JPH09181394A - 窒化物半導体レーザダイオード - Google Patents
窒化物半導体レーザダイオードInfo
- Publication number
- JPH09181394A JPH09181394A JP7337599A JP33759995A JPH09181394A JP H09181394 A JPH09181394 A JP H09181394A JP 7337599 A JP7337599 A JP 7337599A JP 33759995 A JP33759995 A JP 33759995A JP H09181394 A JPH09181394 A JP H09181394A
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- JP
- Japan
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- heat sink
- chip
- laser chip
- electrodes
- electrode
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/4805—Shape
- H01L2224/4809—Loop shape
- H01L2224/48091—Arched
Landscapes
- Wire Bonding (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 同一面側に正電極と負電極とが設けられたレ
ーザチップをヒートシンクに載置するにあたり、電極間
のショートを防止して信頼性に優れたＬＤを得ると共
に、放熱性にも優れたＬＤを得る。 【構成】 同一面側に正、負一対の電極が設けられて互
いに電極高さが異なる窒化物半導体レーザチップの電極
と、段差の設けられたヒートシンクの段差とが対向する
ようにワイヤレスボンディングされていることにより。
電極の接触面積が大きくなりチップの放熱効果が高ま
り、さらに半田の量が少なくて済むので電極間ショート
が無くなる。
ーザチップをヒートシンクに載置するにあたり、電極間
のショートを防止して信頼性に優れたＬＤを得ると共
に、放熱性にも優れたＬＤを得る。 【構成】 同一面側に正、負一対の電極が設けられて互
いに電極高さが異なる窒化物半導体レーザチップの電極
と、段差の設けられたヒートシンクの段差とが対向する
ようにワイヤレスボンディングされていることにより。
電極の接触面積が大きくなりチップの放熱効果が高ま
り、さらに半田の量が少なくて済むので電極間ショート
が無くなる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は窒化物半導体（ＩｎXＡ
ｌYＧａ1-X-YＮ、０≦X、０≦Y、X＋Y≦１）よりなるレ
ーザダイオード（ＬＤ）に関する。
ｌYＧａ1-X-YＮ、０≦X、０≦Y、X＋Y≦１）よりなるレ
ーザダイオード（ＬＤ）に関する。
【０００２】
【従来の技術】窒化物半導体は３５０ｎｍ〜５５０ｎｍ
迄のレーザダイオードの材料として、従来より注目され
ており、最近室温において４１０ｎｍのパルス発振が確
認され発表された。
迄のレーザダイオードの材料として、従来より注目され
ており、最近室温において４１０ｎｍのパルス発振が確
認され発表された。
【０００３】一般に窒化物半導体はサファイア、スピネ
ルのような絶縁性基板の上に成長されるため、正と負の
電極は半導体層側から取り出すいわゆるフリップチップ
形式とされる。例えばレーザチップは、絶縁性基板＋ｎ
型層＋活性層＋ｐ型層の基本構造を有しており、電極は
ｐ型層と活性層とがエッチングされ、エッチングにより
露出したｎ型層と最上層のｐ型層とに設けられる。この
ような構造の場合、レーザチップは露出したｎ型層と最
上層のｐ型層とに段差ができる。図２は以上のような構
造のレーザチップをフラットな面を有するヒートシンク
にダイレクトボンディングしたレーザダイオードの構造
を示す模式的な断面図である。レーザチップは基板１
と、光ガイド層、光閉じこめ層等の積層構造を有するｎ
型層２、同じく光ガイド層、光閉じこめ層等の積層構造
