CN117980790A - 发光装置 - Google Patents
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Abstract
发光装置具有：光波导封装件(100)、位于元件搭载区域(8)内的发光元件(10)、以及覆盖元件搭载区域的盖体(11)。光波导封装件具有：基板(1)，具有第一面(2)；包层(3)，位于第一面上，具有与第一面对置的第二面(3a)和位于第二面的相反侧的第三面(3b)，并具有在第三面开口的元件搭载区域；以及纤芯(4)，位于包层内。包层具有：在内部配置有纤芯的第一部分(31)、以及以夹着元件搭载区域的方式与第一部分对置的第二部分(32)。第一部分包括位于第三面的与第一部分对应的区域的复数个第一凸部(31a)。第二部分包括位于第三面的与第二部分对应的区域的复数个第二凸部(32a)。
Description
技术领域
本公开涉及发光装置。
背景技术
现有技术的发光装置例如记载于专利文献1中。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平10-308555号公报。
发明内容
本公开的发光装置具有：基板，具有第一面；
包层，位于所述第一面上，具有与所述第一面对置的第二面和位于该第二面的相反侧的第三面，并具有在所述第三面开口的元件搭载区域；
纤芯，位于该包层内；
发光元件，位于所述元件搭载区域内；以及
盖体，覆盖所述元件搭载区域，
所述包层具有：在内部配置有所述纤芯的第一部分、以及以夹着所述元件搭载区域的方式与所述第一部分对置的第二部分，
所述第一部分包括位于所述第三面的与所述第一部分对应的第一区域的复数个第一凸部，
所述第二部分包括位于所述第三面的与所述第二部分对应的第二区域的复数个第二凸部。
附图说明
根据下述的详细说明和附图，本公开的目的、特点以及优点将变得更加清楚。
图1是表示第一实施方式的发光装置的分解立体图。
图2是省略了发光装置的盖体的立体图。
图3是从图2的剖切线III-III观察到的发光装置的剖视图。
图4是省略了发光装置的盖体的俯视图。
图5A是第一实施方式的包层的放大俯视图。
图5B是第一实施方式的包层的放大侧视图。
图5C是第一实施方式的包层以及盖体的放大侧视图。
图6A是第二实施方式的包层的放大俯视图。
图6B是第二实施方式的包层的放大侧视图。
图6C是第二实施方式的包层的放大侧视图。
图6D是第二实施方式的包层以及盖体的放大侧视图。
图7A是第三实施方式的包层的放大俯视图。
图7B是第三实施方式的包层的放大侧视图。
图7C是第三实施方式的包层以及盖体的放大侧视图。
图8是省略了第四实施方式的发光装置的盖体的俯视图。
具体实施方式
首先，对以本公开的发光装置为基础的结构的发光装置进行说明。
上述的专利文献1中记载的混合波导型光回路，在基板上的包层中设置有凹状的切口部，在该切口部内搭载有光元件，并利用覆盖切口部的密封盖气密密封。在包层的表面和/或内部以包围光元件搭载区域的方式设置有表面平坦化层。由此，能够使将密封盖固定于包层表面的固定剂的量为最小限度。
发光元件是发光源，由发光元件产生的热在包层中传导。由于发光元件搭载在纤芯附近，因此在包层的内部设置有纤芯的部分与其他部分之间产生温度差。由于该温度差，盖体、包层以及接合材料的热膨胀量不同，盖体有可能从包层部分地剥离而引起气密性的降低。
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是表示第一实施方式的发光装置的分解立体图，图2是省略了发光装置的盖体的立体图。图3是从图2的剖切线III-III观察到的发光装置的剖视图。图4是省略了发光装置的盖体的俯视图。
