JP2001308438A - サブマウント材 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】組立工程や使用中に熱衝撃が作用した場合にお
いても金属回路層の剥離が少なく、放熱性，耐久性およ
び信頼性に優れたサブマウント材を提供する。 【解決手段】窒化アルミニウムを主成分とする焼結体か
ら成るセラミックス基板２ａと、このセラミックス基板
２ａ上に形成された金属回路層３ａとを具備し、ダイオ
ードを搭載するためのサブマウント材４ａにおいて、上
記セラミックス基板２ａの熱伝導率をＫ（Ｗ／ｍ・Ｋ）
とする一方、厚さをｔ（ｍｍ）とした場合にＫ／ｔ比が
７００以上であることを特徴とするサブマウント材４ａ
である。
いても金属回路層の剥離が少なく、放熱性，耐久性およ
び信頼性に優れたサブマウント材を提供する。 【解決手段】窒化アルミニウムを主成分とする焼結体か
ら成るセラミックス基板２ａと、このセラミックス基板
２ａ上に形成された金属回路層３ａとを具備し、ダイオ
ードを搭載するためのサブマウント材４ａにおいて、上
記セラミックス基板２ａの熱伝導率をＫ（Ｗ／ｍ・Ｋ）
とする一方、厚さをｔ（ｍｍ）とした場合にＫ／ｔ比が
７００以上であることを特徴とするサブマウント材４ａ
である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はレーザダイオード等
を保持搭載するためのサブマウント材に係り、特に金属
回路層の剥離が少なく耐久性および放熱性に優れたサブ
マウント材に関する。
を保持搭載するためのサブマウント材に係り、特に金属
回路層の剥離が少なく耐久性および放熱性に優れたサブ
マウント材に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、光信号を面受光し電気信号と
して外部回路に供給するために、セラミックス基板と金
属回路層とから成るサブマウント材にフォトダイオード
を搭載し、フォトダイオードからの電気信号を金属回路
層を介して外部回路に供給する光素子としてフォトダイ
オード・サブアセンブリが広く用いられている。また、
フォトダイオードの代りに面発光するレーザダイオード
を用いたレーザダイオード発光素子も、家電製品や電子
機器の表示用部品として広く使用されている。
して外部回路に供給するために、セラミックス基板と金
属回路層とから成るサブマウント材にフォトダイオード
を搭載し、フォトダイオードからの電気信号を金属回路
層を介して外部回路に供給する光素子としてフォトダイ
オード・サブアセンブリが広く用いられている。また、
フォトダイオードの代りに面発光するレーザダイオード
を用いたレーザダイオード発光素子も、家電製品や電子
機器の表示用部品として広く使用されている。
【０００３】図２はレーザダイオード発光素子の一構成
例を示す断面図である。図においてレーザダイオード発
光素子１は、セラミックス基板２と、その表面に、例え
ばスパッタリング法によって形成された金属回路層３と
から成るサブマウント材４に半田層５を介してレーザダ
イオード６を一体に接合して構成されている。レーザダ
イオード６と、金属回路層３と、図示しない外部回路と
は、それぞれ図示しないボンディングワイヤ等によって
電気的に接続されている。また、レーザダイオード６で
発生した熱をサブマウント材４を経由して系外に放出す
るために、サブマウント材４の下部には、熱伝導性が良
好な銅（Ｃｕ）等で形成されたヒートシンク７が一体に
接合されている。
例を示す断面図である。図においてレーザダイオード発
光素子１は、セラミックス基板２と、その表面に、例え
ばスパッタリング法によって形成された金属回路層３と
から成るサブマウント材４に半田層５を介してレーザダ
イオード６を一体に接合して構成されている。レーザダ
イオード６と、金属回路層３と、図示しない外部回路と
は、それぞれ図示しないボンディングワイヤ等によって
電気的に接続されている。また、レーザダイオード６で
