(57)【要約】【課題】  同一の光学特性を有し、低コストで量産性が改善された薄型ＬＥＤパッケージと発光装置、および薄型ＬＥＤパッケージの製造方法の提供。【解決手段】漏光防止材１６を設けたＦＰＣ１５にＬＥＤチップ１１をＦＰＣ１５に実装し、ＣＯＦ２２を構成する。シリコン基板１に形成した加工部を半割りして、３方向の傾斜面を反射ミラー面とした反射ミラーパッケージ１０をＣＯＦ２２に載置し、樹脂材１２で封止する。テーパー角度が５４．７°の反射ミラー面９が３方向に形成されている。ＬＥＤチップ１１からの出射光は、３方向の反射ミラー面で反射して矢視Ａ方向に放射される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に形成された傾斜面を有する加工部にＬＥＤチップを配置して樹脂封止し、前記基板の前記ＬＥＤチップが配置された側の表面に放熱性が良好な金属材と、前記ＬＥＤチップが実装された回路基板裏面に熱伝導性の高い金属またはグラファイト板を積層した薄型ＬＥＤパッケージであって、前記傾斜面を前記ＬＥＤの出射光の反射ミラー面として用いると共に、前記ＬＥＤチップが配置された位置の前記基板、および前記金属材を貫通する脱気穴を設けたことを特徴とする薄型ＬＥＤパッケージ。
【請求項２】
前記反射ミラー面は、金属材のメッキ、スパッタリングの処理、または塗料による反射塗装処理が施されて、前記加工部が反射ミラーパッケージとして構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の薄型ＬＥＤパッケージ。
【請求項３】
前記反射ミラー面を、前記傾斜面の３面に形成したことを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の薄型ＬＥＤパッケージ。
【請求項４】
前記ＬＥＤチップはＦＰＣまたは薄型リジット回路板の表面に実装されており、当該ＦＰＣまたは薄型リジット回路板に前記反射ミラーパッケージを装着したことを特徴とする、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の薄型ＬＥＤパッケージ。
【請求項５】
前記ＬＥＤチップを複数適宜のピッチによりＦＰＣまたは薄型リジット回路板の表面に実装し、前記ＦＰＣまたは薄厚リジット回路板に前記反射ミラーパッケージを装着したことを特徴とする、請求項４に記載の薄型ＬＥＤパッケージ。
【請求項６】
前記脱気穴を樹脂材で封止したことを特徴とする、請求項４または請求項５に記載の薄型ＬＥＤパッケージ。
【請求項７】
前記基板としてシリコン基板を使用し、前記加工部を異方性エッチングで形成したことを特徴とする、請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の薄型ＬＥＤパッケージ。
【請求項８】
前記傾斜面のテーパー角度を、５４．７°または４５°の（＋／―）５°の範囲内に設定したことを特徴とする、請求項７に記載の薄型ＬＥＤパッケージ。
【請求項９】
前記加工部をシリコンウェハー上で逆四角錘台状に複数設け、前記シリコンウェハーのダイシング処理により、前記反射ミラーパッケージを形成することを特徴とする、請求項７または請求項８に記載の薄型ＬＥＤパッケージ。
【請求項１０】
前記ダイシング処理は、前記逆四角錘台状の加工部の底面に形成されている前記脱気穴の中心を通る線で切断し、単体の反射ミラーパッケージ、または複数連続、あるいは可変のピッチで複数連続された反射ミラーパッケージアレーを形成することを特徴とする、請求項９に記載の薄型ＬＥＤパッケージ。
【請求項１１】
前記熱伝導率が良好な金属材をエッチングストッパー手段として設け、前記脱気穴を、前記エッチングストッパー手段に対するオーバーエッチングにより形成したことを特徴とする、請求項７ないし請求項１０のいずれかに記載の薄型ＬＥＤパッケージ。
【請求項１２】
前記基板としてセラミック材を使用し、所定のテーパーを有する型で前記加工部の傾斜面を形成して焼結したことを特徴とする、請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の薄型ＬＥＤパッケージ。
【請求項１３】
前記ＬＥＤチップの樹脂封止は、透明樹脂材を用いることを特徴とする、請求項１ないし請求項１２のいずれかに記載の薄型ＬＥＤパッケージ。
【請求項１４】
前記ＬＥＤは青色を発光し、前記樹脂封止はＹＡＧ系染料を混在させた樹脂材で行なうことを特徴とする、請求項１ないし請求項１２のいずれかに記載の薄型ＬＥＤパッケージ。
【請求項１５】
前記ＬＥＤは青色を発光し、前記樹脂封止は非ＹＡＧ系染料を混在させた透明樹脂材で行なうことを特徴とする、請求項１ないし請求項１２のいずれかに記載の薄型ＬＥＤパッケージ。
【請求項１６】
シリコン単結晶基板に異方性エッチングで形成される傾斜面を有する加工部と、前記傾斜面に金属系材料を用いて形成される反射ミラー面と、前記シリコン単結晶基板の一方表面に設けられる放熱性が良好な金属材と、前記放熱性が良好な金属材に形成される脱気穴とを有する反射ミラーパッケージ、およびＬＥＤチップが実装されたＦＰＣまたは薄厚リジッド実装基板を備え、前記ＦＰＣまたは薄厚リジッド実装基板の前記ＬＥＤチップの位置に前記脱気穴が位置するように前記反射ミラーパッケージを装着し、前記ＬＥＤチップを樹脂材で封止すると共に、前記脱気穴を樹脂材で封止してＬＥＤパッケージを構成し、前記ＬＥＤパッケージを同一平面に複数設けて、前記ＬＥＤの出射光を前記反射ミラー面で反射させて外部に放射することを特徴とする、発光装置。
【請求項１７】
