(57)【要約】【課題】半導体発光装置のためのパッケージ、特に、厚い銅層を有する基板を含むパッケージを提供する。【解決手段】半導体発光装置パッケージは、コア及びコアの上に重なる銅層を有する基板を含む。発光装置は、直接的又は配線基板を通じて間接的に基板に接続される。基板のコアは、例えば、セラミック、Ａｌ2Ｏ3、ＡｌＮ、アルミナ、窒化珪素、又はプリント回路基板とすることができる。銅層は、銅の直接結合又は活性金属蝋着のような処理によってコアに結合することができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体発光装置と、
セラミックコアと該コアの上に重なる少なくとも４ミルの厚さを有する少なくとも１つの銅層とを含む基板と、
を含み、
前記半導体発光装置は、前記銅層の少なくとも１つに電気的に接続され、前記基板は７．３ｐｐｍ／Ｋ以下の熱膨張率と２４Ｗ／ｍ・Ｋの熱伝導率を有する、
ことを特徴とする構造体。
【請求項２】
前記半導体発光装置は、ＩＩＩ属窒化物発光層を含むことを特徴とする請求項１に記載の構造体。
【請求項３】
前記コアは、セラミック、Ａｌ2Ｏ3、ＡｌＮ、アルミナ、及び窒化珪素の群から選択された材料を含むことを特徴とする請求項１に記載の構造体。
【請求項４】
前記銅層の少なくとも１つに接続された少なくとも１つのリードを更に含むことを特徴とする請求項１に記載の構造体。
【請求項５】
前記銅層の少なくとも１つに接続された少なくとも１つの半田パッドを更に含むことを特徴とする請求項１に記載の構造体。
【請求項６】
前記銅層の少なくとも１つに接続された少なくとも１つの終端ワイヤを更に含むことを特徴とする請求項１に記載の構造体。
【請求項７】
前記少なくとも１つの銅層は、直接銅結合により前記コアに結合されることを特徴とする請求項１に記載の構造体。
【請求項８】
前記少なくとも１つの銅層は、活性金属蝋着により前記コアに結合されることを特徴とする請求項１に記載の構造体。
【請求項９】
前記少なくとも１つの銅層は、約４ミルと約２４ミルの間の厚さを有することを特徴とする請求項１に記載の構造体。
【請求項１０】
前記基板は、第１の基板であり、
前記半導体発光装置と前記第１の基板との間に配置された第２の基板、
を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の構造体。
【請求項１１】
前記第２の基板は、絶縁層及び少なくとも１つの金属結合パッドを含むことを特徴とする請求項１０に記載の構造体。
【請求項１２】
前記絶縁層は、ＡｌＮを含むことを特徴とする請求項１１に記載の構造体。
【請求項１３】
前記第２の基板は、シリコン集積回路を含むことを特徴とする請求項１０に記載の構造体。
【請求項１４】
前記基板に接続されたベースを更に含むことを特徴とする請求項１に記載の構造体。
【請求項１５】
前記半導体発光装置の上に配置されたレンズを更に含むことを特徴とする請求項１に記載の構造体。
【請求項１６】
前記銅層は、前記コアに結合されることを特徴とする請求項１に記載の構造体。
【請求項１７】
前記銅層は、
銅シート上に酸化物コーティングを形成する段階と、
前記酸化物コーティングを前記コアに隣接して配置する段階と、
前記酸化物コーティングを加熱して共晶溶融物を形成する段階と、
を含む処理により前記コアに結合される、
ことを特徴とする請求項１に記載の構造体。
【請求項１８】
セラミックコアと少なくとも４ミルの厚さを有する少なくとも１つの銅層とを有する基板であって、７．３ｐｐｍ／Ｋ以下の熱膨張率と２４Ｗ／ｍ・Ｋの熱伝導率を有する基板を準備する段階と、
前記銅層の少なくとも１つに半導体発光装置を電気的に接続する段階と、
を含むことを特徴とする、半導体発光装置をパッケージ化する方法。
【請求項１９】
前記少なくとも１つの銅層に少なくとも１つのリードを取り付ける段階を更に含むことを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記基板は、第１の基板であり、
