(57)【要約】半導体発光素子搭載部材ＢＬは、主面１０に接続用の電極層４１、４２を設けて素子搭載領域１０ａを形成した高放熱部材１の主面１０上に、素子搭載領域１０ａを囲んで凸条２を設けると共に、当該素子搭載領域１０ａの面積を、半導体発光素子ＬＥ１の面積の１．０５〜４倍とした。発光ダイオード構成部材ＬＥ２は、半導体発光素子搭載部材ＢＬの素子搭載領域１０ａに半導体発光素子ＬＥ１を搭載し、凸条２内の空間に蛍光体および／または保護樹脂ＬＲを充てんした。発光ダイオードＬＥ３は、発光ダイオード構成部材ＬＥ２を、パッケージ７に搭載した。
2005020338.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体発光素子を搭載するための半導体発光素子搭載部材であって、
片面に、半導体発光素子と接続するための、少なくとも２つの互いに絶縁された電極層が形成されることによって、当該片面が、半導体発光素子を搭載するための素子搭載領域を含む主面とされ、その反対面が、他部材との接続のための外部接続面とされると共に、熱伝導率が１０Ｗ／ｍＫ以上で、かつ熱膨張係数が１０×１０−６／℃以下である高放熱部材と、
この高放熱部材の主面上に、素子搭載領域を囲むように設けられる凸条とを備え、
素子搭載領域の面積が、搭載する半導体発光素子の面積の１．０５〜４倍であることを特徴とする。
【請求項２】
クレーム１の半導体発光素子搭載部材であって、素子搭載領域の面積が、搭載する半導体発光素子の面積の３倍以下であることを特徴とする。
【請求項３】
クレーム１の半導体発光素子搭載部材であって、素子搭載領域の面積が、搭載する半導体発光素子の面積の１．１倍以上であることを特徴とする。
【請求項４】
クレーム１の半導体発光素子搭載部材であって、高放熱部材の面積が、搭載する半導体発光素子の面積の１．５〜１０倍であることを特徴とする。
【請求項５】
クレーム４の半導体発光素子搭載部材であって、高放熱部材の面積が、搭載する半導体発光素子の面積の２〜７倍であることを特徴とする。
【請求項６】
クレーム１の半導体発光素子搭載部材であって、外部接続面に、他部材との接続のための、少なくとも２つの互いに絶縁された電極層が形成されると共に、各電極層と、主面の各電極層とが、それぞれ、高放熱部材の側面、または高放熱部材を貫通する通孔の内面に形成される接続層を介して、個別に接続されることを特徴とする。
【請求項７】
クレーム６の半導体発光素子搭載部材であって、外部接続面に形成される電極層の面積の合計の、外部接続面の面積に占める割合が３０％以上であることを特徴とする。
【請求項８】
クレーム６の半導体発光素子搭載部材であって、外部接続面に形成される電極層の面積の合計の、外部接続面の面積に占める割合が５０％以上であることを特徴とする。
【請求項９】
クレーム１の半導体発光素子搭載部材であって、高放熱部材の主面の、凸条より外側に、他部材との接続のための領域が設けられ、主面の各電極層が、それぞれこの領域まで延設されて、他部材との接続のための電極層としても用いられることを特徴とする。
【請求項１０】
クレーム１の半導体発光素子搭載部材であって、凸条の上面に、他部材との接続のための、少なくとも２つの互いに絶縁された電極層が形成されると共に、各電極層と、主面の各電極層とが、凸条の側面、または凸条を貫通する通孔の内面に形成される接続層を介して個別に接続されることを特徴とする。
【請求項１１】
クレーム１の半導体発光素子搭載部材であって、高放熱部材と凸条とが、少なくとも１層の接合層を介して接合、一体化されることを特徴とする。
【請求項１２】
クレーム１の半導体発光素子搭載部材であって、凸条の熱膨張係数が１０×１０−６／℃以下、高放熱部材の熱膨張係数との差が３×１０−６／℃以下であることを特徴とする。
【請求項１３】
クレーム１の半導体発光素子搭載部材であって、凸条が、半導体発光素子からの光を透過しうる材料によって形成されることを特徴とする。
【請求項１４】
クレーム１３の半導体発光素子搭載部材であって、凸条の、高放熱部材と接合される面に反射層が形成されることを特徴とする。
【請求項１５】
発光ダイオード構成部材であって、クレーム１の半導体発光素子搭載部材のうち、高放熱部材の主面の、凸条で囲まれた素子搭載領域に半導体発光素子が搭載されると共に、凸条の内側の空間に、蛍光体および保護樹脂のうちの少なくとも一方が充てんされて、半導体発光素子が封止されることを特徴とする。
【請求項１６】
発光ダイオードであって、凹部を有するパッケージを備え、この凹部の底面に、クレーム１０の発光ダイオード構成部材が搭載されると共に、凹部の開口が、発光ダイオード構成部材からの光を透過しうる材料によって形成される封止キャップまたはレンズで封止されることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は、半導体発光素子を用いて発光ダイオードを形成するために用いる半導体発光素子搭載部材と、この半導体発光素子搭載部材に半導体発光素子を搭載した発光ダイオード構成部材と、この発光ダイオード構成部材を搭載した発光ダイオードとに関するものである。
【背景技術】  半導体基板上に発光層や電極層などを形成したチップ状の半導体発光素子を用いて発光ダイオードを形成する場合は、凹部を有するパッケージを用いるのが一般的である（文献１：日本国特許公開２００２−２３２０１７号公報参照）。この文献１に記載のパッケージは、凹部の底面を、半導体発光素子を搭載するための搭載部とし、半導体発光素子からの光を、凹部の開口から外部に取り出すようにしたものである。
また、上記文献１のパッケージでは、発光ダイオードの発光効率を向上するために、凹部を、その底面側から開口側へ向けて外方に拡がった形状（すり鉢状）に形成すると共に、凹部の内面を、半導体発光素子からの光を反射しうる金属層によって被覆している。
上記パッケージの搭載部に半導体発光素子を搭載し、次いで凹部に、蛍光体および／または保護樹脂を充てんして半導体発光素子を封止すると共に、開口を、必要に応じて封止キャップやレンズなどで閉じることによって発光ダイオードが製造される。
また、１枚の基板上に、複数個の、半導体発光素子を搭載する搭載部を形成し、個々の搭載部に半導体発光素子を搭載すると共に、蛍光体および／または保護樹脂で封止することで、面発光体が形成される（文献２：日本国特許公開２００１−３３２７６９号公報参照）。
半導体発光素子は、チップの段階において良品と不良品とを判別するのが難しい。そこで、発光ダイオードの場合は、半導体発光素子を、接着剤やはんだなどによってパッケージの搭載部に実装すると共に、ワイヤーボンドなどによって電気的に結線した後で、発光するか否か、発光波長が正しいか否かといった良否の判定をするのが一般的である。
特に、所定波長の光を発する半導体発光素子と蛍光体とを組み合わせて白色光を得る白色発光ダイオードなどの場合は、上記のようにして、パッケージの搭載部に半導体発光素子を搭載し、次いで、パッケージの凹部に所定量の蛍光体を充てんした後で、発光するか否か、あるいは発光の色合いが正しいか否かといった良否の判定をするのが一般的である。
そのため、半導体発光素子が不良品で、全く発光しなかったり、あるいは発光波長が大きくずれて、正しい発光が得られなかったりした場合には、使用したパッケージや蛍光体などが全く無駄になってしまうという問題がある。
また、半導体発光素子の、パッケージへの搭載時に、結線不良を生じたり、静電気、熱などによって素子が破損したりする場合もあり、その場合にも、使用したパッケージや蛍光体が全く無駄になってしまうという問題がある。
特に近時、発光ダイオードの発光効率を向上するために、前記文献１に記載のように、複雑な構造のパッケージを使用したり、あるいは発光ダイオードの高出力化に対応するために、パッケージに、高価な高放熱部材を使用したりすることが一般化しつつある。
したがって、パッケージの無駄が発生した場合には、多額の損失を生じるという問題がある。
面発光体の製造においても、同様の問題がある。
すなわち、半導体発光素子は、接着剤やはんだなどによって基板の搭載部に実装すると共に、ワイヤーボンドなどによって電気的に結線した後で、発光するか否か、発光波長が正しいか否かといった良否の判定をするのが一般的である。
特に、所定波長の光を発する半導体発光素子と蛍光体とを組み合わせて白色光を得る白色の面発光体の場合は、上記のようにして基板上に複数の半導体発光素子を搭載し、次いで、個々の半導体発光素子を所定量の蛍光体で封止した後で、発光するか否か、発光の色合いが正しいか否かといった良否の判定をするのが一般的である。
そのため、基板上に搭載した複数の半導体発光素子の中に１つでも不良品があり、発光しなかったり、発光波長がずれて正しく白色に発光しなかったりした場合には、その他の全ての半導体発光素子や、個々の半導体発光素子を封止した蛍光体、あるいは個々の半導体発光素子を駆動する回路等を形成した基板などが全て無駄になってしまい、多額の損失を生じるという問題がある。
また、個々の半導体発光素子の発光波長にはどうしてもずれが生じるので、１つの面発光体で使用する複数の半導体発光素子の、発光波長のばらつきができるだけ小さくなるように、事前に選別して揃えておくのが理想的である。ところが、上で述べたように、従来の半導体発光素子は、その発光波長を事前に調べることが困難であるため、面発光体の発光の色合いにばらつきを生じ易いという問題もある。
また、前記文献１に記載されたパッケージは、当該パッケージを形成するセラミック材料のもとになるセラミックグリーンシートに凹部やビア、スルーホール等を形成すると共に、前記金属層や、あるいは素子搭載のための電極層のもとになるメタライズ層、ビア、キャスタレーション等を、ＭｏやＷ等の高融点の金属を含む導電性のペーストを用いて、その所定の形状に形成した後、全体を焼成する、いわゆるコファイア法によって形成される。
