(57)【要約】      （修正有）【課題】発光チップを水と水素による損傷から保護する。【解決手段】発光素子１００は、キャリア１１０と、発光チップ１３０と、被覆部とを備える。キャリアは、板体とガイドメタル層１１２とを含む。被覆部分は、担体上に配置される。キャリアは、板体と、ガイドメタル層と、封止材料１１３とを含む。板体は、第１の面１１１ａと、第１の面に対向する第２の面１１１ｂと、通気用貫通孔とを有する。通気用貫通孔は、第１部分孔Ｈ１と第２部分孔Ｈ２に分割される。第１部分孔は第１の面から第２部分孔まで延び、第２部分孔は第２の面から第１部分孔まで延びる。ガイドメタル層は、第２の面および第２部分孔に形成され、第２部分孔の孔壁を覆う。ガイドメタル層は、第２部分孔から第２の面まで延び、第１部分孔および第１の面の孔壁を覆わない。封止材料は第２部分孔を封止し、ガイドメタル層は封止材料を取り囲む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の面と、当該第１の面に対向する第２の面と、通気用貫通孔とを有し、通気用貫通孔が第１部分孔と、当該第１部分孔と連通する第２部分孔とに分割され、前記第１部分孔が前記第１の面から前記第２部分孔まで延び、前記第２部分孔が前記第２の面から前記第１部分孔まで延びる板体と、
前記第２の面および前記第２部分孔内に形成され、前記第２部分孔の孔壁を覆い、前記第２部分孔から前記第２の面まで延び、前記第１部分孔の孔壁および前記第１の面を覆わないガイドメタル層と、
前記第２部分孔内に充填され、前記第２部分孔を封止し、前記ガイドメタル層によって取り囲まれる封止材料と、
前記第１の面に形成される回路層とを備えるキャリアと、
前記第１の面に搭載され、前記回路層に電気的に接続される発光チップと、
前記キャリアに配置され、板体との間にキャビティが形成され、キャビティ内に発光チップが配置されるカバーとを備えることを特徴とする発光素子。
【請求項２】
前記封止材料は、金属からなり、かつ前記ガイドメタル層と接触することを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
【請求項３】
前記第２部分孔は、窪みと連通孔とを有し、前記窪みは、前記第２の面から前記連通孔まで延び、前記連通孔は、前記窪みの底部から前記第１部分孔まで延び、前記ガイドメタル層は、前記連通孔の孔壁と前記窪みの側壁を覆うことを特徴とする請求項１または２に記載の発光素子。
【請求項４】
前記カバーは収容スペースを有し、前記キャビティは前記収容スペースと基板によって画定されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の発光素子。
【請求項５】
前記キャリアは支持フレームを備え、前記支持フレームは、前記第１の面から突出し前記発光チップを取り囲み、且つ前記支持フレームは前記板体と前記カバーとの間に固定されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の発光素子。
【請求項６】
不活性充填ガスをさらに含み、前記不活性充填ガスは、前記キャビティ内に充填され、希ガスおよび窒素からなる群から選択されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の発光素子。
【請求項７】
前記キャビティ内の環境は真空であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の発光素子。
【請求項８】
第１の面と、前記第１の面に対向する第２の面と、前記第１の面から前記第２の面に延びる通気用貫通孔と、ガイドメタル層とを有し、前記ガイドメタル層は前記通気用貫通孔から前記第２の面に延びるキャリアを提供するステップと、
発光チップを前記第１の面に取り付けるステップと、
前記発光チップを前記第１の面に取り付けた後、カバーを前記キャリアの上に配置し、  前記カバーと前記キャリアとの間にキャビティを形成し、前記キャビティ内に前記発光チップを位置させるステップと、
前記ガイドメタル層の上に前記通気用貫通孔を封止しないように充填金属材料を形成するステップと、
前記キャビティ内のガスを前記第２の面上の前記通気用貫通孔から排出するステップと、