前記反射ミラー面を３面の前記傾斜面に形成し、前記ＬＥＤパッケージから外部に白色光を放射することを特徴とする、請求項１６に記載の発光装置。
【請求項１８】
同一の色が放射される一方のＬＥＤパッケージを同一平面上に複数配列し、前記各ＬＥＤパッケージに重ねて、他の同一色が放射される他方の前記ＬＥＤパッケージを同一平面上に複数配列し、縦方向にユニット構造を形成したことを特徴とする、請求項１６に記載の発光装置。
【請求項１９】
前記縦方向のユニット構造は３段構成として、外部に赤、青、緑の３原色の光を放射することを特徴とする、請求項１８に記載の発光装置。
【請求項２０】
シリコン基板に異方性エッチングを施して傾斜面を有する加工部を形成する工程と、前記シリコン基板の一方表面に設けられる熱伝導率が良好な金属材に脱気穴を形成する工程と、前記傾斜面に金属材を用いて反射ミラー面を形成し、反射ミラーパッケージを作成する工程と、ＬＥＤチップをＦＰＣに実装してＣＯＦを形成する工程と、前記ＣＯＦの前記ＬＥＤチップの位置に前記脱気穴が位置するように前記反射ミラーパッケージを装着する工程と、前記ＬＥＤチップを樹脂材で封止する工程と、前記脱気穴を樹脂材で封止する工程と、からなることを特徴とする、薄型ＬＥＤパッケージの製造方法。
【請求項２１】
前記異方性エッチングをシリコンウェハーの複数個所に施して、前記加工部を逆四角錘台状に形成する工程と、前記逆四角錘台状の加工部の底面に形成されている前記脱気穴の中心を通る線で切断するダイシング工程と、を含むことを特徴とする、請求項１９に記載の薄型ＬＥＤパッケージの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、同一の光学特性を有し、低コストで量産性、発光面輝度均斉度、各発光面間の寸法精度、および熱伝導・放熱性が改善された薄型ＬＥＤパッケージとそれを用いた発光装置、および薄型ＬＥＤパッケージの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近のＬＥＤの用途の拡大に伴い、より小型で光量を増大させたＬＥＤパッケージが開発されている。例えば、特許文献１には、マウント本体の上部側に設けたパッケージ側に凹溝を形成し、開口上面部に行くに従い溝幅が広くなるというラッパ形構造を採用し、溝底部にＬＥＤを搭載したＬＥＤパッケージが記載されている。このＬＥＤパッケージは、前記凹溝の側面に傾斜を形成し、別に製作されたＬＥＤチップが実装され、伝熱・放熱機能及び光反射機能を具備した薄厚回路モジュールと組み合わせている。このようにして、広角的に光を放射し、放熱性を考慮した発光装置を構成している。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２８５８９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した特許文献１の方法によれば、ＬＥＤパッケージを形成するための構成が複雑で、大量に同一の光学特性を有し、且つ伝熱・放熱性の高いＬＥＤパッケージとそれを用いた連続的パッケージアレー発光装置の生産に時間やコストを要するという問題があった。
【０００５】
本発明の目的は、このような問題に鑑みて、量産性を改善し、同一の光学特性を有し、且つ伝熱・放熱性の高い薄型ＬＥＤパッケージとそれを用いた連続的パッケージアレー構成の発光装置、および薄型ＬＥＤパッケージの製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明の薄型ＬＥＤパッケージは、基板に形成された傾斜面を有する加工部にＬＥＤチップを配置して樹脂封止し、前記基板の前記ＬＥＤチップが配置された側の表面に放熱性が良好な金属材と、前記ＬＥＤチップが実装された回路基板裏面に熱伝導性の高い金属またはグラファイト板を積層した薄型ＬＥＤパッケージであって、前記傾斜面を前記ＬＥＤの出射光の反射ミラー面として用いると共に、前記ＬＥＤチップが配置された位置の前記基板、および前記金属材を貫通する脱気穴を設けたことを特徴とする。
【０００７】
また、本発明の薄型ＬＥＤパッケージは、前記反射ミラー面は、金属材のメッキ、またはスパッタリングの処理、または塗料による反射塗装の処理が施されて、前記加工部が反射ミラーパッケージとして構成されていることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の薄型ＬＥＤパッケージは、前記反射ミラー面を、前記傾斜面の３面に形成したことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の薄型ＬＥＤパッケージは、前記ＬＥＤチップはＦＰＣまたは薄型リジット回路板の表面に実装されており、当該ＦＰＣまたは薄型リジット回路板に前記反射ミラーパッケージを装着したことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の薄型ＬＥＤパッケージは、前記ＬＥＤチップを複数適宜のピッチによりＦＰＣまたは薄型リジット回路板に実装し、前記に前記ＦＰＣまたは薄型リジット回路板に反射ミラーパッケージを装着したことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の薄型ＬＥＤパッケージは、前記脱気穴を樹脂材で封止したことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の薄型ＬＥＤパッケージは、前記基板としてシリコン基板を使用し、前記加工部を異方性エッチングで形成したことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の薄型ＬＥＤパッケージは、前記傾斜面のテーパー角度を５４．