WO2004109814A1 - 光送信装置 - Google Patents

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WO2004109814A1
WO2004109814A1 PCT/JP2004/007394 JP2004007394W WO2004109814A1 WO 2004109814 A1 WO2004109814 A1 WO 2004109814A1 JP 2004007394 W JP2004007394 W JP 2004007394W WO 2004109814 A1 WO2004109814 A1 WO 2004109814A1
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light
light emitting
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substrate
emitting element
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PCT/JP2004/007394
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Hideaki Fujita
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Sharp Corp
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    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H10H20/00—Individual inorganic light-emitting semiconductor devices having potential barriers, e.g. light-emitting diodes [LED]
    • H10H20/80—Constructional details
    • H10H20/85—Packages
    • H10H20/855—Optical field-shaping means, e.g. lenses
    • H10H20/856—Reflecting means
    • H—ELECTRICITY
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    • H10H20/855—Optical field-shaping means, e.g. lenses

Definitions

  • the present invention relates to an optical transmission device, and more particularly, to an optical transmission device that transmits an optical signal using an optical fiber as a transmission medium.
  • an optical transmission device using a light emitting diode as a light source and a multi-mode optical fiber as a transmission medium has been used in home communication or in-vehicle communication using a LAN (Local Area Network).
  • LAN Local Area Network
  • a metal container having a pair of conductive leads arranged opposite to each other, a reflecting surface, and provided at one end of the conductive leads, and a reflecting surface of the metal container
  • An optical semiconductor element having one electrode connected to one of the conductive leads, and a thin metal wire connecting the other electrode of the optical semiconductor element to the other of the conductive leads.
  • An optical semiconductor device see, for example, JP-A-58-56483).
  • a light emitting element for coupling an optical fiber which guides light from a light emitting element pellet on an element base through a transparent body
  • the transparent body has a flat plate-shaped central part facing the light emitting element pellet and a peripheral part.
  • a light-emitting element for coupling an optical fiber characterized in that the thickness of the light-emitting element decreases as the distance from the center of the transparent body increases (for example, see JP-A-59-180515).
  • a case a light emitting element housed in the case, a lead portion for supplying power to the light emitting element from outside, and a light guide provided in the case and emitted by the light emitting element.
  • a light-emitting element coupled to the light-emitting element, wherein the light emitted from the light-emitting element is emitted through the optical fiber coupled to the light-emitting element.
  • a concave reflecting surface is provided facing the light emitting element, and the light emitted from the light emitting element is reflected by the concave reflecting surface and then emitted to the light receiving surface of the optical fiber coupled to the coupling portion.
  • a semiconductor light emitting device see, for example, JP-A-1-241185).
  • the light emitting sources are respectively provided on a plurality of step portions formed on a lead frame as a semiconductor.
  • a distance measuring device to which a segment is attached see, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-188312).
  • the paraboloid of revolution is divided by a plane including the axis of rotation, and a half or less of one side is a mirror surface, and a central luminous flux of emitted light is applied to the parabolic mirror near the focal point of the parabolic mirror.
  • a light projecting device characterized in that a light source is arranged so as to be incident for example, see Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 62-17721).
  • the light coupling device for guiding light emitted from a light emitting element to a light entrance surface on a base end side of an optical fiber facing the light emitting element, the light coupling device is arranged between the light emitting element and the optical fiber.
  • a transmission type light condensing means for transmitting light emitted from the light emitting element and condensing the light on the optical fiber; and a light condensing means disposed on a side of the transmission type light condensing means and radially emitted from the light emitting element.
  • a reflection type light condensing means having a reflection surface for reflecting the reflected light and condensing the light on the optical fiber.
  • An optical coupling device in which the light emitting element is arranged at one focal point of an elliptical surface and the light incident surface of the optical fiber is arranged at the other focal point (for example, see Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-40299). ).
  • the LED chip is mounted on the first lead frame provided with the light through hole in the chip mounting seat so that the light emitting surface of the LED chip faces the light through hole of the first lead frame.
  • the electrode and the second lead frame are wire-bonded, and the LED chip, the bonding wire, the first lead frame, and the tip of the second lead frame are molded with a transparent resin so as to include a light emitting diode mounting structure (for example, see JP-A-60-12782.
  • a general optical transmitter for coupling a light emitting diode (LED) and an optical fiber for example, an optical transmitter manufactured by using transfer molding as shown in Fig. 21 is used.
  • LED light emitting diode
  • Fig. 21 transfer molding
  • the optical transmitter 101 shown in FIG. 21 covers the LED 103 arranged on the lead frame 105 with a resin mold 109, and emits light emitted from the LED 103 by a lens 104 formed by the resin mold 109. Is condensed and coupled to the optical fiber 102.
  • such an optical transmitter has a problem that it is difficult to couple light emitted from the LED 103 to the optical fiber 102 with high efficiency.
  • the radiation distribution of an LED is generally a Lambert distribution whose radiation intensity is represented by a cos function, and has a characteristic that the radiation angle is wider than that of a light source such as a semiconductor laser. For this reason, for example, as shown in FIG. 21, in an optical system manufactured using transfer molding, light with a wide radiation angle out of the light emitted from the LED 103 cannot be coupled to the lens 104, and It becomes.
  • FIG. 23 As a general optical transmission device using a concave mirror, for example, one shown in FIG. 23 is known.
  • the substrate 205 has a concave portion on a part thereof, and the inner wall surface of the concave portion has a high reflectance with an inner diameter gradually increasing from the bottom side toward the upper end side.
  • the concave mirror 108 is considered.
  • the LED 103 is mounted such that the rear surface side of the LED 103 (the side opposite to the light emitting surface 106) is bonded to the bottom surface of the concave portion.
  • the LED 103 is a cube having a thickness and width of 300 ⁇ m
  • the taper angle ⁇ of the concave mirror 108 is 60 °
  • ⁇ 500 / im be the depth of the concave part in order for the concave mirror 108 to change the optical path of the light with a radiation angle of 45 ° or more out of the light that also emits the central force of the light emitting surface 106 of the LED 103.
  • the NA incident on the optical fiber increases when the light is condensed by a lens having a short focal length, There is a possibility that the optical fiber cannot be coupled.
  • a lens with a long focal length is used to reduce the incident NA, it becomes difficult to reduce the size of the optical transmitter including the optical fiber.
  • the concave mirror 108 into a curved concave shape, it is possible to reduce the size of the mirror slightly, but it is inevitable to increase the size of the mirror as compared with that shown in FIG.
  • it is necessary to form a space for wire bonding with the electrode of the LED 103 in a part of the concave mirror 108 which complicates the manufacturing method, increases transmission efficiency, and increases the coupling efficiency to the optical fiber.
  • the fluctuation in the amount of light increases. In other words, the direction of light changes depending on the placement accuracy and shape accuracy of the concave mirror 108, so that the transmission efficiency fluctuates, and the fluctuation in the amount of light coupled to the optical fiber increases, and the dynamic range of optical communication increases.
  • an opening is formed in the lead frame to allow the radiated light from the LED to pass
  • an optical transmitter in which an optical surface side is joined to a lead frame and light emitted from a light emitting surface is coupled to an optical fiber through an opening.
  • wire bonding can be performed on the back side opposite to the front side of the lead frame on which the lens is provided. .
  • the lens or optical fiber
  • the lens can be arranged close to the LED without considering the space for wire bonding as described above, and relatively high coupling efficiency can be obtained.
  • heat dissipation of heat generated by the light emitting element is also important. If the heat dissipation is poor, the temperature of the light emitting element chip itself rises, and the current that can flow through the light emitting element is limited due to the heat resistance of the material. Therefore, the usable environment is limited. For example, it cannot be used in an environment where the temperature is high such as in an automobile or a factory. For this reason, it is necessary to reduce the thermal resistance of the LED chip and its surroundings.
  • Known methods for reducing thermal resistance include mounting LED chips with high heat dissipation and mounting on a substrate made of a material. ⁇ There is a problem that the size of the device is increased.
  • the force of covering the surface of the LED 103 with the resin mold 109 is generally large because the difference between the LED 103 and the resin mold 109 is large.
  • the temperature changes a large thermal stress is generated in the LED 103, which causes another problem.
  • the linear expansion coefficient of GaAs generally used for red LEDs is about 6 ppm ZK
  • the linear expansion coefficient of a transparent resin mold material such as epoxy resin is 60 65 ppm ZK, which is about an order of magnitude larger.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and can achieve both high coupling efficiency, miniaturization, and low cost, and furthermore, has a high heat radiation property and a high use and storage temperature.
  • An optical transmission device having a wide range is provided.
  • the present invention includes a substrate having a through hole, and a light emitting element mounted on the back surface of the substrate and having a light emitting portion.
  • the through hole has an inner wall whose inner diameter increases from the back surface side to the front surface side of the substrate.
  • the light-emitting element is arranged such that the light-emitting portion is exposed in the through-hole, and the light-emitting portion emits radiated light that spreads in the through-hole toward the surface of the substrate, and the through-hole directs the radiated light toward the surface of the substrate. It is an object of the present invention to provide a first light transmitting device that passes radiation and irradiates radiated light irradiated on an inner wall to a surface side of a substrate.
  • the substrate has the through hole, and the through hole has the inner wall whose inner diameter increases from the back surface to the front surface, the radiation radiated from the light emitting unit Of the light, light having a wide radiation angle can be reflected toward the surface of the substrate by the inner wall of the through hole. For this reason, of the radiated light emitted from the light emitting portion, light having a wide radiation angle can be effectively used for optical coupling to an optical fiber or the like, and the coupling efficiency is improved.
  • the light emitting element is arranged on the back surface of the substrate such that the light emitting section is exposed in the through hole, the light emitting section of the light emitting element and the inner wall of the through hole come close to each other. For this reason, the depth of the through-hole required to reflect light with a wide radiation angle to the surface side of the substrate can be made as small as possible, and the optical transmission device can be downsized.
  • the substrate which is originally a wiring component, can be used as an optical component, thereby reducing the number of components and simplifying the manufacturing process. The price will be reduced by adoption.
  • the light emitting element is disposed on the back surface of the substrate so that the light emitting part is exposed in the through hole, the distance between the light emitting part, which is a source of heat, and the substrate, which is a heat radiating medium, is short, and the light emitting element has Heat dissipation is improved.
  • a first optical transmission device includes a substrate having a through hole, and a light emitting element mounted on the back surface of the substrate and having a light emitting portion, wherein the through hole extends from the back surface side to the front surface side of the substrate. And The light-emitting element is arranged so that the light-emitting portion is exposed in the through-hole, and the light-emitting portion emits radiated light that spreads in the through-hole toward the surface of the substrate, and the light-emitting device has a light-emitting element. Is characterized in that the radiated light is transmitted to the surface of the substrate and the radiated light applied to the inner wall is reflected to the surface of the substrate.
  • the radiated light means light emitted from the light emitting portion at a certain radiation angle.
  • the substrate may be formed of a lead frame for connecting to an external electric circuit.
  • the lead frame for example, the lead frame described in the section of Embodiment 1 can be used.
  • the light emitting element may include an electrode formed around the light emitting unit, and the electrode may be electrically connected to the back surface of the substrate.
  • an electrode is provided around the light emitting section, and the electrode is bonded so as to be in surface contact with the back surface of the substrate, which is a heat dissipation medium, so that the heat generated in the light emitting section is quickly applied to the substrate. It can be transmitted, and the heat dissipation of the light emitting element is further improved.
  • the inner wall of the through hole includes a first inner wall disposed on the back surface side of the substrate and a second inner wall disposed on the front surface side of the substrate.
  • the inner diameter of the inner wall gradually increases toward the surface side of the substrate, and the second inner wall may have an inner diameter larger than the maximum inner diameter of the first inner wall.
  • the inner wall of the through hole may be concavely curved. According to such a configuration, the optical path can be easily changed so that the light rises in a substantially vertical direction from the substrate regardless of the emission angle of the light emitted from the light emitting element, and the coupling efficiency can be further improved.
  • the substrate may have a thickness of 50 to 500 zm. According to such a configuration, the size of the optical transmission device can be reduced. As described above, such a thin substrate can be used because the inner wall of the through hole is close to the light emitting portion of the light emitting element. By arranging them in such a manner, the depth of the through-hole required to reflect light having a wide radiation angle toward the surface of the substrate can be minimized.
  • the first optical transmission device further includes an auxiliary substrate provided so as to sandwich the light emitting element between the substrate and the light emitting element, and the light emitting element has a back surface electrode on the back surface facing the light emitting unit,
  • the back surface electrode may be joined to the auxiliary substrate so as to be electrically conductive. According to such a configuration, since the back surface electrode of the light emitting element is joined so as to be in surface contact with the auxiliary substrate, the heat generated in the light emitting portion is radiated not only from the light emitting portion side but also from the rear surface side. In addition, the heat dissipation of the light emitting element is further improved.
  • the auxiliary substrate for example, the substrate described in the section of the third embodiment can be used.
  • a sealing resin body may be further provided on the back surface side of the substrate so as to seal the light emitting element. According to such a configuration, the light emitting element can be sealed with external air, and deterioration with time can be reduced.
  • the sealing resin body may be made of a resin to which a filler for reducing the linear expansion coefficient and increasing the thermal conductivity is added.
  • a filler for reducing the linear expansion coefficient and increasing the thermal conductivity is added.
  • the thermal response applied to the light emitting element can be easily changed. This can reduce the force and improve the heat radiation of the light emitting element.
  • the sealing resin body is formed in a portion other than the optical path of the optical element, it is possible to improve thermal stress and heat radiation without deteriorating optical characteristics.
  • the first optical transmission device may further include a transparent resin filled in the through hole and covering the light emitting surface of the light emitting element.
  • a transparent resin filled in the through hole and covering the light emitting surface of the light emitting element.
  • the first optical transmitter further includes a lens bonded to the through-hole of the substrate by the transparent resin filled in the through-hole. I may prepare.
  • the transparent resin has a hardness of — A50 Degree or less. According to such a configuration, since the transparent resin has elasticity, the thermal stress generated in the light emitting element can be reduced, and it can be used in a wide temperature range. In addition, when a lens is provided, thermal stress generated in the lens can be reduced, and the lens can be used in a wide temperature range.
  • a light-transmitting resin body is further provided on the front surface side of the substrate so as to cover the through-hole, and a part of the light-transmitting resin body is provided from the light emitting element.
  • a lens that collects the emitted light may be formed. According to such a configuration, the amount of light extracted from the light emitting element can be increased. The reason is as described in Embodiment 1 below.
  • the substrate is provided with a resin injection groove for facilitating the flow of the light-transmitting resin into the through hole when forming the light-transmitting resin body on a part of the front surface side. It is formed to pass through the through hole.
  • the present invention includes a substrate having an opening, a submount coupled to the substrate and having a through hole, and a light emitting element mounted on the back surface of the submount and having a light emitting portion.
  • the hole has an inner wall whose inner diameter increases from the back side to the front side of the submount, and the light emitting element is arranged so that the light emitting portion is exposed in the through hole, and the light emitting portion emits radiated light spreading in the through hole.
  • the second optical transmission device emits light toward the opening of the substrate, and the through-hole allows the emitted light to pass through the opening side of the substrate and reflects the emitted light irradiated on the inner wall toward the opening side of the substrate.
  • the second optical transmitter according to the present invention also has the same effects as those obtained by the first optical transmitter in which the through holes are formed in the substrate.
  • the submount unlike the substrate, the submount only needs to have a dimension enough to mount the light emitting element, so that a small amount of material is used. For this reason, even if an expensive material having high thermal conductivity is used for the submount, it does not significantly affect the price, but rather can further improve the heat dissipation of the light emitting element. The effect is obtained.
  • the difference in the linear expansion coefficient between the submount and the light emitting element may be set smaller than the difference in the linear expansion coefficient between the substrate and the light emitting element. According to such a configuration, the light emitting element is installed on the submount having a similar linear expansion coefficient. Accordingly, thermal stress generated in the light emitting element is reduced, and the light emitting element can be used in a wide temperature range.
  • the submount may be made of silicon, and the through-hole may be formed by anisotropically etching silicon. According to such a configuration, an inner wall having excellent surface accuracy can be formed, and an inner wall having excellent reflection performance can be obtained.
  • the substrate may be formed of a lead frame for connecting to an external electric circuit.
  • the light emitting element may include an electrode formed around the light emitting unit, and the electrode may be electrically connected to the back surface of the submount. ,.
  • an electrode is provided around the light emitting section, and the electrode is joined so as to be in surface contact with the back surface of the submount, which is a heat dissipation medium, so that the heat generated in the light emitting section can be quickly absorbed.
  • the light can be transmitted to the submount, and the heat dissipation of the light emitting element is further improved.
  • the inner wall of the through hole includes a first inner wall disposed on the back side of the submount, and a second inner wall disposed on the front side of the submount.
  • the inner diameter of the first inner wall gradually increases toward the surface of the submount, and the second inner wall may have an inner diameter larger than the maximum inner diameter of the first inner wall.
  • the inner wall of the through hole may be concavely curved. According to such a configuration, the optical path can be easily changed so that the light rises in a substantially vertical direction from the substrate regardless of the emission angle of the light emitted from the light emitting element, and the coupling efficiency can be further improved.
  • the submount may have a thickness of 50 to 500 zm. According to such a configuration, the size of the optical transmission device can be reduced. The reason why such a thin submount can be adopted is the same as in the case of the first optical transmission device in which the through hole is formed in the substrate.
  • the light emitting element is sandwiched between the submount and the submount.
  • the light emitting device may further include an auxiliary substrate provided, the light emitting element may have a back surface electrode on a back surface facing the light emitting unit, and the back surface electrode may be electrically connected to the auxiliary substrate.
  • the back surface electrode of the light emitting element since the back surface electrode of the light emitting element is bonded so as to be in surface contact with the auxiliary substrate, the heat generated in the light emitting portion is radiated not only from the light emitting portion side but also from the back surface side. In addition, the heat radiation of the light emitting element is further improved.
  • a sealing resin body may be further provided on the rear surface side of the substrate so as to seal the submount and the light emitting element. According to such a configuration, the light emitting element and the submount can be sealed from the outside air, and deterioration over time can be reduced.
  • the sealing resin body may be made of a resin to which a filler for reducing the linear expansion coefficient and increasing the thermal conductivity is added.
  • the filler by adding the filler to the resin constituting the sealing resin body, the coefficient of linear expansion and the thermal conductivity of the resin can be easily changed, and the light emitting element and the submount can be used.
  • the applied thermal stress can be reduced, and the heat dissipation of the light emitting element and the submount can be improved.
  • the sealing resin body is formed in a portion other than the optical path of the optical element, it is possible to improve thermal stress and heat radiation without deteriorating optical characteristics.
  • the second optical transmission device may further include a transparent resin that fills the through holes and the openings and covers the light emitting surface of the light emitting element.
  • a transparent resin that fills the through holes and the openings and covers the light emitting surface of the light emitting element.
  • the second optical transmission device is a lens that is bonded to the opening of the substrate by the transparent resin filled in the through hole and the opening. May be further provided.
