JP2009177100A - 発光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】発光素子から放射される光を検出する光検出素子が実装基板に設けられた構成を採用しながらも、発光素子の光出力の高出力化が可能な発光装置を提供する。
【解決手段】実装基板２は、収納凹所２ａの周部から内方へ突出する突出部２ｃを有し、突出部２ｃに発光素子１から放射された光を検出する光検出素子４を設けてある。実装基板２は、発光素子１が一表面側に実装されたベース基板２０と、シリコン基板（半導体基板）４０ａを用いて形成されベース基板２０の上記一表面側に対向配置され光取出窓４１が形成され且つ光検出素子４が形成された光検出素子形成基板４０と、ベース基板２０と光検出素子形成基板４０との間に介在し光取出窓４１に連通する開口窓３１が形成された中間層基板３０とで構成され、ベース基板２０は、シリコン基板４０ａに比べて熱伝導率の高い伝熱基板２０ａを用いて形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、発光ダイオードチップ（ＬＥＤチップ）などの発光素子を用いた発光装置に関するものである。

従来から、図７に示すように、ＬＥＤチップからなる発光素子１０１と、３枚のシリコン基板１２０ａ，１３０ａ，１４０ａを用いて形成され発光素子１０１が収納される収納凹所１０２ａが一表面に形成された実装基板１０２とを備え、発光素子１０１から放射される光を検出するフォトダイオードからなる光検出素子１０４が実装基板２における収納凹所１０２ａの周部から内方へ突出する突出部１０２ｃに形成された発光装置が提案されている（特許文献１参照）。

ここにおいて、上述の実装基板１０２は、シリコン基板１２０ａを用いて形成され発光素子１０１が一表面側に実装されるベース基板１２０と、シリコン基板１４０ａを用いて形成されベース基板１２０の前記一表面側に対向配置され光取出窓１４１が形成されるとともに光検出素子１０４が形成された光検出素子形成基板１４０と、シリコン基板１３０ａを用いて形成されてベース基板１２０と光検出素子形成基板１４０との間に介在し光取出窓１４１に連通する開口窓１３１が形成された中間層基板１３０とで構成されており、ベース基板１２０および中間層基板１３０それぞれに光検出素子４と電気的に接続される貫通孔配線１２４，１３４が形成されるとともに、ベース基板１２０に発光素子１０１と電気的に接続される貫通孔配線（図示せず）が形成されている。

また、上述の発光装置では、光出力の高出力化を図りながらも発光素子１０１の発熱により発光素子１０１のジャンクション温度が最大ジャンクション温度を超えないようにするために、発光素子１０１に熱結合される複数のサーマルビア１２６をベース基板１２０に貫設してある。
特開２００７−２９４８３４号公報

ところで、図７に示した構成の発光装置では、発光素子１０１で発生した熱がサーマルビア１２６を伝熱経路としてベース基板１２０の裏面側へ伝熱されるが、サーマルビア１２６は貫通孔配線１２４と同時に形成されるものであり、伝熱経路の断面積が小さいので、発光素子１０１で発生した熱をより効率良く放熱させることができてより一層の高出力化が可能な発光装置が期待されていた。また、図７に示した構成の発光装置では、発光素子１０１で発生した熱が光検出素子１０４に伝熱されて光検出素子１０４の出力が変動してしまう懸念もあり、この点からも発光素子１０１の光出力の高出力化が制限される懸念があった。

本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、発光素子から放射される光を検出する光検出素子が実装基板に設けられた構成を採用しながらも、発光素子の光出力の高出力化が可能な発光装置を提供することにある。

請求項１の発明は、発光素子と、発光素子を収納する収納凹所が一表面に形成された実装基板とを備え、実装基板が収納凹所の周部から内方へ突出する突出部を有し、当該突出部に発光素子から放射された光を検出する光検出素子が設けられた発光装置であって、実装基板は、発光素子が一表面側に実装されたベース基板と、半導体基板を用いて形成されベース基板の前記一表面側に対向配置され光取出窓が形成されるとともに光検出素子が形成された光検出素子形成基板と、ベース基板と光検出素子形成基板との間に介在し光取出窓に連通する開口窓が形成された中間層基板とで構成され、ベース基板は、前記半導体基板に比べて熱伝導率の高い伝熱基板を用いて形成されてなることを特徴とする。

