特開 2024-40212 発光装置および発光装置の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024040212

(43)【公開日】2024-03-25

(54)【発明の名称】発光装置および発光装置の製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01S 5/02208 20210101AFI20240315BHJP

   H01L 33/48 20100101ALI20240315BHJP

【ＦＩ】

H01S5/02208

H01L33/48

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2024008521

(22)【出願日】2024-01-24

(62)【分割の表示】P 2021154421の分割

【原出願日】2021-09-22

(71)【出願人】

【識別番号】000226057

【氏名又は名称】日亜化学工業株式会社

(72)【発明者】

【氏名】三浦 創一郎

(72)【発明者】

【氏名】▲高▼▲瀬▼ 翔太

(57)【要約】

【課題】はんだボール発生などの製造不良を抑制する。
【解決手段】本開示の発光装置は、半導体発光素子およびパッケージを備える。パッケージは、基材と、基材に接合される蓋とを有する。基材は、半導体発光素子を直接または間接的に支持する第１上面領域と、第１上面領域の法線方向から見た平面視において、第１上面領域を囲む第２上面領域と、を有する。パッケージは、基材の第２上面領域上に位置する内側金属層、内側金属層の外縁に沿って並行する外側金属層、および、第２上面領域上における内側金属層と外側金属層との間に位置するスリット部を有する。平面視において、内側金属層の内縁は、蓋の外縁よりも内側に位置し、平面視において、外側金属層の外縁の少なくとも一部は、蓋の外縁よりも外側に位置する。蓋は、内側金属層上に設けられた接合部材によって基材に接合されている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

半導体発光素子と、
前記半導体発光素子を封止するパッケージと、
を備え、
前記パッケージは、基材と、前記基材に接合される蓋とを有しており、
前記基材は、
前記半導体発光素子を直接または間接的に支持する第１上面領域と、
前記第１上面領域の法線方向から見た平面視において、前記第１上面領域を囲む第２上面領域と、
を有し、
前記パッケージは、前記基材の前記第２上面領域上に位置する内側金属層、前記内側金属層の外縁に沿って並行する外側金属層、および、前記第２上面領域上における前記内側金属層と前記外側金属層との間に位置するスリット部を有しており、
前記平面視において、前記内側金属層の内縁は、前記蓋の外縁よりも内側に位置し、
前記平面視において、前記外側金属層の外縁の少なくとも一部は、前記蓋の外縁よりも外側に位置し、
前記蓋は、前記内側金属層上に設けられた接合部材によって前記基材に接合されている、発光装置（但し、前記基材が、前記外側金属層の外側において、前記第２上面領域を囲み前記第２上面領域よりも上方へと延びる内側面を有し、前記接合部材が、前記内側面と接している発光装置を除く）。

【請求項2】

半導体発光素子と、
前記半導体発光素子を封止するパッケージと、
を備え、
前記パッケージは、基材と、前記基材に接合される蓋とを有しており、
前記基材は、
前記半導体発光素子を直接または間接的に支持する第１上面領域と、
前記第１上面領域の法線方向から見た平面視において、前記第１上面領域を囲む、平面上の領域である第２上面領域と、
前記平面と交わり、前記平面よりも下方に延びる側面と、
を有し、
前記パッケージは、前記基材の前記第２上面領域上に位置する内側金属層、前記内側金属層の外縁に沿って並行する外側金属層、および、前記第２上面領域上における前記内側金属層と前記外側金属層との間に位置するスリット部を有しており、
前記平面視において、前記内側金属層の内縁は、前記蓋の外縁よりも内側に位置し、
前記平面視において、前記外側金属層の外縁の少なくとも一部は、前記蓋の外縁よりも外側に位置し、
前記蓋は、前記内側金属層上に設けられた接合部材によって前記基材に接合されている、発光装置。

【請求項3】

前記スリット部の幅は３０μｍ以上５００μｍ以下である、請求項１または２に記載の発光装置。

【請求項4】

前記内側金属層と前記外側金属層とは、１または複数の枝部によって連結されている、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の発光装置。

【請求項5】

前記接合部材ははんだである、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の発光装置。

【請求項6】

前記蓋は、
前記基材の前記第１および第２上面領域に対向する下面領域を有し、
前記下面領域のうちの前記内側金属層に対向する部分に第１蓋側金属層をさらに有し、
前記パッケージは、前記接合部材から形成された接合層によって、前記第１蓋側金属層と前記内側金属層とが接合されることで、前記半導体発光素子を気密に封止する、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の発光装置。

【請求項7】

前記蓋は、
前記平面視において、前記下面領域において前記第１蓋側金属層の内縁よりも内側に位置し、前記第１蓋側金属層の前記内縁に沿って並行する第２蓋側金属層を有し、
前記第１蓋側金属層と前記第２蓋側金属層との間に蓋側スリット部をさらに有し、
前記第２蓋側金属層は、前記平面視において、前記内側金属層の内縁よりも内側に位置する内側部分を含む、請求項６に記載の発光装置。

