JP2006278666A

JP2006278666A - 光源装置及びその製造方法

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Publication number: JP2006278666A
Application number: JP2005094981A
Authority: JP
Inventors: Geun-Ho Kim; 根浩金; Ki-Chang Song; 基彰宋; Sun Ho Kim; 善虎金
Original assignee: LG Electronics Inc
Current assignee: LG Electronics Inc
Priority date: 2005-03-29
Filing date: 2005-03-29
Publication date: 2006-10-12
Anticipated expiration: 2025-03-29
Also published as: JP4547290B2

Abstract

【課題】隣接する発光素子間の光干渉を防止し、各発光素子から放出される光を損失なくステムの前方に集光できると共に、サブマウントに貫通ホールを形成してサブマウントをステムに容易に接合できる光源装置及びその製造方法を提供する。
【解決手段】光源装置は、一面に配線用電極１１１が形成されるステム１１０と、一面にグルーブ１２１ａが形成され、前記グルーブ１２１ａ内に貫通ホール１２２が形成される本体部１２１、前記貫通ホール１２２を貫通して前記本体部１２１の一面に形成される第１電極１２５、前記第１電極１２５及び配線用電極１１１に電気的に連結されるように、前記本体部１２１の他面に形成される第２電極１２７、並びに前記第１電極１２５に形成される半田層１２９を備えるサブマウント１２０と、前記グルーブ１２１ａに挿入され、前記サブマウント１２０の半田層１２９に接合される発光素子１３０とを含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、光源装置及びその製造方法に関し、特に、隣接する発光素子間の光干渉を防止し、各発光素子から放出される光を損失を低減して、ステムの前方に集光できると共に、サブマウントに貫通ホールを形成してサブマウントをステムに容易に接合できる光源装置及びその製造方法に関する。

現在、活発に使用されている発光素子は、レーザーダイオード(Laser Diode；ＬＤ)と発光ダイオード(Light Emitting Diode；ＬＥＤ)とに大きく分けられる。

ＬＤは、光通信分野で光源として広く使用され、最近、コンパクトディスク(ＣＤ)再生装置、コンパクトディスク・リライタブル（ＣＤ−ＲＷ）記録再生装置分野だけでなく、ＤＶＤ再生装置、レーザーディスク(ＬＤ)再生装置、ミニディスク(ＭＤ)再生装置などの光メディア分野でも重要な部品として使用されている。

また、ＬＥＤは、バックライトユニット(Back Light Unit；ＢＬＵ)に広く使用され、自体発光力のないＬＣＤパネルの下部に位置して、均一な平面光を照射させてＬＣＤを認識できるようにする光源装置として使用されている。

ＬＥＤは、比較的低い電圧で駆動が可能であると共に、高いエネルギー効率により、発熱が低く寿命が長いという利点を有する。

図２５は、従来の発光素子１０を示す縦断面図で、図２６は、従来の光源装置４０を示す縦断面図である。

図２５に示すように、従来の発光素子１０においては、サファイアまたはｎ−ＧａＡｓ(ガリウムヒ素)などからなる基板１１の上面に、化学気相蒸着法(Chemical Vapor Deposition Method；ＣＶＤ法)により、バッファ層１２、ｎ−接触層１３、活性層１４、及び、ｐ−接触層１５が順次形成される。

ｐ−接触層１５の上面には、電流拡散層１６が形成され、電流拡散層１６の上面には、ｐ−接触層１５及び電流拡散層１６と電気的に連結されるｐ−電極１７が形成される。その後、ｎ−接触層１３の露出された一部分の上面に、ｎ−電極１８が形成される。

図２６に示すように、従来の光源装置４０において、前述したような発光素子１０は、サブマウント２０上にワイヤーボンディング方式(Wire bonding method)により接合され、サブマウント２０は、ステム３０上に接合される。このとき、外部電源の印加のために、発光素子１０のｐ−電極１７は、サブマウント２０の電極２１とワイヤー１７ａを介して連結され、サブマウント２０の電極２１は、ステム３０の電極３１と他のワイヤー２２を介して連結される。ｎ−電極１８は、ｐ−電極１７と同じ連結構造を有するので、以下、ｎ−電極１８の連結構造に関する説明は省略する。

以下、このように構成された従来の光源装置４０の作用を説明する。

図２５及び図２６に示すように、ステム３０の電極３１に電圧を印加すると、ワイヤー１７ａ、２２を通してｐ−電極１７及びｎ−電極１８に電流が流れる。

このとき、ｐ−電極１７及びｎ−電極１８に正孔及び電子がそれぞれ注入され、このように注入された正孔及び電子は、ｐ−接触層１５及びｎ−接触層１３にそれぞれ流入した後に活性層１４で再結合され、このとき、余分なエネルギーが光に変換されて発光する。

しかしながら、従来の光源装置においては、発光素子を印刷回路基板であるステムにチップ状に直接装着して使用するため、精密なワイヤーボンディング作業を必要とし、信頼性が悪化するという問題点があった。

