CN112438000B - 半导体发光装置及半导体发光装置的制造方法 - Google Patents

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Abstract

半导体发光装置(1)具备基体(30)、位于基体(30)上的副基台(20)和位于副基台(20)上的半导体激光器(10)，半导体激光器(10)和副基台(20)被用第1接合件(41)接合，基体(30)和副基台(20)被用第2接合件(42)接合，在副基台(20)的基体(30)侧，存在配置有衬垫(22)的第1区域(R1)和不配置衬垫(22)的第2区域(R2)，副基台(20)的第2区域(R1)的至少一部分被第2接合件(42)覆盖从而副基台(20)与基体(30)接合。

Description

半导体发光装置及半导体发光装置的制造方法
技术领域
本发明涉及半导体发光装置及半导体发光装置的制造方法。
背景技术
半导体激光器(LD)或发光二极管(LED)等半导体发光元件因为价格便宜及使用方法简便等优点，被用在许多光学系统中。例如，在光盘装置中的用来进行信号的读取及写入的光源或者光通信系统中的光通信用的光源等中，使用光输出比较小的半导体激光器。近年来，随着激光的高输出化，半导体激光器的应用范围扩大至照明用光源及激光加工装置的光源等。
其中，能够得到从紫外到绿色的波长的激光的GaN类半导体激光器的开发正在推进。GaN类半导体激光器例如能够用于照明用光源。在此情况下，通过将射出蓝色的激光的半导体激光器与将蓝色光吸收而放射黄色的荧光的荧光体进行组合，能够构成放射白色光的白色光源。从半导体激光器射出的光与发光二极管的光相比，能够将更小的聚光斑形成在荧光体之上。因此，通过使用半导体激光器，能够实现指向性高的照明用光源。因此，使用半导体激光器的照明用光源适合于需要远方照射的聚光灯或汽车用车头灯的远光灯(highbeam)等。
但是，汽车用车头灯的使用环境对于半导体激光器而言是非常严酷的。因此，关于被用于汽车用车头灯的光源的半导体激光器，需要在从设想到在寒冷地方使用的低温到设想到盛夏的发动机室附近的高温的较大温度范围中动作。
并且，由于从照明用光源照射的光希望是明亮的，所以对于激光的输出要求更高的值。另一方面，以较高的光输出射出激光的半导体激光器产生较多的热。因此，为了将由半导体激光器产生的热效率良好地向外部传递，作为搭载半导体激光器的封装构造，需要散热性良好的构造。
因而，对于被用于汽车用车头灯的光源的半导体激光器而言，实现具有良好的散热性并且对于较大温度域的温度循环较为牢靠的封装构造变得重要。
以往，在专利文献1中公开了这种封装构造。图30表示了在专利文献1中公开的光半导体器件的封装构造。如图30所示，在专利文献1中公开的光半导体器件芯片1010经由AuSn焊料1041而与副基台(submount)1020连接。副基台1020经由AuSn焊料1042而与金属的散热块1030连接。
在副基台1020的与散热块1030连接的一侧的面，形成有条状的槽1028。以不将该槽1028填满的方式通过AuSn焊料1042将副基台1020和散热块1030接合。由此，在槽1028中形成空洞1029，所以在空洞1029的周边，AuSn焊料1042及副基台1020弹性变形。结果，能够缓和在副基台1020与散热块1030之间产生的热应变。
此外，图31表示在专利文献2中公开的发光二极管模块的封装构造。如图31所示，在专利文献2所公开的封装构造中，多个LED芯片2010与布线基板2020连接。布线基板2020经由接合件2042而与散热基板2030连接。在布线基板2020与散热基板2030之间，除了接合件2042以外还配置有支承件2050。支承件2050的材料使用树脂材料及金属凸点(bump)。
此外，图32表示在专利文献3中公开的发光装置的封装构造。如图32所示，在专利文献3所公开的封装构造中，将安装有多个发光元件3010的陶瓷基板3020经由多个金属凸点3040而与安装基板3030连接。在多个金属凸点3040之间埋入有树脂。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平11－214791号公报
专利文献2：国际公开第2017/163593号
专利文献3：日本特开2016－72408号公报
发明内容
发明要解决的课题
但是，根据专利文献1～3所公开的结构，难以实现散热性良好并且对于温度循环较牢靠的封装构造。
例如，在图30所示的专利文献1中公开的封装构造及图32所示的专利文献3中公开的封装构造中，有热阻增大而散热性下降的问题。具体而言，在图30所示的封装构造中，由于存在空洞1029，所以贡献于散热的面积(散热面积)变小。
对于这一点，在图32所示的封装构造中，由于在多个金属凸点3040之间填充有树脂，所以与图30所示的封装构造相比确保了散热面积，但由于树脂材料与金属相比热传导率显著降低，所以还是具有热阻较大的问题。
另一方面，图31所示的专利文献2中公开的封装构造由于布线基板2020和散热基板2030被用接合件2042无间隙地连接，所以确保了散热面积。但是，由于作为支承件2050使用的树脂及金属凸点通常是几十μm的厚度，所以必然成为与接合件2042的厚度相同的程度。此外，如果简单地将接合件2042厚膜化，则还是导致热阻的增加。此外，树脂及金属凸点以在用于接合的压力下变形为前提，精度良好地控制支承件2050的厚度也较难。
本发明是为了解决这样的问题而做出的，目的在于提供抑制热阻的增大并且对于伴随温度循环的热应变具有充分的强度的半导体发光装置及半导体发光装置的制造方法。
用来解决课题的手段
为了达成上述目的，本发明的第1半导体发光装置的一技术方案具备：基体；副基台，位于上述基体上；以及半导体发光元件，位于上述副基台上；上述半导体发光元件和上述副基台被用第1接合件接合；上述基体和上述副基台被用第2接合件接合；在上述副基台的上述基体侧，存在配置有衬垫的第1区域和没有配置上述衬垫的第2区域；上述副基台的上述第2区域的至少一部分被上述第2接合件覆盖从而上述副基台与上述基体接合。
此外，本发明的第2半导体发光装置的一技术方案具备：基体；副基台，位于上述基体上，具有副基台主体；以及半导体发光元件，位于上述副基台上；上述半导体发光元件和上述副基台被用第1接合件接合；上述基体和上述副基台被用第2接合件接合；上述半导体发光元件是在耗电与光输出的差为3W以上的状态下动作的半导体激光器；将125℃与－40℃之间的温度循环反复1000次的温度循环试验后的工作电流If下的光输出的下降是上述温度循环试验前的工作电流If下的光输出的20％以下；上述副基台主体的上述基体侧的主面的面积是0.6mm2以上；上述第1接合件的厚度比3μm小；设上述第2接合件的平均厚度为d[m]，设在上述半导体发光装置中保证的温度变化幅度为ΔT[K]，设上述副基台主体的热膨胀系数为αsub[K－1]，设上述基体的热膨胀系数为αstem[K－1]，设上述第2接合件的刚性模量为Z[GPa]，设上述副基台主体的宽度为W[m]，设上述副基台主体的长度为L[m]，设上述第2接合件的裂纹发生临界常数为C[GN/m]时，满足以下的(式1)及(式2)。
[数式1]
Figure GDA0003424150500000041
[数式2]
C＝3×10-3…(式2)
此外，本发明的第3半导体发光装置的一技术方案具备：基体；副基台，位于上述基体上；以及半导体发光元件，位于上述副基台上；上述半导体发光元件和上述副基台被用第1接合件接合；上述基体和上述副基台被用第2接合件接合；在上述基体的最表面，以1μm以上的厚度形成有金层或包含金的层；上述半导体发光元件是在耗电与光输出的差为3W以上的状态下动作的半导体激光器；设上述第2接合件的平均厚度为d[m]，设在上述半导体发光装置中保证的温度变化幅度为ΔT[K]，设上述副基台的基础材料的热膨胀系数为αsub[K－1]，设上述基体的热膨胀系数为αstem[K－1]，设上述第2接合件的刚性模量为Z[GPa]，设上述副基台的宽度为W[m]，设上述副基台的长度为L[m]，设上述第2接合件的裂纹发生临界常数为C[GN/m]时，满足以下的(式1)及(式2)。
[数式3]
Figure GDA0003424150500000042
[数式4]
C＝3×10-3…(式2)
此外，本发明的第4半导体发光装置的一技术方案具备：副基台，具有第1主面及与上述第1主面对置的第2主面；以及半导体发光元件，位于上述副基台的上述第1主面侧；上述副基台和上述半导体发光元件被用第1接合件接合；在上述副基台的上述第2主面侧，存在配置有衬垫的第1区域和没有配置上述衬垫的第2区域。
此外，本发明的半导体发光装置的制造方法的一技术方案，是具备具有副基台主体的副基台和基体的半导体发光装置的制造方法，上述副基台主体具有搭载半导体发光元件的一侧的第1主面、和与上述第1主面对置的第2主面；上述副基台主体的上述第2主面具有配置有衬垫的第1区域和没有配置上述衬垫的第2区域；上述半导体发光装置的制造方法包括：使上述第2主面朝向上述基体、经由熔化了的接合件将上述副基台向上述基体上配置的工序；以及将上述熔化了的接合件冷却而将上述副基台向上述基体固定的工序。
发明效果
能够得到抑制热阻的增大并且对于伴随温度循环的热应变具有充分的强度的半导体发光装置。
附图说明
图1是表示TO－CAN封装型的半导体发光装置的结构的图。
图2是TO－CAN封装型的半导体发光装置的剖视图。
图3是表示依据可靠性试验标准AEC－Q102进行的温度循环试验前后的半导体发光装置的电流－光输出特性的图。
图4是表示依据可靠性试验标准AEC－Q102进行了温度循环试验的半导体发光装置的构造的图。
图5是表示依据可靠性试验标准AEC－Q102进行的温度循环试验前后的半导体发光装置的热阻与热容量的关系的图。
