(57)【要約】      （修正有）【課題】ＬＥＤが実装される反対面に金属材質からなる熱放出手段を備え、ＬＥＤからの熱を容易に外部放出して、ＬＥＤの特性変化を防止しその寿命を向上させるＬＥＤパッケージを提供する。【解決手段】Ｓｉ基板２１１及びＳｉ基板２１１の上下面に形成された絶縁膜２１２からなり、Ｓｉ基板２１１の下面にＳｉ基板２１１及び絶縁膜２１２の一部が除去された少なくとも一つの凹部ｇが形成された支持用構造物２１、支持用構造物２１の上面に形成された複数個の上部電極２２、支持用構造物２１の上面に搭載され上部電極２２と電気的に接続された少なくとも一つのＬＥＤ３１及び支持用構造物２１の下面に形成された凹部ｇを埋め込む金属充填物２３を含むＳｉ基板２１１を利用したＬＥＤパッケージ。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｓｉ基板及び上記Ｓｉ基板の上下面に形成された絶縁膜からなり、その下面に上記Ｓｉ基板及び上記絶縁膜の一部が除去された少なくとも一つの凹部が形成された支持用構造物；
上記支持用構造物の上面に形成された複数個の上部電極；
上記支持用構造物の上面に搭載され、上記上部電極と両端子が電気的に連結された少なくとも一つのＬＥＤ；及び
上記支持用構造物の下面に形成された凹部を埋め込む金属充填物を含むＳｉ基板を利用したＬＥＤパッケージ。
【請求項２】
上記支持用構造物の上下面を貫通し、上記上部電極と各々電気的に連結された複数個の導電性ビアホール；及び
上記支持用構造物の下面に形成され上記導電性ビアホールと電気的に連結された複数個の下部電極をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のＳｉ基板を利用したＬＥＤパッケージ。
【請求項３】
上記支持用構造物の上面のＬＥＤが装着された領域の周辺に形成され、上記ＬＥＤから放出される光を上部に反射させるための傾斜面を有する反射用構造物をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のＳｉ基板を利用したＬＥＤパッケージ。
【請求項４】
上記反射用構造物に付着され上記ＬＥＤの上部に配置され、上記ＬＥＤから放出される光の方向を調節するレンズ部をさらに含むことを特徴とする請求項３に記載のＳｉ基板を利用したＬＥＤパッケージ。
【請求項５】
上記凹部は上記支持用構造物の上面方向に形成され上記Ｓｉ基板を貫通しない複数個のホール構造であることを特徴とする請求項１に記載のＳｉ基板を利用したＬＥＤパッケージ。
【請求項６】
上記凹部は上記支持用構造物の上面方向に形成され上記Ｓｉ基板を貫通しない複数個のスリット構造であることを特徴とする請求項１に記載のＳｉ基板を利用したＬＥＤパッケージ。
【請求項７】
上記金属充填物はＣｕ、Ｎｉ、Ａｕで構成されたグループから選択された一金属からなることを特徴とする請求項１に記載のＳｉ基板を利用したＬＥＤパッケージ。
【請求項８】
上記絶縁膜はＳｉＯ2からなることを特徴とする請求項１に記載のＳｉ基板を利用したＬＥＤパッケージ。
【請求項９】
Ｓｉ基板を備える段階；
上記Ｓｉ基板の上下面に絶縁膜を形成し支持用構造物を製作する段階；
上記支持用構造物の下面に上記絶縁膜及びＳｉ基板の一部を除去し凹部を形成する段階；
上記支持用構造物の下面に形成された凹部に金属充填物を充填する段階；
上記支持用構造物の上面に複数個の上部電極を形成する段階；及び
上記上部電極と電気的に連結されるよう少なくとも一つのＬＥＤを支持用構造物の上面に搭載する段階を含むことを特徴とするＳｉ基板を利用したＬＥＤパッケージの製造方法。
【請求項１０】
上記支持用構造物を製作する段階は、