また、サブマウントに発光素子を接合した後、これらをステムに装着した光源装置の場合、隣接する発光素子から放出される光が互いに干渉されるか、または発光素子の側面から放出される光がステムの前方に集光されず四方に分散され、発光効率が低下するという問題点があった。

また、発光素子に外部電源を供給するために、サブマウントとステムとをワイヤーボンディング方式により電気的に連結するため、不良品率が高く、ワイヤーの使用によって、他の部品との工程上の互換が難しく、工程時間が長く、製品に対する信頼性が低下するという問題点があった。

また、発光素子から発生する熱がサブマウントを通してステムに伝達されるため、放熱が遅れて発光素子の寿命が短縮され、組立作業性及び生産性が低下するという問題点があった。

本発明は、このような従来技術の問題点を解決するためになされたもので、サブマウントにグルーブを形成し、前記グルーブ内に発光素子を装着することにより、隣接する発光素子間の光干渉を防止し、発光素子の側面から放出される光をステムの前方に集光して、発光効率を高めると共に放熱効果を向上させることができる光源装置及びその製造方法を提供することを目的とする。

本発明の他の目的は、サブマウントに貫通ホールを形成し、前記サブマウントをフリップチップボンディング方式(Flip chip bonding method)によりステムに接合して作業性を高め、生産性を向上させることができる光源装置及びその製造方法を提供することにある。

このような目的を達成するために、本発明の第1実施形態による光源装置は、一面に配線用電極が形成されるステムと、一面にグルーブが形成され、前記グルーブ内に貫通ホールが形成される本体部、前記貫通ホールを貫通して前記本体部の一面に形成される第１電極、前記第１電極及び配線用電極に電気的に連結されるように、前記本体部の他面に形成される第２電極、並びに前記第１電極に形成される半田層を備えるサブマウントと、前記グルーブに挿入され、前記サブマウントの半田層に接合される発光素子とを含む。

前記グルーブの深さは、前記発光素子の高さ(長さ)より相対的に大きく形成されることが好ましい。

前記ステムは、ＭＣＰＣＢ(Metal Core Printed Circuit Board)で、前記発光素子は、ＬＥＤ(Light Emitting Diode)であることが好ましい。

前記ステムには絶縁層が装着され、前記絶縁層上には配線用電極が形成されている。配線用電極には前記サブマウントが接合される。

前記グルーブの内側面には、前記発光素子の側面から発光する光を前記ステムの前方に集光できるように、傾斜面が形成されることが好ましい。

一方、本発明の第１実施形態による光源装置の製造方法は、シリコン基板に所定の間隔で複数のグルーブを形成する段階と、前記グルーブが形成された前記シリコン基板に貫通ホールを形成する段階と、前記グルーブが形成された前記シリコン基板の一面に第１電極を形成し、前記第１電極に半田層を形成する段階と、前記貫通ホールを貫通して前記第１電極と電気的に連結されるように、前記シリコン基板の他面に第２電極を形成する段階と、前記半田層に発光素子を接合させる段階と、ステムの一面に配線用電極を形成する段階と、前記配線用電極と前記第２電極とが連結されるように、前記ステムにサブマウントを接合して光源装置を完成する段階とを含む。

前記グルーブ及び貫通ホールを形成する段階においては、前記シリコン基板一面の一部をバルクエッチングしてグルーブを形成した後、第１フォトレジスト、第２フォトレジスト及びエッチングマスクを利用して前記シリコン基板を乾式エッチングすることにより、前記シリコン基板に貫通ホールを形成することが好ましい。

前記貫通ホールを形成する段階以後には、前記シリコン基板の一面に反射層及び絶縁層を順次形成することが好ましい。

前記グルーブの内側面に傾斜面を形成し、前記傾斜面に沿って反射層を形成することにより、前記発光素子の側面から発光する光が前記ステムの前方に集光されるようにすることが好ましい。

本発明による光源装置及びその製造方法においては、サブマウントにグルーブを形成し、前記グルーブ内に発光素子を装着することにより、隣接する発光素子間の光干渉を防止し、発光素子の側面から放出される光を光源装置の前方に集光することにより、発光効率を高めると共に放熱効果を向上させることができるという効果がある。

また、サブマウントのグルーブ内に貫通ホールを形成し、前記貫通ホールを通過する第１電極及び第２電極によりサブマウントをステムに直接連結することにより、工程時間及び費用を削減し、信頼性を高めることができ、放熱効果が高くなって発光素子の寿命を延長することができるという効果がある。

以下、添付の図面を参照して、本発明による光源装置及びその製造方法について説明する。

〔第１実施形態〕
図１は、本発明の第１実施形態による光源装置１００のサブマウント１２０及び発光素子１３０を示す分解斜視図で、図２は、本発明の第１実施形態による光源装置１００を示す分解斜視図で、図３は、本発明の第１実施形態による光源装置１００を示す縦断面図である。

図１〜図３に示すように、本発明の第１実施形態による光源装置１００は、一面に配線用電極１１１が形成されるステム１１０と、ステム１１０に装着されるサブマウント１２０と、サブマウント１２０のグルーブ１２１ａ内に装着される発光素子１３０とを含む。

