(57)【要約】【課題】  発光素子から出射される光の正面への指向性を十分に高めることの可能な発光装置を提供する。【解決手段】  本発明の発光装置は、発光素子１と、該発光素子１が搭載される基体（例えば基板）２と、前記基体２上に設けられている枠体３とを有し、前記枠体３には、発光素子１からの光の指向性を高めるための開口部４が設けられており、開口部４は、枠体３の基体２と接する面を下面Ｓ２とし、枠体３の基体２とは反対側の面を上面Ｓ１とするときに、枠体３の上面Ｓ１と下面Ｓ２との間の所定の高さ位置において開口寸法ｗが最小ｗ０となっている。【選択図】      図２
2009164225.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子と、該発光素子が搭載される基体と、前記基体上に設けられている枠体とを有し、前記枠体には、発光素子からの光の指向性を高めるための開口部が設けられており、前記開口部は、枠体の基体と接する面を下面とし、枠体の基体とは反対側の面を上面とするときに、枠体の上面と下面との間の所定の高さ位置において開口寸法が最小となっていることを特徴とする発光装置。
【請求項２】
請求項１記載の発光装置において、前記開口部は、枠体の上面から開口寸法が最小となる高さ位置まで、開口寸法が小さくなるように傾斜している第１の内壁面（傾斜面）と、枠体の下面から開口寸法が最小となる高さ位置まで、開口寸法が小さくなるように傾斜している第２の内壁面（傾斜面）とを有していることを特徴とする発光装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載の発光装置において、前記開口部の内壁には、光を反射するための反射層が設けられていることを特徴とする発光装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の発光装置において、枠体の上面から開口寸法が最小となる高さ位置までの高さが、枠体の下面から開口寸法が最小となる高さ位置までの高さよりも小さいことを特徴とする発光装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の発光装置において、前記発光素子は、半導体発光素子であることを特徴とする発光装置。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の発光装置において、前記開口部の前記最小の開口寸法は、前記発光素子の寸法よりも小さいことを特徴とする発光装置。
【請求項７】
請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の発光装置において、前記開口部の前記最小の開口寸法が前記発光素子の寸法よりも大きい場合に、枠体の下面から開口寸法が最小となる高さ位置までの高さＨ２と、発光素子の端から最小の開口寸法となる前記開口部の先端までの基体と平行な方向の距離Ｄ１との関係がＤ１＜０．６５Ｈ２−２５０（単位はμｍ）であることを特徴とする発光装置。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載の発光装置において、前記枠体はシリコンで形成されることを特徴とする発光装置。
【請求項９】
請求項８記載の発光装置において、前記枠体の第１の内壁面（傾斜面）および／または第２の内壁面（傾斜面）は、シリコンの（１１１）面よりなることを特徴とする発光装置。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項９のいずれか一項に記載の発光装置において、前記基体は、シリコンで形成されることを特徴とする発光装置。
【請求項１１】
請求項１乃至請求項１０のいずれか一項に記載の発光装置において、前記基体には、基体表面から基体側面を経て基体裏面へ回り込む電極パターンが形成されており、前記発光素子は、前記基体表面の電極パターン上に搭載されることを特徴とする発光装置。
【請求項１２】
発光素子と、該発光素子が搭載される基体と、前記基体上に設けられている枠体とを有し、前記枠体には、発光素子からの光の指向性を高めるための開口部が設けられている発光装置の製造方法において、前記開口部が、枠体の上面から開口寸法が最小となる高さ位置まで、開口寸法が小さくなるように傾斜している第１の内壁面（傾斜面）と、枠体の下面から開口寸法が最小となる高さ位置まで、開口寸法が小さくなるように傾斜している第２の内壁面（傾斜面）とを有するように、前記枠体を加工する工程を有していることを特徴とする発光装置の製造方法。
