JP7379504B2 - 光素子搭載用パッケージ、電子装置及び電子モジュール - Google Patents

Description

本発明は、光素子搭載用パッケージ、電子装置及び電子モジュールに関する。

従来、レーザチップが搭載されたＴＯ（Transistor Outline）－Ｃａｎ型の半導体レーザが知られている（特開２００４－０３１９００号公報）。

本開示の光素子搭載用パッケージは、凹部を有し、該凹部の底面にレーザダイオードの搭載部および前記凹部内に前記レーザダイオードの光の照射方向の先に位置する反射部を備え、前記凹部は、前記照射方向の逆方向に位置する内側面の一部である第１部位が、前記凹部の底面に向かって傾斜面を有し、前記傾斜面は、凸曲面である。
本開示のもう一つの態様の光素子搭載用パッケージは、凹部を有し、該凹部の底面にレーザダイオードの搭載部および前記凹部内に前記レーザダイオードの光の照射方向の先に位置する反射部を備え、前記凹部は、前記照射方向の逆方向に位置する内側面の一部である第１部位が、前記凹部の底面に向かって傾斜面を有し、前記第１部位を含む前記内側面は、前記凹部の中央に向かって突出した突出部を有し、該突出部における頂部は、前記第１部位よりも前記凹部の開口側に位置する。
本開示のもう一つの態様の光素子搭載用パッケージは、凹部を有し、該凹部の底面にレーザダイオードの搭載部および前記凹部内に前記レーザダイオードの光の照射方向の先に位置する反射部を備え、前記凹部は、前記照射方向の逆方向に位置する内側面の一部である第１部位が、前記凹部の底面に向かって傾斜面を有し、前記第１部位と前記凹部の底面との間に窪み部を有する。

本開示の電子装置は、上記の光素子搭載用パッケージと、前記搭載部に搭載されたレーザダイオードと、を備える。

本開示の電子モジュールは、上記の電子装置と、前記電子装置を搭載したモジュール用基板と、を備える。

本開示の一実施形態に係る電子装置を示す分解斜視図である。 本開示の一実施形態に係る電子装置を示す縦断面図である。 図２の一部の詳細を示す図である 本開示の一実施形態に係る電子モジュールを示す縦断面図である。

以下、本開示の各実施形態について図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本開示の一実施形態に係る電子装置を示す分解斜視図である。図２は、本実施形態に係る電子装置を示す縦断面図である。図３は、図２の一部の詳細を示す図である（但し、ボンディングワイヤを図示略）。以下では、基体２の第１面Ｓｕの側を上方、第２面Ｓｂの側を下方として各方向の説明を行うが、説明中の各方向は電子装置１０が使用される際の方向と一致している必要はない。

本実施形態に係る電子装置１０は、第１面Ｓｕ、第２面Ｓｂ及び第１面Ｓｕに開口した凹部３を有する基体２と、凹部３内に搭載される光素子１１及び光学部品８と、凹部３の開口を閉鎖する蓋体９とを備える。蓋体９は、光を透過する材料（ガラス又は樹脂）から構成され、基体２の第１面Ｓｕに接合材を介して接合される。電子装置１０から蓋体９、光素子１１等を除いた構成が、光素子搭載用パッケージに相当する。

基体２は、主に絶縁材料から構成された基体上部２Ａと、金属から構成された基体下部２Ｂと、を有する。基体上部２Ａには、上下方向に貫通する貫通孔３ａが設けられている。基体下部２Ｂには、貫通孔３ａと連通する凹部３ｂが設けられている。基体上部２Ａと基体下部２Ｂとは接合され、接合されたときに凹部３ｂと貫通孔３ａとが連通し、上方に開口した凹部３が構成される。

基体上部２Ａの基本的な形状部分は、例えば、酸化アルミニウム質焼結体（アルミナセラミックス）、窒化アルミニウム質焼結体、ムライト質焼結体又はガラスセラミックス焼結体等のセラミックス材料により構成される。上記の部分は、例えば焼結前のセラミックス材料であるセラミックグリーンシートを、打ち抜き加工又は金型加工などにより所定形状に成形し、焼結することで製造できる。基体上部２Ａには、さらに、外部電極Ｄ１，Ｄ２と、内部電極Ｄ３，Ｄ４（図１、図２）と、外部電極Ｄ１，Ｄ２と内部電極Ｄ３，Ｄ４とを接続する内部に通された配線導体とが含まれる。上記の導体は、焼結前にセラミックグリーンシートの所定位置に導体ペーストを塗布又は充填し、セラミックグリーンシートと一緒に焼結することで形成することができる。なお、基体上部２Ａの側面における角部の切欠きは無くてもよい。