图6A是依据可靠性试验标准AEC－Q102进行的温度循环试验前的半导体发光装置的第2接合件的周边的截面SEM像。
图6B是依据可靠性试验标准AEC－Q102进行的温度循环试验后的半导体发光装置的第2接合件的周边的截面SEM像。
图7是表示依据可靠性试验标准AEC－Q102进行了温度循环试验的半导体发光装置的构造的图，(a)是将该半导体发光装置从正面方向观察时的剖视图，(b)是将该半导体发光装置从横向观察时的剖视图。
图8是表示依据可靠性试验标准AEC－Q102进行了温度循环试验的半导体发光装置的第2接合件与(式1)的左边C的关系的图。
图9是表示实施方式1的半导体发光装置的结构的剖视图。
图10是实施方式1的半导体发光装置的副基台的仰视图。
图11是表示实施方式1的半导体发光装置的半导体激光器的第1安装形态(结朝下(junction down)安装)的图。
图12是表示实施方式1的半导体发光装置的半导体激光器的第2安装形态(结朝上(junction up)安装)的图。
图13是实施方式1的半导体发光装置的副基台的另一例的仰视图。
图14是用来说明比较例的半导体发光装置的制造方法的图。
图15A是表示在实施方式1的半导体发光装置的制造方法中将半导体激光器向副基台安装时的情况的图。
图15B是表示在实施方式1的半导体发光装置的制造方法中将安装着半导体激光器的副基台向基体安装时的情况的图。
图15C是表示在实施方式1的半导体发光装置的制造方法中将安装着半导体激光器的副基台向基体安装后的情况的图。
图16是表示使用没有设置衬垫的副基台将半导体激光器向副基台安装时的情况的图。
图17是表示使用设有衬垫的副基台将半导体激光器向副基台安装时的情况的图。
图18是表示在使形成于副基台的AuSn焊料熔融而将半导体激光器向副基台安装时衬垫的厚度及面积对AuSn焊料的熔融带来的影响的图。
图19是表示用来使芯片－副基台安装工序中的AuSn焊料的熔融容易度与半导体激光器的激光器特性的劣化抑制效果得以兼顾的衬垫的厚度及面积的尺寸范围的图。
图20是表示实施方式1的变形例的半导体发光装置的结构的剖视图。
图21是实施方式1的变形例的半导体发光装置的副基台的仰视图。
图22是实施方式1的变形例的半导体发光装置的副基台的其他的第1例的仰视图。
图23是实施方式1的变形例的半导体发光装置的副基台的其他的第2例的仰视图。
图24是实施方式1的变形例的半导体发光装置的副基台的其他的第3例的仰视图。
图25是实施方式1的变形例的半导体发光装置的副基台的其他的第4例的仰视图。
图26是表示实施方式2的半导体发光装置的结构的剖视图。
图27是表示在实施方式2中进行的实验的结果的截面SEM像。
图28是表示通过在实施方式2中进行的实验得到的表面层(Au层)的厚度与第2接合件的厚度(焊料成品厚度)的关系的图。
图29A是表示在实施方式2的半导体发光装置的制造方法中将安装着半导体激光器的副基台向基体安装时(加热前)的情况的图。
图29B是表示在实施方式2的半导体发光装置的制造方法中将安装着半导体激光器的副基台向基体安装时(加热时)的情况的图。
图29C是表示在实施方式2的半导体发光装置的制造方法中将安装着半导体激光器的副基台向基体安装时(加热继续－推压时)的情况的图。
图30是表示专利文献1中公开的光半导体器件的封装构造的图。
图31是表示专利文献2中公开的发光二极管模块的封装构造的图。
图32是表示专利文献3中公开的发光装置的封装构造的图。
具体实施方式
(得到本发明的一技术方案的过程)
首先，在本发明的实施方式的说明之前，对得到本发明的一技术方案的过程进行说明。
以往，半导体激光器或发光二极管等半导体发光元件被搭载在考虑了散热性的封装构造中。例如，半导体激光器如图1及图2所示，被搭载在TO－CAN封装中。图1是表示TO－CAN封装型的半导体发光装置100的结构的图。图2是该半导体发光装置100的剖视图。另外，在图1中，罩110被用虚线表示。
如图1及图2所示，在半导体发光装置100中，半导体激光器10被用AuSn焊料等接合件连接固定到副基台20X。半导体激光器10例如是由氮化物半导体材料构成的GaN类半导体激光器。作为副基台20X的基底材料，例如使用金刚石。
搭载有半导体激光器10的副基台20X被用AuSn焊料等接合件连接固定到金属制的基体(基台)30。基体30是带有电极端子的管座(stem)。
具体而言，基体30具有管座底座31和安装于管座底座31的半圆筒状的管座柱32。副基台20X被固定于管座柱32。作为管座底座31及管座柱32的材料，例如使用Cu。
在管座底座31，作为用来从外部向半导体激光器10供电的电极端子而设有一对导体针33。一对导体针33与半导体激光器10的一对电极电连接。具体而言，一对导体针33的一个与半导体激光器10的一个电极被用金线连接。此外，一对导体针33的另一个与半导体激光器10的另一个电极与经由接合件连接的副基台被用金线连接。
此外，在管座底座31安装着金属制的罩110(罐)。半导体激光器10及副基台20X被容纳在罩110内。罩110安装着玻璃板111，以使从半导体激光器10射出的光能够透过。
这样构成的半导体发光装置100被用作汽车用车头灯等照明用光源，但如上述那样，被用于汽车用车头灯的光源的半导体激光器需要与从低温到高温的较大温度范围对应地动作。
例如，在应用于作为汽车用零件的半导体发光元件的可靠性试验标准AEC－Q102中，要求即使反复进行1000次从－40℃到+125℃的升温降温过程(温度循环)，特性变动也为20％以下。该温度范围是比设想在室内使用的信息设备的规格更大的范围。
在此情况下，对于图1及图2所示的封装构造的半导体发光装置，依据汽车零件用的可靠性试验标准AEC－Q102进行了温度循环试验，如图3所示，可知温度循环试验后的半导体发光装置与温度循环试验前的半导体发光装置相比光输出下降。关于这一点，可以认为由于半导体激光器的温度上升从而光输出下降。
本申请的发明者们为了分析其原因，进行了温度循环试验前的半导体发光装置和温度循环试验后的半导体发光装置的解析。图4是表示进行了该温度循环试验的半导体发光装置的构造的图。
如图4所示，在进行了温度循环试验的半导体发光装置中，将半导体激光器10和副基台20X用由AuSn焊料构成的第1接合件41进行了接合。此外，关于副基台20X和基体30(管座柱32)，也用由AuSn焊料构成的第2接合件42进行了接合。
并且，关于该半导体发光装置，测定了从半导体激光器10的发热源(激光生成部)到基体30的散热路径中的温度循环试验前后的热阻。另外，在图4中，热阻r1、r2、r3、r4、r5分别表示半导体激光器10、第1接合件41、副基台20X、第2接合件42及基体30的热阻。
将该热阻的测定结果表示在图5中。如图5所示，可知副基台20X与基体30之间的第2接合件42的热阻r4与其他部分的热阻相比较大地增大。
因此，对副基台20X与基体30之间的第2接合件42(AnSn焊料)的周边部分进行研究，如图6A及图6B的截面SEM像所示，可知在温度循环试验后第2接合件42劣化。图6A是温度循环试验前(初期)的第2接合件42的周边的截面SEM像。图6B是温度循环试验后(500次后)的第2接合件42的周边的截面SEM像。
将图6A与图6B进行比较后明确可知，在温度循环试验后，在第2接合件42的层内产生了裂纹(空洞)。
本申请的发明者们对于这样在副基台20X与基体30之间的第2接合件42中产生裂纹的原因进行了研究后得知，起因于副基台20X与基体30之间的热膨胀系数差而在第2接合件42中产生裂纹。以下对这一点进行说明。
通常，作为副基台的基础材料(副基台主体)，使用热传导率及电阻较高、并且热膨胀系数与半导体激光器比较接近的材料构成。例如，在GaN类半导体激光器的情况下，作为副基台的基础材料，金刚石、AlN或SiC是代表性的。
另一方面，作为将副基台接合的基体(管座)，使用形状加工较容易且比较便宜的金属材料。例如，作为TO－CAN封装的基体的材料，使用铜(Cu)、铁(Fe)或铝(Al)等。
但是，如以下的表1所示，基体的材料(Cu、Fe、Al等)具有与副基台的基础材料(金刚石、AlN、SiC)相比相当大的热膨胀系数。并且，如果要降低半导体发光装置的热阻，则副基台和基体不得不选择热膨胀系数的差较大的材料的组合。
[表1]
Figure GDA0003424150500000101
这样，如果副基台与基体的热膨胀系数的差变大，则在副基台与管座之间形成热膨胀系数较大地不同的连接界面，在该界面处，由于温度的变化而发生热应变。该热应变集中于副基台与基体之间的接合件(AuSn焊料)。具体而言，集中于副基台与接合件的界面以及基体与接合件的界面。
在此情况下，如果热应变较小，则能够用接合件吸收热应变，但如果热应变变大，则不再能用接合件吸收热应变。特别是，如果反复进行高温与低温的温度差较大的温度循环，则副基台与基体的热膨胀量(升温时)及热收缩量(降温时)的差也变大，通过副基台与基体之间的接合件不再能将热应变吸收。
这样，如果不再能够用接合件将热应变吸收，则在接合件中产生裂纹。结果，副基台与基体之间的散热路径被裂纹局部地截断，热阻增大。由此，散热性下降，半导体激光器的温度上升，光输出下降。
为了抑制由该裂纹的产生带来的接合件的热阻的增大，可以考虑将接合件的厚度加厚，但由于焊料等接合件是由多种金属构成的合金材料，所以通常热传导率较低。因而，如果接合件变得过厚，则热阻变高。
因此，本申请的发明者以副基台的基础材料及大小、接合件(AuSn焊料)的厚度和温度变化幅度为参数，实施温度循环试验(1000次)，实验性地将在接合件中产生裂纹的临界点经验性地公式化(模型化)。
