JP2004335773A - Sub-mount substrate for semiconductor laser chip, and method of manufacturing the same - Google Patents

Sub-mount substrate for semiconductor laser chip, and method of manufacturing the same Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce costs for manufacturing a ceramic sub-mount substrate 3 obtained by respectively forming electrode films 4 and 5 to a semiconductor laser chip 1 on its front surface and an electrode film 6 for die bonding to a heat sink 2 on its rear surface. <P>SOLUTION: The substrate has a double-layer laminated structure consisting of non-electrolyzed NiP plated layers 4a, 5a, and 6a obtained by directly forming the electrode films 4 and 5 on the front surface of the sub-mount substrate 3 and the electrode film 6 on the rear surface as a base on the sub-mount substrate, and electroplating layers 4b, 5b and 6b plated with gold overlapped thereon. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体レーザチップを、ヒートシンクに対してダイボンディングする場合において、その間に使用するサブマウント基板と、その製造方法とに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
一般に、半導体レーザチップを、ヒートシンクに対してダイボンディングするに際しては、この半導体レーザチップをサブマウント基板に対してダイボンディングしたのち、このサブマウント基板を、前記ヒートシンクに対してダイボンディングするか、或いは、前記ヒートシンクに前記サブマウント基板をダイボンディングしたのち、このサブマウント基板に対して前記半導体レーザチップをダイボンディングするという構成を採用している。
【0003】
この場合、前記サブマウント基板の上面には、これに前記半導体レーザチップをダイボンディングするための金による電極膜と前記半導体レーザチップに対する通電用の金による電極膜を、前記サブマウント基板の下面には、当該サブマウント基板を前記ヒートシンクに対してダイボンディングするための金による電極膜を各々形成している。
【0004】
先行技術としての特許文献1には、前記サブマウント基板を、耐熱性と熱伝導性とに優れた窒化アルミニウムセラミック(AlN)等のセラミック製として、その上面及び下面の両方に、下地としてチタン(Ti)及びプラチナ(Pt)の薄膜をスパッタリング又は真空蒸着にて形成し、この上に、金(Au)の薄膜を同じくスパッタリング又は真空蒸着にて形成することにより、前記サブマウント基板の上面に、チタン、プラチナ及び金の三層構造によるダイボンディング用電極膜及び通電用電極を形成する一方、前記サブマウント基板の下面に、チタン、プラチナ及び金の三層構造によるダイボンディング用電極膜を形成することが記載されている。
【0005】
【特許文献1】
特開平5−48213号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この先行技術のように、サブマウント基板における上面及び下面に、チタン、プラチナ及び金の三層構造による電極膜を、スパッタリング又は真空蒸着にて形成することは、
▲1▼.チタン、プラチナ及び金によるスパッタリング又は真空蒸着を、サブマウント基板の上面と、下面との両方に対して別々に施すようにしなければならず、換言すると、スパッタリング又は真空蒸着を合計で6回にもわたって行うようにしなければならず、工程が複雑であり、
▲2▼.前記各電極膜の表面を金にすることのために、その下地として高価なプラチナを使用しなければならない、
▲3▼.前記プラチナ及び金のスパッタリング又は真空蒸着に際して、これら高価なプラチナ及び金が、スパッタリング又は真空蒸着を行う容器における内面等の不要な箇所にも可成り付着することになって、プラチナ及び金の使用に無駄が多くなる、
から、製造コストが大幅に嵩むという問題があった。
【0007】
本発明は、この問題を解消したサブマウント基板と、その製造方法とを提供することを技術的課題とするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
この技術的課題を達成するため本発明のサブマウント基板は請求項1に記載したように、
「表面に半導体レーザチップに対する電極膜を、裏面にヒートシンクに対するダイボンディング用の電極膜を各々形成して成るセラミック製のサブマウント基板において、
前記サブマウント基板の表面における電極膜及び裏面における電極膜を、前記サブマウント基板に下地として直接形成した無電解NiPメッキ層と、これに重ねて形成した金による電気メッキ層との二層の積層構造にした。」
ことを特徴としている。
【0009】
また、本発明のサブマウント基板は請求項2に記載したように、
