JP2023127591A - 光導波路パッケージおよび発光装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】受発光素子が熱膨張すると、光導波路、受発光素子および光ファイバの間の光軸のずれ、あるいは、受発光素子および受発光素子が接触している周囲の部材に変形あるいは損傷が生じるおそれがある。
【解決手段】基板と、基板の上面に位置するとともに、クラッドおよびクラッド内に位置するコアを有する光導波層と、を備える。クラッドは、底面と該底面を囲むように位置し、下辺よりも上辺が外側に位置するように傾斜している第１内壁面とを有する複数の第１凹部を備える。
【選択図】図４
【解決手段】基板と、基板の上面に位置するとともに、クラッドおよびクラッド内に位置するコアを有する光導波層と、を備える。クラッドは、底面と該底面を囲むように位置し、下辺よりも上辺が外側に位置するように傾斜している第１内壁面とを有する複数の第１凹部を備える。
【選択図】図４
Description
本開示は、光導波路パッケージおよび発光装置に関する。
従来技術の一例は、特許文献１および２に記載されている。
本開示の光導波路パッケージは、基板と、
前記基板の上面に位置するとともに、クラッドおよび前記クラッド内に位置するコアを有する光導波層と、を備えており、
前記クラッドは、底面と該底面を囲むように位置する第１内壁面とを有する第１凹部を備え、
前記第１内壁面は、前記コアが露出する第１面と、該第１面と対向する第２面と、を有し、
前記コアは、前記第１面から露出する第１端面を有し、
前記第１面および前記第２面は、下辺よりも上辺が外側に位置するように傾斜している。
前記基板の上面に位置するとともに、クラッドおよび前記クラッド内に位置するコアを有する光導波層と、を備えており、
前記クラッドは、底面と該底面を囲むように位置する第１内壁面とを有する第１凹部を備え、
前記第１内壁面は、前記コアが露出する第１面と、該第１面と対向する第２面と、を有し、
前記コアは、前記第１面から露出する第１端面を有し、
前記第１面および前記第２面は、下辺よりも上辺が外側に位置するように傾斜している。
また本開示の発光装置は、前記光導波路パッケージと、
前記光導波路パッケージの前記第１凹部に収容された発光素子と、を含んでいる。
前記光導波路パッケージの前記第１凹部に収容された発光素子と、を含んでいる。
本開示の光導波路パッケージの基礎となる構成である、光導波路パッケージおよびそれを用いた発光装置は、たとえば特許文献１に記載されている。この本開示の光導波路パッケージの基礎となる構成では、シリコン基板上に形成された石英ガラス光導波路と、光導波路の互いに異なる端面に光結合されて、それぞれがシリコン基板上にボンディングされた受発光素子と、光導波路の別の端面に接続された光ファイバとを備える。
光導波路、受発光素子および光ファイバは、光導波路の端面に受発光素子および光ファイバをそれぞれ接触させることによって光軸が一致するように位置決めされる。また、シリコン基板に対しては、受発光素子および光ファイバの寸法を光導波路の厚みに対応させることによって、上下方向に位置決めする。これによって、この本開示の光導波路パッケージの基礎となる構成では、部品の小形化および位置合わせの容易化を図ることが提案されている。
他の本開示の光導波路パッケージの基礎となる構成の光導波路パッケージおよびそれを用いた発光装置は、たとえば特許文献２に記載されている。この本開示の光導波路パッケージの基礎となる構成では、ガスバリア性を有さないコアおよびクラッドを含む光導波路に、ガスバリア性を有する薄膜が形成されたガスバリア性光導波路と、ガスバリア性を有するキャップと、光導波路にコアを光学的に接続する位置に実装された受光部または発光部を備えた光素子と、光導波路に形成された光素子に電気的に接続されるメタル配線とを備える。光導波路の薄膜とキャップとは、ガスバリア性を有する無機材料層を介して接合され、これによってガスバリア性を有する部材だけによって気密封止された空隙を規定し、この空隙にコアの一端および光素子が位置した構成が提案されている。
本開示の光導波路パッケージの基礎となる上記特許文献１，２に記載される構成では、受発光素子の熱膨張を許容する構成を具備しない。そのため、受発光素子が熱膨張すると、光導波路、受発光素子および光ファイバの間の光軸のずれ、あるいは、受発光素子および受発光素子が接触している周囲の部材に変形あるいは損傷が生じるおそれがある。
以下、図面を用いて本開示の実施形態に係る光導波路パッケージおよびそれを具備した発光装置について説明する。
（実施形態１）
図１～図５に示す光導波路パッケージ５０は、基板１と、基板１の上面２に位置するとともに、クラッド３およびクラッド３内に位置するコア４を有する光導波層５と、を備える。クラッド３は、底面６と底面６を囲むように位置し、下辺２１よりも上辺２２が外側に位置するように傾斜している第１内壁面７とを有する複数の第１凹部８を備える。複数の第１凹部８のそれぞれによって、素子搭載部が構成される。これらの第１凹部８を覆うように、蓋体１１が積層される。
図１～図５に示す光導波路パッケージ５０は、基板１と、基板１の上面２に位置するとともに、クラッド３およびクラッド３内に位置するコア４を有する光導波層５と、を備える。クラッド３は、底面６と底面６を囲むように位置し、下辺２１よりも上辺２２が外側に位置するように傾斜している第１内壁面７とを有する複数の第１凹部８を備える。複数の第１凹部８のそれぞれによって、素子搭載部が構成される。これらの第１凹部８を覆うように、蓋体１１が積層される。
