JP2015188034A - Manufacturing method of light-emitting device, light-emitting device, and projector - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、発光装置の製造方法、発光装置およびプロジェクターに関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a light emitting device, a light emitting device, and a projector.
近年、半導体発光素子の開発が精力的に行われてきている。具体的な半導体発光素子としては、半導体レーザー(Laser Diode)、スーパールミネッセントダイオード(Super Luminescent Diode、以下「SLD」ともいう)、LED(Light Emitting Diode)等が知られている。 In recent years, development of semiconductor light emitting devices has been energetically performed. As specific semiconductor light-emitting elements, a semiconductor laser (Laser Diode), a super luminescent diode (hereinafter also referred to as “SLD”), an LED (Light Emitting Diode), and the like are known.
このような半導体発光素子を備えている発光装置では、半導体発光素子の熱を効率的に放熱することを目的として、半導体発光素子を銅ベース等の支持基板に実装する(例えば、特許文献1参照)。特許文献1に記載の発光装置では、Cu基板と半導体発光素子とが、Agナノ粒子の焼結体である接合層を介して接合されている。このような接合層によれば熱伝導性を高めることができ、接合層を介して半導体発光素子の熱を効率的にCu基板に伝達することができると考えられている。 In a light emitting device including such a semiconductor light emitting element, the semiconductor light emitting element is mounted on a support substrate such as a copper base for the purpose of efficiently radiating the heat of the semiconductor light emitting element (see, for example, Patent Document 1). ). In the light emitting device described in Patent Literature 1, the Cu substrate and the semiconductor light emitting element are bonded via a bonding layer that is a sintered body of Ag nanoparticles. According to such a bonding layer, it is considered that the thermal conductivity can be increased and the heat of the semiconductor light emitting device can be efficiently transmitted to the Cu substrate via the bonding layer.
しかしながら、特許文献1に記載の発光装置では、Cu基板の接合面が平坦面であるため、Cu基板と接合層との接触面積を十分に広くすることができない。そのため、特に半導体発光素子の発熱量が大きい場合には、接合層を介したCu基板への熱の伝達が不十分となり、半導体発光素子の放熱機能を十分に発揮することができないという問題がある。 However, in the light emitting device described in Patent Document 1, since the bonding surface of the Cu substrate is a flat surface, the contact area between the Cu substrate and the bonding layer cannot be sufficiently widened. Therefore, particularly when the amount of heat generated by the semiconductor light emitting element is large, heat transfer to the Cu substrate through the bonding layer becomes insufficient, and there is a problem that the heat radiation function of the semiconductor light emitting element cannot be fully exhibited. .
本発明は、放熱性に優れる発光装置の製造方法、この製造方法により得られる信頼性の高い発光装置およびプロジェクターを提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a light-emitting device having excellent heat dissipation, and a highly reliable light-emitting device and projector obtained by this manufacturing method.
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の発光装置の製造方法は、凹部を有する基板の前記凹部に第1導電性ペーストを充填し、前記第1導電性ペーストを焼結して第1接合層を形成する第1接合層形成工程と、
前記第1接合層と半導体発光素子との間に第2導電性ペーストを介在させ、前記第2導電性ペーストを焼結して前記第1接合層と前記半導体発光素子とを接合する第2接合層を形成する第2接合層形成工程と、を有することを特徴とする。
Such an object is achieved by the present invention described below.
In the method for manufacturing a light emitting device of the present invention, a first bonding layer is formed by filling a first conductive paste in the concave portion of a substrate having a concave portion, and sintering the first conductive paste to form a first bonding layer. Process,
A second junction in which a second conductive paste is interposed between the first bonding layer and the semiconductor light emitting element, and the second conductive paste is sintered to bond the first bonding layer and the semiconductor light emitting element. And a second bonding layer forming step of forming a layer.
このように、基板に凹部を設けてこの凹部内に第1接合層を充填するように形成することで、接合層を介して半導体発光素子の熱を効率的に基板に伝達することができる。そのため、放熱性に優れる発光装置が得られる。 Thus, by providing the substrate with a recess and forming the recess so as to fill the first bonding layer, the heat of the semiconductor light emitting element can be efficiently transmitted to the substrate through the bonding layer. Therefore, a light emitting device with excellent heat dissipation can be obtained.
本発明の発光装置の製造方法では、前記第2接合層形成工程に先立って、前記半導体発光素子に第3導電性ペーストを塗布し、前記第3導電性ペーストを焼結して第3接合層を形成する第3接合層形成工程を有し、
前記第2接合層形成工程では、前記第2接合層は、前記第3接合層と接合されることが好ましい。
In the method for manufacturing a light emitting device of the present invention, prior to the second bonding layer forming step, a third conductive paste is applied to the semiconductor light emitting element, and the third conductive paste is sintered to form a third bonding layer. A third bonding layer forming step of forming
In the second bonding layer forming step, the second bonding layer is preferably bonded to the third bonding layer.
これにより、半導体発光素子と第2接合層との間にボイド(気泡)等の欠陥部分を少なくし接合面積を確保することができるので、半導体素子からの熱をより確実に基板に伝えることが可能となり、放熱性が向上する。 As a result, a defective area such as a void (bubble) can be reduced between the semiconductor light emitting element and the second bonding layer, and a bonding area can be secured, so that heat from the semiconductor element can be more reliably transmitted to the substrate. It becomes possible and heat dissipation improves.