上記Ｓｉ基板を酸素雰囲気で熱処理し、上記Ｓｉ基板の上下面にＳｉＯ2絶縁膜を形成する段階を含むことを特徴とする請求項９に記載のＳｉ基板を利用したＬＥＤパッケージの製造方法。
【請求項１１】
上記支持用構造物を製作する段階以前に、上記Ｓｉ基板の上下面を貫通するビアホールを形成する段階をさらに含むことを特徴とする請求項９に記載のＳｉ基板を利用したＬＥＤパッケージの製造方法。
【請求項１２】
上記複数個の上部電極を形成する段階以前に、上記ビアホールに導電性物質を充填し導電性ビアホールを形成する段階をさらに含み、上記上部電極を形成する段階は上記導電性ビアホールと各々電気的に連結されるよう上部電極を形成する段階であることを特徴とする請求項１１に記載のＳｉ基板を利用したＬＥＤパッケージの製造方法。
【請求項１３】
上記支持用構造物の下面に上記導電性ビアホールと電気的に連結された下部電極を形成する段階をさらに含むことを特徴とする請求項１２に記載のＳｉ基板を利用したＬＥＤパッケージの製造方法。
【請求項１４】
上記凹部を形成する段階は、上記支持用構造物の下面からその上面方向に、上記Ｓｉ基板を貫通しない複数個のホール構造を形成する段階であることを特徴とする請求項９に記載のＳｉ基板を利用したＬＥＤパッケージの製造方法。
【請求項１５】
上記凹部を形成する段階は、上記支持用構造物の下面からその上面方向に、上記Ｓｉ基板を貫通しない複数個のスリット構造を形成する段階であることを特徴とする請求項９に記載のＳｉ基板を利用したＬＥＤパッケージの製造方法。
【請求項１６】
上記支持用構造物の上面のＬＥＤが装着された領域の周辺に、上記ＬＥＤから放出される光を上部に反射させるための傾斜面を有する反射用構造物を形成する段階をさらに含むことを特徴とする請求項９に記載のＳｉ基板を利用したＬＥＤパッケージの製造方法。
【請求項１７】
上記ＬＥＤ上部において上記ＬＥＤから放出される光の方向を調節するレンズ部を上記反射用構造物に付着し配置する段階をさらに含むことを特徴とする請求項１６に記載のＳｉ基板を利用したＬＥＤパッケージの製造方法。
【請求項１８】
上記金属充填物はＣｕ、Ｎｉ、Ａｕで構成されたグループから選択された一金属からなることを特徴とする請求項９に記載のＳｉ基板を利用したＬＥＤパッケージの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はシリコン(Ｓｉ)基板を利用したＬＥＤパッケージ及びその製造方法に関するものであり、より詳細にはＬＥＤが実装される反対面に金属材質からなる熱放出手段を具備しＬＥＤから発生される熱を外部に容易に放出することにより、ＬＥＤの特性変化を防止しその寿命を向上させることが可能なＳｉ基板を利用したＬＥＤパッケージ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、発光ダイオード(Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ：ＬＥＤ、以下ＬＥＤと称する)は注入された電子と正孔が再結合する際発生するエネルギーを光で放出するダイオードとして、ＧａＡｓＰ等を利用した赤色ＬＥＤ、ＧａＰ等を利用した緑色ＬＥＤ等がある。また、近来ＧａＮを始めとする窒化物を利用した窒化物半導体がその優秀な物理、化学的特性に起因し現在光伝材料及び電子素子の核心素材として脚光を浴びてきており、このような窒化物半導体ＬＥＤが注目を受けている。
【０００３】
窒化物半導体ＬＥＤは緑色、青色及び紫外領域までの光を生成することが可能で、技術発展によりその輝度が飛躍的に向上されることにより総天然色の電光板、照明装置等の分野にも適用されている。上記ＬＥＤは応用分野によって、ＬＥＤを搭載する多様な形態のパッケージに製作され適用される。
【０００４】
