(57)【要約】【課題】均一な白色光を発光できる発光素子パッケージ及びその製造方法を提供する。【解決手段】本発明の一態様に係る発光素子パッケージは、電極と、電極上に配置された発光素子と、発光素子を取り囲む蛍光体層と、電極上に配置され、発光素子の周囲に位置する隔壁とを備え、蛍光体層は、隔壁内に配置された蛍光体材料を含み、当該隔壁は発光素子から離隔されている。【選択図】図２２
2014135521.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
底面及び側面を備えた凹部、及び、側面溝を有するパッケージボディと、
前記パッケージボディ上の電極と、
を具備し、
前記電極が、
前記パッケージボディの上面の上にある上部電極であって、前記凹部の底面に配置された第１の上部電極部と、前記凹部の側面に配置された第２の上部電極部と、を含む上部電極と、
前記パッケージボディの下面の上にある下部電極と、
前記側面溝に配置され、前記上部電極及び前記下部電極に電気的に接続された側面電極であって、前記側面溝の上部領域に配置された第１の側面電極部と、前記側面溝の下部領域に配置された第２の側面電極部と、を含み、該第２の側面電極部が前記第２の上部電極部と背中合わせで配置されている、側面電極と、
を含み、
さらに、
前記第１の上部電極部に配置された発光素子と、
該発光素子を囲む蛍光体層と、
前記第１の上部電極部に配置され、前記発光素子の周りに設けられた隔壁と
を具備し、
前記蛍光体層が前記隔壁内に配置された蛍光体材料を含む、
ことを特徴とする発光素子パッケージ。
【請求項２】
前記発光素子が前記凹部内に配置されている、請求項１に記載の発光素子パッケージ。
【請求項３】
前記隔壁が前記凹部内に配置されている、請求項２に記載の発光素子パッケージ。
【請求項４】
前記隔壁が、透光性フォトレジスト、感光性ポリマー及びガラスのうちの１つを含む、請求項３に記載の発光素子パッケージ。
【請求項５】
前記発光素子の上面に配置された前記蛍光体層の厚さが、該発光素子の側面に配置された前記蛍光体層の厚さと実質的に等しい、請求項４に記載の発光素子パッケージ。
【請求項６】
前記蛍光体層が蛍光体材料を含む充填材を含む、請求項５に記載の発光素子パッケージ。
【請求項７】
前記隔壁が、前記発光素子の上面と前記隔壁の上部との間に高さの差を有し、
該高さの差が前記発光素子の側面と前記隔壁との間の距離に実質的に等しい、請求項６に記載の発光素子パッケージ。
【請求項８】
前記上部電極が、さらに、前記パッケージボディの上面に配置された第３の上部電極部を含む、請求項１に記載の発光素子パッケージ。
【請求項９】
前記第１の上部電極部、前記第２の上部電極部、及び、前記第３の上部電極部が、一体に形成されている、請求項８に記載の発光素子パッケージ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子パッケージに関し、特に、均一な白色光を発光できる発光素子パッケージに関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ：ＬＥＤ）は、電流を光に変換させる周知の半導体発光素子で、１９６２年にＧａＡｓＰ化合物半導体を用いた赤色ＬＥＤを商品化したことを始めとして、ＧａＰ：Ｎ系列の緑色ＬＥＤと共に、情報通信機器をはじめとする電子装置の表示画像用光源として用いられている。
【０００３】
このようなＬＥＤによって放出される光の波長は、ＬＥＤ製造に使用される半導体材料による。これは、放出された光の波長が価電子帯（ｖａｌｅｎｃｅ  ｂａｎｄ）の電子と伝導帯（ｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎ  ｂａｎｄ）の電子間のエネルギー差を示す半導体材料のバンドギャップ（ｂａｎｄ  ｇａｐ）によるからである。
【０００４】
窒化ガリウム（Ｇａｌｌｉｕｍ  Ｎｉｔｒｉｄｅ：ＧａＮ）化合物半導体は、高い熱的安全性と幅広いバンドギャップ（０．８〜６．２ｅＶ）を有することから、高出力電子部品素子開発分野において大きく注目されてきた。その理由の一つは、ＧａＮを他の元素（インジウム（Ｉｎ）、アルミニウム（Ａｌ）等）と組み合わせて、緑色、青色及び白色光を放出する半導体層を製造できることにある。
【０００５】
このように放出波長を調節できるため、特定装置の特性に合わせて材料を用いることができる。例えば、ＧａＮを用いて光記録に有益な青色ＬＥＤと、白熱灯に取って代わる白色ＬＥＤを作ることができる。
【０００６】
このような白色光源を作る方法には、赤色、緑色及び青色の光の三原色を発光するＬＥＤを用いる方法と、単一光のＬＥＤと蛍光体（ｐｈｏｓｐｈｏｒ）を用いる方法がある。
【０００７】
蛍光体を用いる方法は、青色ＬＥＤと黄色蛍光体を用いて白色光源を作ることができる。すなわち、青色ＬＥＤから発光した青色光と、この青色光によって励起して発光する黄色蛍光体の黄色光との混合によって白色光が生成される。
【０００８】
同様に、青色ＬＥＤと緑色及び赤色蛍光体、紫外線（ＵＶ）ＬＥＤと赤色、緑色、及び青色蛍光体を用いて白色光源を生成することができる。
【０００９】
これらの白色光源を生成する方法のうち、青色ＬＥＤと黄色蛍光体を用いる方法は、上述したように、蛍光体によって吸収（ａｂｓｏｒｂ）されて発光する青色光の度合によって赤色と緑色光が発光し、これは、吸収されていない青色光と混合されて観察者に白色光として見えるようになる。
【００１０】
このような青色ＬＥＤと黄色蛍光体を用いて白色光源を生成する方法は、カラー表現（Ｃｏｌｏｒ  ｒｅｎｄｅｒｉｎｇ）に優れているだけでなく、安定性（ｓｔａｂｉｌｉｔｙ）と信頼性（ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ）に非常に優れているため、広く用いられている。
【００１１】
図１には、このようなＬＥＤと蛍光体を用いて白色光源を生成するＬＥＤランプを示している。
【００１２】
このＬＥＤランプは、図１に示すように、反射カップ１に、スタック２に結合された青色ＬＥＤ３が配置され、その上側に、シリコンジェルやエポキシに蛍光体４の混合された充填材５が充填されており、この充填材５上にはガラス６が配置される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、このようなＬＥＤランプ構造は、ＬＥＤ３を覆っている充填材５の厚さが均一でないため、ＬＥＤ３から放出された光がガラス６の表面に到達するまでの経路ａとｂに差が生じるという問題があった。
【００１４】
本発明は上記の問題点を解決するためのもので、その目的は、発光素子から発光する光を、その光経路差を最小限にしながら外部媒質を通じて放出できるようにすることによって、発光素子の位置別の色座標均一度を向上させることができ、均一に波長の変換された光を放出できる発光素子パッケージ及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成する第１観点として、本発明は、発光素子パッケージにおいて、パッケージボディと、パッケージボディ上の少なくとも一側面に形成される電極と、パッケージボディ上に装着される発光素子と、発光素子を均一な厚さに覆う蛍光体層と、を備えて構成されることを特徴とする。
【００１６】
上記目的を達成する第２観点として、本発明は、発光素子パッケージの製造方法において、基板上に複数の電極を形成する段階と、基板上に、電極と連結されるように発光素子を接合する段階と、発光素子の接合された基板の上側に蛍光体層を形成する段階と、発光素子の上面に形成された蛍光体層の厚さと、切削によって露出される発光素子の側面に形成された蛍光体層の厚さとが同一となるようにして、基板と蛍光体層をパッケージ区分単位で切削する段階と、を含んでなることを特徴とする。
【００１７】
上記目的を達成する第３観点として、本発明は、発光素子パッケージの製造方法において、基板において発光素子が装着される装着部に、発光素子周辺の領域を画定する隔壁を形成する段階と、装着部に発光素子を装着する段階と、隔壁の内側に蛍光体を充填する段階と、を含んでなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、発光素子から発光する光をその光経路差を最小限にしながら外部媒質を通じて放出できるようにしたため、発光素子の位置別の色座標均一度を向上させ、かつ、均一に波長の変換された光を放出することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】一般の発光素子パッケージの一例を示す部分断面図である。
【図２】本発明の第１実施例を示す図である。
【図３】本発明の第１実施例を示す図である。
【図４】本発明の第１実施例を示す図である。
【図５】本発明の第１実施例を示す図である。
【図６】本発明の第１実施例を示す図である。
【図７】本発明の第１実施例を示す図である。
【図８】本発明の第１実施例を示す図である。
【図９】本発明の第２実施例を示す図である。
【図１０】本発明の第２実施例を示す図である。
【図１１】本発明の第２実施例を示す図である。
【図１２】本発明の第２実施例を示す図である。
【図１３】本発明の第２実施例を示す図である。
【図１４】本発明の第３実施例を示す図である。
【図１５】本発明の第３実施例を示す図である。
【図１６】本発明の第３実施例を示す図である。
【図１７】本発明の第３実施例を示す図である。
【図１８】本発明の第３実施例を示す図である。
【図１９】本発明の第４実施例を示す図である。
【図２０】本発明の第５実施例を示す図である。
【図２１】本発明の第５実施例を示す図である。
【図２２】本発明の第５実施例を示す図である。
【図２３】本発明の第６実施例を示す図である。
【図２４】本発明の第６実施例を示す図である。
【図２５】本発明の第６実施例を示す図である。
【図２６】本発明の第７実施例を示す図である。
【図２７】本発明の第８実施例を示す図である。
【図２８】本発明の第８実施例を示す図である。
【図２９】本発明の第９実施例を示す図である。
【図３０】本発明の第９実施例を示す図である。
【図３１Ａ】本発明の第９実施例を示す図である。
【図３１Ｂ】本発明の第９実施例を示す図である。
【図３２】本発明の第９実施例を示す図である。
【図３３】本発明の第９実施例を示す図である。
【図３４】本発明の第１０実施例を示す図である。
【図３５】本発明の第１０実施例を示す図である。
【図３６】本発明の第１０実施例を示す図である。
【図３７】本発明の第１０実施例を示す図である。
【図３８】本発明の第１０実施例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照しつつ、本発明の好適な実施例について詳細に説明する。
【００２１】
本発明が様々に修正及び変形されるのを許容する上で、その特定実施例を図面に基づいて例示し、その詳細は以下に説明する。ただし、これらの特定実施例は本発明を限定するためのものではなく、よって、本発明は、特許請求の範囲で定義された本発明の思想と合致するあらゆる修正、均等及び代用を含む。
【００２２】
層、領域または基板のような要素が他の構成要素「上（ｏｎ）」に存在するという記載は、直接的に他の要素上に存在する、または、その間に中間要素が存在する場合もあるという意味として理解すれば良い。表面のような構成要素の一部が「内部（ｉｎｎｅｒ）」と表現される場合、これはその要素の他の部分よりも素子の外側からより遠く離れているという意味として理解すれば良い。
【００２３】
なお、「下（ｂｅｎｅａｔｈ）」または「重畳（ｏｖｅｒｌａｙ）」のような相対的な用語は、ここでは図面に示すように、基板または基準層と関連して、ある層または領域の他の層または領域に対する関係を説明するために使用することができる。  
【００２４】
