JP2003133626A - 発光素子用パッケージ及び発光素子の封止方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 内部に搭載した発光素子への接着剤の流失を
抑制し得、且つ、高い気密性を有する発光素子用パッケ
ージ、及び接着剤の厚みむらによる気密封止性の低下を
抑制し得える発光素子の封止方法を提供することにあ
る。 【解決手段】 発光素子を搭載した本体部１に、外周に
段差６が設けられた蓋部２を取り付け、溝７及び８を形
成する。溝７を水平な状態にして、接着剤を溝７に交互
に充填し、硬化させる。更に、溝８を水平な状態にし
て、接着剤を溝８に充填し、硬化させ、本体部１と蓋部
２との接合部分を接着剤で封止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、発光素子を気密に
封止するためのパッケージに関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体分野において、半導体デバイスの
気密封止化は半導体デバイスの長期信頼性を確保する上
において重要である。このため、半導体デバイスとその
複合部品は、通常、パッケージによって気密封止化され
ている。とりわけ発光素子や受光素子を用いる半導体デ
バイスにおいては、半導体デバイス及びそれに複合化さ
れる光学部品の光出射部分を保護する点から、外部から
の湿気や塵の侵入を防ぐことは特に重要である。そのた
め、発光素子や受光素子を用いる半導体デバイスにおい
ては、気密化されたパッケージの実現は製品化の重要な
要素になっている。

【０００３】通常、発光素子又は受光素子を封止するた
めのパッケージには、発光素子又は受光素子を取り付け
るために開口部が設けられており、かかる開口部は取り
付け後に封止される。また、かかる開口部は、半導体デ
バイスを載置すべき位置を確認しながら載置できるよう
にするために、即ち、例えば半導体レーザ素子を載置す
る場合は、半導体レーザ素子の配置を正確に行うため
に、パッケージ内の素子取り付け面に対向する位置、例
えば素子取り付け面がパッケージ内の底面である場合は
上面に設ける必要がある。更に、パッケージには出射光
や入射光を導くため、ガラス板等の透明板で形成された
窓（出射窓又は入射窓）を設ける必要がある。

【０００４】例えば、発光ダイオード、面発光レーザと
いったパッケージ内部の素子取り付け面に垂直に光を出
射する発光素子や、素子取り付け面に垂直に入射する光
を受光する一般の受光素子では、発光素子又は受光素子
を取り付けるための開口部を出射窓又は入射窓として兼
用できる。特開平１１−３１７５１号公報には、受光素
子を収納するための凹部が設けられた本体部と凹部を封
止するための透明封止板とで構成されたパッケージが開
示されている。かかるパッケージでは透明封止版は受光
窓として機能している。

【０００５】また、パッケージは金属材料で形成するこ
とも可能であるが、量産性とコストの点から樹脂材料で
形成することが望まれており、この場合、射出成形によ
り形成される。射出成形では、雄型と雌型との二つの金
型が用いられ、これら二つの金型を合わせたときにでき
るキャビティに高温の樹脂材料を流し込むことにより、
所望の形状が形成される。

【０００６】ところで、一般に広く用いられている半導
体レーザや、波長変換素子といった光学部品の取り付け
られた半導体レーザ（山本他、Optics Letters Vol.16,
No.15, 1156 (1991)参照）においては、レーザ光は素
子取り付け面に平行に出射される。従って、上述の発光
ダイオードや面発光レーザと同様に、取り付けのための
開口部と出射窓とを兼用しようとすると、取り付けのた
めの開口部をパッケージの素子取り付け面と垂直に設け
る必要がある。

【０００７】しかし、上述した理由により、取り付けの
ための開口部は素子取り付け面と対向する位置に設ける
必要がある。このため、上述の半導体レーザのパッケー
ジにおいては、取り付けのための開口部と出射窓のため
の開口部とは別々に互いに直交するように設ける必要が
ある。

【０００８】一方、射出成形では、工法上、二つの金型
の接合方向に開口部を形成することは容易に行えるが、
その垂直方向に開口部を形成することは困難である。複
雑な金型を用いれば、上記垂直方向に開口部を形成する
ことも可能であるが、この場合、量産性が低下し、更に
コストが上昇するため好ましくないと言える。

【０００９】このため、図２１及び図２２に示す形状の
本体部と蓋部とで構成されたパッケージが現在用いられ
ている。図２１は本体部と蓋部とが分離した状態にある
従来の半導体レーザのパッケージを示す斜視図、図２２
は本体部と蓋部とが接合した状態にある従来の半導体レ
ーザのパッケージを示す斜視図である。

【００１０】図２１及び図２２に示すパッケージは本体
部１０１と蓋部１０２とで構成されている。本体部１０
１は、素子取り付け面１００を有する基部１０７と、素
子取り付け面１００を囲む三つの側壁１０６ａ〜１０６
ｃとで構成されており、上面と側面の一つが開口してい
る。蓋部１０２は断面がＬ字形に形成されており、本体
部１０１の開口した上面を封止する上面部１０８ａと開
口した側面を封止する側面部１０８ｂとで構成されてい
る。

【００１１】１０３は蓋部１０２の上面部１０８ａを支
えるための上面支え部であり、１０４は蓋部１０２の側
面部１０８ｂを支えるための側面支え部である。１０５
は出射窓であり、ガラス板がはめ込まれている。

【００１２】本体部１０１と蓋部１０２との接合は、上
面支え部１０３の上面全体と側面支え部１０４の外側の
側面全体に接着剤を塗布し、蓋部１０２を密着させ、接
着剤を硬化させることによって行われている。これによ
り素子取り付け面１００に取り付けられた半導体レーザ
は気密に封止された状態となる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図２１
及び図２２に示したパッケージでは、上面支え部１０３
に塗布された接着剤及び側面支え部１０４に塗布された
接着剤のうち、少なくとも一方は硬化前において水平な
状態にないため、自重によって下方に移動してしまう場
合がある。このため、塗布された接着剤の厚みを均一に
保つことができずにむらが生じ、気密封止性が低下する
という問題が生じてしまう。また、パッケージ内に取り
付けられた半導体レーザや光学部品に接着剤が流れ込
み、これらが付着して半導体レーザの性能を低下させる
という問題が生じる場合もある。

【００１４】更に、殆どの場合、蓋部１０２は出射窓１
０５を除いて紫外線を透過させない材料で形成されてい
る。そのため、上面支え部１０３と側面支え部１０４に
塗布する接着剤として紫外線硬化樹脂を使うのは困難で
あり、図２１及び図２２に示すパッケージでは接着剤の
選択の幅が小さいと言える。

【００１５】また、特開平８−３１６５０３号公報に
は、本体部と蓋部とで構成されたパッケージの気密方法
として、接合部に発熱抵抗体を設けてシーム溶接を行う
ことが提案されている。しかし、かかる気密方法を用い
ることができるのは、パッケージが金属材料等の導電体
で形成されている場合に限られ、この場合は樹脂材料の
ような量産化や低コスト化を図るのは困難である。

【００１６】本発明の目的は、上記問題を解決し、内部
に搭載した発光素子への接着剤の流失を抑制し得、且
つ、高い気密性を有する発光素子用パッケージ、及び接
着剤の厚みむらによる気密封止性の低下を抑制し得える
発光素子の封止方法を提供することにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明にかかる発光素子用パッケージは、発光素子を
搭載するための搭載面を有する本体部と、本体部に取り
付けられて発光素子を封止する蓋部とを有し、蓋部の外
周の全部又は一部には段差が設けられ、段差は蓋部を本
体部に取り付けたときに本体部と溝を形成し、溝には接
着剤が充填され、接着剤によって本体部と蓋部とが接着
されていることを特徴とする。

【００１８】上記本発明にかかる発光素子用パッケージ
では、発光素子が搭載面に平行に光を出射するものであ
り、本体部が搭載面の設けられた基部と搭載面を囲む側
壁部とで構成され、側壁部には発光素子から出射された
光を通過させるための開口が設けられている態様とする
ことができる。

【００１９】上記の態様においては、蓋部が、搭載面の
上方を封止する上面封止部と開口を封止する開口封止部
とで構成されたＬ字形の断面形状を有するものであり、
段差が蓋部の外周の全部に設けられているのが好まし
い。

【００２０】更に、上記の態様においては、蓋部が、搭
載面の上方を封止する第１の蓋部と、開口を封止する第
２の蓋部との二つの部材で構成されており、段差が、第
１の蓋部の外周に側壁部の内面と溝を形成するように設
けられ、側壁部の内面には、第１の蓋部の段差で形成さ
れる溝に充填された接着剤の開口側への流出を止めるた
めの突起部が設けられているようにするのも好ましい。

【００２１】この場合、突起部の開口側に、開口に向け
て下降する斜面が設けられているのが特に好ましい。ま
た、第２の蓋部が透明な材料で形成されているのも好ま
しい。更に、基部及び側壁部のうちいずれか一方又は両
方に第２の蓋部の外周と第２の溝を形成するように第２
の段差が設けられており、第２の溝には接着剤が充填さ
れ、第２の溝に充填された接着剤によって本体部と第２
の蓋部とが接着されているようにするのが好ましい。

【００２２】次に、上記目的を達成するために本発明に
かかる発光素子の封止方法は、発光素子を、発光素子を
搭載するための搭載面を有する本体部と、本体部と溝を
形成する段差が外周の全部又は一部に設けられた蓋部と
によって封止する封止方法であって、発光素子を本体部
の搭載面に搭載する工程と、本体部に蓋部を取り付けて
溝を形成する工程と、溝の開口を上方に向け、且つ、溝
の底面が水平状態となるようにして、溝に接着剤を充填
し、接着剤を硬化させる工程とを少なくとも有すること
を特徴とする。なお、本明細書において上方とは、鉛直
方向に反対の方向を言う。また、水平状態とは鉛直方向
に垂直な状態をいう。

【００２３】上記本発明にかかる発光素子の封止方法に
おいては、本体部が、搭載面の設けられた基部と、搭載
面を囲み、且つ、開口を有する側壁部とで構成され、蓋
部が、搭載面の上方を封止する上面封止部と開口を封止
する開口封止部とで構成され、段差が、側壁部と溝を形
成するように、上面封止部の外周と開口封止部の外周と
に設けられており、発光素子の搭載面への搭載が、発光
体から出射された光が開口を通過するように行われてお
り、接着剤の充填及び硬化が、上面封止部における段差
で形成された溝及び開口封止部における段差で形成され
た溝のうちどちらか一方に対して行われた後、残りの一
方に対して行われるようにするのが好ましい態様であ
る。

【００２４】この態様においては、上面封止部における
段差で形成された溝に充填される接着剤の成分と、開口
封止部における段差で形成された溝に充填される接着剤
の成分とが異なっていても良い。また、開口封止部にお
ける段差で形成された溝に充填される接着剤の粘度が、
上面封止部における段差で形成された溝に充填される接
着剤の粘度よりも小さくなっているのが好ましい。

【００２５】また、上記本発明にかかる発光素子の封止
方法においては、本体部が、搭載面の設けられた基部
と、搭載面を囲み、且つ、開口を有する側壁部とで構成
され、蓋部が搭載面の上方を封止する第１の蓋部と開口
を封止する第２の蓋部との二つの部材で構成され、段差
が第１の蓋部の外周にのみ側壁部と溝を形成するように
設けられ、基部及び側壁部のうちいずれか一方又は両方
に第２の蓋部の外周と第２の溝を形成するように第２の
段差が設けられており、発光素子の搭載面への搭載が、
発光体から出射された光が開口を通過するように行われ
ており、第２の蓋部を本体部に取り付けて第２の溝を形
成する工程と、第２の溝の底面を上方に向け、且つ、第
２の溝が水平状態となるようにして、第２の溝に接着剤
を充填し、接着剤を硬化させる工程とを更に有している
ようにするのも好ましい態様である。

【００２６】この態様においては、溝に充填する接着剤
の成分と、第２の溝に充填する接着剤の成分とが異なっ
ていても良い。また、第２の溝に充填する接着剤の粘度
が、溝に充填する接着剤の粘度よりも小さくなっている
のが好ましい。