【請求項8】

前記第１蓋側金属層は、前記平面視において、前記内側金属層の内縁よりも内側に位置する内側部分を含む、請求項６に記載の発光装置。

【請求項9】

前記第１蓋側金属層の幅は、前記内側金属層の幅よりも大きい、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の発光装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、発光装置および発光装置の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１は、電子部品および配線回路などを封止するパッケージを開示している。特許文献２は、赤外線検知素子を気密封止するパッケージを開示している。特許文献１および２のそれぞれに開示されているパッケージは、電子部品を支持する基材、および蓋を備える。基材に設けられた金属層と、蓋に設けられた金属層とがはんだによって接合されることで、電子部品はパッケージに封止される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１７－５４８５６号公報

【特許文献2】特開２０１４－６７８９５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１または特許文献２に開示されるパッケージを採用した場合、基材と蓋とを接合する接合部材の一部がパッケージの外部に流れ出すことにより、はんだボール発生などの製造不良が生じる可能性がある。

【0005】

本開示は、このような課題を解決することが可能なパッケージを備える発光装置、および当該発光装置の製造方法を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の発光装置は、例示的な実施形態において、半導体発光素子と、前記半導体発光素子を封止するパッケージと、を備え、前記パッケージは、基材と、前記基材に接合される蓋とを有しており、前記基材は、前記半導体発光素子を直接または間接的に支持する第１上面領域と、前記第１上面領域の法線方向から見た平面視において、前記第１上面領域を囲む第２上面領域と、を有し、前記パッケージは、前記基材の前記第２上面領域上に位置する内側金属層、前記内側金属層の外縁に沿って並行する外側金属層、および、前記第２上面領域上における前記内側金属層と前記外側金属層との間に位置するスリット部を有しており、前記平面視において、前記内側金属層の内縁は、前記蓋の外縁よりも内側に位置し、前記平面視において、前記外側金属層の外縁の少なくとも一部は、前記蓋の前記外縁よりも外側に位置し、前記蓋は、前記内側金属層上に設けられた接合部材によって前記基材に接合されている。

【0007】

本開示の発光装置の製造方法は、例示的な実施形態において、平面視において、第１上面領域と前記第１上面領域を囲む第２上面領域とを有し、前記第２上面領域上に位置する内側金属層、前記内側金属層の外縁に沿って並行する外側金属層、および、前記第２上面領域上における前記内側金属層と前記外側金属層との間に位置するスリット部を備える基材と、蓋と、を準備する工程と、前記基材の前記第１上面領域上に半導体発光素子を配置する工程と、前記内側金属層に接合部材を付する工程と、前記接合部材を介して前記蓋と前記基材とを接合する工程と、を含む。

【発明の効果】

【0008】

本開示の実施形態によれば、接合部材が流れ出すことを抑制し、はんだボール発生などの製造不良を抑制することが可能なパッケージを備える発光装置、および当該発光装置の製造方法が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、本開示の第１実施形態に係る発光装置の分解斜視図である。

【図2】図２は、本開示の第１実施形態に係る発光装置の平面図である。

【図3】図３は、図２に示されるＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿った発光装置の断面図である。

【図4】図４は、蓋を除いた状態の、本開示の第１実施形態に係る発光装置の平面図である。

【図5】図５は、蓋の底面図である。

【図6】図６は、基材と蓋との接合部分の拡大図である。

【図7A】図７Ａは、流れ抑制構造がない場合にはんだボールが発生し得ることを説明するための模式図である。

【図7B】図７Ｂは、流れ抑制構造がない場合にはんだボールが発生し得ることを説明するための模式図である。

【図7C】図７Ｃは、流れ抑制構造がない場合にはんだボールが発生し得ることを説明するための模式図である。

【図7D】図７Ｄは、流れ抑制構造がない場合にはんだボールが発生し得ることを説明するための模式図である。

【図8A】図８Ａは、流れ抑制構造がある場合にはんだボールの発生が抑制されることを説明するための模式図である。

【図8B】図８Ｂは、流れ抑制構造がある場合にはんだボールの発生が抑制されることを説明するための模式図である。

【図8C】図８Ｃは、流れ抑制構造がある場合にはんだボールの発生が抑制されることを説明するための模式図である。

【図8D】図８Ｄは、流れ抑制構造がある場合にはんだボールの発生が抑制されることを説明するための模式図である。

【図9】図９は、第２蓋側金属層をさらに有する蓋の底面図である。

【図10】図１０は、流れ抑制構造の変形例による基材と蓋との接合部分の拡大図である。

【図11】図１１は、リッジ部をさらに有する蓋の底面図である。

【図12】図１２は、流れ抑制構造の他の変形例による基材と蓋との接合部分の拡大図である。

【図13】図１３は、蓋を除いた状態の、複数の半導体発光素子が配置された本開示の第１実施形態に係る発光装置の平面図である。

【図14】図１４は、本開示の第２実施形態に係る発光装置の分解斜視図である。

【図15】図１５は、蓋を除いた状態の、本開示の第２実施形態に係る発光装置の平面図である。

【図16】図１６は、ＸＺ平面に平行な本開示の第２実施形態に係る発光装置の断面図である。

【図17】図１７は、基材と蓋との接合部分の拡大図である。

【図18】図１８は、内側金属層の内縁の内側に位置する他の内側金属層をさらに有する基材の平面図である。

【図19】図１９は、蓋を除いた状態の、複数の半導体発光素子が配置された本開示の第２実施形態に係る発光装置の平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、図面を参照しながら、本開示の実施形態を詳細に説明する。以下の実施形態は、例示であり、本開示による発光装置は、以下の実施形態に限られない。例えば、以下の実施形態で示される数値、形状、材料、ステップ、そのステップの順序等は、あくまでも一例であり、技術的に矛盾が生じない限りにおいて種々の改変が可能である。また、以下に説明する様々な態様は、あくまでも例示であり、技術的に矛盾が生じない限りにおいて種々の組み合わせが可能である。