基体下部２Ｂは、例えば銅、アルミなどの熱伝導性の高い金属材料から構成され、例えばプレス成形等により形成することができる。基体下部２Ｂの凹部３ｂには、光素子１１がサブマウント１２を介して搭載される第１搭載部４と、光学部品８が搭載される第２搭載部５とが含まれる。第１搭載部４は、例えば水平方向に拡がる平面状の面である。平面状とは、厳密な平面、並びに、小さな凹凸を無視すれば平面と見なせる面を含む概念である。第２搭載部５は、水平方向に対して傾斜した平面状の面である。第２搭載部５は、第１搭載部４から離れるほど上方に位置する方向に傾斜している。

光素子１１は、例えばレーザダイオード（半導体レーザ）である。光素子１１は、指向性を有する発光素子であればよい。光素子１１はサブマウント１２の上面の搭載領域６に接合材を介して接合され、サブマウント１２が第１搭載部４の上面に接合材７を介して接合されている。光素子１１の光の出射方向は、サブマウント１２の上面に沿った方向（例えば水平方向）で、第２搭載部５の方を向く。光素子１１の光軸を図３中にＬＡで示す。光素子１１は、ボンディングワイヤＷ１、Ｗ２及びサブマウント１２の配線導体を介して基体上部２Ａの凹部３内の内部電極Ｄ３，Ｄ４と電気的に接続される。内部電極Ｄ３，Ｄ４は、凹部３外の外部電極Ｄ１，Ｄ２と、配線導体を介して接続されており、外部電極Ｄ１，Ｄ２を介して電力が入力されることで光素子１１が駆動する。

光学部品８は、平板ミラーであり、光素子１１から入射された光を、上方に反射する。反射された光は、蓋体９を介して電子装置１０の上方へ出射される。

例えば、以上説明したように第２搭載部５に光学部品８が搭載されることで、凹部３（３ｂ）内に光素子１１の光の照射方向の先に位置する反射部が備えられる。また、凹部３（３ｂ）の底面３２に光素子１１の第１搭載部４が備えられる。第１搭載部４の上にサブマウント１２を有する。サブマウント１２は、光素子１１の搭載領域６を反射部（８）側に有する。
光素子１１のレーザダイオード（半導体レーザ）としての特性により、図３に示すように光素子１１から当該光素子１１の光軸ＬＡの後方への漏れ光ＬＭが生じることがある。
しかし、以下に示す構造により、漏れ光ＬＭが外部に放出されることを抑える。
図３に示すように凹部３（３ｂ）の内側面３０が光素子１１の光の照射方向の逆方向に位置する。上記の内側面３０の一部である第１部位３１が凹部３（３ｂ）の底面３２に向かって傾斜面を有する。
したがって、漏れ光ＬＭは、第１部位３１で底面３２側に進行するように反射する。そのため、漏れ光ＬＭを凹部３の開口側（蓋体９側）へ反射することは抑えられ、漏れ光ＬＭが電子装置１０の外部へ放出されることが低減されて、電子装置１０の光学的品質を良好に保持することができる。

図３に示すように第１部位３１の有する傾斜面は凸曲面である。そのため、第１部位３１で反射した漏れ光ＬＭは、拡散されて光強度は弱まるから、２次的な反射により漏れ光ＬＭが電子装置１０の外部へ放出されることが低減される。

また図３に示すように第１部位３１を含む内側面３０は、凹部３（３ｂ）の中央に向かって突出した突出部を有する。突出部における頂部３３は、第１部位３１よりも凹部３（３ｂ）の開口側（蓋体９側）に位置する。そのため、頂部３３より下の狭所に漏れ光ＬＭを閉じ込めやすく、漏れ光ＬＭが電子装置１０の外部へ放出されることが低減される。

また図３に示すように第１部位３１を含む内側面３０は、第１部位３１と凹部３（３ｂ）の底面３２との間に窪み部３４を有する。窪み部３４の底部３４ａは、第１部位３１と凹部３の底面３２との間にある。そのため、第１部位３１より下の狭所が側方へ奥深くなり、漏れ光ＬＭを閉じ込め、反射の繰り返しにより減衰させやすい。その結果、漏れ光ＬＭが電子装置１０の外部へ放出されることが低減される。
また図３に示すように光素子搭載用パッケージは、第１搭載部４の上にサブマウント１２を有する。第１部位３１で底面３２側に進行するように反射する漏れ光ＬＭがサブマウント１２に当たりやすい。その結果、漏れ光ＬＭが電子装置１０の外部へ放出されることが低減される。

また図３に示すようにサブマウント１２は、光素子１１の搭載領域６を反射部側に有する。光素子１１の搭載領域６は、サブマウント１２の第１部位３１に対向する後端１２ａより、反射部側に距離Ｌ１離れて位置しており、漏れ光ＬＭがサブマウント１２に当たりやすい。基体下部２Ｂの内側面３０（銅、アルミ表面又は銅、アルミ表面の上の金メッキ等）より反射率の低いサブマウント１２の絶縁材料（セラミックス等）に漏れ光ＬＭが当たり減衰しやすい。その結果、漏れ光ＬＭが電子装置１０の外部へ放出されることが低減される。

また図３に示すようにサブマウント１２を凹部３の底面３２に接合する接合材７の一部は、サブマウント１２より第１部位３１側に位置する。そのため、第１部位３１で反射した後の漏れ光ＬＭがサブマウント１２の後端１２ａより突出した接合材７に当たりやすくなる。基体下部２Ｂの内側面３０（銅、アルミ表面又は銅、アルミ表面の上の金メッキ等）より反射率の低い接合材７（半田材料等）に漏れ光ＬＭが当たり減衰しやすい。その結果、漏れ光ＬＭが電子装置１０の外部へ放出されることが低減される。
以上説明したように本実施形態によれば、漏れ光ＬＭが電子装置１０の外部へ放出されることが低減されて、電子装置１０の光学的品質を良好に保持することができる。

＜電子モジュール＞
図４は、本開示の実施形態に係る電子モジュールを示す縦断面図である。

本開示の実施形態に係る電子モジュール１００は、モジュール用基板１１０に電子装置１０を実装して構成される。モジュール用基板１１０には、電子装置１０に加えて、他の電子装置、電子素子及び電気素子などが実装されていてもよい。モジュール用基板１１０には、電極パッド１１１、１１２が設けられ、電子装置１０は、電極パッド１１１に半田等の接合材１１３を介して接合されている。また、電子装置１０の外部電極Ｄ１、Ｄ２が、モジュール用基板１１０の２つの電極パッド１１２のそれぞれとボンディングワイヤＷ１１、Ｗ１２を介して接続され、上記を介してモジュール用基板１１０から電子装置１０へ信号が出力されるように構成されてもよい。

以上のように、本実施形態に係る電子モジュール１００によれば、電子装置１０により、要求に応じたビーム特性を有する光を、少ない部品スペースにおいて出射させることができる。

以上、本開示の各実施形態について説明した。しかし、本発明は上記実施形態に限られるものでない。例えば、基体又は光学部品の各部の素材、形状、大きさなど、実施形態及び図面に示された細部は、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

本開示は、光素子搭載用パッケージ、電子装置及び電子モジュールに利用することができる。

２ 基体
２Ａ 基体上部
２Ｂ 基体下部
３ 凹部
３ａ 貫通孔
３ｂ 凹部
６ 搭載領域
７ 接合材
８ 光学部品
９ 蓋体
１０ 電子装置
１１ 光素子
１２ サブマウント
３０ 内側面
３１ 後方部
３２ 底面
３３ 頂部
３４ 窪み部
３４ａ 窪み部の底部
１００ 電子モジュール
１１０ モジュール用基板
Ｌ１ 距離
ＬＡ 光軸
ＬＭ 漏れ光

Claims (8)

1. 凹部を有し、該凹部の底面にレーザダイオードの搭載部および前記凹部内に前記レーザダイオードの光の照射方向の先に位置する反射部を備え、
   前記凹部は、前記照射方向の逆方向に位置する内側面の一部である第１部位が、前記凹部の底面に向かって傾斜面を有し、
   前記傾斜面は、凸曲面である、光素子搭載用パッケージ。
2. 凹部を有し、該凹部の底面にレーザダイオードの搭載部および前記凹部内に前記レーザダイオードの光の照射方向の先に位置する反射部を備え、
   前記凹部は、前記照射方向の逆方向に位置する内側面の一部である第１部位が、前記凹部の底面に向かって傾斜面を有し、
   前記第１部位を含む前記内側面は、前記凹部の中央に向かって突出した突出部を有し、
   該突出部における頂部は、前記第１部位よりも前記凹部の開口側に位置する、光素子搭載用パッケージ。
3. 凹部を有し、該凹部の底面にレーザダイオードの搭載部および前記凹部内に前記レーザダイオードの光の照射方向の先に位置する反射部を備え、
   前記凹部は、前記照射方向の逆方向に位置する内側面の一部である第１部位が、前記凹部の底面に向かって傾斜面を有し、
   前記第１部位と前記凹部の底面との間に窪み部を有する、光素子搭載用パッケージ。
4. 前記搭載部の上にサブマウントを有する、請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載の光素子搭載用パッケージ。
5. 前記サブマウントは、前記レーザダイオードの搭載領域を前記反射部側に有する、請求項４に記載の光素子搭載用パッケージ。
6. 前記サブマウントを前記凹部の底面に接合する接合材の一部は、前記サブマウントより、前記第１部位側に位置する、請求項４又は請求項５に記載の光素子搭載用パッケージ。
7. 請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の光素子搭載用パッケージと、
   前記搭載部上に搭載されたレーザダイオードと、
   を備える電子装置。
8. 請求項７記載の電子装置と、
   前記電子装置を搭載したモジュール用基板と、
   を備える電子モジュール。
   
   

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