠部
７０  金属ベースプリント配線板
７３ａ，７３ｂ，７３ｃ，７３ｄ  導体パターン
７４  導体パターン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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