前記半導体発光装置を第２の基板上に装着する段階と、
前記半導体発光装置を前記第２の基板上に装着した後に、該第２の基板を前記第１の基板上に装着する段階と、
を更に含むことを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２１】
前記半導体発光装置の上にレンズを設ける段階、
を更に含むことを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２２】
銅シート上に酸化物コーティングを形成し、
前記酸化物コーティングを前記コアに隣接して配置し、
前記酸化物コーティングを加熱して共晶溶融物を形成する
ことにより、前記銅層を前記コアに結合する段階を更に含むことを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２３】
前記基板は、Ｃｕ／Ａｌ2Ｏ3／Ｃｕ構造を有することを特徴とする請求項１記載の構造体。
【請求項２４】
前記基板は、Ｃｕ／ＡｌＮ／Ｃｕ構造を有することを特徴とする請求項１記載の構造体。
【請求項２５】
前記基板は、Ｃｕ／Ａｌ2Ｏ3／Ｃｕ構造及びＣｕ／ＡｌＮ／Ｃｕ構造の少なくとも一方を有することを特徴とする請求項１８記載の方法。
【請求項２６】
前記基板を銅の直接結合工程を使用して形成することを特徴とする請求項１８記載の方法。
【請求項２７】
前記基板を活性金属蝋着工程を使用して形成することを特徴とする請求項１８記載の方法。
【請求項２８】
前記基板は、ＤＢＣ（銅の直接結合）構造を有することを特徴とする請求項１記載の構造。
【請求項２９】
前記基板は、ＡＭＢ（活性金属蝋着）構造を有することを特徴とする請求項１記載の構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体発光装置のためのパッケージ、特に、厚い銅層を有する基板を含むパッケージに関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード（ＬＥＤ）のような半導体発光装置は、現在利用可能な最も効率的な光源の１つである。可視スペクトル全域に亘って作動することができる高輝度ＬＥＤの製造において現在関心が持たれている材料システムは、ＩＩＩ−Ｖ族半導体、特に、ＩＩＩ属窒化物材料とも呼ばれるガリウム、アルミニウム、インジウム、及び窒素の二元、三元、及び四元合金、及び、ＩＩＩ属燐化物材料とも呼ばれるガリウム、アルミニウム、インジウム、及び燐の二元、三元、及び四元合金を含む。多くの場合、有機金属化学蒸着法（ＭＯＣＶＤ）、分子線エピタキシャル成長法（ＭＢＥ）、又は他のエピタキシャル技術により、ＩＩＩ属窒化物装置は、サファイア、炭化珪素、又はＩＩＩ属窒化物の基板上にエピタキシャル成長され、ＩＩＩ属燐化物装置は、ヒ化ガリウム上にエピタキシャル成長される。また、ｎ型領域が基板上に堆積され、次に活性領域がｎ型領域上に堆積され、その後ｐ型領域が活性領域上に堆積されることが多い。各層の順序は、ｐ型領域が基板に隣接するように逆にしてもよい。
【０００３】
図１に、米国特許第６，３３３，５２２号により詳細に説明されているパッケージ化された半導体ＬＥＤを示す。ＩＩＩ属窒化物ＬＥＤ素子１は、シリコン基板に形成されたＳｉダイオード素子２上に下向きに装着された透明基板１ａ上に形成される。ＬＥＤ素子１とダイオード素子２との間の電気接続は、ＬＥＤ素子１のｐ側電極５とＳｉダイオード素子２のｎ側電極８との間、及び、ＬＥＤ素子１のｎ側電極６とＳｉダイオード素子２のｐ側電極７との間の金マイクロバンプ１１及び１２により設けられる。Ｓｉダイオード素子２は、ＬＥＤ素子１を静電放電から防御する機能を果たす。Ｓｉダイオード素子２は、導電ペースト１４によりリードフレーム１３ａのマウント部分１５に接続された裏側電極９を有する。Ｓｉダイオード素子２のｐ側電極７は、金ワイヤ結合１７によりリードフレーム１３ｂに接続された結合パッド部分１０を有する。透明樹脂１８は、ＬＥＤ素子１及びＳｉダイオード素子２を覆っている。
