JP5620269B2 - 発光素子パッケージ及びその製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、発光素子パッケージ及びその製造方法に関するものである。
発光素子として発光ダイオードが多く用いられている。前記発光ダイオードはＮ型半導体層、活性層、Ｐ型半導体層が積層されて、印加される電源により前記活性層において光が発生し、外部に放出される。
前記発光素子のパッケージは前記発光ダイオードと、前記発光ダイオードを支持する基板と、前記発光ダイオードに電源を提供するための導電部材を含む。
近年、発光素子の構造、及び前記発光素子を含む発光素子パッケージの構造改良により光効率を高めようとする研究が進んでいる
本発明は、発光効率が向上された発光素子パッケージ及びその製造方法を提供する。
本発明は、発光素子から放出される光を効果的に散乱させる発光素子パッケージ及びその製造方法を提供する。
本発明の発光素子パッケージは複数の突起を含む基板と、前記基板上に絶縁層と、前記絶縁層上に金属層と、及び前記基板に設置されて前記金属層と電気的に連結される発光素子と、を含む。
また、本発明の発光素子パッケージは複数の突起が底面と側面中少なくとも１つの面に形成される溝を含む基板と、前記基板上に絶縁層と、前記絶縁層上に金属層と、及び前記溝の上に前記金属層と電気的に連結される発光素子と、を含む。
本発明の発光素子パッケージの製造方法は基板をエッチングして前記基板に溝を形成する段階と、前記溝を部分的にエッチングして複数の突起を形成する段階と、前記基板上に絶縁層を形成する段階と、前記絶縁層上に金属層を形成する段階と、及び前記溝の底面に発光素子を設置し、前記発光素子と前記金属層を電気的に連結させる段階と、を含む。
本発明は、発光効率が向上された発光素子パッケージ及びその製造方法を提供することができる。
本発明は、発光素子から放出される光を効果的に散乱させる発光素子パッケージ及びその製造方法を提供することができる。
第１実施例に係る発光素子パッケージの断面図。 第１実施例に係る発光素子パッケージを上から見た図面。 第１実施例に係る発光素子パッケージの製造方法の概略図。 第１実施例に係る発光素子パッケージの製造方法の概略図。 第１実施例に係る発光素子パッケージの製造方法の概略図。 第１実施例に係る発光素子パッケージの製造方法の概略図。 第１実施例に係る発光素子パッケージの製造方法の概略図。 第２実施例に係る発光素子パッケージの断面図。 第３実施例に係る発光素子パッケージの断面図。 第３実施例に係る発光素子パッケージの製造方法の概略図。 第３実施例に係る発光素子パッケージの製造方法の概略図。 第３実施例に係る発光素子パッケージの製造方法の概略図。
以下、添付された図面を参照しながら本発明の発光素子パッケージ及びその製造方法を説明する。
図１は第１実施例に係る発光素子パッケージの断面図で、図２は第１実施例に係る発光素子パッケージを上から見た図面である。
図１と図２に示すように、発光素子パッケージ１０は基板１と、前記基板１の表面に形成される絶縁層２と、前記絶縁層２の表面に形成される金属層３と、前記金属層３と電気的に連結されて前記基板１の上側に設置される発光素子４を含む。前記基板１はシリコン材のウェハーからなることができ、前記基板１の上面には溝(Groove)５が形成される。
前記基板１は前記溝５が形成されることで、前記基板１の上面には底面１１と傾斜面１２が形成される。前記底面１１には複数の突起１３が形成される。例えば、前記突起１３は半球、円錐、円柱、多角形、多角錐中少なくともいずれか１つの形態に形成することができる。
前記絶縁層２は、前記基板１が酸化されたシリコン酸化膜からなり、前記基板１の上面、側面及び下面に形成される。
前記溝５の底面１１には複数の突起１３が形成されるので、前記溝５内に形成される絶縁層２は前記突起１３の形状に対応して形成される。
前記金属層３は電気的に分離される２つの部分からなり、前記発光素子４と電気的に連結される。前記金属層３は前記基板１の上面、側面及び下面に形成することができる。
