JP2022098724A - Optical semiconductor device and manufacturing method therefor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光半導体装置および光半導体装置の製造方法に関する。 The present invention relates to an optical semiconductor device and a method for manufacturing an optical semiconductor device.
光半導体素子は、外部環境から素子を保護するためのパッケージ内に収容される。窒化物半導体の場合、酸素を含む雰囲気ガス中に封止することで半導体層の劣化を抑制できることが知られている。パッケージ内に酸素を封入しつつ、パッケージと窓部材の間を接合する金属材料が接合時に酸化する影響を抑制する方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 The opto-semiconductor device is housed in a package for protecting the device from the external environment. In the case of a nitride semiconductor, it is known that deterioration of the semiconductor layer can be suppressed by sealing it in an atmospheric gas containing oxygen. A method has been proposed in which oxygen is sealed in a package and the effect of oxidation of the metal material bonded between the package and the window member during bonding is suppressed (see, for example, Patent Document 1).
光半導体素子の長寿命化を図るには、パッケージ内に高濃度(例えば20%以上)の酸素を封入することが好ましい。しかしながら、パッケージ内に高濃度の酸素を封入しようとする場合、パッケージと窓部材の間を接合する金属材料の酸化防止が困難である。 In order to extend the life of the opto-semiconductor device, it is preferable to enclose a high concentration (for example, 20% or more) of oxygen in the package. However, when it is attempted to enclose a high concentration of oxygen in the package, it is difficult to prevent oxidation of the metal material that joins between the package and the window member.
本発明はこうした課題に鑑みてなされたものであり、光半導体素子の長寿命化を実現する技術を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of these problems, and an object of the present invention is to provide a technique for extending the life of an optical semiconductor device.
本発明のある態様の光半導体装置は、光半導体素子と、光半導体素子が収容される光源室を区画し、光半導体素子の前面に開口が設けられる筐体と、開口を塞ぐように設けられる窓部材と、筐体に取り付けられ、窓部材を筐体との間に挟み込んで固定する窓固定部材と、筐体と窓部材の間を封止するシール部材と、を備える。光源室は、密閉可能である。 The optical semiconductor device of one aspect of the present invention is provided so as to partition the optical semiconductor element and the light source chamber in which the optical semiconductor element is housed, and to provide a housing having an opening in the front surface of the optical semiconductor element and to close the opening. It includes a window member, a window fixing member attached to the housing and sandwiching and fixing the window member between the housing, and a sealing member that seals between the housing and the window member. The light source chamber can be sealed.
本発明の別の態様は、光半導体装置の製造方法である。この方法は、光源室を区画する筐体に設けられる開口が光半導体素子の前面に位置するように光源室内に光半導体素子を収容するステップと、開口を塞ぐ窓部材と、窓部材を筐体との間に挟み込んで固定する窓固定部材と、筐体と窓部材の間を封止するシール部材と、を用いて開口を密閉するステップと、筐体に設けられるガス交換孔を通じて光源室内の雰囲気ガスを交換するステップと、ガス交換孔を密閉するステップと、を備える。 Another aspect of the present invention is a method for manufacturing an optical semiconductor device. In this method, the step of accommodating the optical semiconductor element in the light source chamber so that the opening provided in the housing for partitioning the light source chamber is located in front of the optical semiconductor element, the window member closing the opening, and the window member are housing. A step of sealing the opening using a window fixing member that is sandwiched and fixed between the housing and a sealing member that seals between the housing and the window member, and a gas exchange hole provided in the housing in the light source chamber. It includes a step of exchanging atmospheric gas and a step of sealing the gas exchange hole.
本発明のある態様によれば、光半導体素子を長寿命化できる。 According to an aspect of the present invention, the life of an optical semiconductor device can be extended.
以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。なお、説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。また、説明の理解を助けるため、各図面における各構成要素の寸法比は、必ずしも実際の寸法比と一致しない。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the description, the same elements are designated by the same reference numerals, and duplicate description will be omitted as appropriate. Also, to aid in understanding the description, the dimensional ratio of each component in each drawing does not necessarily match the actual dimensional ratio.
