JP2023121102A - Photoelectric semiconductor device and packaging method of photoelectric semiconductor - Google Patents

Photoelectric semiconductor device and packaging method of photoelectric semiconductor Download PDF

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Hsieh-Chih Chiang
崇哲 邱
Tsung-Je Chiu
智▲偉▼ 阮
Jhih-Wei Ruan
▲シャク▼▲鋒▼ 曾
Shih-Fong Tzeng
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Hong Fu Tai Prec Electronics Yantai Co Ltd
Hon Hai Precision Industry Co Ltd
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Abstract

To provide a photoelectric semiconductor device and a packaging method of a photoelectric semiconductor to facilitate welding between the photoelectric semiconductor device and a circuit board.SOLUTION: The invention discloses a photoelectric semiconductor device 100 including a base 10, a photoelectric semiconductor, a conductor 40, and an upper cover 20. The upper cover is provided at a base, forms a housing chamber with the base, and has an opening communicating with the housing chamber. The conductor is fixed vertically at the side away from the upper cover in the base. The photoelectric semiconductor is fixed to the base so as to be electrically connected to the conductor, is housed in the housing chamber, and faces the opening so that excitation light from the photoelectric semiconductor passes through the upper cover.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、光電半導体技術分野に関し、特に、光電半導体装置及び光電半導体のパッケージング方法に関する。 The present invention relates to the field of optoelectronic semiconductor technology, and more particularly to an optoelectronic semiconductor device and a packaging method for optoelectronic semiconductor.

現在の光電半導体産業においては、銅、アルミニウム等の金属元素を含む合金材料をプレス方式でカットし、カットした合金材料を再びホットフィラメント溶融技術によって半導体基台上に固定して、さらに光電半導体のパッケージを完成させることがしばしば行われている。従来の光電半導体装置におけるピンは、パッケージ構造の制約から、基台と平行になるように折り曲げて設けられているが、このように、光電半導体装置のピンを回路基板における電子素子に半田付けする際に、ピンが基台方向に一定の長さを有するため、半田付け作業に不便を与える。 In the current optoelectronic semiconductor industry, alloy materials containing metal elements such as copper and aluminum are cut by pressing, and the cut alloy materials are fixed on the semiconductor base by hot filament melting technology. Completing the package is often done. The pins in the conventional optoelectronic semiconductor device are bent in parallel with the base due to the limitations of the package structure. In this case, since the pin has a certain length in the direction of the base, the soldering work is inconvenient.

本願の主な目的は、光電半導体装置と回路基板との溶接を容易にするために、光電半導体装置及び光電半導体のパッケージング方法を提供することである。 SUMMARY OF THE INVENTION The main objective of the present application is to provide an optoelectronic semiconductor device and a method for packaging the optoelectronic semiconductor device to facilitate the welding of the optoelectronic semiconductor device and the circuit board.

上記の目的を達成するために、本発明の1つの局面に係る光電半導体装置は、基台と、光電半導体と、導電体と、前記基台に被覆され、前記基台と共同で収容チャンバーを形成し、且つ前記収容チャンバーに連通する第1開口を有する上部カバーとを備え、
前記導電体は、前記基台における前記上部カバーとは反対側の面に垂直に固定され、前記光電半導体は、前記導電体に電気的に接続されるように前記基台に固定され、且つ前記収容チャンバー内に収容され、
前記光電半導体は、前記光電半導体からの励起光が前記上部カバーを通過するように、前記第1開口に面している。
In order to achieve the above objects, a photoelectric semiconductor device according to one aspect of the present invention includes a base, a photoelectric semiconductor, a conductor, and a housing covered by the base, and forming a housing chamber together with the base. a top cover defining and having a first opening communicating with the containment chamber;
The conductor is vertically fixed to a surface of the base opposite the top cover, the photoelectric semiconductor is fixed to the base so as to be electrically connected to the conductor, and the contained within a containment chamber,
The optoelectronic semiconductor faces the first opening such that excitation light from the optoelectronic semiconductor passes through the top cover.

さらに、前記基台は、第2開口を有する金属枠体と、前記第2開口内に固定された金属プレートとを備え、
前記金属枠体の周辺には、複数の固定孔が設けられており、前記導電体は、前記固定孔から露出するように前記固定孔に固定されている。
Furthermore, the base comprises a metal frame having a second opening, and a metal plate fixed within the second opening,
A plurality of fixing holes are provided around the metal frame, and the conductors are fixed to the fixing holes so as to be exposed from the fixing holes.

さらに、複数の前記固定孔は、前記基台の両縁に対をなすように設けられ、複数の前記導電体は、前記固定孔に対をなすように固定され、複数の前記光電半導体は、前記基台において結晶アレイを構成しており、各列の前記光電半導体は、一対の前記導電体に対応し、同列かつ隣接する2つの前記光電半導体は、電気的に接続される。 Further, a plurality of said fixing holes are provided in pairs on both edges of said base, a plurality of said conductors are fixed in said fixing holes so as to form a pair, and a plurality of said optoelectronic semiconductors are: A crystal array is formed on the base, and each row of the optoelectronic semiconductors corresponds to a pair of the conductors, and two adjacent optoelectronic semiconductors in the same row are electrically connected.

さらに、前記固定孔の中には、金属スリーブ及び封止スリーブがさらに固定され、前記金属スリーブは、前記封止スリーブを取り囲むように設けられ、前記導電体は、前記封止スリーブに穿設される。 Further, a metal sleeve and a sealing sleeve are further fixed in the fixing hole, the metal sleeve is provided so as to surround the sealing sleeve, and the conductor is drilled through the sealing sleeve. be.

