JP2015153830A - 紫外線発光装置及びそれに用いるインタポーザ - Google Patents

Abstract

【課題】複数の紫外線ＬＥＤチップの実装密度を高めながらも放熱性を向上させることが可能な紫外線発光装置及びそれに用いるインタポーザを提供する。
【解決手段】実装基板３（インタポーザ１０ａ）は、支持体３０と、複数の第１表面電極３１ａと、導体部３３２と、第１端子部３２と、第２端子部３３と、ヒートシンク３４と、を備える。導体部３３２は、複数の開口部３３３を備え、複数の紫外線ＬＥＤチップ２それぞれの第２電極２８の直下にある各部位が、それぞれ第２表面電極３１ｂを構成する。複数の第１表面電極３１ａの各々は、第１貫通配線３５と、ヒートシンク３４と、第２貫通配線３６と、を介して第１端子部３２に共通接続される。第２端子部３３は、支持体３０の表面３０ａ上で導体部３３２と一体に形成されている。実装基板３は、導体部３３２の直下に、複数の金属部を備える。各金属部３９は、第２端部３９ｂがヒートシンク３４と繋がっている。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の紫外線ＬＥＤチップ（ultraviolet light emitting diode chip）を備えた紫外線発光装置及びそれに用いるインタポーザ（interposer）に関するものである。

従来、発光装置としては、図８に示す構成の半導体装置１００が提案されている（特許文献１）。

半導体装置１００は、発光ダイオード、レーザダイオード等の半導体素子１１０と、半導体素子１１０を載置する実装基板１０１と、を備える。

実装基板１０１は、絶縁性の支持基板１０２と、第１上面電極１０４ａと、第２上面電極１０４ｂと、第１下面電極１０５ａと、第２下面電極１０５ｂと、を備える。また、実装基板１０１は、第１上面電極１０４ａ及び第２上面電極１０４ｂの下から支持基板１０２の厚み方向にそれぞれ第１貫通孔１０７ａ、第２貫通孔１０７ｂが設けられている。実装基板１０１は、第１貫通孔１０７ａ及び第２貫通孔１０７ｂの内部に導電性材料１０６が設けられている。実装基板１０１は、第１上面電極１０４ａと第１下面電極１０５ａとが、第１貫通孔１０７ａの内部の導電性材料１０６により接続され、第２上面電極１０４ｂと第２下面電極１０５ｂとが、第２貫通孔１０７ｂの内部の導電性材料１０６により接続されている。また、実装基板１０１は、支持基板１０２の内部に埋設されたヒートシンク１０３を備えている。

特開２０１３−８９７３２号公報

紫外線発光装置の分野においては、高出力化が望まれており、紫外線ＬＥＤチップを実装基板に高密度実装した紫外線発光装置の開発が望まれているが、特許文献１には複数の半導体素子を実装基板に実装することについて記載されていない。

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、複数の紫外線ＬＥＤチップの実装密度を高めながらも放熱性を向上させることが可能な紫外線発光装置及びそれに用いるインタポーザを提供することにある。

本発明の紫外線発光装置は、複数の紫外線ＬＥＤチップと、前記複数の紫外線ＬＥＤチップが実装された実装基板と、を備える。前記複数の紫外線ＬＥＤチップの各々は、厚さ方向の一面側に、第１電極と、第２電極と、を備える。前記実装基板は、平板状の支持体と、複数の第１表面電極と、導体部と、第１端子部と、第２端子部と、ヒートシンクと、を備える。前記複数の第１表面電極、前記導体部、前記第１端子部及び前記第２端子部は、前記支持体の表面に形成されている。前記ヒートシンクは、前記支持体の裏面に形成されている。前記複数の第１表面電極は、前記複数の紫外線ＬＥＤチップそれぞれの前記第１電極の直下にある。本発明の紫外線発光装置は、前記複数の第１表面電極それぞれが直上の前記第１電極と第１接合部を介して電気的に接続されている。前記導体部は、正面視において前記複数の紫外線ＬＥＤチップの一群を囲む外周形状であり、前記複数の第１表面電極それぞれが内側に離れて配置される複数の開口部を備える。前記導体部は、前記複数の紫外線ＬＥＤチップそれぞれの前記第２電極の直下にある各部位が、それぞれ第２表面電極を構成し、前記第２表面電極それぞれが直上の前記第２電極と第２接合部を介して電気的に接続されている。前記複数の第１表面電極の各々は、前記第１表面電極の直下で前記支持体の厚さ方向に貫通して形成された第１貫通配線と、前記ヒートシンクと、前記第１端子部の直下で前記支持体の厚さ方向に貫通して形成された第２貫通配線と、を介して前記第１端子部に共通接続されている。前記第２端子部は、前記支持体の前記表面上で前記導体部と一体に形成されている。前記実装基板は、前記支持体における前記導体部の直下に、前記支持体の厚さ方向に沿って形成された複数の金属部を備える。各前記金属部は、柱状の形状である。前記実装基板は、各前記金属部の前記支持体の厚さ方向における第１端部と前記支持体の前記表面との間に前記支持体の一部が介在し、前記支持体の厚さ方向における第２端部が前記ヒートシンクと繋がっている。

この紫外線発光装置において、前記支持体は、シリコン基板と、前記シリコン基板の表面に形成された電気絶縁膜と、を備える。前記第１貫通配線は、前記支持体の厚さ方向に貫通した第１貫通孔に埋設されている。前記第２貫通配線は、前記支持体の厚さ方向に貫通した第２貫通孔に埋設されている。前記金属部は、前記支持体の裏面に形成された凹部に埋設されている。前記第１貫通配線及び前記第２貫通配線は、前記金属部よりも幅が狭いのが好ましい。

この紫外線発光装置において、前記支持体は、シリコン基板と、前記シリコン基板の表面に形成された電気絶縁膜と、を備える。前記第１貫通配線は、前記支持体の厚さ方向に貫通した第１貫通孔に埋設されている。前記第２貫通配線は、前記支持体の厚さ方向に貫通した第２貫通孔に埋設されている。前記金属部は、前記支持体の裏面に形成された凹部に埋設されている。前記第１貫通配線及び前記第２貫通配線は、前記金属部よりも、前記支持体の厚さ方向に直交する断面の面積が小さいのが好ましい。

