特許 6183118 発光装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6183118

(24)【登録日】2017年8月4日

(45)【発行日】2017年8月23日

(54)【発明の名称】発光装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 33/62 20100101AFI20170814BHJP

   H01L 33/48 20100101ALI20170814BHJP

   H01L 23/36 20060101ALI20170814BHJP

【ＦＩ】

   H01L33/62

   H01L33/48

   H01L23/36 D

【請求項の数】10

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2013-205121(P2013-205121)

(22)【出願日】2013年9月30日

(65)【公開番号】特開2015-70199(P2015-70199A)

(43)【公開日】2015年4月13日

【審査請求日】2016年8月24日

(73)【特許権者】

【識別番号】000226057

【氏名又は名称】日亜化学工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100100158

【弁理士】

【氏名又は名称】鮫島 睦

(74)【代理人】

【識別番号】100138863

【弁理士】

【氏名又は名称】言上 惠一

(74)【代理人】

【識別番号】100145403

【弁理士】

【氏名又は名称】山尾 憲人

(72)【発明者】

【氏名】細谷 拓司

(72)【発明者】

【氏名】石井 貴士

(72)【発明者】

【氏名】石田 昌志

【審査官】 吉岡 一也

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−１５３１５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１５３１５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０３８１９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−１７４３５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０１４８９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２０８１９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−０６０２８２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ３３／００−３３／６４

Ｈ０１Ｌ ２３／３６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

セラミック材料から成る基材と、当該基材の上面に設けられた金属配線とを含むサブマウントを準備する工程と、
前記サブマウントの前記金属配線上に、発光素子を金属バンプで実装する工程と、
前記発光素子を実装した後の前記サブマウントを、リードフレーム上に、はんだ付けする工程と、を含む発光装置の製造方法であって、
前記はんだ付けする工程は、前記サブマウントにクラックを形成する工程を含むことを特徴とする発光装置の製造方法。

【請求項2】

前記発光素子を少なくとも２つ以上含み、
前記クラックは、隣接する２つの前記発光素子の間に形成されることを特徴とする請求項１に記載の製造方法。

【請求項3】

前記サブマウントが略長方形であり、
前記クラックは、前記サブマウントの長手方向と直交する方向に沿って形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の製造方法。

【請求項4】

前記基材を形成するための前記セラミック材料の熱膨張率は、前記リードフレームを形成している金属材料の熱膨張率よりも１０．８×１０^−６／Ｋ以上小さいことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の製造方法。

【請求項5】

前記基材の厚さが、０．１ｍｍ〜１．５ｍｍであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の製造方法。

【請求項6】

前記クラックの深さが、前記基材の厚さの３０％〜７０％であることを特徴とする請求項５に記載の製造方法。

【請求項7】

前記金属配線を形成している金属膜の厚さが１．５μｍ〜４μｍであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の製造方法。

【請求項8】

リードフレームを含むパッケージと、
セラミック材料から成る基材と当該基材の上面に設けられた金属配線とを含み、前記リードフレーム上にはんだ付けされたサブマウントと、
前記サブマウントの前記金属配線に金属バンプで実装された発光素子と、を含み、
前記サブマウントにクラックが設けられていることを特徴とする発光装置。

【請求項9】

前記発光素子を少なくとも２つ以上含み、
前記クラックは、隣接する２つの前記発光素子の間に設けられていることを特徴とする請求項８に記載の発光装置。

【請求項10】

前記サブマウントが略長方形であり、
前記クラックは、前記サブマウントの長手方向と直交する方向に沿って設けられていることを特徴とする請求項８又は９に記載の発光装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、発光装置に関する。

【背景技術】

【0002】

パッケージ内に発光素子を固定した発光装置において、リードフレーム上にセラミック製のサブマウントをはんだ付けし、そしてサブマウント上に発光素子を金属バンプで実装したものが知られている（例えば特許文献１〜２）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１３−１５３１５７号公報

【特許文献2】特開２０１３−１５３１５８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

そのような発光装置において、発光素子と金属バンプとの間が剥離して、発光素子への電気的接続が断絶して、点灯しなくなる事象が確認されている。
そこで、本発明では、発光素子と金属バンプとの間の剥離を抑制できる発光装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、セラミック製のサブマウント中に生じた残留応力によって、発光素子と金属バンプとの間の剥離が誘発されていることを見いだし、本発明を完成するに至った。

【0006】

本発明に係る発光装置の製造方法は、
セラミック材料から成る基材と、当該基材の上面に設けられた金属配線とを含むサブマウントを準備する工程と、
前記サブマウントの前記金属配線上に、発光素子を金属バンプで実装する工程と、
前記発光素子を実装した後の前記サブマウントを、リードフレーム上に、はんだ付けする工程と、を含む発光装置の製造方法であって、
前記はんだ付けする工程は、前記サブマウントにクラックを形成する工程を含む。

