JPS635550A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
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- JPS635550A JPS635550A JP14880386A JP14880386A JPS635550A JP S635550 A JPS635550 A JP S635550A JP 14880386 A JP14880386 A JP 14880386A JP 14880386 A JP14880386 A JP 14880386A JP S635550 A JPS635550 A JP S635550A
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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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は半導体素子にヒートシンクを取付けた半導体装
置に関するものである。
置に関するものである。
第３図はこの種の半導体装置として例えば半導体レーザ
装置の構成を示す断面図である。同図において、１はチ
ップ、２はワイヤボンド用金属層、３はオーミック用金
属層、Ｊ ｔｉＡｔｔｌＺ形したヒートシンク、５はヒ
ートシンクの接着面に形成したＡｕメツキ層、６はＳｉ
サブマウント、７はＡｕＳｉ半田層である。
装置の構成を示す断面図である。同図において、１はチ
ップ、２はワイヤボンド用金属層、３はオーミック用金
属層、Ｊ ｔｉＡｔｔｌＺ形したヒートシンク、５はヒ
ートシンクの接着面に形成したＡｕメツキ層、６はＳｉ
サブマウント、７はＡｕＳｉ半田層である。
次にこのように構成される半導体装置についてヒートシ
ンクの取付は方法およびその作用について説明する。
ンクの取付は方法およびその作用について説明する。
まず、窒素および水素の混合雰囲気中でヒートシンク４
のＡｕメツキ層５上に１両面ｋ Ａｕメツキを施したＳ
ｉサブマウント６を重ね、さらにチップ１をその上に重
ねて３段積みＫする。上から締型を加えながら約４３０
℃に加熱すれば、Ａｕ５ｉの共晶温度に達し、Ｓｉサブ
マウント６の両面においてＡｕメツキ層とＳｉとが反応
し、Ａｕ５１半田層７となる。テップ１とヒートシンク
４との接着は、Ｓｉ？プマタント６０〜Ｓｉ半田７によ
って行われる。チップ１とヒートシンク４とは熱膨張係
数に大きな差が１）、例えばチップ１ではＧａＡ 、が
ａ６３Ｘ１０−’［：Ｋ］、ＩｎＰが４．７５ｘｌＯ（
：Ｋ ：ｌでｓ、ｂ、ヒートシンク４ではＡｆが１９
Ｘ１０ （Ｋ 〕＝Ｃｕが１６．７Ｘ１０ （Ｋ
）である。熱膨張係数の差による応力を緩和するた
め、５ｉＺ５Ｘ１０ （Ｋ ）やダイヤモンドＬＯ
ＸＩＯ（Ｋ ）等が用いられるが、通常は第３図に示
したように安価なＳｉサブマウント６が使われる。−方
、上記のようにｗｉされたＳｉサブマウント６は、共晶
半田であるＡｕｎｔ ｔ−形成し、ｆＰＪ便であるが、
Ａｕｎｔ半田自体は１質合金のため、塑性変形せず、応
力を緩和しない。
のＡｕメツキ層５上に１両面ｋ Ａｕメツキを施したＳ
ｉサブマウント６を重ね、さらにチップ１をその上に重
ねて３段積みＫする。上から締型を加えながら約４３０
℃に加熱すれば、Ａｕ５ｉの共晶温度に達し、Ｓｉサブ
マウント６の両面においてＡｕメツキ層とＳｉとが反応
し、Ａｕ５１半田層７となる。テップ１とヒートシンク
４との接着は、Ｓｉ？プマタント６０〜Ｓｉ半田７によ
って行われる。チップ１とヒートシンク４とは熱膨張係
数に大きな差が１）、例えばチップ１ではＧａＡ 、が
ａ６３Ｘ１０−’［：Ｋ］、ＩｎＰが４．７５ｘｌＯ（
：Ｋ ：ｌでｓ、ｂ、ヒートシンク４ではＡｆが１９
Ｘ１０ （Ｋ 〕＝Ｃｕが１６．７Ｘ１０ （Ｋ
）である。熱膨張係数の差による応力を緩和するた
め、５ｉＺ５Ｘ１０ （Ｋ ）やダイヤモンドＬＯ
ＸＩＯ（Ｋ ）等が用いられるが、通常は第３図に示
したように安価なＳｉサブマウント６が使われる。−方
、上記のようにｗｉされたＳｉサブマウント６は、共晶
半田であるＡｕｎｔ ｔ−形成し、ｆＰＪ便であるが、
Ａｕｎｔ半田自体は１質合金のため、塑性変形せず、応
力を緩和しない。
なお、この種の技術としては、例えば特開昭５８−５８
７８６号公報、特開昭６０−８１８８４号公報等が知ら
れている。
７８６号公報、特開昭６０−８１８８４号公報等が知ら
れている。
従来の半導体レーザ装置は、以上のように構成されてお