図1は、実施の形態に係る光半導体装置10の構成を概略的に示す図である。光半導体装置10は、光半導体素子12と、筐体14と、窓部材16と、窓固定部材18と、第1シール部材20とを備える。
FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration of an
光半導体素子12が収容される光源室24は、筐体14、窓部材16、窓固定部材18、第1シール部材20によって密閉される。本実施の形態では、光源室24をOリングなどのシール部材で密閉することで、光源室24内の雰囲気ガスとして高濃度(例えば20%以上)の酸素を封入することが容易となる。光源室24内に高濃度の酸素を封入することで、光半導体素子12の使用に伴う性能低下を抑制でき、光半導体素子12の長寿命化を実現できる。
The
図面において、窓部材16の厚み方向をz方向とし、z方向と直交する方向をx方向およびy方向としている。z方向の向きについて、光半導体素子12から窓部材16に向かう+z方向を前面側ということがあり、前面側とは反対側の-z方向を背面側ということがある。また、筐体14の本体部14aと延長部14bが隣接する方向をx方向としている。本体部14aは、窓固定部材18が取り付けられる部分であり、筐体14と窓固定部材18がz方向に重なる部分である。延長部14bは、筐体14と窓固定部材18がz方向に重ならない部分である。
In the drawings, the thickness direction of the
光半導体素子12は、窒化物半導体材料を含み、In1-x-yAlxGayN(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦x+y≦1、)の組成で表されるGaN系半導体材料を含む。光半導体素子12は、例えば、波長360nm以下の深紫外光を出力するよう構成されるLED(Light Emitting Diode)チップである。光半導体素子12は、バンドギャップが約3.4eV以上となる窒化アルミニウムガリウム(AlGaN)から構成される活性層を含む。
The
光半導体素子12は、筐体14によって区画される光源室24に収容される。光半導体素子12は、光半導体素子12の前面に窓部材16が位置するように配置される。光半導体素子12の出力光は、筐体14に設けられる第1開口26と、窓部材16と、窓固定部材18に設けられる第2開口28とを通じて光源室24の外部に取り出される。光半導体素子12は、基板30上に設けられる。図示する例では、基板30上に複数の光半導体素子12が設けられる。複数の光半導体素子12は、例えば、基板30上に二次元アレイ状に配置される。光半導体素子12は、基板30上に一つだけ設けられてもよい。
The
筐体14は、第1部材32と、第2部材34とを含む。光源室24は、第1部材32と第2部材34の間に区画される。第1部材32および第2部材34は、ステンレスやアルミニウムなどの金属材料から構成される。第1部材32および第2部材34の少なくとも一方は、樹脂材料から構成されてもよい。
The
第1部材32は、光半導体素子12の前面側に配置され、第1開口26を有する。第1開口26は、円形開口である。第2部材34は、光半導体素子12の背面側に配置される。第2部材34は、光半導体素子12を冷却するための放熱機構36を有する。放熱機構36は、例えばヒートシンクを有する。放熱機構36は、光源室24の外部において空冷または水冷される。基板30は、放熱機構36の上面38に取り付けられ、放熱機構36と熱的に接続される。放熱機構36の上面38は、光源室24内に露出する。
The
窓部材16は、筐体14の第1開口26を塞ぐように設けられる。窓部材16は、筐体14と窓固定部材18の間に挟み込まれて固定される。窓部材16は、円板形状の部材である。窓部材16は、光半導体素子12から出力される深紫外光を透過する材料から構成され、例えば、石英ガラス(SiO2)やサファイア(Al2O3)から構成される。
The
窓固定部材18は、筐体14に取り付けられ、筐体14と窓固定部材18の間に窓部材16を挟み込んで固定する。窓固定部材18は、光半導体素子12から出力される深紫外光が通過する第2開口28を有する。第2開口28は、円形開口であり、例えば、第1開口26と同じ大きさである。窓固定部材18は、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)やポリフッ化ビニリデン(PVDF)などのフッ素樹脂材料から構成される。窓固定部材18は、ステンレスやアルミニウムなどの金属材料から構成されてもよい。
The
第1シール部材20は、筐体14と窓部材16の間に設けられ、筐体14と窓部材16の間を封止する。第1シール部材20は、例えばOリングであり、フッ化ビニリデン系ゴム(FKM)、テトラフルオロエチレン-プロピレン系ゴム(FEPM)、テトラフルオロエチレン-パープルオロビニルエーテル系ゴム(FFKM)といったフッ素ゴムから構成される。第1シール部材20は、ゴムや金属材料から構成されるガスケットであってもよい。
The
光半導体装置10は、第2シール部材22をさらに備えてもよい。第2シール部材22は、窓部材16と窓固定部材18の間に設けられ、窓部材16と窓固定部材18の間を封止する。第2シール部材22は、第1シール部材20と同様、フッ素ゴムから構成されるOリングであってもよいし、ゴムや金属材料から構成されるガスケットであってもよい。光半導体装置10は、第2シール部材22を備えなくてもよい。
The
筐体14は、本体部14aと、延長部14bとを有する。本体部14aは、窓固定部材18が取り付けられる部分であり、窓固定部材18とz方向に重なる部分である。本体部14aには、第1開口26および放熱機構36が設けられる。延長部14bは、窓固定部材18とz方向に重ならない部分であり、本体部14aからx方向に延在する部分である。延長部14bには、ガス交換孔40および外部コネクタ46が設けられる。