ＬＥＤを搭載するＬＥＤパッケージは多様な材質を使用し製作することが可能で、特に、最近加工性が優秀で比較的熱伝導性が優秀なＳｉを基板として利用したＬＥＤパッケージが積極的に開発されている。従来のＳｉを利用したＬＥＤパッケージとして、下記の特許文献１はＳｉ基板を利用したＬＥＤパッケージを開示しており、この従来のＬＥＤパッケージの構造を図１に図示する。
【０００５】
この図１を参照すると、従来のＬＥＤパッケージ１０は、まず平坦な上下面を有するシリコン基板１１の一領域に凹部を形成しＬＥＤ搭載部を形成した後、加工されたシリコン基板１１の上下面に絶縁膜１２を形成する。次に、ＬＥＤ搭載部と下面を貫通する導電性ビアホールｈを形成し、ＬＥＤ搭載部上にＬＥＤ１６と電気的な連結のための上部電極１４を形成し凹部の傾斜面及びシリコン基板１１の上面に反射膜１３を形成する。ＬＥＤ１６の搭載方式によっては、上記反射膜１３が上部電極として使用されることもあり得る。
【０００６】
この場合、上記反射膜１３は導電性を有すると同時に反射率が高い金属材質が使用されるべきである。図１では反射膜１３がＬＥＤ１６の一側電極(n側またはp側)と連結された上部電極として使用され、ＬＥＤ１６の他側電極が別途に形成された上部電極１４とワイヤで連結された構造が図示されている。次いで、導電性ビアホールhを通じ反射膜１３及び上部電極１４と電気的に連結された下部電極１５を形成した後、ＬＥＤ搭載のため形成した凹部を樹脂物質等１７で充填しＬＥＤパッケージを完成されている。
【０００７】
一方、ＬＥＤは照明装置等のような高輝度を必要とする分野に適用されるためその消耗電力が増加するようになることによりＬＥＤから多量の熱が発生し、このような熱が効果的に放出されない場合ＬＥＤの特性が変化されるか、またはその寿命が短縮する等の問題が発生することがあり得る。
【０００８】
このような、高輝度高出力ＬＥＤから発生する熱を勘案すると、図１に図示されたような従来のＬＥＤパッケージ１０は、搭載されたＬＥＤが多量の熱を放出する高出力ＬＥＤの場合、格別に熱放出手段を具備してないためにシリコン基板の厚さを調節することにより熱放出を改善するしかない。このような熱放出方法はその効率に限界があり、比較的熱伝導性が優秀なシリコン基板を使用するとしても熱によるＬＥＤの特性変化及び寿命短縮等の問題点を発生させる可能性がある。
【特許文献１】米国登録特許第６、５３１、３２８号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は上記従来技術の問題点を解決するためになされたもので、その目的はＬＥＤパッケージに利用されるＳｉ基板においてＬＥＤが装着される面の他側面に熱放出手段を具備することにより高輝度高電力ＬＥＤから発生する熱を外部に容易に放出することが可能な構造を有するＳｉ基板を利用したＬＥＤパッケージを提供することにある。
【００１０】
また、本発明の他の目的は、上記Ｓｉ基板を利用したＬＥＤパッケージ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】
【００１１】
上記目的を達成するため本発明は、Ｓｉ基板及び上記Ｓｉ基板の上下面に形成された絶縁膜からなり、その下面に上記Ｓｉ基板及び上記絶縁膜の一部が除去された少なくとも一つの凹部が形成された支持用構造物；上記支持用構造物の上面に形成された複数個の上部電極；上記支持用構造物の上面に搭載され、上記上部電極と両端子が電気的に連結された少なくとも一つのＬＥＤ；及び上記支持用構造物の下面に形成された凹部を埋め込む金属充填物を含むＳｉ基板を利用したＬＥＤパッケージを提供する。
【００１２】
本発明の一実施形態によるＳｉ基板を利用したＬＥＤパッケージは、上記支持用構造物の上下面を貫通し、上記上部電極と各々電気的に連結された複数個の導電性ビアホール；及び上記支持用構造物の下面に形成され上記導電性ビアホールと電気的に連結された複数個の下部電極をさらに含むことが可能である。上記下部電極はＬＥＤパッケージが他の基板等に実装される時使用される。
【００１３】
好ましくは、本発明によるＳｉ基板を利用したＬＥＤパッケージは、上記支持用構造物の上面のＬＥＤが装着された領域の周辺に形成され、上記ＬＥＤから放出される光を上部に反射させるための傾斜面を有する反射用構造物をさらに含むことが可能である。加えて、上記反射用構造物に付着されて上記ＬＥＤ上部に配置され、上記ＬＥＤから放出される光の方向を調節するレンズ部をさらに含むことが可能である。
【００１４】
本発明の多様な実施形態において、上記凹部は上記支持用構造物の上面方向に形成され上記Ｓｉ基板を貫通しない複数個のホール構造を有するか、または上記支持用構造物の上面方向に形成され上記Ｓｉ基板を貫通しない複数個のスリット構造を有することが可能で、それ以外の多様な構造と形状を有するを凹部が形成されることが可能である。上記凹部に充填される金属充填物としては熱伝導性が優秀なＣｕ、Ｎｉ、Ａｕで構成されたグループから選択された一金属からなることが好ましい。
【００１５】
また、上記Ｓｉ基板の上下面に形成される絶縁膜は工程上の便易性により、ＳｉＯ2からなることが好ましい。
【００１６】
本発明は上記Ｓｉ基板を利用したＬＥＤパッケージの製造方法も提供する。即ち、
上記製造方法は、Ｓｉ基板を備える段階；上記Ｓｉ基板の上下面に絶縁膜を形成し支持用構造物を製作する段階；上記支持用構造物の下面に上記絶縁膜及びＳｉ基板の一部を除去し凹部を形成する段階；上記支持用構造物の下面に形成された凹部に金属充填物を充填する段階；上記支持用構造物の上面に複数個の上部電極を形成する段階；及び上記上部電極と電気的に連結されるよう少なくとも一つのＬＥＤを支持用構造物の上面に搭載する段階を含んで具現される。
【００１７】
本発明の好ましい実施形態において、絶縁膜を形成する上記支持用構造物を製作する段階は、上記Ｓｉ基板を酸素雰囲気で熱処理し、上記Ｓｉ基板の上下面にＳｉＯ2絶縁膜を形成する段階を含んでいる。
【００１８】
また本発明の一実施形態によるＳｉ基板を利用したＬＥＤを製造する方法は、上記支持用構造物を製作する段階以前に、上記Ｓｉ基板の上下面を貫通するビアホールを形成する段階をさらに含むことが可能である。このようなビアホールを形成する段階を含む場合、上記複数個の上部電極を形成する段階以前に、上記ビアホールに導電性物質を充填し導電性ビアホールを形成する段階をさらに含み、上記上部電極は上記導電性ビアホールと各々電気的に連結されるよう形成される。また、上記支持用構造物の下面に上記導電性ビアホールと電気的に連結された下部電極を形成する段階がさらに含まれる。
【００１９】
一方、上記凹部を形成する段階は、上記支持用構造物の下面からその上面方向に、上記Ｓｉ基板を貫通しない複数個のホール構造を形成する段階または上記支持用構造物の下面からその上面方向に、上記Ｓｉ基板を貫通しない複数個のスリット構造を形成する段階であることが好ましい。
【００２０】
本発明の一実施形態において、上記支持用構造物の上面のＬＥＤが装着された領域の周辺に、上記ＬＥＤから放出される光を上部に反射させるための傾斜面を有する反射用構造物を形成する段階をさらに含むことが可能で、上記ＬＥＤ上部において上記ＬＥＤから放出される光の方向を調節するレンズ部を上記反射用構造物に付着し配置する段階をさらに含むことが可能である。