また、本実施形態における光導波路パッケージ５０では、発光素子１０をそれぞれ収容する複数の第１凹部８を有し、各発光素子１０を含んで発光装置２０が構成される。発光素子１０としては、レーザーダイオードなどが適用される。光導波層５は、コア４とクラッド３とが一体に結合されて構成される。基板１は、複数の誘電体層が積層されて形成されていてもよい。また、例えば、発光素子１０が赤色（Ｒ）光、緑色（Ｇ）光、青色（Ｂ）光に対応して３つ存在する場合、光導波路パッケージ５０は、第１凹部８は３つ有していてもよい。このとき、各発光素子１０は、各第１凹部８に１つ位置していてもよい。
基板１は、誘電体層がセラミック材料を含むセラミック配線基板であってもよい。セラミック配線基板で用いられるセラミック材料としては、例えば、酸化アルミニウム質焼結体、ムライト質焼結体、炭化ケイ素質焼結体、窒化アルミニウム質焼結体、ガラスセラミック焼結体等が挙げられる。基板１がセラミック配線基板である場合、誘電体層には、発光素子１０（または受光素子）と外部回路との電気的接続のための接続パッド３０、内部配線導体３１、外部接続端子３２等の各導体が配設されていてもよい。接続パッド３０には、発光素子１０の電極が接合材３３によって接続されていてもよい。
基板１の材料としては、例えば誘電体層が有機材料からを含む有機配線基板であってもよい。有機配線基板は、例えば、プリント配線基板、ビルドアップ配線基板、フレキシブル配線基板等である。有機配線基板に用いられる有機材料としては、例えば、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂、フッ素樹脂等が挙げられる。
光導波層５は、例えば、石英などのガラス、樹脂等であってもよい。光導波層５は、コア４と、クラッド３を構成する材料としては、いずれもガラスあるいは樹脂であってもよい。この場合には、コア４とクラッド３との屈折率が異なっており、コア４はクラッド３よりも屈折率が高い。この屈折率の違いを利用して、光の全反射をさせる。つまり、屈折率の高い材料で路を作り、周りを屈折率の低い材料で囲んでおくことで、光を屈折率の高いコア４内に閉じ込めることができる。
コア４は、複数の入射端面４ａ，４ｂ，４ｃと１つの出射端面４２との間を、入射端面４ａ～４ｃを一端とする複数の分割路４１ａ，４１ｂ，４１ｃと、複数の分割路４１ａ，４１ｂ，４１ｃが合わさる合波部４３と、出射端面４２を一端とする統合路４４とを介して繋ぐ合波路を構成する。なお、コア４は、入射端面４ａ，４ｂ，４ｃに露出している部分を有していてもよい。
集光レンズ４５は、複数の入射端面４ａ，４ｂ，４ｃに対応して複数設けられていてもよい。集光レンズ４５はコア４の入射端面４ａ，４ｂ，４ｃに対向配置される。入射端面４ａ，４ｂ，４ｃの中心軸上に集光レンズ４５の光軸が配置される。
各発光素子１０から出射された赤色光、緑色光、青色光に発光する各光は、入射端面４ａ，４ｂ，４ｃから分割路４１ａ，４１ｂ，４１ｃに入射し、合波部４３および統合路４４を経て、集光レンズ４５によって集光し、出射される。
集光レンズ４５は、例えば、入射面が平面に形成され、出射面が凸面の平凸レンズである。各分割路４１ａ，４１ｂ，４１ｃの各光軸と、各発光素子１０の発光部の中心とが一致するように、光導波層５と発光素子１０と集光レンズ４５とが組み立てられる。
各第１凹部８の第１内壁面７のそれぞれは、複数の壁面７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄと、複数の壁面７ａ～７ｄのうち互いに隣接する第１壁面および第２壁面の間にそれぞれ位置する角部支持面９ａｂ，９ｂｃ，９ｃｄ，９ａｄと、を含む。これらの壁面７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄおよび各角部支持面９ａｂ，９ｂｃ，９ｃｄ，９ａｄは、下辺よりも上辺が外側に位置するように傾斜している。言い換えれば、壁面７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄおよび各角部支持面９ａｂ，９ｂｃ，９ｃｄ，９ａｄは、第１凹部８の開口に向かって拡がっている。そして、発光素子１０の外形の角部分を、角部支持面９ａｂ，９ｂｃ，９ｃｄ，９ａｄで支持することにより、発光素子１０の位置ずれおよび回転を低減させることができる。また、発光素子使用時等に発生する熱による光導波路層が熱膨張する場合があるが、上記構成を満たしていることにより、接触面積が少なくなる。そのような構成を有する光導波路パッケージ５０は、熱膨張等によるクラッド３の損傷が少ない。また、上記構成を満たしている光導波路パッケージ５０は、光導波層５との光結合の結合効率に優れる。なお、各面が傾斜しているか否かについては、厚み方向に沿った断面により確認できる。
（実施形態２）
図６および図７に本開示の他の実施形態２の発光装置を示す。なお、前述の実施形態と対応する部分には同一の参照符を付し、重複する説明は省略する。素子搭載部である第１凹部８の開口部のエッジ部が、図６に示す断面のように、凸曲面状（内側に凸に湾曲した曲面）であるときには、熱応力に対して傾斜面のクラック等による破損を低減させることができる。また、上記構成を満たしているときには、発光素子１０からの迷光の反射を低減することができる。なお、内側、外側とは第１凹部８の内壁側に向かう方が内側であり、第１凹部８の外壁側に向かう方が外側である。