これらの用語は、図面に描写された方向に加えて、素子の他の方向を含むことを意図するものであると理解できる。最後に、「直接（ｄｉｒｅｃｔｌｙ）」という用語は、中間に介入するいかなる要素も存在しないことを意味する。ここで使用される「及び／または」という用語は、記載された関連項目のうちのいずれか１つまたはそれ以上のいずれかの組み合わせ及び全ての組み合わせを含む。
【００２５】
例えば、第１、第２などの用語が、様々な要素、成分、領域、層及び／または部分を説明するために使用することができるが、それらの要素、成分、領域、層及び／または部分は、そのような用語によって限定されてはならないということは明らかである。
【００２６】
すなわち、これらの用語は、単にある領域、層または部分を、他の領域、層または部分と区分するために使用されるものである。したがって、下記における第１領域、層または部分は、第２領域、層または部分という名称にもなり得る。
[第１実施例]
【００２７】
以下、本発明の第１実施例による発光素子パッケージの製造工程について説明する。
【００２８】
まず、図２に示すように、上部に溝（ｇｒｏｏｖｅ）形状の装着部１１が形成されており、両側面に側面溝１２がそれぞれ形成されている基板１０を用意する。したがって、基板は図７に示す形状となり、シリコン基板またはセラミック基板を用いれば良い。また、側面溝１２は、基板１０の両側に貫通孔をあけることによって形成することができる。
【００２９】
その後、図３に示すように、装着部１１の内部と側面溝１２及び基板１０の下側面を連結する１対の電極１３を形成する。
【００３０】
続いて、図４に示すように、装着部１１の内部に電極１３と連結されるようにして、発光素子２０をボンディングする。この時、発光素子２０は、発光素子２０の両電極端子にソルダ２１を介してボンディングすることができる。
【００３１】
その後、図５に示すように、発光素子２０を覆うように装着部１１の内部に充填材２２を充填する。ここで、充填材２２は、光の透過可能な透明な物質とすれば良く、例えば、シリコンジェルまたはエポキシ樹脂を用いてもよい。
【００３２】
次に、図６に示すように、充填材２２の上部に、蛍光体が均一に混合された樹脂２３を形成する。この樹脂２３は、均一な厚さを有するようにすれば良い。
【００３３】
このようにして製作された発光素子パッケージは、均一な厚さを有する蛍光体が分散された樹脂２３に発光素子２０の光が通過するため、発光素子２０から放出される光が均一に波長転換されて、変換された光を放出することができる。
【００３４】
例えば、青色発光素子２０から発光する光は、黄色蛍光体が混合された樹脂２３を通過し、ここで青色と黄色が混合され、白色光を放出することができる。
【００３５】
一方、図７に示すように、基板１０の上部には装着部１１が形成されており、この装着部１１の両側面には側面溝１２が形成されている。
【００３６】
この基板１０の側面溝１２は、上下部から中央に向けて傾斜するようにエッチングすることによって側面中央領域が突出した形状に形成されているので、電極１３の形成を円滑にすることができる。
【００３７】
なお、装着部１１の側壁も傾斜するように形成されているので、装着部１１の底面に実装される発光素子２０から放出される光が、傾斜した側壁に反射されるようにし、パッケージ上部への光出力を増加させることができる。
【００３８】
図８には、本実施例による発光素子パッケージにおける光の進行経路を示している。すなわち、装着部１１の底面に実装された発光素子２０の上部から放出される光は「Ｂ」の経路で進行し、発光素子２０の側部から放出される光は、装着部１１の側壁で反射されて「Ａ」の経路で進行する。
【００３９】
したがって、Ａ及びＢ経路で進行する光は、均一な厚さを有する蛍光体が分散された樹脂２３を通過し、発光素子２０の光を均一に波長転換することができる。
[第２実施例］
【００４０】
以下、本発明の第２実施例による発光素子パッケージの製造工程について説明する。
【００４１】
図９に示すように、まず、基板３０の上部に装着溝３１を形成し、この装着溝３１の内部に１対の電極３２を装着溝３１の側壁に沿って上部面まで延設する。
【００４２】
その後、図１０に示すように、装着溝３１の内部に位置する１対の電極３２に発光素子４０をボンディングし、この装着溝３１の内部に充填材４２を充填し、このように充填材４２の形成された装着溝３１の上部に、蛍光体が分散された樹脂４３を形成する。
【００４３】
この時、上述した第１実施例と同様に、発光素子４０の端子と電極３２は、ソルダ４１を介してボンディングしてもよい。
【００４４】
充填材４２の充填過程は、図１１に示すように、ディスペンス法（ｄｉｓｐｅｎｓｉｎｇ）により実施してもよい。すなわち、発光素子４０の上側の装着溝３１に、充填材４２の入っているノズル８２を配置した後、この充填材４２を装着溝３１に塗布する。
【００４５】
この充填材４２上に樹脂４３を形成する過程は、図１２に示すように、スクリーンプリンティング工程により実施してもよい。
【００４６】
まず、開口を持つステンシル８０を準備する。この時、ステンシル８０の開口が充填材４２を露出するようにステンシル８０を充填材４２上に配置し、ステンシル８０の上部に配置されたスキージ８１を用いてステンシル８０の開口内部に蛍光体が分散された樹脂４３で膜を形成する。
【００４７】
このようなスクリーンプリンティング工程を用いて樹脂４３を形成すると、充填材４２上には均一な厚さを有する蛍光体が分散された樹脂４３の膜が形成される。
【００４８】
一方、図１３に示すように、あらかじめ製作された蛍光体が分散された樹脂を充填材４２の上部に接着剤４４を介して付着することにより、樹脂４３を形成しても良い。
【００４９】
それ以外の部分は第１実施例と同一であるので、ここでは説明を省略する。
［第３実施例］
【００５０】
以下、本発明の第３実施例による発光素子パッケージの製造工程について説明する。
【００５１】