【０００４】
図１に示すパッケージは、いくつかの欠点を有する。図１のパッケージは、ＬＥＤ素子１から効率的に熱を伝達して放出しない。熱は、通常の作動中にＬＥＤ内で発生する。光は、ｎ型領域からの電子がｐ型領域からの正孔と再結合することにより、ＬＥＤにおいて生成される。この再結合の一部は放射性であり、フォトンの放出をもたらす。再結合のかなりの部分は、非放射性である場合があり、フォトンではなく熱を生成する。更に、放射再結合により生成されたフォトンの一部は、装置内に吸収されて付加的な熱を生成する。いくつかの装置においては、装置内で生成された熱の少なくとも一部は、ＬＥＤの損傷を防ぐためにダイから伝達して放出すべきである。樹脂１８及びワイヤ結合１７のいずれも、有意な量の熱をＬＥＤから伝達して放出しない。従って、装置から熱を伝達して放出する唯一の経路は、リード１３ａである。リード１３ａの限られた断面及び長さが長いことは、この経路を通じてＬＥＤから除去することができる熱の量を制限する。図１のパッケージがＬＥＤ素子１から熱を伝達して放出することができないことは、ホットスポット及び隔離した装置故障をもたらす可能性がある。
【０００５】
更に、図１のパッケージは、複数のＬＥＤ素子又は他の回路を収容するチップのような複数の装置をリードフレーム１３ａ及び１３ｂに接続することを容易には可能にしない。
【０００６】
【特許文献１】米国特許第６，３３３，５２２号
【特許文献２】米国特許第６，０９３，４４３号
【特許文献３】米国特許第５，９２４，１９１号
【特許文献４】米国特許出願一連番号第１０／１７２，３１１号
【特許文献５】米国特許第６，４１３，６２０号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来的に、ＬＥＤは、低電力、例えば３００ｍＷよりも小さい電力で作動されてきた。より新しい世代のＬＥＤがより高い電力、例えば１Ｗから５００Ｗの電力、及びより高い温度環境で作動するように計画され、作動温度及び熱生成の増大が生じる時、図１のパッケージの問題点は深刻な設計上の制限になる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の実施形態によれば、半導体発光装置パッケージは、コア及びコアの上に重なる銅層を有する基板を含む。発光装置は、直接又は配線基板を通じて間接的に基板に接続される。基板のコアは、例えば、セラミック、Ａｌ2Ｏ3、ＡｌＮ、アルミナ、又は窒化珪素とすることができる。銅層は、銅の直接結合又は活性金属蝋着のような処理によってコアに結合することができる。
【０００９】
パッケージに用いる材料は、発光装置から効率的に熱を除去し、複数のチップの装着及び接続を容易にするための絶縁層を有し、発光装置及び介在するいずれの構造体の熱膨張率（ＣＴＥ）とも緊密に符合するように選択することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】従来技術によりシリコンダイオード素子上に装着され、リードフレームにワイヤ結合された発光ダイオードを示す図である。
【図２】本発明の一実施形態の平面図である。
【図３】図２に示すパッケージの断面図である。
【図４】半導体発光装置の平面図である。
【図５】半導体発光装置の断面図である。
【図６】半導体発光装置の断面図である。
【図７】本発明の代替実施形態の平面図である。
【図８】図７のパッケージの断面図である。
【図９】半導体発光装置の平面図である。
【図１０】半導体発光装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の実施形態によれば、半導体発光装置は、銅層を含む基板上に直接又は間接的に装着される。基板は、（１）発光装置から効率的に熱を除去し、（２）複数のチップの装着及び接続を容易にし、（３）発光装置及び介在するいずれの構造体の熱膨張率（ＣＴＥ）とも緊密に符合するように選択することができる。
