JP2001308438A - Sub-mounting material - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明はレーザダイオード等
を保持搭載するためのサブマウント材に係り、特に金属
回路層の剥離が少なく耐久性および放熱性に優れたサブ
マウント材に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a submount material for holding and mounting a laser diode or the like, and more particularly to a submount material having little peeling of a metal circuit layer and having excellent durability and heat dissipation.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来から、光信号を面受光し電気信号と
して外部回路に供給するために、セラミックス基板と金
属回路層とから成るサブマウント材にフォトダイオード
を搭載し、フォトダイオードからの電気信号を金属回路
層を介して外部回路に供給する光素子としてフォトダイ
オード・サブアセンブリが広く用いられている。また、
フォトダイオードの代りに面発光するレーザダイオード
を用いたレーザダイオード発光素子も、家電製品や電子
機器の表示用部品として広く使用されている。2. Description of the Related Art Conventionally, a photodiode has been mounted on a submount made of a ceramic substrate and a metal circuit layer in order to receive an optical signal on a surface and supply it as an electrical signal to an external circuit. A photodiode subassembly is widely used as an optical element for supplying the light to an external circuit via a metal circuit layer. Also,
Laser diode light-emitting elements using laser diodes that emit surface light instead of photodiodes are also widely used as display components for home appliances and electronic devices.
【０００３】図２はレーザダイオード発光素子の一構成
例を示す断面図である。図においてレーザダイオード発
光素子１は、セラミックス基板２と、その表面に、例え
ばスパッタリング法によって形成された金属回路層３と
から成るサブマウント材４に半田層５を介してレーザダ
イオード６を一体に接合して構成されている。レーザダ
イオード６と、金属回路層３と、図示しない外部回路と
は、それぞれ図示しないボンディングワイヤ等によって
電気的に接続されている。また、レーザダイオード６で
発生した熱をサブマウント材４を経由して系外に放出す
るために、サブマウント材４の下部には、熱伝導性が良
好な銅（Ｃｕ）等で形成されたヒートシンク７が一体に
接合されている。FIG. 2 is a sectional view showing an example of the configuration of a laser diode light emitting device. In the figure, a laser diode light-emitting element 1 is integrally joined with a laser diode 6 via a solder layer 5 to a submount 4 composed of a ceramic substrate 2 and a metal circuit layer 3 formed on its surface by, for example, a sputtering method. It is configured. The laser diode 6, the metal circuit layer 3, and an external circuit (not shown) are electrically connected to each other by a bonding wire (not shown). Further, in order to release the heat generated by the laser diode 6 to the outside of the system via the submount 4, the lower portion of the submount 4 is formed of copper (Cu) or the like having good thermal conductivity. The heat sink 7 is integrally joined.
【０００４】従来、上記レーザダイオード６用のサブマ
ウント材４としては、板状のＳｉ板表面に酸化膜を形成
したＳｉＯ基板表面にスパッタリング法などの薄膜形成
技術を利用して金属回路層を形成したサブマウント材が
広く用いられている。さらに金属回路層とレーザダイオ
ードとの間の導通性や密着性またはボンディング性を良
好にするために金属回路層表面に金（Ａｕ）めっき層を
形成したり、さらにＡｕめっき層の上面にＡｕ−Ｓｎ合
金またはＰｂ−Ｓｎ合金から成る半田層を形成する場合
もある。近年、ダイオードの出力増加に対応し、より高
い放熱特性を実現するために、サブマウント材を構成す
るセラミックス基板として高熱伝導性を有する窒化アル
ミニウム（ＡｌＮ）基板も多用化されるに至っている。Conventionally, as the submount 4 for the laser diode 6, a metal circuit layer is formed on the surface of an SiO substrate having an oxide film formed on the surface of a plate-shaped Si plate by using a thin film forming technique such as sputtering. Submount materials are widely used. Further, a gold (Au) plating layer is formed on the surface of the metal circuit layer in order to improve conductivity, adhesion or bonding between the metal circuit layer and the laser diode. In some cases, a solder layer made of a Sn alloy or a Pb-Sn alloy is formed. In recent years, an aluminum nitride (AlN) substrate having high thermal conductivity has been widely used as a ceramic substrate constituting a submount material in order to realize higher heat dissipation characteristics in response to an increase in the output of a diode.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例のようにセラミックス基板として窒化アルミニウム
（ＡｌＮ）基板を用い、さらにスパッタリング法を利用
して金属回路層を形成した従来のサブマウント材におい
ては、金属回路層の接着強度が低いため、光電素子の組
立工程や使用中に繰り返して作用する熱によって金属回
路層が剥離し易い難点があり、光電素子の耐久性および
信頼性が低いという問題点があった。However, in a conventional submount material in which an aluminum nitride (AlN) substrate is used as a ceramic substrate and a metal circuit layer is formed by a sputtering method as in the above-mentioned conventional example, Due to the low adhesive strength of the metal circuit layer, there is a problem that the metal circuit layer is easily peeled off due to heat repeatedly acting during the assembling process and use of the photoelectric element, and the durability and reliability of the photoelectric element are low. there were.
