KR101611893B1

KR101611893B1 - 반도체 광 장치

Info

Publication number: KR101611893B1
Application number: KR1020140003154A
Authority: KR
Inventors: 타다요시 하타
Original assignee: 미쓰비시덴키 가부시키가이샤
Priority date: 2013-01-31
Filing date: 2014-01-10
Publication date: 2016-04-12
Also published as: US9196761B2; US20140211472A1; CN103972370A; CN103972370B; KR20140098678A; TWI528600B; TW201431130A; JP2014150098A; JP5998962B2

Abstract

캡의 내부 공간을 가능한 한 크게 확보하면서, 정밀도가 좋게 위치 결정을 행할 수 있는 반도체 광 장치를 제공한다. 반도체 광 장치는, 반도체 광 소자를 탑재하는 스템과, 상기 스템에 부착된 반도체 광 소자와, 수지제의 캡과, 상기 판부에 설치되어 상기 캡과 일체화된 렌즈를 구비한다. 캡은, 통 형상 몸통부, 판부, 및 가장자리부를 구비하고, 상기 가장자리부가 상기 스템에 접착됨으로써 상기 반도체 광 소자를 덮는다. 상기 통 형상 몸통부는, 제1부분과, 상기 통 형상 몸통부의 원주 방향으로 이격되어 설치되고, 상기 제1부분보다도 상기 내표면측으로 돌출한 복수의 제2부분을 갖는다. 스템이, 평면에서 볼 때 복수의 상기 제2부분과 겹치는 위치에, 상기 캡의 표면에 당접하는 볼록부를 구비한다.

Description

반도체 광 장치{SEMICONDUCTOR OPTICAL DEVICE}

본 발명은, 반도체 광 장치에 관한 것이다.

종래, 예를 들면, 일본국 특개평 7-218773호 공보에 개시되어 있는 것과 같이, 렌즈를 부착해야 할 부착부품(이 공보에서는 파이프)에 대해, 렌즈를 일체 몰드 형성한 구성을 구비한 반도체 광 장치가 알려져 있다. 종래에는, 렌즈의 주위에 메탈라이즈 처리를 실시하여 금속제의 부착부품에 대해 경납땜 고정하는 것 등의 생산방법이 채용되어 왔다. 이에 대해, 상기 공보에 관한 렌즈 일체화 몰드 성형기술에 따르면, 부품수 삭감과 접합 개소 삭감, 및 양산성 향상이 도모된다.

그런데, CAN 패키지에 있어서 렌즈를 부착해야 할 부착부품은, 캡으로 불리는 통 형상의 부재이다. 수지제의 캡에 렌즈를 일체로 성형함으로써, 상기 공보와 동일한 이점이 있다. 단, 이 경우에는 종래 금속제 캡을 스템에 용접 고정하고 있었던 것을, 수지제의 캡이기 때문에 용접은 불가능하다. 따라서, 수지제의 캡과 스템을 접착제를 사용하여 접착하게 된다.

CAN 패키지의 형태를 취하는 반도체 광 장치에서는, 캡의 내측에 반도체 광 소자가 설치되어 있다. 반도체 광 소자로서는, 반도체 레이저 다이오드 혹은 포토 다이오드가 있다. 이 반도체 광 소자의 광축과 렌즈의 위치맞춤 정밀도는, 반도체 광 장치의 성능을 결정하는 중요 사항이다. 이 위치맞춤은, 광축과 평행한 방향(Z 방향) 및 광축과 수직한 면 위의 방향(XY 평면 방향)의 양쪽을 포함한다. 렌즈와 일체화된 캡을 스템에 대해 정밀도가 좋게 위치 맞춤하여, 고정하지 않으면 안된다.

이 점에 관해, 상기 일본국 특개평 7-218773호 공보와 일본국 특개 2003-035855호 공보에는, 렌즈와 일체화한 부착부품(캡)과 스템에 대해 단차나 오목부를 설치하는 기술이 개시되어 있다. 이들 단차나 오목부를 사용하여 양 부품 사이의 위치결정을 정밀도가 좋게 행할 수 있다.

일본국 특개평 7-218773호 공보 일본국 특개 2003-035855호 공보 일본국 특개 2010-183002호 공보 일본국 특개평 3-030581호 공보

CAN 패키지는, 광학 소자와 전기부품을 포함하는 각종 부품(반도체 광 소자를 포함한다)을 고밀도로 스템에 실장하고, 이 위에 캡을 씌워서 봉지하는 것이다. 캡을 씌우는 제약으로부터, 스템 윗면에 있어서 부품을 배치할 수 있는 스페이스에는 한계가 있다. 이 점에서, 상기 종래의 기술과 마찬가지로 스템과 캡의 양 부품 사이의 위치 결정을 행하기 위해 단차나 오목부를 설치함에 있어서는, 스템 위의 그에 상응하는 영역이 단차나 오목부를 위해 사용되어 버린다. 그 결과, 스템 위에 있어서 부품을 배치할 수 있는 스페이스가 감소한다고 하는 문제가 있었다.

본 발명은, 전술한 것과 같은 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 캡의 내부 공간을 가능한 한 크게 확보하면서, 정밀도가 좋게 위치 결정을 행할 수 있는 반도체 광 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 관한 반도체 광 장치는,

스템과,

상기 스템에 부착된 반도체 광 소자와,

일단 및 타단과 상기 일단과 타단을 연결하는 외표면 및 내표면을 갖는 통 형상 몸통부, 상기 일단측에 설치된 판(板)부, 및 상기 타단측의 측에 설치된 가장자리부를 구비하고, 상기 가장자리부가 상기 스템에 접착됨으로써 상기 반도체 광 소자를 덮는, 수지제의 캡과,