７°または４５°の（＋／―）５°の範囲内に設定したことを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の薄型ＬＥＤパッケージは、前記加工部をシリコンウェハー上で逆四角錘台状に複数設け、前記シリコンウェハーのダイシング処理により、前記反射ミラーパッケージを形成することを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の薄型ＬＥＤパッケージは、前記ダイシング処理は、前記逆四角錘台状の加工部の底面に形成されている前記脱気穴の中心を通る線で切断し、単体の反射ミラーパッケージ、または複数連続、あるいは可変のピッチで複数連続された反射ミラーパッケージアレーを形成することを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の薄型ＬＥＤパッケージは、前記熱伝導率が良好な金属材をエッチングストッパー手段として設け、前記脱気穴を、前記エッチングストッパー手段に対するオーバーエッチングにより形成したことを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の薄型ＬＥＤパッケージは、前記基板としてセラミック材を使用し、所定のテーパーを有する型で前記加工部の傾斜面を形成して焼結したことを特徴とする。
【００１８】
また、本発明の薄型ＬＥＤパッケージは、前記ＬＥＤチップの樹脂封止は、透明樹脂材を用いることを特徴とする。
【００１９】
また、本発明の薄型ＬＥＤパッケージは、前記ＬＥＤは青色を発光し、前記樹脂封止はＹＡＧ系染料を混在させた樹脂材で行なうことを特徴とする。
【００２０】
また、本発明の薄型ＬＥＤパッケージは、前記ＬＥＤは青色を発光し、前記樹脂封止は非ＹＡＧ系染料を混在させた透明樹脂材で行なうことを特徴とする。
【００２１】
本発明の発光装置は、シリコン単結晶基板に異方性エッチングで形成される傾斜面を有する加工部と、前記傾斜面に金属系材料を用いて形成される反射ミラー面と、前記シリコン単結晶基板の一方表面に設けられる放熱性が良好な金属材と、前記放熱性が良好な金属材に形成される脱気穴とを有する反射ミラーパッケージ、およびＬＥＤチップが実装されたＦＰＣまたは薄厚リジッド実装基板を備え、前記ＦＰＣまたは薄厚リジッド実装基板の前記ＬＥＤチップの位置に前記脱気穴が位置するように前記反射ミラーパッケージを装着し、前記ＬＥＤチップを樹脂材で封止すると共に、前記脱気穴を樹脂材で封止して薄型ＬＥＤパッケージを構成し、前記ＬＥＤパッケージを同一平面に複数設けて、前記ＬＥＤの出射光を前記反射ミラー面で反射させて外部に放射することを特徴とする。
【００２２】
また、本発明の発光装置は、前記反射ミラー面を３面の前記傾斜面に形成し、前記薄型ＬＥＤパッケージから外部に白色光を放射することを特徴とする。
【００２３】
また、本発明の発光装置は、同一の色が放射される一方の薄型ＬＥＤパッケージを同一平面上に複数配列し、前記各薄型ＬＥＤパッケージに重ねて、他の同一色が放射される他方の前記薄型ＬＥＤパッケージを同一平面上に複数配列し、縦方向にユニット構造を形成したことを特徴とする。
【００２４】
また、本発明の発光装置は、前記縦方向のユニット構造は３段構成として、外部に赤、青、緑の３原色の光を放射することを特徴とする。
【００２５】
本発明の薄型ＬＥＤパッケージの製造方法は、シリコン基板に異方性エッチングを施して傾斜面を有する加工部を形成する工程と、前記シリコン基板の一方表面に設けられる熱伝導率が良好な金属材に脱気穴を形成する工程と、前記傾斜面に金属材を用いて反射ミラー面を形成し、反射ミラーパッケージを作成する工程と、ＬＥＤチップをＦＰＣに実装してＣＯＦを形成する工程と、前記ＣＯＦの前記ＬＥＤチップの位置に前記脱気穴が位置するように前記反射ミラーパッケージを装着する工程と、前記ＬＥＤチップを樹脂材で封止する工程と、前記脱気穴を樹脂材で封止する工程と、からなることを特徴とする。
【００２６】
また、本発明の薄型ＬＥＤパッケージの製造方法は、前記異方性エッチングをシリコンウェハーの複数個所に施して、前記加工部を四角錘状に形成する工程と、前記四角錘状の加工部の底面に形成されている前記脱気穴の中心を通る線で切断するダイシング工程と、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２７】
本発明の請求項１に記載の薄型ＬＥＤパッケージによれば、基板に形成した傾斜面をＬＥＤの出射光の反射ミラー面として用いる簡単な構成としているので、コストを低減できる。また、ＥＤチップを実装するＦＰＣまたは薄厚リジッド基板の裏面に熱伝導率の高いグラファイトまたは金属層を設け、更にミラーパッケージ基板に放熱性の高い金属材を設けることができるので、ＬＥＤの発熱に対する放熱特性を向上させることができる。さらに、金属材を貫通する脱気穴を設けているので、ＬＥＤチップを樹脂封止する際の封止時間の短縮と樹脂内気泡残留を低減することが出来る。
【００２８】
本発明の請求項１６に記載の発光装置によれば、ＬＥＤチップが実装されたＣＯＦまたは薄厚リジッド実装基板に、基板の傾斜面に反射ミラー面を形成した反射ミラーパッケージを装着している。すなわち、前記ＣＯＦまたは薄厚リジッド実装基板と反射ミラーパッケージを別々に製造して、両者を組み合わせた発光装置であるので、高い寸法精度と光特性が良好な面発光装置を安価に得ることができる。また、発光面輝度均斉度、各発光面間の寸法精度が改善された発光装置が得られる。
【００２９】