第一实施方式的发光装置200具有：光波导封装件100、位于元件搭载区域8内的发光元件10、以及覆盖元件搭载区域8的盖体11。第一实施方式的发光装置200还具有位于从纤芯4出射的光的光路上的透镜45。光波导封装件100具有：基板1，具有第一面2；包层3，位于第一面2上，具有与第一面2对置的第二面3a和位于第二面3a的相反侧的第三面3b，并具有在第三面3b开口的元件搭载区域8；以及纤芯4，位于包层3内。第一实施方式的光波导封装件100还具有位于基板1的第一面2上的外部连接布线15。
在本实施方式的发光装置200中，在光波导封装件100的元件搭载区域8中搭载有3个发光元件10。各发光元件10例如适用分别发出红色(R)光、绿色(G)光、蓝色(B)光的发光二极管(Light Emitting Diode；LED)等。光波导层5构成为将纤芯4和包层3一体地结合。
基板1也可以是电介质层由陶瓷材料构成的陶瓷布线基板。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。
基板1例如也可以是电介质层由有机材料构成的有机布线基板。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、氟树脂等。
由纤芯4和包层3构成光波导层5。光波导层5例如也可以是石英等玻璃、树脂等。作为构成光波导层5的材料，可以均是玻璃或树脂，也可以纤芯4和包层3中的一方是玻璃、另一方是树脂。纤芯4的折射率和包层3的折射率不同，纤芯4的折射率比包层3的折射率高。利用该折射率的差异，使光在纤芯4与包层3的界面全反射。即，如果用折射率高的材料形成光路，用折射率低的材料将周围包围，则能够将光封闭在折射率高的纤芯4内。
纤芯4在复数个入射端面4a、4b、4c与1个出射端面42之间具有：将入射端面4a～4c作为一端的复数个分割路径41a、41b、41c；将复数个分割路径41a、41b、41c汇合的合波部43；以及将出射端面42作为一端的整合路径44。
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入射到分割路径41a、41b、41c，经过合波部43以及整合路径44从出射端面42出射。发光元件10以使分割路径41a、41b、41c的入射端面4a、4b、4c的中心和各发光元件10的光轴一致的方式被定位在元件搭载区域8内。
元件搭载区域8可以是在包层3的第三面3b开口的凹部或贯通孔。在本实施方式中，元件搭载区域8是从包层3的第三面3b贯通到第二面3a的贯通孔。在俯视时，在包层3的第三面3b上，接合材料17以包围元件搭载区域8的开口的方式配置，用接合材料17将盖体11接合到包层3的第三面3b上。元件搭载区域8内被气密密封，发光元件10被保护。
盖体11例如由石英、硼硅酸、蓝宝石等玻璃材料构成。接合材料17的材料只要是能够将包层3和盖体11接合并气密密封的材料即可，例如，能够使用Au-Sn系、Sn-Ag-Cu系的焊料，Ag或Cu等金属系纳米粒子膏，或者玻璃膏等。
透镜45位于从纤芯4出射的光的光路上，可以使从纤芯4出射的光平行化，也可以聚光。透镜45例如是入射面形成为平面而出射面为凸面的平凸透镜。
在本实施方式中，发光元件10与外部连接布线15连接。外部连接布线15例如被设置为，从元件搭载区域8内通过包层3的第二面3a与基板1的第一面2之间，延伸到元件搭载区域8外。在发光元件10为两面电极结构的情况下，下表面侧的电极与外部连接布线15直接连接，上表面侧的电极经由接合线等与外部连接布线15连接。在发光元件10为单面电极结构的情况下，在下表面侧，两个电极与外部连接布线15直接连接。发光元件10例如经由外部连接布线15与外部的控制电路等电连接。
对包层3的元件搭载区域8附近的部分进行说明。图5A是第一实施方式的包层3的放大俯视图，图5B是第一实施方式的包层3的放大侧视图。
图5C是第一实施方式的包层3以及盖体11的放大侧视图。包层3具有在内部配置有纤芯4的第一部分31以及以夹着元件搭载区域8的方式与第一部分31对置的第二部分32。第一部分31包括位于第三面3b的与第一部分31对应的第一区域的复数个第一凸部31a。第二部分32包括位于第三面3b的与第二部分32对应的第二区域的复数个第二凸部32a。