を有するｐ型層３とからなり、１１は負電極、１２は正
電極である。なおｎ型層２とｐ型層３との間には活性層
があるが特に図示していない。一方、レーザチップが接
続されるヒートシンク４０’には、その表面にリード電
極３１’３２’が形成されており、レーザチップの電極
１１、１２は半田、銀ペースト、Ｉｎペースト、Ａｕ合
金、Ａｕ−Ｓｎ等の導電性材料によりリード電極３１’
３２’にボンディングされる。
ルのような絶縁性基板の上に成長されるため、正と負の
電極は半導体層側から取り出すいわゆるフリップチップ
形式とされる。例えばレーザチップは、絶縁性基板＋ｎ
型層＋活性層＋ｐ型層の基本構造を有しており、電極は
ｐ型層と活性層とがエッチングされ、エッチングにより
露出したｎ型層と最上層のｐ型層とに設けられる。この
ような構造の場合、レーザチップは露出したｎ型層と最
上層のｐ型層とに段差ができる。図２は以上のような構
造のレーザチップをフラットな面を有するヒートシンク
にダイレクトボンディングしたレーザダイオードの構造
を示す模式的な断面図である。レーザチップは基板１
と、光ガイド層、光閉じこめ層等の積層構造を有するｎ
型層２、同じく光ガイド層、光閉じこめ層等の積層構造
を有するｐ型層３とからなり、１１は負電極、１２は正
電極である。なおｎ型層２とｐ型層３との間には活性層
があるが特に図示していない。一方、レーザチップが接
続されるヒートシンク４０’には、その表面にリード電
極３１’３２’が形成されており、レーザチップの電極
１１、１２は半田、銀ペースト、Ｉｎペースト、Ａｕ合
金、Ａｕ−Ｓｎ等の導電性材料によりリード電極３１’
３２’にボンディングされる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】レーザチップは通常大
きさが１ｍｍ角以下と非常に小さい。特にフリップチッ
プ形式の構造であると、特に電極間の距離が短くなる。
従って図２のような構造であると電極間距離が非常に短
いため、導電性材料２１’と、２２’とが接触してショ
ートしやすくなる欠点がある。ショートしやすいと製造
歩留まりが非常に悪い。
きさが１ｍｍ角以下と非常に小さい。特にフリップチッ
プ形式の構造であると、特に電極間の距離が短くなる。
従って図２のような構造であると電極間距離が非常に短
いため、導電性材料２１’と、２２’とが接触してショ
ートしやすくなる欠点がある。ショートしやすいと製造
歩留まりが非常に悪い。
【０００５】さらに、レーザチップは発熱量が大きいた
め、ヒートシンクに放熱させるが、図２に示すように斜
めになってチップがヒートシンクに載置されると、窒化
物半導体の電極とヒートシンクとが十分に接触できず、
放熱が不十分となる恐れがある。放熱が十分にされない
とチップの寿命が短い。さらに斜めになって載置されて
いるので、レーザ光を集光するためのレンズの設計も難
しくなる。
め、ヒートシンクに放熱させるが、図２に示すように斜
めになってチップがヒートシンクに載置されると、窒化
物半導体の電極とヒートシンクとが十分に接触できず、
放熱が不十分となる恐れがある。放熱が十分にされない
とチップの寿命が短い。さらに斜めになって載置されて
いるので、レーザ光を集光するためのレンズの設計も難
しくなる。
【０００６】従って、本発明はこのような事情を鑑み成
されたものであって、その目的とするところは、同一面
側に正電極と負電極とが設けられたレーザチップをヒー
トシンクに載置するにあたり、電極間のショートを防止
して信頼性に優れたＬＤを得ると共に、放熱性にも優れ
たＬＤを得ることにある。
されたものであって、その目的とするところは、同一面
側に正電極と負電極とが設けられたレーザチップをヒー
トシンクに載置するにあたり、電極間のショートを防止
して信頼性に優れたＬＤを得ると共に、放熱性にも優れ
たＬＤを得ることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明のＬＤは、同一面
側に正、負一対の電極が設けられて互いに電極高さが異
なる窒化物半導体レーザチップの電極と、段差の設けら
れたヒートシンクの段差とが対向するようにワイヤレス
ボンディングされていることを特徴とする。つまりチッ
プ側の段差と、ヒートシンクに設けられた段差とが咬み