  • the transparent resin preferably has a hardness of A50 degrees or less. According to such a configuration, since the transparent resin has elasticity, the thermal stress generated in the light emitting element can be reduced, and the light emitting element can be used in a wide temperature range. When a lens is provided, the thermal stress generated in the lens is reduced. It can be used in a wide temperature range.
  • a light-transmitting resin body is further provided on the front surface side of the substrate so as to cover the through hole and the opening, and a light-emitting element is provided on a part of the light-transmitting resin body.
  • a lens may be formed to collect the light emitted from the lens. According to such a configuration, the amount of light extracted from the light emitting element can be increased. The reason is as described in the section of Embodiment 1 below.
  • the substrate is partially formed on the front surface side with an opening for the light-transmitting resin when forming the light-transmitting resin body and a through-hole communicating therewith.
  • a resin injection groove for facilitating the flow may be formed so as to communicate with the opening.
  • a substrate having a first through hole, a submount coupled to the substrate and having a second through hole, and a light emitting element mounted on the back surface of the submount and having a light emitting portion
  • the first through-hole and the second through-hole each have an inner wall whose inner diameter increases from the back side to the front side, and the light-emitting element is arranged so that the light-emitting portion is exposed in the second through-hole.
  • the light-emitting portion emits radiated light that spreads in the first through-hole and the second through-hole toward the surface of the substrate, and the first and second through-holes allow the radiated light to pass through to the surface of the substrate.
  • the present invention also provides a third optical transmission device that reflects the radiated light applied to each inner wall toward the surface of the substrate.
  • the third optical transmitter according to the present invention also has the same effects as those obtained by the first optical transmitter having a through hole formed only in the substrate or the second optical transmitter having the through hole formed only in the submount.
  • the same effects can be obtained.
  • the two through holes can have different shapes, higher transmission efficiency can be obtained by arbitrarily selecting the shape of each through hole according to the radiation pattern of the light emitting element. The effect is obtained.
  • the first through-hole and the second through-hole communicate with each other, and the minimum inner diameter of the inner wall of the first through-hole is the same force as the maximum inner diameter of the second through-hole, or it is the same. Preferably greater than
  • the difference in the linear expansion coefficient between the submount and the light emitting element may be set smaller than the difference in the linear expansion coefficient between the substrate and the light emitting element. According to such a configuration, the light emitting element is installed on the submount having a similar linear expansion coefficient. Accordingly, thermal stress generated in the light emitting element is reduced, and the light emitting element can be used in a wide temperature range.
  • the angle formed between the inner wall of the first through hole and the optical axis of the light emitting element is smaller than the angle formed between the inner wall of the second through hole and the optical axis of the light emitting element. It can be set. According to such a configuration, of the light emitted from the light-emitting element, light having a wide emission angle is applied to the inner wall of the second through-hole, and light having a small emission angle is applied to the inner wall of the first through-hole.
  • the submount may be made of silicon, and the through-hole may be formed by anisotropically etching silicon. According to such a configuration, an inner wall having excellent surface accuracy can be formed, and an inner wall having excellent reflection performance can be obtained.
  • the light emitting element may include an electrode formed around the light emitting unit, and the electrode may be electrically connected to the back surface of the submount.
  • an electrode is provided around the light emitting unit, and the electrode is bonded so as to be in surface contact with the back surface of the submount, which is a heat radiating medium. The light can be transmitted to the submount, and the heat dissipation of the light emitting element is further improved.
  • the substrate may be formed of a lead frame for connecting to an external electric circuit.
  • the inner wall of the first through-hole includes a first inner wall disposed on the back side of the substrate and a second inner wall disposed on the front side of the substrate,
  • the inner diameter of the first inner wall may gradually increase toward the surface of the substrate, and the second inner wall may have an inner diameter larger than the maximum inner diameter of the first inner wall.
  • the inner wall of the second through-hole is formed of the sub-mount.
  • the first inner wall in the step of forming the second through-hole, can be formed after forming the second inner wall having a large inner diameter, so that the workability of the second through-hole is improved. You. Further, since a thicker submount can be adopted, the heat dissipation of the light emitting element is also improved.
  • the inner wall of the first through hole or the second through hole may be curved on a concave surface. According to such a configuration, the optical path can be easily changed so that the light rises in a substantially vertical direction from the substrate regardless of the emission angle of the light emitted from the light emitting element, and the coupling efficiency can be further improved.
  • the substrate and the submount may each have a thickness of 50 to 500 x m. According to such a configuration, the size of the optical transmission device can be reduced. The reason why such a thin submount or substrate can be adopted is the same as in the case of the first optical transmitter in which a through hole is formed in the substrate.
  • the light emitting element further includes an auxiliary substrate provided so as to sandwich the light emitting element between the light emitting element and the submount, and the light emitting element has a back surface electrode on the back surface facing the light emitting unit.
  • the back electrode may be joined to the auxiliary substrate so as to be electrically conductive.
  • a sealing resin body may be further provided on the rear surface side of the substrate so as to seal the submount and the light emitting element. According to such a configuration, the light emitting element and the submount can be sealed from the outside air, and deterioration over time can be reduced.
  • the sealing resin body may be made of a resin to which a filler for reducing the linear expansion coefficient and increasing the thermal conductivity is added.
  • a filler for reducing the linear expansion coefficient and increasing the thermal conductivity is added.
  • the sealing resin body is formed in a portion other than the optical path of the optical element, it is possible to improve thermal stress and heat radiation without deteriorating optical characteristics.
  • the third optical transmission device may further include a transparent resin that fills the first through hole and the second through hole and covers the light emitting surface of the light emitting element.
  • a transparent resin that fills the first through hole and the second through hole and covers the light emitting surface of the light emitting element.
  • the third optical transmission device is a lens bonded to the first through hole of the substrate by the transparent resin filled in the first through hole and the second through hole. May be further provided.
  • the transparent resin preferably has a hardness of A50 degrees or less. According to such a configuration, since the transparent resin has elasticity, the thermal stress generated in the light emitting element can be reduced, and it can be used in a wide temperature range. Further, when a lens is provided, the thermal stress generated in the lens can be reduced, and the lens can be used in a wide temperature range.
  • a translucent resin body is further provided on the front surface side of the substrate so as to fill the first through hole and the second through hole, and a part of the translucent resin body is provided. Further, a lens for condensing light emitted from the light emitting element may be formed. According to such a configuration, the amount of light extracted from the light emitting element can be increased. The reason is as described in the first embodiment.
  • the light-transmitting resin is formed on a part of the front surface side of the substrate when the light-transmitting resin body is formed in the first through hole.
  • a resin injection groove for facilitating the flow into the second through hole communicating therewith may be formed so as to communicate with the first through hole.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of an optical transmission device according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the optical transmitter 1 includes a light emitting element 3, a lens 4, and a lead frame (substrate) 5 on which the light emitting element 3 is arranged.
  • a through hole 7 is formed in the lead frame 5 at a position facing the light emitting surface (light emitting portion) 6 of the light emitting element 3.
  • the through-hole 7 has a tapered shape whose inner diameter gradually increases from the back surface side on which the light emitting element 3 is mounted to the front surface side.
  • the inner wall of the through hole 7 having this tapered shape is referred to as a tapered mirror 8.
  • the light emitting element 3 is positioned so that the light emitting surface 6 faces the through hole 7 of the lead frame 5.
  • the light emitting element 3 is formed by a conductive adhesive such as silver paste or a eutectic such as gold tin. Joined to frame 5.
  • the electrode on the light emitting surface 6 side of the light emitting element 3 (for example, see the p electrode 15 in FIG. 3) and the lead frame 5 are electrically connected.
  • the lead frame 5 is electrically connected to a circuit board (not shown).
  • the light-emitting element 3 is covered with a mold resin (translucent resin body) 9 made of, for example, an epoxy resin, an acrylic resin, or the like, and the lens 4 is formed by the mold resin 9.
  • mold resin transparent resin body
  • lead frame 5 drives light emitting element 3 in addition to light emitting element 3.
  • Driver IC and the like are mounted, and are similarly sealed with a mold resin 9.
  • the light emitting element 3 When a light emitting element 3 having a relatively large radiation angle such as an LED is used as the light emitting element 3, it is preferable that the light emitting element 3 is covered with the mold resin 9 as shown in FIG.
  • the amount of light emitted from the light emitting element 3 increases about 2.4 times. Therefore, by covering the light emitting element 3 with the mold resin 9, the light use efficiency can be improved. Further, by sealing the light emitting element 3 and the driver IC with the outside air, there is also an effect that deterioration with time can be reduced.
  • the light emitting element 3 it is preferable to use a surface emitting light emitting diode (LED).
  • LED surface emitting light emitting diode
  • FIGS 2 and 3 show typical double heterostructure LEDs.
  • an n-electrode 11 is formed on the lower surface of an n-type substrate 10 made of GaAs or the like.
  • an n-type cladding layer 12 On the n-type substrate 10, an n-type cladding layer 12, an active layer 13, a p-type cladding layer 14, and a p-electrode 15 are formed in this order.
  • the p-electrode 15 has an opening serving as the light emitting surface 6, and light is emitted from the light emitting surface 6.
  • the structure and material of the light emitting element 3 are arbitrarily selected depending on required wavelengths and characteristics. In the following description, it is assumed that an LED having the structure shown in FIGS. 2 and 3 is used as the light emitting element 3, but the present invention can of course be applied to the light emitting element 3 having another structure.
  • a tapered mirror 8 is formed in the through hole 7 of the lead frame 5 in order to cause light having a wide radiation angle to rise from the surface of the lead frame 5.
  • the optical transmission device 1 can be reduced in size and cost, and the optical transmission efficiency can be increased, the fluctuation of the optical transmission efficiency can be reduced, and the heat radiation characteristics of the light emitting element 3 can be improved.
  • the size of the optical transmission device 1 according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1, 4 and 5.
  • FIG. 5 is an enlarged view of a main part of the transmission device 1, and FIG. 5 compares the size of the optical transmission device 1 according to the first embodiment shown in FIG. 1 with the size of the conventional optical transmission device 201 shown in FIG. 23 on the same drawing.
  • the LED 103 is a cube having a height and width of 300 ⁇ m
  • the concave mirror 108 has a taper angle 60 of 60 °
  • the concave Assuming that the inner diameter on the bottom side is ⁇ 500 zm, of the light that also emits the central force of the light emitting surface 106 of the LED 103, the light having an emission angle of 45 ° or more is converted into an optical path by the concave mirror 108.
  • the TO is about 1.3 mm, and the inner diameter R0 at the upper end of the recess is 2 mm.
  • the inside diameter of the through hole 7 on the back surface side is set to about ⁇ 100 ⁇ m, and other conditions are the same as those of the conventional one shown in FIG.
  • the thickness T1 of the lead frame 5 corresponding to the depth TO of the concave portion of the conventional one is 0.12 mm
  • the inner diameter R0 The inner diameter R1 on the surface side of the through hole 7 corresponding to FIG. 23
  • both the thickness and the size can be reduced to about 1/10 compared to the conventional example.
  • the inner diameter R1 on the surface side of the through-hole 7 is set to 0.
  • the diameter can be reduced to about 24 mm, the diameter of the lens 4 (see FIG. 1) for condensing the light on the optical fiber 2 can also be reduced.
  • the degree of freedom in designing the lens 4 is increased, and a lens 4 having ideal performance can be easily obtained in order to couple light rising from the surface side of the through hole 7 to the optical fiber 2 with a high level of coupling efficiency. be able to.
  • the thickness of the lead frame 5 is usually about 0.25 mm, it is necessary to obtain the optical transmitter 1 having the same size as the optical transmitter 101 by the conventional transfer molding shown in FIG. S can.
  • the diameter is as large as ⁇ 2 mm, when the light is condensed by a lens with a short focal length, the incident NA to the optical fiber becomes large and it may not be possible to couple with the optical fiber, or the focal point may be reduced to reduce the incident NA. If a long-distance lens is used, it becomes difficult to reduce the size of the optical transmission device including the optical fiber. Is difficult to achieve.
  • the teno mirror 8 is arranged very close to the light emitting surface 7 and the teno mirror 8 is further formed on the lead frame 5, the optical transmission efficiency can be increased and the optical transmission device can be improved. 1 can be reduced in size.
  • the present invention it is possible to achieve both the miniaturization of the optical transmission device 1 and the improvement of the coupling efficiency from the light emitting element 3 to the optical fiber 2, which has been difficult in the past.
  • the through-hole 7 can be formed at the same time as the puttering force of the lead frame 5 by etching, pressing, or the like. And an inexpensive optical transmitter 1 can be obtained.
  • a reference hole (not shown) for aligning the light emitting element 3, the lens 4, and the optical fiber 2 together.
  • the through-hole 7 will be described. It is preferable that the inner diameter of the back surface side of the through hole 7 of the lead frame 5 be slightly larger or slightly smaller than the diameter of the light emitting surface 6 of the light emitting element 3. Whether to increase the size or to decrease the size is determined by giving priority to improving the transmission efficiency or reducing the variation in the transmission efficiency.
  • the inner diameter of the back surface side of the through hole 7 is formed to be slightly larger than the diameter of the light emitting surface 6 of the light emitting element 3.
  • the inner diameter on the back surface side of the through hole 7 is set to about 100 x m. That is, even if the light emitting element 3 is displaced from the through hole 7, the light emitted from the light emitting surface 6 is not kicked by the lead frame 5, and the total amount of light emitted from the light emitting surface 6 is used. be able to.
  • the inner diameter of the back surface side of the through hole 7 is formed slightly smaller than the diameter of the light emitting surface 6 of the light emitting element 3.
  • the inner diameter on the back surface side of the through hole 7 is set to about 50 ⁇ m. That is, even when the arrangement position of the light emitting element 3 is shifted, the change in the amount of light passing through the through hole 7 is reduced, so that the change in the transmission efficiency can be reduced.
  • the tapered mirror 8 can be arranged closer to the light emitting surface 6 than in the conventional optical transmitter shown in FIG. 23, the arrangement position of the light emitting element 3 is shifted. However, the fluctuation of the rising position of the light is reduced, and the fluctuation of the coupling efficiency to the lens 4 and the optical fiber 2 is also reduced.
  • the shape of the through hole 7 for example, the shape shown in FIGS. 6 and 13 can be used.
  • the through hole 7 shown in Figs. 6 and 7 has a tapered mirror 8 whose inner wall surface appears linear in the cross section of the through hole 7, similarly to that shown in Fig. 1. RU
  • the tapered mirror 8 whose cross section is vertical and the inner wall surface is linear is easy to process, and the light having a wide radiation angle among the light emitted from the light emitting element 3 is surely converted in the optical path.
  • the taper angle ⁇ (see FIG. 4) is preferably about 40 ° —80 ° in order to correspond to the radiation distribution of the light emitted from the light emitting element 3, and is most suitable for the radiation distribution of the light emitting element 3 to be used. It is advisable to select an appropriate taper angle.
  • a teno mirror 8 in which the inner wall surface in the cross section of the through hole 7 has a curved shape (ie, a concave shape) is also preferably used.
  • the optical path can be changed in a direction substantially perpendicular to the lead frame 5.
  • a curved surface shape can be obtained, for example, by etching the lead frame 5 from one side.
  • the inner wall of the through hole 7 is provided with a tapered mirror (first inner wall) 8 provided on the back side
  • the inner diameter of the tapered mirror 8 gradually increases toward the surface of the lead frame 5, and the enlarged hole 17 has an inner diameter larger than the maximum inner diameter of the tapered mirror 8. Is also preferably used.
  • the enlarged holes 17 correspond to the heat dissipation of the light emitting element 3. And the workability of the tapered mirror 8 is improved.
  • the inner diameter of the through hole 7 on the back surface side is about ⁇ 100 / im. If the thickness of the force lead frame 5 is sufficiently larger than this diameter, it becomes difficult to process the through hole 7. In addition, the thicker lead frame 5 is more advantageous for the heat dissipation of the light emitting element 3 and the driver IC for driving the light emitting element 3.
  • the processing of the tapered mirror 8 is facilitated, and the heat dissipation is improved because the thickness of the lead frame 5 can be used. S can.
  • the enlarged hole 17 has no optical role because it is not irradiated with light.
  • the one in which a resin injection groove 18 communicating with the through hole 7 is formed in a part of the surface side of the lead frame 5 is preferably used.
  • the enlarged hole 17 shown in FIGS. 10 and 11 has the same effect as the resin injection groove 18.
  • the thickness of the lead frame 5 and the taper angle ⁇ such that the number of reflections at the taper mirror 8 is one.
  • the loss due to reflection increases and the length (the portion corresponding to the thickness of the lead frame 5) increases, leading to an increase in the size of the device. .
  • the shape of the through-hole 7 can be variously changed, but the depth of the through-hole 7 is preferably set to 50 to 500 ⁇ .
  • the tapered mirror 8 can be arranged close to the light emitting surface 6, even if the depth of the through hole 7 is small, a sufficient effect can be obtained in converting the light with a wide radiation angle into the optical path. Is received.
  • the through-hole 7 when the through-hole 7 is viewed from the front surface or the back surface of the lead frame 5, the through-hole 7 need not necessarily be circular, and may be oval or square.
  • the light emission distribution of the light emitting element 3 when biased, it is better to adopt a shape other than a circle.
  • the light emitting element 3 is arranged on the back side of the lead frame 5, and
  • the through-hole 7 is basically tapered so that its inner diameter gradually increases from the back side to the front side of the lead frame.
  • the inner diameter of the through hole 7 on the back surface side is set to be smaller than the chip size of the light emitting element 3. As the through hole 7 is formed smaller than the chip size of the light emitting element 3, the contact area between the light emitting element 3 and the lead frame 5 becomes larger.
  • Arranging the light emitting surface 7 side of the light emitting element 3 on the lead frame 5 and increasing the contact area between the light emitting element 3 and the lead frame 5 can improve the heat radiation characteristics of the light emitting element 3. is important.
  • the heat generated in the active layer 13 is formed of a material having high heat-radiating properties such as the lead frame 5 via the n-type substrate 10 and the n-electrode 11. The heat is dissipated to the member.
  • the n-type substrate 10 is usually formed of a material having a high thermal resistance such as GaAs, the heat radiation characteristics of the LED itself deteriorate, and the temperature of the active layer 13 rises.
  • the heat generated in the active layer 13 is radiated to the lead frame 5 via the p-type cladding layer 14 and the p-type electrode 15.
  • S can do it.
  • lead frame 5 (copper) has a higher thermal conductivity of about 360 W / m * K than the thermal conductivity of GaAs of 45 W / m'K.
  • both the p-type cladding layer 14 and the p-type electrode 15 have a thickness of about several ⁇ m, the heat radiation characteristics are significantly improved as compared with the case where heat is radiated through the n-type substrate 10 having a thickness of several hundred ⁇ m be able to.
  • a highly conductive adhesive such as silver paste or a eutectic such as gold tin.
  • a sufficient thermal contact can be obtained with a material having a high thermal conductivity or a material of a thin film, and the difference in linear expansion coefficient between the lead frame 5 and the light emitting element 3 can be reduced. Those that can be absorbed are more preferred.
  • the surface of the light emitting element 3 is preliminarily applied to a portion other than the light emitting surface 6 by a method such as photolithography. By forming a thin film of the adhesive, it is possible to ensure that the adhesive does not adhere to the light emitting surface 6.
