WO2013027669A1 - 光半導体装置 - Google Patents

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WO2013027669A1
WO2013027669A1 PCT/JP2012/070905 JP2012070905W WO2013027669A1 WO 2013027669 A1 WO2013027669 A1 WO 2013027669A1 JP 2012070905 W JP2012070905 W JP 2012070905W WO 2013027669 A1 WO2013027669 A1 WO 2013027669A1
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optical semiconductor
translucent member
semiconductor device
surround
lid
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倫一 長田
Original Assignee
京セラ株式会社
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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    • H01L23/02—Containers; Seals
    • H01L23/04—Containers; Seals characterised by the shape of the container or parts, e.g. caps, walls
    • H01L31/0203—
    • H01L33/483—
    • H01L33/58—
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/49—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of a plurality of wire connectors
    • H01L2224/491—Disposition
    • H01L2224/4912—Layout
    • H01L2224/49171—Fan-out arrangements
    • H01L33/486—

Definitions

  • the present invention relates to an optical semiconductor device in which an optical semiconductor element, which is an optical element typified by a semiconductor laser, a photodiode, and an optical sensor, is housed.
  • an optical semiconductor device can be used as a component of an imaging device.
  • an optical semiconductor device on which an optical semiconductor element such as an imaging element is mounted for example, an optical device described in JP-A-2002-94035 is known.
  • a light transmission hole is formed in a cap (lid body) constituting the optical device.
  • the light transmission hole is closed by a light transmission window (translucent member).
  • the inside of a package is sealed at a low pressure in order to prevent the optical semiconductor element from being modified by oxidation or the like. Therefore, external pressure is likely to be applied to the lid, and stress due to the external pressure is concentrated on the connection portion between the lid and the translucent member, which may reduce the bonding property of the lid to the translucent member.
  • An object of the present invention is to provide an optical semiconductor device having good bonding properties of the optical semiconductor device to a light-transmissive member of a lid.
  • An optical semiconductor device includes a substrate, an optical semiconductor element placed on the upper surface of the substrate, a frame body disposed on the upper surface of the substrate so as to surround the optical semiconductor element, A lid having an opening at a position overlapping with the optical semiconductor element in the vertical direction, and a translucent member bonded to the upper surface of the lid so as to cover the opening; It has.
  • the lid body is positioned so as to surround the opening, and a first portion in which the translucent member is bonded to an upper surface; and a second portion positioned so as to surround the first portion; And a third portion which is positioned so as to surround the second portion and has the frame joined to the lower surface.
  • the first portion is such that the upper surface of the first portion is positioned below the upper surface of the third portion, and the second portion is positioned so as to surround the first portion.
  • a thin portion having a thickness smaller than that of the third portion.
  • FIG. 2 is a partial cross-sectional perspective view showing a lid in the optical semiconductor device shown in FIG. 1.
  • FIG. 2 is a plan view of the optical semiconductor device shown in FIG. 1.
  • FIG. 4 is an XX cross-sectional view of the optical semiconductor device shown in FIG. 3.
  • FIG. 5 is an exploded cross-sectional view of the optical semiconductor device shown in FIG. 4.
  • FIG. 10 is a plan view showing a first modification of the optical semiconductor device shown in FIG. 1.
  • FIG. 7 is a partial cross-sectional perspective view showing a lid in the optical semiconductor device shown in FIG. 6.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing a second modification of the optical semiconductor device shown in FIG. 4.
  • FIG. 9 is a partial cross-sectional perspective view showing a lid in the optical semiconductor device shown in FIG. 8.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing a third modification of the optical semiconductor device shown in FIG. 4.
  • FIG. 5 is an enlarged sectional view in which a region A of the optical semiconductor device shown in FIG. 4 is enlarged.
  • FIG. 5 is an enlarged sectional view in which a region B of the optical semiconductor device shown in FIG. 4 is enlarged.
  • the optical semiconductor device 1 of this embodiment includes a substrate 3, an optical semiconductor element 5 placed on the upper surface of the substrate 3, and an upper surface of the substrate 3 so as to surround the optical semiconductor element 5.
  • a lid body 9 having an opening 9a at a position where the optical semiconductor element 5 is vertically overlapped, and a lid body 9 so as to cover the opening 9a.
  • a translucent member 11 bonded to the upper surface.
  • the lid 9 is positioned so as to surround the first portion 13 positioned so as to surround the opening 9 a, the second portion 15 positioned so as to surround the first portion 13, and the second portion 15. And a third portion 17.
  • the translucent member 11 is bonded to the upper surface of the first portion 13.
  • the frame body 7 is joined to the lower surface of the third portion 17. Further, the upper surface of the first portion 13 is positioned below the upper surface of the third portion 17.
  • the 2nd part 15 has the thin part 15a located so that the 1st part 13 might be enclosed.
  • the thickness D2 of the thin portion 15a is thinner than the thickness D1 of the first portion 13 and the thickness D3 of the third portion 17.
  • the upper surface of the first portion 13 to which the translucent member 11 is bonded is located below the upper surface of the third portion 17. Therefore, the optical semiconductor device 1 can be reduced in height. Furthermore, contact and rubbing on the upper surface of the first portion 13 due to external factors can be suppressed, and generation of scratches and damage on the upper surface of the first portion 13 can be reduced. Further, in the optical semiconductor device 1 of the present embodiment, the second portion 15 has the thin portion 15 a located so as to surround the first portion 13.
  • the optical semiconductor device 1 of the present embodiment has the thin portion 15a as described above, the stress is concentrated on the first portion 13 and the third portion 17 by concentrating the stress on the thin portion 15a. This can be suppressed. Further, since the thin portion 15a is easily elastically deformed as compared with a portion having a large thickness in the vertical direction, stress can be absorbed in this portion. Furthermore, an excessive joining member such as solder for joining the translucent member 11 to the upper surface of the first portion 13 can be accumulated on the thin portion 15a. Therefore, it is possible to provide the optical semiconductor device 1 with good bonding properties, airtightness, durability, and assembly accuracy of the lid 9 to the translucent member 11 and the frame 7.
  • the substrate 3 in the present embodiment has a quadrangular plate shape and has a mounting area on which the optical semiconductor element 5 is mounted.
  • the placement region means a region that overlaps the optical semiconductor element 5 when the substrate 3 is viewed in plan.
  • the placement area is formed at the center of the upper surface.
  • the substrate 3 of the present embodiment has one placement area, but the substrate 3 has a plurality of placement areas, and the optical semiconductor element 5 is placed in each placement area. Good.
  • a square plate-shaped member having a side of about 5 to 20 mm and a thickness of about 0.5 to 2 mm when viewed in plan can be used.
  • substrate 3 in this embodiment is a square plate shape, the upper surface does not necessarily need to be flat.
  • a concave portion may be provided on the upper surface of the substrate 3 and a part of the bottom surface of the concave portion may be used as a placement region.
  • An optical semiconductor element 5 is disposed in the mounting region of the substrate 3.
  • the optical semiconductor element 5 is electrically connected to the input / output terminal 19 by a bonding wire 21.
  • the optical semiconductor element 5 can input / output signals to / from an external electric circuit (not shown) via the bonding wire 21 and the input / output terminal 19.
