JP2010205788A - 発光装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】発光素子を高精度に実装し、品質のばらつきが少なく、接合信頼性の高い発光装置を提供すること。
【解決手段】
上面に電極を有し底面が矩形である発光素子と、該発光素子が加熱溶融性のダイボンド材を介して上面に接合される金属部材と、を有する発光装置であって、金属部材は、発光素子の直下に、内部に凸部を有する凹み部を有し、該凹み部の上面視の形状は、発光素子の底面より小さい矩形であり、凹み部の外周の各辺と、対向する発光素子の底面の各辺との距離が略同一である。
【選択図】 図１Ａ

Description

本発明は、発光装置に関し、より詳細には、発光素子が加熱溶融性のダイボンド材で接合された発光装置に関する。
近年、接合信頼性の向上、生産効率性の向上を目的として、加熱溶融性のダイボンド材を用いた発光素子の接合が行われている。
従来、この加熱溶融性のダイボンド材が溶融する際に発生するセルフアライメント効果を利用し、発光素子を高精度に接合することを目的として、実装部にＬＥＤチップが嵌まることがない大きさの凹み部を設けた発光装置がある。
この発光装置では、発光素子を接合する位置に発光素子より一回り小さい凹み部を設け、凹み部に溜まったダイボンド材の表面張力により、自動的に発光素子の位置を補正することで、発光素子の実装位置の精度を向上させている。
特開２００３−２５８３２０号公報
以上のように、より高精度に発光素子を実装するには、凹み部の面積を発光素子の接合面の面積と近づける必要がある。しかし、凹み部の面積を発光素子の面積に近づけていくと、発光素子を接合部材上に配置した際、発光素子の一部が凹み部に落ち入り、発光素子が極端に傾いて配置される等して、実装不良が発生することがある。
また、加熱溶融性のダイボンド材は、はじめフラックス等の溶融助剤と混合されたペーストの状態で凹み部に塗布されるが、溶融助剤はリフローの際に揮発するため、残るダイボンド材の体積は、当初のペーストの状態より減少する。このため、リフロー後、凹み部の内部にダイボンド材の存在しない空隙ができやすくなる。このような空隙が発生すると、発光素子の接合強度や放熱性といった接合信頼性を低下させ、発光装置の信頼性に悪影響を与える。
本発明は、以上のような問題に鑑みてなされたものであり、発光素子を高精度に実装し、品質のばらつきが少なく、接合信頼性が高い発光装置を提供することを目的とする。
本発明の発光装置は、上面に電極を有し底面が矩形である発光素子と、該発光素子が加熱溶融性のダイボンド材を介して上面に接合される金属部材と、を有する発光装置であって、前記金属部材は、発光素子の直下に、内部に凸部を有する凹み部を有し、該凹み部の上面視の形状は、前記発光素子の底面より小さい矩形であり、凹み部の外周の各辺と、対向する発光素子の底面の各辺との距離が略同一である。
また、凸部は、表面が金属であることが好ましい。
また、凸部は、略平坦な頂面を有することが好ましい。
また、凸部の頂面が、金属部材の上面と略等しい高さになるよう設けられていることが好ましい。
また、凸部の頂面は矩形であり、その各辺が対向する発光素子の底面の端部の各辺との距離が略同一であることが好ましい。
また、発光素子の底面の形状が正方形であり、凹み部の上面視の形状が略相似の正方形であってもよい。
また、基板と、基板の貫通孔内に設けられた金属のヒートシンクとを備え、ヒートシンクと基板の貫通孔の内面とで凹み部が形成されていてもよい。
本発明の発光装置によれば、発光素子が凸部により支持されるため、発光素子が凹み部内に落ち込むおそれがない。そのため、凹み部を拡大することができ、セルフアライメント効果を有効に作用させることができる。これにより、発光素子を高精度に実装し、品質のばらつきの少ない発光装置とすることができる。
