JP2003298169A - 光半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

光半導体装置及びその製造方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 バッチ処理による生産を可能にすることで生
産性の高い、かつ高品質な光半導体装置とその製造方法
を提供する。 【解決手段】 導電材料からなるフランジ102と、フ
ランジ102と一体的に設けられた絶縁性ベース110
と、フランジ102と一体に設けられて光半導体素子
(レーザダイオードLD1,LD2,フォトダイオード
PD)を搭載したアイランド103と、絶縁性ベースに
支持されて光半導体素子LD1,LD2PDに電気接続
されたリード105a〜105cとを備え、アイランド
103とリード104,105a〜105cはフランジ
102と同一材料で形成され、かつアイランド103及
びリード105a〜105cはフランジ102に対して
ほぼ90度の角度に曲げ形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は光半導体素子をパッ
ケージングした光半導体装置に関し、特に組立工程を簡
略化して生産性を高めた光半導体装置及びその製造方法
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】光半導体装置の代表的なものとしての半
導体レーザ装置は、通常パッケージングしたレーザダイ
オードに対してリードを通して電流を供給してレーザ光
を発光させ、パッケージの外部に向けて出射する構成で
ある。このような半導体レーザ装置の汎用型の構成の一
例を図21に示す。金属材を加工して上面にポスト20
2を一体に立設したステム201を形成し、かつステム
201には絶縁材203を用いて複数本のリード204
を貫通支持させている。そして、ダイボンディング工程
によりポスト202にレーザダイオードLDをマウント
し、またこれに相対するステム201の上面にフォトダ
イオードPDをマウントする。次いで、ワイヤボンディ
ング工程によりレーザダイオードLD及びフォトダイオ
ードPDを金属細線205を用いてステム201及びリ
ード204に電気接続する。その上で、仮想線で示すよ
うに、前記ステム201の上面を覆うように開口窓を有
する円筒状をしたキャップ206を被せ、その周縁部を
ステムに融着して半導体レーザ装置を組み立てている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】このような半導体レー
ザ装置では、ステムを金属材の切削加工、あるいは各部
分を溶接加工し、さらにはリードをガラス等によって絶
縁支持して形成しているため、ステム自体の製造工程が
多く、また、複数の半導体レーザ装置を一括して加工、
組立することが困難で、コスト低減及び寸法精度を向上
する上での障害になっている。また、個別部品として形
成したステムに対してレーザダイオードやフォトダイオ
ードをマウントする工程が必要であるため、ステムの取
り扱い、特にダイボンディング工程、ワイヤボンディン
グ工程、キャップ溶着工程の各工程装置に対してステム
をロード、アンロードし、さらに各工程装置においてス
テムを位置決めする等の処理が必要となり、そのために
生産性が低く、コスト低減が一層困難なものとなる。ま
た、ステムの位置決め精度が低いとダイボンディングや
ワイヤボンディング精度も低くなり、高品質の半導体レ
ーザ装置を得ることが困難になる。
【0004】このような問題に対し、特開2001−7
7262公報では、図22に示すように、ステムの製造
工程を簡略化した技術(以下、第1の公知技術と称す
る)が提案されている。この第1の公知技術では金属板
をプレス加工してステム301の外郭となる円筒部30
2及びフランジ部303と、円筒部302の上縁部の一
部に設けた切片を曲げ起こしたマウント部304とを一
体に形成し、この円筒部302内に樹脂等の絶縁材30
5を充填してステム301を形成するとともに、この絶
縁材305によってリード306を貫通状態に支持させ
る。そして、前記マウント部304にサブマウント30
7を取着し、さらにその上にレーザダイオードLDとフ
ォトダイオードPDをマウントし、これらレーザダイオ
ードLDとフォトダイオードPDを金属細線308によ
ってリード306にワイヤボンディングしたものであ
る。この第1の公知技術によれば、ステムの製造が容易
になるとともに寸法精度を向上する上で図21に示した
技術に比較して有利である。しかしながら、レーザダイ
オードのダイボンディング工程やワイヤボンディング工
程、さらにキャップ溶着工程については図21の技術と
同様に個別部品に対する処理であるため、生産性やコス
ト低減の問題を改善するまでには至っていない。
【0005】また、特開2001−68778公報には
リードフレームを利用した技術(以下、第2の公知技術
と称する)が提案されている。この第2の公知技術で
は、一部の工程については明確ではないが、図23に示
すように、図には表れないリードフレームで構成される
リード301に対して、これらを包含する状態で樹脂等
により薄い箱型のパッケージ302を形成した上で、当
該パッケージ302内に露呈されているリード301の
一部にフォトダイオードPDを形成したサブマウント3
03を設けてレーザダイオードLDを搭載し、当該レー
ザダイオードLDやフォトダイオードPDとリード30
1の他のリードとを柔軟な配線304によって電気接続
した構成である。この第2の公知技術では、リードフレ
ームは金属板材をプレス加工等によって形成することが
可能であるため製造が容易になるとともに寸法精度を向
上する上で有利ではあるが、この場合にはパッケージの
形状は第2の公知技術に記載のようなフラット型のパッ
ケージに限られることになり、図20や図21に示した
半導体レーザ装置や第1の公知技術のようないわゆるキ
ャン型の半導体レーザ装置を形成することは困難にな
る。そのため、キャン型に比較して放熱性が低くなり品
質上の問題が生じるとともに、既存のキャン型の半導体
レーザ装置を用いる光学機器への適用が難しく、光学機
器側での設計変更が必要になる等の新たな問題が生じる
ことになる。
【0006】本発明の目的は、以上のような問題を解消
し、生産性の高い、かつ高品質な半導体レーザ装置等で
代表される光半導体装置とその製造方法を提供するもの
である。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の光半導体装置
は、導電材料からなるフランジと、前記フランジと一体
的に設けられた絶縁性ベースと、前記フランジと一体に
設けられて光半導体素子を搭載したアイランドと、前記
絶縁性ベースに支持されて前記光半導体素子に電気接続
されたリードとを備える光半導体装置であって、前記ア
イランドと前記リードは前記フランジと同一材料で形成
され、かつ少なくとも前記リードは前記フランジに対し
て曲げ形成されていることを特徴とする。
【0008】本発明の光半導体装置では、次の形態とす
ることが好ましい。 (A)アイランド及びリードの少なくとも一方はフラン
ジに対して曲げ形成される。 (B)リードは絶縁性ベースを貫通した状態に支持さ
れ、アイランド側のインナー部において光半導体素子に
ワイヤボンディングされる。 (C)フランジは一側辺を切り欠いた円形、あるいは両
側辺を切り欠いた円形の外形状とされる。 (D)フランジは絶縁性ベースの表面に露出される。 (E)少なくともフランジ上に光半導体素子、リードの
インナ部等を覆うように被せられ、かつ光半導体装置の
光軸上に開口窓を有するキャップが接着される。 (F)キャップは金属あるいは樹脂からなる円筒容器状
あるいは半円筒容器状に形成される。 (G)キャップの周囲にはフランジが露出状態に延在さ
れる。 (H)光半導体素子はレーザダイオード、発光ダイオー
ド、フォトダイオードのいずれか又はこれらの組み合わ
せである。
【0009】本発明の光半導体装置の製造方法は、フラ
ンジ、アイランド及びリードで構成されるリード構体を
フレーム内に設けたリードフレームを形成し、前記アイ
ランドに光半導体素子をダイボンディングする工程と、
少なくとも前記リードが前記フランジに対して90度の
面方向となるように曲げ加工する工程と、前記フランジ
に絶縁性ベースを一体化する工程と、少なくとも前記リ
ードとフランジとを切断分離する工程と、前記光半導体
素子と前記リードとを電気接続する工程と、前記リード
構体を前記フレームから個片に分離する工程とを含むこ
とを特徴とする。
【0010】本発明の製造方法では、次の工程を含むこ
とが好ましい。 (a)フランジに樹脂モールド法により樹脂製の絶縁性
ベースを一体に形成する。 (b)アイランドに光半導体素子をダイボンディングし
た後に前記曲げ加工する。 (c)曲げ加工する工程の後にアイランドに光半導体素
子をダイボンディングする。 (d)フランジ上にアイランド、リード等を覆うキャッ
プを接着する工程を含んでいる。 (e)フランジをフレームの面に対して90度の面方向
に曲げ加工する。 (f)リードのみ又はアイランド及びリードをフレーム
の面に対して90度の面方向に曲げ加工する。 (g)前記(a)〜(e)の場合に、フレームの一部を
切り欠いた開口を設け、当該開口側からキャップを被せ
て接着を行う。
【0011】本発明の光半導体装置の製造方法では、ダ
イボンディング工程、曲げ加工工程、絶縁性ベースの形
成工程、切断工程、ワイヤボンディング工程、及びリー
ド構体を個片に切断分離する工程をリードフレーム状態
でのバッチ処理で行うことができる。これにより、製造
の自動組立が可能になり、生産性の高い、かつ高品質な
半導体レーザ装置の組立が実現可能になる。
【0012】また、本発明の製造方法によって製造され
る本発明の光半導体装置は、パッケージがいわゆるキャ
ン型に分類される構成であるため、既存のキャン型の半
導体レーザ装置を用いる光学機器へそのまま適用するこ
とが可能になる。また、フランジ及びアイランドはリー
ドフレームに一体に形成されているので光半導体素子で
発生した熱をアイランドからフランジにまで伝達して高
い放熱性を得ることができる。また、フランジとアイラ
ンドとが一体であることにより、フランジとアイランド
にダイボンディングするレーザダイオードとの相対位置
を高精度に管理し、光学機器の基準面に対してフランジ
の表面を当接した状態で当該半導体レーザ装置の実装を
行うことで、光学機器の光源位置に対して半導体レーザ
装置を高精度に位置設定することも可能になる。
【0013】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態を図面を
参照して説明する。図1は本発明を半導体レーザ装置に
適用した実施形態の一部を破断した斜視図である。この
半導体レーザ装置1は、所要の厚さのCu(銅)板をプ
レス加工により形成したリードフレームから切り離され
たリード構体101を有しており、このリード構体10
1は、円周一部を切り欠いた円形に近い外形状のフラン
ジ102と、前記フランジ102のほぼ中央部分に位置
された矩形をしたアイランド103と、前記アイランド
103の下辺から下方に伸びる1本のリード104及び
アイランドの両側において下方に伸びる3本のリード1
05a〜105cを備えており、前記フランジ102は
水平方向に向けられ、アイランド103及び各リード1
04,105a〜105cはほぼ垂直方向に向けられて
いる。そして、前記フランジ102には下面に沿って一
体に樹脂がモールド成形された円形板状の樹脂ベース1
10が形成され、この樹脂ベース110によって前記フ
ランジ102の機械的な強度を保持するとともに、前記
アイランド103及びリード104,105a〜105
cをフランジ102に対して絶縁した状態で支持してい
る。
【0014】前記アイランド103には2つのレーザダ
イオードLD1,LD2及びフォトダイオードPDがダ
イボンディングによってマウントされるとともに、これ
らレーザダイオードLD1,LD2及びフォトダイオー
ドPDは金属細線111によって前記リード105a〜
105cとの間にワイヤボンディングされている。この
実施形態では、アイランド103上には2つのレーザダ
イオードLD1,LD2を並んで搭載したフォトダイオ
ードPDがマウントされている。各レーザダイオードL
D1,LD2は発光するレーザ光の波長が異なるレーザ
ダイオードであり、ここでは一方のレーザダイオードL
D1からはCD用のレーザ光が出射され、他方のレーザ
ダイオードLD2からはDVD用のレーザ光が出射され
るコンパチブルな半導体レーザ装置として構成した例を
示している。また、フォトダイオードPDは各レーザダ
イオードLD1,LD2で発光されたレーザ光を受光し
てモニタするためののものである。
【0015】その上で前記フランジ102上には前記ア
イランド103及び各リード105a〜105cのイン
ナー部を覆うように円筒容器状のキャップ120が被せ
られ、かつその周縁部において接着剤等によってフラン
ジ102に接着されている。前記キャップ120の上面
には前記レーザダイオードLD1,LD2から出射され
るレーザ光を透過させるための開口窓121が開けられ
ている。また、前記フランジ102に接着されたキャッ
プ120の周囲一部には前記フランジ120の周縁部の
上面が露出されており、当該半導体レーザ装置1を光学
機器に実装する際の基準面として構成されている。
【0016】次に、以上の構成の半導体レーザ装置1の
製造方法について説明する。本発明では所定長さの短冊
状をしたリードフレーム100に対して複数個の半導体
レーザ装置をバッチ処理により製造することが可能であ
り、このリードフレーム100は、図2に示すように、
Cu板をプレス加工、あるいはエッチング加工して形成
されており、長さ方向に複数個のリード構体101を連
ねて形成されている。ここでは複数個のリード構体のう
ち、2つのリード構体101のみを図示しており、各リ
ード構体101は、矩形の枠状をしたフレーム100A
の内部に、外形状が円周一部を切り欠いた円形をしたフ
ランジ102と、前記フランジ102の内部に位置され
た微小矩形のアイランド103と、前記アイランド10
3の下辺の一部からリードフレームの長手方向と垂直な
方向に真直に延長されてそれぞれ逆L字型をした連結片
106によって前記フランジに連結された1本の長いリ
ード104と、前記アイランド103の両側辺から両側
に突出された一対の連結片107によって前記アイラン
ド103に連結され、前記長いリード104と平行に延
長された3本の短いリード105a〜105cが形成さ
れている。また、前記フランジ102は長手方向の両端
部においてクランク状をした一対の連結片108によっ
て前記フレーム100Aに連結されている。
【0017】図3は前記リードフレーム100を利用し
て半導体レーザ装置を組み立てる製造装置のブロック構
成図である。前記リードフレーム100を供給するロー
ダ部S1と、供給されたリードフレーム100に対して
レーザダイオードLD1,LD2及びフォトダイオード
PDをマウントするダイボンディング部S2と、前記マ
ウントが完了したリードフレーム100を曲げ加工する
曲げ加工部S3と、曲げ加工されたリードフレーム10
0に樹脂をモールド成形する樹脂モールド部S4と、リ
ードを連結していた連結片107を切断除去する切断部
S5と、切断したリードと前記レーザダイオード及びフ
ォトダイオードを金属細線で接続するワイヤボンディン
グ部S6と、各リード構体101をリードフレーム10
0のフレーム100Aから切断分離して個々の個片に分
離する個片分離部S7と、分離した個々のリード構体1
01に対してキャップ120を接着するキャップ接着部
S8と、キャップを接着して組立が完成された半導体レ
ーザ装置を取り出すアンローダ部S9とを備えている。
【0018】図4〜図10は、図2に示したリードフレ
ーム100を図3に示した組立装置により図1の半導体
レーザ装置1を組み立てる第1の実施形態の製造方法を
模式的に示す工程図である。先ず、ローダ部S1からダ
イボンディング部S2に供給されてきたリードフレーム
100は、図4に平面図と正面図を示すように、各リー
ド構体101の平面状態が保たれたままアイランド10
3にフォトダイオードPDをマウントする。この実施形
態では、前記したようにフォトダイオードPDには予め
2つのレーザダイオードLD1,LD2を並んで搭載し
ている。このダイボンディングでは熱抵抗低減のために
ハードソルダ系での金属接合によりマウントが行われ
る。
【0019】次いで、ダイボンディング部S2から曲げ
加工部S3に移動されたリードフレーム100は、図5
に平面図と正面図を示すように、各リード構体101に
おいてフランジ102を両側においてフレーム100A
に連結している連結片108を立面方向に捩じり曲げ加
工を施し、フランジ102をフレーム100A面に対し
て90度の角度で曲げ起こす。したがって、アイランド
103及びリード104,105a〜105cはフレー
ム100Aの面と同一平面上に保持されるが、フランジ
102に対しては相対的に90度の角度方向に向けられ
ることになる。
【0020】次いで、曲げ加工部S3から樹脂モールド
部S4に移動されたリードフレーム100は、樹脂モー
ルド部S4に設けられた図外の成形用金型内にセットさ
れ、図6に平面図と正面図を示すように、樹脂モールド
が行われる。ここでは、成形用金型は一対の金型がフレ
ーム100Aの面と平行な両方向からフレームと干渉し
ないように移動されてフランジ102を両面から挟持す
るようにセットが行われ、当該成形用金型のキャビティ
に樹脂が注入されて樹脂モールドが行われる。このと
き、当該成形用金型はフランジ102の一方の面、すな
わちアイランド103が存在する側と反対側の面側にの
みにフランジ102の外形に沿った薄い円形のキャビテ
ィが形成されるため、モールド成形される樹脂ベース1
10はフランジ102の当該一方の面に沿って円形板状
に形成される。これにより、フランジ102は樹脂ベー
ス110と一体化されてその機械的な強度が高められ
る。また、同時にアイランド103及びリード104,
105a〜105cは当該樹脂ベース110によってフ
ランジ102と共に一体的に支持されることになり、特
に3本のリード105a〜105cは樹脂ベース110
の上面側にインナー部が突出した状態で、また各リード
104,105a〜105cは樹脂ベース110の下面
側にアウター部が突出した状態で支持されることにな
る。なお、フランジ102の他方の面は樹脂ベース11
0の片側に露出された状態とされる。
【0021】次いで、リードフレーム100は樹脂モー
ルド部S4から切断部S5に移動され、ここで図7に平
面図を示すように、アイランド103の両側辺から左右
に突出している連結片107のみを切断する。これによ
り、短い3本のリード105a〜105cはアイランド
103から切り離され、それぞれ機械的、電気的に独立
したものとなる。また、各リード105a〜105cは
アイランド103から切り離されても樹脂ベース110
によって支持されている状態は保たれる。また、長いリ
ード104はアイランド103及びフランジ102と連
結した状態に保たれている。
【0022】次いで、リードフレーム100は切断部S
5からワイヤボンディング部S6に移動され、ここで図
8に平面図を示すように、アイランド103上のレーザ
ダイオードLD1,LD2とフォトダイオードPDに対
するワイヤボンディングを実行する。アイランド面、す
なわちレーザダイオードLD1,LD2とフォトダイオ
ードPDの電極面はフレーム100Aの面と平行である
ため、既存のワイヤボンディング装置をそのまま利用す
ることができる。これにより、レーザダイオードLD
1,LD2とフォトダイオードPDを3本のリード10
5a〜105cの各インナー部に対してそれぞれ金属細
線111によって電気接続する。
【0023】次いで、リードフレーム100は個片分離
部S7に移動され、ここで図9に示すように、リードフ
レーム100のフレーム100Aから各リード構体10
1を切り離す。この切り離しに際しては、フランジ10
2の両側の連結片108において切離しを行う。この切
り離しによりリードフレーム100の各フレーム100
Aにおいてそれぞれのリード構体101が個片に分離さ
れる。
【0024】しかる後、分離された個片の各リード構体
101はキャップ接着部S8にそれぞれ移動され、図1
0に示すように、フランジ102の上面側に前記アイラ
ンド103及びリード105a〜105cのインナ部を
覆うようにキャップ120、ここでは金属あるいは樹脂
からなる円筒容器状をしたキャップを被せ、当該キャッ
プ120の開口周縁部においてフランジ102の上面に
接着する。なお、フランジ102が存在しない箇所では
樹脂ベース110の上面に接着する。キャップ120は
図1に示したように上面に開口窓121が設けられてお
り、この開口窓121を通して前記アイランド103上
のレーザダイオードLD1,LD2から出射した光を外
部に射出することが可能とされている。また、キャップ
120の外径寸法はフランジ102の径寸法よりも若干
短くされているため、キャップ120の開口縁の周囲に
はフランジ102の金属面が露出された状態とされる。
これにより、図1に示した半導体レーザ装置1が完成さ
れ、その後、アンローダ部S9から搬出する。
【0025】以上のように、本実施形態の半導体レーザ
装置の製造方法では、ダイボンディング工程、曲げ工
程、モールド樹脂工程、切断工程、ワイヤボンディング
工程、及びリード構体を個片に切断分離するまでの工程
まではリードフレーム状態での処理が可能である。そし
て、リード構体を個片に切断分離した後のキャップ接着
工程についてのみこれまでと同様な個別部品に対する処
理を行えばよい。そのため、複数のリード構体に対して
リードフレーム単位でのバッチ処理ないしは連続処理が
可能となり、しかもリードフレームの位置決め穴を利用
しての搬送、位置決めが可能となる。これにより、組立
の自動化が可能になり、生産性の高い、かつ高品質な半
導体レーザ装置の組立が実現可能になる。
【0026】また、このような高生産性、高品質が得ら
れる一方で、組立られる半導体レーザ装置はパッケージ
がいわゆるキャン型に分類される構成であるため、既存
のキャン型の半導体レーザ装置を用いる光学機器へその
まま適用することが可能である。また、この場合、フラ
ンジ及びアイランドはリードフレームに一体に形成され
て単に曲げ形成されている構成であるため、レーザダイ
オードで発生した熱をアイランドからリード及び連結片
を介してフランジにまで伝達し、さらにキャップを通し
て放熱することが可能となり、高い放熱性を得ることが
できる。また、フランジとアイランドとが一体であるこ
とにより、フランジとアイランドにマウントするレーザ
ダイオードとの相対位置を高精度に管理することも可能
であり、光学機器の基準面に対してフランジの表面を当
接した状態で当該半導体レーザ装置の実装を行うこと
で、光学機器の光源位置に対して半導体レーザ装置を高
精度に位置設定することも可能になる。
【0027】図11は本発明の第2の実施形態の製造方
法を工程順に示す図である。なお、以降の実施形態にお
いて第1の実施形態と等価な部分には同一符号を付して
ある。この実施形態では同図(a)に示すように、リー
ドフレーム100−1のフレーム100Aはリードフレ
ームの長手方向に沿う一辺、特にフランジ102に対し
てアイランド103が配置される側の一辺が除去され、
この領域に開口部100aが形成されているものを使用
する。そして、このリードフレーム100−1に対し、
図12に示すように、前記第1の実施形態での組立装置
と同様な組立装置を用いて組み立てを行う。ただし、こ
の実施形態ではワイヤボンディング部S6の直後にキャ
ップ接着部S8が配置され、このキャップ接着部S8の
直後に個片分離部S7が配置された構成となっている。
すなわち、リードフレーム100−1を供給するローダ
部S1と、供給されたリードフレームに対してレーザダ
イオード及びフォトダイオードをマウントするダイボン
ディング部S2と、前記マウントが完了したリードフレ
ームを曲げ加工する曲げ加工部S3と、曲げ加工された
リードフレームに樹脂をモールド成形する樹脂モールド
部S4と、リードを連結していた連結片を切断除去する
切断部S5と、切断したリードと前記レーザダイオード
及びフォトダイオードを金属細線で接続するワイヤボン
ディング部S6と、リードフレーム上の各リード構体に
対してキャップを接着するキャップ接着部S8と、リー
ド構体をリードフレームのフレームから切断分離して個
々の個片に分離する個片分離部S7と、個片に分離され
た半導体レーザ装置を取り出すアンローダ部S9とを備
えている。
【0028】そして、図11(b)に示すように、ロー
ダ部S1から供給されてきたリードフレーム100−1
に対してダイボンディング部S2においてアイランド1
03にレーザダイオードLD1,LD2を搭載したフォ
トダイオードPDをマウントし、次いで、曲げ加工部S
3においてフランジ102を立面方向に捩じり曲げ加工
して、フランジ102をフレーム100Aの面に対して
90度の角度で曲げ起こし、その上で樹脂モールド部S
4において樹脂モールドを行ない、フランジ102の当
該一方の面に沿って円形板状をした樹脂ベース110を
形成する。さらに、切断部S5においてアイランド10
3の両側辺から左右に突出している連結片107のみを
切断し、各リード105a〜105cをアイランド10
3から切り離し、続いて、ワイヤボンディング部S6に
おいてアイランド103上のレーザダイオードLD1,
LD2とフォトダイオードPDに対するワイヤボンディ
ングを実行する。この工程は第1の実施形態の図5〜図
8に示したと同様である。
【0029】しかる後、リードフレーム100−1は第
1の実施形態における個片分離部S7を経ることなくキ
ャップ接着部S8に移動され、図11(c)に示すよう
に、フランジ102の上面側に円筒容器状をした金属製
のキャップ120を被せ、当該キャップ120を開口周
縁部においてフランジ102の上面に接着する。このと
き、リードフレームのフレーム100Aは一辺側に開口
100aが確保されているため、この開口100aを通
してキャップ120をフランジ102の上面側に移動
し、かつ当接させることが可能になる。そして、以降の
図示は省略するが、キャップ120をフランジ102に