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によると、ＬＥＤを装着する時使用されるＳｉ基板の下部に少なくとも一つの凹部を形成した後上記凹部に熱伝導性が優秀な金属充填物を埋め込み、ＬＥＤから生成される熱をより効率的に外部に放出することにより、高温の熱によるＬＥＤの特性変化を防止することが可能で、ＬＥＤの寿命及び信頼度を向上させることができるという優れた効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、添付の図面を参照し本発明の多様な実施形態をより詳細に説明する。図２は本発明の一実施形態によるＳｉ基板を利用したＬＥＤパッケージを図示した断面図である。図２を参照すると、本発明の一実施形態によるＳｉ基板を利用したＬＥＤパッケージ２０は、Ｓｉ基板２１１及び上記Ｓｉ基板２１１の上下面に形成された絶縁膜２１２からなり、その下面に上記Ｓｉ基板２１１及び上記絶縁膜２１２の一部が除去された少なくとも一つの凹部ｇが形成された支持用構造物２１と、上記支持用構造物２１の上面に形成された複数個の上部電極２２と、上記支持用構造物２１の上面に搭載され、上記上部電極２２と両端子が電気的に連結された少なくとも一つのＬＥＤ３１及び上記支持用構造物２１の下面に形成された凹部ｇを埋め込む金属充填物２３を含み構成される。
【００２３】
さらに、本発明の一実施形態によるＳｉ基板を利用したＬＥＤパッケージ２０は上記支持用構造物２１の上下面を貫通し、上記上部電極２２と各々電気的に連結された複数個の導電性ビアホールｈと、上記支持用構造物２１の下面に形成され、上記導電性ビアホールと電気的に連結された複数個の下部電極２４と、上記支持用構造物２１の上面のＬＥＤ３１が装着された領域の周辺に形成され、上記ＬＥＤ３１から放出される光を上部に反射させるための傾斜面ｉを有する反射用構造物２５及び上記反射用構造物２５に付着され上記ＬＥＤ３１の上部に配置され、上記ＬＥＤ３１から放出される光の方向を調節するレンズ部２６をさらに含むことが可能である。
【００２４】
上記支持用構造物２１はＳｉ基板２１１と上記Ｓｉ基板２１１の上下面に形成された絶縁膜２１２で構成される。
【００２５】
上記Ｓｉ基板２１１は半導体素子等の製造に広く使用される常用基板として、加工が容易で、比較的優れた熱伝導性を有する。上記Ｓｉ基板２１１は電気伝導性を有し電気素子等を装着するための基板として使用されるため電気的連結のための導電パターン等を形成する前にその表面に絶縁膜を形成すべきである。
【００２６】
上記絶縁膜２１２はＳｉ基板２１１が有する電気伝導性を遮断するため形成される。上記絶縁膜２１２は別途の蒸着工程等を通じＳｉ基板２１１の表面(上下面)に形成され得るが、上記Ｓｉ基板２１１を酸素雰囲気で熱処理（熱酸化処理）することによりその表面に優秀な絶縁性を有するＳｉＯ2絶縁膜を形成することが可能である。このように、Ｓｉ基板２１１を使用する場合、簡単な熱酸化処理工程を通じ容易にその表面に絶縁膜を形成することが可能という利点がある。
【００２７】
上記支持用構造物２１はその下部に少なくとも一つの凹部が形成される。上記凹部は支持用構造物２１の上面のＬＥＤ３１が装着される領域の下部に位置した支持用構造物２１の下面に形成されることが好ましい。上記凹部には熱伝導性が優秀な金属充填物２３が充填される。これは、上記ＬＥＤ３１から発生する熱が上記金属充填物２３を通じ支持用構造物２１の下部に容易に放出されるようにするためである。上記金属充填物２３は優秀な熱伝導性を有するＣｕ、Ｎｉ、Ａｕで構成されたグループから選択された一金属からなることが好ましい。
【００２８】
