(57)【要約】【課題】半田材の拡がりや接合対象物への這い上がりを抑制できる半田シートを提供する。【解決手段】半田シート１Ａは、レーザダイオードとヒートシンク等の接合対象物同士を接合する半田層２Ａと、接合対象物同士の間における半田層２Ａの厚さを規定する所定の厚さの板状部材で構成され、表裏を貫通して導通孔３０Ａが形成されて、半田層２Ａに挟み込まれた高さ出し板材３Ａとを備える。半田シート１Ａは、半田層２Ａを構成する半田材２０Ａが溶融した際に、接合対象物の間隔を高さ出し板材３Ａの板厚で確保して、半田材２０Ａが広範囲に拡がったり、接合対象物に這い上がることを抑制する。【選択図】        図１
2008124152.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
接合対象物同士を接合する半田層と、
前記接合対象物同士の間における前記半田層の厚さを規定する所定の厚さの板状部材で構成され、表裏を貫通して導通孔が形成されて、前記半田層に組み込まれる高さ出し部材と
を備えたことを特徴とする半田シート。
【請求項２】
前記高さ出し部材は、前記半田層に挟み込まれた形態である
ことを特徴とする請求項１記載の半田シート。
【請求項３】
前記高さ出し部材は、前記半田層の一方の面に埋め込まれた形態である
ことを特徴とする請求項１記載の半田シート。
【請求項４】
前記導通孔は、前記高さ出し部材の側辺に形成された開口部とつながる形状を有する
ことを特徴とする請求項１記載の半田シート。
【請求項５】
前記高さ出し部材は、前記半田層を構成する半田材より融点が高く、前記半田層を溶融させて前記接合対象物を接合する温度では、非溶融である半田材で構成される
ことを特徴とする請求項１記載の半田シート。
【請求項６】
半導体素子と、
前記半導体素子が実装される実装部材と、
前記半導体素子と前記実装部材とを接合した半田層と、
前記半田層の厚さを規定する所定の厚さの板状部材で構成され、表裏を貫通して導通孔が形成されて、前記半田層に組み込まれた高さ出し部材と
を備えたことを特徴とする半導体装置。
【請求項７】
前記高さ出し部材は、前記半導体素子の構成に応じて前記導通孔が配置される
ことを特徴とする請求項６記載の半導体装置。
【請求項８】
半導体素子と実装部材とを接合する半田層の厚さを規定する所定の厚さの板状部材で構成され、表裏を貫通して導通孔が形成された高さ出し部材が前記半田層に組み込まれた半田シートを、前記半導体素子と前記実装部材との間に介在させ、加熱処理で前記半田層を溶融させて、前記半導体素子と前記実装部材とを接合する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子とヒートシンク等の接合対象物を接合する半田シート、この半田シートを用いて半導体素子とヒートシンク等が接合された半導体装置、及びこの半田シートを用いて半導体素子とヒートシンク等を接合する半導体装置の製造方法に関する。詳しくは、半田層の厚さを維持する高さ出し部材を接合対象物間に介在させることで、半田材の広範囲への拡がりや、接合対象物への這い上がりを抑制したものである。
【背景技術】
【０００２】
ヒートシンクを構成する金属板に、半導体チップを実装する技術として、半導体チップをセラミック等の絶縁基板に実装すると共に、絶縁基板と金属板との間の半田接合部の厚さを均一にするため、金属ワイヤ片からなる突起を絶縁基板に固着した半導体装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−１８６３３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、半導体チップと金属板との半田接合部に、径の細い金属ワイヤ片からなる突起物を所望の配置で並べることは困難で、かえって素子の傾きや接触不良の原因となりやすい。
【０００５】
また、金属ワイヤ片を横方向や縦方向に整列して並べると、比較的きれいに配置しやすくなるが、並列した金属ワイヤ片によって半田接合面において溝が形成されるのと同じ効果を生じてしまい、素子から周辺へ半田が流れやすくなってしまう。
【０００６】
本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、半田材の拡がりや接合対象物への這い上がりを抑制できる半田シート、半導体装置及び半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決するため、本発明の半田シートは、接合対象物同士を接合する半田層と、接合対象物同士の間における半田層の厚さを規定する所定の厚さの板状部材で構成され、表裏を貫通して導通孔が形成されて、半田層に組み込まれる高さ出し部材とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
本発明の半田シートでは、接合対象物の間に挟まれて加熱されると、半田層を構成する半田材が溶融し、溶融した半田材が高さ出し部材の導通孔を通って高さ出し部材の表裏を流れ、接合対象物同士が接合される。
【０００９】
また、半田材が溶融すると、接合対象物同士の間隔は高さ出し部材で規定されることで、接合対象物間の半田層の厚さが所定の厚さに保たれ、溶融した半田材が広範囲に拡がることが抑制される。
【００１０】
本発明の半導体装置は、半導体素子と、半導体素子が実装される実装部材と、半導体素子と実装部材とを接合した半田層と、半田層の厚さを規定する所定の厚さの板状部材で構成され、表裏を貫通して導通孔が形成されて、半田層に組み込まれた高さ出し部材とを備えたことを特徴とする。
【００１１】
本発明の半導体装置では、半田層に組み込まれた高さ出し部材の導通孔に、半田層を構成する半田材が通ることで、高さ出し部材を介在させて、半田層により半導体素子と実装部材とを接合している。
【００１２】
これにより、半導体素子と実装部材との間隔は、高さ出し部材で規定されることで、半田層を構成する半田材が溶融した実装工程では、半導体素子と実装部材との間の半田層の厚さが所定の厚さに保たれ、溶融した半田材が広範囲に拡がることが抑制される。また、半田材が半導体素子の側面に這い上がった形態となることが抑制される。
【００１３】
本発明の半導体装置の製造方法は、半導体素子と実装部材とを接合する半田層の厚さを規定する所定の厚さの板状部材で構成され、表裏を貫通して導通孔が形成された高さ出し部材が半田層に組み込まれた半田シートを、半導体素子と実装部材との間に介在させ、加熱処理で半田層を溶融させて、半導体素子と実装部材とを接合することを特徴とする。
【００１４】
本発明の半導体装置の製造方法では、半田層に高さ出し部材が組み込まれた半田シートを、半導体素子と実装部材との間に介在させて加熱処理を行うと、半田層を構成する半田材が溶融し、溶融した半田材が高さ出し部材の導通孔を通って高さ出し部材の表裏を流れ、半導体素子と実装部材が接合される。
【００１５】
また、半田材が溶融すると、半導体素子と実装部材との間隔は高さ出し部材で規定されることで、半導体素子と実装部材との間の半田層の厚さが所定の厚さに保たれ、溶融した半田材の広範囲への拡がりや、半導体素子の側面への這い上がりが抑制される。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の半田シートによれば、接合対象物の間に挟まれて加熱され、半田層を構成する半田材が溶融すると、接合対象物同士の間隔が高さ出し部材で規定されることで、接合対象物間の半田層の厚さを所定の厚さに保ち、溶融した半田材が広範囲に拡がることを抑制することができる。
【００１７】
また、本発明の半導体装置によれば、半導体素子と実装部材との間隔が、半田層に組み込まれた高さ出し部材で規定されることで、実装工程で溶融した半田材が広範囲に拡がった形態や、半導体素子の側面に這い上がった形態となることを抑制することができる。
【００１８】
更に、本発明の半導体装置の製造方法によれば、半田層に高さ出し部材が組み込まれた半田シートを、半導体素子と実装部材との間に介在させて加熱処理を行うことで、半導体素子と実装部材との間の半田層の厚さを、高さ出し部材によって所定の厚さに保ち、溶融した半田材の広範囲への拡がりや、半導体素子の側面への這い上がりを抑制することができる。これにより、不良品の発生を抑制することができる。
