JP7468182B2 - Film-attached substrate, submount, and optical device - Google Patents

Film-attached substrate, submount, and optical device Download PDF

Info

Publication number
JP7468182B2
JP7468182B2 JP2020107030A JP2020107030A JP7468182B2 JP 7468182 B2 JP7468182 B2 JP 7468182B2 JP 2020107030 A JP2020107030 A JP 2020107030A JP 2020107030 A JP2020107030 A JP 2020107030A JP 7468182 B2 JP7468182 B2 JP 7468182B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
film
coated substrate
stress adjustment
layer
substrate
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.)
Active
Application number
JP2020107030A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2022002273A (en
Inventor
宏和 田中
義正 山口
浩輝 藤田
直樹 豊福
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Electric Glass Co Ltd
Original Assignee
Nippon Electric Glass Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Electric Glass Co Ltd filed Critical Nippon Electric Glass Co Ltd
Priority to JP2020107030A priority Critical patent/JP7468182B2/en
Publication of JP2022002273A publication Critical patent/JP2022002273A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7468182B2 publication Critical patent/JP7468182B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Semiconductor Lasers (AREA)

Description

本発明は、膜付き基板、並びに該膜付き基板を用いたサブマウント及び光学デバイスに関する。 The present invention relates to a film-coated substrate, and a submount and an optical device using the film-coated substrate.

従来、LD(Laser Diode)やLED(Light Emitting Diode)などの光学素子におけるサブマウントとして、放熱性の高いヒートシンクが用いられている。このようなヒートシンクでは、光学素子をはんだ付けする際の熱や、光学素子で発生した熱をパッケージへ効率よく放熱させている。また、下記の特許文献1には、このようなヒートシンクの材料として、CuW等の材料が用いられることが記載されている。 Conventionally, heat sinks with high heat dissipation properties have been used as submounts for optical elements such as LDs (Laser Diodes) and LEDs (Light Emitting Diodes). Such heat sinks efficiently dissipate heat generated when soldering optical elements and heat generated by the optical elements to the package. In addition, the following Patent Document 1 describes that materials such as CuW are used as materials for such heat sinks.

特開平06-244358号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 06-244358

近年、放熱性の向上のために、より薄型化が求められている。しかしながら、特許文献1のようなヒートシンクを薄型化した場合、製造時の焼成工程における熱などの影響を受け易くなり、ヒートシンクに反りが生じることがある。このような反りが生じたヒートシンクの上に光学素子を搭載すると、十分に放熱を行なえないという問題がある。 In recent years, there has been a demand for thinner heat sinks to improve heat dissipation. However, when a heat sink such as that in Patent Document 1 is made thinner, it becomes more susceptible to the effects of heat during the firing process during manufacturing, and the heat sink may warp. If an optical element is mounted on a heat sink that has warped in this way, there is a problem that the heat cannot be dissipated sufficiently.

本発明の目的は、反りを抑制することができる、膜付き基板、並びに該膜付き基板を用いたサブマウント及び光学デバイスを提供することにある。 The object of the present invention is to provide a film-coated substrate capable of suppressing warping, as well as a submount and an optical device using the film-coated substrate.

本発明に係る膜付き基板は、光学素子を搭載するためのサブマウントに用いられる膜付き基板であって、対向している第1の主面及び第2の主面を有する、基板と、前記基板の前記第1の主面及び前記第2の主面のうち少なくとも一方の主面上に配置されている、応力調整膜と、を備えることを特徴とする。 The film-attached substrate according to the present invention is a film-attached substrate used in a submount for mounting an optical element, and is characterized by comprising a substrate having a first main surface and a second main surface facing each other, and a stress adjustment film disposed on at least one of the first main surface and the second main surface of the substrate.

本発明においては、前記応力調整膜が、スパッタ膜であることが好ましい。 In the present invention, it is preferable that the stress adjustment film is a sputtered film.

本発明においては、前記応力調整膜が、Niを含むことが好ましい。 In the present invention, it is preferable that the stress adjustment film contains Ni.

本発明においては、前記応力調整膜の厚みが、10μm以下であることが好ましい。 In the present invention, it is preferable that the thickness of the stress adjustment film is 10 μm or less.

本発明においては、前記基板と前記応力調整膜との間に設けられている、めっき膜をさらに備えていてもよい。 The present invention may further include a plating film provided between the substrate and the stress adjustment film.

本発明においては、前記めっき膜が、Niを含むことが好ましい。 In the present invention, it is preferable that the plating film contains Ni.

本発明においては、前記応力調整膜上に設けられており、かつAu及びSnのうち少なくとも一方を含む、密着膜をさらに備えていてもよい。 In the present invention, the semiconductor device may further include an adhesion film that is provided on the stress adjustment film and contains at least one of Au and Sn.

本発明に係るサブマウントは、光学素子を搭載するためのサブマウントであって、本発明に従って構成される膜付き基板からなることを特徴とする。 The submount according to the present invention is a submount for mounting an optical element, and is characterized by comprising a film-coated substrate constructed according to the present invention.

本発明に係るサブマウントは、ヒートシンクであってもよい。 The submount of the present invention may be a heat sink.

本発明に係る光学デバイスは、本発明に従って構成されるサブマウントと、前記サブマウントにおける前記応力調整膜の上に配置される、光学素子と、前記光学素子を収容するためのパッケージと、を備えることを特徴とする。 The optical device according to the present invention is characterized by comprising a submount constructed according to the present invention, an optical element disposed on the stress adjustment film in the submount, and a package for housing the optical element.

本発明によれば、反りを抑制することができる、膜付き基板、並びに該膜付き基板を用いたサブマウント及び光学デバイスを提供することができる。 The present invention provides a film-coated substrate capable of suppressing warping, as well as a submount and an optical device using the film-coated substrate.

