JPS63233586A - 半導体発光装置 - Google Patents
半導体発光装置Info
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- JPS63233586A JPS63233586A JP62068698A JP6869887A JPS63233586A JP S63233586 A JPS63233586 A JP S63233586A JP 62068698 A JP62068698 A JP 62068698A JP 6869887 A JP6869887 A JP 6869887A JP S63233586 A JPS63233586 A JP S63233586A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
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-
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01L2224/73265—Layer and wire connectors
Landscapes
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- Die Bonding (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔技術分野〕
本発明は、半導体発光素子を、接着層を介して放熱体に
結合して成る半導体発光装置に関する。
結合して成る半導体発光装置に関する。
通常、ＡｅＧａＡｇ ％ＩｎＧａＡｓＰ等の多元化合物
半導体の活性層を有するレーザダイオードやＬＥＤなど
の半導体発光素子は、発光の際の素子の温度上昇を抑制
する為、放熱体と接着されている。ここで、これらの素
子は、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。一方、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。
半導体の活性層を有するレーザダイオードやＬＥＤなど
の半導体発光素子は、発光の際の素子の温度上昇を抑制
する為、放熱体と接着されている。ここで、これらの素
子は、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。一方、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
わるととになる。
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
わるととになる。
従来、上記の如き応力を緩和する方法として、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
材料を用いる方法及び工ｎやｓ’ｎ等の軟い金属密接着
層にして塑性変形による応力緩和をねらう方法が知られ
ていた。
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
材料を用いる方法及び工ｎやｓ’ｎ等の軟い金属密接着
層にして塑性変形による応力緩和をねらう方法が知られ
ていた。
しかしながら、前者の方法は、材料選択の範囲が限定さ
れ構造上の自由度が少く、また後者の方法は、放熱体材
料の限定は少゛ないけれど、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となる問題点があ
った。
れ構造上の自由度が少く、また後者の方法は、放熱体材
料の限定は少゛ないけれど、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となる問題点があ
った。
本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解決し、放熱
体材料の選択の範囲が広く、しかも信頼性及び生産性の
高い半導体発光装置を提供することにある。
体材料の選択の範囲が広く、しかも信頼性及び生産性の
高い半導体発光装置を提供することにある。
本発明の上記目的は、半導体発光素子を、接着層を介し
て放熱体に結合して成る半導体発光装置において、前記
接着層として鉛−アンチモン−スズ系の軟質合金を用い
ることによって達成される。
て放熱体に結合して成る半導体発光装置において、前記
接着層として鉛−アンチモン−スズ系の軟質合金を用い
ることによって達成される。
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。ここで、１は熱伝導の良い銅（Ｃｕ
）で形成された放熱体で、この上面には、鉛（ｐｂ）
ｓ ｓ％、アンチモン（ｓｂ） １＋、ｓ％、スズ（Ｓ
ｎ） ３．５％の組成を有する軟質合金層２が、蒸着法
またはメッキ法によシ２〜３μｍの厚さに被着されてい
る。ＡｌＧａＡｓ系のレーザダイオード３には、発熱部
である活性層４に近い方の表面にＴｌ−Ｐｔ−Ａｕのオ
ーミック用金属層５が蒸着されておシ、反対面にはＡｕ
Ｇｅ −Ａｕのボンディング用金属層６が蒸着されてい
る。レーザダイオード３を、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２３
９℃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に融着されて、熱的及び電気的な接着が行な
われる。
示す断面図である。ここで、１は熱伝導の良い銅（Ｃｕ
）で形成された放熱体で、この上面には、鉛（ｐｂ）
ｓ ｓ％、アンチモン（ｓｂ） １＋、ｓ％、スズ（Ｓ
ｎ） ３．５％の組成を有する軟質合金層２が、蒸着法
またはメッキ法によシ２〜３μｍの厚さに被着されてい
る。ＡｌＧａＡｓ系のレーザダイオード３には、発熱部
である活性層４に近い方の表面にＴｌ−Ｐｔ−Ａｕのオ
ーミック用金属層５が蒸着されておシ、反対面にはＡｕ
Ｇｅ −Ａｕのボンディング用金属層６が蒸着されてい
る。レーザダイオード３を、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２３
９℃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に融着されて、熱的及び電気的な接着が行な
われる。
放熱体１は、第１図に部分的に示した容器７の所望の位
置に、Ｓｎ ６５％、ｐｂｓｓ％の組成の半田８を用い
て、１８３〜１８５℃の温度で融着固定されている。そ
して、ボンディング用金属層６とリード９の間は、Ａｕ
のボンティング線１０にょシ接続されている。ここで、
リード９とステム７との間に電流を流すと、レーザダイ
オード３の活性層４よシ、レーザ光１１が発する。
置に、Ｓｎ ６５％、ｐｂｓｓ％の組成の半田８を用い
て、１８３〜１８５℃の温度で融着固定されている。そ
して、ボンディング用金属層６とリード９の間は、Ａｕ
のボンティング線１０にょシ接続されている。ここで、
リード９とステム７との間に電流を流すと、レーザダイ
オード３の活性層４よシ、レーザ光１１が発する。
本実施例においては、放熱体としてＣＵを用いたので、
Ｍｏや８１を用いた場合に比べ１０％以上低い熱抵抗が
得られた。また、接着層Ｃとしてｐ ｂ −ｓ ｂ −
ｓ ｎ系合金を用いたので、ＡｅＧａＡθ結晶とＣＵと
