(57)【要約】【課題】発光素子の側方から放出された光を前方へ反射させるための反射幕の形成が容易であり、耐電圧特性を向上させることができ、熱伝導性に優れたセラミックまたはシリコンを通じて外部に熱を容易に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。【解決手段】発光素子パッケージの製造方法は、第１基板１００に装着ホール１２０を形成する段階と、第２基板２００に貫通ホール２１０を形成する段階と、貫通ホール２１０の内側に金属膜２２０を形成する段階と、第２基板２００の上側面と下側面に、金属膜２２０と電気的に接続する少なくとも一対の金属層２３０を形成する段階と、第２基板２００上に第１基板１００を結合する段階と、装着ホール１２０に第２基板２００の上側面に形成された一対の金属層２３０と電気的に接続される少なくとも１つの発光素子３００を装着する段階と、を含む。【選択図】図１０
2008160046.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１基板に装着ホールを形成する段階と、
第２基板に貫通ホールを形成する段階と、
前記貫通ホールの内側に金属膜を形成する段階と、
前記第２基板の上側面と下側面に前記金属膜と電気的に接続する少なくとも一対の金属層をそれぞれ形成する段階と、
前記第２基板上に前記第１基板を結合する段階と、
前記装着ホールに前記第２基板の上側面に形成された前記一対の金属層と電気的に接続する少なくとも１つの発光素子を装着する段階と、
を含んでなることを特徴とする、発光素子パッケージの製造方法。
【請求項２】
前記第１基板または前記第２基板として、ＰＣＢ、ＢｅＯ、ＳｉＯ、Ｓｉ、Ａｌ、ＡｌＯｘ、ＰＳＧ、合成樹脂、セラミック、及びＡｌ２Ｏ３のうちのいずれか一つを用いることを特徴とする、請求項１に記載の発光素子パッケージの製造方法。
【請求項３】
前記第１基板と前記第２基板のうちのいずれかにツェナーダイオード形成のための拡散層を形成する段階をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の発光素子パッケージの製造方法。
【請求項４】
前記複数の貫通ホールを形成する段階は、前記第２基板の一側面または両側面をエッチングして形成することを特徴とする、請求項１に記載の発光素子パッケージの製造方法。
【請求項５】
前記発光素子を装着する段階は、前記発光素子の２つの電極のうち、少なくとも一つの電極を前記金属層とワイヤーボンディングによって接続する、または、前記発光素子を前記金属層にフリップチップボンディングによって装着することを特徴とする、請求項１に記載の発光素子パッケージの製造方法。
【請求項６】
前記発光素子を装着する段階は、Ａｇペーストを用いて装着することを特徴とする、請求項１に記載の発光素子パッケージの製造方法。
【請求項７】
内部に金属膜または導電性物質が形成された少なくとも一対の貫通ホールを含む第１基板と、
前記第１基板上に配置され、発光素子装着ホールと、前記発光素子装着ホールの側壁面に形成された反射膜と、を有する第２基板と、
前記第１基板と前記第２基板との間に配置され、前記貫通ホールに形成された金属膜または導電性物質とそれぞれが接続する第１電極と、
前記装着ホールに配置され、前記第１電極と電気的に接続する少なくとも１つの発光素子と、
を備えて構成されることを特徴とする、発光素子パッケージ。
【請求項８】
前記第１基板または前記第２基板は、ＰＣＢ、ＢｅＯ、ＳｉＯ、Ｓｉ、Ａｌ、ＡｌＯｘ、ＰＳＧ、合成樹脂、セラミック、及びＡｌ２Ｏ３のうちのいずれか一つで形成されることを特徴とする、請求項７に記載の発光素子パッケージ。
【請求項９】
前記発光素子は、
前記第１電極の一つに接続する支持層と、
前記支持層上に配置される下部電極と、
前記下部電極上に配置され、発光層を含む半導体層と、
前記半導体層上に配置される上部電極と、
を備えて構成されることを特徴とする、請求項７に記載の発光素子パッケージ。
【請求項１０】
前記下部電極は、反射型電極上に形成されたオーミック電極、または、反射型オーミック電極であることを特徴とする、請求項９に記載の発光素子パッケージ。
【請求項１１】
前記発光素子は、少なくとも３つの色の光を発光する３つまたは４つの発光素子であることを特徴とする、請求項７に記載の発光素子パッケージ。
【請求項１２】
前記装着ホールの発光素子の上側に充填材をさらに含むことを特徴とする、請求項７に記載の発光素子パッケージ。
【請求項１３】
前記充填材は蛍光体を含むことを特徴とする、請求項１２に記載の発光素子パッケージ。
【請求項１４】
前記第１基板の下側面に形成され、前記貫通ホールに形成された前記金属膜または前記導電性物質とそれぞれ接続する第２電極をさらに備えることを特徴とする、請求項７に記載の発光素子パッケージ。
【請求項１５】
前記装着ホールは、断面の角度が３５〜７０度であることを特徴とする、請求項７に記載の発光素子パッケージ。
【請求項１６】
前記反射膜は、Ａｌ、Ａｇ、Ｃｒ、及びＭｏのうちの少なくともいずれか一つの金属からなり、反射率が７０％以上であることを特徴とする、請求項７に記載の発光素子パッケージ。
【請求項１７】
前記第１基板と前記第２基板のうちのいずれかと前記第１電極の一つとの間に電気的に接続するツェナーダイオードをさらに備えることを特徴とする、請求項７に記載の発光素子パッケージ。
【請求項１８】