この紫外線発光装置において、前記実装基板は、前記第１貫通配線と前記第２貫通配線と前記金属部とが、同じ材料により形成されているのが好ましい。

この紫外線発光装置において、前記紫外線ＬＥＤチップは、基板を備え、前記基板の第１面側において、前記第１面に近い側から順に、第１導電型半導体層、発光層、第２導電型半導体層が形成されている。前記紫外線ＬＥＤチップは、前記第１電極が、前記第１導電型半導体層の露出した表面上に形成され、前記第２電極が、前記第２導電型半導体層の表面上に形成されており、前記第２電極が前記第１電極よりも大きい。前記実装基板は、前記第２表面電極に重なる領域に複数の前記金属部を備えるのが好ましい。

この紫外線発光装置において、前記実装基板が実装される配線基板を備える。前記配線基板は、金属板と、前記金属板の表面に所定のパターンで形成された電気絶縁層と、前記電気絶縁層の表面に形成された第１配線部と、前記電気絶縁層の前記表面で前記第１配線部とは離れて形成された第２配線部と、を備える。この紫外線発光装置においては、前記ヒートシンクと前記金属板とを接合している第３接合部と、前記第１端子部と前記第１配線部とを電気的に接続している第１ワイヤと、前記第２端子部と前記第２配線部とを電気的に接続している第２ワイヤと、を備える。前記第３接合部は、金属と樹脂との混合材料、半田、共晶合金の群から選択される１つの材料により形成されているのが好ましい。

本発明のインタポーザは、平板状の支持体と、複数の第１表面電極と、導体部と、第１端子部と、第２端子部と、ヒートシンクと、を備える。前記複数の第１表面電極、前記導体部、前記第１端子部及び前記第２端子部は、前記支持体の表面に形成されている。前記ヒートシンクは、前記支持体の裏面に形成されている。前記導体部は、前記複数の第１表面電極それぞれが内側に離れて配置される複数の開口部を備える。前記複数の第１表面電極の各々は、前記第１表面電極の直下で前記支持体の厚さ方向に貫通して形成された第１貫通配線と、前記ヒートシンクと、前記第１端子部の直下で前記支持体の厚さ方向に貫通して形成された第２貫通配線と、を介して前記第１端子部に共通接続されている。前記第２端子部は、前記支持体の前記表面上で前記導体部と一体に形成されている。また、本発明のインタポーザは、前記支持体における前記導体部の直下に、前記支持体の厚さ方向に沿って形成された複数の金属部を備える。各前記金属部は、柱状の形状である。本発明のインタポーザは、各前記金属部の前記支持体の厚さ方向における第１端部と前記支持体の前記表面との間に前記支持体の一部が介在し、前記支持体の厚さ方向における第２端部が前記ヒートシンクと繋がっている。

本発明の紫外線発光装置においては、前記複数の第１表面電極の各々が、前記第１表面電極の直下の第１貫通配線と、前記ヒートシンクと、前記第１端子部の直下の第２貫通配線と、を介して前記第１端子部に共通接続されている。また、本発明の紫外線発光装置においては、前記第２端子部が、前記支持体の前記表面上で前記導体部と一体に形成されている。また、本発明の紫外線発光装置においては、前記支持体における前記導体部の直下に、複数の金属部が形成され、各前記金属部の第２端部が前記ヒートシンクと繋がっている。よって、本発明の紫外線発光装置においては、並列接続する複数の紫外線ＬＥＤチップの実装密度を高めながらも放熱性を向上させることが可能となる。

本発明のインタポーザにおいては、前記複数の第１表面電極の各々が、前記第１表面電極の直下で前記支持体の厚さ方向に貫通して形成された第１貫通配線と、前記ヒートシンクと、前記第１端子部の直下で前記支持体の厚さ方向に貫通して形成された第２貫通配線と、を介して前記第１端子部に共通接続されている。また、本発明のインタポーザにおいては、前記第２端子部が、前記支持体の前記表面上で前記導体部と一体に形成されている。また、本発明のインタポーザにおいては、前記支持体における前記導体部の直下に、前記支持体の厚さ方向に沿って形成された複数の金属部を備え、各前記金属部の第２端部が前記ヒートシンクと繋がっている。よって、本発明のインタポーザにおいては、複数の紫外線ＬＥＤチップを実装することが可能であり、複数の紫外線ＬＥＤチップの実装密度を高めながらも放熱性を向上させることが可能となる。

図１（ａ）は、実施形態１の紫外線発光装置の概略平面図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）のＸ−Ｘ概略断面図である。 図２は、実施形態１の紫外線発光装置の要部概略断面図である。 図３（ａ）は、実施形態１の紫外線発光装置における紫外線ＬＥＤチップの概略断面図である。図３（ｂ）は、実施形態１の紫外線発光装置における紫外線ＬＥＤチップの概略下面図である。 図４（ａ）は、実施形態１の紫外線発光装置における実装基板（インタポーザ）の概略平面図である。図４（ｂ）は、図４（ａ）のＸ−Ｘ概略断面図である。 図５は、実施形態１の紫外線発光装置における実装基板の模式的なレイアウト図である。 図６（ａ）は、実施形態２の紫外線発光装置の概略平面図である。図６（ｂ）は、図６（ａ）のＸ−Ｘ概略断面図である。 図７は、実施形態２の紫外線発光装置を示し、図６（ｂ）のＺ−Ｚ断面に対応する概略断面図である。 図８は、従来例の発光装置を示す半導体装置の概略断面図である。

（実施形態１）
以下では、本実施形態の紫外線発光装置１ａについて、図１〜５に基づいて説明する。

紫外線発光装置１ａは、実装基板３において複数の紫外線ＬＥＤチップ２が並列接続されている。

紫外線発光装置１ａは、複数の紫外線ＬＥＤチップ２と、複数の紫外線ＬＥＤチップ２が実装された実装基板３と、を備える。複数の紫外線ＬＥＤチップ２の各々は、厚さ方向の一面側に、第１電極２７と、第２電極２８と、を備える。実装基板３は、平板状の支持体３０と、複数の第１表面電極３１ａと、導体部３３２と、第１端子部３２と、第２端子部３３と、ヒートシンク３４と、を備える。複数の第１表面電極３１ａ、導体部３３２、第１端子部３２及び第２端子部３３は、支持体３０の表面３０ａに形成されている。ヒートシンク３４は、支持体３０の裏面３０ｂに形成されている。複数の第１表面電極３１ａは、複数の紫外線ＬＥＤチップ２それぞれの第１電極２７の直下にある。紫外線発光装置１ａは、複数の第１表面電極３１ａそれぞれが直上の第１電極２７と第１接合部４を介して電気的に接続されている。導体部３３２は、正面視において複数の紫外線ＬＥＤチップ２の一群を囲む外周形状であり、複数の第１表面電極３１ａそれぞれが内側に離れて配置される複数の開口部３３３を備える。導体部３３２は、複数の紫外線ＬＥＤチップ２それぞれの第２電極２８の直下にある各部位が、それぞれ第２表面電極３１ｂを構成し、第２表面電極３１ｂそれぞれが直上の第２電極２８と第２接合部５を介して電気的に接続されている。複数の第１表面電極３１ａの各々は、第１表面電極３１ａの直下で支持体３０の厚さ方向に貫通して形成された第１貫通配線３５と、ヒートシンク３４と、第１端子部３２の直下で支持体３０の厚さ方向に貫通して形成された第２貫通配線３６と、を介して第１端子部３２に共通接続されている。第２端子部３３は、支持体３０の表面３０ａ上で導体部３３２と一体に形成されている。実装基板３は、支持体３０における導体部３３２の直下に、支持体３０の厚さ方向に沿って形成された複数の金属部を備える。各金属部３９は、柱状の形状である。実装基板３は、支持体３０の厚さ方向における第１端部３９ａと支持体３０の表面３０ａとの間に支持体３０の一部（以下、「薄肉部３０３」ともいう。）が介在し、支持体３０の厚さ方向における第２端部３９ｂがヒートシンク３４と繋がっている。

よって、紫外線発光装置１ａは、複数の第１表面電極３１ａの各々が、第１表面電極３１ａの直下の第１貫通配線３５と、ヒートシンク３４と、第１端子部３２の直下の第２貫通配線３６と、を介して第１端子部３２に共通接続されている。また、紫外線発光装置１ａは、第２端子部３３が、支持体３０の表面３０ａ上で導体部３３２と一体に形成され電気的に接続されている。また、紫外線発光装置１ａは、支持体３０における導体部３３２の直下に、複数の金属部３９が形成され、各金属部３９の第２端部３９ｂがヒートシンク３４と繋がっている。よって、紫外線発光装置１ａにおいては、並列接続する複数の紫外線ＬＥＤチップ２の実装密度を高めながらも放熱性を向上させることが可能となる。また、紫外線発光装置１ａは、導体部３３２が、正面視において複数の紫外線ＬＥＤチップ２の一群を囲む外周形状であり、複数の開口部３３３を備えるので、導体部３３２の面積をより大きくすることが可能となり、放熱性を向上させることが可能となる。

実装基板３は、放熱性を向上させる観点から、支持体３０において、金属部３９の第１端部３９ａと支持体３０の表面３０ａとの間に介在する薄肉部３０３の厚さが、薄いほうが好ましい。薄肉部３０３の厚さは、金属部３９と第２表面電極３１ｂとの電気絶縁性を確保できれば、より薄いほうが好ましい。

実装基板３は、導体部３３２の機能モデル（functional model）を、図５に示す模式的なレイアウト図で表すことができる。すなわち、導体部３３２は、複数の第２表面電極３１ｂと、複数の第２表面電極３１ｂのうち隣り合う第２表面電極３１ｂ同士を繋いでいる接続配線部３７と、複数の第２表面電極３１ｂと第２端子部３３とを電気的に接続する引出配線部３８と、を備える。導体部３３２の外周形状は、矩形状であるが、これに限らない。複数の開口部３３３は、２次元アレイ状にレイアウトされている。紫外線発光装置１ａは、導体部３３２における複数の開口部３３３の配列ピッチを、紫外線ＬＥＤチップ２の配列ピッチに揃えてある。また、実装基板３は、紫外線ＬＥＤチップ２の直下にある第１表面電極３１ａと第２表面電極３１ｂとで、その紫外線ＬＥＤチップ２が実装される実装部３１を構成している。したがって、実装基板３は、複数の実装部３１を備えている。複数の実装部３１は、仮想の２次元アレイ状に並んでいる。

実装基板３は、各第１表面電極３１ａとヒートシンク３４とを電気的に接続する複数の第１貫通配線３５と、第１端子部３２とヒートシンク３４とを電気的に接続する第２貫通配線３６と、を更に備える。実装基板３は、支持体３０の表面３０ａに形成され、複数の第２表面電極３１ｂのうち隣り合う第２表面電極３１ｂ同士を繋いでいる接続配線部３７と、支持体３０の表面３０ａに形成され、複数の第２表面電極３１ｂと第２端子部３３とを電気的に接続する引出配線部３８と、を更に備える。実装基板３は、支持体３０における各第２表面電極３１ｂに重なる各領域の各々に、支持体３０の厚さ方向に沿った柱状の金属部３９が形成されている。各金属部３９は、支持体３０の厚さ方向における第１端部３９ａと支持体３０の表面３０ａとの間に支持体３０の一部（以下、「薄肉部３０３」ともいう。）が介在し、支持体３０の厚さ方向における第２端部３９ｂがヒートシンク３４と繋がっている。

上述のように、紫外線発光装置１ａにおいては、２次元アレイ状に配列された複数の実装部３１の各々における第１表面電極３１ａが、第１貫通配線３５とヒートシンク３４と第２貫通配線３６とを介して第１端子部３２と電気的に接続されている。また、紫外線発光装置１ａにおいては、実装基板３が、接続配線部３７と、引出配線部３８と、を備え、複数の実装部３１の各々における第２表面電極３１ｂが、引出配線部３８を介して第２端子部３３と電気的に接続されている。また、紫外線発光装置１ａにおいては、支持体３０における各第２表面電極３１ｂに重なる各領域の各々に、支持体３０の厚さ方向に沿った柱状の金属部３９が形成され、各金属部３９の第２端部３９ｂがヒートシンク３４と繋がっている。よって、紫外線発光装置１ａにおいては、並列接続する複数の紫外線ＬＥＤチップ２の実装密度を高めながらも放熱性を向上させることが可能となる。