「前記請求項1の記載において、前記サブマウント基板の表面における電極膜のうちこれに前記半導体レーザチップをダイボンディングする部分に、錫による電気メッキ層を、前記金による電気メッキ層に重ねて形成した。」
ことを特徴としている。
【0010】
次に、本発明の製造方法は請求項3に記載したように、
「セラミック製のサブマウント基板に対してその表面及び裏面を触媒活性化する処理を施す工程に次いで前記サブマウント基板に対して無電解NiPメッキ処理を施すことでその表面及び裏面に無電解NiPメッキ層を形成する工程と、前記サブマウント基板に対して金の電気メッキを施すことで金の電気メッキ層を前記各無電解NiPメッキ層に重ねて形成する工程を備えている。」
ことを特徴としている。
【0011】
また、本発明の製造方法は請求項4に記載したように、
「セラミック製のサブマウント基板に対してその表面及び裏面を触媒活性化する処理を施す工程に次いで前記サブマウント基板に対して無電解NiPメッキ処理を施すことでその表面及び裏面に無電解NiPメッキ層を形成する工程と、前記サブマウント基板の表面における前記無電解NiPメッキ層を半導体レーザチップをダイボンディングする部分とこれ以外の部分とに分断するようにパターニングする工程を経たのち、次いで、前記サブマウント基板に対して金の電気メッキを施すことで金の電気メッキ層を前記各無電解NiPメッキ層に重ねて形成する工程を備えている。」
ことを特徴としている。
【0012】
しかも、本発明の製造方法は請求項5に記載したように、
「前記請求項3又は4の記載において、前記サブマウント基板に対して触媒活性化処理を施す工程よりも前に、前記サブマウント基板に対してその表面及び裏面を粗くするエッチング処理を施す工程を備えている。」
ことを特徴としている。
【0013】
これに加えて、本発明の製造方法は請求項6に記載したように、
「前記請求項3〜5のいずれかの記載において、前記金による電気メッキ処理を施す工程のあとで、前記サブマウント基板の表面における金の電気メッキ層のうちこれに半導体レーザチップをダイボンディングする部分に、錫の電気メッキ処理を施すことで錫の電気メッキ層を前記金の電気メッキ層に重ねて形成する工程を備えている。」
ことを特徴としている。
【0014】
【発明の作用・効果】
このように、セラミック製のサブマウント基板の表面における電極膜、及び裏面における電極膜を、サブマウント基板に直接に下地として形成した無電解NiPメッキ層と、これに重ねて形成した金による電気メッキ層との二層構造にすることにより、前記表面における電極膜及び裏面における電極膜を、一回の無電解NiPメッキ処理と、同じく一回の金の電気メッキ処理とによって同時に形成することができ、しかも、前記先行技術のように、高価なプラチナを使用することなく金による表面を形成できることに加えて、金の電気メッキ処理によることで金の使用に無駄が少ないから、製造コストを大幅に低減できる効果を有する。
【0015】
また、前記サブマウント基板の表面における電極膜のうちこれに半導体レーザチップをダイボンディングする部分に、錫による電気メッキ層を、金による電気メッキ層に重ねて形成することにより、前記半導体レーザチップを、半田等の加熱溶融型のダイボンディング材にてダイボンディングする場合において、これらが錫の存在によって互いに合金化するから、前記ダイボンディングにおける容易性及び確実性並びに強度を向上できる利点がある。
【0016】
特に、請求項4に記載したように、サブマウント基板の表面における無電解NiPメッキ層を半導体レーザチップをダイボンディングする部分とこれ以外の部分とに分断するようにパターニングする工程を経たのち、次いで、前記サブマウント基板に対して金の電気メッキ処理を施すことにより、金の電気メッキ層を、前記各無電解NiPメッキ層に対してのみ形成することができて、換言すると、サブマウント基板のうち前記各無電解NiPメッキ層以外の部分に金の電気メッキ層が形成されることを確実に回避できるから、金の使用量をより節減できる。
【0017】
また、前記サブマウント基板に対して触媒活性化処理を施す工程よりも前に、前記サブマウント基板に対してその表面及び裏面を粗くするエッチング処理を施すことにより、前記各無電解NiPメッキ層のサブマウント基板に対する密着強度を向上することができる。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面について説明する。
【0019】
図1及び図2は、半導体レーザチップ1を、ヒートシンク2に対してサブマウント基板3を使用してダイボンディングした状態を示す。
【0020】
すなわち、前記半導体レーザチップ1は、サブマウント基板3に対して半田等の加熱溶融型のダイボンディング材(図示せず)にてダイボンディングし、このこのサブマウント基板3を、前記ヒートシンク2に対して半田等の加熱溶融型のダイボンディング材(図示せず)にてダイボンディングしているか、或いは、前記ヒートシンク2に前記サブマウント基板3を半田等の加熱溶融型のダイボンディング材(図示せず)にてダイボンディングし、このサブマウント基板3に対して前記半導体レーザチップ1を半田等の加熱溶融型のダイボンディング材(図示せず)にてダイボンディングしている。
【0021】
この場合において、前記サブマウント基板3は、窒化アルミニウムセラミック(AlN)等のセラミック製であり、このサブマウント基板3には、図1、図2、図3及び図4に示すように、その表面(上面)に、トリミング溝7にて互いに分断される一対の電極膜4,5が、その裏面(下面)に、前記ヒートシンク2に対するダイボンディング用の電極膜6が各々形成され、前記上面における両電極膜4,5のうち一方の電極膜4を、これに前記半導体レーザチップ1をダイボンディングするという構成にし、他方の電極膜5を、前記半導体レーザチップ1に対する通電用に構成している。
【0022】
なお、図1及び図2において、符号8は、前記半導体レーザチップ1と通電用電極膜5との間を電気的に接続するワイヤボンディングによる金属線を示す。また、前記サブマウント基板3の上面における両電極膜4,5には、前記半導体レーザチップ1に対する通電用の金属線9,10がワイヤボンディングにて接続されている。
【0023】
そして、前記サブマウント基板3の表面(上面)における両電極膜4,5、及び、裏面(下面)における電極膜6を、図3及び図4に示すように、前記サブマウント基板3に直接に下地として形成した無電解NiPメッキ層4a,5a,6aと、これに重ねて形成した金の電気メッキ層4b,5b,6bとの二層の積層構造に構成する。
【0024】
一方、前記サブマウント基板3の表面(上面)における一方の電極膜4における一部に、錫の電気メッキ層11を、前記金による電気メッキ層4bに重ねて形成して、この錫の電気メッキ層11の部分に対して、前記半導体レーザチップ1を、半田等の加熱溶融型のダイボンディング材(図示せず)にてダイボンディングするように構成している。
【0025】
次に、図5〜図13は、前記した構成のサブマウント基板3を製造する方法を示す。
【0026】
この製造方法は、以下に述べるように、
▲1▼.前記サブマウント基板3の多数個を、図5に示すように、縦方向の切断線A1及び横方向の切断線A2を挟んで縦及び横方向に並べて一体化して成る素材基板Aを、窒化アルミニウムセラミック(AlN)又はアルミナセラミック製にして用意する工程。
【0027】
この素材基板Aの周囲には、余白部が一体的に設けられている。
【0028】
▲2▼.次いで、前記素材基板Aを、脱脂用水溶液中に適宜時間にわたって浸漬したのち引き揚げて水洗・乾燥することによって、その表面及び裏面における脱脂処理を行う工程。
【0029】
▲3▼.次いで、前記素材基板Aを、苛性ソーダ水溶液等のアルカリ水溶液中に適宜時間にわたって浸漬するか、この浸漬した状態で超音波を印加したのち、引き揚げて水洗・乾燥することによって、その表面及び裏面を、粗くするというエッチング処理を施す工程。
【0030】
▲4▼.次いで、前記素材基板Aを、例えば、Pb−Snの触媒液中に適宜時間にわたって浸漬して、引き揚げ水洗したのち、Sn除去液に浸漬して、Snを除去することによって、その表面及び裏面を触媒活性化する処理を施す工程。
【0031】
▲5▼.次いで、前記素材基板Aを、無電解NiPメッキ浴液中に適宜時間にわたって浸漬したのち引き揚げて水洗・乾燥するという無電解NiPメッキ処理を施すことにより、図6に示すように、その表面に、適宜膜厚さの無電解NiPメッキ層A3(これが、前記サブマウント基板3の表面における両電極膜4,5のうち下地としての無電解NiPメッキ層4a,5aとなる)を、その裏面に、適宜膜厚さの無電解NiPメッキ層A4(これが、サブマウント基板3の裏面におけるダイボンディング用電極膜6のうち下地としての無電解NiPメッキ層6aとなる)を各々同時に形成する工程。
【0032】
▲6▼.次いで、前記素材基板Aの表面における無電解NiPメッキ層A3のうち前記各サブマウント基板3の箇所に、図8及び図9に示すように、トリミング溝7を刻設することにより、前記無電解NiPメッキ層A3を、前記各サブマウント基板3の上面におけるダイボンディング用電極膜4における下地としての無電解NiPメッキ層4aと、通電用電極膜5における下地としての無電解NiPメッキ層5aとに分断するというパターニングを施す工程。
【0033】
なお、このパターニングを施す工程は、前記素材基板Aの表面における無電解NiPメッキ層A3、及び裏面における無電解NiPメッキ層A4の各々に対してこれを被覆するレジスト膜を形成し、この両レジスト膜のうち表面におけるレジスト膜に対して、前記トリミング溝7におけるパターンを露光・焼き付けし、次いで現像処理にて前記レジスト膜のうち前記トリミング溝7に該当する部分を除去したのち、前記素材基板Aをエッチング液中に浸漬して、前記トリミング溝7をエッチングにて刻設し、そして、前記表面におけるレジスト膜及び裏面におけるレジスト膜を剥離・除去するという所謂ホォトリソ法による。
【0034】
▲7▼.次いで、前記素材基板Aを、金のメッキ溶液中に浸漬し、この状態で、前記表面における無電解NiPメッキ層4a,5a及び裏面における無電解NiPメッキ層A4(これが、サブマウント基板3の裏面におけるダイボンディング用電極膜6のうち下地としての無電解NiPメッキ層6aとなる)と、メッキ溶液との間に電流を印加すという金の電気メッキ処理を施すことにより、図10に示すように、前記表面における無電解NiPメッキ層4a,5aに重ねて金の電気メッキ層4b,5bを形成すると同時に、前記裏面における無電解NiPメッキ層6a(A4)に重ねて金の電気メッキ層6bを形成することによって、表面における両電極膜4,5及び裏面における電極膜6を形成する工程。
【0035】
▲8▼.前記素材基板Aの全体に対して錫の電気メッキ処理を施すことにより、その表面における一方の電極膜4のうち前記半導体レーザチップ1をダイボンディングする部分に、図11及び図12に示すように、錫の電気メッキ層11を前記金の電気メッキ層4aに重ねて形成する工程。
【0036】
この錫の電気メッキ層11を形成する工程は、前記素材基板Aの表面の全体、及び裏面の全体に対してこれを被覆するレジスト膜を形成し、この両レジスト膜のうち表面におけるレジスト膜に対して、前記錫の電気メッキ層11のパターンを露光・焼き付けし、次いで現像処理にて前記レジスト膜のうち前記錫の電気メッキ層11に該当する部分を除去したのち、前記素材基板Aの全体をメッキ溶液中に浸漬し、この状態で、前記表面における電極膜4とメッキ溶液との間に電流を印加するという電気メッキ処理を施すことによる。
【0037】
▲9▼.そして、前記素材基板Aを、当該素材基板Aのうち前記縦切断線A1及び横切断線A2の部分を、図13に示すように、高速回転するタイシングカッターA5,A6にて切断することによって、多数個のサブマウント基板3ごとに分割する工程。
を含んでおり、これらの工程を経ることにより、前記図3及び図4に示す構成のサブマウント基板3を製造することができる。
【0038】
なお、前記▲7▼における金の電気メッキ処理工程は、▲6▼におけるパターニング工程の前において行うようにしても良いが、この▲7▼における金の電気メッキ処理工程を、前記▲6▼におけるパターニング工程の後において行うようにすれば、金の電気メッキ処理に際して、金の電気メッキ層が、前記無電解NiPメッキ層4a,5a及び6aの以外の箇所に形成されることを回避できるから、金の使用量を節減できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】半導体レーザチップをサブマウント基板を使用してヒートシンクにダイボンディングした状態を示す斜視図である。
【図2】図1のII−II視拡大断面図である。
【図3】を示す斜視図である。
【図4】図3のIV−IV視拡大断面図である。
【図5】前記サブマウント基板の製造に使用する素材基板を示す斜視図である。
【図6】図5のVI−VI視拡大断面図である。
【図7】前記素材基板の表面及び裏面に無電解NiPメッキ層を形成した状態を示す拡大断面図である。
【図8】前記素材基板の表面にパターニングした状態を示す斜視図である。
【図9】図8のIX−IX視拡大断面図である。
【図10】前記素材基板の表面及び裏面に金の電気メッキ層を形成した状態を示す拡大断面図である。
【図11】前記素材基板の表面及び裏面に錫の電気メッキ層を形成した状態を示す斜視図である。
【図12】図11のXII −XII 視拡大断面図である。
【図13】前記素材基板を多数個のサブマウント基板に分割した状態を示す斜視図である。
【符号の説明】
1 半導体レーザチップ
2 ヒートシンク
3 サブマウント基板
4,5 サブマウント基板の表面における電極膜
4a,5a 無電解NiPメッキ層
4b,5b 金の電気メッキ層
6 サブマウント基板の裏面における電極膜
6a 無電解NiPメッキ層
6b 金の電気メッキ層
7 トリミング溝
11 錫の電気メッキ層
A 素材基板
A1,A2 縦横の切断線
A3,A4 無電解NiPメッキ層
A5,A6 ダイシングカッター
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a submount substrate used during die bonding of a semiconductor laser chip to a heat sink, and a method of manufacturing the same.
[0002]
[Prior art]
Generally, when a semiconductor laser chip is die-bonded to a heat sink, the semiconductor laser chip is die-bonded to a submount substrate, and then the submount substrate is die-bonded to the heat sink, or After the submount substrate is die-bonded to the heat sink, the semiconductor laser chip is die-bonded to the submount substrate.
[0003]
In this case, on the upper surface of the submount substrate, an electrode film made of gold for die-bonding the semiconductor laser chip and an electrode film made of gold for energizing the semiconductor laser chip are formed on the lower surface of the submount substrate. Form an electrode film of gold for die bonding the submount substrate to the heat sink.
[0004]
According to Patent Document 1 as a prior art, the submount substrate is made of a ceramic such as aluminum nitride ceramic (AlN) having excellent heat resistance and thermal conductivity, and titanium (as a base) is provided on both upper and lower surfaces thereof. A thin film of Ti) and platinum (Pt) is formed by sputtering or vacuum evaporation, and a thin film of gold (Au) is formed on the thin film by sputtering or vacuum evaporation. A die bonding electrode film and a current-carrying electrode having a three-layer structure of titanium, platinum and gold are formed, and an electrode film for die bonding having a three-layer structure of titanium, platinum and gold is formed on the lower surface of the submount substrate. It is described.
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-5-48213
[Problems to be solved by the invention]
However, as in this prior art, an electrode film having a three-layer structure of titanium, platinum and gold is formed on the upper and lower surfaces of the submount substrate by sputtering or vacuum deposition.
▲ 1 ▼. Sputtering or vacuum deposition of titanium, platinum, and gold must be performed separately on both the upper surface and the lower surface of the submount substrate. In other words, sputtering or vacuum deposition is performed six times in total. It has to be done over time, the process is complicated,
▲ 2 ▼. In order to make the surface of each electrode film gold, expensive platinum must be used as its base,
(3). At the time of sputtering or vacuum deposition of the platinum and gold, these expensive platinum and gold will considerably adhere to unnecessary portions such as the inner surface of the container where the sputtering or vacuum deposition is performed, so that platinum and gold can be used. Waste increases,
Therefore, there is a problem that the manufacturing cost is significantly increased.
[0007]
An object of the present invention is to provide a submount substrate that solves this problem and a method of manufacturing the same.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve this technical object, the submount substrate of the present invention has the following features.
`` In a ceramic submount substrate formed by forming an electrode film for a semiconductor laser chip on the front surface and an electrode film for die bonding to a heat sink on the back surface,
Two layers of an electroless NiP plating layer formed directly on the submount substrate as an underlayer of the electrode film on the front surface and the electrode film on the rear surface of the submount substrate, and an electroplating layer of gold formed thereon. Structured. "
It is characterized by:
[0009]
Further, the submount substrate of the present invention has the following features.
In the above-mentioned claim 1, an electroplating layer of tin is formed on a portion of the electrode film on the surface of the submount substrate on which the semiconductor laser chip is die-bonded so as to overlap the electroplating layer of gold. did."
It is characterized by:
[0010]
Next, the manufacturing method of the present invention, as described in claim 3,
"Electroless NiP plating on the front and back surfaces of the submount substrate by subjecting the submount substrate to an electroless NiP plating process after the process of subjecting the surface and the back surface to catalytic activation. A step of forming a layer, and a step of applying gold electroplating to the submount substrate to form a gold electroplated layer on each of the electroless NiP plated layers. "
It is characterized by:
[0011]
Further, according to the production method of the present invention,
"Electroless NiP plating on the front and back surfaces of the submount substrate by subjecting the submount substrate to an electroless NiP plating process after the process of subjecting the surface and the back surface to catalytic activation. Forming a layer, and patterning the electroless NiP plating layer on the surface of the submount substrate so as to divide the semiconductor laser chip into a portion to be die-bonded and another portion, and then the A step of forming a gold electroplating layer on each of the electroless NiP plating layers by performing gold electroplating on the submount substrate. "
It is characterized by:
[0012]
Moreover, the manufacturing method of the present invention, as described in claim 5,
"In the method according to claim 3 or 4, before the step of performing a catalyst activation treatment on the submount substrate, the step of performing an etching treatment on the submount substrate to roughen the front and rear surfaces thereof. I have it. "
It is characterized by:
[0013]
In addition to this, the manufacturing method of the present invention as described in claim 6,
"In any one of claims 3 to 5, after the step of performing the electroplating with gold, a semiconductor laser chip is die-bonded to the gold electroplated layer on the surface of the submount substrate. A step of forming a tin electroplating layer on the gold electroplating layer by subjecting the portion to a tin electroplating process. "
It is characterized by:
[0014]
[Action and Effect of the Invention]
As described above, the electrode film on the front surface of the ceramic submount substrate and the electrode film on the back surface are formed directly on the submount substrate by an electroless NiP plating layer and an electroplating by gold formed on the electroless NiP plating layer. With the two-layer structure, the electrode film on the front surface and the electrode film on the back surface can be simultaneously formed by one electroless NiP plating process and one gold electroplating process. In addition, unlike the prior art, in addition to being able to form a surface made of gold without using expensive platinum, the use of gold is less wasteful due to electroplating of gold, so that manufacturing costs are significantly reduced. It has the effect of being able to reduce.
[0015]
Further, an electroplating layer of tin is formed on a portion of the electrode film on the surface of the submount substrate on which the semiconductor laser chip is die-bonded, by superposing the electroplating layer of gold on the portion, thereby forming the semiconductor laser chip. In the case of die bonding with a hot-melt type die bonding material such as solder or the like, since they are alloyed with each other due to the presence of tin, there is an advantage that the ease, reliability and strength of the die bonding can be improved.