固定した後、リードフレーム100−1を個片分離部S
7に移動し、ここでフランジ102の両側の連結片10
8を切断し、リード構体101をフレーム100Aから
切断分離することにより個別化された図1に示した半導
体レーザ装置1と同じが完成され、その後、アンローダ
部S9から搬出する。
【0030】以上のように、第2の実施形態の半導体レ
ーザ装置の製造方法では、ダイボンディング工程からキ
ャップ接着工程及び個片分離工程までの全ての工程にわ
たってリードフレーム状態での処理が可能である。その
ため、複数のリード構体に対するリードフレーム単位で
のバッチ処理ないしは連続処理を全ての工程にわたって
行うことができ、第1の実施形態に比較してさらに生産
性の高い半導体レーザ装置の組立が実現可能になる。な
お、製造された半導体レーザ装置は第1の実施形態の場
合と同じであるので、既存のキャン型の半導体レーザ装
置を用いる光学機器へそのまま適用することが可能であ
る一方で、高い放熱性を得ることができ、光学機器の光
源位置に対して半導体レーザ装置を高精度に位置設定す
ることも可能になる。
【0031】図13は本発明の第3の実施形態の製造方
法を工程順に示す図である。この実施形態ではリードフ
レーム100−2は第1の実施形態のリードフレーム1
00とほぼ同じであるが、リード104についてはフレ
ーム100Aから分離された構成のものを用いている。
また、このリードフレーム100−2に対し、前記第2
の実施形態での組立装置と同様な組立装置を用いて組み
立てを行う。ただし、この実施形態では曲げ加工部S3
においては、フランジ102を曲げ加工するのではな
く、アイランド103及びリード104,105a〜1
05cをフレーム100Aに対して曲げ加工するように
構成されている。
【0032】すなわち、ローダ部S1から供給されてき
た図13(a)に示すリードフレーム100−2に対し
て、図13(b)に示すように、ダイボンディング部S
2においてアイランド103にレーザダイオードLD
1,LD2を搭載したフォトダイオードPDをマウント
し、次いで、曲げ加工部S3において連結片106を捩
じり曲げ加工し、アイランド103及びリード105a
〜105cをフランジ102及びフレーム100Aの面
に対して90度の角度で曲げ起こす。しかる後、前記各
実施形態と同様に、樹脂モールド部S4において樹脂モ
ールドを行ない、フランジ102の当該一方の面に沿っ
て円形板状をした樹脂ベース110を形成する。この樹
脂モールドではフランジ102はフレーム100Aと同
じ平面上にあるのでリードフレーム100−2の平面の
上下方向から成形用金型を挟持させるようにして樹脂モ
ールドを行うことができる。次いで、図13(c)に示
すように、切断部S5においてアイランド103の両側
辺から左右に突出している連結片107のみを切断し、
各リード105a〜105cをアイランド103から切
り離す。その上で、リードフレーム100−2はワイヤ
ボンディング部S6においてアイランド103上のレー
ザダイオードLD1,LD2とフォトダイオードPDに
対するワイヤボンディングを実行する。なお、このワイ
ヤボンディングではリードフレーム100−2を立面方
向に向けた状態で行うことになる。
【0033】しかる後、リードフレーム100−2はキ
ャップ接着部S8においてフランジ102の上面側にキ
ャップ120を被せ、当該キャップ120を開口周縁部
においてフランジ102の上面に接着する。このとき、
フランジ102はフレーム100Aと同じ平面上にある
のでリードフレーム100−2を平面状態に保持して上
側からキャップ120をフランジ102の上面側に移動
し、かつ当接させることが可能になる。そして、キャッ
プ120を固定した後、リードフレーム100−2を個
片分離部S7に移動し、ここで図示は省略するがフラン
ジ102の両側の連結片108を切断し、リード構体1
01をフレーム100Aから切断分離することにより個
別化された図1に示した半導体レーザ装置が完成され、
その後、アンローダ部S9から搬出する。
【0034】以上のように、第3の実施形態の半導体レ
ーザ装置の製造方法では、第2の実施形態と同様に、ダ
イボンディング工程からキャップ接着工程及び個片分離
工程までの全ての工程にわたってリードフレーム状態で
の処理が可能であり、生産性の高い半導体レーザ装置の
組立が実現可能になる。また、製造された半導体レーザ
装置は第1及び第2の実施形態の場合と同じであるの
で、既存のキャン型の半導体レーザ装置を用いる光学機
器へそのまま適用することが可能である一方で、高い放
熱性を得ることができ、光学機器の光源位置に対して半
導体レーザ装置を高精度に位置設定することも可能にな
る。
【0035】図14は本発明の第4の実施形態の製造方
法を工程順に示す図である。この実施形態は前記第1な
いし第3の実施形態におけるダイボンディング工程を切
断工程の後に行うようにしたものである。なお、製造装
置のブロック構成については図3に示した装置の順序が
入れ代わるのみであるので図示は省略する。ここで第1
の実施形態のリードフレーム100に適用した場合を説
明すると、ローダ部S1から供給されてきたリードフレ
ーム100を曲げ加工部S3において図14(a)に示
すように、フランジ102を立面方向に捩じり曲げ加工
し、リードフレーム100のフレーム100Aの面に対
して90度の角度で曲げ起こす。次いで、図14(b)
に示すように、樹脂モールド部S4において樹脂モール
ドが行われ、フランジ102の当該一方の面に沿って円
形板状をした樹脂ベース110が形成される。次いで、
図14(c)に示すように、切断部S5においてアイラ
ンド103の両側辺から左右に突出している連結片10
7のみが切断され、各リード105a〜105cはアイ
ランドから切り離される。次いで、図14(d)に示す
ように、ダイボンディング部S2においてアイランド1
03にレーザダイオードLD1,LD2を搭載している
フォトダイオードPDをダイボンディングする。以降の
工程は第1の実施形態と同様であるので図示は省略する
が、ワイヤボンディング部S6においてアイランド10
3上のレーザダイオードLD1,LD2とフォトダイオ
ードPDに対するワイヤボンディングを実行する。
【0036】しかる後、リードフレーム100を個片分
離部においてリード構体101を個片に切断分離した
後、キャップ接着部S8においてフランジ102の上面
側にキャップ120を被せ、当該キャップ120を開口
周縁部においてフランジ102の上面に接着し、図1に
示した半導体レーザ装置が完成される。完成された半導
体レーザ装置は、その後アンローダ部S9から搬出す
る。
