JP2020198353A - Junction structure and optical device - Google Patents

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Abstract

To provide a junction structure and optical device including the same, capable of high adhesion reliability.SOLUTION: A junction structure 2A includes a base part 6 and an optical component 8 joined to the base part. The base part includes a substrate 14 and a base component 16 provided on the substrate. The base component includes an oxidation region on at least a surface 161 on the opposite side to the substrate, and the optical component is bonded to the oxidation region with adhesive agent 12.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、接合構造及び光デバイスに関する。 The present invention relates to junction structures and optical devices.

光デバイスとして、例えば特許文献1のLED光源装置がある。LED光源装置は、各原色光を出射する複数のLED素子(LED)の他、光学部品として複数のコリメーターレンズ群(レンズ)等を有する。 As an optical device, for example, there is an LED light source device of Patent Document 1. The LED light source device includes a plurality of LED elements (LEDs) that emit light of each primary color, and a plurality of collimator lens groups (lenses) as optical components.

特開2012−141483公報JP 2012-141483

光デバイスにおいて、LEDと、その他の光学部品(例えば、レンズ、フィルタなど)は、台部の一例である基板上に搭載される。この際、レンズ、フィルタといった光学部品は、接着剤(例えば紫外線硬化樹脂接着剤)によって基板に固定される。光学部品と接着剤との接合は比較的強固である。一方、基板表面には、金メッキが施される場合がある。このように、基板表面に金メッキが施されていると、接着剤は、金メッキと接する。金メッキと接着剤の結合は比較的弱いため、台部(基板)と光学部品との接合構造に、一定の荷重が生じると、接着剤と台部との間で界面破壊が生じやすかった。そのため、上記接合構造の接着信頼性が低下していた。 In an optical device, LEDs and other optical components (eg, lenses, filters, etc.) are mounted on a substrate, which is an example of a base. At this time, optical components such as a lens and a filter are fixed to the substrate by an adhesive (for example, an ultraviolet curable resin adhesive). The bond between the optical component and the adhesive is relatively strong. On the other hand, the surface of the substrate may be gold-plated. When the surface of the substrate is gold-plated in this way, the adhesive comes into contact with the gold plating. Since the bond between the gold plating and the adhesive is relatively weak, when a certain load is applied to the joint structure between the base (board) and the optical component, the interface between the adhesive and the base is likely to be broken. Therefore, the adhesive reliability of the bonded structure is lowered.

そこで、本発明は、高い接着信頼性を実現可能な接合構造及びそれを含む光デバイスを提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a bonding structure capable of achieving high adhesive reliability and an optical device including the bonding structure.

本発明の一形態に係る接合構造は、台部と、上記台部に接合される光学部品と、を備える。上記台部は、基板と、上記基板に設けられる下地部材と、を有する。上記下地部材は、少なくとも上記基板と反対側の表面に酸化領域を有する。上記光学部品は、接着剤で上記酸化領域に接着されている。 The joining structure according to one embodiment of the present invention includes a base portion and an optical component joined to the base portion. The base portion has a substrate and a base member provided on the substrate. The base member has an oxidation region at least on the surface opposite to the substrate. The optical component is adhered to the oxidized region with an adhesive.

本発明によれば、高い接着信頼性を実現可能な接合構造及びそれを含む光デバイスを提供する提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide a bonding structure capable of achieving high adhesive reliability and an optical device including the bonding structure.

図1は、一実施形態に係る接合構造を含む光デバイスの一例を示す模式図である。FIG. 1 is a schematic view showing an example of an optical device including a junction structure according to an embodiment. 図2は、接合構造の変形例を説明するための模式図である。FIG. 2 is a schematic view for explaining a modified example of the joint structure. 図3は、接合構造の他の変形例を説明するための模式図である。FIG. 3 is a schematic view for explaining another modification of the joint structure. 図4は、接合構造の更に他の変形例を説明するための模式図である。FIG. 4 is a schematic view for explaining still another modification of the joint structure. 図5は、実験例で使用した台部のサンプルの模式図である。FIG. 5 is a schematic view of a sample of the base used in the experimental example. 図6は、実験例における実験方法を説明するための図面である。FIG. 6 is a drawing for explaining an experimental method in an experimental example. 図7は、下地部材を有さない台部のサンプルを使用した場合の実験結果を示す図面である。FIG. 7 is a drawing showing an experimental result when a sample of a base portion having no base member is used. 図8は、下地部材としてAl膜を有する台部のサンプルを使用した場合の実験結果を示す図面である。FIG. 8 is a drawing showing an experimental result when a sample of a base portion having an Al film is used as a base member.

[本開示の実施形態の説明]
最初に、本開示の実施形態の内容を列記して説明する。
[Explanation of Embodiments of the present disclosure]
First, the contents of the embodiments of the present disclosure will be listed and described.

本開示の一側面に係る接合構造は、台部と、上記台部に接合される光学部品と、を備える。上記台部は、基板と、上記基板に設けられる下地部材と、を有する。上記下地部材は、上記基板と反対側の表面に酸化領域を有する。上記光学部品は、接着剤で上記酸化領域に接着されている。 The joining structure according to one aspect of the present disclosure includes a base portion and an optical component joined to the base portion. The base portion has a substrate and a base member provided on the substrate. The base member has an oxidation region on the surface opposite to the substrate. The optical component is adhered to the oxidized region with an adhesive.

上記接合構造では、光学部品は、接着剤で上記酸化領域に接着されることによって、台部に接合されている。接着剤は下地部材の酸化領域に接する。よって、接着剤と下地部材との接合が安定する。その結果、接合構造では、高い接着信頼性を実現できる。 In the bonding structure, the optical component is bonded to the base portion by being bonded to the oxidation region with an adhesive. The adhesive is in contact with the oxidized region of the underlying member. Therefore, the bonding between the adhesive and the base member is stable. As a result, high adhesive reliability can be realized in the bonded structure.

上記下地部材は、酸化される材料を含んでよい。上記材料として、例えば、アルミニウム、銅、ニッケル若しくはシリコン、又は、アルミニウム、銅、ニッケル及びシリコンのうちのいずれかの合金が挙げられる。これらの酸化領域は、強力な接合を提供し易い。特にアルミニウム又はシリコンは、緻密な酸化領域を安価に形成し易い。 The base member may contain a material to be oxidized. Examples of the material include aluminum, copper, nickel or silicon, or an alloy of aluminum, copper, nickel and silicon. These oxidized regions tend to provide strong bonding. In particular, aluminum or silicon tends to form a dense oxidized region at low cost.

上記基板は、温度を調節する温調素子上に配置されていてもよい。この場合、例えば接合構造の周囲温度などが上昇しても、基板及び基板上の構成の温度を調整可能である。これによって、下地部材、接着剤等に生じる熱応力を低減できるので、接合構造が破壊されにくい。そのため、接合構造は、高い接着信頼性を実現し易い。 The substrate may be arranged on a temperature control element that regulates temperature. In this case, the temperature of the substrate and the configuration on the substrate can be adjusted even if the ambient temperature of the bonded structure rises, for example. As a result, the thermal stress generated in the base member, the adhesive, etc. can be reduced, so that the joint structure is not easily broken. Therefore, the bonded structure can easily realize high adhesive reliability.

上記基板の材料の例は、セラミックである。温調素子において基板と接する部分は、通常、セラミックである。よって、基板の材料がセラミックであれば、温調素子及び基板のうち互いに接する部分の線膨張係数の差が小さい。その結果、例えば接合構造の周囲温度が上昇しても、基板、温調素子、およびこれらの接合などが破壊され難い。 An example of the substrate material is ceramic. The portion of the temperature control element in contact with the substrate is usually ceramic. Therefore, if the material of the substrate is ceramic, the difference in linear expansion coefficient between the temperature control element and the portion of the substrate in contact with each other is small. As a result, for example, even if the ambient temperature of the bonded structure rises, the substrate, the temperature control element, and the bonding thereof are unlikely to be destroyed.

上記下地部材の厚さは、50nm以下であってもよい。このように下地部材の厚さが薄いと、基板と下地部材の線膨張係数差に起因する熱応力が小さくなり、例えば基板の反りを低減可能である。 The thickness of the base member may be 50 nm or less. When the thickness of the base member is thin as described above, the thermal stress caused by the difference in the coefficient of linear expansion between the substrate and the base member is reduced, and for example, the warp of the substrate can be reduced.

上記下地部材と上記基板とは、チタン又はニッケルを含む下地膜を介して接合されていてもよい。この場合、下地部材と基板との接合が強固になる。 The base member and the substrate may be joined via a base film containing titanium or nickel. In this case, the bond between the base member and the substrate becomes strong.

上記下地部材は、上記基板の表面全体に設けられていてもよい。この構成では、例えば下地部材を蒸着法で形成する場合、蒸着工程の加工コストを低減できる。基板の表面全体に下地部材を設ける場合には、下地部材を蒸着法以外の他の方法(例えばメッキ法)でも形成できる。そのため、下地部材の形成方法の選択肢が広がる。 The base member may be provided on the entire surface of the substrate. In this configuration, for example, when the base member is formed by a vapor deposition method, the processing cost of the vapor deposition process can be reduced. When the base member is provided on the entire surface of the substrate, the base member can be formed by a method other than the vapor deposition method (for example, a plating method). Therefore, the options for forming the base member are expanded.

上記下地部材は、ブロック体であり、上記ブロック体の厚さは、100μm以上500μm以下であってもよい。下地部材がブロック体である場合、例えば、加工コストを低減しながら下地部材を用意し易い。厚さが上記範囲であれば、下地部材をハンドリングし易い。 The base member is a block body, and the thickness of the block body may be 100 μm or more and 500 μm or less. When the base member is a block body, for example, it is easy to prepare the base member while reducing the processing cost. If the thickness is within the above range, the base member can be easily handled.

上記下地部材の形状の例は、直方体又は円柱である。下地部材の形状が直方体である場合、下地部材を準備するための加工コストを低減できる。下地部材の形状が円柱である場合、接着剤に生じる熱応力の均一性が向上するので、接着剤の変形を防止できる。 An example of the shape of the base member is a rectangular parallelepiped or a cylinder. When the shape of the base member is a rectangular parallelepiped, the processing cost for preparing the base member can be reduced. When the shape of the base member is a cylinder, the uniformity of the thermal stress generated in the adhesive is improved, so that the deformation of the adhesive can be prevented.

本開示の他の側面に係る光デバイスは、上記接合構造を備える。前述したように、上記接合構造は、高い接着信頼性を実現可能である。そのため、上記接合構造を備える光デバイスも高い接着信頼性を実現可能であり、その結果、光デバイスの信頼性が向上する。 The optical device according to the other aspect of the present disclosure includes the above-mentioned junction structure. As described above, the above-mentioned bonding structure can realize high adhesive reliability. Therefore, an optical device having the above-mentioned bonding structure can also realize high adhesive reliability, and as a result, the reliability of the optical device is improved.

[本開示の実施形態の詳細]
本開示の実施形態の具体例を、以下に図面を用いて説明する。本開示はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。図面の説明においては同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。説明中、「上」、「下」等の方向を示す語は、図面に示された状態に基づいた便宜的な語である。図面の寸法比率は、説明のものと必ずしも一致していない。
[Details of Embodiments of the present disclosure]
Specific examples of the embodiments of the present disclosure will be described below with reference to the drawings. The present disclosure is not limited to these examples, but is indicated by the scope of claims and is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims. In the description of the drawings, the same elements are designated by the same reference numerals, and duplicate description will be omitted. In the explanation, the words indicating the directions such as "up" and "down" are convenient words based on the state shown in the drawing. The dimensional ratios in the drawings do not always match those described.

図1に示した光デバイス4は、台部6及びレンズ(光学部品)8の接合構造2Aと、レーザダイオード(LD)10と、を備える。光デバイス4の例は、光源装置である。光デバイス4は、例えば車両などに搭載される車載装置である。 The optical device 4 shown in FIG. 1 includes a junction structure 2A of a base portion 6 and a lens (optical component) 8, and a laser diode (LD) 10. An example of the optical device 4 is a light source device. The optical device 4 is an in-vehicle device mounted on, for example, a vehicle.

[接合構造]
接合構造2Aは、台部6とレンズ8とを有し、台部6とレンズ8は接着剤で接合されている。よって、接合構造2Aは、台部6とレンズ8との間に、上記接着剤で形成された接着剤層12を有する。台部6は、基板14と下地部材16を含む。
[Joint structure]
The bonding structure 2A has a base portion 6 and a lens 8, and the base portion 6 and the lens 8 are bonded with an adhesive. Therefore, the bonding structure 2A has an adhesive layer 12 formed of the above-mentioned adhesive between the base portion 6 and the lens 8. The base portion 6 includes a substrate 14 and a base member 16.

<基板>
基板14は、レンズ8及びLD10を支持する部材である。基板14の材料の例は、セラミック又は金属である。上記セラミックの例は、窒化アルミニウム(AlN)又は酸化アルミニウム(アルミナ)である。金属の例は、銅、銅合金、鉄、鉄合金、ニッケル、又はニッケル合金(例えばコバール)であり、基板14の材料は下地部材16とは異なる材料から選択される。基板14の厚さの例は0.6mmである。
<Board>
The substrate 14 is a member that supports the lens 8 and the LD 10. An example of the material of the substrate 14 is ceramic or metal. Examples of the above ceramics are aluminum nitride (AlN) or aluminum oxide (alumina). Examples of metals are copper, copper alloys, iron, iron alloys, nickel, or nickel alloys (eg, Kovar), and the material of the substrate 14 is selected from materials different from the base member 16. An example of the thickness of the substrate 14 is 0.6 mm.

<電子冷却モジュール(温調素子)>
基板14は、温度を調節する温調素子である電子冷却モジュール18上に設けられていてもよい。電子冷却モジュール18は、台部6の一部であってもよい。電子冷却モジュール18は、図1に示したように、第1セラミック板20と、第2セラミック板22と、複数のn型半導体柱24及びp型半導体柱26を有する。電子冷却モジュール18の例はペルチェ素子である。
<Electronic cooling module (temperature control element)>
The substrate 14 may be provided on the electronic cooling module 18 which is a temperature control element for adjusting the temperature. The electronic cooling module 18 may be a part of the base 6. As shown in FIG. 1, the electronic cooling module 18 has a first ceramic plate 20, a second ceramic plate 22, and a plurality of n-type semiconductor columns 24 and p-type semiconductor columns 26. An example of the electronic cooling module 18 is a Peltier element.

第1セラミック板20と第2セラミック板22は、複数のn型半導体柱24及びp型半導体柱26を挟んでいる。第1セラミック板20と第2セラミック板22の材料は、アルミナである。複数のn型半導体柱24及びp型半導体柱26は、第1セラミック板20及び第2セラミック板22それぞれに設けられた電極28に接続されている。n型半導体柱24及びp型半導体柱26は、電子冷却モジュール18の機能を実現するように配置されていればよい。 The first ceramic plate 20 and the second ceramic plate 22 sandwich a plurality of n-type semiconductor columns 24 and p-type semiconductor columns 26. The material of the first ceramic plate 20 and the second ceramic plate 22 is alumina. The plurality of n-type semiconductor columns 24 and p-type semiconductor columns 26 are connected to electrodes 28 provided on the first ceramic plate 20 and the second ceramic plate 22, respectively. The n-type semiconductor column 24 and the p-type semiconductor column 26 may be arranged so as to realize the function of the electronic cooling module 18.

基板14は、第1セラミック板20に搭載されている。基板14は、例えば銀(Ag)ペーストで第1セラミック板20に接合される。 The substrate 14 is mounted on the first ceramic plate 20. The substrate 14 is bonded to the first ceramic plate 20 with, for example, silver (Ag) paste.

<下地部材>
下地部材16は、基板14が有する表面14aにおいてレンズ8が搭載される搭載領域Aに設けられている。図1に示したように、下地部材16は、表面14a(レンズ8側の面)全体に設けられていてもよい。図1では、下地部材16の説明のために、下地部材16の一部を切り欠いている。
<Base member>
The base member 16 is provided on the surface 14a of the substrate 14 in the mounting area A on which the lens 8 is mounted. As shown in FIG. 1, the base member 16 may be provided on the entire surface 14a (the surface on the lens 8 side). In FIG. 1, a part of the base member 16 is cut out for the purpose of explaining the base member 16.

下地部材16は、少なくとも基板14と反対側(レンズ8側)の表面161に酸化領域を有する。下地部材16は、レンズ8側に酸化被膜(酸化領域)を有してもよいし、又は、下地部材16全体が酸化領域であってもよい。下地部材16は、空気中で酸化される材料を含む。以下、説明の便宜のため、「酸化される材料」を材料αと称す。材料αの例は、アルミニウム(Al)、銅(Cu)、ニッケル(Ni)若しくはシリコン(Si)の単体、又はいずれかの合金である。 The base member 16 has an oxidation region on the surface 161 at least on the side opposite to the substrate 14 (lens 8 side). The base member 16 may have an oxide film (oxidation region) on the lens 8 side, or the entire base member 16 may have an oxidation region. The base member 16 contains a material that is oxidized in air. Hereinafter, for convenience of explanation, the "material to be oxidized" will be referred to as a material α. An example of the material α is a simple substance of aluminum (Al), copper (Cu), nickel (Ni) or silicon (Si), or an alloy thereof.

本実施形態では、上記酸化領域として酸化被膜16aを有する下地部材16を説明する。酸化被膜16aは、材料αが酸化されることで形成された膜である。この場合、下地部材16は、材料αで形成された本体部16bと、本体部16bを覆う酸化被膜16aを有し得る。この場合、酸化被膜16aの表面(レンズ8側の面)が下地部材16の表面161でもある。 In the present embodiment, the base member 16 having the oxide film 16a as the oxidation region will be described. The oxide film 16a is a film formed by oxidizing the material α. In this case, the base member 16 may have a main body portion 16b formed of the material α and an oxide film 16a covering the main body portion 16b. In this case, the surface of the oxide film 16a (the surface on the lens 8 side) is also the surface 161 of the base member 16.

下地部材16は薄膜である。下地部材16の厚さt1は、例えば50nm以下である。通常、厚さt1は、20nm以上である。 The base member 16 is a thin film. The thickness t1 of the base member 16 is, for example, 50 nm or less. Usually, the thickness t1 is 20 nm or more.

下地部材16は、例えば、蒸着(例えば電子ビーム蒸着)により形成され得る。具体的には、真空装置内で、基板14上に、蒸着によって材料αの薄膜を形成する。蒸着済みの基板14を真空装置から取り出し、UVオゾン処理、酸素含有雰囲気でのベーキング又は空気中に一定時間放置することによって、上記薄膜の表面が酸化する。これにより、薄膜の表面に酸化被膜16aが形成され、その結果、下地部材16が得られる。 The base member 16 can be formed, for example, by vapor deposition (for example, electron beam deposition). Specifically, a thin film of the material α is formed on the substrate 14 by vapor deposition in a vacuum apparatus. The surface of the thin film is oxidized by taking out the vapor-deposited substrate 14 from the vacuum apparatus, treating it with UV ozone, baking it in an oxygen-containing atmosphere, or leaving it in the air for a certain period of time. As a result, an oxide film 16a is formed on the surface of the thin film, and as a result, the base member 16 is obtained.

レンズ8は、LD10と光学的に結合されている。レンズ8は、LD10からのレーザ光Lを、例えば、収束光、発散光又は平行光などに変換する。本実施形態では、レンズ8の材料はガラス及び樹脂を含む。レンズ8は、例えば、レンズ8の材料(ガラスまたは樹脂)をモールド成形することによって形成され得る。 The lens 8 is optically coupled to the LD 10. The lens 8 converts the laser beam L from the LD 10 into, for example, convergent light, divergent light, parallel light, or the like. In this embodiment, the material of the lens 8 includes glass and resin. The lens 8 can be formed, for example, by molding the material (glass or resin) of the lens 8.

接着剤層12は、レンズ8と下地部材16とを接着する接着剤で形成された層である。接着剤の例は、樹脂系接着剤である。樹脂系接着剤の例は、エポキシ系接着剤又はアクリル系接着剤である。接着剤は、エネルギー線硬化型樹脂接着剤(例えば、紫外線(UV)硬化樹脂接着剤)であってもよい。エネルギー線硬化型の接着剤では、例えばLD10に対してレンズ8の位置調整をした後に、接着剤を硬化することによって、レンズ8を台部6に接合可能である。接着剤層12の厚さの例は、20μm〜80μmであり、例えば、50μmである。 The adhesive layer 12 is a layer formed of an adhesive that adheres the lens 8 and the base member 16. An example of an adhesive is a resin-based adhesive. Examples of resin-based adhesives are epoxy-based adhesives or acrylic-based adhesives. The adhesive may be an energy ray curable resin adhesive (eg, an ultraviolet (UV) curable resin adhesive). In the energy ray-curable adhesive, the lens 8 can be bonded to the base portion 6 by, for example, adjusting the position of the lens 8 with respect to the LD 10 and then curing the adhesive. An example of the thickness of the adhesive layer 12 is 20 μm to 80 μm, for example, 50 μm.

[LD]
LD10は、レーザ光Lを出力する。LD10は、チップ型、CAN型及び表面実装パッケージ型のいずれでもよい。レーザ光Lの波長帯域は、光デバイス4の用途に応じたものであればよい。例えば、レーザ光Lの波長帯域は、赤色波長帯域、緑色波長帯域又は青色波長帯域である。本実施形態では、LD10は、その光軸とレンズ8の光軸が一致するように配置されている。
[LD]
The LD10 outputs the laser beam L. The LD10 may be a chip type, a CAN type, or a surface mount package type. The wavelength band of the laser beam L may be any one suitable for the application of the optical device 4. For example, the wavelength band of the laser beam L is a red wavelength band, a green wavelength band, or a blue wavelength band. In the present embodiment, the LD 10 is arranged so that its optical axis and the optical axis of the lens 8 coincide with each other.

LD10は、支持台30及び中間板32を介して基板14に搭載されている。具体的には、LD10は、例えば導電性接着剤によって中間板32に固定されている。導電性接着剤の例は、銀(Ag)ペースト又は半田である(以下、同様である)。支持台30及び中間板32の厚さは、基板14の表面14aに対するLD10の光軸が、所望の高さを有する厚さであればよい。本実施形態では、例えば、支持台30及び中間板32は、レンズ8の光軸とLD10の光軸とが一致する厚さを有する。 The LD 10 is mounted on the substrate 14 via the support base 30 and the intermediate plate 32. Specifically, the LD 10 is fixed to the intermediate plate 32 with, for example, a conductive adhesive. Examples of conductive adhesives are silver (Ag) pastes or solders (the same applies hereinafter). The thickness of the support base 30 and the intermediate plate 32 may be such that the optical axis of the LD 10 with respect to the surface 14a of the substrate 14 has a desired height. In the present embodiment, for example, the support base 30 and the intermediate plate 32 have a thickness in which the optical axis of the lens 8 and the optical axis of the LD 10 coincide with each other.

支持台30の材料は、例えば基板14の材料と同じである。支持台30は、例えば導電性接着剤によって基板14に固定されている。図1に示したように、基板14の表面14a全体に下地部材16が形成されている場合には、下地部材16に支持台30が固定されていればよい。 The material of the support base 30 is the same as that of the substrate 14, for example. The support base 30 is fixed to the substrate 14 with, for example, a conductive adhesive. As shown in FIG. 1, when the base member 16 is formed on the entire surface 14a of the substrate 14, the support base 30 may be fixed to the base member 16.

中間板32の材料の例は、LD10の半導体材料と熱膨張係数が近い材料(例えば、AlN、炭化ケイ素(SiC)、シリコン(Si)、ダイヤモンドなど)である。中間板32の材料は支持台30の材料と同じでもよい。中間板32は例えば導電性接着剤によって支持台30に固定されている。 An example of the material of the intermediate plate 32 is a material having a coefficient of thermal expansion close to that of the semiconductor material of LD10 (for example, AlN, silicon carbide (SiC), silicon (Si), diamond, etc.). The material of the intermediate plate 32 may be the same as that of the support base 30. The intermediate plate 32 is fixed to the support base 30 with, for example, a conductive adhesive.

光デバイス4は、中間板32を有しなくてもよい。この場合、LD10は、支持台30に固定される。支持台30は、基板14の一部でもよい。この場合、支持台30の表面に下地部材16が形成されていてもよい。支持台30の材料は、中間板32の説明で例示した材料であってもよい。 The optical device 4 does not have to have the intermediate plate 32. In this case, the LD 10 is fixed to the support base 30. The support base 30 may be a part of the substrate 14. In this case, the base member 16 may be formed on the surface of the support base 30. The material of the support base 30 may be the material exemplified in the description of the intermediate plate 32.

上記光デバイス4では、LD10がレーザ光Lを出力すると、レーザ光Lは、レンズ8に入射する。レンズ8に入射したレーザ光Lは、レンズ8の機能に応じて、収束光、平行光または拡散光としてレンズ8から出力される。 In the optical device 4, when the LD 10 outputs the laser light L, the laser light L is incident on the lens 8. The laser beam L incident on the lens 8 is output from the lens 8 as convergent light, parallel light, or diffused light depending on the function of the lens 8.

光デバイス4が有する接合構造2Aでは、下地部材16は、レンズ8側に酸化被膜(酸化領域)16aを有しており、レンズ8は接着剤層12を介して下地部材16の酸化被膜16aに接着されている。これによって、レンズ8は、台部6に接合されている。接合構造2Aでは、酸化被膜16aと接着剤層12が接する。そのため、下地部材16と接着剤層12との接合強度が高くなる。一方、レンズ8の材料はガラスまたは樹脂であるため、レンズ8と接着剤層12の接合強度も高い。 In the bonding structure 2A of the optical device 4, the base member 16 has an oxide film (oxidation region) 16a on the lens 8 side, and the lens 8 is formed on the oxide film 16a of the base member 16 via the adhesive layer 12. It is glued. As a result, the lens 8 is joined to the base portion 6. In the bonding structure 2A, the oxide film 16a and the adhesive layer 12 are in contact with each other. Therefore, the bonding strength between the base member 16 and the adhesive layer 12 is increased. On the other hand, since the material of the lens 8 is glass or resin, the bonding strength between the lens 8 and the adhesive layer 12 is also high.

このような接合構造2Aでは、接合構造2Aの破壊試験を行った場合に界面破壊ではなく凝集破壊になりやすい。例えば、第1の部材と第2の部材が接着剤で接着された接合構造に荷重が印加され、第1及び第2の部材の接合が破断する時の上記荷重のバラツキは、凝集破壊の方が界面破壊より小さい。そのため、接合構造2Aでは、高い接着信頼性(又は接着安定性)を実現可能であり、その結果、光デバイス4の信頼性が向上する。更に、レンズ8のような光学部品を有する光デバイス4では、光学部品(本実施形態ではレンズ8)のLD10に対する適切な空間的な配置の維持が、光学系の性能を維持するために重要であるが、接合構造2Aでは、上記のように信頼性が向上するため、さまざまな環境下でも光学系の性能を維持し易い。 In such a joint structure 2A, when the fracture test of the joint structure 2A is performed, it tends to be agglomerated fracture rather than interfacial fracture. For example, when a load is applied to a joint structure in which a first member and a second member are bonded with an adhesive and the joint between the first and second members breaks, the variation in the load is the cohesive failure. Is smaller than the interface fracture. Therefore, in the bonding structure 2A, high adhesive reliability (or adhesive stability) can be realized, and as a result, the reliability of the optical device 4 is improved. Further, in the optical device 4 having an optical component such as the lens 8, it is important to maintain an appropriate spatial arrangement of the optical component (lens 8 in this embodiment) with respect to the LD 10 in order to maintain the performance of the optical system. However, in the junction structure 2A, since the reliability is improved as described above, it is easy to maintain the performance of the optical system even under various environments.

凝集破壊では、界面破壊より上記荷重のバラツキが小さいことから、接着剤層12によるレンズ8と台部6との接合が破壊される場合の最小荷重が界面破壊の場合より大きい。そのため、接合構造2Aでは、接着強度が高く且つ破壊自体が生じにくい。 In the cohesive fracture, the variation in the load is smaller than that in the interfacial fracture, so that the minimum load when the joint between the lens 8 and the base portion 6 by the adhesive layer 12 is broken is larger than that in the interfacial fracture. Therefore, in the joint structure 2A, the adhesive strength is high and the fracture itself is unlikely to occur.

凝集破壊では、接着剤層12の内部で破壊が生じる。そのため、レンズ8と台部6との接着強度は、接着剤層12を形成する接着剤の特性で調整できる。よって、接合構造2Aでは、高い接着信頼性を実現し易い。 In cohesive fracture, fracture occurs inside the adhesive layer 12. Therefore, the adhesive strength between the lens 8 and the base portion 6 can be adjusted by the characteristics of the adhesive forming the adhesive layer 12. Therefore, in the joint structure 2A, high adhesive reliability can be easily realized.

下地部材16が有する材料αが、アルミニウム、銅、ニッケル若しくはシリコン、又は、アルミニウム、銅、ニッケル及びシリコンのうちのいずれかの合金である場合、酸化被膜16aを有する下地部材16の材料コストを低減できる。その結果、接合構造2A及びそれを含む光デバイス4の製造コストを低減可能である。特に、アルミニウム又はシリコンは、緻密な酸化被膜を安価に形成し易い。材料αがアルミニウム、銅、ニッケル若しくはシリコン、又は、いずれかの合金である場合、それらの酸化被膜は接着剤層12と強力な接合を実現し易い。材料αが酸化被膜16aとして不動態被膜を形成する金属である場合(例えば、アルミニウム、アルミニウム合金など)、下地部材16と接着剤層12とより強力な接合を実現し易い。 When the material α contained in the base member 16 is an alloy of aluminum, copper, nickel or silicon, or an alloy of aluminum, copper, nickel and silicon, the material cost of the base member 16 having the oxide film 16a is reduced. it can. As a result, the manufacturing cost of the bonding structure 2A and the optical device 4 including the bonding structure 2A can be reduced. In particular, aluminum or silicon tends to form a dense oxide film at low cost. When the material α is aluminum, copper, nickel or silicon, or an alloy of any of them, the oxide film thereof easily realizes a strong bond with the adhesive layer 12. When the material α is a metal that forms a passivation film as the oxide film 16a (for example, aluminum, aluminum alloy, etc.), it is easy to realize a stronger bond between the base member 16 and the adhesive layer 12.

接合構造2A又は光デバイス4が電子冷却モジュール18を備えている場合、LD10の温度を調整できる。そのため、LD10が駆動されることによって、LD10が発熱しても、LD10から安定して所望の波長帯域のレーザ光Lを出力可能である。電子冷却モジュール18によって、接合構造2Aの温度も調整され得る。そのため、LD10が発熱したり、周囲温度が上昇したりしても、接合構造2A(具体的には、基板14及び基板14上の構成)の温度を所望の温度に調整可能である。これにより、接着剤層12に生じる熱応力などを低減できるので、接着剤層12が破壊されにくい。 When the junction structure 2A or the optical device 4 includes the electronic cooling module 18, the temperature of the LD 10 can be adjusted. Therefore, by driving the LD10, even if the LD10 generates heat, the laser beam L in a desired wavelength band can be stably output from the LD10. The temperature of the junction structure 2A can also be adjusted by the electronic cooling module 18. Therefore, even if the LD 10 generates heat or the ambient temperature rises, the temperature of the bonding structure 2A (specifically, the substrate 14 and the configuration on the substrate 14) can be adjusted to a desired temperature. As a result, the thermal stress generated in the adhesive layer 12 can be reduced, so that the adhesive layer 12 is less likely to be broken.