本発明の発光装置の製造方法では、前記第2接合層形成工程に先立って、前記第3接合層の表面を研磨する第3接合層研磨工程を有していることが好ましい。
これにより、基板と半導体発光素子との接合面積を確保することができる。
The light emitting device manufacturing method of the present invention preferably includes a third bonding layer polishing step of polishing the surface of the third bonding layer prior to the second bonding layer forming step.
Thereby, the junction area of a board | substrate and a semiconductor light-emitting device is securable.
本発明の発光装置の製造方法では、前記第1導電性ペースト、前記第2導電性ペースト、および第3導電性ペーストは、粒径が1nm以上、100nm以下の金属粒子を含んでいることが好ましい。 In the method for manufacturing a light emitting device of the present invention, it is preferable that the first conductive paste, the second conductive paste, and the third conductive paste contain metal particles having a particle size of 1 nm or more and 100 nm or less. .
これにより、第2導電性ペーストの融着温度を低く抑えることができるので、熱ダメージを低減しつつ基板と半導体発光素子とを接合することができる。 Thereby, since the fusion | melting temperature of a 2nd conductive paste can be restrained low, a board | substrate and a semiconductor light-emitting element can be joined, reducing a thermal damage.
本発明の発光装置の製造方法では、前記第1接合層形成工程において、前記凹部の表面には金属層が設けられていることが好ましい。 In the method for manufacturing a light emitting device of the present invention, it is preferable that a metal layer is provided on a surface of the recess in the first bonding layer forming step.
これにより、基板と第1接合層との密着性を高めることができる。 Thereby, the adhesiveness of a board | substrate and a 1st joining layer can be improved.
本発明の発光装置の製造方法では、前記凹部の側面は、前記基板の厚さ方向に対して傾斜する傾斜面であることが好ましい。 In the method for manufacturing a light emitting device of the present invention, it is preferable that the side surface of the recess is an inclined surface that is inclined with respect to the thickness direction of the substrate.
これにより、凹部に第1導電性ペーストを充填し易くなり、例えば、ボイドの発生を効果的に抑制することができる。 Thereby, it becomes easy to fill the concave portion with the first conductive paste, and for example, generation of voids can be effectively suppressed.
本発明の発光装置の製造方法では、前記第2接合層形成工程に先立って、前記第1接合層の表面を研磨する第1接合層研磨工程を有していることが好ましい。
これにより、基板と半導体発光素子との接合面積を確保することができる。
The method for manufacturing a light emitting device of the present invention preferably includes a first bonding layer polishing step of polishing the surface of the first bonding layer prior to the second bonding layer forming step.
Thereby, the junction area of a board | substrate and a semiconductor light-emitting device is securable.
本発明の発光装置の製造方法では、前記凹部は、第1部分と、前記第1部分に接続されており、前記第1部分よりも幅の小さい第2部分と、を有し、
前記第1接合層形成工程では、前記第1部分を介して前記凹部に前記第1導電性ペーストを流し込むことが好ましい。
In the method for manufacturing a light emitting device of the present invention, the concave portion includes a first portion and a second portion connected to the first portion and having a width smaller than the first portion,
In the first bonding layer forming step, it is preferable that the first conductive paste is poured into the concave portion through the first portion.
これにより、例えば、毛細管現象によって第2部分へも第1導電性ペーストを充填することができる。このように毛細管現象を用いることで、第2部分でのボイドの発生をより効果的に抑制することができる。 Thereby, for example, the first conductive paste can be filled into the second portion by capillary action. By using the capillary phenomenon in this way, generation of voids in the second portion can be more effectively suppressed.
本発明の発光装置は、本発明の発光装置の製造方法によって製造されることを特徴とする。
これにより、放熱性が高く、信頼性の高い発光装置が得られる。
The light emitting device of the present invention is manufactured by the method for manufacturing a light emitting device of the present invention.
As a result, a light emitting device with high heat dissipation and high reliability can be obtained.
本発明のプロジェクターは、本発明の発光装置と、
前記発光装置から出射された光を、画像情報に応じて変調する光変調装置と、
前記光変調装置によって形成された画像を投射する投射装置と、を含むことを特徴とする。
これにより、信頼性の高いプロジェクターが得られる。
The projector of the present invention includes a light emitting device of the present invention,
A light modulation device that modulates light emitted from the light emitting device according to image information;
And a projection device that projects an image formed by the light modulation device.
Thereby, a highly reliable projector is obtained.
以下、本発明の発光装置の製造方法、発光装置およびプロジェクターを添付図面に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, a method for manufacturing a light emitting device, a light emitting device, and a projector of the present invention will be described in detail based on embodiments shown in the accompanying drawings.
1.発光装置・発光装置の製造方法
<第1実施形態>
まず、第1実施形態に係る発光装置およびその製造方法について説明する。
1. Light Emitting Device / Method of Manufacturing Light Emitting Device <First Embodiment>
First, the light emitting device and the manufacturing method thereof according to the first embodiment will be described.
図1は、本発明の第1実施形態に係る発光装置を示す断面図である。図2は、図1に示す発光装置が有する半導体発光素子を模式的に示す平面図である。図3は、図2中のA−A線断面図である。図4ないし図6は、それぞれ、図1に示す発光装置の製造方法を説明するための断面図である。 FIG. 1 is a cross-sectional view showing a light emitting device according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a plan view schematically showing a semiconductor light emitting element included in the light emitting device shown in FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 4 to 6 are cross-sectional views for explaining a method of manufacturing the light emitting device shown in FIG.
≪発光装置≫
図1に示す発光装置100は、半導体発光素子10と、基板20と、これらを接合する接合層30と、を有している。以下、半導体発光素子10、基板20および接合層30について順次説明する。
≪Light emitting device≫
A light-
−半導体発光素子−
半導体発光素子10は、SLD(スーパールミネッセントダイオード)である。SLDは、例えば、半導体レーザーに比べてスペックルノイズを低減することができ、かつLEDに比べて高出力化を図ることができるため、例えば、発光装置100をプロジェクター等の光源に用いる場合に好適である。ただし、半導体発光素子10としては、SLDに限定されず、例えば、半導体レーザー、LEDであってもよい。
-Semiconductor light emitting device-
The semiconductor
図2および図3に示すように、半導体発光素子10は、基板102と、第1クラッド層104と、活性層106と、第2クラッド層108と、コンタクト層109と、第1電極112と、第2電極114と、絶縁部120とが積層した構成となっている。
2 and 3, the semiconductor
基板102としては、例えば、第1導電型(例えばn型)のGaAs基板などを用いることができる。
As the
第1クラッド層104は、基板102上に形成されている。第1クラッド層104としては、例えば、n型のInGaAlP層などを用いることができる。
The
活性層106は、第1クラッド層104上に形成されている。活性層106は、例えば、InGaPウェル層とInGaAlPバリア層とから構成される量子井戸構造を3つ重ねた多重量子井戸(MQW)構造を有することができる。本実施形態では、活性層106は、光出射部11が形成される第1側面131と、第1側面131に対して傾斜した第2側面132および第3側面133を有している。
The
活性層106の一部は、第1利得領域150、第2利得領域160および第3利得領域170を構成している。利得領域150、160、170は、光を発生させることができ、この光は、利得領域150、160、170内を利得を受けつつ導波することができる。
A part of the
第1利得領域150は、第2側面132から第3側面133まで設けられており、第1側面131に対して平行に設けられている。また、第2利得領域160は、第2側面132から第1側面131まで設けられており、第2側面132において、第1利得領域150と重なっている。また、第3利得領域170は、第3側面133から第1側面131まで設けられており、第3側面133において、第1利得領域150と重なっている。
The
利得領域150、160、170に発生する光において、第1側面131の反射率は、第2側面132の反射率および第3側面133の反射率より低い。これにより、第2利得領域160と第1側面131との接続部および第3利得領域170と第1側面131との接続部は、光出射部11となることができる。また、第2、第3側面132、133は、反射面となることができる。
In the light generated in the
利得領域160、170は、第1側面131の垂線Pに対して傾いて第1側面131に接続されている。これにより、第2利得領域160の第1側面131における端面と、第3利得領域170の第1側面131における端面との間で、利得領域150、160、170に発生する光を、直接的に多重反射させないことができる。その結果、直接的な共振器を構成させないことができるため、利得領域150、160、170に発生する光のレーザー発振を抑制または防止することができる。
The
利得領域150、160、170は、利得領域群180を構成することができ、半導体発光素子10では、1つの利得領域群180が設けられている。なお利得領域群180の数は、特に限定されず、2つ以上であってもよい。
The
第2クラッド層108は、活性層106上に形成されている。第2クラッド層108としては、例えば、第2導電型(例えばp型)のInGaAlP層などを用いることができる。例えば、p型の第2クラッド層108、不純物がドーピングされていない活性層106およびn型の第1クラッド層104により、pinダイオードが構成される。第1クラッド層104および第2クラッド層108の各々は、活性層106よりも禁制帯幅が大きく、屈折率が小さい層である。活性層106は、光を発生させ、かつ光を増幅しつつ導波させる機能を有する。第1クラッド層104および第2クラッド層108は、活性層106を挟んで、注入キャリア(電子および正孔)並びに光を閉じ込める機能(光の漏れを抑制する機能)を有する。
The
半導体発光素子10は、第1電極112と第2電極114との間に、pinダイオードの順バイアス電圧を印加する(電流を注入する)と、活性層106に利得領域150、160、170を生じ、利得領域150、160、170において電子と正孔との再結合が起こる。この再結合により発光が生じる。この生じた光を起点として、連鎖的に誘導放出が起こり、利得領域150、160、170内で光の強度が増幅される。そして、強度が増幅された光は、光出射部11から光Lとして出射される。すなわち、半導体発光素子10は、端面発光型の半導体発光素子である。
In the semiconductor