【0007】

また、本発明に係る発光装置は、
リードフレームを含むパッケージと、
セラミック材料から成る基材と当該基材の上面に設けられた金属配線とを含み、前記リードフレーム上にはんだ付けされたサブマウントと、
前記サブマウントの前記金属配線に金属バンプで実装された発光素子と、を含み、
前記サブマウントにクラックが設けられていることを特徴とする。

【発明の効果】

【0008】

本発明の発光装置及びその製造方法によれば、意図的に、サブマウントにクラックを形成することにより、サブマウント内の残留応力を緩和することができる。これにより、発光素子と金属バンプとの間の剥離を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、実施の形態に係る発光装置の斜視図である。

【図2】図２は、封止樹脂で封止する前の発光装置の斜視図である。

【図3】図３は、封止樹脂で封止する前の発光装置の正面図である。

【図4】図４は、図１に示した発光装置についてのＡ−Ａ線に沿った断面図である。

【図5】図５は、パッケージ成形体に使用されている第１〜第３リードの正面図である。

【図6】図６（ａ）は、サブマウントの正面図であり、図６（ｂ）は、発光素子及びツェナーダイオードを実装した状態のサブマウントの斜視図である。

【図7】図７は、リードと、その上にはんだ付けされたサブマウントとの概略断面図である。

【図8】図８（ａ）〜（ｂ）は、サブマウントをリードにはんだ付けする工程を説明するための概略断面図である。

【図9】図９（ａ）〜（ｂ）は、サブマウントをリードにはんだ付けする工程を説明するための概略断面図である。

【図10】図１０（ａ）〜（ｂ）は、サブマウントをリードにはんだ付けする工程を説明するための概略断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、以下の説明では、必要に応じて特定の方向や位置を示す用語（例えば、「上」、「下」、「右」、「左」及び、それらの用語を含む別の用語）を用いる。それらの用語の使用は図面を参照した発明の理解を容易にするためであって、それらの用語の意味によって本発明の技術的範囲が限定されるものではない。また、複数の図面に表れる同一符号の部分は同一の部分又は部材を示す。

【0011】

本実施の形態の発光装置５０は、図１〜図４に示すように、パッケージ１０と、パッケージ１０の凹部１２内に配置されたサブマウント４０と、サブマウント４０の上に実装された発光素子４２とを含んでいる。発光装置５０は、発光素子４２の上に載置された波長変換部材５１と、凹部１２に充填された封止樹脂５２とを、さらに含むことができる。

【0012】

パッケージ１０は、金属製のリードフレーム（本実施の形態では、第１リード８１、第２リード８２、第３リード８３）を含んでいる。本実施の形態で使用されている３つのリードは、図５に示すように、相対的に小さい２つのリード（第１リード８１と第２リード８２）がｘ方向において互いに離間して配置され、相対的に大きい第３リード８３は、第１及び第２リード８１、８２に対してｙ方向に離間して配置されている。

【0013】

図２〜図３から分かるように、第１リード８１と第２リード８２は、サブマウント４０とボンディングワイヤＢＷで接続されており、サブマウント４０上の発光素子４２に通電する正負電極として機能している。また、図２〜図４に示すように、第３リード８３は、サブマウント４０を載置する部材として機能する。

【0014】

パッケージ１０は、樹脂から成る樹脂成形体１１をさらに含むことができる。この樹脂成形体１１は、パッケージ１０の凹部１２を囲む壁部を構成し、さらに３つのリード８１〜８３の間の隙間を封止している。樹脂成形体１１は、パッケージ１０の凹部１２内（凹部１２の底面１２１）から３つのリード８１〜８３が各々露出するように成形されている。

【0015】

図６（ａ）に示すように、サブマウント４０は、セラミック材料から成る基材４１と、基材４１の上面４１ａに形成された金属配線４４とを含んでいる。金属配線４４上には、１つ又は複数の発光素子４２が金属バンプ７１によって実装されており（図４）、これにより、金属配線４４を介して発光素子４２に通電することができる。より具体的には、サブマウント４０をはんだ層７２によって第３リード８３上に固定した後に、金属配線４４と、第１リード８１及び第２リード８２とをボンディングワイヤＢＷによって接続することにより、第１リード９１及び第２リード８２から、金属配線４４を介して発光素子４２に通電することができる。

【0016】

図６（ａ）のサブマウント４０はｘ方向に伸びた長方形であり、その表面には、複数の（この図では４つの）発光素子４２を直列接続できるような金属配線４４が設けられている。実際にサブマウント４０上に発光素子４２を配置すると、図６（ｂ）に示すように、４つの発光素子４２がｘ方向に一列に並んで実装される。