【００１９】
また、高さ出し部材は半田層に組み込まれているので、実装工程が容易に行なえると共に、高さ出し部材は板状部材に導通孔を形成した一体構造なので、半田層が溶融した際に、各部の位置ずれが発生することはなく、半導体素子と実装部材との間隔を確実に保つことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面を参照して本発明の半田シート、半導体装置及び半導体装置の製造方法の実施の形態について説明する。
【００２１】
＜第１の実施の形態の半田シートの構成例＞
図１は、第１の実施の形態の半田シートの一例を示す構成図で、図１（ａ）は、第１の実施の形態の半田シート１Ａの正面図、図１（ｂ）は、第１の実施の形態の半田シート１Ａの平面図である。
【００２２】
第１の実施の形態の半田シート１Ａは、半導体素子とヒートシンク等の接合対象物を接合する半田層２Ａに、高さ出し板材３Ａが挟み込まれた形態で、接合対象物に応じた形状で使用される。
【００２３】
半田層２Ａは、接合対象物に応じた所望の融点を有した半田材２０Ａで構成され、高さ出し板材３Ａの表裏両面に例えば蒸着やメッキ等で形成されて、高さ出し板材３Ａを挟み込む。また、リボン状の半田材を高さ出し板材３Ａに溶着させても良い。なお、半田材２０Ａとしては、鉛（Ｐｂ）を含まない無鉛半田が用いられる。
【００２４】
図２は、第１の実施の形態の高さ出し板材の一例を示す構成図で、図２（ａ）は、第１の実施の形態の高さ出し板材３Ａの正面図、図２（ｂ）は、第１の実施の形態の高さ出し板材３Ａの平面図である。
【００２５】
高さ出し板材３Ａは高さ出し部材の一例で、通電性と熱伝導性を有した金属板材で構成される。高さ出し板材３Ａは、図１に示す半田層２Ａと同等の大きさ、または、半田層２Ａより若干小さい大きさの板状部材で、接合対象物の間における半田層２Ａの厚さを規定する所定の板厚を有する。なお、高さ出し板材３Ａの板厚は、１０μｍ〜１００μｍ程度で、半田層２Ａの厚さも、１０μｍ〜１００μｍ程度が良い。
【００２６】
また、高さ出し板材３Ａは、板材の表裏を貫通した導通孔３０Ａが形成される。導通孔３０Ａは、本例では、高さ出し板材３Ａの複数個所に形成され、高さ出し板材３Ａの側辺に形成された開口部３１Ａまでつながる形状である。
【００２７】
高さ出し板材３Ａの形状としては、例えば、図２に示す例では、導通孔３０Ａは円形で、略長方形の高さ出し板材３Ａの短手方向に２列に配置される。そして、高さ出し板材３Ａの一の側辺３２ａに形成された開口部３１Ａとつながる導通孔３０Ａと、他の側辺３２ｂに形成された開口部３１Ａとつながる導通孔３０Ａが、高さ出し板材３Ａの長手方向に位置をずらして交互に配置されている。
【００２８】
＜第２の実施の形態の半田シートの構成例＞
図３は、第２の実施の形態の半田シートの一例を示す構成図で、図３（ａ）は、第２の実施の形態の半田シート１Ｂの正面図、図３（ｂ）は、第２の実施の形態の半田シート１Ｂの平面図である。
【００２９】
第２の実施の形態の半田シート１Ｂは、接合対象物を接合する半田層２Ｂに、高さ出し板材３Ｂが埋め込まれた形態で、接合対象物に応じた形状で使用される。
【００３０】
半田層２Ｂは、接合対象物に応じた所望の融点を有した例えばインジウム（Ｉｎ）系の軟質の半田材２０Ｂで構成され、リボン状または板状の半田材２０Ｂの一の面に、高さ出し板材３Ｂが圧着器等で埋め込まれる。なお、図３では、半田層２Ｂの上面に高さ出し板材３Ｂを埋め込んだ形態としたが、半田層２Ｂの下面に高さ出し板材３Ｂを埋め込む形態としても良い。
【００３１】
図４は、第２の実施の形態の高さ出し板材の一例を示す構成図で、図４（ａ）は、第２の実施の形態の高さ出し板材３Ｂの正面図、図４（ｂ）は、第２の実施の形態の高さ出し板材３Ｂの平面図である。
【００３２】