コンタクト層109と第2クラッド層108の一部とは、柱状部122を構成する。柱状部122の平面形状は、利得領域150、160、170の平面形状と同じである。すなわち、コンタクト層109の上面の平面形状は、利得領域150、160、170の平面形状と同じである。例えば、柱状部122の平面形状によって、第1、第2電極112、114間の電流経路が決定され、その結果、利得領域150、160、170の平面形状が決定される。
The
絶縁部120は、第2クラッド層108上であって、柱状部122の側方に設けられている。絶縁部120としては、例えば、SiN層、SiO2層、SiON層、Al2O3層、ポリイミド層を用いることができる。絶縁部120として上記の材料を用いた場合、第1、第2電極112、114間の電流は、絶縁部120を避けて、該絶縁部120に挟まれた柱状部122を流れることができる。絶縁部120は、第2クラッド層108の屈折率よりも小さい屈折率を有している。この場合、絶縁部120を形成した部分の垂直断面の有効屈折率は、絶縁部120を形成しない部分、すなわち、柱状部122が形成された部分の垂直断面の有効屈折率よりも小さくなる。これにより、平面方向において、利得領域150、160、170内に効率良く光を閉じ込めることができる。
The insulating
第1電極112は、基板102の下の全面に形成されている。第1電極112としては、例えば、基板102側からCr層、AuGe層、Ni層、Au層の順序で積層したものを用いることができる。
The
第2電極114は、コンタクト層109上に形成されている。第2電極114の平面形状は、例えば、利得領域150、160、170と平面形状と同じである。第2電極114としては、例えば、コンタクト層109側からCr層、AuZn層、Au層の順序で積層したものを用いることができる。
The
半導体発光素子10は、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術などによる半導体加工技術によって形成される。
The semiconductor
図1に示すように、以上のような構成の半導体発光素子10は、ジャンクションダウンの状態で基板20に実装されている。すなわち、半導体発光素子10は、活性層106が、半導体発光素子10の基板102よりも基板20側に位置するように、第2電極114側を基板20に向けて(図3の例とは上下を逆にして)実装されている。このような半導体発光素子10は、端面発光型の半導体発光素子であるため、光出射部11から出射される光Lは、基板20の主面に沿う方向に進行する。
As shown in FIG. 1, the semiconductor
−基板−
基板20は、主に、半導体発光素子10を支持する機能と、半導体発光素子10の熱を放熱する機能と、を有している。このような基板20は、例えば、シリコン基板で構成されている。また、基板20の上面(半導体発光素子10側の面)には凹部40が形成されている。凹部40は、平面視形状が矩形であり、その側面41が基板20の厚さ方向に対して傾斜しているテーパー状をなし、横断面積が開口から底面に向けて漸減している。すなわち、凹部40は、四角錐台形をなしている。
-Board-
The
このような凹部40の表面にはスパッタリング、蒸着等によって成膜された金属膜50が設けられている。金属膜50は、基板20と接合層30との密着性を向上させるための膜である。したがって、金属膜50を設けることで、基板20と半導体発光素子10との接合面積が確保されて接合強度が向上し、機械的強度が高く信頼性に優れる発光装置100を得ることができる。このような金属膜50の構成材料としては、上記効果を発揮することができれば、特に限定されず、例えば、Au、Ag、Cu、Pt、Pb、Ni、Cr、W、Mo、Ti等の各種金属材料や、これら金属を含む合金材料を用いることができる。
A
なお、基板20には、半導体発光素子10と電気的に接続される配線が形成されていてもよい。この場合、例えば、前記配線は、接合層30を介して第2電極114と電気的に接続することができ、ボンディングワイヤーを介して第1電極112と電気的に接続することができる。
Note that wiring that is electrically connected to the semiconductor
−接合層−
接合層30は、凹部40内に配置されている第1接合層31と、半導体発光素子10の下面に設けられている第3接合層33と、第1接合層31と第3接合層33の間に設けられている(介在している)第2接合層32と、を有し、これらの積層体で構成されている。
-Junction layer-
The
このように、第1接合層31を凹部40内に配置することで、第1接合層31と基板20との接触面積を大きくすることができるとともに、第1接合層31を基板20に埋設する(埋め込む)ことができる。そのため、半導体発光素子10で発生するより多くの熱を、接合層30を介して基板20へ効率的に伝達することができる。特に、本実施形態では凹部40がテーパー状をなし、第1接合層31から基板20へ熱が放射状に伝達されるため、半導体発光素子10の熱を基板20へ効率的に伝達することができる。加えて、接合層30では、第2接合層32および第3接合層33の側面が露出しているため、これら側面からも半導体発光素子10の熱を放熱することができる。したがって、基板20から半導体発光素子10の熱を十分に放熱することができるとともに、接合層30からも半導体発光素子10の熱を放熱することができる。その結果、放熱性に優れた発光装置100となる。
Thus, by arranging the
また、第1、第2、第3接合層31、32、33が200W/K・m以上であることが好ましい。これにより、接合層30に十分に高い熱伝導性を付与することができ、半導体発光素子10の熱をより効率的に基板20へ伝達することができる。
The first, second, and third bonding layers 31, 32, and 33 are preferably 200 W / K · m or more. Thereby, sufficiently high thermal conductivity can be imparted to the
これら第1、第2、第3接合層31、32、33は、後述する製造方法でも述べるように、それぞれ、導電性ペーストを焼結して形成されたものである。 Each of the first, second, and third bonding layers 31, 32, and 33 is formed by sintering a conductive paste, as will be described later in the manufacturing method.