【請求項１３】
請求項１２記載の発光装置の製造方法において、前記枠体を加工する工程は、両面に絶縁膜を備えた（１００）シリコン基板を少なくとも２回以上の異方性エッチングによって加工し、（１１１）面の前記第１の内壁面（傾斜面）と（１１１）面の前記第２の内壁面（傾斜面）とを形成することによってなされることを特徴とする発光装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光装置およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特許文献１，特許文献２には、発光素子からの光を正面方向に集光し、指向性を高めることを目的としたＬＥＤパッケージが示されている。
【０００３】
図１（ａ），（ｂ）はそれぞれ特許文献１，特許文献２に示されているＬＥＤパッケージを示す図である。図１（ａ），（ｂ）を参照すると、特許文献１，特許文献２にそれぞれ示されているＬＥＤパッケージは、発光素子８１，９１と、該発光素子８１，９１が搭載される基体８２，９２と、前記基体８２，９２上に設けられている枠体８３，９３とを有し、前記枠体８３，９３には、発光素子８１，９１からの光の指向性を高めるための開口部８４，９４が設けられている。
【０００４】
これらのＬＥＤパッケージにおいて、基体８２，９２の上面には、発光素子８１，９１が搭載される電極が形成されている。また、枠体８３，９３の開口部８４，９４は、枠体８３，９３の下面Ｓ２から上面Ｓ１に向けて開口寸法が小さくなるように内壁面が形成されている。ここで、枠体８３，９３の開口部８４，９４の内壁面は、発光素子８１，９１から出射された光を反射する反射面として利用される。
【０００５】
図１（ａ），（ｂ）のような構造を採ると、発光素子８１，９１から斜め方向に出射された光が枠体８３，９３の開口部８４，９４の内壁面で反射され、放射角度が基体８２，９２の表面に対して直角に近くなったときに、開口部８４，９４から光が放射されることになり、正面方向に指向性をもたせることができる。
【特許文献１】特開２００５−７２３９７
【特許文献２】特開２００５−２４３７３８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このように、上述した従来のパッケージ構造では、枠体８３，９３の開口部８４，９４が絞られているため、正面方向に取り出される光は増加する。しかしながら、依然として斜め方向に放射される光も多く、結果的に、正面への指向性を十分に高めることができなかった。正面への指向性が低いということは、発光面から取り出される光線方向がばらつくということであり、結果として、レンズ，リフレクター，導光板などを用いる光学設計の難易度が上がってしまうなどの不都合があった。
【０００７】
本発明は、発光素子から出射される光の正面への指向性を十分に高めることの可能な発光装置およびその製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、発光素子と、該発光素子が搭載される基体と、前記基体上に設けられている枠体とを有し、前記枠体には、発光素子からの光の指向性を高めるための開口部が設けられており、前記開口部は、枠体の基体と接する面を下面とし、枠体の基体とは反対側の面を上面とするときに、枠体の上面と下面との間の所定の高さ位置において開口寸法が最小となっていることを特徴としている。
【０００９】
また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の発光装置において、前記開口部は、枠体の上面から開口寸法が最小となる高さ位置まで、開口寸法が小さくなるように傾斜している第１の内壁面（傾斜面）と、枠体の下面から開口寸法が最小となる高さ位置まで、開口寸法が小さくなるように傾斜している第２の内壁面（傾斜面）とを有していることを特徴としている。
【００１０】
また、請求項３記載の発明は、請求項１または請求項２記載の発光装置において、前記開口部の内壁には、光を反射するための反射層が設けられていることを特徴としている。
【００１１】
また、請求項４記載の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の発光装置において、枠体の上面から開口寸法が最小となる高さ位置までの高さが、枠体の下面から開口寸法が最小となる高さ位置までの高さよりも小さいことを特徴としている。
【００１２】
また、請求項５記載の発明は、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の発光装置において、前記発光素子は、半導体発光素子であることを特徴としている。
【００１３】
また、請求項６記載の発明は、請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の発光装置において、前記開口部の前記最小の開口寸法は、前記発光素子の寸法よりも小さいことを特徴としている。
【００１４】
また、請求項７記載の発明は、請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の発光装置において、前記開口部の前記最小の開口寸法が前記発光素子の寸法よりも大きい場合に、枠体の下面から開口寸法が最小となる高さ位置までの高さＨ２と、発光素子の端から最小の開口寸法となる前記開口部の先端までの基体と平行な方向の距離Ｄ１との関係がＤ１＜０．６５Ｈ２−２５０（単位はμｍ）であることを特徴としている。
【００１５】
また、請求項８記載の発明は、請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載の発光装置において、前記枠体はシリコンで形成されることを特徴としている。
【００１６】
また、請求項９記載の発明は、請求項８記載の発光装置において、前記枠体の第１の内壁面（傾斜面）および／または第２の内壁面（傾斜面）は、シリコンの（１１１）面よりなることを特徴としている。
【００１７】
また、請求項１０記載の発明は、請求項１乃至請求項９のいずれか一項に記載の発光装置において、前記基体は、シリコンで形成されることを特徴としている。
【００１８】
また、請求項１１記載の発明は、請求項１乃至請求項１０のいずれか一項に記載の発光装置において、前記基体には、基体表面から基体側面を経て基体裏面へ回り込む電極パターンが形成されており、前記発光素子は、前記基体表面の電極パターン上に搭載されることを特徴としている。
【００１９】
また、請求項１２記載の発明は、発光素子と、該発光素子が搭載される基体と、前記基体上に設けられている枠体とを有し、前記枠体には、発光素子からの光の指向性を高めるための開口部が設けられている発光装置の製造方法において、前記開口部が、枠体の上面から開口寸法が最小となる高さ位置まで、開口寸法が小さくなるように傾斜している第１の内壁面（傾斜面）と、枠体の下面から開口寸法が最小となる高さ位置まで、開口寸法が小さくなるように傾斜している第２の内壁面（傾斜面）とを有するように、前記枠体を加工する工程を有していることを特徴としている。
【００２０】
また、請求項１３記載の発明は、請求項１２記載の発光装置の製造方法において、前記枠体を加工する工程は、両面に絶縁膜を備えた（１００）シリコン基板を少なくとも２回以上の異方性エッチングによって加工し、（１１１）面の前記第１の内壁面（傾斜面）と（１１１）面の前記第２の内壁面（傾斜面）とを形成することによってなされることを特徴としている。
【発明の効果】
【００２１】
請求項１乃至請求項１３記載の発明によれば、発光素子と、該発光素子が搭載される基体と、前記基体上に設けられている枠体とを有し、前記枠体には、発光素子からの光の指向性を高めるための開口部が設けられており、前記開口部は、枠体の基体と接する面を下面とし、枠体の基体とは反対側の面を上面とするときに、枠体の上面と下面との間の所定の高さ位置において開口寸法が最小となっているので、発光素子から出射される光の正面への指向性を十分に高めることができる。すなわち、枠体の上面と下面との間の所定の高さ位置において開口寸法が最小となっているので、発光装置（パッケージ）内の反射を制御し、正面への指向性を効率を落とすことなく高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２３】
図２は本発明に係る発光装置の概念図である。図２を参照すると、本発明の発光装置（パッケージ）は、発光素子１と、該発光素子１が搭載される基体（例えば基板）２と、前記基体２上に設けられている枠体３とを有し、前記枠体３には、発光素子１からの光の指向性を高めるための開口部４が設けられている。ところで、本発明では、開口部４は、枠体３の基体２と接する面を下面Ｓ２とし、枠体３の基体２とは反対側の面を上面Ｓ１とするときに、図２に符号５で示すように、枠体３の上面Ｓ１と下面Ｓ２との間の所定の高さ位置において開口寸法ｗが最小ｗ０となっている。
【００２４】
また、上記開口部４は、図３に拡大図で示すように、枠体３の上面Ｓ１から開口寸法ｗが最小ｗ０となる高さ位置まで、開口寸法ｗが小さくなるように傾斜している第１の内壁面（傾斜面）Ｓ３と、枠体３の下面Ｓ２から開口寸法ｗが最小ｗ０となる高さ位置まで、開口寸法ｗが小さくなるように傾斜している第２の内壁面（傾斜面）Ｓ４とを有している。なお、図３において、ｗ１は枠体３の上面Ｓ１の開口寸法であり、ｗ２は枠体３の下面Ｓ２の開口寸法である。
【００２５】
なお、以下では、開口寸法ｗが最小ｗ０となっている部分を絞り部５とも称し、開口寸法ｗを絞り寸法ｗとも呼ぶことにする。開口寸法ｗが最小ｗ０となっている部分、すなわち絞り部５は、図４（ａ）に示すように開口寸法ｗが最小ｗ０となる高さ位置が１つであっても良いし、あるいは、図５（ａ）に示すように開口寸法ｗが最小ｗ０となる高さ位置がある長さＬで連続していても良い。いずれにしろ、本発明では、両面から上下方向に向けて内寸法がそれぞれ小さくなるような傾斜面によって絞り部５が形成されている。
【００２６】
また、開口部４の開口形状は、例えば、発光素子１の上面１ａの形状と相似したものとなっている。すなわち、発光素子１の上面１ａの形状に応じて、図６（ａ）に示すように方形状のものであっても良いし、図６（ｂ）に示すように円形状のものであっても良い。例えば、発光素子１の上面１ａの形状が方形状のものである場合には、開口部４の開口形状は、発光素子１の上面１ａの形状に合わせて、方形状のものであるのが良く、また、発光素子１の上面１ａの形状が円形状のものである場合には、開口部４の開口形状は、発光素子１の上面１ａの形状に合わせて、円形状のものであるのが良い。なお、図６（ａ），（ｂ）は、枠体３を下面Ｓ２側から見たときの図である。開口部４の開口形状が、図６（ａ）に示すように方形状のものである場合、開口部４の開口寸法ｗは、ｘ方向，ｙ方向の開口幅ｘ，ｙで規定される。すなわち、図３のｗ０，ｗ１，ｗ２は、（ｘ０，ｙ０），（ｘ１，ｙ１），（ｘ２，ｙ２）で規定される。従って、最小の開口寸法ｗ０とは、最小の開口幅（ｘ０，ｙ０）となる。また、開口部４の開口形状が、図６（ｂ）に示すように円形状のものである場合、開口部４の開口寸法ｗは、開口径ｄで規定される。すなわち、図３のｗ０，ｗ１，ｗ２は、ｄ０，ｄ１，ｄ２で規定される。従って、最小の開口寸法ｗ０とは、最小の開口径ｄ０となる。本発明では、開口部４の開口形状がどのようなものであっても良く、これに対応するため、本発明において、最小の開口寸法ｗ０とは、開口部４の開口形状に応じた種々のものを包含する（すなわち、最小の開口幅（ｘ０，ｙ０）や最小の開口径ｄ０なだを含む）広い概念の用語とする。
【００２７】
また、本発明において、開口部４の最小の開口寸法ｗ０は、発光素子１の寸法(正確には、発光素子１の上面１ａの形状の寸法)よりも小さいか、あるいは、発光素子１の寸法(正確には、発光素子１の上面１ａの形状の寸法)よりも大きい場合には、後述のように（図１４のように）、枠体３の下面Ｓ２から開口寸法ｗが最小ｗ０となる高さ位置までの高さＨ２と、発光素子１の端から最小の開口寸法ｗ０となる前記開口部４の先端までの基体２と平行な方向の距離Ｄ１との関係がＤ１＜０．６５Ｈ２−２５０（単位はμｍ）であるのが好ましい。ここで、発光素子１の寸法(正確には、発光素子１の上面１ａの形状の寸法)とは、例えば、発光素子１の上面１ａの形状が方形状のものである場合には、ｘ方向，ｙ方向の幅で規定され、発光素子１の上面１ａの形状が円形のものである場合には、その直径で規定される広い概念の用語である。
【００２８】
また、開口部４の内壁は、図４（ａ），図５（ａ）に示すように露出しているよりも、図４（ｂ），図５（ｂ）に示すように、開口部４の内壁には、光を反射するための反射層６が設けられているのが好ましい。ここで、反射層６には、例えば、後述のような３層積層の金属膜が用いられる。