さらに、前記金属スリーブは、第1スリーブ及び第2スリーブを含み、前記第1スリーブと前記第2スリーブとの間には、段差部が形成されており、前記段差部は、前記金属枠体における前記上部カバーの反対側に突き当てられる。 Further, the metal sleeve includes a first sleeve and a second sleeve, and a stepped portion is formed between the first sleeve and the second sleeve, and the stepped portion is located on the metal frame. It abuts against the opposite side of the upper cover.

さらに、レンズ及び封止枠をさらに備え、前記レンズ及び前記封止枠は、前記収容チャンバー内に収容され、
前記レンズは、前記光電半導体と前記封止枠との間に位置し、
前記封止枠は、前記上部カバーにおける前記第1開口の縁と前記レンズとの間に装着される。
further comprising a lens and a sealing frame, wherein the lens and the sealing frame are housed in the housing chamber;
the lens is positioned between the photoelectric semiconductor and the sealing frame;
The sealing frame is mounted between the edge of the first opening in the upper cover and the lens.

さらに、前記上部カバーにおける前記基台とは反対側の面を覆う外装層をさらに備え、
前記外装層には、前記上部カバーから離れる方向へ突出する円弧状の集光部が設けられており、
前記集光部の数は、前記基台における前記光電半導体の数と同じであり、
前記集光部が対応する前記光電半導体が発生する励起光の光路上に位置する。
further comprising an exterior layer covering a surface of the upper cover opposite to the base;
The outer layer is provided with an arcuate light collecting portion projecting in a direction away from the upper cover,
The number of light condensing parts is the same as the number of photoelectric semiconductors on the base,
The light-collecting part is positioned on the optical path of the excitation light generated by the photoelectric semiconductor corresponding to the light-collecting part.

また、本発明の他の局面に係る光電半導体のパッケージング方法は、
導電体を基台に垂直に固定する工程と、
光電半導体を前記基台における前記導電体から離れる側に固定し、且つ前記光電半導体を対応する前記導電体と導線により接続する工程と、
レンズ及び第1開口を有する上部カバーを封止枠の両側に固定し、前記光電半導体を前記基台と前記上部カバーとの間に収容し且つ前記第1開口に面するように、前記上部カバーを前記基台における前記導電体から離れた側にレーザ溶接により固定する工程と、を備える。
A method for packaging an optoelectronic semiconductor according to another aspect of the present invention includes:
vertically fixing the conductor to the base;
a step of fixing a photoelectric semiconductor to a side of the base away from the conductor, and connecting the photoelectric semiconductor to the corresponding conductor with a lead;
An upper cover having a lens and a first opening is fixed on both sides of a sealing frame, and the photoelectric semiconductor is accommodated between the base and the upper cover and faces the first opening. to a side of the base away from the conductor by laser welding.

さらに、前記光電半導体のパッケージング方法は、集光部を有する外装層を用意し、且つ前記集光部が前記光電半導体に対向するように、前記外装層で前記上部カバーの前記第1開口を覆うとともに前記外装層を前記上部カバーに固定する工程を備える。 Further, the method for packaging the optoelectronic semiconductor includes: preparing an exterior layer having a light condensing portion; covering and securing the exterior layer to the top cover.

さらに、前記導電体を基台に垂直に固定する工程は、
前記基台において第2開口を開設する工程と、
封止スリーブを長尺ロッド状の前記導電体の周面の一部を被覆してから、金属スリーブを前記封止スリーブに取り囲むように装着する工程と、
前記金属スリーブを前記基台の固定孔内に挿入する工程と、
前記導電体、前記封止スリーブ及び前記金属スリーブが挿入された前記基台を高温環境下に放置して所定時間焼成し、前記封止スリーブを溶融させ、且つ前記封止スリーブが溶融した後、前記封止スリーブが冷却されるまで待って、前記基台に前記導電体を密封するように固定する工程と、を含む。
Furthermore, the step of vertically fixing the conductor to the base includes:
opening a second opening in the base;
a step of covering a portion of the peripheral surface of the long rod-shaped conductor with a sealing sleeve, and then attaching a metal sleeve so as to surround the sealing sleeve;
inserting the metal sleeve into a fixing hole of the base;
The conductor, the sealing sleeve, and the base on which the metal sleeve is inserted are left in a high-temperature environment and baked for a predetermined time to melt the sealing sleeve, and after the sealing sleeve is melted, waiting for the sealing sleeve to cool before sealingly securing the conductor to the base.

上述した光電半導体装置及び光電半導体のパッケージング方法は、基台における前記光電半導体から遠い側に導電体を垂直に設けて、光電半導体を他の電子部品と半田付けする際に、導電体の基台から遠い側の一端を電子部品に合わせておけばよい。これにより、溶接の作業が容易になるとともに、1つの導電体が同時に複数の電子部品に接触することによる溶接不良を起こすことが避けられる。 In the photoelectric semiconductor device and the method for packaging the photoelectric semiconductor described above, the conductor is provided vertically on the side of the base farther from the photoelectric semiconductor, and when the photoelectric semiconductor is soldered to other electronic components, the conductor is mounted on the base of the conductor. One end on the far side from the base should be aligned with the electronic component. As a result, the welding operation is facilitated, and welding defects due to contact of one conductor with a plurality of electronic components at the same time can be avoided.

本願実施例によって提供される光電半導体装置の斜視図である。1 is a perspective view of an optoelectronic semiconductor device provided by an embodiment of the present application; FIG. 図1に示した光電半導体装置の分解模式図である。2 is an exploded schematic diagram of the photoelectric semiconductor device shown in FIG. 1; FIG. 図1に示した光電半導体装置のIII-III線に沿った断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of the photoelectric semiconductor device shown in FIG. 1 along line III-III; 図1に示した光電半導体装置のIV-IV線に沿った断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of the photoelectric semiconductor device shown in FIG. 1 taken along line IV-IV; 本願が提供する光電半導体のパッケージング方法のフローチャートである。1 is a flowchart of a method for packaging optoelectronic semiconductors provided by the present application; 図5に示した光電半導体のパッケージング方法を示す図である。FIG. 6 illustrates a method of packaging the optoelectronic semiconductor shown in FIG. 5;

本技術分野の当業者が本願の技術提案をよりよく理解できるように、以下、本願実施例に添付された図面を用いて本願実施例に係る発明を明確かつ完全に述べることとし、当然のことながら、述べられた実施例はただ本願の一部の実施例のみであり、全ての実施例ではない。本発明における実施例に基づいて、当業者は創造的な工夫なしになし得るすべての他の実施例についても、本発明の保護を求めようとする範囲となるべきである。 In order for those skilled in the art to better understand the technical proposal of the present application, the invention according to the embodiments of the present application will be clearly and completely described below using the drawings attached to the embodiments of the present application. However, the described embodiments are only some embodiments of the present application and not all embodiments. Based on the embodiments of the present invention, all other embodiments that a person skilled in the art can make without creative efforts should also fall within the scope of seeking protection of the present invention.

本願の明細書及び上記添付図面における「第1」及び「第2」等の用語は、特定の順序を記述するものではなく、異なる対象を区別するために用いられる。また、「含む」、及びそれらの任意の変形は、網羅的に含まれることを意図している。例えば、一連の工程またはモジュールを含むプロセス、方法、システム、製品または装置は、リストアップされた工程またはモジュールに限定されるものではなく、リストアップされていない工程またはモジュールを含んでいてもよいし、これらプロセス、方法、製品、または装置に固有する他の工程またはモジュールを含んでいてもよい。 Terms such as "first" and "second" in the specification and accompanying drawings of the present application are used to distinguish between different objects rather than to describe a particular order. Also, "including" and any variations thereof are intended to be exhaustive. For example, a process, method, system, product or apparatus that includes a series of steps or modules is not limited to the listed steps or modules and may include steps or modules that are not listed. , may include other steps or modules specific to these processes, methods, products, or devices.

図1乃至図4に示すように、本発明は、基台10と、上部カバー20と、光電半導体30と、導電体40とを備える光電半導体装置100を提供する。上部カバー20は、基台10に被せられて基台10と共同で収容チャンバー21を形成しており、且つ当該収容チャンバー21に連通する第1開口22を有している。導電体40は、基台10における上部カバー20の反対側の面に垂直に固定される。光電半導体30は、基台10に固定されて、収容チャンバー21内に収容され、且つ導電体40と電気的に接続される。また、光電半導体30は、光電半導体30における励起光が上部カバー20を通過するように第1開口22に面している。光電半導体装置100における導電体40は、基台10における光電半導体30から離れた側に垂直に設けられる。光電半導体30を他の電子部品と半田付けする際に、導電体40の基台10から離れる一端を電子部品と位置合わせすればよい。これにより、半田付けの作業が容易になるとともに、1つの導電体40が同時に複数の電子部品に接触することによる溶接不良を起こすことが避けられる。 As shown in FIGS. 1 to 4, the present invention provides an optoelectronic semiconductor device 100 comprising a base 10, a top cover 20, an optoelectronic semiconductor 30 and a conductor 40. FIG. The upper cover 20 covers the base 10 to form a storage chamber 21 together with the base 10 and has a first opening 22 communicating with the storage chamber 21 . The conductor 40 is vertically fixed to the surface of the base 10 opposite to the upper cover 20 . The photoelectric semiconductor 30 is fixed to the base 10 and housed in the housing chamber 21 and electrically connected to the conductor 40 . Also, the optoelectronic semiconductor 30 faces the first opening 22 so that the excitation light in the optoelectronic semiconductor 30 passes through the upper cover 20 . The conductor 40 in the optoelectronic semiconductor device 100 is provided vertically on the side of the base 10 away from the optoelectronic semiconductor 30 . When soldering the optoelectronic semiconductor 30 to another electronic component, one end of the conductor 40 away from the base 10 may be aligned with the electronic component. As a result, the soldering work is facilitated, and defective welding due to contact of one conductor 40 with a plurality of electronic components at the same time can be avoided.

具体的には、光電半導体30は、レーザ半導体である。光電半導体装置100は、レーザダイオードであり、光源部として投影装置に適用することができる。 Specifically, the photoelectric semiconductor 30 is a laser semiconductor. The photoelectric semiconductor device 100 is a laser diode and can be applied to a projection device as a light source.

