(57)【要約】【課題】  本発明は、発熱による温度上昇が良好に抑制され得、容易にマルチチップ化が可能であると共に、簡単に且つ小型に構成され得るようにし、さらに複数個のＬＥＤチップを搭載する場合に出力光量をできるだけ高くし、ボンディングワイヤ等を使用せずに容易に実装できるようにしたＬＥＤ及びその製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】  シリコン基板１１と、このシリコン基板上に異方性エッチングにより形成されたホーン１１ａ内に形成された一対の電極１４，１５と、上記ホーン内にマウントされ且つ双方の電極に電気的に接続されたＬＥＤチップ１２と、上記ホーン内に充填された樹脂材料から成る樹脂モールド１３と、を含むように、ＬＥＤ１０を構成する。【選択図】        図１
2005277380.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコン基板と、
前記基板に、液相エッチングによって形成されたホーンと、
前記ホーン内に形成された少なくとも二つの電極と、
前記ホーン内にマウントされ且つ前記電極に電気的に接続された少なくとも一つのＬＥＤチップと、
を含んでいることを特徴とする、ＬＥＤ。
【請求項２】
前記ホーンから前記電極が引き出され、リードフレームが更に電気的に接触していることを特徴とする、請求項１に記載のＬＥＤ。
【請求項３】
前記ホーンが、前記基板の上面から底面まで貫通しない深さまでエッチングされることにより形成されており、
前記各電極が、前記ホーンの底面から側面を介してシリコン基板の表面に沿って延びるように形成されていることを特徴とする、請求項１に記載のＬＥＤ。
【請求項４】
前記シリコン基板が、表面に電極が形成された平坦な第一の基板と、第一の基板の上に積層された第二の基板とから構成されており、前記第二の基板が上下に貫通するホーンを備えていることを特徴とする、請求項１に記載のＬＥＤ。
【請求項５】
前記各ＬＥＤチップが、前記ホーン内にて一つの電極上にダイボンディングされると共に、他の一つの電極に対してワイヤボンディングされていることを特徴とする、請求項１から４の何れかに記載のＬＥＤ。
【請求項６】
前記各ＬＥＤチップが、前記ホーン内にて二つの電極上に跨るようにマウントされ、その下方の両側縁に形成された電極が、それぞれホーン内の二つの電極に電気的に接続されていることを特徴とする、請求項１から４の何れかに記載のＬＥＤ。
【請求項７】
前記ホーンの側面が｛１１１｝、｛１１０｝、｛１００｝面のいずれかとして形成されていることを特徴とする、請求項１から６の何れかに記載のＬＥＤ。
【請求項８】
前記ホーンの側面が、表面にミラー面を備えていることを特徴とする、請求項１から７の何れかに記載のＬＥＤ。
【請求項９】
前記シリコン基板上に、アクチュエータが形成されていることを特徴とする、請求項１から８の何れかに記載のＬＥＤ。
【請求項１０】
前記シリコン基板に、電子回路が形成されていることを特徴とする、請求項１から８の何れかに記載のＬＥＤ。
【請求項１１】
前記電子回路は、フォトダイオード、トランジスタ、ＩＣのいずれか少なくとも一つであることを特徴とする、請求項１から８の何れかに記載のＬＥＤ。
【請求項１２】
前記ホーン内に、樹脂が充填されていることを特徴とする、請求項１から１０の何れかに記載のＬＥＤ。
【請求項１３】
前記樹脂に、蛍光体が含有されていることを特徴とする、請求項１２に記載のＬＥＤ。
【請求項１４】
前記ホーンが、各ＬＥＤチップをそれぞれ独立的に包囲するように、仕切り壁を備えていることを特徴とする、請求項１から１３の何れかに記載のＬＥＤ。
【請求項１５】
前記仕切り壁の上端がシリコン基板の上面と同じ高さで平坦であることを特徴とする、請求項１４に記載のＬＥＤ。
【請求項１６】
前記仕切り壁の上端がシリコン基板の上面と同じ高さの稜線を備えていることを特徴とする、請求項１４に記載のＬＥＤ。
【請求項１７】
前記仕切り壁の上端がシリコン基板の上面より低い高さの稜線を備えていることを特徴とする、請求項１４に記載のＬＥＤ。
【請求項１８】
前記仕切り壁の側面が平坦または凸状または凹状に形成されていることを特徴とする、請求項１４から１７の何れかに記載のＬＥＤ。
【請求項１９】
前記仕切り壁の側面が｛１１１｝、｛１１０｝、｛１００｝面として形成されていることを特徴とする、請求項１４から１７の何れかに記載のＬＥＤ。
【請求項２０】
シリコン基板と、
前記基板に、液相エッチングによって形成されたホーンと、
前記基板に、液相エッチングによって形成された少なくとも二つのコンタクトホールと、
前記ホーン内から前記コンタクトホール下縁まで延びている少なくとも二つの電極と、
前記ホーン内にマウントされ且つ前記電極に電気的に接続された少なくとも一つのＬＥＤチップと、
を含んでいることを特徴とする、ＬＥＤ。
【請求項２１】
シリコン基板と、
前記基板に、液相エッチングによって形成されたホーンと、
前記基板に、液相エッチングによって形成された少なくとも二つのコンタクトエッジと、
前記ホーン内から前記コンタクトエッジ下縁まで延びている少なくとも二つの電極と、
前記ホーン内にマウントされ且つ前記電極に電気的に接続された少なくとも一つのＬＥＤチップと、
を含んでいることを特徴とする、ＬＥＤ。
【請求項２２】
前記シリコン基板がＬＥＤチップをマウントした側から見て矩形であり、前記コンタクトエッジが矩形の四隅の少なくとも一箇所に形成されていることを特徴とする、請求項２１に記載のＬＥＤ。
【請求項２３】
前記シリコン基板が、その少なくともホーンの領域にて下面に金属薄膜を備えていることを特徴とする、請求項２０または２１に記載のＬＥＤ。
【請求項２４】
前記シリコン基板が、前記金属薄膜を介して放熱部材に設置されている、請求項２３に記載のＬＥＤ。
【請求項２５】
前記ホーン上に、レンズが配置されていることを特徴とする、請求項１から２３に記載のＬＥＤ。
【請求項２６】
前記レンズは凸型レンズであることを特徴とする、請求項２５に記載のＬＥＤ。
【請求項２７】
前記レンズは球形レンズであることを特徴とする、請求項２５に記載のＬＥＤ。
【請求項２８】
前記シリコン基板のホーン周囲に前記レンズのための位置合わせ用窪みが形成されていることを特徴とする、請求項２５に記載のＬＥＤ。
【請求項２９】
シリコン基板に対して液相エッチングによってホーンを形成する工程と、
前記ホーン内に少なくとも二つの電極を形成する工程と、
前記ホーン内に少なくとも一つのＬＥＤチップをマウントして前記電極に接続する工程と、
を、少なくとも含む、ＬＥＤの製造方法。
【請求項３０】
前記ホーン内に樹脂材料を充填して樹脂モールドを形成する工程と、
を含む、請求項２９に記載のＬＥＤの製造方法。
【請求項３１】
前記のシリコン基板に対して液相エッチングによってホーンを形成する工程において、前記ホーン内が隣接して形成され、前記ホーン間に仕切りが形成されることを特徴とする、請求項２９に記載のＬＥＤの製造方法。
【請求項３２】
前記仕切りの上端が、上記シリコン基板と同じ高さか、または低く形成されることを特徴とする、請求項３１に記載のＬＥＤの製造方法。
【請求項３３】
前記仕切りの表面が凹状又は凸状に形成されることを特徴とする、請求項３１又は３２に記載のＬＥＤの製造方法。
【請求項３４】
シリコン基板表面に酸化膜を形成する工程と、
前記酸化膜に対してコンタクトホールとなる部分を露出するようにパターニングする工程と、
前記シリコン基板に液相エッチングによってコンタクトホールとなる部分に浅い窪みを形成する工程と、
前記酸化膜に対してホーンとなる部分を露出するようにパターニングする工程と、
前記シリコン基板に液相エッチングによってホーンとコンタクトホールを形成する工程と、
前記シリコン基板表面に絶縁膜を形成する工程と、
前記シリコン基板に電極パターンを形成する工程と、
前記ホーン内にＬＥＤチップをダイボンドし、かつ、前記電極パターンに電気的に接続する工程と、
前記シリコン基板を分割する工程と
を、含むことを特徴とする、ＬＥＤの製造方法。
【請求項３５】
シリコン基板表面に酸化膜を形成する工程と、
前記酸化膜に対して貫通孔となる部分を露出するようにパターニングする工程と、
前記シリコン基板に液相エッチングによって貫通孔となる部分に浅い窪みを形成する工程と、
前記酸化膜に対してホーンとなる部分を露出するようにパターニングする工程と、
前記シリコン基板に液相エッチングによってホーンと貫通孔を形成する工程と、
前記シリコン基板表面に絶縁膜を形成する工程と、
前記シリコン基板に電極パターンを形成する工程と、
前記ホーン内にＬＥＤチップをダイボンドし、かつ、前記電極パターンに電気的に接続する工程と、
前記シリコン基板を、貫通孔を横切るようにしてコンタクトエッジを形成しつつ分割する工程と
を、含むことを特徴とする、ＬＥＤの製造方法。
【請求項３６】
第一の基板に電極を形成する工程と、
第二の基板としてシリコン基板を用意し、前記シリコン基板に液相エッチングによって貫通孔を形成し、側壁にホーンを形成する工程と、
前記第一の基板と前記第二の基板を、前記貫通孔底部に前記電極が見えるように張り合わせる工程と、
前記電極にＬＥＤチップをダイボンドする工程と
を、含むことを特徴とする、ＬＥＤの製造方法。
【請求項３７】
貫通孔内面にミラー面を形成する工程及び／又は樹脂モールドを行う工程及び／又はＳｉ表面を酸化膜で絶縁化する工程と
を、含むことを特徴とする、請求項３６に記載のＬＥＤの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤ及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、パワー白色ＬＥＤのようなＬＥＤは、例えば図２８に示すように構成されている。
即ち、図２８において、ＬＥＤ１は、熱伝導率の高い銅等から成る導電性基板２上に、凹陥部によるホーン２ａを形成して、このホーン２ａの底面に直接にＬＥＤチップ３をマウントした後、ホーン２ａ内に蛍光体（図示せず）を配置すると共に、導電性基板２の周囲及び表面に樹脂，セラミック等の絶縁体４を被嵌することにより、構成されている。
【０００３】
このような構成のＬＥＤ１によれば、ＬＥＤチップ３が外部から給電されることにより駆動されて発光し、ＬＥＤチップ３から出射した光が、直接にまたはホーン２ａの内壁によって反射された後、蛍光体に当たって当該蛍光体を励起し、その励起光とＬＥＤチップ３からの光の混色により、白色光となって外部に出射するようになっている。
【０００４】
また、図２９に示すように、上記ホーン２ａの底面に、電極をパターニングにより形成したセラミック，シリコン等から成るサブマウント基板５を配置して、このサブマウント基板５の上にＬＥＤチップ３をマウントする構成のＬＥＤ１’も知られている。
【０００５】
これに対して、図３０に示すような構成のＬＥＤ６も知られている。
図２３において、ＬＥＤ６は、セラミック，樹脂等の絶縁体基板７上に、凹陥部によるホーン７ａを形成して、このホーン７ａ内に印刷，メッキ，蒸着等により電極７ｂをパターニングした後、この電極７ｂ上にＬＥＤチップ３をマウントし、さらにホーン７ａ内に蛍光体（図示せず）を配置することにより、構成されている。
尚、上記ホーン７ａは、図３１に示すように、薄い絶縁体基板を積層させることによって、構成されてもよい。