本発明の第1の実施形態に係る膜付き基板を示す模式的断面図である。1 is a schematic cross-sectional view showing a film-coated substrate according to a first embodiment of the present invention. (a)~(c)は、膜付き基板における反りの測定方法を説明するための模式図である。1A to 1C are schematic diagrams illustrating a method for measuring warpage in a film-coated substrate. 本発明の第2の実施形態に係る膜付き基板を示す模式的断面図である。FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a film-coated substrate according to a second embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係る光学デバイスを示す模式的断面図である。1 is a schematic cross-sectional view showing an optical device according to an embodiment of the present invention.

以下、好ましい実施形態について説明する。但し、以下の実施形態は単なる例示であり、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。また、各図面において、実質的に同一の機能を有する部材は同一の符号で参照する場合がある。 The following describes preferred embodiments. However, the following embodiments are merely examples, and the present invention is not limited to the following embodiments. In addition, in each drawing, components having substantially the same functions may be referred to by the same reference numerals.

[膜付き基板]
(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態に係る膜付き基板を示す模式的断面図である。
[Film-coated substrate]
First Embodiment
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a film-coated substrate according to a first embodiment of the present invention.

膜付き基板1は、光学素子のサブマウントに用いられる基板である。なかでも、膜付き基板1は、ヒートシンク機能を有するサブマウントに用いられる基板であることが望ましい。なお、膜付き基板1は、光学素子以外の素子のサブマウントであってもよいし、サブマウント以外の用途に用いられてもよく、その用途は、特に限定されない。 The film-coated substrate 1 is a substrate used for a submount of an optical element. In particular, the film-coated substrate 1 is preferably a substrate used for a submount having a heat sink function. The film-coated substrate 1 may be a submount for an element other than an optical element, or may be used for purposes other than a submount, and its use is not particularly limited.

膜付き基板1は、基板2、第1のめっき膜3、応力調整膜4、第1の密着膜5、第2のめっき膜8、及び第2の密着膜9を備える。基板2は、対向している第1の主面2a及び第2の主面2bを有する。 The film-coated substrate 1 comprises a substrate 2, a first plating film 3, a stress adjustment film 4, a first adhesive film 5, a second plating film 8, and a second adhesive film 9. The substrate 2 has a first main surface 2a and a second main surface 2b that face each other.

基板2の第1の主面2a上に、第1のめっき膜3が設けられている。第1のめっき膜3上に、応力調整膜4が設けられている。応力調整膜4上に、第1の密着膜5が設けられている。また、基板2の第2の主面2b上に、第2のめっき膜8が設けられている。第2のめっき膜8上に、第2の密着膜9が設けられている。 A first plating film 3 is provided on the first main surface 2a of the substrate 2. A stress adjustment film 4 is provided on the first plating film 3. A first adhesive film 5 is provided on the stress adjustment film 4. Furthermore, a second plating film 8 is provided on the second main surface 2b of the substrate 2. A second adhesive film 9 is provided on the second plating film 8.

本実施形態において、基板2は、略矩形板状の形状を有する。もっとも、基板2は、例えば、略円板状等の形状を有していてもよく、その形状は特に限定されない。 In this embodiment, the substrate 2 has a substantially rectangular plate shape. However, the substrate 2 may have a shape such as a substantially circular plate shape, and the shape is not particularly limited.

基板2の材料は、特に限定されないが、放熱性の高い材料により構成されていることが望ましい。具体的には、基板2の材料としては、例えば、CuW、CuMo、AlN、Cu-Diamond、Mo、Al-SiC、Mg-SiC等が挙げられる。これらの材料は、1種を単独で用いてもよく、複数種を併用してもよい。 The material of the substrate 2 is not particularly limited, but it is preferable that the substrate 2 is made of a material with high heat dissipation properties. Specific examples of the material of the substrate 2 include CuW, CuMo, AlN, Cu-Diamond, Mo, Al-SiC, and Mg-SiC. One of these materials may be used alone, or multiple types may be used in combination.

基板2の厚みは、特に限定されないが、好ましくは0.1mm以上、より好ましくは0.2mm以上、好ましくは1.0mm以下、より好ましくは0.5mm以下である。基板2の厚みが上記下限値以上である場合、放熱性をより一層高めることができる。また、基板2の厚みが上記上限値以下である場合、用いられるデバイスにおいてより一層の低背化を図ることができる。 The thickness of the substrate 2 is not particularly limited, but is preferably 0.1 mm or more, more preferably 0.2 mm or more, and preferably 1.0 mm or less, and more preferably 0.5 mm or less. When the thickness of the substrate 2 is equal to or greater than the lower limit, the heat dissipation properties can be further improved. When the thickness of the substrate 2 is equal to or less than the upper limit, the device in which it is used can be made even thinner.

第1のめっき膜3及び第2のめっき膜8は、基板2との密着性を高めるために用いられる。 The first plating film 3 and the second plating film 8 are used to improve adhesion to the substrate 2.

第1のめっき膜3及び第2のめっき膜8の材料としては、特に限定されないが、本実施形態では、Niである。もっとも、第1のめっき膜3及び第2のめっき膜8の材料は、Niには限定されず、Cr、Ti、W、TiW、Mo又はNi-Cr等であってもよい。これらの材料は、1種を単独で用いてもよく、複数種を併用してもよい。なお、第1のめっき膜3及び第2のめっき膜8には、上記例示した材料が95%以上含まれていることが望ましい。もっとも、第1のめっき膜3及び第2のめっき膜8は、本発明の効果を阻害しない範囲において、不純物や添加物を含んでいてもよい。 The material of the first plating film 3 and the second plating film 8 is not particularly limited, but in this embodiment, it is Ni. However, the material of the first plating film 3 and the second plating film 8 is not limited to Ni, and may be Cr, Ti, W, TiW, Mo, Ni-Cr, etc. These materials may be used alone or in combination. Note that the first plating film 3 and the second plating film 8 desirably contain 95% or more of the above-mentioned materials. However, the first plating film 3 and the second plating film 8 may contain impurities and additives as long as they do not impair the effects of the present invention.