  • the surface of the lead frame 5 may be coated with gold, and a gold tin film may be formed on the p-electrode 15 of the light emitting element 3 and bonded by thermocompression bonding. .
  • optical fiber 2 for example, a multi-mode optical fiber such as a plastic optical fiber (POF: Polymer Optical Fiber) or a silica glass optical fiber (G ⁇ F: Glass Optical Fiber) is preferably used.
  • a plastic optical fiber POF: Polymer Optical Fiber
  • G ⁇ F silica glass optical fiber
  • the POF has a core made of a plastic having excellent light transmittance, such as PMMA (PolymethylMethaAcrylate) and polycarbonate, and a clad made of a plastic having a lower refractive index than the core.
  • a plastic having excellent light transmittance such as PMMA (PolymethylMethaAcrylate) and polycarbonate
  • a clad made of a plastic having a lower refractive index than the core such as PMMA (PolymethylMethaAcrylate) and polycarbonate
  • the POF is easy to increase the core diameter from about 200 ⁇ m to about lmm as compared with the G ⁇ F, so that it is easy to adjust the coupling with the optical transmitter 1 and inexpensive. The ability to obtain an optical communication link.
  • PCF Polymer Clad Fiber
  • a core made of quartz glass and a clad made of a polymer may be used.
  • the GOF is more expensive than the POF, but is characterized by a small transmission loss and a wide transmission band. For this reason, by using GOF as a transmission medium, it is possible to obtain an optical communication link that enables longer distance communication and higher speed communication.
  • a surface emitting type such as a light emitting diode (LED), a surface emitting laser (VCSEL) or the like is used.
  • the wavelength of the light emitting element 3 is preferably a wavelength at which the transmission loss of the optical fiber 2 used is small.
  • the light emitting element 3 having a wavelength of about 650 nm is used, and when G ⁇ F is used, the light emitting element 3 having a wavelength of about 850 nm is used.
  • the lead frame 5 As the lead frame 5, a through-hole 7 is formed in a thin metal plate made of a metal with high thermal conductivity such as copper or phosphor bronze by etching, pressing, cutting, etc., so that high reflectance can be obtained. The surface of which is coated with silver or gold is used.
  • the lead frame 5 means a thin metal plate that mounts and supports components such as the light emitting element 3 and the driver IC, and also transmits electricity to each component.
  • various substrates such as a stem and a printed circuit board can be used.
  • FIG. 14 is an explanatory diagram illustrating a schematic configuration of an optical transmission device according to Embodiment 2 of the present invention.
  • the lens 4 is not formed by the mold resin 9, and the mold resin (sealing resin body) 9 is formed by the light emitting element 3 of the lead frame 5. Is covered only on the back side.
  • the light emitting element 3 and the driver IC 19 are sealed with the mold resin 9 and protected from the outside air.
  • the light emitting element 3 and the driver IC 19 are electrically connected by a bonding wire 33 (actually, a plurality of bonding wires 133 are omitted in the force drawing).
  • a ball lens made of glass, acrylic resin, or the like can be used as the lens 4
  • a ball lens made of glass, acrylic resin, or the like can be used as the lens 4.
  • the ball lens as the lens 4 is positioned after being positioned in the through hole 7 of the lead frame 5 by an adhesive (transparent resin) 16.
  • the adhesive 16 is made of a material that is transparent in the wavelength region of the light emitting element 3.
  • the through holes 7 are supported by the adhesive 16, and the light emitting surface 6 of the light emitting element 3 is covered with the adhesive 16.
  • the refractive index can be made higher than in air, and the amount of light extracted from the light emitting element 3 can be increased.
  • the adhesive 16 is preferably a material having elasticity.
  • the lead frame 5 is formed of a metal such as copper, and generally has a significantly different coefficient of linear expansion from the adhesive 16. For this reason, when the environmental temperature changes, a large thermal stress is generated at the interface between the adhesive 16 and the lead frame 5 and at the interface between the light emitting element 3 and the adhesive 16, and the adhesive 16 is easily peeled.
  • an elastic material such as silicone (having a low Young's modulus) as the adhesive 16
  • the thermal stress is reduced, and the adhesive 16 is prevented from peeling off. be able to.
  • the elasticity of the adhesive 16 is preferably 50 degrees or less in hardness SJIS-A.
  • the Young's modulus is preferably equal to or less than lOMPa.
  • the lens 4 is bonded with an adhesive 16 having elasticity.
  • the lens 4 also generates thermal stress due to a change in environmental temperature.
  • the adhesive 16 has elasticity, the thermal stress can be reduced, and the lens 4 can be separated. can do.
  • the molding resin 9 does not need to be transparent, for example, a material having high thermal conductivity, a material having a linear expansion coefficient close to that of the light emitting element 3 or the bonding wire 33, or an inexpensive material is used. can do.
  • Transparent mold resin epoxy resin generally has a linear expansion coefficient of 60 65 ppm / K and thermal conductivity of about 0.2 WZm'K
  • GaAs has a linear expansion coefficient of 6 ppm / K
  • bonding wire gold wire
  • a resin having a low linear expansion coefficient such as silica
  • a filler added to the resin for molding As such a resin, a black resin (linear expansion coefficient: 15-20 ppm / K, thermal conductivity: about 0.7 W / mK) commonly used for packaging of ICs that do not require optical characteristics is used. can do. Such resins are widely used and can be obtained at low cost. According to the present invention, since the difference in linear expansion coefficient between the light emitting element 3 and the bonding wire 33 and the molding resin 9 can be greatly reduced, the thermal stress generated in the light emitting element 3 and the bonding wire 33 can be reduced.
  • the heat conductivity of the resin itself is increased by the addition of the filler, so that the heat dissipation of the light emitting element 3-layer driver IC 19 can be improved. Therefore, the optical transmitter 1 is further enhanced in functionality, reliability, and cost. For example, it is possible to prevent breakage of a wire due to a difference in linear expansion coefficient between the lead frame 5 and the mold resin 9.
  • FIG. 15 is an enlarged view of a main part of an optical transmission device according to Embodiment 3 of the present invention.
  • an optical transmission device 31 according to Embodiment 3 has a through hole 7 as shown in FIG. And the shape shown in FIG.
  • the light-emitting element 3 has an electrode (see n-electrode 11 in FIG. 3) provided on the back surface opposite to the light-emitting surface 6, which is provided on the back electrode substrate (auxiliary substrate) 22 by a conductive adhesive such as silver paste. Are joined.
  • Both the lead frame 5 and the back electrode substrate 22 are electrically coupled to an electric circuit (not shown), and the on / off of the light emitting element 3 is controlled.
  • the back electrode substrate 22 is made of, for example, a metal having good heat conductivity, such as aluminum, copper, and phosphor bronze.
  • the light emitting element 3 is not electrically connected by a thin member such as a wire.
  • the electrode on the light emitting surface 6 (see the p-electrode 15 in FIG. 3) and the electrode on the back surface are connected to the lead frame 5 and the back surface. Since each surface contact is made with the electrode substrate 22, the heat generated in the light emitting element 3 can be efficiently released, and the heat radiation can be extremely improved.
  • a mold resin transparent resin body
  • an adhesive transparent resin
  • FIG. 16 is an enlarged view of a main part of an optical transmission device according to Embodiment 4 of the present invention.
  • a light emitting element 3 is connected to a second It is arranged on a substrate 25.
  • the submount 24 is formed with a through hole 7 and a tapered mirror 8 similar to those formed in the lead frame 5 of Embodiment 1 described above, and the light emitting element 3 has the light emitting surface 6 in the through hole 7. After being aligned so as to face each other, it is arranged on the back surface of the submount 24.
  • the second substrate 25 has a light exit (opening) 26 larger than the through hole of the submount 24.
  • the through-hole of the submount 24 and the light emission port of the second substrate 25 are in communication.
  • the submount 24 has the same effect as the lead frame 5 described above, and the optical transmission efficiency can be improved by using the tapered mirror 8.
  • the size of the member on which the tapered mirror 8 is formed that is, the size of the submount 24 can be kept slightly larger than that of the light emitting element 3, so even if an expensive material is used for the submount 24, , It does not significantly affect the price.
  • the material of the submount 24 can be freely selected without considering the price, for example,
  • the submount 24 it is preferable to use, for example, a single-crystal silicon substrate which has been subjected to anisotropic etching.
  • the tapered mirror 8 obtained by processing the lead frame 5 is inferior in processing accuracy and surface accuracy to the tapered mirror 8 obtained by processing single crystal silicon, and has a performance as a reflection surface. Inferior.
  • the through hole 7 has a quadrangular pyramid shape.
  • SiC, A1N, or the like can be used in addition to Si.
  • the submount 24 is made of a non-conductive material
  • the submount on which the light emitting element 3 is mounted is mounted.
  • An electrode (not shown) made of a metal such as aluminum is formed on the back surface of the electrode 24 by vapor deposition or the like, and an electrode formed around the light emitting surface 6 of the light emitting element 3 (see p-electrode 15 in FIG. 3) ) And electrically connected.
  • the submount 24 is joined to the second substrate 25 so as to be electrically conductive.
  • the difference in the linear expansion coefficient between the submount 24 and the light emitting element 3 is set smaller than the difference in the linear expansion coefficient between the second substrate 25 and the light emitting element 3.
  • the lead frame 5 made of copper or the like and the light emitting element 3 made of GaAs or the like have a large difference in linear expansion coefficient.
  • a high thermal stress is generated due to a change in environmental temperature, and the light emitting state of the light emitting element 3 is unstable. May be.
  • this thermal stress can be reduced, and stable performance can be obtained over a wide temperature range.
  • Si linear expansion coefficient: about 3 ppm / K
  • Si can easily process the through-holes 7.
  • FIG. 17 shows an example of the back side of the submount 24 (the side on which the light emitting element is mounted).
  • a gold-tin film 34 is patterned on the outer periphery of the through hole 7.
  • the gold-tin film 34 contains 20 to 30% by weight of tin with respect to gold.
  • the p-electrode 15 of the light-emitting element 3 (see FIGS. 2 and 3) is formed of a thin film of gold, and the through-hole 7 and the light-emitting surface 6 of the light-emitting element 3 are positioned and heated while being pressed.
  • the gold-tin film 34 and the p-electrode 15 become eutectic of gold-tin, and the light-emitting element 3 can be joined to the submount 24.
  • 17 indicates the light emitting element 3.
  • the first electrode 35 is electrically connected to the gold-tin film 34, and the first electrode 35 and the second substrate 25 are connected by bonding wires 33.
  • the second electrode 36 is connected to the n-electrode 11 on the back surface side of the light emitting element 3 by a bonding wire 33, and is also connected to the second substrate 25 by a bonding wire 33. Thereby, the light emitting element 3 is electrically coupled to the second substrate 25 via the submount 24.
  • a mold resin (translucent resin body) is provided on the surface side of the second substrate 25 so as to fill the light emission port 26 and the through hole 7.
  • a lens made of the same material may be integrally formed in the portion, or the light exit port 26 and the through hole 7 may be formed as in the second embodiment. [0129] It is possible to fill the lens with an adhesive and bond the lens so as to face the light exit port 26. [0129] Embodiment 5
  • FIG. 18 is an explanatory diagram illustrating a schematic configuration of an optical transmission device according to Embodiment 5 of the present invention.
  • the light emitting element 3 is disposed on the third substrate 27 via the submount 24.
  • a second through hole 29 and a second mirror 32 are formed in the submount 24 in the same manner as described in the fourth embodiment.
  • the first through hole 28 and the first mirror 31 are also formed in the third substrate 27 in the same manner as in the first embodiment.
  • the light emitting element 3 is positioned on the back surface of the submount 24 after the light emitting surface 6 is positioned so as to face the second through hole 29.
  • the second through hole 29 of the submount 24 and the first through hole 28 of the third substrate 27 communicate with each other.
  • the thickness of the mirror can be increased and the amount of light that can be changed in the optical path increases, so that the optical transmission efficiency can be improved. It is preferable that the first mirror 31 and the second mirror 32 are formed in different shapes, so that the light transmission efficiency can be further improved and the mirror can be arbitrarily adjusted according to the light emission shape of the light emitting element 3. One shape can be selected.
  • the light emitting element 3 since the light emitting element 3 contains both light with a wide radiation angle and light with a small radiation angle, the light emitting element 3 emits light from the inner wall of the third substrate 27 (the first mirror 31). It is preferable that the taper angle ⁇ 1 formed between the light emitting surface 6 of the element 3 and the light emitting surface 6 of the light emitting element 3 is set to be larger than the taper angle ⁇ 1 formed between the inner wall (the second mirror 32) of the submount 24 and the light emitting surface 6.
  • the second mirror 32 arranged in a position close to the light emitting surface 6 is irradiated with light having a wide radiation angle. Therefore, the taper angle ⁇ 2 is set small, and the second mirror 32 is irradiated with light having a small radiation angle. 1
  • the mirror 31 can convert the light reflected by each mirror to an angle close to parallel to the optical axis of the light emitting element 3 by setting the taper angle ⁇ 1 large, thereby increasing the coupling efficiency with the optical fiber. S can do it.
  • the taper angle of the first mirror 31 is 70 °-85 °, and the taper angle of the second mirror 32 is 40 ° 7 Preferably, it is set to 0 °.
  • the through holes of both the third substrate 27 and the submount 24 as mirrors, the thickness of the mirror part is increased, the light path can be changed over a wide radiation angle range, and the radiation angle can be reduced. Since the mirror angle can be selected to match, high utilization efficiency can be obtained.
  • the use of the submount 24 has an effect of reducing the thermal stress generated in the light emitting element 3 as shown in the fourth embodiment. It is preferable to use Si as the submount 24 in the same manner as described in the fourth embodiment.
  • a mold resin (translucent resin body) is provided on the surface side of the third substrate 27 so as to fill the first through hole 28 and the second through hole 29.
  • a lens made of the same material may be integrally formed in the portion, or an adhesive may be filled in the first through hole 28 and the second through hole 29 in the same manner as in the second embodiment so as to face the first through hole 28. You can glue the lens.
  • the optical transmitters 1, 21, 31, 41, and 51 shown in Embodiments 15 and 16 are different from the through holes 7 formed in the lead frame 5 or the submount 24 or the third substrate 27.
  • the first through-hole 28 and the second through-hole 29 formed in the submount 24 raise the light emitted from the light emitting element 3 to obtain high optical transmission efficiency and good heat radiation characteristics, and to reduce the size of the optical communication device. And lower prices.
  • the optical transmitters 1, 21, 31, 41, and 51 shown in Embodiments 15 are examples of the present invention, and various changes can be made without changing the gist of the invention.
  • FIG. 19 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of a lighting device according to Embodiment 6 of the present invention.
  • an illuminating device 61 according to Embodiment 6 of the present invention is an application of the optical transmitting device 1 (see FIG. 1) according to Embodiment 1 described above.
  • the light emitting elements 3a, 3b, and 3c emit light of different wavelengths, for example, emit light of three colors of RGB (red, green, and blue).
  • These light beams pass through the mold resin 9 and are radiated to the light scattering film 20, scattered by the light scattering film 20, mixed with light of each color, and emitted to the outside as, for example, white light.
  • the amount of current that can flow through the light emitting element 3 can be increased, and a high-luminance, compact and low-cost lighting device 61 can be obtained.
  • one set of the light emitting elements 3a, 3b, 3c may be provided, and a plurality of sets may be arranged.
  • FIG. 20 is an explanatory diagram illustrating a schematic configuration of a lighting device according to Embodiment 7 of the present invention.
  • the lighting device 71 according to Embodiment 7 of the present invention is configured such that all the light emitting elements 3 emit light of the same wavelength, for example, blue.
  • a conventionally known method such as using the light emitting element 3 that emits ultraviolet light and emitting the light through the RGB phosphor 23 can be used.
  • the light emitting element 3 is different from the one in which a plurality of chips are individually arranged as shown in FIG. 19, for example, in that the light emitting surfaces 6 are arranged in an array on the same wafer. Can be used.
  • the light emitting surface 6 is formed not only in the width direction shown in the drawing but also in the depth direction, and it is possible to use light emitting elements 3 having several tens to several hundreds of light emitting surfaces 6. In other words, since it is not necessary to mount each chip individually, the manufacturing cost can be reduced and the size can be reduced.
  • the electrode provided on the back surface opposite to the light emitting surface 6 (see n-electrode 11 in FIG. 3) is bonded to the back electrode substrate 22 with a conductive adhesive such as silver paste. It has been done.
  • Both the lead frame 5 and the back electrode substrate 22 are electrically coupled to an electric circuit (not shown), and the ON / OFF of the light emitting element 3 is controlled.
  • the back electrode substrate 22 is made of, for example, a metal having good heat conductivity, such as aluminum, copper, and phosphor bronze.
  • the light emitting element 3 is not electrically connected by a thin member such as a wire.
  • the electrode on the light emitting surface 6 (see p-electrode 15 in FIG. 3) and the electrode on the back surface are connected to the lead frame 5 and the back surface. Since each is in surface contact with the electrode substrate 22, the heat generated in the light emitting element 3 can be efficiently released, and the heat radiation is extremely improved.
  • the lighting devices 61 and 71 shown in Embodiments 6 and 7 emit high radiated light from the light-emitting element 3 through the through-holes 7 formed in the lead frame 5. It achieves usage efficiency and good heat dissipation characteristics, and is downsized and reduced in price.
  • the lighting devices 61 and 71 shown in the sixth and seventh embodiments are examples of the present invention, and various changes can be made without changing the gist of the invention.
  • the lighting devices 61 and 71 according to the present invention can be widely applied to backlights for liquid crystal devices, lighting for light projecting devices, car headlights, camera flashes and the like, in addition to general lighting equipment.
  • the substrate has a through hole, and the through hole has an inner wall whose inner diameter increases from the back surface to the front surface.
  • the inner wall allows the light to be reflected toward the surface of the substrate, and as a result, light having a wide radiation angle can be effectively used for optical coupling to an optical fiber or the like, thereby improving the coupling efficiency.
  • the light emitting element is disposed on the back surface of the substrate such that the light emitting portion is exposed in the through hole, and since the light emitting portion of the light emitting element and the inner wall of the through hole are close to each other, light having a wide radiation angle is emitted.
  • the depth of the through hole required to reflect light to the front side of the substrate can be made as small as possible. It is planned.
  • the substrate which is originally a wiring component, can be used as an optical component, reducing the number of components and simplifying the manufacturing process. The price will be reduced by adoption.
  • the distance between the light emitting portion as a heat source and the substrate as a heat radiating medium is short. This improves the heat dissipation of the light emitting element.
  • the thermal stress generated in the light emitting element and the bonding wire can be reduced. Furthermore, by sealing the light emitting surface of the light emitting element with an elastic resin and mounting the light emitting element on a submount having a similar linear expansion coefficient, thermal stress generated in the light emitting element can be reduced. It is possible to obtain a high-reliability and high-reliability optical transmission device that can be used and stored in a temperature range.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of an optical transmission device according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is a plan view of a light emitting element used in the optical transmission device shown in FIG. 1.
  • FIG. 3 is a sectional view of the light emitting device shown in FIG. 2.