具体而言，在图7所示的半导体发光装置中，设第2接合件42的厚度为d[m]，设在半导体发光装置中保证的温度变化幅度为ΔT[K]，设副基台20X的基础材料的热膨胀系数为αsub[K－1]，设基体30的热膨胀系数为αstem[K－1]，设第2接合件42的刚性模量为Z[GPa]，设副基台20X的宽度为W[m]，设副基台20X的长度为L[m]，设第2接合件42是否发生劣化的第2接合件42的裂纹发生临界常数为C[GN/m]时，能得到以下的(式1)的关系。
[数式5]
Figure GDA0003424150500000111
并且，如下述的表2所示，将副基台20X的基础材料(热膨胀系数)及大小、第2接合件42(AuSn焊料)的厚度和温度循环试验的温度变化幅度这样的参数各种各样地改变，经验性地计算出裂纹发生临界常数C。
[表2]
Figure GDA0003424150500000112
Figure GDA0003424150500000121
○……无劣化
×……有劣化
此外，基于该实验结果，将第2接合件42与左边C×10－3[GN/m]的关系表示在图8中。在该图中，用〇标绘的点表示在1000次的温度循环试验后没有看到激光器特性的劣化，用×标绘的点表示在1000次的温度循环试验后看到了激光器特性的劣化。
如图8所示，可知裂纹发生临界常数C是C＝3×10－3[GN/m]。此外，推定第2接合件42的厚度d至少是3.5μm以上，更优选的是4.5μm以上。另外，有在副基台20X及基体30各自的表面上存在±几μm左右的微小凹凸的情况，但在此情况下上述的(式1)也成立。
基于以上结果，本申请发明者们进行了仔细研究，结果得到了以下的想法：通过适当地控制副基台与基体(管座)之间的接合件的厚度，能够实现抑制热阻的增大并且对于伴随温度循环的热应变具有充分的强度的半导体发光装置。本发明是基于这样的想法而做出的。
以下，对基于该想法得到的本发明的实施方式进行说明。另外，以下说明的实施方式都表示本发明的一具体例。因而，在以下的实施方式中表示的数值、形状、材料、构成要素、构成要素的配置位置及连接形态、以及步骤(工序)及步骤的顺序等是一例，并不意欲限定本发明。由此，关于以下实施方式的构成要素中的、在表示本发明的最上位概念的独立权利要求中没有记载的构成要素，设为任意的构成要素进行说明。
此外，各图是示意图，并不一定严格图示。因而，各图中比例尺等不一定一致。在各图中，对实质上相同的结构赋予相同的标号，重复的说明省略或简化。
(实施方式1)
首先，使用图9及图10对实施方式1的半导体发光装置1进行说明。图9是表示实施方式1的半导体发光装置1的结构的剖视图。图10是该半导体发光装置1的副基台20的仰视图。
本发明的实施方式1的半导体发光装置1作为半导体发光元件的一例而具有半导体激光器10，与图1及图2所示的半导体发光装置同样，是作为封装构造而具有TO－CAN封装的半导体激光器装置。
如图9所示，半导体发光装置1具有半导体激光器10、副基台20和基体30。基体30具有管座底座31和管座柱32(参照图1、图2)。
半导体激光器10例如是由氮化物半导体材料构成的GaN类半导体激光器(激光器芯片)，作为一例，射出在波长380nm至490nm之间具有峰值波长的蓝色激光。在本实施方式中，半导体激光器10在半导体激光器10的耗电与光输出的差分为3W以上的状态下动作。另外，在图9中，在半导体激光器10上图示的椭圆示意地表示激光器振荡时的芯片内部的波导光的位置。以使被注入的电流集中于该椭圆部分的方式制作了半导体激光器10。关于在该半导体激光器10上图示的椭圆，在其他图中也是同样的。
副基台20是用来安装半导体激光器10的基台。半导体激光器10位于副基台20之上。此外，副基台20位于基体30上。具体而言，副基台20位于基体30的管座柱32之上。因而，副基台20位于半导体激光器10与基体30(管座柱32)之间。
半导体激光器10和副基台20被用第1接合件41接合。此外，基体30和副基台20被用第2接合件42接合。第1接合件41及第2接合件42是AnSn焊料等焊料件。在本实施方式中，第1接合件41的厚度比第2接合件42的厚度薄。第1接合件41的厚度优选的是比3μm小。另一方面，第2接合件42的厚度是3.5μm以上，优选的是4.5μm以上。
半导体激光器10经由第1接合件41而安装于副基台20。在此情况下，半导体激光器10既可以如图11所示那样通过结朝下(junction down)安装而安装于副基台20，也可以如图12所示那样通过结朝上(junction up)安装而安装于副基台20。
如图11及图12所示，作为一例，半导体激光器10是在GaN基板等半导体基板11之上依次形成有n型半导体层12、有源层13、具有隆起部的p型半导体层14的结构。在p型半导体层14的表面形成有由SiO2构成的绝缘层15(电流阻挡层)。此外，在p型半导体层14的隆起部之上形成有p侧电极16，在半导体基板11的背面形成有n侧电极17，在绝缘层15之上形成有密接辅助层18。另外，p侧电极16在图11中是厚度40nm的Pd层16a和厚度100nm的Pt层16b的2层构造，在图12中，是厚度40nm的Pd层16a、厚度35nm的Pt层16b和厚度1.6μm的Au层16c的3层构造。此外，n侧电极17在图11中是厚度10nm的Ti层17a、厚度35nm的Pt层17b和厚度300nm的Au层17c的3层构造，在图12中是厚度10nm的Ti层17a和厚度35nm的Pt层17b的2层构造。密接辅助层18在图11中是厚度10nm的Ti层18a和厚度100nm的Pt层18b的2层构造，在图12中是厚度10nm的Ti层18a和厚度50nm的Pt层18b的2层构造。另外，密接辅助层18从在p型半导体层14的隆起部的侧面形成的绝缘层15离开。
副基台20具有副基台主体21。副基台主体21的材料构成副基台20的基础材料。副基台20的基础材料(副基台主体21)的热传导率优选的是130W·m－1·K－1以上。此外，副基台20的基础材料(副基台主体21)的热膨胀系数可以是5×10－6K－1以下。副基台20的基础材料(副基台主体21)与副基台20所连接的基体30的热膨胀系数的差可以比11×10－6K－1大。
副基台主体21例如由金刚石、SiC或AlN等高热传导材料构成。在本实施方式中，副基台主体21由金刚石构成。即，副基台20的基础材料是金刚石。此外，副基台主体21的形状大致是长方体。具体而言，副基台主体21是矩形的板状。
副基台主体21具有第1主面21a和第2主面21b。第1主面21a是半导体激光器10侧的面(搭载半导体激光器10的一侧的面)，第2主面21b是与第1主面21a对置的面。在本实施方式中，第2主面21b是基体30侧的面(与基体30连接的一侧的面)。副基台主体21的第2主面21b(基体30侧的面)的面积可以是0.6mm2以上。
在副基台20的基体30侧，存在配置有衬垫22的第1区域R1和没有配置衬垫22的第2区域R2。具体而言，副基台主体21的第2主面21b具有第1区域R1和第2区域R2。即，副基台20在第2主面21b侧的第1区域R1具有衬垫22，在第2主面21b侧的第2区域R2不具有衬垫22。
衬垫22的主成分例如是从Cu、Al、Au及Ag中选择的金属、或者包含Cu、Al、Au及Ag的至少某一种的合金。在本实施方式中，衬垫22由Cu构成，例如通过Cu镀覆法形成。
在第1区域R1中的衬垫22与副基台主体21的第2主面21b之间，配置有第1金属膜23。在本实施方式中，第1金属膜23还配置在第2区域R2中的衬垫22与副基台主体21的第2主面21b之间。具体而言，第1金属膜23形成在副基台主体21的第2主面21b的整面。另外，在本实施方式中，第1金属膜23是副基台20的一部分。
第1金属膜23在将衬垫22通过镀覆法形成时被作为负极使用。在此情况下，在第1金属膜23的表面形成抗蚀剂，在形成衬垫22的部分的抗蚀剂中设置开口而进行镀覆处理，将抗蚀剂除去，从而能够在第1金属膜23的表面形成衬垫22。另外，在形成多个衬垫22的情况下，在抗蚀剂中设置多个开口即可。
在本实施方式中，第1金属膜23具有第1密接层23a、阻挡层23b和防变质层23c。第1密接层23a、阻挡层23b和防变质层23c是从副基台主体21朝向衬垫22依次配置的层叠膜。
第1密接层23a是与副基台主体21之间的密接性良好的金属层，例如通过厚度0.1μm的由Ti形成的Ti层构成。阻挡层23b是防止Sn的扩散的金属层，例如通过厚度0.2μm的由Pt形成的Pt层构成。防变质层23c是在将衬垫22进行Cu镀覆工艺时防止第1金属膜23的表面的变质的金属层，例如是厚度0.5μm的由Au形成的Au层。如果不形成防变质层23c，则在形成衬垫22时，第1金属膜23的表面氧化而成为高电阻，有可能镀覆局部性地不进展而产生空洞。另外，在第1金属膜23中，也可以不形成阻挡层23b。
衬垫22配置在副基台主体21与基体30之间。在本实施方式中，衬垫22隔着第1金属膜23而设于副基台主体21。具体而言，衬垫22形成在第1金属膜23的防变质层23c的表面。在本实施方式中，衬垫22是副基台20的一部分。
衬垫22设有多个。如图10所示，多个衬垫22二维地分散配置。在本实施方式中，衬垫22在纵向上设有2个，在横向上设有2个，合计设有4个。4个衬垫22分别配置在副基台主体21的4个角的附近。但是，各衬垫22不配置在副基台主体21的角本身。因而，在副基台主体21的第2主面21b，存在没有配置衬垫22的角。
相邻的2个衬垫22的间隔D1(参照图10)优选的是100μm以上。此外，衬垫22的侧面优选的是从副基台主体21的侧面离开。在此情况下，衬垫22的侧面与副基台主体21的侧面的距离D2优选的是50μm以上。此外，衬垫22的最小宽度D3优选的是50μm以上。
如图9所示，衬垫22具有与副基台主体21的第2主面21b面对的第1面S10、与第1面S10相反侧的第2面S20、和作为第1面S10与第2面S20之间的侧面的第3面S30。在侧视中，衬垫22的第2面S20和第3面S30被用具有倾斜的第1曲面C1连接。因而，衬垫22的中心部的厚度比衬垫22的周边部的厚度厚。
