專利名稱：Led用裝配底座及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種LED用裝配底座(サブマウント)及其制造方法。
背景技術(shù)：
作為裝載光學(xué)部件用的組件，在特開平11-265957號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)1)中記載了一種方案在生坯片上穿孔形成空腔部，以此作為框體，在另外的生坯片上實(shí)施穿通孔、金屬噴鍍處理等，以此作為底板，將框體和底板進(jìn)行層疊、熱壓加工、在還原氣氛下燒結(jié)，然后將層疊體按規(guī)定尺寸切斷。另外，在特開2000-138305號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)2)上還記載了一種方案采用注塑成型法或壓鑄成型法形成環(huán)氧樹脂制的框體，用環(huán)氧樹脂粘結(jié)劑將框體和陶瓷基板粘接接合。對(duì)于高亮度LED燈，需要反射體。以往是由另外的材料(金屬或在塑料等上貼金屬薄膜)形成反射體，將裝載了LED的裝配底座裝在反射體的內(nèi)部。
但是，采用由另外的材料(金屬或在塑料等上貼金屬薄膜)形成反射體，將裝載了LED的裝配底座裝備在反射體內(nèi)部的方式時(shí)，由于反射體脫離LED，所以存在反射體大型化的問題。如果反射體大型化，在該反射體內(nèi)部充填熒光體時(shí)，熒光體面積就會(huì)變大。由于光是從整個(gè)熒光體上產(chǎn)生，所以事實(shí)上成為大面積的光源，難以實(shí)現(xiàn)小型、緊湊的設(shè)計(jì)。
專利文獻(xiàn)1特開平11-265957號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2特開2000-138305號(hào)公報(bào)發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是，提供具備了尺寸小型化的反射體的LED用裝配底座及其制造方法。
(1)為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明是由表面上具有輸入輸出端子的Si制底座基板以及具備帶斜面的貫通孔并且至少在該斜面上形成了反射膜的Si制反射體所組成，在上述Si制底座基板的上面裝載、接合固定上述Si制反射體。
通過這樣的構(gòu)成，能夠得到具有尺寸小型化的反射體的LED用裝配底座。
(2)在上述(1)中，優(yōu)選的是，上述Si制底座基板具有在其下面形成的輸入輸出焊墊(パツド)，上述輸入輸出端子和上述輸入輸出焊墊通過對(duì)上述Si底座基板上形成的貫通孔進(jìn)行金屬噴鍍處理而電連接。
(3)在上述(1)中，優(yōu)選的是，上述Si制反射體和Si制底座基板是通過薄膜軟釬料接合的。
(4)在上述(1)中，優(yōu)選的是，上述反射膜是Al薄膜。
(5)為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明是裝載LED的LED用裝配底座的制造方法，在Si基板的表面形成輸入輸出端子，制造Si制底座基板，在另外的Si基板上形成帶斜面的貫通孔，至少在該斜面上形成反射膜，制造Si制反射體，在上述Si制底座基板的上面裝載上述Si制反射體，將其接合固定。
根據(jù)這樣的方法，能夠得到尺寸小型而緊湊的具有反射體的LED用裝配底座。
根據(jù)本發(fā)明，能夠得到尺寸小型而緊湊的具有反射體的LED用裝配底座及其制造方法。


圖1是表示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的LED用裝配底座的整體構(gòu)成的剖面圖。
圖2是表示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的LED用裝配底座的整體構(gòu)成的俯視圖。
圖3是表示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的LED用裝配底座的Si制裝配底座的制造工序的圖示。
