JPH0728095B2 - 半導体発光装置 - Google Patents
半導体発光装置Info
- Publication number
- JPH0728095B2 JPH0728095B2 JP62068698A JP6869887A JPH0728095B2 JP H0728095 B2 JPH0728095 B2 JP H0728095B2 JP 62068698 A JP62068698 A JP 62068698A JP 6869887 A JP6869887 A JP 6869887A JP H0728095 B2 JPH0728095 B2 JP H0728095B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light emitting
- emitting device
- semiconductor light
- heat
- heat radiator
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10W72/00—Interconnections or connectors in packages
- H10W72/50—Bond wires
- H10W72/531—Shapes of wire connectors
- H10W72/536—Shapes of wire connectors the connected ends being ball-shaped
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10W72/00—Interconnections or connectors in packages
- H10W72/50—Bond wires
- H10W72/531—Shapes of wire connectors
- H10W72/5363—Shapes of wire connectors the connected ends being wedge-shaped
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10W72/00—Interconnections or connectors in packages
- H10W72/851—Dispositions of multiple connectors or interconnections
- H10W72/874—On different surfaces
- H10W72/884—Die-attach connectors and bond wires
Landscapes
- Die Bonding (AREA)
- Led Device Packages (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
- Led Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は、半導体発光素子を、接着層を介して放熱体に
結合して成る半導体発光装置に関する。
結合して成る半導体発光装置に関する。
通常、AlGaAs、InGaAsP等の多元化合物半導体の活性層
を有するレーザダイオードやLEDなどの半導体発光素子
は、発光の際の素子の温度上昇を抑制する為、放熱体と
接着されている。ここで、これらの素子は、高電流密度
で動作するので、低い熱抵抗で放熱体と接着しなければ
ならない。一方、動作中に応力が加わると活性層での転
位増殖を促進し、発光素子としての寿命を縮めることが
ある。熱抵抗を小さくするためには、発光素子の活性層
に近い面を放熱体に接着する方法がとられるので、発光
素子と放熱体の熱膨張係数が異ると、大きな応力が活性
層に加わることになる。
を有するレーザダイオードやLEDなどの半導体発光素子
は、発光の際の素子の温度上昇を抑制する為、放熱体と
接着されている。ここで、これらの素子は、高電流密度
で動作するので、低い熱抵抗で放熱体と接着しなければ
ならない。一方、動作中に応力が加わると活性層での転
位増殖を促進し、発光素子としての寿命を縮めることが
ある。熱抵抗を小さくするためには、発光素子の活性層
に近い面を放熱体に接着する方法がとられるので、発光
素子と放熱体の熱膨張係数が異ると、大きな応力が活性
層に加わることになる。
従来、上記の如き応力を緩和する方法として、シリコン
やダイヤモンド等の比較的熱膨張係数の近似した放熱体
材料を用いる方法及びInやSn等の軟い金属を接着層にし
て塑性変形による応力緩和をねらう方法が知られてい
た。
やダイヤモンド等の比較的熱膨張係数の近似した放熱体
材料を用いる方法及びInやSn等の軟い金属を接着層にし
て塑性変形による応力緩和をねらう方法が知られてい
た。
しかしながら、前者の方法は、材料選択の範囲が限定さ
れ構造上の自由度が少なく、また後者の方法は、放熱体
材料の限定は少ないけれど、接着金属の性質によつて使