図６および図７に本開示の他の実施形態２の発光装置を示す。なお、前述の実施形態と対応する部分には同一の参照符を付し、重複する説明は省略する。素子搭載部である第１凹部８の開口部のエッジ部が、図６に示す断面のように、凸曲面状（内側に凸に湾曲した曲面）であるときには、熱応力に対して傾斜面のクラック等による破損を低減させることができる。また、上記構成を満たしているときには、発光素子１０からの迷光の反射を低減することができる。なお、内側、外側とは第１凹部８の内壁側に向かう方が内側であり、第１凹部８の外壁側に向かう方が外側である。
（実施形態３）
図８および図９に本開示の他の実施形態３の発光装置を示す。なお、前述の実施形態と対応する部分には同一の参照符を付し、重複する説明は省略する。素子搭載部である第１凹部８の角部支持面９ａｂ，９ｂｃ，９ｃｄ，９ａｄが凸曲面状であるときには、熱応力に対して傾斜面のクラック等による破損の発生を低減することができる。また、コア４の端面が内側に凸に湾曲した曲面化することによって、発光素子１０からの光がコア４に入射しやすくなる。なお、壁面７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄも凸曲面状であってもよい。
図８および図９に本開示の他の実施形態３の発光装置を示す。なお、前述の実施形態と対応する部分には同一の参照符を付し、重複する説明は省略する。素子搭載部である第１凹部８の角部支持面９ａｂ，９ｂｃ，９ｃｄ，９ａｄが凸曲面状であるときには、熱応力に対して傾斜面のクラック等による破損の発生を低減することができる。また、コア４の端面が内側に凸に湾曲した曲面化することによって、発光素子１０からの光がコア４に入射しやすくなる。なお、壁面７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄも凸曲面状であってもよい。
（実施形態４）
図１０に本開示のさらに他の実施形態４の発光装置を示す。なお、前述の実施形態と対応する部分には同一の参照符を付し、重複する説明は省略する。平面視において、発光素子１０に外接円の円弧、すなわち発光素子１０の対角長２Ｒを直径とする円を想定したとき、角部支持面９ａｂ，９ｂｃ，９ｃｄ，９ａｄが内側に凹曲面状、換言すれば、外側に凸の曲面であってもよい。このような構成を満たしているときには、発光素子１０の下縁部と光導波路の角部支持面９ａｂ，９ｂｃ，９ｃｄ，９ａｄとが点接触し、これによって接触面積が小さくなり、熱膨張による発光素子１０への応力緩和を図ることができる。また、角部支持面９ａｂ，９ｂｃ，９ｃｄ，９ａｄの曲率半径ｒをＲよりも小さくすることによって、発光素子１０は光導波路の側壁で回転することなく支持することができる。また、平面視における角部支持面９ａｂ，９ｂｃ，９ｃｄ，９ａｄが凹曲面状であるときには、熱応力による側壁の変形およびクラック等による破損を低減することができる。
図１０に本開示のさらに他の実施形態４の発光装置を示す。なお、前述の実施形態と対応する部分には同一の参照符を付し、重複する説明は省略する。平面視において、発光素子１０に外接円の円弧、すなわち発光素子１０の対角長２Ｒを直径とする円を想定したとき、角部支持面９ａｂ，９ｂｃ，９ｃｄ，９ａｄが内側に凹曲面状、換言すれば、外側に凸の曲面であってもよい。このような構成を満たしているときには、発光素子１０の下縁部と光導波路の角部支持面９ａｂ，９ｂｃ，９ｃｄ，９ａｄとが点接触し、これによって接触面積が小さくなり、熱膨張による発光素子１０への応力緩和を図ることができる。また、角部支持面９ａｂ，９ｂｃ，９ｃｄ，９ａｄの曲率半径ｒをＲよりも小さくすることによって、発光素子１０は光導波路の側壁で回転することなく支持することができる。また、平面視における角部支持面９ａｂ，９ｂｃ，９ｃｄ，９ａｄが凹曲面状であるときには、熱応力による側壁の変形およびクラック等による破損を低減することができる。
（実施形態５）
図１１に本開示にさらに他の実施形態５の発光装置を示す。なお、前述の実施形態と対応する部分には同一の参照符を付し、重複する説明は省略する。壁面７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄの角部支持面９ａｂ，９ｂｃ，９ｃｄ，９ａｄを平面視において平面にすることによって、曲面の場合と同様に、発光素子１０を点接触で支持することが可能であると共に、発光素子１０がより回転しにくくなる。また、各壁面７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄと角部支持面９ａｂ，９ｂｃ，９ｃｄ，９ａｄとの境界が曲面状とすれば、熱応力による各壁面７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄの変形およびクラック等による破損を低減することができる。
図１１に本開示にさらに他の実施形態５の発光装置を示す。なお、前述の実施形態と対応する部分には同一の参照符を付し、重複する説明は省略する。壁面７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄの角部支持面９ａｂ，９ｂｃ，９ｃｄ，９ａｄを平面視において平面にすることによって、曲面の場合と同様に、発光素子１０を点接触で支持することが可能であると共に、発光素子１０がより回転しにくくなる。また、各壁面７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄと角部支持面９ａｂ，９ｂｃ，９ｃｄ，９ａｄとの境界が曲面状とすれば、熱応力による各壁面７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄの変形およびクラック等による破損を低減することができる。
（実施形態６）
図１２および図１３に本開示のさらに他の実施形態６の発光装置を示す。なお、前述の実施形態と対応する部分には同一の参照符を付し、重複する説明は省略する。角部支持面９ａｂ，９ｂｃ，９ｃｄ，９ａｄ以外の壁面７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄに連なるように突出した追加空間を設けることによって、発光素子１０の支持機能を保持したまま、電源供給を行なうための電極を設けることが可能となる。このとき、追加空間を第２空間１７と呼び、発光素子１０が配置される空間を第１空間１８と呼ぶ。また、発光素子１０から電極へ金属配線を行うことで電気的接続が可能となる。また、第２空間１７の壁面７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄについても傾斜面になっていることによって、開口部を広く確保することが可能である。このことによって、金属配線及び配線を接続するためのコレット等が側壁と干渉しにくくなり、断線等による故障の発生を低減することができる。
図１２および図１３に本開示のさらに他の実施形態６の発光装置を示す。なお、前述の実施形態と対応する部分には同一の参照符を付し、重複する説明は省略する。角部支持面９ａｂ，９ｂｃ，９ｃｄ，９ａｄ以外の壁面７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄに連なるように突出した追加空間を設けることによって、発光素子１０の支持機能を保持したまま、電源供給を行なうための電極を設けることが可能となる。このとき、追加空間を第２空間１７と呼び、発光素子１０が配置される空間を第１空間１８と呼ぶ。また、発光素子１０から電極へ金属配線を行うことで電気的接続が可能となる。また、第２空間１７の壁面７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄについても傾斜面になっていることによって、開口部を広く確保することが可能である。このことによって、金属配線及び配線を接続するためのコレット等が側壁と干渉しにくくなり、断線等による故障の発生を低減することができる。
（実施形態７）
図１４～図１７に本開示のさらに他の実施形態７の発光装置を示す。なお、前述の実施形態と対応する部分には同一の参照符を付し、重複する説明は省略する。前述の実施形態では、各第１凹部８から発光素子１０の上部が突出し、これが覆われるように箱状の蓋体１１を用いる構成について述べた。対して、他の実施形態では、発光素子１０の全体が第１凹部８に収容される構成とし、この第１凹部８を板状の蓋体１１ａによって覆い、封止する構成であってもよい。このような構成を採用した光導波路パッケージ５０は、蓋体１１ａの構成が簡素化する。
図１４～図１７に本開示のさらに他の実施形態７の発光装置を示す。なお、前述の実施形態と対応する部分には同一の参照符を付し、重複する説明は省略する。前述の実施形態では、各第１凹部８から発光素子１０の上部が突出し、これが覆われるように箱状の蓋体１１を用いる構成について述べた。対して、他の実施形態では、発光素子１０の全体が第１凹部８に収容される構成とし、この第１凹部８を板状の蓋体１１ａによって覆い、封止する構成であってもよい。このような構成を採用した光導波路パッケージ５０は、蓋体１１ａの構成が簡素化する。
（実施形態８）
図１８に本開示のさらに他の実施形態８の光導波路パッケージの凹部を示す。なお、前述の実施形態と対応する部分には同一の参照符を付し、重複する説明は省略する。また、第１凹部８あるいは第２凹部１４を単に凹部として記す場合がある。本実施形態の発光装置２０は、基板１と、基板１の上面２に位置するとともに、クラッド３およびクラッド３内に位置するコア４を有する光導波層５と、を備える。クラッド３は、底面６と底面６を囲むように位置し、下辺２１よりも上辺２２が外側に位置するように傾斜している第１内壁面７とを有する複数の第１凹部８を備える。複数の第１凹部８のそれぞれによって、素子搭載部が構成される。これらの第１凹部８を覆うように、蓋体１１が積層される。蓋体１１の材料としては、クラッド３と同一材料、例えば石英などのガラス、樹脂等であってもよい。
図１８に本開示のさらに他の実施形態８の光導波路パッケージの凹部を示す。なお、前述の実施形態と対応する部分には同一の参照符を付し、重複する説明は省略する。また、第１凹部８あるいは第２凹部１４を単に凹部として記す場合がある。本実施形態の発光装置２０は、基板１と、基板１の上面２に位置するとともに、クラッド３およびクラッド３内に位置するコア４を有する光導波層５と、を備える。クラッド３は、底面６と底面６を囲むように位置し、下辺２１よりも上辺２２が外側に位置するように傾斜している第１内壁面７とを有する複数の第１凹部８を備える。複数の第１凹部８のそれぞれによって、素子搭載部が構成される。これらの第１凹部８を覆うように、蓋体１１が積層される。蓋体１１の材料としては、クラッド３と同一材料、例えば石英などのガラス、樹脂等であってもよい。
蓋体１１は、クラッド３の底面６に対向する天面１２と、天面１２を囲むように位置する第２内壁面１３とを有する第２凹部１４を備えていてもよい。このとき、第２内壁面１３は、上辺１５よりも下辺１６が外側に位置するように傾斜している。第２内壁面１３の下辺１６よりも外側には、クラッド３の上面３ａに対する実装面となる第１面２７を有している。
クラッド３の上面３ａには、第１凹部８の開口を外囲するようにガスバリア層２５が、例えばプラズマＣＶＤ、スパッタリング法等によって形成される。また、ガスバリア層２５上には、接合材２６によって蓋体１１が気密に接合され、発光素子１０が収容された空間が気密に封止される。ガスバリア層２５の材料としては、例えばケイ酸、シリコンナイトライド、シリコンオキシナイトライド、酸化アルミニウム、ダイヤモンドライクカーボン等を主成分とする無機材料を用いるようにしてもよい。ガスバリア層２５によって、蓋体１１を接合材２６だけでクラッド３の上面３ａに接合した場合に比べて、発光素子１０が収容された空間の気密性が得られる。また、ガスバリア層２５によって、外部から空間に水分等の浸入を低減することができる。そして、発光素子１０の水分等による動作不良が発生する可能性を低減し、信頼性の高い光導波路パッケージを実現することができる。
本実施形態では、蓋体１１の第２内壁面１３が上辺１５から下辺１６に向かって外側に傾斜している。これによって、光導波層５が蓋体１１と接合されることによって内腔断面が六角形状となって、いわば円筒形状に近い多角筒状化され、応力変化がより少ない応力分布になるため、変形しにくくなる。さらに、第１内壁面７および第２内壁面１３が傾斜していることによって、周方向に隣接する２つの面の成すコーナ部の角度が鈍角になり、熱膨張および熱収縮に対してクラックが発生しにくくなり、クラックによる破断および変形も低減される。
（実施形態９）
図１９に本開示のさらに他の実施形態９の光導波路パッケージの凹部を示す。なお、前述の実施形態と対応する部分には同一の参照符を付し、重複する説明は省略する。本実施形態の発光装置２０は、蓋体１１が、第２内壁面１３の下辺１６よりも外側に位置する第１面２７と、第１面２７と第２内壁面１３の下辺１６との間に位置する内側に凸曲面状の第２面２８と、を有している。
図１９に本開示のさらに他の実施形態９の光導波路パッケージの凹部を示す。なお、前述の実施形態と対応する部分には同一の参照符を付し、重複する説明は省略する。本実施形態の発光装置２０は、蓋体１１が、第２内壁面１３の下辺１６よりも外側に位置する第１面２７と、第１面２７と第２内壁面１３の下辺１６との間に位置する内側に凸曲面状の第２面２８と、を有している。
このような構成を有する発光装置２０は、蓋体１１の内角のエッジ部が曲面化され、熱応力による蓋体１１のクラック等による損傷が少ない。また、発光素子１０の出射部から出射される光に対して、光導波層５の熱膨張によるコア４の入射端面４ａ～４ｃの位置ずれを起こしにくいため、光結合の結合効率に優れる。
（実施形態１０）
図２０に本開示のさらに他の実施形態１０の光導波路パッケージの凹部を示す。なお、前述の実施形態と対応する部分には同一の参照符を付し、重複する説明は省略する。本実施形態の発光装置２０は、天面１２が内側に凹曲面状に形成され、第２内壁面１３が平面とされ、第１面２７と第２内壁面１３の下辺１６との間に位置する内側に凸曲面状の第２面２８が形成される。
図２０に本開示のさらに他の実施形態１０の光導波路パッケージの凹部を示す。なお、前述の実施形態と対応する部分には同一の参照符を付し、重複する説明は省略する。本実施形態の発光装置２０は、天面１２が内側に凹曲面状に形成され、第２内壁面１３が平面とされ、第１面２７と第２内壁面１３の下辺１６との間に位置する内側に凸曲面状の第２面２８が形成される。
このような構成を有する発光装置２０は、蓋体１１の第２内壁面１３を曲面化されるため、熱応力による光導波層５の変形が少ないと共に、蓋体１１とクラッド３との接合界面でのクラック等による損傷が少ない。また、発光素子１０の出射部から出射される光に対して、熱膨張によるコア４の入射端面４ａ～４ｃの位置ずれを起こしにくいため、光結合の結合効率に優れる。
（実施形態１１）
図２１に本開示のさらに他の実施形態１１の光導波路パッケージの凹部を示す。なお、前述の実施形態と対応する部分には同一の参照符を付し、重複する説明は省略する。本実施形態の発光装置２０は、天面１２が平面とされ、第２内壁面１３が内側に凹状曲面とされ、第１面２７と第２内壁面１３の下辺１６との間に位置する内側に凸曲面状の第２面２８が形成される。
図２１に本開示のさらに他の実施形態１１の光導波路パッケージの凹部を示す。なお、前述の実施形態と対応する部分には同一の参照符を付し、重複する説明は省略する。本実施形態の発光装置２０は、天面１２が平面とされ、第２内壁面１３が内側に凹状曲面とされ、第１面２７と第２内壁面１３の下辺１６との間に位置する内側に凸曲面状の第２面２８が形成される。
このような構成を有する発光装置２０は、蓋体１１の第２内壁面１３を曲面化されるため、熱応力による光導波層５の変形が少ないと共に、蓋体１１とクラッド３との接合界面でのクラック等による損傷が少ない。また、発光素子１０の出射部から出射される光に対して、熱膨張によるコア４の入射端面４ａ～４ｃの位置ずれを起こしにくいため、光結合の結合効率に優れる。