実装基板３は、図４に示すように、各第２表面電極３１ｂと、各接続配線部３７と、引出配線部３８と、第２端子部３３と、が１つの導体部３３２により形成されており、見掛け上の境界がない。このため、実装基板３のレイアウトについては、図５に、模式的なレイアウト図を示してある。要するに、実装基板３は、導体部３３２が、各第２表面電極３１ｂと、各接続配線部３７と、引出配線部３８と、第２端子部３３と、を備える。第２表面電極３１ｂは、導体部３３２のうち紫外線ＬＥＤチップ２の直下の部分により構成される。実装基板３は、外周形状が矩形状の導体部３３２に、複数の開口部３３３が２次元アレイ状に形成され、各開口部３３３それぞれに第１表面電極３１ａが導体部３３２から離れて配置されている。これにより、紫外線発光装置１ａは、導体部３３２の面積をより大きくすることが可能となり、放熱性を向上させることが可能となり、また、各紫外線ＬＥＤチップ２に流れる電流のばらつきを抑制することが可能となる。紫外線発光装置１ａは、導体部３３２における複数の開口部３３３の配列ピッチを、紫外線ＬＥＤチップ２の配列ピッチに揃えてある。

金属部３９は、放熱性を向上させるサーマルビア（thermal via）とみなすこともできる。

紫外線発光装置１ａは、実装基板３が実装される配線基板６を備えていてもよい。この場合、実装基板３は、複数の紫外線ＬＥＤチップ２と配線基板６とを中継するためのインタポーザ１０ａを構成する。複数の紫外線ＬＥＤチップ２と配線基板６とを中継するとは、複数の紫外線ＬＥＤチップ２と配線基板６とを電気的に接続する概念を含む。

紫外線発光装置１ａの各構成要素については、以下に、詳細に説明する。

紫外線発光装置１ａは、複数の紫外線ＬＥＤチップ２（以下、「ＵＶ−ＬＥＤ２」が並列接続されている。紫外線発光装置１ａでは、９個のＵＶ−ＬＥＤ２が並列接続されているが、ＵＶ−ＬＥＤ２の個数を特に限定するものではない。紫外線発光装置１ａは、複数のＵＶ−ＬＥＤ２が並列接続された並列回路に対して給電可能となっている。要するに、紫外線発光装置１ａは、第１端子部３２と第２端子部３３との間に給電することにより、全てのＵＶ−ＬＥＤ２に対して給電することができる。なお、紫外線発光装置１ａは、複数の実装部３１の全てに紫外線ＬＥＤチップ２が１つずつ実装されているが、紫外線ＬＥＤチップ２の実装されていない実装部３１があってもよい。

ＵＶ−ＬＥＤ２は、紫外線を放射するように構成されている。ＵＶ−ＬＥＤ２は、第１電極２７及び第２電極２８が、このＵＶ−ＬＥＤ２の厚さ方向の一面側に設けられている。これにより、ＵＶ−ＬＥＤ２は、実装基板３にフリップチップ実装することができるようになっている。

ＵＶ−ＬＥＤ２は、図３に示すように、基板２０を備え、基板２０の第１面２０ａ側において、第１面２０ａに近い側から順に、第１導電型半導体層２１、発光層２２、第２導電型半導体層２３が形成されている。ＵＶ−ＬＥＤ２は、第１電極２７が、第１導電型半導体層２１の露出した表面２１ａ上に形成され、第２電極２８が、第２導電型半導体層２３の表面２３ａ上に形成されている。ＵＶ−ＬＥＤ２は、第２電極２８が第１電極２７よりも大きいのが好ましい。

ＵＶ−ＬＥＤ２は、基板２０が、発光層２２で発光した紫外線を透過する材料により形成されており、基板２０の第２面２０ｂが、光取り出し面を構成している。ＵＶ−ＬＥＤ２は、発光層２２で発光した紫外線が第２面２０ｂから放射される。ＵＶ−ＬＥＤ２は、第１導電型半導体層２１と発光層２２と第２導電型半導体層２３とを含む多層構造２９が、エピタキシャル成長法により形成されている。エピタキシャル成長法としては、有機金属気相成長（metal organic vapor phase epitaxy：ＭＯＶＰＥ）法を採用している。エピタキシャル成長法は、ＭＯＶＰＥ法に限らず、例えば、ハイドライド気相成長（hydride vapor phase epitaxy：ＨＶＰＥ）法、分子線エピタキシー（molecular beam epitaxy：ＭＢＥ）法等でもよい。

ＵＶ−ＬＥＤ２は、メサ構造（mesa structure）２５を有している。メサ構造２５は、多層構造２９の一部を、多層構造２９の表面２９ａ側から第１導電型半導体層２１の途中までエッチングすることで形成されている。多層構造２９の表面２９ａは、第２導電型半導体層２３の表面２３ａにより構成されている。

基板２０は、例えば、サファイア基板により構成することができる。ＵＶ−ＬＥＤ２は、多層構造２９が、基板２０と第１導電型半導体層２１との間に図示しないバッファ層（buffer layer）を備えているのが好ましい。バッファ層は、例えば、ＡｌＮ層により構成することができる。第１導電型半導体層２１は、例えば、ｎ型ＡｌＧａＮ層により構成することができる。発光層２２は、量子井戸構造を備えているのが好ましい。量子井戸構造は、第１のＡｌＧａＮ層からなる障壁層と、第２のＡｌＧａＮ層からなる井戸層と、を備えているのが好ましい。量子井戸構造は、多重量子井戸構造であるのが好ましいが、これに限らず、単一量子井戸構造でもよい。第２のＡｌＧａＮ層は、第１のＡｌＧａＮ層よりもバンドギャップが大きい。第２導電型半導体層２３は、例えば、ｐ型ＡｌＧａＮ層と、ｐ型ＧａＮ層と、を備えているのが好ましい。ｐ型ＧａＮ層は、第２電極２８と良好なオーミック接触を得るためのｐ型コンタクト層として利用することができる。

紫外線発光装置１ａは、例えば、殺菌等の用途に用いる場合、ＵＶ−ＬＥＤ２における発光層２２の発光ピーク波長が２６０ｎｍ〜２８０ｎｍの範囲にあるのが好ましい。この場合、ＵＶ−ＬＥＤ２は、ＵＶ−Ｃの波長域に発光ピーク波長を有する。ＵＶ−Ｃの波長域は、例えば国際照明委員会（ＣＩＥ）における紫外線の波長による分類によれば、１００ｎｍ〜２８０ｎｍである。