The
ガス交換孔40は、延長部14bに設けられ、筐体14の前面側に配置される。ガス交換孔40は、第1部材32を貫通して光源室24の内部と外部を連通する。ガス交換孔40は、z方向に延在する。ガス交換孔40は、窓部材16および窓固定部材18が筐体14に取り付けられた状態のまま光源室24内の雰囲気ガスを交換するために設けられる。ガス交換孔40の入口には密閉栓42が着脱可能に取り付けられる。ガス交換孔40の入口に密閉栓42を取り付けることで、ガス交換孔40が塞がれて光源室24が密閉される。密閉栓42は、例えば雄ねじで構成され、ガス交換孔40内面に形成されるねじ切り構造と係合する。筐体14と密閉栓42の間にはOリングなどのシール部材44が設けられる。
The
光源室24内の雰囲気ガスは、光半導体素子12の劣化を抑制するために20体積%以上の酸素を含み、好ましくは30体積%以上の酸素を含む。光源室24内の雰囲気ガスの酸素濃度は、40~50体積%程度であってもよい。光源室24内の雰囲気ガスは、酸素以外に窒素や希ガスを含んでもよい。光源室24内の雰囲気ガスは、光源室24内での結露を防ぐため、乾燥気体で構成される。光源室24内の雰囲気ガスの水分濃度は、0.1体積%以下であり、好ましくは10ppm以下または1ppm以下である。光源室24内の雰囲気ガスは、実質的に酸素と窒素のみを含んでもよい。光源室24内には、雰囲気ガス中の水分を吸着するためのゼオライトなどの乾燥剤(不図示)が設けられてもよい。
The atmospheric gas in the
外部コネクタ46は、延長部14bに設けられ、筐体14の背面側に配置される。外部コネクタ46は、第2部材34を貫通する取付孔48に挿通される。外部コネクタ46は、光半導体素子12に制御信号や駆動電流を供給するための電気コネクタである。外部コネクタ46は、光源室24の外部に露出する外部端子を有する。外部コネクタ46は、接続ケーブル52、内部コネクタ54および基板30を介して光半導体素子12と電気的に接続される。内部コネクタ54は、例えば基板30上に設けられる。接続ケーブル52は、光源室24内に設けられ、外部コネクタ46と内部コネクタ54の間を電気的に接続する。
The
窓固定部材18は、第1締結部材56によって筐体14に固定される。第1部材32および第2部材34は、第1締結部材56および第2締結部材58によって固定される。第1締結部材56および第2締結部材58は、ねじやボルトなどである。第1締結部材56は、本体部14aに設けられ、第1部材32、第2部材34および窓固定部材18を固定する。第2締結部材58は、延長部14bに設けられ、第1部材32および第2部材34を固定する。
The
図2は、図1の光半導体装置10の構成を概略的に示す上面図であり、光半導体装置10の前面側の構成を示す。図1は、図2のA-A線断面を示す。窓固定部材18は、図2の平面視において、四隅が隅切りまたは面取りされた矩形の外形を有する。第2開口28は、円形開口であり、窓固定部材18の中央に設けられる。複数の光半導体素子12は、第2開口28と重なる領域内に二次元アレイ状に配置されている。図2の例では、複数の光半導体素子12が三角格子状に配置されている。
FIG. 2 is a top view schematically showing the configuration of the
本体部14aは、窓固定部材18と同様、四隅が隅切りまたは面取りされた矩形の外形を有する。延長部14bは、本体部14aおよび窓固定部材18からx方向に突出している。延長部14bは、図2の平面視において、角部が面取りされた矩形の外径を有する。延長部14bには密閉栓42が取り付けられている。
Similar to the
図3は、図1の光半導体装置10の構成を概略的に示す下面図であり、光半導体装置10の背面側の構成を示す。本体部14aの四隅などには第1締結部材56が取り付けられる。延長部14bには第2締結部材58が取り付けられる。本体部14aの中央には放熱機構36が設けられる。延長部14bの中央には外部コネクタ46が設けられる。
FIG. 3 is a bottom view schematically showing the configuration of the
図4は、雰囲気ガスに含まれる酸素濃度と光半導体素子12の光出力の時間変化の関係性を示すグラフである。グラフの縦軸は、光半導体素子12の光出力の変化割合を示し、点灯開始時の光出力を基準としている。グラフの横軸は、光半導体素子12の点灯時間である。グラフの各曲線B~Gは、光半導体素子12の雰囲気ガスに含まれる酸素濃度の体積割合を0%~50%の範囲で異ならせている。雰囲気ガスには酸素以外に実質的に窒素のみが含まれる。
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the oxygen concentration contained in the atmospheric gas and the time change of the optical output of the
図4のグラフに示されるように、雰囲気ガスに含まれる酸素濃度が高いほど、光半導体素子12の光出力の低下速度が遅いことが分かる。酸素濃度0%の曲線Bでは、グラフの右端まで経過したときに光出力が約24%低下している。同じ経過時間を基準とすると、酸素濃度10%の曲線Cでは光出力が約19%低下し、酸素濃度20%の曲線Dでは光出力が約13%低下している。一方、酸素濃度30%の曲線Eでは光出力の低下が約10%であり、酸素濃度40%の曲線Fおよび酸素濃度50%の曲線Gでは光出力の低下が約8%である。したがって、標準的な大気に含まれる酸素濃度(約21%)よりも高濃度である30%以上の酸素を雰囲気ガスに含めることで、光半導体素子12の光出力が低下する速度を顕著に遅らせることができる。その結果、光半導体素子12を長寿命化できる。