まず、図１４に示すように、第１基板５０の両側に、上部面と下部面を連結する１対の電極５１を形成する。
【００５２】
次いで、図１５に示すように、内側に装着溝５３が貫通して形成される第２基板５２を準備する。
【００５３】
ここで、第２基板５２の装着溝５３に反射膜を形成することが好ましい。これは、以降の工程で実装される発光素子から放出された光がこの反射膜で反射され、パッケージ上部に出射される光量を増加させることができるからである。
【００５４】
その後、図１６に示すように、１対の電極５１が装着溝５３から露出するようにして第２基板５２を第１基板５０上に付着する。この付着工程では、接着樹脂や接着テープのような接着剤５４を用いてもよい。
【００５５】
続いて、図１７に示すように、第２基板５２の装着溝５３から露出する１対の電極５１に発光素子６０をボンディングし、この装着溝５３の内部に充填材６２を充填する。
【００５６】
以後、図１８に示すように、充填材６２の上部に、蛍光体が分散された樹脂６３を形成する。
【００５７】
この時、第１基板５０及び第２基板５２はシリコン基板またはセラミック基板とすればよい。セラミック基板とする場合には、熱伝導率に優れた物質で基板を形成することが好ましく、ＡｌＮまたはアルミナのように絶縁性に優れた物質で基板を形成すればよい。
[第４実施例]
【００５８】
図１９は、本発明の第４実施例による発光素子パッケージを示す図である。図１９では、耐電圧特性を向上させるために、発光素子７２とツェナーダイオード７３を共に実装した様子を示している。
【００５９】
すなわち、１対のリード７０、７１がパッケージボディに形成された状態で、発光素子７２とツェナーダイオード７３をワイヤを用いてボンディングし、これら発光素子７２とツェナーダイオード７３の上側に充填材７５を形成する。また、この充填材７５上には、蛍光体が分散された樹脂７６を形成する。
【００６０】
このように、ツェナーダイオード７３を発光素子７２と並列に連結してパッケージを構成した場合、耐電圧特性の弱い発光素子７２にサージ電圧が印加される際に、過電流が静電気に弱い発光素子７２側に流れず、ツェナー電圧近傍でツェナー降伏が発生して、抵抗値の小さいツェナーダイオード７３側にバイパスされるので、発光素子７２を保護することができる。
[第５実施例]
【００６１】
図２０乃至図２２は、本発明の第５実施例による発光素子パッケージの製造段階を示す図である。
【００６２】
まず、図２０に示すように、発光素子の２Ｄサブマウントまたはパッケージとして用いるセラミック基板またはシリコン基板のいずれかの基板１００に、レーザーまたはエッチング法で貫通孔１１０を形成する。
【００６３】
このように貫通孔１１０が形成された基板１００は、パッケージボディとなる。
【００６４】
この基板１００の表面に、発光素子が接合される装着部１２０に連結される電極２００を形成する。
【００６５】
電極２００は、金属ラインを用いて基板１００の前面と背面に連結されるようにする。すなわち、発光素子と連結される前面電極２１０と基板１００の背面に形成される背面電極２２０が貫通孔１１０によって互いに連結されるようにする。
【００６６】
この背面電極２２０は、発光素子に電流を供給する外部回路と電気的に接続される。ここで、貫通孔１１０はパッケージの分離領域に形成されるようにすることが好ましい。
【００６７】
その後、発光素子４００が装着される基板１００の前面側に、発光素子４００から一定の間隔を隔てた投光性に優れた隔壁３００を形成する。
【００６８】
これらの隔壁３００は、感光性ポリマーを用いて形成してもよい。すなわち、基板１００の前面に感光性ポリマーをコーティングし、写真エッチング工程を用いて隔壁３００を形成すべき部分の感光性ポリマーを残留させ、それ以外の領域の感光性ポリマーを除去するようにして形成することができる。
【００６９】
また、ガラスのような投光性に優れた物質を隔壁形態に製造して基板１００に接合することによって隔壁３００を形成しても良い。
【００７０】
このように、サブマウントまたはパッケージの製作後に、図２１に示すように、発光素子４００を接合する。
【００７１】
その後、図２２に示すように、上述した隔壁と発光素子との間の空間を、蛍光体を含むエポキシまたはシリコンジェル（ｓｉｌｉｃｏｎ  ｇｅｌ）のような充填材３１０で充填する。
【００７２】
上述の隔壁３００は、発光素子４００の上側面と隔壁３００との高さ差が、発光素子４００の側部と隔壁３００との間の距離と同一になるようにして形成することが好ましい。
【００７３】
したがって、図２２のＡ及びＢ経路において発光素子４００の側面から放射される光と、Ｃ経路において発光素子４００の上部から放射される光には経路差がなく、均一な特性の光分布を形成することが可能になる。
【００７４】
この発光素子４００は、水平型発光素子及び垂直型発光素子のいずれにも利用可能である。
【００７５】
その後、発光素子４００の実装された基板１００には、レンズ（図示せず）をさらに構成することができ、その後、個々のパッケージに分離して使用される。
[第６実施例]
【００７６】
図２３乃至２５は、本発明の第６実施例による発光素子パッケージの製造段階を示す図である。
【００７７】
図２３に示すように、まず、発光素子のサブマウントまたはパッケージとして用いるシリコン基板１００に、ＫＯＨまたはＴＭＡＨのような異方性エッチング可能な溶液を用いて貫通孔１１０を形成する。
【００７８】
このようにエッチングによって貫通孔を形成すると、図２３に示すような貫通孔１１０が形成され、このような貫通孔１１０の形成のためのエッチングは、基板の前面と背面からそれぞれ実施され、エッチングされた部分が互いに連結されるようにする。
【００７９】
その後、この基板１００の表面に発光素子が接合される装着部１２０に連結される電極２００を形成する。
【００８０】
この時、電極２００は、上述した第５実施例と同様に、発光素子と連結される前面電極２１０と、基板１００の背面に形成される背面電極２２０とが貫通孔１１０を介して互いに連結されるようにして形成される。