【0011】

図面が示す構成要素の寸法、形状等は、わかり易さのために誇張されている場合があり、実際の発光装置における寸法、形状および構成要素間の大小関係を反映していない場合がある。また、図面が過度に複雑になることを避けるために、一部の要素の図示を省略することがある。

【0012】

以下の説明において、実質的に同じ機能を有する構成要素は共通の参照符号で示し、説明を省略することがある。特定の方向または位置を示す用語（例えば、「上」、「下」、「右」、「左」およびそれらの用語を含む別の用語）を用いる場合がある。しかしながら、それらの用語は、参照した図面における相対的な方向または位置をわかり易さのために用いているに過ぎない。参照した図面における「上」、「下」等の用語による相対的な方向または位置の関係が同一であれば、本開示以外の図面、実際の製品、製造装置等において、参照した図面と同一の配置でなくてもよい。

【0013】

本明細書または特許請求の範囲において、三角形、四角形などの多角形は、数学的に厳密な意味の多角形に限定されず、多角形の隅に角丸め、面取り、角取り、丸取り等の加工が施された形状も含む。また、多角形の隅（辺の端）に限らず、辺の中間部分に加工が施された形状も同様に多角形と呼ぶ。つまり、多角形をベースに残しつつ、部分的な加工が施された形状は、“多角形”に含まれる。

【0014】

従来、接合部材の量が余剰であると、接合部材の一部がパッケージから外部に流れ出し、はんだボール発生などの製造不良が生じていた。一方で、接合部材の量が少ないと、はんだボールの発生は抑制され得るものの、接合不良が生じやすくなり、結果として、パッケージの気密性を確保することが困難になることがあった。本開示の実施形態に係る発光装置によれば、基材に内側金属層、外側金属層を形成し、さらに、内側金属層と外側金属層との間にスリット部を形成することによって、上記の課題を解決することが可能となる。

【0015】

図面を参照しながら、本開示の実施形態に係る発光装置の構成例を説明する。図面には、参考のために、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、およびＺ軸が示されている。

【0016】

＜第１実施形態＞
まず、図１から図６を参照する。図１は、第１実施形態に係る発光装置１００の分解斜視図である。図２は、基材１０の支持面１５ａの法線方向から見る平面視における、発光装置１００の平面図である。図３は、図２に示されるＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿った発光装置１００の断面図である。図４は、基材１０の支持面１５ａの法線方向から見る平面視における、蓋２０を除いた状態の発光装置１００の平面図である。図５は、下面領域２０ａの側から見たときの蓋２０の底面図である。図６は、基材１０と蓋２０との接合部分の拡大図である。図６に拡大して示す部分は、図２におけるＶＩ－ＶＩ線に沿った発光装置１００の断面に相当する。

【0017】

本開示の第１実施形態に係る発光装置１００は、半導体発光素子４０と、半導体発光素子４０を封止するパッケージＰとを備える。図１に例示される発光装置１００は、半導体発光素子４０を支持するサブマウント３０、半導体発光素子４０から出射される光を上方に反射する反射面を有する光学部材５０をさらに備える。ただし、後述するように、発光装置１００は複数の半導体発光素子４０を備え得る。製品仕様または要求仕様に応じて、発光装置１００は、ツェナーダイオードに代表される保護素子および／またはサーミスタなどの、内部温度を測定するための温度センサを備え得る。さらに、発光装置１００は、半導体発光素子４０から出射される光の強度をモニタするための、フォトダイオードなどの受光素子を備えていてもよい。

【0018】

図１に例示される発光装置１００の形状は略直方体である。ただし、発光装置１００の形状はこれに限定されない。発光装置１００のＸ方向におけるサイズは、例えば、１．０ｍｍ～１５．０ｍｍ程度であり、Ｙ方向におけるサイズは１．０ｍｍ～１５．０ｍｍ程度である。Ｚ方向における発光装置１００の厚さは１．０ｍｍ～６．０ｍｍ程度であり得る。

【0019】

（パッケージＰ、基材１０および蓋２０）
パッケージＰは、基材１０と、基材１０に接合される蓋２０とを有する。基材１０は、支持面１５ａを有する底部１０ａと、支持面１５ａによって支持される側壁部１０ｂとを有する。図３に例示される基材１０は、底部１０ａと側壁部１０ｂとが一体的に形成された部材であるが、これに限定されない。底部１０ａと側壁部１０ｂとが別部材であり、側壁部１０ｂが、底部１０ａの支持面１５ａの周縁領域に接合されていてもよい。半導体発光素子４０を支持した状態のサブマウント３０、および光学部材５０は、支持面１５ａに配置されており、側壁部１０ｂによって囲われている。