【０００６】また、従来のサブマウント材を構成するセ
ラミックス基板の厚さについては、何ら考慮がなされて
いなかったため、熱伝導率が高いＡｌＮ基板を使用した
場合においても熱抵抗が大きくなり、放熱性が不十分で
あるという問題点もあった。Further, since the thickness of the ceramic substrate constituting the conventional submount material has not been taken into consideration at all, even when an AlN substrate having a high thermal conductivity is used, the thermal resistance is increased, and the heat dissipation property is increased. There was also a problem that was insufficient.
【０００７】本発明は上記問題点を解決するためになさ
れたものであり、組立工程や使用中に熱衝撃が作用した
場合においても金属回路層の剥離が少なく、放熱性，耐
久性および信頼性に優れたサブマウント材を提供するこ
とを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems. Even when a thermal shock is applied during an assembling process or during use, the metal circuit layer is hardly peeled off, and the heat dissipation, durability and reliability are improved. An object of the present invention is to provide an excellent submount material.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明者らは種々の寸法，熱伝導率および表面粗さを有
するＡｌＮ基板表面にスパッタリング法により金属回路
層を形成してサブマウント材を調製し、各サブマウント
材の仕様が、耐熱衝撃性，耐剥離性等に及ぼす影響を比
較検討した。その結果、特にサブマウント材を構成する
セラミックス基板の熱伝導率と板厚との関係を一定の範
囲に調整したり、またはセラミックス基板の表面粗さを
一定の範囲に規定したときに、サブマウント材の放熱性
を改善できる上に、金属回路層の剥離を効果的に防止で
き、優れた放熱性および耐久性を有するサブマウント材
が初めて得られるという知見を得た。本発明は上記知見
に基づいて完成されたものである。In order to achieve the above object, the present inventors formed a submount material by forming a metal circuit layer on a surface of an AlN substrate having various dimensions, thermal conductivity and surface roughness by a sputtering method. The effect of the specifications of each submount material on thermal shock resistance, peeling resistance, etc. was compared. As a result, especially when the relationship between the thermal conductivity and the plate thickness of the ceramic substrate constituting the submount material is adjusted to a certain range, or when the surface roughness of the ceramic substrate is specified to a certain range, the submount It has been found that the heat dissipation of the material can be improved, the peeling of the metal circuit layer can be effectively prevented, and a submount having excellent heat dissipation and durability can be obtained for the first time. The present invention has been completed based on the above findings.
【０００９】すなわち、本発明に係るサブマウント材
は、窒化アルミニウムを主成分とする焼結体から成るセ
ラミックス基板と、このセラミックス基板上に形成され
た金属回路層とを具備し、ダイオードを搭載するための
サブマウント材において、上記セラミックス基板の熱伝
導率をＫ（Ｗ／ｍ・Ｋ）とする一方、厚さをｔ（ｍｍ）
とした場合にＫ／ｔ比が７００以上であることを特徴と
する。That is, a submount material according to the present invention includes a ceramic substrate made of a sintered body containing aluminum nitride as a main component, and a metal circuit layer formed on the ceramic substrate, on which a diode is mounted. In the submount material, the thermal conductivity of the ceramic substrate is set to K (W / m · K), and the thickness is set to t (mm).
Where the K / t ratio is 700 or more.
【００１０】また、本発明に係る他のサブマウント材
は、窒化アルミニウムを主成分とする焼結体から成るセ
ラミックス基板と、このセラミックス基板上に形成され
た金属回路層とを具備し、ダイオードを搭載するための
サブマウント材において、上記セラミックス基板の表面
粗さが算術平均粗さ（Ｒａ）基準で０．１〜０．５μｍ
であることを特徴とする。Another submount material according to the present invention includes a ceramic substrate made of a sintered body containing aluminum nitride as a main component, and a metal circuit layer formed on the ceramic substrate. In the submount material for mounting, the surface roughness of the ceramic substrate is 0.1 to 0.5 μm based on arithmetic average roughness (Ra).
It is characterized by being.
【００１１】さらに上記サブマウント材において、セラ
ミックス基板表面に形成される金属回路層の幅が１００
μｍ以上であることが好ましい。また、セラミックス基
板表面に形成される金属回路層が、セラミックス基板表
面全体を被覆していることが好ましい。さらに、セラミ
ックス基板の熱伝導率が１００Ｗ／ｍ・Ｋ以上であるこ
とが望ましい。また、セラミックス基板の熱伝導率が１
７０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることがより好ましい。さら
に、Ｋ／ｔ比が７５０〜８５０であることが、より好ま
しい。Further, in the above submount material, the width of the metal circuit layer formed on the surface of the ceramic substrate is 100
It is preferably at least μm. Preferably, the metal circuit layer formed on the ceramic substrate surface covers the entire surface of the ceramic substrate. Further, the thermal conductivity of the ceramic substrate is desirably 100 W / m · K or more. In addition, the thermal conductivity of the ceramic substrate is 1
More preferably, it is 70 W / m · K or more. Further, the K / t ratio is more preferably 750 to 850.
【００１２】本発明のサブマウント材を構成するセラミ
ックス基板の厚さｔ（ｍｍ）に対する熱伝導率（Ｗ／ｍ
・Ｋ）の比（Ｋ／ｔ）は、良好な放熱性と金属回路層の
耐剥離性とを共に確保するために７００以上とされる。
すなわち、熱伝導率Ｋが高く、板厚ｔを薄くすることに
よってサブマウント材の放熱性を向上させこるとが可能
になるとともに、サブマウント材にダイオードチップを
半田付けしてマウントする際に３５０℃以上の高温度が
サブマウント材に作用した場合においても、熱衝撃によ
る金属回路層とセラミックス基板との接合部の損傷が少
なくなり、金属回路層の剥離を効果的に防止することが
できる。The thermal conductivity (W / m) with respect to the thickness t (mm) of the ceramic substrate constituting the submount material of the present invention.
The ratio (K / t) of (K) is set to 700 or more in order to secure both good heat radiation and peeling resistance of the metal circuit layer.
That is, the heat conductivity K is high, the heat dissipation of the submount material can be improved by reducing the plate thickness t, and when mounting the diode chip to the submount material by soldering, Even when a high temperature of not less than ° C acts on the submount material, damage to the joint between the metal circuit layer and the ceramic substrate due to thermal shock is reduced, and peeling of the metal circuit layer can be effectively prevented.
【００１３】すなわち、セラミックス基板の熱伝導率Ｋ
がより高く、または板厚ｔがより薄い方がサブマウント
材の放熱性を高めるためには有利であるが、金属回路層
の剥離を防止するためには、セラミックス基板の板厚ｔ
（ｍｍ）に対する基板の熱伝導率Ｋ（Ｗ／ｍ・Ｋ）の比
（Ｋ／ｔ値）は７００以上の範囲とされるが、７５０〜
８５０の範囲がより好ましい。That is, the thermal conductivity K of the ceramic substrate
Is higher or the plate thickness t is thinner, it is advantageous to enhance the heat dissipation of the submount material. However, in order to prevent the metal circuit layer from peeling, the plate thickness t of the ceramic substrate is required.
The ratio (K / t value) of the thermal conductivity K (W / m · K) of the substrate to (mm) is in the range of 700 or more.
A range of 850 is more preferred.
【００１４】本発明のサブマウント材を構成するセラミ
ックス基板の具体的な厚さｔは、熱伝導率によって変化
する。すなわち、熱伝導率が２００Ｗ／ｍ・ＫのＡｌＮ
基板を使用する場合には、ＡｌＮ基板の厚さｔは０．２
８６ｍｍ以下とされる。また熱伝導率が１７０Ｗ／ｍ・
ＫのＡｌＮ基板を使用する場合には、ＡｌＮ基板の厚さ
ｔは０．２４３ｍｍ以下とされる。The specific thickness t of the ceramic substrate constituting the submount material of the present invention changes depending on the thermal conductivity. That is, AlN having a thermal conductivity of 200 W / m · K
When a substrate is used, the thickness t of the AlN substrate is 0.2
86 mm or less. The thermal conductivity is 170W / m
When a K AlN substrate is used, the thickness t of the AlN substrate is set to 0.243 mm or less.
【００１５】なお、Ｋ／ｔ比が７５０〜８５０の範囲で
あると、熱伝導導率およびＡｌＮ基板の板厚が最も好ま
しい範囲となることから、ＡｌＮ基板の縦および横の長
さが１ｍｍ以下の小型のサブマウント材を作製する際の
ＡｌＮ基板の切断時に破損が起きにくくなるため、歩留
りを向上させることができる。When the K / t ratio is in the range of 750 to 850, the thermal conductivity and the thickness of the AlN substrate are in the most preferable ranges. Therefore, the vertical and horizontal lengths of the AlN substrate are 1 mm or less. Since the AlN substrate is less likely to be damaged when the AlN substrate is cut when the small submount material is manufactured, the yield can be improved.
【００１６】また本発明のサブマウント材を構成するセ
ラミックス基板表面を目荒しして、その表面粗さを算術
平均粗さ（Ｒａ）基準で０．１〜０．５μｍの範囲に規
定することにより、スパッタリング法で形成された金属
回路層の接合強度をアンカー効果によって向上させるこ
とができ、結果として、ダイオードチップをサブマウン
ト材に半田接合する際に過大な熱衝撃が作用した場合に
おいても、金属回路層のセラミックス基板からの剥離を
効果的に防止することができる。Further, the surface of the ceramic substrate constituting the submount material of the present invention is roughened, and its surface roughness is defined in the range of 0.1 to 0.5 μm based on arithmetic average roughness (Ra). Therefore, the bonding strength of the metal circuit layer formed by the sputtering method can be improved by the anchor effect. As a result, even when an excessive thermal shock acts when soldering the diode chip to the submount material, the metal Separation of the circuit layer from the ceramic substrate can be effectively prevented.
【００１７】また、サブマウント材の放熱性を確保する
ためにサブマウント材を構成するセラミックス基板の熱
伝導率Ｋは１００Ｗ／ｍ・Ｋ以上、さらに好ましくは１
７０Ｗ／ｍ・Ｋ以上にすることが望ましい。さらに、セ
ラミックス基板の表面を積極的に粗面化し、その表面粗
さをＲａ基準で０．１〜０．５μｍに規定した場合にお
いて、回路幅が小さい金属回路層をスパッタリング法で
形成すると、金属回路層がセラミックス基板表面の凹凸
によって影響を受け、断線が生じ易くなる。したがっ
て、金属回路層の幅は１００μｍ以上に設定することが
好ましい。特に金属回路層は、セラミックス基板の表面
の全体を被覆するように形成することがより好ましい。The thermal conductivity K of the ceramic substrate constituting the submount material is preferably 100 W / m · K or more, more preferably 1 to ensure the heat dissipation of the submount material.
It is desirable to make it 70 W / m · K or more. Furthermore, when the surface of the ceramic substrate is positively roughened and the surface roughness is defined to be 0.1 to 0.5 μm based on Ra, when a metal circuit layer having a small circuit width is formed by a sputtering method, The circuit layer is affected by the irregularities on the surface of the ceramic substrate, and the disconnection easily occurs. Therefore, the width of the metal circuit layer is preferably set to 100 μm or more. In particular, the metal circuit layer is more preferably formed so as to cover the entire surface of the ceramic substrate.
【００１８】上記構成に係るサブマウント材によれば、
サブマウント材を構成するセラミックス基板の熱伝導率
と板厚との関係またはセラミックス基板の表面粗さを所
定の範囲に調整しているため、サブマウント材の放熱性
が改善される上に、組立中または使用中に熱衝撃が作用
した場合においても、金属回路層のセラミックス基板か
らの剥離が効果的に防止でき、優れた放熱性と耐久性と
を兼ね備えたサブマウント材が得られる。したがって、
このサブマウント材にダイオードを接合することによ
り、信頼性に優れた光電素子を高い製造歩留りで量産す
ることが可能になる。According to the submount material having the above structure,
Since the relationship between the thermal conductivity and the thickness of the ceramic substrate constituting the submount material or the surface roughness of the ceramic substrate is adjusted to a predetermined range, the heat dissipation of the submount material is improved and Even when a thermal shock acts during or during use, the metal circuit layer can be effectively prevented from peeling from the ceramic substrate, and a submount material having both excellent heat dissipation and durability can be obtained. Therefore,
By joining a diode to this submount material, it becomes possible to mass-produce a highly reliable photoelectric element with a high production yield.
【００１９】[0019]
【発明の実施の形態】次に本発明の実施形態について以
下に示す実施例および比較例に基づいて、より具体的に
説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, embodiments of the present invention will be described more specifically based on the following examples and comparative examples.
【００２０】実施例１〜１１および比較例１〜５ 表１に示すように１６０〜２０２Ｗ／ｍ・Ｋの熱伝導率
Ｋおよび０．１７７〜０．３０９ｍｍの板厚ｔを有する
窒化アルミニウム（ＡｌＮ）焼結体を用意し、各ＡｌＮ
焼結体の表面を研磨加工することにより、表１に示す表
面粗さを有するＡｌＮ基板をそれぞれ調製した。 Examples 1 to 11 and Comparative Examples 1 to 5 As shown in Table 1, aluminum nitride (AlN) having a thermal conductivity K of 160 to 202 W / mK and a plate thickness t of 0.177 to 0.309 mm ) Prepare a sintered body and use each AlN
By polishing the surface of the sintered body, AlN substrates having the surface roughness shown in Table 1 were prepared.
【００２１】次に各ＡｌＮ基板の表面にスパッタリング
法を使用して厚さ０．０５μｍのＴｉ膜と厚さ０．２μ
ｍのＰｔ膜と厚さ０．５μｍのＡｕ膜とを順次形成し、
３層構造の金属回路層を形成した。次に金属回路層を形
成した各ＡｌＮ基板をパターンエッチング処理した後
に、ダイシングカッターを使用して１ｍｍ角の形状に切
断することにより、各実施例および比較例に係るサブマ
ウント材を多数調製した。Next, a 0.05 μm thick Ti film and a 0.2 μm thick Ti film are formed on the surface of each AlN substrate by sputtering.
m Pt film and a 0.5 μm thick Au film are sequentially formed,
A metal circuit layer having a three-layer structure was formed. Next, after each AlN substrate on which the metal circuit layer was formed was subjected to pattern etching treatment, it was cut into a 1 mm square shape using a dicing cutter to prepare a large number of submount materials according to each of the examples and comparative examples.
【００２２】調製したサブマウント材４ａは、図１に示
すように、所定の表面粗さと熱伝導率Ｋと板厚ｔとを有
するＡｌＮ基板２ａの表面に、所定厚さのＴｉ膜８とＰ
ｔ膜９とＡｕ膜１０との３層構造から成る金属回路層３
ａを一体に形成して構成される。As shown in FIG. 1, the prepared submount material 4a is provided on a surface of an AlN substrate 2a having a predetermined surface roughness, a thermal conductivity K and a plate thickness t, with a Ti film 8 having a predetermined thickness and a P film having a predetermined thickness.
Metal circuit layer 3 having a three-layer structure of t film 9 and Au film 10
a is formed integrally.
【００２３】次に上記のように調製した各サブマウント
材の耐熱衝撃特性を評価するために、下記のような熱衝
撃試験を実施した。すなわち各サブマウント材を窒素雰
囲気中で温度４００℃の金属板上に１分間載置して加熱
した後、直ちに温度２５℃のアルミニウム板上に移し替
えることにより、迅速に冷却した。なお、この加熱−冷
却操作において作用する熱衝撃は、サブマウント材にダ
イオードチップを半田接合する際の熱履歴に相当するも
のである。Next, in order to evaluate the thermal shock resistance of each submount material prepared as described above, the following thermal shock test was carried out. That is, each submount material was placed on a metal plate at a temperature of 400 ° C. for 1 minute in a nitrogen atmosphere, heated, and immediately transferred to an aluminum plate at a temperature of 25 ° C., thereby rapidly cooling. The thermal shock acting in this heating-cooling operation corresponds to the thermal history when the diode chip is soldered to the submount material.
【００２４】そして冷却後における各サブマウント材の
金属回路層の接合強度の劣化状況を確認するために、市
販の粘着テープを金属回路層の表面に貼り付けた後に、
一定の速度で粘着テープを剥したときに、金属回路層が
剥離したサブマウント材の試料数の全体に占める割合を
測定して、下記表１に示す結果を得た。なお、金属回路
層の剥離率（％）については、各実施例および比較例の
サブマウント材を各２００個作製し測定したものであ
る。In order to confirm the state of deterioration of the bonding strength of the metal circuit layer of each submount material after cooling, a commercially available adhesive tape was attached to the surface of the metal circuit layer.
When the adhesive tape was peeled off at a constant speed, the ratio of the submount material to the total number of samples from which the metal circuit layer was peeled was measured, and the results shown in Table 1 below were obtained. In addition, about 200% of each submount material of each Example and the comparative example, it measured about the peeling rate (%) of a metal circuit layer.
【００２５】[0025]
【表１】 [Table 1]
【００２６】上記表１に示す結果から明らかなように、
サブマウント材を構成するＡｌＮ基板の熱伝導率Ｋと板
厚ｔとの関係またはＡｌＮ基板の表面粗さを所定の範囲
に調整した各実施例に係るサブマウント材においては、
金属回路層の剥離率が０〜４％と小さく、熱衝撃が作用
した場合においても、金属回路層がＡｌＮ基板から剥離
することが効果的に防止でき、優れた耐熱衝撃性を有す
ることが確認できた。As is clear from the results shown in Table 1 above,
In the submount material according to each embodiment in which the relationship between the thermal conductivity K and the plate thickness t of the AlN substrate constituting the submount material or the surface roughness of the AlN substrate is adjusted to a predetermined range,
It is confirmed that the metal circuit layer can be effectively prevented from peeling off from the AlN substrate even when a thermal shock is applied, and that the metal circuit layer has excellent thermal shock resistance even when the thermal shock acts. did it.