【００１２】
図２及び図３は、本発明の一実施形態の平面図及び断面図である。半導体発光装置２０は、厚い銅層を含む基板３０（以下、「銅基板」という）上に装着される。
【００１３】
銅基板３０は、絶縁コア２４と、１つ又はそれ以上の厚い金属領域２５及び２９とを含む。コア層２４及び金属領域２５及び２９は、コア層２４及び金属領域２５及び２９の複合体がＬＥＤ２０に符合する熱膨張率を有するように選択され、かつ、高い熱伝導率を有するように選択される。コア２４は、例えば、セラミック、Ａｌ2Ｏ3、ＡｌＮ、アルミナ、又は窒化珪素とすることができる。金属領域２５及び２９は銅であることが多いが、適切な任意の金属とすることができる。金属領域２５及び２９は、効率的に熱を横方向に伝達するのに十分な厚さ、すなわち、一般的に約４ミル（１０１．６μｍ）から約２４ミル（６０９．６μｍ）である。ＬＥＤが装着される銅基板３０の側面上に形成された複数の金属領域２９は、リード２７をＬＥＤに電気的に接続する。これらの金属領域２９は、コア２４によって互いに電気的に隔離される。図２には２つの金属領域２９が示されているが、追加の装置を銅基板３０上に形成する場合は、より多くの金属領域及びより多くのリード２７を設けることができる。銅基板３０の反対側の金属領域２５は、通常は電気的接続をもたらさず、従って金属の連続的な層である。
【００１４】
金属層２５及び２９は、銅の直接結合（ＤＢＣ（direct bonding of copper））及び活性金属蝋着（ＡＭＢ（active metal brazing））のような当業技術で公知の処理により、コア層２４に結合することができる。好ましい実施形態では、銅基板３０は「ＤＢＣ」基板である。「ＤＢＣ」基板は、銅箔のシートを酸化し、次に箔をコア層２４上に配置して複合基板を形成することにより製造される。複合基板は、約１０６５℃と約１０８３℃の間の処理温度まで加熱され、コアと金属層の間に連続な均一結合を作り出す共晶溶融物を形成し、次に室温まで冷却される。基板上の銅は、異なる領域を形成するようにリソグラフィ的にパターン化することができる。「ＤＢＣ」基板は、本明細書において引用により組み込まれる、米国特許第６，０９３，４４３号及び第５，９２４，１９１号により詳細に説明されている。「ＤＢＣ」基板は、ドイツ所在のキュラミック・エレクトロニクスから入手可能である。「ＤＢＣ」基板は、優れた熱伝導率及びＩＩＩ属窒化物ＬＥＤに緊密に符合する熱膨張率を提供する。例えば、半導体発光装置は、約５ｐｐｍ／Ｋの熱膨張率を有することができる。Ｃｕ／Ａｌ2Ｏ3／Ｃｕ「ＤＢＣ」は、約２４Ｗ／ｍ・Ｋの熱伝導率及び約７．３ｐｐｍ／Ｋの熱膨張率を有することができる。Ｃｕ／ＡｌＮ／Ｃｕ「ＤＢＣ」基板は、約１８０Ｗ／ｍ・Ｋの熱伝導率及び約５．１ｐｐｍ／Ｋの熱膨張率を有することができる。それと対照的に、エポキシで誘電体層に結合され、次にエポキシでアルミニウム層に結合された薄い銅トレースを有する標準的な金属コアプリント回路基板（ＭＣＰＣＢ）は、２〜５Ｗ／ｍ・Ｋだけの熱伝導率と２５〜３０ｐｐｍ／Ｋの熱膨張率とを有することができる。更に、２５０℃までの処理温度にのみ耐えることができ、１４０℃までの温度でのみ作動することができる標準的な「ＭＣＰＣＢ」と対照的に、「ＤＢＣ」基板は、約８００℃までの温度で処理及び作動することができる。
【００１５】
「ＡＭＢ」基板は、「ＤＢＣ」基板の直接結合ではなく、蝋着層を用いて厚い銅領域２５及び２９をコア２４に結合することにより形成される。ＡｌＮコアを有する好ましい「ＡＭＢ」基板は、東芝から入手可能である。
【００１６】
図２及び図３の発光装置２０は、通常は、高出力装置、すなわち、約４００×４００μｍ2よりも大きい面積を有し、少なくとも５０Ａ／ｃｍ2の電流密度で作動することができる装置である。高出力装置に対する一般的な大きさは、１×１ｍｍ2に等しいか又はそれ以上の面積及び１Ｗに等しいか又はそれ以上の電力消費量である。図２及び図３に示す装置はフリップチップであり、すなわち、接点と反対側の装置の側を通じて光が抽出されるように、両方の接点が装置の同じ側にあって銅基板３０に面して装着されているが、他の構成も可能であり、本発明の範囲内である。例えば、２つの金属領域２９の上に装着せずに、図２及び図３のＬＥＤ２０は、ＬＥＤ上の第２の接点を銅基板３０上の第２の金属領域２９に接続するワイヤ結合を用いて単一の金属領域２９の上に装着してもよい。ワイヤ結合に適する装置は、例えば、導電性ＳｉＣ基板上に形成されたＩＩＩ属窒化物装置であるとしてもよい。
【００１７】
図２及び図３のパッケージと共に用いるのに適する高出力半導体発光装置の例を図４〜図６に示す。図４〜図６の装置は、本明細書において引用により組み込まれる、２００２年６月１３日申請の米国特許出願一連番号第１０／１７２，３１１号により詳細に説明されている。図４は平面図、図５は図４の軸線ＡＡに沿った断面図、図６は図４の軸線ＢＢに沿った断面図である。図４〜図６の装置の半導体層３１は、ＳｉＣ又はサファイアのような透明基板（図示せず）上に成長したＩＩＩ属窒化物層とすることができる。通常、層３１は、基板の上に形成されたｎ型領域、ｎ型領域の上に形成された活性領域、及び活性領域の上に形成されたｐ型領域を含む。活性領域及びｐ型領域の一部分は、ｎ接点３２が形成されるｎ型領域の部分を露出させるためにエッチングで除去される。
【００１８】
図４〜図６の装置において、装置のｎ側への接触は、装置のｎ型領域までエッチングした複数の正孔によって行われる。正孔は、ｐ接点３３の上に形成されて電気的にそれから隔離された一連の相互接続により結合される。図４に、９個のｐ接点領域を取り囲む１６個のｎ接点正孔を示す。ｐ接点３３は、１つ又はそれ以上の誘電体層３５によってｎ接点３２から隔離される。図４の装置の左側には、ｎ接点３２ではなくｐ接点３３を露出させるために、上部誘電体層がパターン形成される。次に、装置の左側の上にｐ相互接続領域３７が堆積される。右側には、ｐ接点３３ではなくｎ接点３２を露出させるために、上部誘電体層がパターン形成される。次に、装置の右側の上にｎ相互接続領域３６が堆積される。相互接続領域３６及び３７により、ＬＥＤ２０と銅基板３０の間の接触が容易になる。ＬＥＤが銅基板３０に半田装着される場合、相互接続領域３６及び３７は、例えば、半田付け可能な金属とすることができる。図４〜図６の装置においては、相互接続領域３６及び３７の形状及び配置は、下に重なる接点３２及び３３の形状及び配置に対して任意である。すなわち、相互接続領域３６及び３７は、銅基板３０への直接接続を可能にするのに十分に大きく、十分な距離を置くことができる。
【００１９】
リード２７は、それを使用する場合は、銅基板３０上の金属領域２９に接続させることができる。リード２７は、図に示すように直線的であっても、又は応力を緩和するように形成してもよい。リード２７を形成するのに用いる材料は、スリップオンコネクタをリードに半田付けし、スポット溶接し、かつ取り付けるのを容易にするように耐熱性とすることができる。リード以外の他の方法を用いて、銅基板３０を別の装置に電気的及び物理的に取り付けることができる。例えば、リード２７の代わりに、半田パッド、ワイヤ結合、又は終端ワイヤを金属領域２９上に形成することができる。一般的に、銅基板３０は非常に効率的に熱を伝導するので、表面に対する半田のような直接結合手段を濡らすのに十分なほど銅基板３０の金属領域を加熱することが困難である可能性があるために、装置を銅基板３０上の金属領域のうちの１つに直接接続するのではなく、銅基板３０を別の装置に接続するリード又は他の方法が用いられる。
【００２０】
図７及び図８に、本発明の代替実施形態を示す。図７及び図８のパッケージでは、半導体発光装置２０は、銅基板３０上に直接ではなく、任意的な配線基板２３上に装着される。次に、配線基板２３及び設計に含まれる任意の他の装置２１（静電放電保護ダイオードのような）が銅基板３０上に装着される。配線基板２３は、ＬＥＤ２０上の相互接続領域が銅基板への直接接続を実際的でないか又は不可能にするように寸法が決められ、成形され、又は配置される場合に用いることができる。そのような相互接続領域を有するＬＥＤの例を図９及び図１０に示す。
