专利名称：Led用装配底座及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种LED用装配底座(サブマウント)及其制造方法。
背景技术：
作为装载光学部件用的组件，在特开平11-265957号公报(专利文献1)中记载了一种方案在生坯片上穿孔形成空腔部，以此作为框体，在另外的生坯片上实施穿通孔、金属喷镀处理等，以此作为底板，将框体和底板进行层叠、热压加工、在还原气氛下烧结，然后将层叠体按规定尺寸切断。另外，在特开2000-138305号公报(专利文献2)上还记载了一种方案采用注塑成型法或压铸成型法形成环氧树脂制的框体，用环氧树脂粘结剂将框体和陶瓷基板粘接接合。对于高亮度LED灯，需要反射体。以往是由另外的材料(金属或在塑料等上贴金属薄膜)形成反射体，将装载了LED的装配底座装在反射体的内部。
但是，采用由另外的材料(金属或在塑料等上贴金属薄膜)形成反射体，将装载了LED的装配底座装备在反射体内部的方式时，由于反射体脱离LED，所以存在反射体大型化的问题。如果反射体大型化，在该反射体内部充填荧光体时，荧光体面积就会变大。由于光是从整个荧光体上产生，所以事实上成为大面积的光源，难以实现小型、紧凑的设计。
专利文献1特开平11-265957号公报专利文献2特开2000-138305号公报发明内容本发明的目的是，提供具备了尺寸小型化的反射体的LED用装配底座及其制造方法。
(1)为了达到上述目的，本发明是由表面上具有输入输出端子的Si制底座基板以及具备带斜面的贯通孔并且至少在该斜面上形成了反射膜的Si制反射体所组成，在上述Si制底座基板的上面装载、接合固定上述Si制反射体。
通过这样的构成，能够得到具有尺寸小型化的反射体的LED用装配底座。
(2)在上述(1)中，优选的是，上述Si制底座基板具有在其下面形成的输入输出焊垫(パツド)，上述输入输出端子和上述输入输出焊垫通过对上述Si底座基板上形成的贯通孔进行金属喷镀处理而电连接。
(3)在上述(1)中，优选的是，上述Si制反射体和Si制底座基板是通过薄膜软钎料接合的。
(4)在上述(1)中，优选的是，上述反射膜是Al薄膜。
(5)为了达到上述目的，本发明是装载LED的LED用装配底座的制造方法，在Si基板的表面形成输入输出端子，制造Si制底座基板，在另外的Si基板上形成带斜面的贯通孔，至少在该斜面上形成反射膜，制造Si制反射体，在上述Si制底座基板的上面装载上述Si制反射体，将其接合固定。
根据这样的方法，能够得到尺寸小型而紧凑的具有反射体的LED用装配底座。
根据本发明，能够得到尺寸小型而紧凑的具有反射体的LED用装配底座及其制造方法。
图1是表示根据本发明的一个实施方式的LED用装配底座的整体构成的剖面图。
图2是表示根据本发明的一个实施方式的LED用装配底座的整体构成的俯视图。
图3是表示根据本发明的一个实施方式的LED用装配底座的Si制装配底座的制造工序的图示。
图4是表示根据本发明的一个实施方式的LED用装配底座上装载的Si制反射体的制造工序的图示。
图5是表示根据本发明的一个实施方式的Si制装配底座上装载Si制反射体的制造工序的图示。
图6是表示使用根据本发明的一个实施方式的LED用装配底座的LED光源的构成的剖面图。
图7是表示同时制造多个根据本发明的一个实施方式的LED用装配底座时的基板状态的LED装配底座的构成的俯视图。
图中1-Si制反射体；2-Si制底座基板；3a、3b-输入输出端子；4a、4b-输入输出焊垫；5、6-Al薄膜；7-贯通孔；8、10-氧化膜；9-薄膜软钎料；11、12-Si基板；11′、12′-带贯通孔的Si基板；13-金属喷镀；14-LED；15-Au凸起；16-荧光体；17-基板状态的LED用装配底座具体实施方式
以下用图1～图7说明根据本发明的一个实施方式的LED用装配底座的构成及其制造方法。