发光元件10在元件搭载区域8中，搭载在相比于包层3的第二部分32更接近在内部配置有纤芯4的第一部分31的位置，以使从发光元件10出射的光向入射端面4a、4b、4c入射。发光元件10是工作时发热的发热源，在包层3中，靠近发光元件10的第一部分31比第二部分32相对地更加高温。即，在第一部分31与第二部分32之间产生温度差。由于包层3、盖体11以及接合材料17的材质各不相同，因此因第一部分31与第二部分32的温度差而热膨胀量不同，盖体11有可能从包层3部分地剥离而引起气密性的降低。在本实施方式中，在第一部分31上具有第一凸部31a，在第二部分32上具有第二凸部32a，与包层3的表面为平坦的情况相比，由于接合材料17与包层3的接合面积变大，因此能够提高接合强度，并能够减少气密性的降低。
第一凸部31a以及第二凸部32a例如沿着产生温度差的方向即第一部分31与第二部分32对置的第一方向延伸。在热膨胀时，能够使接合材料17沿着第一凸部31a以及第二凸部32a变形，从而能够缓和因热膨胀而产生的应力。其中，第一方向是指图4以及图5A～图5C中的左右方向。
在本实施方式中，第一凸部31a位于纤芯4上，并且其数量比第二凸部32a的数量少，第一凸部31a的宽度比第二凸部32a的宽度窄，第一凸部31a的高度比第二凸部32a的高度高。即，第一凸部31a的高度h1以及第二凸部32a的高度h2是从包层3的第三面3b开始的高度。第一凸部31a的宽度w1以及第二凸部32a的宽度w2是第一凸部31a以及第二凸部32a在与第一方向正交的方向(第二方向)上的长度。通过满足该构成，虽然第一凸部31a侧的温度比第二凸部32a侧的温度高，但由于对盖体11具有较高的密合力，因此可靠性优良。另外，通过满足该构成，在第二凸部32a侧，覆盖元件搭载区域8的盖体11倾斜的情况较少，而且具有对盖体11的较高的密合力。
第一凸部31a以及第二凸部32a例如可以通过蚀刻等化学方法或切削等物理方法，对包层3的第三面3b进行加工而形成。另外，在基板1的第一面2，在包层3的与第一部分31以及第二部分32对应的部分配置棒状构件、带状构件等，在第一面2预先设置凹凸。然后，当在第一面2形成包层3时，在包层3的第一部分31以及第二部分32形成与基板1的第一面2的凹凸相对应的凹凸。该凹凸的凸部分成为第一凸部31a以及第二凸部32a。另外，即使在包层3的内部配置棒状构件、带状构件等，也能够同样地形成第一凸部31a以及第二凸部32a。例如，在第一部分31，能够以与配置在包层3内的纤芯4相对应的方式形成第一凸部31a，在第二部分32，能够以与在基板1的第一面2配置的外部连接布线15相对应的方式形成第二凸部32a。
对第二实施方式的发光装置进行说明。图6A是第二实施方式的包层的放大俯视图。图6B以及图6C是第二实施方式的包层的放大侧视图。图6D是第二实施方式的包层以及盖体的放大侧视图。第二实施方式除了包层3的结构不同以外，与第一实施方式相同，因此省略对其他结构的说明。在本实施方式中，包层3还具有位于第一部分31与第二部分32之间的第三部分33。第三部分33包括位于第三面3b的、与第三部分33对应的第三区域的第三凸部33a。在本实施方式中，由于具有第三凸部33a，从而接合材料17和包层3的接合面积进一步增大，因此能够提高接合强度，并能够减少气密性的降低。
第三凸部33a包括沿着第一部分31和第二部分32对置的第一方向延伸的凸部33a1以及沿着与第一方向正交的第二方向延伸的凸部33a2中的至少任一方。本实施方式中，作为第三凸部33a，包括沿着第一方向延伸的凸部33a1和沿着第二方向延伸的凸部33a2。作为第三凸部33a，可以仅包括凸部33a1，也可以仅包括凸部33a2。在包括凸部33a1和凸部33a2作为第三凸部33a的情况下，在热膨胀时，能够使接合材料17沿两个方向变形，从而能够进一步缓和因热膨胀而产生的应力。另外，在上述中，对第三凸部33a包括沿着第一部分31和第二部分32对置的第一方向延伸的凸部33a1以及沿着与第一方向正交的第二方向延伸的凸部33a2的情况进行了说明，但凸部33a2即使在与第一方向相交的方向上延伸，当然也能起到与上述相同的效果。
对第三实施方式的发光装置进行说明。图7A是第三实施方式的包层的放大俯视图。图7B是第三实施方式的包层的放大侧视图。图7C是第三实施方式的包层以及盖体的放大侧视图。第三实施方式除了包层3的结构不同以外，与第一实施方式相同，因此省略对其他结构的说明。在本实施方式中，包层3从第二面3a到第三面3b的第一区域为止的距离d1比从第二面3a到第三面3b的第二区域为止的距离d2短。换言之，第一部分31的厚度t1比第二部分32的厚度t2薄。
位于第一部分31与第二部分32之间的第三部分33的厚度例如可以与第一部分31相同，也可以与第二部分32相同。在本实施方式中，第三部分33的、第二部分32侧的部分为与第二部分32相同的厚度，第一部分31侧的部分为与第一部分31相同的厚度，第三部分33具有台阶。第三部分33的厚度也可以从第二部分32侧向第一部分31侧连续地变薄。在该情况下，第三面3b的第三区域是倾斜面。
图8是将盖体11省略而表示的第四实施方式的发光装置的俯视图。在第一～第三实施方式中，纤芯4由3条分割路径41a、41b、41c和将这些在合波部43汇合并具有1个出射端面42的1条整合路径44构成。与此相对地，在第四实施方式的具有光波导封装件的发光装置中，如图8的俯视图所示的例子那样，纤芯4也可以由独立的3个纤芯44a、44b、44c构成。以使3个纤芯44a、44b、44c各自的入射端面4a、4b、4c的中心与各发光元件10的光轴一致的方式，使3个入射端面4a、4b、4c与各发光元件10的位置相对应地位于相互分离的位置，这点是相同的。另一方面，3个纤芯44a、44b、44c各自的出射端面42a、42b、42c接近地配置。也可以是3个纤芯44a、44b、44c在各入射端面4a、4b、4c与各出射端面42a、42b、42c之间以接近的方式汇集并平行地延伸至出射端面42a、42b、42c。来自各纤芯的出射端面42a、42b、42c的出射光例如也可以通过1个透镜45平行地出射。基于来自3个出射端面42a、42b、42c的出射光的图像等例如可以由外部的装置进行合成。
盖体11以与包层3的第三面3b平行的方式接合。即使在包层3的第三面3b上有台阶或凹凸等，它们也会被接合材料17吸收，从而盖体11不会倾斜而被保持平行。在本实施方式中，由于包层3的第一部分31的厚度较薄，第二部分32的厚度较厚，因此接合材料17在第一部分31上的厚度较厚，而在第二部分32上的厚度较薄，盖体11不会倾斜而被保持平行。由于成为高温的第一部分31上的接合材料17的量比成为低温的第二部分32上的接合材料17的量多，因此能够减小由温度差而引起的接合材料17的热膨胀量的差。由此，能够减少盖体11的剥离，并能够减少气密性的降低。
在使用Au-Sn系焊料等作为接合材料17的情况下，通过使第一部分31上的接合材料17的厚度变厚，能够提高遮光性，并能够降低来自盖体11与包层3之间的漏光。
发光元件10不限于发光二极管，例如也可以是LD(Laser Diode：激光二极管)、VCSEL(Vertical Cavity Surface Emitting Laser：垂直腔面发射激光器)等。
本公开的发光装置能够实施以下的实施方式(1)～(6)。
(1)一种发光装置，其中，具有：基板，具有第一面；
包层，位于所述第一面上，具有与所述第一面对置的第二面和位于该第二面的相反侧的第三面，并具有在所述第三面开口的元件搭载区域；
纤芯，位于该包层内；
发光元件，位于所述元件搭载区域内；以及
盖体，覆盖所述元件搭载区域，
所述包层具有：在内部配置有所述纤芯的第一部分、以及以夹着所述元件搭载区域的方式与所述第一部分对置的第二部分，
所述第一部分包括位于所述第三面的与所述第一部分对应的第一区域的复数个第一凸部，