第1のめっき膜3及び第2のめっき膜8におけるそれぞれの厚みは、特に限定されないが、例えば、0.5μm以上、5μm以下とすることができる。 The thickness of each of the first plating film 3 and the second plating film 8 is not particularly limited, but can be, for example, 0.5 μm or more and 5 μm or less.

応力調整膜4は、その膜応力により膜付き基板1全体に加わる応力を調整し、膜付き基板1の反りを抑制するための膜である。具体的には、応力調整膜4は、応力調整膜4を設けなかった場合に反りの生じる方向とは反対方向に反りを生じさせることにより、膜付き基板1全体としての反りを低減するように調整する膜である。従って、応力調整膜4は、応力調整膜4を設けなかった場合に反りの生じる方向を考慮して、本実施形態のように第1の主面2a側に設けてもよいし、第2の主面2b側に設けてもよい。また、第1の主面2a及び第2の主面2bの双方の上に設けてもよい。なお、第2の主面2b側に設ける場合においても、第2の主面2b上に設けてもよいし、第2のめっき膜8と第2の密着膜9との間に設けてもよい。 The stress adjustment film 4 is a film for adjusting the stress applied to the entire film-coated substrate 1 by its film stress and suppressing the warping of the film-coated substrate 1. Specifically, the stress adjustment film 4 is a film that adjusts the warping of the film-coated substrate 1 as a whole by causing warping in the opposite direction to the direction in which warping occurs when the stress adjustment film 4 is not provided. Therefore, the stress adjustment film 4 may be provided on the first main surface 2a side as in this embodiment, or on the second main surface 2b side, taking into account the direction in which warping occurs when the stress adjustment film 4 is not provided. It may also be provided on both the first main surface 2a and the second main surface 2b. Even when provided on the second main surface 2b side, it may be provided on the second main surface 2b, or it may be provided between the second plating film 8 and the second adhesive film 9.

応力調整膜4における反りの程度は、その膜応力により調整することができる。従って、応力調整膜4における反りの程度は、例えば、応力調整膜4の厚みによって調整することができる。これを以下の実験例を用いて説明する。 The degree of warping in the stress adjustment film 4 can be adjusted by the film stress. Therefore, the degree of warping in the stress adjustment film 4 can be adjusted, for example, by the thickness of the stress adjustment film 4. This will be explained using the following experimental example.

実験例では、図2(a)に示すように、まず、基板12(日本電気硝子社製、BDA、厚み:0.5mm)上に、第1のめっき膜13としてのCrめっき膜(厚み100nm)を形成した。次に、第1のめっき膜13上に、スパッタリング法により、応力調整膜14としてのNi膜を成膜した。なお、Ni膜の厚みが、300nm、1000nm、及び1500nmのものをそれぞれ作製した。それによって、3種類の膜付き基板11を作製した。 In the experimental example, as shown in FIG. 2(a), first, a Cr plating film (thickness 100 nm) was formed as the first plating film 13 on a substrate 12 (manufactured by Nippon Electric Glass Co., Ltd., BDA, thickness: 0.5 mm). Next, a Ni film was formed as the stress adjustment film 14 on the first plating film 13 by a sputtering method. The Ni films produced had thicknesses of 300 nm, 1000 nm, and 1500 nm, respectively. In this way, three types of film-coated substrates 11 were produced.

膜付き基板11の寸法は、図2(a)及び図2(b)に示すように、長さa:25mmとし、幅b:25mmとした。また、第1のめっき膜13及び応力調整膜14の成膜は、膜付き基板11の長さ方向における第1の端部11b及び第2の端部11cから長さc:0.2mmの部分には成膜しなかった。 The dimensions of the film-coated substrate 11 were length a: 25 mm and width b: 25 mm, as shown in Figures 2(a) and 2(b). The first plating film 13 and the stress adjustment film 14 were not deposited in the portions of the film-coated substrate 11 at a length c: 0.2 mm from the first end 11b and the second end 11c in the longitudinal direction.

このようにして得られた膜付き基板11の反り量を測定した。具体的には、図2(c)に示すステージ10上に、膜付き基板11を載置し、25℃で1時間放置した後の反り量Lを測定した。なお、膜付き基板11は、膜面11aが上方となるように載置した。そして、第1の端部11b及び第2の端部11cと、膜付き基板11の非膜面11dにおける長さ方向の中心との高さの差を反り量Lとした。反り量Lは、2つの端部11b、11cの反り量Lの平均とした。なお、非膜面11dは、膜面11aと対向する面である。 The amount of warping of the film-coated substrate 11 thus obtained was measured. Specifically, the film-coated substrate 11 was placed on the stage 10 shown in FIG. 2(c) and left at 25° C. for 1 hour, after which the amount of warping L was measured. The film-coated substrate 11 was placed with the film surface 11a facing upward. The difference in height between the first end 11b and the second end 11c and the center of the length direction of the non-film surface 11d of the film-coated substrate 11 was taken as the amount of warping L. The amount of warping L was taken as the average of the amounts of warping L of the two ends 11b and 11c. The non-film surface 11d is the surface opposite the film surface 11a.

結果を下記の表1に示す。 The results are shown in Table 1 below.

Figure 0007468182000001
Figure 0007468182000001

表1に示すように、応力調整膜14としてのNi膜の厚みが大きくなるほど、反り量の絶対値が大きくなっていることがわかる。 As shown in Table 1, the greater the thickness of the Ni film used as the stress adjustment film 14, the greater the absolute value of the amount of warping.

従って、本実施形態では、膜付き基板1を構成する応力調整膜4以外の設計に応じて、応力調整膜4を設ける面や反り量を調整することにより、膜付き基板1全体の反り量を低減するように調整することができる。よって、膜付き基板1では、反りを抑制することができる。 Therefore, in this embodiment, by adjusting the surface on which the stress adjustment film 4 is provided and the amount of warping in accordance with the design of components other than the stress adjustment film 4 that constitutes the film-coated substrate 1, it is possible to adjust the amount of warping of the entire film-coated substrate 1 to be reduced. Therefore, warping can be suppressed in the film-coated substrate 1.

応力調整膜4の材料としては、特に限定されず、Ni、Ti、W、Mo、TiW、Ni-Cr、Pt、Pd、Au等を用いることができる。これらの材料は、1種を単独で用いてもよく、複数種を併用してもよい。膜付き基板1全体の反り量をより一層調整し易いという観点から、応力調整膜4は、Niを主成分とする膜であることが好ましい。また、応力調整膜4の材料は、Niと他の金属の合金であってもよい。なお、上記主成分とは、応力調整膜4中にその成分が95%以上含まれていることをいうものとする。もっとも、応力調整膜4は、本発明の効果を阻害しない範囲において、不純物や添加物を含んでいてもよい。 The material of the stress adjustment film 4 is not particularly limited, and Ni, Ti, W, Mo, TiW, Ni-Cr, Pt, Pd, Au, etc. can be used. These materials may be used alone or in combination. From the viewpoint of making it easier to adjust the amount of warping of the entire film-coated substrate 1, it is preferable that the stress adjustment film 4 is a film whose main component is Ni. The material of the stress adjustment film 4 may also be an alloy of Ni and another metal. The above-mentioned main component means that the component is contained in the stress adjustment film 4 at 95% or more. However, the stress adjustment film 4 may contain impurities and additives as long as they do not impair the effects of the present invention.

応力調整膜4の厚みとしては、特に限定されず、必要とされる反り量に応じて適宜設計することができる。応力調整膜4の厚みは、例えば、0.05μm以上、10μm以下とすることができる。なお、薄型化や製造コスト低減の観点からは、応力調整膜4の厚みは、好ましくは1.0μm以下、より好ましくは0.5μm以下である。 The thickness of the stress adjustment film 4 is not particularly limited and can be appropriately designed according to the required amount of warping. The thickness of the stress adjustment film 4 can be, for example, 0.05 μm or more and 10 μm or less. From the viewpoint of thinning and reducing manufacturing costs, the thickness of the stress adjustment film 4 is preferably 1.0 μm or less, and more preferably 0.5 μm or less.

また、応力調整膜4の形成方法は、特に限定されないが、スパッタリング法により形成することが好ましい。従って、応力調整膜4は、スパッタ膜であることが好ましい。この場合、より緻密な膜が成膜されるので、膜付き基板1全体の反り量をより一層調整し易い。また、応力調整膜4の厚みをより薄くすることもできる。 The method for forming the stress adjustment film 4 is not particularly limited, but it is preferable to form it by a sputtering method. Therefore, it is preferable that the stress adjustment film 4 is a sputtered film. In this case, a denser film is formed, making it easier to adjust the amount of warping of the entire film-coated substrate 1. The thickness of the stress adjustment film 4 can also be made thinner.

なお、応力調整膜4は、平面視において、基板2における主面全体に設けられることが好ましいが、基板2における主面の一部にのみ設けられていてもよい。また、応力調整膜4は、基板2における主面の少なくとも一部に加えて、基板2の側面にも設けられていてもよい。 The stress adjustment film 4 is preferably provided over the entire main surface of the substrate 2 in a plan view, but may be provided over only a portion of the main surface of the substrate 2. The stress adjustment film 4 may also be provided on the side surface of the substrate 2 in addition to at least a portion of the main surface of the substrate 2.

第1の密着膜5は、第1の層6及び第2の層7を有する。具体的には、応力調整膜4上に、第1の層6が設けられている。また、第1の層6上に、第2の層7が設けられている。 The first adhesive film 5 has a first layer 6 and a second layer 7. Specifically, the first layer 6 is provided on the stress adjustment film 4. Furthermore, the second layer 7 is provided on the first layer 6.

第1の層6は、拡散防止層としての機能を有していることが望ましい。例えば、第2の層7の成分が第1のめっき膜3や応力調整膜4へ拡散することを防止するための層であることが望ましい。これにより、第1の密着膜5の光学素子等への密着性を高めることができる。もっとも、第1の密着膜5において、第1の層6は設けられていなくてもよい。 The first layer 6 preferably functions as a diffusion prevention layer. For example, it is preferably a layer for preventing the components of the second layer 7 from diffusing into the first plating film 3 or the stress adjustment film 4. This can improve the adhesion of the first adhesive film 5 to the optical element or the like. However, the first layer 6 does not necessarily have to be provided in the first adhesive film 5.

第1の層6の材料は、特に限定されないが、本実施形態では、Ptである。この場合、第2の層7の成分が第1のめっき膜3や応力調整膜4へ拡散することをより一層抑制することができる。もっとも、第1の層6の材料は、Ptには限定されず、Au、又はPd等であってもよい。これらの材料は、1種を単独で用いてもよく、複数種を併用してもよい。なお、第1の層6には、上記例示した材料が95%以上含まれていることが望ましい。もっとも、第1の層6には、密着性を阻害しない範囲において、不純物や添加物が含まれていてもよい。 The material of the first layer 6 is not particularly limited, but in this embodiment, it is Pt. In this case, it is possible to further suppress the components of the second layer 7 from diffusing into the first plating film 3 and the stress adjustment film 4. However, the material of the first layer 6 is not limited to Pt, and may be Au, Pd, or the like. These materials may be used alone or in combination. Note that the first layer 6 preferably contains 95% or more of the above-mentioned materials. However, the first layer 6 may contain impurities or additives to the extent that they do not impair adhesion.