As shown in the graph of FIG. 4, it can be seen that the higher the oxygen concentration contained in the atmospheric gas, the slower the rate of decrease in the optical output of the
つづいて、光半導体装置10の製造方法について説明する。図5は、実施の形態に係る光半導体装置10の製造方法を示すフローチャートである。事前に、光半導体素子12、筐体14、窓部材16、窓固定部材18および第1シール部材20を用意する。つづいて、筐体14の光源室24内に光半導体素子12を収容する(S10)。光半導体素子12は、光半導体素子12の前面に第1開口26が位置するように配置される。光半導体素子12は、基板30上に実装された状態で光源室24に収容されてもよい。基板30は、例えば、放熱機構36の上面38に取り付けられる。基板30を光源室24に収容する際、外部コネクタ46と内部コネクタ54の間を接続ケーブル52で接続してもよい。
Next, a method of manufacturing the
次に、窓部材16、窓固定部材18および第1シール部材20を用いて筐体14の第1開口26を密閉する(S12)。例えば、筐体14の上に第1シール部材20、窓部材16および窓固定部材18を順に重ねて配置した後、第1締結部材56を用いて筐体14と窓固定部材18を互いに固定することで第1開口26が密閉される。なお、窓部材16と窓固定部材18の間に第2シール部材22を配置し、窓部材16と窓固定部材18の間を密閉してもよい。
Next, the
つづいて、ガス交換孔40を通じて光源室24内の雰囲気ガスを交換する(S14)。例えば、ガス交換孔40から密閉栓42を取り外し、ガス交換孔40にノズルを挿入することでノズルから雰囲気ガスを供給する。光源室24内に供給される雰囲気ガスは、酸素濃度が30体積%以上であり、水分濃度が0.1体積%以下であることが好ましい。
Subsequently, the atmospheric gas in the
つづいて、ガス交換孔40を通じて光源室24の密閉性を確認する(S14)。例えば、ガス交換孔40から光源室24に高圧の雰囲気ガスを導入し、ガス交換孔40の入口で雰囲気ガスの圧力を計測することでガス漏れの有無を検知できる。ガス漏れが検知される場合、つまり、密閉性がNGである場合(S18のN)、S12~S16のステップをやり直す。S12において筐体14、窓部材16、窓固定部材18および第1シール部材20に異常がないかを確認してもよいし、異常があった部品を交換してもよい。S18にてガス漏れが検知されない場合、つまり、密閉性がOKである場合(S18のY)、ガス交換孔40に密閉栓42を取り付けてガス交換孔40を密閉する(S20)。
Subsequently, the airtightness of the
本実施の形態によれば、光源室24がシール部材によって密閉されるため、光源室24を密閉するために金属材料を加熱して接合するといった加熱処理を用いなくて済む。光源室24に封入される雰囲気ガスは高濃度の酸素を含む場合、金属材料を加熱して接合しようとすると金属材料が酸化してしまう。金属接合部が酸化すると、金属接合部による封止性が低下してしまい、雰囲気ガスを長期にわたって封入できなくなる。一方、本実施の形態では、金属接合部を使用せずに筐体14と窓部材16の間を封止できるため、光源室24に高濃度の酸素を容易に封入できる。
According to the present embodiment, since the
本実施の形態によれば、筐体14にガス交換孔40が設けられるため、光半導体装置10を組み立てた後に光源室24の雰囲気ガスを容易に交換できる。筐体14にガス交換孔40が設けられない場合、光半導体装置10を組み立てるS12の工程を高濃度の酸素を含む雰囲気ガス中で実行しなければならない。高濃度の酸素を含む環境下では、標準的な大気中に比べて火災が発生しやすいため、作業の安全性を確保するために特別な配慮が必要となる。一方、本実施の形態によれば、光半導体装置10を組み立てた後に事後的に高濃度の酸素を含む雰囲気ガスを封入するため、光半導体装置10を組み立てるS12の工程自体は標準的な大気中で実行できる。その結果、光半導体装置10の製造時の安全性を高めることができる。
According to the present embodiment, since the
本実施の形態によれば、本体部14aの側方に延長部14bを設け、延長部14bにガス交換孔40を設けることで、光半導体装置10の組み立て後に雰囲気ガスを交換する作業が容易となる。また、延長部14bに外部コネクタ46を設けることで、本体部14aに大型の放熱機構36を設けることができ、光半導体素子12の冷却性能を高めることができる。
According to the present embodiment, by providing the
以上、本発明を実施例に基づいて説明した。本発明は上述の実施の形態に限定されず、種々の設計変更が可能であり、様々な変形例が可能であること、また、そうした変形例も本発明の範囲にあることは、当業者に理解されるところである。 The present invention has been described above based on examples. It is to those skilled in the art that the present invention is not limited to the above-described embodiment, various design changes are possible, various modifications are possible, and such modifications are also within the scope of the present invention. It is about to be understood.
上述の実施の形態では、ガス交換孔40が筐体14の前面側に配置され、外部コネクタ46が筐体14の背面側に配置される場合について示した。別の実施の形態では、ガス交換孔40が筐体14の背面側に配置され、外部コネクタ46が筐体14の前面側に配置されてもよい。その他、ガス交換孔40および外部コネクタ46の双方が筐体14の前面側に配置されてもよいし、ガス交換孔40および外部コネクタ46の双方が筐体14の背面側に配置されてもよい。
In the above-described embodiment, the case where the
上述の実施の形態では、筐体14が第1部材32と第2部材34から構成される場合について示した。別の実施の形態では、第1部材32と第2部材34が一体化された部材によって筐体14が構成されてもよい。また、第1部材32と第2部材34の間は、第1締結部材56および第2締結部材58によって固定されるのではなく、接着剤などによって固定されてもよい。別の実施の形態では、第1部材32および第2部材34の少なくとも一方が二以上の部材から構成されてもよい。
In the above-described embodiment, the case where the
上述の実施の形態では、筐体14と窓固定部材18の間を第1締結部材56で固定する場合について示した。別の実施の形態では、筐体14と窓固定部材18の間を接着剤で固定してもよい。
In the above-described embodiment, the case where the
上述の実施の形態では、ガス交換孔40に密閉栓42を取り付けて密閉する場合について示した。別の実施の形態では、ガス交換孔40を開閉可能とする封止弁がガス交換孔40の入口に設けられてもよい。
In the above-described embodiment, the case where the sealing
上述の実施の形態では、光半導体素子12が発光素子である場合について示した。別の実施の形態では、光半導体素子12が受光素子であってもよい。光半導体素子12は、例えば、深紫外光を受光するフォトダイオードであってもよい。
In the above-described embodiment, the case where the
以下、本発明のいくつかの態様について説明する。 Hereinafter, some aspects of the present invention will be described.
本発明の第1の態様は、光半導体素子と、前記光半導体素子が収容される光源室を区画し、前記光半導体素子の前面に開口が設けられる筐体と、前記開口を塞ぐように設けられる窓部材と、前記筐体に取り付けられ、前記窓部材を前記筐体との間に挟み込んで固定する窓固定部材と、前記筐体と前記窓部材の間を封止するシール部材と、を備え、前記光源室は、密閉可能である光半導体装置である。第1の態様によれば、光源室がシール部材によって密閉されるため、密閉時に金属材料を加熱して接合する加熱処理を用いなくて済む。その結果、金属接合材を酸化させて封止性を低下させる可能性のある酸素を光源室の雰囲気ガスに含めることが容易となる。 In the first aspect of the present invention, the optical semiconductor element and the light source chamber in which the optical semiconductor element is housed are partitioned, and a housing having an opening in the front surface of the optical semiconductor element and a housing provided so as to close the opening are provided. A window member to be attached, a window fixing member attached to the housing and sandwiching and fixing the window member between the housing, and a sealing member for sealing between the housing and the window member. The light source chamber is an optical semiconductor device that can be sealed. According to the first aspect, since the light source chamber is sealed by the sealing member, it is not necessary to use a heat treatment for heating and joining the metal material at the time of sealing. As a result, it becomes easy to include oxygen in the atmospheric gas of the light source chamber, which may oxidize the metal bonding material and reduce the sealing property.