”）、ＡｕＳｉ Ｋよる共晶半田を形成するために約４
３０℃に加熱されるので、チップ１に熱的なストレスを
与え、信頼性上、問題があつ九。また、Ａｕ５ｌ が硬
質合金であるため、チップ１とヒートシンク４とＯ熱膨
張係数の差を緩和するために８ｉサブマウント６やダイ
ヤモンドのよりな熱膨張係数が比較的チップに近い材質
を相互間にはさむ必要があった。このため、チップ１の
放熱効果が不十分となったシ、部品数が増えるなどの問
題があった。−方、従来からＩｎ半田を用いた方法もあ
るが、軟質半田という点では優れているが、融点が約１
５６℃と低く、耐熱性に問題があった。
”）、ＡｕＳｉ Ｋよる共晶半田を形成するために約４
３０℃に加熱されるので、チップ１に熱的なストレスを
与え、信頼性上、問題があつ九。また、Ａｕ５ｌ が硬
質合金であるため、チップ１とヒートシンク４とＯ熱膨
張係数の差を緩和するために８ｉサブマウント６やダイ
ヤモンドのよりな熱膨張係数が比較的チップに近い材質
を相互間にはさむ必要があった。このため、チップ１の
放熱効果が不十分となったシ、部品数が増えるなどの問
題があった。−方、従来からＩｎ半田を用いた方法もあ
るが、軟質半田という点では優れているが、融点が約１
５６℃と低く、耐熱性に問題があった。
本発明は上記のような問題点を解決するためになされた
もので、チップをヒートシンクに取）付けるｒ￥ｒ−熱
的ストレスを低減し、部品数を減らし、熱抵抗を下げて
信頼性と生産性とを向上させる半導体装置を得ることを
目的とする。
もので、チップをヒートシンクに取）付けるｒ￥ｒ−熱
的ストレスを低減し、部品数を減らし、熱抵抗を下げて
信頼性と生産性とを向上させる半導体装置を得ることを
目的とする。
本発明に係る半導体装置は、半導体発光素子とヒートシ
ンクとｋＩｎとＰｂとを組成とする合金半田を用いて取
付けるものである。
ンクとｋＩｎとＰｂとを組成とする合金半田を用いて取
付けるものである。
本発明における半導体装置は、ＩｎとＰｂとを組成とす
る合金半田を用いるためＩ’ｍ−ｔ−（Ｄ組成を変える
ことによシ、約１５６℃から約３２７℃の広い範囲の融
点を選ぶことが可能となシ、低融点半田として熱的スト
レスが低減され、半導体素子の信頼性が゛向上する。ま
た、ＸｎＰｂ合金半田は軟質合金の部類に属し、半導体
素子とヒートシンクとの熱膨張係数の差はこ０軟質合金
層でその応力が緩和されるので、Ｓ１サブマウント等が
不用とな）、部品数が減少して生産性が向上する。
る合金半田を用いるためＩ’ｍ−ｔ−（Ｄ組成を変える
ことによシ、約１５６℃から約３２７℃の広い範囲の融
点を選ぶことが可能となシ、低融点半田として熱的スト
レスが低減され、半導体素子の信頼性が゛向上する。ま
た、ＸｎＰｂ合金半田は軟質合金の部類に属し、半導体
素子とヒートシンクとの熱膨張係数の差はこ０軟質合金
層でその応力が緩和されるので、Ｓ１サブマウント等が
不用とな）、部品数が減少して生産性が向上する。
以下、図面を用いて本発明の詳細な説明する。
第１図は本発明による半導体装置管半導体レーザ装置に
適用した一例を示す断面図でおる。同図において、１〜
４は上記従来装置と全く同一のものである。８はｌＢ２
５ｗｔ％、 ｐｂ７ｓｗｔＸの組成からなるＩ ｎｉｂ
軟質合金半田で、蒸着法によシ１〜２μ。の厚さでオー
ミック用金属層３上に１チツプ１０周辺部を除いた領域
に形成されている。第２図にこのチップ１の接着面に上
記オーミック用金属層３とＩｎＰｂ軟質合金半田８とを
形成した斜視図を示す。
適用した一例を示す断面図でおる。同図において、１〜
４は上記従来装置と全く同一のものである。８はｌＢ２
５ｗｔ％、 ｐｂ７ｓｗｔＸの組成からなるＩ ｎｉｂ
軟質合金半田で、蒸着法によシ１〜２μ。の厚さでオー
ミック用金属層３上に１チツプ１０周辺部を除いた領域
に形成されている。第２図にこのチップ１の接着面に上
記オーミック用金属層３とＩｎＰｂ軟質合金半田８とを
形成した斜視図を示す。
このように構成された半導体レーザ装置において、窒素
および水素雰囲気中でヒートシンク４に、ＩｎＰｌ）軟
質合金半田８を蒸着形成したチップ１をのせ、約３１０
℃に加熱すれば、とのＩｎＰｂ軟質合金半田８が溶解し
、接着が行われる。このＩｎＰｂ軟質合金半田８は第２
図に示したように蒸着法で接着面の内部領域に被着され
ているので、人為的に半田を供給した場合に比べ、半田
量が一定で、チップ１の端面へのはみ出しｔ防止でき、
作業能率が高く、安定した接着が得られる。また、熱抵
抗を下げるためにチップ１の活性層に近い面を接着する
