発光装置
【課題】ＬＥＤチップから放射される光の一部を受光する受光部を有する光検出部を実装基板に一体に設けた構成を採用しながらも、構造の簡略化を図れ、且つ、ＬＥＤチップから光検出部への伝熱を抑制することが可能な発光装置を提供する。
【解決手段】ＬＥＤチップ１と、当該ＬＥＤチップ１を収納する収納凹所２ｂが一表面に形成されＬＥＤチップ１が実装されるとともにＬＥＤチップ１から放射された光の一部を受光する受光部４ａを有する光検出部４が形成された実装基板２と、実装基板２の上記一表面側に設けられＬＥＤチップ１から放射された光の配光を制御するレンズ部（ＬＥＤチップ１から放射された光の一部を受光部４ａへ導く導光部）３とを備える。実装基板２は、ＳＯＩ基板１０の上記一表面側のシリコン層１０ｃに光検出部４が形成され、収納凹所２ｂが、ＳＯＩ基板１０の上記他表面側のシリコン層１０ａに達する深さで形成されている。
【解決手段】ＬＥＤチップ１と、当該ＬＥＤチップ１を収納する収納凹所２ｂが一表面に形成されＬＥＤチップ１が実装されるとともにＬＥＤチップ１から放射された光の一部を受光する受光部４ａを有する光検出部４が形成された実装基板２と、実装基板２の上記一表面側に設けられＬＥＤチップ１から放射された光の配光を制御するレンズ部（ＬＥＤチップ１から放射された光の一部を受光部４ａへ導く導光部）３とを備える。実装基板２は、ＳＯＩ基板１０の上記一表面側のシリコン層１０ｃに光検出部４が形成され、収納凹所２ｂが、ＳＯＩ基板１０の上記他表面側のシリコン層１０ａに達する深さで形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤチップ（発光ダイオードチップ）を用いた発光装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、図４に示すように、ＬＥＤチップ１と、ＬＥＤチップ１を収納するパッケージＡとを備え、ＬＥＤチップ１から放射される光の一部を受光する受光部４ａを有するフォトダイオードからなる光検出部４がパッケージＡに一体に設けられた発光装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
上述のパッケージＡは、ＬＥＤチップ１を収納する収納凹所２ｂ’が一表面に形成されＬＥＤチップ１が実装される実装基板２’と、実装基板２’の上記一表面側で収納凹所２ｂ’を閉塞する形で配設された透光性部材８とで構成され、光検出部４が実装基板２’における収納凹所２ｂ’の周部から内方へ突出する突出部２ｃ’に形成されており、収納凹所２ｂ内がＬＥＤチップ１を封止した透光性封止材（例えば、シリコーン樹脂など）からなる封止部９により充実されている。
【０００４】
ここにおいて、実装基板２’は、シリコン基板２０ａを用いて形成されＬＥＤチップ１が実装されるベース基板２０と、シリコン基板４０ａを用いて形成され光取出窓４１が形成されるとともに光検出部４が形成された光検出部形成基板４０と、シリコン基板３０ａを用いて形成されてなり光取出窓４１に連通する開口窓３１が形成されベース基板２０と光検出部形成基板４０との間に介在する配光用基板３０とで構成されており、光検出部４は、配光用基板３０に形成された貫通孔配線３４およびベース基板２０に形成された貫通孔配線２４を介して外部接続用電極２７ｃ，２７ｄと電気的に接続されている。なお、ＬＥＤチップ１は、ベース基板２０に形成された図示しない貫通孔配線を介して図示しない外部接続用電極と電気的に接続されている。
【０００５】
上述の図４に示した構成の発光装置では、実装基板２’においてＬＥＤチップ１を収納する収納凹所２ｂ’の周部から内方へ突出する突出部２ｃ’に、ＬＥＤチップ１から放射される光を検出する光検出部４が形成されているので、実装基板２’の上記一表面側において収納凹所２ｂ’の周囲に光検出部４を配置するためのスペースを別途に確保する必要がなく、光検出部４を実装基板２’に設けながらも平面サイズの小型化が可能になるという利点がある。なお、図４に示した構成の発光装置では、光検出部形成基板４０の基礎となるシリコン基板４０ａの導電形がｎ形であり、光検出部４においてＬＥＤチップ１からの光を受光する受光部４ａがｐ形領域により構成されている。
【０００６】
しかして、例えば、ＬＥＤチップ１として赤色ＬＥＤチップを採用した発光装置と、ＬＥＤチップ１として緑色ＬＥＤチップを採用した発光装置と、ＬＥＤチップ１として青色ＬＥＤチップを採用した発光装置とを同一の回路基板上に近接して配置して、当該回路基板に各発光装置のＬＥＤチップ１を駆動する駆動回路部と、各光検出部４の出力がそれぞれの目標値に保たれるように駆動回路部から各発光色のＬＥＤチップ１に流れる電流をフィードバック制御する制御回路部などを設けておくことにより、各光検出部４それぞれの出力に基づいて各発光色のＬＥＤチップ１の光出力を各別に制御することができ、各発光色ごとのＬＥＤチップ１の光出力の経時変化の違いなどによらず混色光（ここでは、白色光）の光色や色温度の精度を向上することができる。要するに、所望の混色光を安定して得ることができる。なお、上記特許文献１には、図４に示した構成の発光装置において、透光性部材８に、ＬＥＤチップ１から放射される光（例えば、青色光）によって励起されてＬＥＤチップよりも長波長の光（例えば、黄色光）を放射する蛍光体を含有させておくことにより、ＬＥＤチップ１からの光と蛍光体からの光との混色光（例えば、白色光）を得ることができることも記載されている。
【０００７】
また、従来から、図５に示すように、半導体レーザチップからなる発光素子１０１と、当該発光素子１０１を収納する収納凹所２ｂ”が一表面に形成され発光素子１０１が実装されるとともに発光素子１０１から放射された光を検出するフォトダイオードからなる光検出部４が形成された実装基板２”とを備えた発光装置が提案されている（特許文献２参照）。ここにおいて、図５に示した構成の発光装置では、実装基板２”が１枚のｎ形シリコン基板２００を用いて形成され、収納凹所２ｂ”が異方性エッチングにより形成されており、当該収納凹所２ｂ”は、内底面から離れるにつれて開口面積が徐々に大きくなっている。
【０００８】
また、図５に示した構成の発光装置は、光検出部４におけるｐ形領域からなる受光部４ａが収納凹所２ｂ”の内側面に沿って形成されている。また、図５に示した構成の発光装置は、ｎ形シリコン基板２００の一表面と収納凹所２ｂ”の内底面および内側面とに跨って絶縁膜２３が形成されており、絶縁膜２３において受光部４ａに対応する部位上に、発光素子１０１からの光の一部を反射し一部を透過する所定膜厚（例えば、１００ｎｍ〜４００ｎｍ）のＡｕ膜からなる金属膜１９０”が形成されている。なお、図５中の一点鎖線は発光素子１０１から放射された光の光路を示しており、破線は金属膜１９”を透過して光検出部４の受光部４ａに吸収される光の光路を示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００７−２９４８３４号公報
【特許文献２】特開平７−２９７４８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、図４に示した構成の発光装置では、実装基板２’を３枚のシリコン基板２０ａ，３０ａ，４０ａを用いて形成する必要があり、構造が複雑になってしまうとともにコストが高くなってしまう。
【００１１】
また、図５に示した構成の発光装置は、実装基板２”が１枚のｎ形シリコン基板２００を用いて形成されており、発光素子１０１で発生した熱がｎ形シリコン基板２００へ伝熱され、光検出部４にも伝熱されるので、光検出部４の温度が上昇し、光検出部４の検出精度が低下してしまう。また、図５に示した構成の発光装置では、金属膜１９”が発光素子１０１からの光の一部を透過させる必要があるので、金属膜１９”の材料の選択肢が少なくなってしまうとともに発光効率が低下してしまう。
【００１２】