本発明の第2の態様は、前記筐体は、前記光源室内の雰囲気ガスを交換するためのガス交換孔を有し、前記ガス交換孔は、密閉可能である、第1の態様に記載の光半導体装置である。第2の態様によれば、ガス交換孔を設けることで、窓部材を筐体に取り付けたまま光源室の雰囲気ガスを交換できるため、光源室に雰囲気ガスを封入する作業を容易にできる。 A second aspect of the present invention is described in the first aspect, wherein the housing has a gas exchange hole for exchanging atmospheric gas in the light source chamber, and the gas exchange hole can be sealed. It is an optical semiconductor device. According to the second aspect, by providing the gas exchange hole, the atmospheric gas in the light source chamber can be exchanged while the window member is attached to the housing, so that the work of enclosing the atmospheric gas in the light source chamber can be facilitated.
本発明の第3の態様は、前記筐体は、前記窓部材の厚み方向に前記窓固定部材と重なる本体部と、前記本体部から前記厚み方向と直交する方向に延在する延長部とを含み、前記ガス交換孔は、前記延長部に設けられる、第2の態様に記載の光半導体装置である。第3の態様によれば、本体部の側方に延長部を設け、延長部にガス交換孔を設けることで、光源室の雰囲気ガスを交換する作業が容易になる。 A third aspect of the present invention is that the housing has a main body portion that overlaps the window fixing member in the thickness direction of the window member, and an extension portion that extends from the main body portion in a direction orthogonal to the thickness direction. The gas exchange hole is the optical semiconductor device according to the second aspect, which is provided in the extension portion. According to the third aspect, by providing the extension portion on the side of the main body portion and providing the gas exchange hole in the extension portion, the work of exchanging the atmospheric gas in the light source chamber becomes easy.
本発明の第4の態様は、前記本体部は、前記光半導体素子を冷却するための放熱機構を含む、第3の態様に記載の光半導体装置である。第4の態様によれば、本体部に放熱機構を設けることで、光半導体素子の冷却性能を高めることができる。 A fourth aspect of the present invention is the optical semiconductor device according to the third aspect, wherein the main body portion includes a heat dissipation mechanism for cooling the optical semiconductor element. According to the fourth aspect, the cooling performance of the optical semiconductor element can be improved by providing the heat dissipation mechanism in the main body portion.
本発明の第5の態様は、前記光源室内の雰囲気ガスの酸素濃度は、30体積%以上である、第1から第4のいずれか一つの態様に記載の光半導体装置である。第5の態様によれば、雰囲気ガスの酸素濃度を30体積%以上にすることで、光半導体素子の性能低下を抑制し、光半導体素子を長寿命化できる。 A fifth aspect of the present invention is the optical semiconductor device according to any one of the first to fourth aspects, wherein the oxygen concentration of the atmospheric gas in the light source chamber is 30% by volume or more. According to the fifth aspect, by setting the oxygen concentration of the atmospheric gas to 30% by volume or more, deterioration of the performance of the optical semiconductor device can be suppressed and the life of the optical semiconductor device can be extended.
本発明の第6の態様は、前記光源室内の雰囲気ガスの水分濃度は、0.1体積%以下である、第1から第5のいずれか一つの態様に記載の光半導体装置である。第6の態様によれば、雰囲気ガスの水分濃度は、0.1体積%以下にすることで、窓部材の結露を防ぐことができ、光半導体素子の性能低下を抑制できる。 A sixth aspect of the present invention is the optical semiconductor device according to any one of the first to fifth aspects, wherein the water concentration of the atmospheric gas in the light source chamber is 0.1% by volume or less. According to the sixth aspect, by setting the water concentration of the atmospheric gas to 0.1% by volume or less, dew condensation on the window member can be prevented and deterioration of the performance of the optical semiconductor element can be suppressed.