  • a light emitting element typified by an LD (Laser Diode) element or a light receiving element typified by a PD (Photo Diode) element can be used.
  • a light emitting element is used as the optical semiconductor element 5
  • an external signal can be output to an external electric circuit by receiving light incident on the inside through the translucent member 11 at the light receiving element. . Therefore, the optical semiconductor element 5 is placed at a position overlapping the opening 9a of the lid 9 in the vertical direction.
  • the wiring conductor on which at least the optical semiconductor element 5 is disposed is used as the substrate 3. Except for the part, it is required to have high insulation.
  • the substrate 3 in the present embodiment is manufactured by laminating a plurality of insulating members.
  • the optical semiconductor element 5 is placed on the placement region of the substrate 3.
  • the insulating member include a ceramic material such as an aluminum oxide sintered body, a mullite sintered body, a silicon carbide sintered body, an aluminum nitride sintered body or a silicon nitride sintered body, or a glass ceramic. Materials can be used.
  • a mixing member is prepared by mixing raw material powder containing these glass powder and ceramic powder, an organic solvent, and a binder.
  • a plurality of ceramic green sheets are produced by forming the mixed member into a sheet.
  • a plurality of laminated bodies are produced by laminating the produced ceramic green sheets.
  • the substrate 3 is fabricated by integrally firing the plurality of laminated bodies at a temperature of about 1600 degrees.
  • the substrate 3 is not limited to the configuration in which a plurality of insulating members are stacked.
  • substrate 3 may be comprised by one insulating member.
  • the optical semiconductor element 5 may be directly mounted on the upper surface of the substrate 3, but the optical semiconductor element 5 disposed on the mounting region of the substrate 3 as in the optical semiconductor device 1 of the present embodiment. May be provided, and the optical semiconductor element 5 may be mounted on the mounting substrate 23.
  • the mounting substrate 23 it is preferable to use a member having good insulation like the insulating member.
  • an aluminum oxide sintered body, a mullite sintered body, a silicon carbide sintered body, and an aluminum nitride sintered body are used.
  • a ceramic material such as a sintered body or a silicon nitride-based sintered body, or a glass ceramic material can be used.
  • the substrate 3 in addition to the insulating member typified above, for example, a resin member such as a silicone resin, an acrylic resin or an epoxy resin, or iron, A metal member such as copper, nickel, chromium, cobalt, or tungsten, or an alloy or composite metal material made of these metals can be used.
  • a resin member such as a silicone resin, an acrylic resin or an epoxy resin, or iron
  • a metal member such as copper, nickel, chromium, cobalt, or tungsten, or an alloy or composite metal material made of these metals can be used.
  • the optical semiconductor device 1 of the present embodiment includes a frame body 7 provided on the upper surface of the substrate 3 so as to surround the mounting region.
  • a frame body 7 for example, similarly to the substrate 3, for example, an aluminum oxide sintered body, a mullite sintered body, a silicon carbide sintered body, an aluminum nitride sintered body, or a silicon nitride sintered body is used.
  • Such ceramic materials or glass ceramic materials can be used.
  • a metal member such as iron, copper, nickel, chromium, cobalt, or tungsten, or an alloy made of these metals can be used.
  • the metal member constituting the frame body 7 can be manufactured by subjecting such an ingot of the metal member to a metal processing method such as a rolling method or a punching method.
  • the frame body 7 may be composed of one member, but may be a laminated structure of a plurality of members.
  • the substrate 3 and the frame body 7 may be joined via a joining member or may be integrally formed.
  • a joining member for example, a resin member such as a silicone resin, an acrylic resin, or an epoxy resin, or a brazing material can be used.
  • Exemplary brazing materials include silver brazing.
  • the lid body 9 is joined to the frame body 7 so as to seal the optical semiconductor element 5.
  • the lid body 9 is joined to the upper surface of the frame body 7.
  • the optical semiconductor element 5 is sealed in a space surrounded by the substrate 3, the frame body 7, and the lid body 9. By sealing the optical semiconductor element 5 in this way, deterioration of the optical semiconductor element 5 due to the use of the optical semiconductor device 1 for a long period of time can be suppressed.
  • a metal member such as iron, copper, nickel, chromium, cobalt, or tungsten, an alloy made of these metals, or a resin member such as silicone resin, acrylic resin, or epoxy resin is used. it can.
  • the metal member constituting the lid body 9 can be produced by subjecting such an ingot of the metal member to a metal processing method such as a rolling method or a punching method.
  • the resin member which comprises the cover body 9 can be produced by filling the said resin material into a mold and thermosetting it.
  • the lid body 9 may be composed of one member, but may have a structure formed by joining a plurality of members.
  • the lid body 9 can be joined to the frame body 7 by, for example, a seam welding method.
  • the lid 9 may be joined to the frame 7 by welding as described above, but may be joined using, for example, gold-tin solder.
  • the lid body 9 in the present embodiment surrounds the first portion 13 positioned so as to surround the opening 9 a, the second portion 15 positioned so as to surround the first portion 13, and the second portion 15. And a third portion 17 positioned as described above.
  • the translucent member 11 is bonded to the upper surface of the first portion 13.
  • the frame body 7 is joined to the lower surface of the third portion 17. Further, the upper surface of the first portion 13 is positioned below the upper surface of the third portion 17.
  • the first portion 13 in the present embodiment means a portion located so as to surround the opening 9a and located immediately below the region joined to the translucent member 11 on the upper surface of the lid 9.
  • the third portion 17 in the present embodiment means a portion located immediately above a region joined to the frame body 7 on the lower surface of the lid body 9.
  • the second portion 15 means a portion sandwiched between the first portion 13 and the third portion 17 in the lid body 9.
  • the upper surface of the first portion 13 to which the translucent member 11 is joined is located below the upper surface of the third portion 17.
  • the second portion 15 in the present embodiment has a thin portion 15 a positioned so as to surround the first portion 13.
  • the thickness D2 of the thin portion 15a is thinner than the thickness D1 of the first portion 13 and the thickness D3 of the third portion 17. Therefore, stress can be absorbed in the thin portion 15a while reducing the height of the optical semiconductor device 1, so that the bonding property and airtightness of the lid 9 to the translucent member 11 and the frame 7 are good. It becomes possible.
  • the stress generated when the lid body 9 is joined to the frame body 7 by seam welding is not directly transmitted from the third portion 17 to the translucent member 11 but is transmitted via the second portion 15. Therefore, since the stress transmitted to the translucent member 11 is relieved by deformation or bending of the second portion 15, the translucent member 11 or the translucent member 11 is generated in the joining member for joining the lid body 9. Breaking, cracking, and peeling can be suppressed, whereby the manufacturing yield and hermeticity of the optical semiconductor device 1 can be improved.
  • the opening 9a of the lid body 9 in the present embodiment is formed so that the shape when viewed in plan is circular. Therefore, the 1st part 13 located so that the opening part 9a may be enclosed is an annular part. 6 and 7, the opening 9a may be formed to have a square shape when viewed in plan, but the opening 9a when viewed in plan as shown in FIGS.
  • the first portion 13 is an annular portion, the force applied from the translucent member 11 to the lid body 9 is applied to the first portion 13 of the lid body 9. The possibility of concentrating on a part, for example, a corner can be reduced. Therefore, the joining property and airtightness between the translucent member 11 and the lid 9 can be further improved.
  • the radius when the shape of the opening 9a is circular, the radius can be about 2 to 10 mm. Further, as an exemplary size of the first portion 13, the thickness D1 can be set to about 0.2 to 1 mm.
  • the specific dimensions of the lid 9 shown in FIGS. 6 and 7 are such that the length of the long side of one side of the outer edge when viewed in plan is 44 mm, and the length of the short side of the side of the outer edge when viewed in plan. The length is 18 mm, the length of one side of the opening 9 a when viewed in plan is 33 mm, and the length of the short side of the opening 9 a when viewed in plan is 20 mm.
  • the length of the first portion 13 when viewed in plan is 0.3 mm
  • the length of the second portion 15 when viewed in plan is 16.7 mm
  • the length of the third portion 17 when viewed in plan Is set to 1 mm.
  • the vertical length of the first portion 13 is 0.6 mm
  • the vertical length of the second portion 15 is 1.05 mm
  • the vertical length of the thin portion 15a is 0.25 mm
  • the length in the vertical direction of the portion 17 is set to 0.25 mm.
  • the second portion 15 in the present embodiment is such that the height of the upper surface at the location adjacent to the third portion 17 is the height of the upper surface at the location adjacent to the first portion 13.
  • a step portion is provided so as to be higher than the height.
  • the step portion in the present embodiment has a height of the lower surface at a location adjacent to the third portion 17 that is also higher than a height of the lower surface at a location adjacent to the first portion 13. It is formed in a crank shape. Therefore, while reducing the thickness of the entire lid body 9, the position of the translucent member 11 is lowered, that is, the height of the translucent member 11 protruding upward from the upper surface of the third portion 17 is kept low. be able to.
  • the concave corner portion C in the crank-shaped portion has a curved surface shape.
  • stress tends to concentrate on the concave corners C.
  • the corners C are curved as shown in FIG. Can be increased. Therefore, the durability of the lid body 9 can be improved without increasing the thickness of the second portion 15.
  • the frame body 7 in the present embodiment has a quadrangular shape having four sides when viewed in plan. Therefore, the 3rd part 17 which is a location joined to the frame 7 in the cover body 9 becomes the shape of the square ring which consists of four sides.
  • the first portion 13 is an annular portion
  • the third portion 17 is a square ring-shaped portion. Therefore, as for the 2nd part 15 in this embodiment, when planarly viewed, the outer peripheral part is square shape, and the inner peripheral part is circular.
  • the thickness D2 of the thin portion 15a can be about 0.1 to 0.4 mm. Further, the thickness of the portion excluding the thin portion 15a can be about 0.2 to 0.5 mm.
  • the width W1 of the thin portion 15a on the imaginary line connecting the corner portion of the outer peripheral portion of the third portion 17 and the central portion of the opening portion 9a is equal to each side of the outer peripheral portion of the third portion 17 and the opening portion 9a. It is preferable that it is wider than the width W2 of the thin portion 15a on the imaginary line connecting the central portions of the two.
  • the thickness at the step portion means not the thickness in the vertical direction but the thickness in the direction horizontal to the upper surface of the substrate 3.
  • the thickness D3 can be set to about 0.2 to 0.5 mm.
  • the thickness D2 of the thin portion 15a is preferably 0.1 mm or more thinner than the thickness D1 of the first portion 13 and the thickness D3 of the third portion 17.
  • the translucent member 11 is joined to the upper surface of the first portion 13 of the lid body 9 so as to cover the opening 9 a of the lid body 9.
  • the translucent member 11 in the present embodiment has a quadrangular plate shape, and its exemplary size is about 3 to 20 mm on one side in plan view and about 0.2 to 2 mm in thickness. It is.
  • the translucent member 11 a member that transmits light well so that the optical semiconductor element 5 receives light from the outside or emits light from the optical semiconductor element 5 to the outside is used.
  • a glass member or a translucent resin containing silicon as a main component can be used as the translucent member 11.
  • a metallized layer (not shown) may be formed on the lower surface of the translucent member 11 at the junction with the lid 9. By forming the metallized layer, the translucent member 11 and the lid 9 can be easily joined.
  • the rigidity of the translucent member 11 is preferably higher than the rigidity of the lid body 9.
  • the rigidity of the translucent member 11 can be made higher than that of the lid 9. it can.
  • the antireflection film 25 is formed on the upper and / or lower surface of the translucent member 11 that overlaps the opening 9 a of the lid 9 in the vertical direction. Is preferably formed.
  • the translucent member 11 preferably has an outer shape larger than the opening 9a. Thereby, when the translucent member 11 is joined to the first portion 13, the stress generated in the joint portion is difficult to be transmitted to the outer peripheral end of the translucent member 11 that is likely to be a starting point of cracking or crack generation. The crack and crack of the member 11 can be suppressed and the airtightness of the optical semiconductor device 1 can be maintained.
  • the translucent member 11 may be joined to the first portion 13 such that the upper surface is lower than the upper surfaces of the second portion 15 and the third portion 17.
  • the translucent member 11 has a form in which the upper surface is surrounded by the upper surfaces of the second portion 15 and the third portion 17, and contact or rubbing against the translucent member 11 due to external factors of the optical semiconductor device 1. Can be suppressed, and scratches and damage to the translucent member 11 can be reduced.
  • the translucent member 11 preferably has the same shape as the outer shape of the thin portion 15a. As a result, the distance between the translucent member 11 and the upper surface of the second portion 15 can be reduced. Intrusion of dust, dust or the like into the thin wall portion 15a is suppressed, and appearance defects of the optical semiconductor device 1 are suppressed.
  • the height of the translucent member 11 protruding upward from the upper surface of the third portion 17 is kept low, and the semiconductor element 5 receives light from the outside. Or, when light is emitted from the optical semiconductor element 5 to the outside, light input / output between the semiconductor element 5 and the outside of the optical semiconductor device 1 via the translucent member 11 is propagated through the first portion 13.
  • the upper surface of the first portion 13 and the upper surface of the second portion 15 adjacent to the first portion 13 may be the same height as shown in FIGS.
  • the translucent member from the third portion 17 is such that the upper surface of the first portion 13 is located above the upper surface of the second portion 15 adjacent to the first portion 13. 11 is preferable in that the stress transmitted to 11 is relieved by deformation or bending of the second portion 15.
  • the translucent member 11 is bonded to the upper surface of the first portion 13.
  • the height position of the upper surface of the translucent member 11 is lower than the height position of the upper surface of the second portion 15 adjacent to the third portion 17. It is preferable that it is set.
  • the height position of the upper surface of the translucent member 11 is set to be, for example, 0.25 mm or more lower than the height position of the upper surface of the second portion 15.
  • the height position of the upper surface of the translucent member 11 is provided so as to coincide with the height position of the upper surface at a location adjacent to the third portion 17 in the second portion 15. May be.
  • the optical semiconductor device 1 is viewed from the side of the inclination of the translucent member 11 with respect to the upper surface of the second portion 15.
  • the time and cost associated with the shipping inspection of the optical semiconductor device 1 can be reduced, and dust adhering to the upper surface of the second portion 15 and the upper surface of the translucent member 11 can be reduced. There exists an effect that dust can be collectively cleaned on the same plane.
  • the peripheral region surrounding the central region on the lower surface of the translucent member 11 may be formed to be recessed upward from the central region.
  • the recess on the lower surface of the translucent member 11 is continuously formed along the outer edge of the lower surface of the translucent member 11.
  • the upper surface of the 1st part 13 and the dent of the translucent member 11 are joined.
  • the depth of the recess is set to about 0.05 mm to 0.5 mm, for example.
  • the thickness of the outer edge of the translucent member 11 can be reduced by providing a recess on the lower surface of the translucent member 11.
  • the 1st member 13 is joined to the dent of the translucent member 11, the height position of the upper surface of the translucent member 11 can be made low, and the height reduction of an optical semiconductor device is implement
  • the displacement of the translucent member 11 in the parallel direction with respect to the opening 9a can be suppressed by the depression.
  • the optical semiconductor element 5 is placed at a position overlapping the opening 9a of the lid 9 in the vertical direction. Therefore, when the upper surface of the first portion 13 is located above the upper surface of the second portion 15 adjacent to the first portion 13, the substrate 3 and the translucent member 11 Since the interval is increased, it is possible to make a large space for a portion where the optical semiconductor element 5 is placed in a space surrounded by the substrate 3, the frame body 7, and the lid body 9. Thereby, the optical semiconductor element 5 can be easily placed on the substrate 3 and the optical semiconductor device 1 can be miniaturized and highly integrated.
  • the upper surface of the second portion 15 is separated from the lower surface of the translucent member 11.
  • the thin portion 15a in the second portion 15 is intentionally deformed, so that the bonding property and the air tightness of the lid 9 to the translucent member 11 and the frame 7 are good. It ’s a good thing.
  • the second portion 15 may be caught by the translucent member 11 and the deformation of the thin portion 15a may be hindered.
  • the thin part 15a can be favorably deformed.
  • the thin portion 15 a in the second portion 15 is separated from the translucent member 11. Since the second portion 15 is thinner than the other portions, the rigidity is low. Therefore, when the thin portion 15a is in contact with the translucent member 11, not only the deformation of the thin portion 15a is prevented, but an excessively large stress is applied to the thin portion 15a, which may cause damage. However, when the thin-walled portion 15a is separated from the translucent member 11, not only can the thin-walled portion 15a be deformed satisfactorily, but also the possibility that the thin-walled portion 15a is damaged can be reduced.
  • the optical semiconductor device 1 of the present embodiment includes a metallized layer disposed on the lower surface of the translucent member 11 so as to surround the opening 9 a at the joint portion with the first portion 13. 29.
  • the optical semiconductor device 1 of the present embodiment includes a joining member 31 that joins the metallized layer 29 and the first portion 13.
  • the width W5 of the metallized layer 29 is preferably larger than the width W6 of the first portion 13 in a cross section perpendicular to the upper surface of the substrate 3.
  • the width W6 of the first portion 13 does not mean the entire outer diameter when the first portion 13 is viewed in plan, but as shown in FIG. It means the difference between the inner and outer diameters.
  • the translucent member 11 when the metallized layer 29 is formed, even when the translucent member 11 is slightly misaligned when the translucent member 11 is joined to the lid body 9, it is stable.
  • the translucent member 11 can be joined to the lid body 9.