（実施形態１２）
図２２に本開示のさらに他の実施形態１２の光導波路パッケージの凹部を示す。なお、前述の実施形態と対応する部分には同一の参照符を付し、重複する説明は省略する。本実施形態の発光装置２０は、光導波層５が、第１凹部８の開口を塞ぐように該第１凹部８に設けられる蓋体１１をさらに含んでいる。蓋体１１は、底面６に対向する天面１２と、天面１２を囲むように位置する第２内壁面１３とを有する第２凹部１４を備えている。第２内壁面１３は、上辺１５よりも下辺１６が外側に位置するように傾斜している。第１凹部８の第１内壁面７には、内側に凸状曲面を成す壁面７ａ～７ｄが形成されている。
図２２に本開示のさらに他の実施形態１２の光導波路パッケージの凹部を示す。なお、前述の実施形態と対応する部分には同一の参照符を付し、重複する説明は省略する。本実施形態の発光装置２０は、光導波層５が、第１凹部８の開口を塞ぐように該第１凹部８に設けられる蓋体１１をさらに含んでいる。蓋体１１は、底面６に対向する天面１２と、天面１２を囲むように位置する第２内壁面１３とを有する第２凹部１４を備えている。第２内壁面１３は、上辺１５よりも下辺１６が外側に位置するように傾斜している。第１凹部８の第１内壁面７には、内側に凸状曲面を成す壁面７ａ～７ｄが形成されている。
このような構成を有する発光装置２０は、素子搭載部の第１凹部８の開口を規定する開口周縁部が曲面化されるため、熱応力に対して傾斜面をなす第１内壁面７においてクラック等による破損が少ない。また、熱膨張によるコア４も位置ずれを起こしにくいため、光結合の結合効率に優れる。
（実施形態１３）
図２３に本開示のさらに他の実施形態１３の光導波路パッケージの凹部を示す。なお、前述の実施形態と対応する部分には同一の参照符を付し、重複する説明は省略する。本実施形態の発光装置２０は、光導波層５が、第１凹部８の開口を塞ぐように該第１凹部８に設けられる蓋体１１をさらに含んでいる。蓋体１１は、底面６に対向する天面１２と、天面１２を囲むように位置する第２内壁面１３とを有する第２凹部１４を備えている。第２内壁面１３は、上辺１５よりも下辺１６が外側に位置するように傾斜している。第１凹部８の第１内壁面７には、上辺２２から下辺２１にわたって内側に凸状曲面を成す壁面７ａ～７ｄが形成されている。
図２３に本開示のさらに他の実施形態１３の光導波路パッケージの凹部を示す。なお、前述の実施形態と対応する部分には同一の参照符を付し、重複する説明は省略する。本実施形態の発光装置２０は、光導波層５が、第１凹部８の開口を塞ぐように該第１凹部８に設けられる蓋体１１をさらに含んでいる。蓋体１１は、底面６に対向する天面１２と、天面１２を囲むように位置する第２内壁面１３とを有する第２凹部１４を備えている。第２内壁面１３は、上辺１５よりも下辺１６が外側に位置するように傾斜している。第１凹部８の第１内壁面７には、上辺２２から下辺２１にわたって内側に凸状曲面を成す壁面７ａ～７ｄが形成されている。
このような構成を有する発光装置２０は、光導波層５の第１内壁面７が曲面化されるため、熱応力に対して第１内壁面７のクラック等の破損が少ない。また、熱膨張によるコア４の位置ずれを起こしにくいため、光結合の結合効率に優れる。また、コア４の入射端面４ａ～４ｃが曲面化されるため、各入射端面４ａ～４ｃがレンズとして働き、発光素子１０からの光がコア４に入射しやすい。そのような構成を有する発光装置２０は、コア４外へ光の拡散が少ない。
（実施形態１４）
図２４本開示のさらに他の実施形態１４の光導波路パッケージの凹部を示す。なお、前述の実施形態と対応する部分には同一の参照符を付し、重複する説明は省略する。本実施形態の発光装置２０は、光導波層５を発光素子１０以上の高さにすることによって、図１６の実施形態２と同様な平板上の蓋体１１ａが用いられる。
図２４本開示のさらに他の実施形態１４の光導波路パッケージの凹部を示す。なお、前述の実施形態と対応する部分には同一の参照符を付し、重複する説明は省略する。本実施形態の発光装置２０は、光導波層５を発光素子１０以上の高さにすることによって、図１６の実施形態２と同様な平板上の蓋体１１ａが用いられる。
このような構成を有する発光装置２０は、蓋体１１ａを屈曲部のない構成、すなわち板状とすることができるため、クラック等が少ない。
（実施形態１５）
図２５に本開示のさらに他の実施形態１５の光導波路パッケージの凹部を示す。なお、前述の実施形態と対応する部分には同一の参照符を付し、重複する説明は省略する。本実施形態の発光装置２０は、第１凹部８の第１内壁面７を外方に凸に屈曲させた構造とされる。
図２５に本開示のさらに他の実施形態１５の光導波路パッケージの凹部を示す。なお、前述の実施形態と対応する部分には同一の参照符を付し、重複する説明は省略する。本実施形態の発光装置２０は、第１凹部８の第１内壁面７を外方に凸に屈曲させた構造とされる。
このような構成を有する発光装置２０は、屈曲位置をコア４の入射端面４ａ～４ｃの上方になるようにして、応力集中する部分をコア４からずらすとともに、前述したように、内腔断面が六角形状となる。そのため熱応力による第１内壁面７の変形、蓋体１１ａおよび第１内壁面７にクラック等が少ない。
（実施形態１６）
図２６に本開示のさらに他の実施形態１６の光導波路パッケージの凹部を示す。なお、前述の実施形態と対応する部分には同一の参照符を付し、重複する説明は省略する。本実施形態の発光装置２０は、光導波層５を発光素子１０以上の高さにすることによって、図１６および図２４の実施形態と同様な平板上の蓋体１１ａが用いられる。また、第１内壁面７は、内側の凹状曲面を成すように曲面化されている。
図２６に本開示のさらに他の実施形態１６の光導波路パッケージの凹部を示す。なお、前述の実施形態と対応する部分には同一の参照符を付し、重複する説明は省略する。本実施形態の発光装置２０は、光導波層５を発光素子１０以上の高さにすることによって、図１６および図２４の実施形態と同様な平板上の蓋体１１ａが用いられる。また、第１内壁面７は、内側の凹状曲面を成すように曲面化されている。
このような構成を有する発光装置２０は、第１内壁面７が平面である場合に比べて、屈曲部のない内腔断面が形成される。これによって、熱膨張あるいは熱収縮による応力を分散させ、熱応力が低下するため、光導波層５および蓋体１１の変形およびクラック等が少ない。
（実施形態１７）
図２７に本開示のさらに他の実施形態１７の光導波路パッケージの凹部を示す。なお、前述の実施形態と対応する部分には同一の参照符を付し、重複する説明は省略する。本実施形態の発光装置２０は、光導波層５と蓋体１１とを同一材料によって形成される。光導波層５および蓋体１１の材料としては、ガスバリア性に優れた材料、例えばガラス、シリコン等が挙げられる。
図２７に本開示のさらに他の実施形態１７の光導波路パッケージの凹部を示す。なお、前述の実施形態と対応する部分には同一の参照符を付し、重複する説明は省略する。本実施形態の発光装置２０は、光導波層５と蓋体１１とを同一材料によって形成される。光導波層５および蓋体１１の材料としては、ガスバリア性に優れた材料、例えばガラス、シリコン等が挙げられる。
このような構成を有する発光装置２０は、光導波層５および蓋体１１の熱膨張差を少なくでき熱応力を緩和できるので、変形等による蓋体１１、光導波層５、接合界面での破損が少ない。また、熱膨張によるコア４の位置ずれが低減されるため、光結合の結合効率に優れる。
本開示のさらに他の実施形態では、発光素子１０は、発光ダイオード（Light Emitting Diode；ＬＥＤ）に限るものではなく、例えば、ＬＤ（Laser Diode）あるいはＶＣＳＥＬ（Vertical Cavity Surface Emitting Laser）などであってもよい。
本開示の光導波路パッケージおよび発光装置は、以下の構成（１）～（１３）で実施可能である。
（１）基板と、
前記基板の上面に位置するとともに、クラッドおよび前記クラッド内に位置するコアを有する光導波層と、を備えており、
前記クラッドは、底面と該底面を囲むように位置する第１内壁面とを有する第１凹部を備えており、
前記第１凹部の前記第１内壁面は、下辺よりも上辺が外側に位置するように傾斜している、光導波路パッケージ。
前記基板の上面に位置するとともに、クラッドおよび前記クラッド内に位置するコアを有する光導波層と、を備えており、
前記クラッドは、底面と該底面を囲むように位置する第１内壁面とを有する第１凹部を備えており、
前記第１凹部の前記第１内壁面は、下辺よりも上辺が外側に位置するように傾斜している、光導波路パッケージ。
（２）前記コアの端面は、前記第１内壁面から露出している部分を有する、請求項１に記載の光導波路パッケージ。
（３）前記第１内壁面は、内側に凹曲面状である、上記構成（１）または（２）に記載の光導波路パッケージ。
（４）前記第１内壁面は、平面である、上記構成（１）または（２）に記載の光導波路パッケージ。
（５）前記第１内壁面は、第１壁面と、該第１壁面と隣接する第２壁面と、前記第１壁面と前記第２壁面の間に位置する角部支持面と、を含んでいる、上記構成（１）～（４）のいずれかに記載の光導波路パッケージ。
（６）前記光導波層は、前記第１凹部の開口を塞ぐように該第１凹部上に位置した蓋体を、さらに有している、上記構成（１）～（５）のいずれかに記載の光導波路パッケージ。
（７）前記蓋体は、前記底面に対向する天面と、該天面を囲むように位置する第２内壁面とを有する第２凹部を備えており、
前記第２内壁面は、上辺よりも下辺が外側に位置するように傾斜している、上記構成（６）に記載の光導波路パッケージ。
前記第２内壁面は、上辺よりも下辺が外側に位置するように傾斜している、上記構成（６）に記載の光導波路パッケージ。
（８）前記第２内壁面は、内側に凹曲面状である、上記構成（７）に記載の光導波路パッケージ。
（９）前記第２内壁面は、平面である、上記構成（７）に記載の光導波路パッケージ。
前記蓋体は、前記第２内壁面の前記下辺よりも外側に位置する第１面と、前記第１面と前記第２内壁面の前記下辺との間に位置する内側に凸曲面状の第２面と、を有している、上記構成（７）～（９）のいずれかに記載の光導波路パッケージ。
（１１）前記第１凹部は、発光素子が収容される第１空間と、前記第１空間に連なる第２空間とを有している、上記構成（１）～（１０）のいずれかに記載の光導波路パッケージ。
（１２）上記構成（１）～（１１）のいずれかに記載の光導波路パッケージと、
前記光導波路パッケージの前記第１凹部に収容された発光素子と、を含んでいる発光装置。
前記光導波路パッケージの前記第１凹部に収容された発光素子と、を含んでいる発光装置。
（１３）前記発光素子は、赤色光、緑色光および青色光を発光する３つの発光素子、を含み、
前記第１凹部は、前記３つの発光素子のそれぞれが収容されるように３つ位置している、上記構成（１２）に記載の発光装置。
前記第１凹部は、前記３つの発光素子のそれぞれが収容されるように３つ位置している、上記構成（１２）に記載の発光装置。
以上、本開示の実施形態について詳細に説明したが、本開示は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更、改良等が可能である。上記各実施形態をそれぞれ構成する全部または一部を、適宜、矛盾しない範囲で組み合わせ可能であることは、言うまでもない。
１ 基板
２ 上面
３ クラッド
３ａ 上面
４ コア
４ａ，４ｂ，４ｃ 入射端面
５ 光導波層
６ 底面
７ 第１内壁面
７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ 壁面
８ 第１凹部
９ａｂ，９ｂｃ，９ｃｄ，９ａｄ 角部支持面
１０ 発光素子
１１ 蓋体
１２ 天面
１３ 第２内壁面
１４ 第２凹部
１５ 上辺
１６ 下辺
１７ 第２空間
１８ 第１空間
２０ 発光装置
２１ 下辺
２２ 上辺
２５ ガスバリア層
２６ 接合材
２７ 第１面
２８ 第２面
３０ 接続パッド
３１ 内部配線導体
３２ 外部接続端子
３３ 接合材
４１ａ，４１ｂ，４１ｃ 分割路
４２ 出射端面
４３ 合波部
４４ 統合路
４５ 集光レンズ
５０ 光導波路パッケージ
２ 上面
３ クラッド
３ａ 上面
４ コア
４ａ，４ｂ，４ｃ 入射端面
５ 光導波層
６ 底面
７ 第１内壁面
７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ 壁面
８ 第１凹部
９ａｂ，９ｂｃ，９ｃｄ，９ａｄ 角部支持面
１０ 発光素子
１１ 蓋体
１２ 天面
１３ 第２内壁面
１４ 第２凹部
１５ 上辺
１６ 下辺
１７ 第２空間
１８ 第１空間
２０ 発光装置
２１ 下辺
２２ 上辺
２５ ガスバリア層
２６ 接合材
２７ 第１面
２８ 第２面
３０ 接続パッド
３１ 内部配線導体
３２ 外部接続端子
３３ 接合材
４１ａ，４１ｂ，４１ｃ 分割路
４２ 出射端面
４３ 合波部
４４ 統合路
４５ 集光レンズ
５０ 光導波路パッケージ
Claims (15)
- 基板と、
前記基板の上面に位置するとともに、クラッドおよび前記クラッド内に位置するコアを有する光導波層と、を備えており、
前記クラッドは、底面と該底面を囲むように位置する第１内壁面とを有する第１凹部を備え、
前記第１内壁面は、前記コアが露出する第１面と、該第１面と対向する第２面と、を有し、
前記コアは、前記第１面から露出する第１端面を有し、
前記第１面および前記第２面は、下辺よりも上辺が外側に位置するように傾斜している、光導波路パッケージ。 - 前記第１端面と、前記第１面とは面一である、請求項１に記載の光導波路パッケージ。
- 前記第１内壁面は、断面視において、内側に凹曲面状である、請求項１または２に記載の光導波路パッケージ。
- 前記第１内壁面は、断面視において、平面である、請求項１～３のいずれか1項に記載の光導波路パッケージ。
- 前記基板は、前記上面に位置する接続パッドを有し、
前記接続パッドは、前記第１凹部において露出している、請求項１～４のいずれか１項に記載の光導波路パッケージ。 - 前記基板は、前記上面に位置する、内部配線導体および外部接続端子と、を更に有し、
前記内部配線導体は、前記第１凹部内に位置し、
前記外部接続端子は、前記クラッドの外方に延びており、
前記接続パッドは、前記内部配線導体および前記外部接続端子は、電気的に接続されている、請求項５に記載の光導波路パッケージ。 - 前記第１内壁面は、第１壁面と、該第１壁面と隣接する第２壁面と、前記第１壁面と前記第２壁面の間に位置する角部支持面と、を含んでいる、請求項１～６のいずれかに記載の光導波路パッケージ。
- 前記光導波層は、前記第１凹部の開口を塞ぐように該第１凹部上に位置した蓋体を、さらに有している、請求項１～７のいずれかに記載の光導波路パッケージ。
- 前記蓋体は、前記底面に対向する天面と、該天面を囲むように位置する第２内壁面とを有する第２凹部を備えており、
前記第２内壁面は、上辺よりも下辺が外側に位置するように傾斜している、請求項８の光導波路パッケージ。 - 前記第２内壁面は、断面視において、内側に凹曲面状である、請求項９に記載の光導波路パッケージ。
- 前記第２内壁面は、断面視において、平面である、請求項１０に記載の光導波路パッケージ。
- 前記蓋体は、前記第２内壁面の前記下辺よりも外側に位置する第３面と、前記第３面と前記第２内壁面の前記下辺との間に位置する内側に凸曲面状の第４面と、を有している請求項９～１１のいずれかに記載の光導波路パッケージ。
- 前記第１凹部は、発光素子が収容される第１空間と、前記第１空間に連なる第２空間とを有している、請求項１～１２のいずれかに記載の光導波路パッケージ。
- 請求項１～１３のいずれかに記載の光導波路パッケージと、前記光導波路パッケージの前記第１凹部に収容された発光素子と、を含んでいる発光装置。
- 前記発光素子は、赤色光、緑色光および青色光を発光する３つの発光素子、を含み、
前記３つの発光素子は、１つの前記第１凹部に収容される、請求項１４に記載の発光装置。
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