この発明によれば、実装基板が、発光素子が一表面側に実装されたベース基板と、半導体基板を用いて形成されベース基板の前記一表面側に対向配置され光取出窓が形成されるとともに光検出素子が形成された光検出素子形成基板と、ベース基板と光検出素子形成基板との間に介在し光取出窓に連通する開口窓が形成された中間層基板とで構成され、ベース基板が、前記半導体基板に比べて熱伝導率の高い伝熱基板を用いて形成されているので、ベース基板が半導体基板を用いて形成されている場合に比べて放熱性が向上するから、発光素子から放射される光を検出する光検出素子が実装基板に設けられた構成を採用しながらも、発光素子の光出力の高出力化が可能になる。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記ベース基板は、前記伝熱基板が金属板であり、前記発光素子を搭載するダイパッド部が金属板の一表面側に絶縁膜を介して形成されてなることを特徴とする。

この発明によれば、前記発光素子と前記伝熱基板とを絶縁膜により電気的に絶縁することができる。

請求項３の発明は、請求項１の発明において、前記ベース基板は、前記伝熱基板が金属板であり、前記発光素子を搭載するダイパッド部が金属板の一部により構成されてなることを特徴とする。

この発明によれば、請求項２の発明に比べて、前記発光素子と前記伝熱基板である金属板との間の熱抵抗が小さくなるから、放熱性を高めることができる。

請求項４の発明は、請求項２または請求項３の発明において、前記発光素子は、ＬＥＤチップであり、前記ダイパッド部に共晶接合されてなることを特徴とする。

この発明によれば、前記発光素子であるＬＥＤチップから前記伝熱基板である金属板までの熱抵抗が小さくなるから、放熱性を高めることができる。

請求項５の発明は、請求項２または請求項３の発明において、前記発光素子は、ＬＥＤチップであり、前記ダイパッド部に、前記伝熱基板と前記発光素子との線膨張率差に起因して前記発光素子に働く応力を緩和する応力緩和用のスリットが形成された接合材料層を介して接合されてなることを特徴とする。

この発明によれば、前記伝熱基板と前記発光素子との線膨張率差に起因して前記発光素子に働く応力を緩和することができ、信頼性が向上する。

請求項６の発明は、請求項３の発明において、前記発光素子は、厚み方向の一表面側に両電極が形成されたＬＥＤチップであり、前記厚み方向の他表面が前記ダイパッド部に接合されてなることを特徴とする。

この発明によれば、前記発光素子として厚み方向の一表面側に両電極が形成されたＬＥＤチップを用いた構成において、放熱性を向上させることができる。

請求項１の発明では、発光素子から放射される光を検出する光検出素子が実装基板に設けられた構成を採用しながらも、発光素子の光出力の高出力化が可能になるという効果がある。

（実施形態１）
以下、本実施形態の発光装置について図１および図２に基づいて説明する。

本実施形態の発光装置は、図１に示すように、ＬＥＤチップからなる発光素子１と、発光素子１を収納する収納凹所２ａが一表面に形成された実装基板２と、実装基板２の上記一表面側において収納凹所２ａを閉塞する形で実装基板２に固着された透光性部材３と、実装基板２に設けられ発光素子１から放射された光を検出する光検出素子（受光素子）４と、実装基板２の収納凹所２ａに充填された透光性材料（例えば、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリカーボネート樹脂、ガラスなど）からなり発光素子１および当該発光素子１に電気的に接続されたボンディングワイヤ１４を封止した封止部５と備えている。ここで、実装基板２は、上記一表面側において収納凹所２ａの周部から内方へ突出した庇状の突出部２ｃを有しており、当該突出部２ｃに光検出素子４が設けられている。なお、本実施形態では、実装基板２と透光性部材３とでパッケージを構成しているが、透光性部材３は、必ずしも設けなくてもよく、必要に応じて適宜設ければよい。