此外，如图10所示，在副基台20的仰视图中，衬垫22的第3面S30至少具有第1侧面S31和第2侧面S32。在本实施方式中，在副基台20的仰视图中，衬垫22的第3面S30具有曲面。具体而言，衬垫22的仰视形状是长尺寸状的跑道形状，第1侧面S31和第2侧面S32被用第2曲面C2连接。第2曲面C2的曲率半径优选的是25μm以上。另外，如图13所示，衬垫22的仰视形状也可以是圆形。在此情况下，衬垫22是大致圆柱状。
如图9所示，在衬垫22的第2面S20配置有第2金属膜24。在本实施方式中，第2金属膜24也被配置在衬垫22的第3面S30。进而，第2金属膜24也被配置在没有设置衬垫22的第2区域R2中。具体而言，第2金属膜24以将衬垫22的第2面S20及第3面S30的整体覆盖的方式形成在第1金属膜23的露出面的整面。另外，在本实施方式中，第2金属膜24是副基台20的一部分。
在本实施方式中，第2金属膜24具有第2密接层24a、阻挡层24b和表面层24c。第2密接层24a、阻挡层24b和表面层24c是沿着从副基台主体21朝向基体30的方向依次配置的层叠膜。
第2密接层24a是与第1金属膜23(具体而言是防变质层23c)之间的密接性良好的金属层，例如通过厚度0.1μm的由Ti形成的Ti层构成。阻挡层24b是防止Sn的扩散的金属层，例如通过厚度0.2μm的由Pt形成的Pt层构成。通过存在阻挡层24b，第2金属膜24与第2接合件42合金化的区域被限制，能够使副基台主体21与基体30的连接变得可靠。表面层24c是作为与第2接合件42合金化而一体化的接合层发挥功能的金属层，例如是厚度0.5μm的由Au形成的Au层。
此外，在副基台主体21的第1主面21a，配置有第3金属膜25。具体而言，第3金属膜25形成在副基台主体21的第1主面21a的整面。另外，在本实施方式中，第3金属膜25是副基台20的一部分。
在本实施方式中，第3金属膜25具有第3密接层25a、阻挡层25b和表面层25c。第3密接层25a、阻挡层25b和表面层25c是沿着从副基台主体21朝向半导体激光器10的方向依次配置的层叠膜。
第3密接层25a是与副基台主体21之间的密接性良好的金属层，例如通过厚度0.1μm的由Ti形成的Ti层构成。阻挡层25b是防止Sn的扩散的金属层，例如通过厚度0.2μm的由Pt形成的Pt层构成。表面层25c是连接用来向半导体激光器10供电的金线的金属层，例如是厚度0.5μm的由Au形成的Au层。
在第3金属膜25的表面(具体而言，表面层25c的表面)，形成有第4金属膜26。第4金属膜26是用来使得第1接合件41不向第3金属膜25浸润扩散的金属层，例如通过厚度为0.3μm的由Pt形成的Pt层构成。通过形成第4金属膜26，能够容易地确保在第3金属膜25的表面形成线(wire)的区域。另外，在第4金属膜26的表面，作为第1接合件41而形成有例如厚度2～3μm的由AuSn焊料形成的焊料层。具体而言，在图11的情况下，p侧电极16与第4金属膜26之间的第1接合件41的厚度是2～3μm，在图12的情况下，n侧电极17与第4金属膜26之间的第1接合件41的厚度是2～3μm。
这样构成的副基台20，第2区域R2的至少一部分被第2接合件42覆盖从而与基体30接合。在此情况下，至少2个衬垫22之间被用第2接合件42实质性地填埋。
第2接合件42在基体30上在平面视图中向副基台20的外侧扩展而形成。在本实施方式中，第2接合件42将副基台20的侧面的至少一部分覆盖。
并且，第2接合件42的厚度的下限如上述那样，由以下的公式决定。具体而言，设副基台20的第2区域R2的第2接合件42的平均厚度为d[m]，设在半导体发光装置1中保证的温度变化幅度为ΔT[K]，设副基台20的基础材料(副基台主体21)的热膨胀系数为αsub[K－1]，设基体30的热膨胀系数为αstem[K－1]，设第2接合件42的刚性模量为Z[GPa]，设副基台20(副基台主体21)的宽度为W[m]，设副基台20(副基台主体21)的长度为L[m]，设第2接合件42的裂纹发生临界常数为C[GN/m]时，满足以下的(式1)及(式2)。
[数式6]
Figure GDA0003424150500000181
[数式7]
C＝3×10-3…(式2)
另外，平均厚度d设为在半导体发光装置1的包括副基台20和基体30的一截面中、将没有配置衬垫22的第2区域R2的第2接合件42的厚度在100μm以上的长度中进行平均而得到的值。由于基体30或副基台20的表面不是平坦面而存在凹凸，特别是在基体30的搭载副基台20的面上存在±3μm左右的凹凸，所以为了排除其影响，将100μm以上的范围中的平均值作为第2接合件42的厚度。
作为第2接合件42的材料，优选使用机械强度良好的硬焊料(hard solder)。作为硬焊料，能够利用Au类合金，特别是AuSn、AuGe、AuSi、AuSb等。其中，更优选的是熔点比较低的AuSn。这是因为能够减小高温熔融了的接合件从固化到达到室温而发生的热应变。
在将第2接合件42用AuSn构成的情况下，由于在上述的(式1)中刚性模量Z是22.7[GPa]，所以将第2接合件42的材料限定于AuSn的情况下的裂纹发生临界常数被表示为D[m]，满足以下的(式3)及(式4)。
[数式8]
Figure GDA0003424150500000182
[数式9]
D＝1.32×10-4…(式4)
另外，第2接合件42的厚度d的上限没有特别限定，优选的是40μm以下。例如，在将第2接合件42的厚度d以d＝10μm为适当值而加厚到d＝40μm的情况下，热阻增大1K/W。这是足以引起激光器特性的下降的热阻增大量。
经由第2接合件42对副基台20接合基体30。基体30的热传导率优选的是大于200W·m－1·K－1。在本实施方式中，基体30由铜(Cu)构成。具体而言，管座底座31及管座柱32都由铜构成。
在基体30的将副基台20接合的部分，形成有金属膜50。具体而言，金属膜50形成在管座柱32的表面。在本实施方式中，金属膜50具有基底层50a和表面层50b。
基底层50a是作为表面层50b的基底的金属层，例如通过由Ni形成的Ni层构成。形成在基底层50a之上的表面层50b是作为与第2接合件42合金化而一体化的接合层发挥功能的金属层，例如是由Au形成的Au层。表面层50b例如能够通过镀金法形成在基底层50a的表面。
接着，对于本实施方式的半导体发光装置1的制造方法，与图14所示的比较例的半导体发光装置1X的制造方法比较而进行说明。
如图14所示，比较例的半导体发光装置1X的副基台20X相对于本实施方式的半导体发光装置1的副基台20而言，是没有形成衬垫22及第2金属膜24的结构。
在制造比较例的半导体发光装置1X的情况下，在经由第1接合件41接合有半导体激光器10的副基台20X与基体30之间配置第2接合件42。然后，通过用加热器加热而使第2接合件42熔化，将副基台20X向基体30推压。然后，通过冷却，能够将副基台20X和基体30用第2接合件42接合。此时，由于在副基台20X没有设置衬垫22，所以如果第2接合件42融化(熔融)，则第2接合件42被副基台20X压溃。因此，副基台20X与基体30之间的第2接合件42变薄，难以形成厚度较厚的第2接合件42。
接着，对于本实施方式的半导体发光装置1的制造方法，使用图15A～图15C进行说明。
如图15A所示，将半导体激光器10向副基台20安装。具体而言，在预先配置有第1接合件41的副基台20之上配置半导体激光器10，用加热器(未图示)加热而将第1接合件41熔化，从而将半导体激光器10和副基台20经由第1接合件41连接。此时，优选的是在半导体激光器10的安装面预先形成Au层19。由此，能够容易地使Au层19与第1接合件41一体化而接合。
接着，如图15B所示，使得副基台主体21的第2主面21b朝向基体30，夹着熔化了的第2接合件42而将副基台20配置到基体30上。具体而言，将第2接合件42配置到副基台20与基体30之间，用加热器将第2接合件42加热而使其熔化，将副基台20向基体30推压。
此时，在本实施方式的半导体发光装置1的制造方法中，由于在副基台20设有衬垫22，所以在不存在衬垫22的区域中，第2接合件42不被压溃。由此，能够容易地形成厚度较厚的第2接合件42。
然后，将熔化了的第2接合件42冷却而将副基台20向基体30固定。由此，如图15C所示，能够制造半导体发光装置1。
这样，根据本实施方式的半导体发光装置1，通过设于副基台20的衬垫22，能够将第2接合件42的厚度控制为希望的厚度。
如以上说明，根据本实施方式的半导体发光装置1，具备基体30、位于基体30上的副基台20、和位于副基台20上的半导体激光器10，半导体激光器10和副基台20被用第1接合件41接合，基体30和副基台20被用第2接合件42接合，在副基台20的基体30侧，存在配置有衬垫22的第1区域R1和没有配置衬垫22的第2区域R2，副基台20的第2区域R2的至少一部分被第2接合件42覆盖从而副基台20与基体30接合。
通过该结构，由于能够通过衬垫22将副基台20与基体30之间的第2接合件42的厚度控制为希望的厚度，所以能够精度良好地实现对于由温度循环带来的热应变能够确保充分的强度的第2接合件42的厚度。此外，能够将副基台20与基体30之间用第2接合件42无间隙地容易地填埋。因而，能够实现抑制热阻的增大并且对于伴随温度循环的热应变具有充分的强度的半导体发光装置1。
此外，在本实施方式的半导体发光装置1中，设副基台20的第2区域R2的第2接合件42的平均厚度为d[m]，设在半导体发光装置1中保证的温度变化幅度为ΔT[K]，设副基台20的基础材料的热膨胀系数为αsub[K－1]，设基体30的热膨胀系数为αstem[K－1]，设第2接合件42的刚性模量为Z[GPa]，设副基台20的宽度为W[m]，设副基台20的长度为L[m]，设第2接合件42的裂纹发生临界常数为C[GN/m]时，满足以下的(式1)及(式2)。