第1の層6の厚みは、特に限定されないが、例えば、0.05μm以上、1.0μm以下とすることができる。 The thickness of the first layer 6 is not particularly limited, but can be, for example, 0.05 μm or more and 1.0 μm or less.

第1の層6の形成方法としては、特に限定されず、例えば、スパッタリング法や蒸着法により形成することができる。 The method for forming the first layer 6 is not particularly limited, and it can be formed by, for example, a sputtering method or a vapor deposition method.

第2の層7は、例えば、光学素子等と直接密着される層である。 The second layer 7 is, for example, a layer that is in direct contact with an optical element, etc.

第2の層7の材料としては、特に限定されないが、例えば、Au、Sn等が挙げられる。なかでも、第2の層7の材料は、Au及びSnのうち少なくとも一方であることが好ましい。この場合、第2の層7を溶融させることにより、光学素子等とより容易に接合することができ、より低温で接合することもできる。なお、第2の層7は、Au及びSnの合金により構成されていてもよい。また、Au及びGeの合金、Au及びSiの合金、Sn、Ag及びCuの合金で構成されていてもよい。第2の層7には、上記例示した材料が95%以上含まれていることが望ましい。もっとも、第2の層7には、密着性を阻害しない範囲において、不純物や添加物が含まれていてもよい。 The material of the second layer 7 is not particularly limited, but examples thereof include Au, Sn, and the like. In particular, the material of the second layer 7 is preferably at least one of Au and Sn. In this case, by melting the second layer 7, it is possible to more easily bond it to an optical element, etc., and it is also possible to bond it at a lower temperature. The second layer 7 may be made of an alloy of Au and Sn. It may also be made of an alloy of Au and Ge, an alloy of Au and Si, or an alloy of Sn, Ag, and Cu. It is desirable that the second layer 7 contains 95% or more of the above-mentioned materials. However, the second layer 7 may contain impurities or additives to the extent that they do not impair adhesion.

第2の層7は、Au層とSn層とが積層された積層体であってもよい。この場合、Au層とSn層とが交互に積層されていてもよい。積層体における各層の積層数は、例えば、3層以上、200層以下とすることができる。Au層とSn層との間には、Au及びSnの合金層が形成されていてもよい。この場合、第2の層7を溶融させることにより、光学素子等とより容易に接合することができ、より低温で接合することもできる。 The second layer 7 may be a laminate in which Au layers and Sn layers are laminated. In this case, the Au layers and Sn layers may be laminated alternately. The number of layers in the laminate may be, for example, 3 layers or more and 200 layers or less. An alloy layer of Au and Sn may be formed between the Au layer and the Sn layer. In this case, by melting the second layer 7, it is possible to bond it to an optical element, etc. more easily and at a lower temperature.

第2の層7の厚みは、特に限定されないが、例えば、1μm以上、30μm以下とすることができる。 The thickness of the second layer 7 is not particularly limited, but can be, for example, 1 μm or more and 30 μm or less.

第2の層7の形成方法としては、特に限定されず、例えば、スパッタリング法や蒸着法により形成することができる。また、第2の層7は、めっき膜であってもよい。 The method for forming the second layer 7 is not particularly limited, and it can be formed by, for example, a sputtering method or a vapor deposition method. The second layer 7 may also be a plating film.

第2の密着膜9は、例えば、パッケージ等と密着される密着膜である。第2の密着膜9としては、上述した第1の密着膜5と同じものを用いることができる。従って、第2の密着膜9は、上述した第1の層6及び第2の層7により構成されていてもよいし、第2の層7のみにより構成されていてもよい。 The second adhesive film 9 is, for example, an adhesive film that is adhered to a package or the like. The second adhesive film 9 may be the same as the first adhesive film 5 described above. Therefore, the second adhesive film 9 may be composed of the first layer 6 and the second layer 7 described above, or may be composed of only the second layer 7.

なお、後述するように、パッケージの内面には、Au膜が設けられる場合がある。従って、この場合、第2の密着膜9は、Auを含んでいることが好ましい。また、Au層とSn層とが積層された積層体である場合には、Au層が最外層であることが好ましい。これにより、パッケージとの接合力をより一層高めることができる。 As described below, an Au film may be provided on the inner surface of the package. In this case, it is preferable that the second adhesive film 9 contains Au. In addition, in the case of a laminate in which an Au layer and an Sn layer are laminated, it is preferable that the Au layer is the outermost layer. This can further increase the bonding strength with the package.

(第2の実施形態)
図3は、本発明の第2の実施形態に係る膜付き基板を示す模式的断面図である。
Second Embodiment
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a film-coated substrate according to a second embodiment of the present invention.

図3に示すように、膜付き基板21では、第1のめっき膜3が設けられていない。また、基板2の第2の主面2b上に膜が設けられていない。その他の点は、第1の実施形態と同様である。 As shown in FIG. 3, the film-coated substrate 21 does not have a first plating film 3. Also, no film is provided on the second main surface 2b of the substrate 2. The other points are the same as those of the first embodiment.

