(57)【要約】      （修正有）【課題】より安価で放熱性とパッケージ強度を確保した表面実装タイプの光半導体パッケージを提供する。【解決手段】発光素子が実装される矩形状の絶縁性基体２の裏面側に二つの金属基体１が接合されてなる光半導体パッケージにおいて、前記二つの金属基体は前記絶縁性基体に形成された二つのスルーホール４を介して発光素子の電極に電気的に接続されてパッケージ取り出し電極を成し、前記二つの金属基体１は共にＬ字形状であり、前記矩形状の絶縁性基体の対角に配置して形成する。【選択図】図１Ａ
0003160535.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
発光素子が実装される矩形状の絶縁性基体の裏面側に二つの金属基体が接合されてなる光半導体パッケージにおいて、前記二つの金属基体は前記絶縁性基体に形成された二つのスルーホールを介して発光素子の電極に電気的に接続されてパッケージ取り出し電極を成し、前記二つの金属基体は共にＬ字形状であり、前記矩形状の絶縁性基体の対角に位置することを特徴とする半導体パッケージ。
【請求項２】
請求項１に記載の光半導体パッケージにおいて、金属基体はＡｌと炭素繊維の複合材、Ｃｕと炭素繊維の複合材、あるいはＡｌとＳｉＣの複合材のいずれかの複合材であることを特徴とする光半導体パッケージ。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本考案は放熱性並びに強度を改良する表面実装タイプの光半導体パッケージに関し、特にＬＥＤパッケージに効果が期待できる。
【背景技術】
【０００２】  以下ＬＥＤパッケージを例にとり背景技術について説明する。ＬＥＤ素子は高輝度のニーズが高く、ＬＥＤチップが発生する発熱は透明樹脂を劣化させるなど無視できなくなっており適切な放熱が必要になっている。ＬＥＤパッケージのチップ実装基板としてはセラミック系基板、二つの金属層の間に樹脂を挿入したメタル基板、さらにはＳｉ基板を使用してＬＥＤパッケージを構成したものが知られている。またＬＥＤパッケージは表面実装が可能なようにパッケージ裏面に電極を形成することでパッケージの小型化が図られている。【０００３】  図３はセラミック基板を使用した従来例である（特許文献１）。パッケージ基板９はセラミックであるが、放熱性の良いＡｌＮが推奨される。また表面実装を採用するためにパッケージ裏面に電極８を形成しており、スルーホールを介してＬＥＤチップ４が実装された基板の電極に接続される。電極金属は通常は電解めっきで形成されるため薄膜である。ＡｌＮはアルミナセラミックに対して高価であり、蛍光管の代替として考えられている価格ニーズに合わないものであり普及するに至っていない。安価なアルミナセラミックを使用し、その基板を薄くすることで放熱性を確保することも考えられるが、外力によるセラミックの割れが発生するなどパッケージの強度が十分に確保できないことが予想される。なおＬＥＤパッケージとしては透明樹脂による封止７（図３）が行われるが、樹脂の熱膨張係数は極めて大きくアルミナセラミックの５倍程度ある。この熱膨張係数の差による応力も発生するためパッケージの強度には十分な対策が必要となる。【０００４】  また特許文献２にはＳｉ基板を使用して表面実装タイプのパッケージを構成した技術が開示されている。Ｓｉ基板はアルミナセラミックや樹脂に比べて熱伝導は良いものの、十分なパッケージ強度が確保されるかどうか疑問である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１６６９３７
【特許文献２】特開２００８−３４５３０
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００６】  以上説明したように、従来技術では放熱性を損なうことなくパッケージの強度を確保することは難しい。本考案は上記の点に鑑みてなされたもので、セラミックやＳｉなどのパッケージ基板を使用し、放熱性を損なうことなくパッケージ強度を確保し、小型で安価な光半導体パッケージを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】  発光素子が実装される矩形状の絶縁性基体の裏面側に二つの金属基体が接合されてなる光半導体パッケージにおいて、前記二つの金属基体は前記絶縁性基体に形成された二つのスルーホールを介して発光素子の電極に電気的に接続されてパッケージ取り出し電極を成し、前記二つの金属基体は共にＬ字形状であり、前記矩形状の絶縁性基体の対角に位置することを特徴とする。【０００８】  金属基体はＡｌと炭素繊維の複合材、Ｃｕと炭素繊維の複合材、あるいはＡｌとＳｉＣの複合材のいずれかの複合材であることを特徴とする。
【考案の効果】
【０００９】  本考案の効果として、絶縁性基体に接合された金属基体は放熱板の役割を果たし、絶縁性基体の強度を確保する支持基板の役割も果たし、さらに絶縁性基体と金属基体の熱膨張係数を適合させることにより絶縁性基体を薄くすることが可能になり、一層の放熱性を改善できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１Ａ】本考案の実施形態におけるＬＥＤパッケージの裏面側略透視図
【図１Ｂ】本考案の実施形態におけるＬＥＤパッケージの表面側略透視図
【図２】〔図１Ｂ〕の断面図
【図３】従来技術のパッケージ断面図
【考案を実施するための形態】
【００１１】  以下、本考案の実施の形態を図に基づいて説明する。
【実施例】
【００１２】  図１Ａは本考案に係るＬＥＤパッケージの裏面側略透視図を示し、図１Ｂは表面側の略透視図を示す。図１Ｂにおいて、パッケージの上層には光反射ドーム６が形成された基体３があり、その下層に絶縁性基体２があり、最下層に金属基体３が接合される。絶縁性基体２の上面には金属膜８が形成され、ＬＥＤチップ５がフリップチップ実装される（図２）。ＬＥＤチップの電極（アノード電極とカソード電極、図示せず）は前記金属膜８にバンプ接合され、絶縁性基体２に形成されたスルーホール４を介してＬ字状の金属基体１（図１Ａ）に電気的に接続される。アノード電極用とカソード電極用の二つのＬ字状金属基体１（図１Ａ）はＬＥＤパッケージの取り出し電極となり、プリント基板などの実装基板に表面実装される。図２は図１Ｂの断面図を示し、ドームの中には蛍光体を分散させた樹脂と封止のための透明樹脂７を充填する。【００１３】  ここで絶縁性基体２はセラミックやＳｉを使用するのが放熱性の観点から好適である。またセラミックは高価なＡｌＮよりも安価なアルミナセラミックを使用できるようにすることが望まれる。本考案はこの点に鑑みて、金属基体は放熱性が良好でセラミックやＳｉに熱膨張係数を適合させることの出来る材料に限定するものである。この理由として、パッケージのプリント基板などへの実装温度が高いことがあり、またパッケージの放熱性が悪いと長期間の動作でＬＥＤ素子の発熱が無視できなくなり、パッケージ温度上昇に伴うパッケージ内の様々な応力発生や透明樹脂の劣化を早めるなど信頼性に悪影響を与える。近年、鉛フリー共晶半田の実装温度が鉛共晶半田よりも３０−４０℃高く設定されるため実装上の不具合を誘発している。従ってパッケージを構成する基板材料の熱膨張係数の適合性は特に重要となっている。Ａｌと炭素繊維の複合材、Ｃｕと炭素繊維の複合材やＡｌとＳｉＣの複合材はセラミックやＳｉとの熱膨張係数を適合させる材料として市販されており、本考案の効果を達成するには好適なものである。【００１４】  二つの金属基体３は図１Ａに示すようにＬ字状を成すものであり、矩形状の絶縁性基体２の対角に位置して絶縁性基体を支持しており、外力が加わった場合に絶縁性基体の割れ、欠けなどを防止することが出来る。なお金属基体と絶縁性基体の熱膨張係数を完全に適合させることは難しいので、絶縁性基体に発生する応力の偏りを減少させるためにはＬ字状の金属基体は同形、同寸であることが望ましいが、特に限定するものではない。【００１５】  本考案に係るパッケージの製作について簡単に説明する。絶縁性基体２をＳｉとした場合、Ｓｉ基板表面にＤＲＩＥ（Ｄｅｅｐ  Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ）を使用してスルーホールを形成し、金属膜８（図２）を形成する。スルーホール内には電解めっきで金属を充填する。ここでスルーホールの深さは絶縁性基体の厚さになる。Ｓｉ基板裏面をスルーホールが露出するまで研磨する。本考案ではＳｉ基板厚を１００μｍ程度の薄層とすることも可能である。特にアルミナセラミックでは放熱性の面で効果が期待できる。このＳｉ基板裏面に例えばＡｌと炭素繊維の複合材である金属基板を接合する。金属基板の厚さは平坦性の観点から５００μｍ程度が適当である。双方の基板の接合面には接合材を形成しておく。接合材はＡｕ共晶半田を使用しても良いし、Ａｕであっても良い。次に前記金属基板をＬ字状が並んだパターンとなるようエッチングする。あるいはＬ字状に加工された金属基板を接合しても良い。次に予め光反射ドームを形成した基板を前記基板に接着剤などで接合した後、パッケージ単体として切り出す。【００１６】  実施例ではＬＥＤパッケージを採りあげて説明したが、本考案はパッケージ基板である絶縁性基体と金属基体の接合に係り金属基体の形状に特徴があるので、表面実装を目的とした半導体のパッケージに適用可能である。但し半導体素子は二端子に限定されるので、放熱の必要な発光素子と受光素子に適用可能なものである。受光素子としてはＧａＡｓ系の太陽電池素子があげられる。また絶縁性基体としてセラミックやＳｉに言及したが、より安価な絶縁性樹脂を使用した絶縁基体であっても良い。絶縁性樹脂は一般に熱伝導率が低く熱膨張係数が大きいものが多いので熱膨張係数の適合性は図られないが、これを薄くして本考案の金属基体を接合すれば効果が期待できる。
【産業上の利用可能性】
【００１６】  本考案は表面実装タイプの光半導体パッケージにおいて、より安価で放熱性を考慮し、パッケージ強度を確保できる構造を提供するものである。
【符号の説明】
【００１７】  １        金属基体
２        絶縁性基体
３        光反射ドームを有する基体
４        スルーホール
５        ＬＥＤチップ
６        光反射面
７        透明樹脂等
８        金属薄膜
【図１Ａ】
0003160535.tif 000003
【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【手続補正書】
【提出日】平成22年4月12日(2010.4.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】実用新案登録請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
発光素子が実装される矩形状の絶縁性基体の裏面側に二つの金属基体が接合されてなる光半導体パッケージにおいて、前記二つの金属基体は前記絶縁性基体に形成された二つのスルーホールを介して発光素子の電極に電気的に接続されてパッケージ取り出し電極を成し、前記二つの金属基体は共にＬ字形状であり、前記矩形状の絶縁性基体の対角に位置することを特徴とする光半導体パッケージ。