[数式10]
Figure GDA0003424150500000211
[数式11]
C＝3×10-3…(式2)
通过该结构，能够抑制由于温度循环而在第2接合件42中发生裂纹的情况。
此外，在本实施方式的半导体发光装置1中，第2接合件42由AuSn构成。在此情况下，设将第2接合件42的材料限定为AuSn的情况下的裂纹发生临界常数为D[m]时，满足以下的(式3)及(式4)。
[数式12]
Figure GDA0003424150500000212
[数式13]
D＝1.32×10-4…(式4)
通过该结构，在第2接合件42由AuSn焊料构成的情况下，能够可靠地抑制由于温度循环而在第2接合件42中发生裂纹的情况。
此外，在本实施方式的半导体发光装置1中，副基台20具有副基台主体21，衬垫22设于副基台主体21。
通过该结构，能够容易地配置衬垫22。
此外，在本实施方式的半导体发光装置1中，衬垫22设有多个。
通过该结构，能够提高副基台20的表面与基体30的表面的平行度，能够减小副基台20相对于基体30的倾斜。进而，能够抑制第2接合件42的厚度的偏差。
此外，在本实施方式的半导体发光装置1中，至少2个衬垫22之间被用第2接合件42实质性地填埋。
通过该结构，能够增大从副基台20向基体30的散热面积。即，能够使相邻的2个衬垫22之间的被第2接合件42填埋的部分作为散热路径发挥功能。由此，能够降低副基台20与基体30之间的热阻。此外，通过被相邻的2个衬垫22之间的第2接合件42填埋，还能够增大副基台20与基体30的接合强度。
此外，在本实施方式的半导体发光装置1中，多个衬垫22二维地分散配置。
通过该结构，能够避免热应变集中于一个衬垫22，能够使热应变分散到多个衬垫22。此外，能够使副基台20与基体30之间的热阻的分布均匀。结果，能够避免局部性热应变升高的部位的产生。
此外，在本实施方式的半导体发光装置1中，相邻的2个衬垫22的间隔D1是100μm以上。
通过该结构，第2接合件42容易进入到相邻的2个衬垫22之间，所以能够进一步降低副基台20与基体30之间的热阻。
此外，在本实施方式的半导体发光装置1中，副基台主体21是长方体，衬垫22至少设有4个，4个衬垫22分别配置在副基台主体21的4个角的附近。
通过该结构，能够提高副基台20的表面与基体30的表面的平行度，能够减小副基台20相对于基体30的倾斜。进而，还能够抑制第2接合件42的厚度的偏差。
此外，在本实施方式的半导体发光装置1中，在副基台主体21的第2主面21b(基体30侧的面)，存在没有配置衬垫22的角。
通过该结构，能够将衬垫22形成在副基台主体21的第2主面21b内，所以在副基台20的制作过程(副基台20的分割工序)中，能够抑制衬垫22的损伤。
此外，在本实施方式的半导体发光装置1中，衬垫22的侧面从副基台主体21的侧面离开。
通过该结构，在副基台20的制作过程中，能够不使衬垫22损伤地容易地将副基台20切割。能够容易地将衬垫22形成在副基台主体21的第2主面21b内。
在此情况下，衬垫22的侧面与副基台主体21的侧面之间的距离D2优选的是50μm以上。
通过该结构，能够在副基台20的制作过程中将衬垫22更可靠地形成在副基台主体21的第2主面21b内。
此外，在本实施方式的半导体发光装置1中，衬垫22的中心部的厚度优选比衬垫22的周边部的厚度厚。
通过该结构，能够抑制在将副基台20向基体30安装时在衬垫22的表面与第2接合件42之间产生空洞。由此，能够抑制副基台20与基体30之间的热阻增加。此外，通过该结构，在衬垫22的端部，能够使衬垫22的厚度及第2接合件42的厚度的变化平缓。因而，能够避免发生材料特性急剧地变化的部分，所以能够抑制在温度循环中第2接合件42被破坏。
此外，在本实施方式的半导体发光装置1中，衬垫22具有与副基台主体21的第2主面21b面对的第1面S10、与第1面S10相反侧的第2面S20、以及作为第1面S10与第2面S20之间的侧面的第3面S30。
在此情况下，优选的是如本实施方式那样，第2面S20和第3面S30被用第1曲面C1连接。
通过该结构，在衬垫22的端部，能够使衬垫22的厚度及第2接合件42的厚度的变化平缓。由此，能够避免产生材料特性急剧地变化的部分，所以能够抑制在温度循环中第2接合件42被破坏。
进而，第3面S30优选的是具有曲面。
通过该结构，能够使从副基台主体21的第2主面21b的法线方向观察时的与衬垫22的角相当的部分变圆。由此，能够避免产生材料特性急剧地变化的部分，所以能够进一步抑制在温度循环中第2接合件42被破坏。
此外，第3面S30至少具有第1侧面S31和第2侧面S32，第1侧面S31和第2侧面S32被用第2曲面C2连接。
通过该结构，能够使从副基台主体21的第2主面21b的法线方向观察时的与衬垫22的角相当的部分变圆。由此，能够避免产生材料特性急剧地变化的部分，所以能够进一步抑制在温度循环中第2接合件42被破坏。
在此情况下，第2曲面C2的曲率半径优选的是25μm以上。
通过该结构，能够使从副基台主体21的第2主面21b的法线方向观察时的与衬垫22的角相当的部分可靠地变圆。由此，能够可靠地避免产生材料特性急剧地变化的部分，所以能够防止在温度循环中第2接合件42被破坏。
此外，在本实施方式的半导体发光装置1中，衬垫22的最小宽度D3优选的是50μm以上。例如，在衬垫22的仰视形状是圆形的情况下，衬垫22的直径优选的是50μm以上。
通过该结构，能够可靠地避免产生材料特性急剧地变化的部分，所以能够防止在温度循环中第2接合件42被破坏。此外，通过该结构，能够可靠地在衬垫22的表面形成平坦面。由此，能够可靠地得到衬垫22的规定的厚度，能够进一步抑制因温度循环造成的第2接合件42的破坏。
此外，在本实施方式的半导体发光装置1中，在第1区域R1中的衬垫22与副基台主体21的第2主面21b之间配置有第1金属膜23。
通过该结构，能够提高副基台主体21与衬垫22之间的连接部分的机械强度。
此外，在本实施方式的半导体发光装置1中，第1金属膜23还配置在第2区域R2。
通过该结构，能够抑制在第2区域R2产生空洞或产生异物。
此外，在本实施方式的半导体发光装置1中，第1金属膜23具有第1密接层23a和防变质层23c，第1密接层23a和防变质层23c从副基台主体21朝向衬垫22依次配置。
这样，通过形成第1密接层23a，能够提高副基台主体21与衬垫22之间的连接部分的机械强度。进而，通过形成防变质层23c，能够防止在形成衬垫22的过程中在衬垫22内产生空洞或混入异物。
此外，在本实施方式的半导体发光装置1中，在衬垫22的第2面S20配置有第2金属膜24。
通过该结构，能够通过第2接合件42使衬垫22容易地与基体30接合。
此外，在本实施方式中，第2金属膜24还配置在衬垫22的第3面S30。
通过该结构，衬垫22的第3面S30(侧面)和基体30经由第2接合件42容易地接合。由此，能够容易地使副基台20与基体30连接。
进而，在本实施方式中，第2金属膜24还配置在没有配置有衬垫22的第2区域R2。
通过该结构，在不存在衬垫22的第2区域R2，也能够经由第2接合件42容易地使副基台20与基体30连接。
此外，在本实施方式的半导体发光装置1中，衬垫22的主成分是从Cu、Al、Au及Ag中选择的金属、或包含Cu、Al、Au及Ag的至少某一种的合金。
通过该结构，不仅是没有配置衬垫22的第2区域R2(即，第2接合件42存在的区域)，还能够使散热路径扩大到配置有衬垫22的第1区域R1。由此，能够进一步降低副基台20和基体30的热阻。
此外，在本实施方式的半导体发光装置1中，第2接合件42在基体30上在平面视图中向副基台20的外侧扩展而形成。
通过该结构，副基台20和基体30的界面的大致整面被用第2接合件42连接，所以能够增大副基台20与基体30的接合面积。由此，能够进一步降低副基台20和基体30的热阻。
此外，在本实施方式的半导体发光装置1中，第2接合件42将副基台20的侧面的至少一部分覆盖。
通过该结构，副基台20的侧面的一部分也能够作为散热路径利用，能够增大副基台20与基体30的接合面积。由此，能够进一步降低副基台20和基体30的热阻。
此外，在本实施方式的半导体发光装置1中，第1接合件41的厚度比第2接合件42的厚度薄。
通过该结构，由于热膨胀系数差较小的半导体激光器10和副基台20(副基台主体21)被用较薄的第1接合件41接合，所以降低了半导体激光器10与副基台20之间的热阻，并且，由于热膨胀系数差较大的副基台20和基体30被用较厚的第2接合件42接合，所以能够抑制通过温度循环而在第2接合件42中产生裂纹的情况。即，能够实现温度循环耐性和低热阻的兼顾。
此外，在本实施方式的半导体发光装置1中，副基台20的基体30侧的面的面积是0.6mm2以上。具体而言，副基台主体21的第2主面21b的面积为0.6mm2以上。
通过该结构，在需要较大尺寸的副基台20的高输出的半导体激光器10中，能够实现温度循环耐性和低热阻的兼顾。
此外，在本实施方式的半导体发光装置1中，优选的是，将125℃与－40℃之间的温度循环反复1000次的温度循环试验后的工作电流If下的光输出的下降是温度循环试验前的工作电流If下的光输出的20％以下。
通过该结构，能够满足汽车零件用的可靠性试验标准AEC－Q102。因而，能够使用本实施方式的半导体发光装置1作为车载车头灯等车辆用光源。
此外，在本实施方式的半导体发光装置1中，副基台20的基础材料的热传导率是130W·m－1·K－1以上。
通过该结构，能够进一步降低半导体发光装置1的热阻。
此外，在本实施方式的半导体发光装置1中，副基台20的基础材料的热膨胀系数是5×10－6K－1以下。