前記充填金属材料を溶融させることによって、前記充填金属材料を前記ガイドメタル層に沿って前記通気用貫通孔内に流入させるステップと、
前記充填金属材料が前記通気用貫通孔を封止するための封止材料となるように前記充填金属材料を凝固させるステップとを含むことを特徴とする発光素子の製造方法。
【請求項９】
前記キャビティ内のガスを排出する方法は、真空チャンバ内に形成された真空環境下に前記キャリアと前記カバーとを置くことを含み、前記充填金属材料が凝固する時、前記キャビティ内の環境は真空であることを特徴とする請求項８に記載の発光素子の製造方法。
【請求項１０】
前記キャビティ内のガスを排気した後、不活性充填ガスが前記第２の面の前記通気用貫通孔から前記キャビティに入るように、前記不活性充填ガスを前記真空チャンバ内に導入し、前記不活性充填ガスは、前記充填金属材料が凝固する時に前記キャビティ内に充填されることを特徴とする請求項９に記載の発光素子の製造方法。
【請求項１１】
前記第２の面が上方を向くように、前記充填金属材料を溶融する前に前記キャリアを倒立させる工程をさらに含むことを特徴とする請求項９または１０に記載の発光素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子およびその製造方法に関し、特に、通気用貫通孔（ｔｈｒｏｕｇｈ  ｖｅｎｔ）を有する発光素子およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
キャビティを有する従来の発光ダイオードパッケージでは、外部の水蒸気および酸素への長時間の曝露によるキャビティ内の発光ダイオードチップの損傷を回避するために、キャビティを閉じ、発光ダイオードチップを封止しなければならない。キャビティ内の環境は、真空環境または希ガス雰囲気である。したがって、従来の発光ダイオードパッケージの製造方法では、真空環境下で発光ダイオードチップの周囲に空気を排出するために、大型真空チャンバを使用する必要がある。しかし、大型真空チャンバのコストは非常に高く、キャビティ環境を大気環境から適切な真空環境に変換するにはかなりの時間がかかるため、このような発光ダイオードパッケージの製造は、一般的に、より多くの時間とコストが必要する。
【発明の概要】
【０００３】
本発明は、発光チップが配置されたキャビティ内の空気を排出可能な通気用貫通孔を有する発光素子を提供する。
【０００４】
本発明は、発光チップが外部の水蒸気および酸素と接触するのを防止するために、前記通気用貫通孔を用いて発光チップをキャビティ内に封止する発光素子の製造方法を提供する。
【０００５】
本発明は、キャリアと、発光チップと、カバーとを備える発光素子を提供する。キャリアは、板体と、ガイドメタル層と、封止材料と、回路層とを含む。板体は、第１の面と、第１の面に対向する第２の面と、通気用貫通孔とを有し、通気用貫通孔は、第１部分孔と、第１部分孔と連通する第２部分孔とに分割される。第１部分孔は第１の面から第２部分孔まで延び、第２部分孔は第２の面から第１部分孔まで延びる。ガイドメタル層は、第２の面および第２部分孔に形成され、第２部分孔の孔壁を覆う。ガイドメタル層は、第２部分孔から第２の面まで延び、第１部分孔の孔壁および第１の面を覆わない。封止材料は、第２部分孔に充填され、第２部分孔を封止し、ガイドメタル層は封止材料を取り囲む。回路層は第１の面に形成される。発光チップは、第１の面に搭載され、回路層に電気的に接続される。カバーはキャリアに配置され、キャビティはカバーと板体との間に形成され、発光チップはキャビティ内に配置される。
【０００６】
本発明の一実施形態において、前記第２部分孔は、窪みと連通孔とを有する。窪みは、第２の面から連通孔まで延び、連通孔は、窪みの底部から第１部分孔まで延びる。
【０００７】
本発明の一実施形態において、前記ガイドメタル層は、連通孔の壁面と窪みの側壁とを覆う。
【０００８】
本発明の一実施形態において、前記封止材料は、ガイドメタル層と接触する。
【０００９】
本発明の一実施形態において、前記封止材料は金属材料。
【００１０】
本発明の一実施形態において、前記カバーは収容スペースを有し、キャビティは収容スペースと板体によって画定される。
【００１１】