第2の実施形態のように、基板2と応力調整膜4との間には、第1のめっき膜3が設けられていなくてもよく、基板2の第2の主面2b上に膜が設けられていなくてもよい。基板2の第1の主面2a及び第2の主面2bのうちの一方の主面上に、応力調整膜4が配置されていればよい。 As in the second embodiment, the first plating film 3 does not have to be provided between the substrate 2 and the stress adjustment film 4, and no film needs to be provided on the second main surface 2b of the substrate 2. It is sufficient that the stress adjustment film 4 is disposed on one of the first main surface 2a and the second main surface 2b of the substrate 2.

また、第2の実施形態においても、基板2の第1の主面2a上に、応力調整膜4が設けられているので、膜付き基板21全体に加わる反り量を低減するように調整することができる。そのため、膜付き基板21においても、反りを抑制することができる。 Also in the second embodiment, a stress adjustment film 4 is provided on the first main surface 2a of the substrate 2, so that the amount of warping applied to the entire film-coated substrate 21 can be adjusted to reduce. Therefore, warping can be suppressed even in the film-coated substrate 21.

[光学デバイス]
図4は、本発明の一実施形態に係る光学デバイスを示す模式的断面図である。図4に示すように、光学デバイス31は、第1の実施形態の膜付き基板1と、光学素子37と、プリズム38と、パッケージ32とを備える。パッケージ32内には、膜付き基板1と、光学素子37と、プリズム38とが収容されている。
[Optical Devices]
Fig. 4 is a schematic cross-sectional view showing an optical device according to one embodiment of the present invention. As shown in Fig. 4, an optical device 31 includes the film-coated substrate 1 of the first embodiment, an optical element 37, a prism 38, and a package 32. The film-coated substrate 1, the optical element 37, and the prism 38 are housed in the package 32.

より具体的には、パッケージ32は、底部33と、底部33上に配置された側壁部34とを有する容器状の部材である。パッケージ32は、例えば、セラミック材料により構成することができる。セラミック材料としては、例えば、アルミナや窒化アルミニウム等を用いることができる。なかでも、放熱性をより一層高める観点からは、窒化アルミニウムであることが好ましい。 More specifically, the package 32 is a container-shaped member having a bottom 33 and a side wall 34 disposed on the bottom 33. The package 32 can be made of, for example, a ceramic material. Examples of the ceramic material that can be used include alumina and aluminum nitride. Among these, aluminum nitride is preferable from the viewpoint of further improving heat dissipation.

底部33は、実装面33aを有する。側壁部34は、内面34aを有する。そして、底部33の実装面33a及び側壁部34の内面34aには、金属膜36が設けられている。 The bottom 33 has a mounting surface 33a. The sidewall 34 has an inner surface 34a. A metal film 36 is provided on the mounting surface 33a of the bottom 33 and the inner surface 34a of the sidewall 34.

本実施形態では、実装面33aにおける金属膜36上に、光学素子37及びプリズム38が配置されている。より具体的には、金属膜36上に、膜付き基板1が設けられており、その上に光学素子37が配置されている。この際、膜付き基板1の第2の主面2b側が、金属膜36に接合されている。一方、膜付き基板1の第1の主面2a側が、光学素子37に接合されている。また、プリズム38も、金属膜36に接合されている。プリズム38は、特に限定されないが、例えば、はんだ等により金属膜36に接合することができる。 In this embodiment, the optical element 37 and the prism 38 are arranged on the metal film 36 on the mounting surface 33a. More specifically, the film-coated substrate 1 is provided on the metal film 36, and the optical element 37 is arranged thereon. At this time, the second main surface 2b side of the film-coated substrate 1 is bonded to the metal film 36. Meanwhile, the first main surface 2a side of the film-coated substrate 1 is bonded to the optical element 37. The prism 38 is also bonded to the metal film 36. The prism 38 can be bonded to the metal film 36 by, for example, soldering, without any particular limitation.

パッケージ32は、金属膜36を必ずしも有していなくてもよい。もっとも、パッケージ32は、本実施形態のように金属膜36を有していることが好ましい。このような構成は、特に、膜付き基板1やプリズム38と、パッケージ32との熱膨張率差が比較的大きい場合に有効である。 The package 32 does not necessarily have to have the metal film 36. However, it is preferable that the package 32 has the metal film 36 as in this embodiment. This configuration is particularly effective when the difference in thermal expansion coefficient between the film-coated substrate 1 or the prism 38 and the package 32 is relatively large.

金属膜36は、Au膜であることが好ましい。この場合、金属膜36が酸化し難いことから、光学デバイス31の製造に際し、膜付き基板1やプリズム38と、パッケージ32との間の接合力をより一層高めることができる。 The metal film 36 is preferably an Au film. In this case, since the metal film 36 is less susceptible to oxidation, the bonding strength between the film-coated substrate 1 or prism 38 and the package 32 can be further increased when manufacturing the optical device 31.

なお、本実施形態では、底部33における実装面33aの全面及び側壁部34の内面34aの全面に、金属膜36が設けられている。もっとも、金属膜36は、少なくとも膜付き基板1及びプリズム38が配置される部分に設けられていればよい。 In this embodiment, the metal film 36 is provided on the entire mounting surface 33a of the bottom 33 and the entire inner surface 34a of the side wall 34. However, it is sufficient that the metal film 36 is provided at least on the portion where the film-coated substrate 1 and the prism 38 are arranged.

パッケージ32の側壁部34上には、光学素子37及びプリズム38を封止するように、蓋体35が設けられている。蓋体35は、特に限定されないが、本実施形態ではガラス蓋である。 A lid 35 is provided on the side wall 34 of the package 32 to seal the optical element 37 and the prism 38. The lid 35 is not particularly limited, but in this embodiment is a glass lid.