の熱膨張係数が大きく異なるにもかかわらず、１０４〜
１０’時間の寿命特性が得られ、従来の８１放熱体にＳ
ｎで融着した場合と何ら差異は認められなかった。また
Ｐｂ−８ｂ−ａｎ系合金の融点が高いので、従来のＯｕ
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−８ｂ−８ｎ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。
Ｍｏや８１を用いた場合に比べ１０％以上低い熱抵抗が
得られた。また、接着層Ｃとしてｐ ｂ −ｓ ｂ −
ｓ ｎ系合金を用いたので、ＡｅＧａＡθ結晶とＣＵと
の熱膨張係数が大きく異なるにもかかわらず、１０４〜
１０’時間の寿命特性が得られ、従来の８１放熱体にＳ
ｎで融着した場合と何ら差異は認められなかった。また
Ｐｂ−８ｂ−ａｎ系合金の融点が高いので、従来のＯｕ
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−８ｂ−８ｎ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ｈｇＧａＡｓ発光ダイオー
ド（ＩＰＣＤ）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ｋｌ ＧａＡｓのほかに、ＩＨＧａ
ＡｓＰを始めとする■ｖ族化合物混晶や■■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。
裏面に光取シ出し窓を設けたｈｇＧａＡｓ発光ダイオー
ド（ＩＰＣＤ）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ｋｌ ＧａＡｓのほかに、ＩＨＧａ
ＡｓＰを始めとする■ｖ族化合物混晶や■■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。
接着層として用いるＰｂ−８ｂ−８ｎ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
組み合せを、合金状態図又は成分表にょシ容易に求める
ことができる。例えば、Ｐｂ：４０〜９０％、Ｅｌｌ）
： ２．５〜１２％、Ｓｎ：３．Ｏ〜６０％の範囲で
合金の組成を選択することにょシ１８０〜３００℃の所
望の融点を有する接着層が得られる。
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
組み合せを、合金状態図又は成分表にょシ容易に求める
ことができる。例えば、Ｐｂ：４０〜９０％、Ｅｌｌ）
： ２．５〜１２％、Ｓｎ：３．Ｏ〜６０％の範囲で
合金の組成を選択することにょシ１８０〜３００℃の所
望の融点を有する接着層が得られる。
上記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
２３９℃の融着のみですむため後工程において２００℃
を越える熱処理にも耐える発光素子が得られ、より一層
の高信頼性が実現できる。また放熱体材料にはＯｕ以外
にＭｏ、Ｆｅその他の金属材料やＳｌ、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。放熱
体が、Ｐｂ−８ｂ−８ｎ系合金となじみが悪い材料の場
合は、Ｔ１やＣｒなどの密着力の強い金属とＮｉ。
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
２３９℃の融着のみですむため後工程において２００℃
を越える熱処理にも耐える発光素子が得られ、より一層
の高信頼性が実現できる。また放熱体材料にはＯｕ以外
にＭｏ、Ｆｅその他の金属材料やＳｌ、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。放熱
体が、Ｐｂ−８ｂ−８ｎ系合金となじみが悪い材料の場
合は、Ｔ１やＣｒなどの密着力の強い金属とＮｉ。
Ｍｏ 、 ＰｔなどＰ’ｂ−８ｂ−８ｎ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Ｐｂ−８１）−８ｎ系合金を
被着すればよい。
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Ｐｂ−８１）−８ｎ系合金を
被着すればよい。
以上説明したように、本発明は従来の半導体発光装置に
おいて、接着層としてｐｂ−ｓｂ−８ｎ系軟質合金を用
いたので、以下に示すような種々の効果が得られる。
おいて、接着層としてｐｂ−ｓｂ−８ｎ系軟質合金を用
いたので、以下に示すような種々の効果が得られる。
１）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なくなる。
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なくなる。
２）均一性の良い安定な融着が出来る。
３）耐熱性が向上する。
４）熱抵抗のばらつきが減少する。
第１図は本発明の一実施例の構成を示す略断面図である
。 １・・・放熱体 ２・・・Ｐｂ−８ｂ−ａｎ系軟質合金層３・・・レーザ
ダイオード ７・・・ステム ８・・・半田 ９・・・リード １０・・・ポンディング線
。 １・・・放熱体 ２・・・Ｐｂ−８ｂ−ａｎ系軟質合金層３・・・レーザ
ダイオード ７・・・ステム ８・・・半田 ９・・・リード １０・・・ポンディング線
Claims (1)
- （１）半導体発光素子を、接着層を介して放熱体に結合
して成る半導体発光装置において、前記接着層として鉛
−アンチモン−スズ系 の軟質合金を用いたことを特徴とする半導体発光装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62068698A JPH0728095B2 (ja) | 1987-03-23 | 1987-03-23 | 半導体発光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62068698A JPH0728095B2 (ja) | 1987-03-23 | 1987-03-23 | 半導体発光装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63233586A true JPS63233586A (ja) | 1988-09-29 |
| JPH0728095B2 JPH0728095B2 (ja) | 1995-03-29 |
Family
ID=13381246
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62068698A Expired - Fee Related JPH0728095B2 (ja) | 1987-03-23 | 1987-03-23 | 半導体発光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0728095B2 (ja) |
-
1987
- 1987-03-23 JP JP62068698A patent/JPH0728095B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0728095B2 (ja) | 1995-03-29 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |