发光装置及其制造方法制造方法及图纸

提供一种能够向发光元件的大面积的半导体层均匀地供给大电流且散热特性良好的发光装置。在Si基板的空腔的底面，在与发光元件的第1元件电极相对的位置具备狭缝状的贯通孔(3)和填充贯通孔(3)的贯通电极(4)。贯通电极(4)的上表面的沿长轴方向的长度比贯通电极的沿Si基板的厚度方向上的高度大。在发光元件的第1元件电极与相对的贯通电极的上表面之间，分别配置有具有与贯通电极的上表面形状对应的形状的接合层。贯通电极(4)的上表面整体经由接合层与第1元件电极接合。由接合层与第1元件电极接合。由接合层与第1元件电极接合。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】发光装置及其制造方法


[0001]本专利技术涉及安装有LED等发光元件的发光装置，特别涉及将如发出紫外光的LED那样需要供给大电流的发光元件密封于气密性封装体中的发光装置。

技术介绍

[0002]发出紫外光的LED在发光层中使用容易因湿度而劣化的AlGaN半导体，因此优选将封装体气密性密封。然而，在可见光LED的周围填充树脂而进行密封的结构由于树脂因紫外光而劣化，因此无法用于紫外光LED。因此，例如使用如下结构：在由AlN陶瓷烧结体形成的空腔的底面安装搭载于AlN的底座上的紫外光LED，利用石英板密封空腔的开口。
[0003]在专利文献1中公开了如下结构：设置在由AlN构成的基板的厚度方向上贯通而形成的贯通电极，在贯通电极和AlN基板上配置用于搭载并接合发光元件的芯片焊盘。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1：日本特开2016
‑
127254号公报