【0020】

図３および図４に例示されるように、基材１０は、半導体発光素子４０を直接または間接的に支持する第１上面領域１１ａと、平面視において、第１上面領域１１ａを囲む第２上面領域１１ｂとを有する。本明細書中の「平面視」は、支持面１５ａまたは第１上面領域１１ａの法線方向から見た平面視を意味する。図面において、支持面１５ａまたは第１上面領域１１ａの法線方向はＺ方向に一致する。基材１０は、支持面１５ａと側壁部１０ｂの上面１５ｂとの間に段差を有する。第１上面領域１１ａは支持面１５ａに位置し、第２上面領域１１ｂは、支持面１５ａよりも上方に位置する側壁部１０ｂの上面１５ｂに位置している。言い換えると、発光装置１００が備えるパッケージＰは、第１上面領域１１ａと第２上面領域１１ｂとの間に段差を有する。これにより、半導体発光素子４０と、蓋２０が接合される第２上面領域１１ｂとを離して設けることができるため、蓋２０を接合するときの熱などの影響が半導体発光素子４０に及ぶことを抑制できる。

【0021】

第１上面領域１１ａと第２上面領域１１ｂとの間の段差によって、基材１０には凹部が形成される。基材１０に形成された凹部を蓋２０で覆うことによって、パッケージＰに封止空間Ｖが形成される。サブマウント３０は、封止空間Ｖ内に配置され、半導体発光素子４０を支持する。ただし、サブマウント３０は必須ではない。サブマウント３０がない場合には、半導体発光素子４０は第１上面領域１１ａに直接的に接合され、サブマウント３０がある場合には、半導体発光素子４０はサブマウント３０に支持された状態で第１上面領域１１ａに間接的に接合される。

【0022】

図１に例示される蓋２０は板状の部材である。後述するように、蓋２０を基材１０に接合することで封止空間Ｖを封止あるいは気密封止することができる。気密封止することで、封止空間Ｖに配置された部材が実質的に劣化しなくなる。さらに、後述するように、半導体発光素子４０に例えば、青色または緑色の光を発するレーザダイオードを用いる場合、レーザ光による集塵の影響を抑制することができる。

【0023】

基材１０は、例えば、セラミック、金属、ガラス、シリコン、樹脂などを主材料として形成することができる。セラミックの例は、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、酸化アルミニウム、炭化ケイ素などを含む。

【0024】

図４に例示される基材１０は、内側金属層１２ａ、外側金属層１２ｂおよびスリット部１３を有している。内側金属層１２ａおよび外側金属層１２ｂは、基材１０の第２上面領域１１ｂ上に位置している。言い換えると、内側金属層１２ａおよび外側金属層１２ｂは、側壁部１０ｂの上面１５ｂに設けられている。図示される例において、内側金属層１２ａは、側壁部１０ｂの上面１５ｂの内縁に沿って連続して形成されている。外側金属層１２ｂは内側金属層１２ａの外縁に沿って並行して形成されている。外側金属層１２ｂは、内側金属層１２ａを完全に囲むように連続して形成されている必要はなく、部分的に途切れていてもよい。外側金属層１２ｂの幅は、内側金属層１２ａの外縁に沿って一様でなく、例えば、基材１０の外形の４隅のそれぞれに対応する角部分における幅は、他の部分における幅よりも太くてもよい。太くなった部分で、後述するように、接合時に余剰となった接合部材を吸収することができ、接合部材の流れ出しを抑制できる。スリット部１３は、第２上面領域１１ｂ上における内側金属層１２ａと外側金属層１２ｂとの間に位置する。

【0025】

図２に例示されるように、平面視において、図４に示される内側金属層１２ａの内縁および外縁のそれぞれは、蓋２０の外縁よりも内側に位置している。このような構成とすることにより、後述するように、接合部材が少量であっても、内側金属層１２ａに接合部材を濡れ広がさせることができる。また、接合に寄与する内側金属層１２ａが蓋２０の外縁よりも内側に位置しているため、蓋２０と内側金属層１２ａとの接合面積を確保することができる。このため、気密不良を抑制することができる。また、外側金属層１２ｂの外縁の少なくとも一部は、蓋２０の外縁よりも外側に位置し得る。このような構成とすることにより、外側金属層１２ｂによって、蓋２０とパッケージＰとの接合に使われなかった余剰な接合部材を吸収できるため、接合部材の流れ出しを抑制することができる。平面視において、例えば、図２に示されるように外側金属層１２ｂの外縁が、すべて、蓋２０の外縁よりも外側に位置していてもよいし、外側金属層１２ｂの外縁の一部が、蓋２０の外縁よりも内側に位置し、蓋２０に重なっていてもよい。あるいは、外側金属層１２ｂの内縁がすべて、蓋２０の外縁よりも外側に位置し、蓋２０と外側金属層１２ｂとが重ならないようにしてもよい。

【0026】

ＸまたはＹ方向において、外側金属層１２ｂの幅は、例えば３０μｍ以上１０００μｍ以下である。内側金属層１２ａの幅は、外側金属層１２ｂの幅よりも大きく、例えば外側金属層１２ｂの幅の２～４倍程度である。内側金属層１２ａおよび外側金属層１２ｂのそれぞれの厚さは、例えば１μｍ以上１００μｍ以下である。スリット部１３の幅は、例えば３０μｍ以上とすることができる。スリット部１３の幅は、例えば、３０μｍ以上５００μｍ以下であり、好ましくは３０μｍ以上３００μｍ以下であり、より好ましくは３０μｍ以上１５０μｍ以下である。スリット部１３の幅を３０μｍ以上とすることにより、後述するように、接合部材が少量であっても、スリット部１３によって、接合部材が濡れ広がる面積を小さく抑えることができるために、気密不良となることを抑制できる。また接合部材が余剰であっても、スリット部１３によって、外側金属層１２ｂに濡れ広がる接合部材の量を低減することで、外側金属層１２ｂでの余剰な接合部材の吸収を容易とし、パッケージの外側への接合部材の流れ出しを抑制できる。

【0027】

内側金属層１２ａと外側金属層１２ｂとは、１または複数の枝部１４によって連結され得る。枝部１４はスリット部１３を横切るように設けられる。図４に示される例では、内側金属層１２ａと外側金属層１２ｂとは、２個の枝部１４によって連結されている。ただし、枝部１４は２個に限定されず、１個または３個以上であってもよい。また、枝部１４が設けられる位置は図示される例に限定されず任意である。枝部１４は、発光装置の製造時に、基材１０に部材を配置するときのアライメントマークとして利用することができる。枝部１４の幅（図４に示されるＸ方向におけるサイズ）は、例えば３０μｍ以上２００μｍ以下であり得る。特に、後述する電解めっきによって金属層のパターンを形成する場合に、枝部１４を介して内側金属層１２ａから、外側金属層１２ｂが形成されることとなる第２上面領域１１ｂの部分に電流を流すことが可能となるために、枝部１４は有用である。

【0028】

図５および図６に例示されるように、蓋２０は、基材１０の第１上面領域１１ａおよび第２上面領域１１ｂに対向する下面領域２０ａを有する。蓋２０は、下面領域２０ａのうちの内側金属層１２ａに対向する部分に第１蓋側金属層２１ａを有し得る。図示される例における第１蓋側金属層２１ａは、平面視において、内側金属層１２ａの内縁よりも内側に位置する内側部分２１ａ－１を含む。ＸまたはＹ方向において、第１蓋側金属層２１ａの幅は内側金属層１２ａの幅よりも大きい。第１蓋側金属層２１ａと内側金属層１２ａとの接合部分における基材１０と蓋２０との間隔は、例えば５μｍ以上３００μｍ以下である。

【0029】

本実施形態における蓋２０は、半導体発光素子４０から出射された光を透過させる透光性領域を有する。蓋２０は、例えばサファイアから形成することができる。サファイアは透光性を有しており、また、強度も比較的高い材料である。蓋２０は、サファイア以外に、ガラス、プラスチック、石英などの透光性材料から形成され得る。なお、蓋２０のうちの透光性領域の部分が、透光性材料から形成されていればよく、他の部分は、透光性材料から形成されていなくてもよい。

【0030】

内側金属層１２ａ、外側金属層１２ｂおよび第１蓋側金属層２１ａのそれぞれは、例えばタングステン、モリブデン、ニッケル、金、銀、白金、チタン、銅、アルミニウム、ルテニウムなどの金属材料から形成され得る。それぞれの金属層は、接合部材に対し高い濡れ性を有することが好ましい。

【0031】

蓋２０は、内側金属層１２ａ上に設けられた接合部材によって基材１０に接合される。具体的に説明すると、接合部材から形成された接合層７０によって、第１蓋側金属層２１ａと内側金属層１２ａとが接合されることで、パッケージＰは半導体発光素子４０を気密に封止する。接合部材の例は、金錫、はんだ合金またはろう材などの金属材料を含み得る。以降の説明において、基材１０の第２上面領域１１ｂ上の外側金属層１２ｂおよびスリット部１３の部分を「流れ抑制構造」と呼ぶ場合がある。また、説明の便宜上、接合部材に接合層７０と同じ参照符号を付す場合がある。

【0032】

図７Ａから図７Ｄは、流れ抑制構造がない場合に、接合部材７０の流れ出しが発生し得ることを説明するための模式図である。図７Ａから図７Ｄでは一例として、はんだボールが発生し得ることを説明する。内側金属層１２ａは、接合部材７０を付する金属層として機能する。基材１０に蓋２０を接合するときに、内側金属層１２ａの外側に外側金属層１２ｂがない場合を考える。この場合、内側金属層１２ａに付された接合部材７０は、第１蓋側金属層２１ａに接する面積が大きくなるにつれて、内側金属層１２ａからはみ出し、平面視において蓋２０の外縁よりも外側に流れて広がり易くなる。基材１０と蓋２０との間隔が小さいと、狭空間にある接合部材７０は、毛細管現象によって、蓋２０の外縁よりも外側に広がり易くなる。図７Ｃに示されるように、蓋２０の外縁よりも外側に流れ出た接合部材７０の一部は、濡れにくい基材１０の第２上面領域１１ｂ上にはんだボール７１を形成する。結果として、図７Ｄに示されるように、蓋２０の外縁に沿って１または複数のはんだボール７１が発生しやすくなる。はんだボール７１は、濡れにくい基材１０の第２上面領域１１ｂ上に形成されるため、脱落しやすい。このため、発光装置をモジュールなどに組み込んだときに、電気的短絡などが生じるおそれがある。

