JP7217692B2 - Optical waveguide package and light emitting device - Google Patents

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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。 TECHNICAL FIELD The present disclosure relates to optical waveguide packages and light emitting devices.

従来技術の光導波路パッケージおよび発光装置は、例えば特許文献1に記載されている。この従来技術では、基板上に光導波路が形成されており、光導波路は、コアと、コアよりも屈折率が低くかつコアを囲むように埋め込んだクラッドとを有する。光導波路には、その一部を凹状にエッチングして除去することによって、平坦な底面、側面からなる溝部が形成されている。底面には、メタル配線が形成され、光素子が実装されている。溝部は、光素子が収容された状態で、下向きに凹状のキャップによって覆われ、光素子を外部から遮断して封止することが提案されている。 A prior art optical waveguide package and light emitting device is described, for example, in US Pat. In this prior art, an optical waveguide is formed on a substrate, and the optical waveguide has a core and a clad that has a lower refractive index than the core and is embedded so as to surround the core. A groove having a flat bottom surface and side surfaces is formed in the optical waveguide by etching and removing a portion of the optical waveguide in a concave shape. A metal wiring is formed on the bottom surface, and an optical element is mounted thereon. It has been proposed that the groove portion, in which the optical element is housed, is covered with a downward concave cap to shield and seal the optical element from the outside.

特許第4579868号公報Japanese Patent No. 4579868

特許文献1に記載される従来技術では、溝部の側面が底面に対して垂直な平面であるので、溝部内に実装された光素子の発光時によって、溝部の側面には熱応力が生じ、側面の変形およびクラック等による破損を生じるおそれがある。 In the prior art disclosed in Patent Document 1, since the side surfaces of the groove are planes perpendicular to the bottom surface, thermal stress is generated on the side surfaces of the groove due to the light emission of the optical element mounted in the groove. There is a risk of damage due to deformation and cracks.

本開示の光導波路パッケージは、基板と、
前記基板上に位置するクラッド層および前記クラッド層内に位置するコア層を有する光導波層と、を備えており、
前記クラッド層は、上面と、下面と、前記基板に向かって前記上面から前記下面に貫通するとともに、発光素子を収容する貫通孔と、を有しており、
前記コア層の端面は、前記貫通孔の内壁面に露出しており、
前記貫通孔の前記内壁面は、前記下面と交差する第1開口部と前記上面と交差する第2開口部とを結ぶ仮想筒状面よりも、前記仮想筒状面の軸線に垂直な第1方向において、前記仮想筒状面よりも前記仮想筒状面の軸線から離反する側である外側に突出し、前記第2開口部側の部分は、前記外側とは反対側である内側に凸となっている、ことを特徴とする。
The optical waveguide package of the present disclosure includes a substrate,
an optical waveguide layer having a clad layer positioned on the substrate and a core layer positioned within the clad layer;
The cladding layer has an upper surface, a lower surface, and a through hole penetrating from the upper surface to the lower surface toward the substrate and accommodating a light emitting element ,
an end surface of the core layer is exposed to an inner wall surface of the through hole,
The inner wall surface of the through hole has a first opening perpendicular to the axis of the virtual cylindrical surface rather than a virtual cylindrical surface connecting a first opening intersecting the lower surface and a second opening intersecting the upper surface. In the direction, it protrudes outward from the virtual cylindrical surface, which is the side away from the axis of the virtual cylindrical surface, and the portion on the second opening side protrudes inward, which is the side opposite to the outer side. characterized in that

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貫通孔に収容された発光素子と、を含んでいることを特徴とする。 A light-emitting device according to the present disclosure includes the optical waveguide package and a light-emitting element housed in the through-hole of the optical waveguide package.

本開示に光導波路パッケージおよび発光装置よれば、貫通孔内の発光素子の発光による内壁面の熱応力を低下させ、内壁面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。 According to the optical waveguide package and the light emitting device of the present disclosure, it is possible to reduce thermal stress on the inner wall surface due to light emission from the light emitting element in the through hole, and reduce damage due to deformation and cracking of the inner wall surface.