  • FIG. 4 is an enlarged view of a main part of the optical transmission device shown in FIG. 1.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram for comparing the size of the optical transmission device according to Embodiment 1 with the size of a conventional optical transmission device on the same drawing.
  • FIG. 6 is a plan view of a through-hole formed in a lead frame of the optical transmitter shown in FIG. 1.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of the through hole shown in FIG. 6.
  • FIG. 8 is a plan view showing a modification of a through hole.
  • FIG. 9 is a sectional view of the through hole shown in FIG. 8.
  • FIG. 10 is a plan view showing a modification of a through hole.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view of the through hole shown in FIG.
  • FIG. 12 is a plan view showing a modification of a through hole.
  • FIG. 13 is a sectional view of the through hole shown in FIG. 12.
  • Garden 14 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of an optical transmission device according to Embodiment 2 of the present invention.
  • Garden 15 is an enlarged view of a main part of an optical transmission device according to Embodiment 3 of the present invention.
  • FIG. 16 is an enlarged view of a main part of an optical transmission device according to Embodiment 4 of the present invention.
  • FIG. 17 is a detailed view of the back surface side of the submount shown in FIG.
  • Garden 18 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of an optical transmission device according to Embodiment 5 of the present invention.
  • Garden 19 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of a lighting device according to Embodiment 6 of the present invention.
  • FIG. 20 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of a lighting device according to Embodiment 7 of the present invention.
  • FIG. 21 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of a conventional optical transmission device.
  • FIG. 23 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of a conventional optical transmission device.

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Abstract

　光ファイバを伝送媒体として光信号を送信する光送信装置である。貫通孔を有する基板と、基板の裏面に搭載され発光部を有する発光素子とを備え、貫通孔は基板の裏面側から表面側へ向かって内径が大きくなる内壁を有し、発光素子は発光部が貫通孔内に露出するように配置され、発光部は貫通孔内に広がる放射光を基板の表面へ向けて放射し、貫通孔は放射光を基板の表面側へ通過させると共に内壁に照射された放射光を基板の表面側へ反射する光送信装置であり、放射角の広い光を有効に利用して結合効率の向上を図りつつ、装置の小型化、低価格化および放熱性の向上を図ることができる。

Description

明 細 書
光送信装置
技術分野
[0001] この発明は、光送信装置に関し、詳しくは、光ファイバを伝送媒体として光信号を送 信する光送信装置に関する。
京技術
[0002] 従来より、 LAN (Local Area Network)を用いた家庭内通信や自動車内通信等に おいて、発光ダイオードを光源とし、マルチモード光ファイバを伝送媒体とする光送 信装置が用いられている。ここで、この発明に関連する従来技術としては次のようなも のが知られている。
[0003] (1)対向して配置された一対の導電性リードと、反射面を有し、前記導電性リードの 一方の先端部に設けられた金属製容器と、この金属製容器の反射面内に配設され、 一方の電極が前記導電性リードの一方に接続された光半導体素子と、この光半導体 素子の他方の電極と前記導電性リードの他方とを接続する金属細線とを具備したこと を特徴とする光半導体装置 (例えば、特開昭 58 - 56483号公報参照）。
[0004] (2)素子基台部上の発光素子ペレットからの光を透明体を通して導く光ファイバ結合 用発光素子において、上記透明体は発光素子ペレットと対向する中央部が平盤状 で周辺部が透明体の中心から遠ざかるにつれ肉厚が薄くなつていることを特徴とする 光ファイバ結合用発光素子 (例えば、特開昭 59—180515号公報参照）。
[0005] (3)ケースと、該ケース内に収納された発光素子と、該発光素子に外部から電力を供 給するリード部と、前記ケースに設けられ且つ前記発光素子が発した光を案内する 光ファイバを結合する結合部とを有し、前記発光素子が発した光を前記結合部に結 合した前記光ファイバを介して放射する半導体発光装置において、前記発光素子の 発光面側に前記発光素子と対向して凹面状反射面を設け、前記発光素子が発する 光を前記凹面状反射面で反射した後に、前記結合部に結合された前記光ファイバ の受光面に放射するように構成したことを特徴とする半導体発光装置 (例えば、特開 平 1-241185号公報参照）。 [0006] (4)複数の発光源と少なくとも 1つの受光素子により複数地点の測距を行う測距装置 において、上記発光源は、リードフレーム上に形成された複数の段差部にそれぞれ 半導体としての素片を取付けたものであることを特徴とする測距装置 (例えば、特開 平 3—188312号公報参照）。
[0007] (5)回転放物面をその回転軸を含む面で分割し、その片側半分以下を鏡面とし、該 放物面鏡の焦点近傍に射出光の中心光束が該放物面鏡に入射するように光源を配 設したことを特徴とする投光装置 (例えば、特開昭 62 - 17721号公報参照）。
[0008] (6)発光素子から射出された光を、前記発光素子と対向する光ファイバの基端側の 入光面に導く光結合装置において、前記発光素子と前記光ファイバとの間に配され 、前記発光素子から射出された光を透過して前記光ファイバに集光する透過型集光 手段と、前記透過型集光手段の側方に配され、前記発光素子から放射状に射出さ れた光を反射して前記光ファイバに集光する反射面を有した反射型集光手段とを備 え、前記反射型集光手段の前記反射面を、回転楕円面で構成して、その回転楕円 面の一方の焦点に、前記発光素子を配すると共に、他方の焦点に前記光ファイバの 入光面を配したことを特徴とする光結合装置 (例えば、特開 2002— 40299号公報参 照）。
[0009] (7)光通し穴をチップ取付座に設けた第 1リードフレームに、 LEDチップの発光面が 第 1リードフレームの光通し穴に対向するよう LEDチップをマウントし、 LEDチップの 裏面電極と、第 2リードフレームとをワイヤボンディングし、 LEDチップ、ボンディング ワイヤ、第 1リードフレーム、第 2リードフレームの先端を含むように透明樹脂でモール ドしたことを特徴とする発光ダイオード実装構造 (例えば、特開昭 60— 12782号公報 参照）。
[0010] 発光ダイオード（LED： Light Emitting Diode)と光ファイバとを結合させる一般的な 光送信装置としては、例えば、図 21に示されるような、トランスファ成形を利用して作 製されたものが知られている。
[0011] 図 21に示される光送信装置 101は、リードフレーム 105上に配置された LED103 を樹脂モールド 109で覆レ、、同樹脂モールド 109で形成されたレンズ 104により LE D103から放射される光を集光し、光ファイバ 102へ結合させるものである。 し力 ながら、このような光送信装置では LED103から放射される光を光ファイバ 1 02へ高効率で結合させることが困難であるという問題がある。
[0012] この問題には、図 22に示される LEDの放射分布（FFP : Far Field Pattern)が影響 している。すなわち、 LEDの放射分布は、一般にその放射強度が cos関数で表わさ れるランバート分布となり、半導体レーザ等の光源と比較すると放射角度が広いとレ、 う特徴がある。このため、例えば、図 21に示されるように、トランスファ成形を利用して 作製された光学系では、 LED103から出射される光のうち放射角の広い光をレンズ 104に結合させることができず損失となる。
[0013] このような現象に対する対策として、レンズ 104を LED103へ近づけることにより、 放射角の広い光線をレンズ 104に結合させることが考えられる。し力 ながら、レンズ 104を LED103へ近づけると、 LED103の電極をリードフレームへワイヤーボンディ ングするための厚み方向のスペースが確保できなくなるという問題が生じる。また、レ ンズ 104の焦点距離を短く（すなわちレンズ 104の曲率を小さく）設定する必要も生じ る。このため、結局のところ、レンズ 104を LED103へ近づけることにより、光ファイバ 102への結合効率を向上させることは困難である。
[0014] 一方、放射角の広い光を凹面形状のミラーによって反射させることにより、光路を変 換し光の利用効率を向上させる方法が種々提案されている。
凹面形状のミラーを利用する一般的な光送信装置としては、例えば、図 23に示さ れるようなものが知られている。
[0015] 図 23に示される光送信装置 201において、基板 205はその一部に凹部を有し、凹 部の内壁面は、底面側から上端側へ向かって内径が徐々に広くなる高反射率の凹 面ミラー 108とされてレ、る。 LED103は、凹部の底面に LED103の裏面側（発光面 1 06とは逆側）が接合されて搭載されている。
[0016] LED103の発光面 106から出射される光のうち、放射角の広い光は凹面ミラー 10 8で反射されて光ファイバ（図示せず）の端部方向に光路が変換されるため、放射角 の広い光であっても有効に利用される。
し力、しながら、凹面形状のミラーを用いる光送信装置では、結合効率の向上と、小 型化および低価格化とを両立させることが困難である。 [0017] すなわち、例えば、図 23に示される光送信装置 201において、 LED103を厚さ、 幅共に 300 μ mの立方体状、凹面ミラー 108のテーパー角度 Θを 60° 、凹部の底 面側の内径を Φ 500 /i mとすると、 LED 103の発光面 106の中心力も放射される光 のうち、放射角が 45° 以上の光を凹面ミラー 108により光路変換するためには、凹 部の深さ TOが約 1. 3mm、凹部の上端側の内径 R0が 2mmそれぞれ必要となる。こ の結果、凹面ミラー 108で光路変換された光を光ファイバに結合させるには、 2πι m以上のレンズにより集光する必要がある。
[0018] 放射光の立ち上げ面、すなわち凹面ミラー 108の上端側の内径が φ 2mm程度と 大きいと、焦点距離の短いレンズにより集光を行った場合、光ファイバへの入射 NA が大きくなり、光ファイバに結合できない場合が生ずる恐れがある。一方、入射 NAを 小さくするために焦点距離の長いレンズを使用した場合には、光ファイバを含めた光 送信装置の小型化が困難になる。
[0019] ここで、凹面ミラー 108を湾曲した凹面状とすることにより、若干の小型化が可能と なるが、図 21に示されるものと比べると大型化することは避けられない。さらには、凹 面ミラー 108の一部に LED103の電極とワイヤーボンディングするためのスペースを 形成する必要もあり、作製方法が複雑になるという問題や、送信効率の変動が大きく なり、光ファイバに結合する光量変動が大きくなるという問題もある。すなわち、凹面ミ ラー 108の配置精度や形状精度により、光の方向が変化してしまうため、送信効率が 変動してしまレ、、光ファイバに結合する光量変動が大きくなり、光通信のダイナミック レンジを大きくする必要が生ずる。また、基板 205に凹面ミラー 108を形成する必要 力 Sあることから、価格が高くなるという問題もある。このように、凹面形状のミラーを用い る光送信装置では、結局、高い結合効率と、小型化および低価格化との両立を図る ことが困難である。
[0020] 凹面形状のミラー以外にも、高い結合効率を得るために、放物面形状のミラーを用 いるものや、レンズの側面にミラーを形成したものなどが知られている力 結局のとこ ろ、部品点数が増加するため、光送信装置の大型化および高価格化につながるとい う問題がある。
[0021] 一方、リードフレームに LEDからの放射光を通過させる開口部を形成し、 LEDの発 光面側をリードフレームに接合し、発光面からの放射光を開口部を介して光ファイバ へ結合させる光送信装置も知られている。つまり、このような光送信装置では、 LED 力 Sリードフレームの裏面側に配置されるため、レンズが配設されるリードフレームの表 面側とは逆の裏面側でワイヤーボンディングを行うことができる。この結果、上述した ようなワイヤーボンディングのためのスペースを考慮せずにレンズ (もしくは光ファイバ )を LEDに近づけて配置でき、比較的、高い結合効率を得ることができる。
し力、しながら、リードフレームに単に光出射部となる開口を形成するのみでは、放射 角の大きい光をレンズに対して有効な角度で案内できないため、結局のところ、放射 角の大きい光を利用することは困難である。
[0022] ところで、光送信装置では、発光素子で発生した熱の放熱性も重要となる。放熱性 が悪いと、発光素子のチップ自体の温度が上昇してしまうため、材料の耐熱性等の 問題から、発光素子に流せる電流が制限される。したがって、使用できる環境が限定 されてしまレ、、例えば、 自動車内や工場内のように温度が高くなる環境で使用できな くなる。このため、 LEDチップおよびその周辺での熱抵抗を低減する必要がある。熱 抵抗を低減させる方法として、 LEDチップを放熱性の高レ、材料で形成された基板上 に実装すること等が知られている力 LEDチップ自体の熱抵抗は低減できないこと や、高価格化 ·装置の大型化につながってしまうという問題がある。
[0023] 一方、図 21に示される従来の光送信装置 101では、 LED103の表面が樹脂モー ルド 109で覆われている力 一般に LED103と樹脂モールド 109とは線膨張係数の 差が大きいため、環境温度が変化した場合、 LED103に大きな熱応力が発生すると レ、う問題もあった。例えば、赤色 LEDで一般に使用されている GaAsでは線膨張係 数が約 6ppmZKなのに対し、エポキシ樹脂等の透明な樹脂モールド材料の線膨張 係数は 60 65ppmZKと約 1桁大きい値となっている。このため、車載デバイス等で 要求される広い温度環境下（例えば、 _40°Cから 110°C)では、 LED103の発光面 に大きな熱応力が発生し、発光状態が不安定となったり、 LED103自体が破損した り、また、同様にボンディングワイヤーとエポキシ樹脂の線膨張係数の違いによりボン
-が断線するという問題があり、高い信頼性を得ることが困難であった 発明の開示
[0024] この発明は以上のような事情を考慮してなされたものであり、高い結合効率と、小型 化および低価格化を両立させることができ、さらには放熱性が高ぐ使用および保存 温度範囲が広い光送信装置を提供するものである。
[0025] この発明は、貫通孔を有する基板と、基板の裏面に搭載され発光部を有する発光 素子とを備え、貫通孔は基板の裏面側から表面側へ向かって内径が大きくなる内壁 を有し、発光素子は発光部が貫通孔内に露出するように配置され、発光部は貫通孔 内に広がる放射光を基板の表面へ向けて放射し、貫通孔は放射光を基板の表面側 へ通過させると共に内壁に照射された放射光を基板の表面側へ反射する第 1の光送 信装置を提供するものである。
[0026] つまり、この発明による第 1の光送信装置は、基板が貫通孔を有し、その貫通孔は 裏面から表面へ向かって内径が大きくなる内壁を有するので、発光部から放射される 放射光のうち放射角の広い光を貫通孔の内壁によって基板の表面側へ反射させるこ とができる。このため、発光部から放射される放射光のうち、放射角の広い光も光ファ ィバ等への光結合に有効に利用できるようになり、結合効率の向上が図られる。
[0027] また、発光素子は発光部が貫通孔内に露出するように基板の裏面に配置されるの で、発光素子の発光部と貫通孔の内壁とが近接することとなる。このため、放射角の 広い光を基板の表面側へ反射させるのに必要となる貫通孔の深さを極力小さくでき、 光送信装置の小型化が図られる。
[0028] また、基板に形成された貫通孔によって発光素子からの放射光を案内するので、 本来は配線部品である基板を光学部品としても利用できることとなり、部品点数の削 減と作製工程の簡易化により低価格化が図られる。
また、発光素子は発光部が貫通孔内に露出するように基板の裏面に配置されること から、熱の発生源である発光部と放熱媒体である基板との距離が近くなり、発光素子 の放熱性が向上する。
発明を実施するための最良の形態
[0029] この発明による第 1の光送信装置は、貫通孔を有する基板と、基板の裏面に搭載さ れ発光部を有する発光素子とを備え、貫通孔は基板の裏面側から表面側へ向かつ て内径が大きくなる内壁を有し、発光素子は発光部が貫通孔内に露出するように配 置され、発光部は貫通孔内に広がる放射光を基板の表面へ向けて放射し、貫通孔 は放射光を基板の表面側へ通過させると共に内壁に照射された放射光を基板の表 面側へ反射することを特徴とする。
[0030] この発明において、放射光とは、ある放射角をもって発光部から放射される光を意 味する。
この発明による第 1の光送信装置において、基板は、外部の電気回路と接続するた めのリードフレームからなっていてもよレ、。リードフレームとしては、例えば、後の実施 形態 1の項に記載のものを用いることができる。
[0031] この発明による第 1の光送信装置において、発光素子は、発光部の周囲に形成さ れる電極を備え、電極は基板の裏面に電気的に導通するように接合されてもよい。 このような構成によれば、発光部の周囲に電極が設けられ、この電極が放熱媒体で ある基板の裏面に面接触するように接合されるので、発光部で発生した熱を速やか に基板に伝達でき、発光素子の放熱性がより一層向上する。
[0032] この発明による第 1の光送信装置において、貫通孔の内壁は、基板の裏面側に配 される第 1内壁と、基板の表面側に配される第 2内壁とからなり、第 1内壁は内径が基 板の表面側へ向かって徐々に大きくなり、第 2内壁は第 1内壁の最大内径よりも大き い内径を有していてもよレ、。このような構成によれば、貫通孔の形成工程において、 内径の大きい第 2内壁を形成してから第 1内壁を形成することができるため、貫通孔 の加工性が改善される。また、厚さの厚い基板を採用できるようになることから、発光 素子の放熱性も改善される。
[0033] この発明による第 1の光送信装置において、貫通孔の内壁は凹面状に湾曲してい てもよレ、。このような構成によれば、発光素子から放射される光の放射角に係わりなく 基板から略垂直方向に光が立ち上がるように光路変換し易くなり、より一層結合効率 を高めることができる。
[0034] この発明による第 1の光送信装置において、基板は厚さが 50— 500 z mであっても よい。このような構成によれば、光送信装置の小型化が図られる。なお、このような薄 い基板を採用できるのは、前述のとおり、貫通孔の内壁を発光素子の発光部に近接 させて配置することにより、放射角の広い光を基板の表面側へ反射させるのに必要と なる貫通孔の深さを極力小さくできることによる。
[0035] この発明による第 1の光送信装置は、発光素子を基板との間で挟むように設けられ る補助基板を更に備え、発光素子は発光部と対向する裏面に裏面電極を有し、裏面 電極は補助基板に電気的に導通するように接合されていてもよい。このような構成に よれば、発光素子の裏面電極が補助基板に面接触するように接合されるため、発光 部で発生した熱が発光部側からだけでなく裏面側からも放熱されることとなり、発光 素子の放熱性がより一層向上する。なお、補助基板としては、例えば、後の実施形態 3の項に記載のものを用いることができる。
この発明による第 1の光送信装置は、基板の裏面側に発光素子を封止するように 封止樹脂体が更に設けられていてもよい。このような構成によれば、発光素子を外気 力 封止することができ、経時的な劣化を低減できる。
[0036] 封止樹脂体が設けられる上記構成において、封止樹脂体はその線膨張係数を下 げ、熱伝導率を上げるためのフィラーが添加された樹脂からなっていてもよい。このよ うな構成によれば、封止樹脂体を構成する樹脂にフィラーが添加されることにより、榭 脂の線膨張係数や熱伝導率を容易に変化させることができ、発光素子に加わる熱応 力の低減や、発光素子の放熱性の向上を図ることができる。また、封止樹脂体は、光 学素子の光路以外の部分に形成されているため、光学的特性を損なうことなぐ熱応 力や放熱性の改善を図ることができる。