しかし、このコファイア法では、高温の焼成時にセラミックグリーンシートが収縮するため、ビアやスルーホール、メタライズ層等を精度良く形成するのが難しく、特に、小さなパッケージや、微細なメタライズパターンを有するパッケージ等を、歩留まり良く製造できないという問題がある。
また、金属層や電極層は、メタライズ層上に、光の反射率や導電性に優れた表面層を、めっき法によって積層することで構成されるが、特に、蛍光体と組み合わせて白色発光させるのに適した短波長の光の反射率に優れるため、金属層の表面層として好適なＡｌ製の表面層は、メタライズ層上に、めっき法によって形成するのが難しいという問題もある。
【発明の開示】
本発明の目的は、半導体発光素子の不良の有無や色合いなどを、発光ダイオードや面発光体に組み込む前に事前に調べることができるため、高価なパッケージや半導体発光素子、基板、蛍光体などの無駄を無くすることができる半導体発光素子搭載部材と、それを用いた発光ダイオード構成部材とを提供することにある。
また、本発明の他の目的は、上記の発光ダイオード構成部材を用いているため、パッケージなどの無駄によって多額の損失が生じるのを防止して、より安価に、かつ生産性良く製造することができる発光ダイオードを提供することにある。
本発明の半導体発光素子搭載部材は、
片面に、半導体発光素子と接続するための、少なくとも２つの互いに絶縁された電極層が形成されることによって、当該片面が、半導体発光素子を搭載するための素子搭載領域を含む主面とされ、その反対面が、他部材との接続のための外部接続面とされると共に、熱伝導率が１０Ｗ／ｍＫ以上で、かつ熱膨張係数が１０×１０−６／℃以下である高放熱部材と、
この高放熱部材の主面上に、素子搭載領域を囲むように設けられる凸条とを備え、
素子搭載領域の面積が、搭載する半導体発光素子の面積の１．０５〜４倍であることを特徴とするものである。
上記本発明の半導体発光素子搭載部材は、素子搭載領域の面積が、搭載する半導体発光素子の面積の１．０５〜４倍の範囲内であって、半導体発光素子のチップサイズより１回り程度、大きいだけで、他は従来のパッケージとほぼ同様の機能を有している。
すなわち、本発明の半導体発光素子搭載部材は、熱伝導率が１０Ｗ／ｍＫ以上という高放熱部材を有していることから、発光ダイオードの高出力化に対応するための放熱性に優れている。
また、本発明の半導体発光素子搭載部材は、高放熱部材の熱膨張係数が１０×１０−６／℃以下であって、特に半導体基板を有する半導体発光素子と熱膨張係数が近いことから、発光時の熱履歴などによって膨張収縮した際に、素子に過大な応力が加わって破損したり、電極層との接合が外れて接合不良を生じたりするのを防止することもできる。
また、本発明の半導体発光素子搭載部材は、高放熱部材の主面に素子搭載用の電極層を設けることによって構成した素子搭載領域に、上記電極層を介して半導体発光素子を実装すると共に、外部と電気的に結線して発光させる機能を有している。
さらに、本発明の半導体発光素子搭載部材によれば、上記主面に、素子搭載領域を囲むように設けた凸条の内側の空間に、蛍光体および／または保護樹脂を充てんして半導体発光素子を封止することもできる。
したがって、本発明の半導体発光素子搭載部材の素子搭載領域に半導体発光素子を搭載し、かつ凸条の内側の空間に蛍光体および／または保護樹脂を充てんして封止することによって、前記のように半導体発光素子のチップサイズより１回り程度、大きいだけである、本発明の発光ダイオード構成部材を構成することができる。
そして、この発光ダイオード構成部材を、従来の半導体発光素子のチップと同様の１つの部品として取り扱って、発光ダイオードのパッケージに組み込んだり、面発光体の基板に搭載したりすることができる。
また、上記発光ダイオード構成部材を発光ダイオードのパッケージに組み込んだり、面発光体の基板に搭載したりする前に、あらかじめ、搭載した半導体発光素子に、電極層を介して通電することによって、半導体発光素子が発光するか否か、発光波長が正しいか否かといった良否の判定をすることができる。また、白色発光の場合は、蛍光体を封止した状態での発光の色合いを調べることもできる。
したがって、発光ダイオードや面発光体には、良品の半導体発光素子を実装した発光ダイオード構成部材のみを選別して使用できるため、高価なパッケージなどが無駄になるのを極力、防止することが可能となる。
また、白色発光の面発光体などの場合は、事前に、複数個の発光ダイオード構成部材の発光の色合いを調べて、色合いの揃った発光ダイオード構成部材を選別して使用することができるため、発光の色合いの揃った面発光体を容易に製造することも可能となる。
さらに、発光ダイオードの場合、従来は、半導体発光素子に比べてかなり大きめのパッケージの凹部内に多量の蛍光体および／または保護樹脂を充てんする必要があったが、本発明の半導体発光素子搭載部材では、半導体発光素子のチップサイズとあまり変わらない小さな、凸条の内側の空間にのみ、蛍光体および／または保護樹脂を充てんすればよいため、これらの材料の無駄を無くすることができるという利点もある。
なお、半導体発光素子搭載部材の外形を極力、小さくして省スペース化を図ることや、高価な高放熱部材の使用量を極力、減らして材料の無駄をなくすることを考慮すると、素子搭載領域の面積は、搭載する半導体発光素子の面積の３倍以下であるのが好ましい。
また、素子搭載領域に半導体発光素子を搭載する際の作業性を向上することを考慮すると、素子搭載領域の面積は、搭載する半導体発光素子の面積の１．１倍以上であるのが好ましい。
また、半導体発光素子搭載部材の外形を極力、小さくして省スペース化を図ることや、材料の無駄を極力、抑えながら、半導体発光素子を搭載する際の作業性を向上することを考慮すると、高放熱部材の面積は、搭載する半導体発光素子の面積の１．５〜１０倍であるのが好ましく、２〜７倍であるのがさらに好ましい。
また、半導体発光素子搭載部材に半導体発光素子を搭載して発光させるために、高放熱部材の主面に設けた接続用の電極層を外部と繋ぐ配線は、いずれも層状の電極層や接続層によって構成され、下記（１）〜（３）に示す構造を有するのが好ましい。
（１）外部接続面に、他部材との接続のための、少なくとも２つの互いに絶縁された電極層が形成されると共に、各電極層と、主面の各電極層とが、それぞれ、高放熱部材の側面、または高放熱部材を貫通する通孔の内面に形成される接続層を介して、個別に接続される。
（２）高放熱部材の主面の、凸条より外側に、他部材との接続のための領域が設けられ、主面の各電極層が、それぞれこの領域まで延設されて、他部材との接続のための電極層としても用いられる。
（３）凸条の上面に、他部材との接続のための、少なくとも２つの互いに絶縁された電極層が形成されると共に、各電極層と、主面の各電極層とが、凸条の側面、または凸条を貫通する通孔の内面に形成される接続層を介して個別に接続される。
これらの電極層や接続層は、半導体素子やプリント基板などの製造において確立された技術を利用して精度良く、しかもコスト安価に形成できる上、ワイヤーボンディングなどのように断線しにくいため、半導体発光素子搭載部材に半導体発光素子を搭載したり、蛍光体や保護樹脂などで封止したりする際の、結線不良などの発生を極力、防止することもできる。
また、（２）の構造とした場合には、電極層を高放熱部材の主面にのみ形成するだけでよいので、配線の構造を簡略化してさらなる低コスト化を図ることができる。
一方、（１）や（３）の構造とした場合には、高放熱部材の主面の凸条より外側に他部材との接続のための領域を設ける必要がないので、半導体発光素子搭載部材の外形を極力、小さくして省スペース化を図ることができる。
さらに、（２）のものは、高放熱部材の外部接続面に設けた他部材との接続用の電極層と、発光ダイオードのパッケージや面発光体の基板の搭載部に設けた電極層との間をはんだ付けすることによって、その実装と電気的な接続とを同時に行う、いわゆる表面実装が可能であり、パッケージや基板への搭載の工程、および構造を簡略化できるという利点もある。
なお、表面実装の際には、高放熱部材と、パッケージや基板等の他部材との間の放熱経路を十分に確保することを考慮して、外部接続面に設けた電極層の面積の合計の、当該外部接続面の面積に占める割合が３０％以上、特に５０％以上であるのが好ましい。
また、上記の各部を備えた半導体発光素子搭載部材は、高放熱部材と凸条とが、少なくとも１層の接合層を介して接合、一体化された構造を有するのが好ましい。
上記の構造を有する半導体発光素子搭載部材は、
＊  高放熱部材のもとになる、あらかじめ焼結したセラミック板の表裏両面や、側面の一部となる通孔内などに、必要に応じて電極層、接続層を形成したものと、
＊  凸条のもとになる、あらかじめ焼結したセラミック板の所定の位置に、凸条で囲まれた領域となる通孔を形成すると共に、その表面や、側面の一部となる通孔内などに、必要に応じて電極層、接続層を形成したものとを、
接合層を介して接合、一体化したのち、所定の平面形状に切り出すなどして製造することができる。
したがって、あらかじめ焼結したセラミック板の表面などに、フォトリソグラフィーなどを利用して精度良く、各電極層、接続層を形成できるため、これらの電極層、接続層を、１００μｍ以下の微細な形状にパターン形成することができる。
詳しくは、パターン間の間隔やパターン幅、あるいは、パターンの平面形状の最小値等がいずれも１００μｍ以下、好ましくは５０μｍ以下という微細な電極層、接続層を、より高い精度で形成することができる。そのため、半導体発光素子を、素子搭載領域に、フリップチップ実装等によって実装して、半導体発光素子の発光部の発熱を、高放熱部材に効率よく伝達して放熱させることが可能となり、半導体発光素子の、更なる高出力化が可能となる。
また、前記のように、特に短波長の光の反射率に優れるものの、コファイア法によって形成したＭｏやＷ等からなるメタライズ層の上に、表面層として、めっき法によって形成することが困難な、Ａｌ製の電極層を、高放熱部材上に形成することもできる。
凸条は、種々の材料によって形成することができるが、上記のように接合層を介して高放熱部材と接合、一体化した際に、両者の積層体に反りが発生するのを防止することを考慮すると、当該高放熱部材と熱膨張係数ができるだけ近いことが好ましい。具体的には、凸条は、熱膨張係数が１０×１０−６／℃以下、高放熱部材の熱膨張係数との差が３×１０−６／℃以下であるのが好ましい。
また、半導体発光素子からの光が凸条によって吸収されたり反射されたりするのをできるだけ低減して、発光ダイオードのパッケージや、面発光体の基板の搭載部に搭載した際の光の広がりの設計を容易にし、それによって発光ダイオードや面発光体の発光効率を向上することを考慮すると、凸条は、半導体発光素子からの光を透過しうる材料によって形成するのが好ましい。
また、凸条の、高放熱部材と接合される面に反射層を形成すると、さらに、発光ダイオードや面発光体の発光効率を向上することができる。
本発明の発光ダイオード構成部材は、以上で説明した半導体発光素子搭載部材のうち、高放熱部材の主面の、凸条で囲まれた素子搭載領域に半導体発光素子が搭載されると共に、凸条の内側の空間に、蛍光体および保護樹脂のうちの少なくとも一方が充てんされて、半導体発光素子が封止されることを特徴とするものである。
上記本発明の発光ダイオード構成部材は、前述したように、従来の半導体発光素子のチップと同様に取り扱って発光ダイオードのパッケージや面発光体の基板の搭載部に搭載できる上、これらの搭載部に搭載する前に事前に、半導体発光素子の良否の判定や発光の色合いを調べることができるという優れた特徴を有する。また搭載作業などの際に、半導体発光素子に直接に触れなくてもよいため、静電気などによる素子の破損の発生を極力、抑制することもできる。
本発明の発光ダイオードは、凹部を有するパッケージを備え、この凹部の底面に、上記の発光ダイオード構成部材が搭載されると共に、凹部の開口が、発光ダイオード構成部材からの光を透過しうる材料によって形成される封止キャップまたはレンズで封止されることを特徴とするものである。
上記本発明の発光ダイオードは、高価なパッケージなどを無駄にすることなく、効率よく製造できるという優れた特徴を有する。
【図面の簡単な説明】  図１は、本発明の半導体発光素子搭載部材の、実施の形態の一例を示す平面図である。
図２は、図１のＢ−Ｂ線断面図である。
図３は、上記例の半導体発光素子搭載部材の全体を示す斜視図である。
図４は、上記例の半導体発光素子搭載部材の側面図である。
図５Ａ〜図５Ｅはそれぞれ、上記例の半導体発光素子搭載部材を製造する工程の一例を示す断面図である。
図６Ａは、上記の製造方法で使用する、高放熱部材のもとになるセラミック基板の平面図である。
図６Ｂは、同じく上記の製造方法で使用する、凸条のもとになるセラミック基板の平面図である。
図７は、前記例の半導体発光素子搭載部材を用いて形成した発光ダイオード構成部材の一例を示す断面図である。
図８は、上記例の発光ダイオード構成部材を用いて構成した発光ダイオードの一例を示す断面図である。
図９は、本発明の半導体発光素子搭載部材の、実施の形態の他の例を示す平面図である。
図１０は、図９のＢ−Ｂ線断面図である。
図１１は、上記例の半導体発光素子搭載部材の、全体を示す斜視図ある。
図１２は、上記例の半導体発光素子搭載部材を用いて形成した発光ダイオード構成部材の一例を示す断面図である。
図１３は、上記例の発光ダイオード構成部材を用いて構成した発光ダイオードの一例を示す断面図である。
図１４は、本発明の半導体発光素子搭載部材の、実施の形態のさらに他の例を示す平面図である。
図１５は、図１４のＢ−Ｂ線断面図である。
図１６は、上記例の半導体発光素子搭載部材の、全体を示す斜視図ある。
図１７は、上記例の半導体発光素子搭載部材を用いて形成した発光ダイオード構成部材の一例を示す断面図である。
図１８は、上記例の発光ダイオード構成部材を用いて構成した発光ダイオードの一例を示す断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】  図１は、本発明の半導体発光素子搭載部材ＢＬの、実施の形態の一例を示す平面図、図２は、図１のＢ−Ｂ線断面図である。また、図３は、上記例の半導体発光素子搭載部材ＢＬの全体を示す斜視図、図４は、側面図である。
これらの図に見るように、この例の半導体発光素子搭載部材ＢＬは、略正方形の平面形状を有する平板状の高放熱部材１と、当該高放熱部材１の、各図において上面側である主面１０上に設けた、高放熱部材１の正方形の４辺に沿う凸条２とを備えている。
また、凸条２は、この例では、高放熱部材１と同じ平面形状を有し、かつその中央部に略正方形の通孔２０を形成した平板によって形成してあり、高放熱部材１の主面１０のうち、通孔２０を通して外部に露出した、凸条２で囲まれた領域を、図１中に二点鎖線で示す半導体発光素子ＬＥ１を搭載するための素子搭載領域１０ａとし、かつ高放熱部材１の反対面を、他部材への接続のための外部接続面１１としている。
また、この例の半導体発光素子搭載部材ＢＬは、上記高放熱部材１と凸条２とを、接合層３を介して接合、一体化した構造を有している。
高放熱部材１の主面１０には、面方向の中央に狭いギャップを設けて互いに絶縁した状態で、半導体発光素子ＬＥ１を搭載するための、２つの電極層４１、４２を形成してある。
この２つの電極層４１、４２はそれぞれ、半導体発光素子ＬＥ１の２つの極に対応しており、図７に示すように、半導体発光素子ＬＥ１の両極と、ＡｕバンプＢＰを介して接合される。そしてそれによって半導体発光素子ＬＥ１を素子搭載領域１０ａに搭載した後、凸条２の内側の空間に蛍光体および／または保護樹脂ＦＲを充てんして半導体発光素子ＬＥ１を封止すると、同図に示す発光ダイオード構成部材ＬＥ２を得ることができる。
また、この例では、図１、図３に示すように、上記２つの電極層４１、４２を、素子搭載領域１０ａの、ギャップを除くほぼ全面に形成して、半導体発光素子ＬＥ１からの光を上方へ反射するための反射面としても機能させている。
高放熱部材１の外部接続面１１には、２つのギャップを設けて互いに絶縁した状態で、他部材との接続用の３つの電極層５１〜５３を形成してある。
また、高放熱部材１の側面１２のうち、正方形の四隅に設けた４つの面取り面にはそれぞれ、図３、図４に網線を入れて示したように接続層６を形成してある。
そして、高放熱部材１の両面の電極層４１、５１および４２、５２を、それぞれ２つずつの接続層６を介して個別に接続してある。
すなわち、電極層４１、５１は、当該両電極層４１、５１に近い側の２つの面取り面に形成した２つの接続層６を介して接続してあり、電極層４２、５２は、残りの、両電極層４２、５２に近い側の２つの面取り面に形成した２つの接続層６を介して接続してある。
電極層５１、５２は、図８に示すように、発光ダイオードＬＥ３のパッケージ７の搭載部７ａに設けた２つの引き出し用の電極層７２ａ、７２ｂに対応しており、当該両電極層７２ａ、７２ｂと、はんだ層ＳＬを介してはんだ付けすることによって、発光ダイオード構成部材ＬＥ２を、前述したように表面実装によって、パッケージ７の搭載部７ａに搭載するために機能する。
また、両電極層５１、５２間の、中央の電極層５３は、上記表面実装の際に、電極層７２ａ、７２ｂ間の電極層７２ｃと、同様にはんだ層ＳＬを介して固定されることによって、主に高放熱部材１と、パッケージ７などとの間の放熱経路を確保するために機能する。
なお、電極層５１〜５３の面積の合計の、外部接続面１１の面積に占める割合は、上述した高放熱部材１と、パッケージ７などとの間の放熱経路を十分に確保することを考慮すると、前記のように３０％以上、中でも５０％以上、特に７０％以上であるのが好ましい。
上記各部からなるこの例の半導体発光素子搭載部材ＢＬのうち高放熱部材１は、前記のように熱伝導率が１０Ｗ／ｍＫ以上で、かつ熱膨張係数が１０×１０−６／℃以下である必要がある。
高放熱部材１の熱伝導率が１０Ｗ／ｍＫ未満では放熱性が不十分であるため、搭載した半導体発光素子ＬＥ１が、発光時の自身の発熱によって早期に劣化、損傷してしまう。
また、高放熱部材１の熱膨張係数が１０×１０−６／℃を超える場合には、半導体発光素子ＬＥ１との熱膨張係数の差が大きくなりすぎる。そして、素子搭載領域１０ａに半導体発光素子ＬＥ１を搭載する際、ならびに発光ダイオード構成部材ＬＥ２をパッケージ７の搭載部７ａに搭載する際の、はんだ付けなどによる熱履歴や、あるいは半導体発光素子ＥＬ１の発光時の発熱などによって高放熱部材１が膨張収縮した際に、半導体発光素子ＬＥ１に過大な応力が加わるなどして、当該半導体発光素子ＬＥ１が破損したり、ＡｕバンプＢＰによる電極層４１、４２との接合が外れて接合不良を生じたりするおそれがある。
前記の条件を満足する高放熱部材１を形成しうる材料としてはＡｌＮ、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＣ、Ｓｉ３Ｎ４、ＢｅＯ、ＢＮ等の絶縁性のセラミックを挙げることができ、コストの点ではＡｌ２Ｏ３が好ましい。
しかし、放熱性を考慮すると、高放熱部材１の熱伝導率は、前記の範囲内でも１５０Ｗ／ｍＫ以上、特に２００Ｗ／ｍＫ以上であるのが好ましく、このように高い熱伝導率を達成するためには、ＡｌＮまたはＳｉＣが好ましい。また半導体発光素子ＬＥ１との熱膨張係数の差を小さくすることを考慮すると、ＡｌＮまたはＡｌ２Ｏ３が好ましい。
したがって、発光ダイオードの高出力化に対応するための放熱機能などを最優先するならば、上記のうちでもＡｌＮによって高放熱部材１を形成するのが特に好ましく、放熱機能がさほど要求されない場合にはＡｌ２Ｏ３によって高放熱部材１を形成するのが好ましい。
しかし、機械的強度などの、高放熱部材１のその他の物性との兼ね合いや、あるいは製造コストなどを考慮すると、上述したセラミックの場合、熱伝導率は、上記範囲内でも特に３００Ｗ／ｍＫ以下であるのが好ましく、熱膨張係数は、上記の範囲内でも特に４×１０−６〜７×１０−６／℃であるのが好ましい。
高放熱部材１のうち、凸条２で囲まれた素子搭載領域１０ａの面積は、搭載する半導体発光素子ＬＥ１の面積の１．０５〜４倍である必要がある。
素子搭載領域１０ａの面積が、半導体発光素子ＬＥ１の面積の４倍を超える場合には、半導体発光素子搭載部材ＢＬが大きくなりすぎて、半導体発光素子ＬＥ１の不良が生じた際に生じる材料の無駄が、従来のパッケージの場合とほとんど変わらなくなってしまうという問題がある。
特に高放熱部材１は高価であるので、その面積は、上記の範囲内でもできるだけ小さくするのが好ましい。すなわち素子搭載領域１０ａの面積は、材料の無駄をなくすることを考慮すると、上記の範囲内でも特に、半導体発光素子ＬＥ１の面積の３倍以下であるのが好ましく、２．５倍以下であるのがさらに好ましい。
また、素子搭載領域１０ａの面積が、半導体発光素子ＬＥ１の面積の１．０５倍未満では、当該素子搭載領域１０ａの面積が小さくなり過ぎて、半導体発光素子ＬＥ１の搭載作業が難しくなるおそれがある。
なお、搭載作業の作業性を向上することを考慮すると、素子搭載領域１０ａの面積は、上記の範囲内でも特に、半導体発光素子ＬＥ１の面積の１．１倍以上であるのが好ましく、１．２倍以上であるのがさらに好ましい。
また、半導体発光素子搭載部材ＢＬの外形を極力、小さくして省スペース化を図ることや、材料の無駄を極力抑えつつ、半導体発光素子ＬＥ１の搭載作業の作業性を向上することなどを考慮すると、上記素子搭載領域１０ａを含む高放熱部材１の面積は、半導体発光素子ＬＥ１の面積の１．５〜１０倍、中でも２〜７倍、特に３〜５倍の範囲内であるのが好ましい。
素子搭載領域１０ａおよび高放熱部材１の面積を規定する基準となる半導体発光素子ＬＥ１の面積は、１つの素子搭載領域１０ａに搭載する半導体発光素子ＬＥ１が１つであるときは、その素子そのものの面積であるが、２つ以上であるときは、各素子の面積の和を半導体発光素子ＬＥ１の面積として、素子搭載領域１０ａおよび高放熱部材１の面積を規定すればよい。
高放熱部材１の厚みは、強度を十分に確保しつつ、半導体発光素子搭載部材ＢＬの容積をできるだけ小さくすることを考慮すると、０．１〜１ｍｍであるのが好ましく０．２〜０．５ｍｍであるのがさらに好ましい。
また、凸条２は、前記のように、高放熱部材１と積層した状態での反りを防止することや、半導体発光素子ＬＥ１との熱膨張係数の差を小さくすることなどを考慮すると、熱膨張係数が、１０×１０−６／℃以下、特に４×１０−６〜７×１０−６／℃の範囲内であるのが好ましく、高放熱部材１の熱膨張係数との差が、３×１０−６／℃以下、特に１×１０−６／℃以下であるのが好ましい。さらに言えば、高放熱部材１と同じ材料で形成して、熱膨張係数の差を全く無くしてしまうのが最も好ましい。高放熱部材１をＡｌ２Ｏ３によって形成した場合は、凸条２もＡｌ２Ｏ３によって形成するのが好ましい。
また、凸条２は、前記のように、半導体発光素子ＬＥからの光を透過しうる材料によって形成するのが好ましい。詳しくは、凸条２は、波長４００ｎｍ以上の短波長の光の内部透過率が９０％以上であるガラスによって形成するのが好ましい。このことと、上述した熱膨張係数の差を小さくすることとを併せ考慮すると、高放熱部材１をＡｌＮ、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＣ、Ｓｉ３Ｎ４、ＢｅＯ、ＢＮ等の絶縁性のセラミックのいずれかによって形成すると共に、凸条２を、熱膨張係数が１×１０−６〜８×１０−６／℃であるアルミナホウケイ酸ガラス等で形成するのが好ましい。アルミナホウケイ酸ガラスの組成は、ＳｉＯ２が５５〜６５重量％、Ａｌ２Ｏ３が１０〜２０重量％、Ｂ２Ｏ３が５〜１５重量％であるのが好ましい。
凸条２の厚みは、強度を十分に確保しつつ、半導体発光素子搭載部材ＢＬの容積をできるだけ小さくすることを考慮すると、０．１〜１ｍｍとするのが好ましく０．２〜０．５ｍｍとするのがさらに好ましい。
高放熱部材１と凸条２とを、接合層３を介して接合、一体化するためには種々の接合方法を採用することができる。
すなわち、接着剤による接着の他、はんだ接合、ろう接合、金−金圧着等を採用することができるが、特に製造コストの点で、接着剤による接着が好ましい。
接着剤としては、種々の接着剤を挙げることができる。
ただし、接着剤は、素子搭載領域１０ａに半導体発光素子ＬＥ１を搭載する際、ならびに発光ダイオード構成部材ＬＥ２をパッケージ７の搭載部７ａに搭載する際の、はんだ付けなどによる熱履歴や、あるいは半導体発光素子ＥＬ１の発光時の発熱などに対して十分な耐熱性を有している必要があり、かかる高耐熱性の接着剤としては、例えばエポキシ系、ポリイミド系、ポリアミドイミド系、ポリエーテルイミド系、ポリエーテルスルホン系、液晶ポリマー系などの接着剤を挙げることができる。
中でも、上述した熱履歴などに十分に耐え得ることを考慮すると、ガラス転移温度が２００℃以上、または熱分解温度が２６０℃以上の接着剤を用いるのが好ましい。また取り扱い上の観点から、基本的にポットライフのない熱可塑性樹脂系の接着剤、具体的にはポリアミドイミド系接着剤等を用いるのが好ましい。
これら樹脂系の接着剤を用いて高放熱部材１と凸条２とを接合するためには、例えば適当な溶剤に溶解または分散させてペースト化したものを、スクリーン印刷などによって、両者のうち少なくとも一方の接合面に塗布して乾燥固化させるか、もしくはシート状に形成したものを両者の接合面の間に挟んだ状態で加圧、加熱すればよい。
前記のように、半導体発光素子ＬＥからの光を透過しうる材料によって形成した凸条２を、接着剤等の接合層３を介して高放熱部材１と接合する場合は、この凸条２の、高放熱部材１と接合される面に反射層を形成すると、さらに、発光効率を向上することができる。すなわち、この例の半導体発光素子搭載部材ＢＬにおいては、高放熱部材１の電極層４１、４２が、凸条２を接合する部分で、接合層３によって覆われるため、上記反射層を形成しない場合は、接合層３の分だけ、電極層４１、４２による、光の反射面積が少なくなるが、凸条２に反射層を設けると、この反射層によって光の反射面積が補われるため、発光効率を向上することができる。
反射層は、次に述べる電極層４１〜５３や接続層６と同様に、種々の金属によって形成することができるが、特に、短波長の光の反射率に優れるＡｌによって形成するのが好ましい。また、反射層による光の反射効率を向上することを考慮すると、この反射層を形成する、凸条２の、高放熱部材１と接合される面は、できるだけ平滑に仕上げるのが好ましい。
高放熱部材１の主面１０、外部接続面１１、および側面１２のうち面取り面に形成する電極層４１〜５３や接続層６は、いずれも従来公知の種々の、導電性に優れた金属材料などで層状に形成することができる。また電極層４１〜５３や接続層６は、湿式めっき法や、あるいは真空蒸着法、スパッタリング法などの物理蒸着法等の、種々のメタライズ法を利用して、単層構造、あるいは２層以上の多層構造に形成することができる。
このうち、湿式めっき法によって電極層４１〜５３や接続層６を形成する場合は、かかる電極層４１〜５３や接続層６を、アンカー効果によって、高放熱部材１の各表面に密着性良く形成するために、当該高放熱部材１の、少なくとも上記各層を形成する表面の中心線平均粗さＲａが０．１〜１μｍの範囲であるのが好ましい。
また、物理蒸着法では、特に電極層４１、４２の表面を、前記のように反射面としても機能させることを考慮すると、高放熱部材１の、少なくとも上記各層を形成する表面の中心線平均粗さＲａが０．１μｍ以下であるのが好ましい。
高放熱部材の表面の中心線平均粗さＲａを調整するためには、従来公知の種々の研磨方法を採用することができる。
湿式めっき法では、１回の処理によって十分な厚みを有する金属膜を形成することができるので、電極層４１〜５３や接続層６は単層構造に形成してもよいが、例えばＣｕやＮｉからなる１層または２層の下地層の上に、Ａｇ、Ａｕなどの導電性に優れた金属からなる、厚み０．１〜１０μｍの導電層を積層した多層構造に形成してもよい。
一方、物理蒸着法では、電極層４１〜５３や接続層６を、機能分離した複数の層を積層した多層構造に形成するのが好ましく、かかる層としては、例えば高放熱部材１に近い側から順に、
・  Ｔｉ、Ｃｒ、ＮｉＣｒ、Ｔａ、およびこれら金属の化合物などからなり、セラミックとの密着性に優れた密着層、
・  Ｐｔ、Ｐｄ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｍｏ、ＮｉＣｒなどからなり、次に述べる導電層を形成する金属の拡散を防止する機能を有する拡散防止層、ならびに
・  Ａｇ、Ａｌ、Ａｕなどからなり、導電性に優れた表面層
などを挙げることができる。
また、密着層の厚みは０．０１〜１．０μｍ程度、拡散防止層の厚みは０．０１〜１．５μｍ程度、表面層の厚みは０．１〜１０μｍ程度であるのが好ましい。
電極層４１、４２の表面には、Ａｇ、ＡｌまたはＡｌ合金等からなり、半導体発光素子ＬＥ１からの光、特に波長６００ｎｍ以下の短波長の光を高い反射率で反射するための反射層を設けてもよい。中でもＡｌは、特に４５０ｎｍ以下の短波長の光の反射率に優れており、蛍光体と組み合わせて白色発光させるために用いる、短波長の半導体発光素子ＬＥ１の発光効率を向上できる点で好ましい。
なお、これらの金属を、前記のように導電層として使用して最表層に配置している場合は、反射層を省略してもよい。
また、電極層５１〜５３の表面には、例えばパッケージ７の電極層７２ａ〜７２ｃと、はんだ層ＳＬによってはんだ接合した際の信頼性を向上するために、Ａｕなどからなる対はんだ接合層を設けてもよい。
ただし、Ａｕを、前記のように導電層として使用して最表層に配置している場合は、対はんだ接合層を省略してもよい。
電極層４１〜５３をパターン形成するには、例えばメタルマスクや、あるいはフォトリソグラフィーによるマスクなどを使用して、当該マスクで覆われずに露出した高放熱部材１の表面を、前記湿式めっき法や物理蒸着法などによって選択的にメタライズすればよい。また電極層４１〜５３を多層構造とするためには、高放熱部材１の露出した表面に、異なる金属によるメタライズを繰り返し行えばよい。
また、図の例における接続層６は、次に述べるこの例の半導体発光素子搭載部材ＢＬの製造工程で、複数の高放熱部材１のもとになる１枚のセラミック板に形成したスルーホールの内面をメタライズした後、セラミック板をダイシングして個々の高放熱部材１を切り出すことによって形成される。
なお、電極層４１、５１間および４２、５２間は、上記の接続層６に代えて、例えば高放熱部材１の面内の、任意の位置に形成したＶｉａを介して接続するようにしてもよい。
図５Ａ〜図５Ｅは、上記例の半導体発光素子搭載部材ＢＬを製造する工程の一例を示す断面図である。図の例の製造工程では、前記のように複数の高放熱部材１のもとになる、あらかじめ焼結した１枚のセラミック板と、同じく複数の凸条２もとになる、あらかじめ焼結した１枚のセラミック板とを用いて、複数個の半導体発光素子搭載部材ＢＬを製造している。
まず、図５Ａ、図６Ａに示すように、複数の高放熱部材１を切り出すことができる大きさを有する、あらかじめ焼結した１枚のセラミック板１′を用意し、その表裏両面を、メタライズ法の種類などに応じた所定の表面粗さに研磨したのち、図６Ａに一点鎖線で示す、個々の高放熱部材１に対応する略正方形の領域１ａ′の角が４つ集まった部分に、それぞれスルーホール１ｂ′を形成する。
また、図６Ｂに示すように、複数の凸条２を切り出すことができる大きさを有する、あらかじめ焼結した１枚のセラミック板２′を用意し、その表裏両面を研磨などしたのち、同図に一点鎖線で示すように、先のセラミック基板１′の領域１ａ′とピッチを合わせて配置した、個々の凸条２に対応する略正方形の領域２ａ′の中央部に通孔２０を形成する。
それと共に、図の例では、上記領域２ａ′の角が４つ集まった部分に、先のスルーホール１ｂ′と一致するようにスルーホール２ｂ′を形成する。
スルーホール２ｂ′は、スルーホール１ｂ′と位置合わせすることで、セラミック基板１′の領域１ａ′と、セラミック基板２′の領域２ａ′とを位置合わせするためのものである。他の方法によって両領域１ａ′、２ａ′の位置合わせが可能である場合は、スルーホール２ｂ′を省略してもよい。
セラミック板１′にスルーホール１ｂ′を形成するための穴あけ加工や、セラミック板２′に通孔２０、スルーホール２ｂ′を形成するための穴あけ加工としては、例えば切削や研削等の、従来公知の種々の機械的加工方法を採用してもよいが、スルーホール１ｂ′、２ｂ′、通孔２０に対応する通孔を有するメタルマスクやフォトリソグラフィーによるマスクなどを用いたサンドブラスト法が好ましい。かかるサンドブラスト法によれば、セラミック板１′上の全てのスルーホール１ｂ′や、セラミック板２′上の全ての通孔２０、スルーホール２ｂ′を、いずれも１工程で同時に形成できるため、加工工程を簡略化して低コスト化が可能である。
なお、サンドブラスト法では、スルーホールがテーパー状になるが、これを有効に利用することもできる。すなわち通孔２０を、セラミック板１′側が広い逆テーパー状に形成すれば、当該通孔２０に蛍光体および／または保護樹脂ＦＲを充てんした際に、かかる逆テーパーを、そのヌケ止めとして機能させて、蛍光体および／または保護樹脂ＦＲの剥落を低減することができる。
次に、図５Ｂに示すように、セラミック板１′の上面側に、メタルマスクやフォトリソグラフィーによるマスクなどを用いたメタライジングによって電極層４１、４２をパターン形成すると共に、下面側に、同様にメタルマスクやフォトリソグラフィーによるマスクなどを用いたメタライジングによって電極層５１〜５３をパターン形成する。
また、スルーホール１ｂ′の内面の全面には、接続層６のもとになる金属層６′を形成する。
金属層６′は、例えば電極層４１〜５３を湿式めっき法によって直接に、セラミック板１′の表裏両面に同時に、または片面ずつパターン形成する場合、これらの層と同時に形成することができる。この際、電極層４１〜５２を、スルーホール１ｂ′の開口に達するようにパターン形成しておくことによって、これらの電極層４１〜５２を、図に見るように金属膜６′と一体に形成することができる。
このため、加工工程を簡略化して低コスト化が可能である。
また、電極層４１〜５３を物理蒸着法によって形成する場合には、物理蒸着法としてスパッタリング法を採用すれば、同時にスルーホール１ｂ′の内面までメタライズすることができる。また、物理蒸着法と湿式めっき法とを併用してもよい。
次に、図５Ｃに示すように、セラミック板１′の、電極層４１、４２を形成した上面側に、接合層３のもとになる接着剤３′を塗布して乾燥、固化させるか、もしくはシート状の接着剤３′を積層し、次いでその上に、前記のようにスルーホール１ｂ′、２ｂ′によって位置合わせしながらセラミック板２′を積層する〔図５Ｄ〕。
なお、図５Ｄ、図５Ｅでは位置関係がわかりやすいように、セラミック板１′と接着剤３′とを、図６Ａ中のＡ−Ａ線断面図で表し、セラミック板２′を、図６Ｂ中のＢ−Ｂ線断面図で表している。
次に、セラミック板１′、２′を面方向に加圧、加熱して接着剤３′を溶融させた後、冷却して固化させると、両者を接合、一体化することができる。
このあと、上記の積層体を、図５Ｅに破線で示すように、領域１ａ′、２ａ′の境界部分〔図６Ａ、図６Ｂ中に示した、近接した２本の一点鎖線の間の領域〕においてダイシングして、各領域ごとに切り分けると、図１〜図４に示したこの例の半導体発光素子搭載部材ＢＬを製造することができる。
また、この際、スルーホール１ｂ′内の金属層６′がそれぞれ４つの領域に分割されて、前述した、高放熱部材１の側面１２のうち、正方形の四隅に設けた面取り面の接続層６となる。
かくして製造されたこの例の半導体発光素子搭載部材ＢＬの、高放熱部材１の主面１０のうち素子搭載領域１０ａに半導体発光素子ＥＬ１を搭載すると共に、凸条２の内側の空間に蛍光体および／または保護樹脂ＦＲを充てんして半導体発光素子ＬＥ１を封止すると、先に説明したように、図７の構造を有する発光ダイオード構成部材ＬＥ２を得ることができる。
半導体発光素子ＬＥ１を封止するための保護樹脂としては、エポキシ系、シリコーン系等の、従来公知の種々の保護樹脂が使用可能である。特に耐熱性や紫外線に対する耐性等を考慮するとシリコーン樹脂が好ましい。また蛍光体としては、例えば波長６００ｎｍ以下、特に４５０ｎｍ以下の短波長の光を放射する半導体発光素子ＬＥ１と組み合わせて白色に発光させることができる従来公知の種々の蛍光体などを挙げることができる。また半導体発光素子ＬＥ１は、蛍光体を充てんした上に保護樹脂を被覆した積層構造によって封止してもよい。
上記の発光ダイオード構成部材ＬＥ２は、発光ダイオードデバイスの最終形態として使用することができる。例えば発光ダイオード構成部材ＬＥ２を複数個、基板上に搭載すれば面発光体を構成することができる。
また、発光ダイオード構成部材ＬＥ２を、図８に示すパッケージ７の凹部７ｂの、開口７ｃと対向する底面に設けた搭載部７ａに搭載すると共に、開口７ｃを、半導体発光素子ＬＥ１からの光を透過しうる材料にて形成した封止キャップまたはレンズＬＳで閉じると、発光ダイオードＬＥ３を得ることができる。
なお、図の例のパッケージ７は、図において上面側に、前述した引き出し用の電極層７２ａ、７２ｂと、電極層７２ｃとを形成して上記搭載部７ａとした基板７０と、当該基板７０上に積層、一体化した、上記凹部７ｂとなる通孔を有する反射部材７１とで構成してある。
また、反射部材７１の通孔は、搭載部７ａ側から開口７ｃ側へ向けて外方に拡がった形状（すり鉢状）に形成してあると共に、その内面を反射面７１ａとしてある。
そして、半導体発光素子ＬＥ１からの光を、この反射面７１ａと、電極層７２ａ、７２ｂの表面とによって開口７ｃの方向に反射して、レンズＬＳを通してパッケージ７の外部に、より効率よく放射することができる。
基板７０としては、セラミック基板やガラスエポキシ基板などの絶縁性でかつ耐熱性の基板を用いる。また反射部材７１としては、上記のように半導体発光素子ＬＥ１からの光を効率よく反射するために、その全体または少なくとも反射面７１ａを金属にて形成したものを用いる。
図９〜図１１は、本発明の半導体発光素子搭載部材ＢＬの変形例を示す図である。
これらの図に見るように、この例の半導体発光素子搭載部材ＢＬは、高放熱部材１の平面形状を長方形として、その主面１０の、平面形状が正方形である凸条２の左右の外側に、それぞれ他部材との接続のための領域１０ｂ、１０ｂを設けると共に、主面１０の両電極層４１、４２をそれぞれ、凸条２の通孔２０を通して外部に露出させた素子搭載領域１０ａから、凸条２の下を通して両領域１０ｂ、１０ｂまで延設して、他部材との接続用の電極層を兼ねさせている点が、先の例と相違している。
それ以外は先の例と同様である。
すなわち、高放熱部材１と凸条２とは、例えばＡｌＮなどの、あらかじめ焼結したセラミックにて形成したものを、接着剤などからなる接合層３を介して積層した構造を有する。
また、電極層４１、４２は、周知のメタライジング法などによって、高放熱部材１の主面１０にパターン形成される。
さらに、半導体発光素子搭載部材ＢＬは、複数の高放熱部材１のもとになる、あらかじめ焼結した１枚のセラミック板と、同じく複数の凸条２のもとになる、あらかじめ焼結した１枚のセラミック板とを用いて、前記と同様にして製造される。
この例の半導体発光素子搭載部材ＢＬは、上記のように高放熱部材１の主面１０側に形成した、半導体発光素子との接続用の電極層４１、４２に、他部材との接続用の電極としての機能をも持たせており、外部接続面１１の電極層や、両電極層間を繋ぐ接続層などを省略できるため、構造を簡略化できるという利点がある。
かかる半導体発光素子搭載部材ＢＬの、高放熱部材１の主面１０のうち素子搭載領域１０ａに、金バンプＢＰなどを用いて半導体発光素子ＥＬ１を搭載すると共に、凸条２の内側の空間に蛍光体および／または保護樹脂ＦＲを充てんして半導体発光素子ＬＥ１を封止すると、図１２の構造を有する発光ダイオード構成部材ＬＥ２を得ることができる。
上記の発光ダイオード構成部材ＬＥ２は、前記と同様に、発光ダイオードデバイスの最終形態として使用することができる。すなわち発光ダイオード構成部材ＬＥ２を複数個、基板上に搭載すれば面発光体を構成することができる。