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、ＬＥＤチップから放射される光の一部を受光する受光部を有する光検出部を実装基板に一体に設けた構成を採用しながらも、構造の簡略化を図れ、且つ、ＬＥＤチップから光検出部への伝熱を抑制することが可能な発光装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
請求項１の発明は、ＬＥＤチップと、当該ＬＥＤチップを収納する収納凹所が一表面に形成されＬＥＤチップが実装されるとともにＬＥＤチップから放射された光の一部を受光する受光部を有する光検出部が形成された実装基板と、実装基板の前記一表面側に設けられＬＥＤチップから放射された光の一部を受光部へ導く導光部とを備え、実装基板は、厚み方向の中間に絶縁層を有する１枚のＳＯＩ基板を用いて形成されるとともに、ＳＯＩ基板の一表面側のシリコン層に光検出部が形成され、収納凹所が、少なくとも絶縁層に達する深さで形成されてなることを特徴とする。
【００１４】
この発明によれば、ＬＥＤチップを収納する収納凹所が一表面に形成されＬＥＤチップが実装されるとともにＬＥＤチップから放射された光を受光する受光部を有する光検出部が形成された実装基板と、実装基板の前記一表面側に設けられＬＥＤチップから放射された光の一部を受光部へ導く導光部とを備えているので、ＬＥＤチップから放射された光の一部を光検出部の受光部で受光することができ、また、実装基板が厚み方向の中間に絶縁層を有する１枚のＳＯＩ基板を用いて形成されるとともに、当該ＳＯＩ基板の一表面側のシリコン層に光検出部が形成され、収納凹所が、少なくとも絶縁層に達する深さで形成されているので、ＬＥＤチップから放射される光の一部を受光する受光部を有する光検出部を実装基板に一体に設けた構成を採用しながらも、構造の簡略化を図れ、且つ、ＬＥＤチップから光検出部への伝熱をＳＯＩ基板の絶縁層により阻止して抑制することが可能となる。
【００１５】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記収納凹所の深さ寸法が、前記ＳＯＩ基板の前記一表面側の前記シリコン層と前記絶縁層との合計寸法よりも大きく設定されてなることを特徴とする。
【００１６】
この発明によれば、前記ＬＥＤチップで発生した熱を実装基板の他表面側へ効率良く放熱させることが可能となる。
【００１７】
請求項３の発明は、請求項１の発明において、前記収納凹所の深さ寸法が、前記ＳＯＩ基板の前記一表面側の前記シリコン層の厚さ寸法と同じに設定されてなることを特徴とする。
【００１８】
この発明によれば、製造時において前記収納凹所を形成する際に、前記ＳＯＩ基板の前記絶縁層をエッチングストッパ層として利用することができるので、前記収納凹所の深さ寸法の精度を向上できる。
【００１９】
請求項４の発明は、請求項１ないし請求項３の発明において、前記光検出部において前記ＬＥＤチップからの光を受光する前記受光部は、前記ＳＯＩ基板の前記一表面側における前記収納凹所の周部で前記ＳＯＩ基板の前記一表面に沿って形成されてなることを特徴とする。
【００２０】
この発明によれば、前記受光部を前記実装基板における前記収納凹所の内側面に沿って形成する場合に比べて、前記受光部を容易に形成することができる。
【００２１】
請求項５の発明は、請求項４の発明において、前記収納凹所は、内底面から離れるにつれて徐々に開口面積が大きくなっており、前記実装基板は、前記ＳＯＩ基板の前記一表面側および前記収納凹所の内側面側に、前記ＬＥＤチップから放射された光を反射する反射膜が前記受光部を避けて形成されてなることを特徴とする。
【００２２】
この発明によれば、前記実装基板は、前記ＳＯＩ基板の前記一表面側および前記収納凹所の内側面側に、前記ＬＥＤチップから放射された光を反射する反射膜が前記受光部を避けて形成されているので、反射膜の材料選択の自由度が高く、前記実装基板での吸収損失を低減でき、発光効率の向上を図れる。
【００２３】
請求項６の発明は、請求項１ないし請求項５の発明において、前記導光部が、前記ＬＥＤチップから放射された光の配光を制御するレンズ部であって、前記ＬＥＤチップから放射される光によって励起されて前記ＬＥＤチップよりも長波長の光を放射する蛍光体を含有した透光性材料により形成され、前記実装基板の前記一表面側においてレンズ部と前記光検出部との間に、透光性および断熱性を有し蛍光体から前記受光部への伝熱を阻止する透光性断熱部が設けられてなることを特徴とする。
【００２４】
この発明によれば、蛍光体でのストークスシフトによるエネルギ損失に起因した熱が前記受光部へ伝熱されるのを透光性断熱部により阻止することができるから、前記ＬＥＤチップから放射される光と蛍光体から放射される光との混色光を得ることができるようにしながらも、蛍光体から前記受光部への伝熱を抑制することができる。
【発明の効果】
【００２５】
請求項１の発明では、ＬＥＤチップから放射される光の一部を検出する光検出部を実装基板に一体に設けた構成を採用しながらも、構造の簡略化を図れ、且つ、ＬＥＤチップから光検出部への伝熱を抑制することが可能となるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】実施形態１の発光装置を示し、（ａ）は概略断面図、（ｂ）は要部概略平面図である。
【図２】実施形態２の発光装置を示し、（ａ）は概略断面図、（ｂ）は要部概略平面図である。
【図３】実施形態３の発光装置を示し、（ａ）は概略断面図、（ｂ）は要部概略平面図である。
【図４】従来例を示す概略断面図である。
【図５】他の従来例を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
（実施形態１）
本実施形態の発光装置は、図１に示すように、ＬＥＤチップ１と、当該ＬＥＤチップ１を収納する収納凹所２ｂが一表面に形成されＬＥＤチップ１が実装されるとともにＬＥＤチップ１から放射された光の一部を受光する受光部４ａを有する光検出部４が形成された実装基板２と、実装基板２の上記一表面側に設けられＬＥＤチップ１から放射された光の配光を制御するレンズ部３とを備えている。
【００２８】
上述の実装基板２は、厚み方向の中間に絶縁層１０ｂを有する１枚のＳＯＩ基板１０を用いて形成されている。ここにおいて、ＳＯＩ基板１０は、一表面側（図１（ａ）の上面側）のシリコン層１０ｃと他表面側（図１（ａ）の下面側）のシリコン層１０ａとの間にシリコン酸化膜からなる絶縁層１０ｂが介在しており、上記一表面側のシリコン層１０ｃの表面が（１００）面となっている。なお、ＳＯＩ基板１０の上記一表面側のシリコン層１０ｃは導電形がｎ形となっている。
【００２９】
また、実装基板２は、ＳＯＩ基板１０の上記一表面側のシリコン層１０ｃに光検出部４が形成され、収納凹所２ｂが、ＳＯＩ基板１０の上記他表面側のシリコン層１０ａに達する深さで形成されている。要するに、本実施形態の発光装置では、収納凹所２ｂの深さ寸法が、ＳＯＩ基板１０の上記一表面側のシリコン層１０ｃと絶縁層１０ｂとの合計寸法よりも大きく設定されている。
【００３０】
ここにおいて、実装基板２は、上記一表面側に、ＬＥＤチップ１の両電極（図示せず）それぞれと電気的に接続される２つの導体パターン１５ａ，１５ｂが形成されるとともに、光検出部４に電気的に接続された２つの導体パターン１５ｃ，１５ｄが形成されており、各導体パターン１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄとＳＯＩ基板１０の他表面側（図１（ａ）における下面側）に形成された４つの外部接続用電極１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄとがそれぞれ貫通孔配線１４を介して電気的に接続されている。ただし、ＬＥＤチップ１の両電極それぞれと電気的に接続される２つの導体パターン１５ａ，１５ｂは、後述の絶縁膜１３のうち収納凹所２ｂの内底面に形成された部位の上に形成されている。
【００３１】
本実施形態におけるＬＥＤチップ１は、結晶成長用基板として導電性基板を用い厚み方向の両面に電極が形成され、可視光（例えば、赤色光、緑色光、青色光など）を放射するＬＥＤチップである。そこで、実装基板２は、ＬＥＤチップ１が電気的に接続される２つの導体パターン１５ａ，１５ｂのうちの一方の導体パターン１５ａを、ＬＥＤチップ１がダイボンディングされる矩形状のダイパッド部１５ａａと、ダイパッド部１５ａａに連続一体に形成され貫通孔配線１４との接続部位となる引き出し配線部１５ａｂとで構成してある。要するに、ＬＥＤチップ１は、上記一方の導体パターン１５ａのダイパッド部１５ａａにダイボンディングされており、ダイパッド部１５ａａ側の電極がダイパッド部１５ａａに接合されて電気的に接続され、ダイパッド部１５ａａ側とは反対側の電極がボンディングワイヤＷ１を介して他方の導体パターン１５ｂと電気的に接続されている。
【００３２】
また、実装基板２は、ＳＯＩ基板１０の上記他表面側に、ＳＯＩ基板１０よりも熱伝導率の高い金属材料からなる矩形状の放熱用パッド部１８が形成されており、ダイパッド部１５ａａと放熱用パッド部１８とがＳＯＩ基板１０よりも熱伝導率の高い金属材料（例えば、Ｃｕなど）からなる複数（本実施形態では、９つ）の円柱状のサーマルビア１６を介して熱的に結合されており、ＬＥＤチップ１で発生した熱が各サーマルビア１６および放熱用パッド部１８を介して放熱されるようになっている。
【００３３】
ところで、実装基板２は、ＳＯＩ基板１０に、上述の４つの貫通孔配線１４それぞれが内側に形成される４つの貫通孔１２ａと、上述の９つのサーマルビア１６それぞれが内側に形成される９つの貫通孔１２ｂとが厚み方向に貫設され、ＳＯＩ基板１０の上記一表面とＳＯＩ基板１０における収納凹所２ｂの内底面および内側面とＳＯＩ基板１０の上記他表面と各貫通孔１２ａ，１２ｂの内面とに跨って熱酸化膜（シリコン酸化膜）からなる上述の絶縁膜１３が形成されており、各導体パターン１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ、各外部接続用電極１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ、放熱用パッド部１８、各貫通孔配線１４および各サーマルビア１６がＳＯＩ基板１０と電気的に絶縁されている。
【００３４】
ここにおいて、各導体パターン１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ、各外部接続用電極１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ、放熱用パッド部１８は、絶縁膜１３上に形成されたＴｉ膜と当該Ｔｉ膜上に形成されたＡｕ膜との積層膜により構成されており、ＳＯＩ基板１０の上記一表面側の各導体パターン１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄが同時に形成され、ＳＯＩ基板１０の上記他表面側の各外部接続用電極１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ、放熱用パッド部１８が同時に形成してある。なお、本実施形態では、絶縁膜１３上のＴｉ膜の膜厚を１５〜５０ｎｍ、Ｔｉ膜上のＡｕ膜の膜厚を５００ｎｍに設定してあるが、これらの数値は一例であって特に限定するものではない。また、各Ａｕ膜の材料は、純金に限らず不純物を添加したものでもよい。また、各Ａｕ膜と絶縁膜１３との間に密着性改善用の密着層としてＴｉ膜を介在させてあるが、密着層の材料はＴｉに限らず、例えば、Ｃｒ、Ｎｂ、Ｚｒ、ＴｉＮ、ＴａＮなどでもよい。また、貫通孔配線１４およびサーマルビア１６の材料としては、Ｃｕを採用しているが、Ｃｕに限らず、例えば、Ｎｉなどを採用してもよい。
【００３５】
また、実装基板２は、上述の光検出部４としてフォトダイオードが形成されている。ここにおいて、光検出部４は、ＳＯＩ基板１０の上記一表面側のシリコン層１０ｃに、上記フォトダイオードのｐ形領域からなる受光部４ａが形成されており、上述の２つの導体パターン１５ｃ，１５ｄのうちの一方の導体パターン１５ｃが、当該受光部４ａに電気的に接続され、他方の導体パターン１５ｄが、上記フォトダイオードのｎ形領域４ｂを構成するシリコン層１０ｃに電気的に接続されている。なお、各導体パターン１５ｃ，１５ｄは、絶縁膜１３に形成したコンタクトホール１３ｃ，１３ｄを通して光検出部４と電気的に接続されている。
【００３６】
また、光検出部４においてＬＥＤチップ１からの光を受光する受光部４ａは、ＳＯＩ基板１０の上記一表面側における収納凹所２ｂの周部でＳＯＩ基板１０の上記一表面に沿って形成されている。しかして、本実施形態の発光装置では、図５に示した構成のように受光部４ａを実装基板２”における収納凹所２ｂ”の内側面に沿って形成する場合に比べて、受光部４ａを容易に形成することができる。なお、受光部４ａの平面視形状は、収納凹所２ｂを全周に亘って囲む枠状（ここでは、矩形枠状）の形状としてある。
【００３７】
また、実装基板２の収納凹所２ｂは、エッチング速度の結晶方位依存性を利用した湿式の異方性エッチングにより形成されており、内底面から離れるにつれて徐々に開口面積が大きくなっている。ここにおいて、実装基板２は、ＳＯＩ基板１０の上記一表面側および収納凹所２ｂの内側面側に、ＬＥＤチップ１から放射された光を反射する反射膜１９が受光部４ａを避けて形成されている。ここにおいて、反射膜１９の材料としては、ＬＥＤチップ１から放射される光に対する反射率の高い材料（例えば、Ａｌ、Ａｇなど）を適宜選択すればよい。しかして、本実施形態の発光装置では、実装基板２は、ＳＯＩ基板１０の上記一表面側および収納凹所２ｂの内側面側に、ＬＥＤチップ１から放射された光を反射する反射膜１９が受光部４ａを避けて形成されているので、反射膜１９の材料選択の自由度が高く、実装基板２での吸収損失を低減でき、発光効率の向上を図れる。
【００３８】
レンズ部３は、透光性材料（例えば、シリコーン樹脂など）により形成され実装基板２の上記一表面側においてＬＥＤチップ１および当該ＬＥＤチップ１に接続されたボンディングワイヤＷ１を封止した半球状のレンズ状封止部により構成されている。ここにおいて、レンズ部３の透光性材料は、シリコーン樹脂に限らず、例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリカーボネート樹脂、ガラスなどを採用してもよい。また、レンズ部３の形状は半球状に限らず、例えば、半楕円球状の形状でもよい。なお、本実施形態では、実装基板２とレンズ部３とでパッケージを構成している。
【００３９】
本実施形態の発光装置の製造にあたっては、上述のＳＯＩ基板１０として実装基板２を多数形成可能なＳＯＩウェハを用い、実装基板２にＬＥＤチップ１を実装してからレンズ部３を形成し、その後、ダイシング工程により実装基板２のサイズに分割するようにしている。
【００４０】
以上説明した本実施形態の発光装置は、ＬＥＤチップ１を収納する収納凹所２ｂが上記一表面に形成されＬＥＤチップ１が実装されるとともにＬＥＤチップ１から放射された光の一部を受光する受光部４ａを有する光検出部４が形成された実装基板２と、実装基板２の上記一表面側に設けられＬＥＤチップ１から放射された光の配光を制御するレンズ部３とを備えているので、ＬＥＤチップ１から放射されレンズ部３と空気との界面で反射された光の一部を光検出部４で受光することができ、また、実装基板２が厚み方向の中間に絶縁層１０ｂを有する１枚のＳＯＩ基板１０を用いて形成されるとともに、当該ＳＯＩ基板１０の上記一表面側のシリコン層１０ｃに光検出部４が形成され、収納凹所２ｂの深さ寸法が、ＳＯＩ基板１０の上記一表面側のシリコン層１０ｃと絶縁層１０ｂとの合計寸法よりも大きく設定されているので、ＬＥＤチップ１から放射される光の一部を受光する受光部４ａを有する光検出部４を実装基板２に一体に設けた構成を採用しながらも、構造の簡略化を図れ、且つ、ＬＥＤチップ１から光検出部４への伝熱をＳＯＩ基板１０の絶縁層１０ｂにより阻止して抑制することが可能となる。しかして、本実施形態の発光装置では、光検出部４の検出精度を向上させることが可能となる。なお、本実施形態では、レンズ部３が、実装基板２の上記一表面側に設けられＬＥＤチップ１から放射された光の一部を受光部４ａへ導く導光部を構成している。ここで、当該導光部は、ＬＥＤチップ１から放射された光の一部を受光部４ａへ導くことができればよく、必ずしもレンズ部３のようなレンズ形状に形成する必要はない。
