JPS6076178A - 半導体発光装置 - Google Patents
半導体発光装置Info
- Publication number
- JPS6076178A JPS6076178A JP58185604A JP18560483A JPS6076178A JP S6076178 A JPS6076178 A JP S6076178A JP 58185604 A JP58185604 A JP 58185604A JP 18560483 A JP18560483 A JP 18560483A JP S6076178 A JPS6076178 A JP S6076178A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light emitting
- submount
- pellet
- copper
- emitting diode
- 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.)
- Pending
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10H—INORGANIC LIGHT-EMITTING SEMICONDUCTOR DEVICES HAVING POTENTIAL BARRIERS
- H10H20/00—Individual inorganic light-emitting semiconductor devices having potential barriers, e.g. light-emitting diodes [LED]
- H10H20/80—Constructional details
- H10H20/85—Packages
- H10H20/858—Means for heat extraction or cooling
- H10H20/8585—Means for heat extraction or cooling being an interconnection
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10H—INORGANIC LIGHT-EMITTING SEMICONDUCTOR DEVICES HAVING POTENTIAL BARRIERS
- H10H20/00—Individual inorganic light-emitting semiconductor devices having potential barriers, e.g. light-emitting diodes [LED]
- H10H20/80—Constructional details
- H10H20/85—Packages
- H10H20/858—Means for heat extraction or cooling
- H10H20/8582—Means for heat extraction or cooling characterised by their shape
Landscapes
- Led Device Packages (AREA)
- Led Devices (AREA)
- Die Bonding (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（技術分野）
本発明は半導体発光装置の放熱特性及び信頼性の改良に
関するものである。
関するものである。
（従来技術の問題点）
半導体発光装置における大きな問題点のひとつは、発光
素子ペレットの放熱設計にある。
素子ペレットの放熱設計にある。
一般に発光ダイオードや半導体レーザ等の半導体発光装
置は、（１，ｌ ｍｍ３以下程度の微細な素子に対し数
十ミリアンペアもの大電流をもって駆動するため、高密
度の熱発生がともなう。このため適切な放熱設計がなさ
れていない場合には、通電使用中に発熱による性能の劣
化や素子寺命の減少、あるいは発光素子自身の破壊をも
まねく危険性がある。
置は、（１，ｌ ｍｍ３以下程度の微細な素子に対し数
十ミリアンペアもの大電流をもって駆動するため、高密
度の熱発生がともなう。このため適切な放熱設計がなさ
れていない場合には、通電使用中に発熱による性能の劣
化や素子寺命の減少、あるいは発光素子自身の破壊をも
まねく危険性がある。
ところが半導体発光装置は一般に小型である特性を生か
して高密度に実装されることが多く放熱器の使用に対し
て制約が大きい。このため装置自体の放熱特性を少しで
も良くする必要がある。
して高密度に実装されることが多く放熱器の使用に対し
て制約が大きい。このため装置自体の放熱特性を少しで
も良くする必要がある。
第１図（ａ）及びΦ）はそれぞれ従来より広く用いられ
ているいわゆるＴＯ−４６型と呼ばれるパッケージを用
いた半導体発光装置の上面図及び中央断面図である。図
において発光素子ベレット３はサブマウント２を介して
ステム本体１に固着されている。サブマウンｌ−２には
放熱特性の上で、できるだけ熱伝導率の良い材料を用い
る事が望ましい。
ているいわゆるＴＯ−４６型と呼ばれるパッケージを用