≪発光装置の製造方法≫
次に、発光装置100の製造方法について、図面を参照しながら説明する。
≪Method for manufacturing light emitting device≫
Next, a method for manufacturing the
発光装置100の製造方法は、基板20の凹部40に第1導電性ペースト310を充填し、第1導電性ペースト310を焼結して第1接合層31を形成する第1接合層形成工程と、第1接合層31の表面を研磨する第1接合層研磨工程と、半導体発光素子10の下面(第2電極114上)に第3導電性ペースト330を配置し、第3導電性ペースト330を焼結して第3接合層33を形成する第3接合層形成工程と、第3接合層の表面を研磨する第3接合層研磨工程と、第1接合層31と第3接合層33との間に第2導電性ペースト320を介在させ、第2導電性ペースト320を焼結して第2接合層32を形成する第2接合層形成工程と、を有している。
The method for manufacturing the
[第1接合層形成工程]
まず、図4(a)に示すように、シリコン基板からなる基板20を用意する。次に、基板20の表面に凹部40に対応する開口を有するマスクを形成し、このマスクを介して基板20をウエットエッチングすることで、図4(b)に示すように、基板20に凹部40を形成する。ウエットエッチングによれば、シリコンの結晶面が露出するため、自然とテーパー状の凹部40が形成される。
[First bonding layer forming step]
First, as shown in FIG. 4A, a
次に、図4(c)に示すように、凹部40の内面に、スパッタリングや蒸着によって金属膜50を形成する。
Next, as shown in FIG. 4C, a
次に、図4(d)に示すように、凹部40内に第1導電性ペースト310を供給・配置する(充填する)。第1導電性ペースト310の凹部40内への供給は、例えば、ディスペンサーを使用するディスペンス法で行うことができる。ディスペンス法で第1導電性ペースト310を供給することで、供給された第1導電性ペースト310は、毛細管現象によって凹部40内へ徐々に広がるため、ボイド(基板20との隙間/気泡)の発生が効果的に抑制される。特に、凹部40がテーパー状をなしているため、凹部40内に第1導電性ペースト310を供給した際に、第1導電性ペースト310が凹部40の側面を伝って凹部40の底部までスムーズに流れ込み、この点からも、ボイドの発生が効果的に抑制される。ただし、第1導電性ペースト310の凹部40内への供給は、ディスペンス法に限定されず、例えば、スクリーン印刷法で行ってもよい。
Next, as shown in FIG. 4D, the first
ここで、第1導電性ペースト310としては、特に限定されず、例えば、溶媒311に金属粒子312を分散させたものを用いることができる。
Here, the first
金属粒子312としては、特に限定されず、例えば、銀粒子、銅粒子等を用いることができる。また、金属粒子312の粒径(直径)としては、特に限定されないが、具体的には、1nm以上、100nm以下程度のものを含むことが好ましい。すなわち、金属粒子312はいわゆる「金属ナノ粒子」を含むことが好ましい。これにより、低融点で熱伝導率の高い第1接合層31を形成することができる。一方、溶媒311としては、例えば、n−ヘキサン、n−ヘプタン、n−ウンデカン、トルエン等の炭化水素系溶媒、n−ノナノール、n−ウンデカノール等の高級アルコール、オクタノール、テルピネオール等のアルコール類、水系溶媒を用いることができる。
The metal particles 312 are not particularly limited, and for example, silver particles, copper particles, and the like can be used. Further, the particle size (diameter) of the metal particles 312 is not particularly limited, but specifically, it is preferable to include particles having a size of about 1 nm or more and 100 nm or less. That is, the metal particles 312 preferably include so-called “metal nanoparticles”. As a result, the
次に、第1導電性ペースト310を焼結処理し、図4(e)に示すように、第1接合層31を形成する。
Next, the first
[第1接合層研磨工程]
次に、図5(a)に示すように、第1接合層31の表面を研磨し、第1接合層31の表面に形成されている酸化膜等の不要膜を除去するとともに、第1接合層31の表面を平坦化する。このように、不要膜を除去し、かつ、表面を平坦化することで、後の第2接合層形成工程において、第1接合層31と第2接合層32との接合面積を確保し、より強固に接合することができる。なお、研磨方法としては、特に限定されず、例えば、CMP(化学機械研磨)、プラズマ処理等で行うことができる。
[First bonding layer polishing step]
Next, as shown in FIG. 5A, the surface of the
なお、本実施形態では、第1接合層31の上面は、基板20の上面と面一になっているが、第1接合層31の上面の位置は、これに限定されず、基板20の上面よりも下側に位置していてもよいし、上側に位置していてもよい(すなわち、第1接合層31の一部が凹部40から突出していてもよい)。
In the present embodiment, the upper surface of the
[第3接合層形成工程]
次に、図5(b)に示すように、半導体発光素子10を用意する。次に、半導体発光素子10の第2電極114の表面に第3導電性ペースト330を供給・配置する。第3導電性ペースト330の供給・配置は、例えば、スクリーン印刷法や、ディスペンス法を用いて行うことができる。なお、第3導電性ペースト330としては、特に限定されず、例えば、第1導電性ペースト310と同じものを用いることができる。次に、第3導電性ペースト330を焼結処理し、図5(c)に示すように、第3接合層33を形成する。
[Third bonding layer forming step]
Next, as shown in FIG. 5B, a semiconductor
[第3接合層研磨工程]
次に、図5(d)に示すように、第3接合層33の表面を研磨し、第3接合層33の表面に形成されている酸化膜等の不要膜を除去するとともに、第3接合層33の表面を平坦化する。このように、不要膜を除去し、かつ、表面を平坦化することで、後の第2接合層形成工程において、第3接合層33と第2接合層32との接合面積を確保し、より強固に接合することができる。なお、研磨方法としては、特に限定されず、例えば、CMP(化学機械研磨)、プラズマ処理等で行うことができる。
[Third bonding layer polishing step]
Next, as shown in FIG. 5D, the surface of the
[第2接合層形成工程]