【０００６】
このような構成のＬＥＤ６によれば、同様にしてＬＥＤチップ３が外部から給電されることにより駆動されて発光し、ＬＥＤチップ３から出射した光が、直接にまたはホーン７ａの内壁によって反射された後、蛍光体に当たって当該蛍光体を励起し、その励起光とＬＥＤチップ３からの光の混色により、白色光となって外部に出射するようになっている。
【０００７】
また、図３２に示すような構成のＬＥＤ８も知られている。
図３２において、ＬＥＤ８は、図３０に示したＬＥＤ６と同様の構成であって、ホーン７ａ内に複数個（図示の場合、二個）のＬＥＤチップ３がマウントされている点でのみ異なる構成になっている。
【特許文献１】米国特許公報第６，５３１，３２８号
【非特許文献１】マイクロマシン／ＭＥＭＳ技術大全ｐ．１０９〜１１４（株）電子ジャーナル出版
【非特許文献２】Ｃ．Ｓｔｒａｎｄｍａｎ，ｅｔ  ａｌ．，  Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  ＭＥＭＳ  ’９５（１９９５）ｐ．２４４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、上記ＬＥＤ１においては、ＬＥＤチップ３のマウント部分に熱伝導率の高い銅等の金属を使用していることから、このマウント部分を通じてＬＥＤチップに電流を供給することとなるため、マルチチップ化する場合には、各ＬＥＤチップ３を互いに並列接続する必要がある。このため、バラツキによるＶｆの低いＬＥＤチップ３に電流が集中してしまうことになり、寿命が短くなってしまうことがある。
【０００９】
これに対して、上記ＬＥＤ１’においては、サブマウント基板５を使用していることから、マルチチップ化した場合に、各ＬＥＤチップ３を互いに直列接続することが可能であるが、部品点数が増大し、部品コスト及び組立コストが高くなると共に、接合箇所が増えることになるため、動作時の熱抵抗が増大してしまうという問題があった。
【００１０】
また、上記ＬＥＤ６においては、絶縁体基板７に対して電極をパターニングすることにより、マルチチップ化した場合に、各ＬＥＤチップ３を互いに直列接続することが可能であるが、絶縁体基板７を構成する絶縁体が一般的に低い熱伝導率を有していることから、発光効率が低下して、出射光束が減少したり、寿命が低下することになる。
これに対して、熱伝導率の高い絶縁体として、例えばＡｌＮセラミック等のセラミック材料も開発されてきているが、材料自体が高価であると共に、加工性が悪いという問題があった。
【００１１】
さらに、上述した各ＬＥＤ１，１’及び６においては、何れもホーン２ａ，７ａを形成する必要があることから、小型化に限界があると共に、パッケージ内に他の素子，回路等を組み込むことは実質的に困難であった。
【００１２】
また、上記ＬＥＤ８においては、光の総出力、即ち上方に取り出される光出力は、ＬＥＤチップ３間の距離に依存して、ＬＥＤ６相互の光吸収が発生すると共に、各ＬＥＤチップ３から出射した光がホーン２ａの斜面で反射され再びＬＥＤチップ３に戻る光がＬＥＤチップ３自体により自己吸収されることから、各ＬＥＤチップ３の固有出力の総和以下になってしまい、総出力が低下してしまうことになる。
さらに、上方から取り出される光の輝度分布は、各ＬＥＤチップ３間の距離及び上述したＬＥＤチップ３の光吸収に依存して、バラツキが生ずることになってしまう。
これに対して、各ＬＥＤチップ３の間に不透光性材料から成る仕切りを設けることによって、ＬＥＤチップ３相互の光吸収は排除され得るが、機械加工や樹脂成形により仕切りを設けた場合、各ＬＥＤチップ３の間隔が拡ってしまうことから、配光特性の劣化や輝度ムラが発生してしまうことになる。
【００１３】
さらに、上述した何れのＬＥＤ１，１’，６，８においても、図３３に示すように、例えばＬＥＤ６を、プリント基板，フレキシブル基板等の実装基板９（あるいはリードフレーム）上に実装する場合、実装基板９上の導電パターンによる接続部９ａと電気的に接続するためには、実装プロセスを効率化するための所謂リフローハンダ付けを行なうことができないために、ボンディングワイヤ９ｂ（またはリード線）を使用しなければならない。
従って、これらのボンディングワイヤまたはリード線の接合強度や絶縁性が不十分であることから、これらを保護するために、樹脂をモールドしたり、別のパッケージで覆う必要があり、ＬＥＤ自体のパッケージの小型化・薄型化の利点を十分に生かすことができない。
【００１４】
また、ＬＥＤ１を実装基板９上に固定するためには、接着剤を使用する必要があると共に、レンズモジュール等の他の部品を隣接して実装する場合に、上記ボンディングワイヤ９ｂ等が邪魔になる可能性があると共に、放熱性を維持しながら実装基板９上に実装することが困難である。
【００１５】
本発明は、以上の点から、発熱による温度上昇が良好に抑制され得、容易にマルチチップ化が可能であると共に、簡単に且つ小型に構成され得るようにし、さらに複数個のＬＥＤチップを搭載する場合に出力光量をできるだけ高くし、ボンディングワイヤ等を使用せずに容易に実装できるようにした、ＬＥＤ及びその製造方法を提供することを目的とし、殊に本発明は
（１）シリコン基板加工過程において、ドライプロセスを使用する必要がなく、（２）電極パターニング工程にレーザートリミング工程の必要がなく、スプレー法や電着法でコンタクトを形成することが可能であり、あえて裏側にパターンを形成する必要がなく、
（３）電極パターンはシリコンパッケージのＬＥＤ載置側のみで形成可能であり、あえて裏側にパターンを形成する必要がなく、
（４）シリコンパッケージ裏側に放熱用ダミーパターンの形成が可能である、
点において、上記の従来例と異なるものである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記目的は、本発明の第一の構成によれば、シリコン基板と、このシリコン基板上に異方性エッチングにより形成されたホーン内に形成された少なくとも二つの電極と、上記ホーン内にマウントされ且つ上記電極に電気的に接続された少なくとも一つのＬＥＤチップと、上記ホーン内に充填された樹脂材料から成る樹脂モールドと、を含んでいることを特徴とする、ＬＥＤにより、達成される。
【００１７】
本発明によるＬＥＤは、好ましくは、前記ホーンから前記電極が引き出され、リードフレームが更に電気的に接触している。
【００１８】
本発明によるＬＥＤは、好ましくは、前記ホーンが、前記基板の上面から底面まで貫通しない深さまでエッチングされることにより形成されており、前記各電極が、前記ホーンの底面から側面を介してシリコン基板の表面に沿って延びるように形成されている。
【００１９】
本発明によるＬＥＤは、好ましくは、前記シリコン基板が、表面に電極が形成された平坦な第一の基板と、第一の基板の上に積層された第二の基板とから構成されており、前記第二の基板が上下に貫通するホーンを備えている。
【００２０】
本発明によるＬＥＤは、好ましくは、前記各ＬＥＤチップが、前記ホーン内にて一つの電極上にダイボンディングされると共に、他の一つの電極に対してワイヤボンディングされている。
【００２１】
本発明によるＬＥＤは、好ましくは、前記各ＬＥＤチップが、前記ホーン内にて二つの電極上に跨るようにマウントされ、その下方の両側縁に形成された電極が、それぞれホーン内の二つの電極に電気的に接続されている。
【００２２】
本発明によるＬＥＤは、好ましくは、前記ホーンの側面が｛１１１｝、｛１１０｝、｛１００｝面のいずれかとして形成されている。
【００２３】
本発明によるＬＥＤは、好ましくは、前記ホーンの側面が、表面にミラー面を備えている。
【００２４】
本発明によるＬＥＤは、好ましくは、前記シリコン基板上に、アクチュエータが形成されている。
【００２５】
本発明によるＬＥＤは、好ましくは、前記シリコン基板に、電子回路が形成されている。
【００２６】
本発明によるＬＥＤは、好ましくは、前記電子回路は、フォトダイオード、トランジスタ、ＩＣのいずれか少なくとも一つである。
【００２７】
本発明によるＬＥＤは、好ましくは、前記ホーン内に、樹脂が充填されている。
【００２８】
本発明によるＬＥＤは、好ましくは、前記樹脂に、蛍光体が含有されている。      
【００２９】
本発明によるＬＥＤは、好ましくは、前記ホーンが、各ＬＥＤチップをそれぞれ独立的に包囲するように、仕切り壁を備えている。
【００３０】
本発明によるＬＥＤは、好ましくは、前記仕切り壁の上端がシリコン基板の上面と同じ高さで平坦である。
【００３１】
本発明によるＬＥＤは、好ましくは、前記仕切り壁の上端がシリコン基板の上面と同じ高さの稜線を備えている。
【００３２】
本発明によるＬＥＤは、好ましくは、前記仕切り壁の上端がシリコン基板の上面より低い高さの稜線を備えている。
【００３３】
本発明によるＬＥＤは、好ましくは、前記仕切り壁の側面が平坦または凸状または凹状に形成されている。
【００３４】
本発明によるＬＥＤは、好ましくは、前記仕切り壁の側面が｛１１１｝、｛１１０｝、｛１００｝面として形成されている。
【００３５】
上記目的は、本発明の他の構成によれば、シリコン基板と、前記基板に、液相エッチングによって形成されたホーンと、前記基板に、液相エッチングによって形成された少なくとも二つのコンタクトホールと、前記ホーン内から前記コンタクトホール下縁まで延びている少なくとも二つの電極と、前記ホーン内にマウントされ且つ前記電極に電気的に接続された少なくとも一つのＬＥＤチップと、を含んでいることを特徴とする、ＬＥＤにより、達成される。
【００３６】
上記目的は、本発明の他の構成によれば、シリコン基板と、前記基板に、液相エッチングによって形成されたホーンと、前記基板に、液相エッチングによって形成された少なくとも二つのコンタクトエッジと、前記ホーン内から前記コンタクトエッジ下縁まで延びている少なくとも二つの電極と、前記ホーン内にマウントされ且つ前記電極に電気的に接続された少なくとも一つのＬＥＤチップと、を含んでいることを特徴とする、ＬＥＤにより、達成される。
【００３７】
本発明によるＬＥＤは、好ましくは、前記シリコン基板がＬＥＤチップをマウントした側から見て矩形であり、前記コンタクトエッジが矩形の四隅の少なくとも一箇所に形成されている。
【００３８】
本発明によるＬＥＤは、好ましくは、前記シリコン基板が、その少なくともホーンの領域にて下面に金属薄膜を備えている。
【００３９】
本発明によるＬＥＤは、好ましくは、前記シリコン基板が、前記金属薄膜を介して放熱部材に設置されている。
【００４０】
本発明によるＬＥＤは、好ましくは、前記ホーン上に、レンズが配置されている。
【００４１】
本発明によるＬＥＤは、好ましくは、前記レンズは凸型レンズである。
【００４２】
本発明によるＬＥＤは、好ましくは、前記レンズは球形レンズである。
【００４３】
本発明によるＬＥＤは、好ましくは、前記シリコン基板のホーン周囲に前記レンズのための位置合わせ用窪みが形成されている。
【００４４】
上記目的は、本発明の他の構成によれば、シリコン基板に対して液相エッチングによってホーンを形成する工程と、前記ホーン内に少なくとも二つの電極を形成する工程と、前記ホーン内に少なくとも一つのＬＥＤチップをマウントして前記電極に接続する工程と、を少なくとも含む、ＬＥＤの製造方法により、達成される。
