JPS5998566A - ヒ−トシンク - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は光半導体素子のヒートシンクに関する。

光半導体素子をヒートシンクに固定する方法には、光半
導体素子の活性領域が固定部分に近いアップ・サイド・
ダウン方法と、活性領域が固定部分から遠（なるアップ
・サイド・アップ方法の三方法がある。通常光半導体素
子の固定にはアップ・サイド・ダウン方法が使用されて
いるが、この方法の場合、固定に使用される金属等が光
半導体素子、例えば半導体レーザ、の活性領域に侵入し
たり、あるいは固定時に歪が発生したりして光半導体素
子の劣化を促進する恐れがある。この対策としてはアッ
プ・サイド・アップ方法を採用することにより、通常の
７ツブ・サイド・ダウン方法にくらべて５〜１０倍も半
導体レーザの寿命が延びることが知られている。しかし
ながらこの方法では光半導体素子を内蔵したパッケージ
の接地が通常の方法であるアップ・サイド・ダウン方法
とは逆となるため、パッケージが組込まれる駆動回路の
接地をそれに合わせねばならない。従って従来の駆動回
路と正負を逆にしなげればならず回路上の互換性をとれ
ないという欠点があった。また通常のヒートシンクでは
光半導体素子を固定し放熱特性を良好にするだめの構造
に主眼を置いている。

そのためヒートシンク上に電極線を超音波等で固定しよ
うとしてもヒートシンクに蒸着したＡｕ（金）以外のＳ
ｎ（スズ）やＡｕＳｎ　（金スズ合金）等の金属材料で
は、電極線が簡単にヒートシンクからはずれてしまう。

そこで電極線が光半導体素子とともにヒートシンク上に
固定できるように、Ｓｎ又はＡｕＳｎを蒸着したヒート
シンク上の一部に電極線固定用のんを選択蒸着すること
が考えられる。ところが光半導体素子をヒートシンク上
に固定するとき、ヒートシンクを摂氏二百数十度で加熱
する必要があり、この加熱により部分的に蒸着しだＡｕ
がＳｎ又はＡｕ　Ｓｎと合金化反応を起こしてしまう。

そのため電極線を固定してもはずれやすい。Ａｕを蒸着
したヒートシンクにＳｎ又はＡｕＳｎを一部蒸着する逆
の場合も同様の結果となる。

本発明の目的は上記の欠点を除去して、光半導体素子の
固定及び電極線の固定を容易にしたヒートシンクを提供
することにある。

本発明によれば、高い熱伝導率と低い電気伝導率を有す
る媒質の少な（ともひとつの面の異なる場所に少な（と
も２種類の金属が形成されていることを特徴とするヒー
トシンクが得られる。また媒質と２種類の金属の間に共
通の金属層を形成したことを特徴とするヒートシンクが
得られる。

この発明においては、ヒートシンクは光半導体素子を固
定する側のヒートシンクの一方の平面とパッケージに固
定される側のヒートシンクの他方の平面とがヒートシン
ク自体の媒質の高抵抗によって事実上電気的に絶縁され
ている。すなわち高β 抵抗なヒートシンクを用いｔアップ・サイド・アップ方
法による光半導体素子のパッケージはアップ・サイド・
ダウン方法の場合と同じ接地が可能である。またこのヒ
ートシンクには光半導体素子を固定する部分と電極線を
固定する部分とがヒートシンクのひとつの面に２種以上
の金属で区分されている。そのため光半導体素子の固定
を容易にできるとともに、従来できなかった電極線の固
定も容易に可能である。

次に図面を用いてこの発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の実施例の斜視図であり、第２図はその
断面図、第３図は本発明の実施例に半導体レーザを固定
した場合の斜視図である。ここで第１図の（ａ）は第２
図の（、）に対応し、第１図の（ｂ）は第２図の（ｂ）
に対応する。媒質１０１は抵抗率５ＫＱ・儂の高抵抗な
Ｓｉ（シリコン）単結晶ウェハを幅１第１奥行０．８．
酊、厚さ０．２５　＊＊の小片に切断したものである。