本開示の一実施形態の光導波路パッケージを具備した発光装置を示す分解斜視図である。1 is an exploded perspective view showing a light emitting device equipped with an optical waveguide package according to an embodiment of the present disclosure; FIG. 図1に示される発光装置の封止蓋体を省略した斜視図である。FIG. 2 is a perspective view of the light emitting device shown in FIG. 1 omitting a sealing lid; 図1の切断面線III-IIIから見た発光装置の断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of the light-emitting device viewed from the cross-sectional line III-III in FIG. 1; 発光装置の貫通孔付近の一部の拡大断面図である。FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of part of the vicinity of a through hole of the light emitting device; 貫通孔の形成手順を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the formation procedure of a through-hole. 本開示の第2実施形態の発光装置を示す貫通孔8付近の一部の拡大断面図である。FIG. 10 is an enlarged cross-sectional view of a part near a through hole 8 showing a light emitting device according to a second embodiment of the present disclosure; 本開示の第3実施形態の発光装置を示す貫通孔8付近の一部の拡大断面図である。FIG. 11 is an enlarged cross-sectional view of a part near a through hole 8 showing a light emitting device according to a third embodiment of the present disclosure; 本開示の第4実施形態の発光装置を示す貫通孔8付近の一部の拡大断面図である。FIG. 11 is an enlarged cross-sectional view of a part near a through hole 8 showing a light emitting device according to a fourth embodiment of the present disclosure; 本開示の第5実施形態の発光装置を示す貫通孔8付近の一部の拡大断面図である。FIG. 11 is an enlarged cross-sectional view of a part near a through hole 8 showing a light emitting device according to a fifth embodiment of the present disclosure; 本開示の第6実施形態の発光装置を示す貫通孔8付近の一部の拡大断面図である。FIG. 11 is an enlarged cross-sectional view of a part near a through hole 8 showing a light emitting device according to a sixth embodiment of the present disclosure;

以下、添付図面を参照して、本開示の発光装置の実施形態について説明する。 Embodiments of the light-emitting device of the present disclosure will be described below with reference to the accompanying drawings.

(第1実施形態)
図1は本開示の第1実施形態の光導波路パッケージを具備した発光装置を示す分解斜視図であり、図2は図1に示される発光装置の封止蓋体を省略した斜視図である。図3は図1の切断面線III-IIIから見た発光装置の断面図である。
(First embodiment)
FIG. 1 is an exploded perspective view showing a light emitting device equipped with an optical waveguide package according to the first embodiment of the present disclosure, and FIG. 2 is a perspective view of the light emitting device shown in FIG. 1 with the sealing lid omitted. FIG. 3 is a cross-sectional view of the light-emitting device seen from the cross-sectional line III--III in FIG.

本実施形態の光導波路パッケージは、基板1と、基板1の上面2に位置するとともに、クラッド層3およびクラッド層3内に位置するコア層4を有する光導波層5と、を備える。クラッド層3は、上面6と、下面7と、基板1に向かって上面6から下面7に貫通する貫通孔8とを有する。貫通孔8および基板1の上面2によって、貫通孔8が規定され、貫通孔8を覆うように、クラッド層3の上面6に封止蓋体11が積層される。封止蓋体11の下面11aと基板1の上面2との間には、クラッド層3の貫通孔8の臨む内壁面13によって、発光素子10が収容される収容空間が規定される。 The optical waveguide package of this embodiment comprises a substrate 1 and an optical waveguide layer 5 located on an upper surface 2 of the substrate 1 and having a cladding layer 3 and a core layer 4 located within the cladding layer 3 . The clad layer 3 has an upper surface 6 , a lower surface 7 , and a through hole 8 penetrating from the upper surface 6 to the lower surface 7 toward the substrate 1 . The through hole 8 is defined by the through hole 8 and the upper surface 2 of the substrate 1 , and the sealing lid 11 is laminated on the upper surface 6 of the clad layer 3 so as to cover the through hole 8 . Between the lower surface 11 a of the sealing lid 11 and the upper surface 2 of the substrate 1 , the inner wall surface 13 facing the through-hole 8 of the clad layer 3 defines an accommodation space in which the light emitting element 10 is accommodated.

本実施形態光導波路パッケージでは、発光素子10をそれぞれ収容する複数(本実施形態では3)の貫通孔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、コア層4とクラッド層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。発光素子10は、基板1の上面2に表記されたマーカによって画像認識を用いたパッシブアライメントによって実装されてもよい。 The optical waveguide package of this embodiment has a plurality of (three in this embodiment) through-holes 8 for accommodating the light-emitting elements 10 respectively, and the light-emitting device 20 is configured including each of the light-emitting elements 10 . A laser diode or the like is applied as the light emitting element 10 . The optical waveguide layer 5 is configured by integrally bonding the core layer 4 and the clad layer 3 . The substrate 1 may be formed by laminating a plurality of dielectric layers. The light-emitting element 10 may be mounted by passive alignment using image recognition with a marker written on the upper surface 2 of the substrate 1 .

基板1は、誘電体層がセラミック材料から成る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、発光素子および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、内部配線導体、外部接続端子等の各導体が配設される。 The substrate 1 may be a ceramic wiring substrate whose dielectric layer is made of a ceramic material. Examples of ceramic materials used in ceramic wiring boards include aluminum oxide sintered bodies, mullite sintered bodies, silicon carbide sintered bodies, aluminum nitride sintered bodies, and glass ceramic sintered bodies. When the substrate 1 is a ceramic wiring substrate, the dielectric layer is provided with conductors such as connection pads, internal wiring conductors, and external connection terminals for electrical connection between the light-emitting element and the light-receiving element and an external circuit. be.

基板1の材料としては、例えば誘電体層が有機材料から成る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。 The material of the substrate 1 may be, for example, an organic wiring board in which the dielectric layer is made of an organic material. Examples of organic wiring boards include printed wiring boards, build-up wiring boards, and flexible wiring boards. Examples of organic materials used for organic wiring boards include epoxy resins, polyimide resins, polyester resins, acrylic resins, phenolic resins, and fluorine resins.

