JP2003324228A - Method for bonding semiconductor light emitting element - Google Patents
Method for bonding semiconductor light emitting elementInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体発光素子の
固着方法に関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for fixing a semiconductor light emitting device.
【０００２】[0002]
【従来の技術】半導体発光装置としての半導体レーザ装
置は、半導体発光素子である半導体レーザ素子を有し、
レーザビームプリンタや光ディスクドライブ等の様々な
装置に使用されている。ここで、図５は従来の半導体レ
ーザ装置に取り付けられた半導体レーザ素子の周辺部分
を示す縦断側面図である。図５に示すように、半導体レ
ーザ素子１００が固着されるサブマウント１０１は、Ｃ
ｕ製のヒートシンク１０２の上にハンダ１０３で固着さ
れている。サブマウント１０１の上には、電極となる金
属層１０４が形成され、この金属層１０４の上には、半
導体レーザ素子１００をサブマウント１０１に固着する
ためのハンダ層１０５が形成されている。2. Description of the Related Art A semiconductor laser device as a semiconductor light emitting device has a semiconductor laser element which is a semiconductor light emitting element,
It is used in various devices such as laser beam printers and optical disk drives. Here, FIG. 5 is a vertical sectional side view showing a peripheral portion of a semiconductor laser element attached to a conventional semiconductor laser device. As shown in FIG. 5, the submount 101 to which the semiconductor laser device 100 is fixed is C
It is fixed on the heat sink 102 made of u with solder 103. A metal layer 104 to be an electrode is formed on the submount 101, and a solder layer 105 for fixing the semiconductor laser device 100 to the submount 101 is formed on the metal layer 104.
【０００３】半導体レーザ素子１００は、ｐｎ接合部
（ジャンクション）１０６の近傍に位置する面がサブマ
ウント１０１側に位置付けられ、さらに、レーザ光Ｌを
出射するための出射面１００ａがサブマウント１０１の
側面１０１ａと同じ平面上に位置付けられて、サブマウ
ント１０１の上面にハンダ層１０５により固着されてい
る。なお、ｐｎ接合部１０６の近傍に位置する面をサブ
マウント１０１側に位置付けて半導体レーザ素子１００
を固着するジャンクションダウン方式を用いることで半
導体レーザ素子１００の放熱効率が高められている。In the semiconductor laser device 100, the surface located in the vicinity of the pn junction (junction) 106 is located on the submount 101 side, and the emitting surface 100a for emitting the laser beam L is a side surface of the submount 101. It is positioned on the same plane as 101 a and fixed to the upper surface of the submount 101 by the solder layer 105. The surface of the semiconductor laser device 100 located near the pn junction 106 is positioned on the submount 101 side.
The heat dissipation efficiency of the semiconductor laser device 100 is improved by using the junction down method for fixing the semiconductor laser device 100.
【０００４】ここで、サブマウント１０１の上面に半導
体レーザ素子１００を固着する固着工程は次のように行
われる。まず、共晶温度よりも低い２５０℃程度の窒素
雰囲気中に、ハンダ層１０５が形成されたサブマウント
１０１を入れ、このハンダ層１０５の上に半導体レーザ
素子１００を載置する。その後、ハンダ層１０５を３２
０℃程度まで加熱して溶融し、速やかに急冷して共晶状
態にすることで、半導体レーザ素子１００はサブマウン
ト１０１の上面に固着される。Here, the fixing process for fixing the semiconductor laser device 100 to the upper surface of the submount 101 is performed as follows. First, the submount 101 on which the solder layer 105 is formed is placed in a nitrogen atmosphere at about 250 ° C., which is lower than the eutectic temperature, and the semiconductor laser device 100 is mounted on the solder layer 105. Then, the solder layer 105 is set to 32.
The semiconductor laser device 100 is fixed to the upper surface of the submount 101 by heating to about 0 ° C. to melt and then rapidly cooling to a eutectic state.
【０００５】このような固着工程においては、ハンダ層
１０５を溶融すると、溶融されたハンダ層１０５から余
剰ハンダ１０５ａが流れ出し、半導体レーザ素子１００
の出射面１００ａに余剰ハンダ１０５ａによる盛り上り
が発生する場合がある（図５参照）。一方、半導体レー
ザ素子１００のｐｎ接合部１０６はハンダ層１０５から
数μｍの距離に位置付けられている。したがって、余剰
ハンダ１０５ａによる盛り上りが発生した場合には、こ
の盛り上りによって半導体レーザ素子１００から出射さ
れたレーザ光Ｌが散乱されるので、レーザ光Ｌの品質が
低下するという問題が生じる。In such a fixing process, when the solder layer 105 is melted, excess solder 105a flows out from the melted solder layer 105, and the semiconductor laser device 100
Occurrence of swelling due to the surplus solder 105a may occur on the exit surface 100a of the (see FIG. 5). On the other hand, the pn junction 106 of the semiconductor laser device 100 is positioned at a distance of several μm from the solder layer 105. Therefore, when the swelling due to the surplus solder 105a occurs, the laser beam L emitted from the semiconductor laser device 100 is scattered by the swelling, which causes a problem that the quality of the laser beam L deteriorates.
【０００６】このような盛り上りを防ぐ方法としては、
一般的に、サブマウント１０１の側面１０１ａから半導
体レーザ素子１００の出射面１００ａを１０μｍ程度突
出させて半導体レーザ素子１００をサブマウント１０１
の上面に固着する方法が用いられている。しかし、この
方法では、半導体レーザ素子１００の放熱が不十分にな
るので、半導体レーザ素子１００の寿命が短くなってし
まう。そこで、半導体レーザ素子１００の出射面１００
ａをサブマウント１０１の側面１０１ａから突出させな
くても、余剰ハンダ１０５ａによる盛り上りを防ぐ方法
が提案されている。As a method for preventing such a rise,
Generally, the semiconductor laser device 100 is mounted on the submount 101 by projecting the emission surface 100a of the semiconductor laser device 100 by about 10 μm from the side surface 101a of the submount 101.
The method of sticking to the upper surface of is used. However, with this method, the heat dissipation of the semiconductor laser device 100 is insufficient, and the life of the semiconductor laser device 100 is shortened. Therefore, the emission surface 100 of the semiconductor laser device 100
A method has been proposed in which a is not projected from the side surface 101a of the submount 101, and swelling due to excess solder 105a is prevented.
【０００７】この方法としては、サブマウント１０１の
上面に半導体レーザ素子１００の形状より一回り小さく
ハンダ層１０５を形成する方法が提案されている。他の
方法としては、特開平６−３５０２０２号公報におい
て、サブマウント１０１の上面に形成された金属層１０
４をサブマウント１０１の側面１０１ａまで延伸させる
方法が提案されている。この方法では、溶融されたハン
ダ層１０５から流れ出した余剰ハンダ１０５ａは、サブ
マウント１０１の側面１０１ａに位置する金属層１０４
の表面に沿って広がる。これにより、余剰ハンダ１０５
ａによる盛り上りの発生を防止することができる。As this method, there has been proposed a method of forming a solder layer 105 on the upper surface of the submount 101, which is slightly smaller than the shape of the semiconductor laser device 100. As another method, in Japanese Patent Laid-Open No. 6-350202, the metal layer 10 formed on the upper surface of the submount 101 is disclosed.
4 has been proposed to extend to the side surface 101a of the submount 101. In this method, the surplus solder 105a flowing out from the melted solder layer 105 is removed by the metal layer 104 located on the side surface 101a of the submount 101.
Spreads along the surface of the. As a result, the excess solder 105
It is possible to prevent swelling due to a.
【０００８】[0008]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、半導体
レーザ素子１００の形状より一回り小さくハンダ層１０
５を形成することやサブマウント１０１の側面１０１ａ
に金属層１０４を形成することは難しい。特に、サブマ
ウント１０１の側面１０１ａに金属層１０４を形成する
ためには、マスク工程等の複雑な工程が必要となり、工
程数も増加するという問題がある。However, the size of the solder layer 10 is smaller than the shape of the semiconductor laser device 100.
5 and the side surface 101a of the submount 101
It is difficult to form the metal layer 104. In particular, in order to form the metal layer 104 on the side surface 101a of the submount 101, a complicated process such as a mask process is required, and there is a problem that the number of processes also increases.
【０００９】一方、半導体レーザ素子１００をサブマウ
ント１０１の上面に固着するときに、ハンダ層１０５の
劣化によって半導体レーザ素子１００の密着不良が発生
する場合がある。すなわち、半導体レーザ素子１００を
固着する前にハンダ層１０５を２５０℃程度に加熱する
予備加熱の間に、ハンダ層１０５に含まれるＳｎが酸化
してハンダ層１０５の表面に被膜が形成されることで、
半導体レーザ素子１００の密着不良が発生するという問
題がある。On the other hand, when the semiconductor laser device 100 is fixed to the upper surface of the submount 101, the adhesion failure of the semiconductor laser device 100 may occur due to deterioration of the solder layer 105. That is, Sn contained in the solder layer 105 is oxidized and a coating film is formed on the surface of the solder layer 105 during preheating to heat the solder layer 105 to about 250 ° C. before fixing the semiconductor laser device 100. so,
There is a problem that poor adhesion of the semiconductor laser device 100 occurs.