【００２９】
また、本発明では、図３，図４，図５に示すように、枠体３の上面Ｓ１から開口寸法ｗが最小ｗ０となる高さ位置までの高さＨ１は、枠体３の下面Ｓ２から開口寸法ｗが最小ｗ０となる高さ位置までの高さＨ２よりも小さいのが良い。
【００３０】
図７，図８は、本発明に係る発光装置のより具体的な構成例を示す図である。なお、図７，図８の例では、説明の便宜上、枠体３を図４（ａ），（ｂ）のものであるとした場合がそれぞれ示されている。
【００３１】
また、図７，図８において、発光素子１は、例えば半導体発光素子（具体的には、発光ダイオード素子や半導体レーザ素子など）として構成されている。
【００３２】
また、図７，図８において、枠体３はシリコンで形成することができる。そして、枠体３がシリコンで形成される場合、枠体３の上面Ｓ１および下面Ｓ２をシリコンの（１００）面で形成し、枠体３の第１の内壁面（傾斜面）Ｓ３および／または第２の内壁面（傾斜面）Ｓ４を、シリコンの（１１１）面で形成することができる。
【００３３】
また、図７，図８において、基体２も、シリコンで形成することができる。すなわち、基体２は、シリコン基板とすることができる。
【００３４】
そして、図７，図８を参照すると、基体（例えば基板）２には、基体表面から基体側面を経て基体裏面へ回り込む電極パターン７が形成されており、発光素子１は、基体表面の電極パターン７上に搭載されるようになっている、
【００３５】
上述したような本発明の発光装置は、枠体３の上面Ｓ１と下面Ｓ２との間の所定の高さ位置において開口部４の開口寸法ｗが最小ｗ０となっているので（枠体３に絞り部５が形成されているので）、発光素子１から出射される光の正面への指向性を十分に高めることができる。すなわち、枠体３の上面Ｓ１と下面Ｓ２との間の所定の高さ位置において開口部４の開口寸法ｗが最小ｗ０となっているので（枠体３に絞り部５が形成されているので）、発光装置（パッケージ）内の反射を制御し、正面への指向性を効率を落とすことなく高めることができる。
【００３６】
上述したような本発明の発光装置の製造方法は、開口部４が、枠体３の上面Ｓ１から開口寸法ｗが最小ｗ０となる高さ位置まで、開口寸法ｗが小さくなるように傾斜している第１の内壁面（傾斜面）Ｓ３と、枠体３の下面Ｓ２から開口寸法ｗが最小ｗ０となる高さ位置まで、開口寸法ｗが小さくなるように傾斜している第２の内壁面（傾斜面）Ｓ４とを有するように、前記枠体３を加工する工程を有している。
【００３７】
ここで、前記枠体３を加工する工程は、後述のように、例えば、両面に絶縁膜を備えた（１００）シリコン基板を少なくとも２回以上の異方性エッチングによって加工し、（１１１）面の前記第１の内壁面（傾斜面）Ｓ３と（１１１）面の前記第２の内壁面（傾斜面）Ｓ４とを形成することによってなされる。
【００３８】
枠体３および基体（基板）２をシリコンで形成する場合の製造方法について以下に説明する。
【００３９】
図９は枠体３の製造方法を説明するための図である。図９では、まず、図９（Ａ）に示すように、鏡面シリコンウエハ３の表面に拡散炉を用いて熱酸化シリコン膜１１ａ，１１ｂを作製する。次に、フォトリソグラフィー技術によってウエハ３の片面にレジストパターンを形成し、バッファードフッ酸（ＢＨＦ）によって熱酸化シリコン膜をエッチング除去することで、図９（Ｂ）に示すような熱酸化シリコン膜１１ａのパターンを形成する。パターニングされた熱酸化シリコン膜１１ａをマスクとして、例えば２０％ＴＭＡＨ溶液による結晶異方性エッチングによって、図９（Ｃ）に示すような凹部を作製する。凹部を作製した後、ＢＨＦ溶液によって一旦すべての熱酸化シリコン膜１１ａ，１１ｂを除去し、図９（Ｄ）に示すように再びシリコンウエハ３の表面に拡散炉を用いて熱酸化シリコン膜１２ａ，１２ｂを作製する。引き続き、フォトリソグラフィー技術によって、凹部加工されていない面にレジストパターンを形成し、ＢＨＦ溶液によって熱酸化シリコン膜をエッチング除去することで、図９（Ｅ）に示すような熱酸化シリコン膜１２ｂのパターンを形成する。熱酸化シリコン膜１２ｂをマスクとして、例えば２０％ＴＭＡＨ溶液による結晶異方性エッチングを実施すると、図９（Ｆ）に示すように凹部同士が衝き合った形状にシリコンウエハ３が加工される。ＢＨＦ溶液で熱酸化シリコン膜１２ａ，１２ｂを除去することにより、図９（Ｇ）に示すようにシリコンウエハ３の一部で貫通し、絞り部を有する形状の開口部４を得ることが出来る。再び、図９（Ｈ）に示すように再びシリコンウエハ３の表面に拡散炉を用いて熱酸化シリコン膜１３を作製し、フォトリソグラフィー技術によりレジストパターンを形成する。