サブマウント１２０は、一面にグルーブ１２１ａが形成され、グルーブ１２１ａ内に貫通ホール１２２が形成される本体部１２１と、貫通ホール１２２を貫通して本体部１２１の一面に形成される第１電極１２５と、第１電極１２５及び配線用電極１１１に電気的に連結されるように、本体部１２１の他面に形成される第２電極１２７と、第１電極１２５に形成される半田層１２９とを備えている。発光素子１３０は、サブマウント１２０のグルーブ１２１ａに挿入され、半田層１２９に接合されている。

サブマウント１２０には、第１電極１２５を形成する前に、反射層１２３及び絶縁層１２６を順次形成することが好ましい。

反射層１２３及び絶縁層１２６の積層順序については図示していないが、第１電極１２５と第２電極１２７とが互いに電気的に絶縁される構造では、絶縁層１２６、反射層１２３の順に形成することもできる。

ここで、第１電極１２５及び第２電極１２７は、絶縁層１２６の一部分に形成されることが好ましい。

本発明の第１実施形態による光源装置１００においては、サブマウント１２０の一面に発光素子１３０を装着するためのグルーブ１２１ａを形成し、且つ、サブマウント１２０に反射層１２３を形成して、発光素子１３０の前面から発光する光はもちろん、発光素子１３０の側面から発光する光もまでステム１１０の前方に送ることにより、発光素子１３０の発光効率を高めることができる。また、サブマウント１２０に形成されたグルーブ１２１ａにより、サブマウント１２０自体の厚さが薄くなるので、発光素子１３０の放熱が容易になる。

反射層１２３は、気相蒸着法またはリフトオフ法を用いて形成し、反射係数の高いＡｇ及びＡｌなどの材質を使用することが好ましい。

絶縁層１２６は、絶縁可能な材質であれば何れを使用しても良いが、ＡｌＮ、ＺｎＯ、ＢｅＯ、ＳＩＯ_２及びＳｉＮｘなどの何れか１つを使用して、スパッタリングや気相蒸着法により形成することが好ましい。また、シリコン窒化膜などの半導体工程上で使用される絶縁膜を使用することもできる。

半田層１２９は、その融点が４００℃未満であり、４００℃未満で接合が可能な材質、例えば、Ａｕ−Ｓｎ、Ｉｎ、Ｐｂ、Ｐｂ−Ｓｎ及びＡｇ−Ｓｎの何れか１つを使用することが好ましい。

グルーブ１２１ａの深さＤは、発光素子１３０の高さ(または、長さ)ｄよりも相対的に大きく形成されることが好ましい。

即ち、発光素子１３０の側面から発光する光が、分散されることなく反射層１２３により反射されて、ステム１１０の前方に集光されるようにするためには、グルーブ１２１ａの深さＤが発光素子１３０の高さ(または、長さ)ｄよりも相対的に大きく形成されなければならない。

発光素子１３０の側面から発光する光をステム１１０の前方に集光できるように、グルーブ１２１ａの内側面に傾斜面１２１ｂが形成され、傾斜面１２１ｂに沿って反射層１２３が形成されている。

ステム１１０に絶縁層１１２が形成され、前記絶縁層１１２を介して前記サブマウント１２０が接合されることにより、絶縁層１１２がステム１１０とサブマウント１２０とを絶縁させる。

ステム１１０は、放熱特性の優れたＭＣＰＣＢにより形成されることが好ましい。ＭＣＰＣＢは、発光素子１３０から発生する熱を迅速に吸収して放熱することにより、発光素子１３０の発光を円滑にすると共に、寿命を延長させることができる。

本発明の第１実施形態による光源装置１００においては、２つの電極を対向させて接合する方法であるフリップチップボンディング方法を用いて、発光素子１３０とサブマウント１２０とを接続させ、サブマウント１２０とステム１１０とを接続させる構造を有する。

言い換えれば、サブマウント１２０の本体部１２１の中央に貫通ホール１２２が形成され、本体部１２１の一面に第１電極１２５が形成され、本体部１２１の他面に第１電極１２５及びステム１１０の配線用電極１１１に連結される第２電極１２７が形成されることにより、ワイヤーボンディング方式を用いる代わりにフリップチップボンディング方式を用いて、サブマウント１２０をステム１１０に容易に連結させることができる。

以下、このように構成された本発明の第１実施形態による光源装置１００の作用を、図１〜図３を参照して説明する。

ステム１１０の配線用電極１１１に電流(電圧)を印加すると、電流は、第２電極１２７及び第１電極１２５を通して発光素子１３０に流れる。

発光素子１３０の電極（図示せず）を通して注入された正孔及び電子は、該発光素子１３０の活性層(図示せず)で再結合され、このとき、余分なエネルギーが光に変換されて発光する。

ここで、発光素子１３０がグルーブ１２１ａ内に装着されているため、隣接する発光素子１３０間の光干渉を効果的に防止することができる。

また、反射層１２３により、発光素子１３０の前面だけでなく側面から発光する光が、分散されることなくステム１１０の前方に集光されることによって、発光素子１３０の発光効率を高めることができる。