【００２７】特に、Ｋ／ｔ比が７００以上かつＡｌＮ基
板の表面粗さが、０．１〜０．５μｍの実施例について
は金属回路層の剥離率が０％であり、両方の構成を具備
することにより相乗的効果が得られていることが判明し
た。Particularly, in the embodiment in which the K / t ratio is 700 or more and the surface roughness of the AlN substrate is 0.1 to 0.5 μm, the peeling rate of the metal circuit layer is 0%, and both the structures are provided. It has been found that a synergistic effect is obtained by doing so.
【００２８】なお、Ｋ／ｔ比が９６０である実施例７に
おいても金属回路層の剥離率は０％と良好であるが、Ａ
ｌＮ基板の板厚が薄いために、実施例のように１ｍｍ角
の形状に切断する際に破損してしまうものが確認され
た。従って、Ｋ／ｔ比は７５０〜８００が最も効果的な
範囲であると言える。このような観点からするとＫ／ｔ
比が７００以上の本発明のサブマウント材は、縦横が１
ｍｍ角以下の小型のサブマウント材として特に適してい
ると言える。In Example 7 where the K / t ratio was 960, the peeling rate of the metal circuit layer was as good as 0%.
Since the thickness of the 1N substrate was thin, it was confirmed that the substrate was broken when it was cut into a 1 mm square shape as in the example. Therefore, it can be said that the K / t ratio is most preferably 750 to 800. From this point of view, K / t
The submount material of the present invention having a ratio of 700 or more has a length and width of 1
It can be said that it is particularly suitable as a small submount material of mm square or less.
【００２９】一方、ＡｌＮ基板の表面粗さを過小にした
比較例に係るサブマウント材においては、十分なアンカ
ー効果による金属回路層の高い接合強度が得られず、剥
離の発生率が大きくなることが判明した。同様に表面粗
さを粗くした比較例についても金属回路層の剥離率が高
いことが確認された。これはＡｌＮ基板の表面を粗すこ
とによりアンカー効果は得られているものの、ＡｌＮ基
板の表面が粗すぎるためにスパッタ膜が均一に形成され
難いためであると考えられる。特に縦横が１ｍｍ角以下
の小型のサブマウント材においては、影響を受けやすい
ものである。また、金属回路層のパターン幅を５０μｍ
と過小に設定した比較例に係るサブマウント材において
は、金属回路層の断線が発生し、回路層全体の接合強度
が低下するため、剥離の発生率も上昇した。On the other hand, in the submount according to the comparative example in which the surface roughness of the AlN substrate is too small, a high bonding strength of the metal circuit layer due to a sufficient anchor effect cannot be obtained, and the rate of occurrence of peeling increases. There was found. Similarly, it was confirmed that the comparative example in which the surface roughness was increased also had a high peeling rate of the metal circuit layer. This is presumably because, although the anchor effect is obtained by roughening the surface of the AlN substrate, the sputtered film is difficult to be formed uniformly because the surface of the AlN substrate is too rough. In particular, a small submount having a length and width of 1 mm square or less is easily affected. The pattern width of the metal circuit layer is set to 50 μm.
In the submount material according to the comparative example set to be too small, disconnection of the metal circuit layer occurred, and the bonding strength of the entire circuit layer was reduced, so that the rate of occurrence of peeling was also increased.
【００３０】[0030]
【発明の効果】以上説明の通り、本発明に係るサブマウ
ント材によれば、サブマウント材を構成するセラミック
ス基板の熱伝導率と板厚との関係またはセラミックス基
板の表面粗さを所定の範囲に調整しているため、サブマ
ウント材の放熱性が改善されるとともに、組立中または
使用中に熱衝撃が作用した場合においても金属回路層の
セラミックス基板からの剥離が効果的に防止でき、優れ
た放熱性と耐久性とを兼ね備えたサブマウント材が得ら
れる。したがって、このサブマウント材にダイオードを
接合することにより、信頼性に優れた光電素子を高い製
造歩留りで量産することが可能になる。As described above, according to the submount material according to the present invention, the relationship between the thermal conductivity and the thickness of the ceramic substrate constituting the submount material or the surface roughness of the ceramic substrate falls within a predetermined range. The heat dissipation of the submount material is improved, and the metal circuit layer can be effectively prevented from peeling off from the ceramic substrate even when a thermal shock is applied during assembly or use. As a result, a submount material having both excellent heat dissipation and durability can be obtained. Therefore, by joining a diode to this submount material, it becomes possible to mass-produce a highly reliable photoelectric element with a high production yield.