【００２１】
図９は平面図、図１０は、図９の線ＤＤに沿った断面図である。ｎ接点３２は、活性領域を４つのセグメントに分割する単一の連続接点である。ｐ接点３３は、ｐ型領域の残った部分上に形成される。ｎ接点及びｐ接点は、空気又は任意的な誘電体層３５によって電気的に隔離される。ｎ相互接続領域３６及びｐ相互接続領域３７は、ｎ接点３２及びｐ接点３３上に形成される。
【００２２】
図９及び図１０に示すＬＥＤ実施形態では、相互接続領域は、下に重なる接点に対応しており、従って、かなり小さく、注意深く間隔を空けて配置すべきである。好都合な熱拡散特性を有するのに十分な厚さの、図９及び図１０の装置により要求される大きさ及び間隔の銅の形態を形成するのが困難であるために、相互接続領域３６及び３７の大きさ及び間隔は、ＬＥＤ２０を銅基板３０に直接結合することを実行不可能にする。従って、図９及び図１０のＬＥＤ２０は、配線基板２３上に装着される。
【００２３】
配線基板２３の主要な機能は、ＬＥＤ２０と銅基板３０の間に電気的接続を形成することである。配線基板２３は、例えば、本明細書において引用により組み込まれる米国特許第６，４１３，６２０号に説明されている金属／セラミック複合配線基板とすることができる。セラミックは、例えば、ＡｌＮ又はアルミナ、又は窒化珪素とすることができ、金属は、例えば、タングステン又はモリブデンとすることができる。好ましい配線基板は、日本の京都所在の京セラから入手可能である。配線基板２３は、図９及び図１０に示す装置の相互接続領域への結合に適合する十分に小さな相互接続領域を有して形成することができる。同じ成長基板上又は別々の成長基板上に作製された複数のＬＥＤは、４つの基板上に形成された図９及び図１０に示す１６個の装置に対する相互接続領域を示す図７に示すように、配線基板上に装着して配線基板によって電気的に接続することができる。配線基板２３内の材料は、ＬＥＤ２０及び銅基板３０に「ＣＴＥ」が符合し、ＬＥＤ２０から熱を伝達して放出するために高い熱伝導率を有するように選択される。配線基板２３が金属／セラミック基板である実施形態では、静電放電保護回路又は電力調整回路のような回路は、通常は配線基板２３内に形成することはできず、配線基板２３上又は直接に銅基板３０上に装着された別々のチップ２１として設けられる。いくつかの実施形態では、配線基板２３は、任意の必要な回路を含むシリコン集積回路である。
【００２４】
いくつかの実施形態では、銅基板３０は、銅基板３０をヒートシンク又は他の装置に接続するために用いられるベース２６に接続される。図７に示すベースは、ベース２６のヒートシンクに対するボルト締め又はリベット打ちを容易にする２つの切り欠きを有するが、半田又は他の任意の適する技術を用いてベース２６をヒートシンクに取り付けることができる。通常は、ベース２６とベース２６が上に装着されるヒートシンクとの間に接続材料が配置され、ベース２６からヒートシンクへ熱を誘導する。そのような材料の例は、熱グリース、相変化テープ、半田、又は熱ブランケットである。接続材料は、通常は伝導性が低い熱伝導体である。インタフェースの熱的性能を向上させ、ヒートシンクへのベース２６のボルト締めを容易にするために、ベース２６の摂氏面積は、銅基板３０よりも大きいことが多い。ＬＥＤから導いて放出すべきである熱の量が増大する時、例えば、ＬＥＤに印加されるワット数が増加する時は、ベースの設置面積の大きさも増大することになる。ベースの設置面積の大きさは、ＬＥＤが所定の最大温度を超えるのを防止するように選択することができる。
【００２５】