【0017】

本発明の発光装置５０では、サブマウント４０にクラック４５が設けられていることを特徴としている（図７）。
発明者らは、リードフレーム上にサブマウント４０をはんだ付けした発光装置５０において、サブマウント４０上に実装された発光素子４２と、その実装時に使用する金属バンプ７１との間で剥離が生じる、という不具合が起こり得ること、そして基材４１にクラック４５を設けることにより、その不具合を著しく低減できることを初めて見いだした。
発明者らの研究結果から推測すると、サブマウント４０に設けるクラック４５の効果は以下のようなものであると考えられる。

【0018】

本発明に係る発光装置５０を製造する場合、まず、サブマウント４０の金属配線４４上に、発光素子４２を金属バンプ７１で実装し、その後、サブマウント４０を第３リード８３上にはんだ付けする工程（はんだリフロー）を行う。はんだ付けの工程は、図８〜９に示すような現象を生じうる。なお、図８〜９では、図面を簡略化するために、サブマウント４０に実装される発光素子４２の数を２つとした。

【0019】

図８（ａ）は、はんだリフローを行う直前の状態であり、第３リード８３とサブマウント４０との間にはんだペースト７２’を挟んでいる。はんだペースト７２’は軟質のペースト状であるため、第３リード８３とサブマウント４０とは未だ固定されていない。
次に、はんだペースト７２’中のはんだを溶融させる（はんだをリフローさせる）ために加熱を行う。このとき、第３リード８３を形成している金属の熱膨張率は、サブマウント４０の基材４１を形成しているセラミックの熱膨張率よりも高いため、第３リード８３は、基材４１に対して相対的に大きい寸法になる（図８（ｂ））。このとき、はんだ層７２は溶融しているため、第３リード８３と基材４１との間には応力は発生しない。

【0020】

はんだ層７２が完全に溶融した後に、加熱を停止して冷却すると、はんだ層７２が凝固するとともに、第３リード８３と基材４１とは、冷却されて元の寸法に収縮しようとする。しかし、はんだ層７２が凝固することにより、第３リード８３と基材４１との間が固定されるため、収縮量の多い第３リード８３によって、収縮量の少ない基材４１は、圧縮応力Ｆを受ける（図９（ａ））。このとき、基材４１は、第３リード８３に固定されている基材４１の下面４１ｂ側から圧縮応力Ｆを受けるため、下面４１ｂは、圧縮応力Ｆの影響を強く受ける。それに比べると、第３リード８３に固定されていない基材４１の上面４１ａ側にかかる圧縮応力Ｆは、相対的に弱い。上面４１ａと下面４１ｂとの相対的な応力関係の結果、下面４１ｂに圧縮応力、上面４１ａに引っ張り応力が生じる。その結果、基材４１は上面４１ａ側が突出するように湾曲すると考えられる（図９（ａ））。なお、図９の基材４１は、湾曲していることを誇張して図示しているが、実際には、ごく僅かに湾曲しているだけであり、視認できるほどに湾曲することは殆どない。
さらに冷却が進んで、はんだ付け工程（はんだリフロー）が完了すると、第３リードの収縮の影響を受けて、基材４１が湾曲すると考えられる（図９（ｂ））。

【0021】

このようにして、第３リード８３上にはんだ付けされた基材４１には、はんだリフローで生じた応力がそのまま残留しており、基材４１の上面４１ａを湾曲させている。そして、基材４１の上面４１ａに形成された金属配線４４も、上面４１ａの湾曲形状に沿って湾曲する（図９（ｂ））。
ここで、金属配線４４上に実装されている発光素子４２について検討すると、発光素子４２は、はんだリフロー前に金属配線４４に実装されている（図８（ａ））。そのため、金属配線４４が湾曲すると、湾曲した金属配線４４と湾曲していない発光素子４２との間に不整合が生じて、金属配線４４と発光素子４２とをつなぐ金属バンプ７１は、ずれ応力、引っ張り応力等の応力を受け得る。そして、金属バンプ７１が受ける応力が大きくなって、金属バンプ７１と発光素子４２との間の接合力を超えると、金属バンプ７１と発光素子４２との間で剥離が生じ得る（図９（ｂ））。
なお、金属バンプ７１と発光素子４２との間の接合力よりも、金属バンプ７１と金属配線４４との間の接合力のほうが弱い場合には、発光素子４２と金属配線４４との間に剥離が生じることもある。

【0022】

発光素子４２と金属バンプ７１との間で剥離が生じれば発光素子４２への通電ができなくなるので、発光素子４２は点灯しなくなる不具合が生じる。もし、図６のように、複数の発光素子４２が直列配線されていれば、１つの発光素子４２において金属バンプ７１との間で剥離が生じれば、すべての発光素子４２が点灯しなくなるだろう。

【0023】

ここで、図１０（ａ）〜（ｂ）に示すように、サブマウント４０の基材４１にクラック４５を設けると、基材４１の上面４１ａに生じていた引っ張り応力が、クラック４５によって緩和される。これにより、上面４１ａは、クラック４５を境界として左右２つの平面に分離し、上面４１ａの湾曲は解消されると考えられる。そのため、上面４１ａに形成された金属配線４４も平面に沿って平坦になる。よって、金属配線４４と発光素子４２とをつなぐ金属バンプ７１に対して応力は生じず、金属バンプ７１と発光素子４２との間に剥離は殆ど生じない。
このようなメカニズムにより、サブマウント４０に設けたクラック４５によって、金属バンプ７１と発光素子４２との間の剥離、という不具合を著しく抑制することができると考えられる。

【0024】

なお、図７及び図１０のクラック４５は、視認しやすいようにＶ字状に開いて図示されているが、実際のクラックは線状であって、視認できるような隙間はあいていない。また、クラック４５の左右にある２つの平面は、それぞれ異なる方向を向いているように作図されているが、実際には、いずれの平面もほぼｚ方向を向いている。

【0025】

基材４１に設けるクラック４５は、基材４１の上面４１ａから下面４１ｂまで貫通したクラック（第１のクラック）、基材４１の上面４１ａから下面４１ｂ方向に向かって延び且つ基材４１の厚さの途中で止まるクラック（第２のクラック：図７、図１０）、又は基材４１の下面４１ｂから上面４１ａ方向に向かって延び且つ基材４１の厚さの途中で止まるクラック（第３のクラック）、の３つの形態が考えられる。
上述したような「上面４１ａの引っ張り応力を解消又は緩和する」という、クラック４５の作用を考慮すると、クラック４５は、上面４１ａに形成されている形態（つまり、第１のクラックと第２のクラック）であるのが好ましい。
一方、基材４１全体の強度を維持する観点から、クラック４５は、完全に貫通せずに途中で止まっている形態（つまり、第２のクラックと第３のクラック）であるのが好ましい。

【0026】

すなわち、クラック４５の作用と、基材４１全体の強度維持とを共に考慮すると、「基材４１の上面４１ａから下面４１ｂ方向に向かって延び且つ基材４１の厚さの途中で止まる」形態である第２のクラック（図７）が最も好ましい。
また、図７に図示したクラック４５の深さｄは、基材４１の厚さＴ_１の３０％〜７０％であるのが好ましい。これにより、上面４１ａの引っ張り応力を解消又は緩和する作用が得られ、且つ基材４１全体の強度を十分に維持することができる。

【0027】

クラック４５を基材４１に形成した状態において、金属配線４４は、クラック４５を横切って形成される場合がある。上述したように実際のクラック４５は線状であって、視認できるような隙間はあいていないことと、金属配線４４を形成する金属材料に展性があることから、クラック４５を横切ることによって金属配線４４の断線発生率が著しく増加することはない。特に、金属配線を形成している金属膜の厚さＴ_２を、通常の金属配線用の金属膜（厚さ１μｍ程度）よりも厚くすると、金属配線４４の断線発生率を低く抑えることができるので好ましい。具体的には、金属膜の厚さＴ_２が１．５μｍ〜４μｍであるのが好ましく、２〜３μｍであるのが特に好ましい。

【0028】

クラック４５の形成位置は、発光素子４２の直下を外して形成するのが好ましい。これは、クラック４５直上に発光素子４２が位置していた場合、クラック４５によって上面４１ａが２つの平面に分離したときに、発光素子４２が何らかの悪影響を受ける可能性を完全に否定できないためである。
一方、クラック４５による発光素子４２−金属バンプ７１間の剥離抑制効果を十分に得るためには、クラック４５は、基材４１の上面４１ａにおいて発光素子４２が載置される範囲に近接する位置に設けられるのが好ましい。

【0029】

具体的なクラック４５の形成位置について詳述すると、図６（ａ）のようにサブマウント４０を上面視したときに、発光素子４２が載置される範囲（破線で示した２つの矩形領域）の辺に沿って（つまり、ｘ方向又はｙ方向に沿って）、その範囲の外側かつ近傍に、クラック４５を形成するのが好ましい。
クラックの形成幅は、発光素子４２−金属バンプ７１間の剥離抑制効果を考慮すると、発光素子４２が載置される範囲に近接する位置に、少なくとも発光素子４２の幅と同程度以上に設けられることが好ましい。さらに、サブマウントの端まで連続して設けられることがより好ましい。

【0030】

図６のような略長方形のサブマウント４０の場合、基材４１の上面４１ａが受ける引っ張り応力の大きさは方向によって異なり、上面４１ａの湾曲度も方向によって異なる。図６であれば、長手方向（ｘ方向）に生じる引っ張り応力が、それ以外の方向に生じる引っ張り応力よりも大きく、そのため、上面４１ａの湾曲度も、ｘ方向に沿って測定したときに最も大きくなる。
ここで、サブマウント４０の長手方向（ｘ方向）と直交する方向（ｙ方向）に沿ってクラック４５を設けると、長手方向（ｘ方向）に生じる上面４１ａの引っ張り応力を効果的に緩和できるので好ましい。

【0031】

また、サブマウント４０が略正方形の場合には、サブマウント４０の形状による好ましいクラック４５の方向はない。しかしながら、サブマウント４０がはんだ付けされる第３リード８３の寸法形状によって、サブマウント４０が受ける圧縮応力Ｆに異方性がある場合には、圧縮応力Ｆが最も大きい方向に測定したときの基材４１の上面４１ａの湾曲度が最も大きくなる。よって、クラック４５は、圧縮応力Ｆが最も大きい方向と直交する方向に沿って設けるのが好ましい。

【0032】

本発明では、サブマウント４０に実装される発光素子４２は、１つ又は２つ以上とすることができる。
実装される発光素子４２が１つの場合には、上述したような観点から、クラック４５の形成位置及び形成方向を決定することができる。
実装される発光素子４２が２つ以上の場合には、クラック４５は、隣接する２つの発光素子４２の間に設けられているのが好ましい。これにより、いくつかの利点が得られる。第１に、２つの発光素子４２に近接してクラック４５を設けることができる。第２に、発光素子４２の直下にクラック４５が形成されることがない。第３に、クラック４５の形成位置がいくつかに特定されるので、クラック４５の形成位置の設計が容易になる。なお、複数の発光素子４２を一列に配列する形態においては、長方形のサブマウント４０を用いて、サブマウント４０の長手方向に沿って発光素子４２を配列することが多いことから、隣接する２つの発光素子４２の間にクラック４５を形成すれば、自動的に、サブマウント４０の長手方向と直交する方向にクラック４５を形成することができる。

【0033】

実装される発光素子４２が３つ以上の場合には、「隣接する２つの発光素子４２の間」というクラック４５の形成位置が複数存在する。特に、発光素子４２が４つ以上の場合には、より好ましいクラック４５の形成位置が存在する。
図７には、４つの発光素子４２をサブマウント４０に実装した例を示している。「隣接する２つの発光素子４２の間」は、３箇所（位置Ｌ、位置Ｃ、位置Ｒ）存在する。この３つのうち、いずれか１箇所だけにクラック４５を形成する場合には、中央の位置Ｃにクラック４５を形成するのが最も好ましい。例えば、位置Ｌにクラック４５を形成した場合、位置Ｌより左側については上面４１ａの湾曲は大幅に緩和されるものの、位置Ｌより右側については上面４１ａの湾曲が十分に緩和できない。同様に、位置Ｒにクラック４５を形成した場合、位置Ｒより右側については上面４１ａの湾曲は大幅に緩和されるものの、位置Ｒより左側については上面４１ａの湾曲が十分に緩和できない。これに対して、位置Ｃにクラック４５を形成すると、位置Ｃより左側についても、位置Ｃより右側についても、上面４１ａの湾曲を緩和することができるため、全体としての湾曲緩和効果が高くなる。

【0034】

クラック４５を複数形成する場合には、全体として上面４１ａの湾曲を緩和することを考慮して、形成位置を決定するとよい。例えば、サブマウント４０の端部からクラック４５までの距離と、２つのクラック４５間の距離とが等しいほど、全体として同様の湾曲緩和効果が得られると考えられる。例えば図７のようなサブマウント４０であれば、位置Ｌと位置Ｒにクラック４５を形成することにより、全体としてバランスよく上面４１ａの湾曲を緩和することができる。

【0035】

サブマウント４０の金属配線４４上には、さらにツェナーダイオード４３も実装することができる。ツェナーダイオード４３は、分離した金属配線４４上にフリップチップ実装することができる。（図６（ａ））。そして上述したように、金属配線４４と、第１リード８１及び第２リード８２とをボンディングワイヤＢＷによって接続することにより、ツェナーダイオード４３に給電することができる。
ツェナーダイオードをフェイスアップ実装する場合は、分離した金属配線４４の一方にツェナーダイオードを実装し、ワイヤ等によってもう一方の金属配線４４と接続することができる。

【0036】

サブマウント４０に実装された発光素子４２の上には、波長変換部材５１が載置される。波長変換部材５１は、発光素子４２からの発光の波長を変換する材料（蛍光体等）を含有するガラスや樹脂から形成された部材である。本実施の形態では、４つの発光素子４２を全て覆うことのできる寸法の波長変換部材５１が配置されている（図２〜図３）。

【0037】

次に、図１〜４に図示した発光装置５０の製造方法を説明する。

【0038】

＜１．サブマウント４０の準備＞
セラミック粉末を矩形の板状体に圧縮し、得られた圧縮成形体を焼結して、セラミック材料から成る基材４１を得る。その後、基材４１の上面４１ａに金属配線４４を形成してサブマウント４０を得る。
このとき、金属配線４４を形成している金属膜の厚さＴ_２（図７（ａ））が１．５μｍ〜４μｍであると、後で基材４１にクラック４５を形成する際に、金属配線４４が断線しにくくなるので好ましい。

【0039】

＜２．発光素子４２の実装＞
サブマウント４０の金属配線４４上に、発光素子４２を金属バンプ７１で実装する。まず、金属配線４４上の、発光素子４２の電極と対応する位置に、金属バンプ７１を形成する。次に、発光素子４２の電極が金属配線４４に向き合うように、発光素子４２をサブマウント４０に載置する。このとき、発光素子４２の電極と金属バンプ７１とを正確に位置合わせする。図６（ｂ）の例では、発光素子４２を４つ実装する。また、同様にして、ツェナーダイオード４３もサブマウント４０の金属配線４４上に実装する。
＜３．パッケージ１０の形成＞
金属板をパンチングして、第１リード８１、第２リード８２及び第３リード８３を含むリードフレームを形成する。このリードフレームを、パッケージ１０成形用の金型で挟み込む。なお、金型には、パッケージ１０の凹部１２に対応する凸部設けられており、金型の凸部を第１〜第３リード８１〜８３に接触させることにより、パッケージ１０の凹部１２の底面１２１から、第１〜第３リード８１〜８３を露出させることができる。そして、金型の空隙に樹脂成形体１１用の樹脂材料を注入し、樹脂材料を硬化後に金型を外すことにより、パッケージ１０が得られる。
＜４．サブマウント４０のはんだ付け＞
発光素子４２を実装した後のサブマウント４０を、パッケージ１０の凹部１２内に露出した第３リード８３上に、はんだ付けする。
まず、第３リード８３の上にはんだペースト７２’を塗布し、その上にサブマウント４０を載置することにより、第３リード８３とサブマウント４０の間にはんだペースト７２’を配置する（図８（ａ））。次に、はんだペースト７２’を加熱して、はんだペースト７２’内のはんだをリフロー（溶融）させる。その後、溶融したはんだを冷却して、はんだを凝固させる。このとき、強制冷却することにより、短時間ではんだを凝固させることができる。はんだリフローから冷却までのステップは、リフロー装置を用いて行うことができる。また、リフロー装置に入力する温度プロファイルを適宜設定することにより、加熱速度、リフロー温度、冷却速度等を任意に制御することができる。

【0040】

サブマウント４０のはんだ付け工程は、クラックを形成する工程を含んでいる。具体的には、はんだを凝固させる際の冷却速度を制御することにより、サブマウント４０の基材４１にクラック４５を設けることができる。特に、冷却速度を０．４２５℃／秒又はそれより早い冷却速度にすることにより、基材４１にクラック４５を形成することができる。
冷却を促進するように冷却速度を制御するためには、例えばファン等による空冷、冷却水による水冷等の強制冷却を行うことができる。

【0041】

２つ以上の発光素子４２が実装されたサブマウント４０の場合、冷却速度を十分に早くすること（例えば、０．４２５℃／秒又はそれより早い冷却速度にすること）により、クラック４５を、隣接する２つの発光素子４２の間に形成することができる。なお、隣接する２つの発光素子４２の間に選択的にクラック４５が形成される理由は定かではないが、サブマウント４０に発光素子４２を実装することにより、サブマウント４０は発光素子４２によって補強された状態となる。よって、発光素子４２の直下には、クラック４５が発生しにくくなると推測される。または、空冷で強制冷却する際に、冷却空気が、発光素子４２の間の隙間を通って、サブマウント４０を局所的に冷却するため、その局所的に冷却された部分（つまり、隣接する２つの発光素子４２の間の直下）に選択的にクラック４５が発生するためであるとも考えられる。

【0042】

サブマウント４０を略長方形とすることにより、クラック４５の形成方向を、サブマウント４０の長手方向（図６（ａ）のｘ方向）と直交する方向（ｙ方向）に形成することができる。冷却速度を十分に早くすること（例えば、０．４２５℃／秒又はそれより早い冷却速度にすること）により、長手方向（ｘ方向）における圧縮応力Ｆ（図９（ａ））が他の方向における圧縮応力より大きくなるため、長手方向（ｘ方向）での応力を緩和するように、ｘ方向と直交するｙ方向に沿って、クラック４５を選択的に形成することができる。

【0043】

クラック４５を効率よく形成するためには、圧縮応力Ｆが大きくなるようにするとよい。すなわち、基材４１を形成するためのセラミック材料の熱膨張率と、第３リード８３を形成している金属材料の熱膨張率との差を大きくするのが好ましい。特に、基材４１用のセラミック材料の熱膨張率が、第３リード８３用の金属材料の熱膨張率よりも、１０．８×１０^−６／Ｋ以上小さいのが好ましい。
また、基材４１の厚さＴ_１（図７）が、０．１ｍｍ〜１．５ｍｍであると、クラック４５を効率よく形成することができるので好ましい。また、その厚さの範囲であると、クラック４５の深さｄを、基材４１の厚さＴ_１の３０％〜７０％とすることができる。上述したように、クラック４５の深さｄがその範囲にあると、基材４１の上面４１ａの引っ張り応力を解消又は緩和することができ、且つ基材４１全体の強度を維持することもできるので好ましい。