【００４５】
本発明によるＬＥＤは、好ましくは、前記ホーン内に樹脂材料を充填して樹脂モールドを形成する工程と、を含む、ＬＥＤの製造方法である。
【００４６】
本発明によるＬＥＤは、好ましくは、前記のシリコン基板に対して液相エッチングによってホーンを形成する工程において、前記ホーン内が隣接して形成され、前記ホーン間に仕切りが形成されることを特徴とする、ＬＥＤの製造方法である。
【００４７】
本発明によるＬＥＤは、好ましくは、前記仕切りの上端が、上記シリコン基板と同じ高さか、または低く形成されることを特徴とする、ＬＥＤの製造方法である。
【００４８】
本発明によるＬＥＤは、好ましくは、前記仕切りの表面が凹状又は凸状に形成されることを特徴とする、ＬＥＤの製造方法である。
【００４９】
上記目的は、本発明の他の構成によれば、シリコン基板表面に酸化膜を形成する工程と、前記酸化膜に対してコンタクトホールとなる部分を露出するようにパターニングする工程と、前記シリコン基板に液相エッチングによってコンタクトホールとなる部分に浅い窪みを形成する工程と、前記酸化膜に対してホーンとなる部分を露出するようにパターニングする工程と、前記シリコン基板に液相エッチングによってホーンとコンタクトホールを形成する工程と、前記シリコン基板表面に絶縁膜を形成する工程と、前記シリコン基板に電極パターンを形成する工程と、前記ホーン内にＬＥＤチップをダイボンドし、かつ、前記電極パターンに電気的に接続する工程と、前記シリコン基板を分割する工程とを、含むことを特徴とする、ＬＥＤの製造方法により、達成される。
【００５０】
上記目的は、本発明の他の構成によれば、シリコン基板表面に酸化膜を形成する工程と、前記酸化膜に対して貫通孔となる部分を露出するようにパターニングする工程と、前記シリコン基板に液相エッチングによって貫通孔となる部分に浅い窪みを形成する工程と、前記酸化膜に対してホーンとなる部分を露出するようにパターニングする工程と、前記シリコン基板に液相エッチングによってホーンと貫通孔を形成する工程と、前記シリコン基板表面に絶縁膜を形成する工程と、前記シリコン基板に電極パターンを形成する工程と、前記ホーン内にＬＥＤチップをダイボンドし、かつ、前記電極パターンに電気的に接続する工程と、前記シリコン基板を、貫通孔を横切るようにしてコンタクトエッジを形成しつつ分割する工程とを、含むことを特徴とする、ＬＥＤの製造方法により、達成される。
【００５１】
上記目的は、本発明の他の構成によれば、第一の基板に電極を形成する工程と、第二の基板としてシリコン基板を用意し、前記シリコン基板に液相エッチングによって貫通孔を形成し、側壁にホーンを形成する工程と、前記第一の基板と前記第二の基板を、前記貫通孔底部に前記電極が見えるように張り合わせる工程と、前記電極にＬＥＤチップをダイボンドする工程とを、含むことを特徴とする、ＬＥＤの製造方法により、達成される。
【００５２】
本発明によるＬＥＤは、好ましくは、貫通孔内面にミラー面を形成する工程及び／又は樹脂モールドを行う工程及び／又はＳｉ表面を酸化膜で絶縁化する工程とを、含むことを特徴とする、ＬＥＤの製造方法である。
【発明の効果】
【００５３】
上記第一の構成によれば、各ＬＥＤチップに対して外部から電極を介して給電することにより、各ＬＥＤチップが駆動される。そして、各ＬＥＤチップから出射する光が、直接に、あるいはシリコン基板のホーンの底面または側面で反射されて、樹脂モールドを介して上方に出射することになる。
【００５４】
この場合、各ＬＥＤチップがマウントされる基板が、熱伝導率の高いシリコン基板（約１５０Ｗ／ｍ・ｋ）から構成され、そして厚みを薄くすることが可能になる為、次式から分かるように熱抵抗が減少し、駆動時に各ＬＥＤチップから発生する熱が効率良く基板を介して放熱されることになる。
（数式１）  熱抵抗（℃／Ｗ）＝
基板の厚み（ｍ）                
熱伝導率（Ｗ／ｍ・Ｋ）×電熱断面積（ｍ２）
従って、ＬＥＤチップの温度上昇が抑制されることになり、各ＬＥＤチップの発光効率が熱によって低下することを大幅に抑制できる。これにより、各ＬＥＤチップの発熱によって出射光束が減少したり、寿命が低下するようなことはない。
そして、ＬＥＤチップに対する電気的接続のための電極がパターニングによって形成されるので、マルチチップ化した場合に、各ＬＥＤチップを互いに直列接続することが可能である。
【００５５】
さらに、上記シリコン基板上に、ホーン１１ａが半導体製造技術により微細加工され、また上記ＬＥＤチップと共に他のＩＣ等の半導体デバイスを一体に構成することが可能であるので、ＬＥＤチップの駆動回路を組み込むことも可能となり、駆動回路を含めて、小型に構成され得ることになる。
【００５６】
上記ホーンが、上記シリコン基板の上面から底面まで貫通しない厚さまでエッチングされることにより形成されており、上記各電極が、上記ホーンの底面から側面を介してシリコン基板の表面に沿って延びるように形成されている場合には、ホーンを備えたシリコン基板が一体構造型で構成され得ることになり、簡単な工程により製造され得る。
この場合、ホーンのエッチング加工の際の時間管理によって、ホーン底部におけるシリコン基板の厚さを制御することができるので、ＬＥＤチップに対するシリコン基板の熱抵抗を低減することができる。
なお、この場合の具体的な厚さとしては、熱抵抗と剛性的な兼ね合いから、０．１〜０．５ｍｍが好ましい。
【００５７】
上記シリコン基板が、表面に電極が形成された平坦な第一の基板と、第一の基板の上に積層された第二の基板とから構成されており、上記第二の基板が上下に貫通するホーンを備えている場合には、第一の基板上に複雑な形状の電極及び配線パターンを形成することができるので、ＬＥＤチップのための駆動回路等を容易に組み込むことが可能である。
【００５８】
上記各ＬＥＤチップが、上記ホーン内にて一つの電極上にダイボンディングされると共に、他の一つの電極に対してワイヤボンディングされている場合には、上下に電極部を備えたＬＥＤチップを、上記ホーン内に容易にマウントすることができる。
【００５９】
上記各ＬＥＤチップが、上記ホーン内にて二つの電極上に跨るようにマウントされ、その下方の両側縁に形成された電極が、それぞれホーン内の二つの電極に電気的に接続されている場合には、下面の両側縁に電極部を備えた所謂フリップチップタイプのＬＥＤチップを、上記ホーン内に容易にマウントすることができる。
【００６０】
上記シリコン基板が、（１００）面を表面として形成されており、上記ホーンの側面が（１１１）面として形成されている場合には、異方性エッチングによって、容易に所定の傾斜角度の側面を形成することができる。その際、上記（１１１）面は、５４．７度に加工されている。
【００６１】
上記シリコン基板の表面が（１００）面であるものを用い、ホーン側面を（１１１）面としたものを示したが、基板表面の結晶面を（１１０）や、或いはオフ基板などに変えることでホーン側面の角度は５４．７度以外の角度も取りうる。例えば、（１１０）を表面としてＴＭＡＨをエッチャントとして用い、マスクパターンの直線部分が（１００）面にあたるオリエンテーションフラットと平行である場合、ホーン側面は垂直な角度となる。垂直な側壁のものは素子の発光面積を意図的に小さくし、輝度を高める構成の光源、例えば車両用前照灯などに有用である。
また、（１００）を表面とする基板でも、エッチング液にＥＤＰを用い、且つ、マスクパターンの直線部分をオリエンテーションフラットに対して４５度の角度をなすようにした場合、傾斜面として４５度の面が現れる。また、同じ条件でエッチング液にＫＯＨを用いれば、９０度、即ち直角の側壁が現れる。実施例においては（１００）のみ取り上げて示したが、使用目的によって適宜シリコン基板の結晶方位、マスクパターンやエッチング液を変えることで、自在なデバイス作製が可能である。
【００６２】
上記ホーンの側面が、表面にミラー面を備えている場合には、ＬＥＤチップから出射した光がホーンの側面に入射したとき、その表面に備えられたミラー面により反射されるので、ホーンの側面における反射率が高くなり、反射効率が向上する。従って、本ＬＥＤからの光の出射効率が向上することになる。この場合、ミラーの材料としては、赤色ＬＥＤは、Ａｕ，Ａｌ、青色ＬＥＤは、Ａｇ，Ａｌ及びそれらの合金が好ましい。
【００６３】
上記シリコン基板上にて、上記ホーンに隣接してアクチュエータが形成されている場合には、当該アクチュエータの作動によって、本ＬＥＤから出射する光の光軸が揺動され、あるいは発光部の一部が遮光されることにより、配光特性や発光部形状が変更され得る。従って、本ＬＥＤを例えば自動車の前照灯の光源として使用したとき、上記揺動により、走行ビーム及びすれ違いビームの切換えや、所謂ＡＦＳ機能を実現することが可能になる。
【００６４】
上記樹脂モールドを形成する樹脂材料に、粒状の蛍光体が混入されている場合には、ＬＥＤチップから出射した光が、これらの蛍光体に当たって、当該蛍光体を励起することにより、当該蛍光体からの励起光とＬＥＤチップからの光とが混色され、混色光が外部に出射されることになる。これにより、例えば白色光が得られることになる。
【００６５】
上記ホーンが、各ＬＥＤチップをそれぞれ独立的に包囲するように、仕切り壁を備えている場合には、各ＬＥＤチップから出射した隣接するＬＥＤチップに入射しようとする光が上記仕切り壁により遮断されるので、ＬＥＤチップ間の光吸収が阻止されることになり、光損失が低減されることによって、上方に向かって外部に出射される光総出力が向上することになる。
【００６６】
上記仕切り壁の上端がシリコン基板の上面と同じ高さで平坦である、あるいは上記仕切り壁の上端がシリコン基板の上面と同じ高さの稜線を備えている場合には、各ＬＥＤチップから出射した光は、それぞれホーンの側面及び仕切り壁の側面により反射されて上方に導かれることになり、光総出力が向上すると共に、各ＬＥＤチップの間隔が適宜に調整され得ることになる。
【００６７】
上記仕切り壁の上端がシリコン基板の上面より低い高さの稜線を備えている場合には、シリコン基板の上面と同じ高さの仕切り壁では、各ＬＥＤチップの間隔が長過ぎるとき、仕切り壁の高さを低くすることによって、各ＬＥＤチップの間隔が最適に選定され得ることになる。
【００６８】
上記仕切り壁の側面が平坦または凸状または凹状に形成されている場合には、仕切り壁の側面を適宜の形状に選定することによって、各ＬＥＤチップから出射して仕切り壁の側面に入射する光が、仕切り壁の側面で反射される際に、最適な反射特性が得られることになる。
【００６９】
上記仕切り壁の側面が（１１１）面として形成されている場合には、液相の結晶異方性エッチングによって、ホーン形成の際に同時に所定の傾斜角度即ち５４．７度の仕切り壁側面を形成することができる。。
【００７０】
上記シリコン基板が、ホーンに隣接して上下に貫通する少なくとも二つのコンタクトホールを備えており、上記各電極が、それぞれホーンから対応するコンタクトホール内を通って、コンタクトホールの下縁まで延びている場合には、本ＬＥＤを実装基板上に実装する際、各電極がコンタクトホール内を通って、シリコン基板の下面まで延びることになるので、各電極を実装基板上の接続部に対してボンディングワイヤやリード線を使用することなく、例えばリフローハンダ付けや共晶接合等によって、直接に接続することができる。