상기 판부에 설치되고 상기 캡과 일체화된 렌즈를 구비하고,

상기 통 형상 몸통부는,

제1부분과,

상기 통 형상 몸통부의 원주 방향으로 이격되어 설치되고, 상기 제1부분보다도 상기 내표면측으로 돌출한 복수의 제2부분를 갖고,

상기 캡과 상기 스템 중 한쪽의 부품이, 평면에서 볼 때 복수의 상기 제2부분과 겹치는 위치에, 상기 캡과 상기 스템 중 다른 쪽의 부품의 표면에 당접하는 볼록부를 구비한 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 높이 방향 위치 결정용의 볼록부와 당접해야 할 제2부분이 통 형상 몸통부에 부분적으로 설치되어 있기 때문에, 캡의 내부 공간을 가능한 한 크게 확보하면서, 높이 방향으로 정밀도가 좋게 위치 결정을 행할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시형태 1에 관한 반도체 광 장치의 사시도다.
도 2는 본 발명의 실시형태 1에 관한 반도체 광 장치가 갖는 캡의 사시도다.
도 3은 본 발명의 실시형태 1에 관한 반도체 광 장치가 갖는 캡의 저면도다.
도 4는 본 발명의 실시형태 1에 관한 반도체 광 장치의 내부 구성을 나타낸 사시도다.
도 5는 본 발명의 실시형태 1에 관한 반도체 광 장치가 갖는 스템의 평면도다.
도 6은 본 발명의 실시형태 1에 관한 반도체 광 장치의 측단면도로서, 도 1의 A-A'선에 따른 단면도다.
도 7은 도 6의 파선 X로 둘러싼 부위를 확대한 확대 단면도다.
도 8은 본 발명의 실시형태 1에 관한 반도체 광 장치가 갖는 작용 효과로서의, 볼록부에 의한 높이 방향 위치 결정의 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시형태 1에 관한 반도체 광 장치의 변형예를 나타낸 도면으로, 캡 및 스템의 변형예를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시형태 1에 관한 반도체 광 장치의 변형예를 나타낸 도면으로, 캡 및 스템의 변형예를 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시형태 1에 관한 반도체 광 장치의 변형예를 나타낸 도면으로, 캡 및 스템의 변형예를 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시형태 1에 관한 반도체 광 장치의 변형예를 나타낸 도면으로, 캡 및 스템의 변형예를 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 본 발명의 실시형태 1에 관한 반도체 광 장치의 변형예를 나타낸 도면으로, 캡 및 스템의 변형예를 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 도 11에 관한 변형예에서의 접착제에 의한 접착의 상태를 도시한 도면이다.
도 15는 본 발명의 실시형태 1에 관한 반도체 광 장치로의 접착제에 의한 접착의 상태를 나타내고 있다.
도 16은 본 발명의 실시형태 1에 관한 반도체 광 장치의 변형예를 도시한 도면이다.
도 17은 본 발명의 실시형태 2에 관한 반도체 광 장치의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 18은 본 발명의 실시형태 2에 관한 반도체 광 장치가 갖는 캡의 저면도다.
도 19는 본 발명의 실시형태 2에 관한 반도체 광 장치의 변형예를 도시한 도면이다.
도 20은 본 발명의 실시형태 2에 관한 반도체 광 장치의 변형예를 도시한 도면이다.
도 21은 본 발명의 실시형태 3에 관한 반도체 광 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 22는 본 발명의 실시형태 3에 관한 반도체 광 장치의 구성을 나타낸 단면도로서, 슬릿 구조를 설치한 단차부 근방의 단면을 도시한 도면이다.
도 23은 본 발명의 실시형태 3에 관한 반도체 광 장치의 변형예를 도시한 도면이다.
도 24는 본 발명의 실시형태 3에 관한 반도체 광 장치의 변형예를 도시한 도면이다.
도 25는 본 발명의 실시형태에 대한 비교예를 도시한 도면이다.

실시형태 1.

[실시형태 1의 장치의 구성]

도 1은, 본 발명의 실시형태 1에 관한 반도체 광 장치(20)의 사시도다. 본 실시형태에서는, 반도체 광 장치(20)에 CAN 패키지 구조를 채용하고 있다. 도 1에 있어서, 반도체 광 장치(20)는, 스템(32)에 씌워진 뚜껑형 물체로서의 캡(28)으로 구성되어 있다. 스템(32)과 캡(28)은 접착제에 의해 고착되어 있다. 캡(28)으로 덮인 내부는 기밀밀봉되어 있다. 밀봉 가스는, 공기, 드라이 가스 또는 질소 등이다.

(캡의 구성)

도 2는, 본 발명의 실시형태 1에 관한 반도체 광 장치(20)가 갖는 캡(28)의 사시도다. 캡(28)은, 수지제이다. 캡(28)은, 통 형상 몸통부(28a)를 구비하고 있다. 통 형상 몸통부(28a)는, 일단 및 타단과 일단과 타단을 연결하는 외표면 및 내표면(28d)을 갖고 있다. 캡(28)은, 통 형상 몸통부(28a)의 일단측에 설치된 판부(28b)를 갖고 있다. 캡(28)은, 통 형상 몸통부(28a)의 타단측에 설치된 가장자리부(28c)를 구비하고 있다. 가장자리부(28c)가 스템(32)에 접착제(140)를 개재하여 접착됨으로써, 반도체 광 소자(100)가 덮인다. 접착제(140)는 가장자리부(28c)의 전체 둘레에 걸쳐 도포되어 있다.

렌즈(27)는, 판부(28b)에 설치되어 캡(28)과 일체화되어 있다. 렌즈(27)는, 일체 몰드 성형에 의해 캡(28)과 일체로 성형된다.

캡(28)은, 3개의 오목부(29)를 구비하고 있다. 이하, 편의상, 3개의 오목부(29)를, 각각 오목부 29a, 29b, 29c로서 구별한다.

도 3은, 본 발명의 실시형태 1에 관한 반도체 광 장치(20)가 갖는 캡(28)의 저면도다. 도 3a에, 캡(28) 저면측의 각 구성을, 부호와 함께 나타낸다. 도 3b에 나타낸 것과 같이, 통 형상 몸통부(28a)는, 3개의 제1부분 P1과, 3개의 제2부분 P2를 구비하고 있다. 복수의 제2부분 P2는, 통 형상 몸통부(28a)의 원주 방향으로 이격되어 설치되고, 제1부분보다도 내표면 28d측으로 돌출한 부분이다. 제1부분 P1은, 내경 r1을 갖고 있다. 제2부분 P2는, 내경 r2를 갖고 있다. 내경 r2는 내경 r1보다도 작다. 또한, 캡(28)은, 제1부분 P1은 두께가 얇고, 제2부분 P2는 두께가 두꺼운 부분으로 되어 있다. 실시형태 1에 한정되지 않고, 그것의 변형예 및 실시형태 2, 3에 대해서도, 이 제1부분 P1 및 제2부분 P2는 동일한 구성이다.

(스템의 구성)

도 4는, 본 발명의 실시형태 1에 관한 반도체 광 장치(20)의 내부 구성을 나타낸 사시도다. 도 4에 있어서, 스템(32)에는 막대 형상 단자로서의 리드 핀(36)이 고착되어 있다. 여기에 도시된 반도체 광 장치(20)는 일례로서 리드 핀(36)이 4개인 경우이지만, 더 많은 개수의 리드 핀(36)이 설치되어 있는 경우도 있다.

스템(32)은 금속제, 예를 들면, 직경이 3∼10mm 정도인 철제의 원판에서 리드 핀(36)이 삽입되는 관통공(40)이 리드 핀(36)의 개수에 대응하여, 4개 천공되어 있다. 리드 핀(36)은 유리제의 허메틱(hermetic) 재료(44)에 의해 스템(32)에 고착된다. 또한, 이 허메틱 재료에 의해 관통공(40)과 리드 핀(36)의 틈이 밀봉되어 있다. 스템(32)의 제1 주표면으로서의 상부면(32a) 위에는 금속 블록(14)이 땜납으로 고착되고, 이 금속 블록(14) 위에 서브마운트(13)가 땜납으로 더 고착되고, 이 서브마운트(13)에 반도체 광 소자(100)가 땜납으로 고착되어 있다. 반도체 광 소자(100)는, 반도체 레이저 소자이다. 이때, 반도체 광 장치(20)를, 반도체 광 소자로서 포토 다이오드를 사용한 수광장치로 해도 된다.

이 반도체 광 소자(100)는, 신호선으로서의 금 선(15)에 의해 스템(32)의 상부면(32a) 측에서 리드 핀(36)과 접속된다.

캡(28)은 스템(32)의 상부면(32a) 측에 있는 리드 핀(36)의 돌출부, 금 선(15), 금속 블록(14), 서브마운트(13), 및 반도체 광 소자(100) 등의 구성 부분을 덮는다. 캡(28)과 스템(32)의 표면은 접착제(140)로 접착되어, 캡(28) 내부의 공간은 기밀밀봉된다. 캡(28)의 정상부는 렌즈(27)가 일체화되어 있고, 이 렌즈(27)를 통해 레이저 광이 출사된다.

실시형태 1에서는, 반도체 광 소자(100)를 탑재하는 대좌(mount)를, 서브마운트(13)와 금속 블록(14)의 적층 구조로 한다. 서브마운트(13) 및 금속 블록(14)은 「열전도성 재료로 형성된 대좌」를 구성하고 있다. 이 대좌는, 반도체 광 소자(100)의 방열에 사용된다. 즉 대좌가 방열 기능을 갖고 있다. 반도체 광 소자(100)는 서브마운트(13) 위에 정션(junction)을 아래로 하여 접속되어 있다. 서브마운트(13)는, 반도체 광 소자(100)와 금속 블록(14) 사이의 열응력의 완화와 반도체 광 소자(100)의 방열을 행하기 위해 설치된다. 서브마운트(13)의 재료는, 질화 알루미늄(AlN)이다. 금속 블록(14)의 재료는, 구리(Cu)이다. 서브마운트(13)와 금속 블록(14)을 고착하는 땜남은, 재료를 AuSn로 하는 저융점 땜납이다. 서브마운트(13)의 재료를 탄화 규소(SiC)로 해도 된다.

도 5는, 본 발명의 실시형태 1에 관한 반도체 광 장치(20)가 갖는 스템(32)의 평면도다. 도 5에는, 파선에 의해, 캡(28)이 겹치는 위치가 도시되어 있다. 스템(32)에는, 3개의 볼록부(33)가 설치되어 있다. 도 3과 도 5를 비교함으로써 알 수 있는 것과 같이, 볼록부(33)는, 평면에서 볼 때 복수의 제2부분 P2와 겹치는 위치에 설치되어 있다. 이와 같이, 실시형태 1에 관한 반도체 광 장치(20)에서는, 스템(32)이, 평면에서 볼 때 캡(28)의 복수의 제2부분 P2와 겹치는 위치에, 캡(28)의 표면에 각각 당접하는 복수의 볼록부(33)를 구비하고 있다.

또한, 본 실시형태에서는, 도 3과 도 5를 비교하여 알 수 있는 것과 같이, 캡(28)이, 볼록부(33)가 당접하는 부위에 오목부(29)를 구비하고 있다. 캡(28)의 오목부(29)는, 적어도 볼록부(33)의 외형보다도 큰 개구 단면적을 갖고 있어, 스템(32)의 볼록부(33)와 끼워맞추도록 되어 있다. 또한, 후술하는 것과 같이, 오목부(29)의 깊이 D는, 볼록부(33)의 높이 H보다도 작다.

복수의 볼록부(33)는, 복수의 제2부분 P2와 각각 겹치는 위치에, 부분적으로 설치된 것이다. 제2부분 P2 및 볼록부(33)는, 스템(32) 위의 3개의 위치에 1세트씩 설치되어 있다. 이 3개의 위치는, 상부면(32a)에 예각 삼각형을 그린다. 이에 따라, 3점으로 캡(28)을 안정적으로 지지할 수 있다.