【００４１】
また、本実施形態の発光装置では、収納凹所２ｂの深さ寸法が、ＳＯＩ基板１０の上記一表面側のシリコン層１０ｃと絶縁層１０ｂとの合計寸法よりも大きく設定されているので、ＬＥＤチップ１で発生した熱を実装基板２の他表面側へ効率良く放熱させることが可能となる。
【００４２】
また、本実施形態の発光装置は、実装基板２に光検出部４が設けられているので、例えば、ＬＥＤチップ１として赤色ＬＥＤチップを採用した発光装置と、ＬＥＤチップ１として緑色ＬＥＤチップを採用した発光装置と、ＬＥＤチップ１として青色ＬＥＤチップを採用した発光装置とを同一の配線基板（回路基板）上に近接して配置して、当該配線基板に各発光装置のＬＥＤチップ１を駆動する駆動回路部と、各光検出部４の出力がそれぞれの目標値に保たれるように駆動回路部から各発光色のＬＥＤチップ１に流れる電流をフィードバック制御する制御回路部などを設けておくことにより、各光検出部４それぞれの出力に基づいて各発光色のＬＥＤチップ１の光出力を各別に制御することができ、各発光色ごとのＬＥＤチップ１の光出力の経時変化の違いなどによらず混色光（ここでは、白色光）の光色や色温度の精度を向上することができる。要するに、所望の混色光を安定して得ることができる。
【００４３】
（実施形態２）
本実施形態の発光装置の基本構成は実施形態１と略同じであって、図２に示すように、実装基板２における収納凹所２ｂの深さ寸法が、ＳＯＩ基板１０の上記一表面側のシリコン層１０ｃの厚さ寸法と同じに設定されている点が相違する。ここにおいて、ＳＯＩ基板１０の各シリコン層１０ａ，１０ｃの厚さは、ＬＥＤチップ１の厚みなどに基づいて規定する収納凹所２ｂの所望の深さ寸法に応じて適宜設定すればよい。なお、実施形態１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００４４】
しかして、本実施形態の発光装置によれば、製造時において収納凹所２ｂを形成する際に、ＳＯＩ基板１０の絶縁層１０ｂをエッチングストッパ層として利用することができるので、収納凹所２ｂの深さ寸法の精度を向上できる。
【００４５】
（実施形態３）
図３に示す本実施形態の発光装置の基本構成は実施形態１と略同じであって、レンズ部３が、ＬＥＤチップ１から放射される光によって励起されてＬＥＤチップ１よりも長波長の光を放射する蛍光体（図示せず）を含有した透光性材料（例えば、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリカーボネート樹脂、ガラス、有機成分と無機成分とがｎｍレベルもしくは分子レベルで混合、結合した有機・無機ハイブリッド材料など）により形成されており、実装基板２の上記一表面側においてレンズ部３と光検出部４との間に、透光性および断熱性を有し蛍光体から受光部４ａへの伝熱を阻止する透光性断熱部５が設けられている点が相違する。なお、実施形態１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００４６】
本実施形態の発光装置において、例えば、ＬＥＤチップ１として青色の光を放射するＬＥＤチップを用い、上述の蛍光体として、ＬＥＤチップ１から放射された青色の光によって励起されてブロードな黄色系の光を放射する粒子状の黄色蛍光体を採用すれば、ＬＥＤチップ１から放射された青色の光と黄色蛍光体から放射された光とがレンズ部３から出射されることとなり、白色光を得ることができる。なお、レンズ部３の透光性材料としてガラスを採用すれば、シリコーン樹脂などの有機材料を採用している場合に比べて、レンズ部３の熱伝導性が向上するので、蛍光体の温度上昇を抑制できて蛍光体の温度消光による量子効率の低下を抑制することができ、しかも、水蒸気やＮＯｘなど対するガスバリア性や耐透湿性が向上するとともに、蛍光体の吸湿劣化を抑制でき、信頼性および耐久性が向上する。また、レンズ部３の材料として用いる透光性材料に混合する蛍光体も黄色蛍光体に限らず、例えば、赤色蛍光体と緑色蛍光体とを混合しても白色光を得ることができ、赤色蛍光体と緑色蛍光体とを用いれば演色性を高めることができる。
【００４７】
上述の透光性断熱部５は、平面視形状が受光部４ａの平面視形状に沿った矩形枠状であり、断面形状が半円状に形成されているが、透光性断熱部５の形状は特に限定するものではない。ここにおいて、透光性断熱部５の材料は、レンズ部３の材料と絶縁膜１３の材料とに応じて、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリカーボネート樹脂などから適宜選択して採用すればよい。
【００４８】
しかして、本実施形態の発光装置によれば、蛍光体でのストークスシフトによるエネルギ損失に起因した熱が光検出部４の受光部４ａへ伝熱されるのを透光性断熱部５により阻止することができるから、ＬＥＤチップ１から放射される光と蛍光体から放射される光との混色光を得ることができるようにしながらも、蛍光体から受光部４ａへの伝熱を抑制することができ、光検出部４の検出精度の向上を図れる。
【００４９】
なお、本実施形態のレンズ部３および透光性断熱部５を実施形態２の発光装置に適用してもよい。要するに、実装基板２の収納凹所２ｂは、少なくともＳＯＩ基板１０の絶縁層１０ｂに達する深さで形成されていればよい。
【符号の説明】
【００５０】
１ ＬＥＤチップ
２ 実装基板
２ｂ 収納凹所
３ レンズ部（導光部）
４ 光検出部
４ａ 受光部
１０ ＳＯＩ基板
１０ａ シリコン層
１０ｂ 絶縁層
１０ｃ シリコン層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤチップ（発光ダイオードチップ）を用いた発光装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、図４に示すように、ＬＥＤチップ１と、ＬＥＤチップ１を収納するパッケージＡとを備え、ＬＥＤチップ１から放射される光の一部を受光する受光部４ａを有するフォトダイオードからなる光検出部４がパッケージＡに一体に設けられた発光装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
上述のパッケージＡは、ＬＥＤチップ１を収納する収納凹所２ｂ’が一表面に形成されＬＥＤチップ１が実装される実装基板２’と、実装基板２’の上記一表面側で収納凹所２ｂ’を閉塞する形で配設された透光性部材８とで構成され、光検出部４が実装基板２’における収納凹所２ｂ’の周部から内方へ突出する突出部２ｃ’に形成されており、収納凹所２ｂ内がＬＥＤチップ１を封止した透光性封止材（例えば、シリコーン樹脂など）からなる封止部９により充実されている。
【０００４】
ここにおいて、実装基板２’は、シリコン基板２０ａを用いて形成されＬＥＤチップ１が実装されるベース基板２０と、シリコン基板４０ａを用いて形成され光取出窓４１が形成されるとともに光検出部４が形成された光検出部形成基板４０と、シリコン基板３０ａを用いて形成されてなり光取出窓４１に連通する開口窓３１が形成されベース基板２０と光検出部形成基板４０との間に介在する配光用基板３０とで構成されており、光検出部４は、配光用基板３０に形成された貫通孔配線３４およびベース基板２０に形成された貫通孔配線２４を介して外部接続用電極２７ｃ，２７ｄと電気的に接続されている。なお、ＬＥＤチップ１は、ベース基板２０に形成された図示しない貫通孔配線を介して図示しない外部接続用電極と電気的に接続されている。
【０００５】
上述の図４に示した構成の発光装置では、実装基板２’においてＬＥＤチップ１を収納する収納凹所２ｂ’の周部から内方へ突出する突出部２ｃ’に、ＬＥＤチップ１から放射される光を検出する光検出部４が形成されているので、実装基板２’の上記一表面側において収納凹所２ｂ’の周囲に光検出部４を配置するためのスペースを別途に確保する必要がなく、光検出部４を実装基板２’に設けながらも平面サイズの小型化が可能になるという利点がある。なお、図４に示した構成の発光装置では、光検出部形成基板４０の基礎となるシリコン基板４０ａの導電形がｎ形であり、光検出部４においてＬＥＤチップ１からの光を受光する受光部４ａがｐ形領域により構成されている。
【０００６】
しかして、例えば、ＬＥＤチップ１として赤色ＬＥＤチップを採用した発光装置と、ＬＥＤチップ１として緑色ＬＥＤチップを採用した発光装置と、ＬＥＤチップ１として青色ＬＥＤチップを採用した発光装置とを同一の回路基板上に近接して配置して、当該回路基板に各発光装置のＬＥＤチップ１を駆動する駆動回路部と、各光検出部４の出力がそれぞれの目標値に保たれるように駆動回路部から各発光色のＬＥＤチップ１に流れる電流をフィードバック制御する制御回路部などを設けておくことにより、各光検出部４それぞれの出力に基づいて各発光色のＬＥＤチップ１の光出力を各別に制御することができ、各発光色ごとのＬＥＤチップ１の光出力の経時変化の違いなどによらず混色光（ここでは、白色光）の光色や色温度の精度を向上することができる。要するに、所望の混色光を安定して得ることができる。なお、上記特許文献１には、図４に示した構成の発光装置において、透光性部材８に、ＬＥＤチップ１から放射される光（例えば、青色光）によって励起されてＬＥＤチップよりも長波長の光（例えば、黄色光）を放射する蛍光体を含有させておくことにより、ＬＥＤチップ１からの光と蛍光体からの光との混色光（例えば、白色光）を得ることができることも記載されている。
【０００７】
また、従来から、図５に示すように、半導体レーザチップからなる発光素子１０１と、当該発光素子１０１を収納する収納凹所２ｂ”が一表面に形成され発光素子１０１が実装されるとともに発光素子１０１から放射された光を検出するフォトダイオードからなる光検出部４が形成された実装基板２”とを備えた発光装置が提案されている（特許文献２参照）。ここにおいて、図５に示した構成の発光装置では、実装基板２”が１枚のｎ形シリコン基板２００を用いて形成され、収納凹所２ｂ”が異方性エッチングにより形成されており、当該収納凹所２ｂ”は、内底面から離れるにつれて開口面積が徐々に大きくなっている。
【０００８】
また、図５に示した構成の発光装置は、光検出部４におけるｐ形領域からなる受光部４ａが収納凹所２ｂ”の内側面に沿って形成されている。また、図５に示した構成の発光装置は、ｎ形シリコン基板２００の一表面と収納凹所２ｂ”の内底面および内側面とに跨って絶縁膜２３が形成されており、絶縁膜２３において受光部４ａに対応する部位上に、発光素子１０１からの光の一部を反射し一部を透過する所定膜厚（例えば、１００ｎｍ〜４００ｎｍ）のＡｕ膜からなる金属膜１９０”が形成されている。なお、図５中の一点鎖線は発光素子１０１から放射された光の光路を示しており、破線は金属膜１９”を透過して光検出部４の受光部４ａに吸収される光の光路を示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００７−２９４８３４号公報
【特許文献２】特開平７−２９７４８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、図４に示した構成の発光装置では、実装基板２’を３枚のシリコン基板２０ａ，３０ａ，４０ａを用いて形成する必要があり、構造が複雑になってしまうとともにコストが高くなってしまう。
【００１１】
また、図５に示した構成の発光装置は、実装基板２”が１枚のｎ形シリコン基板２００を用いて形成されており、発光素子１０１で発生した熱がｎ形シリコン基板２００へ伝熱され、光検出部４にも伝熱されるので、光検出部４の温度が上昇し、光検出部４の検出精度が低下してしまう。また、図５に示した構成の発光装置では、金属膜１９”が発光素子１０１からの光の一部を透過させる必要があるので、金属膜１９”の材料の選択肢が少なくなってしまうとともに発光効率が低下してしまう。
【００１２】
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、ＬＥＤチップから放射される光の一部を受光する受光部を有する光検出部を実装基板に一体に設けた構成を採用しながらも、構造の簡略化を図れ、且つ、ＬＥＤチップから光検出部への伝熱を抑制することが可能な発光装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
請求項１の発明は、ＬＥＤチップと、当該ＬＥＤチップを収納する収納凹所が一表面に形成されＬＥＤチップが実装されるとともにＬＥＤチップから放射された光の一部を受光する受光部を有する光検出部が形成された実装基板と、実装基板の前記一表面側に設けられＬＥＤチップから放射された光の一部を受光部へ導く導光部とを備え、実装基板は、厚み方向の中間に絶縁層を有する１枚のＳＯＩ基板を用いて形成されるとともに、ＳＯＩ基板の一表面側のシリコン層に光検出部が形成され、収納凹所が、少なくとも絶縁層に達する深さで形成されてなることを特徴とする。
【００１４】
この発明によれば、ＬＥＤチップを収納する収納凹所が一表面に形成されＬＥＤチップが実装されるとともにＬＥＤチップから放射された光を受光する受光部を有する光検出部が形成された実装基板と、実装基板の前記一表面側に設けられＬＥＤチップから放射された光の一部を受光部へ導く導光部とを備えているので、ＬＥＤチップから放射された光の一部を光検出部の受光部で受光することができ、また、実装基板が厚み方向の中間に絶縁層を有する１枚のＳＯＩ基板を用いて形成されるとともに、当該ＳＯＩ基板の一表面側のシリコン層に光検出部が形成され、収納凹所が、少なくとも絶縁層に達する深さで形成されているので、ＬＥＤチップから放射される光の一部を受光する受光部を有する光検出部を実装基板に一体に設けた構成を採用しながらも、構造の簡略化を図れ、且つ、ＬＥＤチップから光検出部への伝熱をＳＯＩ基板の絶縁層により阻止して抑制することが可能となる。
【００１５】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記収納凹所の深さ寸法が、前記ＳＯＩ基板の前記一表面側の前記シリコン層と前記絶縁層との合計寸法よりも大きく設定されてなることを特徴とする。
【００１６】
この発明によれば、前記ＬＥＤチップで発生した熱を実装基板の他表面側へ効率良く放熱させることが可能となる。
【００１７】
請求項３の発明は、請求項１の発明において、前記収納凹所の深さ寸法が、前記ＳＯＩ基板の前記一表面側の前記シリコン層の厚さ寸法と同じに設定されてなることを特徴とする。
【００１８】
この発明によれば、製造時において前記収納凹所を形成する際に、前記ＳＯＩ基板の前記絶縁層をエッチングストッパ層として利用することができるので、前記収納凹所の深さ寸法の精度を向上できる。
【００１９】
請求項４の発明は、請求項１ないし請求項３の発明において、前記光検出部において前記ＬＥＤチップからの光を受光する前記受光部は、前記ＳＯＩ基板の前記一表面側における前記収納凹所の周部で前記ＳＯＩ基板の前記一表面に沿って形成されてなることを特徴とする。
【００２０】
この発明によれば、前記受光部を前記実装基板における前記収納凹所の内側面に沿って形成する場合に比べて、前記受光部を容易に形成することができる。
【００２１】
請求項５の発明は、請求項４の発明において、前記収納凹所は、内底面から離れるにつれて徐々に開口面積が大きくなっており、前記実装基板は、前記ＳＯＩ基板の前記一表面側および前記収納凹所の内側面側に、前記ＬＥＤチップから放射された光を反射する反射膜が前記受光部を避けて形成されてなることを特徴とする。
【００２２】
この発明によれば、前記実装基板は、前記ＳＯＩ基板の前記一表面側および前記収納凹所の内側面側に、前記ＬＥＤチップから放射された光を反射する反射膜が前記受光部を避けて形成されているので、反射膜の材料選択の自由度が高く、前記実装基板での吸収損失を低減でき、発光効率の向上を図れる。
【００２３】
請求項６の発明は、請求項１ないし請求項５の発明において、前記導光部が、前記ＬＥＤチップから放射された光の配光を制御するレンズ部であって、前記ＬＥＤチップから放射される光によって励起されて前記ＬＥＤチップよりも長波長の光を放射する蛍光体を含有した透光性材料により形成され、前記実装基板の前記一表面側においてレンズ部と前記光検出部との間に、透光性および断熱性を有し蛍光体から前記受光部への伝熱を阻止する透光性断熱部が設けられてなることを特徴とする。
【００２４】
この発明によれば、蛍光体でのストークスシフトによるエネルギ損失に起因した熱が前記受光部へ伝熱されるのを透光性断熱部により阻止することができるから、前記ＬＥＤチップから放射される光と蛍光体から放射される光との混色光を得ることができるようにしながらも、蛍光体から前記受光部への伝熱を抑制することができる。
【発明の効果】
【００２５】
請求項１の発明では、ＬＥＤチップから放射される光の一部を検出する光検出部を実装基板に一体に設けた構成を採用しながらも、構造の簡略化を図れ、且つ、ＬＥＤチップから光検出部への伝熱を抑制することが可能となるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】実施形態１の発光装置を示し、（ａ）は概略断面図、（ｂ）は要部概略平面図である。
【図２】実施形態２の発光装置を示し、（ａ）は概略断面図、（ｂ）は要部概略平面図である。
【図３】実施形態３の発光装置を示し、（ａ）は概略断面図、（ｂ）は要部概略平面図である。
【図４】従来例を示す概略断面図である。
【図５】他の従来例を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
（実施形態１）
本実施形態の発光装置は、図１に示すように、ＬＥＤチップ１と、当該ＬＥＤチップ１を収納する収納凹所２ｂが一表面に形成されＬＥＤチップ１が実装されるとともにＬＥＤチップ１から放射された光の一部を受光する受光部４ａを有する光検出部４が形成された実装基板２と、実装基板２の上記一表面側に設けられＬＥＤチップ１から放射された光の配光を制御するレンズ部３とを備えている。
【００２８】
上述の実装基板２は、厚み方向の中間に絶縁層１０ｂを有する１枚のＳＯＩ基板１０を用いて形成されている。ここにおいて、ＳＯＩ基板１０は、一表面側（図１（ａ）の上面側）のシリコン層１０ｃと他表面側（図１（ａ）の下面側）のシリコン層１０ａとの間にシリコン酸化膜からなる絶縁層１０ｂが介在しており、上記一表面側のシリコン層１０ｃの表面が（１００）面となっている。なお、ＳＯＩ基板１０の上記一表面側のシリコン層１０ｃは導電形がｎ形となっている。
【００２９】
また、実装基板２は、ＳＯＩ基板１０の上記一表面側のシリコン層１０ｃに光検出部４が形成され、収納凹所２ｂが、ＳＯＩ基板１０の上記他表面側のシリコン層１０ａに達する深さで形成されている。要するに、本実施形態の発光装置では、収納凹所２ｂの深さ寸法が、ＳＯＩ基板１０の上記一表面側のシリコン層１０ｃと絶縁層１０ｂとの合計寸法よりも大きく設定されている。
【００３０】
ここにおいて、実装基板２は、上記一表面側に、ＬＥＤチップ１の両電極（図示せず）それぞれと電気的に接続される２つの導体パターン１５ａ，１５ｂが形成されるとともに、光検出部４に電気的に接続された２つの導体パターン１５ｃ，１５ｄが形成されており、各導体パターン１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄとＳＯＩ基板１０の他表面側（図１（ａ）における下面側）に形成された４つの外部接続用電極１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄとがそれぞれ貫通孔配線１４を介して電気的に接続されている。ただし、ＬＥＤチップ１の両電極それぞれと電気的に接続される２つの導体パターン１５ａ，１５ｂは、後述の絶縁膜１３のうち収納凹所２ｂの内底面に形成された部位の上に形成されている。
【００３１】
本実施形態におけるＬＥＤチップ１は、結晶成長用基板として導電性基板を用い厚み方向の両面に電極が形成され、可視光（例えば、赤色光、緑色光、青色光など）を放射するＬＥＤチップである。そこで、実装基板２は、ＬＥＤチップ１が電気的に接続される２つの導体パターン１５ａ，１５ｂのうちの一方の導体パターン１５ａを、ＬＥＤチップ１がダイボンディングされる矩形状のダイパッド部１５ａａと、ダイパッド部１５ａａに連続一体に形成され貫通孔配線１４との接続部位となる引き出し配線部１５ａｂとで構成してある。要するに、ＬＥＤチップ１は、上記一方の導体パターン１５ａのダイパッド部１５ａａにダイボンディングされており、ダイパッド部１５ａａ側の電極がダイパッド部１５ａａに接合されて電気的に接続され、ダイパッド部１５ａａ側とは反対側の電極がボンディングワイヤＷ１を介して他方の導体パターン１５ｂと電気的に接続されている。
【００３２】
また、実装基板２は、ＳＯＩ基板１０の上記他表面側に、ＳＯＩ基板１０よりも熱伝導率の高い金属材料からなる矩形状の放熱用パッド部１８が形成されており、ダイパッド部１５ａａと放熱用パッド部１８とがＳＯＩ基板１０よりも熱伝導率の高い金属材料（例えば、Ｃｕなど）からなる複数（本実施形態では、９つ）の円柱状のサーマルビア１６を介して熱的に結合されており、ＬＥＤチップ１で発生した熱が各サーマルビア１６および放熱用パッド部１８を介して放熱されるようになっている。
【００３３】
ところで、実装基板２は、ＳＯＩ基板１０に、上述の４つの貫通孔配線１４それぞれが内側に形成される４つの貫通孔１２ａと、上述の９つのサーマルビア１６それぞれが内側に形成される９つの貫通孔１２ｂとが厚み方向に貫設され、ＳＯＩ基板１０の上記一表面とＳＯＩ基板１０における収納凹所２ｂの内底面および内側面とＳＯＩ基板１０の上記他表面と各貫通孔１２ａ，１２ｂの内面とに跨って熱酸化膜（シリコン酸化膜）からなる上述の絶縁膜１３が形成されており、各導体パターン１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ、各外部接続用電極１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ、放熱用パッド部１８、各貫通孔配線１４および各サーマルビア１６がＳＯＩ基板１０と電気的に絶縁されている。
【００３４】
ここにおいて、各導体パターン１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ、各外部接続用電極１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ、放熱用パッド部１８は、絶縁膜１３上に形成されたＴｉ膜と当該Ｔｉ膜上に形成されたＡｕ膜との積層膜により構成されており、ＳＯＩ基板１０の上記一表面側の各導体パターン１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄが同時に形成され、ＳＯＩ基板１０の上記他表面側の各外部接続用電極１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ、放熱用パッド部１８が同時に形成してある。なお、本実施形態では、絶縁膜１３上のＴｉ膜の膜厚を１５〜５０ｎｍ、Ｔｉ膜上のＡｕ膜の膜厚を５００ｎｍに設定してあるが、これらの数値は一例であって特に限定するものではない。また、各Ａｕ膜の材料は、純金に限らず不純物を添加したものでもよい。また、各Ａｕ膜と絶縁膜１３との間に密着性改善用の密着層としてＴｉ膜を介在させてあるが、密着層の材料はＴｉに限らず、例えば、Ｃｒ、Ｎｂ、Ｚｒ、ＴｉＮ、ＴａＮなどでもよい。また、貫通孔配線１４およびサーマルビア１６の材料としては、Ｃｕを採用しているが、Ｃｕに限らず、例えば、Ｎｉなどを採用してもよい。