第１面と、第２面と、前記第１面と前記第２面にそれぞれ形成され、互いに接続する第１電極と第２電極と、を有する第１基板と、
前記第１基板上に配置され、発光素子装着ホールと、前記発光素子装着ホールの側壁面に形成される反射膜と、を有する第２基板と、
前記第１基板と前記第２基板のうちのいずれかと、前記第１電極の一つとの間に電気的に接続するツェナーダイオードと、
を備えて構成されるのを特徴とする、発光素子パッケージ。
【請求項１９】
前記第１基板には、内部に金属膜または導電性物質が形成された少なくとも一つの貫通ホールが形成されたことを特徴とする、請求項１８に記載の発光素子パッケージ。
【請求項２０】
前記貫通ホールは、少なくとも一方向に傾斜していることを特徴とする、請求項１９に記載の発光素子パッケージ。
【請求項２１】
前記第１電極と前記第２電極は、前記貫通ホールに形成された前記金属膜または前記導電性物質によって互いに接続することを特徴とする、請求項１９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及びその製造方法に係り、特に、発光効率を向上させ且つ熱抵抗を下げることができる発光素子パッケージ及びその製造方法に関する。
【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年のＧａＡｓＰ化合物半導体を用いた赤色ＬＥＤの商品化を始めとして、ＧａＰ：Ｎ系の緑色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製造に使わ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】
窒化ガリウム化合物半導体（Ｇａｌｌｉｕｍ  Ｎｉｔｒｉｄｅ：ＧａＮ）は、高い熱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と他の元素（インジウム（Ｉｎ）、アルミニウム（Ａｌ）等）を組み合わせて、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、特定の装置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を製造することができる。
【０００６】
また、従来の緑色ＬＥＤでは、初めはＧａＰが用いられたが、間接遷移型材料であるがために効率が落ち、実用的な純緑色発光が得られなかった。しかし、ＩｎＧａＮ薄膜成長に成功したことから、高輝度の緑色ＬＥＤの具現が可能になった。
【０００７】
上記の利点及びその他の利点から、ＧａＮ系のＬＥＤ市場が急速に成長している。したがって、１９９４年に商業的に導入されて以来、ＧａＮ系の光電子装置技術も急激に発達してきた。
【０００８】
ＧａＮ発光ダイオードの効率は白熱灯の効率を凌駕し、現在では蛍光灯に近づく効率に達しているので、ＧａＮ系のＬＥＤ市場は急速な成長を続けることが予想されている。
【０００９】
このような技術発達に伴い、ディスプレイ素子の他、光通信手段の送信モジュール、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ）表示装置のバックライトを構成する冷陰極管（ＣＣＦＬ；Ｃｏｌｄ  Ｃａｔｈｏｄｅ  Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ  Ｌａｍｐ）に取って代わるＬＥＤバックライト、蛍光灯や白熱電球に取って代わる白色発光ダイオード照明装置及び信号灯にまでその応用範囲が拡大している。
【００１０】
一方、直流（ＤＣ）電源で駆動するＬＥＤの他に、一般交流（ＡＣ）電源でも駆動する高電圧交流用ＬＥＤチップも開発されている。このような目的に発光素子を応用するためには、同一電力において、高い作動電圧、小さな駆動電流、高い発光効率、高い輝度を有しなければならない。
【００１１】
一般のＬＥＤの構造は、図１に示すように、サファイアなどの基板１上にバッファ層２、ｎ−型半導体層３、活性層４、ｐ−型半導体層５を連続して蒸着し、ｎ−型半導体層３が露出されるようにメサ（ＭＥＳＡ）パターニングした後、光透過の容易な透明電極として電流拡散層６をｐ−型半導体層５上に形成する。
【００１２】
その後、外部回路との電気的な接続のためにｐ−型半導体層５とｎ−型半導体層３上にそれぞれｐ−型電極７とｎ−型電極８を形成することで、ＬＥＤ構造１０を製作する。
【００１３】
このようなＬＥＤは、外部回路からｐ−型電極７とｎ−型電極８間に電圧が印加されると、ｐ−型電極７とｎ−型電極８に正孔と電子が注入され、活性層４で正孔と電子が再結合しながら余分なエネルギーが光に変換されて、透明電極及び基板を通じて外部へ放出される。
【００１４】
このとき、外部回路と電気的に接続されたｐ−型電極７とｎ−型電極８に静電気及びサージ（surge）電圧が入力されて過電流がＬＥＤ構造１０に流れると、半導体層が損傷し、使用できなくなる。
【００１５】
そこで、定電圧素子をＬＥＤと電気的に接続することによって過電流発生時には電流をバイパス（by−pass）させ、ＬＥＤチップの破壊を防止していた。
【００１６】
定電圧素子として用いられるツェナーダイオードは、ツェナーブレイクダウン（Ｚｅｎｅｒ  ｂｒｅａｋｄｏｗｎ）を利用する素子で、ダイオードの製作に当たり、不純物濃度を非常に高くすると空乏層（ｓｐａｃｅ  ｃｈａｒｇｅ  ｒｅｇｉｏｎ）の幅が狭くなるため、小さな逆方向電圧でも強い電界が発生することになる。
【００１７】