高さ出し板材３Ｂは高さ出し部材の一例で、第１の実施の形態の高さ出し板材３Ａと同様に、通電性と熱伝導性を有した金属材料で構成される。高さ出し板材３Ｂは、図３に示す半田層２Ｂと同等の大きさ、または、半田層２Ｂより若干小さい大きさの板状部材で、接合対象物の間における半田層２Ｂの厚さを規定する所定の板厚を有する。なお、高さ出し板材３Ｂの板厚は、１０μｍ〜１００μｍ程度で、半田層２Ｂの厚さも、１０μｍ〜１００μｍ程度が良い。
【００３３】
また、高さ出し板材３Ｂは、板材の表裏を貫通した導通孔３０Ｂが形成される。導通孔３０Ｂは、高さ出し板材３Ｂの側辺に形成された開口部３１Ｂまでつながる形状である。
【００３４】
高さ出し板材３Ｂの形状としては、例えば、図４に示す例では、導通孔３０Ｂは四角形で、略長方形の高さ出し板材３Ｂの短手方向に２列に配置される。そして、高さ出し板材３Ｂの一の側辺３２ａに形成された開口部３１Ｂとつながる導通孔３０Ｂと、他の側辺３２ｂに形成された開口部３１Ｂとつながる導通孔３０Ｂが、高さ出し板材３Ｂの長手方向に並べて配置されている。
【００３５】
ここで、第１の実施の形態の半田シート１Ａと第２の実施の形態の半田シート１Ｂで、高さ出し板材の形状は、図２及び図４に示す例に限られるものではなく、他の形状でも良い。例えば、第１の実施の形態の半田シート１Ａに、第２の実施の形態における高さ出し板材３Ｂを適用しても良い。同様に、第２の実施の形態の半田シート１Ｂに、第１の実施の形態における高さ出し板材３Ａを適用しても良い。
【００３６】
また、導通孔の数も、図２及び図４に示す例に限られるものではなく、例えば、長方形の板材の長手方向の一辺側を開口して、１個の導通孔を設けるような形態でも良い。
【００３７】
＜第３の実施の形態の半田シートの構成例＞
図５は、第３の実施の形態の半田シートの一例を示す構成図で、図５（ａ）は、第３の実施の形態の半田シート１Ｃの正面図、図５（ｂ）は、第３の実施の形態の半田シート１Ｃの平面図である。
【００３８】
第３の実施の形態の半田シート１Ｃは、接合対象物を接合する半田層２Ｃに、高さ出し半田箔３Ｃが埋め込まれた形態で、接合対象物に応じた形状で使用される。
【００３９】
半田層２Ｃは、接合対象物に応じた所望の融点を有した例えばインジウム（Ｉｎ）系の軟質の半田材２０Ｃで構成され、リボン状または板状の半田材２０Ｃの一の面に、高さ出し半田箔３Ｃが圧着器等で埋め込まれる。
【００４０】
なお、第３の実施の形態の半田シート１Ｃでは、半田材２０Ｃで高さ出し半田箔３Ｃを表裏から挟み込む形態としても良い。
【００４１】
図６は、第３の実施の形態の高さ出し半田箔の一例を示す構成図で、図６（ａ）は、第３の実施の形態の高さ出し半田箔３Ｃの正面図、図６（ｂ）は、第３の実施の形態の高さ出し半田箔３Ｃの平面図である。
【００４２】
高さ出し半田箔３Ｃは高さ出し部材の一例で、半田層２Ｃを構成する半田材２０Ｃより融点が高い半田材で構成される。また、加工やハンドリングの作業性を向上させるため、金（Ａｕ）系やスズ（Ｓｎ）系の硬質半田を用いると良い。ここで、半田層２Ｃを構成する半田材２０Ｃの融点と、高さ出し半田箔３Ｃの融点は、半田接合のため半田材２０Ｃが溶融する温度では、高さ出し半田箔３Ｃは溶融しないだけの差を持たせている。
【００４３】
高さ出し半田箔３Ｃは、図５に示す半田材２０Ｃと同等の大きさ、または、半田材２０Ｃより若干小さい大きさの板状部材で、接合対象物の間における半田材２０Ｃの厚さを規定する所定の板厚を有する。なお、高さ出し半田箔３Ｃの板厚は、１０μｍ〜１００μｍ程度で、半田層２Ｃの厚さも、１０μｍ〜１００μｍ程度が良い。
【００４４】
また、高さ出し半田箔３Ｃは、板材の表裏を貫通した導通孔３０Ｃが形成される。導通孔３０Ｃは、高さ出し半田箔３Ｃの側辺に形成された開口部３１Ｃまでつながる形状である。
【００４５】
高さ出し半田箔３Ｃの形状としては、例えば、図６に示す例では、導通孔３０Ｃは四角形で、略長方形の高さ出し板材３Ｃの短手方向に２列に配置される。そして、高さ出し半田箔３Ｃの一の側辺３２ａに形成された開口部３１Ｃとつながる導通孔３０Ｃと、他の側辺３２ｂに形成された開口部３１Ｃとつながる導通孔３０Ｃが、高さ出し半田箔３Ｃの長手方向に並べて配置されている。
【００４６】
なお、高さ出し半田箔３Ｃの形状は、例えば、図２に示すような形状でも良く、また、他の形状でも良い。