本発明の一実施形態において、前記キャリアは支持フレームを備える。支持フレームは、第１の面から突出しながら発光チップを取り囲み、支持フレームは板体とカバーとの間に固定される。
【００１２】
本発明の一実施形態において、前記カバーは、カバープレートと支持フレームとを備える。支持フレームは、発光チップを取り囲み、板体とカバープレートとの間に固定される。
【００１３】
本発明の一実施形態において、前記カバーは透明である。
【００１４】
本発明の一実施形態において、前記カバーは不透明である。
【００１５】
本発明の一実施形態において、前記発光チップは、赤外線光源、可視光源、または紫外光源である。
【００１６】
本発明の一実施形態において、前記発光素子は不活性充填ガスをさらに含む。不活性充填ガスは、キャビティ内に充填され、希ガスおよび窒素からなる群から選択される。
【００１７】
本発明の一実施形態において、前記キャビティ内の環境は真空である。
【００１８】
本発明の発光素子の製造方法において、まず、第１の面と、第１の面に対向する第２の面と、第１の面から第２の面に延びる通気用貫通孔と、ガイドメタル層とを有するキャリアを提供し、前記ガイドメタル層は通気用貫通孔から第２の面に延びる。次に、発光チップは、第１の面に取り付けられる。その後、充填金属材料をガイドメタル層に形成し、前記充填金属材料は通気用貫通孔を封止しない。次に、発光チップを第１の面に搭載された後、カバーをキャリアに配置され、キャビティはカバーとキャリアとの間に形成され、発光チップはキャビティ内に配置される。その後、キャビティ内のガスは第２の面上の通気用貫通孔を通して排出される。そして、充填金属材料を溶融させることによって、充填金属材料をガイドメタル層に沿って通気用貫通孔内に流入させる。次に、金属材料を凝固させ、通気用貫通孔を封止するための封止材料となる。
【００１９】
本発明の一実施形態において、前記キャビティ内の気体を排出する方法は、キャリアとカバーを真空環境に置くことと、真空環境を真空チャンバ内に形成することとを含む。
【００２０】
本発明の一実施形態において、キャビティ内のガスを排気した後、不活性充填ガスが第２の面の通気用貫通孔からキャビティに入るように、不活性充填ガスを真空チャンバに導入する。
【００２１】
本発明の一実施形態において、不活性充填ガスは、充填金属材料が凝固する時にキャビティ内に充填される。
【００２２】
本発明の一実施形態において、充填金属材料が凝固する時にキャビティ内の環境は真空である。
【００２３】
本発明の一実施形態において、第２の面が上方を向くように、充填金属材料を溶融する前にキャリアを倒立させる工程をさらに含む。
【００２４】
これにより、通気用貫通孔を利用して、発光素子のキャビティ内の空気を排気することが可能になり、そして通気用貫通孔を封止材料で封止することにより、発光チップが外部の水蒸気と酸素に接触することを防止することによって、発光チップを水と酸素による損傷から保護する。
【００２５】
本発明の特徴および利点は、添付の図面と併せて以下の詳細な説明から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る発光素子の模式的な断面図である。
【図２Ａ】図２Ａは、図１の発光素子の製造方法の模式的な断面図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、図１の発光素子の製造方法の模式的な断面図である。
【図２Ｃ】図２Ｃは、図１の発光素子の製造方法の模式的な断面図である。
【図２Ｄ】図２Ｄは、図１の発光素子の製造方法の模式的な断面図である。
【図２Ｅ】図２Ｅは、図１の発光素子の製造方法の模式的な断面図である。
【図３】図３は、本発明の他の実施形態に係る発光素子の模式的な断面図である。
【図４】図４は、本発明の他の実施形態に係る発光素子の模式的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