さらに、ダイボンド材を発光素子の金属膜で覆うことで、ダイボンド材による光の吸収を防止し、光出力の低下を防止することができる。
本発明の発光装置の一例を示す概略断面図である。 本発明の発光装置の一例を示す上面図である。 本発明の発光装置の一例を示す概略断面図である。 （Ａ）〜（Ｋ）本発明の発光装置の例を示す概略部分上面図である。
以下、実施の形態を説明する。
本発明の発光装置は、主として、発光素子と、加熱溶融性のダイボンド材と、金属部材とで構成されており、金属部材は凹み部を有しており、凹み部内にはさらに凸部が設けられている。
本発明は、凹み部の上面視の形状によって発光素子をセルフアライメントさせ、凸部において発光素子の支持を行うものである。そのため、凹み部および凸部の表面は、ダイボンド材と濡れ性が良いことが好ましく、金属であることが好ましい。
なお、この明細書において、濡れ性が良好であるとは、接触角が９０°程度以下、８０°程度以下、６０°程度以下、さらに４５°程度以下であることを指し、さらに、接触角とは、ダイボンド材の融点＋４０〜５０℃における静滴法によって測定した値を指す。
凹み部の上面視の形状は、前記発光素子の底面より小さい矩形であり、セルフアライメント効果を良好に得るため、凹み部の外周の各辺と、対向する発光素子の底面の各辺との距離が略同一である。例えば、縦500μｍ×横290μｍの長方形の底面の発光素子の場合を利用する場合は、縦480μｍ×横270μｍの大きさとすることができる。また、発光素子の底面が正方形の場合、凹み部は略相似の正方形となる。
本明細書において、凹み部の上面視の形状（金属部材の上面における形状）とは、凹み部を金属部材の上面から見たときの形状、あるいは凹み部の上端が金属部材の上面と接する部分の形状を指す。
また、凹み部の外周とは、凹み部の上面視の形状がなす矩形の周のことを指す。
また、対向する発光素子の底面の各辺との距離が略同一である、または略相似とは、その形状と異なる部分の影響がセルフアライメント効果に対して無視しえる程度であり、距離が略同一とは、セルフアライメント効果が発揮され、発光装置の配光等の諸特性に問題ない程度等しいことをいい、厳密に等しいことを要しない。また、単に凹み部と言う場合、凸部を含む凹み部の外周に囲まれた部分を指す。
また、凹み部の外周に囲まれた部分の大きさは、発光素子の底面の大きさより小さいが、後述する発光素子の底面と近似していることが好ましい。例えば、発光素子の底面のおよそ０．８０〜０．９９倍の面積であることが好ましい。これにより、セルフアライメント効果を良好に得ることができる。
凹み部の金属部材の上面からの底面までの深さは、セルフアライメント効果および発光素子の実装の信頼性を高めるため、発光素子の厚みの０．１〜１倍程度であることが好ましい。０．１倍未満の場合、凹み部内に保持されるダイボンド材の量が少なくなり、セルフアライメント効果が十分に得られないことがあり、１倍より大きくなると、多量のダイボンド材が必要となるか、ダイボンド材が不足し凹み部内に空隙ができやすくなる。
凹み部は、凹み部の底面から垂直な内壁面を有することが好ましい。これにより、セルフアライメント効果を有効に発揮させることができる。また、凹み部の底面から発光素子が載置される側に向かって広がるように傾斜していてもよい。これにより、凹み部の内壁面に沿ってダイボンド材が広がりやすくなるため、発光素子の接合面積を増やすことができる。
また、凹み部の上面視の形状と、凹み部の底面の形状とが、異なる形状であってもよい。例えば、上面視の形状は発光素子の底面と相似の略正方形とし、底面は円形とすることができる。
本発明の発光装置において、凹み部内にはさらに凸部が設けられている。
凸部は、発光素子が凹み部内へ落ち込むことを防止する。また、凹み部内の表面積を増加させ、ダイボンド材を多く保持する。セルフアライメント効果は、接合される部分に保持されるダイボンド材の量が多いほど発揮されやすいため、発光素子を精度よく実装することができる。
凸部の大きさおよび形状は、発光素子のセルフアライメントを妨げないものであれば特に限定されず、円柱状、多角柱状、円錐状、多角錐状、針状やこれらに近似する形状があげられる。
凸部の頂面は、発光素子を安定して支持できる平坦な面であることが好ましい。さらに凸部のみで接合した際にも、十分な接合面積が得られる大きさであることが好ましい。具体的には、凹み部の大きさの６０％以上、８０％以上、発光素子の底面の面積の５０％以上、８０％以上であることが好ましい。これにより、発光素子を信頼性よく接合することができる。
また、凸部の頂面の平面視における形状は、点対称であることが好ましく、さらに発光素子の底面の形状に近似していることが好ましい。このことにより、凹み部の外形のみならず、凸部上においてもセルフアライメント効果を得ることができるため、さらに実装精度を高めることができる。
凸部の頂面は、凹み部の周縁の金属部材上面と略同じ高さであることが好ましい。このことにより、発光素子を凹み部の周縁および凸部で安定して支持し、接合することができる。
なお、凸部は一つのみ設けられていてもよいが、複数の凸部が分離して設けられていてもよい。このように複数の凸部を設けることにより、発光素子を支持する点が増えることにより、発光素子の傾きのばらつきを抑制することができるため、発光素子の実装精度をさらに向上させることができる。また、凹み部内の表面積が広がることにより、ダイボンド材の凹み部外への流れ出しを低減することができる。複数の凸部が設けられている場合は、その全体の形状が点対称であることが好ましい。
図３の（Ａ）〜（Ｋ）に、本発明の効果を得ることができる凹み部３０３と凸部３０４の形状の例を示す。図３の（Ａ）から（Ｋ）は、発光素子が載置される金属部材の上面側から見た図であり、破線は発光素子３０１が接合される位置である。これらの凹み部３０３と凸部３０４の形状により、発光素子を精度よく実装することができる。
図３（Ａ）の発光装置には、底面が正方形の発光素子と略相似形である正方形の凹み部の中央付近に、発光素子と略相似形の正方形の凸部が設けられている。
図３（Ｂ）の発光装置には、底面が長方形の発光素子を実装するため、長方形の凹み部の中央付近に、長方形の凸部が設けられている。
図３（Ｃ）の発光装置では、凹み部の一辺と約４５度傾斜した矩形の凸部が、凹み部の中央付近に設けられている。
図３（Ｄ）の発光装置では、矩形の凸部が凹み部の中央付近に設けられており、その凸部上にはさらにくぼんだ部分が設けられている。
図３（Ｅ）の発光装置では、矩形の凸部が、凹み部の中央付近と４つの角付近に設けられている。
図３（Ｆ）の発光装置では、矩形の凸部が４つ設けられている。
図３（Ｇ）の発光装置では、略十字型の凸部が、凹み部の中央付近に設けられている。
図３（Ｈ）の発光装置では、矩形の凸部が、凹み部の中央付近に設けられており、さらに矩形の発光素子の４つの角に対応する略直角二等辺三角形の凸部を設けている。
図３（Ｉ）の発光装置では、円形の凸部が、凹み部の中央付近に設けられている。
図３（Ｊ）の発光装置では、円形の凸部が、凹み部の中央付近と４つの角付近に設けられている。
図３（Ｋ）の発光装置では、十字形状の凸部が、凹み部の中央付近に設けられている。
以上のように構成しても、本発明の効果を得ることができる。
以上の構成のうち、それぞれの凸部の構成によって、セルフアライメントの効果や発光素子周辺へのダイボンド材の広がり方、接合強度、接合時の素子の傾きの発生し易さ等が異なる。これらは使用する材料や組み立てに使用する設備、発光装置に求められる性能によって適宜選択する事ができる。
具体的には、（Ａ）、（Ｂ）、（Ｉ）の発光装置では凹み部の容積が大きい為、ダイボンド材を十分に保持できる事から発光素子周辺へのダイボンド材の広がりを抑制する効果が高い。また余剰なダイボンド材により、発光素子が傾いて実装される事を防ぐ効果がある。
