JP2022082880A - 半導体発光装置及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
半導体発光素子と、
前記半導体発光素子の搭載部と、前記搭載部の外周部に立設され、頂面上に環形状の基板金属層が固着された基板接合面を有する枠部と、を有する基板と、
ガラスからなり、前記半導体発光素子の放射光を透過する窓部と、前記基板金属層に対応する大きさを有する環形状のキャップ金属層が固着されたキャップ接合面とを有し、接合層によって前記キャップ接合面が前記基板金属層に接合されて前記半導体発光素子を収容する内部空間を有して前記基板に封止接合された透光キャップと、を有し、
前記枠部の前記頂面は、前記枠部の外周部から内周部に向って高さが減ずるように傾斜している。
[第1の実施形態]
図1Aは、本発明の第1の実施形態による半導体発光装置10の上面を模式的に示す平面図である。図1Bは、半導体発光装置10の側面を模式的に示す図である。図1Cは、半導体発光装置10の裏面を模式的に示す平面図である。図1Dは、半導体発光装置10の内部構造を模式的に示す図である。
発光素子15は、n型半導体層、発光層及びp型半導体層を含む半導体構造層が形成されたアルミ窒化ガリウム(AlGaN)系の半導体発光素子(LED)である。また、発光素子15は、半導体構造層が、反射層を介して導電性の支持基板(シリコン:Si)上に形成(接合)されている。
図2A及び図2Bに示すように、基板11は、基板11の外周部に立設された枠11A(枠部)を有している。枠11Aの上端面である頂面11Tは環形状(本実施例形態では、矩形環形状)を有し、枠11Aの外周部から内周部に向って(凹部RCの方向に)傾斜角θで下方に(すなわち、透光キャップ13から離れる方向に)傾斜した傾斜面として形成されている。すなわち、枠11Aの頂面11Tが、外周部から内周部に向って高さが減ずるように傾斜角θで傾斜した構造を有している。
[第2の実施形態]
図3Aは、第2の実施形態の半導体発光装置50における透光キャップ13を模式的に示す平面図である。なお、基板11に接合する前の透光キャップ13を示している。
図5Aは、第3の実施形態の半導体発光装置60における、透光キャップ13と基板11の枠11Aとの接合部の断面を拡大して示す部分拡大断面図である。枠11Aの上端面である頂面11Tが枠11Aの外周部から内周部に向って傾斜角θで傾斜し、高さが減じる傾斜面として形成されている点は、上記した第1、第2の実施形態実施形態と同様である。
図6Aは、第4の実施形態の半導体発光装置70における、透光キャップ13と基板11の枠11Aとの接合部の断面を拡大して示す部分拡大断面図である。枠11Aの上端面である頂面11Tが枠11Aの外周部から内周部に向って高さが減じるように傾斜角θで傾斜した傾斜面として形成されている点は、上記した第1~第3実施形態と同様である。また、図6Bは、枠11Aの内側壁上の基板金属層12の延在部12Eを模式的に示す側面図である。
(第1及び第2の実施形態の基板11)
図7A及び図7Bは、第1及び第2の実施形態における基板11の製造方法を模式的に示す断面図である。
・まず、枠体部である枠11Aとなるセラミックシート11Fに基板金属層12となるタングステン(W)パターンを印刷する(STEP 1)。
・次に、枠の上端面が傾斜するようにプレス形成によって凹部DPを形成する(STEP 2)。
・続いて、型抜きによって開口OPを形成する(STEP 3)。
・開口となる部分が型抜きして形成され、段差部11Jとなるセラミックシート11Bを準備する。また、配線電極14、実装電極17及び金属ビア18が設けられた基板平板部11Cを準備する(STEP 4)。
・上記した枠11A、セラミックシート11B及び基板平板部11Cを重ねて密着し、1000℃前後で焼成してセラミック製の基板11を形成する(STEP 5)。
(第3の実施形態の基板11)
図8は、第3の実施形態における基板11の製造方法を模式的に示す断面図である。
・まず、枠体部(枠11A)となるセラミックシート11Fに枠の上端面が傾斜するような凹部DPをプレス形成する(STEP 1)。
・次に、型抜きによって開口OPを形成する(STEP 2)
・続いて、基板金属層12及び延在部12Eとなるタングステン(W)パターンをスプレー塗布して形成する(STEP 3)。
・上記したSTEP 4及びSTEP 5と同様にして、基板金属層12及び延在部12Eが形成された枠11Aを、セラミックシート11B及び基板平板部11Cに重ねて密着し、1000℃前後で焼成してセラミック製の基板11を形成する(図7B参照)。
(第4の実施形態の基板11)
図9は、第4の実施形態における基板11の製造方法を模式的に示す断面図である。
・まず、枠体部(枠11A)となるセラミックシート11Fに開口OPを型抜きによって形成する(STEP 1)。
・次に、基板金属層12及び延在部12Eとなるタングステン(W)パターンをスプレー塗布して形成する(STEP 2)。
・続いて、枠11Fの上端面が傾斜するようにプレス形成を行い、基板金属層12及び延在部12Eが形成された枠11Aを形成する(STEP 3)。
・上記したSTEP 4及びSTEP 5と同様にして、基板金属層12及び延在部12Eが形成された枠11Aを、セラミックシート11B及び基板平板部11Cに重ねて密着し、1000℃前後で焼成してセラミック製の基板11を形成する(図7B参照)。
11 基板
11A 枠
11E 内側壁
11J 段差部
11P 突出面
11T 頂面
12 基板金属層
12E 基板金属層延在部
13 透光キャップ
13A 窓部
13B キャップ接合部
13T キャップ接合面
14,14A,14B 配線電極
15 半導体発光素子
21 キャップ金属層
22 接合層
22B 接合材バンプ
22E 接合層延在部
24 接合部
RC 凹部
Claims (12)
- 半導体発光素子と、
前記半導体発光素子の搭載部と、前記搭載部の外周部に立設され、頂面上に環形状の基板金属層が固着された基板接合面を有する枠部と、を有する基板と、
ガラスからなり、前記半導体発光素子の放射光を透過する窓部と、前記基板金属層に対応する大きさを有する環形状のキャップ金属層が固着されたキャップ接合面とを有し、接合層によって前記キャップ接合面が前記基板金属層に接合されて前記半導体発光素子を収容する内部空間を有して前記基板に封止接合された透光キャップと、を有し、
前記枠部の前記頂面は、前記枠部の外周部から内周部に向って高さが減ずるように傾斜している、半導体発光装置。 - 前記透光キャップは平板形状を有する、請求項1に記載の半導体発光装置。
- 前記基板金属層は、前記枠部の内側壁の少なくとも一部を覆うように前記頂面から内側壁上に至って延在する金属層延在部を有する、請求項1又は2に記載の半導体発光装置。
- 前記接合層は、前記金属層延在部上に至るように延在する接合層延在部を有する、請求項3に記載の半導体発光装置。
- 前記枠部の内側壁は、前記内部空間に突出した突出面を有する、請求項3又は4に記載の半導体発光装置。
- 前記枠部の内側壁は、前記内部空間に突出し、前記搭載部の搭載面に対して段差として形成された段差部を有する、請求項3ないし5のいずれか一項に記載の半導体発光装置。
- 前記接合層延在部は、少なくとも一部が前記段差部に達するように形成されている、請求項6に記載の半導体発光装置。
- 前記枠部の前記頂面は、円環形状又は多角形形状を有する、請求項1ないし7のいずれか一項に記載の半導体発光装置。
- 前記接合層はAuSn接合材からなる、請求項1ないし8のいずれか一項に記載の半導体発光装置。
- 請求項1ないし9のいずれか一項に記載の半導体発光装置の製造方法であって、
前記キャップ金属層上または前記基板金属層に複数の接合材バンプを溶着して配列し、
前記複数の接合材バンプを押圧しつつ加熱し、互いに隣接したバンプを溶融によって合体させて前記キャップ金属層及び前記基板金属層を接合する、半導体発光装置の製造方法。 - 前記複数の接合材バンプの接合材容積は、前記接合層が基板金属層又はキャップ金属層からはみ出さない容積として設定されている、請求項10に記載の半導体発光装置の製造方法。
- 請求項3ないし7のいずれか一項に記載の半導体発光装置の製造方法であって、
前記キャップ金属層または前記基板金属層上に複数の接合材バンプを溶着して配列し、
前記複数の接合材バンプを押圧しつつ加熱し、互いに隣接したバンプを溶融によって合体させて前記キャップ金属層及び前記基板金属層を接合し、
前記複数の接合材バンプの接合材容積は、溶融によって前記基板金属層延在部上に垂れるように設定されている、半導体発光装置の製造方法。
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