JP7108179B2 - Manufacturing method of cap, light emitting device and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、キャップの製造方法と、発光装置及びその製造方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for manufacturing a cap, a light emitting device, and a method for manufacturing the same.
特許文献1には、素子が搭載されたセラミック基板と、該基板に接続された窓とを有する気密封止パッケージが記載されている。セラミック基板の表面及び窓の表面にはそれぞれメタライズ層が形成され、セラミック基板表面のメタライズ層と窓表面のメタライズ層ははんだ材料で接続されている。 Patent Document 1 describes a hermetically sealed package having a ceramic substrate on which an element is mounted and a window connected to the substrate. A metallized layer is formed on the surface of the ceramic substrate and the surface of the window, respectively, and the metallized layer on the surface of the ceramic substrate and the metallized layer on the surface of the window are connected with a solder material.
窓における光の反射を低減するためには、窓の表面に反射防止膜を設けることが有効である。しかしながら、窓に反射防止膜を設けると、レーザスクライブ等を行う際における位置検出用レーザ光も反射抑制してしまう。例えば、レーザスクライブする際に、検出用レーザ光を加工対象物に照射し、その反射光によって加工対象物の位置を検出する。しかし、加工対象物に反射防止膜が形成されていると、この反射防止膜により検出用レーザ光が透過するため、反射光が減少し、加工対象物の位置の検出が困難となる場合がある。 In order to reduce the reflection of light on the window, it is effective to provide the surface of the window with an antireflection film. However, if an antireflection film is provided on the window, reflection of the laser beam for position detection during laser scribing or the like is also suppressed. For example, when performing laser scribing, the object is irradiated with a detection laser beam, and the position of the object is detected by the reflected light. However, when an anti-reflection film is formed on the object to be processed, the detection laser light is transmitted through the anti-reflection film, which reduces the amount of reflected light, making it difficult to detect the position of the object. .
本開示は以下の発明を含む。
第1主面を有する透光性部材と、前記第1主面に設けられた枠状の複数の金属膜と、少なくとも前記第1主面の前記金属膜に囲まれた領域にそれぞれ設けられた複数の反射防止膜と、を有する透光性部材複合体を準備する準備工程と、
隣接する前記金属膜間の前記反射防止膜が設けられていない領域を分割予定位置とし、前記第1主面をレーザ光照射面としてレーザスクライブを行うことにより、前記透光性部材複合体を個片化してキャップを得る個片化工程と、
を備える発光装置用のキャップの製造方法。
The present disclosure includes the following inventions.
a translucent member having a first main surface; a plurality of frame-shaped metal films provided on the first main surface; a preparation step of preparing a translucent member composite having a plurality of antireflection films;
By performing laser scribing using the first main surface as a laser beam irradiation surface with the region where the antireflection film is not provided between the adjacent metal films as the planned division position, the translucent member composite is divided into individual pieces. a separation step of separating into pieces to obtain caps;
A method of manufacturing a cap for a light emitting device comprising:
上述の方法により製造したキャップと、凹部が設けられた本体及び前記凹部の周りの前記本体の表面に設けられた金属膜とを含むパッケージと、前記パッケージの凹部内に配置された発光素子と、を準備する第2準備工程と、
前記キャップの金属膜と前記パッケージの金属膜とを、金属材料を含有する接合材を介して接合する接合工程と、
を備える発光装置の製造方法。
a package comprising a cap manufactured by the method described above, a body provided with a recess and a metal film provided on the surface of the body around the recess, a light emitting element disposed within the recess of the package; a second preparation step of preparing
a bonding step of bonding the metal film of the cap and the metal film of the package via a bonding material containing a metal material;
A method for manufacturing a light-emitting device comprising:
第1主面を有する透光性部材と、前記第1主面に設けられた枠状の第1金属膜と、前記第1主面の前記第1金属膜に囲まれた領域のみに前記第1金属膜から離間して設けられた反射防止膜と、を有するキャップと、
凹部が設けられた本体と、前記凹部の周りの前記本体の表面に設けられた第2金属膜と、を有するパッケージと、
前記第1金属膜と前記第2金属膜とを接合する、金属材料を含有する接合材と、
前記キャップと前記パッケージに囲まれた空間内に配置された発光素子と、
を備える発光装置。
a translucent member having a first main surface; a frame-shaped first metal film provided on the first main surface; 1 an antireflection film spaced apart from the metal film;
a package having a body provided with a recess and a second metal film provided on a surface of the body around the recess;
a bonding material containing a metal material for bonding the first metal film and the second metal film;
a light emitting element arranged in a space surrounded by the cap and the package;
A light emitting device.