【００２７】

【発明の実施の形態】（実施の形態１）以下、本発明の
実施の形態１にかかる発光素子用パッケージ及び発光素
子の封止方法について、図１〜図４を参照しながら説明
する。なお、本実施の形態では発光素子として半導体レ
ーザが用いられる場合について説明している。図１〜４
においては、発光素子及びその駆動に必要な電極等につ
いては省略している。

【００２８】最初に本実施の形態１にかかる発光素子用
パッケージについて説明する。図１は、本実施の形態１
にかかる発光素子用パッケージを構成する本体部と蓋部
とを示す斜視図である。

【００２９】図１に示すように、本実施の形態１にかか
る発光素子用パッケージは、発光素子（図示せず）を搭
載するための搭載面５を有する本体部１と、本体部１に
接着されて発光素子を封止する蓋部２とで構成されてい
る。本実施の形態１では、発光素子として用いられてい
る半導体レーザは搭載面５に平行（図中矢印の方向）に
光を出射するものである。

【００３０】また、本実施の形態１では、本体部１は、
搭載面５の設けられた基部１ａと搭載面５を囲む側壁部
１ｂとで構成されている。但し、上記のように半導体レ
ーザは搭載面５に平行に光を出射するものであるため、
側壁部１ｂには発光素子から出射された光を通過させる
ための開口１２が設けられている。３は発光素子の上面
において蓋部２を支える上面支え部であり、４は発光素
子の側面において蓋部２を支える側面支え部である。

【００３１】更に、本実施の形態１では、蓋部２は、搭
載面５の上方を封止する上面封止部２ａと開口１２を封
止する開口封止部２ｂとで構成されており、発光素子の
出射方向に沿った断面がＬ字形を呈している。１１は発
光素子からの光を出射するための出射窓であり、透明材
料で形成されている。

【００３２】蓋部２の外周の全部には段差６が設けられ
ている。段差６は、出射方向に垂直な方向に沿った蓋部
２の断面の両端がＬ字形を呈し、段差６によって庇状と
なった部分が上面支え部３及び側面支え部４を覆うよう
に設けられている。

【００３３】図２は、図１に示す本体部に蓋部を取り付
けた状態を示す斜視図である。上述した蓋部２の外周に
設けられた段差６により、図２に示すように本体部１に
蓋部２を取り付けると、側面の一つが本体部１の一部で
ある溝７及び８が形成される。なお、本実施の形態１に
おいて段差６は上述のように断面がＬ字形を呈するよう
に形成されているが、本発明においてはこれに限定され
るものではない。本発明においては段差６の形状は本体
部１と溝を形成する形状であれば良い。

【００３４】図３及び図４は、図２に示す本体部と蓋部
とを接着した状態を示す斜視図である。上述のように溝
７及び８の側面の一つは本体部１の一部であるため、図
３及び図４に示すように、本体部１と蓋部２とは、溝７
及び８に充填し、硬化させた接着剤９及び１０によって
接着される。このとき、溝７と溝８とは連続しており、
本体部１と蓋部２との接合部分は全て接着剤で封止され
ているため、パッケージの気密性は極めて高いと言え
る。更に、従来と異なり接着剤はパッケージ内部と接し
ないため、接着剤が発光素子へと流れ込むのが抑制され
ている。なお、本実施の形態１では、溝の幅は１ｍｍに
設定されている。但し、本発明では、これに限定され
ず、溝の幅は０．３ｍｍ〜１．５ｍｍに設定するのが好
ましい。

【００３５】以下に、本実施の形態１にかかる発光素子
の封止方法について説明する。図１〜図４は、本実施の
形態１にかかる発光素子の封止方法における一連の封止
工程をも示している。

【００３６】先ず、本体部１の搭載面５に発光素子を搭
載し、ワイヤーボンド等の必要な工程を実施する。次い
で、図２に示すように、本体部１に蓋部２を取り付けて
溝７及び８を形成する。

【００３７】次に、図３に示すように溝７の開口を上方
に向け、且つ、溝７の底面を水平状態にして、接着剤９
を溝７に充填し、硬化させる。このように本実施の形態
においては、溝７の底面を水平状態に維持して接着剤９
の充填及び硬化を行うため、従来のような接着剤９の自
重による厚みむらが生じるのが抑制されている。本実施
の形態１では接着剤９としては紫外線硬化性の樹脂が用
いられており、接着剤９の硬化は紫外線照射により行わ
れる。

【００３８】更に、接着剤９が発光素子へと流れ込んだ
りしないようにするため、接着剤９としては、上面溝７
と側面溝８の境界を超えて流出しない程度の粘度を有す
るものが用いられている。本実施の形態１では、接着剤
９としては、粘度が２０Ｎ・ｍ^-2・ｓ（２００００ｃｐ
ｓ）に設定されたものが用いられている。但し、本発明
においてはこれに限定されるものではなく、接着剤９と
しては粘度が１Ｎ・ｍ ^-2・ｓ〜１００Ｎ・ｍ^-2・ｓ（１
０００ｃｐｓ〜１０００００ｃｐｓ）のものであれば好
ましく用いることができる。

【００３９】次に、図４に示すように、溝８の開口が上
方を向き、且つ、溝８の底面が水平状態となるように本
体部１及び蓋部２を９０度回転させ、接着剤１０を溝８
に充填する。この場合も、接着剤１０において自重によ
る厚みむらが生じるのが抑制されている。接着剤１０も
接着剤９と同様に紫外線硬化性の樹脂であり、接着剤１
０の硬化も紫外線照射により行われる。

【００４０】また、接着剤１０としては、粘度が１５Ｎ
・ｍ^-2・ｓ（１５０００ｃｐｓ）に設定されたものが用
いられている。なお、本発明において接着剤１０の粘度
はこれに限定されるものではなく、接着剤１０としては
粘度が０．１Ｎ・ｍ^-2・ｓ〜１００Ｎ・ｍ^-2・ｓ（１０
０ｃｐｓ〜１０００００ｃｐｓ）のものであれば好まし
く用いることができる。