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。封止蓋体11の下面11aと基板1の上面2とは、金属またはガラス等の接合層35によって接合され、貫通孔8を気密に封止する。これによって貫通孔8は、高いガスバリア性を有し、外部から屈折率の異なる空気などの気体および異物の侵入が遮断されている。封止蓋体11は、例えば、クラッド層3と同一材料から成ってもよい。 The optical waveguide layer 5 may be made of, for example, glass such as quartz, resin, or the like. The bottom surface 11a of the sealing lid 11 and the top surface 2 of the substrate 1 are bonded by a bonding layer 35 made of metal, glass, or the like, and the through hole 8 is hermetically sealed. As a result, the through holes 8 have a high gas barrier property, and are blocked from entering gas such as air having a different refractive index and foreign matter from the outside. The sealing lid 11 may be made of the same material as the clad layer 3, for example.

光導波層5は、コア層4と、クラッド層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く、一方がガラスで一方が樹脂であってもよい。この場合には、コア層4とクラッド層3との屈折率が異なっており、コア層4はクラッド層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と、光は屈折率の高いコア層4内に閉じ込めることができる。 The materials forming the core layer 4 and the clad layer 3 of the optical waveguide layer 5 may be glass or resin, or one may be glass and the other may be resin. In this case, the core layer 4 and the clad layer 3 have different refractive indices, and the core layer 4 has a higher refractive index than the clad layer 3 . This difference in refractive index is used to cause total reflection of light. That is, by forming a path with a material with a high refractive index and surrounding it with a material with a low refractive index, light can be confined within the core layer 4 with a high refractive index.

図4は発光装置の貫通孔付近の一部の拡大断面図である。前述の図1~図3をも参照して、実施形態の発光装置は、赤色(R)光、緑色(G)光、青色(B)光の各色のレーザ光を出射する3つの発光素子のそれぞれが貫通孔8内に収容され、基板1の上面2に実装された共通の構成を具備するので、3つの発光素子10のうちの1つに関連する構成について説明する。なお、前述と対応する部分の参照符については、特に識別する必要がないときは、添え字a,b,cを省略する場合がある。貫通孔8を外囲するクラッド層3の内壁面13は、下面7に位置する第1開口部14と、上面6に位置する第2開口部15とを結ぶ仮想筒状面Mよりも、仮想筒状面Mの軸線Lに垂直な第1方向Aにおいて、外側に突出し、かつコア層4の入射端面4aが露出している。なお、第1方向Aにおける外側とは、上述したように、第1方向Aの向きのうち、クラッド層3の内壁側からクラッド層3の外壁側に向かう方向のことをいう。 FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of part of the vicinity of the through hole of the light emitting device. 1 to 3, the light-emitting device of the present embodiment has three light-emitting devices that emit red (R) light, green (G) light, and blue (B) laser light. The configuration associated with one of the three light emitting elements 10 will be described, as each of the elements has a common configuration housed within a through-hole 8 and mounted on the top surface 2 of the substrate 1 . Regarding the reference numerals corresponding to those described above, the suffixes a, b, and c may be omitted when there is no particular need to identify them. The inner wall surface 13 of the cladding layer 3 surrounding the through-hole 8 is closer to the virtual cylindrical surface M than the virtual cylindrical surface M connecting the first opening 14 positioned on the lower surface 7 and the second opening 15 positioned on the upper surface 6 . In a first direction A perpendicular to the axis L of the cylindrical surface M, the incident end surface 4a of the core layer 4 is exposed, protruding outward. As described above, the outer side in the first direction A refers to the direction from the inner wall side of the clad layer 3 to the outer wall side of the clad layer 3 in the direction of the first direction A.

コア層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が会合する合波部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。 The core layer 4 includes a plurality of dividing paths 41a, 41b, 41c having the incident end surfaces 4a to 4c as one end, and a plurality of dividing paths 41a between the plurality of incident end surfaces 4a, 4b, 4c and one output end surface 42. , 41b, and 41c meet, and a combining path 44 having an output end surface 42 as one end.

集光レンズ45は、複数の入射端面4a,4b,4cに共通する1つが設けられる。集光レンズ45はコア層4の入射端面4a,4b,4cに対向配置される。出射端面42の中心軸上に集光レンズ45の光軸が配置される。 One condenser lens 45 is provided in common with the plurality of incident end surfaces 4a, 4b, and 4c. The condenser lens 45 is arranged to face the incident end surfaces 4a, 4b, and 4c of the core layer 4. As shown in FIG. The optical axis of the condensing lens 45 is arranged on the central axis of the output end face 42 .

各発光素子10から出射された赤色(R)光、緑色(G)光、青色(B)光の各光は、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、出射する。 Red (R) light, green (G) light, and blue (B) light emitted from each light-emitting element 10 enter split paths 41a, 41b, and 41c from incident end surfaces 4a, 4b, and 4c, and are combined. It passes through the wave portion 43 and the integration path 44, is condensed by the condensing lens 45, and exits.