ＵＶ−ＬＥＤ２は、第１導電型半導体層２１の導電型（第１導電型）がｎ型であり、第２導電型半導体層２３の導電型（第２導電型）がｐ型である場合、第１電極２７が負電極を構成し、第２電極２８が正電極を構成する。なお、ＵＶ−ＬＥＤ２は、第１導電型がｐ型であり、第２導電型がｎ型である場合、第１電極２７が正電極を構成し、第２電極２８が負電極を構成する。

ＵＶ−ＬＥＤ２は、第１電極２７及び第２電極２８それぞれの形状を限定するものではなく、例えば、複数の第１電極２７を備えていてもよい。この場合、実装基板３は、ＵＶ−ＬＥＤ２の複数の第１電極２７それぞれの直下に第１表面電極３１ａを備えた構成とすることができる。

ＵＶ−ＬＥＤ２のチップサイズは、４００μｍ□（４００μｍ×４００μｍ）に設定してあるが、これに限らない。チップサイズは、例えば、２００μｍ□（２００μｍ×２００μｍ）〜１ｍｍ□（１ｍｍ×１ｍｍ）程度の範囲で適宜設定することができる。また、ＵＶ−ＬＥＤ２の外周形状は、正方形状に限らず、例えば、長方形状等でもよい。

第１表面電極３１ａは、支持体３０の表面３０ａにおいてＵＶ−ＬＥＤ２の第１電極２７に重なる領域の全域を含むように形成されているのが好ましい。紫外線発光装置１ａは、支持体３０の厚さ方向において互いに重なる第１電極２７と第１表面電極３１ａとの間に、第１接合部４が介在している。

第２表面電極３１ｂは、支持体３０の表面３０ａにおいてＵＶ−ＬＥＤ２の第２電極２８に重なる領域の全域を含むように形成されているのが好ましい。紫外線発光装置１ａは、支持体３０の厚さ方向において互いに重なる第２電極２８と第２表面電極３１ｂとの間に、第２接合部５が介在している。

ヒートシンク３４は、複数の第１表面電極３１ａ、導体部３３２、第１端子部３２及び第２端子部３３それぞれの支持体３０の厚さ方向への投影領域を含むように形成されている。ヒートシンク３４は、支持体３０の裏面３０ｂの全面に形成されているのが好ましい。これにより、紫外線発光装置１ａは、放熱性を更に向上させることが可能となる。ヒートシンク３４の形状は、特に限定するものではない。

金属部３９は、支持体３０において第２表面電極３１ｂの直下の領域に限らず、第２表面電極３１ｂの直下の領域の周辺領域にも形成されているのが好ましい。これにより、紫外線発光装置１ａは、放熱性を更に向上させることが可能となる。実装基板３は、金属部３９が、導体部３３２の略全域において形成されているのが好ましい。これにより、紫外線発光装置１ａは、支持体３０の厚さ方向に直交する横方向（面内方向）に熱が伝熱されやすくなり、放熱性を向上させることが可能となり、また、実装基板３の裏面での温度むらを抑制することが可能となる。

金属部３９は、上述のように柱状の形状であり、横断面が正方形状となっている。つまり、金属部３９は、角柱状の形状に形成されている。金属部３９の形状は、柱状であれば、角柱状の形状に限らず、例えば、円柱状の形状でもよい。この場合、金属部３９は、横断面が円形状となる。

金属部３９の材料としては、Ｃｕを採用しているが、これに限らず、例えば、Ａｌ、Ａｕ等を採用してもよい。

支持体３０は、シリコン基板３０１と、シリコン基板３０１の表面３０１ａに形成された電気絶縁膜３０２と、を備えるのが好ましい。第１貫通配線３５は、支持体３０の厚さ方向に貫通した第１貫通孔３１１（図２参照）に埋設されている。第２貫通配線３６は、支持体３０の厚さ方向に貫通した第２貫通孔３１２（図２参照）に埋設されている。金属部３９は、支持体３０の裏面３０ｂに形成された凹部３１３に埋設されている。第１貫通配線３５及び第２貫通配線３６は、金属部３９よりも幅が狭いのが好ましい。言い換えれば、第１貫通孔３１１及び第２貫通孔３１２は、凹部３１３よりも開口幅が狭いのが好ましい。図２では、第１貫通配線３５、第２貫通配線３６及び金属部３９それぞれの幅を、Ｗ１、Ｗ２及びＷ３としてある。第１貫通配線３５、第２貫通配線３６及び金属部３９それぞれの幅は、縦断面における最大幅である。また、図２では、第１貫通孔３１１、第２貫通孔３１２及び凹部３１３それぞれの開口幅を、Ｗ１１、Ｗ１２及びＷ１３としてある。よって、実装基板３では、Ｗ１＜Ｗ３、且つ、Ｗ２＜Ｗ３であるのが好ましい。また、実装基板３は、Ｗ１＝Ｗ２であるのが好ましい。また、実装基板３では、Ｗ１１＜Ｗ１３、且つ、Ｗ１２＜Ｗ１３であるのが好ましい。また、実装基板３は、Ｗ１１＝Ｗ１２であるのが好ましい。実装基板３では、Ｗ１＝Ｗ１１、Ｗ２＝Ｗ１２、Ｗ３＝Ｗ１３となる。

実装基板３は、第１貫通配線３５及び第２貫通配線３６が、金属部３９よりも幅が狭いので、製造に際して、フォトリソグラフィ工程及びエッチング工程等を適用して、第１貫通孔３１１と第２貫通孔３１２と凹部３１３とを容易に形成することが可能となる。エッチング工程では、シリコン基板３０１を部分的にエッチングして、第１孔３１１ａ（図２参照）、第２孔３１２ａ（図２参照）及び凹部３１３を形成する。第１孔３１１ａは、シリコン基板３０１の厚さ方向に貫通する孔であり、第１貫通孔３１１に対応する。第１貫通孔３１１は、シリコン基板３０１の第１孔３１１ａと、電気絶縁膜３０２に形成され第１孔３１１ａに連通する孔３１１ｂ（図２参照）と、を含む。第２貫通孔３１２は、シリコン基板３０１の第２孔３１２ａと、電気絶縁膜３０２に形成され第２孔３１２ａに連通する孔３１２ｂ（図２参照）と、を含む。エッチング工程では、ローディング効果（loading effect）を利用して、第１孔３１１ａと第２孔３１２ａと凹部３１３とを形成することが可能となる。ローディング効果とは、被エッチング部分の面積増加に伴ってエッチング速度が低下する現象を意味する。エッチング工程で用いるエッチング装置としては、例えば、誘導結合プラズマエッチング装置（induced combination plasma etching equipment）等のドライエッチング装置を採用することができる。