これにより、反射防止膜を設けた発光装置用のキャップを精度よく製造することができ、そのキャップを用いた発光装置を製造することができる。また、接合材が反射防止膜に付着する可能性が低減された発光装置を得ることができる。 As a result, the cap for the light emitting device provided with the antireflection film can be manufactured with high accuracy, and the light emitting device using the cap can be manufactured. Also, a light-emitting device can be obtained in which the bonding material is less likely to adhere to the antireflection film.
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。ただし、以下に示す実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための方法を例示するものであって、本発明を以下の実施形態に特定するものではない。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the embodiments shown below are examples of methods for embodying the technical idea of the present invention, and the present invention is not limited to the following embodiments. Furthermore, in the following description, the same names and symbols indicate the same or homogeneous members, and detailed description thereof will be omitted as appropriate.
図1は、実施形態に係る発光装置の製造工程を概略的に示すフローチャートである。図1に示すとおり、実施形態の発光装置の製造方法は、キャップの製造工程S100と、キャップとパッケージと発光素子とを準備する第2準備工程S201と、キャップとパッケージとを接合する接合工程S202とを有する。キャップの製造工程S100は、透光性部材複合体を準備する第1準備工程S101と、透光性部材複合体を個片化してキャップを得る個片化工程S102と、を含む。 FIG. 1 is a flow chart schematically showing manufacturing steps of a light emitting device according to an embodiment. As shown in FIG. 1, the method for manufacturing a light emitting device according to the embodiment includes a cap manufacturing step S100, a second preparation step S201 for preparing a cap, a package, and a light emitting element, and a bonding step S202 for bonding the cap and the package. and The cap manufacturing step S100 includes a first preparation step S101 of preparing a translucent member composite, and a singulation step S102 of singulating the translucent member composite to obtain a cap.
(第1準備工程S101)
第1準備工程S101では、図2A及び図2Bに示すように、透光性部材複合体10を準備する。図2Aは透光性部材複合体10の模式的平面図であり、図2Bは図2A中のIIB-IIB線における模式的断面図である。透光性部材複合体10は、第1主面11a及び第2主面11bを有する透光性部材11と、第1主面11aに設けられた複数の第1金属膜12と、複数の反射防止膜13と、を有する。図2Aにおいて、第1金属膜12は枠状である。反射防止膜13は、少なくとも第1主面11aの第1金属膜12に囲まれた領域にそれぞれ設けられている。
(First preparation step S101)
In the first preparation step S101, as shown in FIGS. 2A and 2B, the
反射防止膜13は、隣接する第1金属膜12間を避けて形成する。このような形状の反射防止膜13は、フォトリソグラフィ法によって形成することが好ましい。フォトリソグラフィ法以外の手法としては、例えば、まず第1主面11aの全面に反射防止膜13を形成し、その後、ブレードで反射防止膜13の一部を除去する手法が挙げられる。しかし、この場合、ブレードによって反射防止膜13の意図しない剥離が発生することが懸念される。また、ブレードにより透光性部材11の一部も除去され、透光性部材11の平滑性が劣化する懸念がある。そうすると透光性部材11の内部に加工用レーザ光L2を集光し難くなる。したがって、このような懸念がないフォトリソグラフィ法によって反射防止膜13をパターニングすることが好ましい。また、透光性部材11がサファイアである場合には、ブレードによって透光性部材11に溝を形成すると、その溝を起点として亀裂が生じることがある。この亀裂がレーザスクライブによって生じる亀裂とは異なる方向に伸展すると、透光性部材11の割断面の平滑性が損なわれる。この観点からも、フォトリソグラフィ法によって反射防止膜13をパターニングすることが好ましい。
The