いくつかの実施形態では、静電放電保護回路を含む装置のようなＬＥＤ２０以外の他の装置２１を銅基板３０又は配線基板２３に取り付けることができる。いくつかの実施形態では、レンズ２８がＬＥＤ２０の上に形成される。レンズ２８は、例えば、ＬＥＤ２０、配線基板２３、又は銅基板３０に結合された高屈折率光学材料とすることができる。代替的に、レンズ２８は、ＬＥＤ２０の上に成形された硬質又は軟質シリコーンレンズ、又は、硬質エポキシ又は他の透明プラスチックレンズとすることができる。いくつかの実施形態では、硬質又は軟質シリコーンレンズは、軟質シリコーンゲル又は他の光学透明材料を用いて１つ又はそれ以上のＬＥＤに結合される。図８に示す実施形態では、レンズは、各ＬＥＤチップの上に形成される。図７及び図８に示す装置では、各ＬＥＤチップは、４つの個々のＬＥＤを含む。代替的に、１つのレンズを各ＬＥＤ装置に形成するか又はそれに取り付けてもよく、又は、単一のレンズを装置内の全てのＬＥＤに形成するか又は取り付けてもよい。エポキシのような硬質プラスチック材料はＬＥＤと大きく異なるＣＴＥを有する傾向があるために（例えば、プラスチックに対する５０〜６０ｐｐｍ／Ｋ対半導体素子に対する５ｐｐｍ／Ｋ）、装置内の全てのＬＥＤの上に形成されるレンズは、通常、シリコーン材料のような軟質の可撓性材料で形成すべきである。レンズを個々のチップ又は個々の装置の上に形成する場合、エポキシのような硬質材料を用いてもよい。
【００２６】
図２及び図３、又は、図７及び図８に示すパッケージ化された装置は、以下のようにして組み立てることができる。最初に、配線基板２３が用いられる場合、ＬＥＤ２０は、例えば、半田、元素金属、合金、半導体合金、導熱性及び導電性ペースト又は化合物、共晶接合、及び金スタッドバンプを含む任意の適する結合材料により、配線基板２３に電気的及び物理的に接続される。ＬＥＤ２０に直接結合されるレンズ２８は、ＬＥＤ２０が配線基板２３に接続される前に、ＬＥＤ２０上に装着することができる。リード２７及び任意的なベース２６は、次に、金属領域と銅基板３０のコアとの間の酸化物結合の損傷を回避するために、水素又は水素及び窒素の混合気ではなく窒素の雰囲気中で、通常約８００℃の温度で銅基板３０に蝋着される。最後に、配線基板２３又は配線基板が用いられない場合はＬＥＤ２０、及び他の任意の必要な装置２１は、例えば、半田により、電気的及び物理的に銅基板３０に接続される。
【００２７】
半導体発光装置パッケージにおける厚い銅層を含む基板の使用は、いくつかの利点を提供することができる。最初に、図２、図３、図７、及び図８に示すパッケージが高導熱性材料を使用していることにより、パッケージは、効率的にＬＥＤ２０から熱を伝達して放出することができる。また、リード１３ａを通じて垂直方向にのみ熱を拡散する図１に示すパッケージとは異なり、図２、図３、図７、及び図８のパッケージのデザインは、金属領域２９内を横方向に、及び、金属領域２９、コア２４、及び金属領域２５を通じて垂直方向に熱を拡散する。横方向に熱を拡散することにより、ＬＥＤ２０を損傷し得るホットスポットが除去される。効率的にＬＥＤ２０から熱を導いて放出する能力は、潜在的に、ＬＥＤに対する損傷の危険性を有することなく、より高い電流密度での作動を可能にする。更に、図２、図３、図７、及び図８のパッケージの全ての要素は、緊密に符合する熱膨張率を有しており、ＬＥＤに対する損傷の危険性を有することなく、潜在的に、より高い温度での作動を可能にする。更に、銅基板３０の絶縁コア２４により、異なる金属領域２９の電気的な隔離が可能になり、単一基板上に複数の装置を組み込むことを可能にする。
【００２８】
本発明を詳細に説明したが、当業者は、本発明が開示されると、本明細書に説明した発明的概念の精神を逸脱することなく本発明に修正を為し得ることを認めるであろう。従って、本発明の範囲は、例示して説明した特定の実施形態に限定されないものとする。
【符号の説明】
【００２９】
２０  半導体発光装置
２４  コア層
２７  リード
２９  金属領域
３０  銅基板
【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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