【0037】以上のように、第4の実施形態の半導体レ
ーザ装置の製造方法では、フランジを曲げ形成し、かつ
樹脂ベースをモールド成形し、さらに連結部を切断した
後に、アイランドにレーザダイオード及びフォトダイオ
ードをダイボンディングしているので、前記第1ないし
第3の実施形態のように、ダイボンディングした後に曲
げ加工、切断を行うことがなく、レーザダイオードやフ
ォトダイオードに対する工程途中でのダメージを防止す
ることができ、製造歩留りを向上することができる。
【0038】図15はリードフレームのリード構体の変
形例を示す第5の実施形態を示す図である。この実施形
態では、図15(a)に示すように、フランジ102、
アイランド103の構成は前記各実施形態と同じである
が、アイランド103の両側から両方向に突出した逆L
字型の連結片107によってアイランド103をフラン
ジ102に連結するとともに、前記連結片107から4
本のリード105a〜105dをほぼ平行に延長したも
のである。このリードフレームを用いた半導体レーザ装
置の組み立て方法は第1の実施形態と同じあり、図15
(b)のように、フランジ102を曲げ加工し、樹脂ベ
ース110を形成した後、切断部S5において連結片1
07の切断を行うが、ここでは図15(c)示すよう
に、前記連結片107はアイランド103を支持するた
めに残しており、当該連結片107と前記各リード10
5a〜105dとの接続箇所において切断分離する構成
がとられている。その後の工程も第1の実施形態と同様
であり、図15(d)のように金属細線111をワイヤ
ボンディングし、キャップ120を接着することにより
半導体レーザ装置を完成する。この実施形態では、リー
ドフレームにおける4本のリードを等間隔でかつ平行に
延長配置することが可能であり、半導体レーザ装置を光
学機器に実装する際の自由度を高めることが可能にな
る。
【0039】図16はフォトダイオードをフランジの一
部にマウントした第6の実施形態を示す図である。この
実施形態では、図16(a)に示すように、ダイボンデ
ィング部S2においてアイランド103に2つのレーザ
ダイオードLD1,LD2を並んでマウントする。この
際レーザダイオードLD1,LD2の下には金属体から
なるヒートシンクHを同時にマウントし、ハードソルダ
系による金属接合により行う。次いで、曲げ加工部S3
においてフランジ102を立面方向に捩じり曲げ加工
し、フレーム100Aの面に対して90度の角度で曲げ
起こし、さらに、樹脂モールド部S4において樹脂モー
ルドを行ない、フランジ102の当該一方の面に沿って
円形板状をした樹脂ベース110を形成する。次いで、
図16(b)に示すように、切断部S5においてアイラ
ンド103の両側辺から左右に突出している連結片10
7を切断し、各リード105a〜105cをアイランド
103から切り離す。次いで、図16(d)に示すよう
に、フランジ102の一部、ここではアイランド103
から延長されているリード104上にフォトダイオード
PDをマウントする。このマウントではAgペースト等
の導電性樹脂接着剤を用いる。なお、この際フォトダイ
オードPDの下に戻り光低減のため角度付の導電体を同
時にマウントしてもよい。次いで、図16(d)に示す
ように、ワイヤボンディング部S6においてレーザダイ
オードLD1,LD2とフォトダイオードPDに対する
ワイヤボンディングを行って金属細線111を接続す
る。しかる後、図示は省略するが、リード構体を個片分
離部において個片に切断分離し、さらにキャップ接着部
S8においてフランジ102の上面側に円筒容器状をし
た金属製のキャップ120を被せ、当該キャップ120
を開口周縁部においてフランジ102の上面に接着す
る。これにより、半導体レーザ装置が完成される。
【0040】この第6の実施形態では、レーザダイオー
ドとフォトダイオードを異なる手法でマウントすること
が可能であり、したがって、前述のようにレーザダイオ
ードをヒートシンクを介してマウントすることで放熱性
を高めることができる一方で、フォトダイオードは同時
にマウントした導電体によって戻り光を低減し受光効率
を向上させることが可能になる。なお、この実施形態の
場合、フォトダイオードのダイボンディングは連結片を
切断する前工程において行ってもよい。
【0041】図17及び図18は本発明を半導体受光装
置に適用した第7の実施形態を示す図である。この実施
形態ではリードフレームのリード構体におけるアイラン
ド及びリードの形状が前記各実施形態とは異なる他は基
本的には同じである。すなわち、この実施形態では、図
17(a)に示すように、アイランド103が比較的に
大きな面積に形成されるとともにフランジ102と連続
した状態で一体化されたリードフレーム100−3を用
いており、図17(b)に示すように、ダイボンディン
グ部S2においてアイランド103にフォトダイオード
PDをマウントする。次いで、図17(c)に示すよう
に、曲げ加工部S3においてアイランド103の両側に
おいて連結片107によりフランジ102に連結されて
いるリード105e,105fを立面方向に捩じり曲げ
加工し、リードフレーム100−3のフレーム100A
の面に対して90度の角度で曲げ起こす。
【0042】次いで、図18(a)に平面図と正面図を
示すように、樹脂モールド部S4において樹脂モールド
を行ない、フランジ102の当該一方の面に沿って円形
板状をした樹脂ベース110を形成する。次いで、切断
部S5においてアイランド103の両側辺から左右に突
出している連結片107の一方(同図では右側)を切断
し、切断した側のリード105fをアイランドから切り
離す。次いで、図18(b)に平面図と正面図を示すよ
うに、ワイヤボンディング部S6においてアイランド1
03上のフォトダイオードPDと切断した側のリード1
05fとを金属細線111で接続する。しかる後、図1
8(c)に平面図と正面図を示すように、リード構体を
個片分離部S7において個片に切断分離し、さらにキャ
ップ接着部S8においてフランジ102の上面側に円筒
容器状をした金属製のキャップ120を被せ、当該キャ
ップ120を開口周縁部においてフランジ102の上面
に接着する。これにより、半導体受光装置が完成され
る。
【0043】この第7の実施形態による半導体受光装置
においては、半導体レーザ装置と同様に生産性が向上で
き、高品質が得られる優れた半導体受光装置として構成
することが可能である。
【0044】図19は本発明を小型半導体レーザ装置に
適用した第8の実施形態である。図19(a)に示すよ
うに、リードフレーム100−4のリード構体は一部の
形状、特にフランジ102の形状として両側辺が切り欠
