JP2010283292A - Light-emitting device and method of manufacturing the same - Google Patents

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亮 友井田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a light-emitting device which has a simple structure and can be small while including an optical detection element arranged on a mounting substrate, and to provide a method of manufacturing the same. <P>SOLUTION: The light-emitting device 10 includes an LED chip 1, the mounting substrate 2 for mounting the LED chip 1 on one surface 2a side thereof, and a base 4 arranged on the one surface 2a side of the mounting substrate 2 and having the optical detection element 3 for detecting light radiated from the LED chip 1. Particularly, at least a portion of the base 4 is a plate-like body 4b inclining with respect to the one surface 2a of the mounting substrate 2 so as to be separated from the one surface 2a side of the mounting substrate 2 as getting apart from the LED chip 1 in one in-plane direction on the one surface 2a side. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体発光素子であるＬＥＤチップを用いた発光装置およびその製造方法に関するものである。   The present invention relates to a light emitting device using an LED chip, which is a semiconductor light emitting element, and a method for manufacturing the same.

従来から、ＬＥＤチップと、該ＬＥＤチップの光出力を検出する光検出素子と、を備えた発光装置が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。   Conventionally, a light-emitting device including an LED chip and a light detection element that detects the light output of the LED chip has been proposed (see, for example, Patent Document 1).

このような発光装置は、ＬＥＤチップの点灯中に光検出素子がＬＥＤチップから放出された光を検出し、検出値を出力する。また、発光装置のＬＥＤチップは、ＬＥＤチップの点灯を制御する制御回路によって、光検出素子の検出値が予め設定された目標値に保たれるようにＬＥＤチップへ流れる電流をフィードバック制御されることで安定した光出力を得ることができる。   In such a light emitting device, the light detection element detects light emitted from the LED chip while the LED chip is lit, and outputs a detection value. The LED chip of the light emitting device is feedback-controlled by the control circuit that controls the lighting of the LED chip so that the current flowing to the LED chip is maintained so that the detection value of the light detection element is maintained at a preset target value. A stable light output can be obtained.

図１２に示す上述の特許文献１に記載された発光装置１０’は、ＬＥＤチップ１と、ＬＥＤチップ１を一表面２ａ側に実装する実装基板２と、実装基板２の一表面２ａ側に設けられ収納凹所２ｄを構成する中間層基板４０を介してＬＥＤチップ１から放射された光を検出する光検出素子３を備えた基板５０と、を貼り合わせた多層の積層構造に形成している。   The light-emitting device 10 ′ described in Patent Document 1 shown in FIG. 12 is provided on the LED chip 1, the mounting substrate 2 on which the LED chip 1 is mounted on the one surface 2a side, and the one surface 2a side on the mounting substrate 2. And a substrate 50 provided with a light detection element 3 for detecting light emitted from the LED chip 1 through an intermediate layer substrate 40 constituting the storage recess 2d, and is formed in a multilayered laminated structure. .

ここで、実装基板２は、収納凹所２ｄの周部から内方へ突出する突出部２ｃを有し、突出部２ｃにＬＥＤチップ１から放射された光を検出する光検出素子３が設けられている。   Here, the mounting substrate 2 has a protruding portion 2c that protrudes inwardly from the peripheral portion of the housing recess 2d, and a light detection element 3 that detects light emitted from the LED chip 1 is provided on the protruding portion 2c. ing.

これによって、発光装置１０’は、実装基板２における一表面２ａ側で収納凹所２ｄの周囲に光検出素子３を配置するためのスペースを別途に確保する必要がなく、光検出素子３を設けながらも発光装置１０’の小型化を可能にしている。   As a result, the light emitting device 10 ′ does not require a separate space for disposing the light detection element 3 around the housing recess 2 d on the one surface 2 a side of the mounting substrate 2, and the light detection element 3 is provided. However, the light emitting device 10 'can be downsized.

なお、光検出素子３の一方の導電側は、絶縁層２０に設けられたコンタクトホールを介して導体パターン８ａａと電気的に接続している。また、中間層基板４０の一表面側に設けられた電極４１は、導体パターン８ａａと電気的に接続され、貫通孔配線４２を介して中間層基板４０の他表面側に設けられた電極４３と接続されている。実装基板２の一表面２ａ側に設けられた導体パターン８ａｂは、中間層基板４０の電極４３と接続して貫通孔１９に設けられた貫通孔配線１３を介して外部接続用電極１２ｂと接続可能に構成している。光検出素子３の他方の導電側も、同様にして、実装基板２の他表面側と接続可能に構成している。また、実装基板２の他表面側には、放熱用パッド部１７が形成されており、ＬＥＤチップ１で発生した熱をサーマルビア１８を介して外部に放出できるように構成している。また、収納凹所２ｄを閉塞する形でＬＥＤチップ１から放出された光の全反射を抑制するための微細凹凸構造を光取り出し面側に形成された透光性部材５１を設けている。   Note that one conductive side of the light detection element 3 is electrically connected to the conductor pattern 8aa through a contact hole provided in the insulating layer 20. The electrode 41 provided on the one surface side of the intermediate layer substrate 40 is electrically connected to the conductor pattern 8aa, and the electrode 43 provided on the other surface side of the intermediate layer substrate 40 via the through-hole wiring 42. It is connected. The conductor pattern 8ab provided on the one surface 2a side of the mounting substrate 2 is connected to the electrode 43 of the intermediate layer substrate 40 and can be connected to the external connection electrode 12b through the through hole wiring 13 provided in the through hole 19. It is configured. Similarly, the other conductive side of the photodetecting element 3 is configured to be connectable to the other surface side of the mounting substrate 2. A heat radiating pad portion 17 is formed on the other surface side of the mounting substrate 2 so that heat generated in the LED chip 1 can be released to the outside through the thermal via 18. Moreover, the translucent member 51 in which the fine concavo-convex structure for suppressing the total reflection of the light emitted from the LED chip 1 is formed on the light extraction surface side so as to close the housing recess 2d.

特開２００７−２９４８３４号公報JP 2007-294834 A

しかしながら、図１２の発光装置１０’では、実装基板２の一表面２ａ側にＬＥＤチップ１を収納する収納凹所２ｄを構成する中間層基板４０を介して、光検出素子３を備えた光検出素子用の基板５０を貼り合わせした多層積層構造としてある。そのため、発光装置１０’をより小型化する場合においては、光検出素子３と実装基板２とを中間層基板４０を介して接続させる導体パターン８ａａ，８ａｂと電極４１，４３との位置合わせに高い精度が求められる。また、発光装置１０’は、中間層基板４０の厚みの分だけ厚くなり構造も複雑になってしまう。   However, in the light emitting device 10 ′ of FIG. 12, the light detection provided with the light detection element 3 through the intermediate layer substrate 40 constituting the housing recess 2 d for housing the LED chip 1 on the one surface 2 a side of the mounting substrate 2. A multilayer laminated structure in which the element substrate 50 is bonded is provided. Therefore, when the light emitting device 10 ′ is further downsized, the alignment of the conductor patterns 8 aa and 8 ab and the electrodes 41 and 43 that connect the light detection element 3 and the mounting substrate 2 via the intermediate layer substrate 40 is high. Accuracy is required. Further, the light emitting device 10 ′ becomes thicker by the thickness of the intermediate layer substrate 40, and the structure becomes complicated.

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、光検出素子を備えながらも、より構造が簡素で小型化が可能な発光装置およびその製造方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above-described reasons, and an object of the present invention is to provide a light-emitting device having a simpler structure and capable of being miniaturized, and a method for manufacturing the same, including a light detection element.

請求項１の発明は、ＬＥＤチップと、該ＬＥＤチップを一表面側に実装する実装基板と、該実装基板の前記一表面側に設けられ、前記ＬＥＤチップから放射された光を検出する光検出素子を備えた基材と、を有する発光装置であり、前記基材の少なくとも一部は、前記実装基板の前記一表面側の一面内方向において前記ＬＥＤチップから離れるにつれ、前記実装基板の前記一表面側から離間するように前記実装基板の前記一表面に対して傾斜する板状体である。   The invention of claim 1 is an LED chip, a mounting substrate on which the LED chip is mounted on one surface side, and a light detection that is provided on the one surface side of the mounting substrate and detects light emitted from the LED chip. A substrate having an element, wherein at least a part of the substrate is separated from the LED chip in an in-plane direction of the one surface side of the mounting substrate. The plate-like body is inclined with respect to the one surface of the mounting substrate so as to be separated from the front surface side.

この発明によれば、光検出素子を備えた基材の一部が実装基板の一表面に対して傾斜する板状体で構成されていることにより、光検出素子を備えた基板が中間層基板を介して実装基板に実装される多層積層構造の発光装置と比較して、より構造が簡素で小型化が可能な発光装置とすることができる。   According to this invention, a part of the base material provided with the light detection element is configured by a plate-like body that is inclined with respect to one surface of the mounting substrate, so that the substrate provided with the light detection element is the intermediate layer substrate. As compared with a light emitting device having a multilayer structure that is mounted on a mounting substrate through a light emitting device, a light emitting device that has a simpler structure and can be miniaturized can be obtained.

請求項２の発明は、請求項１に記載の発明において、前記実装基板の厚み方向において、前記実装基板の前記一表面と、前記基材に備えた前記光検出素子の受光部と、の間に前記ＬＥＤチップを配置してなることを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, in the thickness direction of the mounting substrate, between the one surface of the mounting substrate and a light receiving portion of the photodetecting element provided on the base material The LED chip is disposed on the surface.

この発明によれば、前記実装基板の厚み方向において、前記実装基板の前記一表面と前記光検出素子の受光部との間に前記ＬＥＤチップを配置していることにより、光検出素子を実装基板の一表面に設ける発光装置と比較して、前記光検出素子の受光部に前記ＬＥＤチップから放射された光を入射させやすくなる。これにより、前記光検出素子の感度を向上させることができる。また、前記光検出素子が、前記基材によって前記実装基板の前記一表面から離間することになることにより、前記ＬＥＤチップの点灯にともない生じた熱が前記光検出素子に熱伝達しにくく前記光検出素子の感度の変動を抑制することができる。   According to the present invention, in the thickness direction of the mounting substrate, the LED chip is disposed between the one surface of the mounting substrate and the light receiving portion of the light detection device, whereby the light detection element is mounted on the mounting substrate. Compared with the light emitting device provided on one surface, it becomes easier for light emitted from the LED chip to enter the light receiving portion of the light detection element. Thereby, the sensitivity of the photodetection element can be improved. In addition, since the photodetecting element is separated from the one surface of the mounting substrate by the base material, heat generated due to lighting of the LED chip is difficult to transfer heat to the photodetecting element. Variation in sensitivity of the detection element can be suppressed.

請求項３の発明は、請求項１または請求項２に記載の発明において、前記基材は、前記ＬＥＤチップと対向する表面側に前記光検出素子の受光部の形成領域の一部を少なくとも除いて前記ＬＥＤチップから放射された光を反射する反射部が設けられていることを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the present invention, at least a part of a light receiving portion forming region of the light detection element is removed on the surface of the base material facing the LED chip. And a reflection part for reflecting the light emitted from the LED chip.

この発明によれば、前記基材に、前記光検出素子の前記受光部の形成領域の一部を少なくとも除いて反射部を形成することにより、前記光検出素子の前記受光部に前記ＬＥＤチップから放射された光を入射させつつ、前記ＬＥＤチップから放射された光を前記反射部によって反射させることで発光装置の光取り出し効率を向上させることができる。   According to this invention, by forming a reflection part on the base material excluding at least a part of a formation region of the light receiving part of the light detection element, the light receiving part of the light detection element is separated from the LED chip. The light extraction efficiency of the light emitting device can be improved by reflecting the light radiated from the LED chip by the reflecting portion while making the emitted light incident.