合うようにレーザチップがヒートシンクに載置されてい
る。
側に正、負一対の電極が設けられて互いに電極高さが異
なる窒化物半導体レーザチップの電極と、段差の設けら
れたヒートシンクの段差とが対向するようにワイヤレス
ボンディングされていることを特徴とする。つまりチッ
プ側の段差と、ヒートシンクに設けられた段差とが咬み
合うようにレーザチップがヒートシンクに載置されてい
る。
【０００８】また本発明はヒートシンクの表面にはメタ
ライズされたリード電極が設けられ、前記レーザチップ
の電極はそのリード電極にボンディングされていること
を特徴とする。なお本発明でヒートシンクに段差を設け
るには、このリード電極の膜厚を変えることによっても
形成可能であり、本発明の範囲内である。
ライズされたリード電極が設けられ、前記レーザチップ
の電極はそのリード電極にボンディングされていること
を特徴とする。なお本発明でヒートシンクに段差を設け
るには、このリード電極の膜厚を変えることによっても
形成可能であり、本発明の範囲内である。
【０００９】さらに前記リード電極はレーザチップがボ
ンディングされる面と、ボンディング面と反対側のヒー
トシンク面とに連続して形成されていることを特徴とす
る。
ンディングされる面と、ボンディング面と反対側のヒー
トシンク面とに連続して形成されていることを特徴とす
る。
【００１０】
【作用】図１は本発明のレーザダイオードの構造を示す
模式的な断面図である。この図に示すように、本発明で
はヒートシンク側に段差を設け、この段差とレーザチッ
プ側の段差とが咬み合うようにしてチップを載置してい
るので、チップがほぼ水平になりレーザ光を集光するた
めのレンズの設計が容易となる。さらに好都合なこと
に、レーザチップの正電極１２とリード電極３２とを接
着する導電性材料２２は、ヒートシンクに段差があるた
め、負電極１１側の導電性材料２１と接触しにくくなり
レーザダイオードの信頼性が向上する。
模式的な断面図である。この図に示すように、本発明で
はヒートシンク側に段差を設け、この段差とレーザチッ
プ側の段差とが咬み合うようにしてチップを載置してい
るので、チップがほぼ水平になりレーザ光を集光するた
めのレンズの設計が容易となる。さらに好都合なこと
に、レーザチップの正電極１２とリード電極３２とを接
着する導電性材料２２は、ヒートシンクに段差があるた
め、負電極１１側の導電性材料２１と接触しにくくなり
レーザダイオードの信頼性が向上する。
【００１１】さらに、レーザチップの電極が段差のある
ヒートシンクに形成されたリード電極にボンディングさ
れていることにより、ボンディングのために必要とする
接着剤としての導電性材料の量を少なくすることができ
るので、さらに正と負の電極にある導電性材料が接触し
にくくなり信頼性が良くなる。しかも従来に比べてチッ
プがヒートシンクに接する面積が大きくなり放熱性も向
上する。
ヒートシンクに形成されたリード電極にボンディングさ
れていることにより、ボンディングのために必要とする
接着剤としての導電性材料の量を少なくすることができ
るので、さらに正と負の電極にある導電性材料が接触し
にくくなり信頼性が良くなる。しかも従来に比べてチッ
プがヒートシンクに接する面積が大きくなり放熱性も向
上する。
【００１２】またこの図に示すようにヒートシンクに設
けられたリード電極がレーザチップがボンディングされ
る面と、ボンディング面と反対側のヒートシンク面とに
連続して形成されている。つまりヒートシンクの裏面ま
で連続して形成されているので、熱がリード電極を伝わ
ってヒートシンクを設置するパッケージまで伝わるため
さらに熱伝導性が良くなる。但しこの図は正、負両方の
リード電極を裏面まで形成しているが、図２に示すよう
にいずれか一方でも良い。いずれか一方にすると、従来
使用されている赤色、赤外半導体レーザのような、基板
に導電性材料を有するレーザチップをマウントする装置
がそのまま使用できるという利点を有する。さらに、リ
ード電極を裏面まで形成することにより、表面からワイ
ヤボンドをする必要がないので、ヒートシンクを小さく
できるという利点もある。
けられたリード電極がレーザチップがボンディングされ
る面と、ボンディング面と反対側のヒートシンク面とに
連続して形成されている。つまりヒートシンクの裏面ま
で連続して形成されているので、熱がリード電極を伝わ
ってヒートシンクを設置するパッケージまで伝わるため
さらに熱伝導性が良くなる。但しこの図は正、負両方の
リード電極を裏面まで形成しているが、図２に示すよう
にいずれか一方でも良い。いずれか一方にすると、従来
使用されている赤色、赤外半導体レーザのような、基板
に導電性材料を有するレーザチップをマウントする装置
がそのまま使用できるという利点を有する。さらに、リ
ード電極を裏面まで形成することにより、表面からワイ
ヤボンドをする必要がないので、ヒートシンクを小さく
できるという利点もある。
【００１３】ところで、本発明に類似した技術として特
開平４−１０６７１号公報にリードフレームの高さが異
なるＬＥＤが示されている。この技術は同一面側に電極
が設けられたＬＥＤチップを、高さの異なるリードフレ
ームに載置することによりＬＥＤの光軸を安定させるこ
とにある。一方、本発明は段差のあるレーザチップを段
差のあるヒートシンクに設置することにより、ヒートシ
ンクの放熱性を高めてＬＤを長寿命とするものであっ
て、この技術とは異なる。さらに、ＬＥＤではリードフ
レームは最初から正、負別々に分かれているが、ヒート
シンクは一体であるのでＬＥＤに比べて、非常に電極間
ショートの問題がシビアである。本発明によるとレーザ
チップをダイボンドする導電性材料を少なくできるの
で、ＬＥＤにはない電極間ショートの問題を解決するこ
とができる。
開平４−１０６７１号公報にリードフレームの高さが異
なるＬＥＤが示されている。この技術は同一面側に電極
が設けられたＬＥＤチップを、高さの異なるリードフレ
ームに載置することによりＬＥＤの光軸を安定させるこ
とにある。一方、本発明は段差のあるレーザチップを段
差のあるヒートシンクに設置することにより、ヒートシ
ンクの放熱性を高めてＬＤを長寿命とするものであっ
て、この技術とは異なる。さらに、ＬＥＤではリードフ
レームは最初から正、負別々に分かれているが、ヒート
シンクは一体であるのでＬＥＤに比べて、非常に電極間
ショートの問題がシビアである。本発明によるとレーザ
チップをダイボンドする導電性材料を少なくできるの
で、ＬＥＤにはない電極間ショートの問題を解決するこ
とができる。
【００１４】
【実施例】以下、図１を基に本発明のＬＤを説明する。
ヒートシンク４０は別名サブマウントとも称され、レー
ザチップの熱を放熱させるために熱伝導性の良い材料が
選択され、例えばダイヤモンド、ＢｅＯ、ＣｕＷ、Ａｌ
Ｎ、ｃＢＮ、Ｓｉ、ＳｉＣ、ＧａＡｓ、Ａｌ2Ｏ3等が使
用される。窒化物半導体の場合、同一面側に２種類の電
極があるので、ヒートシンクには絶縁性の材料を用いる
か、あるいは、ヒートシンク表面に絶縁性被膜を形成す
ることが望ましい。ヒートシンク４０に段差を設けるに
は、例えばドライエッチング、ウェットエッチング等の
エッチング手段、また物理的に研削する手段等を用いる
ことができる。
ヒートシンク４０は別名サブマウントとも称され、レー
ザチップの熱を放熱させるために熱伝導性の良い材料が
選択され、例えばダイヤモンド、ＢｅＯ、ＣｕＷ、Ａｌ
Ｎ、ｃＢＮ、Ｓｉ、ＳｉＣ、ＧａＡｓ、Ａｌ2Ｏ3等が使
用される。窒化物半導体の場合、同一面側に２種類の電
極があるので、ヒートシンクには絶縁性の材料を用いる
か、あるいは、ヒートシンク表面に絶縁性被膜を形成す
ることが望ましい。ヒートシンク４０に段差を設けるに
は、例えばドライエッチング、ウェットエッチング等の
エッチング手段、また物理的に研削する手段等を用いる
ことができる。
【００１５】次に、ヒートシンクの表面に形成されてい
るリード電極３１、３２は例えば、Ａｕ、Ａｕ−Ｓｎ等
の通常のリード部材を用い、メッキ、スパッタ、蒸着等
の製膜技術を用いて形成可能である。またリード電極を
高融点金属で形成して、リード電極とレーザチップの電
極１１、１２とがダイボンドされる位置に予め低融点金
属の薄膜を形成しておき、加熱によってレーザチップを
ダイボンドすることもできる。また先にも述べたように
この図では、リード電極３１、３２両方ともヒートシン
ク裏面まで形成しているが、図２に示すように裏面まで
