JP5121421B2 - 光半導体素子用パッケージおよび光半導体装置 - Google Patents
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しかしながら、近年は、外的な環境によって大きく影響されることなく安定して発光する半導体レーザ素子が提供されるようになってきたことから、安定発光が可能な半導体レーザ素子を搭載する光半導体装置においては、キャップ封止を省略して、ステムに半導体レーザ素子を搭載した状態で製品として提供されるようになってきている。
ところで、光半導体装置に従来使用されているステムは、半導体レーザ素子からの放熱を考慮して、銅等の金属材をプレス加工して半導体レーザ素子を搭載する部位をブロック状の放熱部に形成し、あるいは比較的肉厚の金属材を使用してステムの放熱性を向上させるようにしている。
しかしながら、金属材をプレス加工して放熱用のブロック部を形成したり、肉厚の金属材を使用してステムを形成したりすることは、プレス加工性が悪いという問題と、コスト的に不利であるという問題があった。
すなわち、本発明に係る一光半導体素子用パッケージは、フランジ部と、前記フランジ部に一体にフランジ部から起立して形成されたキャップ部とからなるステム本体と、前記ステム本体に取り付けられたリードとを備え、前記フランジ部とキャップ部とは、金属板をプレス加工して一体に形成され、前記キャップ部は、背面を構成する素子搭載壁部と、側壁と、光半導体素子からの放射光を通過させる貫通孔が形成された天板部とから、前面が開放された形態に構成され、前記リードは、前記素子搭載壁部の内面に一端側が接合され、他端が前記キャップ部の開口する底部から延出して取り付けられていることを特徴とする。リードはステム本体とは別体に形成されてステム本体に取り付けられる。
また、前記フランジ部は、前記キャップ部の前面側が切除して形成されていることにより、素子搭載壁部にリードを取り付ける操作および光半導体素子とリードとをワイヤボンディングによって接続する操作を簡単に行うことができる。
また、前記フランジ部の短辺上に、位置決めピンが係合してフランジ部を位置決めする切欠が設けられていることにより、電子機器に光半導体装置を搭載する際に、容易に位置決めして搭載することができる。
また、本発明に係る他の光半導体素子用パッケージは、フランジ部と、前記フランジ部に一体にフランジ部から起立して形成されたキャップ部とからなるステム本体と、前記ステム本体に取り付けられたリードとを備え、前記フランジ部とキャップ部とは、金属板をプレス加工して一体に形成され、前記キャップ部は、背面を構成する素子搭載壁部と、側壁と、光半導体素子からの放射光を通過させる貫通孔が形成された天板部とから、前面が開放された形態に構成され、前記リードは、樹脂成形部と前記リードとが一体に樹脂成形された樹脂成形リードとして形成され、前記樹脂成形リードの上半部には、前記キャップ部の底部に開口する開口部から前記キャップ部に嵌入される嵌入部と、前記嵌入部を前記キャップ部に嵌入し、前記フランジ部との連結部分である前記キャップの底部の開口部の内縁に係止した状態で、前記樹脂成形リードを抜け止めする係止突部が設けられ、前記樹脂成形リードの下半部には、前記フランジ部から下方に延出する接続部が設けられ、前記嵌入部および前記接続部のそれぞれでは、前記リードの一端および他端が前記樹脂成形部から露出し、前記嵌入部には光半導体素子を前記素子搭載壁部に接合するための開口が設けられ、前記嵌入部を前記キャップ部に嵌入して前記樹脂成形リードが前記ステム本体に取り付けられていることを特徴とする。これによって、光半導体素子用パッケージの組み立てが容易で、かつリードの取り付け位置を精度よく設定することができる。
図1は、本発明に係る光半導体素子用パッケージの第1の実施の形態の構成を示す斜視図である。
この光半導体素子用パッケージ10は、光半導体装置を電子機器等に取り付ける際に用いられるフランジ部12と、フランジ部12から起立して設けられたキャップ部14とからなるステム本体と、キャップ部14の素子搭載壁部14aの内面に取り付けられた3本のリード15、16、17とからなる。
フランジ部12は、平面形状が全体として長方形状に形成され、フランジ部12の短辺12aの外側面は、従来の円形のフランジ部を備えるステムにおけるフランジ部の外径と同一径の円弧面に形成される。すなわち、フランジ部12の外形は、従来の円形フランジを備えたステムの円形フランジを2本の平行な直線によって切除した形態に形成され、短辺12aは円形フランジの外形線上に位置している。
短辺12aの中途位置には、光半導体装置を取り付ける際に光半導体装置を位置決めするための切欠12bが設けられている。
光半導体素子用パッケージ10において、フランジ部12の短辺12aの外側面(外形形状)を、従来のステムのフランジ部の外形形状と一致させるようにしているのは、従来の円形のフランジ部を備えるステムを取り付ける方法を変えることなく、いいかえれば機器側の設定を変えることなく、光半導体装置を取り付けられるようにするためである。
キャップ部14は、フランジ部12の長辺と長手方向が平行となる平面形状が長方形状に形成される。貫通孔14dは、天板部14cと長手方向が平行となる長方形に開口する。
図2は、キャップ部14の素子搭載壁部14aの内面位置が、光半導体素子用パッケージ10の中心(切欠12b、12bを結ぶ線と径線とが交差する位置が光半導体素子用パッケージ10の中心)から距離D偏位して配置され、素子搭載壁部14aに半導体レーザ素子を搭載した際に、光半導体素子用パッケージ10の中心からレーザ光が放射されるように構成されていることを示す。
本実施形態では、素子搭載壁部14aが光半導体素子用パッケージ10の中心から0.3mm偏位するように設定している。
本実施形態においては、リード15、16、17を素子搭載壁部14aの内面に接着して取り付けから、従来のリードをステムの貫通孔に挿通してガラス封止する方法と比較して、はるかに容易にリードを取り付けることができる。
本実施形態では、キャップ部14を素子搭載壁部14aと側壁14bと天板部14cの三方から囲む形態としたことによって、キャップ部14の保形性を確保することができ、キャップ部14の成形精度を向上させることが可能となっている。
また、キャップ部14の前面は開放されているが、素子搭載壁部14aの内面に光半導体素子を搭載することにより、天板部14c、側壁14b、素子搭載壁部14aによって光半導体素子が包囲されることによって光半導体素子が保護される。
半導体レーザ素子20は、非導電性あるいは導電性接着剤を用いて素子搭載壁部14aの内面に接合して取り付ける。
半導体レーザ素子20を素子搭載壁部14aに接合した後、半導体レーザ素子20と信号用のリード15、16とをワイヤボンディングし、素子搭載壁部14aと接地用のリード17とをワイヤボンディングすることによって光半導体装置22が形成される。光半導体素子用パッケージ10は、キャップ部14の前面が大きく開放しているから、半導体レーザ素子20とリード15、16とをワイヤボンディングし、素子搭載壁部14aとリード17とをワイヤボンディングする操作が妨げられることはない。
また、光半導体装置22における半導体レーザ素子20の放熱性については、素子搭載壁部14aが比較的広い面積に形成されていることによって一定程度確保することができる。
光半導体装置22を電子機器に装着する際は、フランジ部12に設けられた切欠12bに位置決めピンを係合させることによって光半導体装置22を位置決めして取り付けることができる。
また、光半導体装置は素子搭載壁部14aに半導体レーザ素子20を接合し、リード15、16、17をキャップ部14の所定位置に電気的に絶縁して接着して取り付ければよいから光半導体装置22を組み立てる作業も容易である。
図4は、光半導体素子用パッケージの第2の実施の形態の構成と、この光半導体素子用パッケージに半導体レーザ素子20を搭載した光半導体装置24の斜視図を示す。
本実施形態の光半導体装置24において特徴的な構成は、光半導体素子用パッケージのステム本体を構成するフランジ部12とキャップ14との構成において、フランジ部12から起立させて形成したキャップ部14の前面側に位置するフランジ部分を削除した形態としたことにある。すなわち、キャップ部14の前面側に位置するフランジ部12を除去することにより、フランジ部12を含めてキャップ部14の前面を完全に開放した形態としたものである。
フランジ部12の短辺12aを円形フランジの外形線と同一線上(同一曲率)に位置させた形態とすること、短辺12a上に切欠12bを設ける構成は第1の実施の形態の光半導体装置22と同様である。
なお、キャップ部14の前面側のフランジ部12を部分的に除去する場合に、キャップ部14の前縁位置に合わせてフランジ部12を直線的に切除した形態としなければならないものではなく、キャップ部14の前面を開放する形態であればフランジ部12を除去する形態としては種々の方法をとり得る。
また、キャップ部14の前面がフランジ部12を含めて開放されることにより、素子搭載壁部14aのリード15、16、17を接合する操作が容易になり、半導体レーザ素子20とリード15、16とをワイヤボンディングし、素子搭載壁部14aとリード17とをワイヤボンディングする操作が、さらに容易になるという利点がある。
図5は、光半導体素子用パッケージの第3の実施の形態の構成を示す斜視図である。本実施形態の光半導体素子用パッケージ11のフランジ部12とキャップ部14とからなるステム本体の構成は、図1に示すステム本体と同一である。図1に示した光半導体素子用パッケージ10と相違する構成は、ステム本体にリード15、16、17を取り付ける構造である。
すなわち、本実施形態においては、樹脂基体部26と一体にリード15、16、17を樹脂成形して形成した樹脂成形リード30をキャップ部14に嵌入するようにして取り付けることにより光半導体素子用パッケージ11を構成する。
樹脂成形リード30の上半部には、キャップ部14の底部に開口する開口部12cからキャップ部14に嵌入される嵌入部26aと、嵌入部26aをキャップ部14に嵌入した状態で樹脂成形リード30を抜け止めする係止突部26bが設けられ、下半部には、フランジ12の長手方向と面方向を平行とした配置に、フランジ部12から下方に延出する接続部26cが設けられている。