実装基板２は、発光素子１が一表面側に実装される矩形板状のベース基板２０と、ベース基板２０の上記一表面側に対向配置され円形状の光取出窓４１が形成されるとともに光検出素子４が形成された光検出素子形成基板４０と、ベース基板２０と光検出素子形成基板４０との間に介在し光取出窓４１に連通する矩形状の開口窓３１が形成された中間層基板３０とで構成されており、ベース基板２０と中間層基板３０と光検出素子形成基板４０とで囲まれた空間が上記収納凹所２ａを構成している。ここにおいて、ベース基板２０および中間層基板３０および光検出素子形成基板４０の外周形状は矩形状であり、中間層基板３０および光検出素子形成基板４０はベース基板２０と同じ外形寸法に形成されている。また、光検出素子形成基板４０の厚み寸法はベース基板２０および中間層基板３０の厚み寸法に比べて小さく設定されている。

本実施形態では、光検出素子形成基板４０において中間層基板３０の開口窓３１上に張り出した部位が、上述の突出部２ｃを構成している。

上述の中間層基板３０、光検出素子形成基板４０は、それぞれ、導電形がｎ形で主表面が（１００）面のシリコン基板（半導体基板）３０ａ，４０ａを用いて形成してあり、ベース基板２０は、シリコン基板３０ａ，４０ａに比べて熱伝導率の高い伝熱基板２０ａを用いて形成してある。ここにおいて、中間層基板３０は、開口窓３１の内側面が、アルカリ系溶液（例えば、ＴＭＡＨ溶液、ＫＯＨ溶液など）を用いた異方性エッチングにより形成された（１１１）面により構成されており（つまり、中間層基板３０は、開口窓３１の開口面積がベース基板２０から離れるにつれて徐々に大きくなっており）、発光素子１から放射された光を前方へ反射するミラー２ｄを構成している。要するに、本実施形態では、中間層基板３０が発光素子１から側方へ放射された光を前方へ反射させる枠状のリフレクタを兼ねている。また、伝熱基板２０ａとしては、Ｃｕ板からなる金属板を用いているが、金属板はＣｕ板に限らず、Ａｌ板などを用いてもよい。

ベース基板２０は、伝熱基板２０ａの一表面側（図１における上面側）に、発光素子１の両電極１１，１２それぞれと電気的に接続される２つの導体パターン２５ａ，２５ａが形成されるとともに、中間層基板３０に形成された後述の２つの貫通孔配線３４，３４を介して光検出素子４と電気的に接続される２つの導体パターン２５ｂ，２５ｂが形成されており、各導体パターン２５ａ，２５ａ，２５ｂ，２５ｂと伝熱基板２０ａの他表面側（図１における下面側）に形成された４つの外部接続用電極２７ａ，２７ａ，２７ｂ，２７ｂとがそれぞれ貫通孔配線２４を介して電気的に接続されている。また、ベース基板２０は、伝熱基板２０ａの上記一表面側に、中間層基板３０と接合するための接合用金属層２９も形成されている。

本実施形態における発光素子１は、結晶成長用基板として導電性基板を用い厚み方向の両面に電極１１，１２が形成された可視光ＬＥＤチップである。そこで、ベース基板２０は、発光素子１が電気的に接続される２つの導体パターン２５ａ，２５ａのうちの一方の導体パターン２５ａを、発光素子１を搭載する矩形状のダイパッド部２５ａａと、ダイパッド部２５ａａに連続一体に形成され貫通孔配線２４との接続部位となる引き出し配線部２５ａｂとで構成してある。要するに、発光素子１は、上記一方の導体パターン２５ａのダイパッド部２５ａａにダイボンディングされており、ダイパッド部２５ａａ側の電極１２がダイパッド部２５ａａに接合されて電気的に接続され、光取り出し面側の電極１１がボンディングワイヤ１４を介して他方の導体パターン２５ａと電気的に接続されている。

ところで、ベース基板２０は、伝熱基板２０ａに、上述の４つの貫通孔配線２４それぞれが内側に形成される４つの貫通孔２２が厚み方向に貫設され、伝熱基板２０ａの上記一表面および上記他表面と各貫通孔２２の内面とに跨ってシリコン酸化膜からなる絶縁膜２３が形成されており、各導体パターン２５ａ，２５ａ，２５ｂ，２５ｂ、接合用金属層２９、各外部接続用電極２７ａ，２７ａ，２７ｂ，２７ｂ、および各貫通孔配線２４が伝熱基板２０ａと電気的に絶縁されている。

ここにおいて、各導体パターン２５ａ，２５ａ，２５ｂ，２５ｂ、接合用金属層２９、各外部接続用電極２７ａ，２７ａ，２７ｂ，２７ｂは、絶縁膜２３上に形成されたＴｉ膜と当該Ｔｉ膜上に形成されたＡｕ膜との積層膜により構成されており、同時に形成してある。なお、本実施形態では、絶縁膜２３上のＴｉ膜の膜厚を１５〜５０ｎｍ、Ｔｉ膜上のＡｕ膜の膜厚を５００ｎｍに設定してあるが、これらの数値は一例であって特に限定するものではない。また、各Ａｕ膜の材料は、純金に限らず不純物を添加したものでもよい。また、各Ａｕ膜と絶縁膜２３との間に密着性改善用の密着層としてＴｉ膜を介在させてあるが、密着層の材料はＴｉに限らず、例えば、Ｃｒ、Ｎｂ、Ｚｒ、ＴｉＮ、ＴａＮなどでもよい。また、貫通孔配線２４の材料としては、Ｃｕを採用しているが、Ｃｕに限らず、例えば、Ｎｉ、Ａｌなどを採用してもよい。なお、貫通孔２２は、マイクロドリルなどを用いて形成し、絶縁膜２３は、ＣＶＤ法などにより形成し、貫通孔配線２４は、めっき法などにより形成すればよい。

中間層基板３０は、シリコン基板３０ａの一表面側（図１における下面側）に、ベース基板２０の２つの導体パターン２７ｂ，２７ｂと接合されて電気的に接続される２つの導体パターン３５，３５が形成されるとともに、ベース基板２０の接合用金属層２９と接合される接合用金属層３６が形成されている。また、中間層基板３０は、シリコン基板３０ａの他表面側（図１における上面側）に、貫通孔配線３４，３４を介して導体パターン３５，３５と電気的に接続される導体パターン３７，３７が形成されるとともに、光検出素子形成基板４０と接合するための接合用金属層３８が形成されている。

また、中間層基板３０は、上述の２つの貫通孔配線３４それぞれが内側に形成される２つの貫通孔３２がシリコン基板３０ａの厚み方向に貫設され、シリコン基板３０ａの上記一表面および上記他表面と各貫通孔３２の内面とに跨ってシリコン酸化膜からなる絶縁膜３３が形成されており、各導体パターン３５，３５，３７，３７および各接合用金属層３６，３８がシリコン基板３０ａと電気的に絶縁されている。ここにおいて、各導体パターン３５，３５，３７，３７および各接合用金属層３６，３８は、絶縁膜３３上に形成されたＴｉ膜と当該Ｔｉ膜上に形成されたＡｕ膜との積層膜により構成されており、同時に形成してある。なお、本実施形態では、絶縁膜３３上のＴｉ膜の膜厚を１５〜５０ｎｍ、Ｔｉ膜上のＡｕ膜の膜厚を５００ｎｍに設定してあるが、これらの数値は一例であって特に限定するものではない。ここにおいて、各Ａｕ膜の材料は、純金に限らず不純物を添加したものでもよい。また、各Ａｕ膜と絶縁膜３３との間に密着性改善用の密着層としてＴｉ膜を介在させてあるが、密着層の材料はＴｉに限らず、例えば、Ｃｒ、Ｎｂ、Ｚｒ、ＴｉＮ、ＴａＮなどでもよい。また、貫通孔配線３４の材料としては、Ｃｕを採用しているが、Ｃｕに限らず、例えば、Ｎｉ、Ａｌなどを採用してもよい。なお、貫通孔３２は、例えば誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）型のドライエッチング装置を用いたドライエッチングにより形成し、絶縁膜３３は、熱酸化法やＣＶＤ法などにより形成し、貫通孔配線３４は、めっき法などにより形成すればよい。

光検出素子形成基板４０は、シリコン基板４０ａの一表面側（図１における下面側）に、中間層基板３０の２つの導体パターン３７，３７と接合されて電気的に接続される２つの導体パターン４７ａ，４７ｂが形成されるとともに、中間層基板３０の接合用金属層３８と接合される接合用金属層４８が形成されている。ここにおいて、光検出素子４は、フォトダイオードにより構成されており、光検出素子形成基板４０に形成された２つの導体パターン４７ａ，４７ｂの一方の導体パターン４７ａは、光検出素子４を構成するフォトダイオードのｐ形領域４ａに電気的に接続され、他方の導体パターン４７ｂは、上記フォトダイオードのｎ形領域４ｂを構成するシリコン基板４０ａに電気的に接続されている。

また、光検出素子形成基板４０は、シリコン基板４０ａの上記一表面側にシリコン酸化膜からなる絶縁膜４３が形成されており、当該絶縁膜４３がフォトダイオードの反射防止膜を兼ねている。また、光検出素子形成基板４０は、上記一方の導体パターン４７ａが、絶縁膜４３に形成したコンタクトホール４３ａを通してｐ形領域４ａと電気的に接続され、上記他方の導体パターン４７ｂが絶縁膜４３に形成したコンタクトホール４３ｂを通してｎ形領域４ｂと電気的に接続されている。ここにおいて、各導体パターン４７ａ，４７ｂおよび接合用金属層４８は、絶縁膜４３上に形成されたＴｉ膜と当該Ｔｉ膜上に形成されたＡｕ膜との積層膜により構成されており、同時に形成してある。なお、本実施形態では、絶縁膜４３上のＴｉ膜の膜厚を１５〜５０ｎｍ、Ｔｉ膜上のＡｕ膜の膜厚を５００ｎｍに設定してあるが、これらの数値は一例であって特に限定するものではない。ここにおいて、各Ａｕ膜の材料は、純金に限らず不純物を添加したものでもよい。また、各Ａｕ膜と絶縁膜４３との間に密着性改善用の密着層としてＴｉ膜を介在させてあるが、密着層の材料はＴｉに限らず、例えば、Ｃｒ、Ｎｂ、Ｚｒ、ＴｉＮ、ＴａＮなどでもよい。

上述の実装基板２の形成にあたっては、例えば、光検出素子４、絶縁膜４３、各導体パターン４７ａ，４７ｂ、および接合用金属層４８が形成されたシリコン基板４０ａと中間層基板３０とを接合する第１の接合工程を行った後、シリコン基板４０ａを所望の厚みまで研磨する研磨工程を行い、その後、ＩＣＰ型のドライエッチング装置などを用いてシリコン基板４０ａに光取出窓４１を形成する光取出窓形成工程を行うことで光検出素子形成基板４０を完成させてから、発光素子１が搭載されボンディングワイヤ１４の結線が行われたベース基板２０と中間層基板３０とを接合する第２の接合工程を行うようにすればよい。ここにおいて、第１の接合工程、第２の接合工程では、接合前に互いの接合表面へアルゴンのプラズマ若しくはイオンビーム若しくは原子ビームを真空中で照射して各接合表面の清浄化・活性化を行ってから、接合表面同士を接触させ、常温下で直接接合する常温接合法を採用しているが、常温接合法に限らず、第１の接合工程ではＡｕＳｎや半田などの低融点共晶材料を用いた接合法を採用してもよい。また、第１の接合工程および第２の接合工程では、上述の各接合表面の正常化・活性化を行ってから、接合表面を接触させ常温よりも高い規定温度（例えば、８０℃）で直接接合するようにしてもよい。

上述の第１の接合工程では、シリコン基板４０ａの接合用金属層４８と中間層基板３０の接合用金属層３８とが接合されるとともに、シリコン基板４０ａの導体パターン４７ａ，４７ｂと中間層基板３０の導体パターン３７，３７とが接合され電気的に接続される。ここで、導体パターン４７ａ，４７ｂと導体パターン３７，３７との接合部位が、貫通孔配線３４に重なる領域からずれるようにパターン設計しておけば、導体パターン４７ａ，４７ｂと導体パターン３７，３７との互いの接合面の平坦度を高めることができ、特に常温接合法により接合する際の接合歩留まりを高めることができるとともに接合信頼性を高めることができる。また、第２の接合工程では、ベース基板２０の接合用金属層２９と中間層基板３０の接合用金属層３６とが接合されるとともに、ベース基板２０の導体パターン２５ｂ，２５ｂと中間層基板３０の導体パターン３５，３５とが接合され電気的に接続される。ここで、導体パターン２５ｂ，２５ｂと導体パターン３５，３５との接合部位が、貫通孔配線２４に重なる領域および貫通孔配線３４に重なる領域からずれるようにパターン設計しておけば、導体パターン２５ｂ，２５ｂと導体パターン３５，３５との互いの接合面の平坦度を高めることができ、特に常温接合法により接合する際の接合歩留まりを高めることができるとともに接合信頼性を高めることができる。