一実施形態において、基台10は、第2開口111を有する金属枠体11と、第2開口111内に固定される金属プレート12と、を備える。金属枠体11及び金属プレート12は、鉄、鉄合金又は銅などの金属材料によって作られている。金属枠体11には、複数の固定孔112が設けられている。導電体40は、外部回路と接続するために、固定孔112を通り抜けて露出している。 In one embodiment, the base 10 comprises a metal frame 11 having a second opening 111 and a metal plate 12 fixed within the second opening 111 . The metal frame 11 and the metal plate 12 are made of metal material such as iron, iron alloy or copper. A plurality of fixing holes 112 are provided in the metal frame 11 . Conductors 40 are exposed through fixing holes 112 for connection with an external circuit.

図1に示した実施形態においては、複数対の固定孔112が基台10の両縁に設けられており、複数対の長尺ロッド状の導電体40が固定孔112内に固定される。複数の光電半導体30が基台10において結晶アレイを構成し、各列の光電半導体30が一対の導電体40に対応し、同列かつ隣接する2つの光電半導体30が電気的に接続されている。導電体40に隣接する光電半導体30は、当該導電体40と電気的に接続される。 In the embodiment shown in FIG. 1, a plurality of pairs of fixing holes 112 are provided on both edges of the base 10, and a plurality of pairs of long rod-shaped conductors 40 are fixed in the fixing holes 112. As shown in FIG. A plurality of optoelectronic semiconductors 30 form a crystal array on the base 10, each row of optoelectronic semiconductors 30 corresponds to a pair of conductors 40, and two adjacent optoelectronic semiconductors 30 in the same row are electrically connected. The optoelectronic semiconductor 30 adjacent to the conductor 40 is electrically connected with the conductor 40 .

なお、他の実施形態では、光電半導体30の数は1つ又は1列である。これに対応して、固定孔112は一対であってもよく、導電体40も一対であってもよい。 However, in other embodiments, the number of optoelectronic semiconductors 30 is one or one row. Correspondingly, a pair of fixing holes 112 may be provided, and a pair of conductors 40 may also be provided.

一実施形態では、固定孔112の中には、金属スリーブ50及び封止スリーブ60がさらに固定される。金属スリーブ50は、封止スリーブ60を取り囲むように設けられる。導電体40は、封止スリーブ60に穿設される。即ち、封止スリーブ60は、導電体40を取り囲むように設けられる。ここで、金属スリーブ50は、第1スリーブ51及び第2スリーブ52を含む。第1スリーブ51の外径が第2スリーブ52の外径よりも大きいので、両者の間には段差部53が形成されている。段差部53は、金属枠体11における上部カバー20の反対側に突き当てられ、金属スリーブ50を固定孔112の中に位置決めする。封止スリーブ60は、封止樹脂を用いて製造されることができる。封止樹脂は、例えば、低温ガラスであってもよく、低い融解温度(例えば、融解温度が300~400℃程度)、耐高圧(例えば、約10-9Pa程度の高圧に耐え得る)、封止効果を達成できるという利点がある。導電体40の基台10に挿着する一端に封止スリーブ60を被せてから、両者を金属スリーブ50の中に挿入し、最後に、封止スリーブ60を被覆する金属スリーブ50を固定孔112の中に挿入する。これにより、導電体40が封止スリーブ60及び金属スリーブ50を介して対応する固定孔112内に挿入される際に、封止スリーブ60が導電体40と金属スリーブ50との間に充填され、金属スリーブ50が焼結により固定孔112に固定されるときに、封止スリーブ60が溶融して導電体40と基台10との間に隙間がないようにし、封止効果を達成することができる。 In one embodiment, a metal sleeve 50 and a sealing sleeve 60 are further secured within the securing hole 112 . A metal sleeve 50 is provided to surround the sealing sleeve 60 . The conductor 40 is drilled through the sealing sleeve 60 . That is, the sealing sleeve 60 is provided so as to surround the conductor 40 . Here, the metal sleeve 50 includes a first sleeve 51 and a second sleeve 52. As shown in FIG. Since the outer diameter of the first sleeve 51 is larger than the outer diameter of the second sleeve 52, a stepped portion 53 is formed therebetween. The stepped portion 53 abuts against the side of the metal frame 11 opposite to the upper cover 20 to position the metal sleeve 50 in the fixing hole 112 . The sealing sleeve 60 can be manufactured using a sealing resin. The sealing resin may be, for example, low-temperature glass, and has a low melting temperature (for example, a melting temperature of about 300 to 400° C.), a high pressure resistance (for example, it can withstand a high pressure of about 10 −9 Pa), and a sealing resin. It has the advantage that a stopping effect can be achieved. After covering one end of the conductor 40 to be inserted into the base 10 with the sealing sleeve 60 , both are inserted into the metal sleeve 50 . insert into Thereby, when the conductor 40 is inserted into the corresponding fixing hole 112 via the sealing sleeve 60 and the metal sleeve 50, the sealing sleeve 60 is filled between the conductor 40 and the metal sleeve 50, When the metal sleeve 50 is fixed in the fixing hole 112 by sintering, the sealing sleeve 60 can be melted to ensure that there is no gap between the conductor 40 and the base 10 to achieve the sealing effect. can.

光電半導体30は、結晶粒子31と、反射部材32とを含む。結晶粒子31は、励起されると発光し、導電体40や他の結晶粒子31と電気的に接続可能である。反射部材32は、結晶粒子31の励起光の出射光路に設けられ、励起光を反射し、励起光の方向を変化させる役割を果たす。導電体40は、鉄-ニッケル-コバルト合金材質からなり、光電半導体装置100のピンとして、光電半導体30に外部からの正、負電圧を導入し、光電半導体30が励起して発光できるようにする。 The photoelectric semiconductor 30 includes crystal grains 31 and a reflective member 32 . The crystal grains 31 emit light when excited and can be electrically connected to the conductor 40 and other crystal grains 31 . The reflecting member 32 is provided on the exit optical path of the excitation light of the crystal grains 31 and serves to reflect the excitation light and change the direction of the excitation light. The conductor 40 is made of an iron-nickel-cobalt alloy material, and serves as a pin of the optoelectronic semiconductor device 100 to introduce positive and negative voltages from the outside into the optoelectronic semiconductor device 30 to excite the optoelectronic semiconductor device 30 to emit light. .