いた半導体発光装置の上面図及び中央断面図である。図
において発光素子ベレット３はサブマウント２を介して
ステム本体１に固着されている。サブマウンｌ−２には
放熱特性の上で、できるだけ熱伝導率の良い材料を用い
る事が望ましい。
ところが、一般に熱伝導率の良好な金属材料は熱膨張率
が半導体発光素子の主材料である半導体結晶と異なって
いる。このため半導体発光素子ペレツ、トに少しでも発
熱があった場合、熱膨張率の差にともなう応力が発生し
、信頼性に悪影響を与える。このため、放熱特性上不利
ではあるが、サブマウントとしてＳｉのような、半導体
発光素子ペレット自身と熱１鰹張率が比較的近ｂ−１４
料が用ｂＸられる。
が半導体発光素子の主材料である半導体結晶と異なって
いる。このため半導体発光素子ペレツ、トに少しでも発
熱があった場合、熱膨張率の差にともなう応力が発生し
、信頼性に悪影響を与える。このため、放熱特性上不利
ではあるが、サブマウントとしてＳｉのような、半導体
発光素子ペレット自身と熱１鰹張率が比較的近ｂ−１４
料が用ｂＸられる。
（発明の開示）
本発明は上記の如き問題点を解決するために成されたも
ので、熱伝導率の良好な材料を自由ｔｖ使用出来、しか
も熱膨張率差にもとづく応力カ；与える悪影響を発生せ
しめない構造のサブマウントを使用する事により、放熱
特性が良く、しかも信頼性の高い半導体発光素子を提供
しようとするものである。
ので、熱伝導率の良好な材料を自由ｔｖ使用出来、しか
も熱膨張率差にもとづく応力カ；与える悪影響を発生せ
しめない構造のサブマウントを使用する事により、放熱
特性が良く、しかも信頼性の高い半導体発光素子を提供
しようとするものである。
本発明の半導体発光素子は、熱伝導率が２０Ｗ／ｍ’Ｃ
以上である第１の材料と、前記第１の材料の外周に環状
に固着され、しかも半導体発光素子ペレットと同一の熱
膨張率をもつ第２の材料から成る複合構造のサブマウン
トを半導体発光素子ペレットとパッケージの間に介在せ
しめた事を特徴としている。
以上である第１の材料と、前記第１の材料の外周に環状
に固着され、しかも半導体発光素子ペレットと同一の熱
膨張率をもつ第２の材料から成る複合構造のサブマウン
トを半導体発光素子ペレットとパッケージの間に介在せ
しめた事を特徴としている。
以下、半導体発光装置のひとつであるＩｎＰを主材料と
する通信用の発光ダイオードを例にとって図にもとづい
て本発明について説明する。
する通信用の発光ダイオードを例にとって図にもとづい
て本発明について説明する。
第２図（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ本発明の一実施例を
示す、第１図の如き上面図及び中央断面図である。
示す、第１図の如き上面図及び中央断面図である。
図において、発光ダイオードペレット３は、第２図に示
すように２種類のサブマウント部材８及び９からなる複
合構造のサブマウントＩＯを介してパッケージのステム
本体１に固着されている。発光ダイオード直下の第１の
部材８は熱伝導率の良好な材料（たとえば銅）を使用す
る。サブマウントの第２の部月９は発光ダイオードペレ
ット３の主材料であるＩｎＰと熱膨張率の等、い材料、
たとえば銅・タングステン合金を使用する。上記構造に
よれば、発光ダイオードペレット直下の放熱は良好に保
たれる。銅の熱膨張率はＩｎＰに比べて約３倍も大きい
が、上記構造にし、た場合、銅の膨張は外周部にある合
金層に上って抑制され、基板直下では水平方向の熱膨張
は大幅に低瀘される。従って信頼性悪化の原因となる熱
膨張率差による応力は最低限におさえることが出来る。
すように２種類のサブマウント部材８及び９からなる複
合構造のサブマウントＩＯを介してパッケージのステム
本体１に固着されている。発光ダイオード直下の第１の
部材８は熱伝導率の良好な材料（たとえば銅）を使用す
る。サブマウントの第２の部月９は発光ダイオードペレ
ット３の主材料であるＩｎＰと熱膨張率の等、い材料、
たとえば銅・タングステン合金を使用する。上記構造に
よれば、発光ダイオードペレット直下の放熱は良好に保
たれる。銅の熱膨張率はＩｎＰに比べて約３倍も大きい
が、上記構造にし、た場合、銅の膨張は外周部にある合
金層に上って抑制され、基板直下では水平方向の熱膨張
は大幅に低瀘される。従って信頼性悪化の原因となる熱
膨張率差による応力は最低限におさえることが出来る。
外周部に用いる第２の部４４９の月利としては、発光ダ
イオードの主材料の膨張率に応じて、他の材料たとえば
ユバール等の合金を使用することが出来るし、さらに熱
膨張率の小さい材料の場合にはインパール等の鉄ニツケ
ル系合金を使用する事も考えられる。
イオードの主材料の膨張率に応じて、他の材料たとえば
ユバール等の合金を使用することが出来るし、さらに熱
膨張率の小さい材料の場合にはインパール等の鉄ニツケ
ル系合金を使用する事も考えられる。
（実施例）
ＩｎＰ上にＩ ｎＧａＡｓＰをエピタキシャル成長させ
た結晶を用いて第１図に示す発光ダイオードを作製し、
サブマウントとしてＳｉを用いた場合、発光ダイオード
ペレットの温度上昇は、発光ダイオードを１００ｍＷに