このように発生した強い電界は、格子の共有結合を切って多数の自由電子と正孔を作りだす。結果として、抵抗を小さくし、電圧がほとんど変化しない状態で急激な逆方向の電流が流れる。したがって、このようなツェナーダイオードの作用によってＬＥＤチップの破壊が防止される。
【００１８】
このようなツェナーダイオードを利用する従来のパッケージの一例では、一側のリードフレームにカップ形状の湾曲部を形成して、この湾曲部内にＬＥＤをボンディングし、パッケージの他側のリードフレームにツェナーダイオードのような定電圧素子をボンディングし、これらの定電圧素子とＬＥＤが並列構造で接続するようにリードフレームをワイヤーボンディングする方法を使用する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
しかしながら、上記従来の方法は、カップ形状の湾曲部を形成しなければならず、別途製作された定電圧素子をオフチップ（ｏｆｆ  ｃｈｉｐ）で接続して使用しなければならないので、電気的及び光学的特性が低下し、コスト高になるという問題点があった。
【００２０】
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、発光素子の側面から放出された光を前方へ反射させるための反射膜の形成が容易であり、耐電圧特性を向上させることができ、且つ、熱伝導性に優れたセラミックまたはシリコンを通じて外部に熱を容易に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】
【００２１】
上記目的を達成するための第１観点として、本発明は、第１基板に装着ホールを形成する段階と、第２基板に貫通ホールを形成する段階と、前記貫通ホールの内側に金属膜を形成する段階と、前記第２基板の上側面と下側面に、前記金属膜と電気的に接続する少なくとも一対の金属層をそれぞれ形成する段階と、前記第２基板上に前記第１基板を結合する段階と、前記装着ホールに第２基板の上側面に形成された前記一対の金属層と電気的に接続する少なくとも１つの発光素子を装着する段階と、を含んでなることを特徴とする。
【００２２】
上記目的を達成するための第２観点として、本発明は、内部に金属膜または導電性物質が形成された少なくとも一対の貫通ホールを含む第１基板と、前記第１基板上に配置され、発光素子装着ホールと、前記発光素子装着ホールの側壁面に形成された反射膜と、を有する第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に配置され、前記貫通ホールに形成された金属膜または導電性物質とそれぞれが接続する第１電極と、前記第１基板と前記第２基板のうちのいずれかと前記第１電極の一つとの間に電気的に接続されて形成されたツェナーダイオードと、前記装着ホールに配置され、前記第１電極と電気的に接続する少なくとも１つの発光素子と、を備えて構成することを特徴とする。
【００２３】
上記目的を達成するための第３観点として、本発明は、第１面と、第２面と、前記第１面と前記第２面にそれぞれ形成され、互いに接続する第１電極と第２電極と、を有する第１基板と、前記第１基板上に配置され、発光素子装着ホールと、前記発光素子装着ホールの側壁面に形成される反射膜と、を有する第２基板と、前記第１基板または第２基板のうちのいずれかと、前記第１電極の一つとの間に電気的に接続するツェナーダイオードと、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、発光素子の側方から放出された光を前方へ反射させるための反射膜の形成が容易となるため、耐電圧特性を向上させることができ、且つ、熱伝導性に優れたセラミックまたはシリコンを通じて外部に熱を容易に放出することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明を様々に修正及び変形することのを許容する上で、その特定の実施例を図面に基づいて例示し、その詳細については以下に詳細に説明する。ただし、これらの特定の実施例は本発明を限定するためのものではなく、本発明は、添付の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。
【００２６】
図面中、同一の構成要素には可能な限り同一の参照番号及び符号を共通して使用し、各層及び領域の寸法は、明瞭性のために誇張して示す。また、ここで説明される各実施例は、相補的な導電型の実施例を含む。
【００２７】
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で理解すれば良い。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で理解すれば良い。
【００２８】
なお、「下（ｂｅｎｅａｔｈ）」または「重複（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してもよい。
【００２９】
この種の用語は、図面に描写された方向に加えて、素子の他の方向も含むことが理解できる。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。
【００３０】
たとえば、第１、第２などの用語を、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／または部分を、そのような用語によって限定してはならないことは明らかである。
