JPS63122293A - 発光素子パッケージ - Google Patents

発光素子パッケージ

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JPS63122293A
JPS63122293A JP62273615A JP27361587A JPS63122293A JP S63122293 A JPS63122293 A JP S63122293A JP 62273615 A JP62273615 A JP 62273615A JP 27361587 A JP27361587 A JP 27361587A JP S63122293 A JPS63122293 A JP S63122293A
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light emitting
light
attached
semiconductor chip
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キム　ブン　ジュング
キ ジュン キム
ナム　チュン　ウー
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Original Assignee
Samsung Semiconductor and Telecomunications Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野〉 本発明は、発光素子パッケージに関し、特に光通信にお
いて用いられる発光素子の放熱及び過電流保護のための
集積回路が実装されている発光素子パッケージに関する
ものである。
（従来の技術〉 光通信において光源として用いられる発光素子は、元素
周期律表の■族及びＶ族元素の混合半導体からつくられ
ている。
発光素子中、とりわけ、レーザダイオードのごとき発光
素子は、短波長と長波長との光源として用いられており
、主に短距離及び長距離光通信に多く用いられている。
前記のごときレーザダイオードを駆動するためには、少
なくともスレッショルド（ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ　）電圧
以上に電圧を印加して電流を流すようにしなければなら
ない。
しかしながら、かかる発光素子の材料として使用される
前記混合半導体は、熱伝導率が悪いため、別に放熱器具
を設けないと温度上昇等に起因するスレッショルド電圧
の変動により安定した光出力が発生不可能となる。
そこで、従来の発光素子パッケージば第３図のように構
成されている。
図において、発光素子チップ１５は放熱板材１７に導電
性接着材１．６にて付着されている。該放熱板材１７は
熱伝導率の良い銅またはダイヤモンドに伝導性の良い金
を塗布したものであって−、パッケージ１９の本体４０
と一体成形成いは電気溶接または機械的にパッケージ１
９の金属本体４０の表面に接着されている。
更に、前記発光素子チップ１５の一方の電極１８は本体
４０を貫通して外部に取出される電極取出し用の第２ス
テム２０に金線２３を介して接続されており、他方の電
極１８は接着剤１６．放熱板材１７及び本体４０を介し
て本体４０に一体に取付けられるもう１つの電極取出し
用の第１ステム２１に接続されている。
尚、本体４０を貫通するステム２０と本体４０に取付け
られているステム２１とは絶縁物質２２を介して電気的
に絶縁されている。そして、透視窓２４を設けたキャッ
プ６０を本体４０に取付けて発光素子チップ１５゜放熱
板材１７を覆うようにしている。
この場合、電流が第２ステム２０．金線２３９発光素子
チップ１５．接着剤１６．放熱板剤１７．第１ステム２
１の径路に沿って流れると、前記発光素子チップ１５の
Ｐ−Ｎ接合面から発せられた光は透視窓２４を通し放射
され、発光素子チップ１５の発生した熱は放熱板材１７
を通しパッケージ１９から外部へ放出されるようになっ
ていた。
〈発明が解決しようとする問題点〉 ところで、このような発光素子の駆動回路にあっては、
発光素子を駆動するための供給電圧の突然の変動により
過電流が流れ発光素子が焼かれてしまうのを保護するた
めの保護回路を使用しなければならない。
かかる保護回路としては第４図のように電源端子１と発
光素子３のアノードとの間に発光素子３の順方向抵抗よ
りも非常に大きい抵抗値を有する保護抵抗４を直列に接
続し、発光素子３のカソードを接地するようにしている
。この場合、電源端子１に異常電圧が生じても保護抵抗
４によって発光素子３に流れ込む電流量が大幅に減少さ