上記金属充填物２３が埋め込まれる凹部ｇは多様な形状に形成されることが可能である。図３は多様な凹部の形状を図示する。図３の(ａ)乃至(ｃ)は本発明の多様な実施形態によるＬＥＤパッケージの下部平面図（下面側から見た）を示し、まず、図３の(ａ)のように、上記凹部は上記支持用構造物２１の上面方向に形成され上記Ｓｉ基板を貫通しない複数個のホール構造２３ａに形成され得る。上記凹部がＳｉ基板を貫通するようになる場合、凹部に埋め込まれる金属充填物とその上面に形成される上部電極２２のような配線構造とが電気的に短絡される問題を引き起こす可能性があるため、上記凹部はＳｉ基板を貫通しないことが好ましい。
【００２９】
また、図３の(ｂ)のように、上記凹部は上記支持用構造物２１の上面方向に形成され上記Ｓｉ基板を貫通しない複数個のスリット構造２３ｂであり得る。
【００３０】
また、図３の(ｃ)のように、上記凹部は一つの大きい横断面円形あるいは半球形構造(２３ｃ)に形成されることも可能である。
【００３１】
上記のような多様な構造の凹部が本発明に適用されることが可能であるが、金属材料とＳｉ基板との付着性を勘案すると、図３の(ｃ)のように一つの大きい凹部に金属充填物を埋め込む場合、金属充填物の荷重等によりＳｉ基板と金属充填物が相互分離される問題が発生され得る。従って、図３の(ａ)と(ｂ)のように小さい断面積を有する構造(ホール構造またはスリット構造)で上記凹部を形成し、金属充填物を充填することが好ましい。
【００３２】
上記支持用構造物２１の上面にはＬＥＤ３１と電気的に連結される複数個の上部電極２２が形成される。上記上部電極２２はＬＥＤ３１のアノード端子及びカソード端子と各々連結され外部から供給される電流をＬＥＤ３１に供給する。図２には一つのＬＥＤ３１が装着されたことを図示しているが、必要によって複数個のＬＥＤが一つのパッケージに装着され得るため、上記上部電極２２の個数は装着されるＬＥＤ３１の個数によって適切に調節されることが可能である。
【００３３】
上記上部電極２２はＬＥＤパッケージ外部との電気的な連結のため、その下部に形成された導電性ビアホールｈと電気的に連結され、上記導電性ビアホールｈは支持用構造物２１の下面に形成された下部電極２４と電気的に連結され得る。本明細書において、‘ビアホール’という用語は、上記支持用構造物２１の上下部を貫通する空いているホールを称し、‘導電性ビアホール’という用語は上記‘ビアホール’に導電性物質が埋め込まれたことを意味する。上記下部電極２４は外部から電流の供給を受け導電性ビアホールｈ、上部電極２２を経てＬＥＤ３１に伝達する。
【００３４】
図２にはビアホールを通じ下部電極と連結される構造が図示されているが、本発明はこれに限定されず、ビアホールを使用せず、上部電極が支持用構造物の側面及び下面まで延長される構造を使用することも可能である。
【００３５】
また、図２にはＬＥＤが導電性バンプを利用し上部電極にフリップチップボンディング方式で装着される構造が図示されているが、本発明はこれに限定されず、当技術分野に知られた多様な装着方式を通じ支持用構造物の上面に装着されることが可能である。
【００３６】
本実施形態は付加的に、上記支持用構造物２１の上面のＬＥＤ３１が装着された領域の周辺に形成され、上記ＬＥＤ３１から放出される光を上部に反射させるための傾斜面ｉを有する反射用構造物２５をさらに含む。上記反射用構造物２５はＳｉまたはセラミックのような材質からなることが可能で、上記ＬＥＤ３１を囲む形態に形成され得る。上記ＬＥＤ３１側に位置した上記反射用構造物２５の側面は上記ＬＥＤ３１が装着された方向に傾斜を有する傾斜面に形成されることが可能で、上記傾斜面には高反射性物質が塗布され得る。従って、上記ＬＥＤ３１からこの傾斜面に放出された光は上部に反射されＬＥＤパッケージから放出される光効率を増加させることが可能である。
【００３７】
また、光が放出されるＬＥＤ３１の上部には光の方向性を調節することが可能なレンズ部２６が形成され得る。このレンズ部２６はグラス材質のプレートと上記グラスプレート上に形成された微細レンズ構造のマイクロオプティクス(micro-optics)(図示せず)を含むことが可能である。上記マイクロオプティクスはその下部のＬＥＤ３１から放出される光を反射または屈折させ所望の方向性を有する光がＬＥＤパッケージから出力されるよう調節する。さらに、上記レンズ部２６は上記反射用構造物の上面に付着されＬＥＤ３１を外部の影響から遮断させる役割も同時に遂行することが可能である。
【００３８】
一方、本発明は前記のＳｉ基板を利用したＬＥＤパッケージの製造方法を提供する。
【００３９】
本発明の一実施形態によるＬＥＤパッケージの製造方法が図４に工程順番別に図示される。まず、図４の(ａ)を参照すると、支持用構造物を成すＳｉ基板２１１を備える。上部電極及び下部電極が導電性ビアホールｈを通じ電気的に連結される構造のＬＥＤパッケージの場合、絶縁膜を形成する前にＳｉ基板２１１の上下面を貫通するビアホールｈ’を先に形成することが好ましい。これは、Ｓｉ基板２１１が電気伝導性を有するため、電流が流れるようになる導電性ビアホールとＳｉ基板２１１が電気的絶縁状態に成らないといけないためである。
【００４０】
次いで、図４の(ｂ)のように、ビアホールｈ’が形成されたＳｉ基板２１１を酸素雰囲気で熱処理しＳｉ基板２１１の上下面及びビアホールｈ’の内面にＳｉＯ2絶縁膜２１２を形成し支持用構造物２１を製作する。熱処理を通じ絶縁膜を形成する方法以外に他の工程によって絶縁膜を形成することも可能であるが、小さい直径を有するビアホールｈ’の内面まで絶縁膜を形成するためには熱処理を通じ熱酸化膜のＳｉＯ2絶縁膜２１２を形成することが好ましい。
【００４１】
次に、図４の(ｃ)のように、上記支持用構造物２１の下面に上記絶縁膜及びＳｉ基板の一部を除去し凹部(ｇ)を形成する。上記凹部は機械的なドリリング(ｄｒｉｌｌｉｎｇ)工程または化学的腐刻(ｅｔｃｈｉｎｇ)工程等を利用し多様な構造に形成することが可能である。例えば、上記支持用構造物の下面からその上面方向に、上記Ｓｉ基板を貫通しない複数個のホール構造（図３（ａ）の２３ａ参照）で凹部を形成することが可能である。他の例として、上記支持用構造物の下面からその上面方向に、上記Ｓｉ基板を貫通しない複数個のスリット構造（図３（ｂ）の２３ｂ参照）で凹部を形成することも可能である。
【００４２】
次に、図４の(ｄ)のように、上記ビアホール(図４(ｃ)のｈ’)に導電性物質を充填し導電性ビアホールｈを形成し、上記導電性ビアホールｈと電気的に連結された上部電極２２を支持用構造物２１の上面に形成する。また、上記支持用構造物２１の下面に形成された凹部ｇに金属充填物２３を充填する。
【００４３】
上記導電性ビアホールｈと上部電極２２は同一の金属材質で形成されることが可能で、一つの工程で同時に形成され得る。上記金属充填物２３はＣｕ、Ｎｉ、Ａｕで構成されたグループから選択された一金属からなることが可能である。
【００４４】
次に、図４の(ｅ)のように、上記上部電極２２と電気的に連結されるよう少なくとも一つのＬＥＤ３１を支持用構造物２１の上面に搭載する。ＬＥＤ３１を搭載する方式は当業界に知られた多様なＬＥＤ接合方式を採用することが可能である。
【００４５】
ＬＥＤ３１の搭載方式の一例として、図４の(ｅ)には導電性バンプを利用したプリップチップ方式でＬＥＤ３１が上部電極２２と電気的に連結されると同時に支持用構造物２１に搭載された形態を図示する。他の例として、ＬＥＤが支持用構造物２１の上面に直接ソルダボンディングされＬＥＤの両端子がワイヤボンディング方式で各々上部電極に連結された方式またはＬＥＤの一端子が直接一上部電極に接合され残り電極はワイヤボンディング方式で他の上部電極に電気的に連結される方式等が使用されることが可能である。
【００４６】