[0037] この発明による第 1の光送信装置は、貫通孔に充填され発光素子の発光面を覆う 透明樹脂を更に備えてもよい。このような構成によれば、発光素子の発光面を透明樹 脂によって覆うことにより、発光素子から取り出される光量を増加させることができる。 その理由については後の実施形態 1の項に記載の通りである。さらに、発光面を外 気から封止することができ、経時的な劣化を低減できる。
[0038] 貫通孔に透明樹脂が充填される上記構成において、第 1の光送信装置は、貫通孔 に充填された透明樹脂により基板の貫通孔に対向されるように接着されるレンズを更 に備えてもよレ、。
貫通孔に透明樹脂が充填される上記構成において、透明樹脂は硬度力 — A50 度以下であることが好ましい。このような構成によれば、透明樹脂が弾性を備えるの で、発光素子に生じる熱応力を低減することができ、広い温度範囲での使用が可能 となる。また、レンズが設けられる場合には、レンズに生じる熱応力を低減することが でき、広い温度範囲での使用が可能となる。
[0039] この発明による第 1の光送信装置は、基板の表面側に貫通孔を坦めるように透光性 樹脂体が更に設けられ、透光性樹脂体の一部に発光素子からの放射光を集光する レンズが形成されていてもよい。このような構成によれば、発光素子から取り出される 光量を増加させることができる。その理由については後の実施形態 1の項に記載の 通りである。
基板の表面側に透光性樹脂体を設けた構成において、基板は表面側の一部に透 光性樹脂体の形成時に透光性樹脂を貫通孔へ流し易くするための樹脂注入溝が貫 通孔へ通ずるように形成されてレ、てもよレ、。
[0040] この発明は、別の観点からみると、開口を有する基板と、基板に結合され貫通孔を 有するサブマウントと、サブマウントの裏面に搭載され発光部を有する発光素子とを 備え、貫通孔はサブマウントの裏面側から表面側へ向かって内径が大きくなる内壁を 有し、発光素子は発光部が貫通孔内に露出するように配置され、発光部は貫通孔内 に広がる放射光を基板の開口へ向けて放射し、貫通孔は放射光を基板の開口側へ 通過させると共に内壁に照射された放射光を基板の開口側へ反射する第 2の光送信 装置を提供するものでもある。
[0041] この発明による第 2の光送信装置でも、基板に貫通孔を形成した第 1の光送信装置 で得られる効果と同様の効果が得られる。特に、サブマウントは、基板と異なり、発光 素子を搭載できる程度の寸法があればよいため、用いる材料が少量で済む。このた め、サブマウントに熱伝導性の高い高価な材料を用いても、価格に大きな影響を与 えることはなく、むしろ、発光素子の放熱性をより一層向上させることができるという好 ましい効果が得られる。
[0042] この発明による第 2の光送信装置において、サブマウントと発光素子との線膨張係 数の差は、基板と発光素子との線膨張係数の差より小さく設定されてもよい。このよう な構成によれば、発光素子は、線膨張係数が近いサブマウントに設置されることとな り、発光素子に生じる熱応力が低減され、広い温度範囲での使用が可能となる。
[0043] この発明による第 2の光送信装置において、サブマウントはシリコンからなり、貫通 孔はシリコンを異方性エッチングすることにより形成されていてもよい。このような構成 によれば、面精度に優れた内壁を形成でき、優れた反射性能を有する内壁を得るこ とができる。
この発明による第 2の光送信装置において、基板は外部の電気回路と接続するた めのリードフレームからなっていてもよレ、。
[0044] この発明による第 2の光送信装置において、発光素子は発光部の周囲に形成され る電極を備え、電極はサブマウントの裏面に電気的に導通するように接合されていて もよレ、。このような構成によれば、発光部の周囲に電極が設けられ、この電極が放熱 媒体であるサブマウントの裏面に面接触するように接合されるので、発光部で発生し た熱を速やかにサブマウントに伝達でき、発光素子の放熱性がより一層向上する。
[0045] この発明による第 2の光送信装置において、貫通孔の内壁は、サブマウントの裏面 側に配される第 1内壁と、サブマウントの表面側に配される第 2内壁とからなり、第 1内 壁は内径がサブマウントの表面側へ向かって徐々に大きくなり、第 2内壁は第 1内壁 の最大内径よりも大きい内径を有していてもよレ、。このような構成によれば、貫通孔の 形成工程にぉレ、て、内径の大きレ、第 2内壁を形成してから第 1内壁を形成することが できるため、貫通孔の加工性が改善される。また、厚さの厚いサブマウントを採用でき るようになることから、発光素子の放熱性も改善される。
[0046] この発明による第 2の光送信装置において、貫通孔の内壁は凹面状に湾曲してい てもよレ、。このような構成によれば、発光素子から放射される光の放射角に係わりなく 基板から略垂直方向に光が立ち上がるように光路変換し易くなり、より一層結合効率 を高めることができる。
[0047] この発明による第 2の光送信装置において、サブマウントは厚さが 50— 500 z mで あってもよレ、。このような構成によれば、光送信装置の小型化が図られる。このような 薄いサブマウントを採用できる理由は、基板に貫通孔が形成された第 1の光送信装 置の場合と同様である。
[0048] この発明による第 2の光送信装置は、発光素子をサブマウントとの間で挟むように 設けられる補助基板を更に備え、発光素子は発光部と対向する裏面に裏面電極を 有し、裏面電極は、補助基板に電気的に導通するように接合されていてもよい。この ような構成によれば、発光素子の裏面電極が補助基板に面接触するように接合され るため、発光部で発生した熱が発光部側からだけでなく裏面側からも放熱されること となり、発光素子の放熱性がより一層向上する。
[0049] この発明による第 2の光送信装置は、基板の裏面側にサブマウントおよび発光素子 を封止するように封止樹脂体が更に設けられていてもよい。このような構成によれば、 発光素子およびサブマウントを外気から封止することができ、経時的な劣化を低減で きる。
[0050] 封止樹脂体が設けられる上記構成において、封止樹脂体はその線膨張係数を下 げ、熱伝導率を上げるためのフィラーが添加された樹脂からなっていてもよい。このよ うな構成によれば、封止樹脂体を構成する樹脂にフィラーが添加されることにより、樹 脂の線膨張係数や熱伝導率を容易に変化させることができ、発光素子やサブマウン トに加わる熱応力の低減や、発光素子やサブマウントの放熱性の向上を図ることがで きる。また、封止樹脂体は、光学素子の光路以外の部分に形成されているため、光 学的特性を損なうことなぐ熱応力や放熱性の改善を図ることができる。
[0051] この発明による第 2の光送信装置は、貫通孔および開口に充填され発光素子の発 光面を覆う透明樹脂を更に備えてもよい。このような構成によれば、発光素子の発光 面を透明樹脂によって覆うことにより、発光素子から取り出される光量を増加させるこ とができる。その理由については後の実施形態 1の項に記載の通りである。さらに、発 光面を外気から封止することができ、経時的な劣化を低減できる。
[0052] 貫通孔および開口に透明樹脂が充填される上記構成において、第 2の光送信装置 は、貫通孔および開口に充填された透明樹脂により基板の開口に対向するように接 着されるレンズを更に備えてもよい。
貫通孔および開口に透明樹脂が充填される上記構成において、透明樹脂は硬度 力 — A50度以下であることが好ましい。このような構成によれば、透明樹脂が弾性 を備えるので、発光素子に生じる熱応力を低減することができ、広い温度範囲での使 用が可能となる。また、レンズが設けられる場合には、レンズに生じる熱応力を低減す ること力 Sでき、広い温度範囲での使用が可能となる。
[0053] この発明による第 2の光送信装置は、基板の表面側に貫通孔及び開口を坦めるよ うに透光性樹脂体が更に設けられ、透光性樹脂体の一部に発光素子からの放射光 を集光するレンズが形成されていてもよい。このような構成によれば、発光素子から取 り出される光量を増加させることができる。その理由については後の実施形態 1の項 に記載の通りである。
基板の表面側に透光性樹脂体が設けられた構成にぉレ、て、基板は表面側の一部 に、透光性樹脂体の形成時に透光性樹脂を開口およびそれに通ずる貫通孔へ流し 易くするための樹脂注入溝が開口へ通ずるように形成されていてもよい。
[0054] この発明は更に別の観点からみると、第 1貫通孔を有する基板と、基板に結合され 第 2貫通孔を有するサブマウントと、サブマウントの裏面に搭載され発光部を有する 発光素子とを備え、第 1貫通孔および第 2貫通孔は裏面側から表面側に向かって内 径が大きくなる内壁をそれぞれ有し、発光素子は発光部が第 2貫通孔内に露出する ように配置され、発光部は第 1貫通孔および第 2貫通孔内に広がる放射光を基板の 表面へ向けて放射し、第 1貫通孔および第 2貫通孔は放射光を基板の表面側へ通 過させると共にそれぞれの内壁に照射された放射光を基板の表面側へ反射する第 3 の光送信装置を提供するものでもある。
[0055] この発明による第 3の光送信装置でも、基板のみに貫通孔を形成した第 1の光送信 装置やサブマウントのみに貫通孔を形成した第 2の光送信装置で得られる効果と同 様の効果が得られる。特に、 2つの貫通孔を異なる形状とすることができるため、発光 素子の放射パターンに合わせてそれぞれの貫通孔の形状を任意に選択することによ り、より高い送信効率を得ることができるという効果が得られる。なお、この発明による 第 3の光送信装置において、第 1貫通孔と第 2貫通孔は連通し、第 1貫通孔の内壁の 最小内径は、第 2貫通孔の最大内径と同じ力、若しくはそれよりも大きいことが好ましい
[0056] この発明による第 3の光送信装置において、サブマウントと発光素子との線膨張係 数の差は、基板と発光素子との線膨張係数の差より小さく設定されてもよい。このよう な構成によれば、発光素子は、線膨張係数が近いサブマウントに設置されることとな り、発光素子に生じる熱応力が低減され、広い温度範囲での使用が可能となる。
[0057] この発明による第 3の光送信装置において、第 1貫通孔の内壁と発光素子の光軸と のなす角度は、第 2貫通孔の内壁と発光素子の光軸とがなす角度より小さく設定され てもよレ、。このような構成によれば、発光素子から放射される光のうち、放射角の広い 光は第 2貫通孔の内壁に照射され、放射角の小さい光は第 1貫通孔の内壁に照射さ れることから、第 1貫通孔の内壁と発光素子の光軸とがなす角度を第 2貫通孔の内壁 と発光素子の光軸とがなす角度より小さく設定することで、発光素子から出射される 放射角の広レ、光と放射角の狭レ、光の両方を発光素子の発光面に対して垂直に近レ、 方向に光路変換することが可能となり、高い送信効率を得ることができる。
[0058] この発明による第 3の光送信装置において、サブマウントはシリコンからなり、貫通 孔はシリコンを異方性エッチングすることにより形成されていてもよい。このような構成 によれば、面精度に優れた内壁を形成でき、優れた反射性能を有する内壁を得るこ とができる。
[0059] この発明による第 3の光送信装置において、発光素子は、発光部の周囲に形成さ れる電極を備え、電極はサブマウントの裏面に電気的に導通するように接合されても よい。このような構成によれば、発光部の周囲に電極が設けられ、この電極が放熱媒 体であるサブマウントの裏面に面接触するように接合されるので、発光部で発生した 熱を速やかにサブマウントに伝達でき、発光素子の放熱性がより一層向上する。 この発明による第 3の光送信装置において、基板は外部の電気回路と接続するた めのリードフレームからなっていてもよレ、。
[0060] この発明による第 3の光送信装置において、第 1貫通孔の内壁は、基板の裏面側 に配される第 1内壁と、基板の表面側に配される第 2内壁とからなり、第 1内壁は内径 が基板の表面側へ向かって徐々に大きくなり、第 2内壁は第 1内壁の最大内径よりも 大きい内径を有していてもよい。このような構成によれば、第 1貫通孔の形成工程に おいて、内径の大きい第 2内壁を形成してから第 1内壁を形成することができるため、 第 1貫通孔の加工性が改善される。また、厚さの厚い基板を採用できるようになること から、発光素子の放熱性も改善される。
[0061] この発明による第 3の光送信装置において、第 2貫通孔の内壁は、サブマウントの 裏面側に配される第 1内壁と、サブマウントの表面側に配される第 2内壁とからなり、 第 1内壁は内径がサブマウントの表面側に向かって徐々に大きくなり、第 2内壁は第 1内壁の最大内径よりも大きい内径を有していてもよい。このような構成によれば、第 2貫通孔の形成工程において、内径の大きい第 2内壁を形成してから第 1内壁を形 成することができるため、第 2貫通孔の加工性が改善される。また、厚さの厚いサブマ ゥントを採用できるようになることから、発光素子の放熱性も改善される。
[0062] この発明による第 3の光送信装置において、第 1貫通孔あるいは第 2貫通孔の内壁 は凹面上に湾曲していてもよい。このような構成によれば、発光素子から放射される 光の放射角に係わりなく基板から略垂直方向に光が立ち上がるように光路変換し易 くなり、より一層結合効率を高めることができる。
この発明による第 3の光送信装置において、基板およびサブマウントは厚さがそれ ぞれ 50— 500 x mてあつてもよレ、。このような構成によれば、光送信装置の小型化が 図られる。このような薄いサブマウントや基板を採用できる理由は、基板に貫通孔が 形成された第 1の光送信装置の場合と同様である。
[0063] この発明による第 3の光送信装置において、発光素子をサブマウントとの間で挟む ように設けられる補助基板を更に備え、発光素子は発光部と対向する裏面に裏面電 極を有し、裏面電極は、補助基板に電気的に導通するように接合されてもよい。この ような構成によれば、発光素子の裏面電極が補助基板に面接触するように接合され るため、発光部で発生した熱が発光部側からだけでなく裏面側からも放熱されること となり、発光素子の放熱性がより一層向上する。
[0064] この発明による第 3の光送信装置は、基板の裏面側にサブマウントおよび発光素子 を封止するように封止樹脂体が更に設けられていてもよい。このような構成によれば、 発光素子およびサブマウントを外気から封止することができ、経時的な劣化を低減で きる。
[0065] 封止樹脂体が設けられる上記構成において、封止樹脂体はその線膨張係数を下 げ、熱伝導率を上げるためのフィラーが添加された樹脂からなっていてもよい。このよ うな構成によれば、封止樹脂体を構成する樹脂にフィラーが添加されることにより、樹 脂の線膨張係数や熱伝導率を容易に変化させることができ、発光素子やサブ- トに加わる熱応力の低減や、発光素子やサブマウントの放熱性の向上を図ることがで きる。また、封止樹脂体は、光学素子の光路以外の部分に形成されているため、光 学的特性を損なうことなぐ熱応力や放熱性の改善を図ることができる。
[0066] この発明による第 3の光送信装置は、第 1貫通孔および第 2貫通孔に充填され発光 素子の発光面を覆う透明樹脂を更に備えてもよい。このような構成によれば、発光素 子の発光面を透明樹脂によって覆うことにより、発光素子から取り出される光量を増 カロさせることができる。その理由については後の実施形態 1の項に記載の通りである 。さらに、発光面を外気から封止することができ、経時的な劣化を低減できる。
透明樹脂が設けられる上記構成において、第 3の光送信装置は、第 1貫通孔およ び第 2貫通孔に充填された透明樹脂により基板の第 1貫通孔に対向するように接着 されるレンズを更に備えてもよい。
[0067] 透明樹脂が設けられる上記構成において、透明樹脂は硬度力 — A50度以下で あることが好ましい。このような構成によれば、透明樹脂が弾性を備えるので、発光素 子に生じる熱応力を低減することができ、広い温度範囲での使用が可能となる。また 、レンズが設けられる場合には、レンズに生じる熱応力を低減することができ、広い温 度範囲での使用が可能となる。
[0068] この発明による第 3の光送信装置において、基板の表面側に第 1貫通孔および第 2 貫通孔を埋めるように透光性樹脂体が更に設けられ、透光性樹脂体の一部に発光 素子からの放射光を集光するレンズが形成されていてもよい。このような構成によれ ば、発光素子から取り出される光量を増加させることができる。その理由については 後の実施形態 1の項に記載の通りである。
[0069] 基板の表面側に透光性樹脂体が設けられた構成にぉレ、て、基板は表面側の一部 に、透光性樹脂体の形成時に透光性樹脂を第 1貫通孔およびそれに通ずる第 2貫 通孔へ流し易くするための樹脂注入溝が第 1貫通孔へ通ずるように形成されていて あよい。
この発明は更に別の観点からみると、複数の光送信装置が互いに隣接するように 並べられ、各光送信装置がこの発明による上述の光送信装置からなる照明装置を提 供するものでもある。 [0070] 以下、この発明の実施形態について、図に基づいて詳細に説明する。なお、以下 に示す複数の実施形態において同一の機能を有する部材には同じ符号を用いて説 明する。 図 1は、この発明の実施形態 1による光送信装置の概略的な構成を示す説明図で める。
光送信装置 1は、発光素子 3、レンズ 4および発光素子 3が配置されるリードフレー ム（基板） 5を備えている。
[0071] リードフレーム 5には発光素子 3の発光面 (発光部） 6と対向する位置に貫通孔 7が 形成されている。貫通孔 7は、発光素子 3が搭載される裏面側から表面側へ向かって 徐々にその内径が大きくなるテーパ形状となっている。このテーパ形状を有する貫通 孔 7の内壁をテーパミラー 8と称する。
[0072] 発光素子 3から放射される光のうち、放射角の狭い光は貫通孔 7を通過してレンズ 4 に入射し、屈折されて光ファイバ 2に結合する。一方、発光素子 3から放射される光の うち、放射角の広い光はテーパミラー 8で反射された後、レンズ 4に入射し、屈折され て光ファイバ 2に結合する。
したがって、発光素子 3として放射角度の広い LED等を使用した場合でも、発光素 子 3から出射される光を高効率で光ファイバ 2に結合させることができる。
[0073] 発光素子 3は発光面 6がリードフレーム 5の貫通孔 7に対向するように位置合わせさ れ、例えば、銀ペースト等の導電性を有する接着剤や、金錫等の共晶によりリードフ レーム 5に接合されている。
すなわち発光素子 3の発光面 6側の電極（例えば、図 3の p電極 15参照）とリードフ レーム 5とが導通している。リードフレーム 5は図示しない回路基板と電気的に導通し ている。
[0074] 発光素子 3は、例えば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂等からなるモールド樹脂 (透光 性樹脂体） 9により覆われており、このモールド樹脂 9によりレンズ 4が形成されている また、図示しないが、リードフレーム 5には発光素子 3以外に発光素子 3を駆動する ためのドライバ IC等が搭載されており、同様にモールド樹脂 9により封止されている。
[0075] 発光素子 3として LEDのように比較的放射角度の大きいものを使用する場合、図 1 に示したようにモールド樹脂 9により覆われた構成が好ましい。
発光素子 3から放射される光は、発光素子 3の表面とその外部（空気やモールド樹 脂 9)との屈折率差により屈折されて放射される。このため、外部の屈折率が空気のよ うに小さい場合よりモールド樹脂 9に覆われている方が全反射を受ける角度が大きく なり、より多くの光量を取り出すことができる。
[0076] 例えば、外部の屈折率が 1から 1. 56になることにより、発光素子 3から出射される 光量は約 2. 4倍に増加する。よって、モールド樹脂 9により発光素子 3を覆うことによ り、光の利用効率を向上させることができる。また、発光素子 3やドライバ IC等を外気 力 封止することにより経時的な劣化を低減できるという効果もある。
発光素子 3としては、面発光型の発光ダイオード (LED)を用いるのが好ましい。図
2および図 3に一般的なダブルへテロ構造の LEDを示す。
[0077] 図 3に示されるように、 GaAs等からなる n型基板 10の下面には n電極 11が形成さ れている。 n型基板 10の上には n型クラッド層 12、活性層 13、 p型クラッド層 14、 p電 極 15がこの順に形成されている。
図 2および図 3に示されるように、 p電極 15には発光面 6となる開口部が形成されて おり、この発光面 6から光が放射される。
[0078] 発光素子 3の構造や材料は、要求される波長や特性により任意に選択される。以下 の説明では、発光素子 3として、図 2および図 3に示した構造の LEDを用いることを前 提とするが、もちろん、この発明はこの他の構造を持つ発光素子 3にも対応できる。
[0079] 放射角の広い光をリードフレーム 5の表面から立ち上げるために、リードフレーム 5 の貫通孔 7にテーパミラー 8を形成していることがこの発明の特徴の 1つであり、テー パミラー 8が、光送信装置 1の小型化 ·低価格化を可能とするとともに、光送信効率の 高効率化、光送信効率の変動の低減、発光素子 3の放熱特性の改善に寄与してい る。以下、これらの効果について説明する。
[0080] 実施形態 1による光送信装置 1の大きさについて、図 1、図 4および図 5に基づいて
、図 23に示した従来の光送信装置 201と比較して説明する。図 4は図 1に示される光 送信装置 1の要部拡大図、図 5は、図 1に示される実施形態 1による光送信装置 1の 大きさと、図 23で示した従来の光送信装置 201の大きさを同一図面上で比較する説 明図である。なお、図 5において、従来の光送信装置 201は破線で表わされている。
[0081] 前述のように、図 23に示した従来の光送信装置 201では、 LED 103を高さ、幅共 に 300 μ mの立方体状、凹面ミラー 108のテーパー角度 Θを 60° 、凹部の底面側 の内径を Φ 500 z mとすると、 LED 103の発光面 106の中心力も放射される光のうち 、放射角が 45° 以上の光を凹面ミラー 108により光路変換するためには、凹部の深 さ TOが約 1. 3mm、凹部の上端側の内径 R0が 2mmそれぞれ必要となる。
[0082] 一方、図 1に示される実施形態 1による光送信装置 1において、貫通孔 7の裏面側 の内径を約 φ 100 μ mとし、その他の条件を図 23に示す従来のものと同条件として 計算すると、図 4に示すように、従来のものの凹部の深さ TO (図 23参照）に相当する リードフレーム 5の厚さ T1は 0. 12mm,従来のものの凹部の上端側の内径 R0 (図 2 3参照）に相当する貫通孔 7の表面側の内径 R1は約 0. 24mmとなり、従来例に比べ 厚さ、大きさともに約 1 / 10程度に低減することができる。
[0083] 図 5を参照すると明らかなように、実施形態 1では貫通孔 7の表面側の内径 R1を 0.