形成するのはいずれか一方でも良い。いずれか一方にす
ると、ヒートシンク表面のリード電極よりワイヤーボン
ドで電極を取り出し、裏面のリード電極は直接パッケー
ジにダイボンドすることができるので、従来の装置がそ
のまま使用可能となる。両方にリード電極を形成すると
ヒートシンクを小さくできる。
るリード電極３１、３２は例えば、Ａｕ、Ａｕ−Ｓｎ等
の通常のリード部材を用い、メッキ、スパッタ、蒸着等
の製膜技術を用いて形成可能である。またリード電極を
高融点金属で形成して、リード電極とレーザチップの電
極１１、１２とがダイボンドされる位置に予め低融点金
属の薄膜を形成しておき、加熱によってレーザチップを
ダイボンドすることもできる。また先にも述べたように
この図では、リード電極３１、３２両方ともヒートシン
ク裏面まで形成しているが、図２に示すように裏面まで
形成するのはいずれか一方でも良い。いずれか一方にす
ると、ヒートシンク表面のリード電極よりワイヤーボン
ドで電極を取り出し、裏面のリード電極は直接パッケー
ジにダイボンドすることができるので、従来の装置がそ
のまま使用可能となる。両方にリード電極を形成すると
ヒートシンクを小さくできる。
【００１６】また、レーザチップの電極１１、１２をダ
イボンドする導電性材料２１、２２には例えばＩｎ、Ｐ
ｂＳｎ、ＡｕＳｎ、ＡｕＳｉ等の半田材、銀ペースト、
Ｉｎペースト等を使用することができる。また予めリー
ド電極の表面に低融点金属、あるいは電極１１、１２と
なじみの良い金属を形成する、あるいはリード電極自体
をチップの電極１１、１２となじみの良い金属にするこ
とによって、これらの半田材を省略することも可能であ
る。
イボンドする導電性材料２１、２２には例えばＩｎ、Ｐ
ｂＳｎ、ＡｕＳｎ、ＡｕＳｉ等の半田材、銀ペースト、
Ｉｎペースト等を使用することができる。また予めリー
ド電極の表面に低融点金属、あるいは電極１１、１２と
なじみの良い金属を形成する、あるいはリード電極自体
をチップの電極１１、１２となじみの良い金属にするこ
とによって、これらの半田材を省略することも可能であ
る。
【００１７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のＬＤでは
電極形成のために段差が設けられたレーザチップを、段
差を設けたヒートシンクに段差が対向するようにボンデ
ィングすることによって、チップが直接ヒートシンクに
接する面積が大きくなり、放熱性が向上する。そのため
レーザチップの寿命も長くなり信頼性が向上する。さら
に、ダイボンドする導電性材料の量も少なくて済むので
電極間がショートする確率が非常に少なくなる。従って
本発明は窒化物半導体よりなるＬＤを実用化する上でそ
の産業上の利用価値は大きい。
電極形成のために段差が設けられたレーザチップを、段
差を設けたヒートシンクに段差が対向するようにボンデ
ィングすることによって、チップが直接ヒートシンクに
接する面積が大きくなり、放熱性が向上する。そのため
レーザチップの寿命も長くなり信頼性が向上する。さら
に、ダイボンドする導電性材料の量も少なくて済むので
電極間がショートする確率が非常に少なくなる。従って
本発明は窒化物半導体よりなるＬＤを実用化する上でそ
の産業上の利用価値は大きい。
【図１】 本発明の一実施例に係るＬＤの構造を示す模
式断面図。
式断面図。
【図２】 本発明の他の実施例に係るＬＤの構造を示す
模式断面図。
模式断面図。
【図３】 従来のレーザダイオードの構造を示す模式断
面図。
面図。
１・・・・基板 ２・・・・ｎ型層 ３・・・・ｐ型層 １１、１２・・・・電極 ２１、２２・・・・導電性材料 ３１、３２・・・・リード電極 ４０・・・・ヒートシンク
Claims (3)
- 【請求項１】 同一面側に正、負一対の電極が設けられ
て互いに電極高さが異なる窒化物半導体レーザチップの
電極と、段差の設けられたヒートシンクの段差とが対向
するようにワイヤレスボンディングされていることを特
徴とする窒化物半導体レーザダイオード。 - 【請求項２】 前記ヒートシンクの表面にはメタライズ
されたリード電極が設けられ、前記レーザチップの電極
はそのリード電極にボンディングされていることを特徴
とする請求項１に記載の窒化物半導体レーザダイオー