【００１０】本発明の目的は、複雑な工程を必要とせず
に余剰ハンダによる盛り上りが半導体発光素子の出射面
に発生することを防止することができる半導体発光素子
の固着方法を提供することである。It is an object of the present invention to provide a method for fixing a semiconductor light emitting device, which can prevent swelling due to excess solder from occurring on the emission surface of the semiconductor light emitting device without requiring complicated steps. is there.
【００１１】本発明の目的は、半導体発光素子の密着不
良を防止することができる半導体発光素子の固着方法を
提供する。An object of the present invention is to provide a method for fixing a semiconductor light emitting device, which can prevent the adhesion failure of the semiconductor light emitting device.
【００１２】[0012]
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明の半
導体発光素子の固着方法は、光を出射するための出射面
を有する半導体発光素子が固着される被固着部材の被固
着面となる上面に、前記半導体発光素子を固着するため
のハンダ層を形成する第１の層形成工程と、前記ハンダ
層の表面を覆う保護層とこの保護層から伸びて前記被固
着部材の側面に位置して前記ハンダ層が溶融されたとき
に前記ハンダ層から流れ出したハンダを前記被固着部材
の側面に導く案内層とを一体に形成する第２の層形成工
程と、前記第２の層形成工程後に前記被固着部材の上面
に前記ハンダ層及び前記保護層を介して前記被固着部材
の前記案内層が形成された側面側に前記出射面を位置付
けて前記半導体発光素子を載置する載置工程と、前記第
２の層形成工程後に前記ハンダ層と前記保護層とを溶融
する溶融工程と、前記載置工程及び前記溶融工程後に、
前記溶融工程で前記保護層と融合した前記ハンダ層を凝
固させる凝固工程と、を有する。According to a first aspect of the present invention, there is provided a method of fixing a semiconductor light emitting device, wherein the semiconductor light emitting device having an emission surface for emitting light is a fixed surface of a member to be fixed. A first layer forming step of forming a solder layer for fixing the semiconductor light emitting element on the upper surface, a protective layer covering the surface of the solder layer and a side surface of the adhered member extending from the protective layer. Second layer forming step of integrally forming a guide layer for guiding the solder flowing out from the solder layer to the side surface of the adhered member when the solder layer is melted, and after the second layer forming step. A mounting step of mounting the semiconductor light emitting device by positioning the emission surface on the side surface side of the adhered member on which the guide layer is formed via the solder layer and the protective layer on the upper surface of the adhered member; After the second layer forming step A melting step of melting and the protective layer and the solder layer, after said placing step and the melting step,
A solidifying step of solidifying the solder layer fused with the protective layer in the melting step.
【００１３】したがって、被固着部材の上面に、ハンダ
層を形成し、その後、保護層と案内層とを一体に形成
し、被固着部材の案内層が形成された側面側に出射面を
位置付けて半導体発光素子を固着することによって、溶
融されたハンダ層から流れ出した余剰ハンダが案内層に
沿って被固着部材の側面に広がり、さらに、ハンダ層が
溶融されるときにハンダ層の劣化、例えばハンダ層にＳ
ｎが含まれていた場合には、Ｓｎの酸化を防ぐことが可
能になる。Therefore, the solder layer is formed on the upper surface of the member to be fixed, and then the protective layer and the guide layer are integrally formed, and the emitting surface is positioned on the side surface of the member to be fixed on which the guide layer is formed. By fixing the semiconductor light emitting element, excess solder flowing out from the melted solder layer spreads to the side surface of the adhered member along the guide layer, and further, when the solder layer is melted, deterioration of the solder layer, for example, solder S to layer
When n is contained, it becomes possible to prevent Sn from being oxidized.
【００１４】請求項２記載の発明は、請求項１記載の半
導体発光素子の固着方法において、前記第２の層形成工
程では、前記被固着部材の上面に対して斜め上方から金
属を蒸着することで前記保護層と前記案内層とを形成す
るようにした。According to a second aspect of the present invention, in the method for fixing a semiconductor light emitting device according to the first aspect, in the second layer forming step, metal is vapor-deposited obliquely from above on the upper surface of the adhered member. Then, the protective layer and the guide layer are formed.
【００１５】したがって、被固着部材の上面に対して斜
め上方から金属を蒸着することによって、複雑な工程、
例えばマスク工程等を行うことなく容易に保護層と案内
層とを形成することが可能になる。Therefore, by depositing the metal obliquely from above on the upper surface of the adhered member, a complicated process,
For example, the protective layer and the guide layer can be easily formed without performing a mask process or the like.
【００１６】請求項３記載の発明は、請求項２記載の半
導体発光素子の固着方法において、前記被固着部材が、
金属が蒸着される側面に下端から上端方向へ伸びて金属
が蒸着されない部分を形成するようにそれぞれ間隔を空
けて複数個並べられている。According to a third aspect of the present invention, in the method for fixing the semiconductor light emitting element according to the second aspect, the member to be fixed is
A plurality of metal wires are arranged at intervals such that they extend from the lower end toward the upper end on the side surface on which the metal is vapor-deposited to form a portion on which the metal is not vapor-deposited.
【００１７】したがって、被固着部材の側面に下端から
上端方向へ伸びて金属が蒸着されない部分を形成するこ
とによって、案内層が被固着部材の下端まで達しないよ
うに形成される。Therefore, the guide layer is formed so as not to reach the lower end of the adhered member by forming a portion on the side surface of the adhered member that extends from the lower end toward the upper end and on which metal is not deposited.
【００１８】請求項４記載の発明は、請求項１、２又は
３記載の半導体発光素子の固着方法において、前記保護
層が、前記ハンダ層を構成する複数の金属の中から選択
された金属で形成されている。According to a fourth aspect of the present invention, in the method for fixing a semiconductor light emitting element according to the first, second or third aspect, the protective layer is a metal selected from a plurality of metals forming the solder layer. Has been formed.
【００１９】したがって、ハンダ層を構成する複数の金
属の中から選択された金属で保護層を形成することによ
って、ハンダ層が溶融されたときに保護層が溶けてハン
ダ層と融合しても、ハンダ層の組成は変化しない。Therefore, even if the protective layer is melted and fused with the solder layer when the solder layer is melted by forming the protective layer with a metal selected from a plurality of metals constituting the solder layer, The composition of the solder layer does not change.
【００２０】請求項５記載の発明は、請求項１、２、３
又は４記載の半導体発光素子の固着方法において、前記
ハンダ層がＡｕ−Ｓｎ合金で形成されており、前記案内
層がＡｕで形成されている。The invention according to claim 5 is the invention as defined in claims 1, 2, and 3.
Alternatively, in the method for fixing a semiconductor light emitting device according to the fourth aspect, the solder layer is made of an Au—Sn alloy and the guide layer is made of Au.
【００２１】したがって、ハンダ層をＡｕ−Ｓｎ合金で
形成し、案内層をＡｕで形成することによって、Ａｕの
濡れ性がＡｕ−Ｓｎ合金に対して良いため、溶融された
ハンダ層から流れ出したハンダが案内層に沿って簡単に
広がる。Therefore, by forming the solder layer of Au-Sn alloy and the guide layer of Au, since the wettability of Au is good for Au-Sn alloy, the solder flowing out from the melted solder layer is used. Spread easily along the guide layer.
【００２２】請求項６記載の発明の半導体発光素子の固
着方法は、光を出射するための出射面を有する半導体発
光素子が固着される被固着部材の被固着面となる上面
に、前記半導体発光素子を固着するためのハンダ層を形
成する層形成工程と、前記被固着部材にその側面から一
部が露出して前記ハンダ層が溶融されたときに前記ハン
ダ層から流れ出したハンダを前記被固着部材の側面に導
く案内部を形成する案内部形成工程と、前記層形成工程
及び前記案内部形成工程後に、前記被固着部材の上面に
前記ハンダ層を介して前記被固着部材の前記案内部が露
出する側面側に前記出射面を位置付けて前記半導体発光
素子を載置する載置工程と、前記層形成工程及び前記案
内部形成工程後に前記ハンダ層を溶融する溶融工程と、
前記載置工程及び前記溶融工程後に、前記溶融工程で溶
融された前記ハンダ層を凝固させる凝固工程と、を有す
る。According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a method for fixing a semiconductor light emitting device, wherein the semiconductor light emitting device is provided on an upper surface of a member to be fixed to which the semiconductor light emitting device having an emission surface for emitting light is fixed. A layer forming step of forming a solder layer for fixing the element, and the solder flowing out from the solder layer when the solder layer is melted by partially exposing the adhered member from a side surface thereof. A guide portion forming step of forming a guide portion that leads to a side surface of the member, and after the layer forming step and the guide portion forming step, the guide portion of the adhered member is provided on the upper surface of the adhered member via the solder layer. A mounting step of positioning the semiconductor light emitting element by positioning the emission surface on the exposed side surface, a melting step of melting the solder layer after the layer forming step and the guide portion forming step,
And a solidification step of solidifying the solder layer melted in the melting step after the placing step and the melting step.
【００２３】したがって、被固着部材にその側面から一
部が露出する案内部を形成し、被固着部材の上面に被固
着部材の案内部が形成された側面側に出射面を位置付け
て半導体発光素子を固着することによって、溶融された
ハンダ層から流れ出した余剰ハンダが案内部に沿って被
固着部材の側面に広がる。Accordingly, the semiconductor light emitting device is formed by forming a guide portion on the adhered member, a part of which is exposed from the side surface, and locating the emission surface on the upper surface of the adhered member on the side surface where the guide portion of the adhered member is formed. By fixing, the excess solder flowing out from the melted solder layer spreads along the guide portion to the side surface of the fixed member.