用温度範囲が制限され、接着時の作業温度、時間、ある
いは雰囲気なども特別の注意が必要となる問題点があつ
た。
れ構造上の自由度が少なく、また後者の方法は、放熱体
材料の限定は少ないけれど、接着金属の性質によつて使
用温度範囲が制限され、接着時の作業温度、時間、ある
いは雰囲気なども特別の注意が必要となる問題点があつ
た。
本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解決し、放熱
体材料の選択の範囲が広く、しかも信頼性及び生産性の
高い半導体発光装置を提供することにある。
体材料の選択の範囲が広く、しかも信頼性及び生産性の
高い半導体発光装置を提供することにある。
本発明の上記目的は、半導体発光素子を、接着層を介し
て放熱体に結合して成る半導体発光装置において、前記
接着層として鉛−アンチモン−スズ系の軟質合金を用い
ることによつて達成される。
て放熱体に結合して成る半導体発光装置において、前記
接着層として鉛−アンチモン−スズ系の軟質合金を用い
ることによつて達成される。
以下に図面を用いて本発明の実施例を説明する。
第１図は本発明をレーザーダイオードに応用した一例を
示す断面図である。ここで、１は熱伝導の良い銅（Cu）
で形成された放熱体で、この上面には、鉛（Pb）85％、
アンチモン（Sb）11.5％、スズ（Sn）3.5％の組成を有
する軟質合金層２が、蒸着法またはメツキ法により２〜
３μｍの厚さに被着されている。AlGaAs系のレーザダイ
オード３には、発熱部である活性層４に近い方の表面に
Ti−Pt−Auのオーミツク用金属層５が蒸着されており、
反対面にはAuGe−Auのボンデング用金属層６が蒸着され
ている。レーザダイオード３を、活性層側を下にして放
熱体１に密着させておいて、窒素雰囲気中で放熱体１を
239℃に加熱すれば、軟質合金層２が溶解し、オーミツ
ク用金属層５に融着されて、熱的及び電気的な接着が行
なわれる。
示す断面図である。ここで、１は熱伝導の良い銅（Cu）
で形成された放熱体で、この上面には、鉛（Pb）85％、
アンチモン（Sb）11.5％、スズ（Sn）3.5％の組成を有
する軟質合金層２が、蒸着法またはメツキ法により２〜
３μｍの厚さに被着されている。AlGaAs系のレーザダイ
オード３には、発熱部である活性層４に近い方の表面に
Ti−Pt−Auのオーミツク用金属層５が蒸着されており、
反対面にはAuGe−Auのボンデング用金属層６が蒸着され
ている。レーザダイオード３を、活性層側を下にして放
熱体１に密着させておいて、窒素雰囲気中で放熱体１を
239℃に加熱すれば、軟質合金層２が溶解し、オーミツ
ク用金属層５に融着されて、熱的及び電気的な接着が行
なわれる。
放熱体１は、第１図に部分的に示した容器７の所望の位
置に、Sn65％、Pb35％の組成の半田８を用いて、183〜1
85℃の温度で融着固定される。そして、ボンデイング用
金属層６とリード９の間は、Auのボンデイング線10によ
り接続されている。ここで、リード９とステム７との間
に電流を流すと、レーザダイオード３の活性層４より、
レーザ光11が発する。
置に、Sn65％、Pb35％の組成の半田８を用いて、183〜1
85℃の温度で融着固定される。そして、ボンデイング用
金属層６とリード９の間は、Auのボンデイング線10によ
り接続されている。ここで、リード９とステム７との間
に電流を流すと、レーザダイオード３の活性層４より、
レーザ光11が発する。
本実施例においては、放熱体としてCuを用いたので、Mo
やSiを用いた場合に比べ10％以上低い熱抵抗が得られ
た。また、接着層としてPb−Sb−Sn系合金を用いたの
で、AlGaAs結晶とCuとの熱膨張係数が大きく異なるにも
かかわらず、104〜106時間の寿命特性が得られ、従来の
Si放熱体にSnで融着した場合と何ら差異は認められなか
つた。またPb−Sb−Sn系合金の融点が高いので、従来の
Cu放熱体にInで融着した場合に比し耐熱性が改善され、
後工程でのスクリーニングがより確実に行える利点が得
られた。さらにPb−Sb−Sn系の合金は溶解時の流れ性が
良く、表面酸化膜やスラグの発生も少いため融着後の熱
抵抗のばらつきが少く、水素雰囲気を用いる必要がない
ため作業性が改善された。
やSiを用いた場合に比べ10％以上低い熱抵抗が得られ
た。また、接着層としてPb−Sb−Sn系合金を用いたの
で、AlGaAs結晶とCuとの熱膨張係数が大きく異なるにも
かかわらず、104〜106時間の寿命特性が得られ、従来の
Si放熱体にSnで融着した場合と何ら差異は認められなか
つた。またPb−Sb−Sn系合金の融点が高いので、従来の
Cu放熱体にInで融着した場合に比し耐熱性が改善され、
後工程でのスクリーニングがより確実に行える利点が得
られた。さらにPb−Sb−Sn系の合金は溶解時の流れ性が
良く、表面酸化膜やスラグの発生も少いため融着後の熱
抵抗のばらつきが少く、水素雰囲気を用いる必要がない
ため作業性が改善された。
以上レーザーダイオードの例について説明したが、基板
裏面に光取り出し窓を設けたAlGaAs発光ダイオード（LE
D）の場合も全く同様の構成で実施することができ、全
く同様の効果を得ることができる。また発光素子結晶に
ついてはAlGaAsのほかに、InGaAsPを始めとするIIIV族
化合物混晶やIIVI族化合物混晶など放熱と熱膨張に対す
る考慮を必要とする発光素子結晶に適用できる。
裏面に光取り出し窓を設けたAlGaAs発光ダイオード（LE
D）の場合も全く同様の構成で実施することができ、全
く同様の効果を得ることができる。また発光素子結晶に
ついてはAlGaAsのほかに、InGaAsPを始めとするIIIV族
化合物混晶やIIVI族化合物混晶など放熱と熱膨張に対す
る考慮を必要とする発光素子結晶に適用できる。
接着層として用いるPb−Sb−Sn系合金の組成について
は、発光素子結晶の種類、オーミツクおよボンデイング
用金属層の組成、後工程で要求される熱処理温度などの
諸条件を考慮して、必要な融点が得られるような組み合
せを、合金状態図又は成分表により容易に求めることが
できる。例えば、Pb:40〜90％、Sb:2.5〜12％、Sn:3.0
〜60％の範囲で合金の組成を選択することにより180〜3
00℃の所望の融点を有する接着層が得られる。
は、発光素子結晶の種類、オーミツクおよボンデイング
用金属層の組成、後工程で要求される熱処理温度などの
諸条件を考慮して、必要な融点が得られるような組み合
せを、合金状態図又は成分表により容易に求めることが
できる。例えば、Pb:40〜90％、Sb:2.5〜12％、Sn:3.0
〜60％の範囲で合金の組成を選択することにより180〜3
00℃の所望の融点を有する接着層が得られる。
上記実施例では放熱体と容器が分離している場合につい
て示したが、容器が放熱体を兼ねてあらかじめ一体化さ
れている場合にも本発明を適用でき、この場合は前述の
239℃の融着のみですむため後工程において200℃を越え
る熱処理にも耐える発光素子が得られ、より一層の高信
頼性が実現できる。また放熱体材料にはCu以外にMo,Fe
その他の金属材料やSi、サフアイヤ、ベリリヤダイヤモ
ンド等の非金属材料も使用できる。放熱体が、Pb−Sb−
Sn系合金となじみの悪い材料の場合は、TiやCrなどの密
着力の強い金属とNi,Mo,PtなどPb−Sb−Snになじみが良
く且つ溶解されにくい金属を２層に重ねて放熱体の表面
に蒸着法などで被着した上にPb−Sb−Sn系合金を被着す
ればよい。
て示したが、容器が放熱体を兼ねてあらかじめ一体化さ
れている場合にも本発明を適用でき、この場合は前述の
239℃の融着のみですむため後工程において200℃を越え
る熱処理にも耐える発光素子が得られ、より一層の高信
頼性が実現できる。また放熱体材料にはCu以外にMo,Fe
その他の金属材料やSi、サフアイヤ、ベリリヤダイヤモ
ンド等の非金属材料も使用できる。放熱体が、Pb−Sb−
Sn系合金となじみの悪い材料の場合は、TiやCrなどの密
着力の強い金属とNi,Mo,PtなどPb−Sb−Snになじみが良
く且つ溶解されにくい金属を２層に重ねて放熱体の表面
に蒸着法などで被着した上にPb−Sb−Sn系合金を被着す
ればよい。
以上説明したように、本発明は従来の半導体発光装置に
おいて、接着層としてPb−Sb−Sn系軟質合金を用いたの
で、以下に示すような種々の効果が得られる。
おいて、接着層としてPb−Sb−Sn系軟質合金を用いたの
で、以下に示すような種々の効果が得られる。
１）合金層が軟かく塑性変形し易いため、放熱体と発光
素子の結晶との熱膨張係数の差異が緩和されるので、放
熱体材料に対する制限が少なくなる。
素子の結晶との熱膨張係数の差異が緩和されるので、放
熱体材料に対する制限が少なくなる。
２）均一性の良い安定な融着が出来る。
３）耐熱性が向上する。
４）熱抵抗のばらつきが減少する。
第１図は本発明の一実施例の構成を示す略断面図であ
る。 １……放熱体 ２……Pb−Sb−Sn系軟質合金層 ３……レーザダイオード ７……ステム ８……半田 ９……リード 10……ボンデイング線
る。 １……放熱体 ２……Pb−Sb−Sn系軟質合金層 ３……レーザダイオード ７……ステム ８……半田 ９……リード 10……ボンデイング線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮沢 誠一 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 原 利民 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内
Claims (1)
- 【請求項１】半導体発光素子を、接着層を介して放熱体
に結合して成る半導体発光装置において、前記接着層と
して鉛−アンチモン−スズ系の軟質合金を用いたことを