図2Aに示すように、第1金属膜12は透光性部材11に直接接触していることが好ましい。第1金属膜12と反射防止膜13との密着性は、第1金属膜12と透光性部材11との密着性よりも劣る傾向がある。したがって、第1金属膜12を透光性部材11と接触させて設けることにより、第1金属膜12の剥離の可能性を低減することができる。また、第1金属膜12がAuを含有する場合、このAuと反射防止膜13を構成するSiO2等との密着性は低い傾向がある。したがってこの場合は、Auと反射防止膜13との間にAuの拡散防止層を十分な厚みで設けることが好ましい。第1金属膜12と反射防止膜13とが接触しない場合は、このような十分な厚みの拡散防止層を不要とすることができるため、第1金属膜12の合計膜厚を薄くすることができる。
Preferably, the
第1金属膜12は、例えば、Ti/Pt/Auが透光性部材11側からこの順に積層された構造を有する。反射防止膜13として、Ta2O5とSiO2、Nb2O5とSiO2、又は、TiO2とSiO2等の異なる材料が交互に積層された誘電体多層膜を用いることができる。反射防止膜13は、例えば、透光性部材11に最も近い層と最も遠い層の両方をSiO2膜とする。透光性部材11は、例えばサファイアである。
The
図2Aに示すように、複数の反射防止膜13はそれぞれ、第1主面11aの第1金属膜12に囲まれた領域のみに設けられることが好ましい。加えて、第1金属膜12から離間していることが好ましい。このように、第1金属膜12と反射防止膜13との間に隙間を設けることにより、後述する接合材がもし第1金属膜12からはみ出したとしても隙間に止めることが可能である。したがって、接合材が反射防止膜13の表面に付着する可能性を低減することができる。
As shown in FIG. 2A, it is preferable that each of the plurality of
透光性部材11は、後述する発光素子からの光に対して透光性を有する材料からなる。このような透光性部材11の材料としては例えばサファイアが挙げられる。隣接する第1金属膜12間の最短距離は、レーザスクライブを行うためには30μm以上が適している。また、第1金属膜12間の最短距離の上限は、例えば800μm以下とすることができる。図2Bに示すように、透光性部材複合体10は、透光性部材11の第2主面11bに設けられた反射防止膜14をさらに有していてもよい。
The
(個片化工程S102)
図3に示すように、隣接する第1金属膜12間の反射防止膜13が設けられていない領域を分割予定位置D1、D2とする。個片化工程S102では、図4及び図5に示すように、分割予定位置D1にレーザスクライブを行う。分割予定位置D2についても同様にレーザスクライブを行う。これにより透光性部材複合体10を個片化し、図6に示すキャップ20を得る。図3は個片化工程S102を説明するための模式的平面図であり、図4及び図5は個片化工程S102を説明するための模式的断面図であり、図6はキャップ20の模式的断面図である。
(Singulation step S102)
As shown in FIG. 3, regions between the adjacent
レーザスクライブにおいて、第1主面11aをレーザ光照射面とする。すなわち、第1主面11aの側からレーザスクライブにおけるレーザ光を照射する。図4に示すように、まず検出用レーザ光L1を第1主面11aに照射する。分割予定位置D1には反射防止膜13が設けられていないため、検出用レーザ光L1は第1主面11aで反射しやすい。これにより、第1主面11aの位置をより精度よく検知することができる。そして、図5に示すように、同じく第1主面11aの側から加工用レーザ光L2を照射する。加工用レーザ光L2の焦点位置は例えば透光性部材11の内部に設定する。この場合、加工用レーザ光L2の波長としては透光性部材11を透過可能な波長が選択される。透光性部材11がサファイアである場合、加工用レーザ光L2のピーク波長は400nm以上であることが好ましく、例えばピーク波長が1064nmのレーザ光を加工用レーザ光L2として用いることができる。検出用レーザ光L1としては、例えばピーク波長が635nm、又は810~870nmの範囲内であるレーザ光を用いることができる。
In laser scribing, the first
加工用レーザ光L2を透光性部材11に照射することにより、加工用レーザ光L2の焦点位置及びその近傍に亀裂が生じる。加工用レーザ光L2の照射は、分割予定位置D1、D2のそれぞれに沿って断続的に行う。各照射で生じた亀裂は、時間経過により及び/又はブレイク工程を行うことにより、上下左右に伸展する。これらの亀裂同士が繋がり、第1主面11a及び第2主面11bの両方に到達することによって、透光性部材複合体10が個片化される。検出用レーザ光L1による位置検出が高精度であることで、焦点位置をより精度良く設定することができる。したがって、透光性部材11をより精度良く個片化することができる。
By irradiating the
なお、反射防止膜14は透光性部材11と比較して薄膜であるため、透光性部材11に生じた亀裂によって分離され得る。あるいは、ブレイク工程を行うことで完全に分離してもよい。反射防止膜14は、反射防止膜13と同様に、分割予定位置D1、D2を避けて設けてもよい。反射防止膜13を分割予定位置D1、D2を避けて設けることにより、個片化のための亀裂が反射防止膜13に到達する可能性が低いため、反射防止膜13の剥離が抑制できると考えられる。反射防止膜14についても同様に、分割予定位置D1、D2を避けて設ければ、反射防止膜14の透光性部材11からの剥離を抑制可能であると考えられる。
In addition, since the
レーザスクライブを行う前に、第1金属膜12に保護膜を設けてもよい。このようにすれば、レーザスクライブによって透光性部材11等の破片が飛散したとしても第1金属膜12への付着を防止することができる。保護膜は、接合工程の前までに除去する。
A protective film may be provided on the
(第2準備工程S201)
第2準備工程S201においては、以上の工程により得られたキャップ20の他に、図7に示すように、パッケージ30と、発光素子40とを準備する。図7はパッケージ30及び発光素子40の模式的断面図である。パッケージ30は、凹部が設けられた本体31と、凹部の周りの本体31の表面に設けられた第2金属膜32と、を含む。発光素子40は、パッケージ30の凹部内に配置されている。
(Second preparation step S201)
In the second preparation step S201, in addition to the