【００２４】請求項７記載の発明は、請求項６記載の半
導体発光素子の固着方法において、前記案内部が、前記
被固着部材を形成するための被固着部材基板に前記被固
着部材の上面となる表面から内部へ伸びる金属部を形成
し、前記金属部の一部が前記被固着部材の側面となる切
断面から露出するように前記被固着部材基板から前記被
固着部材を切り出すことで前記被固着部材の側面から一
部が露出した前記金属部である。According to a seventh aspect of the present invention, in the method for fixing a semiconductor light emitting element according to the sixth aspect, the guide portion forms an upper surface of the adhered member on a adhered member substrate for forming the adhered member. Forming a metal portion that extends inward from the surface, and cutting out the adhered member from the adhered member substrate such that a part of the metal portion is exposed from a cut surface that is a side surface of the adhered member. The metal portion is partially exposed from the side surface of the fixing member.
【００２５】したがって、被固着部材を形成するときに
被固着部材の側面から一部が露出する金属部を形成する
ことによって、案内部が被固着部材に簡単に形成され
る。Therefore, when forming the member to be fixed, the guide portion is easily formed on the member to be fixed by forming the metal portion which is partially exposed from the side surface of the member to be fixed.
【００２６】請求項８記載の発明は、請求項６又は７記
載の半導体発光素子の固着方法において、前記案内部が
Ｐｔで形成されている。According to an eighth aspect of the present invention, in the method for fixing a semiconductor light emitting element according to the sixth or seventh aspect, the guide portion is formed of Pt.
【００２７】したがって、案内部をＰｔで形成すること
によって、Ｐｔの濡れ性がハンダに対して良いため、溶
融されたハンダ層から流れ出したハンダが案内部に沿っ
て簡単に広がる。Therefore, by forming the guide portion with Pt, the wettability of Pt is good for the solder, so that the solder flowing out from the molten solder layer spreads easily along the guide portion.
【００２８】[0028]
【発明の実施の形態】本発明の第一の実施の形態を図１
及び図２に基づいて説明する。本実施の形態は、被固着
部材に半導体発光素子を固着する半導体発光素子の固着
方法の一例である。なお、本実施の形態では、半導体発
光素子としての半導体レーザ素子１を備える半導体レー
ザ装置において、半導体レーザ素子１を被固着部材とし
てのサブマウント２に固着する固着方法について説明す
る。ここで、図１（ａ）は本実施の形態の半導体レーザ
装置に取り付けられた半導体レーザ素子１の周辺部分を
示す縦断側面図、図１（ｂ）はサブマウント２を示す外
観斜視図である。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention.
And it demonstrates based on FIG. The present embodiment is an example of a method of fixing a semiconductor light emitting element for fixing a semiconductor light emitting element to a member to be fixed. In the present embodiment, a fixing method for fixing the semiconductor laser element 1 to the submount 2 as a member to be fixed in a semiconductor laser device including the semiconductor laser element 1 as a semiconductor light emitting element will be described. Here, FIG. 1A is a vertical sectional side view showing a peripheral portion of the semiconductor laser element 1 attached to the semiconductor laser device of the present embodiment, and FIG. 1B is an external perspective view showing the submount 2. .
【００２９】図１に示すように、レーザ光Ｌを出射する
ための出射面１ａを有する半導体レーザ素子１が固着さ
れるサブマウント２は、Ｃｕ製のヒートシンク３の上に
ハンダ４で固着されている。サブマウント２の被固着面
となる上面には、電極となる金属層５が形成され、この
金属層５の上には、半導体レーザ素子１をサブマウント
２に固着するためのハンダ層６が形成されている。な
お、ハンダ層６は、半導体レーザ素子１が載置される領
域だけに約３μｍの厚さで形成されているが、これに限
るものではない。As shown in FIG. 1, a submount 2 to which a semiconductor laser device 1 having an emission surface 1a for emitting a laser beam L is fixed is fixed on a heat sink 3 made of Cu with solder 4. There is. A metal layer 5 to be an electrode is formed on the upper surface of the submount 2 to be fixed, and a solder layer 6 for fixing the semiconductor laser device 1 to the submount 2 is formed on the metal layer 5. Has been done. The solder layer 6 is formed with a thickness of about 3 μm only in the region where the semiconductor laser device 1 is mounted, but the present invention is not limited to this.
【００３０】サブマウント２は、半導体レーザ素子１で
発生する熱の放熱やヒートシンク３との熱応力緩和のた
めに用いられており、このサブマウント２の側面２ａに
は、ハンダ層６が溶融されたときにハンダ層６から流れ
出した余剰ハンダ６ａを側面２ａに導く案内層７が設け
られている。この案内層７は、サブマウント２の側面２
ａの上端から下端方向へ伸び、下端まで達しないように
形成されている。The submount 2 is used for radiating heat generated in the semiconductor laser device 1 and for relieving thermal stress with the heat sink 3, and the solder layer 6 is melted on the side surface 2a of the submount 2. A guide layer 7 is provided to guide the surplus solder 6a flowing out from the solder layer 6 to the side surface 2a. This guide layer 7 is provided on the side surface 2 of the submount 2.
It is formed so that it extends from the upper end of a to the lower end and does not reach the lower end.
【００３１】半導体レーザ素子１は、ｐｎ接合部（ジャ
ンクション）８の近傍に位置する面がサブマウント２側
に位置付けられ、さらに、出射面１ａがサブマウント２
の案内層７が形成された側面２ａ側に位置付けられて、
サブマウント２の上面にハンダ層６により固着されてい
る。このとき、半導体レーザ素子１の出射面１ａは、サ
ブマウント２の案内層７が形成された側面２ａと同一平
面上に位置している。なお、ｐｎ接合部８の近傍に位置
する面をサブマウント２側に位置付けて半導体レーザ素
子１を固着するジャンクションダウン方式を用いること
で半導体レーザ素子１の放熱効率が高められている。In the semiconductor laser device 1, the surface located in the vicinity of the pn junction (junction) 8 is located on the submount 2 side, and the emission surface 1a is further located on the submount 2 side.
Is positioned on the side surface 2a side where the guide layer 7 is formed,
It is fixed to the upper surface of the submount 2 by a solder layer 6. At this time, the emission surface 1a of the semiconductor laser device 1 is located on the same plane as the side surface 2a of the submount 2 on which the guide layer 7 is formed. The heat dissipation efficiency of the semiconductor laser element 1 is improved by using the junction down method in which the surface located near the pn junction 8 is located on the submount 2 side and the semiconductor laser element 1 is fixed.
【００３２】ここで、サブマウント２を形成する材料と
しては、ＡｌＮ（窒化アルミ）やシリコン等が用いられ
ている。これらは、熱伝導率が高く、線膨張係数が半導
体レーザ素子１の基板に使用されるＧａＡｓの線膨張係
数に近い材料である。金属層５を形成する材料として
は、Ｔｉ，Ｐｔ，Ａｕが用いられている。これらの材料
を順次積層することで、金属層５はＴｉ（０．０１μ
ｍ）／Ｐｔ（０．０５μｍ）／Ａｕ（０．５μｍ）とい
う層構造になっている。ハンダ層６を形成する材料とし
ては、接着強度が強く、共晶温度が２８０℃と低いＡｕ
−Ｓｎ共晶ハンダ（Ａｕ８０ｗｔ％，Ｓｎ２０ｗｔ％）
が用いられている。案内層７は、ハンダ層６を構成する
金属としてのＡｕで形成され、Ａｕ−Ｓｎ共晶ハンダに
対して良い濡れ性を有している。Here, as a material for forming the submount 2, AlN (aluminum nitride), silicon, or the like is used. These are materials having high thermal conductivity and a linear expansion coefficient close to that of GaAs used for the substrate of the semiconductor laser device 1. Ti, Pt, and Au are used as the material for forming the metal layer 5. By sequentially stacking these materials, the metal layer 5 becomes Ti (0.01 μm).
m) / Pt (0.05 μm) / Au (0.5 μm). As a material for forming the solder layer 6, Au having a high adhesive strength and a low eutectic temperature of 280 ° C.
-Sn eutectic solder (Au 80 wt%, Sn 20 wt%)
Is used. The guide layer 7 is formed of Au as a metal forming the solder layer 6, and has good wettability with respect to Au—Sn eutectic solder.
【００３３】このような構成の半導体レーザ装置におい
て、サブマウント２に半導体レーザ素子１を固着する半
導体レーザ素子１の固着方法について説明する。これ
は、金属層５、ハンダ層６及び案内層７の各種の層を形
成する層形成工程と各種の層が形成されたサブマウント
２の上面に半導体レーザ素子１を固着する固着工程とか
ら構成されている。A method of fixing the semiconductor laser device 1 for fixing the semiconductor laser device 1 to the submount 2 in the semiconductor laser device having such a structure will be described. This is composed of a layer forming step of forming various layers of the metal layer 5, the solder layer 6 and the guide layer 7 and a fixing step of fixing the semiconductor laser element 1 to the upper surface of the submount 2 on which the various layers are formed. Has been done.
【００３４】まず、層形成工程について説明する。ここ
で、図２は層形成工程の概略を示す縦断側面図である。First, the layer forming step will be described. Here, FIG. 2 is a vertical sectional side view showing an outline of the layer forming step.
【００３５】図２（ａ）に示すように、サブマウント２
を形成するためのサブマウント基板２ｂに金属層５を形
成する。次に、この金属層５の上で半導体レーザ素子１
が載置される領域にハンダ層６を形成する。これが、第
１の層形成工程である。As shown in FIG. 2A, the submount 2
The metal layer 5 is formed on the submount substrate 2b for forming the. Next, on the metal layer 5, the semiconductor laser device 1
The solder layer 6 is formed in the region where the is placed. This is the first layer forming step.
【００３６】ハンダ層６が形成されたサブマウント基板
２ｂからダイシングソー等により半導体レーザ素子１の
サイズに複数のサブマウント２を切り出す。A plurality of submounts 2 having the size of the semiconductor laser element 1 are cut out from the submount substrate 2b on which the solder layer 6 is formed by using a dicing saw or the like.
【００３７】その後、切り出されたサブマウント２にハ
ンダ層６の表面を覆ってハンダ層６の劣化、すなわちハ
ンダ層６に含まれるＳｎの酸化を防ぐ保護層９とこの保
護層９から伸びてサブマウント２の側面２ａに位置する
案内層７とを一体的に形成する。これが、第２の層形成
工程である。After that, the cut-out submount 2 covers the surface of the solder layer 6 to prevent deterioration of the solder layer 6, that is, oxidation of Sn contained in the solder layer 6, and a sublayer extending from the protective layer 9 to extend from the protective layer 9. The guide layer 7 located on the side surface 2a of the mount 2 is integrally formed. This is the second layer forming step.
【００３８】詳述すると、図２（ｂ）に示すように、複
数のサブマウント２を真空蒸着装置に入れて一定間隔で
並べ、サブマウント２の上面に対して斜め上方からサブ
マウント２にＡｕを蒸着する（図２（ｂ）において矢印
方向）。More specifically, as shown in FIG. 2B, a plurality of submounts 2 are placed in a vacuum vapor deposition apparatus and arranged at regular intervals, and Au is mounted on the submount 2 obliquely above the upper surface of the submount 2. Is deposited (in the direction of the arrow in FIG. 2B).
【００３９】これにより、図２（ｃ）に示すように、ハ
ンダ層６の表面には、保護層９が形成され、サブマウン
ト２の側面２ａには、保護層９から伸びる案内層７が形
成される。なお、サブマウント２の上面に対して斜め上
方からＡｕを蒸着するときの角度や複数のサブマウント
２を並べるときの間隔等を設定することでサブマウント
２の側面２ａに下端から上端方向へ伸びて金属が蒸着さ
れない部分を形成することによって、案内層７がサブマ
ウント２の側面２ａの下端まで達しないように形成され
る。As a result, as shown in FIG. 2C, the protective layer 9 is formed on the surface of the solder layer 6, and the guide layer 7 extending from the protective layer 9 is formed on the side surface 2a of the submount 2. To be done. By setting the angle when Au is vapor-deposited obliquely above the upper surface of the submount 2 and the interval when arranging a plurality of submounts 2 and the like, the side surface 2a of the submount 2 extends from the lower end to the upper end. The guide layer 7 is formed so as not to reach the lower end of the side surface 2a of the submount 2 by forming a portion where the metal is not vapor-deposited.
【００４０】次に、固着工程について説明する。案内層
７が側面２ａに形成されたサブマウント２を共晶温度よ
りも低い２５０℃程度の窒素雰囲気中に入れ、サブマウ
ント２の上面にハンダ層６及び保護層９を介し、サブマ
ウント２の案内層７が形成された側面２ａ側に出射面１
ａを位置付けて半導体レーザ素子１を載置する。これ
が、載置工程である。Next, the fixing step will be described. The submount 2 having the guide layer 7 formed on the side surface 2a is placed in a nitrogen atmosphere at a temperature of about 250 ° C. lower than the eutectic temperature, and the solder layer 6 and the protective layer 9 are provided on the upper surface of the submount 2 to form The exit surface 1 is provided on the side surface 2a side on which the guide layer 7 is formed.
The semiconductor laser element 1 is placed with a positioned. This is the placing step.
【００４１】その後、窒素雰囲気中の温度を上昇させ
て、ハンダ層６を３２０℃程度まで加熱して溶融し、同
時に保護層９を溶融する。これが、溶融工程である。こ
れにより、ハンダ層６は保護層９と融合する。Thereafter, the temperature in the nitrogen atmosphere is raised to heat the solder layer 6 to about 320 ° C. to melt it, and at the same time, the protective layer 9 is melted. This is the melting process. As a result, the solder layer 6 is fused with the protective layer 9.
【００４２】このとき、溶融されたハンダ層６から流れ
出した余剰ハンダ６ａは案内層７に沿ってサブマウント
２の側面２ａに広がる（図１（ａ）参照）。これによ
り、余剰ハンダ６ａによる盛り上りの発生を防止するこ
とができる。At this time, the surplus solder 6a flowing out from the melted solder layer 6 spreads on the side surface 2a of the submount 2 along the guide layer 7 (see FIG. 1A). As a result, it is possible to prevent swelling due to the surplus solder 6a.
【００４３】最後に、保護層９と融合したハンダ層６を
急冷して共晶状態にする。これが、凝固工程である。こ
れにより、半導体レーザ素子１がサブマウント２の上面
に固着される。Finally, the solder layer 6 fused with the protective layer 9 is rapidly cooled to a eutectic state. This is the solidification process. As a result, the semiconductor laser device 1 is fixed to the upper surface of the submount 2.
【００４４】このように、本実施の形態では、サブマウ
ント２の上面に、ハンダ層６を形成し、その後、案内層
７と保護層９とを一体的に形成し、サブマウント２の案
内層７が形成された側面２ａ側に出射面１ａを位置付け
て半導体レーザ素子１を固着することによって、溶融さ
れたハンダ層６から流れ出した余剰ハンダ６ａが案内層
７に沿ってサブマウント２の側面２ａに広がるので、複
雑な工程を必要とせずに余剰ハンダ６ａによる盛り上り
が半導体レーザ素子１の出射面１ａに発生することを防
止することができ、さらに、固着工程においてハンダ層
６を予備加熱するときに、ハンダ層６に含まれるＳｎの
酸化を防ぐことが可能になるので、半導体レーザ素子１
のサブマウント２に対する密着不良を防止することがで
きる。As described above, in the present embodiment, the solder layer 6 is formed on the upper surface of the submount 2, and then the guide layer 7 and the protective layer 9 are integrally formed. By fixing the semiconductor laser element 1 by arranging the emitting surface 1a on the side surface 2a side where the 7 is formed, the surplus solder 6a flowing out from the melted solder layer 6 is guided along the guide layer 7 and the side surface 2a of the submount 2 Therefore, it is possible to prevent swelling due to the excess solder 6a from occurring on the emitting surface 1a of the semiconductor laser element 1 without requiring a complicated process, and further preheat the solder layer 6 in the fixing process. At this time, it becomes possible to prevent Sn contained in the solder layer 6 from being oxidized.
It is possible to prevent poor adhesion of the sub-mount 2 to the sub-mount 2.
【００４５】さらに、サブマウント２の上面に対して斜
め上方から金属を蒸着することによって、複雑な工程、
例えばマスク工程等を行うことなく容易に案内層７と保
護層９とを形成することができる。また、サブマウント
２の側面２ａに下端から上端方向へ伸びて金属が蒸着さ
れない部分を形成することによって、案内層７がサブマ
ウント２の側面２ａの下端まで達しないように形成され
るので、ヒートシンク３と半導体レーザ素子１とを電気
的に絶縁することができる。Further, by depositing metal obliquely from above on the upper surface of the submount 2, complicated steps,
For example, the guide layer 7 and the protective layer 9 can be easily formed without performing a mask process or the like. Further, since the guide layer 7 is formed so as not to reach the lower end of the side surface 2a of the submount 2 by forming a portion on the side surface 2a of the submount 2 that extends from the lower end to the upper end direction and metal is not deposited, the heat sink is formed. 3 and the semiconductor laser device 1 can be electrically insulated.
【００４６】また、ハンダ層６をＡｕ−Ｓｎ合金で形成
し、案内層７をＡｕで形成することによって、Ａｕの濡
れ性がＡｕ−Ｓｎ合金に対して良いため、溶融されたハ
ンダ層６から流れ出した余剰ハンダ６ａが案内層７に沿
って簡単に広がるので、余剰ハンダ６ａによる盛り上り
の発生を確実に防止することができる。さらに、ハンダ
層６を構成する金属から選択されたＡｕで保護層９を形
成することによって、ハンダ層６が溶融されたときに保
護層９が溶けてハンダ層６と融合しても、ハンダ層６の
組成は変化しないので、ハンダ層６を溶融してもハンダ
層６の組成を維持することができる。Further, since the solder layer 6 is made of an Au—Sn alloy and the guide layer 7 is made of Au, the wettability of Au is good for the Au—Sn alloy. Since the surplus solder 6a that has flowed out easily spreads along the guide layer 7, it is possible to reliably prevent the occurrence of swelling due to the surplus solder 6a. Further, by forming the protective layer 9 with Au selected from the metals forming the solder layer 6, even if the protective layer 9 melts and fuses with the solder layer 6 when the solder layer 6 is melted, Since the composition of 6 does not change, the composition of the solder layer 6 can be maintained even if the solder layer 6 is melted.