蓋体35及び側壁部34の接合方法は、特に限定されないが、例えば、AuSn、SnAg、SnAgCu等のはんだにより接合することができる。この場合には、接合後においてガスが生じないため、プリズム38の反射膜39に不純物が付着し難く、反射特性の劣化がより生じ難い。 The method for joining the lid 35 and the side wall 34 is not particularly limited, but they can be joined, for example, by soldering with AuSn, SnAg, SnAgCu, or the like. In this case, since no gas is generated after joining, impurities are less likely to adhere to the reflective film 39 of the prism 38, and deterioration of the reflection characteristics is less likely to occur.

本実施形態において、光学素子37は、プリズム38に光を出射する光源である。光源としては、特に限定されないが、例えば、LDやLED等を用いることができる。図4に示すように、光学素子37から出射した光Aは、プリズム38において反射され、蓋体35を通り、光学デバイス31外に出射される。なお、光学素子37は、プリズム38からの光を受光する受光素子であってもよい。 In this embodiment, the optical element 37 is a light source that emits light to the prism 38. The light source is not particularly limited, but may be, for example, an LD or an LED. As shown in FIG. 4, light A emitted from the optical element 37 is reflected by the prism 38, passes through the cover 35, and is emitted outside the optical device 31. The optical element 37 may be a light receiving element that receives light from the prism 38.

光学デバイス31では、光学素子37のサブマウントとして、膜付き基板1が用いられている。また、膜付き基板1は、ヒートシンクを兼ねている。そのため、光学素子37で発生した熱を、膜付き基板1を通して、パッケージ32側へ効率よく放熱することができる。これについては、以下のように説明することができる。 In the optical device 31, the film-coated substrate 1 is used as a submount for the optical element 37. The film-coated substrate 1 also functions as a heat sink. Therefore, heat generated in the optical element 37 can be efficiently dissipated to the package 32 side through the film-coated substrate 1. This can be explained as follows.

ヒートシンクは、その製造時において焼成工程が設けられることが多い。そのため、デバイスの小型化を目的としてヒートシンクを薄型化すると、その焼成工程において反りが生じることがある。この状態で、ヒートシンクをパッケージに実装すると、隙間が生じ、パッケージへの放熱性が低下するという問題がある。 Heat sinks often undergo a firing process during their manufacture. Therefore, when heat sinks are made thinner in order to miniaturize devices, warping can occur during the firing process. If the heat sink is mounted in a package in this state, gaps will form, resulting in a problem of reduced heat dissipation to the package.

これに対して、本実施形態の光学デバイス31では、ヒートシンクとして膜付き基板1を用いているので、上記のような反りを抑制することができる。そのため、パッケージ32に膜付き基板1を実装しても、隙間が生じ難く、パッケージ32への放熱性が低下し難い。よって、光学デバイス31では、光学素子37で発生した熱を、膜付き基板1を通して、パッケージ32側へ効率よく放熱することが可能となる。また、光源である光学素子37の高さ方向における位置ずれも抑制することができる。 In contrast, in the optical device 31 of this embodiment, the film-coated substrate 1 is used as a heat sink, so the above-mentioned warping can be suppressed. Therefore, even when the film-coated substrate 1 is mounted on the package 32, gaps are unlikely to occur and the heat dissipation to the package 32 is unlikely to decrease. Therefore, in the optical device 31, it is possible to efficiently dissipate heat generated in the optical element 37 to the package 32 side through the film-coated substrate 1. In addition, the positional deviation in the height direction of the optical element 37, which is the light source, can also be suppressed.

1,11,21…膜付き基板
2,12…基板
2a…第1の主面
2b…第2の主面
3,13…第1のめっき膜
4,14…応力調整膜
5…第1の密着膜
6…第1の層
7…第2の層
8…第2のめっき膜
9…第2の密着膜
10…ステージ
11a…膜面
11b…第1の端部
11c…第2の端部
11d…非膜面
31…光学デバイス
32…パッケージ
33…底部
33a…実装面
34…側壁部
34a…内面
35…蓋体
36…金属膜
37…光学素子
38…プリズム
39…反射膜
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 11, 21...film-coated substrate 2, 12...substrate 2a...first main surface 2b...second main surface 3, 13...first plating film 4, 14...stress adjustment film 5...first adhesion film 6...first layer 7...second layer 8...second plating film 9...second adhesion film 10...stage 11a...film surface 11b...first end 11c...second end 11d...non-film surface 31...optical device 32...package 33...bottom 33a...mounting surface 34...side wall 34a...inner surface 35...lid 36...metal film 37...optical element 38...prism 39...reflective film

Claims (10)