【0044】

＜５．サブマウント４０と第１リード８１及び第２リード８２との接続〜封止樹脂５２によるパッケージ１０の凹部１２の封止＞
パッケージ１０の第１リード８１及び第２リード８２とサブマウント４０とをボンディングワイヤＢＷでワイヤボンドする。そして、発光素子４２上に、波長変換部材５１を樹脂で固定する。その後、パッケージ１０の凹部１２を封止樹脂５２で封止する。例えば図４に示すように２層の樹脂層から成る封止樹脂５２の場合、まず凹部１２内に第１封止樹脂（アンダーフィル）をポッティングして硬化させて、第１封止樹脂層５２１を形成する。次いで、第１封止樹脂層５２１を覆うように、凹部１２内に第２封止樹脂（オーバーフィル）をポッティングして硬化させて、第２封止樹脂層５２２を形成する。これにより、２層の封止樹脂層から成る封止樹脂５２を形成することができる。

【0045】

次に、発光装置５０の各構成部材について説明する。

【0046】

（サブマウント４０）
サブマウント４０の基材４１は、ＡｌＮ、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＣ等のセラミックを用いることができる。特に、ＡｌＮは熱伝導率が高く好ましい。
本実施の形態では矩形の基材４１を例示したが、これに限定されるものではなく、正方形、多角形、円形、楕円形等の任意形状の基材４１を用いることもできる。
サブマウント４０の金属配線４４は、基材４１への密着性が良好で、導電性の高い金属材料から形成するのが好ましい。また、発光素子４２からの発光がサブマウント４０方向に進行したときに効率よく反射できるように、発光素子４２からの発光に対する反射率の高い金属材料から形成すると、より好ましい。金属配線４４を形成する金属膜としては、Ａｇ膜、Ａｌ膜、Ａｕ膜、Ｃｕ膜等が利用でき、特にＡｇ膜が好ましい。

【0047】

（リードフレーム（第１リード８１、第２リード８２、第３リード８３））
リードフレームは、例えば、アルミニウム、鉄、ニッケル、銅などのいずれか１つ以上からなる導電性材料を用いることができる。リードフレームは、金、銀およびそれらの合金などでメッキするのが好ましい。

【0048】

（樹脂成形体１１）
樹脂成形体１１の成形材料には、例えば、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂などの熱硬化性樹脂のほか、液晶ポリマー、ポリフタルアミド樹脂、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）などの熱可塑性樹脂を用いることができる。また、成形材料中に酸化チタンなどの白色顔料などを混合して、樹脂成形体１１の凹部１２内における光の反射率を高めることもできる。

【0049】

（発光素子４２）
発光素子４２としては、半導体発光素子（例えばＬＥＤ）を用いることができる。半導体発光素子は、基板上に、ＩｎＮ、ＡｌＮ、ＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＡｌＮ等の窒化物半導体、III−V族化合物半導体、II−VI族化合物半導体等の半導体層を積層した積層構造体から構成されている。発光素子の基板としては、サファイア等の絶縁性基板や、ＳｉＣ、ＧａＮ、ＧａＡｓ等の導電性基板等が挙げられる。
絶縁性基板を用いた半導体発光素子では、積層構造体の上面にｎ側電極およびｐ側電極を形成する。導電性基板を用いた半導体発光素子では、積層構造体の上面に一方の電極（例えばｎ側電極）、導電性基板の下面に他方の電極（例えばｐ側電極）を形成する。

【0050】

（ボンディングワイヤＢＷ）
ボンディングワイヤＢＷとしては、例えば、金、銀、銅、白金、アルミニウム等の金属およびそれらの合金から成る金属製のワイヤを用いることが出来る。

【0051】

（封止樹脂５２）
封止樹脂５２は、発光素子４２を収容した樹脂成形体１１の凹部１２を封止するものであり、発光素子４２を外部環境から保護している。封止樹脂５２は単一層から形成することもできるが、複数層（例えば、第１封止樹脂層５２１と第２封止樹脂層５２２の２層）から構成することもできる。封止樹脂の材料としては、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂またはこれらを１つ以上含む樹脂を用いることができる。また、封止樹脂５２には、酸化チタン、二酸化ケイ素、二酸化チタン、二酸化ジルコニウム、アルミナ、窒化アルミニウムなどの光散乱粒子を分散させてもよい。

【0052】

（波長変換部材５１）
波長変換部材５１は、発光素子４２からの発光の波長を変換する材料（蛍光体等）を含有するガラスや樹脂から形成された部材であり、本実施の形態では、発光素子４２の上面に配置されている。例えば白色光を発する発光装置５０では、青色光を発光する発光素子４２と、青色光を吸収して黄色光を発する波長変換部材５１（例えば、ガラスにＹＡＧを分散させたＹＡＧガラス）とを組み合わせることができる。

