本發(fā)明涉及搭載有半導(dǎo)體發(fā)光元件的子安裝基板與金屬基板直接接合的構(gòu)造的半導(dǎo)體發(fā)光裝置。

背景技術(shù)：

1、以往，已知有將芯片接合有發(fā)光元件的子安裝基板安裝于導(dǎo)熱性優(yōu)異的金屬制的安裝基板的半導(dǎo)體發(fā)光裝置。作為子安裝基板，通常在氮化鋁等陶瓷基板的上表面和下表面設(shè)置有金屬層。金屬制的安裝基板在金屬基板的表面隔著絕緣層形成有布線圖案。在將子安裝基板安裝于金屬制的安裝基板時(shí)，使用導(dǎo)熱率高的粘接劑(焊料、金屬凸塊或者加入金屬填料的傳熱粘接劑)。

2、在焊接的情況下，例如，將焊料材料以規(guī)定的圖案印刷在金屬基板上，在其上放置子安裝基板，經(jīng)過利用回流爐等進(jìn)行加熱(230℃～260℃)的處理而形成接合部。

3、在金屬凸塊接合的情況下，例如，將10μm～100μm左右的金球以10μm～100μm以上的間隔超聲波接合于金屬基板上，然后，在它們上放置子安裝基板，利用超聲波進(jìn)行凸塊接合。

4、在利用銀填料樹脂進(jìn)行接合的情況下，例如，將銀填料樹脂印刷在金屬基板上，在其上放置子安裝基板，進(jìn)行熱固化(50℃～150℃、2小時(shí)左右)而進(jìn)行接合。

5、另外，已知有如專利文獻(xiàn)1、2那樣，不使用粘接劑而將兩個(gè)金屬材料直接接合的超聲波接合技術(shù)。在專利文獻(xiàn)3中公開了將裸芯片的發(fā)光元件的電極墊與子安裝基板的圖案電極進(jìn)行超聲波接合的技術(shù)。在專利文獻(xiàn)4中公開了將密封發(fā)光元件的封裝的蓋材與框體進(jìn)行超聲波接合的技術(shù)。

6、現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

7、專利文獻(xiàn)

8、專利文獻(xiàn)1：日本特開1999-010362號(hào)公報(bào)

9、專利文獻(xiàn)2：日本特開2010-023052號(hào)公報(bào)

10、專利文獻(xiàn)3：日本特開2022-065415號(hào)公報(bào)

11、專利文獻(xiàn)4：日本特開2022-018490號(hào)公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、發(fā)明所要解決的課題

2、在將芯片接合有發(fā)光元件的子安裝基板與金屬基板接合時(shí)，在使用焊接的情況下，有時(shí)由于接合部的焊料厚度分布而在發(fā)光面產(chǎn)生傾斜角，成為不合格品。另外，在焊料的厚度薄(例如小于100μ)的情況下，焊料的抗裂性變差，有時(shí)無(wú)法承受熱沖擊而導(dǎo)致焊接部斷裂。另外，若焊料厚度變厚，則熱阻增加。發(fā)光元件的發(fā)光部有可能被焊料中所含的抗氧化劑(焊劑)污染。

3、在使用金凸塊將子安裝基板與金屬基板接合的情況下，接合部變厚。另外，由于凸塊間的空間而熱阻增加。另外，金凸塊昂貴，接合凸塊的裝置也昂貴，因此還存在制造成本變高的問題。

4、在使用含金屬填料的樹脂將子安裝基板與金屬基板接合的情況下，接合材料的導(dǎo)熱率低，因此接合部的熱阻變大。另外，由于含金屬填料的樹脂為液態(tài)，因此還存在粘接層的厚度產(chǎn)生偏差、接合部的熱阻的偏差大的問題。進(jìn)而，接合部的厚度在面內(nèi)方向上變得不均勻，有時(shí)在發(fā)光面產(chǎn)生傾斜角，成為不合格品。

5、在將子安裝基板與金屬基板接合時(shí)，如果能夠使用超聲波接合，則兩者被直接接合，不需要接合材料，因此也不會(huì)產(chǎn)生導(dǎo)熱率在接合部降低等問題。

6、然而，在將預(yù)先搭載有發(fā)光元件的子安裝基板與金屬基板進(jìn)行超聲波接合的情況下，在利用超聲波工具將子安裝基板按壓于金屬基板時(shí)對(duì)發(fā)光元件施加力，發(fā)光元件有可能損壞。

7、另一方面，若采用在金屬基板上僅超聲波接合子安裝基板，然后將發(fā)光元件芯片接合于子安裝基板的順序，則由于構(gòu)成子安裝基板的陶瓷基板與金屬基板的熱膨脹系數(shù)大不相同，因此子安裝基板與金屬基板的接合面有可能因發(fā)光元件的芯片接合時(shí)的高溫加熱而斷裂。此外，ausn共晶的共晶點(diǎn)比制造商保證安裝基板的性能的溫度范圍高，所以作為芯片接合材料不能使用ausn共晶材料。

8、另外，即使解決對(duì)發(fā)光元件施加力的問題，將搭載有發(fā)光元件的子安裝基板超聲波接合于金屬基板，由于陶瓷基板與金屬基板的熱膨脹系數(shù)大不相同，也容易因使用時(shí)的發(fā)光元件發(fā)出的熱而在接合面產(chǎn)生裂紋。

9、專利文獻(xiàn)3的超聲波接合的技術(shù)中，由于是接合面積微小的裸芯片的電極墊，因此施加于裸芯片的壓力也小。專利文獻(xiàn)4的超聲波接合的技術(shù)中，由于是半導(dǎo)體封裝的蓋部件的接合，因此是不對(duì)發(fā)光元件施加壓力的構(gòu)造。因此，即使使用專利文獻(xiàn)3以及4的技術(shù)，也無(wú)法解決對(duì)發(fā)光元件施加壓力的問題、或子安裝基板與金屬基板的接合面的斷裂或裂紋的問題。

10、本發(fā)明的目的在于提供一種半導(dǎo)體發(fā)光裝置，其為將搭載有發(fā)光元件的子安裝基板超聲波接合于金屬基板的構(gòu)造，并且接合面的可靠性高。

11、用于解決課題的手段

12、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的半導(dǎo)體發(fā)光裝置具有發(fā)光元件、搭載有發(fā)光元件的陶瓷制的子安裝基板、以及搭載有子安裝基板的金屬制的安裝基板。子安裝基板在與安裝基板接合的接合面具備金屬層。子安裝基板的金屬層與安裝基板不經(jīng)由接合材料而直接接合，在其接合面含有孔隙。接合面內(nèi)的主平面內(nèi)的中央?yún)^(qū)域的孔隙比周邊部的區(qū)域多。

13、發(fā)明效果

14、根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體發(fā)光裝置，雖然是將搭載有發(fā)光元件的子安裝基板超聲波接合于金屬基板而成的構(gòu)造，但由于在接合面的中央?yún)^(qū)域含有孔隙，因此能夠緩和熱應(yīng)力，可靠性高。

技術(shù)特征：

1.一種半導(dǎo)體發(fā)光裝置，其特征在于，

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體發(fā)光裝置，其特征在于，

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體發(fā)光裝置，其特征在于，

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體發(fā)光裝置，其特征在于，

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體發(fā)光裝置，其特征在于，

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體發(fā)光裝置，其特征在于，

7.一種接合構(gòu)造體，其特征在于，

8.一種半導(dǎo)體發(fā)光裝置的制造方法，其特征在于，具有以下工序：

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體發(fā)光裝置的制造方法，其特征在于，

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體發(fā)光裝置的制造方法，其特征在于，

11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體發(fā)光裝置的制造方法，其特征在于，

12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體發(fā)光裝置的制造方法，其特征在于，

13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體發(fā)光裝置的制造方法，其特征在于，

技術(shù)總結(jié)
提供半導(dǎo)體發(fā)光裝置，其為將搭載有發(fā)光元件的子安裝基板超聲波接合于金屬基板而成的結(jié)構(gòu)，并且接合面的可靠性高。具有發(fā)光元件、搭載有發(fā)光元件的陶瓷制的子安裝基板、以及搭載有子安裝基板的金屬制的安裝基板。子安裝基板在與安裝基板接合的接合面具備金屬層。子安裝基板的金屬層與安裝基板不經(jīng)由接合材料而直接接合。在該接合面含有孔隙。關(guān)于孔隙的含有比例，接合面內(nèi)的主平面內(nèi)的中央?yún)^(qū)域比周邊部的區(qū)域多。

技術(shù)研發(fā)人員：小池恭太郎,梁吉鎬,立花佳織
受保護(hù)的技術(shù)使用者：斯坦雷電氣株式會(huì)社
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9