次に、図6(a)に示すように、基板20の第1接合層31上に第2導電性ペースト320を供給・配置する。第2導電性ペースト320としては、特に限定されず、例えば、溶媒321に金属粒子322を分散させたものを用いることができる。金属粒子322としては、特に限定されず、銀粒子、銅粒子等を用いることができる。また、金属粒子322の粒径(直径)としては、特に限定されないが、例えば、1nm以上、100nm以下程度のものを含むことが好ましい。すなわち、金属粒子322は、いわゆる「金属ナノ粒子」を含むことが好ましい。このように、金属粒子322が微小な粒径のものを含むことで、融点を低くすることができ、金属粒子322が低温で融着する。すなわち、第2導電性ペースト320の焼成温度を低くすることができ、半導体発光素子10や基板20への熱ダメージを低減することができる。一方、溶媒321としては、例えば、n−ヘキサン、n−ヘプタン、n−ウンデカン、トルエン等の炭化水素系溶媒、n−ノナノール、n−ウンデカノール等の高級アルコール、オクタノール、テルピネオール等のアルコール類、水系溶媒を用いることができる。
[Second bonding layer forming step]
Next, as shown in FIG. 6A, the second
次に、図6(b)に示すように、第3接合層33が第2導電性ペースト320上に配置されるように、基板20に半導体発光素子10を配置する。次に、図6(c)に示すように、第2導電性ペースト320を焼成処理し、第1、第3接合層31、33と接合した第2接合層32を形成する。これにより、第1、第2、第3接合層31、32、33からなる接合層30が形成され、接合層30を介して基板20と半導体発光素子10とが接合される。
以上によって、発光装置100が得られる。
Next, as illustrated in FIG. 6B, the semiconductor
Thus, the
このような製造方法によれば、放熱性に優れる発光装置100を簡単に製造することができる。
According to such a manufacturing method, the
<第2実施形態>
図7は、本発明の第2実施形態に係る発光装置が有する基板を示す図であり、(a)が平面図、(b)が(a)中のB−B線断面図である。
Second Embodiment
7A and 7B are diagrams showing a substrate included in the light emitting device according to the second embodiment of the present invention, in which FIG. 7A is a plan view and FIG. 7B is a cross-sectional view taken along line BB in FIG.
以下、第2実施形態の発光装置について前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。 Hereinafter, the light emitting device according to the second embodiment will be described with a focus on differences from the above-described embodiment, and description of similar matters will be omitted.
第2実施形態の発光装置は、基板に形成されている凹部の形状が異なる以外は、前述した第1実施形態の発光装置と同様である。なお、図7では、前述した実施形態と同様の構成には同一符号を付してある。 The light emitting device of the second embodiment is the same as the light emitting device of the first embodiment described above, except that the shape of the recess formed in the substrate is different. In FIG. 7, the same reference numerals are given to the same components as those in the above-described embodiment.
図7に示すように、本実施形態の凹部40の側面は、基板20の厚さ方向とほぼ平行であり、上面に対してほぼ直交している。一方で、凹部40の底面は、凹状に湾曲したアーチ状の湾曲面となっている。このような形状とすることで、発光装置100の製造過程において、第1導電性ペースト310を凹部40内に充填する際、凹部40の底面の凹みに沿って第1導電性ペースト310が凹部40内を広がるため、ボイドの発生をより効果的に抑制することができる。
As shown in FIG. 7, the side surface of the
このような第2実施形態によっても、前述した第1実施形態と同様の効果を発揮することができる。 Also according to the second embodiment, the same effects as those of the first embodiment described above can be exhibited.
<第3実施形態>
図8は、本発明の第3実施形態に係る発光装置が有する基板を示す図であり、(a)が平面図、(b)が(a)中のC−C線断面図である。図9は、図8に示す基板の凹部への第1導電性ペーストの供給方法を示す平面図である。図10は、図8に示す基板の変形例を示す平面図および断面図である。
<Third Embodiment>
8A and 8B are diagrams showing a substrate included in the light emitting device according to the third embodiment of the present invention. FIG. 8A is a plan view, and FIG. 8B is a cross-sectional view taken along the line CC in FIG. FIG. 9 is a plan view showing a method of supplying the first conductive paste to the recesses of the substrate shown in FIG. 10 is a plan view and a cross-sectional view showing a modification of the substrate shown in FIG.
以下、第3実施形態の発光装置について前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。 Hereinafter, the light emitting device according to the third embodiment will be described with a focus on differences from the above-described embodiments, and description of similar matters will be omitted.
第3実施形態の発光装置は、基板に形成されている凹部の形状が異なる以外は、前述した第1実施形態の発光装置と同様である。なお、図8では、前述した実施形態と同様の構成には同一符号を付してある。 The light emitting device of the third embodiment is the same as the light emitting device of the first embodiment described above, except that the shape of the recess formed in the substrate is different. In FIG. 8, the same reference numerals are given to the same components as those in the above-described embodiment.