[0016]
In particular, as described in claim 4, after a step of patterning the electroless NiP plating layer on the surface of the submount substrate so that the electroless NiP plating layer is divided into a part where the semiconductor laser chip is die-bonded and another part, By performing electroplating of gold on the submount substrate, a gold electroplating layer can be formed only on each of the electroless NiP plating layers. Of these, the formation of a gold electroplating layer in portions other than the above-described electroless NiP plating layers can be reliably avoided, so that the amount of gold used can be further reduced.
[0017]
In addition, prior to the step of performing a catalyst activation process on the submount substrate, the submount substrate is subjected to an etching process for roughening the front and back surfaces thereof, whereby each of the electroless NiP plating layers is formed. The adhesion strength to the submount substrate can be improved.
[0018]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0019]
FIGS. 1 and 2 show a state in which a semiconductor laser chip 1 is die-bonded to a heat sink 2 using a submount substrate 3.
[0020]
That is, the semiconductor laser chip 1 is die-bonded to the submount substrate 3 with a heat-melting die bonding material (not shown) such as solder, and this submount substrate 3 is attached to the heat sink 2. The submount substrate 3 is die-bonded to the heat sink 2 using a heat-melting type die bonding material (not shown) such as solder. ), And the semiconductor laser chip 1 is die-bonded to the submount substrate 3 with a heat-melting die bonding material (not shown) such as solder.
[0021]
In this case, the submount substrate 3 is made of a ceramic such as aluminum nitride ceramic (AlN), and the submount substrate 3 has a surface as shown in FIGS. 1, 2, 3 and 4. A pair of electrode films 4 and 5 separated from each other by a trimming groove 7 are formed on the (upper surface), and an electrode film 6 for die bonding to the heat sink 2 is formed on the back surface (lower surface). One of the electrode films 4 and 5 is configured such that the semiconductor laser chip 1 is die-bonded to one of the electrode films 4, and the other electrode film 5 is configured to energize the semiconductor laser chip 1.
[0022]
In FIGS. 1 and 2, reference numeral 8 denotes a metal wire formed by wire bonding for electrically connecting the semiconductor laser chip 1 and the current-carrying electrode film 5. Metal wires 9 and 10 for energizing the semiconductor laser chip 1 are connected to the two electrode films 4 and 5 on the upper surface of the submount substrate 3 by wire bonding.
[0023]
Then, the electrode films 4 and 5 on the front surface (upper surface) of the submount substrate 3 and the electrode film 6 on the back surface (lower surface) are directly attached to the submount substrate 3 as shown in FIGS. It has a two-layer structure of an electroless NiP plating layer 4a, 5a, 6a formed as a base and a gold electroplating layer 4b, 5b, 6b formed thereon.
[0024]
On the other hand, a tin electroplating layer 11 is formed on a part of the one electrode film 4 on the surface (upper surface) of the submount substrate 3 so as to overlap with the gold electroplating layer 4b. The semiconductor laser chip 1 is configured to be die-bonded to the layer 11 with a heat-melting die bonding material (not shown) such as solder.
[0025]
Next, FIGS. 5 to 13 show a method of manufacturing the submount substrate 3 having the above-described configuration.
[0026]
This manufacturing method, as described below,
▲ 1 ▼. As shown in FIG. 5, a material substrate A formed by integrating a large number of the submount substrates 3 in the vertical and horizontal directions with a vertical cutting line A1 and a horizontal cutting line A2 interposed therebetween is used as an aluminum nitride substrate. A step of preparing a ceramic (AlN) or alumina ceramic.
[0027]
A margin portion is provided integrally around the material substrate A.
[0028]
▲ 2 ▼. Next, the material substrate A is immersed in an aqueous solution for degreasing for an appropriate period of time, then pulled up, washed with water, and dried to perform a degreasing treatment on the front and rear surfaces thereof.
[0029]
(3). Next, the material substrate A is immersed in an alkaline aqueous solution such as an aqueous solution of caustic soda for an appropriate period of time, or after applying ultrasonic waves in this immersed state, by withdrawing and washing and drying, the front and rear surfaces thereof are A step of performing an etching process for roughening.
[0030]
▲ 4 ▼. Next, the material substrate A is, for example, immersed in a Pb-Sn catalyst solution for an appropriate period of time, and then withdrawn and washed with water. A step of performing a treatment for activating the catalyst.
[0031]
▲ 5 ▼. Next, the material substrate A was immersed in an electroless NiP plating bath solution for an appropriate period of time, then lifted, washed with water, and dried to perform an electroless NiP plating process, as shown in FIG. An electroless NiP plating layer A3 having an appropriate thickness (this becomes the electroless NiP plating layers 4a and 5a as a base among the two electrode films 4 and 5 on the surface of the submount substrate 3) is formed on the back surface thereof. A step of simultaneously forming an electroless NiP plating layer A4 having an appropriate thickness (this becomes an electroless NiP plating layer 6a as a base of the die bonding electrode film 6 on the back surface of the submount substrate 3).