【００４７】本発明の第二の実施の形態を図３及び図４
に基づいて説明する。本実施の形態は、半導体発光素子
を被固着部材に固着する半導体発光素子の固着方法の一
例である。なお、本実施の形態では、半導体発光素子と
しての半導体レーザ素子１を備える半導体レーザ装置に
おいて、半導体レーザ素子１を被固着部材としてのサブ
マウント２０に固着する固着方法について説明する。こ
こで、図３（ａ）は本実施の形態の半導体レーザ装置に
取り付けられた半導体レーザ素子１の周辺部分を示す縦
断側面図、図３（ｂ）はサブマウント２０を示す外観斜
視図である。なお、第一の実施の形態で説明した部分と
同一部分は同一符号で示す。A second embodiment of the present invention is shown in FIGS.
It will be described based on. The present embodiment is an example of a method for fixing a semiconductor light emitting element, which fixes a semiconductor light emitting element to a member to be fixed. In the present embodiment, a fixing method for fixing the semiconductor laser element 1 to the submount 20 as a member to be fixed in a semiconductor laser device including the semiconductor laser element 1 as a semiconductor light emitting element will be described. Here, FIG. 3A is a vertical cross-sectional side view showing the peripheral portion of the semiconductor laser device 1 attached to the semiconductor laser device of the present embodiment, and FIG. 3B is an external perspective view showing the submount 20. . The same parts as those described in the first embodiment are designated by the same reference numerals.
【００４８】図３に示すように、レーザ光Ｌを出射する
ための出射面１ａを有する半導体レーザ素子１が固着さ
れるサブマウント２０は、Ｃｕ製のヒートシンク３の上
にハンダ４で固着されている。サブマウント２０の被固
着面となる上面には、電極となる金属層５が形成され、
この金属層５の上には、半導体レーザ素子１をサブマウ
ント２０に固着するためのハンダ層６が形成されてい
る。なお、ハンダ層６は、半導体レーザ素子１が載置さ
れる領域だけに約３μｍの厚さで形成されているが、こ
れに限るものではない。As shown in FIG. 3, the submount 20 to which the semiconductor laser device 1 having the emission surface 1a for emitting the laser beam L is fixed is fixed on the heat sink 3 made of Cu by the solder 4. There is. A metal layer 5 to be an electrode is formed on an upper surface of the submount 20 to be fixed.
A solder layer 6 for fixing the semiconductor laser device 1 to the submount 20 is formed on the metal layer 5. The solder layer 6 is formed with a thickness of about 3 μm only in the region where the semiconductor laser device 1 is mounted, but the present invention is not limited to this.
【００４９】サブマウント２０は、半導体レーザ素子１
で発生する熱の放熱やヒートシンク３との熱応力緩和の
ために用いられている。このサブマウント２０には、対
向する側面２０ａと側面２０ｂとからそれぞれ一部が露
出してハンダ層６が溶融されたときにハンダ層６から流
れ出した余剰ハンダ６ａをサブマウント２０の側面２０
ａに導く２つの案内部２１が設けられている。この案内
部２２は、サブマウント２０の下面まで達しないように
形成されている。さらに、案内部２２は、露出部分がサ
ブマウント２０の側面２０ａの上端から下端方向へ伸び
て余剰ハンダ６ａを導くことができる幅を有するように
形成されている。The submount 20 is a semiconductor laser device 1.
It is used to dissipate the heat generated in 1 and to alleviate the thermal stress with the heat sink 3. In this submount 20, the surplus solder 6a flowing out from the solder layer 6 when the solder layer 6 is melted by exposing a part of the side surface 20a and the side surface 20b which face each other is provided on the side surface 20 of the submount 20.
Two guide portions 21 leading to a are provided. The guide portion 22 is formed so as not to reach the lower surface of the submount 20. Furthermore, the guide portion 22 is formed so that the exposed portion has a width that extends from the upper end of the side surface 20a of the submount 20 toward the lower end and can guide the excess solder 6a.
【００５０】半導体レーザ素子１は、ｐｎ接合部（ジャ
ンクション）８の近傍に位置する面がサブマウント２０
側に位置付けられ、さらに、出射面１ａがサブマウント
２０の案内部２１が形成された側面２０ａ側に位置付け
られて、サブマウント２０の上面にハンダ層６により固
着されている。このとき、半導体レーザ素子１の出射面
１ａは、サブマウント２０の案内部２１が形成された側
面２０ａと同一平面上に位置している。なお、ｐｎ接合
部８の近傍に位置する面をサブマウント２０側に位置付
けて半導体レーザ素子１を固着するジャンクションダウ
ン方式を用いることで半導体レーザ素子１の放熱効率が
高められている。In the semiconductor laser device 1, the surface located near the pn junction (junction) 8 has the submount 20.
Is positioned on the side, the emission surface 1a is positioned on the side surface 20a side where the guide portion 21 of the submount 20 is formed, and is fixed to the upper surface of the submount 20 by the solder layer 6. At this time, the emission surface 1a of the semiconductor laser device 1 is located on the same plane as the side surface 20a of the submount 20 on which the guide portion 21 is formed. The heat dissipation efficiency of the semiconductor laser device 1 is improved by using the junction down method in which the surface located near the pn junction 8 is located on the submount 20 side and the semiconductor laser device 1 is fixed.
【００５１】ここで、サブマウント２０を形成する材料
としては、ＡｌＮ（窒化アルミ）やシリコン等が用いら
れている。これらは、熱伝導率が高く、線膨張係数が半
導体レーザ素子１の基板に使用されるＧａＡｓの線膨張
係数に近い材料である。金属層５を形成する材料として
は、Ｔｉ，Ｐｔ，Ａｕが用いられている。これらの材料
を順次積層することで、金属層５はＴｉ（０．０１μ
ｍ）／Ｐｔ（０．０５μｍ）／Ａｕ（０．５μｍ）とい
う層構造になっている。ハンダ層６を形成する材料とし
ては、接着強度が強く、共晶温度が２８０℃と低いＡｕ
−Ｓｎ共晶ハンダ（Ａｕ８０ｗｔ％，Ｓｎ２０ｗｔ％）
が用いられている。案内部２１を形成する材料として
は、Ａｕ−Ｓｎ共晶ハンダに対して良い濡れ性を有する
Ｐｔが用いられているが、これに限るものではない。Here, as a material for forming the submount 20, AlN (aluminum nitride), silicon, or the like is used. These are materials having high thermal conductivity and a linear expansion coefficient close to that of GaAs used for the substrate of the semiconductor laser device 1. Ti, Pt, and Au are used as the material for forming the metal layer 5. By sequentially stacking these materials, the metal layer 5 becomes Ti (0.01 μm).
m) / Pt (0.05 μm) / Au (0.5 μm). As a material for forming the solder layer 6, Au having a high adhesive strength and a low eutectic temperature of 280 ° C.
-Sn eutectic solder (Au 80 wt%, Sn 20 wt%)
Is used. As a material for forming the guide portion 21, Pt having good wettability with respect to Au—Sn eutectic solder is used, but the material is not limited to this.
【００５２】このような構成の半導体レーザ装置におい
て、サブマウント２０に半導体レーザ素子１を固着する
半導体レーザ素子１の固着方法について説明する。これ
は、サブマウント２０に案内部２１を形成する案内部形
成工程と、金属層５及びハンダ層６の各種の層を形成す
る層形成工程と、案内部２１及び各種の層が形成された
サブマウント２０の上面に半導体レーザ素子１を固着す
る固着工程と、から構成されている。A method of fixing the semiconductor laser device 1 for fixing the semiconductor laser device 1 to the submount 20 in the semiconductor laser device having such a structure will be described. This is a guide portion forming step of forming the guide portion 21 on the submount 20, a layer forming step of forming various layers of the metal layer 5 and the solder layer 6, and a sub portion where the guide portion 21 and various layers are formed. The step of fixing the semiconductor laser element 1 to the upper surface of the mount 20 is performed.
【００５３】まず、案内部形成工程と層形成工程とにつ
いて説明する。ここで、図４は案内部形成工程と層形成
工程との概略を示す縦断側面図である。First, the guide portion forming step and the layer forming step will be described. Here, FIG. 4 is a vertical cross-sectional side view showing the outline of the guide portion forming step and the layer forming step.
【００５４】図４（ａ）に示すように、焼結前のＡｌＮ
で形成された２枚のグリーンシート２２ａ，２２ｂを使
用して、サブマウント２０を形成するためのサブマウン
ト基板２０ｃを形成する。このサブマウント基板２０ｃ
が被固着部材基板である。すなわち、グリーンシート２
２ａにパンチング装置等により円形の埋込穴２３を形成
し、その後、この埋込穴２３が形成されたグリーンシー
ト２２ａを上にして２枚のグリーンシート２２ａ，２２
ｂを積層する。これが、案内部形成工程の一部である。As shown in FIG. 4A, AlN before sintering
A submount substrate 20c for forming the submount 20 is formed by using the two green sheets 22a and 22b formed in (1). This submount substrate 20c
Is the adhered member substrate. That is, the green sheet 2
A circular embedding hole 23 is formed in 2a by a punching device or the like, and then the green sheet 22a in which the embedding hole 23 is formed is faced up to form two green sheets 22a, 22a.
Stack b. This is a part of the guide part forming step.