所述第二部分包括位于所述第三面的与所述第二部分对应的第二区域的复数个第二凸部。
(2)上述(1)所述的发光装置，其中，
所述第一凸部位于所述纤芯上，
所述第一凸部的数量比所述第二凸部的数量少，
所述第一凸部的宽度比所述第二凸部的宽度窄，
所述第一凸部的高度比所述第二凸部的高度高。
(3)上述(1)或(2)所述的发光装置，其中，
所述包层还具有位于所述第一部分与所述第二部分之间的第三部分，
所述第三部分包括位于所述第三面的与所述第三部分对应的第三区域的第三凸部。
(4)上述(3)所述的发光装置，其中，所述第三凸部包括沿着所述第一部分和所述第二部分对置的第一方向延伸的凸部以及沿着与所述第一方向正交的第二方向延伸的凸部中的至少任一方。
(5)上述(1)～(4)中任一项所述的发光装置，其中，从所述第二面到所述第三面的所述第一区域为止的距离比从所述第二面到所述第三面的所述第二区域为止的距离短。
(6)上述(1)～(5)中任一项所述的发光装置，其中，具有位于从所述纤芯出射的光的光路上的透镜。
根据本公开的发光装置，能够减少气密性的降低。
以上，详细地说明了本公开的实施方式，但本公开并未被限定于上述的实施方式，在未脱离本公开的主旨的范围内，能够施以各种变更，改善等。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并不矛盾的范围内适当组合。
附图标记的说明：
1：基板
2：第一面
3：包层
3a：第二面
3b：第三面
4；44a、44b、44c：纤芯
4a、4b、4c：入射端面
5：光波导层
8：元件搭载区域
10：发光元件
11：盖体
15：外部连接布线
17：接合材料
31：第一部分
31a：第一凸部
32：第二部分
32a：第二凸部
33：第三部分
33a：第三凸部
33a1：凸部
33a2：凸部
41a：分割路径
42；42a、42b、42c：出射端面
43：合波部
44：整合路径
45：透镜
100：光波导封装件
200：发光装置。
Claims (6)
1.一种发光装置，其中，
基板，具有第一面；
包层，位于所述第一面上，具有与所述第一面对置的第二面和位于所述第二面的相反侧的第三面，并具有在所述第三面开口的元件搭载区域；
纤芯，位于所述包层内；
发光元件，位于所述元件搭载区域内；以及
盖体，覆盖所述元件搭载区域，
所述包层具有：在内部配置有所述纤芯的第一部分、以及以夹着所述元件搭载区域的方式与所述第一部分对置的第二部分，
所述第一部分包括位于所述第三面的与所述第一部分对应的第一区域的复数个第一凸部，
所述第二部分包括位于所述第三面的与所述第二部分对应的第二区域的复数个第二凸部。
2.根据权利要求1所述的发光装置，其中，
所述第一凸部位于所述纤芯上，
所述第一凸部的数量比所述第二凸部的数量少，
所述第一凸部的宽度比所述第二凸部的宽度窄，
所述第一凸部的高度比所述第二凸部的高度高。
3.根据权利要求1或2所述的发光装置，其中，
所述包层还具有位于所述第一部分与所述第二部分之间的第三部分，
所述第三部分包括位于所述第三面的与所述第三部分对应的第三区域的第三凸部。
4.根据权利要求3所述的发光装置，其中，
所述第三凸部包括沿着所述第一部分和所述第二部分对置的第一方向延伸的凸部以及沿着与所述第一方向正交的第二方向延伸的凸部中的至少任一方。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的发光装置，其中，包括：
从所述第二面到所述第三面的所述第一区域为止的距离比从所述第二面到所述第三面的所述第二区域为止的距离短。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的发光装置，其中，
包括：具有位于从所述纤芯出射的光的光路上的透镜。
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