れるので、発光素子３の焼損を防止できる。
このようなことから、従来の発光素子パッケージを用い
て、熱の放出と過電流保護回路を具備した装置を製造す
るためには、第５図に示されているように、プリント基
板６に保護抵抗４と第３図の放熱板材１７が具備され、
かつ発光素子チップ１５が実装されるパッケージ１９と
を配置して、導線１３に電源端子１を接続し、導線１１
を前記保護抵抗４と発光素子チップ１５のアノード側に
接続するステム２０とを接続し、カソード側に接続され
るステム２１は導線１４と接続して接地させる構成で従
来から使用されてきている。
しかしながら、前記のごとき構造においては、発光素子
パッケージ１９と保護抵抗４を別に設置することにより
、その実装スペースが大きくなるのみならず、製品組立
の際、手間がかかるという問題点を有している。
従って、本発明の目的は発光素子の駆動保護回路が放熱
板材とともに実装されたパッケージを提供することにあ
る。
く問題点を解決するための手段〉 このため本発明は、発光素子と、通電により発光素子か
ら発生する熱を放熱するための放熱板材とを内蔵し、発
光素子の電極取出し用ステムを介して発光素子に通電し
て発光させ透視窓から光を外部に放射するよう構成され
た発光素子パッケージにおいて、前記発光素子に直列接
続する過電流防止用の保護抵抗部を形成したシリコン半
導体チップを内蔵し、該シリコン半導体チップを前記放
熱板材に熱伝導性の良好な部材を介して付着すると共に
、前記シリコン半導体チップに熱伝導性の良好な部材を
介して前記発光素子を付着する構成とした。
く作用〉 上記の構成によれば、発光素子パッケージ内に、放熱板
材と保護抵抗部が内蔵されることになるため、従来、パ
ッケージとは別に行う必要があった抵抗素子の取付けが
不要となり作業性が向上すると共に、実装密度を高める
ことができる。また、保護抵抗部を有するシリコン半導
体チップが補助的に放熱板の作用をなすので、放熱機能
も向上できるようになる。
〈実施例〉 以下、本発明を図面を参照して詳細に説明する。
第１図は本発明の一実施例の発光素子を実装せしめたパ
ッケージを示している。尚、従来と同一部分には同一符
号を付して説明を省略する。
同図において、本体４０と一体に形成された放熱板材１
７と第１ステム２１及び第１ステム２１と絶縁物質２２
を介して電気的絶縁されるよう形成されてパッケージの
内部へ突出している第２ステム２０及び光の放射のため
の透視窓２４を有するキャップ６０とから構成された部
分は従来のＴＯ５またはＴ０１８型のパッケージと同一
の構成である。本実施例の発光素子パッケージ１９は、
更に過電流防止用の保護抵抗部を形成したシリコン補助
チップ２５を内蔵している。
前記シリコン補助チップ２５の構造を第２図に示し説明
する。
第２図は、本実施例に用いたシリコン補助チップの断面
図を示すものである。
同図において、シリコン補助チップ２５は高い抵抗を有
する単結晶シリコン基板２６からなり第１導電型の前記
基板２６とは反対の第２導電型の分離領域３１が形成さ
れ、前記分離領域３１内には前記第１導電型と同一導電
型の抵抗領域３２が拡散形成される。その後、前記基板
２６の表面全面にシリコン酸化膜層または窒化膜層を形
成し、保護抵抗を形成するための領域３２部分の所定の
２個所と後述の発光素子を付着するための領域５０部分
の絶縁層２９を通常の写真食刻方法によってエツチング
して除去し、除去部分に真空蒸着方法によりアルミニウ
ムまたは金を真空蒸着した後、前記抵抗領域３２により
形成される保護抵抗接続部３０．３０°と前記発光素子
チップ１５を付着するための発光素子付着領域５０とを
除きすべてエツチングした後前記基板後面に金またはア
ルミニウムを真空蒸着して金属Ｎ７を形成する。尚、２
９はシリコン酸化膜層または窒化膜層等の絶縁層を示す
。
また、発光素子付着領域５０は発光素子チップ１５の付
着面積より大きく形成すべきであることを留意すべきで
ある。
このように構成されたシリコン補助チップ２５をパッケ
ージ１９内に組付ける場合には、第２図のシリコン補助
チップ２５を製造した後、キャップ６０が覆われていな
い状態において前記パッケージ１９０本体４０を加熱し
た後、超音波または金とインジュームなどの合金からな
るプリフォームを用いて放熱板材１７の側壁に第２図の
シリコン補助チップ２５の後前金属層７を付着させた後
、更に第２図の発光素子付着領域５０に発光素子チップ
１５のカソード側電極を対向させ熱伝導性と電気的伝導
性の良い導電性接着剤５１にて接着させる。
上記導電性接着剤５１は金からなるプリフォームが用い
られ得る。前記のようなシリコン補助チップ２５と発光
素子チップ１５との付着、すなわち、グイ付着が終了さ
れた後、導線溶接を行う。
即ち、第２ステム２０のパッケージ１９内部の端部６２
と、第２図の第１保護抵抗接続部３０とを全導線２８に
て導線溶接し、第２図の第２保護抵抗接続領域３０゛　
と上記発光素子チップ１５のアノード側電極とを全導線
２７にて溶接して導線溶接の工程を終了する。
その後、窒素雰囲気内においてキャップ６０を覆い密封
すると、パッケージ１９の内部は窒素で充満されて内部
金属の酸化を防止することができるようになる。
従って、第２ステム２０に静電圧を印加し、第１ステム
２１を接地させると、発光素子チップ１５のＰ−Ｎ接合
から放出される光は透視窓２４を通し放射されるように
なる。また、発光素子チップ１５から発生した熱は、シ
リコン補助チップ２５及び放熱板材１７により放熱され
る。　発光素子の材料であるＧａＡｓ或いはＩｎＰの熱
伝導率は常温において各々０．４６Ｗ／ｃｍ’ｃ　、　
０．６８Ｗ／ｃｍ’ｃであり、シリコンの場合は、１．
５Ｗ／ｃｍ℃であるので、シリコンからなる補助チップ
２５を使用することは熱伝導の面において常更有利であ
り、前記シリコン補助チップ２５の厚さを薄くすると尚
更有利であり、約２００〜３００μｍ程度であれば十分
である。かかる構成の発光素子パッケージ１９を用いれ
ば、パッケージ１９とは別に保護抵抗を設ける必要がな
く、プリント基板の実装密度を高めることができると共
に、発光素子駆動回路を製作する際の作業性が向上する
。
〈発明の効果〉 以上述べたように本発明によれば、シリコン半導体に保
護抵抗を形成してパッケージに収納する構成としたので
、プリント基板回路の構成特別の保護抵抗素子及びそれ
に伴う半田付け、部品挿入など付随作業量の減少効果を
もたらすことができる。また、シリコン半導体が補助放
熱板として利用でき、放熱効果も向上できる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明に依るシリコン補助チップが実装された
パッケージの一実施例断面図、第２図は同上実施例に用
いたシリコン補助チップの断面図、第３図は従来の発光
素子が実装されたパッケージの断面図、第４図は従来の
発光素子過電流保護回路図、第５図は従来のパッケージ
と保護抵抗の実装図を示す。 ７・・・金属Ｎ１５・・・発光素子チップ　　１７・・
・放熱板材　　１９・・・発光素子パッケージ　　２０
・・・第２ステム　　２１・・・第１ステム　　２４・
・・透視窓　　２５・・・シリコン補助チップ　　２７
．２８・・・金導線　　３２・・・保護抵抗領域　　３
０．３０“・・・保護抵抗接続部５１・・・導電性接着
剤　　６０・・・キャップ代理人　　　弁理士　　　笹
　島　　富二雄第１図 第２図 １１）　　　　　　　　　’／ 第３図　　　　　　　　　第４図 第５図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）発光素子と、通電により発光素子から発生する熱
    を放熱するための放熱板材とを内蔵し、発光素子の電極
    取出し用ステムを介して発光素子に通電して発光させ透
    視窓から光を外部に放射するよう構成された発光素子パ
    ッケージにおいて、前記発光素子に直列接続する過電流
    防止用の保護抵抗部を形成したシリコン半導体チップを
    内蔵し、該シリコン半導体チップを前記放熱板材に熱伝
    導性の良好な部材を介して付着すると共に、前記シリコ
    ン半導体チップに熱伝導性の良好な部材を介して前記発
    光素子を付着する構成としたことを特徴とする発光素子
    パッケージ。
  2. （２）シリコン半導体チップは、第１導電型の発光素子
    付着領域と、同じく第１導電型の保護抵抗領域及びこれ
    ら両領域を電気的に分離する第２導電型の分離領域とが
    形成され、前記発光素子付着領域表面に発光素子を付着
    する一方、前記分離領域及び保護抵抗領域表面に絶縁層
    を設け、保護抵抗領域表面絶縁層の所定の２個所を開口
    して保護抵抗領域を一方のステム側と発光素子側とにそ
    れぞれ電気的に接続するための第１及び第２保護抵抗接
    続部を形成し、かつ発光素子付着側と反対の放熱板材付
    着側表面に金属層を形成して構成された特許請求の範囲
    第１項記載の発光素子パッケージ。
JP62273615A 1986-11-04 1987-10-30 発光素子パッケージ Pending JPS63122293A (ja)

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