【００５５】次に、図４（ｂ）に示すように、サブマウ
ント基板２０ｃの埋込穴２３にペースト状態のＰｔを充
填した後、サブマウント基板２０ｃを６００〜１４００
℃で焼結して、サブマウント基板２０ｃに表面から内部
へ伸びる金属部２４を形成する。これが、案内部形成工
程の一部である。Next, as shown in FIG. 4B, after filling the embedded hole 23 of the submount substrate 20c with Pt in a paste state, the submount substrate 20c is set to 600 to 1400.
The submount substrate 20c is sintered at a temperature of 0 ° C. to form the metal portion 24 extending from the surface to the inside. This is a part of the guide part forming step.
【００５６】その後、図４（ｃ）に示すように、サブマ
ウント基板２０ｃの表面に金属層５を形成し、この金属
層５の上で半導体レーザ素子１が載置される領域にハン
ダ層６を形成する。これが、層形成工程である。Thereafter, as shown in FIG. 4C, a metal layer 5 is formed on the surface of the submount substrate 20c, and the solder layer 6 is formed on the metal layer 5 in the region where the semiconductor laser device 1 is mounted. To form. This is the layer forming step.
【００５７】最後に、切断面から金属部２４の一部が露
出するように金属部２４の上、例えば図４（ｃ）におい
て破線からダイシングソー等でサブマウント基板２０ｃ
を切断して、サブマウント基板２０ｃから複数のサブマ
ウント２０を切り出す。これが、案内部形成工程の一部
である。Finally, on the metal part 24 so that a part of the metal part 24 is exposed from the cut surface, for example, from the broken line in FIG.
To cut a plurality of submounts 20 from the submount substrate 20c. This is a part of the guide part forming step.
【００５８】これにより、サブマウント２０の２つの切
断面、すなわち、サブマウント２０の対向する側面２０
ａと側面２０ｂとから金属部２４の一部が露出する。し
たがって、この金属部２４によって、サブマウント２０
にその対向する側面２０ａと側面２０ｂとからそれぞれ
一部が露出する２つの案内部２１が形成される（図３
（ｂ）参照）。As a result, the two cut surfaces of the submount 20, that is, the opposite side surfaces 20 of the submount 20.
Part of the metal portion 24 is exposed from a and the side surface 20b. Therefore, the metal portion 24 allows the submount 20 to be
Two guide portions 21 are formed, each of which is partially exposed from the side surface 20a and the side surface 20b facing each other (FIG. 3).
(See (b)).
【００５９】次に、固着工程について説明する。形成工
程で案内部２１が形成されたサブマウント２０を共晶温
度よりも低い２５０℃程度の窒素雰囲気中に入れ、サブ
マウント２０の上にハンダ層６を介し、サブマウント２
０の案内部２１が形成された側面２０ａ側に出射面１ａ
を位置付けて半導体レーザ素子１を載置する。これが、
載置工程である。Next, the fixing step will be described. The submount 20 having the guide portion 21 formed in the forming step is placed in a nitrogen atmosphere at a temperature lower than the eutectic temperature of about 250 ° C.
The exit surface 1a is provided on the side surface 20a side on which the zero guide portion 21 is formed.
And the semiconductor laser device 1 is mounted. This is,
It is a placing step.
【００６０】その後、窒素雰囲気中の温度を上昇させ
て、ハンダ層６を３２０℃程度まで加熱して溶融する。
これが、溶融工程である。Then, the temperature in the nitrogen atmosphere is raised and the solder layer 6 is heated to about 320 ° C. and melted.
This is the melting process.
【００６１】このとき、溶融されたハンダ層６から流れ
出した余剰ハンダ６ａは案内部２１に沿ってサブマウン
ト２０の側面２０ａに広がる（図３（ａ）参照）。これ
により、余剰ハンダ６ａによる盛り上りの発生を防止す
ることができる。At this time, the surplus solder 6a flowing out from the melted solder layer 6 spreads along the guide portion 21 to the side surface 20a of the submount 20 (see FIG. 3A). As a result, it is possible to prevent swelling due to the surplus solder 6a.
【００６２】最後に、ハンダ層６を急冷して共晶状態に
する。これが、凝固工程である。これにより、半導体レ
ーザ素子１がサブマウント２０の上面に固着される。Finally, the solder layer 6 is rapidly cooled to a eutectic state. This is the solidification process. As a result, the semiconductor laser device 1 is fixed to the upper surface of the submount 20.
【００６３】したがって、本実施の形態では、サブマウ
ント２０にその側面２０ａから一部が露出する案内部２
１を形成し、サブマウント２０の上面にサブマウント２
０の案内部２１が形成された側面２０ａ側に出射面１ａ
を位置付けて半導体レーザ素子１を固着することによっ
て、溶融されたハンダ層６から流れ出した余剰ハンダ６
ａが案内部２１に沿ってサブマウント２０の側面２０ａ
に広がるので、複雑な工程を必要とせずに余剰ハンダ６
ａによる盛り上りが半導体レーザ素子１の出射面１ａに
発生することを防止することができる。Therefore, in this embodiment, the guide portion 2 is partially exposed from the side surface 20a of the submount 20.
1 to form the submount 2 on the upper surface of the submount 20.
The exit surface 1a on the side surface 20a side on which the guide portion 21 of 0 is formed.
To fix the semiconductor laser element 1 to the excess solder 6 flowing out from the melted solder layer 6.
a is a side surface 20a of the submount 20 along the guide portion 21.
Since it spreads over, the excess solder 6 can be used without requiring complicated steps.
It is possible to prevent the rise due to a from occurring on the emission surface 1a of the semiconductor laser device 1.
【００６４】また、サブマウント２０を形成するときに
サブマウント２０の側面２０ａから一部が露出する金属
部２４を形成することによって、案内部２１がサブマウ
ント２０に簡単に形成されるので、複雑な装置も必要と
せず容易に案内部２１を形成することができる。そし
て、案内部２１をサブマウント２０の下面まで達しない
ように形成することによって、ヒートシンク３と半導体
レーザ素子１とを電気的に絶縁することができる。When the submount 20 is formed, the guide portion 21 is easily formed on the submount 20 by forming the metal portion 24 which is partially exposed from the side surface 20a of the submount 20. The guide portion 21 can be easily formed without requiring any device. The heat sink 3 and the semiconductor laser device 1 can be electrically insulated by forming the guide portion 21 so as not to reach the lower surface of the submount 20.
【００６５】さらに、サブマウント２０に対向する側面
２０ａと側面２０ｂとからそれぞれ一部が露出する２つ
の案内部２１を形成することによって、半導体レーザ素
子１の出射面１ａに対向する側面から出射されるレーザ
光をモニター光として使用する場合に、レーザ光が余剰
ハンダ６ａによって遮られないので、半導体レーザ素子
１のレーザ光の強度等を正確に測定することができる。Further, by forming two guide portions 21 which are partially exposed from the side surface 20a and the side surface 20b facing the submount 20, the light is emitted from the side surface facing the emitting surface 1a of the semiconductor laser device 1. When the laser light used as the monitor light is used as the monitor light, the laser light is not blocked by the excess solder 6a, so that the intensity of the laser light of the semiconductor laser device 1 can be accurately measured.
【００６６】また、案内部２１をＰｔで形成することに
よって、Ｐｔの濡れ性が共晶ハンダに対して良いため、
溶融されたハンダ層６から流れ出した余剰ハンダ６ａが
案内部２１に沿って簡単に広がるので、余剰ハンダ６ａ
による盛り上りの発生を確実に防止することができる。Since the guide portion 21 is made of Pt, the wettability of Pt is good against eutectic solder,
Since the surplus solder 6a flowing out from the melted solder layer 6 easily spreads along the guide portion 21, the surplus solder 6a
It is possible to reliably prevent the occurrence of swelling due to.
【００６７】なお、第一の実施の形態においては、案内
層７と保護層９とを金属の蒸着によって形成している
が、これに限るものではない。Although the guide layer 7 and the protective layer 9 are formed by vapor deposition of metal in the first embodiment, the present invention is not limited to this.
【００６８】また、第二の実施の形態においては、グリ
ーンシート２２ａに埋込穴２３を円形に形成している
が、これに限るものではなく、例えば、埋込穴２３を四
角に形成しても良い。Further, in the second embodiment, the embedding hole 23 is formed in the green sheet 22a in a circular shape, but the present invention is not limited to this. For example, the embedding hole 23 is formed in a square shape. Is also good.
【００６９】また、各実施の形態においては、載置工程
後に溶融工程を行っているが、これに限るものではな
く、例えば、溶融工程後に載置工程を行っても良い。In each of the embodiments, the melting step is performed after the placing step, but the present invention is not limited to this, and the placing step may be performed after the melting step.
【００７０】また、各実施の形態においては、半導体発
光素子として半導体レーザ素子１を用いているが、これ
に限るものではない。Further, in each of the embodiments, the semiconductor laser element 1 is used as the semiconductor light emitting element, but the invention is not limited to this.
【００７１】最後に、各実施の形態においては、ハンダ
層６を形成する材料としてＡｕ−Ｓｎ合金を用いている
が、これに限るものではなく、例えば、Ｐｂ−Ｓｎ合金
やＡｕ−Ｓｉ合金等を用いても良い。Finally, in each of the embodiments, the Au-Sn alloy is used as the material for forming the solder layer 6, but the material is not limited to this, and for example, a Pb-Sn alloy, an Au-Si alloy, or the like. May be used.