【００４１】本実施の形態１においては上述したように
接着剤９及び１０として紫外線硬化性の樹脂が用いられ
ているが、本発明においてはこれに限定されず、一方又
は両方に熱硬化性の樹脂を用いることもできる。また、
接着剤９と接着剤１０とは同じ成分のものであっても、
異なる成分のものであっても良い。

【００４２】また、本実施の形態１では、接着剤１０の
充填・硬化を行った後に、接着剤９の充填・硬化を行う
こともできる。本実施の形態１では、本体部１と蓋部２
とは量産性とコストの点からエポキシ樹脂による射出成
形によって作製されている。但し、本発明においては、
樹脂の種類は特に限定されるものではない。また、本体
部１と蓋部２とを樹脂以外の金属材料で作製することも
できる。

【００４３】このように、本実施の形態１にかかる発光
素子用パッケージ及び発光素子の封止方法を用いれば、
従来のような接着剤の厚みむらによる気密封止性の低下
を抑制することができる。また、接着剤の流失も従来に
比べて発生しにくいと言える。更に、接着剤の選択の幅
を広げることができるため、アウトガス量等に制限され
ることなく、粘度、ガラス転移温度、線膨張係数などの
点から、最適な接着剤を選定できる。

【００４４】（実施の形態２）次に本発明の実施の形態
２にかかる発光素子用パッケージ及び発光素子の封止方
法について、図５〜図１４を参照しながら説明する。な
お、本実施の形態２においても実施の形態１と同様に、
発光素子として半導体レーザが用いられる場合について
説明しており、半導体レーザとしては搭載面に平行に光
を出射するものが用いられている。また、図５〜１４に
おいても、発光素子及びその駆動に必要な電極等につい
ては省略している。

【００４５】最初に本実施の形態１にかかる発光素子用
パッケージについて説明する。図５は、本実施の形態２
にかかる発光素子用パッケージを構成する本体部と蓋部
とを示す斜視図である。

【００４６】図５に示すように、本実施の形態２にかか
るパッケージも実施の形態１と同様に、本体部２１と蓋
部とで構成されている。また、実施の形態１と同様に本
体部１１は、搭載面（図示せず）の設けられた基部２１
ａと搭載面を囲む側壁部２１ｂとで構成されている。側
壁部２１ｂには出射光を通過させるための開口３２が設
けられている。側壁部２１ｂの内面には、発光素子の上
面において第１の蓋部２２ａを支える上面支え部２３
と、発光素子の側面において第２の蓋部２２ｂを支える
側面支え部２４とが設けられている。

【００４７】一方、本実施の形態２では、実施の形態１
と異なり、蓋部は搭載面の上方を封止する第１の蓋部２
２ａと、側壁部２１ｂの開口３２を封止する第２の蓋部
２２ｂとの二つの部材で構成されている。第２の蓋部２
２ｂは透明な材料で形成されており、それ自体が出射窓
となっている。本体部１の側壁部２１ｂと溝を形成する
段差２６は第１の蓋部２２ａの外周にのみ設けられてい
る。

【００４８】また、本実施の形態２では、基部２１ａと
側壁部２１ｂとにおける開口３２付近に、第２の蓋部２
２ｂの外周と第２の溝（図１１及び図１２参照）を形成
するように第２の段差３５が設けられている。更に、本
体部２１の側壁部２１ｂの内面には突起部２５が設けら
れている。突起部２５は、上面支え部２３と第２の段差
３５とが交わる部分において、上面支え部２３に垂直に
設けられている。

【００４９】なお、図５において、３３は第２の蓋部２
２ｂを本体部２１に接着するための接着剤の流出を防ぐ
ための庇部であり、第１の蓋部２２ａから開口３２側に
突出するように設けられている。庇部３３の突出長は、
第２の蓋部２２ｂを本体部２１に接着するための接着剤
が溢れ出ないように設定されている。３４は第１の蓋部
２２ａに設けられた側面支え部であり、上述した側面支
え部２４と同様に第２の蓋部２２ｂを支えるために用い
られる。

【００５０】図６は、図５に示す本体部に第１の蓋部を
取り付けた状態を示す斜視図である。図７は、図５に示
す第１の蓋部を取り付けられた本体部を開口側から見た
正面図である。図８は、図５に示す第１の蓋部を取り付
けられた本体部を図７に示す線Ａ−Ａで切断した断面図
である。

【００５１】図６〜図８に示すように、本体部２１に第
１の蓋部２２ａを取り付けることにより、第１の蓋部２
２ａの外周に設けられた段差２６と側壁部２１ｂとで溝
２７が形成される。図６において、３１は接着剤２９を
供給するディスペンサー（図示せず）のノズルである。

【００５２】図９は、図５に示す本体部と第１の蓋部と
を接着した状態を示す斜視図である。図１０は、図９に
示す本体部と第１の蓋部とを示す断面図である。なお、
図１０に示す断面図の切断位置は図８と同様である。

【００５３】図９及び図１０に示すように、本体部２１
と第１の蓋部２２ａとは、溝２７に充填し、硬化させた
接着剤２９によって接着される。このとき、上述のよう
に側壁部２１ｂには突起部２５が設けられており、突起
部２５の頂上部分は溝２７の底面より高い位置にある。
また、接着剤２９には表面張力が働いている。このた
め、溝２７に充填された接着剤が開口３２側へと流出す
るのが抑制されている。

【００５４】突起部２５の高さＨは、庇部３３の厚みＴ
や接着剤の粘度等を考慮して適宜設定する必要がある。
本実施の形態では、突起部２５の高さＨは約０．２ｍ
ｍ、庇部３３の厚みＴは約０．２ｍｍに設定されてい
る。このため、突起部２５と庇部３３との間には、高さ
が約０．２ｍｍ、幅が約０．５ｍｍの空間３６が形成さ
れる。この空間３６は後述のように接着剤２９と第２の
蓋部を接着するための接着剤とつなげるために形成され
ている。また、突起部２５の開口側に開口に向けて下降
する斜面が設けられているのは、空間３６に接着剤が入
り込みやすくするためである。

【００５５】図１１は、図９に示す第１の蓋部が接着さ
れた本体部に第２の蓋部を取り付けた状態を示す斜視図
である。図１２は、図９に示す本体部における第２の蓋
部が取り付けた部分を拡大して示す断面図である。

【００５６】図１１及び図１２に示すように、本実施の
形態２においては第２の段差３５が設けられているた
め、本体部２１に第２の蓋部２２ｂを取り付けることに
より、第２の溝２８が形成される。なお、本実施の形態
２では、第１の蓋部２２ａに庇部３３が設けられている
ため、第２の溝２８の一部は、第１の蓋部２２ａと第２
の蓋部２２ｂとによって形成されている。

【００５７】なお、本実施の形態２において、第２の蓋
部２２ｂの大きさは、側面支え部２４及び３４によって
形作られる外側の四角形に合わせて設定されている。ま
た、第２の蓋部２２ｂの厚みは０．３ｍｍに設定されて
おり、第２の蓋部２２ｂにおける出射方向側の表面は第
２の溝２８の底面から約０．２ｍｍの位置にある。

【００５８】図１３は、図９に示す第１の蓋部が接着さ
れた本体部に第２の蓋部を接着した状態を示す斜視図で
ある。図１４は、図１３に示す本体部、第１の蓋部及び
第２の蓋部を示す断面図である。なお、図１４に示す断
面図の切断位置は図８と同様である。

【００５９】図１３及び図１４に示すように、本体部２
１と第２の蓋部２２ｂとは、第２の溝２８に充填し、硬
化させた接着剤３０によって接着される。このとき、図
１４に示すように、空間３６にも接着剤３０は充填され
るため、接着剤２９と接着剤３０とは連続した状態とな
る。また、第１の蓋部２２ａは庇部３３を介して接着剤
３０によっても本体部２１に接着されている。このよう
に、本実施の形態２によっても、実施の形態１と同様に
完全な気密構造を有した発光素子用パッケージが実現で
きると言える。

【００６０】以下に、本実施の形態２にかかる発光素子
の封止方法について説明する。図５〜図１４は、本実施
の形態２にかかる発光素子の封止方法における一連の封
止工程をも示している。

【００６１】先ず、本体部２１の搭載面に発光素子を搭
載し、ワイヤーボンド等の必要な工程を実施する。次い
で、図６〜図８に示すように、本体部２１に第１の蓋部
２１ａを取り付けて溝２７を形成する。

【００６２】次に、図９及び図１０に示すように、溝２
７の開口を上方に向け、且つ、溝２７の底面を水平状態
にして、接着剤２９を溝２７に充填し、硬化させる。溝
２７の底面は水平状態に維持されているため、本実施の
形態２においても接着剤２９の厚みむらの発生は抑制さ
れている。接着剤２９としては、実施の形態１と同様
に、紫外線硬化性の樹脂が用いられており、硬化は紫外
線の照射により行われている。但し、本実施の形態２に
おいては、接着剤２９は熱硬化性の樹脂であっても良
い。

【００６３】接着剤２９としては、粘度が１０Ｎ・ｍ^-2
・ｓ（１００００ｃｐｓ）に設定されたものが用いられ
ている。このため、接着剤２９は空間３６に達するが、
突起部２５と庇部３３との間で表面張力が働き、空間３
６からの流出が抑制されている。但し、本発明において
はこれに限定されるものではなく、接着剤２９としては
粘度が１Ｎ・ｍ^-2・ｓ〜２０Ｎ・ｍ^-2・ｓ（１０００ｃ
ｐｓ〜２００００ｃｐｓ）のものであれば好ましく用い
ることができる。

【００６４】次に、図１１及び図１２に示すように、本
体部２１と第１の蓋部２２ａを９０度回転させて開口３
２を上方に向け、第２の蓋部２２ｂを側面支え部２４及
び３４の上に載せて、本体部２１に第２の蓋部２２ｂを
取り付ける。これにより第２の溝２８が本体部２１及び
第１の蓋部２１ａと第２の蓋部２２ｂとで形成されるこ
のとき第２の溝２８の底面は水平状態に維持されてい
る。

【００６５】次いで、図１３及び図１４に示すように、
第２の溝２８に接着剤３０を充填し、硬化させる。第２
の溝２８の底面は水平状態に維持されているため、この
場合も接着剤の厚みむらの発生は抑制されている。接着
剤３０としても紫外線硬化性の樹脂が用いられている。
但し、これに限定されず、熱硬化性の樹脂であっても良
い。

【００６６】本実施の形態２では、接着剤３０が空間３
６にまで入り込み易くするため、接着剤３０としては粘
度が５Ｎ・ｍ^-2・ｓ（５０００ｃｐｓ）に設定されたも
のが用いられている。但し、本発明においてはこれに限
定されるものではなく、接着剤３０としては粘度が０．
１Ｎ・ｍ^-2・ｓ〜１０Ｎ・ｍ^-2・ｓ（１００ｃｐｓ〜１
００００ｃｐｓ）のものであれば好ましく用いることが
できる。

【００６７】従って、上述のように接着剤３０は接着剤
２９とつながって連続化する。また、接着剤２９は既に
硬化しているため接着剤３０が空間３０を通って外部に
流出することもないといえる。最後に、紫外線照射によ
り接着剤３０を硬化させれば、側壁部２１ｂの開口３２
は密閉され、本体部２１に搭載された発光素子は気密に
封止された状態となる。

【００６８】本実施の形態２においても、接着剤２９と
接着剤３０とは同じ成分のものであっても、異なる成分
のものであっても良い。但し、本実施の形態１と同様の
理由から、接着剤２９と接着剤３０とは成分が互いに異
なるものであるのが好ましい。

【００６９】本実施の形態２では、本体部２１と第１の
蓋部２２ａとは量産性とコストの点からエポキシ樹脂に
よる射出成形によって作製されている。但し、本発明に
おいては、樹脂の種類は特に限定されるものではない。
また、本体部２１と蓋部２２ａとを樹脂以外の金属材料
で作製することもできる。第２の蓋部２２ｂは透明な樹
脂材料やガラス材料等で形成することができる。但し、
発光素子から出射される光の影響を受けにくいものを用
いる必要がある。