24mm程度に小さくできることから、光ファイバ 2に集光するためのレンズ 4 (図 1参照 )の径も小さくすることが可能である。
このため、レンズ 4の設計自由度が大きくなり、貫通孔 7の表面側から立ち上がる光 を高レ、結合効率で光ファイバ 2へ結合させるうえで、理想的な性能を有するレンズ 4 を容易に得ることができる。
また、リードフレーム 5の厚さは通常 0. 25mm前後のものが使用されるため、図 21 で示した従来のトランスファ成形による光送信装置 101と同等の大きさの光送信装置 1を得ること力 Sできる。
[0084] 一方、図 23示される従来の光送信装置 201のように、凹部の上端側の内径 R0が
Φ 2mm程度と大きいと、焦点距離の短いレンズにより集光を行った場合には光ファ ィバへの入射 NAが大きくなり光ファイバに結合できない場合が生じたり、入射 NAを 小さくするために焦点距離の長いレンズを使用した場合には光ファイバを含めた光 送信装置の小型化が困難となるとレ、う問題があり、高レ、結合効率と小型化 ·低価格化 の両立が困難となる。
[0085] 更には、凹面ミラー 108の一部に LED103の電極にワイヤーボンディングするため のスペースを形成する必要があり、作製工程が複雑になるという問題もある。
これに対し、この発明では発光面 7にテーノ ミラー 8を極めて近接させて配置し、更 にテーノ ミラー 8をリードフレーム 5に形成していることから、光送信効率の高効率化 や光送信装置 1の小型化が可能となる。
すなわち、この発明によれば、従来は困難であった、光送信装置 1の小型化と、発 光素子 3から光ファイバ 2への結合効率の向上との両立が可能となる。
[0086] 実施形態 1による光送信装置 1において、貫通孔 7はエッチングやプレス加工等に より、リードフレーム 5のパターユング力卩ェの際に同時に形成することができるため、 価格を増大させることなく低価格の光送信装置 1が得られる。
なお、貫通孔 7をカ卩ェする際に、発光素子 3やレンズ 4、光ファイバ 2を位置合せす るための基準孔（図示せず）を併せて形成することが好ましい。このような基準孔を光 送信装置 1の組み立て基準とし、貫通孔 7、発光素子 3、レンズ 4、光ファイバ 2を位置 合せすることにより、高精度で組み立てを行うことができる。
[0087] 次に貫通孔 7について説明する。リードフレーム 5の貫通孔 7の裏面側の内径は発 光素子 3の発光面 6の径に対して、僅かに大きいか、或いは、僅かに小さく形成する ことが好ましい。大きく形成するか、或いは、小さく形成するかは、送信効率の向上と 、送信効率の変動低減のどちらを優先するかにより決定される。
[0088] 送信効率の向上を優先するのであれば、貫通孔 7の裏面側の内径は発光素子 3の 発光面 6の径より、若干大きく形成することが好ましい。例えば、発光面 6が φ 70 / m であった場合、貫通孔 7の裏面側の内径は 100 x m程度に設定される。すなわち、 貫通孔 7に対する発光素子 3の配置位置がずれた場合でも、発光面 6から出射され る光がリードフレーム 5によって蹴られることがなくなり、発光面 6から放射される全光 量を利用することができる。
[0089] 一方、送信効率の変動低減を優先するのであれば、貫通孔 7の裏面側の内径は発 光素子 3の発光面 6の径より、若干小さく形成することが好ましい。例えば、発光面 6 が φ 70 μ mであった場合、貫通孔 7の裏面側の内径は 50 μ m程度に設定される。 すなわち、発光素子 3の配置位置がずれた場合でも、貫通孔 7を通過する光量の変 動が少なくなるため、送信効率の変動を低減することができる。
[0090] また、実施形態 1による光送信装置 1では、図 23に示される従来の光送信装置より もテーパミラー 8を発光面 6に近接させて配置できることから、発光素子 3の配置位置 がずれても、光の立ち上げ位置の変動が少なくなり、しいてはレンズ 4や光ファイバ 2 への結合効率の変動も低減される。
貫通孔 7の形状としては、例えば、図 6 図 13に示すようなものを利用できる。
[0091] 図 6および図 7に示す貫通孔 7は、図 1に示したものと同様に、貫通孔 7の断面にお レ、て内壁面が直線状に表われるテーパミラー 8を有してレ、る。
このように、断面にぉレ、て内壁面が直線状に表われるテーパミラー 8は加工が容易 であり、発光素子 3から放射される光のうち放射角が広い光も確実に光路変換される
[0092] なお、発光素子 3から出射される光の放射分布に対応するため、テーパ角度 Θ (図 4参照）は 40° — 80° 程度が好ましぐ使用する発光素子 3の放射分布により最適 なテーパ角度を選択するとよい。
また、図 8および図 9に示すように、貫通孔 7の断面における内壁面が曲面形状とな る（すなわち凹面状)テーノ ミラー 8も好適に用いられる。
[0093] 例えば、断面における内壁面の表面が放物線状となるテーパミラー 8を用レ、、放物 線の焦点位置に発光面 6を配置すれば、発光素子 3から放射される光の放射角に係 わりなくリードフレーム 5に対して略垂直方向に光路変換することが可能となる。このよ うな曲面形状は、例えば、リードフレーム 5を片側からエッチングカ卩ェすることにより得 ること力 Sできる。
[0094] 更に、図 10および図 11に示すように、貫通孔 7の内壁が、リードフレーム 5の裏面 側に配されるテーパミラー（第 1内壁） 8と、リードフレーム 5の表面側に配される拡大 孔（第 2内壁） 17とからなり、テーパミラー 8は内径がリードフレーム 5の表面側へ向か つて徐々に大きくなり、拡大孔 17はテーパミラー 8の最大内径よりも大きい内径を有 するものも好適に用いられる。
[0095] 図 10および図 11に示される貫通孔 7において、拡大孔 17は発光素子 3の放熱性 の改善と、テーパミラー 8の加工性の改善とレ、う効果を有する。
つまり、貫通孔 7の裏面側の内径は前述のように φ 100 /i m程度である力 リードフ レーム 5の厚みがこの径よりも十分に厚い場合、貫通孔 7の加工が困難となる。また、 リードフレーム 5は厚い方が発光素子 3や発光素子 3を駆動させるためのドライバ IC の放熱性には有利である。
[0096] このため、リードフレーム 5の表面側に拡大孔 17を形成することにより、テーパミラー 8の加工が容易になり、また、厚レ、リードフレーム 5を利用できることから放熱性も改善 すること力 Sできる。なお、拡大孔 17は光の照射を受けないため、光学的な役割は有し ていない。
更にまた、図 12および図 13に示すように、リードフレーム 5の表面側の一部に、貫 通孔 7へ通ずる樹脂注入溝 18が形成されたものも好適に用いられる。
[0097] つまり、図 1に示したように、モールド樹脂 9によりモールド封止を行う場合、貫通孔
7へ樹脂が流入しに《なるという問題が生ずるが、樹脂注入溝 18を形成することに より、確実にモールド封止を行うことができる。なお、図 10および図 11に示した拡大 孔 17にも樹脂注入溝 18と同様の効果がある。
更に、テーパミラー 8での反射回数が 1回となるように、リードフレーム 5の厚さや、テ ーパ角度 Θを設定することが好ましい。複数回の反射を用いた、いわゆる光導波路 や導光路等では、反射による損失が大きくなることや、長さ（リードフレーム 5の厚さに 相当する部分）が長くなり、装置の大型化につながる。
以上のように、この発明では貫通孔 7の形状を種々変更できるが、貫通孔 7の深さと しては、 50— 500 μ ΐηに設定されることが好ましい。
[0098] つまり、この発明ではテーパミラー 8を発光面 6に近接させて配置できることから、貫 通孔 7の深さが浅くても、放射角が広い光を光路変換させるうえで十分な効果が得ら れる。
また、リードフレーム 5の表面又は裏面から貫通孔 7を見た場合に、貫通孔 7は必ず しも円形である必要はなぐ楕円形や方形であってもよい。例えば、発光素子 3の光 放射分布に偏りがある場合等は、円形以外の形状とした方がよい。
[0099] この発明では、前述の通り、発光素子 3がリードフレーム 5の裏面側に配置され、貫 通孔 7は、基本的にその断面形状がリードフレームの裏面側から表面側へ向かって 内径が徐々に広くなるテーパ形状となっている。
また、貫通孔 7の裏面側の内径は発光素子 3のチップサイズより小さくなるように設 定されている。貫通孔 7を発光素子 3のチップサイズより小さく形成するほど、発光素 子 3とリードフレーム 5の接触面積が大きくなる。
[0100] そして、発光素子 3の発光面 7側をリードフレーム 5に配置することと、発光素子 3とリ ードフレーム 5との接触面積を大きくすることは発光素子 3の放熱特性を向上させる 上で重要である。
すなわち、発光素子 3として図 2および図 3に示す LEDを使用する場合、 LEDの n 型基板 10の熱抵抗が問題となる。
[0101] LEDの裏面側 (n電極 11側）から放熱する場合、活性層 13で発生した熱は n型基 板 10、 n電極 11を介してリードフレーム 5等の放熱性の高い材料で形成された部材 に放熱される。
しかし、 n型基板 10は通常 GaAs等の熱抵抗の高い材料で形成されているため、 L ED自体の放熱特性が悪くなり、活性層 13の温度上昇につながる。
[0102] これに対し、この発明では、発光面 7側がリードフレーム 5に配置されるので、活性 層 13で発生した熱を p型クラッド層 14、 p型電極 15を介してリードフレーム 5に放熱す ること力 Sできる。例えば、 GaAsの熱伝導率である 45W/m'Kと比較すると、リードフ レーム 5 (銅材）は約 360W/m*Kと熱伝導率が高い。さらには、 p型クラッド層 14、 p 型電極 15はともに厚さ数 μ m程度であるため厚さ数 100 μ mの n型基板 10を介して 放熱する場合に比べ放熱特性を大幅に向上させることができる。
[0103] 発光素子 3とリードフレーム 5との接合には、例えば、銀ペーストのように導電性の高 い接着剤や、金錫等の共晶を使用することが好ましい。また、導電性の高い接着剤 のなかでも、熱伝導性の高い材料や薄膜の材料と熱的なコンタクトが十分得られ、か つ、リードフレーム 5と発光素子 3との線膨張係数の差を吸収できるようなものがより好 ましい。
[0104] なお、接着剤は発光素子 3の発光面 6に付着しないようにする必要がある。発光素 子 3の表面にあらかじめ、フォトリソグラフィ一等の手法により、発光面 6以外の部分に 接着剤の薄膜を形成することにより、確実に接着剤が発光面 6に付着しないようにす ること力 Sできる。あるいは金錫等の共晶を用いる場合は、リードフレーム 5の表面を金 メツキし、発光素子 3の p電極 15上に金錫膜を形成しておき、熱圧着することで接着 してもよい。
以下、各構成部品について説明する。
[0105] 光ファイバ 2としては、例えば、プラスチック光ファイバ（POF： Polymer Optical Fiber )や石英ガラス光ファイバ（G〇F : Glass Optical Fiber)等のマルチモード光ファイバを 用いることが好ましい。
POFは、コアが PMMA(PolymethylMethaAcrylate)やポリカーボネート等の光透過 性に優れたプラスチックからなり、クラッドが上記コアより屈折率の低いプラスチックで 構成されている。
[0106] POFは、 G〇Fに比べそのコアの径を約 200 μ mから約 lmmと大きくすることが容 易であることから、光送信装置 1との結合調整が容易であり、安価な光通信リンクを得 ること力 Sできる。
また、コアが石英ガラスよりなり、クラッドがポリマーで構成された PCF (Polymer C lad Fiber)を用いても良い。
[0107] GOFは POFに比べると価格が高レ、が、伝送損失が小さぐ伝送帯域が広いという 特徴がある。このため、 GOFを伝送媒体とすることにより、より長距離の通信やより高 速の通信を行える光通信リンクを得ることができる。
発光素子 3としては、発光ダイオード (LED)、面発光レーザ (VCSEL)等のように 面発光タイプのものが用いられる。
発光素子 3の波長としては、使用する光ファイバ 2の伝送損失が少ない波長である ことが好ましい。
[0108] 例えば、光ファイバ 2として P〇Fを用いる場合には波長 650nm前後の発光素子 3 を用レ、、 G〇Fを用いる場合には波長 850nm前後の発光素子 3を用いる。
リードフレーム 5としては、銅やリン青銅のように熱伝導性の高い金属からなる薄板 状の金属板に、エッチングやプレス、切削加工等により貫通孔 7を形成し、高い反射 率が得られるように表面に銀や金等によるメツキを施したものが用いられる。 [0109] ここでリードフレーム 5とは、発光素子 3やドライバ IC等の部品を搭載して支えるとと もに、各部品へ電気を伝える役割を果たす薄板状の金属板を意味する。もちろん、リ ードフレーム 5の代わりに、例えば、ステムやプリント基板等の各種の基板を用いるこ とあできる。
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上述した実施形態 1による光送信装置の変形例を、実施形態 2として図 14に基づ いて説明する。図 14はこの発明の実施形態 2による光送信装置の概略的な構成を 示す説明図である。
図 14に示されるように、実施形態 2による光送信装置 21は、モールド樹脂 9によりレ ンズ 4を形成しておらず、モールド樹脂（封止樹脂体） 9はリードフレーム 5の発光素 子 3を搭載する裏面側のみを覆っている。発光素子 3およびドライバ IC19はモールド 樹脂 9により封止され外気から保護されている。発光素子 3やドライバ IC19はボンデ イングワイヤー 33により電気的に接続されている（実際には複数のボンディングワイヤ 一 33がある力 図面では省略している）。
[0111] レンズ 4としては、ガラスやアクリル樹脂等を材料とするボールレンズを使用できる。
レンズ 4としてのボールレンズは、接着剤（透明樹脂） 16によりリードフレーム 5の貫通 孔 7に位置合わせされたうえで配置されてレ、る。
接着剤 16は発光素子 3の波長領域において透明な材料のものが使用され、貫通 孔 7は接着剤 16によって坦められ発光素子 3の発光面 6は接着剤 16によって覆われ ている。貫通孔 7を接着剤 16で埋めることにより、前述したように空気中の場合より屈 折率を大きくすることができ、発光素子 3から取り出される光量を増加させることができ る。
[0112] 接着剤 16は弾性を有する材料であることが好ましい。リードフレーム 5は銅等の金 属で形成されており、一般に接着剤 16とは線膨張係数が大きく異なる。このため、環 境温度が変化した場合、接着剤 16とリードフレーム 5との界面や、発光素子 3と接着 剤 16との界面に大きな熱応力が発生し、接着剤 16が剥離しやすくなる。接着剤 16と して、例えば、シリコーンのように弾性を有する（レ、わゆるヤング率が低レ、）材料を使 用することにより、熱応力が緩和され、接着剤 16の剥離を防止することができる。接 着剤 16の弾性としては、硬度力 SJIS-Aで 50度以下であることが好ましい。あるいは ヤング率が lOMPa以下であることが好ましい。
[0113] 更に、レンズ 4は弾性を有する接着剤 16により接着することが好ましい。レンズ 4に も上述したのと同様に、環境温度の変化により熱応力が発生するが、接着剤 16が弾 性を有するため、熱応力を緩和することができ、レンズ 4の剥離を生じに《することが できる。
[0114] また、モールド樹脂 9は透明である必要がないため、例えば、熱伝導性の高い材料 や線膨張係数が発光素子 3やボンディングワイヤー 33の線膨張係数に近い材料、 安価な材料を使用することができる。透明なモールド樹脂 (エポキシ樹脂で一般に、 線膨張係数 60 65ppm/K、熱伝導率約 0. 2WZm'K)は、発光素子 3 (GaAsで 線膨張係数 6ppm/K)やボンディングワイヤー（金で線膨張係数約 14ppmZK)と 比較して、線膨張係数が大きいため、発光素子 3やボンディングワイヤー 33に大きな 熱応力が発生する。このため、モールド用の樹脂にシリカ等の線膨張係数が低レ、フィ ラーを添加した樹脂を使用することが好ましい。このような樹脂としては、光学特性を 必要としない ICのパッケージング等に一般に使用されている黒色の樹脂 (線膨張係 数 15— 20ppm/K、熱伝導率約 0· 7W/m.K)を使用することができる。このような 樹脂は広く使用されており、安価で入手することができる。本発明により、発光素子 3 およびボンディングワイヤー 33とモールド樹脂 9との線膨張係数の差を大幅に低減 できることから、発光素子 3やボンディングワイヤー 33に生じる熱応力を低減できる。 同時にフィラーの添カ卩により樹脂自体の熱伝導率も高くなることから、発光素子 3ゃド ライバ IC19の放熱性も向上することができる。よって、光送信装置 1のより一層の高 機能化や高信頼性、低価格化が図られる。例えば、リードフレーム 5とモールド樹脂 9 の線膨張係数の差に起因するワイヤーの断線等を防止することが可能となる。
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上述した実施形態 1による光送信装置の変形例を、実施形態 3として図 15に基づ いて説明する。図 15はこの発明の実施形態 3による光送信装置の要部拡大図である 図 15に示されるように、実施形態 3による光送信装置 31は、貫通孔 7として図 10お よび図 11に示した形状のものを採用してレ、る。
[0116] 発光素子から出射された光は拡大孔 17の内壁には照射されることなぐテーパミラ 一 8により反射されてその光路が変換される。
このような構成では、前述したように、リードフレーム 5の厚みを厚くすることができる ので放熱性の向上を図ることができ、さらには、モールド樹脂 (透光性樹脂体） 9、あ るいは接着剤 (透明樹脂） 16が貫通孔 7に流入しやすくなるという効果も得られる。 また、発光素子 3は、発光面 6と対向する裏面に設けられた電極（図 3の n電極 11参 照）が裏面電極基板 (補助基板） 22に銀ペースト等の導電性を有する接着剤により 接合されている。
[0117] リードフレーム 5および裏面電極基板 22は、いずれも図示しない電気回路に電気 的に結合され発光素子 3のオン'オフが制御される。
裏面電極基板 22は例えば、アルミニウムや銅、りん青銅等の熱伝導性の良い金属 で形成されている。
[0118] すなわち、発光素子 3はワイヤー等の細い部材で電気的に接続されるのではなぐ 発光面 6側の電極（図 3の p電極 15参照）と裏面側の電極がリードフレーム 5と裏面電 極基板 22にそれぞれ面接触しているので、発光素子 3で発生した熱を効率良く逃が すことができ、放熱†生が極めて良くなつてレヽる。
なお、実施形態 3においても、実施形態 1と同様に貫通孔 7および拡大孔 17を埋め るようにリードフレーム 5の表面側にモールド樹脂（透光性樹脂体）を設けその一部に 同材料によるレンズを一体に形成したり、実施形態 2と同様に貫通孔 7および拡大孔 17に接着剤 (透明樹脂)を充填して発光素子 3の発光面 6を覆い、拡大孔 17と対向 するようにレンズを接着したりすることができる。
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上述した実施形態 1による光送信装置の変形例を、実施形態 4として図 16に基づ いて説明する。図 16はこの発明の実施形態 4による光送信装置の要部拡大図である 図 16に示されるように、実施形態 4による光送信装置 41は、発光素子 3がサブマウ ント 24を介して第 2基板 25に配置されている。 [0120] サブマウント 24には、上述の実施形態 1のリードフレーム 5に形成されたものと同様 の貫通孔 7およびテーパミラー 8が形成されており、発光素子 3は発光面 6が貫通孔 7 に対向するように位置合わせされたうえで、サブマウント 24の裏面上に配置されてい る。