【００３５】
また、実装基板２は、上述の光検出部４としてフォトダイオードが形成されている。ここにおいて、光検出部４は、ＳＯＩ基板１０の上記一表面側のシリコン層１０ｃに、上記フォトダイオードのｐ形領域からなる受光部４ａが形成されており、上述の２つの導体パターン１５ｃ，１５ｄのうちの一方の導体パターン１５ｃが、当該受光部４ａに電気的に接続され、他方の導体パターン１５ｄが、上記フォトダイオードのｎ形領域４ｂを構成するシリコン層１０ｃに電気的に接続されている。なお、各導体パターン１５ｃ，１５ｄは、絶縁膜１３に形成したコンタクトホール１３ｃ，１３ｄを通して光検出部４と電気的に接続されている。
【００３６】
また、光検出部４においてＬＥＤチップ１からの光を受光する受光部４ａは、ＳＯＩ基板１０の上記一表面側における収納凹所２ｂの周部でＳＯＩ基板１０の上記一表面に沿って形成されている。しかして、本実施形態の発光装置では、図５に示した構成のように受光部４ａを実装基板２”における収納凹所２ｂ”の内側面に沿って形成する場合に比べて、受光部４ａを容易に形成することができる。なお、受光部４ａの平面視形状は、収納凹所２ｂを全周に亘って囲む枠状（ここでは、矩形枠状）の形状としてある。
【００３７】
また、実装基板２の収納凹所２ｂは、エッチング速度の結晶方位依存性を利用した湿式の異方性エッチングにより形成されており、内底面から離れるにつれて徐々に開口面積が大きくなっている。ここにおいて、実装基板２は、ＳＯＩ基板１０の上記一表面側および収納凹所２ｂの内側面側に、ＬＥＤチップ１から放射された光を反射する反射膜１９が受光部４ａを避けて形成されている。ここにおいて、反射膜１９の材料としては、ＬＥＤチップ１から放射される光に対する反射率の高い材料（例えば、Ａｌ、Ａｇなど）を適宜選択すればよい。しかして、本実施形態の発光装置では、実装基板２は、ＳＯＩ基板１０の上記一表面側および収納凹所２ｂの内側面側に、ＬＥＤチップ１から放射された光を反射する反射膜１９が受光部４ａを避けて形成されているので、反射膜１９の材料選択の自由度が高く、実装基板２での吸収損失を低減でき、発光効率の向上を図れる。
【００３８】
レンズ部３は、透光性材料（例えば、シリコーン樹脂など）により形成され実装基板２の上記一表面側においてＬＥＤチップ１および当該ＬＥＤチップ１に接続されたボンディングワイヤＷ１を封止した半球状のレンズ状封止部により構成されている。ここにおいて、レンズ部３の透光性材料は、シリコーン樹脂に限らず、例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリカーボネート樹脂、ガラスなどを採用してもよい。また、レンズ部３の形状は半球状に限らず、例えば、半楕円球状の形状でもよい。なお、本実施形態では、実装基板２とレンズ部３とでパッケージを構成している。
【００３９】
本実施形態の発光装置の製造にあたっては、上述のＳＯＩ基板１０として実装基板２を多数形成可能なＳＯＩウェハを用い、実装基板２にＬＥＤチップ１を実装してからレンズ部３を形成し、その後、ダイシング工程により実装基板２のサイズに分割するようにしている。
【００４０】
以上説明した本実施形態の発光装置は、ＬＥＤチップ１を収納する収納凹所２ｂが上記一表面に形成されＬＥＤチップ１が実装されるとともにＬＥＤチップ１から放射された光の一部を受光する受光部４ａを有する光検出部４が形成された実装基板２と、実装基板２の上記一表面側に設けられＬＥＤチップ１から放射された光の配光を制御するレンズ部３とを備えているので、ＬＥＤチップ１から放射されレンズ部３と空気との界面で反射された光の一部を光検出部４で受光することができ、また、実装基板２が厚み方向の中間に絶縁層１０ｂを有する１枚のＳＯＩ基板１０を用いて形成されるとともに、当該ＳＯＩ基板１０の上記一表面側のシリコン層１０ｃに光検出部４が形成され、収納凹所２ｂの深さ寸法が、ＳＯＩ基板１０の上記一表面側のシリコン層１０ｃと絶縁層１０ｂとの合計寸法よりも大きく設定されているので、ＬＥＤチップ１から放射される光の一部を受光する受光部４ａを有する光検出部４を実装基板２に一体に設けた構成を採用しながらも、構造の簡略化を図れ、且つ、ＬＥＤチップ１から光検出部４への伝熱をＳＯＩ基板１０の絶縁層１０ｂにより阻止して抑制することが可能となる。しかして、本実施形態の発光装置では、光検出部４の検出精度を向上させることが可能となる。なお、本実施形態では、レンズ部３が、実装基板２の上記一表面側に設けられＬＥＤチップ１から放射された光の一部を受光部４ａへ導く導光部を構成している。ここで、当該導光部は、ＬＥＤチップ１から放射された光の一部を受光部４ａへ導くことができればよく、必ずしもレンズ部３のようなレンズ形状に形成する必要はない。
【００４１】
また、本実施形態の発光装置では、収納凹所２ｂの深さ寸法が、ＳＯＩ基板１０の上記一表面側のシリコン層１０ｃと絶縁層１０ｂとの合計寸法よりも大きく設定されているので、ＬＥＤチップ１で発生した熱を実装基板２の他表面側へ効率良く放熱させることが可能となる。
【００４２】
また、本実施形態の発光装置は、実装基板２に光検出部４が設けられているので、例えば、ＬＥＤチップ１として赤色ＬＥＤチップを採用した発光装置と、ＬＥＤチップ１として緑色ＬＥＤチップを採用した発光装置と、ＬＥＤチップ１として青色ＬＥＤチップを採用した発光装置とを同一の配線基板（回路基板）上に近接して配置して、当該配線基板に各発光装置のＬＥＤチップ１を駆動する駆動回路部と、各光検出部４の出力がそれぞれの目標値に保たれるように駆動回路部から各発光色のＬＥＤチップ１に流れる電流をフィードバック制御する制御回路部などを設けておくことにより、各光検出部４それぞれの出力に基づいて各発光色のＬＥＤチップ１の光出力を各別に制御することができ、各発光色ごとのＬＥＤチップ１の光出力の経時変化の違いなどによらず混色光（ここでは、白色光）の光色や色温度の精度を向上することができる。要するに、所望の混色光を安定して得ることができる。
【００４３】
（実施形態２）
本実施形態の発光装置の基本構成は実施形態１と略同じであって、図２に示すように、実装基板２における収納凹所２ｂの深さ寸法が、ＳＯＩ基板１０の上記一表面側のシリコン層１０ｃの厚さ寸法と同じに設定されている点が相違する。ここにおいて、ＳＯＩ基板１０の各シリコン層１０ａ，１０ｃの厚さは、ＬＥＤチップ１の厚みなどに基づいて規定する収納凹所２ｂの所望の深さ寸法に応じて適宜設定すればよい。なお、実施形態１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００４４】
しかして、本実施形態の発光装置によれば、製造時において収納凹所２ｂを形成する際に、ＳＯＩ基板１０の絶縁層１０ｂをエッチングストッパ層として利用することができるので、収納凹所２ｂの深さ寸法の精度を向上できる。
【００４５】
（実施形態３）
図３に示す本実施形態の発光装置の基本構成は実施形態１と略同じであって、レンズ部３が、ＬＥＤチップ１から放射される光によって励起されてＬＥＤチップ１よりも長波長の光を放射する蛍光体（図示せず）を含有した透光性材料（例えば、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリカーボネート樹脂、ガラス、有機成分と無機成分とがｎｍレベルもしくは分子レベルで混合、結合した有機・無機ハイブリッド材料など）により形成されており、実装基板２の上記一表面側においてレンズ部３と光検出部４との間に、透光性および断熱性を有し蛍光体から受光部４ａへの伝熱を阻止する透光性断熱部５が設けられている点が相違する。なお、実施形態１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００４６】