【００８１】
以降、隔壁３００を形成し、図２４に示すように、装着部１２０に発光素子４００を装着する。
【００８２】
その後、図２５に示すように、発光素子４００が装着された隔壁３００の内部空間に充填材３１０を充填する。それ以降の過程は、上述した第５実施例と同様である。
[第７実施例]
【００８３】
図２６は、本発明の第７実施例による発光素子パッケージを示す図である。
【００８４】
この発光素子パッケージは、鏡面を持つアルミニウムスラグ（ｓｌｕｇ）１３０に接着剤１４０を用いて発光素子４００を接合し、この発光素子４００の周囲には投光性に優れた物質を用いて隔壁３００を形成する。
【００８５】
この隔壁３００と発光素子４００との間には、蛍光体が含まれたエポキシまたはシリコンジェルのような充填材３１０が充填される。
【００８６】
一方、パッケージボディ１０１によって固定されているリード１５０には、発光素子４００の電極が伝導性ワイヤ１６０を介して電気的に接続される。
【００８７】
このように発光素子４００が接合されたパッケージボディ１０１の上側に、レンズ１７０を形成または直接付着する。
【００８８】
ここで、隔壁３００は、発光素子４００の上側面と隔壁３００との高さ差が、発光素子４００の側部と隔壁３００との間の距離と同一になるようにして形成することが好ましく、これは上述した実施例と同一である。
[第８実施例]
【００８９】
図２７及び図２８は、本発明の第８実施例による発光素子パッケージの製造段階を示す図である。
【００９０】
すなわち、図２７に示すように、発光素子のサブマウント、または、パッケージとして用いるセラミック基板またはシリコン基板１００に、レーザーまたはエッチング法によって貫通孔１１０を形成し、発光素子が装着される装着部１２０を形成する。
【００９１】
同図において、装着部１２０は、エッチングされて内側に凹入された溝形状に形成され、発光素子の側面から放射された光を上部に反射できるようになっている。
【００９２】
このように貫通孔１１０が形成された基板１００はパッケージボディとなる。
【００９３】
この基板１００に、図２７に示すように、金属ラインを介して基板１００の前面と背面が連結されるようにして電極２００を形成する。
【００９４】
すなわち、電極２００は、発光素子と連結される前面電極２１０と基板１００の背面に形成される背面電極２２０が貫通孔１１０を介して互いに連結されるようにして形成される。
【００９５】
ここで、貫通孔１１０はパッケージの分離領域に形成されることが好ましい。
【００９６】
その後、発光素子４００が装着される基板１００の前面側に、発光素子４００から一定の間隔を隔てて、投光性に優れた隔壁３００を形成する。
【００９７】
これらの隔壁３００は、感光性ポリマーを用いて形成してもよい。すなわち、 隔壁３００は、基板１００の前面に感光性ポリマーをコーティングし、写真エッチング工程を用いて隔壁３００を形成すべき部分の感光性ポリマーを残留させ、それ以外の領域の感光性ポリマーを除去するようにして形成しても良く、ガラスのような投光性に優れた物質を隔壁形態に製造して基板１００に接合して形成しても良い。
【００９８】
このようにしてサブマウントまたはパッケージの製作後に発光素子４００を接合する。このとき、発光素子４００は、図示のように、フリップチップボンディングによって装着してもよい。
【００９９】
すなわち、水平型発光素子が逆転した構造で電極２００にボンディング装着してもよく、このとき、電極にはツェナーダイオード（図示せず）が備えられてもよい。
【０１００】
その後、図２８に示すように、上述の隔壁と発光素子との間の空間を、蛍光体が含まれたエポキシまたはシリコンジェルのような充填材３１０で充填する。
【０１０１】
上述したように、この隔壁３００は、発光素子４００の上側面と隔壁３００との高さ差が、発光素子４００の側部と隔壁３００との間の距離と同一になるようにして形成することが好ましい。
【０１０２】
したがって、発光素子４００から放射された光は、蛍光体を通過する経路が互いに略同一になり、これは上述した実施例と同様である。
【０１０３】
この時、発光素子４００の側面から放射された光は蛍光体を通過して、光の波長が変わるが、隔壁３００は投光性に優れているので、放射された光は隔壁３００を透過し、装着部１２０の側壁で反射されて上部に進行する。
【０１０４】
ここで、装着部１２０の側壁１２１には反射膜（図示せず）を別途形成しても良い。
[第９実施例]
【０１０５】
本発明の第９実施例による発光素子パッケージの製作過程は、図２９に示すように、まず、基板５００に対をなす電極５２０を形成する。
【０１０６】
この電極５２０は、以降の工程で発光素子が電気的及び構造的強度をもって結合されるべき上部電極（ｆｒｏｎｔ  ｓｉｄｅ  ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）５２１と、ＰＣＢ基板のような外部電源供給のための構造に電気的及び構造的強度をもって結合されるべき下部電極（ｂａｃｋ  ｓｉｄｅ  ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）５２２とからなる。
【０１０７】
なお、上部電極５２１と下部電極５２２は、基板５００にバルクエッチング（ｂｕｌｋ  ｅｔｃｈｉｎｇ）法によって形成された貫通孔（ｔｈｒｏｕｇｈ  ｈｏｌｅ）５１０に形成された連結電極５２３を介して互いに連結されるようにする。
【０１０８】
このような基板５００上に電極５２０を形成する工程では、まず、基板５００上にマスク層（ｍａｓｋ  ｌａｙｅｒ）（図示せず）を形成する、または既にマスク層が形成された基板を用いて、貫通孔５１０が形成される領域のバルクエッチングに必要なマスクパターンを形成する。
【０１０９】