第 2基板 25にはサブマウント 24の貫通孔より大きい光出射口（開口） 26が形成され ている。サブマウント 24の貫通孔と第 2基板 25の光出射口は連通している。
[0121] サブマウント 24は上述したリードフレーム 5と同様の効果を有し、テーパミラー 8の作 用により光送信効率を向上させることができる。
このような構成では、テーパミラー 8が形成される部材、すなわちサブマウント 24の 大きさを発光素子 3より若干大きい程度に留めることができるため、仮に、サブマウン ト 24に高価な材料を使用したとしても、それが価格に大きく影響することはない。
[0122] つまり、価格を考慮することなぐサブマウント 24の材料を自由に選択でき、例えば
、熱伝導性の高い材料や、加工性の良い材料を使用することにより、光送信装置 41 の更なる高性能化、高機能化を容易に図ることができる。
サブマウント 24としては、例えば、単結晶シリコン基板を異方性エッチングによりカロ ェしたものを使用することが好ましい。
[0123] 例えば、 KOH (水酸化カリウム） で単結晶シリコンの（100)面をエッチングすること により 54. 74 °の角度をもった（111)面力 正確な角度をもった平滑面として得られ る。
すなわち、リードフレーム 5をカ卩ェして得られるテーパミラー 8 (図 4参照）は、単結晶 シリコンを加工して得られるテーパミラー 8よりも加工精度や面精度において劣り、反 射面としての性能も劣る。
[0124] このため、サブマウント 24として、高い加工精度が得られる単結晶シリコン等の材料 を使用することにより、価格の増大を招くことなく高精度のテーパミラー 8を得ることが できるようになる。
サブマウント 24として単結晶シリコンを用いる場合、貫通孔 7は四角錐状となる。サ ブマウント 24としては、 Si以外に SiCや A1N等を用いることができる。
[0125] サブマウント 24が非導電性の材料である場合、発光素子 3を搭載するサブ- 24の裏面には、蒸着法等によりアルミニウム等の金属からなる電極（図示せず）を形 成し、発光素子 3の発光面 6の周囲に形成されている電極（図 3の p電極 15参照）と 電気的に導通するように接合する。また、サブマウント 24は第 2基板 25に電気的に 導通するように接合されてレ、てもよレ、。
[0126] サブマウント 24と発光素子 3との線膨張係数の差は、第 2基板 25と発光素子 3との 線膨張係数の差より小さく設定することが好ましい。一般に、銅等からなるリードフレ ーム 5と GaAs等からなる発光素子 3とはその線膨張係数の差が大きぐ環境温度の 変化により高い熱応力が発生し、発光素子 3の発光状態が不安定になる場合がある 。サブマウント 24として発光素子 3との線膨張係数の差が小さい材料を選定すること により、この熱応力を低減することができ、広い温度で安定した性能を得ることができ る。例えば、第 2基板 25として銅 (線膨張係数約 18ppm/K)、発光素子 3として Ga As (線膨張係数 6ppmZK)を用いる場合、サブマウント 24として Si (線膨張係数約 3 ppm/K)を用いることが好ましい。上述したように、 Siは貫通孔 7の加工も容易に行 うことができる。
[0127] 図 17にサブマウント 24の裏面側（発光素子を搭載する側）の一例を示している。貫 通孔 7の外周には金錫膜 34がパターニングされてレ、る。金錫膜 34は金に対し錫が 2 0— 30wt%含まれるものである。一方、発光素子 3の p電極 15 (図 2、図 3参照）は金 の薄膜で形成されており、貫通孔 7と発光素子 3の発光面 6とを位置合わせして加圧 しつつ加熱することにより、金錫膜 34と p電極 15とが金錫の共晶となり、発光素子 3を サブマウント 24に接合することができる。図 17の破線部は発光素子 3を表してしる。 第 1電極 35は金錫膜 34と電気的に接合しており、第 1電極 35と第 2基板 25とがボン デイングワイヤー 33により結合される。一方、第 2電極 36は発光素子 3の裏面側であ る n電極 11とボンディングワイヤー 33により結合され、かつ、第 2基板 25ともボンディ ングワイヤー 33により結合される。これにより、サブマウント 24を介して、発光素子 3が 第 2基板 25と電気的に結合される。
[0128] なお、実施形態 4においても、実施形態 1と同様に光出射口 26と貫通孔 7を埋める ように第 2基板 25の表面側にモールド樹脂 (透光性樹脂体)を設けその一部に同材 料からなるレンズを一体に形成したり、実施形態 2と同様に、光出射口 26と貫通孔 7 に接着剤を充填し、光出射口 26と対向するようにレンズを接着したりすることができる [0129] 実施形態 5
上述した実施形態 1による光送信装置 1の変形例を、実施形態 5として図 18に基づ いて説明する。図 18はこの発明の実施形態 5による光送信装置の概略的な構成を 示す説明図である。
図 18に示されるように、実施形態 5による光送信装置 51は、発光素子 3がサブマウ ント 24を介して第 3基板 27に配置されている。サブマウント 24には実施形態 4で示し たのと同様に第 2貫通孔 29および第 2ミラー 32が形成されている。一方、第 3基板 27 にも実施形態 1で示したのと同様に第 1貫通孔 28および第 1ミラー 31が形成されて いる。発光素子 3は発光面 6が第 2貫通孔 29に対向するように位置合わせされたうえ で、サブマウント 24の裏面上に配置されている。サブマウント 24の第 2貫通孔 29と第 3基板 27の第 1貫通孔 28とは連通している。
[0130] 第 1ミラー 31と第 2ミラー 32の両方を用いることにより、ミラーの厚みを厚くでき、光 路変換できる光が増えることから、光送信効率を向上させることができる。第 1ミラー 3 1と第 2ミラー 32とは異なる形状に形成することが好ましぐこれにより、光送信効率を より向上させることができるとともに、発光素子 3の光放射形状に合わせて任意にミラ 一形状を選択することができる。
[0131] 一般には、発光素子 3は図 22に示すように、放射角の広い光と放射角の狭い光の 両方が含まれることから、第 3基板 27の内壁 (第 1ミラー 31)と発光素子 3の発光面 6 とがなすテーパ角度 θ 1を、サブマウント 24の内壁（第 2ミラー 32)と発光素子 3の発 光面 6とがなすテーパ角度 Θ 2より大きく設定することが好ましい。
[0132] 発光面 6に近接した位置に配置される第 2ミラー 32は、放射角が広い光が照射され るため、テーパ角度 Θ 2を小さく設定し、放射角が狭い光が照射される第 1ミラー 31 は、テーパ角度 Θ 1を大きく設定することで、各ミラーにより反射される光を発光素子 3の光軸と平行に近い角度に変換することができ、光ファイバとの結合効率を高くす ること力 Sできる。
[0133] 第 1ミラー 31のテーパ角度は 70° — 85° 、第 2ミラー 32のテーパ角度は 40° 7 0° に設定することが好ましい。すなわち、第 3基板 27とサブマウント 24の両方の貫 通孔をミラーとして利用することにより、ミラー部の厚みが増し、広い放射角範囲の光 の光路変換ができ、また、放射角の大小に合わせたミラー角度を選択できることから 、高い利用効率を得ることが可能となる。
[0134] さらに、サブマウント 24を用いることにより、実施形態 4で示したように、発光素子 3 に生じる熱応力を低減させる効果等がある。サブマウント 24としては実施形態 4で示 したのと同様に Siを用いることが好ましい。
なお、実施形態 5においても、実施形態 1と同様に第 1貫通孔 28および第 2貫通孔 29を埋めるように第 3基板 27の表面側にモールド樹脂（透光性樹脂体）を設けその 一部に同材料からなるレンズを一体に形成したり、実施形態 2と同様に、第 1貫通孔 2 8と第 2貫通孔 29に接着剤を充填し、第 1貫通孔 28と対向するようにレンズを接着し たりすることができる。
[0135] 以上のように、実施形態 1一 5で示した光送信装置 1, 21 , 31 , 41, 51は、リードフ レーム 5又はサブマウント 24に形成した貫通孔 7、或いは、第 3基板 27とサブマウント 24に形成した第 1貫通孔 28および第 2貫通孔 29によって発光素子 3からの放射光 を立ち上げることにより、高い光送信効率と良好な放熱特性を得るとともに、光通信 装置の小型化と低価格化を図っている。実施形態 1一 5で示した光送信装置 1 , 21 , 31 , 41 , 51はこの発明の一例であり、発明の要旨を変更しない範囲で様々な変更を カロえることができる。
[0136] 実施形態 6
上述した実施形態 1による光送信装置の応用例を、実施形態 6として図 19に基づ いて説明する。図 19はこの発明の実施形態 6による照明装置の概略的な構成を示 す説明図である。
図 19に示されるように、この発明の実施形態 6による照明装置 61は、上述の実施 形態 1による光送信装置 1 (図 1参照）を応用したものである。
図 19において、発光素子 3a, 3b, 3cは、それぞれ異なる波長の光を放射し、例え ば、 RGB (赤、緑、青）の 3色の光を放射する。
[0137] 発光素子 3a， 3b, 3cから放射された光は、実施形態 1で説明したように、テーパミ ラー 8により光路を変換される。
これらの光線は、モールド樹脂 9を通過して光散乱膜 20に照射され、光散乱膜 20 において散乱し各色の光が混合して、例えば、白色等の光となって外部へ出射され る。
[0138] 実施形態 1で説明したように、テーパミラー 8を有するリードフレーム 5を用いることに より、放射角が広いため通常は利用できない光を有効に利用でき、光利用効率の向 上が図られる。
更に、前述のように放熱性が高いため発光素子 3に流すことのできる電流量を増加 させることができ、高輝度で、小型 ·低価格の照明装置 61を得ることができる。照明装 置 61の用途により、発光素子 3a, 3b, 3cを 1セットとし、複数セットを配置しても良い
Figure imgf000033_0001
上述した実施形態 7による照明装置の変形例を、実施形態 7として図 20に基づい て説明する。図 20はこの発明の実施形態 7による照明装置の概略的な構成を示す 説明図である。
図 20に示されるように、この発明の実施形態 7による照明装置 71は、全ての発光素 子 3が、例えば、青色等の同一の波長の光を放射するように構成されている。
[0140] 発光素子 3から放射された光は、蛍光体 23に入射してその一部が黄色等の光に変 換され、元の発光色と混色されて白色光等に変換される。
他の白色光を得る方法として、紫外光を出射する発光素子 3を用い、 RGBの蛍光 体 23を通して出射させる等、従来より知られている方法を用いることができる。
[0141] 実施形態 7において、発光素子 3は、図 19に示されるように複数個のチップを個別 に配置するのではなぐ例えば、同一のウェハー上に発光面 6がアレイ状に配置され たものを使用することができる。
図示されないが、発光面 6は図面に表われる幅方向だけでなく奥行き方向にも形 成されており、数十一数百の発光面 6を有する発光素子 3を用いることができる。すな わち、一つ一つのチップを個別に実装する必要がなくなるため、作製コストを低減す ること力 Sでき、小型化も図れる。 [0142] また、発光素子 3は、発光面 6と対向する裏面に設けられた電極（図 3の n電極 11参 照）が裏面電極基板 22に銀ペースト等の導電性を有する接着剤により接合されてい る。
リードフレーム 5および裏面電極基板 22は、いずれも図示しない電気回路に電気 的に結合され発光素子 3のオン'オフが制御される。
裏面電極基板 22は例えば、アルミニウムや銅、りん青銅等の熱伝導性の良い金属 で形成されている。
[0143] すなわち、発光素子 3はワイヤー等の細い部材で電気的に接続されるのではなぐ 発光面 6側の電極（図 3の p電極 15参照）と裏面側の電極がリードフレーム 5と裏面電 極基板 22にそれぞれ面接触しているので、発光素子 3で発生した熱を効率良く逃が すことができ、放熱†生が極めて良くなつている。
[0144] 以上のように、実施形態 6および実施形態 7で示した照明装置 61 , 71は、リードフ レーム 5に形成した貫通孔 7によって発光素子 3からの放射光を立ち上げることにより 、高い光利用効率と良好な放熱特性を得るとともに、小型化と低価格化を図っている 。実施形態 6および実施形態 7で示した照明装置 61， 71はこの発明の一例であり、 発明の要旨を変更しない範囲で様々な変更をカ卩えることができる。この発明による照 明装置 61 , 71は、一般の照明機器の他に、液晶装置のバックライトゃ投光装置用の 照明、車のヘッドライト、カメラのフラッシュ等にも広く応用することができる。
産業上の利用可能性
[0145] この発明によれば、次のような産業上の利用可能性が得られる。
(1)基板が貫通孔を有し、その貫通孔は裏面から表面へ向かって内径が大きくなる 内壁を有するので、発光部から放射される放射光のうち放射角の広レ、光を貫通孔の 内壁によって基板の表面側へ反射させることができ、結果として、放射角の広い光も 光ファイバ等への光結合に有効に利用できるようになることから結合効率の向上が図 られる。
[0146] (2)発光素子は発光部が貫通孔内に露出するように基板の裏面に配置され、発光素 子の発光部と貫通孔の内壁とが近接するので、放射角の広い光を基板の表面側へ 反射させるのに必要となる貫通孔の深さを極力小さくでき、光送信装置の小型化が 図られる。
[0147] (3)基板に形成された貫通孔によって発光素子からの放射光を案内するので、本来 は配線部品である基板を光学部品としても利用できることとなり、部品点数の削減と 作製工程の簡易化により低価格化が図られる。
[0148] (4)発光素子は発光部が貫通孔内に露出するように基板の裏面に配置されることか ら、熱の発生源である発光部と放熱媒体である基板との距離が近くなり、発光素子の 放熱性が向上する。
[0149] (5)発光素子やボンディングワイヤーを、フィラーの添加されたモールド樹脂により封 止できることから発光素子やボンディングワイヤーに生じる熱応力を低減することがで きる。さらに、発光素子の発光面を弾性を有する樹脂により封止すること、発光素子 を線膨張係数が近いサブマウントに実装することにより、発光素子に生じる熱応力を 低減することができ、広レ、温度範囲の使用および保存が可能で高レ、信頼性を有する 光送信装置を得ることができる。
図面の簡単な説明
[0150] [図 1]この発明の実施形態 1による光送信装置の概略的な構成を示す説明図である。
[図 2]図 1に示される光送信装置に用いられる発光素子の平面図である。
[図 3]図 2に示される発光素子の断面図である。
[図 4]図 1に示される光送信装置の要部拡大図である。
[図 5]実施形態 1による光送信装置の大きさと、従来の光送信装置の大きさとを同一 図面上で比較する説明図である。
[図 6]図 1に示される光送信装置のリードフレームに形成される貫通孔の平面図であ る。
[図 7]図 6に示される貫通孔の断面図である。
[図 8]貫通孔の変形例を示す平面図である。
[図 9]図 8に示される貫通孔の断面図である。
[図 10]貫通孔の変形例を示す平面図である。
[図 11]図 10に示される貫通孔の断面図である。
[図 12]貫通孔の変形例を示す平面図である。 [図 13]図 12に示される貫通孔の断面図である。
園 14]この発明の実施形態 2による光送信装置の概略的な構成を示す説明図である 園 15]この発明の実施形態 3による光送信装置の要部拡大図である。
園 16]この発明の実施形態 4による光送信装置の要部拡大図である。
[図 17]図 16で示されるサブマウントの裏面側の詳細図である。
園 18]この発明の実施形態 5による光送信装置の概略的な構成を示す説明図である 園 19]この発明の実施形態 6による照明装置の概略的な構成を示す説明図である。 園 20]この発明の実施形態 7による照明装置の概略的な構成を示す説明図である。
[図 21]従来の光送信装置の概略的な構成を示す説明図である。
園 22]LEDの放射分布の一例を示す説明図である。
[図 23]従来の光送信装置の概略的な構成を示す説明図である。

Claims

請求の範囲
[1] 貫通孔を有する基板と、基板の裏面に搭載され発光部を有する発光素子とを備え 、貫通孔は基板の裏面側から表面側へ向かって内径が大きくなる内壁を有し、発光 素子は発光部が貫通孔内に露出するように配置され、発光部は貫通孔内に広がる 放射光を基板の表面へ向けて放射し、貫通孔は放射光を基板の表面側へ通過させ ると共に内壁に照射された放射光を基板の表面側へ反射する光送信装置。
[2] 基板は外部の電気回路と接続するためのリードフレームからなる請求項 1に記載の
[3] 発光素子は、発光部の周囲に形成される電極を備え、電極は基板の裏面に電気 的に導通するように接合される請求項 1に記載の光送信装置。
[4] 貫通孔の内壁は、基板の裏面側に配される第 1内壁と、基板の表面側に配される 第 2内壁とからなり、第 1内壁は内径が基板の表面側へ向かって徐々に大きくなり、 第 2内壁は第 1内壁の最大内径よりも大きい内径を有する請求項 1に記載の光送信
[5] 貫通孔の内壁は凹面状に湾曲してなる請求項 1に記載の光送信装置。
[6] 基板は厚さが 50 500 μ mである請求項 1に記載の光送信装置。
[7] 発光素子を基板との間で挟むように設けられる補助基板を更に備え、発光素子は 発光部と対向する裏面に裏面電極を有し、裏面電極は、補助基板に電気的に導通 するように接合される請求項 1に記載の光送信装置。
[8] 基板の裏面側に発光素子を封止するように封止樹脂体が更に設けられてなる請求 項 1に記載の光送信装置。
[9] 封止樹脂体はその線膨張係数を下げ、熱伝導率を上げるためのフィラーが添加さ れた樹脂からなる請求項 8に記載の光送信装置。
[10] 貫通孔に充填され発光素子の発光面を覆う透明樹脂を更に備える請求項 1に記載 の光送信装置。
[11] 貫通孔に充填された透明樹脂により基板の貫通孔に対向するように接着されるレン ズを更に備える請求項 10に記載の光送信装置。
[12] 透明樹脂の硬度が JIS— A50度以下である請求項 10に記載の光送信装置。
[13] 基板の表面側に貫通孔を埋めるように透光性樹脂体が更に設けられ、透光性樹脂 体の一部に発光素子からの放射光を集光するレンズが形成されてなる請求項 1に記 載の光送信装置。
[14] 基板は表面側の一部に、透光性樹脂体の形成時に透光性樹脂を貫通孔へ流し易 くするための樹脂注入溝が貫通孔へ通ずるように形成されてなる請求項 13に記載の
[15] 開口を有する基板と、基板に結合され貫通孔を有するサブマウントと、サブマウント の裏面に搭載され発光部を有する発光素子とを備え、貫通孔はサブマウントの裏面 側から表面側へ向かって内径が大きくなる内壁を有し、発光素子は発光部が貫通孔 内に露出するように配置され、発光部は貫通孔内に広がる放射光を基板の開口へ向 けて放射し、貫通孔は放射光を基板の開口側へ通過させると共に内壁に照射された 放射光を基板の開口側へ反射する光送信装置。
[16] サブマウントと発光素子との線膨張係数の差を、基板と発光素子との線膨張係数の 差より小さく設定した請求項 15に記載の光送信装置。
[17] サブマウントがシリコンからなり、貫通孔はシリコンを異方性エッチングすることにより 形成されてなる請求項 15に記載の光送信装置。
[18] 基板は外部の電気回路と接続するためのリードフレームからなる請求項 15に記載 の光送信装置。
[19] 発光素子は、発光部の周囲に形成される電極を備え、電極はサブマウントの裏面 に電気的に導通するように接合される請求項 15に記載の光送信装置。
[20] 貫通孔の内壁は、サブマウントの裏面側に配される第 1内壁と、サブマウントの表面 側に配される第 2内壁とからなり、第 1内壁は内径がサブマウントの表面側へ向かつ て徐々に大きくなり、第 2内壁は第 1内壁の最大内径よりも大きい内径を有する請求 項 15に記載の光送信装置。