かれた円形の外形状とされている他は大略において第1
の実施形態のリードフレームと同じである。しかる上
で、図19(b)に示すように、アイランド103にフ
ォトダイオードPDとレーザダイオードLD1,LD2
をマウントした後、アイランド103とこれに連結片1
07を介して接続されているリード104,105a〜
105cをフランジ102に対して90度曲げ加工す
る。続いて、フランジ102に樹脂ベース(図示せず)
を形成した後、アイランド103とリード105a〜1
05cとを連結している連結片107を切断する。その
後、図19(c)に示すように、フォトダイオードPD
及びレーザダイオードLD1,LD2をリード105a
〜105cに金属細線111でワイヤボンディングし、
さらにここでは連結片108をフレーム100Aから切
断して個片に分離した後、矩形をしたキャップ120A
を接着する。このとき、樹脂ベースの下面に突出されて
いるリード104,105a〜105cを樹脂ベースの
底面に沿って曲げ加工し、他の接地側のリード104と
平行に向けてもよい。
【0045】この第8の実施形態では、フランジの形状
が両側辺において切り欠いているため、図19(c)の
ように図面の上下方向の寸法Dを低減することができ、
前記した各実施形態に比較して幅寸法を低減することが
可能となり、本半導体レーザ装置を実装する場合の取付
筐体の高さに制限を受けることが少なくなる。また、各
リードをフランジに沿って水平方向に曲げることで全体
として薄型化を図ることができる。勿論、各リードを垂
直方向に延長したままで構成することが可能であること
は言うまでもない。
【0046】ここで、前記各実施形態では、フランジ上
に接着されるキャップは円筒状あるいは矩形の容器状に
形成した例を示しているが、この形状に限定されるもの
ではない。すなわち、前記各実施形態でのキャップは光
半導体素子及びこれに接続される金属細線やリードを機
械的な外力から保護するために設けられているものであ
るため、少なくとも光半導体素子をマウントした側にキ
ャップを配設すればその目的を達成することが可能であ
る。図20は前記第1の実施形態に適用した例であり、
フォトダイオードPD、半導体レーザダイオードLD
1,LD2を搭載したアイランド103の表面側におい
てのみ、これらの素子、アイランド103、金属細線1
11及び各リード105a〜104aのインナー部を覆
うように半円筒状のキャップ120Bをフランジ102
上に接着している。このようなキャップを用いることに
より、第1の実施形態の製造方法においては、図8に示
したワイヤボンディング工程の直後にリード構体101
をフレーム100Aから個片に分離する前にフランジ1
02にキャップ120Bを接着することが可能になり、
第2の実施形態の場合と同様に個片状態での製造工程を
無くすことができ、製造の自動化を図る上で有効であ
る。
【0047】以上各実施形態について説明したが、本発
明におけるリードフレームは、組立工程の途中でフラン
ジ或いはリードを90度曲げ加工することが必要である
ため、この曲げ加工によっても曲げた部分がフレームか
ら裂断されることがないようにある程度の強度を有する
材料で用いることが必要である。前記実施形態ではCu
を用いたが、その他に42アロイ、アルミニウム、アル
ミニウム合金等の他の金属材料を用いることも可能であ
る。また、前記リードフレームの形状、特にフレーム内
に形成されるリード構体を構成するフランジ、アイラン
ド、リードの形状は前記各実施形態に限られるものでは
なく、また寸法についても要求される光半導体装置に対
応して任意の形状、寸法に構成できるものであることは
言うまでもない。
【0048】また、前記各実施形態では上面に開口部を
設けたキャップを用いた例を示しているが、当該開口部
に集光レンズを配設して内部を封止した構造とすること
も可能である。また、特にキャップを被せることがない
光半導体装置として構成することも可能である。さら
に、前記アイランドに搭載する光半導体素子については
前記各実施形態の構成に限定されるものではない。
【0049】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の光半導体
装置は、パッケージがいわゆるキャン型に分類される構
成であるため、既存のキャン型の半導体レーザ装置を用
いる光学機器へそのまま適用することが可能になる。ま
た、フランジ及びアイランドはリードフレームに一体に
形成されているので光半導体素子で発生した熱をアイラ
ンドからフランジにまで伝達して高い放熱性を得ること
ができる。また、フランジとアイランドとが一体である
ことにより、フランジとアイランドにダイボンディング
するレーザダイオードとの相対位置を高精度に管理し、
光学機器の基準面に対してフランジの表面を当接した状
態で当該半導体レーザ装置の実装を行うことで、光学機
器の光源位置に対して半導体レーザ装置を高精度に位置
設定することも可能になる。
【0050】また、本発明の光半導体装置の製造方法で
は、ダイボンディング工程、曲げ加工工程、絶縁性ベー
スの形成工程、切断工程、ワイヤボンディング工程、及
びリード構体を個片に切断分離する工程をリードフレー
ム状態でのバッチ処理で行うことができる。これによ
り、製造の自動組立が可能になり、生産性の高い、かつ
高品質な半導体レーザ装置の組立が実現可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかる半導体レーザ装置の第1の実施
形態の一部を破断した斜視図である。
【図2】第1の実施形態で用いられるリードフレームの
2つのフレームを示す図である。
【図3】第1の実施形態の製造装置のブロック構成図で
ある。
【図4】第1の実施形態の製造方法の工程1の平面図と
側面図である。
【図5】第1の実施形態の製造方法の工程2の平面図と
側面図である。
【図6】第1の実施形態の製造方法の工程3の平面図と
側面図である。
【図7】第1の実施形態の製造方法の工程4の平面図と
側面図である。
【図8】第1の実施形態の製造方法の工程5の平面図と
側面図である。
【図9】第1の実施形態の製造方法の工程6の平面図と
側面図である。
【図10】第1の実施形態の製造方法の工程7の平面図
と側面図である。
【図11】本発明の第2の実施形態を工程順に示す図で
ある。
【図12】本発明の第2の実施形態の製造装置を示すブ
ロック構成図である。
【図13】本発明の第3の実施形態を工程順に示す図で
ある。
【図14】本発明の第4の実施形態を工程順に示す図で
ある。
【図15】本発明の第5の実施形態を工程順に示す図で
ある。