図1に示した実施形態では、光電半導体30の数は複数であり、複数の光電半導体30は、結晶アレイを構成して、複数列に形成されているが、他の実施形態では、光電半導体30が1つまたは1列であってもよい。 In the embodiment shown in FIG. 1, the number of opto-electronic semiconductors 30 is plural and the plural opto-electronic semiconductors 30 are formed in rows forming a crystal array, but in other embodiments 30 may be one or one row.

光電半導体装置100は、レンズ70及び封止枠80をさらに備える。レンズ70及び封止枠80は、収容チャンバー21内に収容される。そして、レンズ70は、光電半導体30と封止枠80との間に位置する。封止枠80は、上部カバー20における第1開口22の縁とレンズ70との間に装着されている。結晶粒子31が発生した励起光は、反射部材32により反射されると、レンズ70へ直射でき、さらにレンズ70を通過してから第1開口22を通って外部へ出射される。封止枠80が上部カバー20における第1開口22の端縁とレンズ70との間に挟持されることにより、封止枠80は上部カバー20における第1開口22の縁とレンズ70との間の隙間を埋める役割を果たし、光電半導体装置100の気密性や安全性に貢献する。 Photoelectric semiconductor device 100 further includes lens 70 and sealing frame 80 . The lens 70 and the sealing frame 80 are housed inside the housing chamber 21 . The lens 70 is positioned between the photoelectric semiconductor 30 and the sealing frame 80 . The sealing frame 80 is mounted between the edge of the first opening 22 and the lens 70 in the upper cover 20 . When the excitation light generated by the crystal grains 31 is reflected by the reflecting member 32 , it can be directly emitted to the lens 70 , passed through the lens 70 , and then emitted to the outside through the first opening 22 . By sandwiching the sealing frame 80 between the edge of the first opening 22 in the upper cover 20 and the lens 70 , the sealing frame 80 is sandwiched between the edge of the first opening 22 in the upper cover 20 and the lens 70 . , and contributes to the airtightness and safety of the optoelectronic semiconductor device 100 .

一実施形態において、封止枠80は、封止樹脂からなるが、低温ガラスであってもよい。上部カバー20は、ニッケル-コバルト合金材料からなる。このように、封止枠80及び上部カバー20は何れも低熱膨張性を有し、熱膨張係数差が小さく、異なる素子の材質の熱膨張係数差が大き過ぎることに起因する素子の位置ずれの問題を回避できる。封止枠80は、加熱溶融された後に、上部カバー20における第1開口22の縁とレンズ70とに更に貼り合わせることができ、シール効果が一層高くなる。 In one embodiment, the sealing frame 80 is made of sealing resin, but may be low temperature glass. The top cover 20 is made of nickel-cobalt alloy material. As described above, both the sealing frame 80 and the upper cover 20 have low thermal expansion properties, and the difference in thermal expansion coefficient is small. can avoid the problem. After being melted by heating, the sealing frame 80 can be further attached to the edge of the first opening 22 and the lens 70 in the upper cover 20, thereby further enhancing the sealing effect.

光電半導体装置100は、上部カバー20における基台10とは反対側の面を覆う外装層90をさらに含む。外装層90には、上部カバー20から離れる方向へ突出する円弧状の集光部91が設けられている。集光部91の数は、基台10における光電半導体30の数と同じである。集光部91毎に1つの光電半導体30に対応する。集光部91が対応する光電半導体30が発生する励起光の光路上に位置し、レンズ70を透過した励起光を1つのビームに集める。これにより、光電半導体装置100が投影装置の光源部分とする場合、大きな光強度を有することができる。外装層90は、ガラス材質を用いることができ、耐熱性、耐圧性及びシール性に優れており、例えばUVゴムなどの接着剤によって上部カバー20に粘着される。 The photoelectric semiconductor device 100 further includes an exterior layer 90 covering the surface of the upper cover 20 opposite to the base 10 . The exterior layer 90 is provided with an arcuate light condensing portion 91 protruding in a direction away from the upper cover 20 . The number of condensing portions 91 is the same as the number of photoelectric semiconductors 30 on the base 10 . One photoelectric semiconductor 30 corresponds to each condensing portion 91 . The condensing part 91 is positioned on the optical path of the excitation light generated by the photoelectric semiconductor 30 corresponding to the condensing part 91, and collects the excitation light transmitted through the lens 70 into one beam. Accordingly, when the optoelectronic semiconductor device 100 is used as a light source of a projection device, it can have a high light intensity. The exterior layer 90 can be made of glass material, has excellent heat resistance, pressure resistance, and sealability, and is adhered to the upper cover 20 with an adhesive such as UV rubber.

図5~図6は、それぞれ本願が提供する光電半導体のパッケージング方法のフローチャート及び概略図を示している。当該方法は、上述したような光電半導体装置100を製造するために用いられ、以下の工程を備える。 5-6 respectively show a flow chart and a schematic diagram of the optoelectronic semiconductor packaging method provided by the present application. The method is used to manufacture the optoelectronic semiconductor device 100 as described above and comprises the following steps.