請求項４の発明は、請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の発明において、前記実装基板は、シリコン基板上に絶縁層を介して設けられたシリコン層が設けられたＳＯＩ基板を用いて形成されてなり、前記基材は、少なくとも前記シリコン層を用いて形成されてなることを特徴とする。   A fourth aspect of the present invention is the SOI substrate according to any one of the first to third aspects, wherein the mounting substrate is an SOI substrate provided with a silicon layer provided on a silicon substrate via an insulating layer. The substrate is formed using at least the silicon layer.

この発明によれば、前記実装基板および前記基材がＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板を利用して形成されていることにより、前記基材を前記実装基板と一体的に形成することができる。また、前記光検出素子を前記基材に一体的に形成することができる。また、前記ＳＯＩ基板を利用したウェハレベルで、前記実装基板および前記基材を形成することができるから、より小型化が可能な発光装置とすることができる。   According to the present invention, since the mounting substrate and the base material are formed using an SOI (Silicon On Insulator) substrate, the base material can be formed integrally with the mounting substrate. Further, the light detection element can be integrally formed on the base material. In addition, since the mounting substrate and the base material can be formed at a wafer level using the SOI substrate, a light emitting device capable of further miniaturization can be provided.

請求項５の発明は、請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の発明において、前記実装基板は、該実装基板の前記一表面に対して傾斜する前記基材の角度を制御する制御手段を備えてなることを特徴とする。   According to a fifth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to fourth aspects, the mounting board controls an angle of the base material inclined with respect to the one surface of the mounting board. It is characterized by comprising a control means.

この発明によれば、前記光検出素子を備えた前記基材を前記実装基板の前記一表面に対して傾斜する角度を制御する制御手段を備えることにより、前記光検出素子を前記ＬＥＤチップに対して所望の位置に移動させることができる。そのため、前記ＬＥＤチップから放射された光における前記光検出素子の前記受光部で受光する量を調整することができる。   According to this invention, by providing the control means for controlling the angle at which the base material provided with the light detection element is inclined with respect to the one surface of the mounting substrate, the light detection element with respect to the LED chip. Can be moved to a desired position. Therefore, it is possible to adjust the amount of light received from the LED chip received by the light receiving unit of the light detection element.

請求項６の発明は、請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の発光装置の製造方法であって、前記基材の板状体を傾斜させるにあたって、前記基材に設けた金属膜の膜応力によって前記実装基板の前記一表面に対して前記板状体を傾斜させることを特徴とする。   The invention according to claim 6 is the method for manufacturing the light emitting device according to any one of claims 1 to 5, wherein the metal provided on the base material when the plate-like body of the base material is inclined. The plate-like body is inclined with respect to the one surface of the mounting substrate by a film stress of the film.

この発明によれば、前記基材に予め設けた金属膜の膜応力を利用することによって、前記光検出素子を備えた前記基材の前記板状体を前記実装基板の前記一表面に対して傾斜させるため、より構造が簡素な発光装置を比較的簡単に製造することが可能となる。   According to this invention, by utilizing the film stress of the metal film provided in advance on the base material, the plate-like body of the base material provided with the photodetecting element is placed on the one surface of the mounting substrate. Since it is inclined, a light emitting device having a simpler structure can be manufactured relatively easily.

請求項７の発明は、請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の発光装置の製造方法であって、前記基材の前記板状体を傾斜させるにあたって、前記基材の前記実装基板の前記一表面側から立ち上がる立ち上がり部に設けた金属部の溶融による表面張力によって前記実装基板の前記一表面に対して前記板状体を傾斜させることを特徴とする。   The invention according to claim 7 is the method for manufacturing the light emitting device according to any one of claims 1 to 5, wherein the mounting of the base material is performed when the plate-like body of the base material is inclined. The plate-like body is inclined with respect to the one surface of the mounting substrate by surface tension caused by melting of a metal portion provided at a rising portion rising from the one surface side of the substrate.

この発明によれば、前記基材の前記実装基板の前記一表面側から立ち上がる立ち上がり部に設けた金属部の溶融による表面張力を利用することによって、前記光検出素子を備えた前記基材の前記板状体を前記実装基板の前記一表面に対して傾斜させるため、より構造が簡素な発光装置を比較的簡単に製造することが可能となる。   According to this invention, by utilizing the surface tension due to the melting of the metal part provided at the rising part rising from the one surface side of the mounting substrate of the base material, the base material provided with the photodetecting element is used. Since the plate-like body is inclined with respect to the one surface of the mounting substrate, a light-emitting device with a simpler structure can be manufactured relatively easily.

請求項８の発明は、請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の発光装置の製造方法であって、前記基材の板状体を傾斜させるにあたって、前記基材に設けた線膨張係数の異なる少なくとも２つの金属膜を含む積層膜の前記金属膜どうしにおける前記線膨張係数の差による曲げモーメントによって前記実装基板の前記一表面に対して前記板状体を傾斜させることを特徴とする。   Invention of Claim 8 is a manufacturing method of the light-emitting device of any one of Claim 1 thru | or 5, Comprising: When inclining the plate-shaped body of the said base material, the line | wire provided in the said base material The plate-like body is inclined with respect to the one surface of the mounting substrate by a bending moment due to a difference in the linear expansion coefficient between the metal films of the laminated film including at least two metal films having different expansion coefficients. To do.

この発明によれば、前記基材に設けた線膨張係数の異なる少なくとも２つの金属膜における前記線膨張係数の差による曲げモーメントを利用することによって、前記光検出素子を備えた前記基材の前記板状体を前記実装基板の前記一表面に対して傾斜させるため、より構造が簡素な発光装置を比較的簡単に製造することが可能となる。   According to this invention, by utilizing the bending moment due to the difference in the linear expansion coefficient in at least two metal films having different linear expansion coefficients provided on the base, the base of the base including the photodetecting element is used. Since the plate-like body is inclined with respect to the one surface of the mounting substrate, a light-emitting device with a simpler structure can be manufactured relatively easily.

請求項１の発明では、光検出素子を備えた基材の一部が実装基板の一表面に対して傾斜する板状体で構成されていることにより、前記光検出素子を前記実装基板に設けながらも、より構造が簡素で小型化が可能な発光装置を提供できるという顕著な効果がある。   According to the first aspect of the present invention, a part of the base material provided with the light detection element is formed of a plate-like body that is inclined with respect to one surface of the mounting substrate, whereby the light detection element is provided on the mounting substrate. However, there is a remarkable effect that it is possible to provide a light emitting device that has a simpler structure and can be miniaturized.

実施形態１の発光装置を示す概略断面図である。1 is a schematic cross-sectional view showing a light emitting device of Embodiment 1. FIG. 同上の基材を設けた実装基板を示す平面説明図である。It is plane explanatory drawing which shows the mounting board | substrate which provided the base material same as the above. 同上の発光装置の製造工程を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the manufacturing process of a light-emitting device same as the above. 実施形態２の発光装置を示す概略断面図である。6 is a schematic cross-sectional view showing a light emitting device of Embodiment 2. FIG. 同上の基材を設けた実装基板を示す平面説明図である。It is plane explanatory drawing which shows the mounting board | substrate which provided the base material same as the above. 実施形態３の発光装置を示す概略断面図である。6 is a schematic cross-sectional view showing a light emitting device according to Embodiment 3. FIG. 同上の基材を設けた実装基板を示す平面説明図である。It is plane explanatory drawing which shows the mounting board | substrate which provided the base material same as the above. 同上の発光装置の製造工程を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the manufacturing process of a light-emitting device same as the above. 実施形態４の発光装置を示す概略断面図である。6 is a schematic cross-sectional view showing a light emitting device according to Embodiment 4. FIG. 同上の基材を設けた実装基板を示す平面説明図である。It is plane explanatory drawing which shows the mounting board | substrate which provided the base material same as the above. 同上の発光装置の製造工程を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the manufacturing process of a light-emitting device same as the above. 従来の発光装置を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the conventional light-emitting device.

（実施形態１）
以下、本実施形態の発光装置について図１〜図３に基づいて説明する。 (Embodiment 1)
Hereinafter, the light emitting device of the present embodiment will be described with reference to FIGS.

本実施形態の発光装置１０は、青色光などの可視光を放射するＬＥＤチップ１と、ＬＥＤチップ１を一表面２ａ側に実装する実装基板２と、該実装基板２の一表面２ａ側に設けられ、ＬＥＤチップ１から放射された光を検出する光検出素子３を備えた基材４と、を有している。基材４は、実装基板２の一表面２ａ側の一面内方向において実装基板２の一表面２ａ側におけるＬＥＤチップ１が設けられた中央部から離れるにつれ、実装基板２の一表面２ａ側から離間するように実装基板２の一表面２ａに対して傾斜する矩形の板状体４ｂに形成している。   The light emitting device 10 of the present embodiment is provided with an LED chip 1 that emits visible light such as blue light, a mounting substrate 2 that mounts the LED chip 1 on the one surface 2a side, and a one surface 2a side of the mounting substrate 2 And a substrate 4 provided with a photodetecting element 3 for detecting light emitted from the LED chip 1. The base material 4 is separated from the one surface 2a side of the mounting substrate 2 as it moves away from the central portion where the LED chip 1 is provided on the one surface 2a side of the mounting substrate 2 in the in-plane direction of the one surface 2a side of the mounting substrate 2. In this manner, a rectangular plate-like body 4b that is inclined with respect to the one surface 2a of the mounting substrate 2 is formed.

発光装置１０の実装基板２における一表面２ａ側には、導電性部材（たとえば、ＡｕＳｎ、Ａｇペーストや半田など）２６によって導体パターン９ａに実装されたＬＥＤチップ１、該ＬＥＤチップ１と導体パターン９ｂとを電気的に接続したボンディングワイヤ（たとえば、金細線やアルミニウム細線など）１６および光検出素子３を備えた基材４を封止する透光性の封止材料（たとえば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂やガラスなど）からなる封止部材６を備えている。   On one surface 2a side of the mounting substrate 2 of the light emitting device 10, the LED chip 1 mounted on the conductor pattern 9a by a conductive member (for example, AuSn, Ag paste, solder, etc.) 26, the LED chip 1 and the conductor pattern 9b And a translucent sealing material (for example, a silicone resin, an epoxy resin) that seals the bonding wire (for example, a gold fine wire or an aluminum fine wire) 16 and the substrate 4 provided with the light detection element 3. , An acrylic resin, a polycarbonate resin, glass, or the like).

なお、基材４は、平面視が矩形状のＬＥＤチップ１における各辺と平行になるように図２に示すように４個の矩形状の板状体４ｂを備えている。各板状体４ｂのＬＥＤチップ１と対向することになる表面側には、光検出素子３における受光部３ａの形成領域の一部を少なくとも除いて実装基板２の前記中央部側から実装基板２の周部側へ基材４の立ち上がり部４ａを跨ぐようにＬＥＤチップ１から放射された光を反射する反射部５を備えている。なお、本実施形態では、実装基板２と封止部材６とでパッケージを構成しているが、封止部材６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。   In addition, the base material 4 is provided with the four rectangular plate-shaped bodies 4b as shown in FIG. 2 so that planar view may become parallel to each edge | side in the rectangular-shaped LED chip 1. FIG. On the surface side of each plate-like body 4b that faces the LED chip 1, at least a part of the formation region of the light receiving portion 3a in the light detection element 3 is removed from the central portion side of the mounting substrate 2 to the mounting substrate 2. The reflective part 5 which reflects the light radiated | emitted from the LED chip 1 is provided so that the standing part 4a of the base material 4 may be straddled to the surrounding part side. In the present embodiment, the mounting substrate 2 and the sealing member 6 constitute a package. However, the sealing member 6 is not necessarily provided, and may be provided as needed.

以下、本実施形態の発光装置１０に用いられる各構成について詳述する。   Hereinafter, each component used for the light-emitting device 10 of this embodiment is explained in full detail.

本実施形態の発光装置１０に用いられる実装基板２は、ＬＥＤチップ１が一表面２ａ側に搭載される矩形板状に形成されている。実装基板２は、シリコン基板２１上に酸化シリコン（ＳｉＯ２）からなる絶縁層２２を介してシリコン層２３が設けられたＳＯＩ基板におけるシリコン基板２１を利用して形成している。また、基材４は、前記ＳＯＩ基板におけるシリコン層２３を利用して形成している。したがって、光検出素子３が備えられた基材４の厚み寸法は、実装基板２の厚み寸法に比べて十分小さく形成している。なお、実装基板２のシリコン基板２１および基材４のシリコン層２３は、それぞれ主表面が（１００）面であり、ｎ形の導電性を有している。また、シリコン層２３の表面には、酸化シリコン（ＳｉＯ２）からなる絶縁層２０を形成している。 The mounting substrate 2 used in the light emitting device 10 of this embodiment is formed in a rectangular plate shape on which the LED chip 1 is mounted on the one surface 2a side. The mounting substrate 2 is formed using the silicon substrate 21 in the SOI substrate in which the silicon layer 23 is provided on the silicon substrate 21 via the insulating layer 22 made of silicon oxide (SiO 2 ). The base material 4 is formed using the silicon layer 23 in the SOI substrate. Therefore, the thickness dimension of the base material 4 provided with the light detection element 3 is sufficiently smaller than the thickness dimension of the mounting substrate 2. The silicon substrate 21 of the mounting substrate 2 and the silicon layer 23 of the base material 4 each have a main surface of (100) plane and have n-type conductivity. An insulating layer 20 made of silicon oxide (SiO 2 ) is formed on the surface of the silicon layer 23.

本実施形態では、実装基板２の一表面２ａに対して垂直方向となる実装基板２の厚み方向において、実装基板２の一表面２ａと、基材４に備えた光検出素子３の受光部３ａと、の間にＬＥＤチップ１を配置している。また、基材４は、光検出素子３の形成とＬＥＤチップ１から放射された光を実装基板２の一表面２ａに対して垂直方向となる前方側へ反射させる板状のリフレクタを兼ねている。   In the present embodiment, in the thickness direction of the mounting substrate 2 that is perpendicular to the one surface 2 a of the mounting substrate 2, the one surface 2 a of the mounting substrate 2 and the light receiving portion 3 a of the photodetecting element 3 provided on the base material 4. The LED chip 1 is disposed between the two. The base material 4 also serves as a plate-like reflector that reflects the light emitted from the LED chip 1 to the front side in a direction perpendicular to the one surface 2a of the mounting substrate 2 and the light detection element 3. .

実装基板２は、図１および図２に示すように、実装基板２の一表面２ａ側に、ＬＥＤチップ１の正負各電極（図示せず）それぞれと電気的に接続される２つの導体パターン９ａ，９ｂが形成されるとともに、絶縁層２０、シリコン層２３、絶縁層２２およびシリコン基板２１に形成された２つの貫通孔配線１３，１３を介して実装基板２の一表面２ａ側と対向する他表面側に設けられた外部接続用電極１１ａ，１１ｂと電気的に接続している。同様に、基材４に設けられた光検出素子３は、導体パターン８ａ，８ｂおよび複数個の貫通孔配線１３を介して実装基板２の他表面側に形成された外部接続用電極１２ｂなどとそれぞれ電気的に接続している。   As shown in FIGS. 1 and 2, the mounting board 2 has two conductor patterns 9 a electrically connected to the positive and negative electrodes (not shown) of the LED chip 1 on the one surface 2 a side of the mounting board 2. , 9b, and facing the one surface 2a side of the mounting substrate 2 through the insulating layer 20, the silicon layer 23, the insulating layer 22, and the two through-hole wirings 13 and 13 formed in the silicon substrate 21. It is electrically connected to external connection electrodes 11a and 11b provided on the surface side. Similarly, the photodetecting element 3 provided on the base material 4 includes, for example, external connection electrodes 12b formed on the other surface side of the mounting substrate 2 via the conductor patterns 8a and 8b and the plurality of through-hole wirings 13. Each is electrically connected.

なお、本実施形態の実装基板２は、シリコン基板（Ｓｉ基板）２１を用いて形成しているが、耐熱性を向上させるためにシリコン基板２１の代わりにシリコンカーバイド基板（ＳｉＣ基板）を用いることもできる。また、ＳｉＣの方がＳｉに比べて熱伝導率が高いので、前記シリコンカーバイド基板を用いた実装基板２は、ＬＥＤチップ１の点灯で生じた熱を外部に効率よく放熱させ発光装置１０の放熱性を高めることができる。また、シリコン基板２１に形成される絶縁層２２は、酸化シリコンだけでなく窒化シリコン（たとえば、Ｓｉ３Ｎ４）を用いてもよい。 The mounting substrate 2 of the present embodiment is formed using a silicon substrate (Si substrate) 21, but a silicon carbide substrate (SiC substrate) is used instead of the silicon substrate 21 in order to improve heat resistance. You can also. In addition, since SiC has higher thermal conductivity than Si, the mounting substrate 2 using the silicon carbide substrate efficiently dissipates heat generated by lighting the LED chip 1 to the outside, and dissipates heat from the light emitting device 10. Can increase the sex. Further, the insulating layer 22 formed on the silicon substrate 21 may use not only silicon oxide but also silicon nitride (for example, Si 3 N 4 ).

本実施形態におけるＬＥＤチップ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正負各電極がそれぞれ形成された可視光ＬＥＤチップを用いている。実装基板２は、ＬＥＤチップ１が電気的に接続される２つの導体パターン９ａ，９ｂを備えている。２つの導体パターン９ａ，９ｂのうちの一方の導体パターン９ａは、ＬＥＤチップ１がダイボンディングされる矩形状のダイパッド部１４と、矩形状のダイパッド部１４の一辺から連続一体に突出して形成され貫通孔配線１３との接続部位となる引き出し配線部１５と、で構成してある。ＬＥＤチップ１は、前記一方の導体パターン９ａのダイパッド部１４にダイボンディング接続されており、ＬＥＤチップ１のダイパッド部１４側の電極が導電性部材２６を介してダイパッド部１４に接合されて電気的に接続されている。また、ＬＥＤチップ１の光取り出し面側の電極は、ボンディングワイヤ１６を介して矩形状の他方の導体パターン９ｂと電気的に接続されている。   The LED chip 1 in this embodiment uses a visible light LED chip in which a conductive substrate is used as a crystal growth substrate and positive and negative electrodes are formed on both surfaces in the thickness direction. The mounting substrate 2 includes two conductor patterns 9a and 9b to which the LED chip 1 is electrically connected. One conductor pattern 9a of the two conductor patterns 9a and 9b is formed so as to protrude continuously and integrally from a rectangular die pad portion 14 to which the LED chip 1 is die-bonded and from one side of the rectangular die pad portion 14. And a lead-out wiring portion 15 which is a connection portion with the hole wiring 13. The LED chip 1 is die-bonded to the die pad portion 14 of the one conductor pattern 9a, and the electrode on the die pad portion 14 side of the LED chip 1 is joined to the die pad portion 14 via the conductive member 26 to be electrically connected. It is connected to the. Further, the electrode on the light extraction surface side of the LED chip 1 is electrically connected to the other rectangular conductor pattern 9 b through the bonding wire 16.

また、実装基板２は、シリコン基板２１の前記他表面側に、シリコン基板２１よりも熱伝導率の高い金属材料からなる矩形状の放熱用パッド部１７が形成されている。ダイパッド部１４と放熱用パッド部１７とは、シリコン基板２１よりも熱伝導率の高い金属材料（たとえば、Ｃｕなど）からなる複数（本実施形態では、９個）の円柱状のサーマルビア１８を介して熱的に結合されている。これによって、ＬＥＤチップ１で発生した熱は、各サーマルビア１８および放熱用パッド部１７を介して発光装置１０の外部に放熱することができる。   The mounting substrate 2 has a rectangular heat radiation pad portion 17 made of a metal material having a higher thermal conductivity than the silicon substrate 21 on the other surface side of the silicon substrate 21. The die pad portion 14 and the heat radiating pad portion 17 include a plurality of (in this embodiment, nine) cylindrical thermal vias 18 made of a metal material (for example, Cu) having a higher thermal conductivity than the silicon substrate 21. Is thermally coupled through. Thereby, the heat generated in the LED chip 1 can be radiated to the outside of the light emitting device 10 through each thermal via 18 and the heat radiating pad portion 17.

ところで、実装基板２は、シリコン基板２１に、１０個の貫通孔配線１３（図２を参照）それぞれが内側に形成される１０個の貫通孔１９と、９個のサーマルビア１８それぞれが内側に形成される９個の貫通孔２７とが厚み方向に貫設されている。また、実装基板２の一表面２ａ側および前記他表面側と各貫通孔１９，２７の内面とに跨って熱酸化膜である酸化シリコンからなる絶縁層２０が形成されている。そのため、各導体パターン８ａ，８ｂ，９ａ，９ｂ、各外部接続用電極１１ａ，１１ｂ，１２ｂ、放熱用パッド部１７、各貫通孔配線１３および各サーマルビア１８は、絶縁層２０によってシリコン基板２１と電気的に絶縁されている。   By the way, the mounting substrate 2 has 10 through-holes 19 in which 10 through-hole wirings 13 (see FIG. 2) are formed on the inside and 9 thermal vias 18 on the inside in the silicon substrate 21, respectively. Nine through holes 27 to be formed are provided in the thickness direction. Further, an insulating layer 20 made of silicon oxide, which is a thermal oxide film, is formed across the one surface 2a side and the other surface side of the mounting substrate 2 and the inner surfaces of the through holes 19 and 27. Therefore, each conductor pattern 8a, 8b, 9a, 9b, each external connection electrode 11a, 11b, 12b, heat radiation pad part 17, each through-hole wiring 13, and each thermal via 18 are connected to the silicon substrate 21 by the insulating layer 20. It is electrically insulated.

各導体パターン８ａ，８ｂ，９ａ，９ｂ、各外部接続用電極１１ａ，１１ｂ，１２ｂ、放熱用パッド部１７は、絶縁層２０上に形成されたＴｉ膜と該Ｔｉ膜上に形成されたＡｕ膜との積層膜により構成されている。実装基板２の一表面２ａ側における各導体パターン８ａ，８ｂ，９ａ，９ｂは、それぞれ同時にスパッタリング法や蒸着法などにより成膜して形成してある。また、実装基板２の前記他表面側における各外部接続用電極１１ａ，１１ｂ，１２ｂ、放熱用パッド部１７は、前記他表面側でそれぞれ同時にスパッタリング法や蒸着法などにより成膜して形成してある。なお、本実施形態では、絶縁層２０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膜と絶縁層２０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、たとえば、Ｃｒ、Ｎｂ、Ｚｒ、ＴｉＮ、ＴａＮなどでもよい。また、貫通孔配線１３およびサーマルビア１８の材料としては、Ｃｕを採用しているが、Ｃｕに限らず、たとえば、Ｎｉなどを採用してもよい。   Each conductor pattern 8a, 8b, 9a, 9b, each external connection electrode 11a, 11b, 12b, and heat radiation pad portion 17 are formed of a Ti film formed on the insulating layer 20 and an Au film formed on the Ti film. And a laminated film. Each of the conductor patterns 8a, 8b, 9a, 9b on the one surface 2a side of the mounting substrate 2 is formed simultaneously by sputtering or vapor deposition. Further, the external connection electrodes 11a, 11b, 12b and the heat radiation pad portion 17 on the other surface side of the mounting substrate 2 are formed by simultaneously forming films on the other surface side by a sputtering method or a vapor deposition method, respectively. is there. In this embodiment, the thickness of the Ti film on the insulating layer 20 is set to 15 to 50 nm, and the thickness of the Au film on the Ti film is set to 500 nm. However, these numerical values are only examples and are particularly limited. Not what you want. Further, the material of each Au film is not limited to pure gold, and may be one added with impurities. Further, although a Ti film is interposed as an adhesion improving layer for adhesion between each Au film and the insulating layer 20, the material of the adhesion layer is not limited to Ti, for example, Cr, Nb, Zr, TiN, TaN or the like may be used. Further, although Cu is adopted as the material for the through-hole wiring 13 and the thermal via 18, it is not limited to Cu, and for example, Ni may be adopted.

さらに、ＬＥＤチップ１から放出される光の発光波長によって、たとえば、青色光など可視光のより短波長側においてＡｕ膜よりも反射率の高いＡｇ膜を実装基板２の一表面２ａ側の導体パターン８ａ，８ｂ，９ａ，９ｂの最表面側に形成しても良い。本実施形態では、導体パターン８ａ，８ｂ，９ａ，９ｂが反射部５としても機能することになる。   Further, depending on the emission wavelength of the light emitted from the LED chip 1, for example, an Ag film having a higher reflectance than the Au film on the shorter wavelength side of visible light such as blue light is formed on the conductor pattern on the one surface 2 a side of the mounting substrate 2. You may form in the outermost surface side of 8a, 8b, 9a, 9b. In the present embodiment, the conductor patterns 8a, 8b, 9a, 9b also function as the reflecting portion 5.

反射部５は、基材４の板状体４ｂを実装基板２の一表面２ａに対して傾斜させることによりＬＥＤチップ１から放出された光を任意の方向に放射させることができる。さらに、光検出素子３を使用しない場合などは、基材４の板状体４ｂを実装基板２の一表面２ａに対して傾斜する角度を小さくすることにより、ＬＥＤチップ１から放出する光の指向角を広げることができる。これにより、光検出素子３の感度の向上と、発光装置１０の広視野角発光と、を両立することが可能となる。   The reflection part 5 can radiate the light emitted from the LED chip 1 in an arbitrary direction by inclining the plate-like body 4 b of the base material 4 with respect to the one surface 2 a of the mounting substrate 2. Furthermore, when the light detection element 3 is not used, the direction of light emitted from the LED chip 1 is reduced by reducing the angle at which the plate-like body 4b of the base material 4 is inclined with respect to the one surface 2a of the mounting substrate 2. You can widen the corners. Thereby, it is possible to achieve both the improvement of the sensitivity of the light detection element 3 and the wide viewing angle light emission of the light emitting device 10.

次に、本実施形態の発光装置１０における基材４は、実装基板２の一表面２ａ側に少なくとも前記ＳＯＩ基板におけるシリコン層２３を用いて形成されており、基材４を構成する前記ＳＯＩ基板のシリコン層２３を利用して光検出素子３を形成している。   Next, the base material 4 in the light emitting device 10 of the present embodiment is formed on the one surface 2a side of the mounting substrate 2 using at least the silicon layer 23 in the SOI substrate, and the SOI substrate constituting the base material 4 The photodetecting element 3 is formed using the silicon layer 23.

光検出素子３は、ｐｎ接合を有するフォトダイオードの構造に形成している。前記フォトダイオードは、ｎ形の導電性を有するシリコン層２３の一部にイオン注入処理および熱処理を施すことによってｐ形領域３ａａを形成しており、シリコン層２３の残された領域が前記フォトダイオードのｎ形領域３ａｂとなる。したがって、光検出素子３のｐ形領域３ａａとｎ形領域３ａｂで形成されたｐｎ接合部が受光部３ａとして機能する。また、基材４に形成された２つの導体パターン８ａ，８ｂの一方の導体パターン８ａは、光検出素子３を構成するフォトダイオードのｐ形領域３ａａに絶縁層２０に設けたコンタクトホール２０ａを介して電気的に接続されている。また、他方の導体パターン８ｂは、前記フォトダイオードのｎ形領域３ａｂを構成するシリコン層２３と絶縁層２０に設けたコンタクトホール（図示せず）を介して電気的に接続されている。また、基材４のシリコン層２３における前記一表面の絶縁層２０は、絶縁層２０の膜厚を調整することで光検出素子３の受光部３ａにおける反射防止膜の機能も兼ねることができる。   The light detecting element 3 is formed in a photodiode structure having a pn junction. In the photodiode, a p-type region 3aa is formed by performing an ion implantation process and a heat treatment on a part of the silicon layer 23 having n-type conductivity, and the remaining region of the silicon layer 23 is the photodiode. N-type region 3ab. Therefore, the pn junction formed by the p-type region 3aa and the n-type region 3ab of the light detecting element 3 functions as the light receiving unit 3a. One conductor pattern 8a of the two conductor patterns 8a and 8b formed on the substrate 4 passes through a contact hole 20a provided in the insulating layer 20 in the p-type region 3aa of the photodiode constituting the photodetecting element 3. Are electrically connected. The other conductor pattern 8b is electrically connected to the silicon layer 23 constituting the n-type region 3ab of the photodiode via a contact hole (not shown) provided in the insulating layer 20. In addition, the insulating layer 20 on the one surface of the silicon layer 23 of the substrate 4 can also function as an antireflection film in the light receiving portion 3 a of the light detecting element 3 by adjusting the film thickness of the insulating layer 20.

なお、本実施形態では、実装基板２の一表面２ａに一個のＬＥＤチップ１を実装しているが、発光装置１０に用いられるＬＥＤチップ１は、一個だけに限らず複数個用いることができる。この場合、ＬＥＤチップ１は、同種のものを用いてもよいし、異なる発光波長を発光する複数個のＬＥＤチップ１を用いてもよい。たとえば、赤色光、緑色光および青色光がそれぞれ発光可能な３個のＬＥＤチップ１を備えた発光装置１０では、基材４に、各ＬＥＤチップ１から放射された光を検出する複数個（ここでは、３つ）の光検出素子３を設け、各ＬＥＤチップ１の発光色の波長域の光を選択的に透過させる３つの分光フィルタ（図示せず）を各光検出素子３の受光部３ａ側に設けた構成とすることができる。このような構成の発光装置１０は、各ＬＥＤチップ１が発光する波長域の光を３つの光検出素子３で同時かつ各別に精度良く検出することができる。   In the present embodiment, one LED chip 1 is mounted on one surface 2a of the mounting substrate 2. However, the number of LED chips 1 used in the light emitting device 10 is not limited to one, and a plurality of LED chips 1 can be used. In this case, the LED chip 1 may be the same type, or a plurality of LED chips 1 that emit different emission wavelengths. For example, in the light emitting device 10 including the three LED chips 1 that can emit red light, green light, and blue light, a plurality of light sources (here, the light emitted from each LED chip 1 is detected). Then, three light detection elements 3 are provided, and three spectral filters (not shown) that selectively transmit light in the wavelength region of the light emission color of each LED chip 1 are provided with the light receiving portion 3a of each light detection element 3. It can be set as the structure provided in the side. The light emitting device 10 having such a configuration can detect the light in the wavelength region emitted by each LED chip 1 simultaneously and accurately with the three light detecting elements 3.

ＬＥＤチップ１は、通常、発光波長に応じて異なる半導体材料を用いて形成されるため、電気特性、温度特性や劣化特性などが異なる。そのため、発光装置１０から混色光（たとえば、白色光など）を発光させていても、周囲温度や劣化などにより時間の経過とともに異なる色味に見えることがある。そのため、発光装置１０が実装される配線基板に、発光装置１０のＬＥＤチップ１を駆動する駆動回路部と、各光検出素子３により検出される検出値が目標値に保たれるように前記駆動回路部からＬＥＤチップ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備えたＩＣなどを設けておくこともできる。これにより、発光装置１０は、各光検出素子３からの出力に応じて各ＬＥＤチップ１の光出力をそれぞれ制御することで、周囲温度や劣化などにより所望の混色光（たとえば、白色光）を維持することができる。なお、本実施形態の発光装置１０においては、前記駆動回路部や前記制御回路部を実装基板２のシリコン基板２１やシリコン層２３に形成してもよい。   Since the LED chip 1 is usually formed using different semiconductor materials depending on the emission wavelength, the electrical characteristics, temperature characteristics, deterioration characteristics, and the like are different. For this reason, even if mixed color light (for example, white light) is emitted from the light emitting device 10, it may appear different colors over time due to ambient temperature or deterioration. Therefore, the driving circuit unit that drives the LED chip 1 of the light emitting device 10 and the detection value detected by each light detection element 3 on the wiring board on which the light emitting device 10 is mounted are driven so as to be maintained at the target value. An IC including a control circuit unit that feedback-controls the current flowing from the circuit unit to the LED chip 1 can also be provided. Thereby, the light-emitting device 10 controls the light output of each LED chip 1 according to the output from each photodetecting element 3, thereby producing a desired mixed color light (for example, white light) due to the ambient temperature or deterioration. Can be maintained. In the light emitting device 10 of the present embodiment, the drive circuit unit and the control circuit unit may be formed on the silicon substrate 21 and the silicon layer 23 of the mounting substrate 2.

本実施形態の発光装置１０では、ＬＥＤチップ１が結晶成長用基板として導電性材料（たとえば、ガリウム燐、窒化ガリウム、シリコンカーバイド、シリコンや酸化亜鉛など）を用いＬＥＤチップ１の厚み方向の両面に正負各電極が形成された半導体発光素子を用いているが、前記結晶成長用基板として絶縁性材料（たとえば、サファイアなど）を用いた場合は、ＬＥＤチップ１の同一面側に正負各電極を形成させフェースアップやフェースダウンで実装基板２に実装することもできる。ＬＥＤチップ１がフェースダウンで実装される場合、ＬＥＤチップ１の正負各電極と、各導体パターン９ａ，９ｂとを半田や導電性ペーストなどを介して電気的に接続させればよい。ＬＥＤチップ１がフェースアップで実装される場合、ＬＥＤチップ１の正負各電極と、各導体パターン９ａ，９ｂとをそれぞれボンディングワイヤ１６で電気的に接続させればよい。   In the light emitting device 10 of the present embodiment, the LED chip 1 uses a conductive material (for example, gallium phosphide, gallium nitride, silicon carbide, silicon, zinc oxide, etc.) as a crystal growth substrate on both sides in the thickness direction of the LED chip 1. A semiconductor light emitting device having positive and negative electrodes is used. When an insulating material (for example, sapphire) is used as the crystal growth substrate, the positive and negative electrodes are formed on the same surface side of the LED chip 1. It can also be mounted on the mounting substrate 2 face up or face down. When the LED chip 1 is mounted face down, the positive and negative electrodes of the LED chip 1 and the conductor patterns 9a and 9b may be electrically connected via solder, conductive paste or the like. When the LED chip 1 is mounted face up, the positive and negative electrodes of the LED chip 1 and the conductor patterns 9a and 9b may be electrically connected by bonding wires 16, respectively.

また、発光装置１０は、ＬＥＤチップ１として、青色ＬＥＤチップを採用し、ＬＥＤチップ１からの青色光と、たとえば、封止部材６に青色光を吸収して黄色光を発光する蛍光体を含有させ該蛍光体からの黄色光と、の混色光として白色光を得るように構成することもできる。前記青色ＬＥＤチップとしては、たとえば、シリコンからなる結晶成長基板上に窒化物半導体のｐｎ接合を形成させたものなどを利用することができる。また、黄色を発光する前記蛍光体としては、たとえば、Ｃｅで付活されたＹ３Ａｌ５Ｏ１２、Ｃｅで付活されたＴｂ３Ａｌ５Ｏ１２などのアルミネート系の蛍光体のほか、Ｅｕが付活されたＢａ２ＳｉＯ４などのアルカリ土類珪酸塩系の蛍光体、Ｃａ２ＢＯ３Ｃｌ２などのファロボレート系の蛍光体などを採用することもできる。また、封止部材６に添加する前記蛍光体は黄色蛍光体に限らず、たとえば、赤色蛍光体と緑色蛍光体を添加しても、白色光を得ることができる。ＬＥＤチップ１の発光色も、特に限定するものではなく、所望の色の光に応じて適宜選択すればよい。また、前記蛍光体は、発光装置１０に用いてもよいし、用いなくともよい。 In addition, the light emitting device 10 employs a blue LED chip as the LED chip 1 and contains blue light from the LED chip 1 and, for example, a phosphor that absorbs blue light into the sealing member 6 and emits yellow light. In addition, it is also possible to obtain white light as mixed color light of yellow light from the phosphor. As the blue LED chip, for example, a nitride semiconductor pn junction formed on a crystal growth substrate made of silicon can be used. Examples of the phosphor that emits yellow light include aluminate-based phosphors such as Y 3 Al 5 O 12 activated by Ce and Tb 3 Al 5 O 12 activated by Ce, It is also possible to employ alkaline earth silicate phosphors such as Ba 2 SiO 4 activated by Eu, and faroborate phosphors such as Ca 2 BO 3 Cl 2 . Further, the phosphor added to the sealing member 6 is not limited to the yellow phosphor, and white light can be obtained even when, for example, a red phosphor and a green phosphor are added. The emission color of the LED chip 1 is not particularly limited, and may be appropriately selected according to a desired color light. Further, the phosphor may be used in the light emitting device 10 or may not be used.

また、本実施形態の発光装置１０では、実装基板２にＬＥＤチップ１と熱結合するサーマルビア１８を設けてあるので、ＬＥＤチップ１で発生した熱を効率よく外部へ逃がすことができる。また、基材４は、実装基板２ａの一表面２ａに対して傾斜して離間した板状体４ｂに光検出素子４を備えている。そのため、光検出素子４がＬＥＤチップ１の点灯により生ずる熱の影響を受け難く、光検出素子４が温度上昇することによる光検出素子４の感度が変動することへの悪影響を抑制することができる。   Further, in the light emitting device 10 of the present embodiment, since the thermal via 18 that is thermally coupled to the LED chip 1 is provided on the mounting substrate 2, the heat generated in the LED chip 1 can be efficiently released to the outside. In addition, the base material 4 includes the light detection element 4 on a plate-like body 4b that is inclined with respect to the one surface 2a of the mounting substrate 2a. Therefore, the light detection element 4 is not easily affected by the heat generated by the lighting of the LED chip 1, and the adverse effect on the sensitivity of the light detection element 4 due to the temperature rise of the light detection element 4 can be suppressed. .

次に、本実施形態の発光装置１０を形成する形成方法について、図３を用いて説明する。   Next, a forming method for forming the light emitting device 10 of the present embodiment will be described with reference to FIG.

本実施形態において発光装置１０の実装基板２は、シリコン基板２１上に酸化シリコンからなる絶縁層２２を介してシリコン層２３が設けられたＳＯＩ基板を用いて形成している。このようなＳＯＩ基板は、貼り合わせ法やＳＩＭＯＸ（Separation by Implanted Oxygen）法などにより形成することができる。前記ＳＯＩ基板を貼り合わせ法で形成する場合、たとえば、一表面側に酸化シリコンからなる絶縁層２２が成膜されたシリコン材料基板と、シリコン基板２１となる支持基板と、を貼り合せて、絶縁層２２が成膜された前記シリコン材料基板を他表面側から研削・研磨することにより薄層化して前記ＳＯＩ基板を形成することができる。また、ＳＩＭＯＸ法で前記ＳＯＩ基板を形成する場合、たとえば、シリコン基板における表面の一部に、シリコン酸化膜などのマスク膜を形成し、該マスク膜を利用して前記シリコン基板に酸素イオンを注入する。次に、前記マスク膜の除去後、前記シリコン基板を高温アニール処理することで、イオン注入された酸素を用いて前記シリコン基板中に埋め込み酸化膜となる絶縁層２２を形成し、前記ＳＯＩ基板を形成することができる。これにより、シリコン基板２１の表面に絶縁層２２を介してシリコン層２３を有する前記ＳＯＩ基板を形成することができる。   In the present embodiment, the mounting substrate 2 of the light emitting device 10 is formed using an SOI substrate in which a silicon layer 23 is provided on a silicon substrate 21 via an insulating layer 22 made of silicon oxide. Such an SOI substrate can be formed by a bonding method, a SIMOX (Separation by Implanted Oxygen) method, or the like. When the SOI substrate is formed by a bonding method, for example, a silicon material substrate in which an insulating layer 22 made of silicon oxide is formed on one surface side and a support substrate to be the silicon substrate 21 are bonded together to insulate. The SOI substrate can be formed by thinning the silicon material substrate on which the layer 22 is formed by grinding and polishing from the other surface side. When forming the SOI substrate by the SIMOX method, for example, a mask film such as a silicon oxide film is formed on a part of the surface of the silicon substrate, and oxygen ions are implanted into the silicon substrate using the mask film. To do. Next, after removing the mask film, the silicon substrate is subjected to a high-temperature annealing process to form an insulating layer 22 that becomes a buried oxide film in the silicon substrate using ion-implanted oxygen, and the SOI substrate is formed. Can be formed. As a result, the SOI substrate having the silicon layer 23 on the surface of the silicon substrate 21 via the insulating layer 22 can be formed.

こうして形成された前記ＳＯＩ基板のシリコン層２３の表面に絶縁層２０を形成させた後、平面視矩形状の領域で発光装置１０を形成させる。すなわち、基材４を設けた実装基板２の平面視矩形状の４辺側における周部に、各辺にそれぞれ平行な略長方形状の受光部３ａを備えた光検出素子３を、フォトリソグラフィ技術、エッチング技術およびイオン注入技術により形成する（図２を参照）。光検出素子３は、前記ＳＯＩ基板のｎ形導電性を有するシリコン層２３のｎ形領域３ａｂに、たとえば、Ｂをイオン注入し熱処理することでｐ形領域３ａａを形成し、前記フォトダイオードとして機能する構成を形成している。   After the insulating layer 20 is formed on the surface of the silicon layer 23 of the SOI substrate thus formed, the light emitting device 10 is formed in a rectangular region in plan view. That is, the photodetecting element 3 provided with the light receiving portions 3a each having a substantially rectangular shape parallel to each side on the four sides of the mounting substrate 2 provided with the base material 4 in a rectangular shape in a plan view. Then, an etching technique and an ion implantation technique are used (see FIG. 2). The photodetecting element 3 functions as the photodiode by forming, for example, p-type region 3aa by ion implantation of B into the n-type region 3ab of the silicon layer 23 having n-type conductivity of the SOI substrate and performing heat treatment. The structure to be formed is formed.

また、フォトリソグラフィ技術、エッチング技術、蒸着法やスパッタリング法などの成膜技術を用いて、各光検出素子３のｐ形領域３ａａと、ｎ形領域３ａｂとに、それぞれ前記コンタクトホールを介して電気的に接続させる導体パターン８ａ，８ｂを前記ＳＯＩ基板の絶縁層２０上にそれぞれ形成させる。同様にして、ＬＥＤチップ１の正負各電極と電気的に接続させる導体パターン９ａ，９ｂを絶縁層２０上に形成させている。これにより、発光装置１０の実装基板２および基材４の基礎となる基礎基板を形成する基礎基板形成工程を行う（図３（ａ）を参照）。   Further, by using a film forming technique such as a photolithography technique, an etching technique, a vapor deposition method or a sputtering method, the p-type region 3aa and the n-type region 3ab of each photodetecting element 3 are electrically connected through the contact holes, respectively. Conductive patterns 8a and 8b to be connected to each other are formed on the insulating layer 20 of the SOI substrate. Similarly, conductor patterns 9 a and 9 b that are electrically connected to the positive and negative electrodes of the LED chip 1 are formed on the insulating layer 20. Thereby, the basic substrate formation process which forms the basic substrate used as the foundation of the mounting substrate 2 and the base material 4 of the light-emitting device 10 is performed (refer Fig.3 (a)).

なお、導体パターン８ａ，８ｂ，９ａ，９ｂは、前記ＳＯＩ基板の厚み方向に貫設した複数個の貫通孔配線１３とそれぞれ電気的に接続させている。また、複数個の貫通孔配線１３は、シリコン基板２１の他表面側に設けられた各外部接続用電極１１ａ，１１ｂ，１２ｂなどとそれぞれ電気的に接続している。これにより、ＬＥＤチップ１および光検出素子３は、発光装置１０の外部と電気的に接続可能に構成することができる。ＬＥＤチップ１が搭載されるダイパッド部１４を構成する導体パターン９ａには、前記ＳＯＩ基板の厚み方向に貫設した複数個のサーマルビア１８を介してシリコン基板２１の他表面側に形成している放熱用パッド部１７と接続するように形成している。   The conductor patterns 8a, 8b, 9a, 9b are electrically connected to a plurality of through-hole wirings 13 penetrating in the thickness direction of the SOI substrate. The plurality of through-hole wirings 13 are electrically connected to the external connection electrodes 11a, 11b, 12b and the like provided on the other surface side of the silicon substrate 21, respectively. Thus, the LED chip 1 and the light detection element 3 can be configured to be electrically connectable to the outside of the light emitting device 10. The conductor pattern 9a constituting the die pad portion 14 on which the LED chip 1 is mounted is formed on the other surface side of the silicon substrate 21 through a plurality of thermal vias 18 penetrating in the thickness direction of the SOI substrate. It is formed so as to be connected to the heat radiation pad portion 17.

上述の基礎基板形成工程の後、立ち上がり部４ａで囲まれた平面視矩形状の中央部を残して、前記ＳＯＩ基板の絶縁層２２をエッチングすることにより実装基板２の一表面２ａを露出する犠牲層エッチング工程を行う（図３（ｂ）を参照）。   After the above-described basic substrate formation step, the sacrifice of exposing one surface 2a of the mounting substrate 2 by etching the insulating layer 22 of the SOI substrate while leaving a central portion of the rectangular shape in plan view surrounded by the rising portion 4a. A layer etching step is performed (see FIG. 3B).

ここで、基材４の一部は、実装基板２の一表面２ａ側から空間を介して離間するため、基材４の一部が片持ち梁となり基材４の立ち上がり部４ａとなる１辺のみが実装基板２の一表面２ａ側で支持されるように、基材４の他の３辺を切り離している。より具体的には、基材４の板状体４ｂを実装基板２の一表面２ａに対して傾斜させるためにシリコン基板２１から基材４の３辺を切り離す。そのため、酸化シリコンからなる絶縁層２２を、たとえば、ＢＨＦ溶液などを用いてエッチングすればよい。なお、基材４には、エッチングに先立って、予め基材４における導体パターン８ｂ、絶縁層２０およびシリコン層２３を貫通する複数個のエッチングホール２４を形成している。   Here, since a part of the base material 4 is separated from the one surface 2a side of the mounting substrate 2 via a space, one side where a part of the base material 4 becomes a cantilever and becomes a rising portion 4a of the base material 4 The other three sides of the base material 4 are separated so that only the surface of the mounting substrate 2 is supported on the surface 2a side. More specifically, three sides of the base material 4 are separated from the silicon substrate 21 in order to incline the plate-like body 4 b of the base material 4 with respect to the one surface 2 a of the mounting substrate 2. Therefore, the insulating layer 22 made of silicon oxide may be etched using, for example, a BHF solution. Prior to etching, a plurality of etching holes 24 penetrating the conductor pattern 8b, the insulating layer 20, and the silicon layer 23 in the base material 4 are formed in the base material 4 in advance.

また、前記ＳＯＩ基板の平面視矩形状の領域における四隅には、絶縁層２２、シリコン層２３および絶縁層２０をエッチングして４つの開口部２５を形成させている。開口部２５は、たとえば、前記ＳＯＩ基板の表面を十字形状にマスキングをした後、アルカリ系溶液（たとえば、ＴＭＡＨ溶液やＫＯＨ溶液など）などを利用してエッチングすることで形成することができる。   In addition, four openings 25 are formed by etching the insulating layer 22, the silicon layer 23, and the insulating layer 20 at four corners in a rectangular region in plan view of the SOI substrate. The opening 25 can be formed, for example, by masking the surface of the SOI substrate in a cross shape and then etching using an alkaline solution (for example, a TMAH solution or a KOH solution).

実装基板２の一表面２ａ側から分離された基材３は、前記犠牲層エッチング工程により実装基板２の前記中央部側から実装基板２の前記周部側へ基材３の立ち上がり部４ａを跨ぐように形成された導体パターン８ａとなる金属膜７の膜応力により、実装基板２の一表面２ａ側に対して立ち上がることになる。すなわち、金属膜７は、残留応力が圧縮応力を持つように成膜させることで、基材４の板状体４ｂを立ち上げることができる。したがって、基材４は、実装基板２の一表面２ａ側の一面内方向においてＬＥＤチップ１から離れるにつれ、実装基板２の一表面２ａ側から実装基板２の厚み方向に離間するように実装基板２の一表面２ａに対して立ち上がり部４ａで傾斜させる片持ち梁となり、基材４の１辺のみが実装基板２に支持されることになる。なお、このような基材４の板状体４ｂは、必ずしも平板でなくてもよく、湾曲していてもよいし、多段に曲がっていてもよい。   The base material 3 separated from the one surface 2a side of the mounting substrate 2 straddles the rising portion 4a of the base material 3 from the central portion side of the mounting substrate 2 to the peripheral portion side of the mounting substrate 2 by the sacrificial layer etching process. Due to the film stress of the metal film 7 to be the conductor pattern 8a formed as described above, the metal substrate 7 rises with respect to the one surface 2a side of the mounting substrate 2. That is, the metal film 7 is formed so that the residual stress has a compressive stress, whereby the plate-like body 4b of the base material 4 can be raised. Therefore, the mounting substrate 2 is separated from the one surface 2a side of the mounting substrate 2 in the thickness direction of the mounting substrate 2 as the base material 4 is separated from the LED chip 1 in the in-plane direction of the mounting substrate 2 on the one surface 2a side. The cantilever is inclined at the rising portion 4 a with respect to the one surface 2 a, and only one side of the base material 4 is supported by the mounting substrate 2. In addition, the plate-like body 4b of such a base material 4 may not necessarily be a flat plate, may be curved, and may be bent in multiple stages.

上述の犠牲層エッチング工程の後、ＬＥＤチップ１をダイボンド部１４上に導電性部材２６を用いてダイボンド実装させ、ＬＥＤチップ１の光取り出し面側の電極をボンディングワイヤ１６により導体パターン９ｂと結線させる。また、実装基板２の一表面２ａ側に、透光性の封止部材６によって、ＬＥＤチップ１、該ＬＥＤチップ１に接続されたボンディングワイヤ１６および基材４を封止する封止工程を行い発光装置１０を形成することができる（図３（ｃ）を参照）。   After the sacrificial layer etching step, the LED chip 1 is die-bonded on the die bond portion 14 using the conductive member 26, and the electrode on the light extraction surface side of the LED chip 1 is connected to the conductor pattern 9b by the bonding wire 16. . Further, a sealing step is performed for sealing the LED chip 1, the bonding wire 16 connected to the LED chip 1, and the base material 4 by the translucent sealing member 6 on the one surface 2 a side of the mounting substrate 2. The light emitting device 10 can be formed (see FIG. 3C).

なお、前記ＳＯＩ基板となるウェハを用いて上述の各工程を行う場合は、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発光装置１０を実装基板２のサイズに分割することができる。したがって、発光装置１０は、実装基板２と封止部材６とが同じ外形サイズとなり、小型のパッケージとすることができる。   In the case where the above-described steps are performed using a wafer to be the SOI substrate, the light emitting device 10 can be divided into the size of the mounting substrate 2 by the dicing step after forming the wafer level package structure. Therefore, in the light emitting device 10, the mounting substrate 2 and the sealing member 6 have the same outer size, and can be a small package.

なお、基材４の板状体４ｂにおける実装基板２の一表面２ａに対する傾斜は、金属膜７の膜応力を調整することで制御することができる。このような金属膜７の膜応力は、たとえば、金属膜７をスパッタリング法により成膜する場合においては、成膜時のスパッタ圧力の調整によって行うことができる。また、金属膜７の膜応力は、金属膜７の材料、金属膜７の膜厚や金属膜７の大きさによっても調整することができる。同様に、金属膜７の膜応力は、金属膜７の表面に形成させる凹凸、エッチングホール２４の数や位置を変えることでも調整することもできる。   In addition, the inclination with respect to the one surface 2a of the mounting substrate 2 in the plate-like body 4b of the base material 4 can be controlled by adjusting the film stress of the metal film 7. Such a film stress of the metal film 7 can be performed, for example, by adjusting the sputtering pressure at the time of film formation when the metal film 7 is formed by sputtering. The film stress of the metal film 7 can also be adjusted by the material of the metal film 7, the film thickness of the metal film 7, and the size of the metal film 7. Similarly, the film stress of the metal film 7 can also be adjusted by changing the number of protrusions and depressions formed on the surface of the metal film 7 and the number and positions of the etching holes 24.

また、基材４の板状体４ｂにおける実装基板２の一表面２ａに対する傾斜は、犠牲層エッチング工程後に金属膜７を加熱することでも調整することができる。このような加熱は、封止部材６で封止前の発光装置１０全体を加熱するだけでなく、発光装置１０を局所的に加熱するものでもよい。局所的に加熱するためには、基材４の立ち上がり部４ａにレーザ光や凸レンズなどで集光させた赤外線を照射させてもよい。また、発光装置１０を局所的に加熱するためには、たとえば、金属膜７に外部と電気的に接続可能なポリシリコン膜を成膜させ、前記ポリシリコン膜の抵抗加熱により金属膜７を加熱することもできる。この場合、前記ポリシリコン膜が、基材４の板状体４ｂの角度を制御する制御手段として機能することになる。   Moreover, the inclination with respect to the one surface 2a of the mounting board | substrate 2 in the plate-shaped body 4b of the base material 4 can be adjusted also by heating the metal film 7 after a sacrificial layer etching process. Such heating may not only heat the entire light emitting device 10 before sealing with the sealing member 6 but also locally heat the light emitting device 10. In order to heat locally, the rising part 4a of the base material 4 may be irradiated with infrared light condensed by a laser beam or a convex lens. In order to locally heat the light emitting device 10, for example, a polysilicon film that can be electrically connected to the outside is formed on the metal film 7, and the metal film 7 is heated by resistance heating of the polysilicon film. You can also In this case, the polysilicon film functions as a control means for controlling the angle of the plate-like body 4 b of the base material 4.

（実施形態２）
本実施形態は、図１で示した実施形態１のように発光装置１０における実装基板２を前記ＳＯＩ基板のシリコン基板２１により、また、基材４を前記ＳＯＩ基板のシリコン層２３によって形成する代わりに、図４および図５で示すように、実装基板２と、該実装基板２と別途に形成させた積層用基板２９を利用した基材４と、を用いて形成している点が異なる。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適宜省略する。 (Embodiment 2)
In the present embodiment, instead of forming the mounting substrate 2 in the light emitting device 10 by the silicon substrate 21 of the SOI substrate and the base material 4 by the silicon layer 23 of the SOI substrate as in the first embodiment shown in FIG. Moreover, as shown in FIGS. 4 and 5, the mounting substrate 2 and the base material 4 using the stacking substrate 29 formed separately from the mounting substrate 2 are different. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the component similar to Embodiment 1, and description is abbreviate | omitted suitably.

積層用基板２９を用いた基材４は、一部が板状体４ｂとして実装基板２の一表面２ａ側から実装基板２の厚み方向に離間できるように薄膜で形成している。積層用基板２９となる基材４の４つの板状体４ｂには、静電引力により基材４の板状体４ｂの角度を制御するための平板電極２９ａをそれぞれ形成させている。同様に、実装基板２の一表面２ａ側には、各基材４の板状体４ｂにおける平板電極２９ａと対向配置し、静電引力により板状体４ｂの角度を制御するための平板電極２９ｂをそれぞれ形成させている。   The base material 4 using the lamination substrate 29 is formed as a thin film so that a part thereof can be separated from the one surface 2a side of the mounting substrate 2 in the thickness direction of the mounting substrate 2 as a plate-like body 4b. Flat electrodes 29a for controlling the angle of the plate 4b of the substrate 4 by electrostatic attraction are formed on the four plates 4b of the substrate 4 serving as the lamination substrate 29, respectively. Similarly, on the one surface 2a side of the mounting substrate 2, a flat plate electrode 29b is disposed so as to face the flat plate electrode 29a in the plate-like body 4b of each base material 4 and controls the angle of the plate-like body 4b by electrostatic attraction. Each is formed.

また、実装基板２の一表面２ａ側に形成された複数個の平板電極２９ｂは、実装基板２における一表面２ａと対向する他表面側に形成された複数個の外部接続用電極３０と実装基板２に設けられた複数個の貫通孔配線１３を介してそれぞれ電気的に接続されている。   In addition, the plurality of flat plate electrodes 29b formed on the one surface 2a side of the mounting substrate 2 include the plurality of external connection electrodes 30 formed on the other surface side facing the one surface 2a of the mounting substrate 2 and the mounting substrate. 2 are electrically connected to each other through a plurality of through-hole wirings 13 provided in the wiring 2.

また、積層用基板２９と実装基板２とは、基板接合用金属膜２８ａ，２８ｂを介して接合される。基板接合用金属膜２８ａ，２８ｂの接合により、実装基板２の厚み方向に貫設された貫通孔配線１３を介して各外部接続用電極１１ａ，１１ｂ，１２ｂなどと、積層用基板２９のＬＥＤチップ１や光検出素子３とは、電気的に接続している。   Further, the lamination substrate 29 and the mounting substrate 2 are bonded via the substrate bonding metal films 28a and 28b. Each of the external connection electrodes 11a, 11b, 12b, etc., and the LED chip of the lamination substrate 29 through the through-hole wiring 13 provided in the thickness direction of the mounting substrate 2 by bonding the substrate bonding metal films 28a, 28b. 1 and the light detection element 3 are electrically connected.

なお、本実施形態の発光装置１０では、実施形態１と同様に透光性の封止部材６により、ＬＥＤチップ１およびＬＥＤチップ１の光取り出し面側の電極および導体パターン９ｂと電気的に接続されたボンディングワイヤ１６を封止している。基材４の板状体４ｂは、実装基板２の一表面２ａに対して傾斜する板状体４ｂの角度を制御するため、可動することが可能なように封止部材６では固定封止していない。   In the light emitting device 10 of the present embodiment, the LED chip 1 and the electrode on the light extraction surface side of the LED chip 1 and the conductor pattern 9b are electrically connected by the translucent sealing member 6 as in the first embodiment. The bonded bonding wire 16 is sealed. The plate-like body 4b of the base material 4 is fixed and sealed by the sealing member 6 so as to be movable so as to control the angle of the plate-like body 4b inclined with respect to the one surface 2a of the mounting substrate 2. Not.

本実施形態の発光装置１０は、光検出素子３を備えた基材４の板状体４ｂを実装基板２の一表面２ａ側に対して傾斜する角度を制御する制御手段として、平板電極２９ａ，２９ｂを備えている。これにより、光検出素子３をＬＥＤチップ１に対して所望の位置に移動させることができるため、ＬＥＤチップ１から放射された光を入射させやすくすることができる。また、光検出素子３を使用しない場合は、基材４を実装基板２の一表面２ａ側に立ち下げることにより、ＬＥＤチップ１からの光の指向角を広げることもできる。   The light emitting device 10 according to the present embodiment includes a plate electrode 29a, a control unit that controls an angle at which the plate-like body 4b of the base material 4 including the light detection element 3 is inclined with respect to the one surface 2a side of the mounting substrate 2. 29b. Thereby, since the light detection element 3 can be moved to a desired position with respect to the LED chip 1, it is possible to easily make the light emitted from the LED chip 1 incident. Further, when the light detection element 3 is not used, the directivity angle of light from the LED chip 1 can be widened by lowering the base material 4 to the one surface 2 a side of the mounting substrate 2.

（実施形態３）
本実施形態は、図１に示した実施形態１の発光装置１０における基材４の板状体４ｂを金属膜７の膜応力を用いて実装基板２の一表面２ａに対して傾斜させる代わりに、図６に示すように基材４の実装基板２の一表面２ａ側から立ち上がる立ち上がり部４ａに設けた金属部３１の溶融による表面張力によって傾斜させる点が相違する。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適宜省略する。 (Embodiment 3)
In the present embodiment, instead of inclining the plate-like body 4b of the base material 4 in the light emitting device 10 of Embodiment 1 shown in FIG. 1 with respect to the one surface 2a of the mounting substrate 2 using the film stress of the metal film 7. As shown in FIG. 6, the difference is that the substrate 4 is inclined by the surface tension due to melting of the metal portion 31 provided on the rising portion 4a rising from the one surface 2a side of the mounting substrate 2 of the base material 4. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the component similar to Embodiment 1, and description is abbreviate | omitted suitably.

本実施形態の発光装置１０について、図６〜図８に基づいて説明する。   The light-emitting device 10 of this embodiment is demonstrated based on FIGS.

本実施形態においては、４個の導体パターン８ｂが、前記ＳＯＩ基板の平面視において、光検出素子３の受光部３ａにおける矩形状の長辺に沿って平行な部位と該平行な部位の略中央部から基材４の立ち上がり部４ａを跨るように突出したＴ字形状に形成させている。導体パターン８ｂは、前記Ｔ字形状の突出した部位の立ち上がり部４ａを含む先端部位は、前記中央部側より後述する金属部３１を搭載できるように幅広に形成している。
また、前記Ｔ字形状における光検出素子３の受光部３ａにおける矩形状の長辺と平行な部位と、立ち上がり部４ａと、の間の基材４には、予め絶縁層２０およびシリコン層２３を貫通する複数個のエッチングホール２４（図７参照）を形成している。 In the present embodiment, the four conductor patterns 8b are arranged in parallel with each other along a rectangular long side of the light receiving portion 3a of the light detection element 3 in the plan view of the SOI substrate, and substantially at the center of the parallel portions. It forms in the T shape which protruded so that the standing part 4a of the base material 4 might be straddled from the part. The conductor pattern 8b is formed wide at the tip portion including the rising portion 4a of the protruding portion of the T shape so that a metal portion 31 to be described later can be mounted from the central portion side.
Further, the insulating layer 20 and the silicon layer 23 are previously provided on the base material 4 between the portion parallel to the long side of the rectangular shape of the light receiving portion 3a of the light detecting element 3 in the T-shape and the rising portion 4a. A plurality of penetrating etching holes 24 (see FIG. 7) are formed.

本実施形態の発光装置１０の製造にあたっては、実施形態１と同様にして、発光装置１０の実装基板２および基材４の基礎となる基礎基板を形成させた後、各導体パターン８ｂにおける立ち上がり部４ａに、実装基板２の前記中央部側から実装基板２の前記周部側へ立ち上がり部４ａを跨ぐように複数個の金属部（たとえば、低融点半田を用いた半田ボールなど）３１をそれぞれ設けている。また、ＬＥＤチップ１をダイボンド部１４を構成する導体パターン９ａ上に導電性部材（たとえば、高融点半田など）２６を用いて実装させ、ＬＥＤチップ１の光取り出し面側の電極をボンディングワイヤ１６により導体パターン９ｂと結線させることで、基礎基板形成工程を行う（図８（ａ）を参照）。   In the manufacture of the light emitting device 10 of the present embodiment, in the same manner as in the first embodiment, after forming the base substrate serving as the basis of the mounting substrate 2 and the base material 4 of the light emitting device 10, the rising portions in the respective conductor patterns 8b A plurality of metal parts (for example, solder balls using low melting point solder) 31 are provided on 4a so as to straddle the rising part 4a from the central part side of the mounting board 2 to the peripheral part side of the mounting board 2. ing. Further, the LED chip 1 is mounted on the conductor pattern 9 a constituting the die bonding portion 14 using a conductive member (for example, high melting point solder) 26, and the electrode on the light extraction surface side of the LED chip 1 is attached by the bonding wire 16. A basic substrate forming step is performed by connecting the conductor pattern 9b (see FIG. 8A).

次に、立ち上がり部４ａで囲まれた平面視矩形状の前記中央部を残して、前記ＳＯＩ基板の絶縁層２２をエッチングすることにより実装基板２の一表面２ａを露出する犠牲層エッチング工程を行う（図８（ｂ）を参照）。   Next, a sacrificial layer etching process is performed to expose the one surface 2a of the mounting substrate 2 by etching the insulating layer 22 of the SOI substrate while leaving the central portion of the rectangular shape in plan view surrounded by the rising portion 4a. (See FIG. 8 (b)).

本実施形態では、前記ＳＯＩ基板の絶縁層２２の一部を犠牲層エッチングにより除去した後、複数個の金属部３１をリフローによって再び溶解させ、金属部３１の表面張力を利用して、各基材４における板状体４ｂを実装基板２の一表面２ａに対して傾斜させて実装基板２から離間させている。引き続き、実装基板２の一表面２ａ側に、透光性の封止部材６によって、ＬＥＤチップ１、該ＬＥＤチップ１に接続されたボンディングワイヤ１６および基材４を封止する封止工程を行い発光装置１０を形成している（図８（ｃ）を参照）。   In this embodiment, after removing a part of the insulating layer 22 of the SOI substrate by sacrificial layer etching, the plurality of metal parts 31 are dissolved again by reflow, and each substrate is utilized by utilizing the surface tension of the metal parts 31. The plate-like body 4 b in the material 4 is inclined with respect to the one surface 2 a of the mounting substrate 2 and separated from the mounting substrate 2. Subsequently, a sealing process for sealing the LED chip 1, the bonding wire 16 connected to the LED chip 1, and the base material 4 is performed on the one surface 2 a side of the mounting substrate 2 by the translucent sealing member 6. The light emitting device 10 is formed (see FIG. 8C).

これにより本実施形態では、基材４の実装基板２の一表面２ａ側から立ち上がる立ち上がり部４ａに設けた金属部３１の溶融による表面張力を利用することによって、光検出素子３を備えた基材４の板状体４ｂを実装基板２の一表面２ａに対して傾斜させるため、発光装置１０を比較的簡単に製造することが可能となる。なお、金属部３１の前記溶融は、発光装置１０の全体を加熱する場合だけでなく、レーザ光の照射や凸レンズなどで集光させた赤外線を金属部３１に照射させるなど局所加熱することにより行ってもよい。   Thereby, in this embodiment, the base material provided with the light detection element 3 by utilizing the surface tension due to the melting of the metal part 31 provided on the rising portion 4a rising from the one surface 2a side of the mounting substrate 2 of the base material 4. Since the four plate-like bodies 4b are inclined with respect to the one surface 2a of the mounting substrate 2, the light emitting device 10 can be manufactured relatively easily. The melting of the metal part 31 is performed not only when the entire light emitting device 10 is heated, but also by locally heating the metal part 31 by irradiating the metal part 31 with laser light irradiation or a condensing infrared ray by a convex lens. May be.

（実施形態４）
本実施形態は、図１に示した実施形態１の発光装置１０における基材４の板状体４ｂを金属膜７の膜応力を用いて実装基板２の一表面２ａに対して傾斜させる代わりに、図９に示すように基材４に設けた線膨張係数の異なる少なくとも２つの金属膜３２ａ，３２ｂにおける線膨張係数の差による曲げモーメントによって傾斜させる点が相違する。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適宜省略する。 (Embodiment 4)
In the present embodiment, instead of inclining the plate-like body 4b of the base material 4 in the light emitting device 10 of Embodiment 1 shown in FIG. 1 with respect to the one surface 2a of the mounting substrate 2 using the film stress of the metal film 7. As shown in FIG. 9, the difference is that the at least two metal films 32a and 32b having different linear expansion coefficients provided on the substrate 4 are inclined by a bending moment due to a difference in linear expansion coefficient. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the component similar to Embodiment 1, and description is abbreviate | omitted suitably.

本実施形態の発光装置１０について、図９〜図１１に基づいて説明する。   The light-emitting device 10 of this embodiment is demonstrated based on FIGS.

本実施形態の発光装置１０の製造にあたっては、実施形態１と同様にして、発光装置１０の実装基板２および基材４の基礎となる基礎基板を形成させた後、実装基板２の前記中央部側から実装基板２の前記周部側へ基材４の立ち上がり部４ａを跨ぐように予め線膨張係数が異なる２つの金属膜３２ａ，３２ｂを含むバイメタルとなる積層膜を形成する。本実施形態においては、金属膜３２ｂとしてＡｌ膜を形成し、金属膜３２ｂ上にＡｌよりも線膨張係数の小さいＮｉを用いたＮｉ膜からなる金属膜３２ａを成膜して形成している。また、ＬＥＤチップ１をダイボンド部１４を構成する導体パターン９ａ上に導電性部材２６を用いて実装させ、ＬＥＤチップ１の光取り出し面側の電極をボンディングワイヤ１６により導体パターン９ｂと結線させることで、基礎基板形成工程を行う（図１１（ａ）を参照）。   In manufacturing the light emitting device 10 of the present embodiment, the central portion of the mounting substrate 2 is formed after forming the mounting substrate 2 of the light emitting device 10 and the base substrate serving as the base of the base material 4 in the same manner as in the first embodiment. A laminated film that is a bimetal including two metal films 32 a and 32 b having different linear expansion coefficients is formed in advance so as to straddle the rising part 4 a of the base material 4 from the side to the peripheral part side of the mounting substrate 2. In this embodiment, an Al film is formed as the metal film 32b, and a metal film 32a made of Ni film using Ni having a smaller linear expansion coefficient than Al is formed on the metal film 32b. Further, the LED chip 1 is mounted on the conductor pattern 9 a constituting the die bonding portion 14 using the conductive member 26, and the electrode on the light extraction surface side of the LED chip 1 is connected to the conductor pattern 9 b by the bonding wire 16. Then, a basic substrate forming process is performed (see FIG. 11A).

続いて、立ち上がり部４ａで囲まれた平面視矩形状の前記中央部を残して、前記ＳＯＩ基板の絶縁層２２をエッチングすることにより実装基板２の一表面２ａを露出する犠牲層エッチング工程を行う（図１１（ｂ）を参照）。なお、基材４には、エッチングに先立って、予め基材４に、金属層３２ａ、３２ｂ、絶縁層２０およびシリコン層２３を貫通する複数個のエッチングホール２４を形成している。   Subsequently, a sacrificial layer etching process is performed to expose the one surface 2a of the mounting substrate 2 by etching the insulating layer 22 of the SOI substrate while leaving the central portion of the rectangular shape in plan view surrounded by the rising portion 4a. (See FIG. 11 (b)). Prior to etching, a plurality of etching holes 24 penetrating the metal layers 32a and 32b, the insulating layer 20, and the silicon layer 23 are formed in the base material 4 in advance.