また、サブマウント１２０のグルーブ１２１ａ内に形成された貫通ホール１２２を貫通して、第１電極１２５と第２電極１２７とが連結されているため、フリップチップボンディング方式により、サブマウント１２０を前記ステム１１０に容易に接合させることができ、組立作業（組立工程）が非常に容易になり、生産性が向上する。

以下、本発明の第１実施形態による光源装置１００の製造方法を図４〜図１１を参照して説明する。

図４〜図１１は、本発明の第１実施形態による光源装置１００の製造方法を示す工程図である。本発明の第１実施形態による光源装置１００の製造方法は、シリコン基板１２０’に所定の間隔で複数のグルーブ１２１ａを形成する段階と、グルーブ１２１ａが形成されたシリコン基板１２０’に貫通ホール１２２を形成する段階と、グルーブ１２１ａが形成されたシリコン基板１２０’の一面に第１電極１２５を形成し、第１電極１２５に半田層１２９を形成する段階と、貫通ホール１２２を貫通して第１電極１２５と電気的に連結されるように、シリコン基板１２０’の他面に第２電極１２７を形成する段階と、半田層１２９に発光素子１３０を接合させる段階と、ステム１１０の一面に、電気的な連結が可能なように金属ラインがパターニングされた配線用電極１１１を形成する段階と、配線用電極１１１と第２電極１２７とが連結されるように、ステム１１０に各サブマウント１２０を接合して光源装置１００を完成する段階とを含む。

以下、このような第１実施形態による光源装置１００の製造方法をより詳しく説明する。

まず、図４及び図５に示すように、シリコン基板１２０’にエッチングマスクＭを形成し、シリコン基板１２０'の一面に形成されたエッチングマスクＭを利用して、所定の間隔で複数のグルーブ１２１ａを形成した後、エッチングマスクＭを除去する。このとき、グルーブ１２１ａの内側面に傾斜面１２１ｂが形成されるようにエッチングする。

その後、図６に示すように、第１フォトレジストＲ１、第２フォトレジストＲ２をエッチングマスク(図示せず)として利用して、シリコン基板１２０’を乾式エッチングすることにより、シリコン基板１２０’に貫通ホール１２２を形成する。

ここで、乾式エッチングとしては、深堀り反応性イオンエッチング(Deep reactive ion etching)を用いることが好ましい。

貫通ホール１２２を形成した後には、図７に示すように、前記シリコン基板１２０’と、以後に形成される第１電極１２５及び第２電極１２７との電気的な絶縁のために絶縁層１２６を形成し、且つ、発光素子１３０の前面及び側面から発光する光を該発光素子１３０の前方に集光できるように反射層１２３を形成することが好ましい。例えば、図７に示すように、シリコン基板１２０’上に反射層１２３を形成し、さらに、反射層１２３上に絶縁層１２６を形成する。

その後、図８に示すように、グルーブ１２１ａが形成されたシリコン基板１２０’の一面に第１電極１２５を形成し、第１電極１２５に半田層１２９を形成する。ここで、第１電極１２５は、絶縁層１２６の一部分にのみ形成することが好ましい。ここでは、第１電極１２５は、グルーブ１２１ａ傾斜面１２１ｂから底面に亘って連続的に形成されると共に、貫通ホール１２２の内壁にも連続して形成している。

半田層１２９は、発光素子１３０の電極１３１と第１電極１２５とを電気的に連結するためのもので、Ａｕ−Ｓｎ、Ｉｎ、Ｐｂ及びＰｂ−Ｓｎなどの何れか１つを使用することが好ましい。

その後、図９に示すように、シリコン基板１２０’を上下反転させ、第１電極１２５が電気的に連結されるように、貫通ホール１２２を通して、シリコン基板１２０’の他面に第２電極１２７を形成する。ここでは、貫通ホール１２２内において、第１電極１２５上に第２電極１２７を形成する。これにより、第１電極１２５に電気的に接続される第２電極１２７を形成する。

その後、図１０に示すように、各サブマウント１２０を１つの単位としてダイシング等によって個片化し、半田層１２９に発光素子１３０を適切に位置させた後に熱処理して接合させる。ここで、発光素子１３０は、フリップチップボンディング方式によりサブマウント１２０に接合される。

一方、発光素子１３０の接合において、図には示していないが、半田層１２９を形成することなく、発光素子１３０をＡｕスタッド(Au stud)ボンディングのような方法により第１電極１２５に接合した後に、各サブマウント１２０を１つの単位としてダイシング等によって個片化することもできる。

その後、図１１に示すように、ステム１１０の一面に配線用電極１１１を形成した後、配線用電極１１１と第２電極１２７とが電気的に連結されるように、ステム１１０にフリップチップボンディング方式でサブマウント１２０を接合することにより、光源装置１００を完成する。

このように完成した光源装置１００は、発光素子１３０から発光する光が分散されることなくステム１１０の前方に集光されるため、発光効率が非常に優れているだけでなく、発光素子１３０から発生する熱がサブマウント１２０を経ることなく、直ちにステム１１０に伝達された後に放熱されるため、放熱効率が非常に優れているので、発光素子１３０の寿命を延長させることができる。これにより、光源装置１００をバックライトユニット及びフラッシュユニットに効果的に利用することができる。

〔第２実施形態〕
以下、本発明の第２実施形態による光源装置２００の製造方法を図１２〜図１５を参照して説明する。

図１２〜図１５は、本発明の第２実施形態による光源装置２００の製造方法を示す工程図である。本発明の第２実施形態による光源装置２００の製造方法は、両面に絶縁層２２６が形成されたシリコン基板２２０’の一面に、バルクマイクロマシニング(Bulk micro-machining)によりグルーブ２２１ａを形成する段階と、グルーブ２２１ａ及び絶縁層２２６が形成されたシリコン基板２２０’の一面に第１電極２２５を形成する段階と、シリコン基板２２０’の第１電極２２５と隣接する位置に、バルクマイクロマシニングにより貫通ホール２２２を形成する段階と、貫通ホール２２２を貫通して第１電極２２５と連結されるように、シリコン基板２２０’の他面に第２電極２２７を形成する段階と、第１電極２２５に半田層２２９を形成してサブマウント２２０を完成する段階と、サブマウント２２０の半田層２２９に発光素子２３０を接合させる段階と、ステム２１０の一面に配線用電極２１１を形成する段階と、第２電極２２７と配線用電極２１１とが電気的に接合されるように、サブマウント２２０をステム２１０に装着して、光源装置２００を完成する段階とを含む。

以下、このような第２実施形態による光源装置２００の製造方法をより詳しく説明する。

まず、図１２に示すように、両面に絶縁層２２６が形成されたシリコン基板２２０’の一面に、バルクマイクロマシニングして発光素子２３０が装着されるグルーブ２２１ａを形成し、グルーブ２２１ａ及び絶縁層２２６が形成されたシリコン基板２２０’の一面に第１電極２２５を形成する。

その後、図１３に示すように、シリコン基板２２０’をバルクマイクロマシニングして貫通ホール２２２を形成した後、貫通ホール２２２を貫通して第１電極２２５と連結されるように、シリコン基板２２０’の他面に第２電極２２７を形成する。ここで、第２電極２２７は、絶縁層２２６の一部分に形成されることが好ましい。本実施形態では、貫通ホール２２２をグルーブ２２１ａの両側に形成する。

その後、図１４に示すように、第１電極２２５に半田層２２９を形成することにより、サブマウント２２０を完成する。

その後、図１５に示すように、フリップチップボンディング方式により、サブマウント２２０の半田層２２９に発光素子２３０を接合させる。次いで、サブマウント２２０を、第２電極２２７と配線用電極２１１とが電気的に接合されるように、配線用電極２１１及び絶縁層２１２が形成されたステム２１０にフリップチップボンディング方式で装着することにより、光源装置２００を完成する。

〔第３実施形態〕
以下、本発明の第３実施形態による光源装置３００の製造方法を図１６〜図２０を参照して説明する。

図１６〜図２０は、本発明の第３実施形態による光源装置３００の製造方法を示す工程図である。本発明の第３実施形態による光源装置３００の製造方法は、両面に絶縁層３２６が形成されたシリコン基板３２０’の一面に、その一部をバルクマイクロマシニング工程で除去してグルーブ３２１ａを形成する段階と、グルーブ３２１ａの一部を乾式エッチングして貫通ホール３２２を形成する段階と、貫通ホール３２２を貫通して、シリコン基板３２０’の一面に第１電極３２５を形成する段階と、貫通ホール３２２を貫通して第１電極３２５と連結されるように、シリコン基板３２０’の他面に第２電極３２７を形成する段階と、第１電極３２５に半田層３２９を形成してサブマウント３２０を完成する段階と、前記サブマウント３２０の半田層３２９に発光素子３３０を接合させる段階と、ステム３１０の一面に配線用電極３１１を形成する段階と、第２電極３２７と配線用電極３１１とが電気的に接合されるように、サブマウント３２０をステム３１０に装着して光源装置３００を完成する段階とを含む。

以下、このような第３実施形態による光源装置３００の製造方法をより詳しく説明する。

まず、図１６に示すように、両面に絶縁層３２６が形成されたシリコン基板３２０’の一面に、その一部をバルクマイクロマシニング工程で除去してグルーブ３２１ａを形成する。ここで、グルーブ３２１ａは、後述する貫通ホール３２２を容易に形成するためのものである。

その後、図１７に示すように、グルーブ３２１ａの一部を乾式エッチングして貫通ホール３２２を形成する。

その後、図１８に示すように、貫通ホール３２２を貫通して、シリコン基板３２０’の一面に第１電極３２５を形成する。

その後、図１９に示すように、貫通ホール３２２を貫通して第１電極３２５と連結されるように、シリコン基板３２０’の他面に第２電極３２７を形成した後、第１電極３２５に半田層３２９を形成することにより、サブマウント３２０を完成する。

