JP6871184B2 - 半導体発光装置の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明の実施の形態について、図1を参照して説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、本発明を実施する上での好適な具体例として示すものであり、技術的に好ましい種々の技術的事項を具体的に例示している部分もあるが、本発明の技術的範囲は、この具体的態様に限定されるものではない。
パッケージ3は、下地部を構成するパッケージ基板31と、このパッケージ基板31と接合する蓋部材32と、パッケージ基板31及び蓋部材32を互いに接合するAuSn接合部材33と、蓋部材32の下面とAuSn接合部材33との間に挿入されたシーリング部材34と、半導体発光素子2をパッケージ基板31に搭載する搭載部材35とを有して構成されている。AuSn接合部材33は、接合部材の一例である。
図2は、図1に示す半導体発光装置1に含まれる半導体発光素子2の積層構造の一例を概略的に示す説明図である。図2に示すように、本実施の形態に係る半導体発光素子2は、透明基板21と、透明基板21上に形成されたAlGaN系の窒化物半導体層22と、電極23と、を有している。
図3は、実装基板への半導体発光装置1の実装の一例を示す説明図である。図3に示すように、実装基板5上に、8行(図3の図示縦方向)及び15列(図3の図示横方向)の合計120個の半導体発光装置1が実装されている。互いに隣接する半導体発光装置1の間隔は、約1mmに調整されている。8行や15列(120個)は一例であり、実装基板5に実装される半導体発光装置1の数は、8行15列(120個)に限定されるものではない。実装基板5は、例えば、銅(Cu)を主成分として含んで構成されている。
発明者らは、本実施の形態において、半導体発光装置1にアニール処理が施された場合、石英ガラスで形成された蓋部材32がパッケージ基板31から剥がれにくくなることを調べることを目的として、上述した実装において石英ガラスで形成された蓋部材32がパッケージ基板31から剥がれるか否かを調べる実験を行った。
まず、発明者らは、半導体発光装置1にアニール処理を施して、実装基板5に半導体発光装置1を実装して、蓋部材32がパッケージ基板31から剥がれるか否かを調べた。図5を参照して実験の詳細を説明する。図5は、実験の手順を示すフローチャートである。まず、発明者らは、120個の半導体発光装置1を準備した(S1)。なお、実験1は、後述する実験2の予備試験ともいうべきものであり、実験2と比較して、蓋部材32がパッケージ基板31から剥がれ易い状態の半導体発光装置1を準備した。
次に、発明者らは、別の120個の半導体発光装置1に対して上述した実験1と同様の手順(ステップS1〜S5)で実験を行った。実験2では、実験1と比較して蓋部材32とパッケージ基板31とを所定の強度で接合した半導体発光装置1を準備した。なお、ステップS2において、アニール処理は、残留応力の解放に最も効果的であった200度で実施した。また、ステップS4において、温度サイクル試験の回数は、2000サイクルとした。
次に、発明者らは、比較例として、半導体発光装置1にアニール処理を施さずに、実装基板5に半導体発光装置1を実装した例で、蓋部材32がパッケージ基板31から剥がれるか否かを調べた。具体的には、上述したステップにおいて、ステップ2、ステップ5及びステップ6を除く手順で実験を実施した。すなわち、半導体発光装置1を準備し(S1)、実装基板5に半導体発光装置1を実装し(S3)、半導体発光装置1に温度サイクル試験を1000サイクル実施し(S4)、蓋部材32(石英ガラス)の剥がれを目視により確認した(S5)。
以上説明したように、本発明の実施の形態に係る半導体発光装置1は、半導体発光素子2と、半導体発光素子2を収容するパッケージ3とを備え、パッケージ3は、半導体発光素子2を搭載するパッケージ基板31と、ガラスで形成された蓋部材32と、パッケージ基板31及び蓋部材32を接合する接合部材とを備え、接合部材は、パッケージ基板31と蓋部材32との熱膨張係数差に基づく残留応力を解放する接合部材である。この結果、蓋部材32及びパッケージ基板31の熱膨張係数差により生じる残留応力が解放されて、蓋部材32がパッケージ基板31から剥がれることを抑制することが可能となる。
次に、以上説明した実施の形態から把握される技術思想について、実施の形態における符号等を援用して記載する。ただし、以下の記載における各符号等は、特許請求の範囲における構成要素を実施の形態に具体的に示した部材等に限定するものではない。
[2]前記基板は、セラミックを含む無機材質基板であり、前記蓋部材(32)は、石英ガラスを含むガラス蓋であり、前記共晶合金半田は、AuSn半田である、前記[1]に記載の半導体発光装置(1)。
[3]前記AuSn半田は、20重量%のSnを含む、前記[2]に記載の半導体発光装置(1)。
[4]前記AuSn半田を160℃から210℃の温度で所定の時間にわたって熱処理する、前記[2]又は[3]に記載の半導体発光装置(1)の製造方法。
[5]前記AuSn半田を200℃で12時間にわたって熱処理する、前記[4]に記載の半導体発光装置(1)の製造方法。
2…半導体発光素子
20…バッファ層
21…透明基板
22…窒化物半導体層
22a…バッファ層
22b…nクラッド層
22c…発光層
22d…pクラッド層
22e…コンタクト層
23…電極
23a…アノード側電極部(p電極)
23b…カソード側電極部(n電極)
3…パッケージ
31…パッケージ基板
32…蓋部材
33…AuSn接合部材
34…シーリング部材
35…搭載部材
Claims (2)
- 第1の熱膨張係数を有するセラミックを含む無機材質基板に半導体発光素子を搭載する第1のステップと、
前記第1の熱膨張係数よりも小さい第2の熱膨張係数を有する石英ガラスを含むガラス蓋を前記無機材質基板に搭載された前記半導体発光素子に被せる第2のステップと、
前記ガラス蓋を前記無機材質基板にAuSn共晶半田によって接合する第3のステップと、を含み、
前記AuSn共晶半田は、前記第1及び第2の熱膨張係数の差に基づいて発生する残留応力を解放する特性を有すると共に、160℃から210℃の温度で所定の時間にわたって熱処理を受けたAuSn共晶半田であり、20重量%のSnを含む、
半導体発光装置の製造方法。 - 前記AuSn共晶半田は、200℃で12時間にわたって熱処理を受けたAuSn共晶半田である、
請求項1に記載の半導体発光装置の製造方法。
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