[0032]
▲ 6 ▼. Next, as shown in FIGS. 8 and 9, trimming grooves 7 are engraved at the positions of the submount substrates 3 in the electroless NiP plating layer A3 on the surface of the material substrate A, so that the electroless The NiP plating layer A3 is divided into an electroless NiP plating layer 4a as a base on the die bonding electrode film 4 on the upper surface of each of the submount substrates 3 and an electroless NiP plating layer 5a as a base on the energizing electrode film 5. A step of performing patterning for dividing.
[0033]
In this patterning step, a resist film for covering each of the electroless NiP plating layer A3 on the front surface of the material substrate A and the electroless NiP plating layer A4 on the back surface is formed. The pattern in the trimming groove 7 is exposed and baked with respect to the resist film on the surface of the film, and the portion corresponding to the trimming groove 7 in the resist film is removed by a developing process. Is immersed in an etching solution, the trimming groove 7 is formed by etching, and the resist film on the front surface and the resist film on the rear surface are peeled and removed by a so-called photolithography method.
[0034]
▲ 7 ▼. Next, the material substrate A is immersed in a gold plating solution, and in this state, the electroless NiP plating layers 4a and 5a on the front surface and the electroless NiP plating layer A4 on the back surface (this is the back surface of the submount substrate 3). Is formed by applying an electric current between the plating solution and the electroless NiP plating layer 6a as a base of the die bonding electrode film 6 in FIG. At the same time, the gold electroplating layers 4b and 5b are formed on the electroless NiP plating layers 4a and 5a on the front surface, and the gold electroplating layer 6b is formed on the electroless NiP plating layer 6a (A4) on the back surface. Forming the electrode films 4 and 5 on the front surface and the electrode film 6 on the rear surface.
[0035]
<8>. As shown in FIGS. 11 and 12, by subjecting the entire material substrate A to a tin electroplating process, a portion of one of the electrode films 4 on the surface of the material substrate A where the semiconductor laser chip 1 is die-bonded is provided. Forming a tin electroplating layer 11 on the gold electroplating layer 4a.
[0036]
The step of forming the tin electroplating layer 11 includes forming a resist film covering the entire front surface and the entire rear surface of the material substrate A, and forming a resist film on the front surface of the two resist films. On the other hand, the pattern of the tin electroplating layer 11 is exposed and baked, and then a portion corresponding to the tin electroplating layer 11 of the resist film is removed by a development process. Is immersed in a plating solution, and in this state, an electroplating process of applying a current between the electrode film 4 on the surface and the plating solution is performed.
[0037]
▲ 9 ▼. Then, as shown in FIG. 13, the material substrate A is cut by using the high-speed rotating tying cutters A5 and A6 at the vertical cutting line A1 and the horizontal cutting line A2 of the material substrate A. And a step of dividing each of the plurality of submount substrates 3.
Through these steps, the submount substrate 3 having the configuration shown in FIGS. 3 and 4 can be manufactured.
[0038]
Note that the gold electroplating process in (7) may be performed before the patterning process in (6). However, the gold electroplating process in (7) is performed in (6). If it is performed after the patterning step, it is possible to avoid that the gold electroplating layer is formed in a portion other than the electroless NiP plating layers 4a, 5a and 6a during the gold electroplating process. You can save money on gold.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing a state in which a semiconductor laser chip is die-bonded to a heat sink using a submount substrate.
FIG. 2 is an enlarged sectional view taken along line II-II of FIG.
FIG. 3 is a perspective view showing FIG.
FIG. 4 is an enlarged sectional view taken along line IV-IV of FIG. 3;
FIG. 5 is a perspective view showing a material substrate used for manufacturing the submount substrate.
FIG. 6 is an enlarged sectional view taken along line VI-VI of FIG. 5;
FIG. 7 is an enlarged sectional view showing a state in which an electroless NiP plating layer is formed on the front and back surfaces of the material substrate.
FIG. 8 is a perspective view showing a state where the surface of the material substrate is patterned.
FIG. 9 is an enlarged cross-sectional view taken along IX-IX in FIG. 8;
FIG. 10 is an enlarged sectional view showing a state in which a gold electroplating layer is formed on the front and back surfaces of the material substrate.
FIG. 11 is a perspective view showing a state in which a tin electroplating layer is formed on the front and back surfaces of the material substrate.
FIG. 12 is an enlarged sectional view taken along the line XII-XII of FIG. 11;
FIG. 13 is a perspective view showing a state in which the material substrate is divided into a number of submount substrates.