  • the inner circumference of the metallized layer 29 is located inside the inner circumference of the first portion 13 and the outer circumference of the metallized layer 29 is located outside the outer circumference of the first portion 13.
  • the joining member 31 can be easily joined also to the side surface of the first portion 13 as shown in FIG.
  • the bonding member 31 is bonded to the side surface of the first portion 13, not only can the bonding area of the first portion 13 and the bonding member 31 be increased, but the bonding member 31 can be increased from a plurality of directions. 1 is joined to the first portion 13.
  • the bonding member 31 is bonded to the upper surface of the first portion 13.
  • the translucent member 11 can be stably joined to the first portion 13 by the portion and the portion joined to the side surface of the first portion 13 of the joining member 31.
  • the bonding member 31 is bonded to the inner side surface and the outer side surface of the first portion 13, respectively. That is, the first portion 13 is sandwiched between the joining members 31. Therefore, the translucent member 11 can be bonded to the first portion 13 very stably.
  • the metal material constituting the metallized layer 29 for example, tungsten, molybdenum, manganese, nickel, copper, silver, or gold can be used.
  • a resin member such as a silicone resin, an acrylic resin, or an epoxy resin, or a brazing material can be used.
  • Exemplary brazing materials include silver brazing.
  • the semiconductor device 1 having the above configuration is used as a component of an electronic device by mounting the substrate 3 on the mounting substrate 27.
  • the optical semiconductor device according to the embodiment of the present invention has been described above, but the present invention is not limited to the above-described embodiment. In other words, various modifications and combinations of embodiments may be made without departing from the scope of the present invention.

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Abstract

　本発明の一態様にかかる光半導体装置は、枠体の上面に接合された、光半導体素子と上下に重なり合う位置に開口部を有する蓋体を具備している。蓋体は、開口部を囲むように位置して上面に透光性部材が接合された第１の部分と、第１の部分を囲むように位置した第２の部分と、第２の部分を囲むように位置して下面に枠体が接合された第３の部分とを備えている。上記の光半導体装置は、第１の部分の上面が第３の部分の上面よりも下方に位置しており、第２の部分が、第１の部分を囲むように位置した、第１の部分の厚みよりも厚みが薄く且つ第３の部分の厚みよりも厚みが薄い薄肉部を有することを特徴としている。

Description

光半導体装置
　本発明は、半導体レーザ、フォトダイオードおよび光センサに代表される光素子である光半導体素子が収納された光半導体装置に関するものである。このような光半導体装置は撮像装置の部品として用いることができる。
　撮像素子のような光半導体素子が搭載された光半導体装置としては、例えば特開２００２－９４０３５号公報に記載の光学装置が知られている。光半導体素子が面受発光を行うため、光学装置を構成するキャップ（蓋体）には光透過孔が形成されている。光透過孔は光透過窓（透光性部材）によって塞がれている。
　一般的に、光半導体装置においては、光半導体素子が酸化などによって変性することを抑制するため、パッケージ内部を低圧で密封している。そのため、蓋体には外圧が加わり易く、蓋体と透光性部材の接続部分に外圧による応力が集中して、蓋体の透光性部材に対する接合性が低下する可能性がある。
　本発明は、光半導体装置を蓋体の透光性部材に対する接合性が良好な光半導体装置を提供することを目的とする。
　本発明の一態様にかかる光半導体装置は、基板と、該基板の上面に載置された光半導体素子と、該光半導体素子を囲むように前記基板の上面に配設された枠体と、該枠体の上面に接合された、前記光半導体素子と上下に重なり合う位置に開口部を有する蓋体と、前記開口部を覆うように前記蓋体の上面に接合された透光性部材とを具備している。
　また、前記蓋体が、前記開口部を囲むように位置して上面に前記透光性部材が接合された第１の部分と、該第１の部分を囲むように位置した第２の部分と、前記第２の部分を囲むように位置して下面に前記枠体が接合された第３の部分とを備えている。そして、前記第１の部分の上面が前記第３の部分の上面よりも下方に位置しており、前記第２の部分が、前記第１の部分を囲むように位置した、前記第１の部分の厚みよりも厚みが薄く且つ前記第３の部分の厚みよりも厚みが薄い薄肉部を有している。
本発明の一実施形態の光半導体装置を示す分解斜視図である。 図１に示す光半導体装置における蓋体を示す部分断面斜視図である。 図１に示す光半導体装置の平面図である。 図３に示す光半導体装置のＸ－Ｘ断面図である。 図４に示す光半導体装置の分解断面図である。 図１に示す光半導体装置の第１の変形例を示す平面図である。 図６に示す光半導体装置における蓋体を示す部分断面斜視図である。 図４に示す光半導体装置の第２の変形例を示す断面図である。 図８に示す光半導体装置における蓋体を示す部分断面斜視図である。 図４に示す光半導体装置の第３の変形例を示す断面図である 図４に示す光半導体装置の領域Ａを拡大した拡大断面図である。 図４に示す光半導体装置の領域Ｂを拡大した拡大断面図である。
　図１～５に示すように、本実施形態の光半導体装置１は、基板３と、基板３の上面に載置された光半導体素子５と、光半導体素子５を囲むように基板３の上面に配設された枠体７と、枠体７の上面に接合された、光半導体素子５と上下に重なり合う位置に開口部９ａを有する蓋体９と、開口部９ａを覆うように蓋体９の上面に接合された透光性部材１１とを具備している。
　蓋体９は、開口部９ａを囲むように位置した第１の部分１３と、第１の部分１３を囲むように位置した第２の部分１５と、第２の部分１５を囲むように位置した第３の部分１７とを備えている。第１の部分１３の上面には透光性部材１１が接合されている。第３の部分１７の下面には枠体７が接合されている。また、第１の部分１３の上面が第３の部分１７の上面よりも下方に位置している。そして、第２の部分１５が、第１の部分１３を囲むように位置した薄肉部１５ａを有している。薄肉部１５ａの厚みＤ２は第１の部分１３の厚みＤ１および第３の部分１７の厚みＤ３よりも薄い。
　本実施形態の光半導体装置１においては、透光性部材１１が接合される第１の部分１３の上面が第３の部分１７の上面よりも下方に位置している。そのため、光半導体装置１を低背化させることができる。さらに、外的要因による第１の部分１３の上面への接触や擦れを抑制でき、第１の部分１３の上面における傷や損傷の発生を低減することができる。また、本実施形態の光半導体装置１においては、第２の部分１５が第１の部分１３を囲むように位置した薄肉部１５ａを有している。
　本実施形態の光半導体装置１は、上記のように薄肉部１５ａを有していることから、薄肉部１５ａに応力を集中させて第１の部分１３および第３の部分１７に応力が集中することを抑制できる。また、薄肉部１５ａは上下方向の厚みが大きな部分と比較して弾性変形しやすいことから、この部分で応力を吸収することができる。さらに、透光性部材１１を第１の部分１３の上面に接合するためのはんだ等の余剰の接合部材を薄肉部１５ａの上に溜めることができる。従って、蓋体９の透光性部材１１および枠体７に対する接合性や気密性、耐久性や組み立て精度が良好な光半導体装置１を提供することが可能となる。
　本実施形態における基板３は、四角板形状であって、上面に光半導体素子５が載置される載置領域を有している。なお、本実施形態において載置領域とは、基板３を平面視した場合に光半導体素子５と重なり合う領域を意味している。本実施形態においては載置領域が上面の中央部に形成されているが、光半導体素子５が搭載される領域を載置領域としていることから、例えば、基板３の上面の端部に載置領域が形成されていても何ら問題ない。また、本実施形態の基板３は一つの載置領域を有しているが、基板３が複数の載置領域を有し、それぞれの載置領域に光半導体素子５が載置されていてもよい。
　基板３の例示的な大きさとしては、平面視した場合の一辺が５～２０ｍｍ程度であって、厚みが０．５～２ｍｍ程度である四角板形状の部材を用いることができる。また、本実施形態における基板３は、四角板形状であるが、その上面が必ずしも平坦である必要はない。例えば基板３の上面に凹部を設けて、この凹部の底面の一部を載置領域としてもよい。
　基板３の載置領域には光半導体素子５が配設されている。光半導体素子５は入出力端子１９にボンディングワイヤ２１によって電気的に接続されている。光半導体素子５は、ボンディングワイヤ２１および入出力端子１９などを介して外部電気回路（不図示）との間で信号の入出力を行うことができる。
　光半導体素子５としては、ＬＤ（Laser Diode）素子に代表される発光素子またはＰＤ（Photo Diode）素子に代表される受光素子を用いることができる。光半導体素子５として発光素子を用いた場合には、発光素子に外部電気回路から外部信号を入力することによって、透光性部材１１を通して外部に発光することができる。また、光半導体素子５として受光素子を用いた場合には、透光性部材１１を介して内部に入射した光を受光素子において受光することによって、外部電気回路に外部信号を出力することができる。そのため、光半導体素子５は蓋体９の開口部９ａと上下に重なり合う位置に載置されている。
　上述のように、基板３の上面に電極部が下面に設けられた光半導体素子５を直接に配設する場合には、基板３としては、少なくとも光半導体素子５が配設される配線導体を除く部分には高い絶縁性を有していることが求められる。本実施形態における基板３は、複数の絶縁性部材を積層することにより作製される。そして、この基板３の載置領域に光半導体素子５が載置される。絶縁性部材としては、例えば、酸化アルミニウム質焼結体、ムライト質焼結体、炭化珪素質焼結体、窒化アルミニウム質焼結体または窒化珪素質焼結体のようなセラミック材料、あるいはガラスセラミック材料を用いることができる。
　これらのガラス粉末およびセラミック粉末を含有する原料粉末、有機溶剤並びにバインダを混ぜることにより混合部材を作製する。この混合部材をシート状に成形することにより複数のセラミックグリーンシートを作製する。作製された複数のセラミックグリーンシートを積層することにより複数の積層体を作製する。複数の積層体をそれぞれ約１６００度の温度で一体焼成することにより基板３が作製される。なお、基板３としては、複数の絶縁性部材が積層された構成に限られるものではない。１つの絶縁性部材によって基板３が構成されていてもよい。
　また、光半導体素子５が直接に基板３の上面に実装されてもよいが、本実施形態の光半導体装置１のように、基板３の載置領域上に配設された、光半導体素子５を搭載するための搭載基板２３を備えて、この搭載基板２３上に光半導体素子５が搭載されていてもよい。搭載基板２３としては、絶縁性部材と同様に絶縁性の良好な部材を用いることが好ましく、例えば、酸化アルミニウム質焼結体、ムライト質焼結体、炭化珪素質焼結体、窒化アルミニウム質焼結体または窒化珪素質焼結体のようなセラミック材料、あるいはガラスセラミック材料を用いることができる。
　上記の搭載基板２３を備えている場合には、基板３として、上記に代表される絶縁性部材の他にも、例えば、シリコーン樹脂、アクリル樹脂またはエポキシ樹脂のような樹脂部材、あるいは、鉄、銅、ニッケル、クロム、コバルトまたはタングステンのような金属部材、あるいはこれらの金属からなる合金や複合金属材料を用いることができる。
　本実施形態の光半導体装置１は、基板３の上面であって載置領域を囲むように設けられた枠体７を備えている。枠体７としては、例えば、基板３と同様に、例えば、酸化アルミニウム質焼結体、ムライト質焼結体、炭化珪素質焼結体、窒化アルミニウム質焼結体または窒化珪素質焼結体のようなセラミック材料、あるいはガラスセラミック材料を用いることができる。
　また、絶縁性の良好な部材の他にも、例えば、鉄、銅、ニッケル、クロム、コバルトまたはタングステンのような金属部材、あるいはこれらの金属からなる合金を用いることができる。このような金属部材のインゴットに圧延加工法、打ち抜き加工法のような金属加工法を施すことによって枠体７を構成する金属部材を作製することができる。また、枠体７は、一つの部材からなっていてもよいが、複数の部材の積層構造であってもよい。
　基板３と枠体７とは接合部材を介して接合されてもよく、また、一体形成されていてもよい。接合部材としては、例えばシリコーン樹脂、アクリル樹脂またはエポキシ樹脂のような樹脂部材やロウ材を用いることができる。例示的なロウ材としては、銀ロウが挙げられる。
　蓋体９は、枠体７と接合され、光半導体素子５を封止するように設けられている。蓋体９は、枠体７の上面に接合されている。そして、基板３、枠体７および蓋体９で囲まれた空間において光半導体素子５を封止している。このように光半導体素子５を封止することによって、長期間の光半導体装置１の使用による光半導体素子５の劣化を抑制することができる。蓋体９としては、例えば、鉄、銅、ニッケル、クロム、コバルトまたはタングステンのような金属部材やこれらの金属からなる合金、あるいはシリコーン樹脂、アクリル樹脂またはエポキシ樹脂のような樹脂部材を用いることができる。
　このような金属部材のインゴットに圧延加工法、打ち抜き加工法のような金属加工法を施すことによって蓋体９を構成する金属部材を作製することができる。また、上記の樹脂材料を型枠に充填して熱硬化させることによって蓋体９を構成する樹脂部材を作製することができる。また、蓋体９は、１つの部材からなっていてもよいが、複数の部材を接合してなる構造であってもよい。蓋体９は、例えばシーム溶接法によって枠体７に接合することができる。また、蓋体９は、上記のように溶接によって枠体７に接合されてもよいが、例えば、金－錫はんだを用いて接合されてもよい。
　本実施形態における蓋体９は、開口部９ａを囲むように位置した第１の部分１３と、第１の部分１３を囲むように位置した第２の部分１５と、第２の部分１５を囲むように位置した第３の部分１７とを備えている。第１の部分１３の上面には透光性部材１１が接合されている。第３の部分１７の下面には枠体７が接合されている。また、第１の部分１３の上面が第３の部分１７の上面よりも下方に位置している。
　本実施形態における第１の部分１３は、開口部９ａを囲むように位置して、蓋体９の上面における透光性部材１１に接合された領域の直下に位置する部分を意味している。また、本実施形態における第３の部分１７は、蓋体９の下面における枠体７に接合された領域の直上に位置する部分を意味している。そして、第２の部分１５は、蓋体９における第１の部分１３および第３の部分１７に挟まれた部分を意味している。
　また、本実施形態の光半導体装置１においては、透光性部材１１が接合される第１の部分１３の上面が第３の部分１７の上面よりも下方に位置している。加えて、本実施形態における第２の部分１５は、第１の部分１３を囲むように位置した薄肉部１５ａを有している。薄肉部１５ａの厚みＤ２は第１の部分１３の厚みＤ１および第３の部分１７の厚みＤ３よりも薄い。そのため、光半導体装置１を低背化させつつも、薄肉部１５ａにおいて応力を吸収させることができるので、蓋体９の透光性部材１１および枠体７に対する接合性や気密性を良好なものとすることが可能となる。