図１に示すように、発光素子１００は、キャリア１１０と発光チップ１３０とを含む。キャリア１１０は、例えばプリント回路板体（ＰＣＢ）などの回路板体であってもよい。図１に示すように、キャリア１１０は、板体１１１と、回路層１１４ａ、１１４ｂとを備え、板体１１１の構成材料は、樹脂またはセラミックであってもよい。板体１１１は、第１の面１１１ａおよび第１の面１１１ａに対向する第２の面１１１ｂを有し、第１の面１１１ａおよび第２の面１１１ｂに回路層１１４ａ、１１４ｂがそれぞれ形成される。したがって、図１に示す実施例において、キャリア１１０は両面回路板体である。しかし、他の実施例において、キャリア１１０は、片面回路板体または多層回路板体であってもよい。すなわち、キャリア１１０に含まれる回路層の数は、１層のみでもまたは少なくとも３層でもよい。
【００２８】
発光チップ１３０は、発光ダイオードチップであってもよく、射出面１３１を有し、発光面１３０から光Ｌ１を射出してもよい。また、発光チップ１３０から放出される光線Ｌ１は、赤外光、可視光、または紫外光であってもよい。したがって、発光チップ１３０は、赤外線光源、可視光源、または紫外線光源であってもよい。発光チップ１３０は、キャリア１１０に搭載される。図１に示すように、キャリア１１０の第１の面１１１ａ上にワイヤボンディングにより発光チップ１３０を搭載し、回線層１１４ａを電気的に接続してもよい。勿論、発光チップ１３０は、例えばフリップチップのような他の手段によってキャリア１１０上に取り付けられてもよい。さらに、キャリア１１０は、１つや複数の導電性ポスト１１５を含んでもよい、それらは板体１１１内に配置され、２つの回線層１１４ａおよび１１４ｂが互いに電気的に接続されるように、回線層１１４ａおよび１１４ｂを接続する。
【００２９】
キャリア１１０は、ガイドメタル層１１２をさらに備え、板体１１１は、第１の面１１１ａから第２の面１１１ｂに延びる通気用貫通孔１１１ｈをさらに有し、ガイドメタル層１１２は、第２の面１１１ｂおよび通気用貫通孔１１１ｈの一部に形成される。通気用貫通孔１１１ｈは、第１部分孔Ｈ１と第２部分孔Ｈ２とに分割され、第２部分孔Ｈ２は第１部分孔Ｈ１と連通する。第１部分孔Ｈ１は、第１の面１１１ａから第２部分孔Ｈ２まで延び、第２部分孔Ｈ２は、第２の面１１１ｂから第１部分孔Ｈ１まで延びる。ガイドメタル層１１２は、第２部分孔Ｈ２内に形成され、第２部分孔Ｈ２の孔壁を覆うが、第１部分孔Ｈ１の孔壁および第１の面１１１ａを覆わない。換言すると、ガイドメタル層１１２は、通気用貫通孔１１１ｈの内側から第２の面１１１ｂまで延びる。以上により、ガイドメタル層１１２は、板体１１１の一方の面（即ち、第２の面１１１ｂ）と通気用貫通孔１１１ｈの一部（即ち、第２部分孔Ｈ２）にのみ形成されることがわかる。
【００３０】
図１に示す実施例において、第２部分孔Ｈ２は、連通孔Ｈ２１および窪みＨ２２を有してもよい。窪みＨ２２は、第２の面１１１ｂから連通孔Ｈ２１まで延び、連通孔Ｈ２１は、窪みＨ２２の底部から第１部分孔Ｈ１まで延びる。したがって、第２部分孔Ｈ２は、開口が一定でない孔であってもよい。ガイドメタル層１１２は、連通孔Ｈ２１の壁面と窪みＨ２２の孔壁とを覆う。図１では、例えば、ガイドメタル層１１２は、連通孔Ｈ２１および窪みＨ２２の全面を包括的に覆うが、第１部分孔Ｈ１の表面を覆わない。また、通気用貫通孔１１１ｈは、機械的穿孔およびレーザ穿孔のうちの少なくとも１つによって形成され、カイドメタル層１１２は、無電解めっき又はスパッタリングによって形成されることができる。キャリア１１０は、封止材料１１３も含み、封止材料１１３は、例えば半田ペーストなどの金属材であってもよい。封止材料１１３は、通気用貫通孔１１１ｈの一部に充填され、通気用貫通孔１１１ｈを封止する。具体的には、封止材料１１３は、第２部分孔Ｈ２内に充填され、第２部分孔Ｈ２を封止する。図１に示すように、封止材料１１３は、ガイドメタル層１１２に接触し、ガイドメタル層１１２は、封止材料１１３を取り囲む。また、封止材料１１３の融点は、発光チップ１３０の動作温度よりも高い。例えば、発光チップ１３０が約１５０℃で動作する場合、封止材料１１３として使用できる半田ペーストは、前述の動作温度１５０℃よりも高い約２２０℃の融点を有する。封止材料１１３の融点は、発光チップ１３０の動作温度よりも高いため、動作中の発光チップ１３０の熱が封止材料１１３を溶融させることは困難である。
【００３１】
発光素子１００は、キャリア１１０に配置および固定されたカバー１２０をさらに備える。カバー１２０と板体１１１との間にキャビティＣ１が形成され、発光チップ１３０はキャビティＣ１内に配置され、通気用貫通孔１１１ｈはキャビティＣ１と連通する。図１に示す実施例において、カバー１２０は、カバープレート１２１と支持フレーム１２２とを含むことができる。支持フレーム１２２は、発光チップ１３０を取り囲み、板体１１１とカバープレート１２１との間に固定され、支持フレーム１２２を板体１１１とカバープレート１２１との間に固定する方法は、接着または共晶接合を使用することができる。カバープレート１２１および支持フレーム１２２は、収容溝（図１に図示せず）を画定し、キャビティＣ１はカバー１２０が有する収容溝および板体１１１によって画定される。これにより、キャビティＣ１はカバー１２０と板体１１１との間に形成し得る。
【００３２】
図１に示す実施例において、カバープレート１２１は透明であってもよい。例えば、カバープレート１２１は、ガラスまたはポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ、即ちアクリル）のような透明な材質からなることができる。また、カバープレート１２１は、光を収束または発散させる機能を有していてもよい。例えば、図１において、カバープレート１２１は凸レンズ構造を有し、発光チップ１３０によって放射された光線Ｌ１を集束させることができる。しかし、他の実施例において、カバープレート１２１は、光を集中又は発散させる機能を有していないので、カバープレート１２１は、両面が平坦なガラス板であってもよい。また、図１の実施例のカバープレート１２１は透明であるが、他の実施例において、カバープレート１２１は不透明であってもよい。
【００３３】
図１に示す実施例において、発光素子１００は、キャビティＣ１に充填する不活性充填ガス１４０をさらに含むことができる。不活性充填ガス１４０は、発光チップ１３０に損傷を与えない希ガスおよび窒素からなる群から選択されるガスである。即ち、不活性充填ガス１４０は、希ガスまたは窒素であってもよい。あるいは、不活性充填ガス１４０は、希ガスおよび窒素を含んでもよい。通気用貫通孔１１１ｈはキャビティＣ１に連通するが、封止材料１１３は通気用貫通孔１１１ｈを封止することにより、キャビティＣ１内に外部の水蒸気と酸素が入らないように、キャビティＣ１を希ガス雰囲気、窒素雰囲気、または窒素と希ガスを混合した雰囲気とすることで、発光チップ１３０と外部の水蒸気と酸素との接触を防止する。このように、発光チップ１３０は外部の水蒸気と酸素との接触によって損傷されない。さらに、他の実施例において、キャビティＣ１内の環境は真空であってもよく、即ち、キャビティＣ１にいかなるガスも充填しなくてもよい。
【００３４】
図２Ａ〜図２Ｅは図１の発光素子の製造方法の模式的な断面図である。図２Ａに示すように、本実施例の発光素子１００の製造方法において、まず、ガイドメタル層１１２を含むキャリア１１０を準備する。次に、第１の面１１１ａに発光チップ１３０を取り付ける。例えば、発光チップ１３０は、第１の面１１１ａ上にワイヤボンディングまたはフリップチップボンディングによって取り付けられる。
【００３５】
図２Ｂに示すように、発光チップ１３０が第１の面１１１ａに取り付けされた後、カバー１２０をキャリア１１０上に配置し、カバー１２０とキャリア１１０との間にキャビティＣ１が形成され、発光チップ１３０はキャビティＣ１内に配置される。カバー１２０をキャリア１１０に配置するには様々な方法があって、例えば接着または共晶接合。また、前記カバー１２０をキャリア１１０に配置する工程は、従来の発光ダイオードパッケージの製造方法とは異なる大気環境下で行われる。従来の発光ダイオードパッケージの製造方法において、カバー１２０をキャリア１１０に配置する工程は真空環境下で行われるため、従来の発光ダイオードパッケージの製造方法は大型真空チャンバを必要とする。したがって、キャリア１１０内に配置されたカバー１２０の工程は、従来の技術と比較して、大型真空チャンバ内での真空環境を必要とせずに大気環境で実行することができる。
【００３６】
次に、ガイドメタル層１１２上に充填金属材料１１３ｉを形成する。充填金属材料１１３ｉは、半田ペーストであってもよく、その後の工程で溶けて通気用貫通孔１１１ｈを封止する封止材料１１３となる（図２Ｅ参照）。ただし、図２Ｂに示すように、このときの充填金属材料１１３ｉは、通気用貫通孔１１１ｈを封止しない。また、カバー１２０が共晶接合によりキャリア１１０上に配置される場合、充填金属材料１１３ｉが通気用貫通孔１１１ｈを共晶接合工程中の熱融着により閉塞することを防止するために、充填金属材料１１３ｉはカバー１２０がキャリア１１０上に配置された後に形成される。