ド。 - 【請求項３】 前記リード電極はレーザチップがボンデ
ィングされる面と、ボンディング面と反対側のヒートシ
ンク面とに連続して形成されていることを特徴とする請
求項２に記載の窒化物半導体レーザダイオード。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7337599A JPH09181394A (ja) | 1995-12-26 | 1995-12-26 | 窒化物半導体レーザダイオード |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7337599A JPH09181394A (ja) | 1995-12-26 | 1995-12-26 | 窒化物半導体レーザダイオード |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09181394A true JPH09181394A (ja) | 1997-07-11 |
Family
ID=18310169
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7337599A Pending JPH09181394A (ja) | 1995-12-26 | 1995-12-26 | 窒化物半導体レーザダイオード |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09181394A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6998777B2 (en) | 2002-12-24 | 2006-02-14 | Toyoda Gosei Co., Ltd. | Light emitting diode and light emitting diode array |
| KR100922847B1 (ko) * | 2007-11-07 | 2009-10-20 | 삼성전기주식회사 | 레이저 다이오드 및 그 제조방법 |
| JP2011066463A (ja) * | 2005-03-11 | 2011-03-31 | Seoul Semiconductor Co Ltd | 複数の発光セルを有する発光素子 |
| CN103326231A (zh) * | 2012-03-20 | 2013-09-25 | 山东浪潮华光光电子股份有限公司 | 一种半导体激光器老化方法及固定夹具 |
| JP2013201456A (ja) * | 2004-12-14 | 2013-10-03 | Seoul Opto Devices Co Ltd | 複数の発光セルを有する発光素子 |
-
1995
- 1995-12-26 JP JP7337599A patent/JPH09181394A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6998777B2 (en) | 2002-12-24 | 2006-02-14 | Toyoda Gosei Co., Ltd. | Light emitting diode and light emitting diode array |
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| EP2280430A3 (en) * | 2005-03-11 | 2012-08-29 | Seoul Semiconductor Co., Ltd. | LED package having an array of light emitting cells coupled in series |
| US8937326B2 (en) | 2005-03-11 | 2015-01-20 | Seoul Semiconductor Co., Ltd. | LED package having an array of light emitting cells coupled in series |
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