CN114375501A - 光波导封装件以及发光装置 - Google Patents
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Abstract
本公开的光波导封装件(100)具备：基板(1)；光波导层(5)，位于基板(1)的上表面(2)，并且具有包层(3)以及位于包层(3)内的纤芯(4)；盖体(11)；以及金属体(12)。包层(3)具有与基板(1)对置的第一面(3a)、位于第一面(3a)的相反侧的第二面(3b)、以及在第二面(3b)开口的元件搭载区域(9)。盖体(11)覆盖元件搭载区域(9)，金属体(12)环绕元件搭载区域(9)地配置在包层(3)与盖体(11)之间。
Description
技术领域
本公开涉及光波导封装件以及发光装置。
背景技术
现有技术的光波导封装件以及使用了该光波导封装件的发光装置例如记载于专利文献1。在该现有技术中，在对形成于基板上的包层的一部分进行蚀刻而形成的区域配置LD以及PD，用盖将它们覆盖。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第3324936号公报
发明内容
本公开的光波导封装件具备：基板、位于该基板上的包层、位于该包层内的纤芯、盖体以及金属体。所述包层具有与所述基板对置的第一面、位于该第一面的相反侧的第二面、以及在该第二面开口的元件搭载区域。所述纤芯从所述元件搭载区域延伸，所述盖体覆盖所述元件搭载区域。所述金属体位于所述包层与所述盖体之间。
本公开的发光装置包括：上述的光波导封装件；发光元件，位于所述元件搭载区域；以及透镜，位于从所述纤芯出射的光的光路上。
附图说明
图1是表示具备本公开的一实施方式的光波导封装件的发光装置的分解立体图。
图2是省略了图1所示的发光装置的盖体的立体图。
图3是从图2的剖切线观察的发光装置的剖视图。
图4是发光装置的俯视图。
图5是光波导封装件的元件搭载区域附近的放大俯视图。
图6A是表示本公开的其他实施方式的光波导封装件的俯视图。
图6B是从图6A的剖切线观察的光波导封装件的剖视图。
图7A是表示本公开的另一实施方式的发光装置的俯视图。
图7B是从图7A的剖切线观察的发光装置的剖视图。
图8是表示本公开的又一实施方式的发光装置的剖视图。
图9是表示本公开的再一实施方式的发光装置的展开图。
图10是省略了图9所示的发光装置的盖体的立体图。
图11是从图9的剖切线观察的发光装置的剖视图。
具体实施方式
以下，参照附图，对本公开的发光装置的实施方式进行说明。
图1是表示具备本公开的一实施方式的光波导封装件的发光装置的分解立体图，图2是省略了图1所示的发光装置的盖体的立体图。图3是从图2的剖切线观察的发光装置的剖视图，图4是发光装置的俯视图。图5是光波导封装件的元件搭载区域附近的放大俯视图。
本实施方式的光波导封装件100具备：基板1；光波导层5，位于基板1的上表面2，并且具有包层3以及位于包层3内的纤芯4；盖体11；以及金属体12。包层3具有与基板1对置的第一面3a、位于第一面3a的相反侧的第二面3b、以及在第二面3b开口的元件搭载区域9。盖体11覆盖元件搭载区域9，金属体12位于包层3与盖体11之间。
在本实施方式的光波导封装件100中，具有分别收纳发光元件10的多个(在本实施方式中为3个)元件搭载区域9。发光装置200构成为包括光波导封装件100、位于元件搭载区域9的发光元件10、以及位于从纤芯4出射的光的光路上的透镜45。作为发光元件10，应用激光二极管等。在本实施方式的光波导封装件100中，收纳三个发光元件10。从各发光元件10出射的光例如是红色(R)光、绿色(G)光、蓝色(B)光。光波导层5构成为将纤芯4和包层3一体地结合。基板1也可以通过层叠多个电介质层来形成。
基板1也可以是电介质层包括陶瓷材料的陶瓷布线基板。作为陶瓷布线基板中使用的陶瓷材料，例如可举出氧化铝质烧结体、莫来石质烧结体、碳化硅质烧结体、氮化铝质烧结体、玻璃陶瓷烧结体等。在基板1为陶瓷布线基板的情况下，在电介质层上配设用于发光元件及受光元件与外部电路的电连接的连接焊盘、内部布线导体、外部连接端子等各导体。
作为基板1的材料，例如可以是电介质层包括有机材料的有机布线基板。有机布线基板例如是印刷布线基板、增层布线基板、柔性布线基板等。作为用于有机布线基板的有机材料，例如可举出环氧树脂、聚酰亚胺树脂、聚酯树脂、丙烯酸树脂、酚醛树脂和氟树脂等。
光波导层5例如可以是石英等玻璃、树脂等。光波导层5作为构成纤芯4和包层3的材料，均可以是玻璃或者树脂，也可以一方是玻璃、一方是树脂。在这种情况下，纤芯4与包层3的折射率不同，纤芯4的折射率比包层3高。利用该折射率的差异，使光全反射。换句话说，如果用折射率高的材料制作路径，用折射率低的材料包围周围，则光能够封闭在折射率高的纤芯4内。
纤芯4从元件搭载区域9侧延伸，在本实施方式中，将从搭载于三个元件搭载部8的发光元件10出射的光会聚并到达透镜45。例如，本实施方式的纤芯4构成合波路，在该合波路中，经由以入射端面4a～4c为一端的多个分割路41a、41b、41c、多个分割路41a、41b、41c会合的合波部43、和以出射端面42为一端的会聚路44，将与各元件搭载部8对应的三个入射端面4a、4b、4c与一个出射端面42之间相连。
从各发光元件10出射的红色(R)光、绿色(G)光、蓝色(B)光的各光从入射端面4a、4b、4c入射到分割路41a、41b、41c，经过合波部43以及会聚路44，通过透镜45聚光并出射。
透镜45例如是与纤芯4对置的入射面形成为平面、出射面为凸面的平凸透镜。对光波导层5、发光元件10和透镜45进行组装，以使各分割路41a、41b、41c的各光轴与各发光元件10的发光部的中心一致，且会聚路44与透镜45的光轴一致。
在本实施方式中，包层3具有在第二面3b开口的贯通孔30。即，包层3也在第一面3a开口。通过基板1的上表面2和贯通孔30形成收纳有发光元件10的收纳部31。相当于该收纳部31的底面的区域是元件搭载部8。元件搭载部8是为了将发光元件10接合于基板1的上表面2而设置的。元件搭载部8也可以包括设置于基板的上表面2的金属化层等金属构件。元件搭载部8的金属构件和发光元件10例如通过钎料或者粘接剂等芯片键合材料接合。此外，在本实施方式中，元件搭载部8的金属构件与外部连接布线15连接。元件搭载部8的金属构件与发光元件10的下表面侧的电极电连接，能够经由外部连接布线15与外部的电源电路等电连接。外部连接布线15设置成从收纳部31内跨至收纳部31外。发光元件10的上表面侧的电极例如也可以通过未图示的接合引线等与外部连接布线15(与元件搭载部8的金属构件非连接)电连接。
盖体11覆盖元件搭载区域9，位于包层3的第二面3b。在盖体11与包层3之间环绕元件搭载区域9地夹设有金属体12，收纳发光元件10的收纳部31内的气密性提高。在本实施方式中，例如，在俯视时，金属体12设置成没有中断的环状，以使得包围贯通孔30，在夹设金属体12将包层3与第二面3b接合的情况下，与利用树脂系粘接剂等将包层3与盖体11接合的情况相比，收纳部31内的气密性提高。盖体11例如包括石英、硼硅酸、蓝宝石等玻璃材料。
盖体11也可以具有凹部11a。在本实施方式中，例如，盖体11在与元件搭载区域9对置的一侧具有凹部11a。发光元件10位于从元件搭载区域9遍及凹部11a的位置。在搭载于元件搭载区域9的发光元件10的高度比包层3高的情况下，即，即使在发光元件10从包层3的第二面3b突出的情况下，该突出的部分也收纳于盖体11的凹部11a，因此能够经由金属体12将盖体11接合于包层3。换言之，能够使包层3的厚度变薄，盖体11位于包层3的第一区域3b1，因此能够使发光装置200低高度化。
在本实施方式中，金属体12设置于包层3的第二面3b上。在这种情况下，金属体12例如包括选自Ti、Ni、Au、Pt或者Cr等的金属或者它们中的两种以上的金属，通过蒸镀、溅射、离子镀或者镀覆等固定于包层3的第二面3b上。盖体11使用金属体12、例如Au-Sn系、Sn-Ag-Cu系的焊料、Ag或者Cu等金属系纳米粒子膏、或者玻璃膏等接合材料，通过热固化接合或者激光焊接等接合。
此外，金属体12也可以不设置于包层3，而是设置于盖体11的与包层3对置的部分。在这种情况下，金属体12例如包括选自Ti、Ni、Au、Pt或者Cr等金属或者它们中的两种以上的金属，通过蒸镀、溅射、离子镀或者镀覆等固定于盖体11。包层3使用金属体12、例如Au-Sn系、Sn-Ag-Cu系的焊料、Ag或者Cu等金属系纳米粒子膏、或者玻璃膏等接合材料，通过热固化接合或者激光焊接等接合。
此外，金属体12也可以设置于包层3和盖体11双方。在这种情况下，分别设置于包层3和盖体11的金属体12彼此例如使用Au-Sn系、Sn-Ag-Cu系的焊料、Ag或者Cu等金属系纳米粒子膏、或者玻璃膏等接合材料，通过热固化接合或者激光焊接等接合。
在本实施方式中，例如，包层3的第二面3b具有在俯视时位于元件搭载区域9的周围的第一区域3b1和第一区域3b1以外的第二区域3b2。盖体11仅位于第一区域3b1。在这样的结构中，与盖体11包括第二区域3b2在内而位于第二面3b整体的结构相比，能够使相当于第二区域3b2的部分低高度化。在盖体11位于第二面3b整体的结构中，能够保护包层3的第二面3b。
在存在多个元件搭载部8的情况下，例如，多个元件搭载部8可以位于一个收纳部31内。换言之，在俯视时，在贯通孔30内存在多个元件搭载部8。在多个元件搭载部8位于一个收纳部31内的情况下，在本实施方式中，在元件搭载区域9之间具有间隔壁32。通过间隔壁32将收纳部31内分隔为每个元件搭载部8的空间，分别搭载发光元件10。换言之，元件搭载区域9位于多个位置，被间隔壁32分隔，分别配置有发光元件10。在从一个发光元件10出射的光的一部分例如不入射到纤芯4的入射端面4a而反射的情况下，在收纳部31内成为杂散光，担心会产生对其他发光元件10造成影响等不良情况。通过设置间隔壁32，能够减少杂散光引起的不良情况的产生。此外，由于在发光元件10动作时产生的热、在盖体11向包层3接合时产生的热、发光元件10向元件搭载部8搭载时等，在包层3产生热应力。通过热应力使包层3的元件搭载区域9附近变形等，担心会有裂缝产生、金属体12的剥离或者包层从基板1的剥离等产生。这些还引起气密性的降低。通过设置间隔壁32，使传热路径增加而使热分散，能够降低由热应力引起的包层3的变形，并且能够减少气密性的降低。
图6A是表示本公开的其他实施方式的光波导封装件的俯视图。图6B是从图6A的剖切线观察的光波导封装件的剖视图。另外，对与前述的实施方式对应的部分标注相同的参照符号，并省略重复的说明。在本实施方式的光波导封装件中，包层3在纤芯4上具有突出部33。突出部33从包层3的第二面3b突出。突出部33位于纤芯4的上方(第二面3b侧)。纤芯4的至少一部分也可以位于突出部33内。突出部33例如也可以设置于第一区域3b1与第二区域3b2，并沿着纤芯4延伸。
在金属体12设置于包层3的情况下，金属体12沿着突出部33表面设置。如果盖体11的与包层3对置的面是平坦的，则位于盖体11与金属体12之间的接合材料在突出部33上的厚度小于除此以外的厚度。即，突出部33上的接合材料的量比除此以外的量少。在接合盖体11时施加的热经由接合材料、金属体12传导至包层3。由于突出部33上的接合材料的量较少，因此能够减少传导至突出部33下方的纤芯4的热，能够减少由热引起的光传输特性的劣化。
图7A是表示本公开的另一实施方式的发光装置的俯视图。图7B是从图7A的剖切线观察的发光装置的剖视图。另外，对与前述的实施方式对应的部分标注相同的参照符号，并省略重复的说明。在本实施方式的发光装置中，包层3在第一区域3b1具有台阶部34，盖体11与台阶部34嵌合。能够提高经由金属体12的盖体11与包层3的接合强度。台阶部34只要是能够供盖体11嵌合的形状即可。在本实施方式中，台阶部34例如是第一区域3b1的内侧部分(贯通孔30的边缘部分)向包层3的第一面3a侧退避而低一级的阶差面34a。盖体11只要是能够与这样的台阶部34嵌合的形状即可。例如，盖体11也可以具有与台阶部34对应的形状的台阶部。金属体12可以形成于台阶部34整体，也可以形成于台阶部34的一部分。在本实施方式中，例如，在阶差面34a不形成金属体12，而在第一区域3b1的外侧部分(包围阶差面34a的部分)形成有金属体12。
图8是表示本公开的又一实施方式的发光装置的剖视图。另外，对与前述的实施方式对应的部分标注相同的参照符号，并省略重复的说明。在本实施方式的发光装置中，盖体11具有与发光元件10的抵接部11b。抵接部11b从盖体11的与元件搭载区域9对置的面向外侧突出。在本实施方式中，盖体11具有凹部11a，抵接部11b设置于凹部11a内。在盖体11经由金属体12与包层3接合的状态下，抵接部11b与发光元件10抵接即可。在盖体11不具有抵接部11b的情况下，在发光元件10的动作时产生的热主要从元件搭载部8向基板1传导而被散热。在盖体11具有抵接部11b的情况下，在发光元件10的动作时产生的热除了从元件搭载部8向基板1的传导以外，还经由抵接部11b向盖体11传导，例如从盖体11的表面散热。能够减少在发光元件10的动作时产生的热导致的不良情况。
图9是表示本公开的再一实施方式的发光装置200A的展开图，图10是省略图9所示的发光装置200A的盖体11A的立体图，图11是从图9的剖切线观察的发光装置200A的剖视图。另外，对与前述的实施方式对应的部分标注相同的参照符号，并省略重复的说明。在前述的实施方式中，是如下结构：发光元件10的上部从包层3突出，并使用将其覆盖地具有凹部11a的盖体11。在本实施方式中，例如构成为，光波导封装件100A的包层3的厚度比发光元件10厚，发光元件10的整体被收纳于收纳部31，板状的盖体11A覆盖该结构。通过采用这样的结构，不需要在盖体11A设置凹部11a，能够简化盖体11A的结构。
在本公开的另一实施方式中，发光装置200也可以具备热敏电阻。热敏电阻例如可以为了检测光波导层5的温度而配置，为了检测发光元件10的温度，可以配置于收纳部31内，也可以在收纳部31外配置于外部连接布线15。此外，发光装置200也可以在收纳部31内收纳受光元件。受光元件相对于发光元件10而位于入射端面4a的相反侧。发光元件10在朝向入射端面4a出射光的同时向相反侧也出射相同的光。通过受光元件接收该光，能够观测发光元件10的出射光，进行发光元件10的输出控制。
在本公开的另一实施方式中，发光元件10并不限定于发光二极管(LightEmitting Diode；LED)，例如，也可以是LD(Laser Diode，激光二极管)、VCSEL(VerticalCavity Surface Emitting Laser，垂直腔面发射激光器)等。
以上，对本公开的实施方式进行了详细地说明，此外，本公开并不限定于上述的实施方式，在未脱离本公开的主旨的范围内，能够进行各种变更、改良等。当然能够将分别构成上述各实施方式的全部或者一部分在不矛盾的范围内适当地组合。
-符号说明-
1 基板
2 上表面
3 包层
3a 第一面
3b 第二面
4 纤芯
4a、4b、4c 入射端面
5 光波导层
8 元件搭载部
9 元件搭载区域
10 发光元件
11、11A 盖体
11a 凹部
11b 抵接部
12 金属体
15 外部连接布线
30 贯通孔
31 收纳部
32 间隔壁
33 突出部
34 台阶部
34a 阶差面
3b1 第一区域
3b2 第二区域
41a、41b、41c 分割路
42 出射端面
43 合波部
44 会聚路
45 透镜
100、100A 光波导封装件
200、200A 发光装置。
Claims (8)
1.一种光波导封装件，具备：
基板；
包层，位于该基板上；
纤芯，位于该包层内；
盖体；以及
金属体，
所述包层具有与所述基板对置的第一面、位于该第一面的相反侧的第二面、以及在该第二面开口的元件搭载区域，
所述纤芯从所述元件搭载区域延伸，
所述盖体覆盖所述元件搭载区域，
所述金属体环绕所述元件搭载区域地配置于所述包层与所述盖体之间。
2.根据权利要求1所述的光波导封装件，其中，
所述第二面具有在俯视时位于所述元件搭载区域的周围的第一区域和该第一区域以外的第二区域，
所述盖体仅位于所述第一区域。
3.根据权利要求2所述的光波导封装件，其中，
所述包层在所述第一区域具有台阶部，
所述盖体与所述台阶部嵌合。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的光波导封装件，其中，
所述包层具有多个所述元件搭载区域，
在所述元件搭载区域之间具有间隔壁。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的光波导封装件，其中，
所述包层在所述纤芯上具有突出部。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的光波导封装件，其中，
所述盖体具有与发光元件的抵接部。
7.一种发光装置，包括：
权利要求1～6中任一项所述的光波导封装件；
发光元件，位于所述元件搭载区域；以及
透镜，位于从所述纤芯出射的光的光路上。
8.根据权利要求7所述的发光装置，其中，
所述盖体具有凹部，
所述发光元件从所述元件搭载区域遍及所述凹部地配置。
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