本発明の第7の態様は、前記窓部材と前記窓固定部材の間を封止するシール部材をさらに備える、第1から第6のいずれか一項に記載の光半導体装置である。第7の態様によれば、窓部材と窓固定部材の間にシール部材をさらに設けることで、密閉性をさらに高めることができる。 A seventh aspect of the present invention is the optical semiconductor device according to any one of the first to sixth aspects, further comprising a sealing member for sealing between the window member and the window fixing member. According to the seventh aspect, by further providing a sealing member between the window member and the window fixing member, the airtightness can be further improved.
本発明の第8の態様は、光源室を区画する筐体に設けられる開口が光半導体素子の前面に位置するように前記光源室内に前記光半導体素子を収容するステップと、前記開口を塞ぐ窓部材と、前記窓部材を前記筐体との間に挟み込んで固定する窓固定部材と、前記筐体と前記窓部材の間を封止する第1シール部材と、前記窓部材と前記窓固定部材の間を封止する第2シール部材と、を用いて前記開口を密閉するステップと、前記筐体に設けられるガス交換孔を通じて前記光源室内の雰囲気ガスを交換するステップと、前記ガス交換孔を密閉するステップと、を備える光半導体装置の製造方法である。第8の態様によれば、光半導体装置を組み立てた後にガス交換孔を通じて雰囲気ガスを交換することで、所望の雰囲気ガスを光源室内に封入する作業を容易化できる。 Eighth aspect of the present invention includes a step of accommodating the optical semiconductor element in the light source chamber so that the opening provided in the housing for partitioning the light source chamber is located in front of the optical semiconductor element, and a window closing the opening. A member, a window fixing member that sandwiches and fixes the window member between the housing, a first seal member that seals between the housing and the window member, and the window member and the window fixing member. A step of sealing the opening by using a second sealing member that seals between the spaces, a step of exchanging the atmospheric gas in the light source chamber through the gas exchange hole provided in the housing, and the gas exchange hole. A method of manufacturing an optical semiconductor device comprising a sealing step. According to the eighth aspect, by exchanging the atmospheric gas through the gas exchange hole after assembling the optical semiconductor device, it is possible to facilitate the work of enclosing the desired atmospheric gas in the light source chamber.
本発明の第9の態様は、前記ガス交換孔から前記光源室内に高圧の雰囲気ガスを導入して前記光源室の密閉性を確認するステップをさらに備える、第8の態様に記載の光半導体装置の製造方法である。ガス交換孔を通じて密閉性を確認することで、光半導体装置の信頼性を高めることができる。 A ninth aspect of the present invention is the optical semiconductor device according to the eighth aspect, further comprising a step of introducing a high-pressure atmospheric gas into the light source chamber from the gas exchange hole to confirm the airtightness of the light source chamber. It is a manufacturing method of. By confirming the airtightness through the gas exchange hole, the reliability of the optical semiconductor device can be improved.
10…光半導体装置、12…光半導体素子、14…筐体、14a…本体部、14b…延長部、16…窓部材、18…窓固定部材、20…第1シール部材、22…第2シール部材、24…光源室、26…第1開口、28…第2開口、36…放熱機構、40…ガス交換孔、46…外部コネクタ。 10 ... Optical semiconductor device, 12 ... Optical semiconductor element, 14 ... Housing, 14a ... Main body, 14b ... Extension, 16 ... Window member, 18 ... Window fixing member, 20 ... First seal member, 22 ... Second seal Member, 24 ... light source chamber, 26 ... first opening, 28 ... second opening, 36 ... heat dissipation mechanism, 40 ... gas exchange hole, 46 ... external connector.
Claims (9)
前記光半導体素子が収容される光源室を区画し、前記光半導体素子の前面に開口が設けられる筐体と、
前記開口を塞ぐように設けられる窓部材と、
前記筐体に取り付けられ、前記窓部材を前記筐体との間に挟み込んで固定する窓固定部材と、
前記筐体と前記窓部材の間を封止するシール部材と、を備え、
前記光源室は、密閉可能である光半導体装置。 Optical semiconductor devices and
A housing in which a light source chamber in which the optical semiconductor element is housed is partitioned and an opening is provided in front of the optical semiconductor element, and a housing.
A window member provided so as to close the opening, and
A window fixing member attached to the housing and sandwiching and fixing the window member between the housing and the housing.
A seal member that seals between the housing and the window member is provided.
The light source chamber is an optical semiconductor device that can be sealed.
前記ガス交換孔は、前記延長部に設けられる、請求項2に記載の光半導体装置。 The housing includes a main body portion that overlaps the window fixing member in the thickness direction of the window member, and an extension portion that extends from the main body portion in a direction orthogonal to the thickness direction.