工程S10では、導電体40を基台10に垂直に固定する。 In step S<b>10 , the conductor 40 is vertically fixed to the base 10 .

具体的には、一実施形態では、上記の工程S10に係る「導電体40を基台10に垂直に固定する」ことは、具体的に次の通りである。先ず、基台10において、第2開口111を開設する。次に、封止スリーブ60を長尺ロッド状の導電体40の周面の一部を被覆してから、金属スリーブ50を封止スリーブ60に取り囲むように装着する。次に、金属スリーブ50を固定孔112内に挿入する。最後に、導電体40、封止スリーブ60及び金属スリーブ50が挿入された基台10を高温環境下に放置して所定時間焼成し、この封止スリーブ60を溶融させ、且つ封止スリーブ60が溶融した後、封止スリーブ60が冷却されるまで待って、基台10に導電体40を密封するように固定する。 Specifically, in one embodiment, "perpendicularly fixing the conductor 40 to the base 10" in step S10 is specifically as follows. First, the second opening 111 is opened in the base 10 . Next, the sealing sleeve 60 covers part of the peripheral surface of the long rod-shaped conductor 40 , and then the metal sleeve 50 is attached so as to surround the sealing sleeve 60 . The metal sleeve 50 is then inserted into the fixing hole 112 . Finally, the base 10 in which the conductor 40, the sealing sleeve 60 and the metal sleeve 50 are inserted is left in a high-temperature environment and baked for a predetermined time to melt the sealing sleeve 60, and the sealing sleeve 60 is After melting, the sealing sleeve 60 is allowed to cool before hermetically securing the conductor 40 to the base 10 .

工程S20では、光電半導体30を基台10における導電体40から離れる側に固定し、且つ光電半導体30と対応する導電体40とを導線により接続する。 In step S20, the photoelectric semiconductor 30 is fixed on the side of the base 10 away from the conductor 40, and the photoelectric semiconductor 30 and the corresponding conductor 40 are connected by a lead wire.

工程S30では、レンズ70及び第1開口22を有する上部カバー20を封止枠80の両側に固定し、光電半導体30を基台10と上部カバー20との間に収容し且つ第1開口22に面するように、上部カバー20を基台10における導電体40から離れた側にレーザ溶接により固定する。 In step S<b>30 , the upper cover 20 having the lens 70 and the first opening 22 is fixed on both sides of the sealing frame 80 , and the photoelectric semiconductor 30 is accommodated between the base 10 and the upper cover 20 and in the first opening 22 . The upper cover 20 is fixed by laser welding to the side of the base 10 remote from the conductor 40 so as to face each other.

具体的には、基台10は鉄銅合金であり、上部カバー20は鉄-ニッケル合金であり、レンズ70、封止枠80及び上部カバー20を共に、一定の温度で(例えば、400℃~500℃)、一定の気圧で(例えば、10-9Paの真空雰囲気)一定の時間(1h~2h)焼成し、封止枠80が溶融して冷却するまで待つと、上部カバー20の第1開口22の縁部とレンズ70との接続部がシールされる。 Specifically, the base 10 is made of an iron-copper alloy, the upper cover 20 is made of an iron-nickel alloy, and the lens 70, the sealing frame 80 and the upper cover 20 are all heated at a constant temperature (eg, 400° C. to 400° C.). 500° C.) at a constant atmospheric pressure (for example, a vacuum atmosphere of 10 −9 Pa) for a certain period of time (1 h to 2 h), and waiting until the sealing frame 80 melts and cools. The connection between the edge of aperture 22 and lens 70 is sealed.

続いて、上部カバー20と基台10との接触箇所に銀銅半田ペーストを塗布した後、上部カバー20と基台10とを銀溶接炉にセットして、予め設定された温度で(例えば、900~1000℃)、予め設定された気圧で(例えば、10-9Paの真空雰囲気)予め設定された時間(例えば、1~2h)を焼成することにより、上部カバー20が銀銅半田ペーストによって基台10にろう付けされる。この真空焼成プロセスでは、銀銅半田ペーストが不純物により化学反応して発生するガスの減少に有利であり、ガスが逃げて気孔が形成されることに起因して、上部カバー20と基台10との接合部、すなわち溶接ビードの気密性が損なわれることを回避できる。 Subsequently, after applying a silver-copper solder paste to the contact points between the upper cover 20 and the base 10, the upper cover 20 and the base 10 are set in a silver welding furnace and heated at a preset temperature (for example, 900 to 1000° C.) at a preset atmospheric pressure (for example, a vacuum atmosphere of 10 −9 Pa) for a preset time (for example, 1 to 2 hours), so that the upper cover 20 is fixed by the silver-copper solder paste. It is brazed to the base 10 . This vacuum firing process is advantageous in reducing the amount of gas generated by the chemical reaction of the silver-copper solder paste with impurities. It is possible to avoid impairing the airtightness of the joint portion, that is, the weld bead.

工程S40では、集光部91を有する外装層90を用意し、且つ集光部91が光電半導体30に対向するように、外装層90で上部カバー20の第1開口22を覆うように外装層90を上部カバー20に固定する。 In step S<b>40 , an exterior layer 90 having a condensing portion 91 is prepared, and the exterior layer 90 covers the first opening 22 of the upper cover 20 so that the condensing portion 91 faces the photoelectric semiconductor 30 . 90 is fixed to the upper cover 20;

なお、外装層90は、予め成型されており、装着時には、UVゴムなどの接着剤によって上部カバー20に固定すればよいことが理解される。 It should be understood that the exterior layer 90 is molded in advance and should be fixed to the upper cover 20 with an adhesive such as UV rubber at the time of attachment.

なお、他の実施形態において、光電半導体のパッケージング方法は、上述した工程S10~S30を備えるが、工程S40を含まなくてもよい。 In another embodiment, the optoelectronic semiconductor packaging method includes steps S10 to S30 described above, but may not include step S40.

なお、前述の各方法実施形態については、簡単に記述するために、一連の動作の組み合わせとして表現することとしたが、当業者は、本発明が記述された動作順序に制限されることなく、本発明によって、ある工程の順序を変えてもよいし、一部の工程を同時に行われてもよい。 It should be noted that each of the method embodiments described above has been expressed as a combination of a series of operations for the sake of simplicity, but those skilled in the art will appreciate that the present invention is not limited to the described order of operations. Depending on the invention, the order of certain steps may be changed and some steps may be performed simultaneously.

以上述べた実施例は、本願の技術案を説明するためにのみ使用され、それを制限するものではない。前述の実施例を参照して本願を詳細に説明しているにもかかわらず、当業者は、前述の各実施例に記載されている技術案を補正したり、その技術的特徴の一部を同等に置換したりすることが可能である。これらの補正又は置換は、対応する発明の本質を本願発明の範囲から逸脱させるものではない。 The above-described embodiments are only used to describe the technical solution of the present application and are not intended to limit it. Although the present application has been described in detail with reference to the above-described embodiments, those skilled in the art may amend the technical solutions described in the above-described embodiments, or part of the technical features thereof. Equivalent replacement is possible. These amendments or replacements do not depart from the scope of the present invention from the essence of the corresponding invention.

100 光電半導体装置
10 基台
11 金属枠体
111 第2開口
112 固定孔
12 金属プレート
20 上部カバー
21 収容チャンバー
22 第1開口
30 光電半導体
31 結晶粒子
32 反射部材
40 導電体
50 金属スリーブ
51 第1スリーブ
52 第2スリーブ
53 段差部
60 封止スリーブ
70 レンズ
80 封止枠
90 外装層
91 集光部
REFERENCE SIGNS LIST 100 photoelectric semiconductor device 10 base 11 metal frame 111 second opening 112 fixing hole 12 metal plate 20 upper cover 21 housing chamber 22 first opening 30 photoelectric semiconductor 31 crystal particles 32 reflecting member 40 conductor 50 metal sleeve 51 first sleeve 52 second sleeve 53 stepped portion 60 sealing sleeve 70 lens 80 sealing frame 90 exterior layer 91 condensing portion

Claims (10)