その後、図２０に示すように、フリップチップボンディング方式により、サブマウント３２０の半田層３２９に発光素子３３０を接合させる。次いで、サブマウント３２０を、第２電極３２７と配線用電極３１１とが電気的に接合されるように、一面に配線用電極３１１及び絶縁層３１２が形成されたステム３１０にフリップチップボンディング方式で装着することにより、光源装置３００を完成する。

このように完成した光源装置３００は、バックライトユニット及びフラッシュユニットに利用可能である。

〔第４実施形態〕
以下、本発明の第４実施形態による光源装置４００の製造方法を図２１〜図２４を参照して説明する。

図２１〜図２４は、本発明の第４実施形態による光源装置４００の製造方法を示す工程図である。本発明の第４実施形態による光源装置４００の製造方法は、両面に絶縁層４２６が形成されたシリコン基板４２０’の一面に、その一部をバルクマイクロマシニング工程で除去してグルーブ４２１ａを形成し、グルーブ４２１ａから所定の間隔をおいてグルーブ４２１ａの両側に貫通ホール４２２を形成する段階と、貫通ホール４２２を貫通して、シリコン基板４２０’の一面に第１電極４２５を形成する段階と、貫通ホール４２２を貫通して第１電極４２５と連結されるように、シリコン基板４２０’の他面に第２電極４２７を形成する段階と、第１電極４２５に半田層４２９を形成してサブマウント４２０を形成する段階と、サブマウント４２０の半田層４２９に発光素子４３０を接合する段階と、ステム４１０の一面に配線用電極４１１を形成する段階と、第２電極４２７と配線用電極４１１とが電気的に接合されるように、サブマウント４２０をステム４１０の一面に装着して光源装置４００を完成する段階とを含む。

以下、このような第４実施形態による光源装置４００の製造方法をより詳しく説明する。

まず、図２１に示すように、両面に絶縁層４２６が形成されたシリコン基板４２０’の一面に、その一部をバルクマイクロマシニング工程で除去してグルーブ４２１ａを形成し、グルーブ４２１ａから所定の間隔をおいて該グルーブ４２１ａの両側に貫通ホール４２２を形成する。

その後、図２２に示すように、貫通ホール４２２を貫通して、シリコン基板４２０’の一面に第１電極４２５を形成する。このとき、第１電極４２５は、貫通ホール４２２のの内壁の一部から前記グルーブ４２１ａ内まで延長形成される。本実施形態では、貫通ホール４２２は、シリコン基板４２０’の両面から貫通ホール４２２の深さ方向に沿って狭くなっている。即ち、貫通ホール４２２は、シリコン基板４２１ａの両面の開口端のそれぞれから内部に向かって次第に狭くなるテーパを有している。

第１電極４２５は、グルーブ４２１ａが形成された面において、貫通ホール４２２の開口端から、貫通ホール４２２の径が一端狭くなって再び広がる境界まで形成されている。

その後、図２３に示すように、貫通ホール４２２を貫通して第１電極４２５と連結されるように、シリコン基板４２０’の他面に第２電極４２７を形成した後、第１電極４２５に半田層４２９を形成し、サブマウント４２０を形成する。第２電極４２７は、貫通ホール４２２の前記他面における開口端から、貫通ホール４２２が一端狭くなって再び広がる前記境界まで形成される。第２電極４２７は、貫通ホール４２２の内壁上の前記境界において、第１電極４２５と結合し、電気的に接続される。

その後、図２４に示すように、フリップチップボンディング方式により、サブマウント４２０の半田層４２９に発光素子４３０を接合させる。次いで、サブマウント４２０を、第２電極４２７と配線用電極４１１とが電気的に接合されるように、一面に配線用電極４１１及び絶縁層４１２が形成されたステム４１０にフリップチップボンディング方式で装着することにより、光源装置４００を完成する。

このように完成した光源装置４００は、バックライトユニット及びフラッシュユニットに効果的に利用可能である。

本発明の第１実施形態による光源装置１００のサブマウント１２０及び発光素子１３０を示す分解斜視図である。本発明の第１実施形態による光源装置１００を示す分解斜視図である。本発明の第１実施形態による光源装置１００を示す縦断面図である。本発明の第１実施形態による光源装置１００の製造方法を示す工程図である。本発明の第１実施形態による光源装置１００の製造方法を示す工程図である。本発明の第１実施形態による光源装置１００の製造方法を示す工程図である。本発明の第１実施形態による光源装置１００の製造方法を示す工程図である。本発明の第１実施形態による光源装置１００の製造方法を示す工程図である。本発明の第１実施形態による光源装置１００の製造方法を示す工程図である。本発明の第１実施形態による光源装置１００の製造方法を示す工程図である。本発明の第１実施形態による光源装置１００の製造方法を示す工程図である。本発明の第２実施形態による光源装置２００の製造方法を示す工程図である。本発明の第２実施形態による光源装置２００の製造方法を示す工程図である。本発明の第２実施形態による光源装置２００の製造方法を示す工程図である。本発明の第２実施形態による光源装置２００の製造方法を示す工程図である。本発明の第３実施形態による光源装置２００の製造方法を示す工程図である。本発明の第３実施形態による光源装置２００の製造方法を示す工程図である。本発明の第３実施形態による光源装置２００の製造方法を示す工程図である。本発明の第３実施形態による光源装置２００の製造方法を示す工程図である。本発明の第３実施形態による光源装置２００の製造方法を示す工程図である。本発明の第４実施形態による光源装置２００の製造方法を示す工程図である。本発明の第４実施形態による光源装置２００の製造方法を示す工程図である。本発明の第４実施形態による光源装置２００の製造方法を示す工程図である。本発明の第４実施形態による光源装置２００の製造方法を示す工程図である。従来の発光素子１０を示す縦断面図である。従来の光源装置４０を示す縦断面図である。

