JP5998962B2

JP5998962B2 - 半導体光装置

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Publication number: JP5998962B2
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Authority: JP
Inventors: 端佳畑
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Priority date: 2013-01-31
Filing date: 2013-01-31
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Description

本発明は、半導体光装置に関する。

従来、例えば、特開平７−２１８７７３号公報に開示されているように、レンズを取り付けるべき取付部品（この公報ではパイプ）に対して、レンズを一体モールド成形した構成を備えた半導体光装置が知られている。従来は、レンズの周りにメタライズ処理を施し金属製の取付部品に対してロウ付け固定するなどの生産方法がとられてきた。これに対し、上記公報にかかるレンズ一体化モールド成形技術によれば、部品点数削減や接合箇所削減、および量産性向上が図られる。

ところで、ＣＡＮパッケージにおいてレンズを取り付けるべき取付部品は、キャップと呼ばれる筒状の部材である。樹脂製のキャップにレンズを一体成形することで、上記公報と同様の利点がある。ただし、この場合には従来金属製キャップをステムに溶接固定していたところを、樹脂製のキャップであるため溶接はできない。したがって、樹脂製のキャップとステムとを接着剤を用いて接着することになる。

ＣＡＮパッケージの形態をとる半導体光装置では、キャップの内側に半導体光素子が設けられている。半導体光素子としては、半導体レーザダイオードあるいはフォトダイオードがある。この半導体光素子の光軸とレンズとの位置あわせ精度は、半導体光装置の性能を決定する重要事項である。この位置あわせは、光軸と平行な方向（Ｚ方向）および光軸と垂直な面上の方向（ＸＹ平面方向）の両方を含む。レンズと一体化されたキャップをステムに対して精度良く位置合わせし、固定しなければならない。

この点に関し、上記特開平７−２１８７７３号公報や特開２００３−０３５８５５号公報には、レンズと一体化した取付部品（キャップ）やステムに対して段差や凹部を設ける技術が開示されている。これらの段差や凹部を用いて両部品間の位置決めを精度良くおこなうことができる。

特開平７−２１８７７３号公報特開２００３−０３５８５５号公報特開２０１０−１８３００２号公報特開平３−０３０５８１号公報

ＣＡＮパッケージは、光学素子や電気部品を含む各種部品（半導体光素子を含む）を高密度にステムに実装し、この上にキャップを被せて封止するものである。キャップを被せる制約から、ステム上面において部品を配置できるスペースには限りがある。この点、上記従来の技術のようにステムとキャップの両部品間の位置決めを行うために段差や凹部を設けるにあたっては、ステム上のそれ相応の領域が段差や凹部のために使用されてしまう。その結果、ステム上において部品配置できるスペースが減少するという問題があった。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、キャップの内部空間をなるべく大きく確保しつつ、精度よく位置決めを行うことができる半導体光装置を提供することを目的とする。

本発明にかかる半導体光装置は、
ステムと、
前記ステムに取り付けられた半導体光素子と、
一端および他端並びに前記一端と他端を結ぶ外表面および内表面を有する筒状胴部、前記一端側に設けられた板部、および前記他端の側に設けられた縁部とを備え、前記縁部が前記ステムに接着されることで前記半導体光素子を覆う、樹脂製のキャップと、
前記板部に設けられて前記キャップと一体化されたレンズと、
を備え、
前記筒状胴部は、
第１部分と、
前記筒状胴部の周方向に離間して設けられ、前記第１部分よりも前記内表面側に突き出た複数の第２部分と、
を有し、
前記キャップと前記ステムのうち一方の部品が、平面視で複数の前記第２部分と重なる位置に、前記キャップと前記ステムのうち他方の部品の表面に当接する凸部を備えることを特徴とする。

本発明によれば、高さ方向位置決め用の凸部と当接すべき第２部分が筒状胴部に部分的に設けられているので、キャップの内部空間をなるべく大きく確保しつつ、高さ方向に精度よく位置決めを行うことができる。