首先，用图1及图2说明根据本实施方式的LED用装配底座的整体构成。
图1是表示根据本发明的一个实施方式的LED用装配底座的整体构成的剖面图。图2是表示根据本发明的一个实施方式的LED用装配底座的整体构成的俯视图。另外，在图1和图2中，同一符号表示同一部分。
如图1所示，根据本实施方式的LED用装配底座，是通过薄膜软钎料9将硅(Si)制反射体1粘接在硅(Si)制底座基板2的上面而构成的。Si制底座基板2是通过从硅(Si)基板的表面进行湿浸蚀形成。Si制反射体1也是通过从硅(Si)基板的正反面进行湿浸蚀形成。即在LED用装配底座的Si制底座基板2上装载有Si制的反射体1。
在Si制底座基板2的上面，形成输入输出端子3a及输入输出端子3b，在Si制底座基板2的下面，形成输入输出焊垫4a及输入输出焊垫4b。它们介由通过湿浸蚀形成的贯通孔7而电连接。即输入输出端子3a和输入输出焊垫4a是由通过湿浸蚀形成的贯通孔7电连接的，输入输出端子3b和输入输出焊垫4b是由通过湿浸蚀形成的贯通孔7电连接的。另外，如图2所示，输入输出端子3a在本例中形成2个，输入输出端子3b形成23个。而且，如图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。
由于使用了表面状态平滑的Si基板，在Si制底座基板2上形成的输入输出端子3a、输入输出端子3b、输入输出焊垫4a和输入输出焊垫4b能够形成高精度的图形。通过将底座基板由Si制成，提高了端子的图形化精度。
Si制反射体1是通过在晶面(100)的Si基板上从表面实施湿浸蚀而形成，斜面的晶面为(111)面，即与平坦面的夹角成为结晶学上的54.74°。在该斜面上，介由氧化膜10，通过掩膜蒸镀等形成Al薄膜5，提高光的反射特性。
为了在LED用装配底座的Si制底座基板2上装载Si制反射体1，在Si底座基板2的上面和Si制的反射体1的下面分别形成金属喷镀13，通过薄膜软钎料9使两个金属喷镀13之间接合。另外，由于在Si制反射体1的斜面上形成Al薄膜5后，将Si制反射体1和Si制底座基板2接合，因此斜面的Al薄膜5不会接触Si制底座基板2。
如上所述，通过在LED用装配底座的Si制底座基板2上，形成装配了具有斜面的Si制反射体1的结构，能够使Si制反射体1小型化，能够使LED用装配底座的尺寸小型化。因此，在反射体的内部充填荧光体时，能够使荧光体面积变小，能够减小光源的面积，所以能够实现紧凑的透镜设计。
如果举一个具体的例子，现有结构的装配底座(在反射体的内部装载了LED的装配底座)的尺寸是长14.2mm×宽10.0mm×高5.8mm，但如图1所示，本实施方式的装配底座(在Si制底座基板2的上面装载了Si制反射体1)，尺寸是长3.4mm×宽3.4mm×高1.2mm，其体积能够小型化至约2/100。另外，从光源的大小上看，在现有的结构造中，反射体的上部的开口部的尺寸是长宽各8mm，而在本实施方式中，能够长宽各为2.5mm，所以光源的面积能够小型化到约1/10。
另外，由于形成了在LED用装配底座的Si制底座基板2上装载具有斜面的Si制反射体1的结构，所以能够使结构简约化，进而能够使有斜面的Si制反射体1的制造工序简化。
进而，由于反射体和装配底座是以相同的材料接合在一起，所以即便由于热而引发各个部位的膨胀等，膨胀程度也大致相同，因此在接合部不会产生过大的负荷，提高了接合部的可靠性。
另外，由于反射体和装配底座都使用了Si，所以散热性良好，能够有效地使LED产生的热散失。
进而，由于用同样的Si制做成反射体1及装配底座2，所以各个功能能够兼用，达到了结构的简约化、小型化。另外，在反射体上不需要设置装配底座，能够使Si制底座基板具有该装配底座的功能。另外，电连接的配线等也能够形成简约化的结构。
下面用图3～图5说明根据本实施方式的LED用装配底座的制造方法。
图3是表示根据本发明的一个实施方式的LED用装配底座的Si制装配底座的制造工序的图示。图4是表示根据本发明的一个实施方式的LED用装配底座上装载的Si制装配底座反射体的制造工序的图示。图5是表示根据本发明的一个实施方式的Si制装配底座上装载Si制反射体的制造工序的图示。另外，与图1、图2相同的符号表示同一部分。
首先，用图3说明Si制装配底座2的制造工序。
首先，如图3(A)所示准备Si基板11。
接着，如图3(A)所示，在Si基板11的正面和反面(在图中是上面和下面)进行光加工，然后，将Si基板11浸泡在氢氧化钾水溶液等的碱性水溶液中，通过浸蚀形成贯通孔7，制成带贯通孔的Si基板11′。
接着，如图3(C)所示，在带贯通孔的Si基板11′的上面和下面及贯通孔7的内表面将氧化膜8成膜。
接着，如图3(D)所示，在带贯通孔的Si基板11′的上面形成输入输出端子3a、3b，另外，在其下面形成输入输出焊垫4a、4b。这时，在带贯通孔的Si基板11′的上面，同时也形成金属喷镀13。
接着，如图3(E)所示，在带贯通孔的Si基板11′的上面形成LED的反射用的Al薄膜6。
最后，如图3(F)所示，在带贯通孔的Si基板11′的上面形成金属喷镀13后，形成用于与Si制反射体1接合用的薄膜软钎料9。
下面用图4说明Si制反射体1的制造工序。
首先，如图4(A)所示，准备Si基板12。
接着，如图4(B)所示，在Si基板12的表面进行光加工，然后，将Si基板12浸泡在氢氧化钾水溶液等碱性水溶液中，形成贯通孔，制成带贯通孔的Si基板12′。Si基板12是晶面(100)的Si基板，通过从表面实施湿浸蚀而形成的斜面的结晶面是(111)面，即与平坦面的夹角成为结晶学上的54.74°。
接着，如图4(C)所示，在带贯通孔的Si基板12′上形成氧化膜10。
接着，如图4(D)所示，在带贯通孔的Si基板12′的下面形成金属喷镀13。形成该金属喷镀层13的目的是用于与薄膜软钎料9接合。
接着，如图4(E)所示，通过蒸镀等在带贯通孔的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仅在斜面内形成，也可以从Si基板上面全面形成。
接着，用图5说明在Si制装配底座上装载Si制反射体的制造工序。
在Si制装配底座与Si制反射体的接合工序中，通过薄膜软钎料9将带贯通孔的Si基板11′与带贯通孔的Si基板12′接合。在设定温度比薄膜软钎料9的熔点高20～50℃左右的加热器的上面放置带贯通孔的Si基板11′和带贯通孔的Si基板12′，通过从带贯通孔的Si基板12′的上方加压，使上述基板之间彼此接合。
在最终工序中，将带贯通孔的Si基板11′和带贯通孔的Si基板12′的叠层体切断成为规定的外形尺寸(图示的线20)，完成图1所示的在Si制底座基板2的上面载置Si制反射体1的结构的LED用装配底座。
通过以上的制造工序，能够用经济性良好的简易工序很容易地制造将Si制底座基板和Si制反射体接合的结构的LED用装配底座。因此，能够提供经济性优越的高质量的LED用装配底座。
接着，用图6说明使用根据本发明的一个实施方式的LED用装配底座的LED光源的构成。
图6是表示使用了根据本发明的一个实施方式的LED用装配底座的LED光源的构成的剖面图。另外，与图1相同的符号表示同一部分。
图6是表示在按图5所示的工序制造的LED用装配底座上，组装进LED14和荧光体16的状态。LED14是使用Au凸起15连接、固定在输入输出端子3a、3b上。在反射体1的截面形状为倒梯形形状的凹部中，充填着荧光体16。
从LED14发出的光被充填在其上部的荧光体16吸收，发出荧光。该荧光通过反射体1的Al薄膜5及Al薄膜6构成的反射面反射，射出到外部。由LED14发出的热从Si制底座基板2有效地散逸。
接着，用图7说明同时制造多个根据本发明的一个实施方式的LED用装配底座时的构成。
图7是表示同时制造多个根据本发明的一个实施方式的LED用装配底座时的基板状态的LED装配底座的构成的俯视图。另外，与图1相同的符号表示同一部分。