【0033】

図８Ａから図８Ｄは、流れ抑制構造がある場合に、接合部材７０の流れ出しが抑制されることを説明するための模式図である。図８Ａから図８Ｄでは一例として、はんだボールの発生が抑制されることを説明する。本実施形態における流れ抑制構造によると、スリット部１３において金属層は設けられておらず、基材１０の第２上面領域１１ｂが露出している。このために、スリット部１３の接合部材７０に対する濡れ性は、内側金属層１２ａおよび外側金属層１２ｂの接合部材７０に対する濡れ性よりも小さく、濡れづらい。このため、スリット部１３は、接合部材７０の広がりを抑制するストッパとして機能する。スリット部１３によって、封止に必要な量の接合部材７０を内側金属層１２ａ上に留めることが可能となる。また、外側金属層１２ｂは、接合部材７０が余剰であった場合の吸収層として機能する。接合部材７０が余剰である場合には、スリット部１３から溢れて蓋２０の外縁よりも外側に広がり得る。この場合でも、外側金属層１２ｂまで達した接合部材７０の一部は、図８Ｃまたは図８Ｄに示されるように外側金属層１２ｂの表面に広がり吸収される。例えば、ろう接（はんだ付けまたはろう付け）で基材１０に蓋２０を接合するときに、溶融した接合部材が外部に流れ出たとしても、溶融した金属は、外側金属層１２ｂの表面に吸収されるために、はんだボールの発生を抑制できる。

【0034】

さらに、蓋２０の側の下面領域２０ａに設けた第１蓋側金属層２１ａの内側部分２１ａ－１は、内側部分２１ａ－１の表面上に広がる接合部材７０を濡れ広げる機能を発揮する。その結果、接合部材７０の一部が第１蓋側金属層２１ａからはみ出し、基材１０の第１上面領域１１ａに飛散して付着することが抑制され、第１上面領域１１ａに配置される半導体発光素子４０または他の電子部品の信頼性を確保することができる。

【0035】

このように、流れ抑制構造は、接合部材７０の流れ出しを適切に抑制し得る。また、接合部材７０が少量であっても、スリット部１３によって、接合部材７０が広がる面積を小さく抑えることができるために、気密不良が生じづらくなる。

【0036】

図９から図１２を参照して、本実施形態による流れ抑制構造の変形例を説明する。流れ抑制構造は、蓋に設けられる第２蓋側金属層またはリッジ部をさらに有し得る。

【0037】

図９は、下面領域２０ａの側から見た、第２蓋側金属層２１ｂをさらに有する蓋２０－１の底面図である。図１０は、基材１０と蓋２０－１との接合部分の拡大図である。図１０に拡大して示す部分は、図６に示される拡大部分に相当する。

【0038】

この変形例による蓋２０－１は、平面視において、第２蓋側金属層２１ｂおよび蓋側スリット部２２を有し得る。第２蓋側金属層２１ｂは、下面領域２０ａにおいて第１蓋側金属層２１ａの内縁よりも内側に位置し、第１蓋側金属層２１ａの内縁に沿って並行する。蓋側スリット部２２は、第１蓋側金属層２１ａと第２蓋側金属層２１ｂとの間に位置する。ただし、第２蓋側金属層２１ｂは、図示されるように第１蓋側金属層２１ａの内縁に沿って連続して形成されている必要はなく、部分的に途切れていてもよい。蓋側スリット部２２の幅は、例えば、３０μｍ以上５００μｍ以下である。蓋側スリット部２２は、基材１０のスリット部１３と同様に、接合部材７０の広がりを抑制するストッパとして機能する。第２蓋側金属層２１ｂは、基材１０の外側金属層１２ｂと同様に、接合部材７０を濡れ広げる機能を発揮する。

【0039】

図１１は、下面領域２０ａの側から見た、リッジ部２３をさらに有する蓋２０－２の底面図である。図１２は、基材１０と蓋２０－２との接合部分の拡大図である。図１２に拡大して示す部分は、図６に示される拡大部分に相当する。

【0040】

この変形例による第１蓋側金属層２１ａは、平面視において、内側金属層１２ａの内縁よりも内側に位置する内側部分２１ａ－１を含む。蓋２０－２は、平面視において、第１蓋側金属層２１ａの内側部分２１ａ－１に設けられ、かつ、内側金属層１２ａの内縁に沿って並行するリッジ部２３を有し得る。リッジ部２３は、内側金属層１２ａの内縁から、例えば３０μｍ～５００μｍ離れた位置に設けられ得る。リッジ部２３は、内側金属層１２ａの内縁に沿って連続して形成されている必要はなく、部分的に途切れていてもよい。リッジ部２３は、例えば白金、チタン、クロム、ＳｉＯ_２から形成され得る。リッジ部２３は、接合部材７０の広がりを抑制するストッパとして機能する。

【0041】

これらの変形例によれば、はんだボールの発生を適切に抑制しつつ、パッケージ内部においてはんだが支持面１５ａに飛散することによる影響を抑制し、半導体発光素子４０または他の電子部品の信頼性を確保することができる。

【0042】

（サブマウント３０）
サブマウント３０は、直方体の形状を有し得る。ただし、サブマウント３０の形状は直方体に限らなくてよい。サブマウント３０は、例えば、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、または炭化ケイ素から形成することができる。

【0043】

（半導体発光素子４０）
半導体発光素子４０の例はレーザダイオードである。半導体発光素子４０には、例えば、青色の光を出射するレーザダイオード、緑色の光を出射するレーザダイオード、または、赤色の光を出射するレーザダイオードなどを採用することができる。また、可視光以外の光、例えば近赤外線または紫外線を出射するレーザダイオードを採用してもよい。