【図16】本発明の第6の実施形態を工程順に示す図で
ある。
【図17】本発明の第7の実施形態の工程前半の平面図
である。
【図18】本発明の第7の実施形態の工程後半の平面図
と正面図である。
【図19】本発明の第8の実施形態を工程順に示す図で
ある。
【図20】異なるキャップを接着した第1の実施形態の
変形例の斜視図である。
【図21】従来の半導体レーザ装置の一例の斜視図であ
る。
【図22】従来の異なる半導体レーザ装置の斜視図であ
る。
【図23】従来の更に異なる半導体レーザ装置の斜視図
である。
【符号の説明】
100,100−1〜100−3 リードフレーム 100A フレーム 101 リード構体 102 フランジ 103 アイランド 104 ,105a〜105f リード 106,107,108 連結片 110 樹脂ベース 111 金属細線 120 キャップ 121 開口窓 PD フォトダイオード LD1,LD2 レーザダイオード
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5F067 CC05 CC07 CD01 5F073 AB15 BA05 EA29 FA02 FA11 FA16 FA28 FA29 FA30 5F088 AA01 BB10 JA02 JA06 JA07 JA18

Claims (19)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 導電材料からなるフランジと、前記フラ
    ンジと一体的に設けられた絶縁性ベースと、前記フラン
    ジと一体に設けられて光半導体素子を搭載したアイラン
    ドと、前記絶縁性ベースに支持されて前記光半導体素子
    に電気接続されたリードとを備える光半導体装置であっ
    て、前記アイランドと前記リードは前記フランジと同一
    材料で形成され、かつ少なくとも前記リードは前記フラ
    ンジに対して曲げ形成されていることを特徴とする光半
    導体装置。
  2. 【請求項2】 前記アイランド及び前記リードの少なく
    とも一方が前記フランジに対して曲げ形成されているこ
    とを特徴とする請求項1に記載の光半導体装置。
  3. 【請求項3】 前記リードは前記絶縁性ベースを貫通し
    た状態に支持され、前記アイランド側のインナー部にお
    いて前記光半導体素子にワイヤボンディングされている
    ことを特徴とする請求項1又は2に記載の半導体装置。
  4. 【請求項4】 前記フランジは一側辺を切り欠いた円形
    の外形状をしていることを特徴とする請求項1ないし3
    のいずれかに記載の光半導体装置。
  5. 【請求項5】 前記フランジは両側辺を切り欠いた円形
    の外形状をしていることを特徴とする請求項1ないし3
    のいずれかに記載の光半導体装置。
  6. 【請求項6】 前記フランジは前記絶縁性ベースの表面
    に露出していることを特徴とする請求項1ないし5のい
    ずれかに記載の光半導体装置。
  7. 【請求項7】 少なくとも前記フランジ上に前記光半導
    体素子を覆うように被せられ、かつ前記光半導体装置の
    光軸上に開口窓を有するキャップが接着されていること
    を特徴とする請求項1ないし6のいずれかに記載の光半
    導体装置。
  8. 【請求項8】 前記キャップは金属あるいは樹脂からな
    る円筒容器状に形成されていることを特徴とする請求項
    7に記載の光半導体装置。
  9. 【請求項9】 前記キャップは金属あるいは樹脂からな
    る半円筒容器状に形成されていることを特徴とする請求
    項7に記載の光半導体装置。
  10. 【請求項10】 前記キャップの周囲には前記フランジ
    が露出状態に延在されていることを特徴とする請求項7
    ないし9のいずれかに記載の光半導体装置。
  11. 【請求項11】 前記光半導体素子はレーザダイオー
    ド、発光ダイオード、フォトダイオードのいずれか又は
    これらの組み合わせであることを特徴とする請求項1な
    いし10のいずれかに記載の光半導体装置。
  12. 【請求項12】 フランジ、アイランド及びリードで構
    成されるリード構体をフレーム内に設けたリードフレー
    ムを形成し、前記アイランドに光半導体素子をダイボン
    ディングする工程と、少なくとも前記リードが前記フラ
    ンジに対して90度の面方向となるように曲げ加工する
    工程と、前記フランジに絶縁性ベースを一体化する工程
    と、少なくとも前記リードとフランジとを切断分離する
    工程と、前記光半導体素子と前記リードとをワイヤボン
    ディングする工程と、前記リード構体を前記フレームか
    ら切断分離する工程とを含むことを特徴とする光半導体
    装置の製造方法。
  13. 【請求項13】 前記フランジに樹脂モールド法により
    樹脂製の絶縁性ベースを形成することを特徴とする請求
    項12に記載の光半導体装置の製造方法。
  14. 【請求項14】 前記アイランドに光半導体素子をダイ
    ボンディングした後に前記曲げ加工する工程を行うこと
    を特徴とする請求項12又は13に記載の光半導体装置
    の製造方法。
  15. 【請求項15】 前記曲げ加工する工程の後に前記アイ
    ランドに光半導体素子をダイボンディングすることを特
    徴とする請求項12又は13に記載の光半導体装置の製
    造方法。
  16. 【請求項16】 前記フランジ上に前記アイランド、リ
    ード等を覆うキャップを接着する工程を含むことを特徴
    とする請求項12ないし15のいずれかに記載の光半導
    体装置の製造方法。
  17. 【請求項17】 前記フランジを前記フレームの面に対
    して90度の面方向に曲げ加工することを特徴とする請
    求項12ないし16のいずれかに記載の光半導体装置の
    製造方法。
  18. 【請求項18】 前記リードのみ又は前記アイランド及
    びリードを前記フレームの面に対して90度の面方向に
    曲げ加工することを特徴とする請求項12ないし17の
    いずれかに記載の光半導体装置の製造方法。
  19. 【請求項19】 前記フレームの一部を切り欠いた開口
    を設け、当該開口側からキャップを被せて接着を行うこ
    とを特徴とする請求項12ないし17のいずれかに記載
    の光半導体装置の製造方法。
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