如图7所示，在晶片之类的大型Si基板上制造数百～数千个Si制基板，在其上面，装载并固定同样在大型的Si基板上同样数量制造的Si制反射体。其后，通过按规定尺寸切断，能够制造多个LED用装配底座。进而，进行LED的组装和荧光体的充填，制造各个LED光源。
根据本实施方式的LED用装配底座具有如下所述的产品的优越性。在这里，与由不同的材料(金属或在塑料等上贴金属薄膜)形成反射体、在该反射体的内部的凹部装载了LED用装配底座的产品进行比较说明。
(1)将反射体一侧的底座基板用Si制成，能够将LED直接装载在LED用装配底座上，从而使结构简化，由于没有了以往的装配底座厚度的距离，所以反射体和LED的距离很近，在充填荧光体时，能够使荧光体的面积减小。由于光是从荧光体整体发出的，所以成为事实上小面积的光源，能够实现小型、紧凑的设计。
以往，由于反射体通常是金属或是粘贴了金属薄膜的结构，所以在进行引线接合时，需要在反射体-装配底座之间，与反射体另外一种途径设置电端子，进而使反射体的尺寸变大。
(2)由于Si制底座基板与Si制反射体是同样的材料，所以相对于经历的热过程的接合可靠性非常好。由此，不仅图2所示的装配了1个LED的小的LED用装配底座的制作很容易，而且如图7所示的同时装配了数百～数千个LED的基板状态的LED用装配底座的制作也很容易。因此，本实施例在装配多个LED时，制作性优越。
以往，由于装配底座和反射体是不同的材料，所以一旦施加再流平(リフロ一)等的热负荷，就可能因不同材料的热膨胀差异而产生裂缝或剥落。
(3)由于底座基板和反射体是Si制造，Si的导热良好，为145W/m·K，能够很容易地有效地使来自LED的热散逸，很容易抑制由于LED的温度上升造成的特性恶化。
以往在用塑料等制作反射体的材质时，当象高亮度LED灯之类的大电流流动时，由于散热不充分，导致温度上升，引起LED特性恶化，使灯的热可靠性降低。
(4)由于是在Si制基板的状态下制作，所以能够原样使用光刻等半导体制造工艺，能够制作经济性优越的LED用装配底座。
权利要求
1.LED用装配底座，其特征在于，由表面上具有输入输出端子的Si制底座基板以及具有带斜面的贯通孔并且至少在该斜面上形成了反射膜的Si制反射体构成；在上述Si制底座基板的上面装配上述Si制反射体，并将其接合固定。
2.根据权利要求1所述的LED用装配底座，其特征在于上述Si制底座基板具备在其下面形成的输入输出焊垫，上述输入输出端子和上述输入输出焊垫通过对在上述Si制底座基板上形成的贯通孔进行金属喷镀处理而被电连接。
3.根据权利要求1所述的LED用装配底座，其特征在于上述Si制反射体和Si制底座基板是通过薄膜软钎料接合的。
4.根据权利要求1所述的LED用装配底座，其特征在于上述反射膜是Al薄膜。
5.一种装配LED的LED用装配底座的制造方法，其特征在于在Si基板的表面形成输入输出端子，制造Si制底座基板；在另外的Si基板上形成带斜面的贯通孔，至少在该斜面上形成反射膜，制造Si制反射体；在上述Si制底座基板的上面装配上述Si制反射体，并将其接合固定。
全文摘要
本发明的目的是，提供尺寸小型化的具有反射体的LED用装配底座及其制造方法。LED用装配底座由表面具有输入输出端子3a、3b的Si制底座基板2以及具有带斜面的贯通孔并且至少在该斜面上形成了反射膜5的Si制反射体1构成；在Si制底座基板2的上面装配Si制反射体1，并将其接合固定。Si制反射体1和Si制底座基板2是通过薄膜软钎料焊接接合的。
文档编号H01L21/48GK1750283SQ20051009325
公开日2006年3月22日 申请日期2005年8月19日 优先权日2004年9月14日
发明者竹盛英昭, 东山贤史, 森健二, 东门领一, 广濑实, 川口洋明 申请人:日立协和工程株式会社, 丰田合成株式会社