この場合、上記コンタクトホールは、シリコン基板にホーンを形成する際に同時に形成することができるので、半導体プロセスによって容易に且つ大量に処理することができる。
【００７１】
上記シリコン基板が、側面にて上下に貫通する少なくとも二つのコンタクトエッジを備えており、上記各電極が、それぞれホーンから対応するコンタクトエッジ内を通って、コンタクトエッジの下縁まで延びている場合には、コンタクトホールの場合と同様にして、本ＬＥＤを実装基板上に実装する際、各電極を実装基板上の接続部に対してボンディングワイヤやリード線を使用することなく、例えばリフローハンダ付けや共晶接合等によって、直接に接続することができる。
この場合、上記コンタクトエッジは、ウェハ上にて各シリコン基板にホーンを形成する際に同時にコンタクトホールを形成して、各シリコン基板をダイシングにより切断する際に、同時にコンタクトホールを切断することにより、容易に形成することができるので、半導体プロセスによって容易に且つ大量に処理することができる。
【００７２】
上記シリコン基板が、その少なくともホーンの領域にて下面に金属薄膜を備えている場合には、実装基板等への実装の際に、本ＬＥＤが上記金属薄膜によって実装基板等に対して強固に固定され得ると共に、本ＬＥＤから実装基板への放熱性が向上することになる。
【００７３】
上記第二の構成によれば、完成したＬＥＤにおいて、各ＬＥＤチップに対して外部から電極を介して給電することにより、各ＬＥＤチップが駆動される。そして、各ＬＥＤチップから出射する光が、直接に、あるいはシリコン基板のホーンの底面または側面で反射されて、樹脂モールドを介して上方に出射することになる。
そして、各ＬＥＤチップがマウントされる基板が、熱伝導率の高いシリコン基板から構成されているので、駆動時に各ＬＥＤチップから発生する熱が効率良く基板を介して放熱されることになる。従って、各ＬＥＤチップの温度上昇が抑制されることになり、各ＬＥＤチップの発光効率が低下するようなことはない。これにより、各ＬＥＤチップの発熱によって出射光束が減少したり、寿命が低下するようなことはない。
この場合、このようなホーンを備えたシリコン基板は、既存の半導体製造装置を利用して容易に製造することができるので、本ＬＥＤは、比較的容易に、且つ比較的低コストで製造され得ることになる。
【００７４】
このようにして、本発明によれば、発熱による温度上昇が良好に抑制され得、容易にマルチチップ化が可能であると共に、簡単に且つ小型に構成され得るようにし、さらに複数個のＬＥＤチップを搭載する場合に出力光量をできるだけ高くし、ボンディングワイヤ等を使用せずに容易に実装できるようにした、ＬＥＤ及びその製造方法が提供されることになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００７５】
以下、この発明の好適な実施形態を図１乃至図２７を参照しながら、詳細に説明する。
尚、以下に述べる実施形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。
【実施例１】
【００７６】
図１は、本発明によるＬＥＤの第一の実施形態の構成を示している。
図１において、ＬＥＤ１０は、シリコン基板１１と、このシリコン基板１１の凹陥部として形成されたホーン１１ａ内にマウントされたＬＥＤチップ１２と、ホーン１１ａ内に充填された樹脂材料から成る樹脂モールド１３と、から構成されている。
【００７７】
上記シリコン基板１１は、その表面が（１００）面となるように平坦に形成されている。
そして、上記シリコン基板１１は、表面から底面まで貫通しない厚さまでの凹陥部により形成されたホーン１１ａを備えている。
このホーン１１ａは、例えばＴＭＡＨによる液相の結晶異方性エッチングによって、その側面が（１１１）面となるように形成されている。
尚、上記ホーン１１ａの側面は、（１１１）面であることから、底面に対する傾斜角度が５４．７度に選定されている。
この場合、ホーン１１ａは、エッチング工程の時間管理に基づいて、適宜の深さとなるように加工されており、ホーン１１ａの底面をできるだけシリコン基板１１の底面に近づける、即ちホーン１１ａの底面におけるシリコン基板１１の厚さをできるだけ薄くすることができ、これにより熱抵抗を低減することが可能である。
【００７８】
そして、上記シリコン基板１１は、図１にて、そのホーン１１ａの底面から左右の側面を介して表面にまで延びる一対の電極１４及び１５を備えている。
これらの電極１４，１５は、例えばホーン１１ａを形成したシリコン基板１１の表面に金属薄膜を形成した後、この金属薄膜のパターンエッチングにより形成されるようになっている。
ここで、一方の電極１４は、上記ホーン１１ａの底面の中央領域に配置されたチップ実装部１４ａを備え、またこの実装部１４ａのパターンは取り付けられるＬＥＤチップ１２の端子部と同一形状もしくは外形線の一部に同一形状を含む形状とし浮遊するＬＥＤチップ１２を溶融しているハンダの表面張力でパターンと端子とが一致するように移動させるセルフアライメントが行なわれ得るものとし、他方の電極１５は、上記ホーン１１ａの底面にて、このチップ実装部１４ａに隣接する接続部１５ａを備えている。
【００７９】
さらに、この場合、双方の電極１４，１５は、少なくとも側面の領域にて、その表面がミラー面として形成されている。尚、双方の電極１４は、少なくとも側面の領域にて、その表面に別体のミラー面を備えるようにしてもよい。
【００８０】
上記ＬＥＤチップ１２は、公知の構成の例えば青色光を発生するＬＥＤチップであって、その上面及び下面に図示しない電極部を備えており、上記シリコン基板１１のホーン１１ａ内の底面にマウントされ、上記一方の電極１４のチップ実装部１４ａ上にダイボンディングされることにより、下面の電極部がチップ実装部１４ａに電気的に接続されると共に、その上面の電極部が金線等のボンディングワイヤ１２ａにより、他方の電極１５の接続部１５ａに電気的に接続されるようになっている。
【００８１】
上記樹脂モールド１３は、エポキシ樹脂等の透光性樹脂材料から構成されており、この透光性樹脂材料に、粒状の蛍光体１３ａが混入されている。
従って、樹脂モールド１３は、上記シリコン基板１１のホーン１１ａ内に充填され、硬化された後、内部に粒状の蛍光体１３ａが分散することになる。
ここで、上記粒状の蛍光体１３ａは、ＬＥＤチップ１２の発光色に対応して例えば黄色の励起光を発生する蛍光体である。これにより、ＬＥＤチップ１２からの青色光に励起されて、蛍光体１３ａが黄色の励起光を発生させ、この黄色の励起光がＬＥＤチップ１２からの青色光と混色されて、外部に白色光が出射するようになっている。
【００８２】
本発明実施形態によるＬＥＤ１０は、以上のように構成されており、製造の際には、本発明による製造方法に基づいて、以下のようにして製造される。
即ち、まず、平坦なシリコン基板１１の（１００）面である表面に対して、液相の結晶異方性エッチングによりホーン１１ａが形成される。この場合、エッチング剤としては、例えばＴＭＡＨ（テトラメチル水酸化アンモニウム）が使用される。
このＴＭＡＨは、エッチングによるアンダーカットが比較的大きく、寸法制御が困難であるが、マスクのダメージが少なく、酸化膜マスクが使用可能であると共に、ＣＭＯＳとの整合性が良好であるという利点を有している。これに対して、例えばＫＯＨをエッチング剤として使用すると、アンダーカットは小さいが、ＣＭＯＳとの整合性が悪い。
尚、このようなエッチングにより形成されるホーン１１ａは、その側面が（１１１）面として、傾斜角５４．７度の斜面となる。
そして、エッチング時間を適宜に管理することによって、所望の深さのホーン１１ａが形成され得ることになる。
次工程の電極を形成する前に、例えばスパッタ法、ＣＶＤ法、熱酸化法等で、Ｓｉ表面を薄いＳｉＯ２層やＳｉ３Ｎ４層で覆い、絶縁化する。
【００８３】
次に、ホーン１１ａを形成したシリコン基板１１の表面全体に亘って、電極となるべき金属薄膜を形成した後、この金属薄膜をパターンエッチングすることにより、電極１４，１５を形成する。なお、パターンエッチングは電着レジスト、スプレーレジスト等の、立体形状に対して均一なレジスト膜を形成する手法を用いることが好適である。このとき、電極１４，１５の表面は、例えばアルミニウム，銀等の反射率の高い材料から成る薄膜をスパッタ，蒸着等により形成することによって、ミラー面として形成される。
続いて、一方の電極１４のチップ実装部１４ａに対して、ＬＥＤチップ１２をマウントし、ダイボンディングすると共に、ＬＥＤチップ１２の表面の電極部をボンディングワイヤ１２ａにより他方の電極１５の接続部１５ａに対してワイヤボンディングする。
【００８４】
その後、ホーン１１ａ内に、粒状の蛍光体１３ａを混入した樹脂材料を充填し、硬化させる。これにより、ホーン１１ａ内に樹脂モールド１３が形成される。以上で、本ＬＥＤ１０が完成する。
【００８５】
このようにして製造されたＬＥＤ１０によれば、ＬＥＤチップ１２に対して外部から電極１４，１５を介して給電することにより、ＬＥＤチップ１２が駆動される。
そして、ＬＥＤチップ１２から出射する光Ｌが、直接に、あるいはシリコン基板１１のホーン１１ａの底面または側面で電極１４，１５のミラー面として形成された表面で高い反射率で反射されて、樹脂モールド１３内の蛍光体１３ａに当たって、蛍光体１３ａを励起する。これにより、蛍光体１３ａから励起光が発生して、ＬＥＤチップ１２からの青色光と混色され、白色光として、樹脂モールド１３を介して上方に出射する。
【００８６】
この場合、ＬＥＤチップ１２が例えば１５０Ｗ／ｍ・ｋと高い熱伝導率を有するシリコン基板１１上にマウントされるので、駆動時にＬＥＤチップ１２から発生する熱が効率良くシリコン基板１１を介して放熱されることになる。
従って、ＬＥＤチップ１２の温度上昇が抑制されることになり、ＬＥＤチップ１２の発光効率が熱によって低下せず、これによりＬＥＤチップの発熱によって出射光束が減少したり、寿命が低下するようなことはない。
また、ＬＥＤチップ１２に対する電気的接続のための電極１４，１５がパターニングによって形成されるので、マルチチップ化した場合に、各ＬＥＤチップ１２を互いに直列接続することが可能であり、Ｖｆの低いＬＥＤチップ１２に電流が集中するようなこともない。
さらに、上記ホーン１１ａの側面が（１１１）面から構成されていることによって、このホーン１１ａの側面が、通常の加工、例えば金属材料の切削加工，ポンチ加工や樹脂成形では得られないような優れたミラー面として形成されることになる。
【００８７】
さらに、比較的安価で入手可能なシリコン基板１１上に、既存の半導体製造工程により、他のＩＣ等の半導体デバイスを一体に構成することが可能である。従って、例えばＬＥＤチップ１２の点灯や点滅を行なうための駆動回路を組み込むことも可能となり、駆動回路を含めて、小型に構成され得ることになる。
【００８８】
このようにして、上記ＬＥＤ１０によれば、シリコン基板１１を使用することにより、ＬＥＤチップ１２の発熱が効率良く放熱されると共に、パターニングにより形成される電極１４，１５により、容易にマルチチップ化して、各ＬＥＤチップ１２を互いに直列接続することが可能であるので、バラツキによるＶｆの低いＬＥＤチップ１２への電流集中が回避され得ることになる。