【００４７】
＜第１の実施の形態の半導体装置の構成例＞
図７は、第１の実施の形態の半導体装置の一例を示す構成図である。第１の実施の形態の半導体装置１０Ａは、接合対象物であるレーザダイオード４及びヒートシンク５と、レーザダイオード４とヒートシンク５とを接合した半田層２Ａと、半田層２Ａの厚さを維持する高さ出し板材３Ａとを備える。
【００４８】
レーザダイオード４は半導体素子の一例で、本例では、図示しない基板上に複数の発光素子が並列したバーレーザ等と称される半導体レーザアレイである。ヒートシンク５は実装部材の一例で、通電性と熱伝導性を有した金属材料で構成され、レーザダイオード４で発生した熱が伝導され、伝導された熱を放熱する。
【００４９】
半田層２Ａは、鉛（Ｐｂ）を含まない無鉛半田で構成され、例えば図１で説明した半田シート１Ａを溶融させて、レーザアレイ４とヒートシンク５とを接合したものである。
【００５０】
図８は、本実施の形態の半田シートを使用した半導体装置の製造方法の概要を示す動作説明図である。レーザダイオード４をヒートシンク５に接合する工程では、図８（ａ）に示すように、例えば半田層２Ａの間に高さ出し板材３Ａが挟み込まれた形態の半田シート１Ａを介在させて、ヒートシンク５の所定の位置にレーザダイオード４が載置される。そして、レーザダイオード４を位置合わせしてヒートシンク５に押圧しながら、加熱処理することで、半田材２０Ａを溶融させる。なお、レーザダイオード４を半田で接合する工程では、ガスの影響等を無くすため、フラックスは用いない。
【００５１】
半田材２０Ａを溶融させると、レーザダイオード４がヒートシンク５に押圧されていることで、レーザアレイ４の側方から拡がる方向に溶融した半田材２０Ａが流れる。ここで、レーザダイオード４とヒートシンク５との間には、高さ出し板材３Ａが介在していることで、レーザダイオード４とヒートシンク５との間隔が確保され、レーザダイオード４とヒートシンク５との間の半田層２Ａの厚さＴが、高さ出し板材３Ａによって維持される。
【００５２】
これにより、図８（ｂ）に示すように、溶融した半田材２０Ａの広範囲への拡がりが抑えられる。また、レーザダイオード４とヒートシンク５との間隔が確保されることで、レーザダイオード４の側方へとはみ出した半田材２０Ａが押し潰されるような形態になることが抑えられ、レーザダイオード４の側面への半田材２０Ａの這い上がりが抑制される。
【００５３】
上述したようなレーザダイオード４は、エピ層等と称される発光素子が形成される層が下側となるように、上下反転させて実装される形態がある。このような実装形態では、レーザダイオード４の側面に半田材が這い上がると、半田材がエピ層の露出した側端面に接してしまい、短絡（ショート）が発生してしまう。
【００５４】
これに対して、本実施の形態の半導体装置１Ａでは、レーザダイオード４の側面への半田材の這い上がりが抑制されるので、半田材がレーザダイオード４のエピ層に接して短絡が発生することが防止され、不良品の発生を減らすことができる。
【００５５】
更に、高さ出し板材３Ａを挟み込んだ半田材２０Ａは、溶融することで高さ出し板材４Ａの導通孔３０Ａに入り込み、高さ出し板材３Ａの表裏両面の半田材２０Ａが接合する。導通孔３０Ａは、開口部３１Ａによって高さ出し板材３Ａの側方が開口しているので、導通孔３０Ａ内で気泡が発生しても、この気泡を外部へと逃がし、半田材２０Ａの内部に気泡が残らないようにしている。これにより、クラックの発生等の接合不良の発生を減らすことができる。
【００５６】
さて、溶融した半田材２０Ａが硬化すると、レーザダイオード４と半田材２０Ａ、半田材２０Ａと高さ出し板材３Ａ及び半田材２０Ａとヒートシンク５が接合されることで、レーザダイオード４とヒートシンク５が半田材２０で接合される。
【００５７】
これにより、レーザダイオード４がヒートシンク５に固定されると共に、レーザダイオード４とヒートシンク５電気的及び熱的に接続される。
【００５８】