媒質１０１の第１の平面１０２上にはＴｌ（チタニウム
）層２０１、Ｐｔ（白金）層２０２が下地として積層さ
れている。さらにその上に半導体レーザ１０．６を固定
する第１の金属面１０３にのみＡｕＳｎ　　（金スズ合
金）層２０３、残る第２の金属面１０４にＡｕ　（金）
層２０４が各々選択的に蒸着されている。この場合第２
図（ａ）のように第１の金属面１０３と第２の金属面１
０４が一部共有しても第２図（ｂ）のように共有しなく
ても共有する部分で半導体レーザが固定されることはな
いので特性上の違いはない。他方媒質１０１の第２の平
面１０５上にはＴｉ層２０１、ｐｔ層２０２を下地にＡ
ｕ層２０４が蒸着されている。半導体レーザ１０６をア
ップ・サイド・アップ方法でヒートシンク上に固定する
には、第１の金属面１０３（′５） 上に活性領域１０７がヒートシンクから遠くなるように
固定すればよい。ヒートシンクの第２の平面はパッケー
ジ１０８上に半田で固定される。ここで使用した半導体
レーザ１０６はｎ基板に液相エピタキシャル成長で製作
したものである。そのため電極線の固定では、−（マイ
ナス）側電極線１０９をマイナス端子から第２の金属面
１０４上に超音波ポンディングし、＋（プラス）側電極
線１１０を半導体レーザ１０６の電極面１１１から良好
な熱伝導性の金属体であるパッケージ１０８上に超音波
ポンディングすればよい。ヒートシンクには半導体レー
ザ１０６と−（マイナス）側電極線１０９を各々固定で
きるように第１、第２の電極面１０３．１０４を個別に
設けているので固定を容易に実現できた。電気的には、
半導体レーザ１０６の内部抵抗値が高々４Ω程度である
のに対してヒートシンクの抵抗値が１８　ＫＱ程度もあ
るので、ヒートシンク内を流れる電流は殆んど無視でき
ることがわかった。また半導体レーザ１０６の活性領域
１０７がヒートシンクから離れた状態（６） で固定されているので、固定時の歪による劣化が殆んど
な（半導体レーザ１０６の信頼性を向上させることがで
きた。

なお上記の実施例の他に変形例が可能である。

実施例では媒質１０１の第１の平面１０２上にＴｉ層２
０１、Ｐｔ層２０２を下地として積層させたが、Ｔｉ層
２０１、ｐｔ層２０２を下地とすることな（媒質１０１
に直接第１の金属面１０３としてＡｕＳｎ層２０３、第
２の金属面１０４としてＡｕ層２０４を各々選択蒸着さ
せてもよい。この場合に半導体レーザ１０６とヒートシ
ンクとの接着強度が多少弱くなるが、実用上の支障はな
い。

また、実施例では抵抗率５１（Ｋｌ−ｃ＋ｎのＳｔ単結
晶を媒質１０１として用いたが、抵抗率が０．１　Ｋｉ
ｌ・ぼ以上であればアップ・サイド・アップ方法で固定
した半導体レーザ１０６の動作に支障なかった。

また実施例ではＳｉを用いたが、ベリリア磁器に代表さ
れるセラミック材料、クロム等をドーピングして高抵抗
にしたＩｎＰ（インジウム・リン）やＧａＡｓ　　（ガ
リウム・ヒン）基板等の半導体絶縁基（７） 板、ダイヤモンド、熱伝導率のよい材料に５ｉ０２（二
酸化ケイ素）膜等の絶膜をつけたものを用いてもよい。

実施例では媒質１０１の第１の平面１０２を第１１第２
の金属面１０３．１０４に分けたが、第１の平面１０２
のうちの例えばその２／３の部分にのみＴｉ層とｐｔ層
で下地を形成させ、その上に第１、第２の金属面１０３
．１０４を設けるようにしてもよい。この場合有効な電
極面積が実施例の場合の２７３程度になってしまうので
、高抵抗なヒートシンクの容量を多少低減できる。

従って数ギガビット／秒の高速変調に対してもヒートシ
ンク内を流れる高周波雷、流をさらに小さくできる。ま
た実施例では第１の金属面１０３にＡｕＳｎ層を蒸着し
たが、その代りにＡｕＳｉＣ金シリコン合金）、ＡｕＧ
ｅ　（金・ゲルマニウム合金）、Ｓｎ。

Ｉｎなど他の金属材料を蒸着しても問題ない。また以上
の実施例では光半導体素子として半導体レーザ１０６を
用いたが他の半導体素子でもよい。

（８） 断面図、第３図は本発明の実施例に光半導体素子を固定
した場合の斜視図である。

図において、１０１は媒質、１０２は第１の平面、１０
３は第１の金属面ぼ１０４は第２の金属面、１０５は第
２の平面、１０６は半導体レーザ、１０７は活性領域、
１０８はパッケージ、１０９は−（マイナス）側電極線
、１１０は＋（プラス）側電極線、１１１は半導体レー
ザの電極面、２０１゜はＴｉ（チタニウム）層、２０２
はＰｔ（白金）層、２０３はＡｕＳｎ　（金スズ合金）
層、２０４はＡｕ（金）層をそれぞれ表わす。

代理人弁理士内原　　晋 （９） 牙　ｌ　日 （α）　　　　　　　　　　　　　　　　　（ｂ）牙　
２　凹 （Ｑ−）　　　　　　　　　　　　　　　　　　Ｃｂ）
く ／

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、高い熱伝導率と低い電気伝導率を有する媒質の少な
   （ともひとつの面の異なる場所に互いに種類の異なる金
   属が形成されていることを特徴とするヒートシンク。 ２、高い熱伝導率と低い電気伝導率を有する媒質の少な
   くともひとつの面の全面に１層又は多層からなる金属層
   を形成し、この金属層の表面の異なる場所に互いに種類
   の異なる金属を形成したことを特徴とするヒートシンク
   。