また、（Ｃ）の発光装置では発光素子の角部に多くのダイボンド材が保持される為、特にθ方向の精度を向上する効果がある。
また（Ｄ）の発光装置では凸部の中央にさらに凹み部を設ける事でダイボンド材を保持できる面積が増大し、溶融したダイボンド材が発光素子中央部に集まり易い。これにより、ダイボンド材の広がりを抑制する効果が高い。
また、（Ｅ）、（Ｆ）、（Ｇ）、（Ｈ）、（Ｊ）、（Ｋ）の発光装置では凸部の側面の面積を増やす事でダイボンド材の濡れ面積を増している。これにより強いセルフアライメント効果が得られると共に、より強固に発光素子を接合する効果がある。
凹み部および凸部は、どのような方法によって形成されていてもよい。たとえば、一枚の金属片を、プレス、屈曲、エッチング加工する等して形成されていてもよく、凹み部および凸部の形状に形成された絶縁性部材上に、めっき等を施して形成されていてもよい。また、凸部は凹み部に固着された凹み部とは別の部材であってもよい。
本発明の発光素子は、上面に電極を有し、底面が矩形である半導体発光素子であればよく、いわゆる発光ダイオードやレーザーダイオードと呼ばれる素子であればどのようなものでもよい。たとえば、基板上に、ＩｎＮ、ＡｌＮ、ＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＡｌＮ等の窒化物半導体、III−Ｖ族化合物半導体、II−VI族化合物半導体等、種々の半導体によって、活性層を含む積層構造が形成されたものが挙げられる。基板としては、Ｃ面、Ａ面、Ｒ面のいずれかを主面とするサファイア（Ａ１2Ｏ３）やスピネル（ＭｇＡ１2Ｏ4）のような絶縁性基板、また炭化珪素（６Ｈ、４Ｈ、３Ｃ）、シリコン、ＺｎＳ、ＺｎＯ、ＧａＡｓ、ダイヤモンド；ニオブ酸リチウム、ガリウム酸ネオジム等の酸化物基板、窒化物半導体基板（ＧａＮ、ＡｌＮ等）等が挙げられる。得られる発光素子の発光波長は、半導体の材料、混晶比を変化させる等によって、紫外領域から赤外領域まで変化させることができる。
発光素子の電極は、正負の少なくとも１対が備えられており、少なくとも１の電極が備えられていてもよく、正負のいずれかのみが設けられていてもよい。
発光素子は、たとえば、底面の形状が、矩形、つまり正方形、長方形、またはこれに近似する形状のものを利用することができる。発光素子底面の角部と凹み部の角部がセルフアライメントにより位置決めされるため、発光素子を精度よく実装することができる。後述する金属膜を角を有する形状に設けることにより、セルフアライメントの効果を良好に得ることができる。
発光素子の底部（発光素子のダイボンド面）には、全面または一部において、金属膜が形成されていることが好ましい。特に、発光素子の底面全面に形成されていることが好ましい。これにより、発光素子側のダイボンド材に対する濡れ性を高めることができ、セルフアライメント効果を効果的に発揮させることができる。また、ダイボンド材側に出射する光を効率的に利用するため、金属膜は、発光素子から発せられる光に対して７０％以上、さらに８０％以上の反射率を有することが好ましい。この金属膜は、基板の裏面に電極が形成されている場合には、その電極上に形成されることが好ましいが、電極および／または金属膜が、両機能を兼ね備えていてもよい。
金属膜を設ける際には、角を有する形状に設けることが好ましい。金属膜の角部と凹み部の角部がセルフアライメントにより位置決めされるため、発光素子を精度よく実装することができる。
金属膜は、たとえば、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｄ等の単層膜または積層膜により形成することができる。金属膜の成膜方法は、公知の方法、たとえば、蒸着、スパッタ法、めっき法、圧着等、種々の方法を利用することができる。金属膜の厚みは特に限定されない。