접착제(140)는, 가장자리부(28c)의 전체 둘레에 걸쳐 도포되어 있고, 가장자리부(28c) 전체가 스템(32)의 상부면(32a)에 접착제(140)로 고착된다. 즉, 오목부(29)와 볼록부(33)가 접착제(140)로 고착되는 동시에, 이 이외의 부위(제1부분 P1)에 대해서도 가장자리부(28c)와 상부면(32a)이 접착제(140)로 고착되어 있다.

본 실시형태에 따르면, 높이 방향 위치 결정용의 볼록부(33)와 당접해야 할 제2부분 P2가, 통 형상 몸통부(28a)에 부분적으로 설치되어 있다. 여기에서 말하는 높이 방향이란, 도 1에서 말하면 Z축 방향으로, 반도체 광 소자(100)의 광축 방향이다. 부분적인 제2부분 P2의 형성에 의해, 상대적으로 작은 내경 r2로 되어 버리는 제2부분 P2를 국소적으로 설치하는데에 그칠 수 있다. 이에 따라, 볼록부(33)와 당접하지 않아도 되는 제1부분 P1을, 상대적으로 큰 내경 r1으로 형성할 수 있다. 상부면(32a) 중에서 내경 r1에 맞닿는 영역에 대해서는, 직경 방향으로 상대적으로 스페이스를 넓게 취할 수 있다. 그 결과, 캡(28)의 내부 공간을 가능한 한 크게 확보하면서, 높이 방향으로 정밀도가 좋게 위치 결정을 행할 수 있다.

도 25는, 본 발명의 실시형태에 대한 비교예를 나타낸 도면으로, 비교예로서의 스템(1232)의 상부면을 나타내고 있다. 스템(1232)은, 원주형의 볼록부(1233)를 구비하고 있다. 이 볼록부(1233)가, 스템(32)의 볼록부(33)와 동등한 기능을 발휘하여, 캡(28)의 가장자리부(28c)와 접착되는 것으로 한다. 이와 같은 비교예의 경우, 전자부품의 실장 스페이스는, 볼록부(1233)의 내측의 영역에 한정된다. 이것을 실시형태 1에 관한 스템(32)의 상부면, 즉 도 5와 비교해 보면, 스템(32)에서는 볼록부(33)가 부분적으로 설치되어 있고, 게다가 캡(28)의 제2부분 P2가 부분적으로 설치되어 있다. 이 때문에, 비교예보다도, 실시형태 1에 관한 캡(28)은 그것의 내부 공간을 가능한 한 크게 확보할 수 있다.

정밀도 좋은 위치 결정은, 볼록부(33)의 선단을 각각 적절하게 절삭하는 것 등을 하여 용이하게 실현할 수 있다. 즉, 렌즈(27)와 반도체 광 소자(100) 사이의 거리가 지나치게 큰 것 같으면, 3개의 볼록부(33)를 균등하게 절삭하여, 캡(28)을 보다 스템(32)측에 위치시키면 된다. 또한, 스템(32)의 상부면(32a)을 완전한 수평면으로 하는 것은 제조 기술상 어려워, 위치에 의해 공차 범위 내에서 일정한 격차가 존재할 수 있다. 이것에 따른 캡(28)의 기울기를 시정하기 위해, 복수의 볼록부(33)의 한 개 한개의 높이를 다르게 하도록 볼록부(33)의 선단을 절삭할 수도 있다. 이에 따라, 캡(28)의 기울기를 보정할 수 있다. 또한, 볼록부(33)는 부분적으로 설치되어 있어, 절삭가공도 용이하다.

또한, 캡(28)에서는, 오목부(29)가 사각형의 윤곽을 갖는 개구를 갖고 있다. 즉, 오목부(29)의 개구는, 4개의 변을 갖고 있다. 이에 따라, 오목부(29)에 볼록부(33)가 끼워짐으로써 평면 방향(도 1에서는 X-Y 평면 방향)에 대한 캡(28)과 스템(32)의 위치 어긋남을 방지할 수도 있다. 즉, 평면 방향에 있어서 정밀도가 좋은 위치 결정도 가능하다.

(측단면의 구성)

도 6은, 본 발명의 실시형태 1에 관한 반도체 광 장치(20)의 측단면도로서, 도 1의 A-A'선에 따른 단면도다. 반도체 광 소자(100)의 광축 AX와 렌즈의 중심 C가 일치하는 위치 관계로 캡이 고착되어 있다. 이것은, 복수의 볼록부(33)의 선단을 서로 높이가 다르도록 적절하게 절삭함으로써, 정밀도가 좋은 위치 결정이 실현된 것이다.

도 7은, 도 6의 파선 X로 둘러싼 부위를 확대한 확대 단면도다. 여기에서는, 편의상, 볼록부 33b를 예시하고 있지만, 다른 볼록부(33)(볼록부 33a, 33c)에 대해서도 동일한 구성을 구비하는 것이다. 도 7에 나타낸 것과 같이, 볼록부 33b는, 높이 H를 구비하고 있다. 또한, 오목부 29b는, 깊이 D를 구비하고 있다. 깊이 D는, 높이 H보다도 작다. 또한, 볼록부(33)는, 상단면(133b)과, 측면(133a)을 구비하고 있다. 더구나, 오목부 29b는, 저면(129a)과 측면(129b)을 구비하고 있다. 저면(129a)의 폭 W2는, 상단면(133b)의 폭 W1보다도, 크다.

도 7에서는 오목부 29b 및 볼록부 33b의 일방향 단면만을 나타내고 있지만, 도 7과 지면 수직 방향으로 오목부 29b 및 볼록부 33b를 절단한 경우의 단면 구성도, 도 7과 같은 것으로 한다. 즉, 각각의 오목부(29)의 가장자리의 윤곽은, 각각의 볼록부(33)의 외형보다도 약간 큰 치수를 구비하고 있어, 오목부(29) 내부에 볼록부(33)가 들어가도록 되어 있다.