【0044】

本明細書において、青色の光は、発光ピーク波長が４２０ｎｍ～４９４ｎｍの範囲内にある光である。緑色の光は、発光ピーク波長が４９５ｎｍ～５７０ｎｍの範囲内にある光である。赤色の光は、発光ピーク波長が６０５ｎｍ～７５０ｎｍの範囲内にある光である。

【0045】

青色の光を発する半導体発光素子、または、緑色の光を発する半導体発光素子として、例えば、窒化物半導体を含むレーザダイオードが挙げられる。窒化物半導体としては、例えば、ＧａＮ、ＩｎＧａＮ、およびＡｌＧａＮを用いることができる。赤色の光を発する半導体発光素子として、ＩｎＡｌＧａＰ系やＧａＩｎＰ系、ＧａＡｓ系やＡｌＧａＡｓ系の半導体を含むもの等が挙げられる。

【0046】

（光学部材５０）
光学部材５０の例は角柱の形状を有する。角柱は多角形を底面とする柱体である。柱体の底面の例は、三角形、四角形または五角形である。なお、光学部材５０の形状は角柱に限定されない。光学部材５０は、例えば、ガラス、プラスチック、石英などの透光性材料や、金属、シリコンなどから形成され得る。図３に例示される光学部材５０は、三角柱の部材であり、反射面５１および下面５２を有する。下面５２は、基材１０の支持面１５ａに接合する接合面である。

【0047】

光学部材５０は、半導体発光素子４０から支持面１５ａに平行な方向に出射された光を、蓋２０の透光性領域に向けて反射する反射面５１を有する。反射面５１は、下面５２に対して傾斜する傾斜面である。反射面５１は、下面５２に対して、例えば２５°以上６５°以下の傾斜角度で傾斜している。図示される発光装置１００の例では、反射面５１は、下面５２に対して、４５°の傾斜角度で傾斜している。反射面５１は、入射光の一部を透過させ残りを反射する部分反射面であってもよい。反射面５１は、例えば、入射光を反射する光反射制御膜を透光性材料の上に設けることによって形成され得る。光反射制御膜は、例えば、Ａｇ、Ａｌなどの金属膜から形成され得る。または、光反射制御膜は、Ｔａ_２Ｏ_５／ＳｉＯ_２、ＴｉＯ_２／ＳｉＯ_２、Ｎｂ_２Ｏ_５／ＳｉＯ_２などから形成された誘電体多層膜であり得る。

【0048】

半導体発光素子４０から基材１０の支持面１５ａに平行な方向（図中のＸ方向）に出射された光が、光学部材５０の反射面５１で上方（図中のＺ方向）に反射される。発光装置１００は、反射面５１で反射された光を蓋２０の透光性領域からパッケージＰの外部に出射する。

【0049】

本実施形態における発光装置１００は、複数の半導体発光素子４０を備え得る。図１３は、蓋を除いた状態の、複数の半導体発光素子４０が配置された発光装置１００の平面図である。図１３には、３個の半導体発光素子４０が例示されている。半導体発光素子４０の数はこれに限定されず、２個または４個以上であってもよい。３個の半導体発光素子４０は、例えば、青色、緑色および赤色から選択される互いにピーク波長が異なる光を出射し得る。図１３において光学部材５０は、３個の半導体発光素子４０から出射される光をそれぞれ反射する３個の反射面５１を有し得る。３個の光学部材を用いて反射面５１を３個としてもよいし、１個の光学部材を用いて反射領域を分けることで反射面５１を３個としてもよい。このような発光装置は、例えば表示装置の光源として利用することができる。

【0050】

（発光装置１００の製造方法の例）
本実施形態における発光装置１００の製造方法は、基材と、蓋とを準備する工程（Ａ）と、基材の第１上面領域上に半導体発光素子を配置する工程（Ｂ）と、内側金属層に接合部材を付する工程（Ｃ）と、接合部材を介して蓋と基材とを接合する工程（Ｄ）とを含み得る。

【0051】

工程（Ａ）において、平面視において、第１上面領域１１ａと、第１上面領域１１ａを囲む第２上面領域１１ｂとを有する基材１０を準備する。次に、基材１０の第２上面領域１１ｂに、内側金属層１２ａと、内側金属層１２ａの外縁に沿って並行する外側金属層１２ｂとを、例えば、電解めっきまたは蒸着によって形成する。このとき、第２上面領域１１ｂにおける金属膜を形成しない部分を例えばレジスト材料でマスクすることによって、内側金属層１２ａと外側金属層１２ｂとの間にスリット部１３を形成する。

【0052】

基材１０に蓋２０を接合するときに、蓋２０の下面領域２０ａのうちの内側金属層１２ａに対向する部分に、例えば、電解めっきまたは蒸着によって第１蓋側金属層２１ａを形成する。

【0053】

工程（Ｂ）において、基材１０の第１上面領域１１ａ上に、半導体発光素子４０を接合したサブマウント３０、および光学部材５０を配置する。

【0054】

工程（Ｃ）において、基材１０の内側金属層１２ａに接合部材７０（例えば、はんだ）を付する。接合部材７０は、第１蓋側金属層２１ａに付してもよい。

【0055】

工程（Ｄ）において、例えばろう接によって、接合部材７０を介して蓋２０と基材１０とを接合する。以上の工程を経て、発光装置１００が得られる。

【0056】

＜第２実施形態＞
図１４から図１９を参照して、本開示の第２実施形態に係る発光装置を説明する。第２実施形態に係る発光装置は、半導体発光素子から出射される光がパッケージの側方に出射する点で、第１実施形態に係る発光装置と異なる。以下、第１実施形態に係る発光装置との相違点を主に説明する。