前記溝５の底面１１には複数の突起１３が形成されるので、前記溝５内に形成される金属層３は前記突起１３の形状に対応して形成される。前記発光素子４は前記溝５内に設置される。
前記発光素子４は前記金属層３と電気的に連結され、前記金属層３より外部電源が印加される。前記発光素子４の第１電極層は前記金属層３と直接接触されて電気的に連結され、前記発光素子４の第２電極層は前記金属層３とワイヤー６を介在して電気的に連結される。
本発明において、前記金属層３は前記発光素子４に電源を印加するだけでなく、前記発光素子４から放出される光を反射させて光効率を高める働きをする。特に、前記傾斜面１２に形成される金属層３は、上側方向に光を反射させて光効率を高めることができる。
上記金属層３は、比較的に優れた反射度を有するアルミニウム（Ａｌ）又は銀（Ａｇ）により形成されるものとしてもよい。或いはまた、上記金属層３は、銅（Ｃｕ）といったような導電性金属の上に上記アルミニウム又は銀をコーティングすることによって形成されるものとしてもよい。
また、前記溝５の底面１１に形成される複数の突起１３によって前記溝５内に形成される金属層３の表面は前記突起１３と対応する凸凹形状を有するので、前記金属層３の凸凹形状によって前記発光素子４から放出される光が散乱される。
一方、前記溝５には前記発光素子４及びワイヤー６を保護するためのモールディング部材７を充填することができる。前記モールディング部材７の上面は凹形状、凸形状、フラット形状など多様な形態に形成することができ、前記モールディング部材７の形態により前記発光素子４から放出される光の指向角が変化される。
また、前記モールディング部材７は蛍光体を含むことができる。前記蛍光体は前記発光素子４から放出される光の色を変換させる。
本発明の発光素子パッケージ１０は前記発光素子４から放出される光を散乱させ、光効率を高めることができる。
図３〜図７は第１実施例に係る発光素子パッケージの製造方法の概略図である。図３に示すように、基板１が設けられ、前記基板１の上面をエッチングして溝５を形成する。前記溝５により前記基板１の上面には底面１１と傾斜面１２が形成される。
前記基板１はシリコン材のウェハーからなることができ、前記溝５は前記基板１の上面を湿式エッチングすることで形成することができる。湿式エッチングには、水酸化カリウム(ＫＯＨ)溶液またはＨＮＡ(ＨＦ+ＨＮＯ３+ＣＨ３ＣＯＯＨ)を用いることができる。
図４に示すように、前記溝５により形成される底面１１を部分的にエッチングして複数の突起１３を形成する。例えば、前記複数の突起１３はフォトレジストパターンをマスクとしてドライエッチングにより形成することができる。
図５に示すように、前記複数の突起１３が形成される基板１の表面に絶縁層２を形成する。前記絶縁層２は前記基板１における漏洩電流の発生を防ぐめのもので、前記基板１を酸化させたシリコン酸化膜からなることができる。
図６に示すように、前記基板１に形成される絶縁層２の表面に金属層３を形成する。前記金属層３は電子ビーム(e-beam)法、スパッタ法、電気メッキ法等により形成することができ、２つの部分に分かれて電気的に分離される。
図７に示すように、前記基板１の溝５内に発光素子４が設置される。前記発光素子４の第１電極層は前記金属層３と直接接触されて電気的に連結され、第２電極層は前記金属層３とワイヤー６０を介在して電気的に連結される。また、前記基板１の溝５内に蛍光体を含むモールディング部材７を充填することができる。
図８は第２実施例に係る発光素子パッケージの断面図である。図８に示すように、発光素子パッケージ２０は基板２１と、前記基板２１の表面に形成される絶縁層２２と、前記絶縁層２２の表面に形成される金属層２３と、前記基板２１の上面に設置される発光素子２４と、前記発光素子２４と金属層２３を電気的に連結するワイヤー２６を含む。