図8に示すように、本実施形態の凹部40は、第1部分40Aと、第1部分40Aに接続されており、第1部分40Aよりも幅Wが小さく凹部の深さが小さい一対の第2部分40Bと、を有している。また、一対の第2部分40Bは、第1部分40Aを挟んで対向配置されており、互いに、第1部分40Aに接続されている。このような形状の凹部40では、第1部分40Aが第1導電性ペースト310を供給する供給口として機能する。
As shown in FIG. 8, the
図9(a)に示すように、発光装置100の製造過程において、第1導電性ペースト310を第1部分40Aから供給すると、図9(b)に示すように、第1部分40Aに供給された第1導電性ペースト310が毛細管現象によって第2部分40B内に広がっていく。このような方法によれば、第1部分40Aが第2部分40Bよりも大きく開口しているため、第1導電性ペースト310を凹部40内に供給し易くなる。さらに、第2部分40Bへは毛細管現象によって第1導電性ペースト310が充填されるため、第2部分40Bでボイドが発生し難い。
As shown in FIG. 9A, when the first
このような第3実施形態によっても、前述した第1実施形態と同様の効果を発揮することができる。 Also according to the third embodiment, the same effects as those of the first embodiment described above can be exhibited.
なお、本実施形態の変形例として、例えば、図10に示すように、第1部分40Aを複数有していてもよい。図10に示す凹部40では、第1部分40Aが3つ並んで設けられ、これらが2つの第2部分40Bで接続された構成となっている。なお、中央の第1部分40Aは、端部に設けられた第1部分40Aの幅よりも小さく構成されている。この場合には、3つの第1部分40Aのそれぞれから第1導電性ペースト310を供給してもよい。これにより、第2部分40Bへは、その両端から第1導電性ペースト310が充填されていくので、第2部分40Bへの第1導電性ペースト310の充填を効率的にかつ短時間で行うことができる。
As a modification of the present embodiment, for example, a plurality of
2.プロジェクター
次に、本発明のプロジェクターについて説明する。ただし、以下に示す構成は、一例であって、本発明のプロジェクターの構成は、以下の構成に限定されない。
2. Next, the projector of the present invention will be described. However, the configuration shown below is an example, and the configuration of the projector of the present invention is not limited to the following configuration.
図11に示すように、プロジェクター500は、赤色光、緑色光、青色光を出射する赤色光源100R、緑色光源100G、青色光源100Bを含む。これら光源100R、100G、100Bとして上述した発光装置100を用いることができる。
As shown in FIG. 11, the
プロジェクター500は、さらに、レンズアレイ502R、502G、502Bと、透過型の液晶ライトバルブ(光変調装置)504R、504G、504Bと、投射レンズ(投射装置)508とを有している。
The
光源100R、100G、100Bから出射された光は、各レンズアレイ502R、502G、502Bに入射する。レンズアレイ502R、502G、502Bの入射面は、例えば、光源100R、100G、100Bから出射される光の光軸に対して、所定の角度で傾斜している。これにより、光源100R、100G、100Bから出射された光の光軸を変換することができる。したがって、例えば、光源100R、100G、100Bから出射された光を、液晶ライトバルブ504の照射面に対して、直交させることができる。特に、図2に示すように、半導体発光素子10の利得領域160、170が第1側面131に対して傾いて設けられている場合、発光装置100から出射される光は、第1側面131の垂線Pに対して傾いて進行するため、レンズアレイ502R、502G、502Bの入射面は、所定の角度で傾斜していることが望ましい。
Light emitted from the
レンズアレイ502R、502G、502Bは、液晶ライトバルブ504R、504G、504B側に凸曲面を有している。これにより、レンズアレイ502R、502G、502Bの入射面において光軸が変換された光は、凸曲面によって、集光される(または拡散角を小さくされることができる)。したがって、均一性よく液晶ライトバルブ504R、504G、504Bを照射することができる。このように、レンズアレイ502R、502G、502Bは、光源100R、100G、100Bから出射される光の光軸を制御して、当該光を集光させることができる。
The
各レンズアレイ502R、502G、502Bによって集光された光は、各液晶ライトバルブ504R、504G、504Bに入射する。各液晶ライトバルブ504R、504G、504Bは、入射した光をそれぞれ画像情報に応じて変調する。
The light condensed by the
各液晶ライトバルブ504R、504G、504Bによって変調された3つの色光は、クロスダイクロイックプリズム506に入射する。クロスダイクロイックプリズム506は、例えば、4つの直角プリズムを貼り合わせて形成され、その内面に赤色光を反射する誘電体多層膜と青色光を反射する誘電体多層膜とが十字状に配置されている。これらの誘電体多層膜によって3つの色光が合成される。
The three color lights modulated by the liquid crystal
クロスダイクロイックプリズム506によって合成された光は、投射光学系である投射レンズ508に入射する。投射レンズ508は、液晶ライトバルブ504R、504G、504Bによって形成された像を拡大して、スクリーン(表示面)510に投射する。これにより、スクリーン510上に所望の映像が映し出される。
以上、プロジェクター500について説明した。
The light synthesized by the cross
The
なお、上述の例では、光変調装置として透過型の液晶ライトバルブを用いたが、液晶以外のライトバルブを用いてもよいし、反射型のライトバルブを用いてもよい。このようなライトバルブとしては、例えば、反射型の液晶ライトバルブや、デジタルマイクロミラーデバイス(Digital Micromirror Device)が挙げられる。また、投射光学系の構成は、使用されるライトバルブの種類によって適宜変更される。 In the above example, a transmissive liquid crystal light valve is used as the light modulation device. However, a light valve other than liquid crystal may be used, or a reflective light valve may be used. Examples of such a light valve include a reflection type liquid crystal light valve and a digital micromirror device (Digital Micromirror Device). Further, the configuration of the projection optical system is appropriately changed depending on the type of light valve used.
また、光源100R、100G、100Bを、光源からの光をスクリーン上で走査させることにより、表示面に所望の大きさの画像を表示させる画像形成装置である走査手段を有するような走査型の画像表示装置(プロジェクター)の光源装置にも適用することが可能である。
Further, the scanning type image having a scanning unit that is an image forming apparatus that displays an image of a desired size on the display surface by causing the
以上、本発明の発光装置の製造方法、発光装置およびプロジェクターについて、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に、他の任意の構成物が付加されていてもよい。また、前述した各実施形態を適宜組み合わせてもよい。 As mentioned above, although the manufacturing method of the light-emitting device, the light-emitting device, and the projector of this invention were demonstrated based on embodiment of illustration, this invention is not limited to this, The structure of each part has the same function. Any configuration can be substituted. In addition, any other component may be added to the present invention. Moreover, you may combine each embodiment mentioned above suitably.
また、前述した実施形態では、半導体発光素子に第3接合層を形成しているが、第3接合層は、省略してもよい。この場合は、第2接合層と半導体発光素子とを接合すればよい。 In the above-described embodiment, the third bonding layer is formed in the semiconductor light emitting device, but the third bonding layer may be omitted. In this case, the second bonding layer and the semiconductor light emitting element may be bonded.
また、前述した実施形態では、第1接合層研磨工程と第3接合層研磨工程とを有しているが、これら工程は、必要に応じて行えばよく、省略してもよい。 In the above-described embodiment, the first bonding layer polishing step and the third bonding layer polishing step are included. However, these steps may be performed as necessary and may be omitted.
100……発光装置 100B……青色光源 100G……緑色光源 100R……赤色光源 10……半導体発光素子 102……基板 104……第1クラッド層 106……活性層 108……第2クラッド層 109……コンタクト層 11……光出射部 112……第1電極 114……第2電極 120……絶縁部 122……柱状部 131……第1側面 132……第2側面 133……第3側面 150……第1利得領域 160……第2利得領域 170……第3利得領域 180……利得領域群 20……基板 30……接合層 31……第1接合層 310……第1導電性ペースト 311……溶媒 312……金属粒子 32……第2接合層 320……第2導電性ペースト 321……溶媒 322……金属粒子 33……第3接合層 330……第3導電性ペースト 40……凹部 40A……第1部分 40B……第2部分 41……側面 50……金属膜 500……プロジェクター 502R、502G、502B……レンズアレイ 504、504R、504G、504B……液晶ライトバルブ 506……クロスダイクロイックプリズム 508……投射レンズ 510……スクリーン L……光 P……垂線 W……幅
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記第1接合層と半導体発光素子との間に第2導電性ペーストを介在させ、前記第2導電性ペーストを焼結して前記第1接合層と前記半導体発光素子とを接合する第2接合層を形成する第2接合層形成工程と、を有することを特徴とする発光装置の製造方法。 A first bonding layer forming step of filling the concave portion of the substrate having the concave portion with a first conductive paste and sintering the first conductive paste to form a first bonding layer;
A second junction in which a second conductive paste is interposed between the first bonding layer and the semiconductor light emitting element, and the second conductive paste is sintered to bond the first bonding layer and the semiconductor light emitting element. And a second bonding layer forming step of forming a layer.
前記第2接合層形成工程では、前記第2接合層は、前記第3接合層と接合される請求項1に記載の発光装置の製造方法。 Prior to the second bonding layer forming step, a third bonding layer forming step of applying a third conductive paste to the semiconductor light emitting element and sintering the third conductive paste to form a third bonding layer. Have
2. The method for manufacturing a light emitting device according to claim 1, wherein in the second bonding layer forming step, the second bonding layer is bonded to the third bonding layer.
前記第1接合層形成工程では、前記第1部分を介して前記凹部に前記第1導電性ペーストを流し込む請求項1ないし7のいずれか1項に記載の発光装置の製造方法。 The recess has a first part and a second part connected to the first part and having a width smaller than the first part,
8. The method for manufacturing a light emitting device according to claim 1, wherein in the first bonding layer forming step, the first conductive paste is poured into the recess through the first portion. 9.
前記発光装置から出射された光を、画像情報に応じて変調する光変調装置と、
前記光変調装置によって形成された画像を投射する投射装置と、を含むことを特徴とするプロジェクター。 A light emitting device according to claim 9;
A light modulation device that modulates light emitted from the light emitting device according to image information;
A projector for projecting an image formed by the light modulation device.
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