樹脂成形リード30をステム本体から抜け止めさせるための係止突部26bは、図6(b)に示すように、前面部が、上方が幅狭となるテーパ面に形成され、ステム本体に嵌入させた状態で係止突部26bの下端縁が開口孔12cの内縁に係止して抜け止めされる。
本実施形態の光半導体素子用パッケージ11では、ステム本体に樹脂成形リード30を装着した後、キャップ部14の素子搭載壁部14aにレーザ素子(光半導体素子)を搭載し、レーザ素子とリード15、16、17とをワイヤボンディングすることによって光半導体装置として提供される。
また、樹脂成形リード30はステム本体とは別に用意するから、リード15、16、17のワイヤボンディング部や外部に露出するコンタクト部に金めっき等の所要の保護めっきを施すことが容易に可能になる。ワイヤボンディング部や外部に露出する部分のみに金めっき等の保護めっきを施すから、ステム本体の全体にめっきを施すといった無駄を省くことができるという利点もある。
12 フランジ部
12a 短辺
12b 切欠
12c 開口部
14 キャップ部
14a 素子搭載壁部
14b 側壁
14c 天板部
14d 貫通孔
15、16、17 リード
18 接着フィルム
20 半導体レーザ素子
22、24 光半導体装置
26 樹脂基体部
26a 嵌入部
26b 係止突部
26c 接続部
26d 開口
30 樹脂成形リード
Claims (9)
- フランジ部と、前記フランジ部に一体にフランジ部から起立して形成されたキャップ部とからなるステム本体と、
前記ステム本体に取り付けられたリードとを備え、
前記フランジ部とキャップ部とは、金属板をプレス加工して一体に形成され、
前記キャップ部は、背面を構成する素子搭載壁部と、側壁と、光半導体素子からの放射光を通過させる貫通孔が形成された天板部とから、前面が開放された形態に構成され、
前記リードは、前記素子搭載壁部の内面に一端側が接合され、他端が前記キャップ部の開口する底部から延出して取り付けられていることを特徴とする光半導体素子用パッケージ。 - 前記フランジ部は、円形フランジの一部を切除した形態に形成されていることを特徴とする請求項1記載の光半導体素子用パッケージ。
- 前記フランジ部は、円形フランジを2本の平行な直線によって切除し、両短辺が前記円形フランジの外形線上に位置する、平面形状が長方形状に形成されていることを特徴とする請求項2記載の光半導体素子用パッケージ。
- 前記フランジ部は、前記キャップ部の前面側が切除して形成されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項記載の半導体素子用パッケージ。
- 前記フランジ部の短辺上に、位置決めピンが係合して前記フランジ部を位置決めする切欠が設けられていることを特徴とする請求項3記載の光半導体素子用パッケージ。
- 前記キャップ部は、平面形状が長方形に形成されていることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項記載の光半導体素子用パッケージ。
- 前記キャップ部は、平面形状が長方形状に形成された前記フランジ部の長手方向を長手とする、平面形状が長方形に形成されていることを特徴とする請求項3記載の光半導体素子用パッケージ。
- フランジ部と、前記フランジ部に一体にフランジ部から起立して形成されたキャップ部とからなるステム本体と、
前記ステム本体に取り付けられたリードとを備え、
前記フランジ部とキャップ部とは、金属板をプレス加工して一体に形成され、
前記キャップ部は、背面を構成する素子搭載壁部と、側壁と、光半導体素子からの放射光を通過させる貫通孔が形成された天板部とから、前面が開放された形態に構成され、
前記リードは、樹脂成形部と前記リードとが一体に樹脂成形された樹脂成形リードとして形成され、
前記樹脂成形リードの上半部には、前記キャップ部の底部に開口する開口部から前記キャップ部に嵌入される嵌入部と、前記嵌入部を前記キャップ部に嵌入し、前記フランジ部との連結部分である前記キャップの底部の開口部の内縁に係止した状態で、前記樹脂成形リードを抜け止めする係止突部が設けられ、
前記樹脂成形リードの下半部には、前記フランジ部から下方に延出する接続部が設けられ、
前記嵌入部および前記接続部のそれぞれでは、前記リードの一端および他端が前記樹脂成形部から露出し、
前記嵌入部には光半導体素子を前記素子搭載壁部に接合するための開口が設けられ、
前記嵌入部を前記キャップ部に嵌入して前記樹脂成形リードが前記ステム本体に取り付けられていることを特徴とする光半導体素子用パッケージ。 - 請求項1〜8のいずれか一項記載の光半導体素子用パッケージに光半導体素子が搭載された光半導体装置であって、
前記光半導体素子は、前記キャップ部の前記素子搭載壁部に接合して取り付けられ、
前記光半導体素子と前記リードとがワイヤボンディングにより電気的に接続されていることを特徴とする光半導体装置。
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