【００４０】
次に熱酸化シリコン膜１３上にレジストパターンが形成されたシリコンウエハ３に、積層の金属膜６を形成する。例えば３層積層の金属膜６を成膜する。具体例として、熱酸化シリコン膜１３上に、密着層としてＴｉまたはＴｉ−Ｎｉ合金膜を成膜し、バリアメタル層としてＮｉまたはＰｔまたはＰｄ膜を成膜し、反射層としてＡｇまたはＡｌまたはＡｇ合金膜を連続的に成膜して、３層積層の金属膜６を成膜する。続いて、３層積層の金属膜６をリフトオフすることで、図９（Ｉ）に示すような枠体の反射層（および基板接合パターン）６を作製することが出来る。なお、酸・アルカリ溶液によるウエットエッチングや、ＲＩＥのようなドライエッチングプロセスにより金属膜６をパターニングすることも可能である。
【００４１】
また、図１０は、基体（基板）２の製造方法を説明するための図である。図１０では、まず、図１０（Ａ）に示すように、鏡面シリコンウエハ２の表面に拡散炉を用いて熱酸化シリコン膜２１ａ，２１ｂを作製する。次に、フォトリソグラフィー技術によってウエハ２の両面にレジストパターンを形成し、バッファードフッ酸（ＢＨＦ）によって熱酸化シリコン膜２１ａ，２１ｂをエッチング除去することで、図１０（Ｂ）に示すような熱酸化シリコン膜２１ａ，２１ｂのパターンを形成する。パターニングされた熱酸化シリコン膜２１ａ，２１ｂをマスクとして、例えば２０％ＴＭＡＨ溶液による結晶異方性エッチングによって、シリコンウエハ２を両面からエッチングし、スルーホールを作製する。スルーホールを作製した後、ＢＨＦ溶液によって一旦すべての熱酸化シリコン膜を除去し、図１０（Ｃ）に示すように再びシリコンウエハ２の表面に拡散炉を用いて熱酸化シリコン膜２２を作製する。続いて、フォトリソグラフィー技術によりレジストパターンを作製する。立体形状へのパターニングにはレジストスプレーコーティングが好適な手段として用いることが出来る。次に、熱酸化シリコン膜２２上にレジストパターンが形成されたシリコンウエハ２に、積層の金属膜７を形成する。例えば３層積層の金属膜７を成膜する。具体例として、熱酸化シリコン膜２２上に密着層としてＴｉまたはＴｉ−Ｎｉ合金膜を成膜し、バリアメタル層としてＮｉまたはＰｔまたはＰｄ膜を、反射層としてＡｇまたはＡｌまたはＡｇ合金膜を連続的に成膜して、３層積層の金属膜７を成膜する。続いて、３層積層の金属膜７をリフトオフすることで、図１０（Ｄ）に示すように、基体（基板）２上に電極パターン７を作製することが出来る。なお、酸・アルカリ溶液によるウエットエッチングや、ＲＩＥのようなドライエッチングプロセスにより金属膜７をパターニングすることも可能である。また、今回はスルーホールを１回のエッチングにより作製する場合を示したが、片面ずつエッチングすることによりスルーホールを作製することも可能である。
【００４２】
また、図１０（Ｅ）に示すように、垂直なスルーホールを有する基板を作製することも可能である。この場合には、シリコンウエハをフォトリソグラフィー技術によりパターニングした後にドライエッチングするか、レーザー加工することにより垂直なスルーホールを形成する。しかる後、ウエハ全面に熱酸化膜を形成し、金属めっきまたはＣＶＤなどの成膜技術によりスルーホール部の金属充填を実施する。引き続きフォトリソグラフィー技術を用いて配線パターニングすることによって、垂直なスルーホールを有する基板を作製することができる。
【００４３】
次に、パッケージ，すなわち発光装置（いまの例では、半導体発光装置）の製造方法について説明する。図１１は、パッケージ，すなわち発光装置（いまの例では、半導体発光装置）の製造方法を説明するための図である。図１１の例では、まず、基板２に対し、図１１（Ａ）に示すように、ＬＥＤ発光素子１をダイボンディングした後にワイヤボンディングにて電気的に接続する（あるいは、後述の図１１（Ｂ−２）に示すように、ＬＥＤ発光素子１に搭載されたバンプを介して電気的に接続する）。電気的接続は、Ａｕ、Ａｕ−Ｓｎ共晶合金などを用いて実施することが出来る。しかる後、枠体３と基板２との接合を実施する。枠体３と基板２との接合材としては、ＬＥＤ発光素子１の接合材よりも融点の低い材料を用いるのが望ましく、例えばＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ共晶はんだを用いて接合する。これにより、図１１（Ｂ−１）に示すような半導体発光装置を作製することが出来る。なお、枠体３と基板２との接合材としては、はんだ材以外にも、ガラス、樹脂、ロウ剤などの接着剤を用いることも可能である。
【００４４】
パッケージの構造としては、半導体発光素子１に図１１（Ｂ−２）に示すようなフリップチップ型の素子を用いて作製することも可能である。また、図１１（Ｂ−３）に示すような垂直なスルーホールを有する基板を採用して作製することも可能である。
【００４５】
このように、本発明の発光装置（パッケージ）を製造するには、両面から上下方向に向けて内寸法がそれぞれ小さくなるような傾斜面によって絞り部５が形成された枠体３を作製する。そして、枠体３の内壁面に反射層６を形成し、基板２上に発光素子１を搭載する電極および配線パターンを形成する。このようにして作製したパッケージは樹脂封止して使用しても良いし、正面指向性を高める効果は若干劣るものの複数のチップを１列に搭載するパッケージにすることも可能である。
【００４６】
本発明の構造を採ることにより、ＰＫＧ出力を低下させることなく、正面への指向性を高めることができる。
【００４７】
また、基板２と枠体３にシリコンを用いると、フォトリソプロセスで精度良く配線パターニングすることが可能であり、はんだ材で貼り合わせを行う際にセルフアライメント効果により、位置合わせ精度を高めることが可能になる。
【００４８】
また、基板２と枠体３にそれぞれシリコンを用いると、熱膨張係数が同じ材料なので張り合わせ部の信頼性が高く、工程としてもウエハ一括で処理できるため製造コスト的にも有利である。
【００４９】
次に、本発明の実施例を説明する。なお、以下では、発光素子（チップ）１の上面１ａが一辺の長さが約２９０μｍの正方形状のものであるとし、また、開口部４はその形状が正方形状であるとする。従って、以下では、寸法とは、ｘ方向（ｙ方向）の幅である。
【００５０】
図１２は、本発明の構造（実施例）の効果についてパッケージ出力および配光シミュレーションを実施した際の結果を示す図である。図１２においては、絞り部５の絞り寸法（開口部４の最小の開口寸法ｗ０）を２９０μｍ、枠体３の下面Ｓ２の開口寸法ｗ２を８７０μｍと固定値とし、パッケージの構造による配光特性およびパッケージ出力の変化について従来例（図１（ａ），（ｂ）の各構造）との比較を行った。シミュレーションは、シリコンをエッチング加工して５４°の傾斜角を有する内壁面に反射面を形成する設定とし、反射面は鏡面反射に設定した。またチップ１への戻り光による吸収も考慮した設定となっている。図１２の結果からわかるように、本発明の構造（実施例）では、従来例（図１（ａ），（ｂ）の各構造）と比較して出力を大きく低下させることなく、正面の指向性を高めることが出来ることが確認できた。
【００５１】
また、図１３，図１４は、本発明の発光装置（絞り部を有するパッケージ）の好ましい寸法に関して図１２と同様にして行なったシミュレーションによる評価結果を示す図である。ここで、図１３では、枠体３の厚みを８００μｍ、絞り部５の絞り寸法（開口部４の最小の開口寸法ｗ０）を２９０μｍと固定値とし、枠体３の上面Ｓ１から絞り部５までの高さをＨ１、絞り部５から枠体３の下面Ｓ２までの高さをＨ２として、Ｈ１およびＨ２の値を変化させてシミュレーションを実施した。図７の結果からわかるように、いずれの場合でも正面方向の指向性が高まっているが、Ｈ２＞Ｈ１の際に特に良好な効果が得られることが確認できた。
【００５２】
また、図１４では、枠体３の上面Ｓ１から絞り部５までの高さＨ１を２００μｍ、絞り部５から枠体３の下面Ｓ２までの高さＨ２を４００μｍまたは６００μｍと固定値とし、絞り部５の絞り寸法（開口部４の最小の開口寸法ｗ０）を変化させてシミュレーションを実施した。図１４からわかるように、Ｈ２の値により正面への指向性を高めることのできる絞り部５の絞り寸法（開口部４の最小の開口寸法ｗ０）が異なっている。すなわち、Ｈ２が４００μｍの場合、絞り部５の絞り寸法（開口部４の最小の開口寸法ｗ０）は２９０μｍ以下であることがより好適であり、Ｈ２が６００μｍの場合、絞り部５の絞り寸法（開口部４の最小の開口寸法ｗ０）は５４０μｍ以下であることがより好適であることが分かる。つまり、絞り部５から枠体３の下面Ｓ２までの高さＨ２が大きければ、絞り部５の絞り寸法（開口部４の最小の開口寸法ｗ０）は大きくすることが出来るということである。なお、絞り部５の絞り寸法（開口部４の最小の開口寸法ｗ０）が５４０μｍであるということは、半導体発光素子１の端から絞り部５の先端までの基板２と平行な方向の距離Ｄ１が１２５μｍということである。
【００５３】
検討の結果、絞り部５から枠体３の下面Ｓ２までの高さＨ２と半導体発光素子１の端から絞り部５の先端までの基板２と平行な方向の距離Ｄ１とについて、正面指向性を高める効果が顕著に現われる範囲ではおおよそ比例関係であることを見出した。あくまでシミュレーションによる推定値であるが、正面指向性を高める効果が顕著に現われる範囲をＤ１＜０．６５Ｈ２−２５０とすることができた。ただし、あくまでこの範囲は、正面指向性を高める効果が顕著に現われる範囲であり、この範囲を多少外れた場合にも、正面への指向性は、従来に比べて十分に高い。
【００５４】
また、基板２と枠体３にシリコンを用いると、フォトリソプロセスにより精度良く配線パターニングすることが可能である。また、はんだ材で基板２と枠体３とを接合する際には、電極パターン７に応じたセルフアライメント効果が現れるので、位置合わせ精度を高めることが可能である。更に、基板２と枠体３にそれぞれシリコンを用いると、熱膨張係数が同じ材料なので接合部の信頼性が高く、工程としてもウエハ一括で処理できるため、製造コスト的に有利である。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明は、単色ＬＥＤ発光装置、ＲＧＢ混色型白色ＬＥＤ発光装置などに利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】特許文献１，特許文献２に示されているＬＥＤパッケージを示す図である。
【図２】本発明に係る発光装置の概念図である。
【図３】開口部の拡大図である。
【図４】開口部の一例を示す図である。
【図５】開口部の他の例を示す図である。
【図６】開口部の開口形状の例を示す図である。
【図７】本発明に係る発光装置のより具体的な構成例を示す図である。
【図８】本発明に係る発光装置のより具体的な構成例を示す図である。
【図９】枠体の製造方法を説明するための図である。
【図１０】基体（基板）の製造方法を説明するための図である。
【図１１】本発明の発光装置の製造方法を説明するための図である。
【図１２】本発明の構造（実施例）の効果についてパッケージ出力および配光シミュレーションを実施した際の結果を示す図である。
【図１３】本発明の発光装置（絞り部を有するパッケージ）の好ましい寸法に関して図１２と同様にして行なったシミュレーションによる評価結果を示す図である。
【図１４】本発明の発光装置（絞り部を有するパッケージ）の好ましい寸法に関して図１２と同様にして行なったシミュレーションによる評価結果を示す図である。
【符号の説明】
【００５７】
１          発光素子
２          基体
３          枠体
４          開口部
５          絞り部
６          反射層
７          電極パターン
【図１】
2009164225.tif 000003
【図２】
2009164225.tif 000004
【図３】
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【図４】
2009164225.tif 000006
【図５】
2009164225.tif 000007
【図６】
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【図７】
2009164225.tif 000009
【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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