基板14の材料が、セラミック(例えば線膨張係数が5ppm/KであるAlN)である場合、図1に示したように、基板14が電子冷却モジュール18の第1セラミック板20(例えば、線膨張係数が7ppm/Kであるアルミナから形成された板)上に配置されている場合に有利である。これは以下の理由による。 When the material of the substrate 14 is ceramic (for example, AlN having a coefficient of linear expansion of 5 ppm / K), the substrate 14 is the first ceramic plate 20 (for example, linear expansion) of the electronic cooling module 18 as shown in FIG. It is advantageous when it is arranged on a plate) made of alumina having a coefficient of 7 ppm / K. This is due to the following reasons.

すなわち、基板14の材料がセラミックである場合、基板14の第1セラミック板20との線膨張係数の差が小さい。そのため、接合構造2Aの周囲環境の温度が上昇したり、光デバイス4が駆動され接合構造2Aの温度が上昇しても、基板14又は第1セラミック板20に生じる熱応力が小さく、基板14、第1セラミック板20又は接着剤層12が破壊されにくい。 That is, when the material of the substrate 14 is ceramic, the difference in the coefficient of linear expansion of the substrate 14 from that of the first ceramic plate 20 is small. Therefore, even if the temperature of the ambient environment of the bonding structure 2A rises or the temperature of the bonding structure 2A rises due to the driving of the optical device 4, the thermal stress generated in the substrate 14 or the first ceramic plate 20 is small, and the substrate 14 The first ceramic plate 20 or the adhesive layer 12 is not easily destroyed.

下地部材16が、例えば厚さt1が50nm以下の薄膜である場合、基板14と下地部材16の線膨張係数差に起因する熱応力が小さくなりやすい。その結果、基板14の反りを低減可能である。下地部材16が表面14a全体に形成されている形態では、例えば下地部材16を蒸着法で形成する場合、蒸着工程の加工コストを低減できる。表面14a全体に下地部材16を設ける場合には、下地部材16を蒸着法以外の他の方法(例えばメッキ法)でも形成できる。そのため、下地部材16の形成方法の選択肢が広がる。 When the base member 16 is, for example, a thin film having a thickness t1 of 50 nm or less, the thermal stress due to the difference in linear expansion coefficient between the substrate 14 and the base member 16 tends to be small. As a result, the warp of the substrate 14 can be reduced. In the form in which the base member 16 is formed on the entire surface 14a, for example, when the base member 16 is formed by a vapor deposition method, the processing cost of the vapor deposition step can be reduced. When the base member 16 is provided on the entire surface 14a, the base member 16 can be formed by a method other than the vapor deposition method (for example, a plating method). Therefore, the options for the method of forming the base member 16 are expanded.

次に、接合構造2A及び光デバイス4の種々の変形例を説明する。以下に説明する接合構造2Aの変形例は、断らない限り、接合構造2Aと同様の作用効果を有する。変形例は、接合構造2Aの代わりに光デバイス4に適用可能である。変形例を光デバイス4に適用されて得られる光デバイスも、断らない限り、光デバイス4と同様の作用効果を有する。各種変形例においても、下地部材は、その全体が酸化領域でもよいが、酸化領域として酸化被膜を有する形態を説明する。 Next, various modifications of the bonding structure 2A and the optical device 4 will be described. The modified example of the joint structure 2A described below has the same effect as that of the joint structure 2A unless otherwise specified. The modification is applicable to the optical device 4 instead of the junction structure 2A. The optical device obtained by applying the modified example to the optical device 4 also has the same effect as that of the optical device 4 unless otherwise specified. In various modifications, the base member may be an oxidized region as a whole, but a form having an oxide film as an oxidized region will be described.

(変形例1)
本開示に係る接合構造は、図2に示した接合構造2Bでもよい。接合構造2Bは、下地部材16と基板14との間に下地膜34を備える点で主に相違する。この相違点を中心に、接合構造2Bを説明する。
(Modification example 1)
The joining structure according to the present disclosure may be the joining structure 2B shown in FIG. The bonding structure 2B is mainly different in that a base film 34 is provided between the base member 16 and the substrate 14. The joint structure 2B will be described with a focus on this difference.

下地膜34はチタン又はニッケルを含む膜である。下地膜34の例は、チタン膜又はニッケル膜である。下地膜34の厚さは、例えば30nm以下であり、通常、5nm以上である。下地膜34は、例えば、下地部材16と同様に蒸着により形成される。下地部材16が下地膜34を介して基板14に設けられることによって、下地部材16と基板14とがより強固に接合される。その結果、下地部材16と基板14との接合部分も信頼性が向上し、結果として、接合構造2Aの信頼性が向上する。下地膜34は、下地部材16の一部(下地部材16の基板14側に設けられた膜)でもよいし、基板14の一部でもよい。 The base film 34 is a film containing titanium or nickel. An example of the base film 34 is a titanium film or a nickel film. The thickness of the base film 34 is, for example, 30 nm or less, and usually 5 nm or more. The base film 34 is formed by thin film deposition in the same manner as the base member 16, for example. By providing the base member 16 on the substrate 14 via the base film 34, the base member 16 and the substrate 14 are more firmly bonded to each other. As a result, the reliability of the joint portion between the base member 16 and the substrate 14 is also improved, and as a result, the reliability of the joint structure 2A is improved. The base film 34 may be a part of the base member 16 (a film provided on the substrate 14 side of the base member 16) or a part of the substrate 14.

下地部材16は、本変形例1でも薄膜であり、下地部材16の厚さの例は、接合構造2Aの場合と同様である。下地部材16は、図2に示したように、実質的に搭載領域Aにのみ設けられていればよい。この場合、表面14a全体に設けるより、下地部材16の材料コストを低減できる。 The base member 16 is also a thin film in the present modification 1, and the example of the thickness of the base member 16 is the same as in the case of the joint structure 2A. As shown in FIG. 2, the base member 16 may be provided substantially only in the mounting area A. In this case, the material cost of the base member 16 can be reduced as compared with the provision on the entire surface 14a.

(変形例2)
本開示に係る接合構造は、図3に示した接合構造2Cでもよい、接合構造2Cは、基板14の裏面14b(表面14aと反対側の面)にも下地部材36が形成されている点で、接合構造2Aと相違する。この相違点を中心に、接合構造2Cを説明する。
(Modification 2)
The bonding structure according to the present disclosure may be the bonding structure 2C shown in FIG. 3, in that the bonding structure 2C also has a base member 36 formed on the back surface 14b (the surface opposite to the surface surface 14a) of the substrate 14. , Different from the joint structure 2A. The joint structure 2C will be described with a focus on this difference.

下地部材36の材料及び厚さは、下地部材16と同じであり得る。よって、下地部材36の表面361には、酸化被膜(酸化領域)が形成されている。基板14の厚さ方向からみて、下地部材36は、下地部材16と重なる位置に形成され得る。下地部材16が、表面14a全体に形成されている場合、下地部材36は、裏面14bの全体に形成されていてもよい。図3に示したように、下地部材16の大きさは、裏面14bより若干小さくてもよい。接合構造2Cでは、基板14の表面14a及び裏面14b側の構成がほぼ同じになるため、基板14に熱応力が生じても台部6が反りにくい。 The material and thickness of the base member 36 can be the same as that of the base member 16. Therefore, an oxide film (oxidized region) is formed on the surface 361 of the base member 36. The base member 36 can be formed at a position overlapping the base member 16 when viewed from the thickness direction of the substrate 14. When the base member 16 is formed on the entire front surface 14a, the base member 36 may be formed on the entire back surface 14b. As shown in FIG. 3, the size of the base member 16 may be slightly smaller than that of the back surface 14b. In the bonded structure 2C, the configurations of the front surface 14a and the back surface 14b of the substrate 14 are substantially the same, so that the base portion 6 is unlikely to warp even if thermal stress is generated on the substrate 14.

(変形例3)
本開示に係る接合構造は、図4に示した接合構造2Dでもよい。接合構造2Dは、下地部材16の代わりに下地部材38を備える点で、接合構造2Aの場合と相違する。この相違点を中心に、接合構造2Dを説明する。図4では、下地部材38を説明するため、下地部材38の一部を切り欠いている。
(Modification 3)
The joint structure according to the present disclosure may be the joint structure 2D shown in FIG. The joint structure 2D is different from the case of the joint structure 2A in that the base member 38 is provided instead of the base member 16. The joint structure 2D will be described focusing on this difference. In FIG. 4, a part of the base member 38 is cut out in order to explain the base member 38.

下地部材38は、ブロック体である。下地部材38は、例えば、表面14a全体ではなく、搭載領域A上に選択的に設けられ得る。下地部材38の材料の例は、下地部材16の場合と同様である。下地部材38の表面381には、酸化被膜38aが形成されている。よって、下地部材38は、材料αで形成される本体部38bと、酸化被膜38aを有する。この場合、酸化被膜38aの表面(レンズ8側の面)が下地部材38の表面381でもある。下地部材38の形状の例は、直方体及び円柱を含む。下地部材38の厚さt2は100μm以上500μm以下である。厚さt2の上限は、例えばレンズ8の光軸の表面14aに対する高さに応じて設定され得る。下地部材36は、例えば接着剤層40で基板14に固定される。接着剤層40を形成する接着剤の例は高放熱性接着剤である。 The base member 38 is a block body. The base member 38 may be selectively provided on the mounting area A, for example, instead of the entire surface 14a. The example of the material of the base member 38 is the same as that of the base member 16. An oxide film 38a is formed on the surface 381 of the base member 38. Therefore, the base member 38 has a main body portion 38b formed of the material α and an oxide film 38a. In this case, the surface of the oxide film 38a (the surface on the lens 8 side) is also the surface 381 of the base member 38. Examples of the shape of the base member 38 include a rectangular parallelepiped and a cylinder. The thickness t2 of the base member 38 is 100 μm or more and 500 μm or less. The upper limit of the thickness t2 can be set, for example, according to the height of the optical axis of the lens 8 with respect to the surface 14a. The base member 36 is fixed to the substrate 14 with, for example, an adhesive layer 40. An example of an adhesive forming the adhesive layer 40 is a highly heat-dissipating adhesive.

下地部材38がブロック体である場合、蒸着法、メッキ法などを用いて薄膜状の下地部材を形成する場合に比べ下地形成が容易である。厚さt2が100μm以上500μm以下である場合、下地部材38をハンドリングし易い。下地部材38が、直方体である場合、加工コストを低減できる。下地部材38が円柱である場合、接合構造2Dの温度が上昇した場合でも、接着剤層12に均一に熱応力が生じやすいので、接着剤層12の変形を抑制できる。そのため、接着剤層12自体が破壊されにくく、接合構造2Dの信頼性が向上する。 When the base member 38 is a block body, it is easier to form the base member than when the base member 38 is formed into a thin film by a vapor deposition method, a plating method, or the like. When the thickness t2 is 100 μm or more and 500 μm or less, the base member 38 is easy to handle. When the base member 38 is a rectangular parallelepiped, the processing cost can be reduced. When the base member 38 is a cylinder, even when the temperature of the joint structure 2D rises, thermal stress is likely to be uniformly generated in the adhesive layer 12, so that deformation of the adhesive layer 12 can be suppressed. Therefore, the adhesive layer 12 itself is not easily destroyed, and the reliability of the bonded structure 2D is improved.

次に、実験例を説明する。説明の便宜のため、これまで説明した実施形態及び変形例の要素に相当する要素に同じ符号を付する。本開示は以下に説明する実験例に限定されない。実験例では、4枚の基板14を準備した。基板14の材料はAlNであった。 Next, an experimental example will be described. For convenience of explanation, the same reference numerals are given to the elements corresponding to the elements of the embodiments and modifications described above. The present disclosure is not limited to the experimental examples described below. In the experimental example, four substrates 14 were prepared. The material of the substrate 14 was AlN.

4枚の基板14のうち2枚の基板14上に、図5に示したように、下地膜34及び下地部材16を積層し、台部のサンプルとして2つのサンプルS1を得た。下地膜34の材料はチタンであり、下地膜34はチタン膜であった。下地膜34の厚さは約50nmであった。下地部材16の材料はAlであった。下地部材16の厚さは約100nmであった。各サンプルS1は、基板14上に、下地膜34及び下地部材16を順に電子ビーム蒸着によって形成することで製造された。 As shown in FIG. 5, the base film 34 and the base member 16 were laminated on two of the four substrates 14, to obtain two samples S1 as base samples. The material of the base film 34 was titanium, and the base film 34 was a titanium film. The thickness of the base film 34 was about 50 nm. The material of the base member 16 was Al. The thickness of the base member 16 was about 100 nm. Each sample S1 was produced by forming a base film 34 and a base member 16 on a substrate 14 in order by electron beam deposition.

4枚の基板14のうち残りの2枚の基板14自体をそれぞれ台部のサンプルS2(図5参照)とした。すなわち、各サンプルS2は、AlN基板であった。 Of the four substrates 14, the remaining two substrates 14 themselves were used as sample S2 (see FIG. 5) of the base. That is, each sample S2 was an AlN substrate.

サンプルS1及びサンプルS2をそれぞれ用いてせん断強度試験を行った。サンプルS1及びサンプルS2を利用した点以外は、試験方法は同じであった。よって、サンプルS1及びサンプルS2をサンプルSと称し、図6を用いて試験方法を説明する。 Shear strength tests were performed using Sample S1 and Sample S2, respectively. The test method was the same except that sample S1 and sample S2 were used. Therefore, the sample S1 and the sample S2 are referred to as a sample S, and the test method will be described with reference to FIG.

サンプルSにUVオゾン洗浄処理を実施した。その後、図6に示したように、サンプルS上に金属ワッシャ42を配置した。金属ワッシャ42の高さTは0.2mmであった。金属ワッシャ42の内径φは1.05mmであった。次に、金属ワッシャ42の内側に紫外線硬化樹脂を充填した後、紫外線硬化樹脂に紫外線を照射して硬化物44を得た。硬化物44が接着剤層12の実験モデルである。使用した紫外線硬化樹脂はエポキシ系の紫外線硬化樹脂であった。 Sample S was subjected to UV ozone cleaning treatment. Then, as shown in FIG. 6, a metal washer 42 was placed on the sample S. The height T of the metal washer 42 was 0.2 mm. The inner diameter φ of the metal washer 42 was 1.05 mm. Next, after filling the inside of the metal washer 42 with an ultraviolet curable resin, the ultraviolet curable resin was irradiated with ultraviolet rays to obtain a cured product 44. The cured product 44 is an experimental model of the adhesive layer 12. The UV curable resin used was an epoxy-based UV curable resin.

その後、金属ワッシャ42に対して、サンプルSの表面に平行な方向に沿って(金属ワッシャ42の軸線に直交する方向に沿って)金属ワッシャ42に荷重を印加した。荷重の印加は、株式会社イマダのフォースゲージ(ZTS−50N)によって行った。荷重を上げながら、硬化物44が破壊され、硬化物44のサンプルSからの剥離が生じた時の荷重を取得した。また、硬化物44の剥離跡のサンプルSの表面状態(剥離モード)の画像を取得した。 Then, a load was applied to the metal washer 42 along the direction parallel to the surface of the sample S (along the direction orthogonal to the axis of the metal washer 42). The load was applied by a force gauge (ZTS-50N) manufactured by Imada Co., Ltd. While increasing the load, the load when the cured product 44 was destroyed and the cured product 44 was peeled from the sample S was obtained. In addition, an image of the surface state (peeling mode) of the sample S of the peeling mark of the cured product 44 was acquired.

上記せん断試験を、2つのサンプルS1それぞれと、2つのサンプルS2それぞれをサンプルSとして行った。試験結果で得られた硬化物44のサンプルSからの剥離が生じた際の荷重は表1のとおりであった。表1においてNo.1及びNo.2は、2つのサンプルS1(又は2つのサンプルS2)を使用したせん断試験を区別するための番号である。 The above shear test was performed using each of the two samples S1 and each of the two samples S2 as a sample S. Table 1 shows the load when the cured product 44 obtained from the test results was peeled from the sample S. In Table 1, No. 1 and No. 2 is a number for distinguishing shear tests using two samples S1 (or two samples S2).


(ただし、1kgf=9.8N)

(However, 1kgf = 9.8N)

表1の結果より、サンプルS1を台部として使用した方が、サンプルS2を台部として使用する場合より、台部と硬化物44(接着剤層12に相当)との接着強度が向上していることが理解され得る。 From the results in Table 1, the adhesive strength between the base and the cured product 44 (corresponding to the adhesive layer 12) is improved when the sample S1 is used as the base than when the sample S2 is used as the base. It can be understood that there is.

また、せん断試験後、サンプルS1及びサンプルS2の表面における接着痕をデジタルマイクロスコープ(株式会社キーエンスVHX−6000)を用いて、150倍の倍率で観察した。撮像したサンプルS1及びサンプルS2の画像を図7及び図8に示す。図7及び図8における円環部分46の内側が、硬化物44が存在していた領域である。サンプルS1を使用した場合には表面に硬化物44が多く残っていた一方で、サンプルS2を使用した場合には硬化物44が表面にほとんど残っていなかった。つまり、せん断試験時の破壊モードに関しては、サンプルS1を用いた場合、凝集破壊が支配的である一方、サンプルS2を用いた場合、界面破壊が支配的であった。 After the shear test, the adhesion marks on the surfaces of the samples S1 and S2 were observed at a magnification of 150 times using a digital microscope (KEYENCE VHX-6000 Co., Ltd.). The images of the captured samples S1 and S2 are shown in FIGS. 7 and 8. The inside of the annular portion 46 in FIGS. 7 and 8 is the region where the cured product 44 was present. When sample S1 was used, a large amount of cured product 44 remained on the surface, whereas when sample S2 was used, almost no cured product 44 remained on the surface. That is, regarding the fracture mode during the shear test, cohesive fracture was dominant when sample S1 was used, while interfacial fracture was dominant when sample S2 was used.

サンプルS1は下地部材16を有する。上記試験方法で説明したように、サンプルS上に金属ワッシャ42を配置して硬化物44を形成する前に、サンプルSはUVオゾン処理が施されるので、サンプルS1の下地部材16の表面には、酸化被膜が形成されていた。従って、サンプルS1及びサンプルS2を用いた場合の試験結果の違いより、酸化される材料α(本実験例ではAl)を含む下地部材16を台部が有する場合、接着剤層12と台部界面の接着力が向上したことで、凝集破壊率が向上することがわかった。凝集破壊は、界面破壊より信頼性が高いため、台部が、酸化される材料α(本実験例ではAl)を含む下地部材16を有する形態では、台部と接着層の高い接着信頼性を実現できる。 Sample S1 has a base member 16. As described in the above test method, before the metal washer 42 is arranged on the sample S to form the cured product 44, the sample S is subjected to UV ozone treatment, so that the surface of the base member 16 of the sample S1 is subjected to UV ozone treatment. An oxide film was formed. Therefore, based on the difference in the test results when the sample S1 and the sample S2 are used, when the base member 16 including the material α to be oxidized (Al in this experimental example) is provided in the base portion, the adhesive layer 12 and the base portion interface It was found that the cohesive fracture rate was improved by improving the adhesive strength of the aluminum. Since cohesive fracture is more reliable than interfacial fracture, in the form where the base member 16 contains the material α (Al in this experimental example) to be oxidized, the base portion and the adhesive layer have high adhesion reliability. realizable.

以上、本開示の種々の実施形態及び変形例を説明した。しかしながら、本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、本開示の要旨を変更しない範囲で更に種々の変形が可能である。 The various embodiments and modifications of the present disclosure have been described above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without changing the gist of the present disclosure.

下地部材は、光学部品と接着剤(図1の接着剤層12)との間にも設けられていてもよい。この場合、接着剤の選択の自由度が高くなる。光学部品側に下地部材を配置する形態は、例えば、光学部品の接着剤側の面の材料が、ガラス及び樹脂以外の場合に有効である。 The base member may also be provided between the optical component and the adhesive (adhesive layer 12 in FIG. 1). In this case, the degree of freedom in selecting the adhesive is increased. The form of arranging the base member on the optical component side is effective, for example, when the material of the surface of the optical component on the adhesive side is other than glass and resin.

本開示における下地部材は、その全体が酸化された酸化領域であってもよい。この場合でも、酸化領域が接着剤と接するので、本開示の種々の実施形態及び変形例で説明した作用効果が奏される。下地部材が、その一部に酸化領域を有する(例えば酸化被膜を有する場合)、又は、全体が酸化領域であるかは、例えば、下地部材の材料で形成された薄膜、ブロック体などに対して実施する酸化処理(例えば、UVオゾン処理、酸素含有雰囲気でのベーキング処理、空気中に一定時間放置すること等)の条件などで調整され得る。 The base member in the present disclosure may be an oxidized region in which the entire base member is oxidized. Even in this case, since the oxidized region is in contact with the adhesive, the effects described in the various embodiments and modifications of the present disclosure are exhibited. Whether the base member has an oxide region in a part thereof (for example, when it has an oxide film) or the whole base member has an oxide region is determined, for example, with respect to a thin film, a block body, etc. formed of the material of the base member. It can be adjusted by the conditions of the oxidation treatment to be carried out (for example, UV ozone treatment, baking treatment in an oxygen-containing atmosphere, leaving in the air for a certain period of time, etc.).

接合構造は、複数の光学部品を備えてもよい。この場合の、各光学部品と基板との間には、下地部材が介在すればよい。光学部品は、フィルタ(例えば、波長選択性フィルタ)でもよい。フィルタは、例えば、ガラスまたは樹脂で形成された基板に所定機能を有する誘電体膜(又は誘電体多層膜)が形成された光学部品である。 The joint structure may include a plurality of optical components. In this case, a base member may be interposed between each optical component and the substrate. The optical component may be a filter (for example, a wavelength selective filter). The filter is, for example, an optical component in which a dielectric film (or a dielectric multilayer film) having a predetermined function is formed on a substrate made of glass or resin.

光デバイスは、台部上に配置される複数のLDを備えていてもよい。複数のLDは、異なる波長帯域の光を出力してもよい。例えば、光デバイスは、赤色波長帯域のレーザ光を出力する赤色LD、緑色波長帯域のレーザ光を出力する緑色LD及び青色波長帯域のレーザ光を出力する青色LDを備えてもよい。このように、光デバイスが複数のLDを備える場合、光デバイスは、複数のレンズを備え得る。光デバイスが複数のレンズを有する形態では、複数のレンズそれぞれが、接合構造が有する光学部品に相当する。 The optical device may include a plurality of LDs arranged on the base. The plurality of LDs may output light in different wavelength bands. For example, the optical device may include a red LD that outputs a laser beam in a red wavelength band, a green LD that outputs a laser beam in a green wavelength band, and a blue LD that outputs a laser beam in a blue wavelength band. As described above, when the optical device includes a plurality of LDs, the optical device may include a plurality of lenses. In the form in which the optical device has a plurality of lenses, each of the plurality of lenses corresponds to an optical component of the junction structure.