技术实现思路

[0007]专利技术所要解决的课题
[0008]近年来，要求大光量且大面积地均匀发光的LED。因此，需要如下的封装结构：该封装结构能够对LED的大面积的半导体层均匀地供给大电流、并且将由于大电流供给而使得LED发出的热高效地传导至外部的散热结构。
[0009]专利文献1中记载的结构使用贯通电极，但没有采取措施以对半导体层均匀地供给大电流并将产生的热传导至外部。具体而言，没有公开在使用在镀敷填充时容易在内部产生空洞(void)的贯通电极，同时降低电阻、提高导热性用的结构。
[0010]本专利技术的目的在于提供一种能够向发光元件的大面积的半导体层均匀地供给大电流且散热特性良好的发光装置。
[0011]用于解决课题的手段
[0012]为了达成上述目的，在本专利技术中，发光装置具有发光元件和Si基板，发光元件具备：半导体层，其包含发光层；以及第1元件电极和第2元件电极，第1元件电极和第2元件电极与半导体层接合，供给使发光层发光的电流，Si基板设置有空腔，在空腔的底面搭载有发光元件。第1元件电极配置于半导体层的朝向空腔的底面侧的面上。在Si基板的空腔的底面，在与发光元件的第1元件电极相对的位置具备狭缝状的贯通孔和填充贯通孔的贯通电极。贯通电极的上表面的沿长轴方向的长度比贯通电极的沿Si基板的厚度方向上的高度大，贯通电极的上表面的沿短轴方向的长度比高度小。在发光元件的第1元件电极与相对的贯通电极的上表面之间，分别配置有具有与贯通电极的上表面形状对应的形状的接合层。贯通电极的上表面整体经由接合层与第1元件电极接合。
[0013]专利技术效果
[0014]根据本专利技术，能够提供一种能够向发光元件的大面积的半导体层均匀地供给大电流且散热特性良好的发光装置。
附图说明
[0015]图1是本专利技术的实施方式的发光装置的剖面图。
[0016]图2的(a)是实施方式的发光装置的Si基板1的俯视图，(b)是其仰视图。
[0017]图3是实施方式的发光装置的Si基板1的空腔2的底面区域的立体图。
[0018]图4是实施方式的发光装置的发光元件5的剖面图。
[0019]图5是图4的发光元件5的仰视图。
[0020]图6的(a)和(b)是实施方式的发光装置的Si基板1的贯通电极4的剖面图。
[0021]图7的(a)是表示用盖部件9密封实施方式的发光装置的Si基板1的空腔2的工序的说明图，(b)是表示密封后的结构的说明图。
[0022]图8的(a)～(e)是表示实施方式的发光装置的制造工序的剖面图。
[0023]图9的(a)～(d)是表示实施方式的发光装置的制造工序的剖面图。
[0024]图10的(a)～(e)是表示实施方式的发光装置的制造工序的剖面图。
[0025]图11的(a)～(e)是表示实施方式的发光装置的制造工序的剖面图。
[0026]图12是表示将实施方式的发光装置的Si基板1的贯通孔3、13的内壁形成为凹凸形状的例子的剖面图。
具体实施方式
[0027]使用附图对本专利技术的一个实施方式的发光装置进行说明。
[0028]图1表示本实施方式的发光装置的剖面图。另外，图2的(a)、(b)表示发光装置的基板1的俯视图及仰视图，图3表示发光装置的基板1的贯通电极4的立体图。
[0029]本实施方式的发光装置构成为，在设置于Si基板1中的空腔(凹部)2的底面2a设置狭缝状的贯通孔3，进而设置填充狭缝状的贯通孔3的形状的贯通电极4。如图2的(a)以及图3所示，贯通电极4的上表面的沿长轴方向的长度被设计为比贯通电极4的高度(Si基板1的厚度方向)大，贯通电极4的上表面的沿短轴方向的宽度比贯通电极4的高度小。
[0030]另外，在空腔2的底面2a搭载发光元件5，通过接合层8将发光元件5的底面的第1元件电极6直接接合于贯通电极4的上表面。
[0031]这样，通过利用填充狭缝的形状的贯通电极4与发光元件5的元件电极6直接接合而供给电流，与使用专利文献1等所记载的普通的柱状的贯通电极的情况相比，发光元件5的底面电极6与贯通电极4的接触面积在贯通电极4的上表面的长轴方向上较大，能够向发光元件5的第1元件电极6均匀地高效地供给大电流。
[0032]特别是，在第1元件电极6的形状是与填充狭缝的形状的贯通电极4的上表面形状对应的线状的电极的情况下，贯通电极4的上表面经由接合层6与线状的电极的全体接合，能够向线状的电极的整个面供给电流，因此能够向线状的电极均匀地供给大电流，能够使宽区域的半导体层高效地发光。
[0033]另外，贯通电极4通过与发光元件5的元件电极6直接接合，能够经由贯通电极4将发光元件5发出的热高效地散热。在贯通电极4与发光元件5的元件电极6的接合中，中间也
不存在形成于Si基板上的热氧化膜。进而，填充狭缝的形状的贯通电极4能够利用上表面整体接受发光元件5发出的热，一边使热沿上表面的与长度方向平行的方向分散，一边沿高度方向传导热。因此，能够通过填充狭缝的形状的贯通电极4高效地传导在发光元件5的半导体层中产生的热，并向Si基板1的外部散热。
[0034]填充狭缝状的贯通孔3的贯通电极4与长轴方向和宽度方向双方的尺寸比高度方向的尺寸大的大容积的贯通电极相比，在形成贯通电极时不容易在内部形成空洞，其结果是，能够降低电阻且提高热传导。