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。 The condenser lens 45 is, for example, a plano-convex lens having a plane entrance surface and a convex exit surface. The optical waveguide layer 5, the light emitting elements 10, and the condenser lens 45 are assembled so that the optical axes of the division paths 41a, 41b, 41c and the centers of the light emitting portions of the light emitting elements 10 are aligned.

図5は貫通孔の形成手順を説明するための図である。図5において、上段は1つの貫通孔8が形成される部位の平面を示し、下段は上段に対応する貫通孔8の断面を示す。図5(1)に示すように、基板1の上面2に成膜して光導波層5を形成し、形成した光導波層5上に図5(2)に示すように、レジスト塗布し、図5(3)に示すように、塗布されたレジストに露光して現像する。そして、図5(4)に示すように、レジストによって覆われていないパターン開口から露出するクラッド層表面をエッチングする。そこで、発光素子10を収容するための空間を形成した後、図5(5)に示すように、レジストを除去する。このことによって、軸線Lに沿う第2方向Bにおいて外方に屈曲点30を有する屈曲面31を有する内壁面13によって囲まれた箱型の貫通孔8が形成される。 FIG. 5 is a diagram for explaining the procedure for forming through holes. In FIG. 5, the upper stage shows the plane of the portion where one through hole 8 is formed, and the lower stage shows the cross section of the through hole 8 corresponding to the upper stage. As shown in FIG. 5(1), a film is formed on the upper surface 2 of the substrate 1 to form an optical waveguide layer 5. On the formed optical waveguide layer 5, as shown in FIG. 5(2), a resist is applied, As shown in FIG. 5(3), the coated resist is exposed and developed. Then, as shown in FIG. 5(4), the cladding layer surface exposed from the pattern openings not covered with the resist is etched. Therefore, after forming a space for accommodating the light emitting element 10, the resist is removed as shown in FIG. 5(5). As a result, a box-shaped through hole 8 surrounded by an inner wall surface 13 having a curved surface 31 having a curved point 30 on the outside in the second direction B along the axis L is formed.

このようなエッチング処理時において、エッチングガスの流量およびエッチング時間を調整する。このことによって、クラッド層3の上面6からエッチング量を徐々に増加させ、屈曲点30から下面7に向かって徐々にエッチング量を減少させることができる。このため、フォトマスクのパターンの形状に対応した内壁面13の形状を、フォトリソグラフィの露光解像度およびエッチングによる浸食量を変化させて、屈曲面31を有する壁面形状とすることができる。 During such an etching process, the etching gas flow rate and etching time are adjusted. As a result, the etching amount can be gradually increased from the upper surface 6 of the cladding layer 3 and gradually decreased from the bending point 30 toward the lower surface 7 . Therefore, the shape of the inner wall surface 13 corresponding to the pattern shape of the photomask can be made into a wall surface shape having the curved surface 31 by changing the exposure resolution of photolithography and the amount of erosion by etching.

屈曲面31は、本実施形態では、レジストによるマスクのパターン形状が平面視において四角形であるので、そのパターン形状にほぼ相似した形状の屈曲面を内壁面13として形成することができる。このような屈曲点30を有する内壁面13とすることによって、発光素子10の発光時の熱によって内壁面13が加熱されて熱膨張が生じても、屈曲点30が仮想筒状面Mから第1方向Aの外側へ変位する方向に屈曲面31が熱膨張方向に誘導され、熱応力の増加を低減し、熱膨張による内壁面13の変形量を少なくすることができる。したがって、屈曲面31上に露出する各コア層4の入射端面4a~4cの位置および向きのずれが格段に少なくなり、発光素子10の光のコア層4への入射損失を低減することができる。 In the present embodiment, since the pattern shape of the resist mask is square in plan view, the curved surface 31 can be formed as the inner wall surface 13 with a shape substantially similar to the pattern shape. By forming the inner wall surface 13 having such a bending point 30, even if the inner wall surface 13 is heated by the heat generated by the light emitting element 10 during light emission and thermal expansion occurs, the bending point 30 does not move away from the virtual cylindrical surface M. The bent surface 31 is induced in the direction of thermal expansion in the direction of displacement to the outside of the one direction A, so that the increase in thermal stress can be reduced and the amount of deformation of the inner wall surface 13 due to thermal expansion can be reduced. Therefore, deviations in the positions and orientations of the incident end surfaces 4a to 4c of each core layer 4 exposed on the bent surface 31 are greatly reduced, and the loss of light incident on the core layer 4 of the light emitting element 10 can be reduced. .

また、本実施形態では、内壁面13の屈曲点30がクラッド層3の厚みの約1/2の高さ位置に形成され、各コア層4の入射端面4a~4cは基板1側の屈曲面31に露出している。すなわち、コア層4の入射端面4a~4cは、図4の断面図において、第1開口部14と屈曲点30との間の第2方向Bのほぼ中央部に位置し、発光素子10の出射面に近接して臨んでいる。これによって、発光素子10から出射された光のコア層4に対する入射損失を可及的に少なくすることができる。 Further, in this embodiment, the bending point 30 of the inner wall surface 13 is formed at a height position about half the thickness of the clad layer 3, and the incident end surfaces 4a to 4c of each core layer 4 are bent surfaces on the substrate 1 side. 31 exposed. That is, the incident end surfaces 4a to 4c of the core layer 4 are located substantially in the center in the second direction B between the first opening 14 and the bending point 30 in the cross-sectional view of FIG. It faces close to the surface. Thereby, the incident loss of the light emitted from the light emitting element 10 to the core layer 4 can be reduced as much as possible.

(第2実施形態)
図6は本開示の第2実施形態の発光装置を示す貫通孔8付近の一部の拡大断面図である。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では、内壁面13の屈曲点30が、クラッド層3の厚みの約1/2の高さ位置よりも第2開口部15寄りの位置に形成されている。このように、屈曲点30の基板1の上面2に対する高さ位置を高くすること、すなわち第2開口部15に近づけることによって、発光素子10からの熱が屈曲点30に届きにくくなり、屈曲点30およびその付近の熱応力を低減させることができる。
(Second embodiment)
FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view of a part near the through hole 8 showing the light emitting device of the second embodiment of the present disclosure. In addition, the same reference numerals are given to the parts corresponding to those of the above-described embodiment, and redundant explanations are omitted. In the light-emitting device of this embodiment, the bending point 30 of the inner wall surface 13 is formed at a position closer to the second opening 15 than the height position of about half the thickness of the clad layer 3 . Thus, by increasing the height position of the bending point 30 with respect to the upper surface 2 of the substrate 1, that is, by bringing it closer to the second opening 15, the heat from the light emitting element 10 is less likely to reach the bending point 30. Thermal stress at and around 30 can be reduced.

(第3実施形態)
図7は本開示の第3実施形態の発光装置を示す貫通孔8付近の一部の拡大断面図である。なお、前述の各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では、内壁面13の屈曲面31は、複数の屈曲点30a,30bを有している。これによって、各屈曲点30a,30bのそれぞれの屈曲角が小さくなり、各屈曲点30a,30bにおける熱応力によるクラッド層3のクラック等による破損を、より確実に低減することができる。
(Third embodiment)
FIG. 7 is an enlarged cross-sectional view of a part near the through hole 8 showing the light emitting device according to the third embodiment of the present disclosure. In addition, the same reference numerals are given to the parts corresponding to the above-described respective embodiments, and redundant explanations are omitted. In the light emitting device of this embodiment, the curved surface 31 of the inner wall surface 13 has a plurality of curved points 30a and 30b. As a result, the bending angles of the respective bending points 30a and 30b are reduced, and damage due to cracks or the like in the cladding layer 3 due to thermal stress at the respective bending points 30a and 30b can be more reliably reduced.

(第4実施形態)
図8は本開示の第4実施形態の発光装置を示す貫通孔8付近の一部の拡大断面図である。なお、前述の各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では、内壁面13は、第1方向Aにおいて外側に凸の湾曲した曲面50を含んでいる。このように、内壁面13を外側に凸となるように曲面化することによって、発光素子10の熱による熱応力を分散して、内壁面13における応力集中をなくし、クラック等による破損を低減することができる。なお、第1方向Aにおける外側とは、上述したように、第1方向Aの向きのうち、クラッド層3の内壁側からクラッド層3の外壁側に向かう方向のことをいう。
(Fourth embodiment)
FIG. 8 is an enlarged cross-sectional view of a part near the through hole 8 showing the light emitting device of the fourth embodiment of the present disclosure. In addition, the same reference numerals are given to the parts corresponding to the above-described respective embodiments, and redundant explanations are omitted. In the light emitting device of this embodiment, the inner wall surface 13 includes a curved surface 50 that is curved outward in the first direction A. As shown in FIG. In this way, by curving the inner wall surface 13 so as to protrude outward, the thermal stress due to the heat of the light emitting element 10 is dispersed, stress concentration on the inner wall surface 13 is eliminated, and damage due to cracks or the like is reduced. be able to. As described above, the outer side in the first direction A refers to the direction from the inner wall side of the clad layer 3 to the outer wall side of the clad layer 3 in the direction of the first direction A.

(第5実施形態)
図9は本開示の第5実施形態の発光装置を示す貫通孔8付近の一部の拡大断面図である。なお、前述の各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では、内壁面13は、第2方向Bにおいてコア層4よりも第2開口部15側に位置し、第1方向Aにおいて外側に凸の第1曲面51と、第2方向Bにおいて第1曲面51よりも第1開口部14側に位置し、第1方向Aにおいて内側に凸の第2曲面52と、を含んでいる。なお、第1方向Aにおける内側とは、第1方向Aの向きのうち、クラッド層3の外壁側からクラッド層3の内壁側に向かう方向のことをいう。
(Fifth embodiment)
FIG. 9 is an enlarged cross-sectional view of a part near the through hole 8 showing the light emitting device according to the fifth embodiment of the present disclosure. In addition, the same reference numerals are given to the parts corresponding to the above-described respective embodiments, and redundant explanations are omitted. In the light-emitting device of the present embodiment, the inner wall surface 13 is positioned closer to the second opening 15 than the core layer 4 in the second direction B, and the first curved surface 51 protruding outward in the first direction A and the second and a second curved surface 52 located closer to the first opening 14 than the first curved surface 51 in the direction B and convex inward in the first direction A. The inner side in the first direction A refers to the direction from the outer wall side of the clad layer 3 to the inner wall side of the clad layer 3 in the direction of the first direction A.

このような構成によって、内壁面13における基板1と光導波層5との界面側の部分が内に凸となるように曲面化され、これによって光導波層5の基板1との界面近傍の部分の積が増加し、熱応力に対する変形による剥離およびクラック等の破損を低減することができる。また、コア層4の各入射端面4a~4cが曲面52に沿って曲面化されるので、各入射端面4a~4cのレンズ効果によって、発光素子10からの光がコア層4に入射しやすくなり、発光素子10から発せられた光の入射効率を向上することができる。 With such a configuration, the portion of the inner wall surface 13 on the side of the interface between the substrate 1 and the optical waveguide layer 5 is curved inwardly, thereby forming the portion of the optical waveguide layer 5 near the interface with the substrate 1 . volume increases, and damage such as peeling and cracking due to deformation due to thermal stress can be reduced. Further, since the incident end faces 4a to 4c of the core layer 4 are curved along the curved surface 52, the lens effect of the incident end faces 4a to 4c makes it easier for the light from the light emitting element 10 to enter the core layer 4. , the incidence efficiency of the light emitted from the light emitting element 10 can be improved.

また、第5実施形態では、第2曲面52の曲率半径R1は、第1曲面51の曲率半径R2以下(R1≦R2)となるように構成される。これによって、各コア層4の各入射端面4a~4cの曲率半径も第2曲面52の曲率半径と同一となり、各入射端面4a~4cの集光面積が拡大され、発光素子10から発せられた光の入射効率をさらに向上することができる。 Further, in the fifth embodiment, the radius of curvature R1 of the second curved surface 52 is configured to be less than or equal to the radius of curvature R2 of the first curved surface 51 (R1≦R2). As a result, the radius of curvature of each of the incident end faces 4a to 4c of each core layer 4 becomes the same as the radius of curvature of the second curved surface 52, and the condensing area of each of the incident end faces 4a to 4c is enlarged, so that the light emitted from the light emitting element 10 The light incidence efficiency can be further improved.

(第6実施形態)
図10は本開示の第6実施形態の発光装置を示す貫通孔8付近の一部の拡大断面図である。なお、前述の各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では、内壁面13は、前述の第1曲面51および第2曲面52に加えて、第2方向Bにおいて第1曲面51と第2開口部15との間に位置し、第1方向Aにおいて内側に凸の第3曲面53をさらに含んでいる。
(Sixth embodiment)
FIG. 10 is an enlarged cross-sectional view of a part near the through hole 8 showing the light emitting device according to the sixth embodiment of the present disclosure. In addition, the same reference numerals are given to the parts corresponding to the above-described respective embodiments, and redundant explanations are omitted. In the light emitting device of this embodiment, the inner wall surface 13 is positioned between the first curved surface 51 and the second opening 15 in the second direction B in addition to the first curved surface 51 and the second curved surface 52 described above, A third curved surface 53 that is convex inward in the first direction A is further included.

このような構成によって、内壁面13において、光導波層5の封止蓋体11との界面付近に内側が凸となるように曲面化され、これによって光導波層5の封止蓋体11の界面付近の部分の体積が増加するので、熱応力による剥離およびクラック等による破損を低減することができる。 With such a configuration, the inner wall surface 13 is curved so that the inner side protrudes in the vicinity of the interface between the optical waveguide layer 5 and the sealing lid 11 . Since the volume of the portion near the interface increases, it is possible to reduce damage due to peeling and cracking due to thermal stress.

また、第6実施形態では、第3曲面53の曲率半径R3は、第1曲面51の曲率半径R1以下(R3≦R1)となるように構成される。これによって、光導波層5の封止蓋体11の界面付近の部分の体積がより増加し、熱応力による剥離およびクラック等による破損を、より確実に低減することができる。 Further, in the sixth embodiment, the radius of curvature R3 of the third curved surface 53 is configured to be less than or equal to the radius of curvature R1 of the first curved surface 51 (R3≦R1). As a result, the volume of the portion of the optical waveguide layer 5 near the interface of the sealing lid 11 is further increased, and peeling due to thermal stress and breakage due to cracks or the like can be more reliably reduced.