【００７２】[0072]
【発明の効果】請求項１記載の発明の半導体発光素子の
固着方法によれば、光を出射するための出射面を有する
半導体発光素子が固着される被固着部材の被固着面とな
る上面に、前記半導体発光素子を固着するためのハンダ
層を形成する第１の層形成工程と、前記ハンダ層の表面
を覆う保護層とこの保護層から伸びて前記被固着部材の
側面に位置して前記ハンダ層が溶融されたときに前記ハ
ンダ層から流れ出したハンダを前記被固着部材の側面に
導く案内層とを一体に形成する第２の層形成工程と、前
記第２の層形成工程後に前記被固着部材の上面に前記ハ
ンダ層及び前記保護層を介して前記被固着部材の前記案
内層が形成された側面側に前記出射面を位置付けて前記
半導体発光素子を載置する載置工程と、前記第２の層形
成工程後に前記ハンダ層と前記保護層とを溶融する溶融
工程と、前記載置工程及び前記溶融工程後に、前記溶融
工程で前記保護層と融合した前記ハンダ層を凝固させる
凝固工程と、を有することから、被固着部材の上面に、
ハンダ層を形成し、その後、保護層と案内層とを一体に
形成し、被固着部材の案内層が形成された側面側に出射
面を位置付けて半導体発光素子を固着することによっ
て、溶融されたハンダ層から流れ出した余剰ハンダが案
内層に沿って被固着部材の側面に広がるので、複雑な工
程を必要とせずに余剰ハンダによる盛り上りが半導体発
光素子の出射面に発生することを防止することができ、
さらに、ハンダ層が溶融されるときにハンダ層の劣化、
例えばハンダ層にＳｎが含まれていた場合には、Ｓｎの
酸化を防ぐことが可能になるので、半導体発光素子の密
着不良を防止することができる。According to the method of fixing a semiconductor light emitting element of the present invention, a semiconductor light emitting element having an emission surface for emitting light is attached to an upper surface of a member to be fixed to which a semiconductor light emitting element is fixed. A first layer forming step of forming a solder layer for fixing the semiconductor light emitting element, a protective layer covering a surface of the solder layer, and extending from the protective layer and positioned on a side surface of the adhered member, A second layer forming step for integrally forming a guide layer for guiding the solder flowing out from the solder layer to the side surface of the adhered member when the solder layer is melted, and the step for forming the second layer after the second layer forming step. A mounting step of mounting the semiconductor light-emitting element by positioning the emission surface on the side surface side of the fixing member on which the guide layer is formed via the solder layer and the protective layer on the upper surface of the fixing member; After the second layer forming step, Since it has a melting step of melting the solder layer and the protective layer, and a solidifying step of solidifying the solder layer fused with the protective layer in the melting step after the placing step and the melting step, On the upper surface of the fixing member,
After the solder layer is formed, the protective layer and the guide layer are integrally formed, and the semiconductor light emitting device is fixed by positioning the emission surface on the side surface side of the adhered member on which the guide layer is formed, thereby melting Excessive solder flowing out from the solder layer spreads to the side surface of the adhered member along the guide layer, so that it is possible to prevent swelling due to excess solder from occurring on the emission surface of the semiconductor light emitting element without requiring a complicated process. Can
Furthermore, when the solder layer is melted, deterioration of the solder layer,
For example, when Sn is contained in the solder layer, Sn can be prevented from being oxidized, so that the adhesion failure of the semiconductor light emitting element can be prevented.
【００７３】請求項２記載の発明によれば、請求項１記
載の半導体発光素子の固着方法において、前記第２の層
形成工程では、前記被固着部材の上面に対して斜め上方
から金属を蒸着することで前記保護層と前記案内層とを
形成するようにしたことから、複雑な工程、例えばマス
ク工程等を行うことなく容易に保護層と案内層とを形成
することができる。According to the second aspect of the present invention, in the method for fixing the semiconductor light emitting element according to the first aspect, in the second layer forming step, metal is vapor-deposited obliquely from above the upper surface of the adhered member. By doing so, the protective layer and the guide layer are formed, so that the protective layer and the guide layer can be easily formed without performing a complicated process such as a mask process.
【００７４】請求項３記載の発明によれば、請求項２記
載の半導体発光素子の固着方法において、前記被固着部
材は、金属が蒸着される側面に下端から上端方向へ伸び
て金属が蒸着されない部分を形成するようにそれぞれ間
隔を空けて複数個並べられていることから、案内層が被
固着部材の下端まで達しないように形成されるので、被
固着部材が取り付けられる部材、例えばヒートシンクと
半導体発光素子とを電気的に絶縁することができる。According to the third aspect of the present invention, in the method for fixing the semiconductor light emitting element according to the second aspect, the adhered member extends from the lower end to the upper end on the side surface where the metal is vapor-deposited so that the metal is not vapor-deposited. Since the plurality of the guide layers are arranged so as to form a portion so as to be spaced apart from each other, the guide layer is formed so as not to reach the lower end of the adhered member. The light emitting element can be electrically insulated.
【００７５】請求項４記載の発明によれば、請求項１、
２又は３記載の半導体発光素子の固着方法において、前
記保護層は、前記ハンダ層を構成する複数の金属の中か
ら選択された金属で形成されていることから、ハンダ層
が溶融されたときに保護層が溶けてハンダ層と融合して
も、ハンダ層の組成は変化しないので、ハンダ層を溶融
してもハンダ層の組成を維持することができる。According to the invention of claim 4, claim 1,
In the method for fixing a semiconductor light emitting element according to 2 or 3, since the protective layer is formed of a metal selected from a plurality of metals forming the solder layer, when the solder layer is melted, Even if the protective layer melts and fuses with the solder layer, the composition of the solder layer does not change. Therefore, even if the solder layer is melted, the composition of the solder layer can be maintained.
【００７６】請求項５記載の発明によれば、請求項１、
２、３又は４記載の半導体発光素子の固着方法におい
て、前記ハンダ層はＡｕ−Ｓｎ合金で形成されており、
前記案内層はＡｕで形成されていることから、Ａｕの濡
れ性がＡｕ−Ｓｎ合金に対して良いため、溶融されたハ
ンダ層から流れ出したハンダが案内層に沿って簡単に広
がるので、余剰ハンダによる盛り上りの発生を確実に防
止することができる。According to the invention of claim 5, claim 1,
In the method of fixing a semiconductor light emitting device according to 2, 3, or 4, the solder layer is formed of an Au—Sn alloy,
Since the guide layer is made of Au, the wettability of Au is good for Au-Sn alloy, and the solder flowing out from the molten solder layer easily spreads along the guide layer, so that the excess solder It is possible to reliably prevent the occurrence of swelling due to.
【００７７】請求項６記載の発明の半導体発光素子の固
着方法によれば、光を出射するための出射面を有する半
導体発光素子が固着される被固着部材の被固着面となる
上面に、前記半導体発光素子を固着するためのハンダ層
を形成する層形成工程と、前記被固着部材にその側面か
ら一部が露出して前記ハンダ層が溶融されたときに前記
ハンダ層から流れ出したハンダを前記被固着部材の側面
に導く案内部を形成する案内部形成工程と、前記層形成
工程及び前記案内部形成工程後に、前記被固着部材の上
面に前記ハンダ層を介して前記被固着部材の前記案内部
が露出する側面側に前記出射面を位置付けて前記半導体
発光素子を載置する載置工程と、前記層形成工程及び前
記案内部形成工程後に前記ハンダ層を溶融する溶融工程
と、前記載置工程及び前記溶融工程後に、前記溶融工程
で溶融された前記ハンダ層を凝固させる凝固工程と、を
有することから、被固着部材にその側面から一部が露出
する案内部を形成し、被固着部材の上面に被固着部材の
案内部が形成された側面側に出射面を位置付けて半導体
発光素子を固着することによって、溶融されたハンダ層
から流れ出した余剰ハンダが案内部に沿って被固着部材
の側面に広がるので、複雑な工程を必要とせずに余剰ハ
ンダによる盛り上りが半導体発光素子の出射面に発生す
ることを防止することができる。According to the method of fixing a semiconductor light emitting element of the invention described in claim 6, the semiconductor light emitting element having an emission surface for emitting light is fixed on the upper surface to be the fixed surface of the fixed member to which the semiconductor light emitting element is fixed. A layer forming step of forming a solder layer for fixing the semiconductor light emitting element, and a solder flowing out from the solder layer when the solder layer is melted by partially exposing the adhered member from a side surface thereof. A guide portion forming step of forming a guide portion that guides the side surface of the adhered member, and the guide of the adhered member on the upper surface of the adhered member via the solder layer after the layer forming step and the guide portion forming step. A mounting step of mounting the semiconductor light emitting element by locating the emission surface on the side surface where the portion is exposed, a melting step of melting the solder layer after the layer forming step and the guide portion forming step, and Process And a solidifying step of solidifying the solder layer melted in the melting step after the melting step, forming a guide part partially exposed from the side surface of the fixed member, By fixing the semiconductor light emitting element by positioning the emitting surface on the side surface side where the guide portion of the adhered member is formed on the upper surface, excess solder flowing out from the melted solder layer is guided along the guide portion to the side surface of the adhered member. Therefore, it is possible to prevent swelling due to excess solder from occurring on the emission surface of the semiconductor light emitting element without requiring a complicated process.
【００７８】請求項７記載の発明によれば、請求項６記
載の半導体発光素子の固着方法において、前記案内部
が、前記被固着部材を形成するための被固着部材基板に
前記被固着部材の上面となる表面から内部へ伸びる金属
部を形成し、前記金属部の一部が前記被固着部材の側面
となる切断面から露出するように前記被固着部材基板か
ら前記被固着部材を切り出すことで前記被固着部材の側
面から一部が露出した前記金属部であることから、被固
着部材を形成するときに被固着部材の側面から一部が露
出する金属部を形成することによって、案内部が被固着
部材に簡単に形成されるので、複雑な装置を必要とせず
容易に被固着部材に案内部を形成することができる。According to a seventh aspect of the present invention, in the method for fixing a semiconductor light emitting element according to the sixth aspect, the guide portion forms the adhered member on the adhered member substrate for forming the adhered member. By forming a metal part extending inward from a surface serving as an upper surface, and cutting out the adhered member from the adhered member substrate so that a part of the metal part is exposed from a cut surface serving as a side surface of the adhered member. Since the metal portion is partly exposed from the side surface of the adhered member, the guide portion is formed by forming the metal portion partially exposed from the side surface of the adhered member when the adhered member is formed. Since it is easily formed on the member to be fixed, the guide portion can be easily formed on the member to be fixed without requiring a complicated device.
【００７９】請求項８記載の発明によれば、請求項６又
は７記載の半導体発光素子の固着方法において、前記案
内部はＰｔで形成されていることから、Ｐｔの濡れ性が
ハンダに対して良いため、溶融されたハンダ層から流れ
出したハンダが案内部に沿って簡単に広がるので、余剰
ハンダによる盛り上りの発生を確実に防止することがで
きる。According to the eighth aspect of the present invention, in the method for fixing the semiconductor light emitting element according to the sixth or seventh aspect, since the guide portion is made of Pt, the wettability of Pt with respect to solder is high. Since it is good, the solder flowing out from the melted solder layer easily spreads along the guide portion, so that it is possible to reliably prevent the occurrence of swelling due to excess solder.
【図１】（ａ）は本発明の第一の実施の形態の半導体レ
ーザ装置に取り付けられた半導体レーザ素子の周辺部分
を示す縦断側面図、（ｂ）は半導体レーザ素子が固着さ
れるサブマウントを示す外観斜視図である。1A is a vertical side view showing a peripheral portion of a semiconductor laser device attached to a semiconductor laser device according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a submount to which the semiconductor laser device is fixed. FIG.
【図２】サブマウントに各種の層を形成する層形成工程
の概略を示す縦断側面図である。FIG. 2 is a vertical cross-sectional side view schematically showing a layer forming step of forming various layers on a submount.
【図３】（ａ）は本発明の第二の実施の形態の半導体レ
ーザ装置に取り付けられた半導体レーザ素子の周辺部分
を示す縦断側面図、（ｂ）は半導体レーザ素子が固着さ
れるサブマウントを示す外観斜視図である。3A is a vertical sectional side view showing a peripheral portion of a semiconductor laser device attached to a semiconductor laser device according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 3B is a submount to which the semiconductor laser device is fixed. FIG.
【図４】サブマウントに案内部を形成する案内部形成工
程とサブマウントに各種の層を形成する層形成工程との
概略を示す縦断側面図である。FIG. 4 is a vertical cross-sectional side view schematically showing a guide portion forming step of forming a guide portion on the submount and a layer forming step of forming various layers on the submount.
【図５】従来の半導体レーザ装置に取り付けられた半導
体レーザ素子の周辺部分を示す縦断側面図である。FIG. 5 is a vertical cross-sectional side view showing a peripheral portion of a semiconductor laser device attached to a conventional semiconductor laser device.
１ａ 出射面 ２ａ 側面 ６ ハンダ層 ７ 案内層 ９ 保護層 ２０ａ 側面 ２１ 案内部 ２４ 金属部 1a exit surface 2a side 6 Solder layer 7 information layers 9 Protective layer 20a side 21 Information Department 24 metal parts
Claims (8)
体発光素子が固着される被固着部材の被固着面となる上
面に、前記半導体発光素子を固着するためのハンダ層を
形成する第１の層形成工程と、 前記ハンダ層の表面を覆う保護層とこの保護層から伸び
て前記被固着部材の側面に位置して前記ハンダ層が溶融
されたときに前記ハンダ層から流れ出したハンダを前記
被固着部材の側面に導く案内層とを一体に形成する第２
の層形成工程と、 前記第２の層形成工程後に前記被固着部材の上面に前記
ハンダ層及び前記保護層を介して前記被固着部材の前記
案内層が形成された側面側に前記出射面を位置付けて前
記半導体発光素子を載置する載置工程と、 前記第２の層形成工程後に前記ハンダ層と前記保護層と
を溶融する溶融工程と、 前記載置工程及び前記溶融工程後に、前記溶融工程で前
記保護層と融合した前記ハンダ層を凝固させる凝固工程
と、を有する半導体発光素子の固着方法。1. A solder layer for fixing the semiconductor light emitting element is formed on an upper surface of the member to be fixed to which a semiconductor light emitting element having an emission surface for emitting light is fixed. A layer forming step, a protective layer covering the surface of the solder layer, and solder that flows out from the solder layer when the solder layer is melted and is located on the side surface of the adhered member and extends from the protective layer. A second integrally forming a guide layer leading to the side surface of the adhered member
And a side surface side of the adhered member on which the guide layer is formed via the solder layer and the protective layer on the upper surface of the adhered member after the second layer forming step. A placing step of positioning and placing the semiconductor light emitting element, a melting step of melting the solder layer and the protective layer after the second layer forming step, and a melting step after the placing step and the melting step. A solidification step of solidifying the solder layer fused with the protective layer in the step of fixing the semiconductor light emitting element.
部材の上面に対して斜め上方から金属を蒸着することで
前記保護層と前記案内層とを形成するようにした請求項
１記載の半導体発光素子の固着方法。2. The protective layer and the guide layer are formed in the second layer forming step by vapor-depositing a metal obliquely above the upper surface of the adhered member. Method for fixing semiconductor light emitting device of.
面に下端から上端方向へ伸びて金属が蒸着されない部分
を形成するようにそれぞれ間隔を空けて複数個並べられ
ている請求項２記載の半導体発光素子の固着方法。3. A plurality of the adhered members are arranged at intervals so as to form a portion on the side surface on which the metal is vapor-deposited, which extends from the lower end toward the upper end and where the metal is not vapor-deposited. Method for fixing semiconductor light emitting device of.
複数の金属の中から選択された金属で形成されている請
求項１、２又は３記載の半導体発光素子の固着方法。4. The method for fixing a semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein the protective layer is formed of a metal selected from a plurality of metals forming the solder layer.
れており、 前記案内層はＡｕで形成されている請求項１、２、３又
は４記載の半導体発光素子の固着方法。5. The method for fixing a semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein the solder layer is made of an Au—Sn alloy, and the guide layer is made of Au.
体発光素子が固着される被固着部材の被固着面となる上
面に、前記半導体発光素子を固着するためのハンダ層を
形成する層形成工程と、 前記被固着部材にその側面から一部が露出して前記ハン
ダ層が溶融されたときに前記ハンダ層から流れ出したハ
ンダを前記被固着部材の側面に導く案内部を形成する案
内部形成工程と、 前記層形成工程及び前記案内部形成工程後に、前記被固
着部材の上面に前記ハンダ層を介して前記被固着部材の
前記案内部が露出する側面側に前記出射面を位置付けて
前記半導体発光素子を載置する載置工程と、 前記層形成工程及び前記案内部形成工程後に前記ハンダ
層を溶融する溶融工程と、 前記載置工程及び前記溶融工程後に、前記溶融工程で溶
融された前記ハンダ層を凝固させる凝固工程と、を有す
る半導体発光素子の固着方法。6. A layer formation for forming a solder layer for fixing the semiconductor light emitting element on an upper surface which is a fixed surface of a fixed member to which a semiconductor light emitting element having an emission surface for emitting light is fixed. A step of forming a guide portion for guiding the solder flowing out from the solder layer to the side surface of the adhered member when the solder layer is partially exposed from the side surface of the adhered member and the solder layer is melted. After the step of forming the layer and the step of forming the guide portion, the semiconductor is provided by arranging the emission surface on a side surface of the adhered member where the guide portion is exposed on the upper surface of the adhered member via the solder layer. A placing step of placing a light emitting element, a melting step of melting the solder layer after the layer forming step and the guide part forming step, and a melting step of the melting step after the placing step and the melting step. Method of fixing the semiconductor light emitting device having a solidifying step of solidifying the Sunda layer.
被固着部材の上面となる表面から内部へ伸びる金属部を
形成し、前記金属部の一部が前記被固着部材の側面とな
る切断面から露出するように前記被固着部材基板から前
記被固着部材を切り出すことで前記被固着部材の側面か
ら一部が露出した前記金属部である請求項６記載の半導
体発光素子の固着方法。7. The guide part forms a metal part extending inward from a surface serving as an upper surface of the adhered member on a adhered member substrate for forming the adhered member, and a part of the metal part is formed. 7. The metal portion, which is partially exposed from a side surface of the adhered member by cutting the adhered member from the adhered member substrate so as to be exposed from a cut surface which is a side surface of the adhered member. Method for fixing semiconductor light emitting device of.
項６又は７記載の半導体発光素子の固着方法。8. The method for fixing a semiconductor light emitting device according to claim 6, wherein the guide portion is formed of Pt.
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