電気絶縁膜３０２は、例えば、シリコン酸化膜により構成することができる。この場合、電気絶縁膜３０２の各孔３１２ａ、３１２ｂは、例えば、シリコン酸化膜からなる電気絶縁膜３０２を熱酸化法等により形成する際に、自動的に形成することができる。実装基板３は、第１孔３１１ａの内周面と第１貫通配線３５との間にシリコン酸化膜が介在してもよい。また、実装基板３は、第２孔３１２ａの内周面と第２貫通配線３６との間にシリコン酸化膜が介在してもよい。また、実装基板３は、凹部３１３の内面と金属部３９との間にシリコン酸化膜が介在してもよい。

第１貫通配線３５及び第２貫通配線３６は、金属部３９よりも、支持体３０の厚さ方向に直交する断面の面積が小さい。これにより、実装基板３は、製造に際して、フォトリソグラフィ工程及びエッチング工程等を適用して、第１貫通孔３１１と第２貫通孔３１２と凹部３１３とを容易に形成することが可能となる。

第１貫通配線３５及び第２貫通配線３６の材料としては、Ｃｕを採用しているが、これに限らず、例えば、Ａｌ、Ａｕ等を採用してもよい。

実装基板３は、第１貫通配線３５と第２貫通配線３６と金属部３９とが、同じ材料により形成されているのが好ましい。これにより、実装基板３の製造に際しては、金属部３９、第１貫通配線３５と第２貫通配線３６と金属部３９とを、例えば、めっき法等によって一度に形成することが可能となる。

支持体３０は、シリコン基板３０１と、電気絶縁膜３０２と、を備える場合、支持体３０の外周形状が矩形状に形成されているのが好ましい。これにより、シリコンウェハから実装基板３を製造する際に、低コスト化を図ることが可能となる。

実装基板３は、第１貫通孔３１１の開口形状を円形状とし、第１貫通配線３５の、支持体３０の厚さ方向に直交する断面形状を、円形状としてあるのが好ましい。これにより、実装基板３は、第１貫通孔３１１への第１貫通配線３５の埋込性を向上させることが可能となり、ボイド（void）の発生や第１貫通配線３５の断線の発生を抑制することが可能となる。

実装基板３は、第２貫通孔３１２の開口形状を円形状とし、第２貫通配線３６の、支持体３０の厚さ方向に直交する断面形状を、円形状としてあるのが好ましい。これにより、実装基板３は、第２貫通孔３１２への第２貫通配線３６の埋込性を向上させることが可能となり、ボイドの発生や第２貫通配線３６の断線の発生を抑制することが可能となる。

第１表面電極３１ａ、導体部３３２、第１端子部３２及び第２端子部３３は、例えば、Ａｕ層により構成することができる。第１表面電極３１ａ、導体部３３２、第１端子部３２及び第２端子部３３は、支持体３０が電気絶縁膜３０２を備えている場合、Ａｕ層に加えて、Ａｕ層と電気絶縁膜３０２との間に、Ａｕ層に比べて電気絶縁膜３０２との密着性の良い層（以下、「密着層」という。）を備えるのが好ましい。密着層の材料としては、例えば、Ｔｉを採用することができるが、これに限らず、例えば、Ｃｒ、Ｎｂ、Ｚｒ、ＴｉＮ、ＴａＮ等を採用することができる。

ヒートシンク３４の材料としては、Ｃｕを採用しているが、これに限らず、例えば、Ａｕ、Ａｌ等でもよい。ヒートシンク３４は、単層構造に限らず、多層構造でもよい。

なお、支持体３０は、シリコン基板３０１を利用して形成されたものに限らず、例えば、セラミック基板により構成してもよい。

第１接合部４及び第２接合部５は、導電性を有するバンプにより構成されているのが好ましい。バンプの材料としては、Ａｕを採用しているが、これに限らず、例えば、Ａｌ、Ｃｕ等を採用することもできる。紫外線発光装置１ａは、第１接合部４及び第２接合部５が導電性のバンプの場合、第２接合部５の数が第１接合部４の数よりも多いのが好ましい。これにより、紫外線発光装置１ａは、放熱性を向上させることが可能となる。

第１接合部４及び第２接合部５は、導電性を有するバンプに限らず、例えば、半田等により形成してもよい。

配線基板６は、金属板６０と、金属板６０の表面６０ａに所定のパターンで形成された電気絶縁層６１と、電気絶縁層６１の表面６１ａに形成された第１配線部６２と、電気絶縁層６１の表面６１ａで第１配線部６２とは離れて形成された第２配線部６３と、を備える。紫外線発光装置１ａは、ヒートシンク３４と金属板６０とを接合している第３接合部７と、第１端子部３２と第１配線部６２とを電気的に接続している第１ワイヤ８と、第２端子部３３と第２配線部６３とを電気的に接続している第２ワイヤ９と、を備える。第３接合部７は、金属と樹脂との混合材料により形成されている。第３接合部７は、金属と樹脂との混合材料、半田、共晶合金の群から選択される１つの材料により形成されているのが好ましい。これにより、紫外線発光装置１ａは、複数のＵＶ−ＬＥＤ２から実装基板３へ伝熱された熱を、第３接合部７及び配線基板６を介して効率良く放熱させることが可能となる。よって、紫外線発光装置１ａは、放熱性を更に向上させることが可能となる。金属と樹脂との混合材料からなる第３接合部７は、例えば、導電ペーストから形成することができる。導電ペーストとしては、例えば、銀ペースト、金ペースト、銅ペースト等を採用することができる。半田としては、例えば、ＡｕＳｎ、ＳｎＡｇＣｕ等の鉛フリー半田が好ましい。共晶合金としては、例えば、ＡｕＳｎ等を採用することができるこの場合は、製造時において、金属板６０の表面６０ａにおける接合表面に、予めＡｕ又はＡｇからなる金属層を形成する前処理が必要である。これにより、紫外線発光装置１ａは、製造時に、ヒートシンク３４と金属板６０とを、共晶接合法により接合することが可能となる。