本発明の請求項２１に記載の薄型ＬＥＤパッケージの製造方法によれば、シリコン基板に異方性エッチングを施す際に形成される傾斜面をＬＥＤの反射ミラー面としているので、別途反射ミラー面を製作する工程が不要となる。また、ＬＥＤチップを反射ミラーパッケージに簡単に装着できる。このため、量産性の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
本発明の実施形態においては、シリコン基板に対する異方性エッチングにより傾斜面を形成し、当該傾斜面をＬＥＤの反射ミラー面とすることを特徴としている。シリコンの異方性エッチングは、一般に、特定の結晶方位に対してエッチングが進まない性質と定義されている。異方性エッチングは、ウェットエッチング、ドライエッチングのいずれでも採用できる。ウェットエッチングによる異方性エッチングの際に、エッチング溶液（エッチャント）として、ＫＯＨ（水酸化カリウム）を用いた場合には、結晶面の（１１１）面にはエッチングが殆ど進まず、結晶面の（１００）面をオリエンテーションとするシリコン基板では、５４．７°の傾斜（テーパー角度）を有する楔型を作成できることが知られている。
【００３１】
以下、図を参照して本発明のＬＥＤパッケージの実施形態を説明する。図１１は、このような異方性エッチングの工程を示す説明図である。図１１（１）に示すように、結晶面の（１００）面をオリエンテーションとするシリコン基板１の上下面に、Ｓｉ3Ｎ4（窒化珪素）の膜２ａ、３ａを形成する。後述するように、表面の膜２ａはエッチングレジストとして機能し、裏面の膜３ａはエッチングストッパー膜として機能する。表面の膜２ａには開口部２ｂを形成する。
【００３２】
図１１（３）に示されているような、先端の形状２１が矩形状であり、寸法が２０で示される大きさのノズルを用意する。図１１（２）に示されているように、当該ノズルにより、前記開口部２ｂからエッチング液を噴霧し、シリコン基板１に対する異方性エッチングを実行する。この場合には、図１１（３）に示されているように、結晶面の（１００）面と、異方性エッチングで露出された傾斜面である結晶面の（１１１）面とのなすテーパー角度は、前記のように５４．７°である。
【００３３】
図１２は、シリコン基板１に傾斜面の角度が５４．７°である異方性エッチングを施す具体例を示す説明図である。図１２において、図１１と同様に結晶面の（１００）面をオリエンテーションとして、異方性エッチングを行なう。シリコンウェハー３０の表面には、エッチングレジスト２としてＳｉＯ2（二酸化珪素）を用いる。この際のエッチング溶液としては、ＫＯＨ（水酸化カリウム）にＴＭＡＨ（ハイドロオキサイド）を加える。不純物の含有量を４０％、温度を５５℃として異方性エッチングを実施した場合には、加工部６は図１２に示されているように楔型が得られる。この例でも、結晶面の（１００）面と傾斜面である結晶面の（１１１）面とのなすテーパー角度は、５４．７°である。
【００３４】
本発明においては、前記のように、シリコン基板に対して異方性エッチングで加工された加工部をＬＥＤの反射ミラー面として利用することにより、ＬＥＤパッケージの量産性を改善している。反射ミラー面は、加工部の２方向、３方向、４方向に得られる。次に、各方向の反射ミラー面の具体例について説明する。
【００３５】
図１３、図１４は、加工部の２方向に反射ミラー面を形成する例の説明図である。この例では、図１３（ａ）、（ｂ）に示すように、シリコン基板１の結晶面の（１１０）面をオリエンテーションとして、異方性エッチングを行なう。異方性エッチングにより、シリコン基板１には加工部６が形成される。結晶面の（１１０）面と、傾斜して露出されている結晶面の（１００）面とのなすテーパー角度は４５°である。なお、結晶面の（１１０）面と、結晶面の（１１１）面とのなすテーパー角度は９０°である。
【００３６】
図１４（ａ）は、図１３で形成されたシリコン基板の形状を立体的に示している。この例では、シリコン基板１の裏面に設けたエッチングストッパー膜３は、放熱特性が良好なＡｌ（アルミニューム）を用いている。このため、シリコン基板１に実装されるＬＥＤチップからの発熱を、エッチングストッパー膜３のＡｌに伝導し、外部に放熱することができる。
【００３７】
エッチングストッパー膜３は、金属層をめっき・蒸着・スパッタリングなどの加工によりシリコンウェハーに形成する。あるいは金属板を接着することによりシリコン基板１の表面に設けても良い。なお、エッチングストッパー膜３に対しては、後述するようにＬＥＤチップの実装位置に機械加工などにより脱気穴を形成する。
【００３８】
結晶面の（１００）面と（１１０）面の２面を、実装されるＬＥＤの反射ミラー面として使用する。この場合には、Ａｇ（銀）、Ａｌ（アルミニューム）、Ｃｒ（クロム）などの金属材を、メッキやスパッタリングなどによりＬＥＤチップの実装前に、シリコンウェハーの加工部に対して反射ミラー面として処理する。前記反射ミラー面は、Ａｇ、Ａｌの箔を粉砕した微細燐片を均一分散した塗料を、メッキ、スパッタリング、あるいは塗装によりＬＥＤチップの実装前に処理することによっても形成することができる。図１４（ｂ）に示すように、エッチングレジスト２が加工部６に庇状にｓの長さだけ張り出しており、結晶面の（１００）面からのＬＥＤの反射光を一部遮蔽する。結晶面の（１００）面と前記ｓの先端までの長さａは、ａ＝ｓ×ｃｏｓ４５°、で表される。
【００３９】
図４は、シリコンウェハー３０に多数の加工部６を形成する例を示す説明図である。図４において、シリコンウェハー３０には、表面に酸化膜などのエッチングレジスト２を形成する。また、シリコンウェハー３０の裏面には、エッチングストッパー膜３を形成する。このエッチングストッパー膜３は、前記のようにＬＥＤからの放熱を良好にするために熱伝導性が良いＡｌなどの金属を使用する。シリコンウェハー３０には、結晶面の（１００）面をオリエンテーションとして異方性エッチングを施し、露出された傾斜面を結晶面の（１１１）面とする加工部６を等間隔で形成する。
【００４０】
図５は、前記した３方向、または４方向に反射面を形成するシリコン基板の加工工程を示す説明図である。図５（ａ）、（ｂ）では、図１１と同様に、結晶面の（１００）面をオリエンテーションとするシリコン基板１に、異方性エッチングの加工により傾斜面である結晶面の（１１１）面を露出させる。シリコン基板１の表面にはエッチングレジスト２を形成し、シリコン基板１の裏面にはエッチングストッパー膜３を形成する。結晶面の（１００）面と、異方性エッチングで形成された傾斜面である結晶面の（１１１）面とのなすテーパー角度は、前記のように５４．７°である。
【００４１】
図５（ｃ）は、エッチングストッパー膜３に脱気穴１８を形成する例を示している。脱気穴１８は、オーバーエッチングによりエッチングストッパー膜３に開口部を形成することにより得られる。この際のオーバーエッチングは、ウェットエッチング、ドライエッチングのいずれでも良い。また、適宜の機械加工により脱気穴１８を形成することもできる。
【００４２】
図６は、図５（ａ）〜（ｃ）のようにして、異方性エッチングにより加工されたシリコンウェハー３０を示す説明図である。この例では、シリコンウェハー３０の縦、横に等ピッチで四角錘状に加工部６が複数形成されている。図６の例では、これらの加工部６をＬＥＤパッケージの筐体５として用いる例であり、この場合には、加工部４の４面の傾斜面に前記反射ミラー層を形成する。
【００４３】
また、ＬＥＤの実装の際には、図５（ｃ）で形成した脱気穴１８の裏面側（エッチングストッパー膜３が形成されている側）からＬＥＤチップを挿入する。すなわち、脱気穴１８は、ＬＥＤチップのポッティング時の挿入部としての機能を有する。図６の各加工部６にＬＥＤパッケージを設けた場合には、４方向の傾斜面に反射ミラー面が形成される。
【００４４】
次に、図６のように多数の加工部が形成されたシリコンウェハーを、３方向の反射ミラー面を有するＬＥＤパッケージとして用いる処理について説明する。図６の７、８はダイシングの線である。７は異方性エッチングで加工されないシリコン基板の表面を通るダイシングの線（図示斜め横方向）、８は前記脱気穴の中心を通る線（図示斜め縦方向）である。ダイシングの線７、８によりシリコンウェハーを切断することにより、単体の反射ミラーパッケージが得られる。
【００４５】
なお、図示を省略しているが、斜め縦方向には、ダイシングの線８、８間に前記異方性エッチングで加工されないシリコン基板の表面を通るダイシング線が設定されている。この反射ミラーパッケージは、加工部のテーパー角度を有する３面を反射ミラー面として用いる。ダイシング処理において、ダイシングの線７に沿ったシリコンウェハーの切断を行なわないときには、図６の例で反射ミラーパッケージが３個連接された構造体が得られる。
【００４６】
図５（ｄ）は、図６のダイシング線８でシリコンウェハーを切断した状態を示しており、１９は切断面である。また、９は結晶面の（１１１）面に形成された反射ミラー面である。図７は、前記加工部の３方向に反射ミラー面９を形成した例の説明図である。この場合には、図６のダイシング線７、８でシリコンウェハーを切断し、個別の反射ミラーパッケージを形成する。
【００４７】
図７（ａ）は、前記図５（ｄ）の切断面１９から加工部をみた図であり、反射ミラーパッケージ１０を示している。図７（ａ）において、１５はＬＥＤチップ１１が実装されるＦＰＣ（可撓性回路基板：Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  Ｐｒｉｎｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）、１６は漏光防止材である。この例では、テーパー角度が５４．７°の反射ミラー面９が３方向に形成されている。図７（ｂ）は、図７（ａ）の裏面側からみた図であり、前記のように放熱特性が良好な金属材を用いたエッチングストッパー膜３が全面にコーティングされている。
【００４８】
異方性エッチングで形成される加工部のテーパー角度は、一般的な５４．７°、４５°以外にも、エッチングの条件を変えることである程度（それぞれで＋５〜−５°程度）は自由度がある。この場合には、シリコンの結晶面選択と、エッチング条件選択（エッチング薬液によるウェット法やドライ法などのエッチング方法、環境温度、シリコンへの印加電圧など）をすることにより、前記加工部に形成される反射ミラー面のテーパー角度を変えることができる。
【００４９】
図８は、加工部の３方向に反射ミラー面を形成した他の実施形態を示す説明図である。図８の例では、シリコンウェハーに対してマイクロマシン（ＭＥＭＳ）による加工により、傾斜面のテーパー角度θを４７．６°に形成する選択エッチングを施している。ＬＥＤチップ１１を封止して、図８に示されているように傾斜した３面の交点と対応する位置に配置すると、ＬＥＤからの出射光は３方向に反射ミラー面９で反射されて前方に放射される。この場合にもサイドビュー型のＬＥＤパッケージが得られる。
【００５０】
図８のように、反射ミラー面の反射角度を正確に生産したい場合には、シリコンウェハー以外のセラミック材料を選び、焼結前に別途製造した所定のテーパーを持つ型でプレス加工した後にセラミックを焼結する方法が採用できる。焼結型のセラミックとしては、窒化アルミニューム、アルミナ、窒化珪素、窒化ホウ素などを用いる。反射ミラー面９には、Ｃｕ、Ａｌ、Ｃｒなどの金属材をメッキ、スパッタリングなどの方法で取り付ける。
【００５１】
この場合にも、前記ＬＥＤチップ１１に対応する位置に脱気穴を設けることができ、後述するように、別途生産したＬＥＤモジュールを組み合わせて樹脂封止することにより、本発明のＬＥＤパッケージを構成することができる。図８に示されているように、本発明の実施形態においては、傾斜面（反射ミラー面）のテーパー角度は、前記した５４．７°、４５°以外の角度も形成できる。
【００５２】
図９、図１０は前記脱気穴についての説明図である。図９に示されているように、ＬＥＤパッケージの筐体５に形成された加工部６の底面Ａに、前記脱気穴４がオーバーエッチングや機械加工により設けられる。図１０（ａ）は、樹脂封止前のＬＥＤチップ１１をＦＰＣ１５に実装した状態の脱気穴４を示しており、図１０（ｂ）は、樹脂材１２で封止後のＬＥＤチップ１１をＦＰＣ１５に実装した状態の脱気穴４を示している。
【００５３】
図１は、本発明の処理工程を示す説明図である。図１（ａ）でＦＰＣ（フレキシブルプリント基板）１５を準備する。このＦＰＣ１５は、例えばヒートパイプを兼用する多層構造とする。図１（ｂ）で、ＬＥＤパッケージの裏面からの漏光を防止する漏光防止材１６をＦＰＣ１５に形成する。この処理は、例えば放熱テープをＦＰＣ１５に貼り付けても良い。図１（ｃ）で、ＬＥＤチップ１１をＦＰＣ１５に実装し、ＣＯＦ（Ｃｈｉｐ  Ｏｎ  Ｆｉｌｍ）２２を構成する。この際に、ＬＥＤチップ１１をＦＰＣ１５に適宜のピッチと数で配置して、ボンデング処理を施す。
【００５４】
図１（ｄ）は、図７（ａ）で示したように、シリコン基板１に形成した加工部を半割りして、３方向の傾斜面を反射ミラー面とした単体のパッケージ筐体１０をＣＯＦ２２に載置した状態を示している。この場合には、テーパー角度が５４．７°の反射ミラー面９が３方向に形成されている。図１（ｅ）は、樹脂材１２でＬＥＤチップ１１を封止して単体のＬＥＤパッケージ１３を形成した状態を示している。樹脂材１２は、図５などで説明した加工部内に充填されてＬＥＤチップ１１を封止する。この際に、脱気穴４は別途シリコン樹脂やエポキシ樹脂で封止する。脱気穴４の封止においては、樹脂がＬＥＤチップ側に流出しないように留意する。
【００５５】
図１（ｅ）で、ＬＥＤチップ１１からの出射光は、前記したように３方向の反射ミラー面で反射して矢視Ａ方向に放射される。すなわち、ＬＥＤチップ１１の実装面の側方から出射光を放射する、サイドビューの構成としている。樹脂材１２は、要求される出射光の色に応じて透明または着色されたものを使用する。透明樹脂材を封止材とした場合には、ＬＥＤの発色、例えば青色をそのままの外部に放射する。この場合には、ＬＥＤは青色を発光し、前記樹脂封止は非ＹＡＧ系染料を混在させた透明樹脂材で行なう構成とすることができる。なお、樹脂材１２でＬＥＤチップ１１を封止することにより、ＬＥＤチップ１１を外部環境変化から保護することができる。
【００５６】
本発明のＬＥＤパッケージは、例えば液晶バックライト用のＬＥＤパッケージとして利用することができる。この場合には、ＬＥＤチップが青色発光のものとすると、ＬＥＤチップはＹＡＧ系染料を混合したエポキシ樹脂やシリコン樹脂で封止して、白色光を放射するようにしている。
【００５７】
図２、図３は、本発明のＬＥＤパッケージの使用例を示す説明図である。
図２は、単体のＬＥＤパッケージ１３を同一平面上に多数形成した発光装置１４の例を示している。この例においては、単体のＬＥＤパッケージ１３をＦＰＣ上に形成するピッチと数は、用途に応じて適宜定める。また、図２のように単体のＬＥＤパッケージ１３を、同一平面上に直線状に配置する構成には限定されず、２次元の平面に単体のＬＥＤパッケージ１３を複数配置する構成とすることもできる。
【００５８】
図２の適用例として、例えば携帯電話に使用されているバックライト光源があげられる。従来の携帯電話に使用されているバックライト光源では、白色発光ＬＥＤパッケージは３個から４個であり、それぞれのＬＥＤチップは個別に回路基板上に実装され、ＬＥＤには回路を通じてバッテリーから電力供給される。このため、構成が複雑で処理工程数が多くなり生産性が良くないという問題がある。
【００５９】
これに対して、本発明においては、大きなシリコンウェハー上に一括でミラー構造を持つパッケージ筐体を生産し、ＬＥＤチップは別途回路基板上に直接実装してから、最後に所定の数とピッチのミラー構造体を実装回路板に嵌め込み、樹脂封止するものである。このため、生産性の向上が図れ、ＬＥＤパッケージからの光放射特性も均一に揃えることができる。
【００６０】
最近では、パーソナルコンピュータ（パソコン）のバックライト光源としても、白色ＬＥＤが発光源として使用される傾向がある。この場合には、ＬＥＤチップが４０個〜５０個必要となり、ＬＥＤチップは狭ピッチで回路基板上に実装される。現状では、前記携帯電話の例と同様に、個別のＬＥＤチップが回路基板上に搭載されている。このため、ＬＥＤチップのパッケージ化コストがＬＥＤチップのコストと同じか、または１．５倍のコストとなっており、コスト高となっている。
【００６１】
本発明においては、これまで説明してきたように、大きなシリコンウェハー上に一括でミラー構造を持つパッケージ筐体を生産し、チップは別途回路基板上に直接実装している。その後、図２に示されているように、所定の数とピッチで形成されているシリコンウェハー上のミラー構造体を実装回路板（ＣＯＦ）に嵌め込み、樹脂封止する構成として、コストの低減を実現している。
【００６２】
図３は、同一色を発光する単体のＬＥＤパッケージ１３を横方向に複数設け、異なる色を発光する単体のＬＥＤパッケージ１３を縦方向に３段重ねたユニット構造を形成し、多段フィールドシーケンシャルアレイ用の発光装置１７を構成した例を示す説明図である。各ユニット構造は、赤・緑・青の光の三原色ＬＥＤパッケージを縦方向に個別に並べて、それぞれの色をシーケンシャルで発光させて、例えば液晶画面の色を表現する。図３の例では、下段は青色を発光し、中段は緑色を発光し、上段は赤色を発光させている。
【００６３】
この場合も、各色を個別パッケージ化する代わりに、前記図２で説明したと同じ方法で、赤・緑・青の三色のＬＥＤチップをＦＰＣ上で一括実装してから、ミラー構造体に嵌め込む方法を採用している。この場合は、三原色をそれぞれ放射するために、ＬＥＤチッップに対してＹＡＧ系染料による樹脂封止ではなく、透明樹脂の封止となる。
【００６４】
本発明は、最終のＬＥＤパッケージとしての構造にはミラー構造とチップ搭載モジュールとを別々に構成してアセンブリーされた構造、及び樹脂封止の脱気構造を持つという構成を有している。また、本発明の実施形態においては、異方性エッチングのストッパー金属が伝熱・放熱効果をも併せ持つこと、ミラー構造を一括製造する方法、別途アセンブリーされたＬＥＤチップ搭載されたモジュールを連続ミラー構造体と合わせること、という特徴がある。
【００６５】
次に、本発明の実施形態においては、従来の薄型ＬＥＤパッケージよりも輝度均一性を改善しているが、このように構成できる点について説明する。従来、携帯電話などに使用されている液晶バックライトのＬＥＤパッケージとして、図１５の説明図に示されているようなパッケージ構造が一般的に採用されていた。図１５に示されているＬＥＤパッケージ３５の構造は、扁平な矩形状の本体３１の１面に凹状の開口部３２を形成して、ＬＥＤチップ１１を開口部３２の平坦面３２ｃに実装する。
【００６６】
このような構造の場合には、ＬＥＤチップ１１の主発光面が真上を向いており、狭い二つの側面発光面３２ａ、３２ｂのみがパッケージ傾斜部分で反射して出射光となる。このため、パッケージ全体が高い輝度均一性を持つ面発光体とならないという問題があった。
【００６７】
本発明の場合には、図１６の説明図に示されているように、パッケージの厚さは、ＬＥＤチップ１１の長手方向（出射光Ａ方向）の寸法、傾斜角などに依存する。ここで、図１６の構成においては、チップの主発光面が所定の傾斜角度を持つパッケージ筐体５の反射ミラー面９で一旦反射して、パッケージ前面からＡ方向に出光する。また、側面の２面も横方向に広がる反射ミラー面で反射して出光する（図１８のＰａ、Ｐｂ方向）ことで、面発光体としての輝度均斉度向上を図っている。このように、本発明の実施形態においては、薄型ＬＥＤパッケージ構造体であると同時に、ＬＥＤチップからの発光束がパッケージの長手方向に広く分散するような面発光パッケージ構造体であることに特徴がある。
【００６８】
前記したように、本発明の実施形態においては、ＬＥＤチップからの放熱を改善しているが、この点について、図１７により更に説明する。図１７において、ＬＥＤチップ１１を実装するＣＯＦ２２は、例えば、放熱板１５ａと、熱伝導率が高い伝熱板１５ｂでフィルム積層したものを使用する。この場合には、Ｂ部（放熱板１５ａと伝熱板１５ｂ）の接続構造として、両者を接着材などで密着させている。このような構成とすることにより、ＣＯＦ２２の両側面からの放熱Ｘａ、Ｘｂ、底面からの放熱Ｙが良好となり、ＬＥＤチップ１１の伝熱特性が向上する。その結果、ＬＥＤチップの温度上昇による輝度と色相のばらつきが改善される。
【００６９】
図１９は、本発明の他の実施形態を示す説明図である。図１９の例では、図８の例とは異なり、薄型ＬＥＤパッケージ１３は、３面の反射ミラー面９を用いてＬＥＤチップ１１の出射光を３方向に放射するものである。すなわち、ＬＥＤチップ１１の出射光は、側面の反射ミラー面９、９で反射されてＰａ、Ｐｂ方向に放射される。また、背面の反射ミラー面９で反射されてＰｃ方向に放射される。図１９のように、ＬＥＤチップ１１の出射光を３方向に放射する場合には、多様な用途に対応できる。
【００７０】
次に、本発明にかかる発光装置の他の実施形態について説明する。図２、図３の例では、単体のＬＥＤパッケージ１３は間隔をおいてＣＯＦ２２に実装されていたが、パッケージ筐体を連続させた反射ミラーパッケージアレー
の構成を発光装置として用いることができる。図１９は、発光装置３３の例を示す説明図である。図１９の構成は、パッケージ筐体５を連接して反射ミラーパッケージアレーを構成したものであり、ＣＯＦ２２に２個のＬＥＤチップ１１が実装されている。
【００７１】
また、図２０は、発光装置３４の例を示す説明図である。図２０の構成は、パッケージ筐体５を一定のピッチで連続して配置して、反射ミラーパッケージアレーを構成したものであり、ＣＯＦ２２に３個のＬＥＤチップ１１が実装されている。パッケージ筐体５を配置するピッチは、等ピッチに限定されず、用途に応じて任意のピッチ（不規則ピッチ）を選定できる。なお、図１９、図２０において、ＣＯＦ２２は、ＦＰＣの他に、薄厚リジット基板を用いることができる。
【００７２】
本発明の実施形態においては、図１９、図２０で説明したように、ＬＥＤの発光ピッチをＣＯＦで正確に決め、別途製造された同じピッチを持つ反射ミラーパッケージ筐体と組み立てた後に一括樹脂封止できることに特異性がある。従来のように、単体のＬＥＤパッケージを先に作成してから所定のピッチでＦＰＣ上に実装する場合、ＦＰＣへの実装精度に問題が生じる。
【００７３】