　さらに、蓋体９をシーム溶接によって枠体７に接合する際に生じる応力は、第３の部分１７から透光性部材１１に直接に伝わらず、第２の部分１５を介して伝わる。そのため、透光性部材１１へ伝わる応力が第２の部分１５の変形や撓みで緩和されるので、透光性部材１１や透光性部材１１を蓋体９に接合するための接合部材に生じる割れやクラック、剥がれを抑制できる、これによって、光半導体装置１の製造歩留まりや気密性を向上させることができる。
　本実施形態における蓋体９の開口部９ａは、平面視した場合の形状が円形となるように形成されている。そのため、開口部９ａを囲むように位置する第１の部分１３が円環状の部分となっている。開口部９ａは図６，７に示すように、平面視した場合の形状が四角形となるように形成されていてもよいが、図２，３に示すように、平面視した場合における開口部９ａの形状が円形であって、第１の部分１３が円環状の部分となっている場合には、透光性部材１１から蓋体９へと加わる力が蓋体９の第１の部分１３の一部、例えば角部に集中する可能性を低減できる。そのため、透光性部材１１と蓋体９との接合性や気密性をさらに良好なものにできる。開口部９ａの例示的な大きさとしては、開口部９ａの形状が円形である場合、半径２～１０ｍｍ程度とすることができる。また、第１の部分１３の例示的な大きさとしては、その厚みＤ１を０．２～１ｍｍ程度とすることができる。なお、図６，７に示した、蓋体９の具体例としての寸法は、平面視したときの外縁の一辺の長辺の長さが４４ｍｍ、平面視したときの外縁の一辺の短辺の長さが１８ｍｍ、平面視したときの開口部９ａの一辺の長辺の長さが３３ｍｍ、平面視したときの開口部９ａの一辺の短辺の長さが２０ｍｍに設定されている。さらに、第１の部分１３の平面視したときの長さが０．３ｍｍ、第２の部分１５の平面視したときの長さが１６．７ｍｍ、第３の部分１７の平面視したときの長さが１ｍｍに設定されている。さらに、第１の部分１３の上下方向の長さが０．６ｍｍ、第２の部分１５の上下方向の長さが１．０５ｍｍ、薄肉部１５ａの上下方向の長さが０．２５ｍｍ、第３の部分１７の上下方向の長さが０．２５ｍｍに設定されている。
　また、本実施形態における第２の部分１５は、図２，５に示すように、第３の部分１７と隣接する箇所における上面の高さが第１の部分１３と隣接する箇所における上面の高さよりも高くなるように段差部を有している。このような段差部を有していることによって、光半導体装置１の内部空間を過度に小さくすることなく、透光性部材１１の位置を低くすることができる。
　特に、本実施形態における段差部は、図２，５に示すように、第３の部分１７と隣接する箇所における下面の高さもまた第１の部分１３と隣接する箇所における下面の高さよりも高くなるようにクランク状に形成されている。そのため、蓋体９全体の厚みを小さくしつつも、透光性部材１１の位置を低くする、即ち第３の部分１７の上面より上方向に突出する透光性部材１１の高さを低く抑えることができる。
　このとき、図１２に示すように、上記クランク状の部位における凹形状の角部Ｃが曲面形状となっていることが好ましい。薄肉部１５ａが変形した場合には、これら凹形状の角部Ｃに応力が集中し易くなるが、角部Ｃが図６に示すように曲面形状である場合には、角部Ｃの耐久性を高めることができる。従って、第２の部分１５の厚みを大きくせずに蓋体９の耐久性を良好なものにできる。
　本実施形態における枠体７は平面視した場合に四辺からなる四角形状となっている。そのため、蓋体９における枠体７に接合される箇所である第３の部分１７は、四辺からなる四角環の形状となっている。上述の通り、第１の部分１３が円環状の部分となっており、第３の部分１７が四角環の形状の部分となっている。そのため、本実施形態における第２の部分１５は、平面視した場合における外周部分が四角形状であるとともに、内周部分が円形状となっている。第２の部分１５の例示的な大きさとしては、薄肉部１５ａの厚みＤ２を０．１～０．４ｍｍ程度とすることができる。また、薄肉部１５ａを除く部分での厚みを０．２～０．５ｍｍ程度とすることができる。
　なお、第３の部分１７の外周部の角部と開口部９ａの中心部とを結んだ仮想線上における薄肉部１５ａの幅Ｗ１が、第３の部分１７の外周部における各辺と開口部９ａの中心部とを結ぶ仮想線上の薄肉部１５ａの幅Ｗ２よりも広いことが好ましい。蓋体９を枠体７に接合する際に、第３の部分１７の外周部の角部に集中するとともに第２の部分１５を介して透光性部材１１に伝えられる応力が、幅広に形成された、第３の部分１７の外周部の角部と開口部９ａの中心部とを結んだ仮想線上の薄肉部１５ａで緩和、吸収され易くなるからである。そのため、蓋体９と枠体７とが接合される際に生じる応力に起因した透光性部材１１への割れやクラック、第１の部分１３との接合部における剥がれやクラックを抑制することができ、光半導体装置１の気密性が良好に維持される。
　但し、本実施形態における第２の部分１５のように段差部を有している場合、この段差部での厚みは上下方向の厚みではなく、基板３の上面に水平な方向の厚みを意味するものとする。また、第３の部分１７の例示的な大きさとしては、その厚みＤ３を０．２～０．５ｍｍ程度とすることができる。このように、薄肉部１５ａの厚みＤ２は第１の部分１３の厚みＤ１および第３の部分１７の厚みＤ３よりも０．１ｍｍ以上薄いことが好ましい。
　透光性部材１１は、蓋体９の開口部９ａを覆うように蓋体９における第１の部分１３の上面に接合されている。本実施形態における透光性部材１１は、四角板形状であって、その例示的な大きさとしては、平面視した場合の一辺が３～２０ｍｍ程度であって、厚みが０．２～２ｍｍ程度である。
　透光性部材１１としては、光半導体素子５が外部からの光を受光する、あるいは光半導体素子５から外部に光を発光するために光を良好に透過する部材が用いられる。具体的には、透光性部材１１として例えば、シリコンを主成分とするガラス部材や透光性樹脂を用いることができる。透光性部材１１の下面における蓋体９との接合箇所にはメタライズ層（不図示）が形成されていてもよい。メタライズ層が形成されていることによって、透光性部材１１と蓋体９との接合を容易に行うことができる。
　透光性部材１１が変形すると、透光性部材１１の表面における光の反射および屈折が変化するため、光半導体素子５における受光または光半導体素子５から外部への発光が変化して所定の発光または受光が行えない可能性がある。そのため、透光性部材１１の剛性が蓋体９の剛性よりも高いことが好ましい。例えば、透光性部材１１として上記のガラス部材を用いるとともに、蓋体９として上記の金属部材或いは樹脂部材を用いることによって透光性部材１１の剛性を蓋体９の剛性よりも高くすることができる。また、透光性部材１１の表面における光の反射自体を抑制するため、透光性部材１１の上面および／または下面における蓋体９の開口部９ａと上下に重なり合う部分には、反射防止膜２５が形成されていることが好ましい。
　また、透光性部材１１は、外形が開口部９ａより大きいことが好ましい。これにより、透光性部材１１を第１の部分１３に接合する際に接合部に生じる応力は、割れやクラック発生の起点となり易い透光性部材１１の外周端に伝わり難くなり、透光性部材１１の割れやクラックを抑制できるとともに光半導体装置１の気密性を維持することができる。
　また、透光性部材１１は、上面が第２の部分１５および第３の部分１７の上面より低くなるように第１の部分１３に接合されてもよい。その結果、透光性部材１１は、上面が第２の部分１５および第３の部分１７の上面によって囲まれる形態となり、光半導体装置１の外的要因による透光性部材１１への接触や擦れを抑制でき、透光性部材１１への傷や損傷を低減することができる。
　また、透光性部材１１は、薄肉部１５ａの外形と同形状であることが好ましい、その結果、透光性部材１１と第２の部分１５の上面との間隔を小さくできることから、大気中の塵や埃等が薄肉部１５ａに侵入することが抑制され、光半導体装置１の外観不良が抑制される。
　また、図８，９に示すように、第３の部分１７の上面より上方向に突出する透光性部材１１の高さが低く抑えられるとともに、半導体素子５が外部からの光を受光する際や、光半導体素子５から外部に光を発光する際に、透光性部材１１を介した半導体素子５と光半導体装置１の外部との光の入出力を第１の部分１３を伝搬して効率よく行うために、第１の部分１３の上面と第２の部分１５における第１の部分１３と隣接する箇所での上面とが同じ高さであっても良いが、図２，５に示すように、第１の部分１３の上面が第２の部分１５における第１の部分１３と隣接する箇所での上面よりも上方に位置していることが、第３の部分１７から透光性部材１１へ伝わる応力が第２の部分１５の変形や撓みで緩和されるという点で好ましい。第１の部分１３の上面に透光性部材１１が接合される。
　また、図８に示すように、透光性部材１１の上面の高さ位置は、第２の部分１５における第３の部分１７と隣接する箇所での上面の高さ位置よりも低くなるように設定されていることが好ましい。透光性部材１１を蓋体９内に収まるように形成することで、透光性部材１１が外部と接触する機会を低減することができ、透光性部材１１が傷ついたりすることで破壊されるのを抑制することができる。なお、透光性部材１１の上面の高さ位置は、第２の部分１５の上面の高さ位置よりも例えば０．２５ｍｍ以上低くなるように設定されている。