基台と、光電半導体と、導電体とを備える光電半導体装置であって、
前記基台に被覆され、前記基台と共同で収容チャンバーを形成し、且つ前記収容チャンバーに連通する第1開口を有する上部カバーと、
前記導電体は、前記基台における前記上部カバーとは反対側の面に垂直に固定され、
前記光電半導体は、前記導電体に電気的に接続されるように前記基台に固定され、且つ前記収容チャンバー内に収容され、
前記光電半導体は、前記光電半導体からの励起光が前記上部カバーを通過するように、前記第1開口に面していることを特徴とする光電半導体装置。
A photoelectric semiconductor device comprising a base, a photoelectric semiconductor, and a conductor,
an upper cover covering the base, forming a storage chamber together with the base, and having a first opening communicating with the storage chamber;
The conductor is vertically fixed to a surface of the base opposite to the upper cover,
the optoelectronic semiconductor is fixed to the base so as to be electrically connected to the conductor and housed in the housing chamber;
A photoelectric semiconductor device, wherein the photoelectric semiconductor faces the first opening so that excitation light from the photoelectric semiconductor passes through the upper cover.
前記基台は、第2開口を有する金属枠体と、前記第2開口内に固定された金属プレートとを備え、
前記金属枠体の周辺には、複数の固定孔が設けられており、前記導電体は、前記固定孔から露出するように前記固定孔に固定されていることを特徴とする請求項1に記載の光電半導体装置。
The base comprises a metal frame having a second opening and a metal plate fixed within the second opening,
2. The metal frame according to claim 1, wherein a plurality of fixing holes are provided around said metal frame, and said conductor is fixed to said fixing holes so as to be exposed from said fixing holes. optoelectronic semiconductor device.
複数の前記固定孔は、前記基台の両縁に対をなすように設けられ、複数の前記導電体は、前記固定孔に対をなすように固定され、複数の前記光電半導体は、前記基台において結晶アレイを構成しており、各列の前記光電半導体は、一対の前記導電体に対応し、同列かつ隣接する2つの前記光電半導体は、電気的に接続されることを特徴とする請求項2に記載の光電半導体装置。 A plurality of the fixing holes are provided in pairs on both edges of the base, a plurality of the conductors are fixed in the fixing holes in a pair, and a plurality of the optoelectronic semiconductors are arranged on the base. A crystal array is formed on the base, and each row of the optoelectronic semiconductors corresponds to a pair of the conductors, and two adjacent optoelectronic semiconductors in the same row are electrically connected. Item 3. The photoelectric semiconductor device according to item 2. 前記固定孔の中には、金属スリーブ及び封止スリーブがさらに固定され、前記金属スリーブは、前記封止スリーブを取り囲むように設けられ、前記導電体は、前記封止スリーブに穿設されることを特徴とする請求項2に記載の光電半導体装置。 A metal sleeve and a sealing sleeve are further fixed in the fixing hole, the metal sleeve is provided so as to surround the sealing sleeve, and the conductor is pierced through the sealing sleeve. 3. The photoelectric semiconductor device according to claim 2, wherein: 前記金属スリーブは、第1スリーブ及び第2スリーブを含み、前記第1スリーブと前記第2スリーブとの間には、段差部が形成されており、前記段差部は、前記金属枠体における前記上部カバーの反対側に突き当てられることを特徴とする請求項4に記載の光電半導体装置。 The metal sleeve includes a first sleeve and a second sleeve, a stepped portion is formed between the first sleeve and the second sleeve, and the stepped portion is located at the upper portion of the metal frame. 5. The photoelectric semiconductor device according to claim 4, wherein the photoelectric semiconductor device is abutted against the opposite side of the cover. レンズ及び封止枠をさらに備え、前記レンズ及び前記封止枠は、前記収容チャンバー内に収容され、
前記レンズは、前記光電半導体と前記封止枠との間に位置し、
前記封止枠は、前記上部カバーにおける前記第1開口の縁と前記レンズとの間に装着されることを特徴とする請求項1に記載の光電半導体装置。
further comprising a lens and a sealing frame, wherein the lens and the sealing frame are housed within the housing chamber;
the lens is positioned between the photoelectric semiconductor and the sealing frame;
2. The photoelectric semiconductor device according to claim 1, wherein the sealing frame is mounted between the edge of the first opening in the upper cover and the lens.
前記上部カバーにおける前記基台とは反対側の面を覆う外装層をさらに備え、
前記外装層には、前記上部カバーから離れる方向へ突出する円弧状の集光部が設けられており、
前記集光部の数は、前記基台における前記光電半導体の数と同じであり、
前記集光部が対応する前記光電半導体が発生する励起光の光路上に位置することを特徴とする請求項1に記載の光電半導体装置。
further comprising an exterior layer covering a surface of the upper cover opposite to the base;
The outer layer is provided with an arcuate light collecting portion projecting in a direction away from the upper cover,
The number of light condensing parts is the same as the number of photoelectric semiconductors on the base,
2. The optoelectronic semiconductor device according to claim 1, wherein said condensing portion is positioned on an optical path of excitation light generated by said optoelectronic semiconductor corresponding thereto.
導電体を基台に垂直に固定する工程と、
光電半導体を前記基台における前記導電体から離れる側に固定し、且つ前記光電半導体を対応する前記導電体と導線により接続する工程と、
レンズ及び第1開口を有する上部カバーを封止枠の両側に固定し、前記光電半導体を前記基台と前記上部カバーとの間に収容し且つ前記第1開口に面するように、前記上部カバーを前記基台における前記導電体から離れた側にレーザ溶接により固定する工程と、
を備えることを特徴とする光電半導体のパッケージング方法。
vertically fixing the conductor to the base;
a step of fixing a photoelectric semiconductor to a side of the base away from the conductor, and connecting the photoelectric semiconductor to the corresponding conductor with a lead;
An upper cover having a lens and a first opening is fixed on both sides of a sealing frame, and the photoelectric semiconductor is accommodated between the base and the upper cover and faces the first opening. a step of fixing by laser welding to the side of the base away from the conductor;
A method of packaging an optoelectronic semiconductor, comprising:
集光部を有する外装層を用意し、且つ前記集光部が前記光電半導体に対向するように、前記外装層で前記上部カバーの前記第1開口を覆うとともに前記外装層を前記上部カバーに固定する工程をさらに備えることを特徴とする請求項8に記載の光電半導体のパッケージング方法。 preparing an exterior layer having a light condensing portion, covering the first opening of the upper cover with the exterior layer and fixing the exterior layer to the upper cover so that the light condensing portion faces the photoelectric semiconductor; 9. The method of packaging an optoelectronic semiconductor of claim 8, further comprising the step of: 前記導電体を基台に垂直に固定する工程は、
前記基台において第2開口を開設する工程と、
封止スリーブを長尺ロッド状の前記導電体の周面の一部を被覆してから、金属スリーブを前記封止スリーブに取り囲むように装着する工程と、
前記金属スリーブを前記基台の固定孔内に挿入する工程と、
前記導電体、前記封止スリーブ及び前記金属スリーブが挿入された前記基台を高温環境下に放置して所定時間焼成し、前記封止スリーブを溶融させ、且つ前記封止スリーブが溶融した後、前記封止スリーブが冷却されるまで待って、前記基台に前記導電体を密封するように固定する工程と、
を含むことを特徴とする請求項8に記載の光電半導体のパッケージング方法。

The step of vertically fixing the conductor to the base includes:
opening a second opening in the base;
a step of covering a portion of the peripheral surface of the long rod-shaped conductor with a sealing sleeve, and then attaching a metal sleeve so as to surround the sealing sleeve;
inserting the metal sleeve into a fixing hole of the base;
The conductor, the sealing sleeve, and the base on which the metal sleeve is inserted are left in a high-temperature environment and baked for a predetermined time to melt the sealing sleeve, and after the sealing sleeve is melted, waiting for the sealing sleeve to cool before sealingly securing the conductor to the base;
The packaging method of optoelectronic semiconductor according to claim 8, characterized by comprising:

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