なお、半田層２Ａ及び高さ出し板材３Ａの大きさは、接合対象物であるレーザダイオード４の下面全体をカバーできていれば良く、レーザダイオード４と同等程度で良い。但し、高さ出し板材３Ａの大きさが半田層２Ａより大きく、高さ出し板材３Ａが半田層２Ａより中空に突出した形態となると、熱の一部がヒートシンク５に伝導されず、高さ出し板材３Ａから排熱されてしまい、効率が低下する。このため、高さ出し板材３Ａが半田層２Ａから突出しないように、高さ出し板材３Ａ等の大きさを設定すると良い。
【００５９】
なお、第１の実施の形態の半導体装置１０Ａでは、図１及び図２で説明したような、金属板で構成される高さ出し板材３Ａを半田層２Ａで挟み込んだ形態の半田シートを利用して、レーザダイオード４をヒートシンク５に実装した例を説明した。
【００６０】
これに対して、図３及び図４で説明したような、金属板で構成される高さ出し板材３Ｂを半田層２Ｂに埋め込んだ形態の半田シートを利用して実装した構成でも良い。また、図５及び図６で説明したような、融点の高い半田材で構成される高さ出し半田箔３Ｃを半田層２Ｃに埋め込んだ形態の半田シートを利用して実装した構成でも良い。
【００６１】
＜第２の実施の形態の半導体装置の構成例＞
図９は、第２の実施の形態の半導体装置の一例を示す構成図である。第２の実施の形態の半導体装置１０Ｂは、接合対象物であるレーザダイオード４及びヒートシンク５と、レーザダイオード４とヒートシンク５とを接合した半田層２Ｄと、半田層２Ｄの厚さを維持する高さ出し板材３Ｄとを備える。
【００６２】
レーザダイオード４は、上述したように、図示しない基板上に複数の発光素子が並列した半導体レーザアレイで、このようなレーザダイオード４は、エピ層等と称される発光素子が形成される層が下側となるように、上下反転させて実装される形態があり、ヒートシンク５と対向する面には、発光素子が形成される部分と絶縁部分が交互に配列される。
【００６３】
図１０は、第２の実施の形態の半導体装置１０Ｂで使用される高さ出し板材３Ｄの形状とレーザダイオード４との関係を示す構成図である。なお、図１０（ａ）及び図１０（ｂ）では、レーザダイオード４は図示しない発光点側から見た正面図で、レーザダイオード４の発光素子が形成される側の形状を模式的に図示している。また、高さ出し板材３Ｄは平面図である。
【００６４】
高さ出し板材３Ｄは、レーザダイオード４とヒートシンク５とを接合する半田層２Ｄに埋め込まれた形態で、板状部材の表裏を貫通した導通孔３０Ｄが、図１０（ａ）に示すように、レーザダイオード４の発光素子間の絶縁部分４０の配置に合わせて形成される。また、高さ出し板材３Ｄは、導通孔３０Ｄの非形成位置である高さ出し部３３が、レーザダイオード４の発光素子４１の配置に合わせて形成される。
【００６５】
なお、高さ出し板材３Ｄは、図１０（ｂ）に示すように、導通孔３０Ｄがレーザダイオード４の発光素子４１の配置に合わせて形成され、高さ出し部３３がレーザダイオード４の発光素子間の絶縁部分４０の配置に合わせて形成される形態でも良い。
【００６６】
これにより、加熱処理で半田層２Ｄを構成する半田材が溶融すると、レーザダイオード４の発光素子４１の形成位置が高さ出し板材３Ｄの高さ出し部３３と接する形態、または、レーザダイオード４の発光素子４１の形成位置が導通孔３０Ｄ内のハンダ材と接する形態となる。
【００６７】
よって、高さ出し板材３Ｄの高さ出し部３２または導通孔３０Ｄのパターンと、レーザダイオード４の発光素子４１の形成位置のパターンの周期を合わせることで、所望の特性に応じてハンダ材または高さ出し板材を発光素子４１の直下に接触させることができ、放熱性、密着性、応力等の発光素子への効果を選択可能となる。
【００６８】
＜各実施の形態の半田シート及び半導体装置の作用効果例及び変形例＞
各実施の形態の半導体装置では、レーザダイオードとヒートシンクとの間の半田層の厚さを、高さ出し板材や高さ出し半田箔を介在させることで、所望の寸法で維持できる。
【００６９】
すなわち、従来、実装条件の調整だけでは、レーザダイオードとヒートシンクとの間の半田の厚さを均一に維持することが困難であり、半田の厚さが足らなくなると、レーザダイオードとヒートシンクとの熱膨張係数の差による応力を、半田層の部分で緩和できなくなる。
【００７０】