　また、図１０に示すように、透光性部材１１の上面の高さ位置は、第２の部分１５における第３の部分１７と隣接する箇所での上面の高さ位置と一致するように設けられてもよい。蓋体９と透光性部材１１の上面の高さ位置を一致するように設定することで、第２の部分１５の上面に対する透光性部材１１の傾きを、光半導体装置１を側視することによって容易に確認することができ、光半導体装置１の出荷検査に伴う時間とコストを低減することができるとともに、第２の部分１５の上面と透光性部材１１の上面に付着する塵や埃を同一平面で一括して清掃することができるという作用効果を奏する。
　また、図１０に示すように、透光性部材１１の下面の中央領域を取り囲む周辺領域は、中央領域よりも上方に凹んで形成されていてもよい。透光性部材１１の下面の凹みは、透光性部材１１の下面の外縁に沿って連続して形成されている。そして、第１の部分１３の上面と透光性部材１１の凹みとが接合されている。なお、凹みの深さは、例えば０．０５ｍｍ～０．５ｍｍ程度に設定されている。透光性部材１１の外縁の厚みを、透光性部材１１の下面に凹みを設けて薄くすることができる。そして、第１の部材１３が透光性部材１１の凹みに接合されることで、透光性部材１１の上面の高さ位置を低くすることができ、光半導体装置の低背化を実現することができるとともに、開口部９ａに対する透光性部材１１の平行方向の位置ズレを凹みによって抑制することができる。
　また、光半導体素子５は蓋体９の開口部９ａと上下に重なり合う位置に載置されている。そのため、第１の部分１３の上面が第２の部分１５における第１の部分１３と隣接する箇所での上面よりも上方に位置している場合には、基板３と透光性部材１１との間隔が大きくなるので、基板３、枠体７および蓋体９で囲まれた空間における光半導体素子５が載置される部分のスペースを大きく取ることができる。これにより、光半導体素子５の基板３への載置が容易となるとともに、光半導体装置１の小型化、高集積化が可能となる。
　また、第２の部分１５の上面が透光性部材１１の下面から離れていることが好ましい。本実施形態の光半導体装置１においては、第２の部分１５における薄肉部１５ａを意図的に変形させることによって、蓋体９の透光性部材１１および枠体７に対する接合性や気密性を良好なものにしている。
　第２の部分１５が透光性部材１１に当接していると、この第２の部分１５が透光性部材１１に引っ掛かって薄肉部１５ａの変形が妨げられる可能性がある。しかしながら、第２の部分１５の上面が透光性部材１１の下面から離れている場合には、第２の部分１５が透光性部材１１に接触する可能性を小さくできる。そのため、薄肉部１５ａを良好に変形させることができる。
　特に、第２の部分１５における薄肉部１５ａが透光性部材１１から離れていることが好ましい。第２の部分１５は厚みがその他の部分と比較して薄いため、剛性が低い。そのため、薄肉部１５ａが透光性部材１１に当接していると、薄肉部１５ａの変形が妨げられるだけでなく、薄肉部１５ａに過度に大きな応力が加わり、破損する可能性がある。しかしながら、薄肉部１５ａが透光性部材１１から離れている場合には、薄肉部１５ａを良好に変形させることができるだけでなく、薄肉部１５ａが破損する可能性も小さくできる。
　本実施形態の光半導体装置１は、図１１に示すように、透光性部材１１の下面であって第１の部分１３との接合部分に開口部９ａを囲むように配設されたメタライズ層２９を備えている。また、本実施形態の光半導体装置１は、メタライズ層２９と第１の部分１３とを接合する接合部材３１を備えている。メタライズ層２９を備えていることによって、接合部材３１による蓋体９と透光性部材１１の接合性を高めることができる。
　このとき、基板３の上面に垂直な断面において、メタライズ層２９の幅Ｗ５が、第１の部分１３の幅Ｗ６よりも大きいことが好ましい。なお、ここで第１の部分１３の幅Ｗ６とは、第１の部分１３を平面視した場合の全体の外径を意味するものではなく、図１１に示すように、第１の部分１３の内径と外径の差を意味している。
　上記のように、メタライズ層２９が形成されている場合には、透光性部材１１を蓋体９に接合する際に、透光性部材１１が若干の位置ズレをしたとしても、安定して透光性部材１１を蓋体９に接合する事ができる。
　特に、メタライズ層２９の内周が第１の部分１３の内周よりも内側に位置するとともに、メタライズ層２９の外周が第１の部分１３の外周よりも外側に位置することが好ましい。このような場合には、図１１にも示すように接合部材３１を第１の部分１３の側面にも接合させ易くなる。接合部材３１が第１の部分１３の側面に接合している場合には、単に第１の部分１３と接合部材３１の接合面積を増やすことができるだけでなく、複数の方向から接合部材３１が第１の部分１３に接合していることになる。
　そのため、基板３の上面に垂直な方向に対して傾斜した方向への応力が第１の部分１３に加わった場合であっても、接合部材３１のうち第１の部分１３の上面に接合された部分と、接合部材３１のうち第１の部分１３の側面に接合された部分とで、安定して透光性部材１１を第１の部分１３に接合することができる。
　本実施形態の光半導体装置１においては、接合部材３１が第１の部分１３の内側面および外側面にそれぞれ接合している。すなわち、第１の部分１３が接合部材３１によって挟み持たれた形状となっている。そのため、透光性部材１１を第１の部分１３に極めて安定して接合することができる。
　メタライズ層２９を構成する金属材料としては、例えば、タングステン、モリブデン、マンガン、ニッケル、銅、銀または金を用いることができる。また、接合部材３１としては、例えばシリコーン樹脂、アクリル樹脂またはエポキシ樹脂のような樹脂部材やロウ材を用いることができる。例示的なロウ材としては、銀ロウが挙げられる。
 　上記の構成を有する半導体装置１は、基板３を実装基板２７に実装することによって電子装置の一部品として用いられる。以上、本発明の一実施形態の光半導体装置について説明してきたが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではない。すなわち、本発明の要旨を逸脱しない範囲内であれば種々の変更や実施の形態の組み合わせを施すことは何等差し支えない。

Claims (7)

  1. 　基板と、
    該基板の上面に載置された光半導体素子と、
    該光半導体素子を囲むように前記基板の上面に配設された枠体と、
    該枠体の上面に接合された、前記光半導体素子と上下に重なり合う位置に開口部を有する蓋体と、
    前記開口部を覆うように前記蓋体の上面に接合された透光性部材とを具備した光半導体装置であって、
    前記蓋体は、前記開口部を囲むように位置して上面に前記透光性部材が接合された第１の部分と、該第１の部分を囲むように位置した第２の部分と、前記第２の部分を囲むように位置して下面に前記枠体が接合された第３の部分とを備え、
    前記第１の部分の上面が前記第３の部分の上面よりも下方に位置しており、前記第２の部分が、前記第１の部分を囲むように位置した、前記第１の部分の厚みよりも厚みが薄く且つ前記第３の部分の厚みよりも厚みが薄い薄肉部を有することを特徴とする光半導体装置。
  2. 　前記第１の部分は、前記開口部を囲むように位置する円環状の部分であることを特徴とする請求項１に記載の光半導体装置。
  3. 　前記第１の部分の上面が前記薄肉部の上面よりも上方に位置していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光半導体装置。
  4. 　前記透光性部材は四角板形状であって、前記透光性部材は前記第１の部分にのみ接合され、前記薄肉部は前記第１の部分に接続され、前記薄肉部の上面が前記透光性部材の下面から離れていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の光半導体装置。
  5. 　前記透光性部材の上面の高さ位置は、前記第２の部分における前記第３の部分と隣接する箇所での上面の高さ位置よりも低いことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の光半導体装置。
  6. 　前記透光性部材の上面の高さ位置は、前記第２の部分における前記第３の部分と隣接する箇所での上面の高さ位置と一致するように設けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の光半導体装置。
  7. 　前記透光性部材の下面の中央領域を取り囲む周辺領域は、前記中央領域よりも上方に凹んで形成されており、前記第１の部分が前記透光性部材の凹みに接合されていることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の光半導体装置。
     
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