前記基板２１はシリコン材からなることができ、前記基板２１の上面には溝２５が形成される。前記基板２１は前記溝２５が形成されることで、前記基板２１の上面には底面３１と傾斜面３２が形成される。前記底面３１には複数の突起３３が形成される。
前記絶縁層２２は前記基板２１を酸化させたシリコン酸化膜からなることができる。前記絶縁層２２は前記基板２１の上面、側面及び下面に形成することができる。前記溝２５の底面３１には複数の突起３３が形成されるので、前記溝２５内に形成される絶縁層２２は前記突起３３の形状に応じて形成される。
前記金属層２３は電気的に分離される２つの部分からなり、前記発光素子２４と電気的に連結される。前記金属層２３は前記基板２１の上面、側面及び下面に形成することができる。
前記溝２５の底面３１には複数の突起３３が形成されるので、前記溝２５内に形成される金属層２３は前記突起３３の形状に対応して形成される。前記発光素子２４は前記溝２５内に設置される。前記発光素子２４は前記金属層２３とワイヤー２６を介在して電気的に連結され、前記金属層２３より外部電源が印加される。
本発明において、前記金属層２３は前記発光素子２４に電源を印加するだけでなく、前記発光素子２４から放出される光を反射させ、光効率を高める働きをする。
また、前記溝２５の底面３１に形成される複数の突起３３によって前記溝２５内に形成される金属層２３の表面は前記突起３３と対応する凸凹形状を有するので、前記金属層２３の凸凹形状によって前記発光素子２４から放出される光が散乱される。
また、前記溝２５内には、蛍光体を含むモールディング部材２７を充填することができる。本発明の発光素子パッケージ２０は前記突起１３、２３により前記発光素子２４から放出される光を効果的に散乱させ、光効率を高めることができる。
図９は第３実施例に係る発光素子パッケージの断面図で、図１０〜図１２は第３実施例に係る発光素子パッケージの製造方法の概略図である。第３実施例の説明において、第１実施例との相違点を主に説明する。
図９に示すように、発光素子パッケージ３０は基板１と、前記基板１の表面に形成される絶縁層２と、前記絶縁層２の表面に形成される金属層３と、前記金属層３と電気的に連結されて前記基板１の上側に設置される発光素子４を含む。前記基板１はシリコン材のウェハーからなることができ、前記基板１の上面には溝５が形成される。
前記基板１は前記溝５が形成されることで、前記基板１の上面には底面１１と傾斜面１２が形成される。前記底面１１には複数の突起１３が形成され、また前記傾斜面１２にも複数の突起４３が形成される。例えば、前記突起１３、４３は半球、円錐、円柱、多角形、多角錐中少なくともいずれか１つの形態に形成することができる。
前記発光素子４は前記金属層３と電気的に連結され、前記金属層３より外部電源が印加される。前記発光素子４の第１電極層は前記金属層３と直接接触されて電気的に連結され、前記発光素子４の第２電極層は前記金属層３とワイヤー６を介在して電気的に連結される。
本発明において、前記金属層３は前記発光素子４に電源を印加するだけでなく、前記発光素子４から放出される光を反射させて光効率を高める働きをする。特に、前記傾斜面１２に形成される金属層３は前記突起４３の形態に対応して形成されるので、上側方向に光を反射及び散乱させ、光効率を高めることができる。
また、前記溝５の底面１１に形成される複数の突起１３によって前記溝５内に形成される金属層３の表面が前記突起１３と対応する凸凹形状を有するので、前記金属層３の凸凹形状によって前記発光素子４から放出される光が散乱される。
一方、前記溝５には前記発光素子４及びワイヤー６を保護するためのモールディング部材７を充填することができる。また、前記モールディング部材７は蛍光体を含むことができる。
本発明の発光素子パッケージ３０は前記発光素子４から放出される光を効果的に散乱させ、光効率を高めることができる。
図１０〜図１２は第３実施例に係る発光素子パッケージの製造方法の概略図である。図１０〜図１２では、傾斜面１２に突起４３を形成する過程を主に説明、前記第１と同一な製造過程はその説明を省略する。