また、上述の透光性部材３は、透光性材料（例えば、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリカーボネート樹脂、ガラスなど）からなる透光性基板を用いて形成してある。ここで、透光性部材３は、実装基板２と同じ外周形状の矩形板状に形成されており、実装基板２側とは反対の光取り出し面に、発光素子１から放射された光の全反射を抑制する微細凹凸構造が形成されている。ここにおいて、透光性部材３の光取り出し面に形成する微細凹凸構造は、多数の微細な凹部が２次元周期構造を有するように形成されている。なお、上述の微細凹凸構造は、例えば、レーザ加工技術やエッチング技術やインプリントリソグラフィ技術などを利用して形成すればよい。また、微細凹凸構造の周期は、発光素子１の発光ピーク波長の１／４〜１００倍程度の範囲で適宜設定すればよい。

本実施形態の発光装置の製造にあたっては、上述の伝熱基板２０ａとしてベース基板２０を多数形成可能な金属ウェハを用い、各シリコン基板３０ａ，４０ａとして、それぞれ中間層基板３０、光検出素子形成基板４０を多数形成可能なシリコンウェハを用いるとともに、上述の透光性基板として透光性部材３を多数形成可能なウェハ状のもの（透光性ウェハ）を用い、上述の第１の接合工程、研磨工程、光取出窓形成工程、第２の接合工程、実装基板２の収納凹所２ａに透光性材料を充填して封止部５を形成する封止部形成工程、封止部形成工程の後で実装基板２と透光性部材３とを接合する第３の接合工程などの各工程をウェハレベルで行うことでウェハレベルパッケージ構造体を形成してから、ダイシング工程により実装基板２のサイズに分割されている。したがって、ベース基板２０と中間層基板３０と光検出素子形成基板４０と透光性部材３とが同じ外形サイズとなり、小型のパッケージを実現できるとともに、製造が容易になる。また、中間層基板３０におけるミラー２ｄと光検出素子形成基板４０における光検出素子４との相対的な位置精度を高めることができ、発光素子１から側方へ放射された光がミラー２ｄにより反射されて光検出素子４へ導かれる。

以上説明した本実施形態の発光装置では、実装基板２が、発光素子１が上記一表面側に実装されたベース基板２０と、半導体基板であるシリコン基板４０ａを用いて形成されベース基板２０の上記一表面側に対向配置され光取出窓４１が形成されるとともに光検出素子４が形成された光検出素子形成基板４０と、ベース基板２０と光検出素子形成基板４０との間に介在し光取出窓４１に連通する開口窓３１が形成された中間層基板３０とで構成され、ベース基板２０が、上記半導体基板に比べて熱伝導率の高い伝熱基板２０ａを用いて形成されているので、ベース基板２０が半導体基板を用いて形成されている場合に比べて放熱性が向上し、発光素子１で発生した熱が伝熱基板２０ａを伝熱して効率よく放熱することができ、発光素子１のジャンクション温度の温度上昇を抑制できるから、入力電力を大きくでき、発光素子１から放射される光を検出する光検出素子４が実装基板２に設けられ小型化が可能な構成を採用しながらも、発光素子１の光出力の高出力化が可能になる。

また、本実施形態の発光装置では、ベース基板２０において発光素子１を搭載するダイパッド部２５ａａが金属板からなる伝熱基板２０ａの上記一表面側に絶縁膜２３を介して形成されているので、発光素子１と伝熱基板２０ａとを絶縁膜２３により電気的に絶縁することができる。

また、本実施形態の発光装置は、実装基板２に光検出素子４が設けられているので、例えば、発光素子１として赤色ＬＥＤチップを採用した発光装置と、発光素子１として緑色ＬＥＤチップを採用した発光装置と、発光素子１として青色ＬＥＤチップを採用した発光装置とを同一の回路基板上に近接して配置して、当該回路基板に各発光装置の発光素子１を駆動する駆動回路部と、各光検出素子４により検出される光強度がそれぞれの目標値に保たれるように駆動回路部から各発光色の発光素子１に流れる電流をフィードバック制御する制御回路部などを設けておくことにより、各光検出素子４それぞれの出力に基づいて各発光色の発光素子１の光出力を各別に制御することができ、各発光色ごとの発光素子１の光出力の経時変化の違いなどによらず混色光（ここでは、白色光）の光色や色温度の精度を向上することができる。要するに、所望の混色光を安定して得ることができる。

（実施形態２）
ところで、実施形態１の発光装置では、図７に示した従来構成に比べて発光素子１で発生した熱を効率良く放熱させることができるが、発光素子１と伝熱基板２０ａの厚み方向の両面に絶縁膜２３が形成されているので、発光素子１からベース基板２０の他表面との間の熱抵抗の低減が絶縁膜２３により制限されてしまう。

これに対して、本実施形態の発光装置の基本構成は実施形態１と略同じであり、図３に示すように、金属板からなる伝熱基板２０ａの一部が発光素子１を搭載するダイパッド部２０ａａを構成している点などが相違する。なお、実施形態１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。

本実施形態の発光装置では、発光素子１と伝熱基板２０ａとの互いの接合表面側にＡｕＳｎ層を形成しておき、発光素子１と伝熱基板２０ａとを共晶接合している。

しかして、本実施形態の発光装置では、実施形態１に比べて、発光素子１と伝熱基板２０ａである金属板との間の熱抵抗が小さくなるから、放熱性を高めることができる。また、伝熱基板２０ａにおいてダイパッド部２０ａａに対応する領域では厚み方向の両面に絶縁膜２３が形成されていないので、放熱性がより向上する。

（実施形態３）
本実施形態の発光装置の基本構成は実施形態２と略同じであり、図４に示すように、発光素子１が、ダイパッド部２０ａａに、導電性を有する接合材料層１３を介して接合されている点が相違する。なお、実施形態２と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。

本実施形態では、伝熱基板２０ａと発光素子１との線膨張率差に起因して発光素子１に働く応力を緩和するために、接合材料層１３の材料としてＡｕＳｎ、ＳｎＡｇＣｕなどの熱伝導率が高く、ヤング率の低い材料を用い、接合材料層１３の厚みを厚くしている。ここで、接合材料層１３の材料としてＡｕＳｕを用いれば、ＳｎＡｇＣｕを用いる場合に比べて発光素子１と伝熱基板２０ａとの間の熱抵抗を小さくすることができる。なお、伝熱基板２０ａがＣｕ板であって、ＡｕＳｕを用いて接合する場合には、発光素子１および伝熱基板２０ａにおける接合表面にあらかじめＡｕまたはＡｇからなる金属層をメタライズしておけばよい。

（実施形態４）
本実施形態の発光装置の基本構成は実施形態３と略同じであり、図５に示すように、発光素子１が、ダイパッド部２０ａａに、伝熱基板２０ａと発光素子１との線膨張率差に起因して発光素子１に働く応力を緩和する応力緩和用の複数のスリット１３ａが形成された接合材料層１３を介して接合されている点が相違する。ここで、複数のスリット１３ａは、全体として格子状に形成されている。なお、実施形態３と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。

しかして、本実施形態の発光装置では、伝熱基板２０ａと発光素子１との線膨張率差に起因して発光素子１に働く応力を緩和することができ、信頼性が向上する。

（実施形態５）
本実施形態の発光装置の基本構成は実施形態１と略同じであり、図６に示すように、発光素子１が厚み方向の一表面側に両電極１１，１２が形成されたＬＥＤチップであり、各電極１１，１２それぞれがボンディングワイヤ１４，１４を介して導体パターン２５ａ，２５ａと電気的に接続され、上記厚み方向の他表面が伝熱基板２０ａの一部からなるダイパッド部２０ａａに接合されている点が相違する。なお、実施形態１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。

しかして、本実施形態の発光装置では、発光素子１として厚み方向の上記一表面側に両電極１１，１２が形成されたＬＥＤチップを用いた構成において、実施形態３と同様に発光素子１が伝熱基板２０ａの一部からなるダイパッド部２０ａａに接合されているので、放熱性を向上させることができる。なお、本実施形態の発光装置において、発光素子１を、実施形態３または実施形態４で説明した接合材料層１３を介してダイパッド部２０ａａに接合するようにしてもよい。