[21] 貫通孔の内壁は凹面状に湾曲してなる請求項 15に記載の光送信装置。
[22] サブマウントは厚さが 50 500 μ mである請求項 15に記載の光送信装置。
[23] 発光素子をサブマウントとの間で挟むように設けられる補助基板を更に備え、発光 素子は発光部と対向する裏面に裏面電極を有し、裏面電極は、補助基板に電気的 に導通するように接合される請求項 15に記載の光送信装置。
[24] 基板の裏面側にサブマウントおよび発光素子を封止するように封止樹脂体が更に 設けられてなる請求項 15に記載の光送信装置。
[25] 封止樹脂体はその線膨張係数を下げ、熱伝導率を上げるためのフィラーが添加さ れた樹脂からなる請求項 24に記載の光送信装置。
[26] 貫通孔および開口に充填され発光素子の発光面を覆う透明樹脂を更に備える請 求項 15に記載の光送信装置。
[27] 貫通孔および開口に充填された透明樹脂により基板の開口に対向するように接着 されるレンズを更に備える請求項 26に記載の光送信装置。
[28] 透明樹脂の硬度が JIS-A50度以下である請求項 26に記載の光送信装置。
[29] 基板の表面側に貫通孔及び開口を埋めるように透光性樹脂体が更に設けられ、透 光性樹脂体の一部に発光素子からの放射光を集光するレンズが形成されてなる請 求項 15に記載の光送信装置。
[30] 基板は表面側の一部に、透光性樹脂体の形成時に透光性樹脂を開口およびそれ に通ずる貫通孔へ流し易くするための樹脂注入溝が開口へ通ずるように形成されて なる請求項 29に記載の光送信装置。
[31] 第 1貫通孔を有する基板と、基板に結合され第 2貫通孔を有するサブマウントと、サ ブマウントの裏面に搭載され発光部を有する発光素子とを備え、第 1貫通孔および第 2貫通孔は裏面側から表面側に向かって内径が大きくなる内壁をそれぞれ有し、発 光素子は発光部が第 2貫通孔内に露出するように配置され、発光部は第 1貫通孔ぉ よび第 2貫通孔内に広がる放射光を基板の表面へ向けて放射し、第 1貫通孔および 第 2貫通孔は放射光を基板の表面側へ通過させると共にそれぞれの内壁に照射さ れた放射光を基板の表面側へ反射する光送信装置。
[32] サブマウントと発光素子との線膨張係数の差を、基板と発光素子との線膨張係数の 差より小さく設定した請求項 31に記載の光送信装置。
[33] 第 1貫通孔の内壁と発光素子の光軸とのなす角度が、第 2貫通孔の内壁と発光素 子の光軸とのなす角度より小さく設定される請求項 31に記載の光送信装置。
[34] サブマウントがシリコンからなり、貫通孔はシリコンを異方性エッチングすることにより 形成されてなる請求項 31に記載の光送信装置。
[35] 発光素子は、発光部の周囲に形成される電極を備え、電極はサブマウントの裏面 に電気的に導通するように接合される請求項 31に記載の光送信装置。
[36] 基板は外部の電気回路と接続するためのリードフレームからなる請求項 31に記載 の光送信装置。
[37] 第 1貫通孔の内壁は、基板の裏面側に配される第 1内壁と、基板の表面側に配され る第 2内壁とからなり、第 1内壁は内径が基板の表面側へ向かって徐々に大きくなり、 第 2内壁は第 1内壁の最大内径よりも大きい内径を有する請求項 31に記載の光送信
[38] 第 2貫通孔の内壁は、サブマウントの裏面側に配される第 1内壁と、サブマウントの 表面側に配される第 2内壁とからなり、第 1内壁は内径がサブマウントの表面側へ向 かって徐々に大きくなり、第 2内壁は第 1内壁の最大内径よりも大きい内径を有する 請求項 31に記載の光送信装置。
[39] 第 1貫通孔あるいは第 2貫通孔の内壁は凹面状に湾曲してなる請求項 31に記載の
[40] 基板およびサブマウントは厚さがそれぞれ 50— 500 μ mである請求項 31に記載の
[41] 発光素子をサブマウントとの間で挟むように設けられる補助基板を更に備え、発光 素子は発光部と対向する裏面に裏面電極を有し、裏面電極は、補助基板に電気的 に導通するように接合される請求項 31に記載の光送信装置。
[42] 基板の裏面側にサブマウントおよび発光素子を封止するように封止樹脂体が更に 設けられてなる請求項 31に記載の光送信装置。
[43] 封止樹脂体はその線膨張係数を下げ、熱伝導率を上げるためのフィラーが添加さ れた樹脂からなる請求項 42に記載の光送信装置。
[44] 第 1貫通孔および第 2貫通孔に充填され発光素子の発光面を覆う透明樹脂を更に 備える請求項 31に記載の光送信装置。
[45] 第 1貫通孔および第 2貫通孔に充填された透明樹脂により基板の第 1貫通孔に対 向するように接着されるレンズを更に備える請求項 44に記載の光送信装置。
[46] 透明樹脂の硬度が JIS— A50度以下である請求項 44に記載の光送信装置。
[47] 基板の表面側に第 1貫通孔および第 2貫通孔を坦めるように透光性樹脂体が更に 設けられ、透光性樹脂体の一部に発光素子からの放射光を集光するレンズが形成さ れてなる請求項 31に記載の光送信装置。
[48] 基板は表面側の一部に、透光性樹脂体の形成時に透光性樹脂を第 1貫通孔およ びそれに通ずる第 2貫通孔へ流し易くするための樹脂注入溝が第 1貫通孔へ通ずる ように形成されてなる請求項 47に記載の光送信装置。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008093875A1 (ja) * 2007-02-01 2008-08-07 Nippon Sheet Glass Company, Limited 光モジュール
JP2008304611A (ja) * 2007-06-06 2008-12-18 Fujikura Ltd 光送受信装置
EP1681729A4 (en) * 2003-10-31 2010-07-21 Sharp Kk SEALED STRUCTURE OF AN OPTICAL EQUIPMENT, OPTICAL COUPLER AND METHOD FOR SEALING AN OPTICAL EQUIPMENT
JP5338899B2 (ja) * 2009-03-30 2013-11-13 株式会社オートネットワーク技術研究所 光通信モジュール及び光通信モジュールの製造方法
JP5338900B2 (ja) * 2009-03-30 2013-11-13 株式会社オートネットワーク技術研究所 光通信モジュール及び光通信モジュールの製造方法
JP2015511066A (ja) * 2012-03-06 2015-04-13 コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェ 照明モジュール及び照明モジュールを製造する方法

Families Citing this family (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ITRM20040633A1 (it) * 2004-12-23 2005-03-23 St Microelectronics Srl Trasmettitore ottico multi-sorgente e dispositivo di visualizzazione fotonico.
JP3955065B2 (ja) * 2005-01-18 2007-08-08 シャープ株式会社 光結合器
DE102006020529A1 (de) * 2005-08-30 2007-03-01 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronisches Bauelement
KR100616695B1 (ko) * 2005-10-04 2006-08-28 삼성전기주식회사 고출력 발광 다이오드 패키지
US7952108B2 (en) * 2005-10-18 2011-05-31 Finisar Corporation Reducing thermal expansion effects in semiconductor packages
JP2007194385A (ja) * 2006-01-19 2007-08-02 Stanley Electric Co Ltd 半導体発光装置及び半導体発光装置の製造方法
KR20080065451A (ko) * 2007-01-09 2008-07-14 삼성전기주식회사 Ｌｅｄ 패키지
US7611271B2 (en) * 2007-03-19 2009-11-03 3M Innovative Properties Company Efficient light injector
JP2008251618A (ja) * 2007-03-29 2008-10-16 Citizen Electronics Co Ltd 発光ダイオード及びその製造方法
CN101499506B (zh) * 2008-01-30 2012-06-13 旭丽电子(广州)有限公司 发光二极管元件
US7943862B2 (en) * 2008-08-20 2011-05-17 Electro Scientific Industries, Inc. Method and apparatus for optically transparent via filling
JP4900439B2 (ja) * 2008-10-01 2012-03-21 三菱電機株式会社 面状光源装置およびこれを用いた表示装置
CN102187259B (zh) * 2008-10-20 2015-05-13 欧姆龙株式会社 投光装置以及传感器
JP4939583B2 (ja) * 2009-09-09 2012-05-30 日東電工株式会社 回路付きサスペンション基板集合体シートおよびその製造方法
DE102009042479A1 (de) * 2009-09-24 2011-03-31 Msg Lithoglas Ag Verfahren zum Herstellen einer Anordnung mit einem Bauelement auf einem Trägersubstrat und Anordnung sowie Verfahren zum Herstellen eines Halbzeuges und Halbzeug
CN102375185B (zh) * 2010-08-20 2013-11-13 国碁电子(中山)有限公司 光收发器及其制造方法
GB201017506D0 (en) * 2010-10-15 2010-12-01 Rolls Royce Plc Hole inspection
TWI487108B (zh) * 2011-01-13 2015-06-01 元太科技工業股份有限公司 Metal oxide semiconductor structure and manufacturing method thereof
US9048396B2 (en) 2012-06-11 2015-06-02 Cree, Inc. LED package with encapsulant having planar surfaces
US10147853B2 (en) 2011-03-18 2018-12-04 Cree, Inc. Encapsulant with index matched thixotropic agent
JP2013131509A (ja) * 2011-12-20 2013-07-04 Ricoh Co Ltd 光学ユニットの製造方法、光学ユニット、光走査装置及び画像形成装置
US10424702B2 (en) 2012-06-11 2019-09-24 Cree, Inc. Compact LED package with reflectivity layer
US10468565B2 (en) 2012-06-11 2019-11-05 Cree, Inc. LED package with multiple element light source and encapsulant having curved and/or planar surfaces
US9887327B2 (en) 2012-06-11 2018-02-06 Cree, Inc. LED package with encapsulant having curved and planar surfaces
DE102012107578B4 (de) * 2012-08-17 2021-02-18 Ic - Haus Gmbh Optoelektronisches Bauelement und Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements sowie Messvorrichtung mit einem lichtemittierenden, optoelektronischen Bauelement
KR101974354B1 (ko) * 2013-02-14 2019-05-02 삼성전자주식회사 발광소자 패키지 및 그 제조 방법
US20140367816A1 (en) * 2013-06-12 2014-12-18 Avago Technologies General Ip (Singapore) Pte.Ltd. Photodetector device having light-collecting optical microstructure
US9461024B2 (en) 2013-08-01 2016-10-04 Cree, Inc. Light emitter devices and methods for light emitting diode (LED) chips
CN106461881B (zh) * 2014-02-07 2018-11-09 法国国立工艺学院 制造垂直光耦合结构的过程
GB201701355D0 (en) * 2017-01-27 2017-03-15 Renishaw Plc Direct laser writing and chemical etching
CN109671795B (zh) * 2018-12-25 2024-05-24 芯思杰技术(深圳)股份有限公司 背入射式阵列光电芯片及其制备方法
JP7296150B2 (ja) 2018-12-25 2023-06-22 フォグレイン テクノロジー （シェンゼン）カンパニー リミテッド 光電チップ、その製造方法及び実装方法
US11592166B2 (en) 2020-05-12 2023-02-28 Feit Electric Company, Inc. Light emitting device having improved illumination and manufacturing flexibility
US11876042B2 (en) 2020-08-03 2024-01-16 Feit Electric Company, Inc. Omnidirectional flexible light emitting device

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH077184A (ja) * 1993-06-14 1995-01-10 Omron Corp 半導体発光素子、並びに当該発光素子を用いた投光器、光学検知装置及び光学的情報処理装置
JP2002246653A (ja) * 2001-02-21 2002-08-30 Toshiba Electronic Engineering Corp 光半導体パッケージ
JP2002270859A (ja) * 2000-11-27 2002-09-20 Mitsui Chemicals Inc 光電素子用パッケージおよびその製造方法

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS55154564A (en) 1979-05-18 1980-12-02 Sumitomo Electric Ind Ltd Lamination-covered sintered hard alloy parts
JPS5856483A (ja) 1981-09-30 1983-04-04 Toshiba Corp 光半導体装置
JPS59180515A (ja) 1983-03-31 1984-10-13 Toshiba Corp 光フアイバ結合用発光素子
JPS6012782A (ja) 1983-07-01 1985-01-23 Sumitomo Electric Ind Ltd 発光ダイオ−ド実装構造
JPS6217721A (ja) 1985-07-16 1987-01-26 Ricoh Co Ltd 投光装置
JPH01241185A (ja) 1988-03-23 1989-09-26 Iwasaki Electric Co Ltd 半導体発光装置
JPH0711624B2 (ja) 1990-11-13 1995-02-08 チノン株式会社 測距装置
JP3725406B2 (ja) 2000-07-21 2005-12-14 サンクス株式会社 光結合装置
US6547423B2 (en) * 2000-12-22 2003-04-15 Koninklijke Phillips Electronics N.V. LED collimation optics with improved performance and reduced size
US20030076034A1 (en) * 2001-10-22 2003-04-24 Marshall Thomas M. Led chip package with four led chips and intergrated optics for collimating and mixing the light
JP3996408B2 (ja) * 2002-02-28 2007-10-24 ローム株式会社 半導体発光素子およびその製造方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH077184A (ja) * 1993-06-14 1995-01-10 Omron Corp 半導体発光素子、並びに当該発光素子を用いた投光器、光学検知装置及び光学的情報処理装置
JP2002270859A (ja) * 2000-11-27 2002-09-20 Mitsui Chemicals Inc 光電素子用パッケージおよびその製造方法
JP2002246653A (ja) * 2001-02-21 2002-08-30 Toshiba Electronic Engineering Corp 光半導体パッケージ

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1681729A4 (en) * 2003-10-31 2010-07-21 Sharp Kk SEALED STRUCTURE OF AN OPTICAL EQUIPMENT, OPTICAL COUPLER AND METHOD FOR SEALING AN OPTICAL EQUIPMENT
WO2008093875A1 (ja) * 2007-02-01 2008-08-07 Nippon Sheet Glass Company, Limited 光モジュール
JP2008304611A (ja) * 2007-06-06 2008-12-18 Fujikura Ltd 光送受信装置
JP5338899B2 (ja) * 2009-03-30 2013-11-13 株式会社オートネットワーク技術研究所 光通信モジュール及び光通信モジュールの製造方法
JP5338900B2 (ja) * 2009-03-30 2013-11-13 株式会社オートネットワーク技術研究所 光通信モジュール及び光通信モジュールの製造方法
JP2015511066A (ja) * 2012-03-06 2015-04-13 コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェ 照明モジュール及び照明モジュールを製造する方法
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