パッケージ30の本体31は、例えば主材料をセラミックスとする。セラミックスとしては、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、又は炭化ケイ素等が挙げられる。例えば、セラミックスの表面や内部に金属層を形成し、この金属層を介して発光素子40に通電することができる。
The main material of the
発光素子40として、発光ダイオード(LED)やレーザダイオードが挙げられる。発光素子40にはIII-V族などの化合物半導体を用いることができる。発光素子40として、例えば、InGaN、GaN等の窒化物半導体からなる半導体積層体を有する半導体レーザダイオードを用いることができる。発光素子40は、サブマウント50を介してパッケージ30に固定されていてもよい。また、発光素子40が発する光を透光性部材11に向かって反射させる反射部材60を設けていてもよい。発光素子40は複数でもよい。例えば、赤色と緑色と青色の光を発する発光素子40をそれぞれ1つずつ配置してもよい。
Examples of the
(接合工程S202)
接合工程S202においては、キャップ20の第1金属膜12とパッケージ30の第2金属膜32とを、接合材70を介して接合する。これにより、図8に示すように、発光装置80を得ることができる。図8は発光装置の模式的断面図である。発光装置80は、キャップ20と、パッケージ30と、キャップ20とパッケージ30に囲まれた空間内に配置された発光素子40と、を有する。キャップ20の第1金属膜12とパッケージ30の第2金属膜32とは接合材70によって接合されている。
(Joining step S202)
In the bonding step S<b>202 , the
接合材70としては、第1金属膜12に対する濡れ性が透光性部材11に対する濡れ性よりも高く、且つ、第2金属膜32に対する濡れ性が本体31に対する濡れ性よりも高い材料を選択することができる。接合材70は例えば金属材料を含有する。
As the
上述のように、反射防止膜13は、第1主面11aのうち第1金属膜12に囲まれた領域のみに、第1金属膜12から離間して設けられていることが好ましい。これにより、接合材70が反射防止膜13の表面に付着する可能性を低減することができるため、そのような付着による発光装置80の光出力低下を抑制することができる。第1金属膜12と反射防止膜13との最短距離は、例えば2μm以上とすることができる。反射防止膜13は、少なくとも発光素子40からの光の主要部分が照射される領域に設けることが好ましく、第1金属膜12と反射防止膜13との最短距離は、例えば140μm以下とする。
As described above, it is preferable that the
発光素子40としてIII-V族化合物半導体を主材料とする半導体レーザダイオードを用いる場合は、半導体レーザダイオードをパッケージ30とキャップ20で包囲することにより気密封止することが好ましい。これにより、集塵による光出力低下を抑制することができる。気密封止を行わない場合は、第1金属膜12は枠状でなくてもよいが、気密封止を行う場合は、第1金属膜12は枠状であることが好ましい。第2金属膜32も同様である。第1金属膜12及び第2金属膜32が枠状であることにより、これらの実質的に全面に接合材70を接触させることで気密封止が可能である。
When a semiconductor laser diode whose main material is a III-V group compound semiconductor is used as the
以上の実施形態では、第1金属膜12が設けられた第1主面11aをレーザスクライブ時のレーザ光照射面としたが、第2主面11bをレーザ光照射面としてもよい。このようにすれば、レーザスクライブによって透光性部材11等の破片が飛散したとしても、接合面である第1金属膜12の表面にはそのような破片が付着し難い。第2主面11bをレーザ光照射面とする場合は、第2主面11bに設けられた反射防止膜14を、レーザスクライブする位置には設けないことが好ましい。これにより、検出用レーザ光による位置検出が反射防止膜14によって妨げられることがない。
In the above embodiment, the first
また、反射防止膜として、発光素子40からの光は透過するが検出用レーザ光は透過し難い透過率を有する膜を用いてもよい。すなわち、発光素子40からの光に対する透過率が検出用レーザ光に対する透過率よりも高い反射防止膜を用いてもよい。このような反射防止膜を用いる場合は、分割予定位置の反射防止膜を除去しなくてよいため、パターニング工程を省略することができる。このような反射防止膜の透過率の一例を図9に示す。図9において、「赤」は赤色レーザ光のピーク波長範囲の一例であり、「緑」は緑色レーザ光のピーク波長範囲の一例であり、「青」は青色レーザ光のピーク波長範囲の一例である。発光素子40としてこのように3種類のレーザダイオードを用いる場合は、それぞれの光に対して透過率を高くする。各発光素子40からの光のピーク波長に対する透過率は、反射防止膜の主面に対して垂直な方向から0度、20度、40度のすべての角度範囲において、例えば95%以上、好ましくは98%以上とする。検出用レーザ光としては、そのピーク波長が発光素子40のピーク波長の範囲内に含まれないレーザ光を用いることが好ましい。反射防止膜の検出用レーザ光のピーク波長に対する透過率は、反射防止膜を設けない状態の透光性部材11の当該波長に対する透過率と同程度とすることが好ましい。例えば、当該波長に対する透過率について、反射防止膜の方を、透光性部材11の方と同じか、あるいは+5%以下の範囲内で高くすることができる。発光素子40の発光色が少ないほど、このような透過率を有する反射防止膜は形成しやすい。このため、発光素子40は1種類としてもよい。
Further, as the antireflection film, a film having a transmittance that allows the light from the
実施形態に記載の発光装置は、プロジェクタ、車載ヘッドライト、照明、ディスプレイのバックライト等に使用することができる。 The light-emitting device described in the embodiments can be used for projectors, vehicle-mounted headlights, lighting, display backlights, and the like.