【００７０】このように、本実施の形態２にかかる発光
素子用パッケージ及び発光素子の封止方法を用いても、
実施の形態１と同様に、気密封止性の低下や接着剤の流
失の抑制を図ることができる。また、本実施の形態にお
いても接着剤の選択の幅を広げることができる。更に、
本実施の形態２は、実施の形態１に示す窓ガラス一体型
でなく、窓ガラスが別体となったものである。このた
め、窓ガラスを蓋に埋め込む必要がなく、選択の幅を広
げることができるという効果を有している。

【００７１】（実施の形態３）次に本発明の実施の形態
３にかかる発光素子用パッケージ及び発光素子の封止方
法について、図１５〜図２０を参照しながら説明する。
なお、本実施の形態２においても実施の形態１と同様
に、発光素子として半導体レーザが用いられる場合につ
いて説明しており、半導体レーザとしては搭載面に平行
に光を出射するものが用いられている。

【００７２】図１５は、本実施の形態３にかかる発光素
子用パッケージを構成する本体部と蓋部とを示す斜視図
である。図１５に示すように、本実施の形態３にかかる
パッケージも実施の形態１と同様に、本体部４１と蓋部
４２とで構成されている。本体部２１は、搭載面４５の
設けられた基部４１ａと側壁部４１ｂとで構成されてお
り、Ｌ字形を呈している。

【００７３】本実施の形態３では、本体部４１の表面に
は段差５８が設けられており、搭載面４５は一段上がっ
たところに位置している。この段差５８は蓋部を取り付
けるときの位置合わせに用いられる。本体部４１は量産
性とコストの点からエポキシ樹脂による射出成形によっ
て作製されている。但し、本発明においては、樹脂の種
類は特に限定されるものではない。また、本体部４１は
樹脂以外の金属材料で作製することもできる。

【００７４】発光素子４６は発振波長７８０nmの半導体
レーザであり、搭載面４５に、ヒートシンクとしても機
能する電極４４を介して搭載されている。発光素子４６
はインジウムによって電極４４に融着されている。４５
も電極である。電極４４と４５とは銅又は銅合金の薄膜
で形成されている。５９は発光素子４６と電極４５とを
接続する金ワイヤーである。なお、図１５中の矢印は出
射方向を示している。

【００７５】本実施の形態３では、実施の形態１及び２
と異なり、蓋部４２は上面部４２ａと三方を囲むように
形成された側壁部４２ｂとで構成されており、内部には
発光素子４６や金ワイヤー４７等を収容するための空間
（図１８及び図２０参照）が形成されている。蓋部４２
は本体部４１の段差にはめ込めるように形成されてい
る。

【００７６】蓋部４２は波長７８０ｎｍ近傍の光を透過
可能なで透明な樹脂材料、例えば、高密度光ディスクで
用いられる樹脂材料等で形成されている。但し、蓋部４
２を構成する透明な樹脂材料はこれに限定されず、搭載
される発光素子の波長に合わせて適宜選択すれば良い。
更に蓋部４２は不透明な樹脂材料や金属材料等で形成し
ても良く、この場合は実施の形態１と同様に出射窓を設
ける必要がある。

【００７７】本体部４１に取り付けたときに溝を形成す
る段差４６は、蓋部４２の外周に設けられている。段差
４６は実施の形態１で示した段差６と同様に断面がＬ字
形を呈している。５３〜５５は、段差４６によって形成
される溝に充填される接着剤の流出を抑制するために設
けられた庇部である。

【００７８】図１６は、図１５に示す本体部に蓋部を取
り付けた状態を示す斜視図である。図１６に示すよう
に、蓋部４２を本体部４１に取り付けることにより、段
差４６と本体部４１とで溝４７、４８及び４９が形成さ
れる。溝４７、４８及び４９は連続しており、蓋部４２
の全周にわたっている。なお、図中には示されていない
が、溝４８の反対側には対象形状の溝（図１８及び図１
９に示す溝６０）が形成されており、この溝も溝４７及
び溝４９と連続している。

【００７９】図１７は、図１６に示す本体部と蓋部とを
接着するための溝の一部に接着剤が充填された状態を示
す斜視図である。図１８は、図１７に示す溝の一部に接
着剤が充填された本体部と蓋部とを示す断面図である。
図１９（ａ）及び（ｂ）は、図１７において接着剤が充
填されていない溝に接着剤が充填された状態を示す斜視
図である。図２０は図１６に示す本体部と蓋部とを接着
するための全ての溝に接着剤が充填された状態を示す断
面図である。なお、図１８及び図２０に示す断面図は、
庇部５３及び５４を通り、搭載面４５に垂直な面で切断
された切断面で示している。

【００８０】図１７〜図２０に示すように、本体部４１
と蓋部４２とは、段差４６と本体部４１とで形成される
溝４７、４８、４９及び６０に、接着剤５０、５１、５
２及び６１を充填し、硬化させることによって接着され
ている。接着剤５０、５１、５２及び６１は全て一つに
つながっており、本体部４１と蓋部４２との接合部分の
全部はこれら接着剤によって封止されている。このよう
に、本実施の形態３によっても、実施の形態１と同様に
完全な気密構造を有した発光素子用パッケージを実現で
きると言える。

【００８１】以下に、本実施の形態３にかかる発光素子
の封止方法について説明する。図１５〜図２０は、本実
施の形態３にかかる発光素子の封止方法における一連の
封止工程をも示している。

【００８２】先ず、図１５に示すように、本体部４１の
搭載面４５に、電極４４及び４５を設けて発光素子４６
を搭載し、更にワイヤーボンド等の必要な工程を実施す
る。次いで、図１６に示すように、本体部４１に蓋部４
２を取り付けて溝４６を形成する。

【００８３】次に、図１７及び図１８に示すように、溝
４７の開口を上方に向け、溝４７の底面が水平状態とな
るようにして、接着剤５０を溝４７に充填し、硬化させ
る。溝４７は水平状態に維持されているため、本実施の
形態３においても接着剤５０の厚みむらの発生は抑制さ
れている。接着剤５０としては、実施の形態１と同様
に、紫外線硬化性の樹脂が用いられており、硬化は紫外
線の照射により行われている。

【００８４】ところで、接着剤５０が溝４８や６０へと
流出すると、溝４８や６０に充填された接着剤に厚みむ
らが生じてしまう場合がある。このため、本実施の形態
３においては、接着剤５０においては粘度が調整されて
おり、図１８に示すように庇部５３又は５４と段差４６
との間に生じる表面張力によって接着剤５０が溝４８や
４６に流出しないようになっている。

【００８５】次に、図１９（ａ）に示すように、溝４９
の開口が上方を向き、溝４９の底面が水平状態となるよ
うに、本体部４１と蓋部４２とを９０度回転させ、接着
剤５２を溝４９に充填し、硬化させる。このときも上記
と同様に接着剤５２の厚みむらの発生は抑制されてい
る。また、接着剤５２は接着剤５０と同程度の粘度に調
整されており、接着剤５２の溝４８や溝６０への流出は
抑制されている。接着剤５２も熱硬化性の樹脂であるた
め、硬化は上記と同様に紫外線の照射によって行われて
いる。

【００８６】その後、図１９（ｂ）に示すように、溝４
８の開口が上方を向き、溝４８の底面が水平状態になる
ように、更に本体部４１と蓋部４２とを９０度回転さ
せ、接着剤５１を溝４８に充填し、硬化させる。このと
きも上記と同様に接着剤５１の厚みむらの発生は抑制さ
れている。また、接着剤５０と接着剤５２とは既に硬化
しており、接着剤５１が溝４７や溝４９へと流出するこ
とはないと言える。このため、接着剤５１の粘度は接着
剤５０や接着剤５２よりも低粘度に調整されている。接
着剤５１も熱硬化性の樹脂であるため、硬化は上記と同
様に紫外線の照射によって行われている。

【００８７】最後に、溝４８の反対側に位置する溝６０
（図１９（ａ）及び図２０参照）に対しても、溝４８と
同様にして接着剤６１（図２０参照）を充填し、硬化さ
せる。接着剤６１としては接着剤５１と同様のものが用
いられている。

【００８８】なお、本実施の形態３においては、接着剤
５０、５２、５１、６１の順で充填・硬化を行っている
が、これに限定されるものではない。また、接着剤とし
ては全て紫外線硬化性の樹脂が用いられているが、これ
に限定されず、熱硬化性の樹脂を用いることもできる。
更に、接着剤の粘度は、それが充填される溝と隣接する
溝に流出しないように設定すれば良く、全部の接着剤の
粘度が同じであっても良い。

【００８９】このように、本実施の形態３にかかる発光
素子用パッケージ及び発光素子の封止方法を用いても、
実施の形態１と同様に、気密封止性の低下や接着剤の流
失の抑制を図ることができる。また、本実施の形態にお
いても接着剤の選択の幅を広げることができる。更に、
本実施の形態３によれば、発光素子を上側からだけでな
く、横側からも見ることができ、取り付け位置の確認が
容易になるという効果を有することができる。

【００９０】

【発明の効果】以上のように、本発明にかかる発光素子
用パッケージ及び発光素子の封止方法によれば、従来の
ように接着剤はパッケージの内部に接しておらず、又パ
ッケージを構成する本体部と蓋部との接合部分を完全に
接着剤で封止することができる。更に、従来に比べ、封
止に用いる接着剤の厚みむらを抑制できる。このため、
気密封止性の低下を抑制しつつ、発光素子を気密に封止
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施の形態１にかかる発光素子用パッケージ
を構成する本体部と蓋部とを示す斜視図

【図２】図１に示す本体部に蓋部を取り付けた状態を示
す斜視図

【図３】図２に示す本体部と蓋部とを接着した状態を示
す斜視図

【図４】図２に示す本体部と蓋部とを接着した状態を示
す斜視図

【図５】本実施の形態２にかかる発光素子用パッケージ
を構成する本体部と蓋部とを示す斜視図

【図６】図５に示す本体部に第１の蓋部を取り付けた状
態を示す斜視図

【図７】図５に示す第１の蓋部を取り付けられた本体部
を開口側から見た正面図

【図８】図５に示す第１の蓋部を取り付けられた本体部
を図７に示す線Ａ−Ａで切断した断面図

【図９】図５に示す本体部と第１の蓋部とを接着した状
態を示す斜視図

【図１０】図９に示す本体部と第１の蓋部とを示す断面
図

【図１１】図９に示す第１の蓋部が接着された本体部に
第２の蓋部を取り付けた状態を示す斜視図

【図１２】図９に示す本体部における第２の蓋部が取り
付けた部分を拡大して示す断面図

【図１３】図９に示す第１の蓋部が接着された本体部に
第２の蓋部を接着した状態を示す斜視図

【図１４】図１３に示す本体部、第１の蓋部及び第２の
蓋部を示す断面図

【図１５】本実施の形態３にかかる発光素子用パッケー
ジを構成する本体部と蓋部とを示す斜視図

【図１６】図１５に示す本体部に蓋部を取り付けた状態
を示す斜視図

【図１７】図１６に示す本体部と蓋部とを接着するため
の溝の一部に接着剤が充填された状態を示す斜視図

【図１８】図１７に示す溝の一部に接着剤が充填された
本体部と蓋部とを示す断面図

【図１９】図１７において接着剤が充填されていない溝
に接着剤が充填された状態を示す斜視図

【図２０】図１６に示す本体部と蓋部とを接着するため
の全ての溝に接着剤が充填された状態を示す断面図。

【図２１】本体部と蓋部とが分離した状態にある従来の
半導体レーザのパッケージを示す斜視図

【図２２】本体部と蓋部とが接合した状態にある従来の
半導体レーザのパッケージを示す斜視図

【符号の説明】

１、２１、４１ 本体部 １ａ、２１ａ、４１ａ 基部 １ｂ、２１ｂ、４１ｂ 側壁部 ２、２２、４２ 蓋部 ２２ａ 第１の蓋部 ２２ｂ 第２の蓋部 ３、２３ 上面支え部 ４、２４、３４ 側面支え部 ５、４５ 搭載面 ６、２６、４６、５８ 段差 ７、８、２７、２８、４７、４８、４９、６０ 溝 ９、１０、２９、３０、５０、５１、５２、６１ 接着
剤 １１ 出射窓 １２、３２ 開口 ３３ 庇部 ２５ 突起部 ２９ ノズル ３５ 第２の段差 ３６ 空間 ４４、４５ 電極 ４６ 発光素子 ４７ 金ワイヤー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 北岡 康夫 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 5F041 DA07 DA61 DA74 DA76 5F073 EA29 FA27 FA29 FA30