【００３１】
すなわち、それらの用語を、単にある領域、層または部分を他の要素、成分、領域、層または部分とを区分するために使用する。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うる。
＜第１実施例＞
【００３２】
図２に示すように、本発明の第１実施例による発光素子パッケージは、発光素子３００が装着される、熱伝達係数の高い物質で形成された下部基板２００と、下部基板２００上に結合され、発光素子から放出された光を前方へ反射させるための反射膜が備えられた上部基板１００とで構成される。
【００３３】
下部基板２００を構成する物質としては、熱伝達係数（熱伝導率）の高い物質であるＳｉＣ、ＡｌＮ、黒鉛（Ｇｒａｐｈｉｔｅ）などのセラミックを挙げることができる。ここで、セラミック（ｃｅｒａｍｉｃ）とは、無機物質を主原料とする酸化物（Ｏｘｉｄｅ）、窒化物（Ｎｉｔｒｉｄｅ）、炭化物（Ｃａｒｂｉｄｅ）などの材料を意味し、このような酸化物（Ｏｘｉｄｅ）、窒化物（Ｎｉｔｒｉｄｅ）、炭化物（Ｃａｒｂｉｄｅ）などの材料を下部基板２００として用いることができる。
【００３４】
それ以外に、ＰＣＢ、ＢｅＯ、ＳｉＯ、Ｓｉ、Ａｌ、ＡｌＯｘ、ＰＳＧ、エポキシ樹脂などの合成樹脂（プラスチック）、セラミックまたはＡｌ２Ｏ３などの物質を用いることもできる。
【００３５】
このとき、発光素子から発生した熱をヒートシンク（ｈｅａｔ  ｓｉｎｋ）、ＰＣＢまたはＭＣＰＣＢ（Ｍｅｔａｌ  Ｃｏｒｅ  ＰＣＢ）に迅速に伝達するには熱伝達係数の高い物質を用いなければならず、一般に、１００Ｗ／ｍｋ以上の熱伝達係数値を有する材質を使用することが好ましい。
【００３６】
また、上部基板１００は、シリコン（Ｓｉ）などの半導体で形成することができ、このような半導体で形成された上部基板１００には、耐電圧特性向上のためにツェナーダイオードを形成することができる。
【００３７】
以下、このような本発明の第１実施例による発光素子パッケージの製造過程について説明する。
【００３８】
まず、上部基板１００上に装着ホールを形成するべく、エッチングのためのマスク層１１０を形成する。
【００３９】
その一例に、図３に示すように、異方性湿式エッチングの可能なシリコンの上部基板１００に、湿式エッチングマスクを基板全体に形成し、装着ホール１２０（図４参照）の形成される部分に対応する湿式エッチングマスクの一部を除去して上部基板１００を露出させることによって、図３のようにマスク層１１０を形成する。
【００４０】
その後、図４に示すように、シリコンの異方性湿式エッチングの可能なエッチング溶液を用いて、上部基板１００が貫通するように湿式エッチングを実施して、装着ホール１２０を形成し、マスク層１１０を除去する。
【００４１】
このとき、異方性湿式エッチングを用いて装着ホール１２０を形成する場合に、この装着ホール１２０は、図４のように、断面が傾斜角θを有するように形成すれば良い。
【００４２】
この傾斜角θは、装着ホール１２０の傾斜面と装着ホール１２０の形成されない部分の底面とがなす角度が３５〜７０度となるようにすれば良い。
【００４３】
これは、以降装着する発光素子の側方から発光する光の抽出のための反射面を形成するためのもので、発光素子から水平方向に放出される光の分布と方向を考慮して、理論的には５４．７度とすることが最も好ましいが、実質的に５０〜６０度の角度にすれば良い。
【００４４】
一方、発光素子は、側面を傾斜するように形成することもあるので、このような全ての事項を考慮すると、装着ホール１２０の傾斜角θは３５〜７０度に決定することができる。
【００４５】
このような装着ホール１２０を形成した上部基板１００に、発光素子の弱い耐電圧特性を補完するためにツェナーダイオードを形成することができる。ツェナーダイオードを形成する方法は、次の通りである。
【００４６】
すなわち、上部基板１００には適切な濃度の不純物が含まれており、このような上部基板１００の一部の領域に、上部基板１００の不純物と反対の導電性を有する不純物を拡散して拡散層１３１を形成することで、ツェナーダイオード１３０（図５参照）を形成する。
【００４７】
このような選択的拡散のためにまず、図５に示すように、拡散マスク１３２を蒸着し、上部基板１００と異なる極性の不純物が上部基板１００の内側に浸透できるように拡散マスク１３２をパターニングする。
【００４８】
このように、拡散マスク１３２を介して上部基板１００へ選択的拡散ができるようにした後、不純物拡散炉で拡散工程を実施して拡散層１３１を形成する。
【００４９】
このような拡散工程が終わると、拡散マスク１３２を除去し、上部基板１００に絶縁層を蒸着した後、外部回路とツェナーダイオード１３０との電気的接続のためにパッドオープン工程を実施してもよい（図示せず）。
【００５０】
このようなツェナーダイオード１３０の形成のための拡散層１３１を形成した後、装着ホール１２０の内側壁面（傾斜面）の反射率を上げるために、当該内側壁面にＡｇ、Ａｌ、Ｍｏ、またはＣｒなどを使用して、可視光線、紫外線、赤外線の波長において７０％以上の高い反射率を示す反射膜１４０を形成する。
【００５１】
一般に、金属薄膜は、独特の金属光沢によって反射率が他の物質に比べて高い方であるが、発光素子からの光を外側へ放出するためには、一定値以上の反射率を有する反射膜１４０を備えることが有利である。
【００５２】
このとき、上述の如く、可視光線及びその周辺帯域、すなわち、紫外線と赤外線の波長において、反射膜１４０の反射率は反射膜物質とその形成法によって異なる場合もあるが、上述のＡｇ、Ａｌ、Ｍｏ、またはＣｒのような物質を、後述する方法で形成すると、反射率が７０％以上の反射膜１４０を形成することができる。
【００５３】
このような反射膜１４０は、スパッタリング工程または蒸着（ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ）工程などの半導体工程を用いて金属薄膜を蒸着し、フォトリソグラフィ工程を用いて所望の領域にのみ金属薄膜をパターニングして形成することができる。
【００５４】
また、まずフォトリソグラフィ工程を実施して反射膜１４０を蒸着した後、リフトオフ（ｌｉｆｔ−ｏｆｆ）工程を実施しても良く、あるいは、シード金属（ｓｅｅｄ  ｍｅｔａｌ）を蒸着し、フォトリソグラフィ工程を実施してパターニングした後、金属メッキ工程を用いて反射膜１４０を形成しても良い。
【００５５】
続いて、図７に示すように、下部基板２００として、熱伝達係数が高く且つ絶縁性に優れたセラミック基板を用意し、ここにパンチング技術やレーザー加工技術を用いて貫通ホール２１０を形成する。
【００５６】
このように熱伝達係数が高く且つ絶縁性に優れたセラミック材質として、ＡｌＮ、ＳｉＣ、黒鉛（Ｇｒａｐｈｉｔｅ）などを使用することができ、熱伝達係数が１００Ｗ／ｍｋ以上の高いセラミック材質を使用することが好ましい。
【００５７】
貫通ホール２１０の位置は、以降の工程で上部基板１００と下部基板２００を整列した状態で接合したとき、上部基板１００の装着ホール１２０が形成されない領域に形成すれば良い。
【００５８】
また、上部基板１００と下部基板２００とを結合したとき、上部基板１００に装着される発光素子が下部基板２００に接合する部分の外側領域であると同時に、装着ホール１２０の内部に貫通ホール２１０を形成しても良い。
【００５９】
上記のように、装着ホール１２０の外側領域に貫通ホール２１０を形成する場合には、パッケージ構造を個別に分離するダイシングライン（ｄｉｃｉｎｇ  ｌｉｎｅ）が貫通ホール２１０を通過するように貫通ホール２１０を配置することができる。また、このようなダイシングラインの内側に貫通ホール２１０を形成するようにパッケージのダイシング（ｄｉｃｉｎｇ）を実施しても良い。
【００６０】
このような貫通ホール２１０の形状は、垂直構造としても良く（すなわち、上面の貫通ホールの大きさと下面の貫通ホールの大きさが同一）、上面の貫通ホール２１０の大きさを下面の貫通ホール２１０の大きさよりも大きくしてもよいし、小さくしても良い。
【００６１】
その後、図８に示すように、スクリーンプリンティング方法などを用いて、貫通ホール２１０に導電性物質または金属膜２２０を形成する工程を行う。この金属膜２２０は、貫通ホール２１０全体を埋め込むように形成しても良く、貫通ホール２１０の内部に膜として形成しても良い。
【００６２】
続いて、図９に示すように、発光素子の装着される面と外部回路（図示せず）との電気的接続がなされる部分に、金属層２３０、２４０を形成しパターニングする。以下、便宜上、発光素子と接続する金属層を第１電極２３０とし、外部回路と電気的に接続する金属層を第２電極２４０とする。
【００６３】
このとき、発光素子が接合する部分に形成される第１電極２３０は、紫外線、可視光線及び赤外線の波長で高い反射率を示す金属、すなわちＡｌ、Ａｇ、Ｃｒ、またはＭｏなどの金属を使って形成するため、発光素子から下側へ放出される光と、発光素子の上層に存在する様々な媒体によって下側に反射される光を再び上側に反射させることによって、光抽出効率をより向上させることができる。
【００６４】
このように、上部基板１００と下部基板２００の工程が完了すると、図１０に示すように、上部基板１００と下部基板２００を整列した状態で結合し、上部基板１００の装着ホール１２０内に第１電極２３０と接続するように発光素子３００を接合する。
【００６５】
この発光素子３００を接合する方式は、図１１に示すように垂直型発光素子である場合、すなわち、ｐ−型電極３１０とｎ−型電極３２０が互いに反対面に位置する場合には、発光素子３００の下側に位置している電極（例えば、ｐ−型電極３１０）の一側面を、導電性エポキシ２５０を用いて下部基板２００に形成された一方の第１電極２３０に貼り付け、上部に位置している電極３２０は、ワイヤ２６０を使用したワイヤボンディングで下部基板２００に形成された他方のの第１電極２３０に電気的に接続する。
【００６６】
一方、水平型発光素子の場合では、発光素子３００の絶縁性基板部分を、フリップチップボンディングを用いて下部基板２００の第１電極２３０に接合する、または、セラミック基板側に向かって接合し、ワイヤーボンディングを用いて発光素子３００の上部面に位置するｐ−型電極とｎ−型電極を下部基板２００の第１電極２３０と電気的に接続して使用する（図示せず）。
【００６７】
発光素子３００と下部基板２００上の第１電極２３０を電気的に接続した後、再び図１０に示すように、光抽出効率を向上させるために、発光素子３００の接合されている装着ホール１２０の内側に透明エポキシやシリコンジェルのような充填材４００を充填することができる。
【００６８】
一方、発光素子３００から発光された光の波長を変換したい場合には、透明エポキシやシリコンジェルのような充填材４００に蛍光体を含めても良い。
【００６９】
例えば、発光素子３００として青色発光素子を用い、充填材４００に黄色蛍光体を含めることで、青色光と黄色光を混合し、白色光源を具現することができる。