また、上記ＬＥＤ１０は、既設の半導体製造装置を利用して容易に製造され得るので、特別の設備投資も必要なく、比較的低コストで製造され得ることになる。
【実施例２】
【００８９】
図２は、本発明によるＬＥＤの第二の実施形態の構成を示している。
図２において、ＬＥＤ２０は、図１に示したＬＥＤ１０とほぼ同様の構成であるので、同じ構成要素には同じ符号を付して、その説明を省略する。
即ち、ＬＥＤ２０は、シリコン基板２１と、このシリコン基板２１の凹陥部として形成されたホーン２１ａ内にマウントされたＬＥＤチップ１２と、ホーン２１ａ内に充填された樹脂材料から成る樹脂モールド１３と、から構成されている。
【００９０】
ここで、上記シリコン基板２１は、二層に積層されて構成されている。
即ち、上記シリコン基板２１は、下方の第一の基板２２と、上方の第二の基板２３と、から構成されている。
上記第一の基板２２は、平坦なシリコン基板から構成されており、その表面に金属薄膜のパターニングによって、電極１４，１５が形成されている。この場合、電極１４，１５は、第一の基板２２の表面に沿って、即ちシリコン基板２１の内部を通って側方まで延びている。
これに対して、第二の基板２３は、その表面が（１００）面となるように平坦に形成されており、上下に貫通するように形成されたホーン２１ａを備えている。
このホーン２１ａは、前述したＬＥＤ１０におけるホーン１１ａと同様に、例えばＴＭＡＨによる液相の結晶異方性エッチングによって、その側面が（１１１）面となるように形成されており、その側面全体がミラー面を備えている。このミラー面は、公知の如く、ホーン１１ａの表面に対して反射率の高い材料の薄膜を蒸着，メッキ等により形成することにより、得られる。
【００９１】
このような構成のＬＥＤ２０は、製造の際には、本発明による製造方法に基づいて、以下のようにして製造される。
即ち、まず、第一の基板２２となるシリコン基板の表面に金属薄膜のパターンエッチングによって、電極１４，１５を形成する。
これと並行して、第二の基板２３となるシリコン基板の（１００）面である表面に対して、液相の結晶異方性エッチングによりホーン２１ａが形成される。この場合、ホーン２１ａが第二の基板２３を上下に貫通していることから、ホーン２１ａの深さをあまり高精度に設定する必要がないことから、エッチング工程の時間管理が容易になる。
【００９２】
次に、第二の基板２３のホーン２１ａの側面に対して、ミラー面を蒸着，メッキ等により形成した後、第二の基板２３を第一の基板２２上に貼り合わせる。
続いて、上記ホーン２１ａの底面に露出している一方の電極１４のチップ実装部１４ａに対して、ＬＥＤチップ１２をマウントし、ダイボンディングすると共に、ＬＥＤチップ１２の表面の電極部をボンディングワイヤ１２ａにより他方の電極１５の接続部１５ａに対してワイヤボンディングする。
【００９３】
その後、ホーン２１ａ内に、粒状の蛍光体１３ａを混入した樹脂材料を充填し、硬化させる。これにより、ホーン２１ａ内に樹脂モールド１３が形成される。  尚、電極を形成する前に、例えばスパッタ法、ＣＶＤ法、熱酸化法等で、Ｓｉ表面を薄いＳｉＯ２層やＳｉ３Ｎ４層で覆い、絶縁化する。
以上で、本ＬＥＤ２０が完成する。
【００９４】
このようにして製造されたＬＥＤ２０によれば、図１に示したＬＥＤ１０と同様に作用すると共に、シリコン基板２１が二層に構成されていることにより、第一の基板２２の表面に複雑な配線パターンを形成することが可能となり、また第二の基板２３のホーン２１ａの内面全体に亘ってミラー面が形成されるので、外部への光の取出し効率が向上することになる。
【実施例３】
【００９５】
図３は、本発明によるＬＥＤの第三の実施形態の構成を示している。
図３において、ＬＥＤ３０は、図２に示したＬＥＤ２０と同様の構成であるので、同じ構成要素には同じ符号を付して、その説明を省略する。
上記ＬＥＤ３０は、第一の基板２２の上面中央付近にて、電極１４，１５が互いに間隔をあけて突き合わせられたチップ実装部１４ｂ，１５ｂを備えるように形成されている。
そして、これらのチップ実装部１４ｂ，１５ｂの上に、所謂フリップチップタイプのＬＥＤチップ３１が、その下面の両側縁に設けられた電極部を載置するように、マウントされ、電気的に接続されるようになっている。
このような構成のＬＥＤ３０によれば、図２に示したＬＥＤ２０と同様に作用することになる。
【実施例４】
【００９６】
図４は、本発明によるＬＥＤの第四の実施形態の構成を示している。
図４において、ＬＥＤ４０は、例えば図１によるＬＥＤ１０に対して、シリコン基板１１上にて、ホーン１１ａに隣接して、アクチュエータとして熱電バイモルフアクチュエータ４１が構成されている。
この熱電バイモルフアクチュエータ４１は、それ自体公知の構成であって、シリコン基板１１上に半導体製造工程にて所謂ＭＥＭＳ技術を利用して、エッチングにより構成されるものである。
そして、上記熱電バイモルフアクチュエータ４１は、図示しない電極を介して通電されることにより、図５に示すように、半導体基板１１上にて変位して、ホーン１１ａの上面の一部を覆うようになっている。
【００９７】
このような構成のＬＥＤ４０によれば、シリコン基板１１のホーン１１ａからは、前述したＬＥＤ１０の場合と同様にして、光が外部に出射すると共に、上記熱電バイモルフアクチュエータ４１の動作時には、ホーン１１ａの上端の開口部による発光部全体から外部に光が出射することになると共に、上記熱電バイモルフアクチュエータ４１の非動作時には、上記発光部の一部が上記熱電バイモルフアクチュエータ４１によって遮光されることになり、発光部の形状を変更することが可能である。従って、例えば上記ＬＥＤ４０を自動車の前照灯の光源として使用するような場合に、走行ビームとすれ違いビームの切換えが可能になる。
尚、このようなホーン１１ａの上端の開口部による発光部の形状変更は、シリコン基板１１上に構成され得る他の型式のアクチュエータによっても実現することができる。
【実施例５】
【００９８】
図６は、本発明によるＬＥＤの第五の実施形態の構成を示している。
図６において、ＬＥＤ５０は、例えば図１によるＬＥＤ１０に対して、シリコン基板１１上にて、ホーン１１ａに隣接して、アクチュエータとして垂直櫛歯型静電アクチュエータ５１が構成されている。
この垂直櫛歯型静電アクチュエータ５１は、それ自体「Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ｃｏｍｂ」として公知の構成であって、シリコン基板１１上に半導体製造工程にて所謂ＭＥＭＳ技術を利用して、エッチングにより構成されるものである。
そして、上記垂直櫛歯型静電アクチュエータ５１は、図示しない電極を介して通電されることにより、図６にて矢印Ａで示すように、半導体基板１１上にて揺動して、ホーン１１ａの上面から出射する光束の一部を遮断するようになっている。
【００９９】
このような構成のＬＥＤ５０によれば、シリコン基板１１のホーン１１ａからは、前述したＬＥＤ１０の場合と同様にして、光が外部に出射すると共に、上記垂直櫛歯型静電アクチュエータ５１の揺動によって、ホーン１１ａの上端の開口部による発光部全体から出射する光の一部が、選択的に遮断されることにより、配光パターンが変更される。従って、例えば上記ＬＥＤ４０を自動車の前照灯の光源として使用するような場合に、所謂ＡＦＳ機能を実現することができる。
尚、このようなホーン１１ａの上端の開口部による発光部の形状変更は、シリコン基板１１上に構成され得る他の型式のアクチュエータによっても実現することができる。
【実施例６】
【０１００】
図７は、本発明によるＬＥＤの第六の実施形態の構成を示している。
図７において、ＬＥＤ６０は、図１に示したＬＥＤ１０とほぼ同様の構成であるので、同じ構成要素には同じ符号を付して、その説明を省略する。
即ち、ＬＥＤ６０は、シリコン基板１１と、このシリコン基板１１の凹陥部として並んで形成された二つのホーン１１ａ，１１ｂ内にそれぞれマウントされた二つのＬＥＤチップ１２と、ホーン１１ａ，１１ｂ内にそれぞれ充填された樹脂材料から成る樹脂モールド１３と、から構成されている。
【０１０１】
ここで、上記シリコン基板１１は、その表面が（１００）面となるように平坦に形成されており、表面から中間高さまでの凹陥部により形成された二つのホーン１１ａ，１１ｂを備えている。
これらのホーン１１ａ，１１ｂは、前述したＬＥＤ１０におけるホーン１１ａと同様に、例えばＴＭＡＨによる液相の結晶異方性エッチングによって、その側面が（１１１）面となるように形成されている。
【０１０２】
さらに、上記ホーン１１ａ，１１ｂは、互いに離れて配置されており、これらの間に仕切り壁１１ｃを画成している。
この仕切り壁１１ｃは、シリコン基板１１の上面と同じ高さを有していると共に、その上面が平坦に形成されている。尚、この上面の幅は、例えば数μｍ乃至数１０μｍ程度に選定される。
尚、この仕切り壁１１ｃは、図８に示すように、上端が稜線を有するように尖って形成されていてもよい。これにより、仕切り壁１１ｃの高さを変えることなく、各ＬＥＤチップ１２の間隔を小さくすることができる。
【０１０３】
そして、上記シリコン基板１１は、図１にて、そのホーン１１ａ，１１ｂの仕切り壁１１ｃの側面を含む底面及び側面に、反射ミラーを兼ねる電極（図示せず）を備えており、この電極は、双方のＬＥＤチップ１２を直列にまたは並列に接続して、これらのＬＥＤチップ１２に対して給電を行なうようになっている。
これらの電極は、例えばホーン１１ａを形成したシリコン基板１１の表面に例えば銀等の金属薄膜を形成した後、この金属薄膜のパターンエッチングにより形成されるようになっている。
【０１０４】
さらに、これらの電極は、ホーン１１ａ，１１ｂの側面から上記シリコン基板１１の上面にまで延びており、この上面領域がボンディングワイヤ，リード線を利用して、あるいはハンダ付け，銀ペースト等を利用して、実装基板上の接続部に対して電気的に接続され得るようになっている。
【０１０５】
このような構成のＬＥＤ６０は、製造の際には、本発明による製造方法に基づいて、図９を参照して、以下のようにして製造される。
即ち、まず、（１００）面の表面が光学研磨処理により平坦化されている厚さ５２５μｍの単結晶シリコンウェハを使用し、図９（Ａ）に示すように、シリコン基板１１の表面に拡散炉により厚さ５００ｎｍの熱酸化シリコン膜１１ｄが形成される。
そして、図９（Ｂ）に示すように、平坦なシリコン基板１１の表面に対して、フォトリソグラフィ法によりレジストパターンが形成された後、バッファードフッ酸（ＢＨＦ）により熱酸化シリコン膜１１ｄがエッチング除去され、熱酸化シリコン膜１１ｄのパターンが形成される。
【０１０６】
その後、図９（Ｃ）に示すように、例えばＴＭＡＨ溶液による液相の結晶異方性エッチングによって、ホーン１１ａ，１１ｂが同時に形成された後、ＢＨＦ溶液により、すべての残っている熱酸化シリコン膜１１ｄが除去される。
次に、図９（Ｄ）に示すように、再び拡散炉によってホーン１１ａ，１１ｂを含むシリコン基板１１の表面全体に、厚さ５００ｎｍの熱酸化シリコン膜１１ｅが形成され、基板全体が絶縁化された後、スパッタ法により、電極膜１１ｆが成膜される。この電極膜１１ｆは、例えば順次に成膜された厚さ２０ｎｍのＴｉ及び厚さ２００ｎｍのＣｕから構成されている。
【０１０７】