[Explanation of symbols]
Reference Signs List 1 semiconductor laser chip 2 heat sink 3 submount substrate 4, 5 electrode film 4a, 5a on submount substrate surface Electroless NiP plating layer 4b, 5b gold electroplating layer 6 electrode film 6a on back surface of submount substrate, electroless NiP Plating layer 6b Gold electroplating layer 7 Trimming groove 11 Tin electroplating layer A Material substrate A1, A2 Vertical and horizontal cutting lines A3, A4 Electroless NiP plating layers A5, A6 Dicing cutter

Claims (6)

表面に半導体レーザチップに対する電極膜を、裏面にヒートシンクに対するダイボンディング用の電極膜を各々形成して成るセラミック製のサブマウント基板において、
前記サブマウント基板の表面における電極膜及び裏面における電極膜を、前記サブマウント基板に下地として直接形成した無電解NiPメッキ層と、これに重ねて形成した金による電気メッキ層との二層の積層構造にしたことを特徴とする半導体レーザチップ用サブマウント基板。
An electrode film for the semiconductor laser chip on the front surface, and a die-bonding electrode film for the heat sink formed on the back surface of the ceramic submount substrate.
A two-layer stack of an electroless NiP plating layer formed directly on the submount substrate as an underlayer with the electrode film on the front surface and the electrode film on the back surface of the submount substrate, and an electroplating layer of gold formed thereon. A submount substrate for a semiconductor laser chip having a structure.
前記請求項1の記載において、前記サブマウント基板の表面における電極膜のうちこれに前記半導体レーザチップをダイボンディングする部分に、錫による電気メッキ層を、前記金による電気メッキ層に重ねて形成したことを特徴とする半導体レーザチップ用サブマウント基板。2. The electroplating layer made of tin is formed on the electrode film on the surface of the submount substrate in a portion where the semiconductor laser chip is die-bonded to the electroplating layer made of gold. A submount substrate for a semiconductor laser chip. セラミック製のサブマウント基板に対してその表面及び裏面を触媒活性化する処理を施す工程に次いで前記サブマウント基板に対して無電解NiPメッキ処理を施すことでその表面及び裏面に無電解NiPメッキ層を形成する工程と、前記サブマウント基板に対して金の電気メッキを施すことで金の電気メッキ層を前記各無電解NiPメッキ層に重ねて形成する工程を備えていることを特徴とする半導体レーザチップ用サブマウント基板の製造方法。A step of subjecting the ceramic submount substrate to a process of activating the front and back surfaces of the submount substrate with a catalyst, and then applying an electroless NiP plating process to the submount substrate to form an electroless NiP plating layer And a step of forming a gold electroplating layer on each of the electroless NiP plating layers by subjecting the submount substrate to gold electroplating. A method for manufacturing a submount substrate for a laser chip. セラミック製のサブマウント基板に対してその表面及び裏面を触媒活性化する処理を施す工程に次いで前記サブマウント基板に対して無電解NiPメッキ処理を施すことでその表面及び裏面に無電解NiPメッキ層を形成する工程と、前記サブマウント基板の表面における前記無電解NiPメッキ層を半導体レーザチップをダイボンディングする部分とこれ以外の部分とに分断するようにパターニングする工程を経たのち、次いで、前記サブマウント基板に対して金の電気メッキを施すことで金の電気メッキ層を前記各無電解NiPメッキ層に重ねて形成する工程を備えていることを特徴とする半導体レーザチップ用サブマウント基板の製造方法。A step of subjecting the ceramic submount substrate to a process of activating the front and back surfaces of the submount substrate with a catalyst, and then applying an electroless NiP plating process to the submount substrate to form an electroless NiP plating layer And a step of patterning the electroless NiP plating layer on the surface of the submount substrate so as to divide the semiconductor laser chip into a portion for die bonding and a portion other than the portion. Manufacturing a submount substrate for a semiconductor laser chip, comprising a step of forming a gold electroplating layer on each of the electroless NiP plating layers by applying gold electroplating to the mounting substrate. Method. 前記請求項3又は4の記載において、前記サブマウント基板に対して触媒活性化処理を施す工程よりも前に、前記サブマウント基板に対してその表面及び裏面を粗くするエッチング処理を施す工程を備えていることを特徴とする半導体レーザチップ用サブマウント基板の製造方法。5. The method according to claim 3, further comprising, prior to the step of performing a catalyst activation process on the submount substrate, performing an etching process on the submount substrate to roughen the front and rear surfaces thereof. A method of manufacturing a submount substrate for a semiconductor laser chip. 前記請求項3〜5のいずれかの記載において、前記金による電気メッキ処理を施す工程のあとで、前記サブマウント基板の表面における金の電気メッキ層のうちこれに半導体レーザチップをダイボンディングする部分に、錫の電気メッキ処理を施すことで錫の電気メッキ層を前記金の電気メッキ層に重ねて形成する工程を備えていることを特徴とする半導体レーザチップ用サブマウント基板の製造方法。6. A portion of the gold electroplated layer on the surface of the submount substrate, to which a semiconductor laser chip is die-bonded, after the step of performing the electroplating with gold according to any one of claims 3 to 5, And forming a tin electroplating layer on the gold electroplating layer by performing a tin electroplating process.
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