光デバイスが、複数のLD及び複数のレンズを備える場合、光デバイスは、台部に設けられ、複数のLDからの複数のレーザ光を合波する合波光学系を更に備えてもよい。この場合、複数のレンズと複数のLDとは一対一に対応しており、合波光学系は、複数のレンズを通過した複数のレーザ光を合波する。複数のレンズそれぞれは、対応するLDからのレーザ光を平行光に変換する機能を有してもよい。合波光学系は、例えば、複数の波長選択性フィルタを有し得る。このように、光デバイスが複数のレンズ及び複数の波長選択性フィルタを有する形態では、複数のレンズ及び複数の波長選択性フィルタそれぞれが、接合構造が有する光学部品に相当する。接着接合を利用した合波光学系では、例えば、LD、レンズなどと、合波光学系との配置関係の維持が重要であるが、本開示に係る接合構造は信頼性が高いため、さまざまな環境下でも合波性能を維持しやすい。 When the optical device includes a plurality of LDs and a plurality of lenses, the optical device may further include a combined wave optical system provided on the base and combining a plurality of laser beams from the plurality of LDs. In this case, the plurality of lenses and the plurality of LDs have a one-to-one correspondence, and the combined wave optical system combines the plurality of laser beams that have passed through the plurality of lenses. Each of the plurality of lenses may have a function of converting the laser light from the corresponding LD into parallel light. The combined wave optical system may have, for example, a plurality of wavelength selective filters. As described above, in the form in which the optical device has a plurality of lenses and a plurality of wavelength selective filters, each of the plurality of lenses and the plurality of wavelength selective filters corresponds to an optical component having a junction structure. In the combined wave optical system using adhesive bonding, for example, it is important to maintain the arrangement relationship between the LD, lens, etc. and the combined wave optical system. However, since the bonding structure according to the present disclosure is highly reliable, there are various types. It is easy to maintain combined wave performance even in an environment.

光デバイスは、基板上の構成(LD、光学部品など)を外気中の水分、塵等から守り、さらに接合構造を水分から保護し接合の信頼性を維持しやすいように、カバーを有してもよい。水分の侵入率を下げるために、カバーは、基板に溶接などによってハーメチックシールされていてもよい。このように光デバイスがカバーを有する形態では、カバーは、LDから出力されたレーザ光をカバーの外に出力する窓部を有する。光デバイスは、基板または基板が配置された温調素子を支持する支持部材を有してもよい。この場合、上記カバーは、支持部材に溶接され、支持部材上の構成がハーメチックされてもよい。 The optical device has a cover to protect the configuration (LD, optical components, etc.) on the substrate from moisture, dust, etc. in the outside air, protect the bonding structure from moisture, and easily maintain the reliability of the bonding. May be good. In order to reduce the penetration rate of moisture, the cover may be hermetically sealed to the substrate by welding or the like. In such a form in which the optical device has a cover, the cover has a window portion that outputs the laser beam output from the LD to the outside of the cover. The optical device may have a substrate or a support member that supports the temperature control element on which the substrate is arranged. In this case, the cover may be welded to the support member and the configuration on the support member may be hermetic.

光デバイスは、半導体レーザ素子であるLDの代わりに他の発光素子を備えていてもよい。 The optical device may include another light emitting element instead of the LD which is a semiconductor laser element.

これまで説明した種々の実施形態及び変形例は、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で適宜組み合わされてもよい。 The various embodiments and modifications described so far may be appropriately combined without departing from the spirit of the present disclosure.

2A〜2D…接合構造
4…光デバイス
6…台部
8…レンズ(光学部品)
10…レーザダイオード
12…接着剤層(接着剤)
14…基板
14a…表面
14b…裏面
16…下地部材
16a…酸化被膜(酸化領域)
16b…本体部
18…電子冷却モジュール(温調素子)
20…第1セラミック板
22…第2セラミック板
24…n型半導体柱
26…p型半導体柱
28…電極
30…支持台
32…中間板
34…下地膜
36, 38…下地部材
38a…酸化被膜(酸化領域)
38b…本体部
40…接着剤層
42…金属ワッシャ
44…硬化物
46…円環部分
161,361,381…下地部材の基板と反対側の表面
A…搭載領域
L…レーザ光
t1…厚さ(下地部材の厚さ)
t2…厚さ(下地部材の厚さ)
S,S1,S2…サンプル
T…金属ワッシャの高さ
φ…金属ワッシャの内径
2A to 2D ... Bonding structure 4 ... Optical device 6 ... Base 8 ... Lens (optical component)
10 ... Laser diode 12 ... Adhesive layer (adhesive)
14 ... Substrate 14a ... Front surface 14b ... Back surface 16 ... Base member 16a ... Oxidized film (oxidized region)
16b ... Main body 18 ... Electronic cooling module (temperature control element)
20 ... 1st ceramic plate 22 ... 2nd ceramic plate 24 ... n-type semiconductor pillar 26 ... p-type semiconductor pillar 28 ... Electrode 30 ... Support base 32 ... Intermediate plate 34 ... Base film 36, 38 ... Base member 38a ... Oxidation film ( Oxidation region)
38b ... Main body 40 ... Adhesive layer 42 ... Metal washer 44 ... Hardened material 46 ... Ring portion 161, 361, 381 ... Surface A on the side opposite to the substrate of the base member ... Mounting area L ... Laser light t1 ... Thickness ( Base member thickness)
t2 ... Thickness (thickness of base member)
S, S1, S2 ... Sample T ... Height of metal washer φ ... Inner diameter of metal washer

Claims (10)

台部と、
前記台部に接合される光学部品と、
を備え、
前記台部は、
基板と、
前記基板に設けられる下地部材と、
を有し、
前記下地部材は、少なくとも前記基板と反対側の表面に酸化領域を有し、
前記光学部品は、接着剤で前記酸化領域に接着されている、
接合構造。
With the base
Optical components joined to the base and
With
The base is
With the board
The base member provided on the substrate and
Have,
The base member has an oxidation region at least on the surface opposite to the substrate.
The optical component is adhered to the oxidized region with an adhesive.
Joint structure.
前記下地部材は、酸化される材料を含み、
前記材料は、アルミニウム、銅、ニッケル若しくはシリコン、又は、アルミニウム、銅、ニッケル及びシリコンのうちのいずれかの合金である、
請求項1に記載の接合構造。
The base member contains a material to be oxidized and contains
The material is aluminum, copper, nickel or silicon, or an alloy of any of aluminum, copper, nickel and silicon.
The joining structure according to claim 1.
前記基板は、温度を調節する温調素子上に配置されている、
請求項1または請求項2に記載の接合構造。
The substrate is arranged on a temperature control element that regulates temperature.
The joining structure according to claim 1 or 2.
前記基板の材料は、セラミックである、
を有する、
請求項3に記載の接合構造。
The material of the substrate is ceramic.
Have,
The joining structure according to claim 3.
前記下地部材の厚さは、50nm以下である、
請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の接合構造。
The thickness of the base member is 50 nm or less.
The joining structure according to any one of claims 1 to 4.
前記下地部材と前記基板とは、チタン又はニッケルを含む下地膜を介して接合されている、
請求項5に記載の接合構造。
The base member and the substrate are joined via a base film containing titanium or nickel.
The joining structure according to claim 5.
前記下地部材は、前記基板の表面全体に設けられている、
請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の接合構造。
The base member is provided on the entire surface of the substrate.
The joining structure according to any one of claims 1 to 6.
前記下地部材は、ブロック体であり、
前記ブロック体の厚さは、100μm以上500μm以下である、
請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の接合構造。
The base member is a block body and
The thickness of the block body is 100 μm or more and 500 μm or less.
The joining structure according to any one of claims 1 to 4.
前記下地部材の形状は、直方体又は円柱である、
請求項8に記載の接合構造。
The shape of the base member is a rectangular parallelepiped or a cylinder.
The joining structure according to claim 8.
請求項1から請求項9のいずれか1項に記載の接合構造を備える、
光デバイス。
The joining structure according to any one of claims 1 to 9 is provided.
Optical device.
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