【００３７】
図２Ｃを参照すると、キャビティＣ１内のガスは、第２の面１１１ｂの通気用貫通孔１１１ｈから排出される。具体的には、キャリア１１０上にカバー１２０を配置した後、キャリア１１０とカバー１２０とを、真空チャンバ２１によって形成される真空環境Ｖ１内に配置し、真空チャンバ２１は、ポンプ２２およびバルブ２３に接続されてもよい。また、キャリア１１０とカバー１２０が真空環境Ｖ１に置かれている場合、キャリア１１０は、第２の面１１１ｂが上方を向き、カバー１２０が下方を向くように反転されてもよい。
【００３８】
バルブ２３は、少なくとも１つのガスボンベ（図示せず）に接続されてもよく、ガスボンベは、希ガスまたは窒素で充填される。あるいは、バルブ２３は、希ガスと窒素がそれぞれ充填された２つのガスボンベに接続されてもよい。バルブ２３は、前記ガスボンベ内のガス（例えば、希ガスまたは窒素）を真空チャンバ２１内に入れることを制御することができる。また、図２Ｃから図２Ｅに示すように、黒塗りのバルブ２３は、ガスボンベ内のガスが真空チャンバ２１内に入れないように遮断する閉鎖バルブ２３を表す。空白のバルブ２３は、ガスボンベ内のガスが真空チャンバ２１に入ることを可能にする開放バルブ２３を表す。
【００３９】
ポンプ２２は、例えばロータリーベーンポンプであり、真空環境Ｖ１内の圧力は約１０-3トル（ｔｏｒｒ）以内である。しかし、真空チャンバ２１は、例えばターボポンプのような別のポンプに接続されてもよく、真空環境Ｖ１の圧力は、１０-3トルから１０-6トルまでの間であってもよい。通気用貫通孔１１１ｈはキャビティＣ１に連通し、充填金属材料１１３ｉは通気用貫通孔１１１ｈを封止しないので、キャビティＣ１内の気体は、第２の面１１１ｂの通気用貫通孔１１１ｈから真空環境Ｖ１に排気された後、ポンプ２２によって外部雰囲気に排気される。
【００４０】
図２Ｄを参照すると、キャビティＣ１内のガスが排出された後、バルブ２３が開かれ、不活性充填ガス１４０が真空チャンバ２１内に導入され、不活性充填ガス１４０が第２の面１１１ｂ上の通気用貫通孔１１１ｈからキャビティＣ１に入る。図２Ｄおよび図２Ｅを参照すると、その後、充填金属材料１１３ｉを溶かしてガイドメタル層１１２に沿って通気用貫通孔１１１ｈに流入させ、充填金属材料１１３ｉは、熱伝導または放射線によって溶融するように加熱されてもよい。例えば、充填金属材料１１３ｉは、真空チャンバ２１内に設置された抵抗加熱ヒータ（図示せず）によって加熱してもよい。あるいは、充填金属材料１１３ｉは、レーザまたは赤外線加熱によって溶融するように加熱されてもよい。また、充填金属材料１１３ｉとガイドメタル層１１２は金属であるため、充填金属材料１１３ｉとガイドメタル層１１２との間に強い接着力があり、溶融した充填金属材料１１３ｉはガイドメタル層１１２に沿って流れることができる
【００４１】
溶融した充填金属材料１１３ｉは重力を利用して移動させることができる。例えば、本実施例において、真空環境Ｖ１に配置されたキャリア１１０が反転した状態であるため、溶融した充填金属材料１１３ｉは重力によって第２の面１１１ｂから通気用貫通孔１１１ｈ内に流れる。しかし、他の実施例において、通気用貫通孔１１１ｈの開口が小さい場合、キャリア１１０を反転させる必要がなく、溶融した充填金属材料１１３ｉが毛細管現象によって通気用貫通孔１１１ｈ内に流入することができる。
【００４２】
図２Ｅを参照すると、その後、充填金属材料１１３ｉは凝固し、通気用貫通孔１１１ｈを封止するための封止材料１１３となる。この時点で、発光素子１００はほぼ完成した。また、封止材料１１３の融点（充填金属材料１１３ｉの融点と同じ）は、発光チップ１３０の動作温度よりも高いため、動作中の発光チップ１３０によって生成された熱によって封止材料１１３を溶融させることは困難である。したがって、発光素子１００が正常に動作している時に、封止材料１１３は溶融しないため通気用貫通孔１１１ｈを常時封止することができ、外部の水蒸気と酸素とが発光中の発光チップ１３０に接触できず、発光チップ１３０を水分および酸素から保護し続けることができる。
【００４３】
上述したように、充填金属材料１１３ｉが凝固すると、通気用貫通孔１１１ｈを充填金属材料１１３ｉが遮断し、不活性充填ガス１４０がキャビティＣ１内に充填されて閉じ込められる。しかし、他の実施例において、キャビティＣ１内の環境は真空であってもよく、図２Ｄに記載された不活性充填ガス１４０を真空チャンバ２１内に導入させる工程を省略することができる。つまり、充填金属材料１１３ｉが凝固すると、キャビティＣ１内にはガス（例えば、不活性充填ガス１４０）が充填されていなくてもよく、すなわちキャビティＣ１内の環境は真空であってもよい。
【００４４】
なお、図２Ａ〜２Ｅに示す発光素子100の製造方法は、真空チャンバ２１を用いているが、カバー１２０をキャリア１１０に配置する工程は大気環境下で行われるため、真空環境Ｖ１内でカバー１２０とキャリア１１０とを組み合わせる必要はない。つまり、真空チャンバ２１は、カバー１２０およびキャリア１１０を移動させて係合させるための大きな収容空間を有する必要はない。したがって、真空チャンバ２１の内部空間は、大型真空チャンバの内部空間よりも小さくなる。従来の方法と比べて、本発明の発光素子１００の製造方法は、大型の真空チャンバを用いることなく、小型または中型の真空チャンバを用いることができることがわかる。
【００４５】
図３は、本発明の別の実施例による発光素子２００を示す。図３の実施例に示される発光素子２００は、図１の実施例に示される発光素子１００と同様である。例えば、発光素子２００、１００はいずれも同様に製造され、発光素子２００は、キャリア２１０、カバー２２０、および発光チップ１３０を含み、これらの相対的位置および接続関係は発光素子１００と同じである。以下、発光素子１００と発光素子２００との相違点を中心に説明する。２つの製造方法および同じ技術特徴については、原則として、重複する部分は記載せず、図面にも描からない。
【００４６】
図１の実施例のカバー１２０とは異なり、図３の実施例において、カバー２２０は、一体化したカバープレート２２１と支持フレーム２２２とを含む。即ち、カバープレート２２１と支持フレーム２２２は、同じ材料で構成されることができ、且つ同じ製造工程で製造されることができる。例えば、カバープレート２２１および支持フレーム２２２は、同じ射出成形のステップによって形成することができる。あるいは、カバー２２０は、化学エッチングまたは機械加工された板材によって形成されてもよく、板材は例えばガラス板やプラスチックプレート（例えば、アクリル板）である。したがって、カバープレート２２１と支持フレーム２２２との間には有意な境界は存在しなくてもよい。発光チップ１３０が赤外線光源である場合、カバー２２０は不透明であり、プラスチックプレートで形成されることができるが、発光チップ１３０から放出される赤外線はカバー２２０を完全に透過することができる。さらに、図１のカバー１２０と図３のカバー２２０はお互い交換することができ、即ち、カバー１２０と２２０は共に発光素子１００と２００のどちらに使用することができる。
【００４７】
また、図３に示すキャリア２１０も、図１に示すキャリア１１０とは異なる。具体的には、図３の実施形態において、キャリア２１０は、プレート２１１を含み、プレート２１１は、図１の通気用貫通孔１１１ｈと類似する通気用貫通孔２１１ｈを有するが、通気用貫通孔２１１ｈは均一な孔径を有する。即ち、通気用貫通孔２１１ｈには、図１に示すような窪みＨ２２を有しない。また、注意すべき事項として、図１の発光素子１００において、通気用貫通孔１１１ｈの代わりに図３に示す通気用貫通孔２１１ｈを用いてもよい。即ち、図１のプレート１１１は、図３に示すような通気用貫通孔２１１ｈを有してもよい。
【００４８】
図４は、本発明の別の実施例による発光素子３００を示す。図４の実施例に示す発光素子３００は、図１の実施例に示す発光素子１００と同様である。例えば、発光素子３００と１００はいずれも同様に製造され、発光素子３００は、キャリア３１０と、カバー３２０と、発光チップ１３０とを含み、これらの素子の相対位置および接続関係は、発光素子１００と同じである。以下、発光素子１００と発光素子３００との相違点を中心に説明する。この２つの製造方法および同じの技術的特徴については、原則として、重複する記載や図示はしない。