저면(129a)의 폭 W2와 상단면(133b)의 폭 W1의 차이는, 본 실시형태에서는 후술하는 접착제(140)도 고려하고 있는 정도로 크게 하고 있지만, 반드시 충분히 크게 하지 않아도 되고, 과부족이 없게 끼워질 수 있는 정도의 공차 범위 내에서 작성해도 된다.

이와 같은 구성에서 접착제(140)에 의한 접착 고착이 실시됨으로써, 볼록부(33)의 상단면(133b)(Z축을 향하는 면)과 함께, 볼록부(33)의 측면(133a)(XY 평면에 수직한 면)을 접착할 수 있다. 이와 같은 접착에 의해 견고하게 고착을 할 수 있어, 횡 하중 내성을 향상시킬 수 있다.

도 8은, 본 발명의 실시형태 1에 관한 반도체 광 장치(20)가 갖는 작용 효과로서의, 볼록부(33)에 의한 높이 방향 위치 결정의 상태를 설명하기 위한 도면이다. 볼록부 33b와 볼록부 33c가, 다른 높이 H1, H2를 구비하고 있다. 본 실시형태에서는, 스템(32)의 상부면(32a)은, 위치에 따라 갭 G의 높이의 차이가 있는 경우를 예시하는 것으로 한다. 이 경우, 본 실시형태에서는, 이 갭 G를 완화하도록, 볼록부 33b의 높이 H1을, 볼록부 33c의 높이 H2보다도, 크게 취하고 있다. 한편, 오목부 29b, 29c은, 모두, 같은 깊이 D를 구비한다.

전술한 것과 같이, 오목부(29)의 깊이 D는, 볼록부(33)의 높이 H보다도 작다. 따라서, 볼록부 33b의 돌출이 크게 된 양만큼, 오목부 29b는 상대적으로 상부면(32a)으로부터 높은 위치에 지지된다. 그 결과, 상부면(32a) 위에 존재하는 갭 G에 관계 없이, 캡(28)의 경사를 억제하여, 캡(28)의 자세를 조절할 수 있다. 이와 같은 오목부(29) 및 볼록부(33)에 의한 캡(28)의 높이 위치 및 자세 조절에 따르면, 복수의 볼록부(33)의 절삭량을 적절히 조절함으로써, 도 6에 나타낸 것 같이, 렌즈(27)와 반도체 광 소자(100)의 위치 관계를 정밀도가 좋게 조절할 수 있다.

[실시형태 1의 장치의 변형예]

도 9 내지 도 13은, 본 발명의 실시형태 1에 관한 반도체 광 장치(20)의 변형예를 나타낸 도면으로, 캡(28) 및 스템(32)의 변형예를 설명하기 위한 도면이다.

도 9의 변형예에서는, 캡 28 대신에, 캡 228을 사용한다. 캡 228은, 제2부분 P2의 구성(구체적으로는, 오목(229)의 형상)에 있어서 캡 28과 다르지만, 그 이외는 동일하다. 도 9a는 캡 228의 저면도이고, 도 9b는 캡 228과 스템(32)을 겹친 경우에 있어서의 도 9a의 B-B'선에 따른 단면도다.

도 9a에 나타낸 것과 같이, 본 변형예에서는, 3개의 오목부(229) 각각이, 캡(228)에 있어서 가장자리부의 내측으로부터 외측까지 연속되어 뻗는 한개의 홈으로서 형성되어 있다. 즉, 오목부(229)가, 내표면(228d)으로부터 캡(228)의 외표면에 걸쳐 한개의 연속된 홈이다. 도 9b에 나타낸 것과 같이, 이 홈으로서의 오목부(229)의 내부에, 볼록부(33)가 끼워져 들어가는 동시에, 접착제(140)에 의해 그것들이 고착되어 있다. 오목부(229)와 볼록부(33)가 접착제(140)로 고착되는 동시에, 이 이외의 부위(제1부분 P1)에 대해서도 가장자리부(28c)와 상부면(32a)이 접착제(140)로 고착되어 있다.

도 10의 변형예에서는, 캡 28 대신에, 캡 328을 사용한다. 캡 328은, 제2부분 P2의 구성(구체적으로는, 단차부(329)의 형상)에 있어서 캡 28과 다르지만, 그 이외는 동일하다.

도 10a는 캡(328)의 저면도이고, 도 10b는 캡(328)과 스템(32)을 겹친 경우에 있어서의 도 1 0a의 C-C'선에 따른 단면도다. 본 변형예에서는, 3개의 단차부(329) 각각이, 캡(328)에 있어서의 가장자리부(328c)의 내측으로부터 외측까지 돌출되는 계단부로서 형성되어 있다. 즉, 단차부(329)가, 내표면(328d)측으로 부분적으로 돌출한 볼록부이다.

단, 도 10b에 단면 형상을 나타낸 것과 같이, 가장자리부(328c)의 저면은 단차부(329)의 저면보다도 돌출되어 있어, 가장자리부(328c) 표면을 기준으로 하면, 단차부(329)의 표면 쪽이 상대적으로 낮게 움푹 들어가 있다. 볼록부(33)의 상단면은, 이 단차부(329)의 표면과 당접한다. 이와 같이 하여, 단차부(329)에 볼록부(33)가 끼워져 들어가는 동시에, 접착제(140)에 의해 그것들이 고착되어 있다. 단차부(329)와 볼록부(33)가 접착제(140)로 고착되는 동시에, 이 이외의 부위(제1부분 P1)에 대해서도 가장자리부(328c)와 상부면(32a)이 접착제(140)로 고착되어 있다.

도 11의 변형예에서는, 캡 28 대신에 상기한 캡 328을 사용하는 동시에, 스템 32 대신에 하기에서 서술하는 스템 432를 사용한다. 스템 432는, 볼록부 433의 구성에 있어서 스템 32와 다르지만, 그 이외는 동일하다.