金属板６０は、各種の金属のなかで、熱伝導率の高い金属により形成されているのが好ましい。金属板６０は、アルミニウム基板により構成されているが、これに限らず、例えば、銅基板等を採用してもよい。

電気絶縁層６１は、例えば、絶縁性樹脂により形成することができるが、これに限らず、無機酸化物等により形成してもよい。

なお、配線基板６は、金属板６０の裏面６０ｂに、電気絶縁層６４が形成されていてもよい。

第１配線部６２及び第２配線部６３の材料としては、例えば、Ｃｕ等を採用することができる。第１配線部６２及び第２配線部６３は、単層構造に限らず、多層構造でもよい。

配線基板６は、例えば、金属ベースプリント配線板等により構成することができる。

第１ワイヤ８及び第２ワイヤ９としては、例えば、金ワイヤ、銀ワイヤ、銅ワイヤ、アルミニウムワイヤ等を採用することができる。

紫外線発光装置１ａでは、上述のように、実装基板３がインタポーザ１０ａを構成している。

インタポーザ１０ａは、平板状の支持体３０と、複数の第１表面電極３１ａと、導体部３３２と、第１端子部３２と、第２端子部３３と、ヒートシンク３４と、を備える。複数の第１表面電極３１ａ、導体部３３２、第１端子部３２及び第２端子部３３は、支持体３０の表面３０ａに形成されている。ヒートシンク３４は、支持体３０の裏面３０ｂに形成されている。導体部３３２は、複数の第１表面電極３１ａそれぞれが内側に離れて配置される複数の開口部３３３を備える。複数の第１表面電極３１ａの各々は、第１表面電極３１ａの直下で支持体３０の厚さ方向に貫通して形成された第１貫通配線３５と、ヒートシンク３４と、第１端子部３２の直下で支持体３０の厚さ方向に貫通して形成された第２貫通配線３６と、を介して第１端子部３２に共通接続されている。第２端子部３３は、支持体３０の表面３０ａ上で導体部３３２と一体に形成されている。また、インタポーザ１０ａは、支持体３０における導体部３３２の直下に、支持体３０の厚さ方向に沿って形成された複数の金属部３９を備える。各金属部３９は、柱状の形状である。インタポーザ１０ａは、各金属部３９の支持体３０の厚さ方向における第１端部３９ａと支持体３０の表面３０ａとの間に支持体３０の一部が介在し、支持体３０の厚さ方向における第２端部３９ｂがヒートシンク３４と繋がっている。

上述のように、インタポーザ１０ａは、複数の第１表面電極３１ａの各々が、第１表面電極３１ａの直下で支持体３０の厚さ方向に貫通して形成された第１貫通配線３５と、ヒートシンク３４と、第１端子部３２の直下で支持体３０の厚さ方向に貫通して形成された第２貫通配線３６と、を介して第１端子部３２に共通接続されている。また、インタポーザ１０ａは、第２端子部３３が、支持体３０の表面３０ａ上で導体部３３２と一体に形成されている。また、インタポーザ１０ａは、支持体３０における導体部３３２の直下に、支持体３０の厚さ方向に沿って形成された複数の金属部３９を備え、各金属部３９の第２端部３９ｂがヒートシンク３４と繋がっている。よって、インタポーザ１０ａは、複数の紫外線ＬＥＤチップ２を実装することが可能であり、複数の紫外線ＬＥＤチップ２の実装密度を高めながらも放熱性を向上させることが可能となる。

（実施形態２）
以下では、本実施形態の紫外線発光装置１ｂについて図６、７に基づいて説明する。

本実施形態の紫外線発光装置１ｂは、第１貫通配線３５及び第２貫通配線３６の幅が金属部３９の幅よりも大きい点等が実施形態１の紫外線発光装置１ａと相違する。なお、実施形態１と同様の構成要素については、同様の符号を付して説明を適宜省略する。

金属部３９は、柱状の形状として、円柱状の形状を採用している。

紫外線発光装置１ｂは、紫外線発光装置１ａと同様、複数の第１表面電極３１ａが、第１貫通配線３５とヒートシンク３４と第２貫通配線３６とを介して第１端子部３２と電気的に共通接続されている。また、紫外線発光装置１ｂは、第２端子部３３が導体部３３２と一体に形成され電気的に接続されている。また、紫外線発光装置１ｂは、支持体３０における導体部３３２に重なる領域に、複数の金属部３９が形成されている。また、実装基板３は、各金属部３９の第１端部３９ａと支持体３０の表面３０ａとの間に支持体３０の一部が介在し、各金属部３９の第２端部３９ｂがヒートシンク３４と繋がっている。よって、紫外線発光装置１ｂは、並列接続する複数の紫外線ＬＥＤチップ２の実装密度を高めながらも放熱性を向上させることが可能となる。

紫外線発光装置１ｂでは、上述のように、実装基板３がインタポーザ１０ｂを構成している。インタポーザ１０ｂの基本構成は、実施形態１で説明したインタポーザ１０ａの基本構成と同じである。

上述の実施形態１、２等において説明した各図は、模式的なものであり、各構成要素の大きさや厚さそれぞれの比が、必ずしも実際のものの寸法比を反映しているとは限らない。また、実施形態１、２等に記載した材料、数値等は、好ましいものを例示しているだけであり、それに限定するものではない。更に、本願発明は、その技術的思想の範囲を逸脱しない範囲で、構成に適宜変更を加えることが可能である。

１ａ 紫外線発光装置
１ｂ 紫外線発光装置
２ 紫外線ＬＥＤチップ
３ 実装基板
４ 第１接合部
５ 第２接合部
６ 配線基板
７ 第３接合部
８ 第１ワイヤ
９ 第２ワイヤ
１０ａ インタポーザ
１０ｂ インタポーザ
３０ 支持体
３０ａ 表面
３０ｂ 裏面
３１ａ 第１表面電極
３１ｂ 第２表面電極
３２ 第１端子部
３３ 第２端子部
３４ ヒートシンク
３５ 第１貫通配線
３６ 第２貫通配線
３９ 金属部
３９ａ 第１端部
３９ｂ 第２端部
６０ 金属板
６０ａ 表面
６１ 電気絶縁層
６１ａ 表面
６２ 第１配線部
６３ 第２配線部
３０１ シリコン基板
３０２ 電気絶縁膜
３１１ 第１貫通孔
３１２ 第２貫通孔
３１３ 凹部