10 透光性部材複合体
11 透光性部材
11a 第1主面、11b 第2主面
12 第1金属膜
13、14 反射防止膜
20 キャップ
30 パッケージ
31 本体
32 第2金属膜
40 発光素子
50 サブマウント
60 反射部材
70 接合材
80 発光装置
D1、D2 分割予定位置
L1 検出用レーザ光
L2 加工用レーザ光
10
Claims (7)
隣接する前記金属膜間の前記反射防止膜が設けられていない領域を分割予定位置とし、前記第1主面をレーザ光照射面としてレーザスクライブを行うことにより、前記透光性部材複合体を個片化してキャップを得る個片化工程と、
を備える発光装置用のキャップの製造方法。 a translucent member having a first main surface; a plurality of frame-shaped metal films provided in direct contact with the first main surface; a preparation step of preparing a translucent member composite having a plurality of antireflection films respectively provided only in regions surrounded by the metal film;
By performing laser scribing using the first main surface as a laser beam irradiation surface with the region where the antireflection film is not provided between the adjacent metal films as the planned division position, the translucent member composite is divided into individual pieces. a separation step of separating into pieces to obtain caps;
A method of manufacturing a cap for a light emitting device comprising:
前記キャップの金属膜と前記パッケージの金属膜とを、金属材料を含有する接合材を介して接合する接合工程と、
を備える発光装置の製造方法。 A package comprising: a cap manufactured by the method according to any one of claims 1 to 3 ; a body provided with a recess and a metal film provided on the surface of the body around the recess; and the package. a second preparation step of preparing a light emitting element arranged in the recess of the
a bonding step of bonding the metal film of the cap and the metal film of the package via a bonding material containing a metal material;
A method for manufacturing a light-emitting device comprising:
凹部が設けられた本体と、前記凹部の周りの前記本体の表面に設けられた第2金属膜と、を有するパッケージと、
前記第1金属膜と前記第2金属膜とを接合する、金属材料を含有する接合材と、
前記キャップと前記パッケージに囲まれた空間内に配置された発光素子と、
を備える発光装置。 a translucent member having a first main surface; a frame-shaped first metal film provided on the first main surface; 1 an antireflection film spaced apart from the metal film;
a package having a body provided with a recess and a second metal film provided on a surface of the body around the recess;
a bonding material containing a metal material for bonding the first metal film and the second metal film;
a light emitting element arranged in a space surrounded by the cap and the package;
A light emitting device.
本体と、前記本体の表面に設けられた枠状の第2金属膜と、を有するパッケージと、 a package having a main body and a frame-shaped second metal film provided on the surface of the main body;
前記第1金属膜と前記第2金属膜とを接合する、金属材料を含有する接合材と、 a bonding material containing a metal material for bonding the first metal film and the second metal film;
前記キャップと前記パッケージに囲まれた空間内に配置された半導体レーザダイオードと、 a semiconductor laser diode arranged in a space surrounded by the cap and the package;
を備える発光装置。A light emitting device.
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