【００７０】
また、装着ホール１２０には、一つの発光素子３００を装着しても良いが、光出力を向上させるために、図１２に示すように、同一色の光を発光する複数個の発光素子３００を接合しても良く、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）及び青色（Ｂ）の光を発光する発光素子を装着して白色光源を具現しても良い。
【００７１】
このように、複数個の発光素子３００を装着する場合には、複数の第１電極２３０を形成して発光素子３００を装着すれば良く、これら複数の第１電極２３０のうちの一部が２個以上の発光素子３００と共通して接合しても良い。
【００７２】
その後、上述した上部基板１００と下部基板２００からなるパッケージ構造を個別のパッケージに分離して、発光素子パッケージを製作する。
【００７３】
一方、このように基板１００，２００を機械的に分離するダイシング（ｄｉｃｉｎｇ）工程を行ってパッケージを個別に分離した後、これら個々のパッケージに発光素子３００を接合して発光素子パッケージを具現しても良い。
＜第２実施例＞
【００７４】
図１３及び図１４に示すように、本発明の第２実施例による発光素子パッケージは、発光素子３００の装着される下部基板６００と、この下部基板上に結合され、発光素子から放出された光を前方へ反射させるための反射膜５１０が備えられた上部基板５００とで構成される。
【００７５】
ここで、シリコン基板からなる下部基板６００には、発光素子３００の耐電圧特性を向上させるためのツェナーダイオード６１０を形成する。
【００７６】
また、上部基板５００は、モルディングエポキシ樹脂とすれば良い。
【００７７】
それ以外に、上部基板５００または下部基板６００を、ＰＣＢ、ＢｅＯ、ＳｉＯ、Ａｌ、ＡｌＯｘ、ＰＳＧ、合成樹脂（プラスチック）、セラミック、及びＡｌ２Ｏ３のうちのいずれか一つで形成しても良い。
【００７８】
このような下部基板６００にはバルクマイクロマシニング技術、乾式エッチングなどの方法を用いて貫通ホール６２０を形成できる。図１４には、湿式エッチングを用いて貫通ホール６２０を形成した実施例が示されている。
【００７９】
下部基板６００の両側から湿式エッチングを行うと、図１４に示すように、下部基板６００の両側において傾斜を有する貫通ホール６２０が形成される。
【００８０】
このように傾斜を有する貫通ホール６２０の上側と下側に、第１電極２３０と第２電極２４０の形成のための金属層を形成すると、貫通ホール６２０にも金属膜２２０が形成されるため、第１電極２３０と第２電極２４０は金属膜２２０を介して電気的に接続されることになる。
【００８１】
このとき、発光素子３００が接合される部分に形成される第１電極２３０を、紫外線、可視光線及び赤外線の波長で反射率の高い金属Ａｌ、Ａｇ、Ｃｒ、またはＭｏなどの金属で形成することによって、発光素子３００から放出される光を反射して光抽出効率を向上させることができる。
【００８２】
下部基板６００は、熱伝達係数が１４０Ｗ／ｍｋ程度であって優れた熱伝達特性を有する。また、半導体工程が可能な下部基板６００の高さを低減することができる。これにより、熱抵抗を低減することができる。
【００８３】
ここで、貫通ホール６２０に形成された金属膜２２０が、所望の導電性を示すことができない場合には、電気メッキ方法を用いて貫通ホール６２０の金属膜２２０の抵抗を下げても良い。
【００８４】
一方、下部基板６００にツェナーダイオード６１０を形成する工程は、第１実施例の上部基板１００に形成されるツェナーダイオード１３０の製作方法と同じ方法で実行してもよい。また、拡散層６１１は、下部基板６００と反対極性の不純物を注入して形成される。
【００８５】
上述したように、上部基板５００はモルディングエポキシ樹脂で製作してもよいが、モルディング工程によって装着ホール５２０を形成するに当たり、発光素子３００の側方から放出された光を前方へ反射できるように装着ホール５２０の端面の勾配を設定する。このような装着ホール５２０の内側壁面（端面）に反射率の高い金属膜５１０を形成して、反射効率の最大化を図る。
【００８６】
以上の工程が完了すると、上部基板５００と下部基板６００を整列した状態で結合する。
【００８７】
その後、発光素子３００と第１電極２３０ｗｐ電気的に接続し、発光素子３００の接合された装着ホール５２０の内部に透明エポキシやシリコンジェルを用いた充填材７００を充填してもよい。この充填材７００に蛍光体が含まれることは、第１実施例と同様である。
【００８８】
なお、図１５に示すように、光出力を向上させるために同一色の光を発光する複数個の発光素子を接合しても良く、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、及び青色（Ｂ）の三原色を発光する発光素子３００を装着して白色光源を具現しても良い。
【００８９】
それ以外の分部についての説明は、第１実施例におけると同様なので省略する。
＜第３実施例＞
【００９０】
図１６に示すように、第３実施例による発光素子パッケージは、一方向の傾斜を有する貫通ホール６２０が形成され、シリコンなどの半導体で形成される下部基板６００と、発光素子３００を装着するための装着ホール５２０が形成された上部基板５００で構成される。
【００９１】
上部基板５００または下部基板６００を、シリコンのような半導体の他にも、ＰＣＢ、ＢｅＯ、ＳｉＯ、Ａｌ、ＡｌＯｘ、ＰＳＧ、合成樹脂（プラスチック）、セラミック、及びＡｌ２Ｏ３のうちのいずれか一つで形成しても良い。
【００９２】
ここで、発光素子３００の周辺部に形成される反射膜５１１は、装着ホール５２０の内側壁面と発光素子３００が装着される面の下側にも接続して形成することができる。
【００９３】
また、下部基板６００に形成される貫通ホール６２０は、一方向から湿式エッチングを行って一方向の傾斜とすることができ、この貫通ホール６２０に金属膜２２０を形成する。
【００９４】
図１６には垂直型発光素子３００が装着された状態が示されており、このような垂直型発光素子３００には、上述したように、下部電極３１０と上部電極３２０を通じて電流が印加される。
【００９５】
この場合、発光素子３００に支持層３３０を含んでもよく、この支持層３３０は、導電性エポキシ２５０を介して第１電極２３０に取り付けられる。
【００９６】
このように、支持層３３０上に発光素子構造を形成する場合、発光素子の下部電極３１０を、オーミック電極と、このオーミック電極の下側に位置する反射型電極とで構成することができ、場合によっては、オーミック特性を有する反射型電極（ＮｉＡｇ、ＮｉＡｕ系列）を用いても良い。
【００９７】
それ以外の部分についての説明は、第１実施例または第２実施例と同様なので省略する。
【００９８】
上記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って、本発明は、上記の実施例に限定されず、様々な形態の変形が可能であり、このような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ことは当然である。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】一般の発光素子の一例を示す断面図である。
【図２】本発明の発光素子パッケージの第１実施例を示す斜視図である。
【図３】本発明の発光素子パッケージの第１実施例を示す工程断面図であって、上部基板上にマスク層を形成した状態を示す断面図である。
【図４】本発明の発光素子パッケージの第１実施例を示す工程断面図であって、装着ホールを形成した状態を示す断面図である。
【図５】本発明の発光素子パッケージの第１実施例を示す工程断面図であって、拡散層を形成した状態を示す断面図である。
【図６】本発明の発光素子パッケージの第１実施例を示す工程断面図であって、反射膜を形成した状態を示す断面図である。
【図７】本発明の発光素子パッケージの第１実施例を示す工程断面図であって、下部基板上に貫通ホールを形成した状態を示す断面図である。
【図８】本発明の発光素子パッケージの第１実施例を示す工程断面図であって、貫通ホールに金属膜を形成した状態を示す断面図である。
【図９】本発明の発光素子パッケージの第１実施例を示す工程断面図であって、金属層を形成した状態を示す断面図である。
【図１０】本発明の発光素子パッケージの第１実施例を示す断面図である。
【図１１】発光素子の装着例を示す一部断面図である。
【図１２】本発明の第１実施例のパッケージに複数の発光素子を装着した状態を示す断面図である。
【図１３】本発明の発光素子パッケージの第２実施例を示す斜視図である。
【図１４】本発明の発光素子パッケージの第２実施例を示す断面図である。
【図１５】本発明の第２実施例のパッケージに複数の発光素子を装着した状態を示す断面図である。
【図１６】本発明の発光素子パッケージの第３実施例を示す断面図である。
【図１】
2008160046.tif 000003
【図２】
2008160046.tif 000004
【図３】
2008160046.tif 000005
【図４】
2008160046.tif 000006
【図５】
2008160046.tif 000007
【図６】
2008160046.tif 000008
【図７】
2008160046.tif 000009
【図８】
2008160046.tif 000010
【図９】
2008160046.tif 000011
【図１０】
2008160046.tif 000012
【図１１】
2008160046.tif 000013
【図１２】
2008160046.tif 000014
【図１３】
2008160046.tif 000015
【図１４】
2008160046.tif 000016
【図１５】
2008160046.tif 000017
【図１６】
2008160046.tif 000018
【手続補正書】
【提出日】平成19年8月6日(2007.8.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１基板に装着ホールを形成する段階と、
第２基板に貫通ホールを形成する段階と、
前記貫通ホールの内側に金属膜を形成する段階と、
前記第２基板の上側面と下側面に前記金属膜と電気的に接続する少なくとも一対の金属層をそれぞれ形成する段階と、
前記第２基板上に前記第１基板を結合する段階と、
前記装着ホールに前記第２基板の上側面に形成された前記一対の金属層と電気的に接続する少なくとも１つの発光素子を装着する段階と、
を含んでなることを特徴とする、発光素子パッケージの製造方法。
【請求項２】
前記第１基板または前記第２基板として、ＰＣＢ、ＢｅＯ、ＳｉＯ、Ｓｉ、Ａｌ、ＡｌＯｘ、ＰＳＧ、合成樹脂、セラミック、及びＡｌ２Ｏ３のうちのいずれか一つを用いることを特徴とする、請求項１に記載の発光素子パッケージの製造方法。