【００４９】
発光素子３００と発光素子１００の最大の違いは、キャリア３１０である。図１と図４を比較すると、キャリア３１０の外形は、図１の板状キャリア１１０とは大きく異なる。詳しく説明すると、キャリア３１０は、プレート３１１と支持フレーム３１６とを含む。支持フレーム３１６は、プレート３１１の第１の面３１１ａから突出して発光チップ１３０を取り囲み、プレート３１１とカバー３２０との間に支持フレーム３１６が固定される。プレート３１１と支持フレーム３１６とは一体的に形成されてもよく、即ち、プレート３１１と支持フレーム３１６は同じ材料から製造されてもよく、且つ同じ製造工程から作製されてもよい。例えば、プレート３１１および支持フレーム３１６は、セラミックの焼結によって形成されてもよい。したがって、プレート３１１と支持フレーム３１６との間に有意な境界が存在しない。さらに、図１および図３のキャリア１１０および２１０は、図３のキャリア３１０と置き換えることができるので、図３のキャリア３１０は、図１および図３の発光素子１００および２００にも使用することができる。
【００５０】
発光素子３００と１００には別の相違点があって、それがカバー３２０にある。詳細には、カバー３２０は、平坦な両面を有する平板であり、透明であってもよい。例えば、カバー３２０は、ガラス板またはアクリル板であってもよい。もちろん、図３の実施例で説明したカバー２２０と同様に、カバー３２０は不透明であってもよく、赤外線によって完全に透過されてもよい。したがって、カバー３２０は透明に限定されない。さらに、カバー３２０は、例えば凸レンズまたは凹レンズなどのレンズであってもよい。そして、図１のカバープレート１２１と図４のカバー３２０とは入れ替えることができる。即ち、カバー３２０とカバープレート１２１の両方は発光素子１００と３００のいずれに用いてもよい。
【００５１】
要約すると、通気用貫通孔の利用は、発光素子のキャビティ内の空気を排出することができ、通気用貫通孔を封止するために封止材料を使用する。したがって、封止材料は、外部環境からの水および酸素を通気用貫通孔に経てキャビティ内への進入を遮断するだけでなく、キャビティを真空環境に、または希ガス雰囲気、窒素雰囲気または窒素と希ガスとの混合物中に保持して、発光チップを水分および酸素による損傷から保護する。また、本発明の実施例の発光素子の製造方法は、大型の真空チャンバを用いることがなく、小型または中型の真空チャンバ（図２Ｃ〜２Ｄを参照）内で行うことができる。従来技術と比較して、本発明の実施例の発光素子の製造方法は、製造コストが低いという利点がある。
【００５２】
本発明を実施例として開示されたが、本発明を限定するものではなく、本発明の精神および範囲から逸脱しない範囲内で、本発明が実施され得る当業者に、いくつかの変更と修正を行うことができる。したがって、本発明の保護の範囲は、添付の特許請求の範囲に記載されたものとして定義される。
【符号の説明】
【００５３】
２１  真空チャンバ
２２  ポンプ
２３  バルブ
１００、２００、３００  発光素子
１１０、２１０、３１０  キャリア
１１１、２１１、３１１  プレート
１１１ａ、３１１ａ  第１の面
１１１ｂ  第２の面
１１１ｈ、２１１ｈ  通気用貫通孔
１１２  ガイドメタル層
１１３  封止材料
１１３ｉ  充填金属材料
１１４ａ、１１４ｂ  回路層
１１５  導電性ポスト
１２０、２２０、３２０  カバー
１２１、２２１  カバープレート
１２２、２２２、３１６  支持フレーム
１３０  発光チップ
１３１  射出面
１４０  不活性充填ガス
Ｃ１  キャビティ
Ｈ１  第１部分孔
Ｈ２  第２部分孔
Ｈ２１  連通孔
Ｈ２２  窪み
Ｌ１  光線
Ｖ１  真空環境
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図２Ｅ】
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【図３】
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【図４】
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