上述の犠牲層エッチング工程の後、基材４の一部が実装基板２ａの一表面２ａ側から空間を介して分離された基材４の立ち上がり部４ａをレーザ光の照射や凸レンズなどにより赤外線を集光して照射することにより局所加熱する。これによって、金属膜３２ａ，３２ｂどうしにおける線膨張係数の差による曲げモーメントにより、基材４は、実装基板２の一表面２ａに対して傾斜させて実装基板２から離間する。この状態で実装基板２の一表面２ａ側に、透光性の封止部材６によって、ＬＥＤチップ１、該ＬＥＤチップ１に接続されたボンディングワイヤ１６および基材４を封止する封止工程を行い発光装置１０を形成することができる（図１１（ｃ）を参照）。   After the sacrificial layer etching process described above, the rising portion 4a of the base material 4 in which a part of the base material 4 is separated from the one surface 2a side of the mounting substrate 2a through a space is irradiated with infrared rays by laser light irradiation or a convex lens. Local heating is performed by collecting and irradiating. Accordingly, the base material 4 is inclined with respect to the one surface 2a of the mounting substrate 2 and separated from the mounting substrate 2 by a bending moment due to a difference in linear expansion coefficient between the metal films 32a and 32b. In this state, a sealing step of sealing the LED chip 1, the bonding wire 16 connected to the LED chip 1, and the base material 4 by the translucent sealing member 6 on the one surface 2 a side of the mounting substrate 2. Thus, the light emitting device 10 can be formed (see FIG. 11C).

なお、本実施形態における基材４に設けた他の線膨張係数の異なる少なくとも２つの金属膜３２ａ，３２ｂの材料としては、たとえば、線膨張係数の小さい材料として、Ｎｉ−Ｆｅ合金を挙げることができる。同様に、Ｎｉ−Ｆｅ合金と比較して相対的に線膨張係数の大きい材料として、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｕ−Ｚｎ合金、Ｎｉ−Ｃｕ合金、Ｎｉ−Ｍｎ−Ｆｅ合金、Ｎｉ−Ｍｏ−Ｆｅ合金、Ｎｉ−Ｍｏ−Ｆｅ合金やＭｎ−Ｎｉ-Ｃｕ合金などを挙げることができる。このような金属材料を適宜組み合わせればよい。   In addition, as a material of the at least two metal films 32a and 32b having different linear expansion coefficients provided on the base material 4 in the present embodiment, for example, a Ni—Fe alloy can be cited as a material having a small linear expansion coefficient. it can. Similarly, Cu, Ni, Cu—Zn alloy, Ni—Cu alloy, Ni—Mn—Fe alloy, Ni—Mo—Fe alloy, as a material having a relatively large linear expansion coefficient compared to Ni—Fe alloy, Ni-Mo-Fe alloy, Mn-Ni-Cu alloy, etc. can be mentioned. What is necessary is just to combine such a metal material suitably.

同様に、金属膜３２ｂとしてＰｄ基金属ガラス（Ｐｄ７６Ｃｕ７Ｓｉ１７）を形成し、金属膜３２ｂ上にＰｄ基金属ガラスよりも線膨張係数の小さいＴｉＮｉからなる金属膜３２ａをスパッタリング法およびリフトオフ法により形成してもよい。したがって、本実施形態においては、金属膜３２ａ，３２ｂとは、金属の単体だけでなく合金や金属ガラスを含む広義の意味である。また、線膨張係数の小さい材料と大きい材料との間には、中間層として別の金属膜を挟んでもよい。本実施形態では、線膨張係数の小さい材料を金属膜３２ａとし、それよりも線膨張係数の大きい材料となる金属膜３２ｂとして形成して、金属膜３２ａ，３２ｂを加熱することで、基材４の板状体４ｂを実装基板２の一表面２ａから離間させることができる。 Similarly, Pd-based metal glass (Pd 76 Cu 7 Si 17 ) is formed as the metal film 32b, and a metal film 32a made of TiNi having a smaller linear expansion coefficient than the Pd-based metal glass is formed on the metal film 32b by sputtering and lift-off. You may form by a method. Therefore, in the present embodiment, the metal films 32a and 32b have a broad meaning including not only a single metal but also an alloy or metal glass. Further, another metal film may be interposed as an intermediate layer between a material having a small linear expansion coefficient and a material having a large linear expansion coefficient. In the present embodiment, the base material 4 is formed by forming the material having a small linear expansion coefficient as the metal film 32a and forming the metal film 32b as a material having a larger linear expansion coefficient and heating the metal films 32a and 32b. The plate-like body 4 b can be separated from the one surface 2 a of the mounting substrate 2.

金属膜３２ａ，３２ｂを合金で形成させた場合は、合金の組成を調整することによって、基材４における板状体４ｂの実装基板２の一表面２ａに対する傾きを調整することができる。同様に、金属膜３２ａ，３２ｂの大きさや形状を調整することによって、基材４における板状体４ｂの実装基板２の一表面２ａに対する傾きを調整することができる。また、基材４に設けた線膨張係数の異なる少なくとも２つの金属膜３２ａ，３２ｂに加える温度を変化させることによっても、基材４における板状体４ｂの実装基板２の一表面２ａに対する傾きを調整することができる。   When the metal films 32a and 32b are formed of an alloy, the inclination of the plate-like body 4b of the base member 4 with respect to the one surface 2a of the mounting substrate 2 can be adjusted by adjusting the composition of the alloy. Similarly, the inclination with respect to the one surface 2a of the mounting substrate 2 of the plate-shaped body 4b in the base material 4 can be adjusted by adjusting the magnitude | size and shape of metal film 32a, 32b. Moreover, the inclination with respect to the one surface 2a of the mounting substrate 2 of the plate-shaped body 4b in the base material 4 is also changed by changing the temperature applied to the at least two metal films 32a and 32b having different linear expansion coefficients provided on the base material 4. Can be adjusted.

これにより本実施形態では、基材４に設けた線膨張係数の異なる少なくとも２つの金属膜３２ａ，３２ｂにおける線膨張係数の差による曲げモーメントを利用することによって、光検出素子３を備えた基材４における板状体４ｂを実装基板２の一表面２ａに対して傾斜させるため、発光装置１０を比較的簡単に製造することが可能となる。   Thereby, in this embodiment, the base material provided with the light detection element 3 by using the bending moment due to the difference in the linear expansion coefficient between the at least two metal films 32a and 32b having different linear expansion coefficients provided on the base material 4. Since the plate-like body 4b in FIG. 4 is inclined with respect to the one surface 2a of the mounting substrate 2, the light emitting device 10 can be manufactured relatively easily.

１ ＬＥＤチップ
２ 実装基板
２ａ 一表面
３ 光検出素子
３ａ 受光部
４ 基材
４ａ 立ち上がり部
４ｂ 板状体
５ 反射部
１０ 発光装置
３１ 金属部
３２ 積層膜
３２ａ，３２ｂ 金属膜 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 LED chip 2 Mounting board 2a One surface 3 Photodetection element 3a Light receiving part 4 Base material 4a Standing part 4b Plate-shaped body 5 Reflection part 10 Light-emitting device 31 Metal part 32 Laminated film 32a, 32b Metal film

Claims (8)

ＬＥＤチップと、該ＬＥＤチップを一表面側に実装する実装基板と、該実装基板の前記一表面側に設けられ、前記ＬＥＤチップから放射された光を検出する光検出素子を備えた基材と、を有する発光装置であって、
前記基材の少なくとも一部は、前記実装基板の前記一表面側の一面内方向において前記ＬＥＤチップから離れるにつれ、前記実装基板の前記一表面側から離間するように前記実装基板の前記一表面に対して傾斜する板状体であることを特徴とする発光装置。 An LED chip, a mounting substrate on which the LED chip is mounted on one surface side, and a base material provided with a light detection element provided on the one surface side of the mounting substrate to detect light emitted from the LED chip; A light emitting device comprising:
At least a part of the base material is disposed on the one surface of the mounting substrate so as to be separated from the one surface side of the mounting substrate as it is separated from the LED chip in an in-plane direction of the one surface side of the mounting substrate. A light-emitting device, which is a plate-like body inclined with respect to the surface. 前記実装基板の厚み方向において、前記実装基板の前記一表面と、前記基材に備えた前記光検出素子の受光部と、の間に前記ＬＥＤチップを配置してなることを特徴とする請求項１記載の発光装置。   The LED chip is disposed between the one surface of the mounting substrate and a light receiving portion of the photodetecting element provided on the base material in a thickness direction of the mounting substrate. The light emitting device according to 1. 前記基材は、前記ＬＥＤチップと対向する表面側に前記光検出素子の受光部の形成領域の一部を少なくとも除いて前記ＬＥＤチップから放射された光を反射する反射部が設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の発光装置。   The base material is provided with a reflection part that reflects light emitted from the LED chip except for at least a part of a light receiving part formation region of the light detection element on a surface side facing the LED chip. The light-emitting device according to claim 1 or 2. 前記実装基板は、シリコン基板上に絶縁層を介して設けられたシリコン層が設けられたＳＯＩ基板を用いて形成されてなり、前記基材は、少なくとも前記シリコン層を用いて形成されてなることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の発光装置。   The mounting substrate is formed using an SOI substrate in which a silicon layer provided on an insulating layer is provided on a silicon substrate, and the base material is formed using at least the silicon layer. The light emitting device according to claim 1, wherein the light emitting device is a light emitting device. 前記実装基板は、該実装基板の前記一表面に対して傾斜する前記基材の角度を制御する制御手段を備えてなることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の発光装置。   The said mounting board | substrate is equipped with the control means which controls the angle of the said base material inclined with respect to the said one surface of this mounting board | substrate, The any one of Claim 1 thru | or 4 characterized by the above-mentioned. Light-emitting device. 請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の発光装置の製造方法であって、前記基材の板状体を傾斜させるにあたって、前記基材に設けた金属膜の膜応力によって前記実装基板の前記一表面に対して前記板状体を傾斜させることを特徴とする発光装置の製造方法。   6. The method of manufacturing a light emitting device according to claim 1, wherein the mounting is performed by a film stress of a metal film provided on the base material when the plate-like body of the base material is inclined. A method of manufacturing a light emitting device, wherein the plate-like body is inclined with respect to the one surface of a substrate. 請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の発光装置の製造方法であって、前記基材の板状体を傾斜させるにあたって、前記基材の前記実装基板の前記一表面側から立ち上がる立ち上がり部に設けた金属部の溶融による表面張力によって前記実装基板の前記一表面に対して前記板状体を傾斜させることを特徴とする発光装置の製造方法。   6. The method for manufacturing a light emitting device according to claim 1, wherein when the plate-like body of the base material is inclined, the base material rises from the one surface side of the mounting substrate of the base material. A method of manufacturing a light-emitting device, characterized in that the plate-like body is inclined with respect to the one surface of the mounting substrate by surface tension due to melting of a metal portion provided at a rising portion. 請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の発光装置の製造方法であって、前記基材の板状体を傾斜させるにあたって、前記基材に設けた線膨張係数の異なる少なくとも２つの金属膜を含む積層膜の前記金属膜どうしにおける前記線膨張係数の差による曲げモーメントによって前記板状体を前記実装基板の前記一表面に対して傾斜させることを特徴とする発光装置の製造方法。   6. The method of manufacturing a light emitting device according to claim 1, wherein when the plate-like body of the base material is inclined, at least two different linear expansion coefficients provided on the base material are provided. A method of manufacturing a light emitting device, wherein the plate-like body is inclined with respect to the one surface of the mounting substrate by a bending moment due to a difference in the linear expansion coefficient between the metal films of the laminated film including the metal film.
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