符号の説明

１００、２００、３００、４００光源装置
１１０、２１０、３１０、４１０ステム
１１１、２１１、３１１、４１１配線用電極
１２０、２２０、３２０、４２０サブマウント
１２１本体部
１２１ａ、２２１ａ、３２１ａ、４２１ａグルーブ
１２１ｂ傾斜面
１２２、２２２、３２２、４２２貫通ホール
１２３、３２３、２２３、４２３反射層
１２５、２２５、３２５、４２５第１電極
１２６、２２６、３２６、４２６絶縁層
１２７、２２７、３２７、４２７第２電極
１２９、２２９、３２９、４２９半田層
１３０、２３０、３３０、４３０発光素子
Ｍエッチングマスク
Ｒ１第１フォトレジスト
Ｒ２第２フォトレジスト

Claims

一面に配線用電極が形成されるステムと、
一面にグルーブが形成され、前記グルーブ内に貫通ホールが形成される本体部、前記貫通ホールを貫通して前記本体部の一面に形成される第１電極、前記第１電極及び配線用電極に電気的に連結されるように、前記本体部の他面に形成される第２電極、並びに前記第１電極に形成される半田層を備えるサブマウントと、
前記グルーブに挿入され、前記サブマウントの半田層に接合される発光素子と、
を含むことを特徴とする光源装置。
前記サブマウントには、反射層及び絶縁層がさらに形成されることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
前記サブマウントには、前記反射層、前記絶縁層、前記第１電極及び前記半田層が順次形成されることを特徴とする請求項２に記載の光源装置。
前記グルーブの深さは、前記発光素子の高さ(長さ)より相対的に大きく形成されることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
前記ステムは、ＭＣＰＣＢ(Metal Core Printed Circuit Board)であることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
前記発光素子は、ＬＥＤ(Light Emitting Diode)であることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
前記ステムには絶縁層が形成され、前記配線用電極が前記絶縁層上に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
前記グルーブの内側面には、前記発光素子の側面から発光する光を前記ステムの前方に集光できるように、傾斜面が形成されることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
前記第１電極及び第２電極は、前記絶縁層の一部分に形成されることを特徴とする請求項２に記載の光源装置。
前記絶縁層は、ＡｌＮ、ＺｎＯ、ＢｅＯ、ＳＩＯ_２及びＳｉＮｘの何れか１つにより形成されることを特徴とする請求項２に記載の光源装置。
前記半田層は、その融点が４００℃未満であり、４００℃未満で接合が可能な材質であることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
前記半田層は、Ａｕ−Ｓｎ、Ｉｎ、Ｐｂ、Ｐｂ−Ｓｎ及びＡｇ−Ｓｎの何れか１つにより形成されることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
シリコン基板に所定の間隔で複数のグルーブを形成する段階と、
前記グルーブが形成された前記シリコン基板に貫通ホールを形成する段階と、
前記グルーブが形成された前記シリコン基板の一面に第１電極を形成し、前記第１電極に半田層を形成する段階と、
前記貫通ホールを貫通して前記第１電極と電気的に連結されるように、前記シリコン基板の他面に第２電極を形成する段階と、
前記半田層に発光素子を接合させる段階と、
ステムの一面に配線用電極を形成する段階と、
前記配線用電極と前記第２電極とが連結されるように、前記ステムにサブマウントを接合して光源装置を完成する段階と、
を含むことを特徴とする光源装置の製造方法。
前記グルーブ及び前記貫通ホールを形成する段階においては、前記シリコン基板一面の一部をバルクエッチングしてグルーブを形成した後、第１フォトレジスト、第２フォトレジストをエッチングマスクとして利用して前記シリコン基板を乾式エッチングすることにより、前記シリコン基板に貫通ホールを形成することを特徴とする請求項１３に記載の光源装置の製造方法。
前記乾式エッチングは、深堀り反応性イオンエッチング(Deep reactive ion etching)であることを特徴とする請求項１４に記載の光源装置の製造方法。
前記貫通ホールを形成する段階以後に、前記シリコン基板に反射層及び絶縁層を順次形成する段階が含まれることを特徴とする請求項１３に記載の光源装置の製造方法。
前記第１電極及び第２電極は、前記絶縁層の一部分に形成されることを特徴とする請求項１６に記載の光源装置の製造方法。
前記サブマウントの半田層に前記発光素子を接合する段階では、フリップチップボンディング方式を用いることを特徴とする請求項１３に記載の光源装置の製造方法。
前記サブマウントは、フリップチップボンディング方式により、前記ステムに接合されることを特徴とする請求項１３に記載の光源装置の製造方法。
前記光源装置は、バックライトユニット及びフラッシュユニットに利用されることを特徴とする請求項１３に記載の光源装置の製造方法。
前記グルーブの内側面に傾斜面を形成し、前記傾斜面に沿って反射層を形成することにより、前記発光素子の側面から発光する光を前記ステムの前方に集光させることを特徴とする請求項１３に記載の光源装置の製造方法。
両面に絶縁層が形成されたシリコン基板の一面に、バルクマイクロマシニング(Bulk micro-machining)によりグルーブを形成する段階と、
前記グルーブ及び絶縁層が形成された前記シリコン基板の一面に第１電極を形成する段階と、
前記シリコン基板の前記第１電極と隣接する位置に、バルクマイクロマシニングにより貫通ホールを形成する段階と、
前記貫通ホールを貫通して前記第１電極と連結されるように、前記シリコン基板の他面に第２電極を形成する段階と、
前記第１電極に半田層を形成してサブマウントを完成する段階と、
前記サブマウントの半田層に発光素子を接合させる段階と、
ステムの一面に配線用電極を形成する段階と、
前記第２電極と前記配線用電極とが電気的に接合されるように、前記サブマウントを前記ステムに装着して、光源装置を完成する段階と、
を含むことを特徴とする光源装置の製造方法。
前記第１電極及び前記第２電極は、前記絶縁層の一部分に形成されることを特徴とする請求項２２に記載の光源装置の製造方法。
前記サブマウントの半田層に前記発光素子を接合する段階では、フリップチップボンディング方式を用いることを特徴とする請求項２２に記載の光源装置の製造方法。
前記サブマウントは、フリップチップボンディング方式により、前記ステムに接合されることを特徴とする請求項２２に記載の光源装置の製造方法。
前記光源装置は、バックライトユニット及びフラッシュユニットに利用されることを特徴とする請求項２２に記載の光源装置の製造方法。
両面に絶縁層が形成されたシリコン基板の一面に、その一部をバルクマイクロマシニング工程で除去してグルーブを形成する段階と、
前記グルーブの一部を乾式エッチングして貫通ホールを形成する段階と、
前記貫通ホールを貫通して、前記シリコン基板の一面に第１電極を形成する段階と、
前記貫通ホールを貫通して前記第１電極と連結されるように、前記シリコン基板の他面に第２電極を形成する段階と、
前記第１電極に半田層を形成してサブマウントを完成する段階と、
前記サブマウントの半田層に発光素子を接合させる段階と、
ステムの一面に配線用電極を形成する段階と、
前記第２電極と前記配線用電極とが電気的に接合されるように、前記サブマウントを前記ステムに装着して、光源装置を完成する段階と、
を含むことを特徴とする光源装置の製造方法。
前記第１電極及び第２電極は、前記絶縁層の一部分に形成されることを特徴とする請求項２７に記載の光源装置の製造方法。
前記サブマウントの半田層に前記発光素子を接合する段階では、フリップチップボンディング方式を用いることを特徴とする請求項２７に記載の光源装置の製造方法。
前記サブマウントは、フリップチップボンディング方式により、前記ステムに接合されることを特徴とする請求項２７に記載の光源装置の製造方法。
前記光源装置は、バックライトユニット及びフラッシュユニットに利用されることを特徴とする請求項２７に記載の光源装置の製造方法。
両面に絶縁層が形成されたシリコン基板の一面に、その一部をバルクマイクロマシニング工程で除去してグルーブを形成し、前記グルーブから所定の間隔をおいて該グルーブの両側に貫通ホールを形成する段階と、
前記貫通ホールを貫通して、前記シリコン基板の一面に第１電極を形成する段階と、
前記貫通ホールを貫通して前記第１電極と連結されるように、前記シリコン基板の他面に第２電極を形成する段階と、
前記第１電極に半田層を形成してサブマウントを形成する段階と、
前記サブマウントの半田層に発光素子を接合する段階と、
ステムの一面に配線用電極を形成する段階と、
前記第２電極と前記配線用電極とが電気的に接合されるように、前記サブマウントを前記ステムに装着して、光源装置を完成する段階と、
を含むことを特徴とする光源装置の製造方法。
前記第１電極及び第２電極は、前記絶縁層の一部分に形成されることを特徴とする請求項３２に記載の光源装置の製造方法。
前記サブマウントの半田層に前記発光素子を接合する段階では、フリップチップボンディング方式を用いることを特徴とする請求項３２に記載の光源装置の製造方法。
前記サブマウントは、フリップチップボンディング方式により、前記ステムに接合されることを特徴とする請求項３２に記載の光源装置の製造方法。
前記光源装置は、バックライトユニット及びフラッシュユニットに利用されることを特徴とする請求項３２に記載の光源装置の製造方法。