また、上記の発光ダイオード構成部材ＬＥ２を、図１３に示すパッケージ８の凹部８ｂの、開口８ｃと対向する底面に設けた搭載部８ａに搭載すると共に、開口８ｃを、半導体発光素子ＬＥ１からの光を透過しうる材料にて形成した封止キャップまたはレンズＬＳで閉じると、発光ダイオードＬＥ３を得ることができる。
なお、この例では高放熱部材１を、その外部接続面１１と搭載部８ａとの間に介在させた、接着剤などの接合層８３によって、当該搭載部８ａに実装すると共に、前述した領域１０ｂ、１０ｂまで延設した電極層４１、４２を、それぞれワイヤーボンドＷＢ、ＷＢを介して、パッケージ８に設けた一対の引き出し用のリード８２ａ、８２ｂと電気的に結線することによって、発光ダイオード構成部材ＬＥ２を、パッケージ８の搭載部８ａに搭載している。
また、図の例のパッケージ８は、底面に上記搭載部８ａを備えると共に、この搭載部８ａ側から開口８ｃ側へ向けて外方に拡がった形状（すり鉢状）の凹部８０ａを有する反射部材８０と、当該反射部材８０の外周を囲むように接合、一体化した、その一端を凹部８ｂの開口８ｃとした筒状の枠体８１と、枠体８１の、図において左右両側に、当該枠体８１を貫通させて配設した前記リード８２ａ、８２ｂとで構成してある。また凹部８０ａの内面は反射面８０ｂとしてある。
そして、半導体発光素子ＬＥ１からの光を、この反射面８０ｂによって開口８ｃの方向に反射して、レンズＬＳを通してパッケージ８の外部に、より効率よく放射することができる。
反射部材８０としては、前記と同様に半導体発光素子ＬＥ１からの光を効率よく反射するために、その全体または少なくとも反射面８０ｂを金属にて形成したものを用いる。また枠体８１としては、一対のリード８２ａ、８２ｂを絶縁するために、樹脂製またはセラミック製の枠体を用いる。
図１４〜図１６は、本発明の半導体発光素子搭載部材ＢＬの、他の変形例を示す図である。
これらの図に見るように、この例の半導体発光素子搭載部材ＢＬを構成する高放熱部材１および凸条２の形状は、図１〜図４の例と同じである。
先の例との相違点は、他部材との接続用の電極層５１、５２を、凸条２の上面に形成すると共に、接続層６を、図１６に網線を入れて示したように、凸条２の側面２１のうち、正方形の四隅に設けた４つの面取り面に形成した点にある。
それ以外は先の例と同様である。
すなわち、高放熱部材１と凸条２とは、例えばＡｌＮなどの、あらかじめ焼結したセラミックにて形成したものを、接着剤などからなる接合層３を介して積層した構造を有する。
また、電極層４１〜５２は、周知のメタライジング法などによって、高放熱部材１の主面１０、および凸条２の上面にパターン形成される。
さらに、半導体発光素子搭載部材ＢＬは、複数の高放熱部材１のもとになる、あらかじめ焼結した１枚のセラミック板と、同じく複数の凸条２のもとになる、あらかじめ焼結した１枚のセラミック板とを用いて、前記と同様にして製造される。
また、この際、凸条のもとになるセラミック板に、通孔２０と共にスルーホールを形成し、このスルーホールの内面に、電極層５１、５２と共に形成した金属層を、ダイシングによって半導体発光素子搭載部材ＢＬを切り出す際に分割して接続層６が形成される。
なお、電極層４１、５１間および４２、５２間は、上記の接続層６に代えて、例えば高放熱部材１の面内の、任意の位置に形成したＶｉａを介して接続するようにしてもよい。
この例の半導体発光素子搭載部材ＢＬは、図１〜図４の例のものと共に、その外形を極力、小さくして省スペース化を図ることができるという利点がある。
かかる半導体発光素子搭載部材ＢＬの、高放熱部材１の主面１０のうち素子搭載領域１０ａに、金バンプＢＰなどを用いて半導体発光素子ＥＬ１を搭載すると共に、凸条２の内側の空間に蛍光体および／または保護樹脂ＦＲを充てんして半導体発光素子ＬＥ１を封止すると、図１７の構造を有する発光ダイオード構成部材ＬＥ２を得ることができる。
上記の発光ダイオード構成部材ＬＥ２は、やはり前記と同様に、発光ダイオードデバイスの最終形態として使用することができる。すなわち発光ダイオード構成部材ＬＥ２を複数個、基板上に搭載すれば面発光体を構成することができる。
また、上記の発光ダイオード構成部材ＬＥ２を、図１３のものと同じ、図１８に示すパッケージ８の凹部８ｂの、開口８ｃと対向する底面に設けた搭載部８ａに搭載すると共に、開口８ｃを、半導体発光素子ＬＥ１からの光を透過しうる材料にて形成した封止キャップまたはレンズＬＳで閉じると、発光ダイオードＬＥ３を得ることができる。
搭載方法も同様である。すなわち高放熱部材１を、その外部接続面１１と搭載部８ａとの間に介在させた、接着剤などの接合層８３によって、当該搭載部８ａに実装すると共に、凸条２の上面に形成した電極層５１、５２を、それぞれワイヤーボンドＷＢ、ＷＢを介して、パッケージ８に設けた一対の引き出し用のリード８２ａ、８２ｂと電気的に結線することによって、発光ダイオード構成部材ＬＥ２を、パッケージ８の搭載部８ａに搭載している。
なお、本発明の構成は、以上で説明した各図の例のものには限定されず、本発明の要旨を変更しない範囲で、種々の設計変更を施すことができる。
【図１】
2005020338.tif 000003
【図２】
2005020338.tif 000004
【図３】
2005020338.tif 000005
【図４】
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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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
2005020338.tif 000016
【図１５】
2005020338.tif 000017
【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
2005020338.tif 000020
【手続補正書】
【提出日】平成17年3月11日(2005.3.11)
【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】
【書類名】請求の範囲
【請求項１】半導体発光素子を搭載するための半導体発光素子搭載部材であって、
片面に、半導体発光素子と接続するための、少なくとも２つの互いに絶縁された電極層が形成されることによって、当該片面が、半導体発光素子を搭載するための素子搭載領域を含む主面とされ、その反対面が、他部材との接続のための外部接続面とされると共に、熱伝導率が１０Ｗ／ｍＫ以上で、かつ熱膨張係数が１０×１０−６／℃以下である高放熱部材と、
この高放熱部材の主面上に、素子搭載領域を囲むように、少なくとも１層の樹脂系の接着剤層を介して接合、一体化される凸条とを備え、
素子搭載領域の面積が、搭載する半導体発光素子の面積の１．０５〜４倍であることを特徴とする。
【請求項２】クレーム１の半導体発光素子搭載部材であって、素子搭載領域の面積が、搭載する半導体発光素子の面積の３倍以下であることを特徴とする。
【請求項３】クレーム１の半導体発光素子搭載部材であって、素子搭載領域の面積が、搭載する半導体発光素子の面積の１．１倍以上であることを特徴とする。
【請求項４】クレーム１の半導体発光素子搭載部材であって、高放熱部材の面積が、搭載する半導体発光素子の面積の１．５〜１０倍であることを特徴とする。
【請求項５】クレーム４の半導体発光素子搭載部材であって、高放熱部材の面積が、搭載する半導体発光素子の面積の２〜７倍であることを特徴とする。
【請求項６】クレーム１の半導体発光素子搭載部材であって、外部接続面に、他部材との接続のための、少なくとも２つの互いに絶縁された電極層が形成されると共に、各電極層と、主面の各電極層とが、それぞれ、高放熱部材の側面、または高放熱部材を貫通する通孔の内面に形成される接続層を介して、個別に接続されることを特徴とする。
【請求項７】クレーム６の半導体発光素子搭載部材であって、外部接続面に形成される電極層の面積の合計の、外部接続面の面積に占める割合が３０％以上であることを特徴とする。
【請求項８】クレーム６の半導体発光素子搭載部材であって、外部接続面に形成される電極層の面積の合計の、外部接続面の面積に占める割合が５０％以上であることを特徴とする。
【請求項９】クレーム１の半導体発光素子搭載部材であって、高放熱部材の主面の、凸条より外側に、他部材との接続のための領域が設けられ、主面の各電極層が、それぞれこの領域まで延設されて、他部材との接続のための電極層としても用いられることを特徴とする。
【請求項１０】クレーム１の半導体発光素子搭載部材であって、凸条の上面に、他部材との接続のための、少なくとも２つの互いに絶縁された電極層が形成されると共に、各電極層と、主面の各電極層とが、凸条の側面、または凸条を貫通する通孔の内面に形成される接続層を介して個別に接続されることを特徴とする。
【請求項１１】（削除）
【請求項１２】クレーム１の半導体発光素子搭載部材であって、凸条の熱膨張係数が１０×１０−６／℃以下、高放熱部材の熱膨張係数との差が３×１０−６／℃以下であることを特徴とする。
【請求項１３】クレーム１２の半導体発光素子搭載部材であって、凸条が、半導体発光素子からの光を透過しうる材料によって形成されることを特徴とする。
【請求項１４】クレーム１３の半導体発光素子搭載部材であって、凸条の、高放熱部材と接合される面に反射層が形成されることを特徴とする。
【請求項１５】発光ダイオード構成部材であって、クレーム１の半導体発光素子搭載部材のうち、高放熱部材の主面の、凸条で囲まれた素子搭載領域に半導体発光素子が搭載されると共に、凸条の内側の空間に、蛍光体および保護樹脂のうちの少なくとも一方が充てんされて、半導体発光素子が封止されることを特徴とする。
【請求項１６】発光ダイオードであって、凹部を有するパッケージを備え、この凹部の底面に、クレーム１５の発光ダイオード構成部材が搭載されると共に、凹部の開口が、発光ダイオード構成部材からの光を透過しうる材料によって形成される封止キャップまたはレンズで封止されることを特徴とする。


【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
この高放熱部材の主面上に、素子搭載領域を囲むように、少なくとも１層の樹脂系の接着剤層を介して接合、一体化される凸条とを備え、
素子搭載領域の面積が、搭載する半導体発光素子の面積の１．０５〜４倍であることを特徴とするものである。
上記本発明の半導体発光素子搭載部材は、素子搭載領域の面積が、搭載する半導体発光素子の面積の１．０５〜４倍の範囲内であって、半導体発光素子のチップサイズより１回り程度、大きいだけで、他は従来のパッケージとほぼ同様の機能を有している。
すなわち、本発明の半導体発光素子搭載部材は、熱伝導率が１０Ｗ／ｍＫ以上という高放熱部材を有していることから、発光ダイオードの高出力化に対応するための放熱性に優れている。
また、本発明の半導体発光素子搭載部材は、高放熱部材の熱膨張係数が１０×１０−６／℃以下であって、特に半導体基板を有する半導体発光素子と熱膨張係数が近いことから、発光時の熱履歴などによって膨張収縮した際に、素子に過大な応力が加わって破損したり、電極層との接合が外れて接合不良を生じたりするのを防止することもできる。
また、本発明の半導体発光素子搭載部材は、高放熱部材の主面に素子搭載用の電極層を設けることによって構成した素子搭載領域に、上記電極層を介して半導体発光素子を実装すると共に、外部と電気的に結線して発光させる機能を有している。
さらに、本発明の半導体発光素子搭載部材によれば、上記主面に、素子搭載領域を囲むように設けた凸条の内側の空間に、蛍光体および／または保護樹脂を充てんして半導体発光素子を封止することもできる。
したがって、本発明の半導体発光素子搭載部材の素子搭載領域に半導体発光素子を搭載し、かつ凸条の内側の空間に蛍光体および／または保護樹脂を充てんして封止することによって、前記のように半導体発光素子のチップサイズより１回り程度、大きいだけである、本発明の発光ダイオード構成部材を構成することができる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
そして、この発光ダイオード構成部材を、従来の半導体発光素子のチップと同様の１つの部品として取り扱って、発光ダイオードのパッケージに組み込んだり、面発光体の基板に搭載したりすることができる。
また、上記発光ダイオード構成部材を発光ダイオードのパッケージに組み込んだり、面発光体の基板に搭載したりする前に、あらかじめ、搭載した半導体発光素子に、電極層を介して通電することによって、半導体発光素子が発光するか否か、発光波長が正しいか否かといった良否の判定をすることができる。また、白色発光の場合は、蛍光体を封止した状態での発光の色合いを調べることもできる。
したがって、発光ダイオードや面発光体には、良品の半導体発光素子を実装した発光ダイオード構成部材のみを選別して使用できるため、高価なパッケージなどが無駄になるのを極力、防止することが可能となる。
また、白色発光の面発光体などの場合は、事前に、複数個の発光ダイオード構成部材の発光の色合いを調べて、色合いの揃った発光ダイオード構成部材を選別して使用することができるため、発光の色合いの揃った面発光体を容易に製造することも可能となる。
さらに、発光ダイオードの場合、従来は、半導体発光素子に比べてかなり大きめのパッケージの凹部内に多量の蛍光体および／または保護樹脂を充てんする必要があったが、本発明の半導体発光素子搭載部材では、半導体発光素子のチップサイズとあまり変わらない小さな、凸条の内側の空間にのみ、蛍光体および／または保護樹脂を充てんすればよいため、これらの材料の無駄を無くすることができるという利点もある。
また、本発明の半導体発光素子搭載部材は、高放熱部材と凸条とが、少なくとも１層の樹脂系の接着剤層を介して接合、一体化された構造を有するため、
＊  高放熱部材のもとになる、あらかじめ焼結したセラミック板の表裏両面や、側面の一部となる通孔内などに、必要に応じて電極層、接続層を形成したものと、
＊  凸条のもとになる、あらかじめ焼結したセラミック板の所定の位置に、凸条で囲まれた領域となる通孔を形成すると共に、その表面や、側面の一部となる通孔内などに、必要に応じて電極層、接続層を形成したものとを、
接合層を介して接合、一体化したのち、所定の平面形状に切り出すなどして製造することができる。
したがって、あらかじめ焼結したセラミック板の表面などに、フォトリソグラフィーなどを利用して精度良く、各電極層、接続層を形成できるため、これらの電極層、接続層を、１００μｍ以下の微細な形状にパターン形成することができる。
詳しくは、パターン間の間隔やパターン幅、あるいは、パターンの平面形状の最小値等がいずれも１００μｍ以下、好ましくは５０μｍ以下という微細な電極層、接続層を、より高い精度で形成することができる。そのため、半導体発光素子を、素子搭載領域に、フリップチップ実装等によって実装して、半導体発光素子の発光部の発熱を、高放熱部材に効率よく伝達して放熱させることが可能となり、半導体発光素子の、更なる高出力化が可能となる。
また、前記のように、特に短波長の光の反射率に優れるものの、コファイア法によって形成したＭｏやＷ等からなるメタライズ層の上に、表面層として、めっき法によって形成することが困難な、Ａｌ製の電極層を、高放熱部材上に形成することもできる。
なお、半導体発光素子搭載部材の外形を極力、小さくして省スペース化を図ることや、高価な高放熱部材の使用量を極力、減らして材料の無駄をなくすることを考慮すると、素子搭載領域の面積は、搭載する半導体発光素子の面積の３倍以下であるのが好ましい。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
また、（２）の構造とした場合には、電極層を高放熱部材の主面にのみ形成するだけでよいので、配線の構造を簡略化してさらなる低コスト化を図ることができる。
一方、（１）や（３）の構造とした場合には、高放熱部材の主面の凸条より外側に他部材との接続のための領域を設ける必要がないので、半導体発光素子搭載部材の外形を極力、小さくして省スペース化を図ることができる。
さらに、（２）のものは、高放熱部材の外部接続面に設けた他部材との接続用の電極層と、発光ダイオードのパッケージや面発光体の基板の搭載部に設けた電極層との間をはんだ付けすることによって、その実装と電気的な接続とを同時に行う、いわゆる表面実装が可能であり、パッケージや基板への搭載の工程、および構造を簡略化できるという利点もある。
なお、表面実装の際には、高放熱部材と、パッケージや基板等の他部材との間の放熱経路を十分に確保することを考慮して、外部接続面に設けた電極層の面積の合計の、当該外部接続面の面積に占める割合が３０％以上、特に５０％以上であるのが好ましい。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
凸条は、種々の材料によって形成することができるが、上記のように接合層を介して高放熱部材と接合、一体化した際に、両者の積層体に反りが発生するのを防止することを考慮すると、当該高放熱部材と熱膨張係数ができるだけ近いことが好ましい。具体的には、凸条は、熱膨張係数が１０×１０−６／℃以下、高放熱部材の熱膨張係数との差が３×１０−６／℃以下であるのが好ましい。
また、半導体発光素子からの光が凸条によって吸収されたり反射されたりするのをできるだけ低減して、発光ダイオードのパッケージや、面発光体の基板の搭載部に搭載した際の光の広がりの設計を容易にし、それによって発光ダイオードや面発光体の発光効率を向上することを考慮すると、凸条は、半導体発光素子からの光を透過しうる材料によって形成するのが好ましい。
また、凸条の、高放熱部材と接合される面に反射層を形成すると、さらに、発光ダイオードや面発光体の発光効率を向上することができる。
本発明の発光ダイオード構成部材は、以上で説明した半導体発光素子搭載部材の
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
図１は、本発明の半導体発光素子搭載部材ＢＬの、実施の形態の一例を示す平面図、図２は、図１のＢ−Ｂ線断面図である。また、図３は、上記例の半導体発光素子搭載部材ＢＬの全体を示す斜視図、図４は、側面図である。
これらの図に見るように、この例の半導体発光素子搭載部材ＢＬは、略正方形の平面形状を有する平板状の高放熱部材１と、当該高放熱部材１の、各図において上面側である主面１０上に設けた、高放熱部材１の正方形の４辺に沿う凸条２とを備えている。
また、凸条２は、この例では、高放熱部材１と同じ平面形状を有し、かつその中央部に略正方形の通孔２０を形成した平板によって形成してあり、高放熱部材１の主面１０のうち、通孔２０を通して外部に露出した、凸条２で囲まれた領域を、図１中に二点鎖線で示す半導体発光素子ＬＥ１を搭載するための素子搭載領域１０ａとし、かつ高放熱部材１の反対面を、他部材への接続のための外部接続面１１としている。
半導体発光素子搭載部材ＢＬは、上記高放熱部材１と凸条２とを、少なくとも１層の樹脂系の接着剤層３を介して接合、一体化して形成される。
高放熱部材１の主面１０には、面方向の中央に狭いギャップを設けて互いに絶縁した状態で、半導体発光素子ＬＥ１を搭載するための、２つの電極層４１、４２を形成してある。
この２つの電極層４１、４２はそれぞれ、半導体発光素子ＬＥ１の２つの極に対応しており、図７に示すように、半導体発光素子ＬＥ１の両極と、ＡｕバンプＢＰを介して接合される。そしてそれによって半導体発光素子ＬＥ１を素子搭載領域１０ａに搭載した後、凸条２の内側の空間に蛍光体および／または保護樹脂ＦＲを充てんして半導体発光素子ＬＥ１を封止すると、同図に示す発光ダイオード構成部材ＬＥ２を得ることができる。
また、この例では、図１、図３に示すように、上記２つの電極層４１、４２を、