[0035]通过使贯通电极4为狭缝状，与专利文献1等中记载的具备普通的柱状的贯通电极的情况相比，能够抑制由热膨胀差引起的问题。即，能够抑制由于由金属构成的贯通电极4、由Si构成的基板1、以及形成于基板1表面以及贯通孔内壁的热氧化膜(SiO2)的热膨胀差而产生裂纹等。特别是，通过使贯通电极4为狭缝状，与柱状的情况相比，热氧化膜所占的比例变低，能够抑制在热氧化膜中产生的裂纹。
[0036]以下，更具体地说明本实施方式的发光装置。
[0037]如图1所示，本实施方式的发光装置构本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种发光装置，其特征在于，所述发光装置具有发光元件和Si基板，所述发光元件具备：半导体层，其包含发光层；以及第1元件电极和第2元件电极，所述第1元件电极和第2元件电极与所述半导体层接合，供给使所述发光层发光的电流，所述Si基板设置有空腔，在所述空腔的底面搭载有所述发光元件，所述第1元件电极配置于所述半导体层的朝向所述空腔的底面侧的面上，在所述Si基板的所述空腔的底面，在与所述发光元件的所述第1元件电极相对的位置具备狭缝状的贯通孔和填充所述贯通孔的贯通电极，所述贯通电极的上表面的沿长轴方向的长度比所述贯通电极的沿所述Si基板的厚度方向的高度大，所述贯通电极的上表面的沿短轴方向的长度比所述高度小，在所述发光元件的所述第1元件电极与相对的所述贯通电极的上表面之间，分别配置有具有与所述贯通电极的上表面形状对应的形状的接合层，所述贯通电极的上表面整体经由所述接合层与所述第1元件电极接合。2.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于，所述接合层的一部分填充所述Si基板的所述贯通孔的内壁的上部与所述贯通电极之间的间隙。3.根据权利要求1或2所述的发光装置，其特征在于，在所述空腔的开口的上表面搭载有盖部件，所述盖部件使所述发光元件发出的光通过，并堵塞所述开口。4.根据权利要求1～3中的任一项所述的发光装置，其特征在于，所述第1元件电极包括多个宽度比长度窄的线状电极部，所述多个线状电极部沿该线状电极部的宽度方向隔开规定的间隔排列配置，所述贯通电极以与所述多个线状电极部分别相对的方式设置有多个。5.根据权利要求1～4中的任一项所述的发光装置，其特征在于，所述贯通电极的上表面的沿长轴方向的长度为沿短轴方向的宽度的3倍以上。6.根据权利要求4所述的发光装置，其特征在于，所述半导体层的朝向所述空腔的底面侧的面具有以条纹状交替配置有p型半导体层和n型半导体层的区域，所述第1元件电极包括多个所述线状电极部，所述多个线状电极部分别与条纹状的p型半导体层接合。7.根据权利要求1～6中的任一项所述的发光装置，其特征在于，所述贯通电极由熔点比所述接合层高的金属构成，并且，所述贯通电极的上表面位于比所述Si基板的所述空腔的底面靠所述贯通孔的内侧的位置。8.根据权利要求3所述的发光装置，其特征在于，在所述Si基板的搭载有所述盖部件的区域设置有固相扩散接合部，所述固相扩散接合部通过固相扩散将所述Si基板与所述盖部件接合，所述固相扩散接合部形成为包围所述发光元件的环状。9.根据权利要求8所述的发光装置，其特征在于，所述固相扩散接合部是如下的三个接合部中的任意接合部：通过固相扩散将形成于所
述Si基板侧的金属层与形成于所述盖部件侧的金属层接合的接合部、通过固相扩散将形成于所述Si基板侧的金属层与形成于所述盖部件侧的Si层接合的接合部、以及通过固相扩散将所述Si基板或形成于该Si基板侧的Si层与形成于所述盖部件侧的金属层接合的接合部。10.根据权利要求8或9所述的发光装置，其特征在于，所述固相扩散接合部形成于设置在所述Si基板以及所述盖部件中的一方的凹部与设置在另一方的凸部所嵌合的区域。11.根据权利要求3所述的发光装置，其特征在于，在堵塞所述空腔的所述开口的部件的下表面以及所述Si基板的上表面中的一方具备凹部，在另一方具备由塑性变形的材料构成的凸部，所述凸部通过插入所述凹部并塑性变形而填充所述凹部，并与所述凹部密合。12.根据权利要求11所述的发光装置，其特征在于，所述凹部的内壁与所述凸部进行固相扩散而接合。13.根据权利要求6所述的发光装置，其特征在于，所述第2元件电极包括宽度比长度窄的第2线状电极部和连接它们的连接电极部，所述第2线状电极部与所述第1元件电极的所述线状电极部交替地配置，分别与所述条纹状的n型半导体层接合，在所述Si基板的所述空腔的底面，在与所述连接电极部相对的位置还具备狭缝状的连接电极用贯通孔和填充所述连接电极用贯通孔的连接电极用贯通电极，所述连接电极用贯通电极的上表面的沿长轴方向的长度比所述贯通电极的沿所述Si基板的厚度方向的高度大，在所述发光元件的所述连接电极部与所述连接电极用贯通电极的上表面之间，配置有具有与所述连接电极用贯通电极的上表面形状对应的形状的连接电极用接合层，所述连接电极用贯通电极的上表面整体经...

【专利技术属性】
技术研发人员：安田喜昭，千叶广文，熊谷光恭，铃木裕辉夫，田中秀治，
申请(专利权)人：斯坦雷电气株式会社，
类型：发明
国别省市：