そして、このマスクパターンを用いて基板５００をバルクエッチング（バルクマイクロマシニング）して、貫通孔５１０を形成する。
【０１１０】
基板５００として、シリコン（ｓｉｌｉｃｏｎ）基板またはアルミニウム（ａｌｕｍｉｎｕｍ）、窒化アルミニウム（ａｌｕｍｉｎｕｍ  ｎｉｔｒｉｄｅ：ＡｌＮ）、酸化アルミニウム（ａｌｕｍｉｎｕｍ  ｏｘｉｄｅ：ＡｌＯｘ）、ＰＳＧ（ｐｈｏｔｏ  ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ  ｇｌａｓｓ）、Ａｌ２Ｏ３、ＢｅＯ、ＰＣＢ基板などを用いてもよい。
【０１１１】
また、貫通孔５１０を形成するためのバルクエッチング法には、湿式エッチング法（ｗｅｔ  ｅｔｃｈｉｎｇ）、乾式エッチング法（ｄｒｙ  ｅｔｃｈｉｎｇ）、または、レーザドリリング法（ｌａｓｅｒ  ｄｒｉｌｌｉｎｇ）などが挙げられる。
【０１１２】
上記の乾式エッチング方法の代表的なものには、ディープ反応性イオンエッチング法（ｄｅｅｐ  ｒｅａｃｔｉｖｅ  ｉｏｎ  ｅｔｃｈｉｎｇ）がある。
【０１１３】
また、貫通孔５１０を形成するためのエッチング工程では、エッチングすべき部分とエッチングから保護すべき部分とを区分するためにマスク層（図示せず）が必要であるが、この時に使用されるマスク層は、乾式または湿式エッチングを行う時に長時間マスクとして使用可能な物質としなければならず、シリコン窒化膜（ｓｉｌｉｃｏｎ  ｎｉｔｒｉｄｅ  ｆｉｌｍ）やシリコン酸化膜（ｓｉｌｉｃｏｎ  ｏｘｉｄｅ  ｆｉｌｍ）を使用すれば良い。
【０１１４】
一方、上部電極５２１と下部電極５２２をそれぞれ電気的に連結するための貫通孔５１０は、各電極５２１，５２２を陽電極と陰電極に分離するために、陽電極用貫通孔と陰電極用貫通孔とに区分して、二つの貫通孔５１０を形成することがより好ましい。
【０１１５】
その後、電気的絶縁のための絶縁層（ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ  ｌａｙｅｒ）（図示せず）を基板５００の全面に形成する。本実施例では、絶縁層形成のために、上記の貫通孔５１０の形成に用いられたマスク層（図示せず）を除去し、熱酸化法（ｔｈｅｒｍａｌ  ｏｘｉｄａｔｉｏｎ）によって絶縁特性に優れたシリコン酸化膜を基板５００の全面に形成する。
【０１１６】
これ以外の絶縁層形成方法には、ＬＰＣＶＤ法やＰＥＣＶＤ法などがあり、これらの方法によってシリコン窒化膜を蒸着して絶縁層（図示せず）として用いても良い。
【０１１７】
一方、基板５００として窒化アルミニウム（ａｌｕｍｉｎｕｍ  ｎｉｔｒｉｄｅ：ＡｌＮ）、酸化アルミニウム（ａｌｕｍｉｎｕｍ  ｏｘｉｄｅ：ＡｌＯｘ）のような絶縁基板を使用する場合には、絶縁層形成を省略しても構わない。
【０１１８】
次に、貫通孔５１０の形成された上記の構造物に、電極５２０をパターニング（ｐａｔｔｅｒｎｉｎｇ）して形成する。
【０１１９】
上記の電極５２０を形成する方法には、まず、電極５２０を左右に互いに分離させ得るように、分離基板５００の前面または背面にフォトレジストを塗布して露光・現像する。
【０１２０】
その後、スパッタリング法または電子ビーム蒸着法（ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ）などで基板５００の前面または背面に電極形成のための金属を蒸着する。このような金属を蒸着する前にシード金属（ｓｅｅｄ  ｍｅｔａｌ）を蒸着しても良い。
【０１２１】
次いで、蒸着された金属をリフトオフ（ｌｉｆｔ−ｏｆｆ）して前面または背面の電極５２０を形成する。
【０１２２】
そして、当該金属が蒸着された反対面にシード金属（図示せず）を蒸着した後、フォトレジストを塗布して、露光・現像し、陽電極と陰電極が互いに分離されるように電極５２０を形成する。
【０１２３】
その後、電気メッキまたは無電解メッキ法で貫通孔５１０に連結電極５２３を形成するようにパターニング工程を実施し、連結電極５２３によって上部電極５２１と下部電極５２２とが電気的に連結されるようにする。
【０１２４】
一方、上下部電極５２１および５２２が左右に電気的に互いに分離されて電極対をなすようにシード金属をエッチングして形成してもよい。このようなシード金属は、電気的特性に優れているだけでなく、絶縁膜との接着力（ａｄｈｅｓｉｏｎ）にも優れていなければならず、一般的に絶縁膜として多く用いられているシリコン酸化膜との接着力に優れたチタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）、タンタル（Ｔａ）などを接着層（ａｄｈｅｓｉｏｎ  ｌａｙｅｒ）として使用すると良い。
【０１２５】
また、電気的特性に優れていながら半導体工程で容易に蒸着可能な電極金属の代表的な物質として、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）が用いられる。
【０１２６】
このような電極形成のための金属は、後工程においてモジュールの部品を結合する際に高温に露出されるが、この時、接着層のＴｉやＣｒがＡｕに拡散（ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ）してＡｕの電気的特性を減少させる恐れがあり、これを防止するために、Ｔｉ、Ｃｒの接着層とＡｕとの間に白金（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）などの拡散防止層（ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ  ｂａｒｒｉｅｒ  ｌａｙｅｒ）（図示せず）を形成し、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ、Ｃｒ／Ｎｉ／ＡｕまたはＣｒ／Ｃｕ／Ｎｉ／Ａｕ構造の電極５２０を形成してもよい。
【０１２７】