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
０〜２０重量％、Ｂ２Ｏ３が５〜１５重量％であるのが好ましい。
凸条２の厚みは、強度を十分に確保しつつ、半導体発光素子搭載部材ＢＬの容積をできるだけ小さくすることを考慮すると、０．１〜１ｍｍとするのが好ましく０．２〜０．５ｍｍとするのがさらに好ましい。
高放熱部材１と凸条２とは、前記のように、少なくとも１層の樹脂系の接着剤層３を介して接合、一体化される。
接着剤としては、種々の接着剤を挙げることができる。
ただし、接着剤は、素子搭載領域１０ａに半導体発光素子ＬＥ１を搭載する際、ならびに発光ダイオード構成部材ＬＥ２をパッケージ７の搭載部７ａに搭載する際の、はんだ付けなどによる熱履歴や、あるいは半導体発光素子ＥＬ１の発光時の発熱などに対して十分な耐熱性を有している必要があり、かかる高耐熱性の接着剤としては、例えばエポキシ系、ポリイミド系、ポリアミドイミド系、ポリエーテルイミド系、ポリエーテルスルホン系、液晶ポリマー系などの接着剤を挙げることができる。
中でも、上述した熱履歴などに十分に耐え得ることを考慮すると、ガラス転移温度が２００℃以上、または熱分解温度が２６０℃以上の接着剤を用いるのが好ましい。また取り扱い上の観点から、基本的にポットライフのない熱可塑性樹脂系の接着剤、具体的にはポリアミドイミド系接着剤等を用いるのが好ましい。
これら樹脂系の接着剤を用いて高放熱部材１と凸条２とを接合するためには、例えば適当な溶剤に溶解または分散させてペースト化したものを、スクリーン印刷などによって、両者のうち少なくとも一方の接合面に塗布して乾燥固化させるか、もしくはシート状に形成したものを両者の接合面の間に挟んだ状態で加圧、加熱すればよい。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
前記のように、半導体発光素子ＬＥからの光を透過しうる材料によって形成した凸条２を、上記接着剤層３を介して高放熱部材１と接合する場合は、この凸条２の、高放熱部材１と接合される面に反射層を形成すると、さらに、発光効率を向上することができる。すなわち、この例の半導体発光素子搭載部材ＢＬにおいては、高放熱部材１の電極層４１、４２が、凸条２を接合する部分で、接着剤層３によって覆われるため、上記反射層を形成しない場合は、接着剤層３の分だけ、電極層４１、４２による、光の反射面積が少なくなるが、凸条２に反射層を設けると、この反射層によって光の反射面積が補われるため、発光効率を向上することができる。
反射層は、次に述べる電極層４１〜５３や接続層６と同様に、種々の金属によって形成することができるが、特に、短波長の光の反射率に優れるＡｌによって形成するのが好ましい。また、反射層による光の反射効率を向上することを考慮すると、この反射層を形成する、凸条２の、高放熱部材１と接合される面は、できるだけ平滑に仕上げるのが好ましい。
高放熱部材１の主面１０、外部接続面１１、および側面１２のうち面取り面に形成する電極層４１〜５３や接続層６は、いずれも従来公知の種々の、導電性に優れた金属材料などで層状に形成することができる。また電極層４１〜５３や接続層６は、湿式めっき法や、あるいは真空蒸着法、スパッタリング法などの物理蒸着法等の、種々のメタライズ法を利用して、単層構造、あるいは２層以上の多層構造に形成することができる。
このうち、湿式めっき法によって電極層４１〜５３や接続層６を形成する場合は、かかる電極層４１〜５３や接続層６を、アンカー効果によって、高放熱部材１の各表面に密着性良く形成するために、当該高放熱部材１の、少なくとも上記各層を形成する表面の中心線平均粗さＲａが０．１〜１μｍの範囲であるのが好ましい。
また、物理蒸着法では、特に電極層４１、４２の表面を、前記のように反射面としても機能させることを考慮すると、高放熱部材１の、少なくとも上記各層を形成
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
した際に、かかる逆テーパーを、そのヌケ止めとして機能させて、蛍光体および／または保護樹脂ＦＲの剥落を低減することができる。
次に、図５Ｂに示すように、セラミック板１′の上面側に、メタルマスクやフォトリソグラフィーによるマスクなどを用いたメタライジングによって電極層４１、４２をパターン形成すると共に、下面側に、同様にメタルマスクやフォトリソグラフィーによるマスクなどを用いたメタライジングによって電極層５１〜５３をパターン形成する。
また、スルーホール１ｂ′の内面の全面には、接続層６のもとになる金属層６′を形成する。
金属層６′は、例えば電極層４１〜５３を湿式めっき法によって直接に、セラミック板１′の表裏両面に同時に、または片面ずつパターン形成する場合、これらの層と同時に形成することができる。この際、電極層４１〜５２を、スルーホール１ｂ′の開口に達するようにパターン形成しておくことによって、これらの電極層４１〜５２を、図に見るように金属膜６′と一体に形成することができる。
このため、加工工程を簡略化して低コスト化が可能である。
また、電極層４１〜５３を物理蒸着法によって形成する場合には、物理蒸着法としてスパッタリング法を採用すれば、同時にスルーホール１ｂ′の内面までメタライズすることができる。また、物理蒸着法と湿式めっき法とを併用してもよい。
次に、図５Ｃに示すように、セラミック板１′の、電極層４１、４２を形成した上面側に、接着剤層３のもとになる接着剤３′を塗布して乾燥、固化させるか、もしくはシート状の接着剤３′を積層し、次いでその上に、前記のようにスルーホール１ｂ′、２ｂ′によって位置合わせしながらセラミック板２′を積層する〔図５Ｄ〕。
なお、図５Ｄ、図５Ｅでは位置関係がわかりやすいように、セラミック板１′と接着剤３′とを、図６Ａ中のＡ−Ａ線断面図で表し、セラミック板２′を、図６Ｂ中のＢ−Ｂ線断面図で表している。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
すなわち、高放熱部材１と凸条２とは、例えばＡｌＮなどの、あらかじめ焼結したセラミックにて形成したものを、少なくとも１層の樹脂系の接着剤層３を介して積層した構造を有する。
また、電極層４１、４２は、周知のメタライジング法などによって、高放熱部材１の主面１０にパターン形成される。
さらに、半導体発光素子搭載部材ＢＬは、複数の高放熱部材１のもとになる、あらかじめ焼結した１枚のセラミック板と、同じく複数の凸条２のもとになる、あらかじめ焼結した１枚のセラミック板とを用いて、前記と同様にして製造される。
この例の半導体発光素子搭載部材ＢＬは、上記のように高放熱部材１の主面１０側に形成した、半導体発光素子との接続用の電極層４１、４２に、他部材との接続用の電極としての機能をも持たせており、外部接続面１１の電極層や、両電極層間を繋ぐ接続層などを省略できるため、構造を簡略化できるという利点がある。
かかる半導体発光素子搭載部材ＢＬの、高放熱部材１の主面１０のうち素子搭載領域１０ａに、金バンプＢＰなどを用いて半導体発光素子ＥＬ１を搭載すると共に、凸条２の内側の空間に蛍光体および／または保護樹脂ＦＲを充てんして半導体発光素子ＬＥ１を封止すると、図１２の構造を有する発光ダイオード構成部材ＬＥ２を得ることができる。
上記の発光ダイオード構成部材ＬＥ２は、前記と同様に、発光ダイオードデバイスの最終形態として使用することができる。すなわち発光ダイオード構成部材ＬＥ２を複数個、基板上に搭載すれば面発光体を構成することができる。
また、上記の発光ダイオード構成部材ＬＥ２を、図１３に示すパッケージ８の凹部８ｂの、開口８ｃと対向する底面に設けた搭載部８ａに搭載すると共に、開口８ｃを、半導体発光素子ＬＥ１からの光を透過しうる材料にて形成した封止キャップまたはレンズＬＳで閉じると、発光ダイオードＬＥ３を得ることができる。
なお、この例では高放熱部材１を、その外部接続面１１と搭載部８ａとの間に介
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
それ以外は先の例と同様である。
すなわち、高放熱部材１と凸条２とは、例えばＡｌＮなどの、あらかじめ焼結したセラミックにて形成したものを、少なくとも１層の樹脂系の接着剤層３を介して積層した構造を有する。
また、電極層４１〜５２は、周知のメタライジング法などによって、高放熱部材１の主面１０、および凸条２の上面にパターン形成される。
さらに、半導体発光素子搭載部材ＢＬは、複数の高放熱部材１のもとになる、あらかじめ焼結した１枚のセラミック板と、同じく複数の凸条２のもとになる、あらかじめ焼結した１枚のセラミック板とを用いて、前記と同様にして製造される。
また、この際、凸条のもとになるセラミック板に、通孔２０と共にスルーホールを形成し、このスルーホールの内面に、電極層５１、５２と共に形成した金属層を、ダイシングによって半導体発光素子搭載部材ＢＬを切り出す際に分割して接続層６が形成される。
なお、電極層４１、５１間および４２、５２間は、上記の接続層６に代えて、例えば高放熱部材１の面内の、任意の位置に形成したＶｉａを介して接続するようにしてもよい。
この例の半導体発光素子搭載部材ＢＬは、図１〜図４の例のものと共に、その外形を極力、小さくして省スペース化を図ることができるという利点がある。
かかる半導体発光素子搭載部材ＢＬの、高放熱部材１の主面１０のうち素子搭載領域１０ａに、金バンプＢＰなどを用いて半導体発光素子ＥＬ１を搭載すると共に、凸条２の内側の空間に蛍光体および／または保護樹脂ＦＲを充てんして半導体発光素子ＬＥ１を封止すると、図１７の構造を有する発光ダイオード構成部材ＬＥ２を得ることができる。
上記の発光ダイオード構成部材ＬＥ２は、やはり前記と同様に、発光ダイオードデバイスの最終形態として使用することができる。すなわち発光ダイオード構成部
【国際調査報告】
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