通过该结构，能够作为副基台20的基础材料(副基台主体21的材料)而选择的材料增加，所以能够容易地实现温度循环耐性和低热阻的兼顾。
此外，在本实施方式的半导体发光装置1中，基体30的热传导率优选的是比200W·m－1·K－1大。
通过该结构，能够进一步降低半导体发光装置1的热阻。
此外，在本实施方式的半导体发光装置1中，副基台20的基础材料与基体30的热膨胀系数的差比11×10－6K－1大。
通过该结构，能够作为副基台20的基础材料(副基台主体21的材料)而选择的材料增加，所以能够容易地实现温度循环耐性和低热阻的兼顾。
此外，在本实施方式的半导体发光装置1中，半导体激光器10在耗电与光输出的差为3W以上的状态下动作。
通过该结构，能够得到对于因降低热阻而带来的较大发热也能够效率良好地散热的构造，所以能够进行半导体激光器的高输出动作。
另外，在基体30的表面设有多个凹部的情况下，衬垫22的厚度优选的是比凹部的深度大。
通过该结构，基体30的表面的凹部被第2接合件42大致填充，所以能够使副基台20与基体30的接合强度提高。
此外，本实施方式的半导体发光装置1的制造方法如上述的图15A～图15C所示，包括：将半导体激光器10(激光器芯片)向副基台20的第1主面21a侧安装的工序(芯片－副基台安装工序；夹着熔化了的第2接合件42、使得配置有衬垫22的第2主面21b朝向基体30而将副基台20向基体30上配置的工序；以及将熔化了的第2接合件42冷却而将副基台20向基体30固定的工序。
通过这样制造，能够容易地制造抑制热阻增大并且对于伴随温度循环的热应变具有充分的强度的半导体发光装置1。
另外，在图15A所示的芯片－副基台安装工序中，通过将副基台20的第2主面21b(背面)侧用加热用加热器加热，使预先形成在副基台20的第1主面21a侧的第1接合件41(AuSn焊料)熔融，然后，将半导体激光器10载置于副基台20，经由第1接合件41将半导体激光器10与副基台20接合。
此时，如图16所示，在使用不设置衬垫22的副基台20X的情况下，由于副基台20X与加热用加热器的接触面积较大，所以能够容易地将副基台20X加热，而在本实施方式中，如图17所示，由于使用设有衬垫22的副基台20，所以与使用图16所示的副基台20X的情况相比，副基台20与加热用加热器的接触面积变小。因此，在本实施方式中，副基台20的从第2主面21b侧(加热器侧)向第1主面21a侧的热传导路径变小。结果，形成在副基台20的第1主面21a侧的第1接合件41(AuSn焊料)不易被加热，所以第1接合件41不易熔融。
因此，本发明者们对于具有衬垫22的副基台20，研究了设在第2主面21b侧的衬垫22对形成在第1主面21a侧的AuSn焊料带来的影响。具体而言，对于副基台20的衬垫22的厚度(高度)H分别是5μm、10μm、15μm的情况，测定了当改变衬垫22的面积时形成在第1主面21a侧的AuSn焊料熔融时的加热用加热器的加热器温度。将结果表示在图18中。
另外，在图18中，将纵轴设为AuSn焊料熔融时的加热用加热器的加热器温度Theat[℃]，将横轴设为衬垫22的总面积Sspacer相对于副基台20的面积Ssub的面积比率(Sspacer/Ssub)。另外，副基台20的面积Ssub是将副基台20从第2主面21b(背面)侧投影时的副基台20整体的面积。此外，衬垫22的总面积Sspacer是仅将衬垫22从第2主面21b(背面)侧投影时的全部的衬垫22的面积的合计。
如图18所示，如果各衬垫22的面积变小等而衬垫22的总面积Sspacer相对于副基台20的面积Ssub的面积比率(Sspacer/Ssub)变小，则使形成在加热用加热器侧的相反侧的AuSn焊料熔融所需要的加热器温度变高。特别是，可知衬垫22的厚度H越厚，使AuSn焊料熔融所需要的加热器温度越显著地变高。
因而，在使用具有衬垫22的副基台20的情况下，从将形成在配置加热用加热器的第2主面21b侧的相反侧的第1主面21a上的第1接合件41(AuSn焊料)有效率地熔融的观点来看，优选的是衬垫22的厚度尽可能薄并且衬垫22的总面积尽可能大。
具体而言，由于在使用没有设置衬垫22的副基台20X的情况下使形成在与加热用加热器侧相反侧的AuSn焊料熔融所需要的加热器温度是275℃，所以作为使用设有衬垫22的副基台20的情况下的实用性的加热器温度，希望控制在相对于275℃而言正30℃左右即305℃以内的范围。
这是因为，如果加热器温度超过305℃，则温度分布的控制变得困难，或到AuSn焊料熔融为止过于花费时间，或半导体激光器10(激光器芯片)暴露于高温下的时间变得过长，有可能脱离实用性的范围。
因而，在使用设有衬垫22的副基台20的情况下，设定副基台20的面积Ssub、衬垫22的总面积Sspacer和衬垫22的厚度H，以使形成在与加热用加热器侧相反侧的AuSn焊料熔融时的加热器温度为305℃以下的范围即可。
这里，对副基台20的衬垫22的厚度及面积与半导体激光器10的激光器特性的劣化的关系进行了实验。具体而言，以副基台20的衬垫22的厚度H和上述面积比率(Sspacer/Ssub)为参数，制作半导体发光装置(元件)，进行了温度循环试验(1000次)。将实验结果表示在以下的表3中。另外，衬垫22使用由铜构成的铜衬垫。
[表3]
Figure GDA0003424150500000281
Figure GDA0003424150500000291
※1面积比率＝衬垫总面积/副基台底面积×100 ○……无劣化
※2式(1)的左边为3×10－3(GN/m)的焊料厚度d ×……有劣化
在该图中，用〇标绘的点表示在1000次的温度循环试验后没有看到激光器特性的劣化，用×标绘的点表示在1000次的温度循环试验后看到了激光器特性的劣化。
结果可知，在使用具有衬垫22的副基台20的情况下，从抑制半导体激光器10的激光器特性的劣化的观点看，优选的是衬垫22的厚度H尽可能厚、此外衬垫22的总面积Sspacer尽可能小。
这样，在使用具有衬垫22的副基台20的情况下，从将第1接合件41(AuSn焊料)有效率地熔融的观点看，优选的是衬垫22的厚度H尽可能薄、此外衬垫22的总面积Sspacer尽可能大，另一方面，从抑制半导体激光器10的激光器特性的劣化的观点看，与其相反，优选的是衬垫22的厚度H尽可能厚、此外衬垫22的总面积Sspacer尽可能小。
具体而言，为了兼顾芯片－副基台安装工序中的AuSn焊料的熔融容易度和半导体激光器10的激光器特性的劣化抑制效果，设定副基台20的面积Ssub、衬垫22的总面积Sspacer和衬垫22的厚度H的尺寸，以使得成为图19所示的曲线C1与曲线C2之间的范围即可。
另外，在图19中，比曲线C1靠上侧的区域是当在芯片－副基台安装工序中使AuSn焊料熔融时能够容易地使AuAn焊料熔融的范围。此外，在图19中，比曲线C2靠下侧的区域是能够抑制导体激光器10的激光器特性的劣化的范围。
(实施方式1的变形例)
接着，使用图20及图21对实施方式1的变形例的半导体发光装置1A进行说明。图20是表示实施方式1的变形例的半导体发光装置1A的结构的剖视图。图21是该半导体发光装置1A的副基台20A的仰视图。半导体激光器10配置在与配置有衬垫22的底面侧(第2主面21b侧)相反侧(第1主面21a侧)，在图21中，表示了衬垫22的配置以及夹着副基台主体21而配置的半导体激光器10的位置。
如图20及图21所示，在本变形例的半导体发光装置1A中，副基台20A的多个衬垫22中的至少一个与半导体激光器10重叠。
具体而言，在本变形例中，衬垫22在纵向上设有2个，在横向上设有3个，合计设有6个。并且，如图21所示，当从副基台主体21的第2主面21b的法线方向观察副基台20时，横向上的正中间的衬垫22与半导体激光器10重叠。
这样，通过将衬垫22与半导体激光器10重叠，将作为发热源的半导体激光器10和衬垫22以副基台主体21的第1主面21a与第2主面21b之间的最短距离配置。由此，本变形例的半导体发光装置1A与上述实施方式1的半导体发光装置1相比能够降低热阻。
另外，衬垫22的数量并不限于6个。例如，也可以如图22所示的副基台20B那样，在纵向上设有3个，在横向上设有3个，合计设有6个衬垫22，也可以如图23所示的副基台20C那样，将横向较长的衬垫22在较长方向(纵向)上排列设置4个，也可以如图24所示的副基台20D那样，仅设置大面积的矩形状的1个衬垫22，也可以如图25所示的副基台20E那样，将小面积的矩形状的衬垫22在纵向上设有6个，在横向上设有4个，合计设有24个。
(实施方式2)
接着，使用图26对实施方式2的半导体发光装置2进行说明。图26是表示实施方式2的半导体发光装置2的结构的剖视图。
本实施方式的半导体发光装置2相对于上述实施方式1的半导体发光装置1而言，副基台20X的结构和金属膜50的表面层50b的厚度不同。
具体而言，本实施方式的副基台20X为在上述实施方式1的副基台20中没有设置衬垫22及第2金属膜24的构造。此外，金属膜50的表面层50b的厚度是1μm以上。表面层50b是金属膜50的表面层，是仅由金构成的金层或包含金的层。
本申请的发明者们通过实验发现，即使在副基台20不设置衬垫22，通过将形成在基体30的最表面的表面层50b的厚度加厚，也能够控制第2接合件42的厚度。以下，对该实验进行说明。
在该实验中，测定了将由Au层构成的表面层50b的厚度改变为0.07μm、0.18μm、1.2μm、1.6μm时形成的第2接合件42的厚度(焊料成品厚度)。图27是表示该实验结果的截面SEM像。此外，图28是表示通过该实验得到的表面层50b(Au层)的厚度与第2接合件42的厚度(焊料成品厚度)的关系的图。另外，由Au层构成的表面层50b通过镀金法形成。