なお、金属膜の表面（つまり、ダイボンド側の表面）には、後述するダイボンド材の拡散を防止するバリア層が形成されていることが好ましい。バリア層は、たとえば、Ｍｏ、Ｗ、Ｒｈ等の高融点金属の単層膜または積層膜により形成することができる。
金属膜の表面は、ダイボンド材と濡れ性の良好な材料であることが好ましい。これにより、発光素子を容易にアライメントさせることができる。
金属部材は、発光素子を載置、固定するために用いられる。
金属部材の上面、少なくとも凹み部の周縁は、ダイボンド材と濡れ性が良好であることが好ましい。このことにより、発光素子を凹み部の周縁において安定して支持し、接合することができる。
金属部材は、特にその材料は限定されないが、発光素子からの光を有効に利用するため、発光素子から発せられる光に対して、たとえば、７０％程度以上、好ましくは８０％程度以上、８５％程度以上、９０％程度以上の反射率を有するものが適している。さらに、比較的大きい熱伝導率を有するもの、あるいは打ち抜きプレス加工またはエッチング加工等が容易な材料が好ましい。たとえば、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｆｅ等が好適に挙げられる。金属部材は、板状、薄膜状、塊状等、どのような形状であってもよい。
発光装置では、発光素子と発光装置外部とを電気的に接続する導電性のリード電極が、発光素子等とともに設けられるが、この金属部材をリード電極として利用してもよい。
リード電極と発光素子とが、ワイヤを用いたワイヤボンディングによって接続される場合、ワイヤとしては、発光素子の電極とのオーミック性が良好であるか、機械的接続性が良好であるか、電気伝導性の良好なものであることが好ましい。このようなワイヤとしては、たとえば、Ａｕ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ａｌ等の金属およびそれらの合金が挙げられる。
ダイボンド材は、発光素子を金属部材に接合するために用いられる加熱溶融性の接合部材である。たとえば、ＳｎＰｂ系、ＳｎＡｇＣｕ系、ＡｕＳｎ系、ＳｎＺｎ系、ＳｕＣｕ系等の材料を好適に使用することができる。また、任意に、これらに、濡れ性またはハンダクラック性を改善する目的で、Ｂｉ、Ｉｎ等を添加してもよい。
ダイボンド材は、通常、凹み部の内部および凹み部の周縁の金属部材上と凸部の周辺に配置されており、セルフアライメント効果に対して無視し得る程度、発光素子の周辺部にまで広がっている。
本発明の発光装置は、その目的に応じ、種々の部材を備えていてもよい。
封止部材は、上述した発光素子等を被覆、封止し、発光素子等を保護する部材である。
封止部材はどのような材料によって形成されていてもよい。たとえば、ポリフタルアミド（ＰＰＡ）、ポリカーボネート樹脂、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ＡＢＳ樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂、ＰＢＴ樹脂等の樹脂、硝子等が挙げられる。なかでも、透光性を有する部材であることが好ましい。これらの材料には、着色剤として、種々の染料または顔料等を混合して用いてもよい。なお、透光性とは、発光素子から出射された光を７０％程度以上、８０％程度以上、９０％程度以上、９５％程度以上透過させる性質を意味する。
本発明の発光装置には、上記の他に種々の部材を備えることができる。
封止部材には、拡散材や蛍光物質を含有させてもよい。拡散材は、光を拡散させるものであり、発光素子からの指向性を緩和させ、視野角を増大させることができる。蛍光物質は、発光素子からの光を変換させるものである。蛍光物質は発光素子からの光の波長に応じて種々選択され、たとえば青色光を発する発光素子を利用する場合には、ＹＡＧ：Ｃｅ、Ｅｕおよび／またはＣｒで賦活された窒素含有ＣａＯ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２等の無機蛍光物質等が好適に用いられる。
本発明において、白色光を得る場合、特にＹＡＧ：Ｃｅ蛍光物質を利用すると、その含有量によって青色発光素子からの光と、その光を一部吸収して補色となる黄色系が発光可能となり白色系が比較的簡単に信頼性良く形成できる。
本発明では、発光素子を所望の位置に高精度に実装することができるため、蛍光物質を封止部材に含有させて利用する際にも、色むらや色ずれの少ない発光装置とすることができる。
なお、封止部材は、ポッティング、印刷、トランスファーモールド等、公知のいずれの方法でも形成することができる。また、封止部材は二層以上に形成されていてもよい。
発光装置の機械的強度の向上、発光素子の絶縁性の確保、放熱性の向上等種々の目的に応じて、金属部材の下に、基板が備えられていてもよい。その材料は特に限定されず、具体的には、Ａｌ２Ｏ３、ＡｌＮ等のセラミック、高融点ナイロン等のプラスチック、樹脂、ガラスエポキシ、硝子、金属等が挙げられる。
さらに、本発明の発光装置は、発光素子が載置される底面と、発光素子を囲繞する壁部を有するパッケージを用いる表面実装型の発光装置として形成されていてもよい。
パッケージは、発光素子、封止部材等を保護することができるものであれば、どのような材料によって形成されていてもよい。なかでも、セラミック、乳白色の樹脂等、絶縁性および遮光性を有する材料であることが好ましい。また、パッケージは、発光素子等から生じた熱の影響を受けた場合の封止部材等との密着性等を考慮して、これらとの熱膨張係数の差が小さいものを選択することが好ましい。パッケージの底面および壁部は、金属部材または基板と連続した材料であってもよく、電気的接続または放熱経路を形成するため、金属部材の一部が発光装置の外部に露出するよう形成されていてもよい。また、パッケージの壁部には発光素子からの光を反射する反射材料が設けられていてもよく、集光のためリフレクタ形状に形成されていてもよい。壁部に設けられる反射材料は、金属部材と連続する同一の部材とすることができる。
また、発光装置の内部に、静電耐圧向上のための保護素子等が備えられていてもよい。
以下に、本発明の発光装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
この実施例の発光装置１１０は、図１Ａおよび図１Ｂに示すように、金属部材１０２上に、発光素子１０１がＡｕ−Ｓｕのダイボンド材１０５により実装され、金属部材１０３と発光素子１０１とを一体に封止する封止部材１０８を備える。
図１Ａは発光装置の断面図であり、図１Ｂは発光素子が載置される金属部材１０２の上面側から見た図で、破線は発光素子１０１が接合される位置を表している。
この発光装置１１０は、例えば、以下のようにして製造できる。
発光素子１０１として、Ａｌ２Ｏ３上に積層され、青色系に発光する窒化物系半導体からなり、上面側に正および負の電極を１対有する縦０．２６ｍｍ×横０．２６ｍｍ×厚み０．０８ｍｍの発光ダイオードを用いる。
まず、発光素子１０１の電極が形成された面と反対側の底面全面に、金属膜（図示せず）としてＡｌ膜を形成する。このＡｌ膜上に、ダイボンド材の拡散による金属膜の反射率の低下を抑制するため、バリア層となるＰｔ膜を形成し、さらに、ダイボンド材との濡れ性を向上させるため、Ｐｔ膜上にＡｕ膜を形成する。
次に、発光素子１０１が載置される金属部材１０２と、外部と電気的に接続するリード電極１０６として、一対のリードフレームを用意する。具体的には、厚み約０．３ｍｍであるＦｅ入りＣｕの金属板をプレスし、発光素子の光を集光させる直径３．２ｍｍのカップ部と、カップ部の底面の略中央に、発光素子と略相似の形状である縦０．２５μｍ×横０．２５μｍで金属部材上面からの深さが０．０１ｍｍの直方体の凹み部１０３と、その頂面が縦０．１ｍｍ×横０．１ｍｍの矩形であり、凹み部の底面からの高さが０．０１ｍｍである凸部１０４とを有する金属部材１０２と、幅０．３ｍｍのリード電極１０６からなる一対のリードフレームを得る。この時、凸部１０４の頂面は、凹み部１０３の周縁の金属部材１０２と略等しい高さとなるよう形成される。その後、反射率を向上させるため、リードフレームの表面にＡｇをめっきする。
次に、凹み部１０３内に、Ａｕ８０ｗｔ％のＡｕ−Ｓｎ粒子とフラックスを混合したペースト状のダイボンド材１０５を塗布し、凹み部１０４とダイボンド材１０５を覆うように発光素子１０１を載置、仮固定する。
そして、発光素子１０１が仮固定されたリードフレームを、３４０℃のリフロー炉に通して、溶剤であるフラックスを揮発させ、Ａｕ−Ｓｎを溶融させる。その後、冷却しＡｕ−Ｓｎを凝固させて、発光素子１０１と金属部材１０２とを接合させ、その後、準水系洗浄剤にてフラックスを洗浄する。
その後、Ａｕのワイヤ１０７を用い、発光素子１０１の正負の電極と金属部材１０２およびリード電極１０６とをそれぞれ接続する。
最後に、一対のリードフレームを封止部材（図示せず）としてのエポキシ樹脂が充填されたキャスティングケースに挿入し、硬化させる。
以上のように形成された本実施例の発光装置１１０は、発光素子実装時に、実装部として機能する金属部材と、発光素子の搭載位置を制御し得る凹み部により、セルフアライメント効果が十分に発揮されるため、実装精度を向上させることができるとともに、凹み部の中に凸部を設けることによって、接合信頼性を高めることができる。
本実施例の発光装置２１０は、本実施例の発光装置２１０は、図２に示すように、基板２０９と基板の貫通穴内に設けられたヒートシンク２０４を備える。
この発光装置は、例えば、以下のような方法で製造できる。
まず、発光素子が載置される開口部と開口部の底面の中央に穴とを有するセラミックの基板２０９を用意する。このような基板２０９を得るため、具体的には、１辺２mmの略正方形の貫通孔が３mm間隔であけられた長さ５０ｍｍ×幅５０ｍｍ×厚さ１ｍｍのアルミナ（Ａｌ２Ｏ２）とバインダーからなる第１のセラミックグリーンシートと、直径０．７ｍｍの円形の貫通孔が３mm間隔であけられた、長さ５０mm×幅５０mm×厚さ０．２３mmの第２のセラミックグリーンシートを準備する。さらに、これらセラミックグリーンシートの上面および下面の一部、さらに第２のセラミックグリーンシートの貫通孔の内部にＷ（タングステン）のスラリー（図示せず）を塗布する。
そして、第１のセラミックグリーンシートの上に第２のセラミックグリーンシートを重ね合わせ、さらにその上に長さ５０ｍｍ、幅５０ｍｍ、厚さ２ｍｍでアルミナからなり、上面の直径が３．５ｍｍで、下面の直径が３ｍｍの逆円錐台形の穴が１．５ｍｍピッチで開けられた第３のセラミックグリーンシートを重ね合わせた後、焼結させる。このようにして、開口部とその底面の穴とを有する基板２０９の集合体が得られる。焼結後、電解めっき法にて、Ｗ上にＮｉを厚み約２μｍに成膜する。
このようにして得られた基板２０９の穴に、１辺が１．６ｍｍ×厚みが１ｍｍの四角柱の上面中央に直径０．４ｍｍ×厚さ０．２５ｍｍの円柱状の突起を有するＣｕからなるヒートシンク２０４を、発光素子２０１の実装される反対側の面よりそれぞれ嵌め込み、Ａｇろう（図示せず）にて固定する。ヒートシンク２０４の基板２０９の貫通孔から開口部内に露出する頂面は、Ａｇろうの厚みも考慮しつつ、開口部内部の底面と略等しい高さになるよう設けられている。次に、基板のＮｉ上に、電解めっき法にてＡｇを厚み０．０４ｍｍに成膜し、発光素子２０１を接合する金属部材２０２および発光素子２０１の電極と電気的に接続されるリード電極２０６を形成する。なおこのとき、金属部材２０２は、貫通孔の内部にも連続して形成される。
基板２０９の開口部内部の底面に形成した金属部材２０２は、発光素子２０１が載置・接合されると、反射膜の下地と、発光素子２０１の１つの電極と電気的に接続されるリード電極の機能を兼ねる。光の取り出し効率を高めるため、金属部材２０２およびリード電極２０６は、開口部の底面の略全面を覆うよう設けられている。
次に、ヒートシンク２０４の頂面に、Ａｕ比が８０ｗｔ％のＡｕ−Ｓｎ粒子とフラックスからなるペースト状のダイボンド材２０５を０．０２ｍｇ塗布し、その上に実施例１のものと同様の構造を有する縦０．８ｍｍ×横０．８ｍｍ×厚み０．１ｍｍの発光素子２０１を載置し仮固定する。そして基板の集合体を３４０℃のリフロー炉に通し、ダイボンド材中のフラックスを揮発させ、Ａｕ−Ｓｎを溶融させる。その後冷却を行い、Ａｕ−Ｓｎを凝固させて発光素子２０１を接合させる。リフローの際、ダイボンド材２０５は発光素子２０１裏面のＡｕを伝い広がり、余剰分はヒートシンク２０４と基板２０９の貫通孔に設けられた金属部材２０２との間に保持され、セルフアライメント効果を発揮させる。
準水系洗浄剤によりフラックスの残渣を洗浄した後、Ａｕのワイヤ２０７を用い、発光素子２０１の電極と金属部材２０２およびリード電極２０６とをそれぞれ接続する。そして、開口部内部に封止部材２０８として透光性のシリコーンを充填、熱硬化させた後、基板２０９の集合体を分割し、一個の発光装置２１０を得る。
以上のように、本実施例においては、ヒートシンク２０４が凸部、ヒートシンク２０４と基板２０９との間隙が凹み部として機能する。このようにしても、実施例１と同様の効果が得られる。
本発明の発光装置は、照明用光源、各種インジケーター用光源、車載用光源、ディスプレイ用光源、液晶のバックライト用光源、センサー用光源、信号機、看板用チャンネルレター等、種々の光源に使用することができる。
１１０、２１０ 発光装置
１０１、２０１、３０１ 発光素子
１０２、２０２ 金属部材
１０３、３０３ 凹み部
１０４、２０４、３０４ 凸部・ヒートシンク
１０５、２０５ ダイボンド材
１０６、２０６ リード電極
１０７、２０７ ワイヤ
１０８、２０８ 封止部材
２０９ 基板

Claims (7)

  1. 上面に電極を有し底面が矩形である発光素子と、該発光素子が加熱溶融性のダイボンド材を介して上面に接合される金属部材と、を有する発光装置であって、前記金属部材は、前記発光素子の直下に、内部に凸部を有する凹み部を有し、
    該凹み部の上面視の形状は、前記発光素子の底面より小さい矩形であり、
    前記凹み部の外周の各辺と、対向する発光素子の底面の各辺との距離が略同一であることを特徴とする発光装置。
  2. 前記凸部は、表面が金属であることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
  3. 前記凸部は、前記金属部材の上面と略平行な頂面を有することを特徴とする請求項１ないし２に記載の発光装置。
  4. 前記凸部の頂面が、前記金属部材の上面と略等しい高さになるよう設けられていることを特徴とする請求項１ないし３に記載の発光装置。
  5. 前記凸部の頂面が矩形であり、該矩形の各辺が対向する前記発光素子の底面の端部の各辺との距離が略同一であることを特徴とする請求項１ないし４記載の発光装置。
  6. 前記発光素子の底面の形状が正方形であり、前記凹み部の上面視の形状が略相似の正方形であることを特徴とする請求項１ないし５記載の発光装置。
  7. 基板と、基板の貫通孔内に設けられた金属のヒートシンクとを備え、前記ヒートシンクと前記基板の貫通孔の内面とで凹み部が形成されることを特徴とする請求項１ないし６に記載の発光装置。
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