The optical semiconductor device according to claim 2, wherein the gas exchange hole is provided in the extension portion.
前記開口を塞ぐ窓部材と、前記窓部材を前記筐体との間に挟み込んで固定する窓固定部材と、前記筐体と前記窓部材の間を封止するシール部材と、を用いて前記開口を密閉するステップと、
前記筐体に設けられるガス交換孔を通じて前記光源室内の雰囲気ガスを交換するステップと、
前記ガス交換孔を密閉するステップと、を備える光半導体装置の製造方法。 A step of accommodating the optical semiconductor element in the light source chamber so that an opening provided in the housing for partitioning the light source chamber is located in front of the optical semiconductor element.
The opening is provided by using a window member that closes the opening, a window fixing member that sandwiches and fixes the window member between the housing, and a seal member that seals between the housing and the window member. The steps to seal and
A step of exchanging atmospheric gas in the light source chamber through a gas exchange hole provided in the housing,
A method for manufacturing an optical semiconductor device comprising the step of sealing the gas exchange hole.
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Citations (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0378265A (en) * | 1989-08-22 | 1991-04-03 | Toshiba Corp | Gas laser oscillator |
JPH0428279A (en) * | 1990-05-23 | 1992-01-30 | Rohm Co Ltd | Semiconductor laser |
JPH0428280A (en) * | 1990-05-23 | 1992-01-30 | Rohm Co Ltd | Semiconductor laser device |
JPH06138352A (en) * | 1992-10-29 | 1994-05-20 | Okano Densen Kk | Production of lens for semiconductor laser module |
JP3002833U (en) * | 1994-04-06 | 1994-10-04 | 方礎股▲ふん▼有限公司 | Semiconductor laser |
JP2006086985A (en) * | 2004-09-17 | 2006-03-30 | Ricoh Co Ltd | Semiconductor device, image reading unit, and image forming apparatus |
JP2007067373A (en) * | 2005-08-02 | 2007-03-15 | Sharp Corp | Nitride semiconductor light emitting device |
WO2010010721A1 (en) * | 2008-07-25 | 2010-01-28 | 日本電気株式会社 | Encapsulating package, printed circuit board, electronic device and method for manufacturing encapsulating package |
JP2012094922A (en) * | 2012-02-15 | 2012-05-17 | Sharp Corp | Assembly apparatus |
JP2013516076A (en) * | 2010-01-01 | 2013-05-09 | 中山偉強科技有限公司 | Light emitting diode package structure |
JP2017045936A (en) * | 2015-08-28 | 2017-03-02 | 日亜化学工業株式会社 | Semiconductor laser device |
US20200185881A1 (en) * | 2017-11-30 | 2020-06-11 | Nichia Corporation | Light emitting device |
-
2020
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2021
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Patent Citations (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0378265A (en) * | 1989-08-22 | 1991-04-03 | Toshiba Corp | Gas laser oscillator |
JPH0428279A (en) * | 1990-05-23 | 1992-01-30 | Rohm Co Ltd | Semiconductor laser |
JPH0428280A (en) * | 1990-05-23 | 1992-01-30 | Rohm Co Ltd | Semiconductor laser device |
JPH06138352A (en) * | 1992-10-29 | 1994-05-20 | Okano Densen Kk | Production of lens for semiconductor laser module |
JP3002833U (en) * | 1994-04-06 | 1994-10-04 | 方礎股▲ふん▼有限公司 | Semiconductor laser |
JP2006086985A (en) * | 2004-09-17 | 2006-03-30 | Ricoh Co Ltd | Semiconductor device, image reading unit, and image forming apparatus |
JP2007067373A (en) * | 2005-08-02 | 2007-03-15 | Sharp Corp | Nitride semiconductor light emitting device |
WO2010010721A1 (en) * | 2008-07-25 | 2010-01-28 | 日本電気株式会社 | Encapsulating package, printed circuit board, electronic device and method for manufacturing encapsulating package |
JP2013516076A (en) * | 2010-01-01 | 2013-05-09 | 中山偉強科技有限公司 | Light emitting diode package structure |
JP2012094922A (en) * | 2012-02-15 | 2012-05-17 | Sharp Corp | Assembly apparatus |
JP2017045936A (en) * | 2015-08-28 | 2017-03-02 | 日亜化学工業株式会社 | Semiconductor laser device |
US20200185881A1 (en) * | 2017-11-30 | 2020-06-11 | Nichia Corporation | Light emitting device |
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