【実施例1】

【0053】

＜クラック４５の発生率＞
サブマウント４０のはんだ付け工程における冷却速度と、基材４１のクラック４５の発生率との関係を調べた。
図６に示すような長方形のサブマウント４０（ＡｌＮ製、4.65ｍｍ×2.3ｍｍ×0.4ｍｍ）に、発光素子４２を４つ実装した後に、リードフレーム（Ｃｕ製、厚さ0.5ｍｍ）上にはんだ付けした。はんだリフローに際しては、まず３１５℃まで加熱し、その後に、３つの異なる冷却速度で冷却した。１つの冷却速度につき、３２０個の試料で実験して、クラックの発生率を調べた。
実験条件とクラック発生率を表１の通りであった。

【0054】

表中の「温度低下」とは、冷却時間の間に低下した温度であり、「−α℃」とは、α℃下がったことを意味する。
冷却速度は、（温度低下）／（冷却時間）で求めたものであり、「−β℃／秒」とは、１秒あたり−β℃下がるような冷却速度であったことを意味する。なお、「冷却速度が速い」とは、冷却速度の絶対値が大きいことを意味する。
「クラック発生数」とは、３２０個中いくつの試料でクラックが確認されたかを意味している。
「クラック発生率」とは、（クラック発生数）／３２０×１００（％）で求めたものである。

【0055】

【表1】

【0056】

この結果から、冷却速度が０．４２５℃／秒より早いと、クラックを意図的に形成することができることがわかった。特に冷却速度が１．５８℃／秒より早いと、クラックの発生率が著しく上昇することがわかった。このことから、本発明において、冷却速度が０．４２５℃／秒より早いのが好ましく、１．５８℃／秒より早いのが特に好ましいといえる。

【実施例2】

【0057】

＜発光素子４２−金属バンプ７１間での剥離発生率＞
サブマウント４０にクラック４５が設けられた発光装置５０と、サブマウント４０にクラック４５のない発光装置５０とについて２種類の耐久性試験を行って、発光素子４２−金属バンプ７１間での剥離発生率を調べた。

【0058】

・耐久性試験（１）：吸湿リフロー炉パス試験
図１のように封止樹脂５２で封止した発光装置５０を試験に使用した。サブマウント４０にクラック４５のない発光装置５０を１００個、クラック４５のある発光装置５０を５０個準備した。
まず、６０℃の炉内に２４時間放置して前処理を行った。前処理が完了したら、湿度８５％、温度８５℃で２４時間放置し（吸湿処理）、その後に２５７℃に加熱して５秒間維持した後に冷却した（加熱処理）。吸湿処理→加熱処理で１パスとした。加熱処理後に、発光装置５０に通電して、点灯しなかった個数（不灯個数）を調べた。同じ試料について「吸湿処理→加熱処理」を繰り返して、１パスごとに不灯個数を調べた。
実験結果を表２に示す。

【0059】

【表2】

【0060】

表２からわかるように、サブマウント４０にクラック４５のない発光装置５０では、「吸湿処理→加熱処理」を繰り返すことにより、不灯発生率が上昇しているのに対して、サブマウント４０にクラック４５のある発光装置５０では、不灯発生率が０％と非常に良好な耐久性を示した。

【0061】

・耐久性試験（２）：ＨＨＳ試験（はんだ熱衝撃試験）
図１のように封止樹脂５２で封止した発光装置５０を試験に使用した。サブマウント４０にクラック４５のない発光装置５０を２５個、クラック４５のある発光装置５０を５０個準備した。
まず、６０℃の炉内に２４時間放置した後に、湿度８５％、温度８５℃で２４時間放置して前処理を行った。前処理が完了したら、２６０℃の溶融はんだが入ったはんだ槽に１０秒浸漬し（加熱処理）、その後に２０℃の水が入った水槽に２０秒浸漬した（冷却処理）。加熱処理→冷却処理で１パスとした。５パスごとに発光装置５０に通電して、点灯しなかった個数（不灯個数）を調べた。
実験結果を表３に示す。

【0062】

【表3】

【0063】

表３からわかるように、サブマウント４０にクラック４５のない発光装置５０では、「加熱処理→冷却処理」を繰り返すことにより、不灯発生率が上昇しているのに対して、サブマウント４０にクラック４５のある発光装置５０では、不灯発生率が０％と非常に良好な耐久性を示した。

【符号の説明】

【0064】

１０ パッケージ
４１ 基材
４０ サブマウント
４２ 発光素子
４４ 金属配線
４５ クラック
５０ 発光装置
８１〜８３ 第１〜第３リード（リードフレーム）
７１ 金属バンプ
７２ はんだ層

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】