て駆動した場合、特に冷却器を用いない場合で外気に対
して６３°Ｃ程度上昇する。
た結晶を用いて第１図に示す発光ダイオードを作製し、
サブマウントとしてＳｉを用いた場合、発光ダイオード
ペレットの温度上昇は、発光ダイオードを１００ｍＷに
て駆動した場合、特に冷却器を用いない場合で外気に対
して６３°Ｃ程度上昇する。
−力木発明の方法により基板直下部分に厚さ０．８飢の
本発明のサブマウントを使用した場合、近似理論計算に
よれば、温度上昇は６０“Ｃ以下におさえることができ
る。同温度降下により素子寿命で約３０％程度改良され
る。また発光パワーでは３％程度の改良が可能である。
本発明のサブマウントを使用した場合、近似理論計算に
よれば、温度上昇は６０“Ｃ以下におさえることができ
る。同温度降下により素子寿命で約３０％程度改良され
る。また発光パワーでは３％程度の改良が可能である。
（産業」二の利用°可能性）
本発明は上記のように１３頼性、１゛口°に素ｆ−スを
命に関して効果が火であり、上記の詳細説明において例
にとった通信用発光ダイオードのように信頼性を要求さ
れる分野では非常に有効である。しかしながら、もちろ
ん通信用発光装置に限定する必要は全くなく、表示用発
光装置にも使用でき、同様の効果を期待できることはい
うまでもなく、いわゆるオプトエレクトロニクスと呼ば
れる発光受光素子を含むエレクトロニクス技術の発展に
資するところ大である。
命に関して効果が火であり、上記の詳細説明において例
にとった通信用発光ダイオードのように信頼性を要求さ
れる分野では非常に有効である。しかしながら、もちろ
ん通信用発光装置に限定する必要は全くなく、表示用発
光装置にも使用でき、同様の効果を期待できることはい
うまでもなく、いわゆるオプトエレクトロニクスと呼ば
れる発光受光素子を含むエレクトロニクス技術の発展に
資するところ大である。
第１図（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、従来から広く使用
されている発光ダイオードの上面図及び中央部の断面図
を示す。第２図（ａ）及び（ｂ）は本発明の一実施例を
示す発光ダイオードの上面図及び側面図である。 ■・・・パッケージのステム本体 ２・・ザブマウント ３・・・発光素子ペレット ４・・・リードワイヤー ５・・・第１のリード引出線 ６・・・絶縁ガラス ７・・・第２のリード引出線 ８・・・熱伝導率の良好な第１のサブマウント材料カラ
なる第１のサブマウント部材 ９・・熱膨張率が発光素子ペレットと等しい第２のサブ
マウント材料からなる第２のサブマウント部材 １０・・・複合構造のサブマウント 矛１胆 第２図
されている発光ダイオードの上面図及び中央部の断面図
を示す。第２図（ａ）及び（ｂ）は本発明の一実施例を
示す発光ダイオードの上面図及び側面図である。 ■・・・パッケージのステム本体 ２・・ザブマウント ３・・・発光素子ペレット ４・・・リードワイヤー ５・・・第１のリード引出線 ６・・・絶縁ガラス ７・・・第２のリード引出線 ８・・・熱伝導率の良好な第１のサブマウント材料カラ
なる第１のサブマウント部材 ９・・熱膨張率が発光素子ペレットと等しい第２のサブ
マウント材料からなる第２のサブマウント部材 １０・・・複合構造のサブマウント 矛１胆 第２図
Claims (1)
- （１）半導体発光素子ベレットをパッケージに固光する
際に、熱伝導率が２０ Ｗ／ｍ’Ｃ以上である第１の材
料と、前記第１の材料の外周に環状に固着され、しかも
半導体発光素子ベレットと同一の熱膨張率をもつ第２の
材料からなる複合構造のサブマウントを半導体発光素子
ベレットとノ々ツケージとの間に介在せしめた事を特徴
とする半導体発光装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58185604A JPS6076178A (ja) | 1983-10-03 | 1983-10-03 | 半導体発光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58185604A JPS6076178A (ja) | 1983-10-03 | 1983-10-03 | 半導体発光装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6076178A true JPS6076178A (ja) | 1985-04-30 |
Family
ID=16173701
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58185604A Pending JPS6076178A (ja) | 1983-10-03 | 1983-10-03 | 半導体発光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6076178A (ja) |
-
1983
- 1983-10-03 JP JP58185604A patent/JPS6076178A/ja active Pending
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