続いて、図９（Ｅ）に示すように、電着レジストまたはスプレーレジストコーティングによって、ホーン１１ａ，１１ｂを含んだシリコン基板１１の表面全体に、レジスト１１ｇが塗布され、フォトリソグラフィ法によりレジストのパターンニングが行なわれる。
その後、図９（Ｆ）に示すように、上記レジストパターン１１ｇをマスクとして、上記電極膜１１ｆがウェットエッチングされ、電極パターン１１ｈが形成される。尚、この場合、電極パターン１１ｈは、双方のＬＥＤチップ１２を直列に接続するように、形成されている。
【０１０８】
次に、図９（Ｇ）に示すように、電解メッキ法により順次に厚さ５μｍのＮｉ及び厚さ３μｍのＡｇから成る反射ミラー膜１１ｉが形成される。
続いて、図９（Ｈ）に示すように、各ホーン１１ａ，１１ｂの底部に形成された一方の電極を構成する電極膜パターン１１ｆ上に対して、ＬＥＤチップ１２をマウントし、ハンダまたは共晶接合によってダイボンディングすると共に、ＬＥＤチップ１２の表面の電極部をボンディングワイヤ１２ａにより他方の電極を構成する電極膜パターン１１ｆに対してワイヤボンディングする。
その後、ホーン１１ａ，１１ｂ内に、粒状の蛍光体１３ａを混入した樹脂材料を充填し、硬化させる。これにより、ホーン１１ａ内に樹脂モールド１３が形成される。以上で、本ＬＥＤ６０が完成する。
【０１０９】
このようにして製造されたＬＥＤ６０によれば、図１に示したＬＥＤ１０と同様に作用すると共に、二つのＬＥＤチップ１２が仕切り壁１１ｃを介して配置されているので、ＬＥＤチップ１２間の光吸収が抑制されることになり、出力光の損失が低減することになる。
例えば単独で３Ｖ，３５０ｍＡのバイアス印加によって１２０ｍＷの光出力が得られるＬＥＤチップ１２を二個使用して、６Ｖ，３５０ｍＡのバイアスを印加したところ、二倍の２４０ｍＷの光出力が得られた。これは、仕切り壁１１ｃの作用によって、ＬＥＤチップ１２間の光吸収が抑制されたことによるものと推察される。
【実施例７】
【０１１０】
図１０は、本発明によるＬＥＤの第七の実施形態の構成を示している。
図１０において、ＬＥＤ７０は、図７に示したＬＥＤ６０とほぼ同様の構成であるので、同じ構成要素には同じ符号を付して、その説明を省略する。
即ち、ＬＥＤ７０は、シリコン基板１１と、このシリコン基板１１の凹陥部として並んで形成された二つのホーン１１ａ，１１ｂ内にそれぞれマウントされた二つのＬＥＤチップ１２と、ホーン１１ａ，１１ｂ内にそれぞれ充填された樹脂材料から成る樹脂モールド１３と、から構成されている。
この場合、仕切り壁１１ｃは、その高さがシリコン基板１１の上面より低い稜線を構成している点でのみ、図７に示したＬＥＤ６０とは異なる構成になっている。
【０１１１】
このような構成のＬＥＤ７０は、製造の際には、本発明による製造方法に基づいて、図１１を参照して、以下のようにして製造される。
即ち、まず図１１（Ａ）に示すように、シリコン基板１１の表面に拡散炉により厚さ５００ｎｍの熱酸化シリコン膜１１ｄが形成される。
そして、図１１（Ｂ）に示すように、平坦なシリコン基板１１の表面に対して、フォトリソグラフィ法によりレジストパターンが形成された後、ＢＨＦ溶液により熱酸化シリコン膜１１ｄがエッチング除去され、熱酸化シリコン膜１１ｄのパターンが形成される。
【０１１２】
その後、図１１（Ｃ）に示すように、プラズマＣＶＤ法により厚さ２００ｎｍの窒化シリコン膜１１ｊがシリコン基板１１の表面全体に成膜される。
続いて、図１１（Ｄ）に示すように、フォトリソグラフィ法により形成されたレジストマスク（図示せず）を使用して、熱リン酸処理またはプラズマエッチング処理により、上記窒化シリコン膜１１ｊがパターニングされる。
次に、図１１（Ｅ）に示すように、例えばＴＭＡＨ溶液による異方性エッチングによって、浅いホーン１１ａ，１１ｂが同時に形成された後、図１１（Ｆ）に示すように、洗浄してから熱リン酸処理またはプラズマエッチング処理によって、すべての残っている窒化シリコン膜１１ｊが除去された後、再びＴＭＡＨ溶液による液相の結晶異方性エッチングにより、仕切り壁１１ｃにより分離されたホーン１１ａ，１１ｂを含む一つの大きなホーンが形成されることになる。
その後、熱酸化シリコン膜１１ｄが除去された後、図１１（Ｇ）に示すように、再び拡散炉によってホーン１１ａ，１１ｂを含むシリコン基板１１の表面全体に、厚さ５００ｎｍの熱酸化シリコン膜１１ｅが形成され、基板全体が絶縁化される。
【０１１３】
その後は、図９（Ｄ）〜（Ｈ）と同様にして、スパッタ法により、電極膜１１ｆが成膜され、パターンエッチングにより電極パターン１１ｈが形成され、電極パターン１１ｈの表面に、反射ミラー膜１１ｉが形成された後、ホーン１１ａ，１１ｂ内の電極パターン１１ｈ上にＬＥＤチップ１２がダイボンディングされ、隣接する電極パターン１１ｈに対してワイヤボンディングされ、さらにホーン１１ａ，１１ｂ内に、粒状の蛍光体１３ａを混入した樹脂材料が充填され、硬化されることにより、ホーン１１ａ内に樹脂モールド１３が形成される。
以上で、本ＬＥＤ７０が完成する。
【０１１４】
このような構成のＬＥＤ７０によれば、図１に示したＬＥＤ１０と同様に作用すると共に、二つのＬＥＤチップ１２が比較的低い仕切り壁１１ｃを介して配置されているので、ＬＥＤチップ１２間の光吸収が抑制されることになり、出力光の損失が低減することになる。
このＬＥＤ７０について、前記ＬＥＤ６０と同様に発光特性の評価を行なったところ、同様に二倍の光出力が得られると共に、各ＬＥＤチップ１２の間隔が短縮されたことにより、点光源に近い発光特性が得られた。
【０１１５】
尚、上述したＬＥＤ７０においては、仕切り壁１１ｃは、側面がホーン１１ａ，１１ｂと同じ傾斜角を有する平坦な傾斜面として構成されているが、これに限らず、図１２に示すように、シリコン基板１１を、ＬＥＤ２０の場合と同様の二層構造にして、下方の第一の基板２２上に仕切り壁１１ｃを形成すると共に、第二の基板２３に一つの大きなホーン７１を形成するようにしてもよい。この場合、ホーン７１と仕切り壁１１ｃは、別々に液相の結晶異方性エッチングにより形成されるので、エッチングを適宜に制御することにより、互いに異なる傾斜角に形成することも可能である。
【０１１６】
また、上述したＬＥＤ６０及び７０において、仕切り壁１１ｃは、側面が平坦な傾斜面として構成されているが、これに限らず、仕切り壁１１ｃを形成する際の異方性エッチングの条件を変更したり、あるいは途中で異方性エッチングから等方性エッチングに変更する等によって、図１３（Ａ）に示すように、仕切り壁１１ｃの側面を凹状に、あるいは図１３（Ｂ）に示すように、仕切り壁１１ｃの側面を凸状に、それぞれ形成するようにしてもよい。
尚、図１３（Ｂ）の場合、エッチングの制御によって、仕切り壁１１ｃの高さを適宜に設定することも可能である。
このような仕切り壁１１ｃの各種形状によって、ＬＥＤチップ１２から出射した光の仕切り壁１１ｃの側面による反射を制御することが可能であり、この反射の制御によって、所望の輝度分布や配光特性を実現することが可能である。
【０１１７】
このようにして、上述したＬＥＤ６０，７０によれば、ＬＥＤチップ１２の間に、仕切り壁１１ｃを設けることによって、ＬＥＤチップ１２間の光吸収を抑制することができるので、光出力を増大させることができる。
また、仕切り壁１１ｃの形状に基づいて、ＬＥＤチップ１２の間隔を適宜に設定することができるので、特にシリコン基板１１の上面より低い仕切り壁１１ｃの場合には、ＬＥＤチップ１２の間隔がより一層小さくされ得るので、実質的に点光源と同様の配光特性が得られると共に、各ＬＥＤチップ１２からの光の混色を行なわせる場合には、各ＬＥＤチップ１２からの光の光束のミキシング効果が高められることになる。
また、上記ＬＥＤ６０，７０においては、二個のＬＥＤチップ１２が搭載されているが、これに限らず、三個以上のＬＥＤチップが搭載されていてもよく、特に光の三原色である例えば赤，緑，青のＬＥＤチップが搭載されている場合、各ＬＥＤチップからの光の光束のミキシング効果が高められることによって、演色性の良好な白色光が得られることになる。
【実施例８】
【０１１８】
図１４は、本発明によるＬＥＤの第八の実施形態の構成を示している。
図１４において、ＬＥＤ８０は、図１に示したＬＥＤ１０とほぼ同様の構成であるので、同じ構成要素には同じ符号を付して、その説明を省略する。
即ち、ＬＥＤ８０は、シリコン基板８１と、このシリコン基板８１の凹陥部として形成されたホーン８１ａ内にマウントされたＬＥＤチップ１２と、ホーン８１ａ内に充填された樹脂材料から成る樹脂モールド１３と、から構成されている。
【０１１９】
ここで、上記シリコン基板８１は、その表面が（１００）面となるように平坦に形成されており、表面から中間高さまでの凹陥部により形成されたホーン８１ａを備えていると共に、このホーン８１ａに隣接して、即ち図１４（Ａ）の断面図にてホーン８１ａの両側に隣接して形成された二つのコンタクトホール８１ｂ，８１ｃを備えている。
これらのコンタクトホール８１ｂ，８１ｃは、ホーン８１ａと同様に、例えばＴＭＡＨによる液相の結晶異方性エッチングによって、その側面が（１１１）面となるように形成されている。
【０１２０】
そして、上記シリコン基板８１は、図１４（Ａ）にて、そのホーン８１ａの底面から左右の側面を介してシリコン基板８１の表面に、そしてそれぞれ左右のコンタクトホール８１ｂ，８１ｃを介して端縁まで延びる一対の電極８２，８３を備えている。
これらの電極８２，８３は、例えばホーン８１ａ及びコンタクトホール８１ｂ，８１ｃを形成したシリコン基板８１の表面に金属薄膜を形成した後、この金属薄膜のパターンエッチングにより形成されるようになっている。
ここで、一方の電極８２は、上記ホーン８１ａの底面の中央領域に配置されたチップ実装部８２ａを備えており、他方の電極８３は、上記ホーン８１ａの底面にて、このチップ実装部８２ａに隣接する接続部８３ａを備えている。
【０１２１】
さらに、この場合、双方の電極８２，８３は、少なくともホーン８１ａの側面の領域にて、その表面がミラー面として形成されている。尚、双方の電極８２，８３は、少なくとも側面の領域にて、その表面に別体のミラー面を備えるようにしてもよい。
【０１２２】
また、上記コンタクトホール８１ｂ，８１ｃは、それぞれシリコン基板８１の下面にまで達しており、コンタクトホール８１ｂ，８１ｃ内にも形成された電極８２，８３の一部が、コンタクトホール８１ｂ，８１ｃの下縁から下方に露出するようになっている。
【０１２３】
このような構成のＬＥＤ８０は、製造の際には、本発明による製造方法に基づいて、図１５を参照して、以下のように製造される。
即ち、まず（１００）面の表面が光学研磨処理により平坦化されている厚さ５２５μｍの単結晶シリコンウェハを使用し、図１５（Ａ）に示すように、シリコン基板８１の表面に拡散炉により厚さ５００ｎｍの熱酸化シリコン膜８１ｄが形成される。
そして、図１５（Ｂ）に示すように、平坦なシリコン基板８１の表面に対して、フォトリソグラフィ法によりレジストパターンが形成された後、ＢＨＦ溶液により熱酸化シリコン膜１１ｄがエッチング除去され、熱酸化シリコン膜１１ｄのパターン（コンタクトホール形成用）が形成される。
【０１２４】
その後、図１５（Ｃ）に示すように、８５℃に加熱したＴＭＡＨ溶液による液相の結晶異方性エッチングによって、（１１１）面から成る斜面により包囲された浅い凹陥部８１ｅ，８１ｆが形成された後、シリコン基板８１が一旦ＴＭＡＨ溶液から引き上げられ、図１５（Ｄ）に示すように、再びフォトリソグラフィ法によるレジストパターンを使用して、熱酸化シリコン膜１１ｄのパターン（ホーン形成用）が形成される。
次に、図１５（Ｅ）に示すように、再びＴＭＡＨ溶液による異方性エッチングによって、ホーン８１ａ及びコンタクトホール８１ｂ，８１ｃが形成された後、シリコン基板８１がＴＭＡＨ溶液から引き上げられる。
続いて、図１５（Ｆ）に示すように、ＢＨＦ溶液により、すべての残っている熱酸化シリコン膜８１ｄが除去され、再び拡散炉によってシリコン基板８１の表面全体に、厚さ５００ｎｍの熱酸化シリコン膜８１ｇが形成され、基板表面が絶縁化される。
【０１２５】
次に、図１５（Ｇ）に示すように、スパッタ法により順次に成膜された例えばＴｉ及びＣｕから成る電極層そして反射膜８１ｈ’が成膜される。
その後、電着レジストまたはスプレーレジストコーティングによって、シリコン基板８１の表面全体に、レジストが塗布され、フォトリソグラフィ法によりレジストのパターンニングが行なわれ、このレジストパターンをマスクとして、上記電極層及び反射膜がウェットエッチングされ、図１５（Ｈ）に示すように、電極パターン８１ｈ（電極８２，８３）が形成される。この後、例えば電気メッキ等によりＮｉ２μｍ、Ａｇ３μｍの膜を形成し、電極／反射膜を形成することができる。
【０１２６】
次に、図１５（Ｉ）に示すように、ホーン８１ａの底部に形成された一方の電極を構成する電極パターン８１ｈ上に対して、ＬＥＤチップ１２をマウントし、ハンダリフロー法，共晶接合，銀ペースト等によってダイボンディングすると共に、ＬＥＤチップ１２の表面の電極部をボンディングワイヤ１２ａにより他方の電極を構成する電極パターン８１ｈに対してワイヤボンディングする。
その後、ホーン８１ａ内に、粒状の蛍光体１３ａを混入した樹脂材料を充填し、硬化させる。これにより、図１５（Ｊ）に示すように、ホーン８１ａ内に樹脂モールド１３が形成される。
以上で、本ＬＥＤ８０が完成する。
【０１２７】
そして、上記ＬＥＤ８０を実装基板８４に実装する場合には、図１５（Ｋ）に示すように、ＬＥＤ８０のパッケージを、実装基板８４上の所定位置に載置し、ハンダリフローにより、コンタクトホール８１ｂ，８１ｃの下縁に延びる電極８２，８３を、実装基板８４上の導電パターンから成る接続部８４ａ，８４ｂに対して接続する。
これにより、ＬＥＤ９０の実装が完了する。
【０１２８】
このような構成のＬＥＤ８０によれば、図１に示したＬＥＤ１０と同様に作用すると共に、実装基板８４への実装の際に、コンタクトホール８１ｂ，８１ｃの下縁に延びる電極８２，８３が、直接に上記実装基板８４上の接続部８４ａ，８４ｂと接触し、ハンダ付け等により接続され得るので、ボンディングワイヤやリード線等が不要になると共に、他の部品を隣接して実装することが可能である。  このＬＥＤ８０について、前記ＬＥＤ６０と同様に、３Ｖ，３５０ｍＡのバイアスを印加して、発光特性の評価を行なったところ、１１０ｍＷの白色光が得られた。
【実施例９】
【０１２９】
図１６は、本発明によるＬＥＤの第九の実施形態の構成を示している。
図１６において、ＬＥＤ９０は、図１４に示したＬＥＤ８０とほぼ同様の構成であるので、同じ構成要素には同じ符号を付して、その説明を省略する。
即ち、ＬＥＤ９０は、コンタクトホール８１ｂ，８１ｃの代わりに、シリコン基板８１の両端縁にコンタクトエッジ８１ｉ，８１ｊを備えている点でのみ異なる構成になっている。
ここで、上記コンタクトエッジ８１ｉ，８１ｊは、それぞれシリコン基板８１の両端縁にて、ちょうど前記コンタクトホール８１ｂ，８１ｃを中心で半分に分割した形状を有している。
これらのコンタクトエッジ８１ｉ，８１ｊは、ホーン８１ａと同様に、例えばＴＭＡＨによる液相の結晶異方性エッチングによって、その側面が（１１１）面となるように形成されている。
【０１３０】
そして、上記シリコン基板８１の表面に形成された電極８２，８３は、図１６（Ａ）にて、そのホーン８１ａの底面から左右の側面を介してシリコン基板８１の表面に、そしてそれぞれ左右のコンタクトエッジ８１ｉ，８１ｊ内の下縁まで延びるようになっている。
【０１３１】
このような構成のＬＥＤ８０は、製造の際には、本発明による製造方法に基づいて、図１７を参照して、以下のように製造される。
即ち、図１４に示したＬＥＤ７０の場合と同様に、図１５（Ａ）〜（Ｈ）に示すように、シリコン基板８１の表面にホーン８１ａ及びコンタクトホール８１ｂ，８１ｃが形成されると共に、電極パターン８１ｈが形成される。
その際、電極パターン８１ｈ（電極８２，８３）は、ホーン８１ａからシリコン基板８１の上面を介して、各コンタクトホール８１ｂ，８１ｃ内にて、その下縁まで延びるようになっている。
【０１３２】
そして、図１７（Ａ）に示すように、シリコン基板８１は、それぞれコンタクトホール８１ｂ，８１ｃの中心を通るように、ダイシングによって、上下に切断される。これにより、各コンタクトホール８１ｂ，８１ｃは、それぞれ半分に分割されて、コンタクトエッジ８１ｉ，８１ｊとなる。
その後、図１７（Ｂ）に示すように、ホーン８１ａの底部に形成された一方の電極８２を構成する電極パターン８１ｈ上に対して、ＬＥＤチップ１２をマウントし、ハンダリフロー法，共晶接合，銀ペースト等によってダイボンディングすると共に、ＬＥＤチップ１２の表面の電極部をボンディングワイヤ１２ａにより他方の電極８３を構成する電極パターン８１ｈに対してワイヤボンディングする。
その後、ホーン８１ａ内に、粒状の蛍光体１３ａを混入した樹脂材料を充填し、硬化させる。これにより、図１７（Ｃ）に示すように、ホーン８１ａ内に樹脂モールド１３が形成される。
以上で、本ＬＥＤ９０が完成する。
【０１３３】
そして、上記ＬＥＤ９０を実装基板８４に実装する場合には、図１７（Ｄ）に示すように、ＬＥＤ９０のパッケージを、実装基板８４上の所定位置に載置し、ハンダリフローにより、コンタクトエッジ８１ｉ，８１ｊの下縁に延びる電極８２，８３を、実装基板８４上の導電パターンから成る接続部８４ａ，８４ｂに対して接続する。
これにより、ＬＥＤ９０の実装が完了する。
この場合、コンタクトホールの代わりに、コンタクトエッジ８１ｉ，８１ｊが設けられていることによって、実装の際に、コンタクトエッジ８１ｉ，８１ｊに対するクリームハンダのポッティングが容易に行なわれ得ることになり、作業性が向上する。
【実施例１０】
【０１３４】
図１８は、本発明によるＬＥＤの第十の実施形態の構成を示している。
図１８において、ＬＥＤ１００は、図１４に示したＬＥＤ８０とほぼ同様の構成であるので、同じ構成要素には同じ符号を付して、その説明を省略する。
即ち、ＬＥＤ１００は、シリコン基板８１の下面のホーン８１ａに対応する領域に、金属薄膜１０１を備えている点でのみ異なる構成になっている。
ここで、上記金属薄膜１０１は、例えばＡｕまたはＡｇから構成されており、スパッタ法により成膜され、フォトリソグラフィ法及びウェットエッチングを用いてパターンニングされる。
【０１３５】
そして、上記ＬＥＤ１００を実装基板８４に実装する場合には、図１８に示すように、ＬＥＤ１００のパッケージを、実装基板８４上の所定位置に載置し、ハンダリフローにより、コンタクトホール８１ｂ，８１ｃの下縁に延びる電極８２，８３を、実装基板８４上の導電パターンから成る接続部８４ａ，８４ｂに対して接続する。
これにより、ＬＥＤ１００の実装が完了する。
この場合、シリコン基板８１の下面に備えられた金属薄膜１０１が、実装基板８４上の放熱用導電パターン部８４ｃに当接することによって、ＬＥＤチップ１２から発生する熱が、シリコン基板８１から金属薄膜１０１を介して、実装基板８４の放熱用導電パターン部８４ｃに伝達されることにより、ＬＥＤチップ１２から発生する熱が効果的に放熱され得ることになる。
【実施例１１】
【０１３６】
図１９は、本発明によるＬＥＤの第十一の実施形態の構成を示している。
図１９において、ＬＥＤ１１０は、図１８によるＬＥＤ１００の変形例であって、シリコン基板８１の下面の金属薄膜１０１が形成される領域にて、熱酸化シリコン膜８１ｇが除去されている点でのみ異なる構成になっている。
【０１３７】
このような構成のＬＥＤ１１０によれば、上記ＬＥＤ１１０をヒートシンク１１１に実装する場合には、図２０に示すように、ＬＥＤ１１０のパッケージを、ヒートシンク１１１の表面に対して、熱伝導性シート１１２を介して載置すると共に、コンタクトホール８１ｂ，８１ｃをリードフレーム１１３，１１４上に載置して、ハンドリフローにより、コンタクトホール８１ｂ，８１ｃの下縁に延びる電極８２，８３を、それぞれリードフレーム１１３，１１４に対して接続する。
これにより、ＬＥＤ１１０の実装が完了する。
この場合、シリコン基板８１の下面に備えられた金属薄膜１０１が、シリコン基板８１の下面に直接に接触すると共に、熱伝導性シート１１２を介してヒートシンク１１１に接触することにより、ＬＥＤチップ１２からの熱がシリコン基板８１，熱伝導性シート１１２を介してヒートシンク１１１に対して伝達されることにより、例えば２℃／Ｗという非常に小さな熱抵抗となり、より一層放熱効果が向上することになる。
【実施例１２】
【０１３８】
図２１は、本発明によるＬＥＤの第十二の実施形態の構成を示している。
図２１において、図１に示したＬＥＤと同じ構成要素には同じ符号を付して、その説明を省略する。
即ち、このＬＥＤは、シリコン基板１１と、シリコン基板１１の凹陥部として形成されたホーン１１ａと、その中央にマウントされたＬＥＤチップ１２と、ホーン１１ａ内に充填された樹脂材料からなる樹脂モールド１３と、レンズ２００から構成されている。
このレンズ２００は、ホーン１１ａに樹脂モールド１３を充填後、未硬化のうちに、ホーン上部に配置し、その後硬化することによって固定される。特に、ホーンに隣接してレンズ位置決め用の凹部２０１を形成することにより、レンズ取り付けの際に正確且つ簡易に取り付けることができ、好適である。この凹部２０１はホーン形成時の液相エッチングによって同時に形成することが可能であるため、事実上マスクの精度ををそのままレンズの位置決めに持ち込むことができる。
なお、図２１においては凹部２０１は長方形のものを２箇所形成しているが、３箇所以上や、ホーンを囲むような略円形、略多角形であってもよい。また、図２２にあるように、ホーンを２段階として、そのうちの上段を位置決め用の凹部として用いても同じ効果が得られる。
【実施例１３】
【０１３９】
図２３は、本発明によるＬＥＤの第十三の実施形態の構成を示している。
図２３において、図１に示したＬＥＤと同じ構成要素には同じ符号を付して、その説明を省略する。
即ち、このＬＥＤは、シリコン基板１１と、シリコン基板１１の凹陥部として形成されたホーン１１ａと、その中央にマウントされたＬＥＤチップ１２と、ホーン１１ａ内に充填された樹脂材料からなる樹脂モールド１３と、球形レンズ２００から構成されている。
この球形レンズ２００は、ホーン１１ａに樹脂モールド１３を充填後、未硬化のうちに、ホーン上部に配置し、その後硬化することによって固定される。特に、ホーンの形状を正方形とすれば、固定の際には球形レンズ２００をホーンの縁に押し付けるように固定することで、レンズの位置を一義的に決めることが可能であり、光軸のずれが起きにくいという利点を有する。レンズ自体の材質はガラスや樹脂材料など、光透過性材料であれば良いが、モールド樹脂によって接着、固定されるため、当該樹脂と密着性の良いものであればより好適である。
【実施例１４】
【０１４０】
図２４は、本発明によるＬＥＤの第十四の実施形態の構成を示している。
図２４において、図１６に示したＬＥＤと同じ構成要素には同じ符号を付して、その説明を省略する。
即ち、このＬＥＤは、シリコン基板と、シリコン基板の凹陥部として形成されたホーンと、その中央にマウントされた複数のＬＥＤチップと、ホーン内に充填された樹脂材料からなる樹脂モールドと、コンタクトエッジから構成されている。
ここでコンタクトエッジは矩形の四隅にそれぞれ形成し、ＬＥＤチップへ給電できるような構成としている。これによって、例えば赤色ＬＥＤと緑色ＬＥＤを同じホーン内にマウントして、外部の回路を通じて個別に発光を制御できる。なお図２４では４つの電極を形成して２つのＬＥＤを個別に電気的に接続し、駆動できるものとしたが、更にシリコン基板の辺にコンタクトエッジを形成して３つ以上のＬＥＤを電気的に接続できるようにしても良い。
【実施例１５】
【０１４１】
図２５は、本発明によるＬＥＤの第十五の実施形態の構成を示している。
図２５において、図１６に示したＬＥＤと同じ構成要素には同じ符号を付して、その説明を省略する。
即ち、このＬＥＤは、シリコン基板と、シリコン基板の凹陥部として形成されたホーンと、その中央にマウントされた複数のＬＥＤチップと、ホーン内に充填された樹脂材料からなる樹脂モールドと、コンタクトエッジから構成されている。
ここで、コンタクトエッジは四隅のうち相隣り合う２箇所に形成されており、この素子はＬＥＤチップがマウントされたホーンが基板に対して平行な方向を向いて実装されている。即ち、本実施形態はサイドビュー型表面実装ＬＥＤの形態である。
【実施例１６】
【０１４２】
図２６は、本発明によるＬＥＤの第十六の実施形態の構成を示している。
図２６において、図１に示したＬＥＤと同じ構成要素には同じ符号を付して、その説明を省略する。
即ち、このＬＥＤは、シリコン基板と、シリコン基板の凹陥部として形成されたホーンと、その中央にマウントされた複数のＬＥＤチップと、ホーン内に充填された樹脂材料からなる樹脂モールドと、リードフレーム１７ａ，１７ｂから構成されている。  図１と違う点は、シリコン基板の左右に電極と電気的に接続されたリードフレーム１７ａ，１７ｂが左右に取り付けられている点である。このようにすることで実装に好適な薄型の表面実装素子を製造することができ、好適である。
このようなＬＥＤを製造する際、シリコン基板にリードフレームの位置決めのための浅い凹部１６ａ，１６ｂを形成しておくと、より好適である。このような凹部１６ａ，１６ｂは液相エッチングでホーンを作る際に同時に形成できるため、余分な工程は必要ない。
リードフレームをシリコン基板上の電極配線部に接続するために導電性ペースト等を用い、電気的接触を取る。より好適には共晶またはレーザー融着を用いるのが良い。この場合、リードフレームとシリコン基板の間の接合の機械的強度が高く、実装時に取扱いやすくなる。
また、図２７には、リードフレームを取り付けたシリコン基板を樹脂により一体成型した素子が記載されている。このようにした場合、リードフレームとシリコン基板の間に樹脂が入るため、シリコン基板側面とリードフレームとの間の短絡を防ぐことができ、より信頼性が高くなる。また、リードフレームが樹脂によって固定されるため、より機械的強度が増し取り扱いに好適である。
シリコン基板裏側のＬＥＤチップの裏側にあたる部分に金属薄膜を形成し、リードフレームと金属薄膜部分をハンダフロー工程で配線基板に固定することもできる。このようにすると、ＬＥＤチップの直下がハンダを介して配線基板に直に接触するため、放熱性が非常に良くなり好ましい。
【産業上の利用可能性】
【０１４３】
上述した実施形態においては、ＬＥＤチップからの青色光により樹脂モールド中に混入された蛍光体を励起して、励起光とＬＥＤチップからの青色光との混色により白色光を出射するように構成されているが、蛍光体を混入しない樹脂モールドにより、ＬＥＤチップからの光をそのまま外部に出射するようなＬＥＤであってもよいことは明らかである。
また、上述した実施形態においては、シリコン基板上には、ＬＥＤチップ１２のみがマウントされているが、これに限らず、シリコン基板上に半導体製造工程により他の半導体デバイスが一体に形成されるようにしてもよいことは明らかである。
さらに、上述した実施形態においては、シリコン基板上のホーンの側壁にミラー面が備えられているが、これに限らず、ミラー面が備えられていなくてもよいことは明らかである。
【０１４４】
本発明によるＬＥＤは、シリコン基板上に形成したホーン内にＬＥＤチップをマウントすることにより、比較的低コストで、小型に構成することができると共に、マルチチップ化に容易に対応することができるので、ＬＥＤストロボ，ＬＥＤヘッドランプ，ＬＥＤ照明モジュール，ＬＥＤを利用した各種センサーあるいはＬＥＤバックライトモジュール等の各種機器のための光源として利用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１４５】
【図１】本発明によるＬＥＤの第一の実施形態の構成を示す概略断面図である。
【図２】本発明によるＬＥＤの第二の実施形態の構成を示す概略断面図である。
【図３】本発明によるＬＥＤの第三の実施形態の構成を示す概略断面図である。
【図４】本発明によるＬＥＤの第四の実施形態の構成を示す概略平面図である。
【図５】図４のＬＥＤにおける熱電アクチュエータ動作時の状態を示す概略平面図である。
【図６】本発明によるＬＥＤの第五の実施形態の構成を示す概略斜視図である。
【図７】本発明によるＬＥＤの第六の実施形態の構成を示す（Ａ）概略平面図及び（Ｂ）概略断面図である。
【図８】図７のＬＥＤの変形例を示す（Ａ）概略平面図及び（Ｂ）概略断面図である。
【図９】図７のＬＥＤの製造方法の工程を順次に示す工程図である。
【図１０】本発明によるＬＥＤの第七の実施形態の構成を示す（Ａ）概略平面図及び（Ｂ）概略断面図である。
【図１１】図１０のＬＥＤの製造方法の工程を順次に示す工程図である。
【図１２】図１０のＬＥＤの変形例を示す概略断面図である。
【図１３】図１０のＬＥＤのさらに他の変形例を示す概略断面図である。
【図１４】本発明によるＬＥＤの第八の実施形態の構成を示す（Ａ）概略断面図及び（Ｂ）概略平面図である。
【図１５】図１４のＬＥＤの製造方法の工程を順次に示す工程図である。
【図１６】本発明によるＬＥＤの第九の実施形態の構成を示す（Ａ）概略断面図及び（Ｂ）概略平面図である。
【図１７】図１６のＬＥＤの製造方法の工程の要部を順次に示す工程図である。
【図１８】本発明によるＬＥＤの第十の実施形態の実装状態を示す概略断面図である。
【図１９】本発明によるＬＥＤの第十一の実施形態の構成を示す（Ａ）概略断面図及び（Ｂ）概略平面図である。
【図２０】図１９のＬＥＤのヒートシンクへの実装状態を示す概略断面図である。
【図２１】本発明によるＬＥＤの第十二の実施形態の実装状態を示す概略斜視図である。
【図２２】本発明によるＬＥＤの第十二の実施形態の実装状態を示す概略正面図である。
【図２３】本発明によるＬＥＤの第十三の実施形態の実装状態を示す（Ａ）概略正面図及び（Ｂ）概略平面図である。
【図２４】本発明によるＬＥＤの第十四の実施形態の実装状態を示す概略斜視図である。
【図２５】本発明によるＬＥＤの第十五の実施形態の実装状態を示す概略斜視図である。
【図２６】本発明によるＬＥＤの第十六の実施形態の実装状態を示す概略斜視図である。
【図２７】本発明によるＬＥＤの第十六の実施形態の実装状態を示す概略正面図である。
【図２８】従来のＬＥＤの一例の構成を示す概略断面図である。
【図２９】従来のＬＥＤの他の例の構成を示す概略断面図である。
【図３０】従来のＬＥＤのさらに他の例の構成を示す概略断面図である。
【図３１】図３０に示した従来のＬＥＤの変形例の構成を示す概略断面図である。
【図３２】従来のＬＥＤのさらに他の例の構成を示す概略断面図である。
【図３３】図３２に示した従来のＬＥＤの実装状態を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【０１４６】
１０    ＬＥＤ
１１    シリコン基板
１１ａ，１１ｂ  ホーン
１１ｃ  仕切り壁
１２    ＬＥＤチップ
１２ａ  ボンディングワイヤ
１３    樹脂モールド
１３ａ  蛍光体
１４，１５    電極
１４ａ，１４ｂ，１５ｂ    チップ実装部
１５ａ  接続部
２０    ＬＥＤ
２１    シリコン基板
２１ａ  ホーン
２２    第一の基板
２３    第二の基板
３０    ＬＥＤ
３１    ＬＥＤチップ（フリップチップ）
４０    ＬＥＤ
４１    熱電バイモルフアクチュエータ
５０    ＬＥＤ
５１    垂直櫛歯型静電アクチュエータ
６０，７０，８０    ＬＥＤ
８１    シリコン基板
８１ａ  ホーン
８１ｂ，８１ｃ  コンタクトホール
８１ｉ，８１ｊ  コンタクトエッジ
８２，８３    電極
９０，１００，１１０    ＬＥＤ
１０１    金属薄膜
１１１    ヒートシンク
１１２  熱伝導性シート
１１３，１１４  リードフレーム
【図１】
2005277380.tif 000003
【図２】
2005277380.tif 000004
【図３】
2005277380.tif 000005
【図４】
2005277380.tif 000006
【図５】
2005277380.tif 000007
【図６】
2005277380.tif 000008
【図７】
2005277380.tif 000009
【図８】
2005277380.tif 000010
【図９】
2005277380.tif 000011
【図１０】
2005277380.tif 000012
【図１１】
2005277380.tif 000013
【図１２】
2005277380.tif 000014
【図１３】
2005277380.tif 000015
【図１４】
2005277380.tif 000016
【図１５】
2005277380.tif 000017
【図１６】
2005277380.tif 000018
【図１７】
2005277380.tif 000019
【図１８】
2005277380.tif 000020
【図１９】
2005277380.tif 000021
【図２０】
2005277380.tif 000022
【図２１】
2005277380.tif 000023
【図２２】
2005277380.tif 000024
【図２３】
2005277380.tif 000025
【図２４】
2005277380.tif 000026
【図２５】
2005277380.tif 000027
【図２６】
2005277380.tif 000028
【図２７】
2005277380.tif 000029
【図２８】
2005277380.tif 000030
【図２９】
2005277380.tif 000031
【図３０】
2005277380.tif 000032
【図３１】
2005277380.tif 000033
【図３２】
2005277380.tif 000034
【図３３】
2005277380.tif 000035