前述の第1~第6実施形態のように、各コア層4の各入射端面4a~4cは屈曲面31、曲面50および第2曲面52から発光素子10に臨んで露出していることによって、発光素子からの光の入射効率に優れ、コア層4への光の入射損失が少ない光導波路パッケージおよび発光装置を提供することができる。 As in the first to sixth embodiments described above, the incident end surfaces 4a to 4c of each core layer 4 are exposed from the curved surface 31, the curved surface 50, and the second curved surface 52 toward the light emitting element 10, It is possible to provide an optical waveguide package and a light-emitting device which are excellent in efficiency of incidence of light from the light-emitting element and have little incidence loss of light to the core layer 4 .

また、クラッド層3の上面6には、貫通孔8を覆うように位置する封止蓋体11が気密に接合されているので、熱膨張による変形を光導波層5および封止蓋体11の一体で許容することができ、これによって熱応力が全体に分散され、熱応力の上限のピーク値を低くして、変形による剥離およびクラック等による破損を低減することができる。 In addition, since the sealing lid 11 positioned so as to cover the through hole 8 is airtightly joined to the upper surface 6 of the clad layer 3 , deformation due to thermal expansion is prevented from occurring in the optical waveguide layer 5 and the sealing lid 11 . It can be tolerated in one body, thereby distributing the thermal stress over the whole, lowering the peak value of the upper limit of the thermal stress, thereby reducing separation due to deformation and breakage due to cracks and the like.

前述の各実施形態では、直方体状の貫通孔8を外囲する内壁面13には、全周に屈曲面31、曲面50および第1~第3曲面51~53が形成された構成について述べたが、本開示のさらに他の実施形態では、発光素子10の光出射面に臨む一部の内壁面だけに屈曲面31、曲面50および第1~第3曲面51~53が形成される構成であってもよい。これによっても、前述の各実施形態と同様な効果を奏することができる。また、貫通孔8は、前述の直方体状に限るものではなく、円柱状、楕円柱状、多角柱状等の形状を、貫通孔8に収容される発光素子などの実装部品および配線等に応じて適宜選択して採用することができる。 In each of the above-described embodiments, the inner wall surface 13 surrounding the rectangular parallelepiped through-hole 8 has the curved surface 31, the curved surface 50, and the first to third curved surfaces 51 to 53 formed all around. However, in still another embodiment of the present disclosure, the curved surface 31, the curved surface 50, and the first to third curved surfaces 51 to 53 are formed only on a part of the inner wall surface facing the light emitting surface of the light emitting element 10. There may be. Also by this, there can exist an effect similar to each above-mentioned embodiment. Further, the through-hole 8 is not limited to the rectangular parallelepiped shape described above, and may be formed in a cylindrical shape, an elliptical columnar shape, a polygonal columnar shape, or the like as appropriate according to the mounted parts such as the light-emitting element accommodated in the through-hole 8, wiring, and the like. can be selected and adopted.

また、前述の各実施形態では、封止蓋体11は平面形状が矩形の板状体であったが、本開示の他の実施形態では、貫通孔8を完全に覆う大きさを有し、発光素子10等に接続されたボンディングワイヤとの接触を避けるため下向き開口した凹状部品であってもよい。 Further, in each of the above-described embodiments, the sealing lid 11 is a plate-like body having a rectangular planar shape, but in other embodiments of the present disclosure, it has a size that completely covers the through hole 8, In order to avoid contact with the bonding wire connected to the light emitting element 10 or the like, it may be a recessed part that is open downward.

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)、VCSEL(Vertical Cavity Surface Emitting Laser)などであってもよい。 In still another embodiment of the present disclosure, the light-emitting element 10 is not limited to a light-emitting diode (Light Emitting Diode; LED), but may be, for example, an LD (Laser Diode), a VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser), or the like. good too.

以上、本開示の実施形態について詳細に説明したが、また、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。 Although the embodiments of the present disclosure have been described in detail above, the present disclosure is not limited to the above-described embodiments, and various modifications, improvements, etc. can be made without departing from the gist of the present disclosure. It is possible. It goes without saying that all or part of each of the above-described embodiments can be appropriately combined within a non-contradictory range.

1 基板
2 基板1の上面
3 クラッド層
4 コア層
4a,4b,4c 入射端面
5 光導波層
6 上面
7 下面
7a,7b,7c,7d 壁面
8 貫通孔
10 発光素子
11 封止蓋体
13 内壁面
20 発光装置
30,30a,30b 屈曲点
31 屈曲面
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 曲面
51 第1曲面
52 第2曲面
53 第3曲面
Reference Signs List 1 substrate 2 upper surface of substrate 1 3 clad layer 4 core layer 4a, 4b, 4c incident end surface 5 optical waveguide layer 6 upper surface 7 lower surface 7a, 7b, 7c, 7d wall surface 8 through hole 10 light emitting element 11 sealing lid 13 inner wall surface 20 light emitting device 30, 30a, 30b bending point 31 bending surface 41a, 41b, 41c dividing path 42 emitting end surface 43 combining section 44 integrating path 45 condensing lens 50 curved surface 51 first curved surface 52 second curved surface 53 third curved surface