その後、図３０に示すように、電極５２０を形成した後、以降装着される発光素子から放出される光の抽出効率を向上させるために、基板５００の上側面に反射膜（ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ  ｌａｙｅｒ）５３０を形成しても良い。
【０１２８】
反射膜５３０を構成する物質としては、反射度の高いアルミニウム（Ａｌ）または銀（Ａｇ）を使用してもよい。
【０１２９】
具体的に、反射膜５３０は、まず、前面にフォトレジストをコーティングし、露光・現像して、発光素子が装着される基板５００の底面にスパッタリング法または電子ビーム蒸着法のような方法で反射膜５３０金属を蒸着した後、リフトオフして形成することができる。
【０１３０】
また、前面に反射膜５３０金属を蒸着し、パターニングした後、余計な部分をエッチングする工程で反射膜５３０を形成しても良い。
【０１３１】
この時、反射膜５３０は、１対の電極５２０に同時に連結、重畳しないように形成することにより、電気的短絡を防止しなければならない。また、発光素子の電極と接合するために、電極５２０上にソルダ（ｓｏｌｄｅｒ）またはＡｕスタッドポンプ（ｓｔｕｄ  ｐｕｍｐ）６１１（図３１Ａ参照）が形成される領域には反射膜５３０金属が形成されないようにすることがより好ましい。
【０１３２】
以下、反射膜５３０が形成されていない状態における以降過程について説明する。
【０１３３】
図３１Ａに示すように、伝導性ソルダ（ｓｏｌｄｅｒ）またはＡｕスタッド６１１ボンディングと同じ方法によって、各対の電極５２０上に複数の発光素子６１０を電気的に連結されるように接合する。
【０１３４】
図３１Ａでは発光素子６１０がフリップチップボンディングされた状態を示しているが、場合によっては、水平型または垂直型発光素子がワイヤボンディングされて接合されても良い。
【０１３５】
その後、このような発光素子６１０が接合された基板５００の上側に、複数の発光素子６１０を全体的に連結して覆う蛍光体層６２０を均一に形成する。
【０１３６】
このような蛍光体層６２０は、投光性媒質に蛍光体パウダを含めた材料を用いて形成しても良く、投光性媒質として、エポキシ、シリコンジェルなどの樹脂を用いれば良い。
【０１３７】
また、このような蛍光体パウダは、発光素子６１０から放出される光を吸収してそれよりも低いエネルギーの光を放出する蛍光体とすれば良く、その一例としては、黄色光を発光する黄色蛍光体とすれば良い。また、発光素子６１０は、青色光を発光する発光素子６１０とすれば良く、このような青色発光素子６１０と黄色蛍光体の光とが混合されて白色光を放出することができる。
【０１３８】
このとき、蛍光体層６２０は発光素子６１０の上側面に一定の厚さＷ１となるように平坦に充填し、発光素子６１０の上面と側面のような発光面に均一の厚さの蛍光体膜（Ｗ１＝Ｗ２＝Ｗ３）を形成するように、接合される各発光素子６１０と発光素子６１０との間の接合間隔Ｗ４を調節する。
【０１３９】
このような発光素子６１０と発光素子６１０との間の接合間隔Ｗ４は、基板５００と蛍光体層６２０を含むパッケージ構造を各パッケージ６００単位で切削（ｄｉｃｉｎｇ）するとき、このような過程で各パッケージ６００単位で切削されて除去される基板５００と蛍光体層６２０の幅Ｄ１を考慮することができる。
【０１４０】
このとき、各発光素子６１０間の接合間隔Ｗ４は、発光素子６１０の上面に形成される蛍光体層６２０の厚さの２倍に、切削過程で除去される幅を加えた長さになり得る（Ｗ４＝２×Ｗ１＋Ｄ１）。
【０１４１】
したがって、このような発光素子６１０間の間隔Ｗ４は、個々の発光素子パッケージの発光素子６１０と蛍光体層６２０側面間の距離（Ｗ２＝Ｗ３）の２倍に、切削されて除去される幅Ｄ１を加えた距離になり得る（Ｗ４＝２×Ｗ１＋Ｄ１＝２×Ｗ２＋Ｄ１＝２×Ｗ３＋Ｄ１、または、Ｗ４＝Ｗ２＋Ｗ３＋Ｄ１）。
【０１４２】
しかし、切削されて除去されるパッケージ６００間の幅Ｄ１が無視できる程度であれば、概略的に、このような発光素子６１０間の間隔Ｗ４は、個々の発光素子パッケージの発光素子６１０と蛍光体層６２０の側面間の距離（Ｗ２＝Ｗ３）の２倍になりうる（Ｗ４＝２×Ｗ１＝２×Ｗ２＝２×Ｗ３、または、Ｗ４＝Ｗ２＋Ｗ３）。
【０１４３】
したがって、このような場合、各発光素子６１０間の接合間隔Ｗ４は、発光素子６１０の上面に形成される蛍光体層６２０の厚さの２倍になりうる（Ｗ４＝２×Ｗ１）。
【０１４４】
一方、上述したように、蛍光体層６２０は、シリコンジェル（ｓｉｌｉｃｏｎ  ｇｅｌ）や投光性に優れたエポキシ（ｅｐｏｘｙ）と蛍光体パウダを混合することにより形成してもよい。
【０１４５】
また、発光素子６１０を接合するためのソルダ物質には、金錫（ＡｕＳｎ）、鉛錫（ＰｂＳｎ）、インジウム（Ｉｎ）などを電子ビーム蒸着法（Ｅ−ｂｅａｍ  ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ）のような方法で形成することができる。
【０１４６】
一方、図３１Ｂに示すように、複数の発光素子６１０を一つのパッケージ単位で切削することにより用いてもよい。例えば、図３１Ｂに示すように、４個の発光素子６１０が一つのパッケージ単位をなすように切削して用いてもよく、これ以外にも２個、６個またはその他の個数の発光素子６１０を一つのパッケージとして用いても良い。
【０１４７】
このような場合には、各発光素子６１０間の間隔は、上述した図３１Ａの場合と異なっていてもよく、この場合、各パッケージ６００単位間の接合間隔Ｗ５を上述した条件を満たすように形成することができる。
【０１４８】
すなわち、４個の発光素子６１０で一つのパッケージを構成する場合、このような４個の発光素子６１０からなるパッケージ６１０間の接合間隔Ｗ５は、個々の発光素子パッケージの発光素子６１０と蛍光体層６２０の外部面との間の距離（Ｗ２＝Ｗ３）の２倍になり得る。
【０１４９】
このとき、各パッケージ６００単位間の接合間隔Ｗ５は、発光素子６１０の上面に形成される蛍光体層６２０の厚さの２倍になり得る。
【０１５０】
同様に、このような切削されて除去されるパッケージ６００間の幅を考慮する場合には、４つの発光素子６１０からなるパッケージ６００間の間隔Ｗ５が、個々の発光素子パッケージ６００の発光素子６１０と蛍光体層６２０の外部面との間の距離（Ｗ２＝Ｗ３）の２倍に、上述したパッケージ６００間で切削されて除去される幅（図示せず）を加えた長さになり得る。
【０１５１】
このとき、各パッケージ６００単位間の接合間隔Ｗ５は、発光素子６１０の上面に形成される蛍光体層６２０の厚さの２倍に、上記の切削過程で除去される幅を加えた長さになり得る。
【０１５２】
その後、図３２に示すように、ウエハ単位の発光素子パッケージを上面及び側面の発光素子６１０の発光面に、均一な厚さの蛍光体層（Ｗ１＝Ｗ２＝Ｗ３）が形成されうるようにして、個々のパッケージ６００として切削する。
【０１５３】
このように切削されて製造された個々のパッケージ６００は、バックライトユニットまたは照明灯のような様々な用途に使用できるように、ＰＣＢ基板６３０に電気的及び構造的結合強度を持つようにして接合する。
【０１５４】
また、必要に応じて、図３３に示すように、パッケージ６００の発光素子６１０から放出された光の分布を制御するために設計された形状を有するか、または、光効率向上のためのレンズ６４０を形成してパッケージングしても良い。
［第１０実施例］
【０１５５】
図３４に示すように、本発明の第１０実施例によるパッケージは、装着部７１０が形成されるパッケージボディ７００に発光素子８００が装着される。
【０１５６】
このパッケージボディ７００は、リード７２０と結合され、プラスチックで形成される上部フレーム７３０と、この上部フレーム７３０と結合され、装着部７１０の下側に配置される下部フレーム７４０とからなる。
【０１５７】
ここで、下部フレーム７４０はアルミニウムのような伝導性材質で形成され、ヒートシンク（ｈｅａｔ  ｓｉｎｋ）として機能する。
【０１５８】
このような構造において、発光素子８００は、ワイヤ８１０を介してリード７２０と電気的に連結され、発光素子８００が装着された装着部７１０には充填材８２０が充填れる。この充填材８２０には、蛍光体を混入してもよい。
【０１５９】
すなわち、エポキシまたはシリコンジェルのような充填材８２０に蛍光体を混合して装着部７１０に充填してもよい。
【０１６０】
このような発光素子８００と蛍光体との組合せの一例としては、発光素子８００が青色光を発光し、蛍光体がこのような青色光を一部吸収して黄色光を放出することによって、青色光と黄色光が混合されて白色光を放出する白色発光素子パッケージを具現できる。この青色光を発光する発光素子８００として、窒化ガリウム（ＧａＮ）系発光素子８００を用いてもよい。それ以外にも様々な色を放出する発光素子８００と蛍光体を用いてもよい。
【０１６１】
このように、充填材８２０が充填された装着部７１０の上側にレンズ８３０を設置してもよい。
【０１６２】
図３５は、発光素子８００が装着される装着部７１０を拡大した図である。
【０１６３】
ここで、発光素子８００が装着される装着部７１０は、図３６及び図３７に示すように、発光素子８００の上側面からの高さＸが、装着部７１０の底面における発光素子８００の側面端部から対向する装着部７１０の内側面端部までの水平距離Ｘと同一となるように形成される。
【０１６４】
すなわち、装着部７１０の深さは、発光素子８００の上側面からの距離がＸとなるようにして形成し、装着部７１０の内側面の幅も、装着部７１０の底面における発光素子８００の側面端部から装着部７１０の内側面端部までの距離がＸとなるようにして形成する。
【０１６５】
図３７に示すように、発光素子８００が４つの側面を有する四角形の形状を備える場合、この発光素子８００の４つの側面端部から対向する装着部７１０の内側面端部までの距離がいずれもＸを有するように装着部７１０を形成してもよい。
【０１６６】
ここで、発光素子８００の高さが略１００μｍで、横及び縦の長さが略１ｍｍであることを考慮する時、装着部７１０の深さは０．２乃至０．６ｍｍであると好ましい。また、装着部７１０の横または縦の長さは、１．２乃至２ｍｍであると好ましい。
【０１６７】
すなわち、装着部７１０の深さは、発光素子８００の高さの２乃至６倍で、装着部７１０の横または縦の長さは、発光素子８００の横幅または縦幅の１．２乃至２倍にすれば良い。
【０１６８】
また、装着部７１０の発光素子８００が設置された部分からの高さは、発光素子８００の高さの１乃至５倍とすれば良く、装着部７１０と発光素子８００との水平距離は、発光素子８００の横幅または縦幅の０．１乃至０．５倍であり得る。
【０１６９】
装着部７１０の内側壁部は、図３６に示すように、一定角度（θ）で傾斜して形成してもよく、この装着部７１０の内側壁部の傾斜は、仮想の垂直線から０乃至３０度とすることが好ましい。
【０１７０】
図３８は、一般の発光素子パッケージと本発明の第１０実施例による発光素子パッケージの光束データをそれぞれ示すグラフであり、この図から、従来に比べて本発明の光束が１０％程度増加したことがわかる。
【０１７１】
以上の実施例は、本発明の技術的思想を具体的に説明するための一例であり、本発明を限定するためのものではない。したがって、本発明は上記の実施例に限定されることなく様々な形態に変形可能であり、それらの技術的思想内における様々な実施形態はいずれも
本発明の保護範囲に属する。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１Ａ】
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【図３１Ｂ】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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