発生した熱をサブマウント材４を経由して系外に放出す
るために、サブマウント材４の下部には、熱伝導性が良
好な銅（Ｃｕ）等で形成されたヒートシンク７が一体に
接合されている。
【０００４】従来、上記レーザダイオード６用のサブマ
ウント材４としては、板状のＳｉ板表面に酸化膜を形成
したＳｉＯ基板表面にスパッタリング法などの薄膜形成
技術を利用して金属回路層を形成したサブマウント材が
広く用いられている。さらに金属回路層とレーザダイオ
ードとの間の導通性や密着性またはボンディング性を良
好にするために金属回路層表面に金（Ａｕ）めっき層を
形成したり、さらにＡｕめっき層の上面にＡｕ−Ｓｎ合
金またはＰｂ−Ｓｎ合金から成る半田層を形成する場合
もある。近年、ダイオードの出力増加に対応し、より高
い放熱特性を実現するために、サブマウント材を構成す
るセラミックス基板として高熱伝導性を有する窒化アル
ミニウム（ＡｌＮ）基板も多用化されるに至っている。
ウント材４としては、板状のＳｉ板表面に酸化膜を形成
したＳｉＯ基板表面にスパッタリング法などの薄膜形成
技術を利用して金属回路層を形成したサブマウント材が
広く用いられている。さらに金属回路層とレーザダイオ
ードとの間の導通性や密着性またはボンディング性を良
好にするために金属回路層表面に金（Ａｕ）めっき層を
形成したり、さらにＡｕめっき層の上面にＡｕ−Ｓｎ合
金またはＰｂ−Ｓｎ合金から成る半田層を形成する場合
もある。近年、ダイオードの出力増加に対応し、より高
い放熱特性を実現するために、サブマウント材を構成す
るセラミックス基板として高熱伝導性を有する窒化アル
ミニウム（ＡｌＮ）基板も多用化されるに至っている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例のようにセラミックス基板として窒化アルミニウム
（ＡｌＮ）基板を用い、さらにスパッタリング法を利用
して金属回路層を形成した従来のサブマウント材におい
ては、金属回路層の接着強度が低いため、光電素子の組
立工程や使用中に繰り返して作用する熱によって金属回
路層が剥離し易い難点があり、光電素子の耐久性および
信頼性が低いという問題点があった。
来例のようにセラミックス基板として窒化アルミニウム
（ＡｌＮ）基板を用い、さらにスパッタリング法を利用
して金属回路層を形成した従来のサブマウント材におい
ては、金属回路層の接着強度が低いため、光電素子の組
立工程や使用中に繰り返して作用する熱によって金属回
路層が剥離し易い難点があり、光電素子の耐久性および
信頼性が低いという問題点があった。
【０００６】また、従来のサブマウント材を構成するセ
ラミックス基板の厚さについては、何ら考慮がなされて
いなかったため、熱伝導率が高いＡｌＮ基板を使用した
場合においても熱抵抗が大きくなり、放熱性が不十分で
あるという問題点もあった。
ラミックス基板の厚さについては、何ら考慮がなされて
いなかったため、熱伝導率が高いＡｌＮ基板を使用した
場合においても熱抵抗が大きくなり、放熱性が不十分で
あるという問題点もあった。
【０００７】本発明は上記問題点を解決するためになさ
れたものであり、組立工程や使用中に熱衝撃が作用した
場合においても金属回路層の剥離が少なく、放熱性，耐
久性および信頼性に優れたサブマウント材を提供するこ
とを目的とする。
れたものであり、組立工程や使用中に熱衝撃が作用した
場合においても金属回路層の剥離が少なく、放熱性，耐
久性および信頼性に優れたサブマウント材を提供するこ
とを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明者らは種々の寸法，熱伝導率および表面粗さを有
するＡｌＮ基板表面にスパッタリング法により金属回路
層を形成してサブマウント材を調製し、各サブマウント
材の仕様が、耐熱衝撃性，耐剥離性等に及ぼす影響を比
較検討した。その結果、特にサブマウント材を構成する
セラミックス基板の熱伝導率と板厚との関係を一定の範
囲に調整したり、またはセラミックス基板の表面粗さを
一定の範囲に規定したときに、サブマウント材の放熱性
を改善できる上に、金属回路層の剥離を効果的に防止で
き、優れた放熱性および耐久性を有するサブマウント材
が初めて得られるという知見を得た。本発明は上記知見
に基づいて完成されたものである。
本発明者らは種々の寸法，熱伝導率および表面粗さを有
するＡｌＮ基板表面にスパッタリング法により金属回路
層を形成してサブマウント材を調製し、各サブマウント
材の仕様が、耐熱衝撃性，耐剥離性等に及ぼす影響を比
較検討した。その結果、特にサブマウント材を構成する
セラミックス基板の熱伝導率と板厚との関係を一定の範
囲に調整したり、またはセラミックス基板の表面粗さを
一定の範囲に規定したときに、サブマウント材の放熱性
を改善できる上に、金属回路層の剥離を効果的に防止で
き、優れた放熱性および耐久性を有するサブマウント材
が初めて得られるという知見を得た。本発明は上記知見
に基づいて完成されたものである。
【０００９】すなわち、本発明に係るサブマウント材
は、窒化アルミニウムを主成分とする焼結体から成るセ
ラミックス基板と、このセラミックス基板上に形成され
た金属回路層とを具備し、ダイオードを搭載するための
サブマウント材において、上記セラミックス基板の熱伝
導率をＫ（Ｗ／ｍ・Ｋ）とする一方、厚さをｔ（ｍｍ）
とした場合にＫ／ｔ比が７００以上であることを特徴と
する。
は、窒化アルミニウムを主成分とする焼結体から成るセ
ラミックス基板と、このセラミックス基板上に形成され
た金属回路層とを具備し、ダイオードを搭載するための
サブマウント材において、上記セラミックス基板の熱伝
導率をＫ（Ｗ／ｍ・Ｋ）とする一方、厚さをｔ（ｍｍ）
とした場合にＫ／ｔ比が７００以上であることを特徴と
する。
【００１０】また、本発明に係る他のサブマウント材
は、窒化アルミニウムを主成分とする焼結体から成るセ
ラミックス基板と、このセラミックス基板上に形成され
た金属回路層とを具備し、ダイオードを搭載するための
サブマウント材において、上記セラミックス基板の表面
粗さが算術平均粗さ（Ｒａ）基準で０．１〜０．５μｍ
であることを特徴とする。
は、窒化アルミニウムを主成分とする焼結体から成るセ
ラミックス基板と、このセラミックス基板上に形成され
た金属回路層とを具備し、ダイオードを搭載するための
サブマウント材において、上記セラミックス基板の表面
粗さが算術平均粗さ（Ｒａ）基準で０．１〜０．５μｍ
であることを特徴とする。
【００１１】さらに上記サブマウント材において、セラ
ミックス基板表面に形成される金属回路層の幅が１００
μｍ以上であることが好ましい。また、セラミックス基
板表面に形成される金属回路層が、セラミックス基板表
面全体を被覆していることが好ましい。さらに、セラミ
ックス基板の熱伝導率が１００Ｗ／ｍ・Ｋ以上であるこ
とが望ましい。また、セラミックス基板の熱伝導率が１
７０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることがより好ましい。さら
に、Ｋ／ｔ比が７５０〜８５０であることが、より好ま
しい。
ミックス基板表面に形成される金属回路層の幅が１００
μｍ以上であることが好ましい。また、セラミックス基
板表面に形成される金属回路層が、セラミックス基板表
面全体を被覆していることが好ましい。さらに、セラミ
ックス基板の熱伝導率が１００Ｗ／ｍ・Ｋ以上であるこ
とが望ましい。また、セラミックス基板の熱伝導率が１
７０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることがより好ましい。さら
に、Ｋ／ｔ比が７５０〜８５０であることが、より好ま
しい。
【００１２】本発明のサブマウント材を構成するセラミ
ックス基板の厚さｔ（ｍｍ）に対する熱伝導率（Ｗ／ｍ
・Ｋ）の比（Ｋ／ｔ）は、良好な放熱性と金属回路層の
耐剥離性とを共に確保するために７００以上とされる。
すなわち、熱伝導率Ｋが高く、板厚ｔを薄くすることに
よってサブマウント材の放熱性を向上させこるとが可能
になるとともに、サブマウント材にダイオードチップを
半田付けしてマウントする際に３５０℃以上の高温度が
サブマウント材に作用した場合においても、熱衝撃によ
る金属回路層とセラミックス基板との接合部の損傷が少
なくなり、金属回路層の剥離を効果的に防止することが
できる。
ックス基板の厚さｔ（ｍｍ）に対する熱伝導率（Ｗ／ｍ
・Ｋ）の比（Ｋ／ｔ）は、良好な放熱性と金属回路層の
耐剥離性とを共に確保するために７００以上とされる。
すなわち、熱伝導率Ｋが高く、板厚ｔを薄くすることに
よってサブマウント材の放熱性を向上させこるとが可能
になるとともに、サブマウント材にダイオードチップを
半田付けしてマウントする際に３５０℃以上の高温度が
サブマウント材に作用した場合においても、熱衝撃によ
る金属回路層とセラミックス基板との接合部の損傷が少
なくなり、金属回路層の剥離を効果的に防止することが
できる。
【００１３】すなわち、セラミックス基板の熱伝導率Ｋ
がより高く、または板厚ｔがより薄い方がサブマウント
材の放熱性を高めるためには有利であるが、金属回路層
の剥離を防止するためには、セラミックス基板の板厚ｔ
（ｍｍ）に対する基板の熱伝導率Ｋ（Ｗ／ｍ・Ｋ）の比
（Ｋ／ｔ値）は７００以上の範囲とされるが、７５０〜
８５０の範囲がより好ましい。
がより高く、または板厚ｔがより薄い方がサブマウント
材の放熱性を高めるためには有利であるが、金属回路層
の剥離を防止するためには、セラミックス基板の板厚ｔ
（ｍｍ）に対する基板の熱伝導率Ｋ（Ｗ／ｍ・Ｋ）の比
（Ｋ／ｔ値）は７００以上の範囲とされるが、７５０〜
８５０の範囲がより好ましい。
【００１４】本発明のサブマウント材を構成するセラミ
ックス基板の具体的な厚さｔは、熱伝導率によって変化
する。すなわち、熱伝導率が２００Ｗ／ｍ・ＫのＡｌＮ
基板を使用する場合には、ＡｌＮ基板の厚さｔは０．２
８６ｍｍ以下とされる。また熱伝導率が１７０Ｗ／ｍ・
ＫのＡｌＮ基板を使用する場合には、ＡｌＮ基板の厚さ
ｔは０．２４３ｍｍ以下とされる。
ックス基板の具体的な厚さｔは、熱伝導率によって変化
する。すなわち、熱伝導率が２００Ｗ／ｍ・ＫのＡｌＮ
基板を使用する場合には、ＡｌＮ基板の厚さｔは０．２
８６ｍｍ以下とされる。また熱伝導率が１７０Ｗ／ｍ・
ＫのＡｌＮ基板を使用する場合には、ＡｌＮ基板の厚さ
ｔは０．２４３ｍｍ以下とされる。
【００１５】なお、Ｋ／ｔ比が７５０〜８５０の範囲で
あると、熱伝導導率およびＡｌＮ基板の板厚が最も好ま
しい範囲となることから、ＡｌＮ基板の縦および横の長
さが１ｍｍ以下の小型のサブマウント材を作製する際の
ＡｌＮ基板の切断時に破損が起きにくくなるため、歩留
りを向上させることができる。
あると、熱伝導導率およびＡｌＮ基板の板厚が最も好ま
しい範囲となることから、ＡｌＮ基板の縦および横の長
さが１ｍｍ以下の小型のサブマウント材を作製する際の
ＡｌＮ基板の切断時に破損が起きにくくなるため、歩留
りを向上させることができる。
【００１６】また本発明のサブマウント材を構成するセ
ラミックス基板表面を目荒しして、その表面粗さを算術
平均粗さ（Ｒａ）基準で０．１〜０．５μｍの範囲に規
定することにより、スパッタリング法で形成された金属
回路層の接合強度をアンカー効果によって向上させるこ
とができ、結果として、ダイオードチップをサブマウン
ト材に半田接合する際に過大な熱衝撃が作用した場合に
おいても、金属回路層のセラミックス基板からの剥離を
効果的に防止することができる。
ラミックス基板表面を目荒しして、その表面粗さを算術
平均粗さ（Ｒａ）基準で０．１〜０．５μｍの範囲に規
定することにより、スパッタリング法で形成された金属
回路層の接合強度をアンカー効果によって向上させるこ
とができ、結果として、ダイオードチップをサブマウン
ト材に半田接合する際に過大な熱衝撃が作用した場合に
おいても、金属回路層のセラミックス基板からの剥離を
効果的に防止することができる。
【００１７】また、サブマウント材の放熱性を確保する
ためにサブマウント材を構成するセラミックス基板の熱
伝導率Ｋは１００Ｗ／ｍ・Ｋ以上、さらに好ましくは１
７０Ｗ／ｍ・Ｋ以上にすることが望ましい。さらに、セ
ラミックス基板の表面を積極的に粗面化し、その表面粗
さをＲａ基準で０．１〜０．５μｍに規定した場合にお
いて、回路幅が小さい金属回路層をスパッタリング法で
形成すると、金属回路層がセラミックス基板表面の凹凸
によって影響を受け、断線が生じ易くなる。したがっ
て、金属回路層の幅は１００μｍ以上に設定することが
好ましい。特に金属回路層は、セラミックス基板の表面
の全体を被覆するように形成することがより好ましい。
ためにサブマウント材を構成するセラミックス基板の熱
伝導率Ｋは１００Ｗ／ｍ・Ｋ以上、さらに好ましくは１
７０Ｗ／ｍ・Ｋ以上にすることが望ましい。さらに、セ
ラミックス基板の表面を積極的に粗面化し、その表面粗
さをＲａ基準で０．１〜０．５μｍに規定した場合にお
いて、回路幅が小さい金属回路層をスパッタリング法で
形成すると、金属回路層がセラミックス基板表面の凹凸
によって影響を受け、断線が生じ易くなる。したがっ
て、金属回路層の幅は１００μｍ以上に設定することが
好ましい。特に金属回路層は、セラミックス基板の表面
の全体を被覆するように形成することがより好ましい。
【００１８】上記構成に係るサブマウント材によれば、
サブマウント材を構成するセラミックス基板の熱伝導率
と板厚との関係またはセラミックス基板の表面粗さを所
定の範囲に調整しているため、サブマウント材の放熱性
が改善される上に、組立中または使用中に熱衝撃が作用
した場合においても、金属回路層のセラミックス基板か
らの剥離が効果的に防止でき、優れた放熱性と耐久性と
を兼ね備えたサブマウント材が得られる。したがって、
このサブマウント材にダイオードを接合することによ
り、信頼性に優れた光電素子を高い製造歩留りで量産す
ることが可能になる。
サブマウント材を構成するセラミックス基板の熱伝導率
と板厚との関係またはセラミックス基板の表面粗さを所
定の範囲に調整しているため、サブマウント材の放熱性
が改善される上に、組立中または使用中に熱衝撃が作用
した場合においても、金属回路層のセラミックス基板か
らの剥離が効果的に防止でき、優れた放熱性と耐久性と
を兼ね備えたサブマウント材が得られる。したがって、
このサブマウント材にダイオードを接合することによ
り、信頼性に優れた光電素子を高い製造歩留りで量産す
ることが可能になる。
【００１９】
【発明の実施の形態】次に本発明の実施形態について以
下に示す実施例および比較例に基づいて、より具体的に
説明する。
下に示す実施例および比較例に基づいて、より具体的に
説明する。
【００２０】実施例１〜１１および比較例１〜５ 表１に示すように１６０〜２０２Ｗ／ｍ・Ｋの熱伝導率
Ｋおよび０．１７７〜０．３０９ｍｍの板厚ｔを有する
窒化アルミニウム（ＡｌＮ）焼結体を用意し、各ＡｌＮ
焼結体の表面を研磨加工することにより、表１に示す表
面粗さを有するＡｌＮ基板をそれぞれ調製した。
Ｋおよび０．１７７〜０．３０９ｍｍの板厚ｔを有する
窒化アルミニウム（ＡｌＮ）焼結体を用意し、各ＡｌＮ
焼結体の表面を研磨加工することにより、表１に示す表
面粗さを有するＡｌＮ基板をそれぞれ調製した。
【００２１】次に各ＡｌＮ基板の表面にスパッタリング
法を使用して厚さ０．０５μｍのＴｉ膜と厚さ０．２μ
ｍのＰｔ膜と厚さ０．５μｍのＡｕ膜とを順次形成し、
３層構造の金属回路層を形成した。次に金属回路層を形
成した各ＡｌＮ基板をパターンエッチング処理した後
に、ダイシングカッターを使用して１ｍｍ角の形状に切
断することにより、各実施例および比較例に係るサブマ
ウント材を多数調製した。
法を使用して厚さ０．０５μｍのＴｉ膜と厚さ０．２μ
ｍのＰｔ膜と厚さ０．５μｍのＡｕ膜とを順次形成し、
３層構造の金属回路層を形成した。次に金属回路層を形
成した各ＡｌＮ基板をパターンエッチング処理した後
に、ダイシングカッターを使用して１ｍｍ角の形状に切
断することにより、各実施例および比較例に係るサブマ
ウント材を多数調製した。
【００２２】調製したサブマウント材４ａは、図１に示
すように、所定の表面粗さと熱伝導率Ｋと板厚ｔとを有
するＡｌＮ基板２ａの表面に、所定厚さのＴｉ膜８とＰ
ｔ膜９とＡｕ膜１０との３層構造から成る金属回路層３
ａを一体に形成して構成される。
すように、所定の表面粗さと熱伝導率Ｋと板厚ｔとを有
するＡｌＮ基板２ａの表面に、所定厚さのＴｉ膜８とＰ
ｔ膜９とＡｕ膜１０との３層構造から成る金属回路層３
ａを一体に形成して構成される。
【００２３】次に上記のように調製した各サブマウント
材の耐熱衝撃特性を評価するために、下記のような熱衝
撃試験を実施した。すなわち各サブマウント材を窒素雰
囲気中で温度４００℃の金属板上に１分間載置して加熱
した後、直ちに温度２５℃のアルミニウム板上に移し替
えることにより、迅速に冷却した。なお、この加熱−冷
却操作において作用する熱衝撃は、サブマウント材にダ
イオードチップを半田接合する際の熱履歴に相当するも
のである。
材の耐熱衝撃特性を評価するために、下記のような熱衝
撃試験を実施した。すなわち各サブマウント材を窒素雰
囲気中で温度４００℃の金属板上に１分間載置して加熱
した後、直ちに温度２５℃のアルミニウム板上に移し替
えることにより、迅速に冷却した。なお、この加熱−冷
却操作において作用する熱衝撃は、サブマウント材にダ
イオードチップを半田接合する際の熱履歴に相当するも
のである。
【００２４】そして冷却後における各サブマウント材の
金属回路層の接合強度の劣化状況を確認するために、市
販の粘着テープを金属回路層の表面に貼り付けた後に、
一定の速度で粘着テープを剥したときに、金属回路層が
剥離したサブマウント材の試料数の全体に占める割合を
測定して、下記表１に示す結果を得た。なお、金属回路
層の剥離率（％）については、各実施例および比較例の
サブマウント材を各２００個作製し測定したものであ
る。
金属回路層の接合強度の劣化状況を確認するために、市
販の粘着テープを金属回路層の表面に貼り付けた後に、
一定の速度で粘着テープを剥したときに、金属回路層が
剥離したサブマウント材の試料数の全体に占める割合を
測定して、下記表１に示す結果を得た。なお、金属回路
層の剥離率（％）については、各実施例および比較例の
サブマウント材を各２００個作製し測定したものであ
る。
【００２５】
【表１】
【００２６】上記表１に示す結果から明らかなように、
サブマウント材を構成するＡｌＮ基板の熱伝導率Ｋと板
厚ｔとの関係またはＡｌＮ基板の表面粗さを所定の範囲
に調整した各実施例に係るサブマウント材においては、
金属回路層の剥離率が０〜４％と小さく、熱衝撃が作用
した場合においても、金属回路層がＡｌＮ基板から剥離
することが効果的に防止でき、優れた耐熱衝撃性を有す
ることが確認できた。
サブマウント材を構成するＡｌＮ基板の熱伝導率Ｋと板
厚ｔとの関係またはＡｌＮ基板の表面粗さを所定の範囲
に調整した各実施例に係るサブマウント材においては、
金属回路層の剥離率が０〜４％と小さく、熱衝撃が作用
した場合においても、金属回路層がＡｌＮ基板から剥離
することが効果的に防止でき、優れた耐熱衝撃性を有す
ることが確認できた。
【００２７】特に、Ｋ／ｔ比が７００以上かつＡｌＮ基
板の表面粗さが、０．１〜０．５μｍの実施例について
は金属回路層の剥離率が０％であり、両方の構成を具備
することにより相乗的効果が得られていることが判明し
た。
板の表面粗さが、０．１〜０．５μｍの実施例について
は金属回路層の剥離率が０％であり、両方の構成を具備
することにより相乗的効果が得られていることが判明し
た。
【００２８】なお、Ｋ／ｔ比が９６０である実施例７に
おいても金属回路層の剥離率は０％と良好であるが、Ａ
ｌＮ基板の板厚が薄いために、実施例のように１ｍｍ角
の形状に切断する際に破損してしまうものが確認され
た。従って、Ｋ／ｔ比は７５０〜８００が最も効果的な
範囲であると言える。このような観点からするとＫ／ｔ
比が７００以上の本発明のサブマウント材は、縦横が１
ｍｍ角以下の小型のサブマウント材として特に適してい
ると言える。
おいても金属回路層の剥離率は０％と良好であるが、Ａ
ｌＮ基板の板厚が薄いために、実施例のように１ｍｍ角
の形状に切断する際に破損してしまうものが確認され
た。従って、Ｋ／ｔ比は７５０〜８００が最も効果的な
範囲であると言える。このような観点からするとＫ／ｔ
比が７００以上の本発明のサブマウント材は、縦横が１
ｍｍ角以下の小型のサブマウント材として特に適してい
ると言える。
【００２９】一方、ＡｌＮ基板の表面粗さを過小にした
比較例に係るサブマウント材においては、十分なアンカ
ー効果による金属回路層の高い接合強度が得られず、剥
離の発生率が大きくなることが判明した。同様に表面粗
さを粗くした比較例についても金属回路層の剥離率が高
いことが確認された。これはＡｌＮ基板の表面を粗すこ
とによりアンカー効果は得られているものの、ＡｌＮ基
板の表面が粗すぎるためにスパッタ膜が均一に形成され
難いためであると考えられる。特に縦横が１ｍｍ角以下
の小型のサブマウント材においては、影響を受けやすい
ものである。また、金属回路層のパターン幅を５０μｍ
と過小に設定した比較例に係るサブマウント材において
は、金属回路層の断線が発生し、回路層全体の接合強度
が低下するため、剥離の発生率も上昇した。
比較例に係るサブマウント材においては、十分なアンカ
ー効果による金属回路層の高い接合強度が得られず、剥
離の発生率が大きくなることが判明した。同様に表面粗
さを粗くした比較例についても金属回路層の剥離率が高
いことが確認された。これはＡｌＮ基板の表面を粗すこ
とによりアンカー効果は得られているものの、ＡｌＮ基
板の表面が粗すぎるためにスパッタ膜が均一に形成され
難いためであると考えられる。特に縦横が１ｍｍ角以下
の小型のサブマウント材においては、影響を受けやすい
ものである。また、金属回路層のパターン幅を５０μｍ
と過小に設定した比較例に係るサブマウント材において
は、金属回路層の断線が発生し、回路層全体の接合強度
が低下するため、剥離の発生率も上昇した。
【００３０】
【発明の効果】以上説明の通り、本発明に係るサブマウ
ント材によれば、サブマウント材を構成するセラミック
ス基板の熱伝導率と板厚との関係またはセラミックス基
板の表面粗さを所定の範囲に調整しているため、サブマ
ウント材の放熱性が改善されるとともに、組立中または
使用中に熱衝撃が作用した場合においても金属回路層の
セラミックス基板からの剥離が効果的に防止でき、優れ
た放熱性と耐久性とを兼ね備えたサブマウント材が得ら
れる。したがって、このサブマウント材にダイオードを
接合することにより、信頼性に優れた光電素子を高い製
造歩留りで量産することが可能になる。
ント材によれば、サブマウント材を構成するセラミック
ス基板の熱伝導率と板厚との関係またはセラミックス基
板の表面粗さを所定の範囲に調整しているため、サブマ
ウント材の放熱性が改善されるとともに、組立中または
使用中に熱衝撃が作用した場合においても金属回路層の
セラミックス基板からの剥離が効果的に防止でき、優れ
た放熱性と耐久性とを兼ね備えたサブマウント材が得ら
れる。したがって、このサブマウント材にダイオードを
接合することにより、信頼性に優れた光電素子を高い製
造歩留りで量産することが可能になる。
【図１】本発明に係るサブマウント材の一実施例を示す
断面図。
断面図。
【図２】サブマウント材にダイオードを搭載した光電素
子の構成例を示す断面図。
子の構成例を示す断面図。
１ レーザダイオード発光素子 ２，２ａ セラミックス基板（ＡｌＮ基板） ３，３ａ 金属回路層 ４，４ａ サブマウント材 ５ 半田層 ６ レーザダイオード ７ ヒートシンク ８ Ｔｉ膜 ９ Ｐｔ膜 １０ Ａｕ膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 23/15 Ｈ０１Ｌ 23/12 Ｊ Ｈ０５Ｋ 1/03 ６１０ 23/14 Ｃ
Claims (8)
- 【請求項１】 窒化アルミニウムを主成分とする焼結体
から成るセラミックス基板と、このセラミックス基板上
に形成された金属回路層とを具備し、ダイオードを搭載
するためのサブマウント材において、上記セラミックス
基板の熱伝導率をＫ（Ｗ／ｍ・Ｋ）とする一方、厚さを
ｔ（ｍｍ）とした場合にＫ／ｔ比が７００以上であるこ
とを特徴とするサブマウント材。 - 【請求項２】 窒化アルミニウムを主成分とする焼結体
から成るセラミックス基板と、このセラミックス基板上
に形成された金属回路層とを具備し、ダイオードを搭載
するためのサブマウント材において、上記セラミックス
基板の表面粗さが算術平均粗さ（Ｒａ）基準で０．１〜
０．５μｍであることを特徴とするサブマウント材。 - 【請求項３】 セラミックス基板表面に形成される金属
回路層の幅が１００μｍ以上であることを特徴とする請
求項２記載のサブマウント材。 - 【請求項４】 セラミックス基板表面に形成される金属
回路層が、セラミックス基板表面全体を被覆しているこ
とを特徴とする請求項２記載のサブマウント材。 - 【請求項５】 セラミックス基板の熱伝導率が１００Ｗ
／ｍ・Ｋ以上であることを特徴とする請求項１または２
記載のサブマウント材。 - 【請求項６】 セラミックス基板の熱伝導率が１７０Ｗ
／ｍ・Ｋ以上であることを特徴とする請求項１または２
記載のサブマウント材。 - 【請求項７】 Ｋ／ｔ比が７５０〜８５０であることを
特徴とする請求項１記載のサブマウント材。 - 【請求項８】 セラミックス基板の縦および横の長さが
それぞれ１ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１記
載のサブマウント材。
Priority Applications (1)
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| JP2000118414A JP4409041B2 (ja) | 2000-04-19 | 2000-04-19 | サブマウント材 |
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| JP2006257180A Division JP4409553B2 (ja) | 2006-09-22 | 2006-09-22 | サブマウント材用基板の製造方法 |
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|---|---|
| JP2001308438A true JP2001308438A (ja) | 2001-11-02 |
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|---|---|---|---|
| JP2000118414A Expired - Lifetime JP4409041B2 (ja) | 2000-04-19 | 2000-04-19 | サブマウント材 |
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-
2000
- 2000-04-19 JP JP2000118414A patent/JP4409041B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| US11145567B2 (en) | 2016-02-26 | 2021-10-12 | National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology | Heat-radiating substrate |
| KR102591486B1 (ko) * | 2016-02-26 | 2023-10-19 | 고쿠리츠켄큐카이하츠호진 상교기쥬츠 소고켄큐쇼 | 방열 기판 |
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