【0057】

図１４は、第２実施形態に係る発光装置１０１の分解斜視図である。図１５は、平面視における、蓋２０－３を除いた状態の発光装置１０１の平面図である。図１６は、ＸＺ平面に平行な発光装置１０１の断面図である。図１７は、基材１０－１と蓋２０－３との接合部分の拡大図である。

【0058】

本実施形態に係る発光装置１０１は、基材１０－１、蓋２０－３、サブマウント３０およびサブマウント３０に支持される半導体発光素子４０を備える。基材１０－１は、第１上面領域１１ａおよび第１上面領域１１ａよりも外側に位置する第２上面領域１１ｂを含む支持面１５ａを有する。蓋２０－３は、支持面１５ａによって支持される側壁部２０－３ａと、側壁部２０－３ａ上に位置する上面部２０－３ｂと、を有する。図示される蓋２０－３は、側壁部２０－３ａと上面部２０－３ｂとが一体的に形成された部材であるが、これに限定されない。側壁部２０－３ａと上面部２０－３ｂとは別部材であり、上面部２０－３ｂは、側壁部２０－３ａの上面に接合されていてもよい。側壁部２０－３ａは、半導体発光素子４０から出射された光を透過させる透光性領域を有する。蓋２０－３のうちの少なくとも透光性領域の部分は、サファイア、ガラス、プラスチック、石英などの透光性材料から形成され得る。他の部分は、透光性材料から形成されていなくてもよい。

【0059】

発光装置１０１は、半導体発光素子４０から支持面１５ａに平行な方向に出射された光を、側壁部２０－３ａの透光性領域からパッケージＰの外部に側方に出射する。

【0060】

基材１０－１は、内側金属層１２ａ、外側金属層１２ｂおよびスリット部１３を第２上面領域１１ｂに有している。側壁部２０－３ａは、基材１０－１の支持面１５ａに接合される接合面に下面領域２０ａを有する。本実施形態における流れ抑制構造は、第１実施形態における流れ抑制構造と実質的に同じ構造および機能を有しており、詳細な説明は省略する。本実施形態に係る発光装置１０１によれば、第１実施形態と同様に、はんだボールの発生を適切に抑制することが可能となる。

【0061】

図１８は、内側金属層１２ａの内縁の内側に位置する他の内側金属層１２ｃをさらに有する基材１０－２の平面図である。

【0062】

基材１０－２は、平面視において、支持面１５ａにおいて内側金属層１２ａの内縁よりも内側に位置し、内側金属層１２ａの内縁に沿って並行する他の内側金属層１２ｃを有し得る。内側金属層１２ａと他の内側金属層１２ｃとの間に他のスリット部１３－１が位置していてもよい。他のスリット部１３－１は、スリット部１３と同様に、接合部材７０の広がりを抑制するストッパとして機能する。他の内側金属層１２ｃは、外側金属層１２ｂと同様に、接合部材７０が余剰であった場合の吸収層として機能する。この流れ抑制構造によれば、接合部材７０が支持面１５ａの第１上面領域１１ａの側に広がることを適切に抑制することが可能となる。

【0063】

図１９は、蓋を除いた状態の、複数の半導体発光素子４０が配置された発光装置１０１の平面図である。本実施形態における発光装置１０１も、第１実施形態と同様に、複数の半導体発光素子４０を備え得る。図示される３個の半導体発光素子４０は、例えば、青色、緑色および赤色から選択される互いにピーク波長が異なる光を出射し得る。このような発光装置は、例えば表示装置の光源として利用することができる。

【0064】

本開示の実施形態による流れ抑制構造は、半導体発光素子に限定されず、受光素子などの他の電子部品を封止するパッケージにも適用され得る。

【産業上の利用可能性】

【0065】

本開示の発光装置は、例えば、ヘッドマウントディスプレイ、プロジェクタ、ディスプレイ、または照明器具に利用され得る。

【符号の説明】

【0066】

１０、１０－１、１０－２ ：基材
１０ａ ：底部
１０ｂ ：側壁部
１１ａ ：第１上面領域
１１ｂ ：第２上面領域
１２ａ ：内側金属層
１２ｂ ：外側金属層
１２ｃ ：内側金属層
１３、１３－１ ：スリット部
１４ ：枝部
１５ａ ：支持面
１５ｂ ：上面
２０、２０－１、２０－２、２０－３ ：蓋
２０－３ａ ：側壁部
２０－３ｂ ：上面部
２０ａ ：下面領域
２１ａ ：第１蓋側金属層
２１ａ－１ ：内側部分
２１ｂ ：第２蓋側金属層
２２ ：蓋側スリット部
２３ ：リッジ部
３０ ：サブマウント
４０ ：半導体発光素子
５０ ：光学部材
５１ ：反射面
５２ ：下面
７０ ：接合層（接合部材）
７１ ：はんだボール
１００、１０１ ：発光装置
Ｐ ：パッケージ
Ｖ ：封止空間

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7A】

【図7B】

【図7C】

【図7D】

【図8A】

【図8B】

【図8C】

【図8D】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】