本実施形態の発光装置において、例えば、ＬＥＤチップ１として青色の光を放射するＬＥＤチップを用い、上述の蛍光体として、ＬＥＤチップ１から放射された青色の光によって励起されてブロードな黄色系の光を放射する粒子状の黄色蛍光体を採用すれば、ＬＥＤチップ１から放射された青色の光と黄色蛍光体から放射された光とがレンズ部３から出射されることとなり、白色光を得ることができる。なお、レンズ部３の透光性材料としてガラスを採用すれば、シリコーン樹脂などの有機材料を採用している場合に比べて、レンズ部３の熱伝導性が向上するので、蛍光体の温度上昇を抑制できて蛍光体の温度消光による量子効率の低下を抑制することができ、しかも、水蒸気やＮＯｘなど対するガスバリア性や耐透湿性が向上するとともに、蛍光体の吸湿劣化を抑制でき、信頼性および耐久性が向上する。また、レンズ部３の材料として用いる透光性材料に混合する蛍光体も黄色蛍光体に限らず、例えば、赤色蛍光体と緑色蛍光体とを混合しても白色光を得ることができ、赤色蛍光体と緑色蛍光体とを用いれば演色性を高めることができる。
【００４７】
上述の透光性断熱部５は、平面視形状が受光部４ａの平面視形状に沿った矩形枠状であり、断面形状が半円状に形成されているが、透光性断熱部５の形状は特に限定するものではない。ここにおいて、透光性断熱部５の材料は、レンズ部３の材料と絶縁膜１３の材料とに応じて、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリカーボネート樹脂などから適宜選択して採用すればよい。
【００４８】
しかして、本実施形態の発光装置によれば、蛍光体でのストークスシフトによるエネルギ損失に起因した熱が光検出部４の受光部４ａへ伝熱されるのを透光性断熱部５により阻止することができるから、ＬＥＤチップ１から放射される光と蛍光体から放射される光との混色光を得ることができるようにしながらも、蛍光体から受光部４ａへの伝熱を抑制することができ、光検出部４の検出精度の向上を図れる。
【００４９】
なお、本実施形態のレンズ部３および透光性断熱部５を実施形態２の発光装置に適用してもよい。要するに、実装基板２の収納凹所２ｂは、少なくともＳＯＩ基板１０の絶縁層１０ｂに達する深さで形成されていればよい。
【符号の説明】
【００５０】
１ ＬＥＤチップ
２ 実装基板
２ｂ 収納凹所
３ レンズ部（導光部）
４ 光検出部
４ａ 受光部
１０ ＳＯＩ基板
１０ａ シリコン層
１０ｂ 絶縁層
１０ｃ シリコン層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＥＤチップと、当該ＬＥＤチップを収納する収納凹所が一表面に形成されＬＥＤチップが実装されるとともにＬＥＤチップから放射された光の一部を受光する受光部を有する光検出部が形成された実装基板と、実装基板の前記一表面側に設けられＬＥＤチップから放射された光の一部を受光部へ導く導光部とを備え、実装基板は、厚み方向の中間に絶縁層を有する１枚のＳＯＩ基板を用いて形成されるとともに、ＳＯＩ基板の一表面側のシリコン層に光検出部が形成され、収納凹所が、少なくとも絶縁層に達する深さで形成されてなることを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記収納凹所の深さ寸法が、前記ＳＯＩ基板の前記一表面側の前記シリコン層と前記絶縁層との合計寸法よりも大きく設定されてなることを特徴とする請求項１記載の発光装置。
【請求項３】
前記収納凹所の深さ寸法が、前記ＳＯＩ基板の前記一表面側の前記シリコン層の厚さ寸法と同じに設定されてなることを特徴とする請求項１記載の発光装置。
【請求項４】
前記光検出部において前記ＬＥＤチップからの光を受光する前記受光部は、前記ＳＯＩ基板の前記一表面側における前記収納凹所の周部で前記ＳＯＩ基板の前記一表面に沿って形成されてなることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項５】
前記収納凹所は、内底面から離れるにつれて徐々に開口面積が大きくなっており、前記実装基板は、前記ＳＯＩ基板の前記一表面側および前記収納凹所の内側面側に、前記ＬＥＤチップから放射された光を反射する反射膜が前記受光部を避けて形成されてなることを特徴とする請求項４記載の発光装置。
【請求項６】
前記導光部が、前記ＬＥＤチップから放射された光の配光を制御するレンズ部であって、前記ＬＥＤチップから放射される光によって励起されて前記ＬＥＤチップよりも長波長の光を放射する蛍光体を含有した透光性材料により形成され、前記実装基板の前記一表面側においてレンズ部と前記光検出部との間に、透光性および断熱性を有し蛍光体から前記受光部への伝熱を阻止する透光性断熱部が設けられてなることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項１】
ＬＥＤチップと、当該ＬＥＤチップを収納する収納凹所が一表面に形成されＬＥＤチップが実装されるとともにＬＥＤチップから放射された光の一部を受光する受光部を有する光検出部が形成された実装基板と、実装基板の前記一表面側に設けられＬＥＤチップから放射された光の一部を受光部へ導く導光部とを備え、実装基板は、厚み方向の中間に絶縁層を有する１枚のＳＯＩ基板を用いて形成されるとともに、ＳＯＩ基板の一表面側のシリコン層に光検出部が形成され、収納凹所が、少なくとも絶縁層に達する深さで形成されてなることを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記収納凹所の深さ寸法が、前記ＳＯＩ基板の前記一表面側の前記シリコン層と前記絶縁層との合計寸法よりも大きく設定されてなることを特徴とする請求項１記載の発光装置。
【請求項３】
前記収納凹所の深さ寸法が、前記ＳＯＩ基板の前記一表面側の前記シリコン層の厚さ寸法と同じに設定されてなることを特徴とする請求項１記載の発光装置。
【請求項４】
前記光検出部において前記ＬＥＤチップからの光を受光する前記受光部は、前記ＳＯＩ基板の前記一表面側における前記収納凹所の周部で前記ＳＯＩ基板の前記一表面に沿って形成されてなることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項５】
前記収納凹所は、内底面から離れるにつれて徐々に開口面積が大きくなっており、前記実装基板は、前記ＳＯＩ基板の前記一表面側および前記収納凹所の内側面側に、前記ＬＥＤチップから放射された光を反射する反射膜が前記受光部を避けて形成されてなることを特徴とする請求項４記載の発光装置。
【請求項６】
前記導光部が、前記ＬＥＤチップから放射された光の配光を制御するレンズ部であって、前記ＬＥＤチップから放射される光によって励起されて前記ＬＥＤチップよりも長波長の光を放射する蛍光体を含有した透光性材料により形成され、前記実装基板の前記一表面側においてレンズ部と前記光検出部との間に、透光性および断熱性を有し蛍光体から前記受光部への伝熱を阻止する透光性断熱部が設けられてなることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の発光装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１０−２７８３１５（Ｐ２０１０−２７８３１５Ａ）
【公開日】平成２２年１２月９日（２０１０．１２．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１３０７７９（Ｐ２００９−１３０７７９）
【出願日】平成２１年５月２９日（２００９．５．２９）
【出願人】（０００００５８３２）パナソニック電工株式会社 (17,916)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１２月９日（２０１０．１２．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年５月２９日（２００９．５．２９）
【出願人】（０００００５８３２）パナソニック電工株式会社 (17,916)
【Ｆターム（参考）】
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