JP6864688B2 - 素子構造体および発光装置 - Google Patents
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Description
。
1.第1の実施の形態(素子構造体の支持部材の内部に応力緩和層を有する発光装置の例)
2.第2の実施の形態(支持部材のマウント材が導電性を有する場合の例)
3.変形例1(マウント材と応力緩和層との間に絶縁層を備えた例)
4.変形例2(絶縁層が多層膜である場合の例)
5.変形例3(応力緩和層が支持部材の選択的な領域に形成された例)
6.変形例4(応力緩和層が多層膜である場合の例)
7.変形例5(応力緩和層同士の間に接着層が介在する場合の例)
8.変形例6(応力緩和層の片側に複数のマウント材が設けられた場合の例)
[構成]
図1は、本開示の第1の実施の形態に係る素子構造体2を備えた発光装置1の構成例を表したものである。図2は、図1の素子構造体を拡大して表したものである。この発光装置1は、様々な電子機器の光源モジュールとして用いられるものである。電子機器の一例としては、高密度光ディスク装置、レーザビームプリンタおよびフルカラーディスプレイ等が挙げられる。
図4A〜図4Cに、支持部材11の製造工程の一例について示す。上述したような支持部材11は、例えば次のようにして製造することができる。即ち、まず図4Aに示したように、マウント材11A1の一面に、上述した軟質金属よりなる応力緩和層11B1を、例えば蒸着法、スパッタリング法、めっき法またはイオンプレーティング法等により成膜する。あるいは、応力緩和層11B1に共晶金属を用いた場合には、この共晶金属を用いた共晶接合により、マウント材11A1と応力緩和層11B1とを貼り合わせることもできる。また、これらのマウント材11A1と応力緩和層11B1とは、熱伝導性を有する接着層を介して貼り合わされても構わない。
本実施の形態の発光装置1では、発光素子10が発光する(例えばレーザ光を出力する)一方で、その消費電力に応じて熱を発生する。また、発光装置1の製造プロセスでは、発光素子10、支持部材11および放熱部材12のそれぞれを、はんだ接合等により接着するため、発光素子10には、例えば200℃以上の熱が加わることとなる。発光素子10において生じた熱は、放熱部材12により放出されるものの、素子構造体2では、これらの熱の影響を受けて、支持部材11および放熱部材12の熱膨張係数差に起因する応力が発生する。
図5は、本開示の第2の実施の形態に係る素子構造体2の支持部材11の構成例を表すものである。本実施の形態の支持部材11も、上記第1の実施の形態と同様、発光素子10と放熱部材12との間に設けられて、素子構造体2を構成するものである。
図6は、上記第2の実施の形態の変形例(変形例1)に係る支持部材の構成例を表すものである。本変形例の支持部材では、上記第2の実施の形態の積層構造において、マウント材11C1,11C2のそれぞれと応力緩和層11Bとの間に、絶縁層11Dが設けられている。
図7は、上記第2の実施の形態の変形例(変形例2)に係る支持部材の構成例を表すものである。上記変形例1では、マウント材11C1,11C2のそれぞれと応力緩和層11Bとの間に、絶縁層11Dが設けられた構成について説明したが、この絶縁層11Dは、本変形例のように、複数の層を含む多層膜であってもよい。具体的には、絶縁層11Dは、例えば2つの絶縁層11D1,11D2を含む多層膜であってもよい。絶縁層11D1,11D2の構成材料としては、上記絶縁層11Dの材料として列挙した絶縁材料と同様のものを用いることができる。絶縁層11D1,11D2の各構成材料は、互いに同じであってもよいし、異なっていてもよい。また、絶縁層11D1,11D2の各厚みは、互いに同じであってもよいし、異なっていてもよい。
図8は、変形例3に係る支持部材の構成例を表すものである。本変形例の支持部材では、応力緩和層11Bが、支持部材の選択的な領域に形成されている。例えば、応力緩和層11Bは、支持部材(マウント材11A1,11A2)の周縁領域Dを除いた領域に形成されている。
図9は、変形例4に係る支持部材の構成例を表すものである。上記第1の実施の形態等では、マウント材11A1,11A2間に応力緩和層11Bが設けられた構成について説明したが、この応力緩和層11Bは、本変形例のように、複数の層からなる多層膜を含んで構成されていてもよい。具体的には、応力緩和層11Bは、例えば2つの応力緩和層11B3,11B4を含む多層膜であってもよい。応力緩和層11B3,11B4には、上記応力緩和層11Bの材料として列挙した軟質金属と同様のものを用いることができる。応力緩和層11B3,11B4の各構成材料は、互いに同じであってもよいし、異なっていてもよい。また、応力緩和層11B3,11B4の各厚みは、互いに同じであってもよいし、異なっていてもよい。
図10は、変形例5に係る支持部材の構成例を表すものである。上記変形例4では、応力緩和層11Bが2つの応力緩和層11B3,11B4を含む多層膜である場合について説明したが、本変形例では、それらの応力緩和層11B3,11B4の間に、接着層11Eが介在する。接着層11Eは、熱伝導性の高い材料から構成されることが望ましい。このように、応力緩和層11B3,11B4の間には、他の層(例えば接着層11E)が介在していても構わない。
図11は、変形例6に係る支持部材の構成例を表すものである。上記第1の実施の形態等では、2つのマウント材11A1,11A2(または2つのマウント材11C1,11C2)の間に応力緩和層11Bが設けられた構成について例示したが、支持部材に設けられるマウント材は、3つ以上(3層以上)であってもよい。一例として、図11には、絶縁材料を含むマウント材11A1,11A2と、導電性を有するマウント材11C1,11C2とを積層した構成について示す。
(1)
放熱部材と、
前記放熱部材の上に設けられると共に、前記放熱部材の側から順に、第1のマウント材と、応力緩和層と、第2のマウント材とを有する支持部材と、
前記支持部材上に設けられた機能素子とを備え、
前記第1および第2のマウント材は、導電性を有する材料を含んで構成され、
前記支持部材は、前記第1および第2のマウント材の少なくともどちらか一方と前記応力緩和層との間に、熱伝導性をもつ絶縁層を有し、
前記応力緩和層は、前記支持部材の周縁部を除いた領域に形成されている
素子構造体。
(2)
前記導電性を有する材料は、炭化ケイ素(SiC)、銅、アルミニウム、銅−タングステン合金(Cu−W)および銅モリブデン合金(Cu−Mo)のうちの少なくとも1種を含む
上部(1)に記載の素子構造体。
(3)
前記絶縁層は、窒化アルミニウムを含んで構成されている
上部(1)または(2)に記載の素子構造体。
(4)
前記応力緩和層は、錫(Sn)、インジウム(In)およびアルミニウム(Al)のうちの少なくとも1種を含んで構成されている
上部(1)ないし(3)のいずれか1つ1に記載の素子構造体。
(5)
前記応力緩和層は、多層膜を含んで構成されている
上部(1)ないし(4)のいずれか1つ1に記載の素子構造体。
(6)
前記機能素子は、発光素子である
上部(1)ないし(5)のいずれか1つ1に記載の素子構造体。
(7)
前記発光素子は、半導体レーザである
上部(6)に記載の素子構造体。
(8)
放熱部材と、
前記放熱部材の上に設けられると共に、前記放熱部材の側から順に、第1のマウント材と、応力緩和層と、第2のマウント材とを有する支持部材と、
前記支持部材上に設けられた発光素子とを備え、
前記第1および第2のマウント材は、導電性を有する材料を含んで構成され、
前記支持部材は、前記第1および第2のマウント材の少なくともどちらか一方と前記応力緩和層との間に、熱伝導性をもつ絶縁層を有し、
前記応力緩和層は、前記支持部材の周縁部を除いた領域に形成されている
発光装置。
Claims (8)
- 放熱部材と、
前記放熱部材の上に設けられると共に、前記放熱部材の側から順に、第1のマウント材と、応力緩和層と、第2のマウント材とを有する支持部材と、
前記支持部材上に設けられた機能素子とを備え、
前記第1および第2のマウント材は、導電性を有する材料を含んで構成され、
前記支持部材は、前記第1および第2のマウント材の少なくともどちらか一方と前記応力緩和層との間に、熱伝導性をもつ絶縁層を有し、
前記応力緩和層は、前記支持部材の周縁部を除いた領域に形成されている
素子構造体。 - 前記導電性を有する材料は、炭化ケイ素(SiC)、銅、アルミニウム、銅−タングステン合金(Cu−W)および銅モリブデン合金(Cu−Mo)のうちの少なくとも1種を含む
請求項1に記載の素子構造体。 - 前記絶縁層は、窒化アルミニウムを含んで構成されている
請求項1に記載の素子構造体。 - 前記応力緩和層は、錫(Sn)、インジウム(In)およびアルミニウム(Al)のうちの少なくとも1種を含んで構成されている
請求項1に記載の素子構造体。 - 前記応力緩和層は、多層膜を含んで構成されている
請求項1に記載の素子構造体。 - 前記機能素子は、発光素子である
請求項1に記載の素子構造体。 - 前記発光素子は、半導体レーザである
請求項6に記載の素子構造体。 - 放熱部材と、
前記放熱部材の上に設けられると共に、前記放熱部材の側から順に、第1のマウント材と、応力緩和層と、第2のマウント材とを有する支持部材と、
前記支持部材上に設けられた発光素子とを備え、
前記第1および第2のマウント材は、導電性を有する材料を含んで構成され、
前記支持部材は、前記第1および第2のマウント材の少なくともどちらか一方と前記応力緩和層との間に、熱伝導性をもつ絶縁層を有し、
前記応力緩和層は、前記支持部材の周縁部を除いた領域に形成されている
発光装置。
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