特徴とする半導体発光装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62068698A JPH0728095B2 (ja) | 1987-03-23 | 1987-03-23 | 半導体発光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62068698A JPH0728095B2 (ja) | 1987-03-23 | 1987-03-23 | 半導体発光装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63233586A JPS63233586A (ja) | 1988-09-29 |
| JPH0728095B2 true JPH0728095B2 (ja) | 1995-03-29 |
Family
ID=13381246
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62068698A Expired - Fee Related JPH0728095B2 (ja) | 1987-03-23 | 1987-03-23 | 半導体発光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0728095B2 (ja) |
-
1987
- 1987-03-23 JP JP62068698A patent/JPH0728095B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63233586A (ja) | 1988-09-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3271475B2 (ja) | 電気素子の接合材料および接合方法 | |
| JP3918858B2 (ja) | 発光素子搭載用部材およびそれを用いた半導体装置 | |
| EP0070435B1 (en) | Semiconductor device comprising a semiconductor substrate bonded to a mounting means | |
| WO2004015756A1 (ja) | サブマウントおよび半導体装置 | |
| US4078711A (en) | Metallurgical method for die attaching silicon on sapphire devices to obtain heat resistant bond | |
| JP2002368020A (ja) | サブマウントおよび半導体装置 | |
| EP1868241A1 (en) | Submount and method for manufacturing same | |
| EP0460785B1 (en) | Semiconductor device having a heat sink | |
| US5622305A (en) | Bonding scheme using group VB metallic layer | |
| JP2005032834A (ja) | 半導体チップと基板との接合方法 | |
| WO2003069743A1 (en) | Sub-mount and semiconductor device | |
| JP4822155B2 (ja) | サブマウント及びその製造方法 | |
| JPH0728095B2 (ja) | 半導体発光装置 | |
| US3292056A (en) | Thermally stable semiconductor device with an intermediate plate for preventing flashover | |
| JPS6052079A (ja) | 半導体レ−ザ装置 | |
| US4921158A (en) | Brazing material | |
| JP2006278463A (ja) | サブマウント | |
| JPS6081884A (ja) | 半導体発光装置 | |
| JP7406417B2 (ja) | 電極構造および当該電極構造を備えた接合構造体 | |
| US20050089700A1 (en) | Solder film manufacturing method, heat sink furnished with solder film, and semiconductor-device-and-heat-sink junction | |
| JPS59189625A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JPS61119051A (ja) | 半導体装置 | |
| JP5062545B2 (ja) | サブマウント及びその製造方法 | |
| JPS59165474A (ja) | 半導体発光素子 | |
| JPH05304233A (ja) | 半導体装置の製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |