CN101764351A - 激光装置及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

通过本发明，能够得到散热性良好的廉价的激光装置及其制造方法。引线框(10)具有：外部引线(12)、和与外部引线(12)连接的内部引线(14)。模塑树脂(24)不密封外部引线(12)而密封内部引线(14)，在上表面(24a)使内部引线(14)的一部分露出。基台(32)的装载面(32a)与模塑树脂(24)的上表面(24a)相面对。基台(32)的背面(32b)不被模塑树脂(24)覆盖。激光元件(38)装载在基台(32)的装载面(32a)，与内部引线(14)的露出的部分连接。

Description

激光装置及其制造方法
技术领域
本发明涉及散热性良好的廉价的激光装置及其制造方法。
背景技术
提出了一种在密封了引线框的模塑树脂形成凹部，在该凹部内装载有激光元件和基台(sub-mount)的激光装置(例如，参照专利文献1)。在现有的激光装置中，激光元件和基台被装载在引线框的芯片焊盘部(die pad section)，通过引线键合与内部引线电连接。
专利文献1：日本专利3973348号公报
本发明要解决的课题
在现有的激光装置中，为了经由芯片焊盘部将激光元件的热向背面散热，需要使用厚的Cu引线框。此外，为了实施引线键合，需要在内部引线的最外层表面进行比较厚的Au电镀。伴随着近年来的Au和Cu的价格高涨，该Cu引线框和Au电镀的成本大幅增加。
发明内容
本发明正是为了解决上述课题而完成的，其目的在于获得一种散热性良好的廉价的激光装置及其制造方法。
用于解决课题的方法
第一发明的激光装置，其特征在于，具备：引线框，其具有第一外部引线和与上述第一外部引线连接的第一内部引线；模塑树脂，其具有上表面，不密封上述第一外部引线而密封上述第一内部引线，在上述上表面使上述第一内部引线的一部分露出；基台，其具有彼此相向的装载面和背面，上述装载面与上述模塑树脂的上述上表面相面对，上述背面不被上述模塑树脂覆盖；以及激光元件，其装载在上述基台的上述装载面，与上述第一内部引线的露出的部分连接。
第二发明的激光装置的制造方法，其特征在于，具备：形成引线框的工序，其中，该引线框具有第一外部引线和与上述第一外部引线连接的第一内部引线；通过模塑树脂不密封上述第一外部引线而密封上述第一内部引线，在上述模塑树脂的上述上表面使上述第一内部引线的一部分露出的工序；在具有彼此相向的装载面和背面的基台的上述装载面装载激光元件的工序；以及使装载了上述激光元件的上述基台的上述装载面与上述模塑树脂的上述上表面相面对，在上述基台的上述背面不被上述模塑树脂覆盖的状态下，使上述激光元件的一部分与上述第一内部引线的露出的部分彼此相向，经由第一导电性材料接合的工序，在使上述激光元件和上述第一内部引线接合之前，预先对上述激光元件的一部分供给上述第一导电性材料。
发明的效果
通过本发明，能够得到散热性良好的廉价的激光装置及其制造方法。
附图说明
图1是表示实施方式1的激光装置的立体图。
图2是将图1的以虚线包围的部分扩大后的图。
图3是图1、2的A-A’的剖面图。
图4是图1、2的B-B’的剖面图。
图5是图1、2的C-C’的剖面图。
图6是表示实施方式1的引线框的立体图。
图7是表示实施方式1的基台的立体图。
图8是表示实施方式2的激光装置的剖面图。
图9是表示实施方式2的激光装置的剖面图。
图10是表示实施方式2的激光装置的剖面图。
图11是表示实施方式3的激光装置的剖面图。
图12是表示实施方式3的激光装置的剖面图。
图13是表示实施方式3的激光装置的剖面图。
图14是表示实施方式4的激光装置的剖面图。
图15是表示实施方式4的激光装置的剖面图。
图16是表示实施方式4的激光装置的剖面图。
图17是用于说明实施方式5的激光装置的制造方法的剖面图。
图18是用于说明实施方式5的激光装置的制造方法的剖面图。
图19是用于说明实施方式5的激光装置的制造方法的剖面图。
图20是表示实施方式6的激光装置的立体图。
附图标记说明
10引线框
12外部引线(第一外部引线)
14内部引线(第一内部引线)
16外部引线(第二外部引线)
18内部引线(第二内部引线)
20框
22散热片
24模塑树脂
24a上表面
26凹部
28突起
32基台
32a装载面
32b背面
34布线图案
38激光元件
42SnAgCu焊料(第一导电性材料)
44SnAgCu焊料(第二导电性材料)
40Cu膜(金属膜)
48Cu板(金属板)
50开口(第一开口)
52开口(第二开口)
56金属针(针)
具体实施方式
实施方式1
图1是表示实施方式1的激光装置的立体图。图2是将图1的以虚线包围的部分放大后的图。图3是图1、2的A-A’的剖面图，图4是图1、2的B-B’的剖面图。图5是图1、2的C-C’的剖面图。
图6是表示实施方式1的引线框的立体图。引线框10具有：外部引线12(第一外部引线)；内部引线14(第一内部引线)，与外部引线12连接；外部引线16(第二外部引线)；内部引线18(第二内部引线)，与外部引线16连接；框20；以及散热片22，与框20连接。再有，引线框10是通过冲压加工等对廉价的薄42合金(例如厚度0.15mm)进行成型的。在引线框10的表面上形成Ag电镀。
模塑树脂24密封内部引线14、18和框20。但是，外部引线12、16不密封。此外，在模塑树脂24的上表面24a形成有凹部26。在该上表面24a的凹部26中，内部引线14、18的一部分和框20的一部分露出。在模塑树脂24的凹部26内形成突起28，在凹部26的端部形成缺口30。
图7是表示实施方式1的基台的立体图。基台32具有彼此相向的装载面32a和背面32b。在基台32的装载面32a形成有布线图案34、36。激光元件38装载在基台32的装载面32a，利用AuSn焊料(熔点280℃)等与布线图案34连接。
在露出的基台32的背面32b，通过电镀或硬钎焊，形成有散热性优越的厚度为10μm以上、例如200μm的Cu膜40(金属膜)。最外层表面被Ni/Au电镀。
预先被接合的激光元件38和基台32被面朝下地装载在模塑树脂24的凹部26。即，基台32的装载面32a与模塑树脂24的上表面24a变为面对，激光元件38和基台32被收容在凹部26。但是，基台32的背面32b不被模塑树脂24覆盖。在该状态下，激光元件38的一部分和内部引线14的露出部分彼此相向，经由SnAgCu焊料42(第一导电性材料)被接合。布线图案34的一部分和内部引线18的露出部分彼此相向，经由SnAgCu焊料44(第二导电性材料)被接合。框20的一部分经由SnAgCu焊料46与基台的装载面32a的布线图案36接合。
对上述的激光装置的制造方法进行说明。首先，形成图6所示的引线框10。对该引线框10通过弯曲加工形成与激光元件38和基台32的厚度相对应的阶梯差。接着，通过模塑树脂24密封内部引线14、18和框20。但是，不密封外部引线12、16。此外，在模塑树脂24的上表面24a形成凹部26，在该上表面24a的凹部26使内部引线14、18的一部分和框20的一部分露出。
接着，如图7所示，在基台32的装载面32a形成布线图案34、36。然后，将激光元件38装载在基台32的装载面32a，与布线图案34连接。
接着，预先利用蒸镀等，分别对激光元件38的一部分供给SnAgCu焊料42，对布线图案34的一部分供给SnAgCu焊料44，对基台32的布线图案36供给SnAgCu焊料46。
接着，使装载了激光元件38的基台32的装载面32a与模塑树脂24的上表面24a相面对。然后，使激光元件38的一部分和内部引线14的露出部分彼此相向，经由SnAgCu焊料42接合。使布线图案34的一部分和内部引线18的露出部分彼此相向，经由SnAgCu焊料44接合。使布线图案36和框20的一部分彼此相向，经由SnAgCu焊料46接合。通过以上的工序制造本实施方式的激光装置。
在本实施方式中，在基台32的装载面32a装载有激光元件38，与该装载面32a相向的背面32b不被模塑树脂24覆盖而露出。因此，能够不经由引线框10而对激光元件38的热进行散热。因此，不使用昂贵的厚Cu引线框也可，所以能够削减制造成本。此外，由于能够确保热阻小的散热路径，所以能够对高输出的激光元件38产生的大量的热良好地进行散热。由此，能够得到散热性良好的廉价的激光装置。
此外，激光元件38的一部分和内部引线14的露出部分彼此相向，经由焊料或导电性粘结剂等的SnAgCu焊料42被接合。而且，布线图案34的一部分和内部引线18的露出部分彼此相向，经由SnAgCu焊料44被接合。因此，不需要引线键合，所以不需要对内部引线14和内部引线18进行Au电镀等的昂贵的表面处理。由此，能够进一步削减制造成本。
此外，在装载有激光元件38的基台32的装载面32a，经由引线框20连接有散热片22。由此，能够有效地活用在现有技术中不被利用于散热的基台32的装载面32a，能够得到高散热性。
此外，通过在模塑树脂24形成凹部26，激光元件38和基台32的定位装载变得容易。而且，也能够对装载后的激光元件38和基台32进行保护。
此外，在模塑树脂24的凹部26内形成有与激光元件38相接的突起28。在用于软钎焊连接的加热时通过使突起28热变形，从而通过突起28来约束激光元件38。由此，能够使接合强度提高，使可靠性提高。再有，也可以是突起28约束基台32。
此外，在使激光元件38和内部引线14接合之前，通过对激光元件38的一部分预先供给SnAgCu焊料42，在装载加热时SnAgCu焊料42熔融，能够容易地使两者接合。由此，能够确保高生产性。同样地，在使布线图案34和内部引线18接合之前，通过对布线图案34的一部分预先供给SnAgCu焊料44，能够得到相同的效果。代替SnAgCu焊料42、44，也能够使用导电性粘结剂、导电性粘结薄膜，Au柱形凸起(studbump)等。
此外，通过仅在露出的基台32的背面32b形成Cu膜40，能够在将Cu的使用量抑制为最小限度的同时，确保高散热性。
实施方式2
图8～图10是表示实施方式2的激光装置的剖面图。该图8～图10是与实施方式1的图3～图5分别对应的剖面图。
在露出的基台32的背面32b，代替实施方式1的Cu膜40，通过Ag硬钎焊或Ti硬钎焊接合有由与引线框10不同的其它构件构成的Cu板48(金属板)。其它的结构与实施方式1相同。
由此，能够在将Cu的使用量抑制为最小限度的同时确保高散热性。再有，42合金的引线框10和Cu板48的接合，能够使用软钎焊、熔接、粘结剂等。
实施方式3
图11～图13是表示实施方式3的激光装置的剖面图。该图11～图13是与实施方式1的图3～图5分别对应的剖面图。Cu板48(金属板)连接在散热片22的侧面。其它的结构与实施方式2相同。由此，能够进一步确保高散热性。
实施方式4
图14～图16是表示实施方式4的激光装置的剖面图。该图14～图16是与实施方式1的图3～图5分别对应的剖面图。Cu板48(金属板)连接在散热片22的上表面。其它结构与实施方式3相同，能够得到与实施方式4相同的效果。
实施方式5
图17～图19是用于说明实施方式5的激光装置的制造方法的剖面图。该图17～图19是与实施方式1的图3～图5分别对应的剖面图。
在模塑树脂24，形成从与上表面24a相向的下表面24b起到达内部引线14的开口50(第一开口)，从下表面24b起到达内部引线18的开口52(第二开口)，从下表面24b起到达框20的开口54。而且，在使激光元件38和内部引线14接合时，利用通过了开口50的金属针56使内部引线14变形，按压到激光元件38。同样地，在使布线图案34和内部引线18接合时，利用通过了开口52的金属针56使内部引线18变形，按压到布线图案34。而且，在使布线图案36和框20接合时，利用通过了开口54的金属针56使框20变形，按压到布线图案36。
由此，吸收制造时的尺寸误差，能够良好地分别连接激光元件38和内部引线14、布线图案34和内部引线18、布线图案36和框20。进而，如果通过金属针56施加超声波的话，也能够使用Au柱形凸起等进行接合。
实施方式6
图20是表示实施方式6的激光装置的立体图。与现有的激光装置同样地，激光元件38和内部引线14、基台32上的布线图案34和内部引线18，分别经由金属线58连接。可是，与实施方式1同样地，仅在需要散热的基台32的正下方配置Cu板48，在其之外使用廉价的薄42合金构成的引线框10。由此，能够得到散热性良好的廉价的激光装置。

Claims (13)

1.一种激光装置，其特征在于，具备：
引线框，其具有：第一外部引线，和与所述第一外部引线连接的第一内部引线；
模塑树脂，其具有上表面，不密封所述第一外部引线而密封所述第一内部引线，在所述上表面使所述第一内部引线的一部分露出；
基台，其具有彼此相向的装载面和背面，所述装载面与所述模塑树脂的所述上表面相面对，所述背面不被所述模塑树脂覆盖；以及
激光元件，其装载在所述基台的所述装载面，与所述第一内部引线的露出部分连接。
2.根据权利要求1所述的激光装置，其特征在于，所述激光元件的一部分和所述第一内部引线的露出部分彼此相向，经由第一导电性材料接合。
3.根据权利要求1或2所述的激光装置，其特征在于，
所述引线框还具有：第二外部引线、和与所述第二外部引线连接的第二内部引线，
在所述基台的所述装载面形成布线图案，
所述激光元件与所述布线图案连接，
所述模塑树脂不密封所述第二外部引线而密封所述第二内部引线，在所述上表面使所述第二内部引线的一部分露出，
所述布线图案的一部分和所述第二内部引线的露出部分彼此相向，经由第二导电性材料接合。
4.根据权利要求1或2所述的激光装置，其特征在于，
所述引线框还具有：框、和与所述框连接的散热片，
所述框的一部分在所述模塑树脂的所述上表面露出，与所述基台的所述装载面连接。
5.根据权利要求1或2所述的激光装置，其特征在于，还具备：在所述基台的所述背面形成的厚度10μm以上的金属膜。
6.根据权利要求1或2所述的激光装置，其特征在于，还具备：金属板，其与所述基台的所述背面接合，由与所述引线框不同的构件构成。
7.根据权利要求4所述的激光装置，其特征在于，
还具备：金属板，其与所述基台的所述背面接合，由与所述引线框不同的构件构成，
所述金属板与所述散热片连接。
8.根据权利要求1或2所述的激光装置，其特征在于，
在所述模塑树脂的所述上表面形成凹部，
在所述凹部中露出所述第一内部引线的一部分，
所述激光元件和所述基台被收容在所述凹部。
9.根据权利要求8所述的激光装置，其特征在于，在所述模塑树脂的所述凹部内形成有约束所述激光元件或所述基台的突起。
10.一种激光装置的制造方法，其特征在于，具备：
形成引线框的工序，其中，该引线框具有：第一外部引线，和与所述第一外部引线连接的第一内部引线；
通过模塑树脂不密封所述第一外部引线而密封所述第一内部引线，在所述模塑树脂的所述上表面使所述第一内部引线的一部分露出的工序；
在具有彼此相向的装载面和背面的基台的所述装载面装载激光元件的工序；以及
使装载了所述激光元件的所述基台的所述装载面与所述模塑树脂的所述上表面相面对，在所述基台的所述背面没有被所述模塑树脂覆盖的状态下，使所述激光元件的一部分和所述第一内部引线露出的部分彼此相向，经由第一导电性材料接合的工序，
在使所述激光元件和所述第一内部引线接合之前，预先对所述激光元件的一部分供给所述第一导电性材料。
11.根据权利要求10所述激光装置的制造方法，其特征在于，具备：
形成所述引线框的工序，其中，该引线框还具有：第二外部引线，和与所述第二外部引线连接的第二内部引线；
在所述基台的所述装载面形成布线图案的工序；
将所述激光元件与所述布线图案连接的工序；
通过所述模塑树脂不密封所述第二外部引线而密封所述第二内部引线，在所述模塑树脂的所述上表面使所述第二内部引线的一部分露出的工序；以及
使所述布线图案的一部分和所述第二内部引线的露出的部分彼此相向，经由第二导电性材料接合的工序，
在使所述布线图案和所述第二内部引线接合之前，预先对所述布线图案的一部分供给所述第二导电性材料。
12.根据权利要求10所述的激光装置的制造方法，其特征在于，在所述模塑树脂形成从与所述上表面相向的面起到达所述第一内部引线的第一开口，
在使所述激光元件和所述第一内部引线接合时，利用通过了所述第一开口的针使所述第一内部引线变形，按压到所述激光元件。
13.根据权利要求11所述的激光装置的制造方法，其特征在于，在所述模塑树脂形成从与所述上表面相向的面起到达所述第二内部引线的第二开口，
在使所述布线图案和所述第二内部引线接合时，利用通过了所述第二开口的针使所述第二内部引线变形，按压到所述布线图案。
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