特に、はんだリフロー実装でパッケージの実装ずれが生じやすく、ピッチ精度、導光板入光面へのパッケージ側出光面のばらつき、実装時のパッケージ直角度のばらつきによる導光板への入光角度のばらつきが問題となっている。本発明の実施形態では、反射ミラーパッケージ筐体が連続体であることと、ＬＥＤチップがＣＯＦとして連続体であることにより、両方を組み立てたパッケージアレーとしての前記精度が改善される。
【００７４】
図２１は、本発明にかかる他の発光装置３６を示す説明図である。図２１は、発光装置３６をＬＣＤバックライトの光源として利用する例である。ＬＥＤの出射光は、導光板４０を伝播して所定位置から放射される。この場合も、発光装置３６は前記したように薄型ＬＥＤパッケージを用いているので、例えばノートパソコンのＬＣＤバックライトに用いた場合には、ノートパソコンの薄型化に寄与することが可能となる。
【００７５】
以上説明したように、本発明の実施形態によれば、次のような特有の作用効果が得られる。
【００７６】
（１）ＬＥＤの光を開口部で広げるためのラッパ構造を、シリコンの異方性エッチングによりウェハー上に一括加工してＬＥＤの反射ミラー部分を形成している。このため、量産性を得ることができる。
【００７７】
（２）各ミラー部分のウェハー上でのピッチは、エッチングの際のマスクにより選択可能であり、用途に応じて適宜数の反射ミラー面を形成することができる。
【００７８】
（３）ウェハー裏面に、エッチングストッパーのための金属層をめっき・蒸着・スパッタリング、あるいは金属板を接着することにより設ける。ウェハーエッチング後に、金属層をウェット法、あるいはドライ法でエッチング、あるいは機械的な加工を施して開口部（脱気穴）を設ける。この金属層は、パッケージされたＬＥＤからの伝熱・放熱効果を有するので、ＬＥＤの熱保護が十分に行なえる。また、脱気穴を設けているので、ＬＥＤチップを樹脂封止する際の脱気処理を円滑に行なえる。
【００７９】
（４）反射ミラー面のテーパー角度は、異方性エッチングの際のシリコンの結晶面選択と、エッチング条件選択（エッチング薬液によるウェット法やドライ法などのエッチング方法、環境温度、シリコンへの印加電圧など）をすることにより変えることができる。
【００８０】
（５）反射ミラー構造部分は、シリコン結晶面選択および切断により、２方向、３方向、４方向対面を選択できる。
【００８１】
（６）２方向(110-100)  、４方向(100-111)の反射面を、異方性エッチングにより直接形成できる。３方向の反射面は、前記４方向の反射面を半分割りして、異方性エッチングされた傾斜表面を反射ミラー層として、ＬＥＤチップを装着前に一括して当該反射ミラー層を形成することができる。
【００８２】
（７）開口部を半分割して、別途ＬＥＤチップが搭載された実装モジュール上に半分割された反射ミラーパッケージを搭載する際に、樹脂封止の際に半割りされた開口部からの脱気効果が得られる。
【００８３】
（８）前記実装モジュール挿入後に、一括で液状ポッティング、あるいは固形樹脂をトランスファー成形してＬＥＤチップの環境変化に対する信頼性を高めるとともに、ＬＥＤチップ固有の発光色を染料あるは顔料を樹脂に添加、あるいは樹脂面に塗布することで、ＬＥＤパッケージとして固有の波長を持つ発光デバイスとすることができる。
【００８４】
（９）個別のＬＥＤパッケージは、一括加工された線状あるいは面状モジュールを、機械的切断、あるいはレーザー等により切断して分離することによりを得ている。
【００８５】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は種々の変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】本発明の実施形態を示す概略の説明図である。
【図２】本発明の実施形態を示す概略の説明図である。
【図３】本発明の実施形態を示す概略の説明である。
【図４】本発明の実施形態を示す説明図である。
【図５】本発明の実施形態を示す説明図である。
【図６】４方向の反射ミラー面形成する例を示す説明図である。
【図７】３方向に反射ミラー面を形成する例を示す説明図である。
【図８】３方向に反射ミラー面を形成する例を示す説明図である。
【図９】脱気穴の例を示す説明図である。
【図１０】脱気穴の例を示す説明図である。
【図１１】異方性エッチングの例を示す説明図である。
【図１２】異方性エッチングの例を示す説明図である。
【図１３】２方向に反射ミラー面を形成する例を示す説明図である。
【図１４】２方向に反射ミラー面を形成する例を示す説明図である。
【図１５】従来の薄型ＬＥＤパッケージを示す説明図である。
【図１６】本発明の実施形態を示す説明図である。
【図１７】本発明の実施形態を示す説明図である。
【図１８】本発明の実施形態を示す説明図である。
【図１９】本発明の実施形態を示す説明図である。
【図２０】本発明の実施形態を示す説明図である。
【図２１】本発明の実施形態を示す説明図である。
【符号の説明】
【００８７】
１・・・シリコン基板、２・・・酸化膜（エッチングレジスト）、３・・・エッチングストッパー膜、４・・・脱気穴、５・・・パッケージ筐体、６・・・加工部、７、８・・・ダイシング線、９・・・反射ミラー面、１０・・・反射ミラーパッケージ、１１・・・ＬＥＤ、１２・・・封止材、１３・・・単一のＬＥＤパッケージ、１４、１７・・・発光装置、１５・・・ＦＰＣ、１６・・・裏面漏光防止材、１８・・・開口部、１９・・・切断面、２０・・・ノズル径、２１・・・ノズル形状、３３、３４、３６・・・発光装置
【図１】
2007220950.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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