如图27及图28所示，可知通过将表面层50b(Au层)的厚度加厚，能够将第2接合件42的厚度(焊料成品厚度)加厚。即，可知通过控制表面层50b的厚度，能够控制第2接合件42的厚度。在此情况下，通过将表面层50b的厚度设为1μm以上，能够使第2接合件42的厚度成为约3.5μm以上。
此外，如图27所示，还可知通过将表面层50b(Au层)的厚度加厚，能够减小在第2接合件42内产生的空洞(孔)。
这样，在上述实施方式1的半导体发光装置1中，通过在副基台20设置衬垫22而将第2接合件42的厚度控制为适当的值，而在本实施方式的半导体发光装置2中，通过控制形成在基体30的最表面的表面层50b的厚度而控制第2接合件42的厚度。
这里，关于能够通过表面层50b的厚度将第2接合件42的厚度控制得较厚这一点，使用图29A～图29C，一边说明本实施方式的半导体发光装置2的制造方法，一边在以下进行说明。
如图29A所示，在基体30的表面(具体而言在表面层50b的表面)配置第2接合件42。此时，在将安装有半导体激光器10的副基台20X向基体30安装之前(加热前)，表面层50b的面积大于第2接合件42的面积。
在该状态下，如果用加热器(未图示)加热而使第2接合件42熔化(熔融)，则如图29B所示，从第2接合件42向表面层50b的横向的Sn的扩散在中途停止。此时，Sn未达到的部分的表面层50b保持为固体。
并且，如图29C所示，一边进一步继续加热一边将副基台20X向第2接合件42推压。此时，第2接合件42的中央部分被压溃，所以需要第2接合件42在横向上散逸的场所，但由于第2接合件42的横向的区域是Sn未扩散而为固体(Au)的状态，所以第2接合件42不在横向上扩展。结果，表面层50b不怎么被副基台20X压溃，维持一定的厚度。即，相应于表面层50b的厚度的加厚，能够使第2接合件42的厚度变厚。
如以上说明，本实施方式的半导体发光装置2具备基体30、位于基体30上的副基台20X和位于副基台20X上的半导体激光器10，半导体激光器10和副基台20X被用第1接合件41接合，基体30和副基台20X被用第2接合件42接合。并且，在基体30的最表面，作为金层或含有金的层而以1μm以上的厚度形成有表面层50b。另外，作为半导体激光器10，如果是在耗电与光输出的差为3W以上的状态下动作，则本发明的效果更大。
并且，在本实施方式的半导体发光装置2中，也与上述实施方式1的半导体发光装置1同样，设第2接合件42的平均厚度为d[m]，设在半导体发光装置2中保证的温度变化幅度为ΔT[K]，设副基台20X的基础材料(副基台主体21)的热膨胀系数为αsub[K－1]，设基体30的热膨胀系数为αstem[K－1]，设第2接合件42的刚性模量为Z[GPa]，设副基台20X的宽度为W[m]，设副基台20X的长度为L[m]，设第2接合件42的裂纹发生临界常数为C[GN/m]时，满足以下的(式1)及(式2)。
[数式14]
Figure GDA0003424150500000321
[数式15]
C＝3×10-3…(式2)
通过该结构，能够精度良好地实现对于由温度循环带来的热应变能够确保充分的强度的第2接合件42的厚度。此外，在本实施方式中，在副基台20X没有设置衬垫22，副基台20X的基体30侧的面平坦。由此，能够将副基台20X与基体30之间用第2接合件42无间隙地容易地填埋。因而，能够实现抑制热阻的增大并且对于伴随温度循环的热应变具有充分的强度的半导体发光装置2。
(其他变形例)
以上，对于本发明的半导体发光装置，基于实施方式1、2进行了说明，但本发明并不限定于上述的实施方式1、2。
例如，在上述实施方式1中，在副基台20设置衬垫22，此外，在上述实施方式2中，将基体30的最表面的表面层50b加厚，从而实现抑制热阻的增大并且对于伴随温度循环的热应变具有充分的强度的半导体发光装置，具体而言，实现能够满足汽车零件用的可靠性试验标准AEC－Q102的半导体发光装置，但并不限于此。
具体而言，也可以构成为，使用在耗电与光输出的差为3W以上的状态下动作的半导体激光器10，将125℃与－40℃之间的温度循环反复1000次的温度循环试验后的工作电流If下的光输出的下降是温度循环试验前的工作电流If下的光输出的20％以下，使副基台主体21的第2主面21b的面积为0.6mm2以上，使第1接合件41的厚度比3μm小，满足以下的(式1)及(式2)。
[数式16]
Figure GDA0003424150500000331
[数式17]
C＝3×10-3…(式2)
此外，上述实施方式1、2的半导体发光装置具有基体30，但也可以不具有基体30。例如，半导体发光装置也可以由具有第1主面21a及第2主面21b的副基台20和位于副基台20的第1主面21a侧的半导体发光元件10构成。在此情况下，半导体发光元件10和副基台20被用第1接合件42接合，此外，在副基台20的第2主面21a侧，存在配置有衬垫22的第1区域R1和没有配置衬垫22的第2区域R2。通过该结构，不需要特别的考虑而能够用在上述实施方式1中示出的方法将基体30与副基台20接合。并且，能够简单地兼顾高温度循环耐性和高散热性。
除此以外，对于各实施方式及变形例施以本领域技术人员想到的各种变形而得到的形态、或通过在不脱离本发明的主旨的范围内将各实施方式及变形例的构成要素及功能任意地组合而实现的形态也包含在本发明中。
产业上的可利用性
本发明的半导体发光装置能够作为光盘、显示器、车载车头灯、照明或激光加工装置等各种各样领域的制品的光源加以利用，特别作为在温度变化较大的使用环境中使用的汽车用零件的光源是有用的。
标号说明
1、1A、2、100 半导体发光装置
10 半导体激光器
11 半导体基板
12 n型半导体层
13 有源层
14 p型半导体层
15 绝缘层
16 p侧电极
16a Pd层
16b Pt层
16c Au层
17 n侧电极
17a Ti层
17b Pt层
17c Au层
18 密接辅助层
18a Ti层
18b Pt层
19 Au层
20、20A、20B、20C、20D、20E、20X 副基台
21 副基台主体
21a 第1主面
21b 第2主面
22 衬垫
23 第1金属膜
23a 第1密接层
23b 阻挡层
23c 防变质层
24 第2金属膜
24a 第2密接层
24b 阻挡层
24c 表面层
25 第3金属膜
25a 第3密接层
25b 阻挡层
25c 表面层
26 第4金属膜
30 基体
31 管座底座
32 管座柱
33 导体针
41 第1接合件
42 第2接合件
50 金属膜
50a 基底层
50b 表面层
110 罩
111 玻璃板
1010 光半导体器件芯片
1020 副基台
1028 槽
1029 空洞
1030 散热块
1042 接合件
2010 芯片
2020 布线基板
2030 散热基板
2042 接合件
2050 支承件
3010 发光元件
3020 陶瓷基板
3030 安装基板
3040 金属凸点

Claims (43)

1.一种半导体发光装置，其特征在于，
具备：
基体；
副基台，位于上述基体上；以及
半导体发光元件，位于上述副基台上；
上述半导体发光元件和上述副基台被用第1接合件接合；
上述基体和上述副基台被用第2接合件接合；
上述半导体发光装置，将125℃与－40℃之间的温度循环反复1000次的温度循环试验后的工作电流If下的光输出的下降是上述温度循环试验前的工作电流If下的光输出的20％以下；
设上述第2接合件的平均厚度为d[m]，
设在上述半导体发光装置的温度循环试验中保证的最高温度与最低温度的温度变化幅度为ΔT[K]，
设上述副基台的基础材料的热膨胀系数为αsub[K－1]，
设上述基体的热膨胀系数为αstem[K－1]，
设上述第2接合件的刚性模量为Z[GPa]，
设上述副基台的宽度为W[m]，
设上述副基台的长度为L[m]，
设上述第2接合件的裂纹发生临界常数为C[GN/m]时，
满足以下的(式1)及(式2)
Figure FDA0003424150490000011
C＝3×10-3···(式2)
上述第2接合件的厚度为10μm以下。
2.如权利要求1所述的半导体发光装置，其特征在于，
上述半导体发光元件是半导体激光器；
上述半导体激光器在该半导体激光器的耗电与光输出的差为3W以上的状态下动作。
3.一种半导体发光装置，其特征在于，
具备：
基体；
副基台，位于上述基体上；以及
半导体发光元件，位于上述副基台上；
上述半导体发光元件和上述副基台被用第1接合件接合；
上述基体和上述副基台被用第2接合件接合；
上述半导体发光元件是半导体激光器；
上述半导体激光器在该半导体激光器的耗电与光输出的差为3W以上的状态下动作；
设上述第2接合件的平均厚度为d[m]，
设在上述半导体发光装置的温度循环试验中保证的最高温度与最低温度的温度变化幅度为ΔT[K]，
设上述副基台的基础材料的热膨胀系数为αsub[K－1]，
设上述基体的热膨胀系数为αstem[K－1]，
设上述第2接合件的刚性模量为Z[GPa]，
设上述副基台的宽度为W[m]，
设上述副基台的长度为L[m]，
设上述第2接合件的裂纹发生临界常数为C[GN/m]时，
满足以下的(式1)及(式2)
Figure FDA0003424150490000021
C＝3×10-3···(式2)
上述第2接合件的厚度为10μm以下。
4.如权利要求1～3中任一项所述的半导体发光装置，其特征在于，
上述第1接合件的厚度比3μm小。
5.一种半导体发光装置，其特征在于，
具备：
基体；
副基台，位于上述基体上；以及
半导体发光元件，位于上述副基台上；
上述半导体发光元件和上述副基台被用第1接合件接合；
上述基体和上述副基台被用第2接合件接合；
上述第1接合件的厚度比3μm小；
设上述第2接合件的平均厚度为d[m]，
设在上述半导体发光装置的温度循环试验中保证的最高温度与最低温度的温度变化幅度为ΔT[K]，
设上述副基台的基础材料的热膨胀系数为αsub[K－1]，
设上述基体的热膨胀系数为αstem[K－1]，
设上述第2接合件的刚性模量为Z[GPa]，
设上述副基台的宽度为W[m]，
设上述副基台的长度为L[m]，
设上述第2接合件的裂纹发生临界常数为C[GN/m]时，
满足以下的(式1)及(式2)
Figure FDA0003424150490000031
C＝3×10-3···(式2)
上述第2接合件的厚度为10μm以下。
6.如权利要求1～3、5中任一项所述的半导体发光装置，其特征在于，
在上述副基台的上述基体侧的面配置有第1金属膜，
上述第1金属膜从上述基体侧的面起依次具有第1密接层和防变质层。
7.一种半导体发光装置，其特征在于，
具备：
基体；
副基台，位于上述基体上；以及
半导体发光元件，位于上述副基台上；
上述半导体发光元件和上述副基台被用第1接合件接合；
上述基体和上述副基台被用第2接合件接合；
在上述副基台的上述基体侧的面配置有第1金属膜，
上述第1金属膜从上述基体侧的面起依次具有第1密接层和防变质层；
设上述第2接合件的平均厚度为d[m]，
设在上述半导体发光装置的温度循环试验中保证的最高温度与最低温度的温度变化幅度为ΔT[K]，
设上述副基台的基础材料的热膨胀系数为αsub[K－1]，
设上述基体的热膨胀系数为αstem[K－1]，
设上述第2接合件的刚性模量为Z[GPa]，
设上述副基台的宽度为W[m]，
设上述副基台的长度为L[m]，
设上述第2接合件的裂纹发生临界常数为C[GN/m]时，
满足以下的(式1)及(式2)
Figure FDA0003424150490000041
C＝3×10-3...(式2)
上述第2接合件的厚度为10μm以下。
8.如权利要求1～3、5、7中任一项所述的半导体发光装置，其特征在于，
在上述基体上，上述第2接合件在平面视图中向上述副基台的外侧扩展而形成。
9.如权利要求8所述的半导体发光装置，其特征在于，
上述第2接合件将上述副基台的侧面的至少一部分覆盖。
10.一种半导体发光装置，其特征在于，
具备：
基体；
副基台，位于上述基体上；以及
半导体发光元件，位于上述副基台上；
上述半导体发光元件和上述副基台被用第1接合件接合；
上述基体和上述副基台被用第2接合件接合；
在上述基体上，上述第2接合件在平面视图中向上述副基台的外侧扩展而形成；
上述第2接合件将上述副基台的侧面的至少一部分覆盖；
设上述第2接合件的平均厚度为d[m]，
设在上述半导体发光装置的温度循环试验中保证的最高温度与最低温度的温度变化幅度为ΔT[K]，
设上述副基台的基础材料的热膨胀系数为αsub[K－1]，
设上述基体的热膨胀系数为αstem[K－1]，
设上述第2接合件的刚性模量为Z[GPa]，
设上述副基台的宽度为W[m]，
设上述副基台的长度为L[m]，
设上述第2接合件的裂纹发生临界常数为C[GN/m]时，
满足以下的(式1)及(式2)
Figure FDA0003424150490000051
C＝3×10-3···(式2)
上述第2接合件的厚度为10μm以下。
11.如权利要求1～3、5、7、10中任一项所述的半导体发光装置，其特征在于，
在上述副基台的上述基体侧，存在配置有衬垫的第1区域和没有配置上述衬垫的第2区域；
上述副基台的上述第2区域的至少一部分被上述第2接合件覆盖从而上述副基台与上述基体接合。
12.一种半导体发光装置，其特征在于，
具备：
基体；
副基台，位于上述基体上；以及
半导体发光元件，位于上述副基台上；
上述半导体发光元件和上述副基台被用第1接合件接合；
上述基体和上述副基台被用第2接合件接合；
在上述副基台的上述基体侧，存在配置有衬垫的第1区域和没有配置上述衬垫的第2区域；
上述副基台的上述第2区域的至少一部分被上述第2接合件覆盖从而上述副基台与上述基体接合；
设上述第2接合件的平均厚度为d[m]，
设在上述半导体发光装置的温度循环试验中保证的最高温度与最低温度的温度变化幅度为ΔT[K]，
设上述副基台的基础材料的热膨胀系数为αsub[K－1]，
设上述基体的热膨胀系数为αstem[K－1]，
设上述第2接合件的刚性模量为Z[GPa]，
设上述副基台的宽度为W[m]，
设上述副基台的长度为L[m]，
设上述第2接合件的裂纹发生临界常数为C[GN/m]时，
满足以下的(式1)及(式2)
Figure FDA0003424150490000061
C＝3×10-3···(式2)
上述第2接合件的厚度为10μm以下。
13.如权利要求12所述的半导体发光装置，其特征在于，
上述副基台具有副基台主体；
上述衬垫设于上述副基台主体。
14.如权利要求13所述的半导体发光装置，其特征在于，
上述衬垫设有多个。
15.如权利要求14所述的半导体发光装置，其特征在于，
至少2个上述衬垫之间被用上述第2接合件实质性地填埋。
16.如权利要求14或15所述的半导体发光装置，其特征在于，
多个上述衬垫被二维地分散配置。
17.如权利要求14或15所述的半导体发光装置，其特征在于，
多个上述衬垫中的至少一个与上述半导体发光元件重叠。
18.如权利要求14或15所述的半导体发光装置，其特征在于，
相邻的2个上述衬垫的间隔是100μm以上。
19.如权利要求13～15中任一项所述的半导体发光装置，其特征在于，
上述副基台主体是长方体；
上述衬垫至少设有4个；
4个上述衬垫分别配置在上述副基台主体的4个角的附近。
20.如权利要求13～15中任一项所述的半导体发光装置，其特征在于，
在上述副基台主体的上述基体侧的面，存在没有配置上述衬垫的角。
21.如权利要求13～15中任一项所述的半导体发光装置，其特征在于，
上述衬垫的侧面从上述副基台主体的侧面离开。
22.如权利要求21所述的半导体发光装置，其特征在于，
上述衬垫的侧面与上述副基台主体的侧面的距离是50μm以上。
23.如权利要求13～15中任一项所述的半导体发光装置，其特征在于，
上述衬垫的中心部的厚度比上述衬垫的周边部的厚度厚。
24.如权利要求13所述的半导体发光装置，其特征在于，
上述衬垫具有与上述副基台主体的上述基体侧的面相面对的第1面、与上述第1面相反侧的第2面、以及作为上述第1面与上述第2面之间的侧面的第3面。
25.如权利要求24所述的半导体发光装置，其特征在于，
在上述第2面配置有第2金属膜。
26.如权利要求25所述的半导体发光装置，其特征在于，
上述第2金属膜还配置在上述第3面。
27.如权利要求26所述的半导体发光装置，其特征在于，
上述第2金属膜还配置在上述第2区域。
28.如权利要求24～27中任一项所述的半导体发光装置，其特征在于，
上述第2面和上述第3面被用第1曲面连接。
29.如权利要求24～27中任一项所述的半导体发光装置，其特征在于，
上述第3面具有曲面。
30.如权利要求24～27中任一项所述的半导体发光装置，其特征在于，
上述第3面至少具有第1侧面和第2侧面；
上述第1侧面和上述第2侧面被用第2曲面连接。
31.如权利要求30所述的半导体发光装置，其特征在于，
上述第2曲面的曲率半径是25μm以上。
32.如权利要求12～15中任一项所述的半导体发光装置，其特征在于，
上述衬垫的最小宽度是50μm以上。
33.如权利要求12～15中任一项所述的半导体发光装置，其特征在于，
上述第2接合件由AuSn构成；
设上述副基台的上述第2区域的上述第2接合件的平均厚度为d[m]，
设在上述半导体发光装置的温度循环试验中保证的最高温度与最低温度的温度变化幅度为ΔT[K]，
设上述副基台的基础材料的热膨胀系数为αsub[K－1]，
设上述基体的热膨胀系数为αstem[K－1]，
设上述副基台的宽度为W[m]，
设上述副基台的长度为L[m]，
设上述第2接合件为AuSn的情况下的上述第2接合件的裂纹发生临界常数为D[m]时，满足以下的(式3)及(式4)
Figure FDA0003424150490000091
D＝1.32×10-4...(式4)。
34.如权利要求12～15中任一项所述的半导体发光装置，其特征在于，
上述衬垫的主成分是从Cu、Al、Au及Ag中选择的金属、或包含Cu、Al、Au及Ag的至少某一种的合金。
35.如权利要求12～15中任一项所述的半导体发光装置，其特征在于，
在上述基体的表面设有多个凹部；
上述衬垫的厚度比上述凹部的深度大。
36.如权利要求1～3、5、7、10、12中任一项所述的半导体发光装置，其特征在于，
在上述基体的最表面，以1μm以上的厚度形成有金层或包含金的层。
37.如权利要求1～3、5、7、10、12中任一项所述的半导体发光装置，其特征在于，
上述第1接合件的厚度比上述第2接合件的厚度薄。
38.如权利要求1～3、5、7、10、12中任一项所述的半导体发光装置，其特征在于，
上述副基台的上述基体侧的面的面积是0.6mm2以上。
39.如权利要求1～3、5、7、10、12中任一项所述的半导体发光装置，其特征在于，
上述副基台的基础材料的热传导率是130W·m－1·K－1以上。
40.如权利要求1～3、5、7、10、12中任一项所述的半导体发光装置，其特征在于，
上述副基台的基础材料的热膨胀系数是5×10－6K－1以下。
41.如权利要求1～3、5、7、10、12中任一项所述的半导体发光装置，其特征在于，
上述基体的热传导率比200W·m－1·K－1大。
42.如权利要求1～3、5、7、10、12中任一项所述的半导体发光装置，其特征在于，
上述副基台的基础材料与上述基体的热膨胀系数的差比11×10－6K－1大。
43.如权利要求1～3、5、7、10、12中任一项所述的半导体发光装置，其特征在于，
上述第2接合件由AuSn、AuGe、AuSi及AuSb中的某种构成。
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