これに対して、各実施の形態の半導体装置では、レーザダイオードとヒートシンクとの間に高さ出し板材や高さ出し半田箔を介在させることで、半田層の厚さを均一にすることができ、例えば、応力緩和に必要な半田層の厚さを常時得ることが可能になって、レーザダイオードとヒートシンクとの熱膨張係数の差による応力を、半田層の部分で緩和できる。
【００７１】
なお、各実施の形態の半田シートにおける高さ出し部材は、通電性と排熱を考慮すると金属材料で構成することが好ましい。これに対して、応力を考慮すると、セラミック材等でも構成してもよい。
【００７２】
さて、高さ出し部材を金属板で構成する場合、抜き打ち加工等で所定の形状に成形できるため、短時間で安価に作製可能となる。
【００７３】
但し、金属板材を上述したような板厚となるようにごく薄く加工すると、厚さのムラやゆがみ等の精度の問題が出やすくなる。
【００７４】
これに対して、高さ出し部材として、レーザダイオードとヒートシンクとを接合する半田材より融点の高い半田材を用いると、半田リボンや半田箔は、薄い板厚であっても、精度の良いものが流通しており、板厚を薄くするような加工を行うことなく、均一な品質で作製することができる。同様に、半導体チップの電気配線等で用いられる金リボン等も、精度の良いものが流通しており、所望の板厚と幅を有したものを流用することもできる。
【００７５】
また、レーザダイオードをヒートシンクに実装するため、所謂サブマウント材を利用する場合、ヒートシンクにサブマウント材を実装する工程と、ヒートシンクに実装されたサブマウント材に発光素子等を実装する工程とが分かれてしまい、実装工程が複雑化する。更に、レーザダイオードとヒートシンクとの間にサブマウント材が介在すると、熱伝導の効率が低下する。
【００７６】
これに対して、各実施の形態の半田シートでは、例えば金属板で構成される高さ出し板材または半田で構成される高さ出し半田箔を、半田層で挟み込む形態、あるいは、高さ出し板材または高さ出し半田箔を、半田層に埋め込む形態としたので、１回の実装工程で、レーザダイオードをヒートシンクに実装できる。また、レーザダイオードとヒートシンクがサブマウント材を介在させることなく接するので、熱伝導の効率が向上する。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
本発明は、固体レーザやファイバレーザ励起の光源、切削加工等の光源、ディスプレイの光源等に適用される。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】第１の実施の形態の半田シートの一例を示す構成図である。
【図２】第１の実施の形態の高さ出し板材の一例を示す構成図である。
【図３】第２の実施の形態の半田シートの一例を示す構成図である。
【図４】第２の実施の形態の高さ出し板材の一例を示す構成図である。
【図５】第３の実施の形態の半田シートの一例を示す構成図である。
【図６】第３の実施の形態の高さ出し半田箔の一例を示す構成図である。
【図７】第１の実施の形態の半導体装置の一例を示す構成図である。
【図８】本実施の形態の半田シートを使用した半導体装置の製造方法の概要を示す動作説明図である。
【図９】第２の実施の形態の半導体装置の一例を示す構成図である。
【図１０】第２の実施の形態の半導体装置で使用される高さ出し板材の形状とレーザダイオードとの関係を示す構成図である。
【符号の説明】
【００７９】
１Ａ，１Ｂ，１Ｃ・・・半田シート、１０Ａ，１０Ｂ・・・半導体装置、２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ・・・半田層、３Ａ，３Ｂ，３Ｄ・・・高さ出し板材、３Ｃ・・・高さ出し半田箔、３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄ・・・導通孔、４・・・レーザダイオード、５・・・ヒートシンク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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