도 11a는 스템(432)의 평면도이며, 도 11b는 캡(328)과 스템(432)을 겹친 경우에 있어서 도 11a의 D-D'선에 따른 단면도다. 본 변형예에 관한 볼록부(433)는, 볼록부 33과 비교하여, 스템(432)의 직경 방향의 치수가 크게 취해져 있다. 그 결과, 도 11b에 나타낸 것과 같이, 캡(328)의 단차부(329) 저면의 전체에 걸쳐, 볼록부(433)의 상단면이 접촉할 수 있다. 이와 같은 형태이어도 된다.

또한, 스템(32) 위의 3개의 볼록부(33) 대신에, 1개의 연속된 원형의 볼록부로 변경할 수도 있다. 이 경우, 제2부분 P2 부근의 단면 형상은 도 11b와 같지만, 금속 블록(14) 등의 각종 부품 탑재 영역이, 스템(32)의 가장자리부 부분보다도 한층 더 높아진다. 이와 같은 구성이어도 된다. 3개의 볼록부(33)를 개별적으로 설치하는 경우와 비교하여, 1개의 오목부를 설치하는 것에 그침으로써, 보다 단순한 구조로 할 수 있고, 위치 결정 정밀도를 희생으로 하지 않고, 제조 코스트를 낮출 수 있다.

도 12의 변형예에서는, 캡 28 대신에, 캡 528을 사용한다. 캡 528은, 제2부분 P2의 구성에 있어서 캡 28과 다르지만, 그 이외는 동일하다.

도 12는, 캡(528)의 저면도다. 도 12에서는, 제2부분 P2가, 두께로는 되지 않고 있다. 즉, 캡(528)의 통 형상 몸통부는, 제1부분 P1과 제2부분 P2에서 거의 동일하다. 그 대신에, 도 12에 나타낸 것과 같이, 제2부분 P2가 캡(528)의 원통 중심축측으로 3개소 정도 부분적으로 돌출하고 있다. 가장자리부(528c)에 있어서 이 부분적으로 돌출된 3개의 부위에, 오목부 529a, 529b, 529c기 각각 설치되어 있다. 오목부(529)는 도 9b와 같이 스템(32)의 볼록부(33)를 그 내부에 받아들여, 서로 당접할 수 있다.

도 13의 변형예에서는, 캡 28 대신에 캡 628을 사용하는 동시에, 스템 32 대신에 스템 632를 사용한다. 도 13a는 캡(628)의 저면도이고, 도 13b는 스템(632)의 평면도다. 상기한 실시형태 1에서는, 「제2부분 P2, 오목부(29) 및 볼록부(33)의 세트」가, 1개의 통 형상 몸통부(28a)에 3개 형성되어 있고, 전술의 각종 변형예에서도 이것은 동일하였다. 이에 대해, 도 13의 변형예에서는, 「제2부분 P2, 오목부(629) 및 볼록부(633)의 세트」가, 1개의 통 형상 몸통부(28a)에 2개만 설치되어 있고, 이 점이 상기한 실시형태 1과는 다르다. 도 13에 나타낸 변형예에서는, 제2부분 P2가, 대향하는 2개소에, 어느 정도 큰 폭을 갖고 형성되어 있다. 이것에 따라, 오목부(629) 및 볼록부(633)도, 실시형태 1과 비교하여 상대적으로 큰 외형(면적)을 갖고 있다. 이에 따라, 2점 지지에 의해서도 안정적으로 캡(628)을 지지, 고착할 수 있어, 실시형태 1과 마찬가지로 캡(628)의 내부 공간을 넓게 취할 수 있다.

여기에서, 도 14는, 상기 도 11에 관한 변형예에서의 접착제(140)에 의한 접착의 모양을 도시한 도면이다. 도 14에 관한 구성에 따르면, 도면 좌측(캡(328)의 외측)에 접착제(140)가 모이기 때문에, 도면 우측(캡(328)의 내표면(328d)측)으로 접착제가 유출되는 것을 억제하는 효과가 있다. 도 15는, 본 발명의 실시형태 1에 관한 반도체 광 장치(20)에서의 접착제(140)에 의한 접착의 상태를 나타내고 있다. 도 15에 관한 구성에 따르면, 접착제(140)가 오목부(29)의 중심에 모이기 때문에, 캡(28)의 가장자리부(28c) 외측으로의 접착제(140)의 유출을 억제할 수 있다. 이와 같이, 오목부(29) 및 볼록부(33)와 상기 변형예에 따르면, 접착제(140)의 흐름을 억제하여, 접착제의 양, 위치를 제어하는 효과가 있다.

도 16은, 본 발명의 실시형태 1에 관한 반도체 광 장치(20)의 변형예를 도시한 도면이다. 도 16은, 오목부 29 및 볼록부 33 대신에, 오목부 1029 및 볼록부 1033을 설치한 캡(1028) 및 스템(1032)을 사용하는 것이다. 이 이외의 구성에 대해서는, 캡 1028 및 스템 1032는, 캡 28 및 스템 32와 동일한 구성을 갖고 있다.

스템(1032)은, 볼록부(1033)를 구비하고 있다. 볼록부(1033)는, 상단면(1033c)과, 폭 W4를 갖는 제1 측면(1033a)과, 폭 W3(단, W3<W4)을 갖는 제2 측면(1033b)을 구비하고 있다. 볼록부(1033)는, 높이 H 방향으로 갈수록, 즉, 상단면(1033c)측일수록, 단계적으로 외형이 작아진다.

캡(1028)은, 복수의 단차를 갖는 오목부(1029)를 구비하고 있다. 오목부(1029)는, 저면(1029a)과, 폭 W6을 갖는 제1 측면(1029b)과, 폭 W5(단, W5>W6)를 갖는 제2 측면(1029c)을 구비하고 있다. 오목부(1029)는, 깊이 D 방향으로 갈수록, 즉, 저면(1029a)측일수록, 단계적으로 외형이 작아진다.

이와 같은 구성에 따르면, 접착제가 렌즈 피착면의 중심에 모이기 때문에, 렌즈의 측면으로의 접착제의 유출을 억제할 수 있다. 또한, 접착 면적 향상에 의한 접착력 향상이라고 하는 효과도 있다.

