JPS6081884A - 半導体発光装置 - Google Patents

半導体発光装置

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JPS6081884A
JPS6081884A JP58189501A JP18950183A JPS6081884A JP S6081884 A JPS6081884 A JP S6081884A JP 58189501 A JP58189501 A JP 58189501A JP 18950183 A JP18950183 A JP 18950183A JP S6081884 A JPS6081884 A JP S6081884A
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JP
Japan
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heat sink
layer
light emitting
alloy layer
pellet
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JP58189501A
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Masato Nakajima
眞人 中島
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Nippon Electric Co Ltd
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Publication date
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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】 本発明は半導体発光装置の改良に関するものである。
ｋｔ　ＧａＡｓ、Ｉｎ　ＧａＡｓＰ等の多元化合物半導
体を活性層とするレーザダイオードやＬＥＤは、高電流
密度で動作するので、低い熱抵抗で放熱体と接着しなけ
ればならない。また、動作中に応力が加わると活性層で
の転位増殖を促進し、発光素子としての寿命を縮めるこ
とがある。
熱抵抗を小さくするためには、発光素子の活性層に近い
面を放熱体に接着する方法がとられるので、発光素子と
放熱体の熱膨張係数が異ると、大きな応力が活性層に加
わることになる。応力を緩和するために従来から用いら
れている方法は、シリコンやダイヤモンド等の比較的熱
膨張係数の近似した放熱体材料を用いる方法と、Ｉｎや
Ｓｎ等の軟い金属を接着層にして塑性変形による応力緩
和をねらった方法の二者に大別できる。前者は材料選択
の範囲が限定され構造上の自由度が少く、後者は放熱体
材料の限定は少いけれど、接着金属の性質によって使用
温度範囲が制限され、接着時の作業温度、時間、あるい
は雰囲気などにも特別の注意が必要であった。
本発明は、接着層にＰＰｂ−８ｎ−Ａ系の軟質合金を用
いることによって、上に述べた難点を解消し、合わせて
信頼性および生産性の向上を図ることを目的とする。
本発明によれば、放熱体の少くとも一平面に、ｐｂ−８
０−Ａｇ系軟質合金層が被着され、この軟質合金層を介
］て発光素子の活性層に近い面が放熱体に融着されてい
ることを特徴とする半導体発光装置が得られる。
ＰＰｂ−８ｎ−Ａ系の軟質合金層を用いた効果は、（（
）ＰｂとＳｎの配合比を選ぶことによ、ｌ、１８０〜３
２０℃の範囲で融点を選ぶことができること、（ロ）合
金層が軟かく塑性変形し易いため、放熱体と発光素子の
結晶との熱膨張係数の差異が緩和されるので、放熱体材
料に対する制限が少く力ること、およびＨＡｇを少量含
ませることにより融着時の流れ性が良くなり均一性の良
い安定な融着ができること、さらにこれらの相乗効果と
してに）耐熱性の向上、熱抵抗のバシツキの減少、並び
にその結果として信頼性及び生産性の向上が得られるこ
とである。
以下に図面を用いて本発明の詳細な説明する。
第１図は本発明をレーザーダイオードに応用した一例を
示す断面図である。熱伝導の良いＣｕで成形された放熱
体１の上面にＰｂ９２．５％＋Ｓ”５％＋およびＡｇ　
２．５％の組成を有する軟質合金層２が、蒸着法または
めっき法により２〜３μの厚さに被着されている。Ａノ
ＧａＡｓレーザーダイオードのベレット３には、発熱部
である活性層４に近い方の表面に’ｌ’１−ｐｔ−Ａｌ
ｌのオーミック用金属層５が蒸着されておシ、反対面に
はＡｕＱｅ−Ａｕのボンディング用金属層６が蒸着され
ている。ベレット３の活性層側を下にして放熱体１に密
着させておいて窒素雰囲気中で放熱体１を３１０’Ｃに
加熱すれば、軟質合金層２が溶解し、オーミック用金属
層５に融着され、熱的および電気的に完全な接着が行表
われる。次に放熱体１を第１図に部分的に示した容器７
の所望の位置に、Ｐｂ３５％、５ｎ６２％。
およびＡｇ３％の組成の放熱体取付用合金層８を用いて
２００℃にて融着固定する。ボンディング用金属層６と
リード９の間をＡｕ又はＡＪのボンディング線１０にょ
多接続し、リード９と容器７に電圧を印加すれば、ベレ
ット３の側面よ）レーザー発光を取シ田すことができる
。
本実施例においては、Ｃｕを放熱体に用いたので、ＭＯ
やＳｉにくらべて約１０％低い熱抵抗が得られた。Ａｚ
　ＧａＡｓ結晶とＣｕの熱膨張係数が大きく異るにもか
かわらず、１０４〜１０′１時間の寿命特性を得ておシ
、従来の８１放熱体にＳｎで融着した場合と何ら差異は
認められない。またＰＰｂ−８ｎ−Ａ系合金の融点が高
いので、従来のＣｕ放熱体にＩｎで融着した場合に比し
耐熱性が改善され、後工程でのスクリーニングがよシ確
実に行える利点が得られた。さらにｐｂ−８ｎ−Ａｇ系
の合金は溶解時の流れ性が良く、表面酸化膜やスラグの
発生も少いため融着後の熱抵抗のばらつきが少く、水素
雰囲気を用いる必要がないため作業性が改善された。
以上レーザーダイオードの例について説明したが、基板
裏面に光取シ出し窓を設けたＡ１ＧａＡｓ発光ダイオー
ド（ＬＥＤ　）の場合も全く同様の構成で実施すること
ができ、全く同様の効果を得ることができる。また発光
素子結晶についてはＡＪ　ＧａＡｓのほかに、Ｉｎ　Ｇ
ａＡｓＰを始めとするＩＶ族化合物混晶やＩＩＶＩ族化
合物混晶など放熱と熱膨張に対する考慮を必要とする発
光素子結晶に適用できる。
５５ −Ｐｂ−８ｎ−Ａ系合金の組成については、発光素子結
晶の種類、オーミックおよびボンディング用金属層の組
成、後工程で要求される熱処理温度などの諸条件を考慮
して必要な融点が得られるような組み谷せを、合金状態
図又は成分表にょシ容易にめることができる。本実施例
では放熱体と容器が分離している場合について示したが
、容器が放熱体を兼ねてあらかじめ一体化されている場
合にも本発明を適用でき、この場合は前述の３１０℃で
の融着のみですむため後工程においで２００℃を越える
熱処理にも耐える発光素子が得られよシ一層の高信頼性
が実現できる。また放熱体材料にはＣｕ以外にＭｏ、Ｆ
ｅその他の金属材料やＳｉ。
サファイヤ、ベリリヤダイヤモンド等の非金属材料も使
用できる。ｐ　ｂ　−８０−ＡｇＡ系合金のなじみが悪
い材料の場合は、Ｔｉ＋Ｏｒなどの密着力の強い金属と
Ｎｉ、Ｍｏ、ＰｔなどＰＰｂ−８ｎ−Ａになじみが良く
且つ溶解されにくい金属を２層に重ねて放熱体の表面に
蒸着法などで被着した上にＰＰｂ−８ｎ−Ａ系合金を被
着すればよい。以上のように本発明は＝６− 種々の応用が可能であシ、実用的効果が大でおる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例について、レーザーダイオー
ドに応用した場合を説゛明する断面図である。 １・・・・・・放熱体、２・・・・・・ＰＰｂ−８ｎ−
Ａ系軟質付金層、３・・・・・・ペレット、４・・・・
・・活性層、５・・・・・・オーミック用金属層、６・
・・・・・ボンディング用金属層、７・・・・・・容器
、８・・・・・・放熱体取付用合金層、９・・・・・・
リード、１０・・・・・・ボンディング線。 ＝７−− 錦　ｌ　〆

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 放熱体の少くとも一平面に、ＰＰｂ−８ｎ−Ａ系軟質合
    金層が被着され、該軟質合金層を介して、発光素子の活
    性層に近い面が該放熱体に結合されていることを特徴と
    する半導体発光装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4947238A (en) * 1988-05-23 1990-08-07 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Submount for semiconductor laser element
WO2003098706A3 (de) * 2002-05-16 2004-05-27 Osram Opto Semiconductors Gmbh Verfahren zum befestigen eines halbleiterchips in einen kunststoffgehäusekörper, optoelektronisches halbleiterbauelement
JP2007201516A (ja) * 1997-05-27 2007-08-09 Osram Opto Semiconductors Gmbh 光放射デバイス

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