図１０に示すように、基板１が設けられ、前記基板１の上面をエッチングして溝５を形成する。前記溝５により前記基板１の上面には底面１１と傾斜面１２が形成される。
前記基板１はシリコン材のウェハーからなることができ、前記溝５は前記基板１の上面を湿式エッチングすることで形成することができる。湿式エッチングには、水酸化カリウム(ＫＯＨ)溶液またはＨＮＡ(ＨＦ+ＨＮＯ３+ＣＨ３ＣＯＯＨ)を用いることができる。
そして、前記溝５により形成される底面１１を部分的にエッチングして複数の突起１３を形成する。例えば、前記複数の突起１３はフォトレジストパターンをマスクとしてドライエッチングにより形成することができる。また、前記傾斜面１２に銀(Ａｇ)薄膜４０を１００Å以下に蒸着する。
図１１に示すように、前記は薄膜４０を熱処理することで、前記傾斜面１２に部分的に銀薄膜パターン４０aが形成される。
図１２に示すように、前記は薄膜パターン４０aをマスクとして前記傾斜面１２をエッチングすることで、前記傾斜面１２に複数の突起４３が形成される。よって、前記溝５の底面１１及び傾斜面１３にはそれぞれ複数の突起１３、４３が形成される。
また、図１０〜図１２に図示はしないが、前記底面１１に形成される突起１３は、フォトレジストパターンではなく、前記銀薄膜パターン４０aをマスクとして形成することもできる。以後の製造過程は前述の第１実施例と同一である。
本発明の発光素子パッケージは、照明装置または様々な電子機器の光源に適用することができる。
１ 基板
２ 絶縁層
３ 金属層
４ 発光素子
５ 溝(Groove)
６ ワイヤー
７ モールディング部材
１０ 発光素子パッケージ
１１ 底面
１２ 傾斜面
１３ 突起

Claims (11)

  1. 溝(Groove)を有する基板と、
    前記基板上の、相互に電気的に分離された２つの部分を有する金属層と、
    前記基板の溝の底面に設置されて前記金属層と電気的に連結される発光素子と、
    前記金属層の下の導電性金属と、
    前記溝に充填され凹形状の上面を有するモールディング部材と、
    を含み、
    前記金属層は、複数の突起を有し、かつ、前記基板の外側面と下面に形成されていて、
    前記複数の突起は、前記溝の底面及び傾斜面に形成され、
    前記金属層と前記導電性金属とは、異なる材料を用いて別々の層として形成されており、
    前記金属層の前記複数の突起は、前記基板の前記溝の底面に形成された複数の突起の形状に対応する凹凸形状を有しており、前記発光素子から放出された光を散乱させるものである、発光素子パッケージ。
  2. 前記溝の底面は、前記発光素子が設置される領域がフラットである、請求項１に記載の発光素子パッケージ。
  3. 前記発光素子は前記金属層と接触して電気的に連結される、請求項１に記載の発光素子パッケージ。
  4. 前記発光素子と前記金属層を電気的に連結するワイヤーを含む、請求項１に記載の発光素子パッケージ。
  5. 前記基板はシリコン材からなる、請求項１に記載の発光素子パッケージ。
  6. 前記金属層は銀またはアルミニウムを含む、請求項１に記載の発光素子パッケージ。
  7. 前記基板上に絶縁層をさらに含み、
    前記絶縁層はシリコン酸化膜からなる、請求項１に記載の発光素子パッケージ。
  8. 前記複数の突起は、前記発光素子が形成される部分を除く前記金属層の少なくとも一部分に形成されている、請求項１に記載の発光素子パッケージ。
  9. 前記金属層は、前記溝から前記基板の外側面まで延在する、請求項１に記載の発光素子パッケージ。
  10. 前記絶縁層は前記基板の周面を沿って形成されている、請求項７に記載の発光素子パッケージ。
  11. 前記発光素子は少なくとも１つの電極が前記金属層と直接電気的に連結される形態の発光素子、または２つの電極がワイヤーにより前記金属層と電気的に連結される形態の発光素子を含む、請求項１に記載の発光素子パッケージ。
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