TWI734068B - 半導體發光裝置及其製造方法 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種半導體發光裝置及其製造方法，其中，為了抑制玻璃蓋自無機材質基板剝離的情形，藉由接合構件來將用來密封LED元件之玻璃蓋與安裝有LED元件之無機材質基板加以接合，該接合構件解放了會作用於玻璃蓋與無機材質基板之間且由兩者的熱膨脹係數差所造成的殘留應力。本發明的解決手段的半導體發光裝置1，包含：基板，其具有第1熱膨脹係數且安裝有半導體發光元件2；蓋構件32，其具有小於前述第1熱膨脹係數之第2熱膨脹係數且覆蓋前述半導體發光元件；及，接合構件，其使前述蓋構件32覆蓋前述半導體發光元件2並將前述蓋構件32接合至前述基板，以將前述半導體發光元件2加以密封；其中，前述接合構件是由共晶合金焊料所形成。
Description
本發明關於半導體發光裝置及其製造方法。
近年來，已提供有一種半導體發光裝置，其含有發出紫外線的半導體發光元件與收容該半導體發光元件之封裝體。特別在具有發出波長300nm以下的深紫外線的半導體發光元件之半導體發光裝置中，是使用一種玻璃密封封裝體，其是利用石英等的玻璃來將半導體發光元件加以密封(參照專利文獻1)。
專利文獻1所述的半導體發光裝置，其將LED(發光二極體)元件構裝在封裝體基板上，並在該LED元件上覆蓋已混入了螢光物質之玻璃蓋，來將前述LED元件的發光進行波長轉換並使其射出，該半導體發光裝置具有下述構成：前述封裝體基板為陶瓷等的無機材質基板，將前述LED元件覆晶構裝在該無機材質基板上，並利用已混入了螢光物質之玻璃蓋來密封前述LED元件。
[先前技術文獻]
(專利文獻)
專利文獻1：日本特開2012－69977號公報。
(發明所欲解決的問題)
然而，根據專利文獻1所述的半導體發光裝置，若利用石英玻璃來形成玻璃蓋，則因為其熱膨脹係數比由陶瓷等所形成的無機材質基板的熱膨脹係數要低了大約1個數量級，在覆蓋上玻璃蓋來將LED密封後，若經過了一段時間，由前述熱膨脹係數差所造成的殘留應力會作用於前述玻璃蓋與前述無機材質基板之間，而有可能使前述玻璃蓋自前述無機材質基板剝離。
於是，本發明的目的在於提供一種半導體發光裝置及其製造方法，其中，為了抑制前述玻璃蓋自前述無機材質基板剝離的情形，藉由接合構件來將用來密封LED元件之玻璃蓋與安裝有LED元件之無機材質基板加以接合，該接合構件解放了會作用於前述玻璃蓋與前述無機材質基板之間且由兩者的熱膨脹係數差所造成的殘留應力。
(用於解決問題的手段)
根據本發明的一實施型態的半導體發光裝置，其目的在於解決上述問題，包含：基板，其具有第1熱膨脹係數且安裝有半導體發光元件；蓋構件，其具有小於前述第1熱膨脹係數之第2熱膨脹係數且覆蓋前述半導體發光元件；及，接合構件，其使前述蓋構件覆蓋前述半導體發光元件並將前述蓋構件接合至前述基板，以將前述半導體發光元件加以密封；其中，前述接合構件是由共晶合金焊料所形成。
(發明的功效)
根據本發明的一實施型態，能夠提供一種半導體發光裝置及其製造方法，其中，抑制了用來密封LED元件之玻璃蓋自安裝有前述LED元件之無機材質基板剝離的情形。
[實施型態]
針對本發明的實施型態，參照第1圖來加以說明。此外，以下要說明的實施型態，是表示適合用來實施本發明的具體例，並且具有將技術上較佳的各種技術性事項加以具體例示出來的部分，但本發明的技術性範圍並不限定於此具體態樣。
第1圖是用來說明本發明的一實施型態的半導體發光裝置的構成之分解圖。如第1圖所示，半導體發光裝置1，被構成為具備：半導體發光元件2，其發出紫外線等規定波長帶的光；定電壓元件4，其不受電流值影響而為固定的電壓值；及，封裝體3，其收容該等半導體發光元件2和定電壓元件4。
半導體發光元件2中，包含有例如：電晶體、雷射二極體(Laser Diode：LD)、發光二極體(Light Emitting Diode：LED)等。本實施型態中，是舉出發出紫外區域的波長的光(特別是中心波長300nm以下的深紫外光)的發光二極體作為半導體發光元件2來加以說明。半導體發光元件2的詳細內容於之後詳述。定電壓元件4中，例如能夠使用齊納二極體。
(封裝體3)
封裝體3，被構成為具有：封裝體基板31，其構成基底部；蓋構件，其與該封裝體基板31接合；AuSn接合構件33，其將封裝體基板31和蓋構件32彼此接合；密封構件34，其插入於蓋構件32的下表面與AuSn接合構件33之間；及，安裝構件35，其將半導體發光元件2安裝至封裝體基板31。AuSn接合構件33，是接合構件的一例。
封裝體基板31，安裝半導體發光元件2。封裝體基板31，被形成為大約長方體形狀，且在上表面形成有用來安裝半導體發光元件2之凹部31a。封裝體基板31，是含有陶瓷之無機材質基板。具體而言，封裝體基板31，例如是由高溫燒製陶瓷多層基板(HTCC：High Temperature Co-fired Ceramic)所形成。封裝體基板31，是基板的一例。
蓋構件32，被配置成覆蓋住封裝體基板31的凹部31a。蓋構件32，例如是含有石英玻璃之玻璃蓋。蓋構件32與封裝體基板31，藉由以AuSn接合構件33對蓋構件32的下表面的邊緣部32a與封裝體基板31的上表面的邊緣部31b進行焊接而形成的面接觸而一體化，且以相對於外部呈氣密的方式來將由蓋構件32和封裝體基板31所形成的內部空間加以密封。又，在石英玻璃中，形成有後述的積層金屬化膜(未圖示，以下亦稱為「積層金屬化部分」)，其與AuSn焊料預成型體暫時附著。作為一例，積層金屬化部分，具有邊長約3.0mm的大約正方形的外形。
AuSn接合構件33，使蓋構件32覆蓋半導體發光元件2並將蓋構件32接合至封裝體基板31來對半導體發光元件2加以密封。具體而言，AuSn接合構件33，藉由焊接來接合封裝體基板31和蓋構件32。AuSn接合構件33，例如是含有金(Au)與錫(Sn)來作為主成分之合金，且構成要運用於焊接的焊料預成型體。更具體而言，AuSn接合構件，例如是含有20重量%的Sn之AuSn焊料預成型體。作為一例，AuSn焊料預成型體，具有邊長約3.0mm的大約正方形的外形。
又，AuSn接合構件33，如後述，是將基於封裝體基板31與蓋構件32的熱膨脹係數差而造成的殘留應力加以解放的接合構件。以下，為了便於說明，封裝體基板31的熱膨脹係數亦稱為「第1熱膨脹係數」。又，蓋構件32的熱膨脹係數亦稱為「第2熱膨脹係數」。第2熱膨脹係數，比第1熱膨脹係數小了約1個數量級。
密封構件34，是設於蓋構件32的下表面與AuSn接合構件33之間的填充材料。
安裝構件35，例如能夠使用柱形凸塊(stud bump)。亦可使用焊接或導線接腳。半導體發光元件2，藉由安裝構件35而被安裝於凹部31a的底面。
(半導體發光元件2)
第2圖是示意地表示第1圖所示的半導體發光裝置1中所含的半導體發光元件2的積層構造的一例之說明圖。如第2圖所示，本實施型態的半導體發光元件2，具有：透明基板21、形成於透明基板21上的AlGaN系的氮化物半導體層22、及電極23。
本實施型態中，氮化物半導體層22，從透明基板側，被構成為依序形成下述各層：含有AlN之緩衝層22a、含有n型AlGaN之n型包覆層22b、含有AlGaN之發光層22c、含有p型AlGaN之p型包覆層22d、含有p型GaN之接觸層22e。電極23，具有：形成於接觸層22e上之陽極側電極部(p型電極)23a、及形成於n型包覆層22b上之陰極側電極部(n型電極)23b。此外，第2圖中的各構成要件的尺寸比例，並不一定與實際的半導體發光元件的尺寸比例一致。
(將半導體發光裝置1構裝至構裝基板)
第3圖是表示將半導發光裝置1構裝至構裝基板上的一例之說明圖。如第3圖所示，在構裝基板5上構裝有8列(第3圖所示的縱方向)和15行(第3圖所示的橫方向)的合計120個半導體發光裝置1。彼此鄰接的半導體發光裝置1的間隔，被調整成約1mm。8列和15行(120個)僅為一例，構裝於構裝基板5上的半導體發光裝置1的個數不限定於8列和15行(120個)。構裝基板5，例如被構成為含有銅(Cu)來作為主成分。
參照第4圖，說明關於將半導發光裝置1構裝至構裝基板5上的詳細內容。第4圖是將第3圖所示的半導發光裝置1的構裝體的一部分取出來加以說明之說明圖。如第4圖所示，半導體發光裝置1，分別利用不含鉛之無鉛焊料6，並藉由焊接的方式而被固定於構裝基板5上。無鉛焊料6，例如能夠使用含有錫(Sn)、銀(Ag)及銅(Cu)來作為主成分之錫─銀─銅焊料預成型體。
半導體發光裝置1，亦即已收容有半導體發光元件2的狀態之封裝體3，在構裝至構裝基板5上之前施加規定時間的退火處理。所謂退火處理，是指放置於高溫中的步驟。規定時間，較佳為12小時。退火處理，是熱處理的一例。
(構裝的實驗)
發明人，本實施型態中，為了要調查在已對半導體發光裝置1施加退火處理的情況下，由石英玻璃所形成的蓋構件32不易自封裝體基板31剝離的情形，而進行了實驗來調查在上述構裝中由石英玻璃所形成的蓋構件32是否自封裝體基板31剝離。
＜實驗1＞
首先，發明人對半導體發光裝置1施加退火處理，並將半導體發光裝置1構裝至構裝基板5，然後調查蓋構件32是否自封裝體基板31剝離。參照第5圖來說明實驗的詳細內容。第5圖是表示實驗手法的流程圖。首先，發明人準備120個半導體發光裝置1(步驟S1)。此外，實驗1亦可稱為是後述的實驗2的預備實驗，相較於實驗2，實驗1中準備了一種半導體發光裝置1，其蓋構件32屬於容易自封裝體基板31剝離的狀態。
此處，為了使蓋構件32容易自封裝體基板31剝離而採用了下述構成。也就是說，藉由將積層金屬化膜的金屬化圖案的外型尺寸作成小於AuSn焊料預成型體的外型尺寸(邊長約3.0mm的大約正方形)，而將封裝體基板31的接合強度作成小於規定的接合強度。具體而言，使用由第1積層金屬化膜與第2積層金屬化膜(未圖示)組合而成的膜，來作為被形成在蓋構件32的石英玻璃上的積層金屬化膜，其中第1積層金屬化膜用於AuSn焊接，第2積層金屬化膜用於陶瓷封裝體的焊接且具有與第1積層金屬化膜的外型尺寸相等的尺寸。而且，在無負載的狀態中，使AuSn焊料預成型體熔化來接合蓋構件32與封裝體基板31。第2積層金屬化膜，具有會因鍛燒而縮小的性質。因此，藉由使用一種組合有第2金屬化膜之積層金屬化膜，在接合時使積層金屬化膜的外型尺寸縮小，藉此便能夠將封裝體基板31的接合強度作成小於規定的接合強度。
然後，針對該等半導體發光裝置1，在160度(℃)、180度、200度及220度的條件中，於空氣環境中實施12小時的退火處理(步驟S2)。然後，使用無鉛焊料6將半導體發光裝置1構裝至構裝基板5(步驟S3)。然後，對半導體發光裝置1實施1000循環的溫度循環實驗，該溫度循環實驗使溫度在-40度~85度的範圍中反覆變化(步驟S4)。然後，藉由目視來對蓋構件32(石英玻
璃)自封裝體基板31剝離的情形進行確認(步驟S5)。此外，在表示溫度的情況中，「度」是表示攝氏(℃)。
第6圖是表示目視確認蓋構件的剝離情形的結果之圖表。第6圖的橫軸是表示實施退火處理的溫度(度)(以下亦稱為「退火溫度」)，縱軸是表示蓋構件32剝離的半導體發光裝置1的個數(以下亦稱為「剝離個數」)。
第7圖是表示溫度與AuSn接合構件的線膨脹係數的關係之圖。第8圖是表示溫度與AuSn接合構件的體積膨脹係數的關係之圖。此外，第7圖和第8圖引用自Microelectronics Reliability 52(2012)1306-1322，且分別對應於該文獻中所記載的Fig.9(第9圖)的a和b。又，針對第7圖和第8圖施加了以下的加工：自該文獻的Fig.9(第9圖)的a和b刪除本說明書中用不到的資訊，並且將以英文標記的內容翻譯成中文。
如第6圖所示，剝離個數在退火溫度200度時最少。此處所使用的AuSn接合構件33，其Sn的重量百分率為20%(以下亦單純稱為「Au-20% Sn」)且殘餘部分為Au的共晶合金焊料。在第6圖中，可確認下述事實：以AuSn接合構件33來將由石英玻璃所形成的蓋構件32與由陶瓷所形成的封裝體基板31接合後，在200度中進行12小時退火處理後的試樣，其AuSn接合構件33充分地解放了因蓋構件32和封裝體基板31的熱膨脹係數差而
產生的殘留應力，而最能夠抑制蓋構件32的剝離情形，其中上述200度為第7圖所示的AuSn接合構件33的溫度對線膨脹係數的極小點，且為第8圖所示的AuSn接合構件33的溫度對體積膨脹係數的不連續點。關於前述殘留應力解放的機制，現在正在調查當中但尚未解明。
自第6圖能夠明顯確認下述事實：退火溫度，在前述200度時最能夠解放殘留應力，但在160度至210度的範圍中也能夠發揮規定的功效。此外，AuSn接合構件33，能夠替換成其他的共晶焊料構件。
<實驗2>
然後，發明人針對另外120個半導體裝置1，以與上述實驗1相同的手法(步驟S1~S5)來進行實驗。相較於實驗1，在實驗2中準備了以規定的強度來接合蓋構件32與封裝體基板31後之半導體發光裝置1。此外，步驟S2中，退火處理是以最能有效解放殘留應力的200度來加以實施。又，步驟S4中，溫度循環試驗的次數設為2000循環。
結果確認下述事實：在前述溫度循環後，蓋構件32(石英玻璃)自封裝體基板31剝離的半導體發光裝置1是1個也沒有。
<實驗3(比較例)>
然後，發明人，將未對半導體發光裝置1施加退火處理便將半導體發光裝置1構裝至構裝基板5上的例子作為
比較例，調查蓋構件32是否會自封裝體基板31剝離。具體而言，以將上述步驟中的步驟2除外的手法來實施實驗。亦即，先準備半導體發光裝置1(步驟S1)，然後將半導體發光裝置1構裝至構裝基板5上(步驟S3)，並對半導體發光裝置1實施1000循環的溫度循環試驗(步驟S4)，然後藉由目視來對蓋構件32(石英玻璃)的剝離情形加以確認(步驟S5)。
其結果，在構裝有半導體發光裝置1的狀態下，將構裝基板5在室溫(例如25度)中保管14天後，在全部120個之中的相當於約13%的16個半導體發光裝置1，其蓋構件32自封裝體基板31剝離。又，進一步將構裝基板5繼續保管於室溫中(例如約6個月程度)後，總數120個的半導體發光裝置1，其蓋構件32均自封裝體基板31剝離。
(實施型態的作用和功效)
如以上所說明，本發明的實施型態的半導體發光裝置1，具備半導體發光元件2與收容半導體發光元件2之封裝體3；封裝體3，具備用來安裝半導體發光元件2之封裝體基板31、由玻璃所形成的蓋構件32、及用來接合封裝體基板31和蓋構件32之接合構件；接合構件，是將基於封裝體基板31與蓋構件32的熱膨脹係數差而產生的殘留應力加以解放之接合構件。其結果，因封裝體基板31和蓋構件32的熱膨脹係數差而產生的殘留應力會被解放，而能夠抑制蓋構件32自封裝體基板31剝離的情形。
(實施型態的總結)
然後，針對由以上說明的實施型態而把握到的技術思想，援引實施型態中的元件符號等來加以記載。然而，以下記載中的各元件符號等，並不將申請專利範圍中的構成要素限定於實施型態中已具體表示的構件。
[1]一種半導體發光裝置(1)，包含：基板，其具有第1熱膨脹係數且安裝有半導體發光元件(2)；蓋構件(32)，其具有小於前述第1熱膨脹係數之第2熱膨脹係數且覆蓋前述半導體發光元件(2)；及，接合構件，其使前述蓋構件(32)覆蓋前述半導體發光元件(2)並將前述蓋構件(32)接合至前述基板，以將前述半導體發光元件(2)加以密封；其中，前述接合構件是由共晶合金焊料所形成。
[2]如前述[1]所述之半導體發光裝置(1)，其中，前述基板是含有陶瓷之無機材質基板，前述蓋構件(32)是含有石英玻璃之玻璃蓋，前述共晶合金焊料是AuSn焊料。
[3]如前述[2]所述之半導體發光裝置(1)，其中，前述AuSn焊料含有20重量%的Sn。
[4]如前述[2]或[3]所述之半導體發光裝置(1)，其中，將前述AuSn焊料在160℃至210℃的溫度中進行規定時間的熱處理。
[5]如前述[4]所述之半導體發光裝置(1)，其中，將前述AuSn焊料在200℃的溫度中進行12小時的熱處理。
1:半導體發光裝置
2:半導體發光元件
3:封裝體
4:定電壓元件
5:構裝基板
6:無鉛焊料
21:透明基板
22:氮化物半導體層
22a:緩衝層
22b:N型包覆層
22c:發光層
22d:P型包覆層
22e:接觸層
23:電極
23a:陽極側電極部
23b:陰極側電極部
31:封裝體基板
31a:凹部
31b:邊緣部
32:蓋構件
32a:邊緣部
33‧‧‧AuSn接合構件
34‧‧‧密封構件
35‧‧‧安裝構件
S1～S5‧‧‧步驟
第1圖是用來說明本發明的一實施型態的半導體發光裝置的構成之分解圖。
第2圖是示意地表示半導體發光元件的積層構造的一例之說明圖。
第3圖是表示將半導體發光裝置構裝至構裝基板上的一例之說明圖。
第4圖是將第3圖所示的半導體發光裝置的構裝體的一部分取出來加以說明之說明圖。
第5圖是表示實驗手法的流程圖。
第6圖是表示目視確認蓋構件的剝離情形的結果之圖表。
第7圖是表示溫度與AuSn接合構件的線膨脹係數的關係之圖。
第8圖是表示溫度與AuSn接合構件的體積膨脹係數的關係之圖。
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無
國外寄存資訊 (請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記)
無
1‧‧‧半導體發光裝置
2‧‧‧半導體發光元件
3‧‧‧封裝體
4‧‧‧定電壓元件
31‧‧‧封裝體基板
31a‧‧‧凹部
31b‧‧‧邊緣部
32‧‧‧蓋構件
32a‧‧‧邊緣部
33‧‧‧AuSn接合構件
34‧‧‧密封構件
35‧‧‧安裝構件
Claims (6)
- 一種半導體發光裝置，包含：基板，其具有第1熱膨脹係數且安裝有半導體發光元件；蓋構件，其具有小於前述第1熱膨脹係數之第2熱膨脹係數且覆蓋前述半導體發光元件；及，接合構件，其使前述蓋構件覆蓋前述半導體發光元件並將前述蓋構件接合至前述基板，以將前述半導體發光元件加以密封；其中，前述接合構件是由共晶合金焊料所形成；前述共晶合金焊料是AuSn焊料；前述AuSn焊料在進行過焊接後，在160℃至210℃的溫度中進行過規定時間的退火處理。
- 如請求項1所述之半導體發光裝置，其中，前述基板是含有陶瓷之無機材質基板，前述蓋構件是含有石英玻璃之玻璃蓋。
- 一種半導體發光裝置的製造方法，包含以下步驟：第1步驟，其將半導體發光元件安裝到具有第1熱膨脹係數的基板上；第2步驟，其以蓋構件覆蓋被安裝到前述基板上的前述半導體發光元件，該蓋構件具有小於前述第1熱膨脹係 數之第2熱膨脹係數；第3步驟，其藉由AuSn共晶焊料將前述蓋構件接合至前述基板；及第4步驟，其將前述AuSn共晶焊料在160℃至210℃的溫度中進行規定時間的退火處理。
- 如請求項3所述之半導體發光裝置的製造方法，其中，將前述AuSn共晶焊料在200℃中進行12小時的退火處理。
- 一種半導體發光裝置，包含：基板，其具有第1熱膨脹係數且安裝有半導體發光元件；蓋構件，其具有小於前述第1熱膨脹係數之第2熱膨脹係數且覆蓋前述半導體發光元件；及，接合構件，其使前述蓋構件覆蓋前述半導體發光元件並將前述蓋構件接合至前述基板，以將前述半導體發光元件加以密封；其中，前述接合構件是由共晶合金焊料所形成，前述共晶合金焊料是AuSn焊料，且前述AuSn焊料具有將基於前述第1熱膨脹係數和前述第2熱膨脹係數的差而發生的殘留應力加以解放的特性。
- 如請求項5所述之半導體發光裝置的製造方法，其中，前述AuSn共晶焊料在進行過焊接後，在比 熔點更低的溫度中進行規定時間的退火處理。
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|---|---|---|---|---|
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Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5532513A (en) * | 1994-07-08 | 1996-07-02 | Johnson Matthey Electronics, Inc. | Metal-ceramic composite lid |
| US5821617A (en) * | 1996-07-29 | 1998-10-13 | Microsemi Corporation | Surface mount package with low coefficient of thermal expansion |
| US20040135247A1 (en) * | 2001-08-31 | 2004-07-15 | Kouichi Takashima | Semicoductor radiating substrate and production method therefor and package |
| US20110051758A1 (en) * | 2007-09-20 | 2011-03-03 | Oclaro Technology Plc | High power semiconductor laser diodes |
| TW201336031A (zh) * | 2012-02-16 | 2013-09-01 | 矽品精密工業股份有限公司 | 半導體封裝件及其製法 |
| JP2015018873A (ja) * | 2013-07-09 | 2015-01-29 | 日機装株式会社 | 半導体モジュール |
| TW201511350A (zh) * | 2013-09-14 | 2015-03-16 | Lextar Electronics Corp | 發光模組 |
| US20160181290A1 (en) * | 2014-06-10 | 2016-06-23 | Boe Technology Group Co., Ltd. | Thin film transistor and fabricating method thereof, and display device |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4568975B2 (ja) * | 2000-08-23 | 2010-10-27 | 株式会社村田製作所 | コンデンサの製造方法 |
| JP4217093B2 (ja) * | 2003-03-27 | 2009-01-28 | スタンレー電気株式会社 | 半導体発光素子及びその製造方法 |
| DE112006002083T5 (de) * | 2005-08-03 | 2008-06-12 | Stanley Electric Co. Ltd. | Halbleiter-Leuchtvorrichtung und ihr Herstellungsverfahren |
| JP4992028B2 (ja) * | 2006-05-31 | 2012-08-08 | 国立大学法人東京工業大学 | 耐経年劣化特性に優れたＩｒ基導電性被覆用材料 |
| JP5968651B2 (ja) * | 2011-03-31 | 2016-08-10 | 日本碍子株式会社 | 半導体製造装置用部材 |
| JP2012069977A (ja) | 2011-11-08 | 2012-04-05 | Citizen Electronics Co Ltd | 発光装置及び発光装置の製造方法 |
| JP6539950B2 (ja) * | 2014-06-17 | 2019-07-10 | 日亜化学工業株式会社 | 発光装置および発光装置の製造方法 |
| JP6668022B2 (ja) * | 2015-09-17 | 2020-03-18 | 日機装株式会社 | 発光モジュールおよび発光モジュールの製造方法 |
| JP6294419B2 (ja) * | 2016-09-01 | 2018-03-14 | 日機装株式会社 | 光半導体装置および光半導体装置の製造方法 |
| JP6294418B2 (ja) * | 2016-09-01 | 2018-03-14 | 日機装株式会社 | 光半導体装置および光半導体装置の製造方法 |
| JP6294417B2 (ja) * | 2016-09-01 | 2018-03-14 | 日機装株式会社 | 光半導体装置および光半導体装置の製造方法 |
-
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Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5532513A (en) * | 1994-07-08 | 1996-07-02 | Johnson Matthey Electronics, Inc. | Metal-ceramic composite lid |
| US5821617A (en) * | 1996-07-29 | 1998-10-13 | Microsemi Corporation | Surface mount package with low coefficient of thermal expansion |
| US20040135247A1 (en) * | 2001-08-31 | 2004-07-15 | Kouichi Takashima | Semicoductor radiating substrate and production method therefor and package |
| US20110051758A1 (en) * | 2007-09-20 | 2011-03-03 | Oclaro Technology Plc | High power semiconductor laser diodes |
| TW201336031A (zh) * | 2012-02-16 | 2013-09-01 | 矽品精密工業股份有限公司 | 半導體封裝件及其製法 |
| JP2015018873A (ja) * | 2013-07-09 | 2015-01-29 | 日機装株式会社 | 半導体モジュール |
| TW201511350A (zh) * | 2013-09-14 | 2015-03-16 | Lextar Electronics Corp | 發光模組 |
| US20160181290A1 (en) * | 2014-06-10 | 2016-06-23 | Boe Technology Group Co., Ltd. | Thin film transistor and fabricating method thereof, and display device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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