圖4是表示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的LED用裝配底座上裝載的Si制反射體的制造工序的圖示。
圖5是表示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的Si制裝配底座上裝載Si制反射體的制造工序的圖示。
圖6是表示使用根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的LED用裝配底座的LED光源的構(gòu)成的剖面圖。
圖7是表示同時(shí)制造多個(gè)根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的LED用裝配底座時(shí)的基板狀態(tài)的LED裝配底座的構(gòu)成的俯視圖。
圖中1-Si制反射體；2-Si制底座基板；3a、3b-輸入輸出端子；4a、4b-輸入輸出焊墊；5、6-Al薄膜；7-貫通孔；8、10-氧化膜；9-薄膜軟釬料；11、12-Si基板；11′、12′-帶貫通孔的Si基板；13-金屬噴鍍；14-LED；15-Au凸起；16-熒光體；17-基板狀態(tài)的LED用裝配底座具體實(shí)施方式
以下用圖1～圖7說明根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的LED用裝配底座的構(gòu)成及其制造方法。
首先，用圖1及圖2說明根據(jù)本實(shí)施方式的LED用裝配底座的整體構(gòu)成。
圖1是表示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的LED用裝配底座的整體構(gòu)成的剖面圖。圖2是表示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的LED用裝配底座的整體構(gòu)成的俯視圖。另外，在圖1和圖2中，同一符號(hào)表示同一部分。
如圖1所示，根據(jù)本實(shí)施方式的LED用裝配底座，是通過薄膜軟釬料9將硅(Si)制反射體1粘接在硅(Si)制底座基板2的上面而構(gòu)成的。Si制底座基板2是通過從硅(Si)基板的表面進(jìn)行濕浸蝕形成。Si制反射體1也是通過從硅(Si)基板的正反面進(jìn)行濕浸蝕形成。即在LED用裝配底座的Si制底座基板2上裝載有Si制的反射體1。
在Si制底座基板2的上面，形成輸入輸出端子3a及輸入輸出端子3b，在Si制底座基板2的下面，形成輸入輸出焊墊4a及輸入輸出焊墊4b。它們介由通過濕浸蝕形成的貫通孔7而電連接。即輸入輸出端子3a和輸入輸出焊墊4a是由通過濕浸蝕形成的貫通孔7電連接的，輸入輸出端子3b和輸入輸出焊墊4b是由通過濕浸蝕形成的貫通孔7電連接的。另外，如圖2所示，輸入輸出端子3a在本例中形成2個(gè)，輸入輸出端子3b形成23個(gè)。而且，如圖1所示，在Si制底座基板2的上面，形成LED的反射用的Al薄膜6。
由于使用了表面狀態(tài)平滑的Si基板，在Si制底座基板2上形成的輸入輸出端子3a、輸入輸出端子3b、輸入輸出焊墊4a和輸入輸出焊墊4b能夠形成高精度的圖形。通過將底座基板由Si制成，提高了端子的圖形化精度。
Si制反射體1是通過在晶面(100)的Si基板上從表面實(shí)施濕浸蝕而形成，斜面的晶面為(111)面，即與平坦面的夾角成為結(jié)晶學(xué)上的54.74°。在該斜面上，介由氧化膜10，通過掩膜蒸鍍等形成Al薄膜5，提高光的反射特性。
為了在LED用裝配底座的Si制底座基板2上裝載Si制反射體1，在Si底座基板2的上面和Si制的反射體1的下面分別形成金屬噴鍍13，通過薄膜軟釬料9使兩個(gè)金屬噴鍍13之間接合。另外，由于在Si制反射體1的斜面上形成Al薄膜5后，將Si制反射體1和Si制底座基板2接合，因此斜面的Al薄膜5不會(huì)接觸Si制底座基板2。