Claims (7)

1. 複数の紫外線ＬＥＤチップと、前記複数の紫外線ＬＥＤチップが実装された実装基板と、を備え、
   前記複数の紫外線ＬＥＤチップの各々は、厚さ方向の一面側に、第１電極と、第２電極と、を備え、
   前記実装基板は、平板状の支持体と、複数の第１表面電極と、導体部と、第１端子部と、第２端子部と、ヒートシンクと、を備え、
   前記複数の第１表面電極、前記導体部、前記第１端子部及び前記第２端子部は、前記支持体の表面に形成され、
   前記ヒートシンクは、前記支持体の裏面に形成され、
   前記複数の第１表面電極は、前記複数の紫外線ＬＥＤチップそれぞれの前記第１電極の直下にあり、前記複数の第１表面電極それぞれが直上の前記第１電極と第１接合部を介して電気的に接続され、
   前記導体部は、正面視において前記複数の紫外線ＬＥＤチップの一群を囲む外周形状であり、前記複数の第１表面電極それぞれが内側に離れて配置される複数の開口部を備え、
   前記導体部は、前記複数の紫外線ＬＥＤチップそれぞれの前記第２電極の直下にある各部位が、それぞれ第２表面電極を構成し、前記第２表面電極それぞれが直上の前記第２電極と第２接合部を介して電気的に接続され、
   前記複数の第１表面電極の各々は、前記第１表面電極の直下で前記支持体の厚さ方向に貫通して形成された第１貫通配線と、前記ヒートシンクと、前記第１端子部の直下で前記支持体の厚さ方向に貫通して形成された第２貫通配線と、を介して前記第１端子部に共通接続され、
   前記第２端子部は、前記支持体の前記表面上で前記導体部と一体に形成され、
   前記実装基板は、前記支持体における前記導体部の直下に、前記支持体の厚さ方向に沿って形成された複数の金属部を備え、
   各前記金属部は、柱状の形状であり、
   前記実装基板は、各前記金属部の前記支持体の厚さ方向における第１端部と前記支持体の前記表面との間に前記支持体の一部が介在し、前記支持体の厚さ方向における第２端部が前記ヒートシンクと繋がっている、
   ことを特徴とする紫外線発光装置。
2. 前記支持体は、シリコン基板と、前記シリコン基板の表面に形成された電気絶縁膜と、を備え、
   前記第１貫通配線は、前記支持体の厚さ方向に貫通した第１貫通孔に埋設され、
   前記第２貫通配線は、前記支持体の厚さ方向に貫通した第２貫通孔に埋設され、
   前記金属部は、前記支持体の裏面に形成された凹部に埋設され、
   前記第１貫通配線及び前記第２貫通配線は、前記金属部よりも幅が狭い、
   ことを特徴とする請求項１記載の紫外線発光装置。
3. 前記支持体は、シリコン基板と、前記シリコン基板の表面に形成された電気絶縁膜と、を備え、
   前記第１貫通配線は、前記支持体の厚さ方向に貫通した第１貫通孔に埋設され、
   前記第２貫通配線は、前記支持体の厚さ方向に貫通した第２貫通孔に埋設され、
   前記金属部は、前記支持体の裏面に形成された凹部に埋設され、
   前記第１貫通配線及び前記第２貫通配線は、前記金属部よりも、前記支持体の厚さ方向に直交する断面の面積が小さい、
   ことを特徴とする請求項１記載の紫外線発光装置。
4. 前記実装基板は、前記第１貫通配線と前記第２貫通配線と前記金属部とが、同じ材料により形成されている、
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の紫外線発光装置。
5. 前記紫外線ＬＥＤチップは、基板を備え、前記基板の第１面側において、前記第１面に近い側から順に、第１導電型半導体層、発光層、第２導電型半導体層が形成され、前記第１電極が、前記第１導電型半導体層の露出した表面上に形成され、前記第２電極が、前記第２導電型半導体層の表面上に形成されており、前記第２電極が前記第１電極よりも大きく、
   前記実装基板は、前記第２表面電極に重なる領域に複数の前記金属部を備える、
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の紫外線発光装置。
6. 前記実装基板が実装される配線基板を備え、
   前記配線基板は、金属板と、前記金属板の表面に所定のパターンで形成された電気絶縁層と、前記電気絶縁層の表面に形成された第１配線部と、前記電気絶縁層の前記表面で前記第１配線部とは離れて形成された第２配線部と、を備え、
   前記ヒートシンクと前記金属板とを接合している第３接合部と、前記第１端子部と前記第１配線部とを電気的に接続している第１ワイヤと、前記第２端子部と前記第２配線部とを電気的に接続している第２ワイヤと、を備え、
   前記第３接合部は、金属と樹脂との混合材料、半田、共晶合金の群から選択される１つの材料により形成されている、
   ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の紫外線発光装置。
7. 平板状の支持体と、複数の第１表面電極と、導体部と、第１端子部と、第２端子部と、ヒートシンクと、を備え、
   前記複数の第１表面電極、前記導体部、前記第１端子部及び前記第２端子部は、前記支持体の表面に形成され、
   前記ヒートシンクは、前記支持体の裏面に形成され、
   前記導体部は、前記複数の第１表面電極それぞれが内側に離れて配置される複数の開口部を備え、
   前記複数の第１表面電極の各々は、前記第１表面電極の直下で前記支持体の厚さ方向に貫通して形成された第１貫通配線と、前記ヒートシンクと、前記第１端子部の直下で前記支持体の厚さ方向に貫通して形成された第２貫通配線と、を介して前記第１端子部に共通接続され、
   前記第２端子部は、前記支持体の前記表面上で前記導体部と一体に形成され、
   前記支持体における前記導体部の直下に、前記支持体の厚さ方向に沿って形成された複数の金属部を備え、
   各前記金属部は、柱状の形状であり、
   各前記金属部の前記支持体の厚さ方向における第１端部と前記支持体の前記表面との間に前記支持体の一部が介在し、前記支持体の厚さ方向における第２端部が前記ヒートシンクと繋がっている、
   ことを特徴とするインタポーザ。

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