光学素子を搭載するためのサブマウントに用いられる膜付き基板であって、
対向している第1の主面及び第2の主面を有する、基板と、
前記基板の前記第1の主面及び前記第2の主面のうち少なくとも一方の主面上に配置されている、スパッタ膜である、応力調整膜と、
前記基板と前記応力調整膜との間に設けられている、めっき膜と、
を備える、膜付き基板。
A film-attached substrate used in a submount for mounting an optical element, comprising:
a substrate having opposing first and second major surfaces;
a stress adjustment film that is a sputtered film disposed on at least one of the first main surface and the second main surface of the substrate;
a plating film provided between the substrate and the stress adjustment film;
The film-attached substrate comprises:
前記応力調整膜が、Niを含む、請求項1に記載の膜付き基板。 The film-coated substrate according to claim 1 , wherein the stress adjustment film contains Ni. 前記応力調整膜の厚みが、10μm以下である、請求項1又は2に記載の膜付き基板。 The film-coated substrate according to claim 1 , wherein the stress adjustment film has a thickness of 10 μm or less. 前記めっき膜が、Niを含む、請求項1~3のいずれか1項に記載の膜付き基板。 The film-coated substrate according to any one of claims 1 to 3 , wherein the plating film contains Ni. 前記応力調整膜上に設けられており、かつAu及びSnのうち少なくとも一方を含む、密着膜をさらに備える、請求項1~のいずれか1項に記載の膜付き基板。 The film-coated substrate according to claim 1 , further comprising an adhesion film provided on the stress adjustment film and containing at least one of Au and Sn. 前記応力調整膜上に設けられており、かつPt又はPdを含む、第1の層と、前記第1の層上に設けられており、かつAu及びSnのうち少なくとも一方を含む、第2の層とを有する、密着膜をさらに備える、請求項1~4のいずれか1項に記載の膜付き基板。The film-coated substrate according to any one of claims 1 to 4, further comprising an adhesion film having a first layer provided on the stress adjustment film and containing Pt or Pd, and a second layer provided on the first layer and containing at least one of Au and Sn. 前記第1の層が、Ptを含む、請求項6に記載の膜付き基板。The film-coated substrate according to claim 6 , wherein the first layer comprises Pt. 光学素子を搭載するためのサブマウントであって、
請求項1~7のいずれか1項に記載の膜付き基板からなる、サブマウント。
A submount for mounting an optical element,
A submount comprising the film-coated substrate according to any one of claims 1 to 7.
ヒートシンクである、請求項8に記載のサブマウント。 The submount of claim 8, which is a heat sink. 請求項8又は9に記載のサブマウントと、
前記サブマウントにおける前記応力調整膜の上に配置される、光学素子と、
前記光学素子を収容するためのパッケージと、
を備える、光学デバイス。
A submount according to claim 8 or 9;
an optical element disposed on the stress adjustment film of the submount;
a package for housing the optical element;
An optical device comprising:
JP2020107030A 2020-06-22 2020-06-22 Film-attached substrate, submount, and optical device Active JP7468182B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020107030A JP7468182B2 (en) 2020-06-22 2020-06-22 Film-attached substrate, submount, and optical device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020107030A JP7468182B2 (en) 2020-06-22 2020-06-22 Film-attached substrate, submount, and optical device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2022002273A JP2022002273A (en) 2022-01-06
JP7468182B2 true JP7468182B2 (en) 2024-04-16

Family

ID=79244359

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020107030A Active JP7468182B2 (en) 2020-06-22 2020-06-22 Film-attached substrate, submount, and optical device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7468182B2 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006237074A (en) 2005-02-22 2006-09-07 Sanyo Electric Co Ltd Method of manufacturing nitride semiconductor element and nitride semiconductor element
JP2008227395A (en) 2007-03-15 2008-09-25 Mitsubishi Electric Corp Submount and method of forming the same
US20130265770A1 (en) 2012-04-04 2013-10-10 Osram Gmbh Light emitter and method for manufacturing the same
JP2017032625A (en) 2015-07-29 2017-02-09 日亜化学工業株式会社 Method for manufacturing optical member, method for manufacturing semiconductor laser device, and semiconductor laser device
JP2019153762A (en) 2018-03-06 2019-09-12 シャープ株式会社 Semiconductor light-emitting device

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006237074A (en) 2005-02-22 2006-09-07 Sanyo Electric Co Ltd Method of manufacturing nitride semiconductor element and nitride semiconductor element
JP2008227395A (en) 2007-03-15 2008-09-25 Mitsubishi Electric Corp Submount and method of forming the same
US20130265770A1 (en) 2012-04-04 2013-10-10 Osram Gmbh Light emitter and method for manufacturing the same
JP2017032625A (en) 2015-07-29 2017-02-09 日亜化学工業株式会社 Method for manufacturing optical member, method for manufacturing semiconductor laser device, and semiconductor laser device
JP2019153762A (en) 2018-03-06 2019-09-12 シャープ株式会社 Semiconductor light-emitting device

Also Published As

Publication number Publication date
JP2022002273A (en) 2022-01-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3918858B2 (en) Light-emitting element mounting member and semiconductor device using the same
KR101166742B1 (en) Semiconductor light emitting element mounting member, and semiconductor light emitting device employing it
KR100859137B1 (en) Semiconductor Light Emitting Device
WO2018043096A1 (en) Optical semiconductor device and optical semiconductor device production method
JP2001168444A (en) Semiconductor light emitting element, and manufacturing method installation substrate therefor
JP2006086176A (en) Sub-mount for led and its manufacturing method
CN110737085A (en) Wavelength conversion device
JP2008263248A (en) Mounting member of semiconductor light-emitting element, and method of manufacturing the same
JP7468182B2 (en) Film-attached substrate, submount, and optical device
JP2018117088A (en) Substrate with reflecting member and manufacturing method thereof
JP2020145390A (en) Light-emitting device and manufacturing method thereof
JP6892909B2 (en) Light emitting element and light emitting element package
JP2023126349A (en) Light-emitting device
WO2001065614A1 (en) Semiconductor laser device
JP2002359425A (en) Sub-mount and semiconductor device
WO2023042461A1 (en) Semiconductor light-emitting device
TWI739506B (en) Wavelength conversion member, wavelength conversion device and light source device for welding
JP2020113718A (en) Light-emitting device and method for manufacturing the same
JP2022021507A (en) Solder film, component for optical devices, and optical device
JP2022021506A (en) Solder film, component for optical devices, and optical device
JP2022021508A (en) Solder film, component for optical device, and optical device
WO2023032967A1 (en) Film-equipped component and optical device
JP6908859B2 (en) Semiconductor devices and methods for manufacturing semiconductor devices
JP7438476B2 (en) Semiconductor laser device and its manufacturing method
CN111025441A (en) Optical component, method for manufacturing the same, and light-emitting device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20230207

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20231108

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20231128

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20240118

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20240305

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20240318

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7468182

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150