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 発光素子を搭載するための搭載面を有す
   る本体部と、前記本体部に取り付けられて前記発光素子
   を封止する蓋部とを有し、 前記蓋部の外周の全部又は一部には段差が設けられ、前
   記段差は前記蓋部を前記本体部に取り付けたときに前記
   本体部と溝を形成し、 前記溝には接着剤が充填され、前記接着剤によって前記
   前記本体部と前記蓋部とが接着されていることを特徴と
   する発光素子用パッケージ。
2. 【請求項２】 前記発光素子が前記搭載面に平行に光を
   出射するものであり、前記本体部が前記搭載面の設けら
   れた基部と前記搭載面を囲む側壁部とで構成され、前記
   側壁部には前記発光素子から出射された光を通過させる
   ための開口が設けられている請求項１記載の発光素子用
   パッケージ。
3. 【請求項３】 前記蓋部が、前記搭載面の上方を封止す
   る上面封止部と前記開口を封止する開口封止部とで構成
   されたＬ字形の断面形状を有するものであり、前記段差
   が前記蓋部の外周の全部に設けられている請求項２記載
   の発光素子用パッケージ。
4. 【請求項４】 前記蓋部が、前記搭載面の上方を封止す
   る第１の蓋部と、前記開口を封止する第２の蓋部との二
   つの部材で構成されており、 前記段差が、第１の蓋部の外周に前記側壁部の内面と前
   記溝を形成するように設けられ、前記側壁部の内面に
   は、前記第１の蓋部の前記段差で形成される溝に充填さ
   れた接着剤の前記開口側への流出を止めるための突起部
   が設けられている請求項２に記載の発光素子用パッケー
   ジ。
5. 【請求項５】 前記突起部の前記開口側に、前記開口に
   向けて下降する斜面が設けられている請求項４記載の発
   光素子用パッケージ。
6. 【請求項６】 前記第２の蓋部が透明な材料で形成され
   ている請求項４に記載の発光素子用パッケージ。
7. 【請求項７】 前記基部及び前記側壁部のうちいずれか
   一方又は両方に前記第２の蓋部の外周と第２の溝を形成
   するように第２の段差が設けられており、 前記第２の溝には接着剤が充填され、前記第２の溝に充
   填された接着剤によって前記本体部と前記第２の蓋部と
   が接着されている請求項４記載の発光素子用パッケー
   ジ。
8. 【請求項８】 発光素子を、前記発光素子を搭載するた
   めの搭載面を有する本体部と、前記本体部と溝を形成す
   る段差が外周の全部又は一部に設けられた蓋部とによっ
   て封止する封止方法であって、 前記発光素子を前記本体部の搭載面に搭載する工程と、 前記本体部に前記蓋部を取り付けて前記溝を形成する工
   程と、 前記溝の開口を上方に向け、且つ、前記溝の底面が水平
   状態となるようにして、前記溝に接着剤を充填し、前記
   接着剤を硬化させる工程とを少なくとも有することを特
   徴とする発光素子の封止方法。
9. 【請求項９】 前記本体部が、前記搭載面の設けられた
   基部と、前記搭載面を囲み、且つ、開口を有する側壁部
   とで構成され、前記蓋部が、前記搭載面の上方を封止す
   る上面封止部と前記開口を封止する開口封止部とで構成
   され、前記段差が、前記側壁部と前記溝を形成するよう
   に、前記上面封止部の外周と前記開口封止部の外周とに
   設けられており、 前記発光素子の前記搭載面への搭載が、前記発光体から
   出射された光が前記開口を通過するように行われてお
   り、 前記接着剤の充填及び硬化が、前記上面封止部における
   前記段差で形成された溝及び前記開口封止部における前
   記段差で形成された溝のうちどちらか一方に対して行わ
   れた後、残りの一方に対して行われる請求項８記載の発
   光素子の封止方法。
10. 【請求項１０】 前記上面封止部における前記段差で形
    成された溝に充填される接着剤の成分と、前記開口封止
    部における前記段差で形成された溝に充填される接着剤
    の成分とが異なっている請求項９記載の発光素子の封止
    方法。
11. 【請求項１１】 前記開口封止部における前記段差で形
    成された溝に充填される接着剤の粘度が、前記上面封止
    部における前記段差で形成された溝に充填される接着剤
    の粘度よりも小さくなっている請求項９記載の発光素子
    の封止方法。
12. 【請求項１２】 前記本体部が、前記搭載面の設けられ
    た基部と、前記搭載面を囲み、且つ、開口を有する側壁
    部とで構成され、前記蓋部が前記搭載面の上方を封止す
    る第１の蓋部と前記開口を封止する第２の蓋部との二つ
    の部材で構成され、前記段差が第１の蓋部の外周にのみ
    前記側壁部と前記溝を形成するように設けられ、前記基
    部及び前記側壁部のうちいずれか一方又は両方に前記第
    ２の蓋部の外周と第２の溝を形成するように第２の段差
    が設けられており、 前記発光素子の搭載面への搭載が、前記発光体から出射
    された光が前記開口を通過するように行われており、 前記第２の蓋部を前記本体部に取り付けて前記第２の溝
    を形成する工程と、 前記第２の溝の底面を上方に向け、且つ、前記第２の溝
    が水平状態となるようにして、前記第２の溝に接着剤を
    充填し、前記接着剤を硬化させる工程とを更に有してい
    る請求項８記載の発光素子の封止方法。
13. 【請求項１３】 前記溝に充填する接着剤の成分と、前
    記第２の溝に充填する接着剤の成分とが異なっている請
    求項１２記載の発光素子の封止方法。
14. 【請求項１４】 前記第２の溝に充填する接着剤の粘度
    が、前記溝に充填する接着剤の粘度よりも小さくなって
    いる請求項１２記載の発光素子の封止方法。