도 16에서는 오목부(1029) 및 볼록부(1033)의 일방향 단면만을 나타내고 있지만, 도 16과 지면 수직 방향으로 오목부(1029) 및 볼록부(1033)를 절단한 경우의 단면 구성도, 도 16과 동일한 것으로 한다. 즉, 각각의 오목부(1029)의 가장자리의 윤곽은, 각각의 볼록부(1033)의 외형보다도 약간 큰 치수를 구비하고 있어, 오목부(1029) 내부에 볼록부(1033)가 들어가도록 되어 있다.

실시형태 1에서는, 스템(32)이 볼록부(33)를 가졌지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 캡(28)이, 복수의 제2부분 P2 각각에, 볼록부를 갖는 것이어도 된다. 이에 따라, 스템(32)에 있어서 볼록부(33)가 있었던 위치에, 이것 대신에 오목부(29)를 형성해도 된다. 또한, 높은 정밀도 위치 결정은, 복수의 볼록부(33)에 대해 높이 H를 다르게 할 뿐만 아니라, 이것 대신에 또는 이와 함께, 복수의 오목부(29)에 대해 깊이 D를 다르게 하여 조절해도 된다.

이때, 볼록부(33)는 스템(32)의 깎아내기에 의해 형성해도 되고, 별도의 부품으로서 작성한 금속 블록편을 상부면(32a)에 용접 등으로 고정하여 볼록부(33)를 형성하도록 해도 된다.

본 발명에 있어서는, 제2부분 P2를 부분적으로 설치하는 위치는, 통 형상 몸통부(28a)의 원주 방향의 3개소에 한정되지 않는다. 제2부분 P2를 부분적으로 설치하는 위치는 통 형상 몸통부(28a)의 원주 방향의 복수의 위치(2개, 3개, 4개 또는 그 이상의 위치)에 적절히 설치되면 되고, 이것에 평면에서 볼 때 겹치도록 볼록부(33)는 스템(32) 위의 복수의 위치에 설치되어 있어도 된다.

이때, 볼록부(33)는 평면에서 볼 때 사각형 형상으로 했지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 평면에서 볼 때, 삼각형, 사다리꼴, 또는 오각형 이상의 다각형으로 해도 된다. 또한, 평면에서 볼 때, 원형, 타원형으로 해도 된다. 또한, 볼록부(33)와 오목부(29)의 윤곽 형상은 반드시 같지(유사하지) 않아도 되고, 오목부(29)에 들어갈 수 있는 볼록부이면 된다.

실시형태 2.

도 17은, 본 발명의 실시형태 2에 관한 반도체 광 장치의 구성을 설명하기 위한 도면이다. 실시형태 2에 관한 반도체 광 장치는, 캡(28)의 제2부분 P2의 구성을 제외하고, 실시형태 1에 관한 반도체 광 장치(20)와 동일한 구성을 구비하는 것으로 한다.

도 17에 도시된 것은, 실시형태 2에 관한 반도체 광 장치의 캡(728)에 있어서, 도 6의 X 부분에 상당하는 부위의 확대 단면도다. 이것은, 도 7 또는 도 9 내지 도 11 등에 나타낸 부위에 상당하는 부위의 단면도다. 또는, 도 14에 상당하는 부위의 확대 단면도다. 캡 728은, 관통구멍(700)을 구비하고 있는 점을 제외하고, 캡 328과 마찬가지로, 3개의 제2부분 P2에 각각 단차부(329)(단차부 329a, 329b, 329c)를 구비하고 있다.

캡(728)과 도 14에 나타낸 스템(432)을 조립할 때, 관통구멍(700)은, 제1 구멍이, 볼록부 433b의 측면에 위치하고 있다. 또한, 제2 구멍이, 단차부(329)의 외측, 즉 캡(728)의 외주면 위에 위치하고 있다. 이 관통구멍(700)은, 접착제(140)의 도피 구멍(spill port)으로서 기능한다. 접착제(140)를 빠져나가게 하는 관통구멍(700)을 설치함으로써, 접착에 기여해야 할 단차부(329b)와 스템(432)의 볼록부 433b 사이의 접착제(140)의 양을 가능한 한 일정량에 가깝게 할 수 있다.

도 18a는, 본 발명의 실시형태 2에 관한 반도체 광 장치가 갖는 캡(728)의 저면도다. 도 18a에 나타낸 것과 같이, 3개의 제2부분 P2 각각에, 관통구멍(700)을 한 개씩 설치해도 된다. 이때, 제2부분 P2 각각에 대해, 관통구멍(700)을 복수개씩 설치해도 된다. 도 18b는, 캡(728)과 스템(432)을 접착했을 때의 상태를 도시한 도면이다.

도 19 및 도 20은, 본 발명의 실시형태 2에 관한 반도체 광 장치의 변형예를 도시한 도면이다. 도 19는 관통구멍(702)을 설치한 캡(28)의 저면도이고, 도 20은 이 캡(28)과 스템(32)을 조립한 상태에 있어서의 단면도를 나타낸 것이다. 이 변형예는, 실시형태 1의 변형예에 관한 캡(28)에 대해, 각각의 제2부분 P2에, 상기한 관통구멍 700과 마찬가지로 관통구멍 702를 설치한 구성이다.

이때, 관통구멍 700은, 모든 제2부분 P2에 설치하지 않아도 되고, 3개의 제2부분 P2 중에서 1개 또는 2개의 제2부분 P2에만 설치해도 된다.

실시형태 3.

도 21은, 본 발명의 실시형태 3에 관한 반도체 광 장치의 구성을 도시한 도면이다. 도 21에는, 실시형태 3에 관한 반도체 광 장치가 갖는 캡(828)의 구성이 도시되어 있다. 캡(828)은, 3개의 제2부분 P2에 단차부(329)를 구비하고 있어, 기본적으로는 캡 328과 동일한 구성을 구비하고 있다. 그렇지만, 단차부(329) 각각의 표면에, 슬릿 구조(800)를 구비하고 있는 점이 다르다. 이 점을 제외하고, 실시형태 3에 관한 반도체 광 장치는, 실시형태 1에 관한 반도체 광 장치와 동일한 구성을 구비하는 것으로 한다.

슬릿 구조(800)는, 평행하게 형성된 복수개의 슬릿이다. 이와 같이, 실시형태 3에 관한 캡은, 가장자리부(328c)의 스템(32)에 접착되는 면에, 통 형상 몸통부(328a)의 원주 방향을 따라 이격되어 설치된 슬릿 구조(800)를 구비한다. 이때, 이격된 것이 아니고, 통 형상 몸통부(328a)의 원주 방향을 따라 연속적으로 뻗는 동심원 형상의 복수의 슬릿이 설치되어 있어도 된다.

도 22는, 본 발명의 실시형태 3에 관한 반도체 광 장치의 구성을 나타낸 단면도로서, 슬릿 구조(800)를 설치한 단차부(329) 근방의 단면을 도시한 도면이다. 이와 같이 복수개의 슬릿을 설치함으로써, 슬릿에 접착제(140)가 들어가, 접착 면적을 늘릴 수 있다.

도 23 및 도 24는, 본 발명의 실시형태 3에 관한 반도체 광 장치의 변형예를 도시한 도면이다. 도 23에 나타낸 것과 같이, 단차부(329) 그 자체가 아니고, 단차부(329) 부근에 있어서의 캡(828)의 가장자리부(328c) 저면에 대해, 슬릿 구조(801)를 설치해도 된다. 또는, 도 24에 나타낸 것과 같이, 슬릿 구조(800)의 각각의 슬릿의 방향을 회전시킨 슬릿 구조(802)를 설치해도 된다(예를 들면, 도 24에서는, 90도 회전시킨 것이다). 슬릿 구조 801, 802의 단면 구조, 폭 및 개수는, 슬릿 구조 800과 동일하게 하면 된다.

이때, 도시하지 않지만, 실시형태 1에 관한 캡(28)의 오목부(29)의 내부(저면(129a) 또는 측면(129b))에 대해 슬릿 구조를 설치해도 된다.

13 서브마운트, 14 금속 블록, 15 금 선, 20 반도체 광 장치, 27 렌즈, 28 캡, 28a 통 형상 몸통부, 28b 판부, 28c 가장자리부, 28d 내표면, 29 오목부, 32 스템, 32a 표면, 32a 상부면, 33 볼록부, 36 리드 핀, 40 관통공, 44 허메틱 재료, 100 반도체 광 소자, P1 제1부분, P2 제2부분

Claims

스템과,
상기 스템에 부착된 반도체 광 소자와,
일단 및 타단과 상기 일단과 타단을 연결하는 외표면 및 내표면을 갖는 통 형상 몸통부, 상기 일단측에 설치된 판부, 및 상기 타단측에 설치된 가장자리부를 구비하고, 상기 가장자리부가 상기 스템에 접착됨으로써 상기 반도체 광 소자를 덮는, 수지제의 캡과,
상기 판부에 설치되어 상기 캡과 일체화된 렌즈를 구비하고,
상기 통 형상 몸통부는,
제1부분과,
상기 통 형상 몸통부의 원주 방향으로 이격되어 설치되고, 상기 제1부분보다도 상기 내표면측으로 돌출한 복수의 제2부분을 갖고,
상기 캡과 상기 스템 중 한쪽의 부품이, 평면에서 볼 때 복수의 상기 제2부분과 겹치는 위치에, 상기 캡과 상기 스템 중 다른 쪽의 부품의 표면에 각각 당접하는 볼록부를 구비하며,
복수의 상기 볼록부는, 부분적으로 설치된 상기 제2부분과 각각 겹치는 위치에 설치된 것을 특징으로 하는 반도체 광 장치.
제 1항에 있어서,
상기 다른 쪽의 부품은, 상기 볼록부가 당접하는 부위에, 상기 볼록부와 각각 끼워맞추어지는 복수의 오목부를 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 광 장치.
제 2항에 있어서,
상기 오목부의 깊이는, 상기 볼록부의 높이보다도 작은 것을 특징으로 하는 반도체 광 장치.
제 3항에 있어서,
상기 반도체 광 소자의 광축과 상기 렌즈의 중심이 일치하는 위치 관계로 상기 캡이 고착되도록, 복수의 상기 볼록부는 서로 높이가 다른 것을 특징으로 하는 반도체 광 장치.
삭제
제 1항에 있어서,
상기 제2부분 및 상기 볼록부는, 상기 스템 위의 3개 이상의 위치에 1세트씩 설치되어 있고,
상기 3개 이상의 위치는, 예각삼각형을 그리는 3개의 위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 광 장치.
제 2항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 볼록부는, 높이 방향으로 갈수록 단계적으로 외형이 작아지고,
상기 오목부는, 깊이 방향으로 갈수록 단계적으로 외형이 작아지는 것을 특징으로 하는 반도체 광 장치.
제 2항에 있어서,
상기 다른 쪽의 부품은, 제1 구멍이 상기 볼록부가 들어가는 상기 오목부 내면에 위치하고 또한 제2 구멍이 상기 오목부의 외측에 위치하는 관통구멍을 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 광 장치.
제 1항에 있어서,
상기 다른 쪽의 부품은, 상기 볼록부가 당접하는 부위에, 상기 볼록부가 들어가는 단차부를 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 광 장치.
제 9항에 있어서,
상기 다른 쪽의 부품은, 제1 구멍이 상기 볼록부가 들어가는 상기 단차부 측면에 위치하고 또한 제2 구멍이 상기 단차부의 외측에 위치하는 관통구멍을 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 광 장치.
제 1항에 있어서,
상기 가장자리부의 상기 스템에 접착되는 면에 있어서의 상기 제2부분 주변에, 부분적으로 설치된 슬릿을 구비한 것을 특징으로 하는 반도체 광 장치.