如上所述，通過在LED用裝配底座的Si制底座基板2上，形成裝配了具有斜面的Si制反射體1的結(jié)構(gòu)，能夠使Si制反射體1小型化，能夠使LED用裝配底座的尺寸小型化。因此，在反射體的內(nèi)部充填熒光體時(shí)，能夠使熒光體面積變小，能夠減小光源的面積，所以能夠?qū)崿F(xiàn)緊湊的透鏡設(shè)計(jì)。
如果舉一個(gè)具體的例子，現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的裝配底座(在反射體的內(nèi)部裝載了LED的裝配底座)的尺寸是長(zhǎng)14.2mm×寬10.0mm×高5.8mm，但如圖1所示，本實(shí)施方式的裝配底座(在Si制底座基板2的上面裝載了Si制反射體1)，尺寸是長(zhǎng)3.4mm×寬3.4mm×高1.2mm，其體積能夠小型化至約2/100。另外，從光源的大小上看，在現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)造中，反射體的上部的開口部的尺寸是長(zhǎng)寬各8mm，而在本實(shí)施方式中，能夠長(zhǎng)寬各為2.5mm，所以光源的面積能夠小型化到約1/10。
另外，由于形成了在LED用裝配底座的Si制底座基板2上裝載具有斜面的Si制反射體1的結(jié)構(gòu)，所以能夠使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)約化，進(jìn)而能夠使有斜面的Si制反射體1的制造工序簡(jiǎn)化。
進(jìn)而，由于反射體和裝配底座是以相同的材料接合在一起，所以即便由于熱而引發(fā)各個(gè)部位的膨脹等，膨脹程度也大致相同，因此在接合部不會(huì)產(chǎn)生過大的負(fù)荷，提高了接合部的可靠性。
另外，由于反射體和裝配底座都使用了Si，所以散熱性良好，能夠有效地使LED產(chǎn)生的熱散失。
進(jìn)而，由于用同樣的Si制做成反射體1及裝配底座2，所以各個(gè)功能能夠兼用，達(dá)到了結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)約化、小型化。另外，在反射體上不需要設(shè)置裝配底座，能夠使Si制底座基板具有該裝配底座的功能。另外，電連接的配線等也能夠形成簡(jiǎn)約化的結(jié)構(gòu)。
下面用圖3～圖5說明根據(jù)本實(shí)施方式的LED用裝配底座的制造方法。
圖3是表示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的LED用裝配底座的Si制裝配底座的制造工序的圖示。圖4是表示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的LED用裝配底座上裝載的Si制裝配底座反射體的制造工序的圖示。圖5是表示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的Si制裝配底座上裝載Si制反射體的制造工序的圖示。另外，與圖1、圖2相同的符號(hào)表示同一部分。
首先，用圖3說明Si制裝配底座2的制造工序。
首先，如圖3(A)所示準(zhǔn)備Si基板11。
接著，如圖3(A)所示，在Si基板11的正面和反面(在圖中是上面和下面)進(jìn)行光加工，然后，將Si基板11浸泡在氫氧化鉀水溶液等的堿性水溶液中，通過浸蝕形成貫通孔7，制成帶貫通孔的Si基板11′。
接著，如圖3(C)所示，在帶貫通孔的Si基板11′的上面和下面及貫通孔7的內(nèi)表面將氧化膜8成膜。
接著，如圖3(D)所示，在帶貫通孔的Si基板11′的上面形成輸入輸出端子3a、3b，另外，在其下面形成輸入輸出焊墊4a、4b。這時(shí)，在帶貫通孔的Si基板11′的上面，同時(shí)也形成金屬噴鍍13。
接著，如圖3(E)所示，在帶貫通孔的Si基板11′的上面形成LED的反射用的Al薄膜6。
最后，如圖3(F)所示，在帶貫通孔的Si基板11′的上面形成金屬噴鍍13后，形成用于與Si制反射體1接合用的薄膜軟釬料9。
下面用圖4說明Si制反射體1的制造工序。
首先，如圖4(A)所示，準(zhǔn)備Si基板12。
接著，如圖4(B)所示，在Si基板12的表面進(jìn)行光加工，然后，將Si基板12浸泡在氫氧化鉀水溶液等堿性水溶液中，形成貫通孔，制成帶貫通孔的Si基板12′。Si基板12是晶面(100)的Si基板，通過從表面實(shí)施濕浸蝕而形成的斜面的結(jié)晶面是(111)面，即與平坦面的夾角成為結(jié)晶學(xué)上的54.74°。
接著，如圖4(C)所示，在帶貫通孔的Si基板12′上形成氧化膜10。
接著，如圖4(D)所示，在帶貫通孔的Si基板12′的下面形成金屬噴鍍13。形成該金屬噴鍍層13的目的是用于與薄膜軟釬料9接合。
接著，如圖4(E)所示，通過蒸鍍等在帶貫通孔的Si基板12′的斜面上形成LED的反射用的Al薄膜5。薄膜的形成可以使用掩膜等僅在斜面內(nèi)形成，也可以從Si基板上面全面形成。
接著，用圖5說明在Si制裝配底座上裝載Si制反射體的制造工序。
在Si制裝配底座與Si制反射體的接合工序中，通過薄膜軟釬料9將帶貫通孔的Si基板11′與帶貫通孔的Si基板12′接合。在設(shè)定溫度比薄膜軟釬料9的熔點(diǎn)高20～50℃左右的加熱器的上面放置帶貫通孔的Si基板11′和帶貫通孔的Si基板12′，通過從帶貫通孔的Si基板12′的上方加壓，使上述基板之間彼此接合。
在最終工序中，將帶貫通孔的Si基板11′和帶貫通孔的Si基板12′的疊層體切斷成為規(guī)定的外形尺寸(圖示的線20)，完成圖1所示的在Si制底座基板2的上面載置Si制反射體1的結(jié)構(gòu)的LED用裝配底座。
通過以上的制造工序，能夠用經(jīng)濟(jì)性良好的簡(jiǎn)易工序很容易地制造將Si制底座基板和Si制反射體接合的結(jié)構(gòu)的LED用裝配底座。因此，能夠提供經(jīng)濟(jì)性優(yōu)越的高質(zhì)量的LED用裝配底座。
接著，用圖6說明使用根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的LED用裝配底座的LED光源的構(gòu)成。
圖6是表示使用了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的LED用裝配底座的LED光源的構(gòu)成的剖面圖。另外，與圖1相同的符號(hào)表示同一部分。
圖6是表示在按圖5所示的工序制造的LED用裝配底座上，組裝進(jìn)LED14和熒光體16的狀態(tài)。LED14是使用Au凸起15連接、固定在輸入輸出端子3a、3b上。在反射體1的截面形狀為倒梯形形狀的凹部中，充填著熒光體16。
從LED14發(fā)出的光被充填在其上部的熒光體16吸收，發(fā)出熒光。該熒光通過反射體1的Al薄膜5及Al薄膜6構(gòu)成的反射面反射，射出到外部。由LED14發(fā)出的熱從Si制底座基板2有效地散逸。
接著，用圖7說明同時(shí)制造多個(gè)根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的LED用裝配底座時(shí)的構(gòu)成。
圖7是表示同時(shí)制造多個(gè)根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的LED用裝配底座時(shí)的基板狀態(tài)的LED裝配底座的構(gòu)成的俯視圖。另外，與圖1相同的符號(hào)表示同一部分。
如圖7所示，在晶片之類的大型Si基板上制造數(shù)百～數(shù)千個(gè)Si制基板，在其上面，裝載并固定同樣在大型的Si基板上同樣數(shù)量制造的Si制反射體。其后，通過按規(guī)定尺寸切斷，能夠制造多個(gè)LED用裝配底座。進(jìn)而，進(jìn)行LED的組裝和熒光體的充填，制造各個(gè)LED光源。
根據(jù)本實(shí)施方式的LED用裝配底座具有如下所述的產(chǎn)品的優(yōu)越性。在這里，與由不同的材料(金屬或在塑料等上貼金屬薄膜)形成反射體、在該反射體的內(nèi)部的凹部裝載了LED用裝配底座的產(chǎn)品進(jìn)行比較說明。
(1)將反射體一側(cè)的底座基板用Si制成，能夠?qū)ED直接裝載在LED用裝配底座上，從而使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，由于沒有了以往的裝配底座厚度的距離，所以反射體和LED的距離很近，在充填熒光體時(shí)，能夠使熒光體的面積減小。由于光是從熒光體整體發(fā)出的，所以成為事實(shí)上小面積的光源，能夠?qū)崿F(xiàn)小型、緊湊的設(shè)計(jì)。
以往，由于反射體通常是金屬或是粘貼了金屬薄膜的結(jié)構(gòu)，所以在進(jìn)行引線接合時(shí)，需要在反射體-裝配底座之間，與反射體另外一種途徑設(shè)置電端子，進(jìn)而使反射體的尺寸變大。
(2)由于Si制底座基板與Si制反射體是同樣的材料，所以相對(duì)于經(jīng)歷的熱過程的接合可靠性非常好。由此，不僅圖2所示的裝配了1個(gè)LED的小的LED用裝配底座的制作很容易，而且如圖7所示的同時(shí)裝配了數(shù)百～數(shù)千個(gè)LED的基板狀態(tài)的LED用裝配底座的制作也很容易。因此，本實(shí)施例在裝配多個(gè)LED時(shí)，制作性優(yōu)越。
以往，由于裝配底座和反射體是不同的材料，所以一旦施加再流平(リフロ一)等的熱負(fù)荷，就可能因不同材料的熱膨脹差異而產(chǎn)生裂縫或剝落。
(3)由于底座基板和反射體是Si制造，Si的導(dǎo)熱良好，為145W/m·K，能夠很容易地有效地使來自LED的熱散逸，很容易抑制由于LED的溫度上升造成的特性惡化。
以往在用塑料等制作反射體的材質(zhì)時(shí)，當(dāng)象高亮度LED燈之類的大電流流動(dòng)時(shí)，由于散熱不充分，導(dǎo)致溫度上升，引起LED特性惡化，使燈的熱可靠性降低。
(4)由于是在Si制基板的狀態(tài)下制作，所以能夠原樣使用光刻等半導(dǎo)體制造工藝，能夠制作經(jīng)濟(jì)性優(yōu)越的LED用裝配底座。
權(quán)利要求
1.LED用裝配底座，其特征在于，由表面上具有輸入輸出端子的Si制底座基板以及具有帶斜面的貫通孔并且至少在該斜面上形成了反射膜的Si制反射體構(gòu)成；在上述Si制底座基板的上面裝配上述Si制反射體，并將其接合固定。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED用裝配底座，其特征在于上述Si制底座基板具備在其下面形成的輸入輸出焊墊，上述輸入輸出端子和上述輸入輸出焊墊通過對(duì)在上述Si制底座基板上形成的貫通孔進(jìn)行金屬噴鍍處理而被電連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED用裝配底座，其特征在于上述Si制反射體和Si制底座基板是通過薄膜軟釬料接合的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED用裝配底座，其特征在于上述反射膜是Al薄膜。
5.一種裝配LED的LED用裝配底座的制造方法，其特征在于在Si基板的表面形成輸入輸出端子，制造Si制底座基板；在另外的Si基板上形成帶斜面的貫通孔，至少在該斜面上形成反射膜，制造Si制反射體；在上述Si制底座基板的上面裝配上述Si制反射體，并將其接合固定。
全文摘要
本發(fā)明的目的是，提供尺寸小型化的具有反射體的LED用裝配底座及其制造方法。LED用裝配底座由表面具有輸入輸出端子3a、3b的Si制底座基板2以及具有帶斜面的貫通孔并且至少在該斜面上形成了反射膜5的Si制反射體1構(gòu)成；在Si制底座基板2的上面裝配Si制反射體1，并將其接合固定。Si制反射體1和Si制底座基板2是通過薄膜軟釬料焊接接合的。
文檔編號(hào)H01L21/48GK1750283SQ20051009325
公開日2006年3月22日 申請(qǐng)日期2005年8月19日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月14日
發(fā)明者竹盛英昭, 東山賢史, 森健二, 東門領(lǐng)一, 廣瀨實(shí), 川口洋明 申請(qǐng)人:日立協(xié)和工程株式會(huì)社, 豐田合成株式會(huì)社