【請求項３】
前記第１基板と前記第２基板のうちのいずれかにツェナーダイオード形成のための拡散層を形成する段階をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の発光素子パッケージの製造方法。
【請求項４】
前記複数の貫通ホールを形成する段階は、前記第２基板の一側面または両側面をエッチングして形成することを特徴とする、請求項１に記載の発光素子パッケージの製造方法。
【請求項５】
前記発光素子を装着する段階は、前記発光素子の２つの電極のうち、少なくとも一つの電極を前記金属層とワイヤーボンディングによって接続する、または、前記発光素子を前記金属層にフリップチップボンディングによって装着することを特徴とする、請求項１に記載の発光素子パッケージの製造方法。
【請求項６】
前記発光素子を装着する段階は、Ａｇペーストを用いて装着することを特徴とする、請求項１に記載の発光素子パッケージの製造方法。
【請求項７】
内部に金属膜または導電性物質が形成された少なくとも一対の貫通ホールを含む第１基板と、
前記第１基板上に配置され、発光素子装着ホールと、前記発光素子装着ホールの側壁面に形成された反射膜と、を有する第２基板と、
前記第１基板と前記第２基板との間に配置され、前記貫通ホールに形成された金属膜または導電性物質とそれぞれが接続する第１電極と、
前記装着ホールに配置され、前記第１電極と電気的に接続する少なくとも１つの発光素子と、
を備えて構成されることを特徴とする、発光素子パッケージ。
【請求項８】
前記第１基板または前記第２基板は、ＰＣＢ、ＢｅＯ、ＳｉＯ、Ｓｉ、Ａｌ、ＡｌＯｘ、ＰＳＧ、合成樹脂、セラミック、及びＡｌ２Ｏ３のうちのいずれか一つで形成されることを特徴とする、請求項７に記載の発光素子パッケージ。
【請求項９】
前記発光素子は、
前記第１電極の一つに接続する支持層と、
前記支持層上に配置される下部電極と、
前記下部電極上に配置され、発光層を含む半導体層と、
前記半導体層上に配置される上部電極と、
を備えて構成されることを特徴とする、請求項７に記載の発光素子パッケージ。
【請求項１０】
前記下部電極は、反射型電極上に形成されたオーミック電極、または、反射型オーミック電極であることを特徴とする、請求項９に記載の発光素子パッケージ。
【請求項１１】
前記発光素子は、少なくとも３つの色の光を発光する３つまたは４つの発光素子であることを特徴とする、請求項７に記載の発光素子パッケージ。
【請求項１２】
前記装着ホールの発光素子の上側に充填材をさらに含むことを特徴とする、請求項７に記載の発光素子パッケージ。
【請求項１３】
前記充填材は蛍光体を含むことを特徴とする、請求項１２に記載の発光素子パッケージ。
【請求項１４】
前記第１基板の下側面に形成され、前記貫通ホールに形成された前記金属膜または前記導電性物質とそれぞれ接続する第２電極をさらに備えることを特徴とする、請求項７に記載の発光素子パッケージ。
【請求項１５】
前記装着ホールは、断面の角度が３５〜７０度であることを特徴とする、請求項７に記載の発光素子パッケージ。
【請求項１６】
前記反射膜は、Ａｌ、Ａｇ、Ｃｒ、及びＭｏのうちの少なくともいずれか一つの金属からなり、反射率が７０％以上であることを特徴とする、請求項７に記載の発光素子パッケージ。
【請求項１７】
前記第１基板と前記第２基板のうちのいずれかと前記第１電極の一つとの間に電気的に接続するツェナーダイオードをさらに備えることを特徴とする、請求項７に記載の発光素子パッケージ。
【請求項１８】
第１面と、第２面と、前記第１面と前記第２面にそれぞれ形成され、互いに接続する第１電極と第２電極と、を有する第１基板と、
前記第１基板上に配置され、発光素子装着ホールと、前記発光素子装着ホールの側壁面に形成される反射膜と、を有する第２基板と、
前記第１基板と前記第２基板のうちのいずれかと、前記第１電極の一つとの間に電気的に接続するツェナーダイオードと、
を備えて構成されるのを特徴とする、発光素子パッケージ。
【請求項１９】
前記第１基板には、内部に金属膜または導電性物質が形成された少なくとも一つの貫通ホールが形成されたことを特徴とする、請求項１８に記載の発光素子パッケージ。
【請求項２０】
前記貫通ホールは、少なくとも一方向に傾斜していることを特徴とする、請求項１９に記載の発光素子パッケージ。
【請求項２１】
前記第１電極と前記第２電極は、前記貫通ホールに形成された前記金属膜または前記導電性物質によって互いに接続することを特徴とする、請求項１９に記載の発光素子パッケージ。
【請求項２２】
発光素子を装着するためのマウントを有するパッケージ本体と、
少なくとも前記パッケージ本体の両側部の一部を介することにより、前記パッケージ本体の側部および底部を通じて前記発光素子に接続する複数の電極と、
を備えて構成されることを特徴とする、発光素子パッケージ。
【請求項２３】
発光素子を装着するためのマウントを有する基板と、
前記発光素子と前記基板の底部との間に、水平方向に前記基板の側部を介して、前記基板の両側部の一部に沿って接続された複数の電極と、
を備えて構成されることを特徴とする、発光体素子パッケージ。
【請求項２４】
発光素子を装着するためのマウントを有する基板と、
前記基板の側部を介して前記発光素子に接続された複数の第１電極と、
前記第１電極に接続され、前記基板の両側部の一部に沿って前記基板の底部に接続された第２電極と、
を備えて構成されることを特徴とする、発光素子パッケージ。