【図１】本発明に係るサブマウント材の一実施例を示す
断面図。FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of a submount material according to the present invention.
【図２】サブマウント材にダイオードを搭載した光電素
子の構成例を示す断面図。FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a configuration example of a photoelectric device in which a diode is mounted on a submount material.
１ レーザダイオード発光素子 ２，２ａ セラミックス基板（ＡｌＮ基板） ３，３ａ 金属回路層 ４，４ａ サブマウント材 ５ 半田層 ６ レーザダイオード ７ ヒートシンク ８ Ｔｉ膜 ９ Ｐｔ膜 １０ Ａｕ膜 Reference Signs List 1 laser diode light emitting element 2, 2a ceramic substrate (AlN substrate) 3, 3a metal circuit layer 4, 4a submount material 5 solder layer 6 laser diode 7 heat sink 8 Ti film 9 Pt film 10 Au film
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 23/15 Ｈ０１Ｌ 23/12 Ｊ Ｈ０５Ｋ 1/03 ６１０ 23/14 Ｃ ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H01L 23/15 H01L 23/12 J H05K 1/03 610 23/14 C
Claims (8)
から成るセラミックス基板と、このセラミックス基板上
に形成された金属回路層とを具備し、ダイオードを搭載
するためのサブマウント材において、上記セラミックス
基板の熱伝導率をＫ（Ｗ／ｍ・Ｋ）とする一方、厚さを
ｔ（ｍｍ）とした場合にＫ／ｔ比が７００以上であるこ
とを特徴とするサブマウント材。1. A submount material for mounting a diode, comprising: a ceramic substrate made of a sintered body containing aluminum nitride as a main component; and a metal circuit layer formed on the ceramic substrate. A submount material having a K / t ratio of 700 or more when the thickness of the substrate is t (mm) while the thermal conductivity of the substrate is K (W / m · K).
から成るセラミックス基板と、このセラミックス基板上
に形成された金属回路層とを具備し、ダイオードを搭載
するためのサブマウント材において、上記セラミックス
基板の表面粗さが算術平均粗さ（Ｒａ）基準で０．１〜
０．５μｍであることを特徴とするサブマウント材。2. A submount material for mounting a diode, comprising: a ceramic substrate made of a sintered body containing aluminum nitride as a main component; and a metal circuit layer formed on the ceramic substrate. The surface roughness of the substrate is 0.1 to less than the arithmetic average roughness (Ra).
A submount material having a thickness of 0.5 μm.
回路層の幅が１００μｍ以上であることを特徴とする請
求項２記載のサブマウント材。3. The submount material according to claim 2, wherein the width of the metal circuit layer formed on the surface of the ceramic substrate is 100 μm or more.
回路層が、セラミックス基板表面全体を被覆しているこ
とを特徴とする請求項２記載のサブマウント材。4. The submount material according to claim 2, wherein the metal circuit layer formed on the surface of the ceramic substrate covers the entire surface of the ceramic substrate.
／ｍ・Ｋ以上であることを特徴とする請求項１または２
記載のサブマウント材。5. The thermal conductivity of the ceramic substrate is 100 W
/ M · K or more.
Submount material described.
／ｍ・Ｋ以上であることを特徴とする請求項１または２
記載のサブマウント材。6. The ceramic substrate has a thermal conductivity of 170 W.
/ M · K or more.
Submount material described.
特徴とする請求項１記載のサブマウント材。7. The submount according to claim 1, wherein the K / t ratio is 750 to 850.
それぞれ１ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１記
載のサブマウント材。8. The submount material according to claim 1, wherein the length and the length of the ceramic substrate are each 1 mm or less.
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