場合に発光領域が接着面かられずか２〜３期の高さＫあ
るため、ＩｎＰｂ軟質合金半田８の盛り上がシによるレ
ーザ光の反射やエピタキシャル層との接触による電流リ
ーク、ショート等を防止する上で特に効果がある。また
、第４図にＩｎ−Ｐｂの相図を示すが、組成比によシ連
続的に約１５５℃から約３２７℃の範囲の融点を得るこ
とが可能で、不実施例ではｌＢ２５ｗｔ％、Ｐｂ７５ｗ
ｔ％で約２６５℃の融点が得られる。第５図はＰｂ−８
ｎとＰｂ−１ｎとについてＰｂの組成比と半田強度とを
比較した図である。同図から明らかなようＫＰｂ７５ｖ
ｔ％においてＩｎＰｂ軟質合金半田８はＰｂ１００Ｗｔ
Ｘの約２倍程度の強度があり、軟質合金半田であること
がわかる。
および水素雰囲気中でヒートシンク４に、ＩｎＰｌ）軟
質合金半田８を蒸着形成したチップ１をのせ、約３１０
℃に加熱すれば、とのＩｎＰｂ軟質合金半田８が溶解し
、接着が行われる。このＩｎＰｂ軟質合金半田８は第２
図に示したように蒸着法で接着面の内部領域に被着され
ているので、人為的に半田を供給した場合に比べ、半田
量が一定で、チップ１の端面へのはみ出しｔ防止でき、
作業能率が高く、安定した接着が得られる。また、熱抵
抗を下げるためにチップ１の活性層に近い面を接着する
場合に発光領域が接着面かられずか２〜３期の高さＫあ
るため、ＩｎＰｂ軟質合金半田８の盛り上がシによるレ
ーザ光の反射やエピタキシャル層との接触による電流リ
ーク、ショート等を防止する上で特に効果がある。また
、第４図にＩｎ−Ｐｂの相図を示すが、組成比によシ連
続的に約１５５℃から約３２７℃の範囲の融点を得るこ
とが可能で、不実施例ではｌＢ２５ｗｔ％、Ｐｂ７５ｗ
ｔ％で約２６５℃の融点が得られる。第５図はＰｂ−８
ｎとＰｂ−１ｎとについてＰｂの組成比と半田強度とを
比較した図である。同図から明らかなようＫＰｂ７５ｖ
ｔ％においてＩｎＰｂ軟質合金半田８はＰｂ１００Ｗｔ
Ｘの約２倍程度の強度があり、軟質合金半田であること
がわかる。
なお、上記実施例ではチップ１のオーミック用金属層３
上ＫＩｎＰｂ軟質合金半田ａｔ−形成したが、ヒートシ
ンク４上に形成してもよい。また、チツプ１とヒートシ
ンク４０両接着面Ｋ１１Ｐ１）軟質合金半田８を形成し
てもよい。本実施例では工ｎ２５ｗｔ％ −Ｐｂ ７５
ｗｔ％の組成を用いたため、融点が約２６５℃と高く、
Ｉｎ（１，点＝１５６℃）Ｋ比べると後工程の熱処理や
スクリーニング条件に対して耐熱性があるという利点が
得られる。以上半導体レーザの場合について述べたが、
他の半導体発光素子についても、結晶の種類やオーミッ
ク金属層の組成、後工程の熱処理、保存温度などを考慮
して第４図よ＃）適当な融点のＩｎＰｂ半田を選択する
ことによシ、上記実施例と同様の効果が期待できる。
上ＫＩｎＰｂ軟質合金半田ａｔ−形成したが、ヒートシ
ンク４上に形成してもよい。また、チツプ１とヒートシ
ンク４０両接着面Ｋ１１Ｐ１）軟質合金半田８を形成し
てもよい。本実施例では工ｎ２５ｗｔ％ −Ｐｂ ７５
ｗｔ％の組成を用いたため、融点が約２６５℃と高く、
Ｉｎ（１，点＝１５６℃）Ｋ比べると後工程の熱処理や
スクリーニング条件に対して耐熱性があるという利点が
得られる。以上半導体レーザの場合について述べたが、
他の半導体発光素子についても、結晶の種類やオーミッ
ク金属層の組成、後工程の熱処理、保存温度などを考慮
して第４図よ＃）適当な融点のＩｎＰｂ半田を選択する
ことによシ、上記実施例と同様の効果が期待できる。
以上説明したように本発明によれば、半導体素子とヒー
トシンクとの間にＸｎと九とを組成とする半田を介在さ
せて取付固定したことによシ、熱的ストレスが低減され
るとともに１両者間の応力が緩和されるので、信頼性お
よび生産性の高い半導体装置が得られるという極めて優
れた効果が得られる。
トシンクとの間にＸｎと九とを組成とする半田を介在さ
せて取付固定したことによシ、熱的ストレスが低減され
るとともに１両者間の応力が緩和されるので、信頼性お
よび生産性の高い半導体装置が得られるという極めて優
れた効果が得られる。
第１■はこの発明の一実施例を示す断面図、第２囚は第
１図のチップの斜視図で接着面を上：（シて見た斜視図
、第３図は従来装置の断面図、第４図は本発明に係わる
Ｉｎ−Ｐｂの相図、第５図はＰｂ−■。とｐｂ−８ｕと
のｈ組成比に対する強度を示す図である。 １・県・もチップ、２１１１Ｉ１１−ワイヤボンド用金
属層、３・−−・オーミック用金属層、４・・・・ヒー
トシンク、５ψ・・・Ａｕメツキ層、６・・・・Ｓｉサ
ブマウント、Ｔ・・・・ＡｔｔＳｉ半田層、８・・・・
ＩｎＰｂ ４に質合金半田層。 代 理 人 大 岩 増 離業１図 第２図 第３図 トク扶へ（−″Ｌトドトヘ又−
１図のチップの斜視図で接着面を上：（シて見た斜視図
、第３図は従来装置の断面図、第４図は本発明に係わる
Ｉｎ−Ｐｂの相図、第５図はＰｂ−■。とｐｂ−８ｕと
のｈ組成比に対する強度を示す図である。 １・県・もチップ、２１１１Ｉ１１−ワイヤボンド用金
属層、３・−−・オーミック用金属層、４・・・・ヒー
トシンク、５ψ・・・Ａｕメツキ層、６・・・・Ｓｉサ
ブマウント、Ｔ・・・・ＡｔｔＳｉ半田層、８・・・・
ＩｎＰｂ ４に質合金半田層。 代 理 人 大 岩 増 離業１図 第２図 第３図 トク扶へ（−″Ｌトドトヘ又−
Claims (1)
- 半導体素子とヒートシンクとの間にＩｎとＰｂとを組成
とする合金半田を介在させて取付け固定することを特徴
とした半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14880386A JPS635550A (ja) | 1986-06-25 | 1986-06-25 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14880386A JPS635550A (ja) | 1986-06-25 | 1986-06-25 | 半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS635550A true JPS635550A (ja) | 1988-01-11 |
Family
ID=15461056
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14880386A Pending JPS635550A (ja) | 1986-06-25 | 1986-06-25 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS635550A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02146746A (ja) * | 1988-11-28 | 1990-06-05 | Narumi China Corp | セラミックパッケージおよびその製造方法 |
| JPH0726869A (ja) * | 1993-07-09 | 1995-01-27 | Marugo Kiso Kogyo Kk | ドリリングバケット |
| WO1996002941A1 (en) * | 1994-07-19 | 1996-02-01 | Johnson Matthey Electronics, Inc. | Metal cover for ceramic package and method of making same |
| WO2006120490A1 (en) * | 2005-05-06 | 2006-11-16 | The Hong Kong Polytechnic University | Woven fabric with moisture management properties |
-
1986
- 1986-06-25 JP JP14880386A patent/JPS635550A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02146746A (ja) * | 1988-11-28 | 1990-06-05 | Narumi China Corp | セラミックパッケージおよびその製造方法 |
| JPH0726869A (ja) * | 1993-07-09 | 1995-01-27 | Marugo Kiso Kogyo Kk | ドリリングバケット |
| WO1996002941A1 (en) * | 1994-07-19 | 1996-02-01 | Johnson Matthey Electronics, Inc. | Metal cover for ceramic package and method of making same |
| WO2006120490A1 (en) * | 2005-05-06 | 2006-11-16 | The Hong Kong Polytechnic University | Woven fabric with moisture management properties |
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