最終的に、図４の(ｆ)のように、上記支持用構造物２１の上面のＬＥＤ３１が装着された領域の周辺に、上記ＬＥＤ３１から放出される光を上部に反射させるための傾斜面ｉを有する反射用構造物２５を形成し、上記ＬＥＤの上部で上記ＬＥＤから放出される光の方向を調節するレンズ部２６を上記反射用構造物２５に付着して配置し、上記支持用構造物２１の下面に上記導電性ビアホールｈと電気的に連結された下部電極２４を形成し本発明の一実施形態によるＳｉ基板を利用したＬＥＤパッケージの製造方法が完了される。
【００４７】
本発明の発明者は本発明の熱放出の改善効果を確認するため、本発明のように下面に金属充填物２３が充填された支持用構造物２１と、充填物が充填されない支持用構造物上に同一のＬＥＤを装着した後同一時間ＬＥＤを発光させ支持用構造物上の最高温度とその熱抵抗を測定した。
【００４８】
まず、約３００μｍの厚さを有するＳｉ基板の上面にＳｉＯ2絶縁膜を形成し、約２μｍ厚さのソルダで上記絶縁膜の上面にＬＥＤを付着した後ＬＥＤを発光させた。この実験の結果として支持用構造物の最高温度は３２．６１℃を示し、その熱抵抗は７．６１℃/Ｗを示した。
【００４９】
次に、約３００μｍの厚さを有するＳｉ基板の上面にＳｉＯ2絶縁膜を形成し、その下面には１００μｍの直径と２５０μｍの長さを有する凹部を１００μｍ間隔を有するようマトリックス形態に複数個製作した後金属充填物を上記凹部に埋め込んだ。
【００５０】
次に、この金属充填物が埋め込められた支持用構造物の上面(すなわち、絶縁膜の上面)に約２μｍ厚さのソルダでＬＥＤを付着した後ＬＥＤを発光させた。この実験の結果として支持用構造物の最高温度は３１．４４℃を示し、その熱抵抗は６．４４℃/Ｗを示した。
【００５１】
上記実験の結果において、最高温度及び熱抵抗が全て減少したのは、支持用構造物の下面に熱伝導性が優秀な金属充填物を形成することにより熱放出効果が改善されたためである。このように本発明はＬＥＤから発生する熱をより効率的に外部に放出することが可能である。
【００５２】
本発明の実施形態は様々な形態に変形されることが可能で、本発明の範囲が上記の実施形態に限定されることではない。本発明の実施形態は本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者に本発明をより完全に説明するため提供される。従って、図面に図示された構成要素らの形状及び大きさ等はより明確な説明のため誇張されることがあり得、図面上において実質的に同一な構成と機能を有する構成要素らは同一の参照符号を使用した。なお、上記連結という用語及び上記材質という用語は、それぞれ接続及び材料の意味で扱うことも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】従来のシリコン基板を利用したＬＥＤパッケージを図示した断面図である。
【図２】本発明の一実施形態によるＬＥＤパッケージを図示した断面図である。
【図３】(ａ)ないし(ｃ)は本発明の多様な実施形態による熱放出手段の形状を図示した下面側の平面図である。
【図４】(ａ)ないし(ｆ)は本発明によるＬＥＤパッケージの製造方法を図示した工程断面図である。
【符号の説明】
【００５４】
２１    支持用構造物
２２    上部電極
２３    金属充填物
２４    下部電極
３１    ＬＥＤ
２１１    Ｓｉ基板
２１２    ＳｉＯ2絶縁膜
ｇ    支持用構造物下面の凹部
ｈ    導電性ビアホール
【図１】
2006287188.tif 000003
【図２】
2006287188.tif 000004
【図３】
2006287188.tif 000005
【図４】
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