Claims (12)

基板と、
前記基板上に位置するクラッド層および前記クラッド層内に位置するコア層を有する光導波層と、を備えており、
前記クラッド層は、上面と、下面と、前記基板に向かって前記上面から前記下面に貫通するとともに、発光素子を収容する貫通孔と、を有しており、
前記コア層の端面は、前記貫通孔の内壁面に露出しており、
前記貫通孔の前記内壁面は、前記下面と交差する第1開口部と前記上面と交差する第2開口部とを結ぶ仮想筒状面よりも、前記仮想筒状面の軸線に垂直な第1方向において、前記仮想筒状面よりも前記仮想筒状面の軸線から離反する側である外側に突出し、前記第2開口部側の部分は、前記外側とは反対側である内側に凸となっている、光導波路パッケージ。
a substrate;
an optical waveguide layer having a clad layer positioned on the substrate and a core layer positioned within the clad layer;
The cladding layer has an upper surface, a lower surface, and a through hole penetrating from the upper surface to the lower surface toward the substrate and accommodating a light emitting element ,
an end surface of the core layer is exposed to an inner wall surface of the through hole,
The inner wall surface of the through hole has a first opening perpendicular to the axis of the virtual cylindrical surface rather than a virtual cylindrical surface connecting a first opening intersecting the lower surface and a second opening intersecting the upper surface. In the direction, it protrudes outward from the virtual cylindrical surface, which is the side away from the axis of the virtual cylindrical surface, and the portion on the second opening side protrudes inward, which is the side opposite to the outer side. optical waveguide package .
前記内壁面は、前記軸線に沿う第2方向において屈曲点を有する屈曲面を含んでいる、請求項1に記載の光導波路パッケージ。 2. The optical waveguide package according to claim 1, wherein said inner wall surface includes a curved surface having a curved point in a second direction along said axis. 前記屈曲面は、複数の屈曲点を有している、請求項2に記載の光導波路パッケージ。 3. The optical waveguide package according to claim 2, wherein said bending surface has a plurality of bending points. 前記内壁面は、前記第1方向において外側に凸の曲面を含んでいる、請求項1に記載の光導波路パッケージ。 2. The optical waveguide package according to claim 1, wherein said inner wall surface includes an outwardly convex curved surface in said first direction. 前記内壁面は、前記軸線に沿う第2方向において前記コア層の前記端面よりも前記第2開口部側に位置し前記第1方向において外側に凸の第1曲面と、前記第2方向において前記第1曲面よりも前記第1開口部側に位置し前記第1方向において内側に凸の第2曲面と、を含んでいる、請求項1に記載の光導波路パッケージ。 The inner wall surface includes a first curved surface positioned closer to the second opening than the end surface of the core layer in the second direction along the axis and protruding outward in the first direction, and the 2. The optical waveguide package according to claim 1, further comprising a second curved surface positioned closer to said first opening than said first curved surface and projecting inwardly in said first direction. 前記第2曲面の曲率半径は、前記第1曲面の曲率半径以下である、請求項5に記載の光導波体パッケージ。 6. The optical waveguide package according to claim 5, wherein the radius of curvature of said second curved surface is less than or equal to the radius of curvature of said first curved surface. 前記内壁面は、前記軸線に沿う第2方向において前記第1曲面と前記第2開口部との間に位置し、前記第1方向において内側に凸の第3曲面を、さらに含んでいる請求項5または6に記載の光導波路パッケージ。 The inner wall surface further includes a third curved surface located between the first curved surface and the second opening in a second direction along the axis and convex inward in the first direction. 7. The optical waveguide package according to 5 or 6. 前記第3曲面の曲率半径は、前記第1曲面の曲率半径以下である、請求項7に記載の光導波路パッケージ。 8. The optical waveguide package according to claim 7, wherein the radius of curvature of said third curved surface is less than or equal to the radius of curvature of said first curved surface. 前記コア層の前記端面は、前記第2曲面に露出している、請求項5~8のいずれかに記載の光導波路パッケージ。 9. The optical waveguide package according to claim 5, wherein said end surface of said core layer is exposed to said second curved surface. 前記貫通孔を覆うように前記クラッド層上に位置する封止蓋体を、さらに含んでいる請求項1~9のいずれかに記載の光導波路パッケージ。 10. The optical waveguide package according to claim 1, further comprising a sealing lid positioned on said clad layer so as to cover said through hole. 請求項1~10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貫通孔に収容された発光素子と、を含んでいる発光装置。
an optical waveguide package according to any one of claims 1 to 10;
and a light emitting element accommodated in the through hole of the optical waveguide package.
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、
前記貫通孔は、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、請求項11に記載の発光装置。
The light emitting element includes three light emitting elements that emit red light, green light and blue light,
12. The light-emitting device according to claim 11, wherein three through-holes are positioned so as to accommodate each of said three light-emitting elements.
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