ところで、上述の各実施形態では、発光素子１として可視光ＬＥＤチップを用いているが、発光素子１は、可視光ＬＥＤチップに限らず、紫外光ＬＥＤチップや、ＬＥＤチップと当該ＬＥＤチップに積層され少なくとも当該ＬＥＤチップから放射された光によって励起されて当該ＬＥＤチップよりも長波長の光を放射する蛍光体により形成された蛍光体層とで構成されたものや、有機ＥＬ素子でもよい。また、発光素子１としては、例えば、結晶成長用基板の主表面側に発光部などをエピタキシャル成長した後に発光部を支持する導電性基板（例えば、Ｓｉ基板など）を発光部に固着してから、結晶成長用基板などを除去したものを用いてもよい。

また、光検出素子４は、フォトダイオードに限らず、例えば、フォトダイオードとカラーフィルタとを組み合わせたカラーセンサや、フォトダイオードと波長選択フィルタとを組み合わせたものなどでもよい。

また、上記各実施形態では、実装基板２の収納凹所２ａの内底面に１つの発光素子１を実装してあるが、発光素子１の数は特に限定するものではなく、発光色が同じ複数の発光素子１を収納凹所２ａの内底面に実装するようにしてもよい。

実施形態１の発光装置の概略断面図である。 同上の発光装置の概略分解斜視図である。 実施形態２の発光装置の概略断面図である。 実施形態３の発光装置の概略断面図である。 実施形態４の発光装置の概略断面図である。 実施形態５の発光装置の概略断面図である。 従来例を示す発光装置の概略断面図である。

符号の説明

１ 発光素子（ＬＥＤチップ）
２ 実装基板
２ａ 収納凹所
２ｃ 突出部
４ 光検出素子
１１ 電極
１２ 電極
１３ 接合材料層
１３ａ スリット
２０ ベース基板
２０ａ 伝熱基板（金属板）
２０ａａ ダイパッド部
２３ 絶縁膜
２４ 貫通孔配線
２５ａａ ダイパッド部
３０ 中間層基板
３０ａ シリコン基板
３１ 開口窓
３４ 貫通孔配線
４０ 光検出素子形成基板
４０ａ シリコン基板（半導体基板）
４１ 光取出窓

Claims (6)

1. 発光素子と、発光素子を収納する収納凹所が一表面に形成された実装基板とを備え、実装基板が収納凹所の周部から内方へ突出する突出部を有し、当該突出部に発光素子から放射された光を検出する光検出素子が設けられた発光装置であって、実装基板は、発光素子が一表面側に実装されたベース基板と、半導体基板を用いて形成されベース基板の前記一表面側に対向配置され光取出窓が形成されるとともに光検出素子が形成された光検出素子形成基板と、ベース基板と光検出素子形成基板との間に介在し光取出窓に連通する開口窓が形成された中間層基板とで構成され、ベース基板は、前記半導体基板に比べて熱伝導率の高い伝熱基板を用いて形成されてなることを特徴とする発光装置。
2. 前記ベース基板は、前記伝熱基板が金属板であり、前記発光素子を搭載するダイパッド部が金属板の一表面側に絶縁膜を介して形成されてなることを特徴とする請求項１記載の発光装置。
3. 前記ベース基板は、前記伝熱基板が金属板であり、前記発光素子を搭載するダイパッド部が金属板の一部により構成されてなることを特徴とする請求項１記載の発光装置。
4. 前記発光素子は、ＬＥＤチップであり、前記ダイパッド部に共晶接合されてなることを特徴とする請求項２または請求項３記載の発光装置。
5. 前記発光素子は、ＬＥＤチップであり、前記ダイパッド部に、前記伝熱基板と前記発光素子との線膨張率差に起因して前記発光素子に働く応力を緩和する応力緩和用のスリットが形成された接合材料層を介して接合されてなることを特徴とする請求項２または請求項３記載の発光装置。
6. 前記発光素子は、厚み方向の一表面側に両電極が形成されたＬＥＤチップであり、前記厚み方向の他表面が前記ダイパッド部に接合されてなることを特徴とする請求項３記載の発光装置。

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