本発明の実施の形態１にかかる半導体光装置の斜視図である。本発明の実施の形態１にかかる半導体光装置が有するキャップの斜視図である。本発明の実施の形態１にかかる半導体光装置が有するキャップの底面図である。本発明の実施の形態１にかかる半導体光装置の内部構成を示す斜視図である。本発明の実施の形態１にかかる半導体光装置が有するステムの上面図である。本発明の実施の形態１にかかる半導体光装置の側断面図であり、図１のＡ−Ａ´線に沿う断面図である。図６の破線Ｘで囲った部位を拡大した拡大断面図である。本発明の実施の形態１にかかる半導体光装置が有する作用効果としての、凸部による高さ方向位置決めの様子を説明するための図である。本発明の実施の形態１にかかる半導体光装置の変形例を示す図であり、キャップおよびステムの変形例を説明するための図である。本発明の実施の形態１にかかる半導体光装置の変形例を示す図であり、キャップおよびステムの変形例を説明するための図である。本発明の実施の形態１にかかる半導体光装置の変形例を示す図であり、キャップおよびステムの変形例を説明するための図である。本発明の実施の形態１にかかる半導体光装置の変形例を示す図であり、キャップおよびステムの変形例を説明するための図である。本発明の実施の形態１にかかる半導体光装置の変形例を示す図であり、キャップおよびステムの変形例を説明するための図である。図１１にかかる変形例での接着剤による接着の様子を示す図である。本発明の実施の形態１にかかる半導体光装置での接着剤による接着の様子を示している。本発明の実施の形態１にかかる半導体光装置の変形例を示す図である。本発明の実施の形態２にかかる半導体光装置の構成を説明するための図である。本発明の実施の形態２にかかる半導体光装置が有するキャップの底面図である。本発明の実施の形態２にかかる半導体光装置の変形例を示す図である。本発明の実施の形態２にかかる半導体光装置の変形例を示す図である。本発明の実施の形態３にかかる半導体光装置の構成を示す図である。本発明の実施の形態３にかかる半導体光装置の構成を示す断面図であり、スリット構造を設けた段差部近傍の断面を示す図である。本発明の実施の形態３にかかる半導体光装置の変形例を示す図である。本発明の実施の形態３にかかる半導体光装置の変形例を示す図である。本発明の実施の形態に対する比較例を示す図である。

実施の形態１．
［実施の形態１の装置の構成］
図１は、本発明の実施の形態１にかかる半導体光装置２０の斜視図である。本実施の形態では、半導体光装置２０にＣＡＮパッケージ構造を採用している。図１において、半導体光装置２０は、ステム３２にかぶせられた蓋状体としてのキャップ２８とから構成されている。ステム３２とキャップ２８とは接着剤により固着されている。キャップ２８に覆われた内部は気密封止されている。封止ガスは、空気、ドライガス又は窒素などである。

（キャップの構成）
図２は、本発明の実施の形態１にかかる半導体光装置２０が有するキャップ２８の斜視図である。キャップ２８は、樹脂製である。キャップ２８は、筒状胴部２８ａを備えている。筒状胴部２８ａは、一端および他端並びに一端と他端を結ぶ外表面および内表面２８ｄを有している。キャップ２８は、筒状胴部２８ａの一端側に設けられた板部２８ｂを有している。キャップ２８は、筒状胴部２８ａの他端の側に設けられた縁部２８ｃを備えている。縁部２８ｃがステム３２に接着剤１４０を介して接着されることで、半導体光素子１００が覆われる。接着剤１４０は縁部２８ｃの全周に渡って塗布されている。

レンズ２７は、板部２８ｂに設けられてキャップ２８と一体化されている。レンズ２７は、一体モールド成形によりキャップ２８と一体成形される。

キャップ２８は、３つの凹部２９を備えている。以下、便宜上、３つの凹部２９を、それぞれ凹部２９ａ、２９ｂ、２９ｃとして区別する。

図３は、本発明の実施の形態１にかかる半導体光装置２０が有するキャップ２８の底面図である。図３（ａ）に、キャップ２８底面側の各構成を、符号とともに示す。図３（ｂ）に示すように、筒状胴部２８ａは、３つの第１部分Ｐ１と、３つの第２部分Ｐ２とを備えている。複数の第２部分Ｐ２は、筒状胴部２８ａの周方向に離間して設けられ、第１部分よりも内表面２８ｄ側に突き出た部分である。第１部分Ｐ１は、内径ｒ１を有している。第２部分Ｐ２は、内径ｒ２を有している。内径ｒ２は内径ｒ１よりも小さい。また、キャップ２８は、第１部分Ｐ１は肉薄であり、第２部分Ｐ２は肉厚の部分となっている。実施の形態１に限らず、その変形例および実施の形態２，３についても、この第１部分Ｐ１および第２部分Ｐ２は同様の構成である。

（ステムの構成）
図４は、本発明の実施の形態１にかかる半導体光装置２０の内部構成を示す斜視図である。図４において、ステム３２には棒状端子としてのリードピン３６が固着されている。ここに示された半導体光装置２０は一例としてリードピン３６が４本の場合であるが、さらに多くの本数のリードピン３６が配設されている場合もある。

ステム３２は金属製、例えば直径が３〜１０ｍｍ程度の鉄製の円板でリードピン３６が挿入される貫通孔４０がリードピン３６の個数に対応して、４個穿孔されている。リードピン３６はガラス製のハーメチック４４によりステム３２に固着される。またこのハーメチックにより貫通孔４０とリードピン３６との隙間が封止されている。ステム３２の第１の主面としての上面３２ａの上には金属ブロック１４がハンダで固着され、この金属ブロック１４の上にさらにサブマウント１３がハンダで固着され、このサブマウント１３に半導体光素子１００がハンダにより固着されている。半導体光素子１００は、半導体レーザ素子である。なお、半導体光装置２０を、半導体光素子としてフォトダイオードを用いた受光装置としてもよい。

この半導体光素子１００は、信号線としての金線１５によりステム３２の上面３２ａ側でリードピン３６と接続される。

キャップ２８はステム３２の上面３２ａ側にあるリードピン３６の突出部、金線１５、金属ブロック１４、サブマウント１３、および半導体光素子１００などの構成部分を覆う。キャップ２８とステム３２の表面とは接着剤１４０で接着され、キャップ２８内部の空間は気密封止される。キャップ２８の頂部はレンズ２７が一体化されており、このレンズ２７を介してレーザ光が出射される。

実施の形態１では、半導体光素子１００を搭載する台座を、サブマウント１３と金属ブロック１４の積層構造とする。サブマウント１３および金属ブロック１４は「熱伝導性材料で形成された台座」を構成している。この台座は、半導体光素子１００の放熱に用いられる。つまり台座が放熱機能を有している。半導体光素子１００はサブマウント１３上にジャンクションを下にして接続されている。サブマウント１３は、半導体光素子１００と金属ブロック１４の間の熱応力の緩和や半導体光素子１００の放熱を行うために設けられる。サブマウント１３の材料は、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）である。金属ブロック１４の材料は、銅（Ｃｕ）である。サブマウント１３と金属ブロック１４とを固着するハンダは、材料をＡｕＳｎとする低融点半田である。サブマウント１３の材料を炭化珪素（ＳｉＣ）としても良い。

図５は、本発明の実施の形態１にかかる半導体光装置２０が有するステム３２の上面図である。図５には、破線により、キャップ２８が重なる位置が図示されている。ステム３２には、３つの凸部３３が設けられている。図３と図５を比較することでわかるように、凸部３３は、平面視で複数の第２部分Ｐ２と重なる位置に設けられている。このように、実施の形態１にかかる半導体光装置２０では、ステム３２が、平面視でキャップ２８の複数の第２部分Ｐ２と重なる位置に、キャップ２８の表面にそれぞれ当接する複数の凸部３３を備えている。

また、本実施の形態では、図３と図５を比較して明らかなように、キャップ２８が、凸部３３が当接する部位に凹部２９を備えている。キャップ２８の凹部２９は、少なくとも凸部３３の外形よりも大きな開口断面積を有しており、ステム３２の凸部３３と嵌り合うようになっている。また、後述するように、凹部２９の深さＤは、凸部３３の高さＨよりも小さい。

複数の凸部３３は、複数の第２部分Ｐ２とそれぞれ重なる位置に、部分的に設けられたものである。第２部分Ｐ２および凸部３３は、ステム３２上の３つの位置に一組ずつ設けられている。この３つの位置は、上面３２ａに鋭角三角形を描く。これにより、３点でキャップ２８を安定的に支持することができる。

接着剤１４０は、縁部２８ｃの全周にわたって塗布されており、縁部２８ｃ全体がステム３２の上面３２ａに接着剤１４０で固着される。つまり、凹部２９と凸部３３が接着剤１４０で固着されるとともに、これ以外の部位（第１部分Ｐ１）についても縁部２８ｃと上面３２ａが接着剤１４０で固着されている。

本実施の形態によれば、高さ方向位置決め用の凸部３３と当接すべき第２部分Ｐ２が、筒状胴部２８ａに部分的に設けられている。ここで言う高さ方向とは、図１で言えばＺ軸方向であり、半導体光素子１００の光軸方向である。部分的な第２部分Ｐ２の形成により、相対的に小さな内径ｒ２となってしまう第２部分Ｐ２を局所的に設けるにとどめることができる。これに応じて、凸部３３と当接しなくともよい第１部分Ｐ１を、相対的に大きな内径ｒ１で形成することができる。上面３２ａのうちこの内径ｒ１に当たる領域については、径方向に相対的にスペースを広く取ることができる。その結果、キャップ２８の内部空間をなるべく大きく確保しつつ、高さ方向に精度よく位置決めを行うことができる。

図２５は、本発明の実施の形態に対する比較例を示す図であり、比較例としてのステム１２３２の上面を示している。ステム１２３２は、円周状の凸部１２３３を備えている。この凸部１２３３が、ステム３２の凸部３３と同等の機能を発揮して、キャップ２８の縁部２８ｃと接着されるものとする。このような比較例の場合、電子部品の実装スペースは、凸部１２３３の内側の領域に限定される。これを実施の形態１にかかるステム３２の上面、つまり図５と比較してみると、ステム３２では凸部３３が部分的に設けられており、しかもキャップ２８の第２部分Ｐ２が部分的に設けられている。このため、比較例よりも、実施の形態１にかかるキャップ２８はその内部空間をなるべく大きく確保することができる。

精度良い位置決めは、凸部３３の先端をそれぞれ適切に削る等して容易に実現することができる。つまり、レンズ２７と半導体光素子１００との間の距離が大きすぎるようであれば、３つの凸部３３を均等に削って、キャップ２８をよりステム３２側に位置させればよい。また、ステム３２の上面３２ａを完全な水平面とすることは製造技術上難しく、位置によって公差範囲内で一定のばらつきが存在しうる。これに伴うキャップ２８の傾きを是正するために、複数の凸部３３の一つ一つの高さを異ならしめるように凸部３３の先端を削ることもできる。これにより、キャップ２８の傾きを補正することができる。また凸部３３は部分的に設けられており、削り加工も容易である。

また、キャップ２８では、凹部２９が四角形の輪郭を有する開口を有している。つまり、凹部２９の開口は、４つの辺を有している。これにより、凹部２９に凸部３３が嵌ることで、平面方向（図１ではＸ−Ｙ平面方向）に対するキャップ２８とステム３２の位置ずれを防止することもできる。つまり、平面方向における精度の良い位置決めも可能である。

（側断面の構成）
図６は、本発明の実施の形態１にかかる半導体光装置２０の側断面図であり、図１のＡ−Ａ´線に沿う断面図である。半導体光素子１００の光軸ＡＸとレンズの中心Ｃとが一致する位置関係でキャップが固定されている。これは、複数の凸部３３の先端を互いに高さが異なるように適切に削ることで、精度良い位置決めが実現されたものである。

図７は、図６の破線Ｘで囲った部位を拡大した拡大断面図である。ここでは、便宜上、凸部３３ｂを例示しているが、他の凸部３３（凸部３３ａ、３３ｃ）についても同様の構成を備えるものである。図７に示すように、凸部３３ｂは、高さＨを備えている。また、凹部２９ｂは、深さＤを備えている。深さＤは、高さＨよりも小さい。また、凸部３３は、上端面１３３ｂと、側面１３３ａとを備えている。さらに、凹部２９ｂは、底面１２９ａと側面１２９ｂを備えている。底面１２９ａの幅Ｗ２は、上端面１３３ｂの幅Ｗ１よりも、大きい。

図７では凹部２９ｂおよび凸部３３ｂの一方向断面のみを示しているが、図７と紙面垂直方向に凹部２９ｂおよび凸部３３ｂを切断した場合の断面構成も、図７と同様であるものとする。つまり、それぞれの凹部２９の縁の輪郭は、それぞれの凸部３３の外形よりも一回り大きな寸法を備えており、凹部２９内に凸部３３が収まるようになっている。
底面１２９ａの幅Ｗ２と上端面１３３ｂの幅Ｗ１の差は、本実施形態では後述する接着剤１４０も考慮してある程度大きくしているが、必ずしも十分に大きくしなくともよく、過不足無く嵌り合うことができる程度の公差範囲内で作成しても良い。

このような構成で接着剤１４０による接着固定が施されることで、凸部３３の上端面１３３ｂ（Ｚ軸を向く面）とともに、凸部３３の側面１３３ａ（ＸＹ平面に垂直な面）を接着することができる。このような接着により強固に固定ができ、横荷重耐性を向上させることができる。

図８は、本発明の実施の形態１にかかる半導体光装置２０が有する作用効果としての、凸部３３による高さ方向位置決めの様子を説明するための図である。凸部３３ｂと凸部３３ｃとが、異なる高さＨ１、Ｈ２とを備えている。本実施形態では、ステム３２の上面３２ａは、位置によってギャップＧの高さの差がある場合を例示するものとする。この場合、本実施の形態では、このギャップＧを緩和するように、凸部３３ｂの高さＨ１を、凸部３３ｃの高さＨ２よりも、大きくとっている。一方、凹部２９ｂ、２９ｃは、ともに、同じ深さＤを備える。

前述したように、凹部２９の深さＤは、凸部３３の高さＨよりも小さい。したがって、凸部３３ｂの突き出しが大きくされた分だけ、凹部２９ｂは相対的に上面３２ａから高い位置に支持される。その結果、上面３２ａ上に存在するギャップＧにかかわらず、キャップ２８の傾きを抑制し、キャップ２８の姿勢を調節することができる。このような凹部２９および凸部３３によるキャップ２８の高さ位置および姿勢調節によれば、複数の凸部３３の削り量を適宜に調節することで、図６に示したごとく、レンズ２７と半導体光素子１００の位置関係を精度良く調節することができる。

［実施の形態１の装置の変形例］
図９乃至１３は、本発明の実施の形態１にかかる半導体光装置２０の変形例を示す図であり、キャップ２８およびステム３２の変形例を説明するための図である。

図９の変形例では、キャップ２８に代えて、キャップ２２８を用いる。キャップ２２８は、第２部分Ｐ２の構成（具体的には、凹部２２９の形状）においてキャップ２８と異なっているが、それ以外は同様である。図９（ａ）はキャップ２２８の底面図であり、図９（ｂ）はキャップ２２８とステム３２を重ねた場合における図９（ａ）のＢ−Ｂ´線に沿う断面図である。

図９（ａ）に示すように、本変形例では、３つの凹部２２９それぞれが、キャップ２２８における縁部の内側から外側まで連続して延びる一本の溝として形成されている。つまり、凹部２２９が、内表面２２８ｄ側からキャップ２２８の外表面にかけて一本の連続した溝である。図９（ｂ）に示すように、この溝としての凹部２２９の内部に、凸部３３がはまり込むとともに、接着剤１４０によってそれらが固着されている。凹部２２９と凸部３３が接着剤１４０で固着されるとともに、これ以外の部位（第１部分Ｐ１）についても縁部２８ｃと上面３２ａが接着剤１４０で固着されている。

図１０の変形例では、キャップ２８に代えて、キャップ３２８を用いる。キャップ３２８は、第２部分Ｐ２の構成（具体的には、段差部３２９の形状）においてキャップ２８と異なっているが、それ以外は同様である。

図１０（ａ）はキャップ３２８の底面図であり、図１０（ｂ）はキャップ３２８とステム３２を重ねた場合における図１０（ａ）のＣ−Ｃ´線に沿う断面図である。本変形例では、３つの段差部３２９それぞれが、キャップ３２８における縁部３２８ｃの内側から外側まで突出する段部として形成されている。つまり、段差部３２９が、内表面３２８ｄ側に部分的に突き出た凸部である。

ただし、図１０（ｂ）に断面形状を示すように、縁部３２８ｃの底面は段差部３２９の底面よりも突き出ており、縁部３２８ｃ表面を基準とすると、段差部３２９の表面のほうが相対的に低く窪んでいる。凸部３３の上端面は、この段差部３２９の表面と当接する。このようにして、段差部３２９に凸部３３がはまり込むとともに、接着剤１４０によってそれらが固着されている。段差部３２９と凸部３３が接着剤１４０で固着されるとともに、これ以外の部位（第１部分Ｐ１）についても縁部３２８ｃと上面３２ａが接着剤１４０で固着されている。

図１１の変形例では、キャップ２８に代えて上述のキャップ３２８を用いるとともに、ステム３２に代えて下記に述べるステム４３２を用いる。ステム４３２は、凸部４３３の構成においてステム３２と異なっているが、それ以外は同様である。
図１１（ａ）はステム４３２の上面図であり、図１１（ｂ）はキャップ３２８とステム４３２を重ねた場合における図１１（ａ）のＤ−Ｄ´線に沿う断面図である。本変形例にかかる凸部４３３は、凸部３３と比較して、ステム４３２の径方向の寸法が大きく取られている。その結果、図１１（ｂ）に示すように、キャップ３２８の段差部３２９底面の全体にわたって、凸部４３３の上端面が接触することができる。このような形態であってもよい。
また、ステム３２上の３つの凸部３３に代えて、１つの連続した円形の凸部に変更することもできる。この場合、第２部分Ｐ２付近の断面形状は図１１（ｂ）と同様であるが、金属ブロック１４等の各種部品搭載領域が、ステム３２の周縁部よりも一段高くなる。このような構成であっても良い。３つの凸部３３を個別に設ける場合と比較して、１つの凹部を設けるに留めることで、より単純な構造とすることができ、位置決め精度を犠牲にすることなく、製造コストを下げることができる。

図１２の変形例では、キャップ２８に代えて、キャップ５２８を用いる。キャップ５２８は、第２部分Ｐ２の構成においてキャップ２８と異なっているが、それ以外は同様である。
図１２は、キャップ５２８の底面図である。図１２では、第２部分Ｐ２が、肉厚とはされていない。つまり、キャップ５２８の筒状胴部は、第１部分Ｐ１と第２部分Ｐ２とでほぼ同じである。その代わりに、図１２に示すように、第２部分Ｐ２がキャップ５２８の円筒中心軸側に３箇所ほど部分的に突き出ている。縁部５２８ｃにおけるこの部分的に突き出た３つの部位に、凹部５２９ａ、５２９ｂ、５２９ｃがそれぞれ設けられている。凹部５２９は図９（ｂ）のようにステム３２の凸部３３をその内部に受け入れて、互いに当接することができる。

図１３の変形例では、キャップ２８に代えてキャップ６２８を用いるとともに、ステム３２に代えてステム６３２を用いる。図１３（ａ）はキャップ６２８の底面図であり、図１３（ｂ）はステム６３２の上面図である。上記の実施の形態１では、「第２部分Ｐ２、凹部２９、および凸部３３の組」が、１つの筒状胴部２８ａに３つ形成されており、前述の各種変形例でもこれは同様であった。これに対し、図１３の変形例では、「第２部分Ｐ２、凹部６２９および凸部６３３の組」が、１つの筒状胴部２８ａに２つだけ設けられており、この点が上記の実施の形態１とは異なっている。図１３に示す変形例では、第２部分Ｐ２が、対向する２箇所に、ある程度大きな広がりを持って形成されている。これに応じて、凹部６２９および凸部６３３も、実施の形態１と比較して相対的に大きな外形（面積）を有している。これにより、２点支持によっても安定してキャップ６２８を支持、固定することができ、実施の形態１と同様にキャップ６２８の内部空間を広く取ることができる。

ここで、図１４は、上記図１１にかかる変形例での接着剤１４０による接着の様子を示す図である。図１４にかかる構成によれば、図面左側（キャップ３２８の外側）に接着剤１４０が集まるため、図面右側（キャップ３２８の内表面３２８ｄ側）への接着剤が流れ出すことを抑制する効果がある。図１５は、本発明の実施の形態１にかかる半導体光装置２０での接着剤１４０による接着の様子を示している。図１５にかかる構成によれば、接着剤１４０が凹部２９の中心に集まるため、キャップ２８の縁部２８ｃ外側への接着剤１４０の流れ出しを抑制できる。このように、凹部２９および凸部３３並びに上記変形例によれば、接着剤１４０の流れを抑制し、接着剤の量、位置を制御する効果がある。

図１６は、本発明の実施の形態１にかかる半導体光装置２０の変形例を示す図である。図１６は、凹部２９および凸部３３に代えて、凹部１０２９および凸部１０３３を設けたキャップ１０２８およびステム１０３２を用いるものである。これ以外の構成については、キャップ１０２８およびステム１０３２は、キャップ２８およびステム３２と同様の構成を有している。

ステム１０３２は、凸部１０３３を備えている。凸部１０３３は、上端面１０３３ｃと、幅Ｗ４を有する第１の側面１０３３ａと、幅Ｗ３（但し、Ｗ３＜Ｗ４）を有する第２の側面１０３３ｂとを備えている。凸部１０３３は、高さＨ方向に行くほど、つまり、上端面１０３３ｃ側ほど、段階的に外形が小さくなる。
キャップ１０２８は、複数の段差を有する凹部１０２９を備えている。凹部１０２９は、底面１０２９ａと、幅Ｗ６を有する第１の側面１０２９ｂと、幅Ｗ５（但し、Ｗ５＞Ｗ６）を有する第２の側面１０２９ｃとを備えている。凹部１０２９は、深さＤ方向に行くほど、つまり、底面１０２９ａ側ほど、段階的に外形が小さくなる。
このような構成によれば、接着剤がレンズ被着面の中心に集まるため、レンズの側面への接着剤の流れ出しを抑制できる。また、接着面積向上による接着力向上という効果もある。

図１６では凹部１０２９および凸部１０３３の一方向断面のみを示しているが、図１６と紙面垂直方向に凹部１０２９および凸部１０３３を切断した場合の断面構成も、図１６と同様であるものとする。つまり、それぞれの凹部１０２９の縁の輪郭は、それぞれの凸部１０３３の外形よりも一回り大きな寸法を備えており、凹部１０２９内に凸部１０３３が収まるようになっている。

実施の形態１では、ステム３２が凸部３３を有したが、本発明はこれに限られない。キャップ２８が、複数の第２部分Ｐ２それぞれに、凸部を有するものであってもよい。これに応じて、ステム３２において凸部３３があった位置に、これに代えて凹部２９を形成しても良い。また、高精度位置決めは、複数の凸部３３について高さＨを異ならしめるだけではなく、これに代えて又はこれとともに、複数の凹部２９について深さＤを異ならしめて調節してもよい。

なお、凸部３３はステム３２の削り出しにより形成してもよく、別部品として作成した金属ブロック片を上面３２ａに溶接等で固定して凸部３３を形成するようにしても良い。

本発明においては、第２部分Ｐ２を部分的に設ける位置は、筒状胴部２８ａの周方向の３箇所に限られない。第２部分Ｐ２を部分的に設ける位置は筒状胴部２８ａの周方向の複数の位置（２つ、３つ、４つ或いはこれ以上の位置）に適宜に設けられていれば良く、これに平面視で重なるよう凸部３３はステム３２上の複数の位置に設けられていてもよい。

なお、凸部３３は平面視で矩形形状としたが、本発明はこれに限られない。平面視で、三角形、台形、或いは五角形以上の多角形としてもよい。また、平面視で、円形、楕円形としてもよい。また、凸部３３と凹部２９の輪郭形状は必ずしも同じ（相似）でなくともよく、凹部２９に入り込むことのできる凸部であればよい。

実施の形態２．
図１７は、本発明の実施の形態２にかかる半導体光装置の構成を説明するための図である。実施の形態２にかかる半導体光装置は、キャップ２８の第２部分Ｐ２の構成を除き、実施の形態１にかかる半導体光装置２０と同様の構成を備えるものとする。

図１７に示すのは、実施の形態２にかかる半導体光装置のキャップ７２８における、図６のＸ部に相当する部位の拡大断面図である。これは、図７或いは図９乃至１１等に示した部位に相当する部位の断面図である。或いは、図１４に相当する部位の拡大断面図である。キャップ７２８は、貫通穴７００を備えている点を除き、キャップ３２８と同様に、３つの第２部分Ｐ２にそれぞれ段差部３２９（段差部３２９ａ、３２９ｂ、３２９ｃ）を備えている。

キャップ７２８と図１４に示したステム４３２とを組み立てたとき、貫通穴７００は、第１の口が、凸部４３３ｂの側面に位置している。また、第２の口が、段差部３２９の外側、つまりキャップ７２８の外周面上に位置している。この貫通穴７００は、接着剤１４０の逃がし穴として機能する。接着剤１４０を逃がす貫通穴７００を設けることで、接着に寄与すべき段差部３２９ｂとステム４３２の凸部４３３ｂとの間の接着剤１４０の量を、なるべく一定量に近づけることができる。

図１８（ａ）は、本発明の実施の形態２にかかる半導体光装置が有するキャップ７２８の底面図である。図１８（ａ）に示すように、３つの第２部分Ｐ２それぞれに、貫通穴７００を一つずつ設けても良い。なお、第２部分Ｐ２それぞれについて、貫通穴７００を複数個ずつ設けても良い。図１８（ｂ）は、キャップ７２８とステム４３２とを接着したときの様子を示す図である。

図１９および図２０は、本発明の実施の形態２にかかる半導体光装置の変形例を示す図である。図１９は貫通穴７０２を設けたキャップ２８の底面図であり、図２０はこのキャップ２８とステム３２とを組み立てた状態における断面図を示す。この変形例は、実施の形態１の変形例にかかるキャップ２８について、それぞれの第２部分Ｐ２に、上記の貫通穴７００と同様に貫通穴７０２を設けた構成である。

なお、貫通穴７００は、全ての第２部分Ｐ２に設けなくともよく、３つの第２部分Ｐ２のうち１つ又は２つの第２部分Ｐ２のみに設けても良い。

実施の形態３．
図２１は、本発明の実施の形態３にかかる半導体光装置の構成を示す図である。図２１には、実施の形態３にかかる半導体光装置が有するキャップ８２８の構成が示されている。キャップ８２８は、３つの第２部分Ｐ２に段差部３２９を備えており、基本的にはキャップ３２８と同様の構成を備えている。しかしながら、段差部３２９それぞれの表面に、スリット構造８００を備えている点が異なる。この点を除き、実施の形態３にかかる半導体光装置は、実施の形態１にかかる半導体光装置と同様の構成を備えるものとする。

スリット構造８００は、並行に形成された複数本のスリットである。このように、実施の形態３にかかるキャップは、縁部８２８ｃのステム３２に接着される面に、キャップ８２８が有する筒状胴部の周方向に沿って離間的に設けられたスリット構造８００を備える。なお、離間的にではなく、この筒状胴部の周方向に沿って連続的に伸びる同心円状の複数のスリットが設けられていても良い。

図２２は、本発明の実施の形態３にかかる半導体光装置の構成を示す断面図であり、スリット構造８００を設けた段差部３２９近傍の断面を示す図である。このように複数本のスリットを設けることで、スリットに接着剤１４０が入りこみ、接着面積を増やすことができる。

図２３および図２４は、本発明の実施の形態３にかかる半導体光装置の変形例を示す図である。図２３に示すように、段差部３２９そのものではなく、段差部３２９付近におけるキャップ８２８の縁部８２８ｃの底面に対して、スリット構造８０１を設けても良い。或いは、図２４に示すように、スリット構造８００の個々のスリットの向きを回転させたスリット構造８０２を設けてもよい（例えば、図２４では、９０度回転させたものである）。スリット構造８０１、８０２の断面構造、幅、本数は、スリット構造８００と同じとすればよい。

なお、図示しないが、実施の形態１にかかるキャップ２８の凹部２９の内部（底面１２９ａ或いは側面１２９ｂ）に対してスリット構造を設けたりしてもよい。

１３サブマウント、１４金属ブロック、１５金線、２０半導体光装置、２７レンズ、２８キャップ、２８ａ筒状胴部、２８ｂ板部、２８ｃ縁部、２８ｄ内表面、２９凹部、３２ステム、３２ａ表面、３２ａ上面、３３凸部、３６リードピン、４０貫通孔、４４ハーメチック、１００半導体光素子、Ｐ１第１部分、Ｐ２第２部分

Claims

ステムと、
前記ステムに取り付けられた半導体光素子と、
一端および他端並びに前記一端と他端を結ぶ外表面および内表面を有する筒状胴部、前記一端の側に設けられた板部、および前記他端の側に設けられた縁部とを備え、前記縁部が前記ステムに接着されることで前記半導体光素子を覆う、樹脂製のキャップと、
前記板部に設けられて前記キャップと一体化されたレンズと、
を備え、
前記筒状胴部は、
第１部分と、
前記筒状胴部の周方向に離間して設けられ、前記第１部分よりも前記内表面の側に突き出た複数の第２部分と、
を有し、
前記キャップと前記ステムのうち一方の部品が、平面視で複数の前記第２部分と重なる位置に、前記キャップと前記ステムのうち他方の部品の表面にそれぞれ当接する凸部を備えることを特徴とする半導体光装置。
前記他方の部品は、前記凸部が当接する部位に、前記凸部と嵌り合う凹部を有することを特徴とする請求項１に記載の半導体光装置。
前記凹部の深さは、前記凸部の高さよりも小さいことを特徴とする請求項２に記載の半導体光装置。
前記半導体光素子の光軸と前記レンズの中心とが一致する位置関係で前記キャップが固定されるように、複数の前記凸部は互いに高さが異なることを特徴とする請求項３に記載の半導体光装置。
複数の前記凸部は、複数の前記第２部分とそれぞれ重なる位置に部分的に設けられたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の半導体光装置。
前記第２部分および前記凸部は、前記ステムの上の３つ以上の位置に一組ずつ設けられており、
前記３つ以上の位置は、鋭角三角形を描く３つの位置を含むことを特徴とする請求項５に記載の半導体光装置。
前記凸部は、高さ方向に行くほど段階的に外形が小さくなり、
前記凹部は、深さ方向に行くほど段階的に外形が小さくなることを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載の半導体光装置。
前記他方の部品は、第１の口が前記凸部が入り込む前記凹部の内面に位置し且つ第２の口が前記凹部の外側に位置する貫通穴を有することを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載の半導体光装置。
前記他方の部品は、前記凸部が当接する部位に、前記凸部が入り込む段差部を有することを特徴とする請求項１に記載の半導体光装置。
前記他方の部品は、第１の口が前記凸部が入り込む前記段差部の側面に位置し且つ第２の口が前記段差部の外側に位置する貫通穴を有することを特徴とする請求項９に記載の半導体光装置。
前記縁部の前記ステムに接着される面に、前記筒状胴部の周方向に沿って連続的または離間的に設けられたスリットを備えることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の半導体光装置。