WO2021241332A1 - 光導波路パッケージおよび発光装置 - Google Patents

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WO2021241332A1
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optical waveguide
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祥哲 板倉
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京セラ株式会社
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    • H01S5/4093—Red, green and blue [RGB] generated directly by laser action or by a combination of laser action with nonlinear frequency conversion

Definitions

  • the present disclosure relates to an optical waveguide package and a light emitting device.
  • Patent Document 1 An example of the prior art is described in Patent Document 1.
  • the optical waveguide package of the present disclosure has a substrate having a first surface and a second surface located opposite to the first surface, and a third surface located on the second surface and facing the second surface.
  • a clad having a surface, a fourth surface located opposite to the third surface, and an element mounting area open to the fourth surface, located in the clad and extending from the element mounting area.
  • the core includes a first metal body located in the element mounting region and including an element mounting portion in a plan view toward the fourth surface, and the first metal body is the first surface of the substrate. Is connected to the second metal body via the first via conductor penetrating the second surface.
  • the light emitting device of the present disclosure includes the optical waveguide package, a light emitting element connected to the first metal body, and a lens located on the optical path of light emitted from the core.
  • FIG. It is sectional drawing which shows the light emitting apparatus 1 provided with the optical waveguide package 2 of Embodiment 1.
  • FIG. It is a top view of the light emitting device 1. It is a perspective view of a light emitting device 1. It is sectional drawing of the light emitting device 1a of Embodiment 2.
  • FIG. It is a top view which shows the internal structure of a light emitting device 1a.
  • FIG. It is sectional drawing of the light emitting device 1b of Embodiment 4.
  • FIG. It is a bottom view of the light emitting device 1b.
  • FIG. 3 is a plan view of the light emitting device 1d from which the lid 23 is removed. It is a bottom view of the light emitting device 1d. It is sectional drawing which shows the light emitting device 1e of Embodiment 7. It is a top view of the light emitting device 1e which omitted the lid 23. It is a bottom view of the light emitting device 1e. It is sectional drawing which shows the light emitting apparatus 1f of Embodiment 8. FIG. It is a top view of the light emitting device 1f which omitted the lid 23.
  • FIG. 1f It is a bottom view of the light emitting device 1f. It is sectional drawing which shows 1g of the light emitting device of Embodiment 9.
  • FIG. It is a top view of the light emitting device 1g which omitted the lid 23. It is a bottom view of the light emitting device 1g.
  • FIG. It is a top view of the light emitting device 1h which omitted the lid 23.
  • the transmission coefficient for helium is 5 ⁇ 10 -9 cm 3 (STP) mm / (cm 2 ⁇ sec ⁇ cmHg) (25 ° C) or less.
  • STP ⁇ 10 -9 cm 3
  • An optical waveguide that is electrically connected to an optical element having a light-receiving part or a light-emitting part mounted at a position where the optical waveguide is connected to the optical waveguide and an optical element formed on the first surface of the optical waveguide in the optical waveguide.
  • An optical integrated circuit including a metal wiring on the surface of 1 and formed directly under the thin film has been proposed.
  • the first surface of the optical waveguide and the thin film formed on the metal wiring and the second surface of the cap form a gas barrier without interposing the organic material layer.
  • an airtightly sealed void is formed only by the thin film formed in the optical waveguide and the one having the gas barrier property, and the airtight seal is formed.
  • One end of the core and the optical element are located in the gap.
  • FIG. 1 schematically shows the main configurations of the optical waveguide package and the light emitting device in order to facilitate the illustration, and is known for circuit boards, wiring conductors, control ICs, LSIs, etc. (not shown). It may have the configuration of.
  • the same reference numerals are given to the corresponding parts, and duplicate description is omitted.
  • (Embodiment 1) 1 is a cross-sectional view showing a light emitting device 1 provided with the optical waveguide package 2 of the first embodiment
  • FIG. 2 is a plan view of the light emitting device 1
  • FIG. 3 is a perspective view of the light emitting device 1.
  • the light emitting device 1 of the present embodiment includes an optical waveguide package 2, light emitting elements 3R, 3G, 3B of each RGB color, and a condenser lens 4.
  • the optical waveguide package 2 has a substrate 7 having a second surface 6 located opposite to the first surface 5 and the first surface 5, and a third surface 8 located on the second surface 6 and facing the second surface 6. , A fourth surface 9 located opposite to the third surface 8, a clad 11 having an element mounting area 10 open to the fourth surface 9, and a clad 11 located in the clad 11 and extending from the element mounting area 10. It includes a core 12 and a first metal body 14 located in an element mounting region 10 in a plan view toward the fourth surface 9 and including an element mounting portion 13.
  • the substrate 7 may be a ceramic substrate whose dielectric layer is made of a ceramic material.
  • the ceramic material used in the ceramic substrate include an aluminum oxide sintered body, a mulite sintered body, a silicon carbide sintered body, an aluminum nitride material sintered body, and a glass ceramic sintered body.
  • each conductor such as a connection pad for electrical connection between the light emitting elements 3R, 3G, 3b and an external circuit, an internal wiring conductor, and an external connection terminal is arranged on the dielectric layer. Will be done.
  • the material of the substrate 7 may be, for example, an organic substrate in which the dielectric layer is made of an organic material.
  • the organic substrate is, for example, a printed circuit board, a build-up substrate, a flexible substrate, or the like.
  • Examples of the organic material used for the organic substrate include epoxy resin, polyimide resin, polyester resin, acrylic resin, phenol resin, fluororesin and the like.
  • the core 12 is located in the clad 11, and the core 12 and the clad 11 form an optical waveguide.
  • the materials constituting the core 12 and the clad 11 both may be glass or resin, and one may be glass and the other may be resin.
  • the refractive indexes of the core 12 and the clad 11 are different, and the core 12 has a higher refractive index than the clad 11. This difference in refractive index is used to totally reflect light. That is, if an optical path is formed of a material having a high refractive index and the surrounding area is surrounded by a material having a low refractive index, the light can be confined in the core 12 having a high refractive index and optically waveguide.
  • the core 12 has a plurality of dividing paths 19 having the incident end face 17 as one end, a confluent portion 20 in which the plurality of dividing paths 19 meet, and an emitting end surface between the plurality of incident end faces 17 and one emitting end surface 18.
  • a combined waveguide connected to the integrated path 21 having 18 as one end thereof is configured.
  • the condenser lens 4 is arranged to face the emission end surface 18 of the core 12 and the side surface 22 on the emission end surface 18 side of the substrate 7.
  • the condenser lens 4 may be, for example, various lenses such as a Selfock (registered trademark) lens and a rod lens, or an optical element such as a diffraction grating.
  • the optical axis of the condenser lens 4 is located on the central axis of the emission end surface 18.
  • the condenser lens 4, which is an optical member may have at least a part of the emission end surface 18 of the core 12 and the side surface 22 on the emission end surface 18 side of the substrate 7 facing each other. In other words, the condenser lens 4 may be located on the optical path of the light emitted from the core 12.
  • the red (R) light, green (G) light, and blue (B) light emitted from the light emitting elements 3R, 3G, and 3B are incident on the dividing path 19 from the incident end surface 17, and are incident on the junction 20 and the junction 20. After passing through the integrated path 21, the light is collected by the condenser lens 4 and emitted.
  • the condenser lens 4 is, for example, a plano-convex lens having an incident surface formed on a flat surface and an emitting surface having a convex surface.
  • the optical waveguide layer, the light emitting elements 3R, 3G, 3B, and the condenser lens 4 are assembled so that each optical axis of each dividing path 19 coincides with the center of the light emitting portion of each light emitting element 3R, 3G, 3B.
  • Optical waveguide package 2 is configured.
  • the clad 11 is defined as a recess having a bottom surface and an inner wall surface located so as to surround the bottom surface, and the recesses constitute an element mounting area 10.
  • the recess may penetrate from the third surface 8 to the second surface 6.
  • the lid 23 is laminated so as to cover such an element mounting area 10, and the element mounting area 10 penetrates from the fourth surface 9 to the third surface 8.
  • the lid 23 is a downwardly concave component having a size that covers the element mounting area 10 and is capable of allowing wire wiring W by wire bonding.
  • the lid 23 may be formed by wet etching, dry etching, sandblasting, or the like.
  • the first metal body 14 is connected to the second metal body 16 via a first via conductor 15 penetrating from the first surface 5 to the second surface 6 of the substrate 7.
  • FIG. 4A is a cross-sectional view of the light emitting device 1a of the second embodiment
  • FIG. 4B is a plan view showing the internal structure of the light emitting device 1a.
  • the same reference numerals are given to the parts corresponding to the above-described embodiments, and duplicate explanations will be omitted.
  • the first metal body 14 has a first region 14a which is an element mounting portion 13 and a second region 14b other than the first region 14a.
  • the first via conductor 15 is in contact with the first metal body 14 at the second region 14b.
  • the first via conductor 15 is formed in a region avoiding the first region 14a, which is the element mounting portion 13, that is, in the second region 14b, so that the height and inclination of the light emitting elements 3R, 3G, 3B and the like can be determined. Variation can be reduced. Even if the via conductor forming portion is projected or recessed from the substrate surface around the via conductor forming portion, the light emitting element 3R, 3G, is formed by forming the first via conductor 15 while avoiding the element mounting portion 13. Positioning at the time of mounting 3B can be performed with high accuracy. Therefore, the optical axes of the light emitting elements 3R, 3G, and 3B can be made highly accurate.
  • the first metal body 14 of the present embodiment is formed so as to be located only in the opening in a plan view toward the fourth surface 9.
  • the reason for adopting such a configuration is that when the metal body 14 is located up to the third surface 8 between the clad 11 and the substrate 7, the height of the light emitting device is increased by the thickness of the metal body 14 and the height of the light emitting device is increased. Since the magnitude of heat shrinkage differs between the portion not sandwiched by the clad 11 and the portion sandwiched by the clad 11, the entire module is distorted due to a bias in the amount of heat shrinkage, or between the clad 11 and the metal body 14, or the metal body 14. There is a risk of peeling between the substrate 7 and the substrate 7, or cracks in the cladding 11. By locating the first metal body 14 only in the opening to deal with such a problem, it is possible to reduce the height and reduce the influence of heat shrinkage.
  • FIG. 5A is a cross-sectional view of the light emitting device 1b of the fourth embodiment
  • FIG. 5B is a bottom view of the light emitting device 1b
  • FIG. 6A is a cross-sectional view showing another example light emitting device 1b similar to the fourth embodiment.
  • 6B is a bottom view of the light emitting device 1b.
  • the same reference numerals are given to the parts corresponding to the above-described embodiments, and duplicate explanations will be omitted.
  • the second metal body 16 is formed larger than the first metal body 14 in the bottom view toward the fourth surface 9, and in the present embodiment, the second metal body 16 is formed in the longitudinal direction of the substrate 7 (FIG. 5A, FIG.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing a part of the light emitting device 1c of the fifth embodiment.
  • the second surface 6 has a third region 25 inside the outer periphery of the clad 11 and a fourth region 26 other than the third region 25.
  • the third metal body 27 is located in the fourth region 26.
  • the third metal body 27 is connected to the second metal body 16 via a second via conductor 28 penetrating from the first surface 5 to the second surface 6 of the substrate 7.
  • a lead-out electrode can be formed on the surface without interruption between the lid 23 and the clad 11. Further, by having the third metal body 27 in the outer fourth region 26, it can be easily connected to the external power supply source by the wire wiring W.
  • FIG. 8A is a cross-sectional view showing the light emitting device 1d of the sixth embodiment
  • FIG. 8B is a plan view of the light emitting device 1d from which the lid 23 is removed
  • FIG. 8C is a bottom view of the light emitting device 1d.
  • the same reference numerals are given to the parts corresponding to the above-described embodiments, and duplicate explanations will be omitted.
  • the first metal body 14 and the second metal body 16 have the same shape and are plane-symmetrical with respect to a plane parallel to the first plane 5. With such a configuration, the symmetry in the vertical direction in the side view of FIG. 8A is improved, and the occurrence of distortion directly under the element mounting portion 13 can be reduced.
  • FIG. 9A is a cross-sectional view showing the light emitting device 1e of the seventh embodiment
  • FIG. 9B is a plan view of the light emitting device 1e omitting the lid 23
  • FIG. 9C is a bottom view of the light emitting device 1e.
  • the second metal body 16 is located on the first surface 5, and the opposite surface of the facing surface of the first surface 5 is flat, that is, formed in a planar shape.
  • FIG. 10A is a cross-sectional view showing the light emitting device 1f of the eighth embodiment
  • FIG. 10B is a plan view of the light emitting device 1f without the lid 23
  • FIG. 10C is a bottom view of the light emitting device 1f.
  • the same reference numerals are given to the parts corresponding to the above-described embodiments, and duplicate explanations will be omitted.
  • the second metal body 16 is located on the first surface 5, and the opposite surface of the facing surface of the first surface 5 is flat, that is, formed in a planar shape.
  • the first surface 5 has a fifth region 29 in which the second metal body 16 is located, and a sixth region 30 other than the fifth region 29.
  • the sixth region 30 is provided with a fourth metal body 31.
  • the fourth metal body 31 is formed on a common plane including the surface of the second metal body 16, that is, the opposite surface of the facing surface of the first surface 5 is flat like the second metal body 16. NS. With such a configuration, the second metal body 16 and the fourth metal body 31 can be formed at the same time to simplify the production and improve the heat dissipation.
  • FIG. 11A is a cross-sectional view showing the light emitting device 1g of the ninth embodiment
  • FIG. 11B is a plan view of the light emitting device 1g omitting the lid 23
  • FIG. 11C is a bottom view of the light emitting device 1g.
  • the second metal body 16 is located on the first surface 5, and the first surface 5 is other than the fifth region 29 and the fifth region 29 where the second metal body 16 is located. It has a sixth region 30 and.
  • the fourth region 26 is provided with a fourth metal body 31.
  • the second metal body 16 and the fourth metal body 31 are formed line-symmetrically with respect to the center line L1 including the center of the first surface 5. With such a configuration, it is possible to reduce the asymmetry of the strain distribution due to the temperature rise of the second metal body 16 and the fourth metal body 31 with respect to the center line L1 and alleviate the generated stress.
  • FIG. 12A is a cross-sectional view showing the light emitting device 1h of the tenth embodiment
  • FIG. 12B is a plan view of the light emitting device 1h omitting the lid 23
  • FIG. 12C is a bottom view of the light emitting device 1h.
  • the contact area between the first via conductor 15 and the second region 14b has an area equal to or larger than the area of the first region 14a, that is, an area equal to or larger than the area of the first region 14a.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view showing the light emitting device 1i of the eleventh embodiment.
  • the same reference numerals are given to the parts corresponding to the above-described embodiments, and duplicate explanations will be omitted.
  • the light emitting device 1 of the present embodiment includes a lid 23 that seals the element mounting region 10. With such a lid 23, it is possible to prevent the incidental unnecessary light from being incident on the incident end surface 17 of the core 12. In addition, since it is difficult for excess water and gas to enter, corrosion of the light emitting elements 3R, 3G, and 3B is less likely to proceed, and the life of the light emitting elements can be extended. Especially when airtight sealing is possible, the effect is remarkable.
  • the element mounting area 10 is sealed by the lid 23, foreign matter such as airborne substances is prevented from entering the element mounting area 10, and the emission ends of the light emitting elements 3R, 3G, 3B and the incident core 12 are incident. It is possible to reduce the presence of a substance that inhibits the progress of light between the end face 17 and the end face 17.
  • the light emitting device 1i has a metal layer 33 located between the element mounting region 10 and the lid 23, which is a solder bonding layer made of, for example, AuSn or SnAgCu. With such a metal layer 33, the lid 23 can be airtightly bonded to the clad 11 and the element mounting region 10 can be sealed as described above.
  • the light emitting elements 3R, 3G, and 3B are not limited to light emitting diodes (Light Emitting Diodes; LEDs), and are, for example, LDs (Laser Diodes) and VCSELs (Vertical Cavity Surface Emitting Lasers). And so on.
  • the optical waveguide package of the present disclosure has a substrate having a first surface and a second surface located opposite to the first surface, and a third surface located on the second surface and facing the second surface.
  • a clad having a surface, a fourth surface located opposite to the third surface, and an element mounting area open to the fourth surface, located in the clad and extending from the element mounting area.
  • the core includes a first metal body located in the element mounting region and including an element mounting portion in a plan view toward the fourth surface, and the first metal body is the first surface of the substrate. Is connected to the second metal body via the first via conductor penetrating the second surface.
  • the light emitting device of the present disclosure includes the optical waveguide package, a light emitting element connected to the first metal body, and a lens located on the optical path of light emitted from the core.
  • optical waveguide package of the present disclosure it is possible to realize an optical waveguide package with high insulation and low manufacturing cost with a simple connection structure.
  • the light emitting device of the present disclosure it is possible to realize a light emitting device with high insulation and low manufacturing cost with a simple connection structure.
  • Luminous device 2 Optical waveguide package 3R, 3G, 3B Luminous element 4 Condensing lens 5 1st surface 6 2nd surface 7 Substrate 8 3rd surface 9 4th surface 10 Element mounting area 11 Clad 12 core 13 element Mounting part 14 1st metal body 15 1st via conductor 16 2nd metal body 17 Incident end face 18 Exit end face 19 Divided road 20 Combined road 21 Integrated road 22 Side surface 23 Lid 25 3rd area 26 4th area 27 3rd metal Body 28 2nd via conductor 29 5th region 30 6th region 31 4th metal body 33 Metal layer

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Abstract

第１面と、第１面の反対に位置する第２面と、を有する基板と、第２面上に位置し、第２面に対向する第３面と、第３面の反対に位置する第４面と、第４面に開口している素子搭載領域と、を有するクラッドと、クラッド内に位置し、素子搭載領域から延びているコアと、第４面に向かう平面視で素子搭載領域に位置し、素子搭載部を含む第１金属体と、を備える。第１金属体は、基板における第１面から第２面を貫通する第１ビア導体を介して第２金属体に繋がった構成とする。

Description

光導波路パッケージおよび発光装置
　本開示は、光導波路パッケージおよび発光装置に関する。
　従来技術の一例は、特許文献１に記載されている。
特許第４５７９８６８号公報
　本開示の光導波路パッケージは、第１面と、該第１面の反対に位置する第２面と、を有する基板と、前記第２面上に位置し、前記第２面に対向する第３面と、該第３面の反対に位置する第４面と、該第４面に開口している素子搭載領域と、を有するクラッドと、該クラッド内に位置し、前記素子搭載領域から延びているコアと、前記第４面に向かう平面視で、前記素子搭載領域に位置し、素子搭載部を含む第１金属体と、を備え、該第１金属体は、前記基板における前記第１面から前記第２面を貫通する第１ビア導体を介して第２金属体に繋がっている。
　本開示の発光装置は、前記光導波路パッケージと、前記第１金属体と接続されている発光素子と、前記コアから出射される光の光路上に位置するレンズと、を備える。
　本開示の目的、特色、および利点は、下記の詳細な説明と図面とからより明確になるであろう。
実施形態１の光導波路パッケージ２を備えた発光装置１を示す断面図である。 発光装置１の平面図である。 発光装置１の斜視図である。 実施形態２の発光装置１ａの断面図である。 発光装置１ａの内部構造を示す平面図である。 実施形態４の発光装置１ｂの断面図である。 発光装置１ｂの底面図である。 実施形態４の類似する他の例の発光装置１ｂを示す断面図である。 発光装置１ｂの底面図である。 実施形態５の発光装置１ｃの一部を示す断面図である。 実施形態６の発光装置１ｄを示す断面図である。 蓋体２３が外された発光装置１ｄの平面図である。 発光装置１ｄの底面図である。 実施形態７の発光装置１ｅを示す断面図である。 蓋体２３を省略した発光装置１ｅの平面図である。 発光装置１ｅの底面図である。 実施形態８の発光装置１ｆを示す断面図である。 蓋体２３を省略した発光装置１ｆの平面図である。 発光装置１ｆの底面図である。 実施形態９の発光装置１ｇを示す断面図である。 蓋体２３を省略した発光装置１ｇの平面図である。 発光装置１ｇの底面図である。 実施形態１０の発光装置１ｈを示す断面図である。 蓋体２３を省略した発光装置１ｈの平面図である。 発光装置１ｈの底面図である。 実施形態１１の発光装置１ｉを示す断面図である。
　本開示の光導波路パッケージおよびそれを用いた発光装置の基礎となる構成では、ヘリウムに対する透過係数が５×１０－９cm３(STP)mm/(cm２・sec・cmHg)（25℃)以下のガスバリア性を有さないコアおよびクラッドからなる光導波路に、ガスバリア性を有する薄膜が形成されたガスバリア性光導波路と、ガスバリア性を有するキャップと、光導波路の第１の面上でコアと光学的に接続する位置に実装された受光部または発光部を備えた光素子と、光導波路に光導波路の第１の面上に形成された光素子に電気的に接続される、光導波路の第１の面上であって薄膜の直下に形成されたメタル配線と、を備えた光集積回路が提案されている。
　この光集積回路において、光導波路とキャップとの実装の際に、光導波路の第１の面およびメタル配線上に形成された薄膜とキャップの第２の面とが、有機材料層を介さずガスバリア性を有する無機材料層を介してガスバリア性を有するように接合することによって、光導波路に形成された薄膜およびガスバリア性を有するもののみによって気密封止された空隙を形成し、当該気密封止された空隙にコアの一端および光素子が位置する構成とされている。
　以下、図面を参照して、本開示の光導波路パッケージおよび発光装置の実施形態について説明する。以下で参照する各図は、図解を容易にするため、光導波路パッケージおよび発光装置の主要な構成を模式的に示すものであって、図示しない回路基板、配線導体、制御ＩＣ、ＬＳＩ等の周知の構成を備えていてもよい。以下で述べる各実施形態において、対応する部分には同一の参照符を付し、重複する説明は省略する。
（実施形態１）
　図１は実施形態１の光導波路パッケージ２を備えた発光装置１を示す断面図であり、図２は発光装置１の平面図であり、図３は発光装置１の斜視図である。本実施形態の発光装置１は、光導波路パッケージ２と、ＲＧＢ各色の発光素子３Ｒ，３Ｇ，３Ｂと、集光レンズ４と、を含む。
　光導波路パッケージ２は、第１面５および第１面５の反対に位置する第２面６を有する基板７と、第２面６上に位置し、第２面６に対向する第３面８、第３面８の反対に位置する第４面９と、第４面９に開口している素子搭載領域１０を有するクラッド１１と、クラッド１１内に位置し、素子搭載領域１０から延びているコア１２と、第４面９に向かう平面視で素子搭載領域１０に位置し、素子搭載部１３を含む第１金属体１４と、を備える。
　基板７は、誘電体層がセラミック材料から成るセラミック基板であってもよい。セラミック基板で用いられるセラミック材料としては、例えば、酸化アルミニウム質焼結体、ムライト質焼結体、炭化ケイ素質焼結体、窒化アルミニウム質焼結体、ガラスセラミック焼結体等が挙げられる。基板７がセラミック基板である場合、誘電体層には、発光素子３Ｒ，３Ｇ，３ｂと外部回路との電気的接続のための接続パッド、内部配線導体、外部接続端子等の各導体が配設される。
　基板７の材料としては、例えば誘電体層が有機材料から成る有機基板であってもよい。有機基板は、例えば、プリント基板、ビルドアップ基板、フレキシブル基板等である。有機基板に用いられる有機材料としては、例えば、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂、フッ素樹脂等が挙げられる。
　コア１２は、クラッド１１内に位置し、コア１２およびクラッド１１によって、光導波路が構成される。コア１２およびクラッド１１を構成する材料としては、いずれもガラスあるいは樹脂であってもよく、一方がガラスでもう一方が樹脂であってもよい。この場合、コア１２とクラッド１１との屈折率が異なっており、コア１２はクラッド１１よりも屈折率が高い。この屈折率の違いを利用して、光を全反射させる。つまり、屈折率の高い材料で光路を作り、周りを屈折率の低い材料で囲んでおくと、光は屈折率の高いコア１２内に閉じ込めて光導波することができる。
　コア１２は、複数の入射端面１７と１つの出射端面１８との間を、入射端面１７を一端とする複数の分割路１９と、複数の分割路１９が会合する合波部２０と、出射端面１８を一端とする統合路２１とを介して繋ぐ合波路を構成する。
　集光レンズ４は、コア１２の出射端面１８および基板７の出射端面１８側の側面２２に対向して配置される。集光レンズ４は、例えばセルフォック（登録商標）レンズ、ロッドレンズなどの各種のレンズ、あるいは回折格子などの光学素子であってもよい。出射端面１８の中心軸上に集光レンズ４の光軸が位置している。なお、このとき、光学部材である集光レンズ４は、コア１２の出射端面１８および基板７の出射端面１８側の側面２２の少なくとも一部が対向していればよい。言い換えると、集光レンズ４は、コア１２から出射される光の光路上に位置していればよい。
　各発光素子３Ｒ，３Ｇ，３Ｂから出射された赤色（Ｒ）光、緑色（Ｇ）光、青色（Ｂ）光の各光は、入射端面１７から分割路１９に入射し、合波部２０および統合路２１を経て、集光レンズ４によって集光され、出射する。
　集光レンズ４は、例えば、入射面が平面に形成され、出射面が凸面の平凸レンズである。各分割路１９の各光軸と、各発光素子３Ｒ，３Ｇ，３Ｂの発光部の中心とが一致するように、光導波層と発光素子３Ｒ，３Ｇ，３Ｂと集光レンズ４とが組み立てられ、光導波路パッケージ２が構成される。
　クラッド１１は、底面と、底面を囲むように位置する内壁面とを有する凹部が規定され、この凹部によって、素子搭載領域１０が構成される。なお、凹部は、第３面８から第２面６にまで貫通していてもよい。このような素子搭載領域１０を覆うように、蓋体２３が積層され、素子搭載領域１０は第４面９から第３面８まで貫通している。蓋体２３は、素子搭載領域１０を覆う大きさを有し、ワイヤボンディングによるワイヤ配線Ｗを許容することができる、下向きに凹状の部品である。蓋体２３は、ウェットエッチング、ドライエッチング、サンドブラスト等によって形成されてもよい。
　第１金属体１４は、基板７における第１面５から第２面６を貫通する第１ビア導体１５を介して第２金属体１６に繋がっている。このような構成によって、２次実装による電力供給源との接続が可能となり、蓋体２３とクラッド１１との間に複雑な導体積層構造およびそれらを形成するための処理の追加を削減できる。また、十分な気密性および電気絶縁性を確保しながら電気的接続を実現することができる。また、中継部および引出し部を省略できるので、光導波路パッケージ２の短小化が可能となる。
（実施形態２）
　図４Ａは実施形態２の発光装置１ａの断面図であり、図４Ｂは発光装置１ａの内部構造を示す平面図である。なお、前述の実施形態と対応する部分には、同一の参照符を付し、重複する説明は省略する。本実施形態の発光装置１ａにおいて、第１金属体１４は、素子搭載部１３である第１領域１４ａと、第１領域１４ａ以外の第２領域１４ｂと、を有する。第１ビア導体１５は、第１金属体１４に第２領域１４ｂで接している。
　このように第１ビア導体１５は、素子搭載部１３である第１領域１４ａを避けた領域、即ち第２領域１４ｂに形成されるので、発光素子３Ｒ，３Ｇ，３Ｂの高さおよび傾きなどのばらつきを低減することができる。ビア導体形成部は、その周囲に基板表面よりも突出し、または凹んでいる場合があっても、素子搭載部１３を避けて第１ビア導体１５が形成されることによって、発光素子３Ｒ，３Ｇ，３Ｂの実装時の位置決めを高精度で行うことができる。したがって各発光素子３Ｒ，３Ｇ，３Ｂの光軸を高精度化することができる。
（実施形態３）
　本実施形態の第１金属体１４は、第４面９に向かう平面視で開口内のみに位置するように形成される。このような構成を採用する理由としては、金属体１４がクラッド１１と基板７との間の第３面８まで位置した場合、金属体１４の厚み分だけ発光装置の高さが増大すると共に、クラッド１１で挟まれていない部分と挟まれている部分では熱収縮の大きさが異なるため、熱収縮量の偏りによりモジュール全体が歪む、またはクラッド１１と金属体１４との間、あるいは金属体１４と基板７との間での剥離が起こる、あるいはクラッド１１にクラックが入る恐れがある。このような不具合に対して、第１金属体１４を開口内のみに位置させることで、低背化を図ると共に、熱収縮の影響を低減することが可能となる。
（実施形態４）
　図５Ａは実施形態４の発光装置１ｂの断面図であり、図５Ｂは発光装置１ｂの底面図であり、図６Ａは実施形態４に類似する他の例の発光装置１ｂを示す断面図であり、図６Ｂは発光装置１ｂの底面図である。なお、前述の実施形態と対応する部分には、同一の参照符を付し、重複する説明は省略する。本実施形態の発光装置１ｂにおいて、第２金属体１６は、第４面９に向かう底面透視で、第１金属体１４よりも大きく形成され、本実施形態では基板７の長手方向（図５Ａ、図５Ｂ、図６Ａ、図６Ｂの左右方向）に長く形成されている。このように第２金属体１６を第１金属体１４よりも長く、したがって大きな面積で形成することによって、外部回路への２次実装工程を簡略化し、放熱性を向上することができる。
（実施形態５）
　図７は実施形態５の発光装置１ｃの一部を示す断面図である。なお、前述の実施形態と対応する部分には、同一の参照符を付し、重複する説明は省略する。本実施形態の発光装置１ｃにおいて、第２面６は、クラッド１１の外周よりも内側の第３領域２５と、第３領域２５以外の第４領域２６とを有する。第４領域２６には、第３金属体２７が位置する。第３金属体２７は、基板７における第１面５から第２面６を貫通する第２ビア導体２８を介して第２金属体１６と繋がっている。
　このような構成によって、蓋体２３およびクラッド１１の間を中断することなく、表面に引き出し電極を形成することができる。また、外部の第４領域２６に第３金属体２７を有することによって、外部電力供給源にワイヤ配線Ｗによって容易に接続することができる。
（実施形態６）
　図８Ａは実施形態６の発光装置１ｄを示す断面図であり、図８Ｂは蓋体２３が外された発光装置１ｄの平面図であり、図８Ｃは発光装置１ｄの底面図である。なお、前述の実施形態と対応する部分には、同一の参照符を付し、重複する説明は省略する。本実施形態の発光装置１ｄにおいて、第１金属体１４と第２金属体１６とは、同じ形状であるとともに、第１面５に平行な面に対して面対称である。このような構成によって、図８Ａの側面視における上下方向の対称性が向上し、素子搭載部１３の直下での歪の発生を低減することができる。
（実施形態７）
　図９Ａは実施形態７の発光装置１ｅを示す断面図であり、図９Ｂは蓋体２３を省略した発光装置１ｅの平面図であり、図９Ｃは発光装置１ｅの底面図である。なお、前述の実施形態と対応する部分には、同一の参照符を付し、重複する説明は省略する。本実施形態の発光装置１ｅにおいて、第２金属体１６は、第１面５に位置し、第１面５の対向面の反対面が平坦である構成、すなわち平面状に形成される。このような構成によって、２次実装時の傾きを低減し、より水平に近い状態で発光装置１ｅを搭載可能となり、外部回路へ２次実装を安定化することができる。
（実施形態８）
　図１０Ａは実施形態８の発光装置１ｆを示す断面図であり、図１０Ｂは蓋体２３を省略した発光装置１ｆの平面図であり、図１０Ｃは発光装置１ｆの底面図である。なお、前述の実施形態と対応する部分には、同一の参照符を付し、重複する説明は省略する。本実施形態の発光装置１ｆにおいて、第２金属体１６は、第１面５に位置し、第１面５の対向面の反対面が平坦である構成、すなわち平面状に形成される。第１面５は、第２金属体１６が位置する第５領域２９と、第５領域２９以外の第６領域３０とを有する。第６領域３０には第４金属体３１が備えられる。第４金属体３１は、第１面５の対向面の反対面が、第２金属体１６にならって平坦である構成、すなわち第２金属体１６の表面を含む共通な一平面上に形成される。このような構成によって、同時に第２金属体１６と第４金属体３１とを形成して製造の簡略化を図り、放熱性を向上することができる。
（実施形態９）
　図１１Ａは実施形態９の発光装置１ｇを示す断面図であり、図１１Ｂは蓋体２３を省略した発光装置１ｇの平面図であり、図１１Ｃは発光装置１ｇの底面図である。なお、前述の実施形態と対応する部分には、同一の参照符を付し、重複する説明は省略する。本実施形態の発光装置１ｇにおいて、第２金属体１６は、第１面５に位置し、第１面５は、第２金属体１６が位置する第５領域２９と、第５領域２９以外の第６領域３０とを有する。第４領域２６には第４金属体３１が備えられる。第２金属体１６および第４金属体３１は、第１面５の中心を含む中心線Ｌ１を基準に線対称に形成される。このような構成によって、第２金属体１６および第４金属体３１の温度上昇に伴う歪の分布が中心線Ｌ１に関して非対称となることを低減し、発生する応力を緩和することができる。
（実施形態１０）
　図１２Ａは実施形態１０の発光装置１ｈを示す断面図であり、図１２Ｂは蓋体２３を省略した発光装置１ｈの平面図であり、図１２Ｃは発光装置１ｈの底面図である。なお、前述の実施形態と対応する部分には、同一の参照符を付し、重複する説明は省略する。本実施形態の発光装置１ｈにおいて、第１ビア導体１５と第２領域１４ｂとの接触面積は、第１領域１４ａの面積と同等以上、すなわち第１領域１４ａの面積以上の面積を有する。このような構成によって、内部に位置する第１金属体１４から外部に位置する第２金属体１６への熱の移動効率を高くし、放熱性を向上することができる。
（実施形態１１）
　図１３は実施形態１１の発光装置１ｉを示す断面図である。なお、前述の実施形態と対応する部分には、同一の参照符を付し、重複する説明は省略する。本実施形態の発光装置１では、素子搭載領域１０を封止している蓋体２３を備えている。このような蓋体２３によって、コア１２の入射端面１７への外部の不要光の入射を防ぐことができる。また、余計な水分やガスが侵入しにくくなることで、発光素子３Ｒ，３Ｇ，３Ｂの腐食が進行しにくくなり、長寿命化が可能になる。特に気密封止が可能となる場合は、その効果が顕著である。さらに、蓋体２３によって素子搭載領域１０が封止されるので、素子搭載領域１０に空中浮遊物などの異物の侵入を阻止し、各発光素子３Ｒ，３Ｇ，３Ｂの出射端とコア１２の入射端面１７との間に光の進行を阻害する物質が介在されるのを低減することができる。
（実施形態１２）
　実施形態１１に類似する他の例では、発光装置１ｉは、素子搭載領域１０と蓋体２３との間に位置する、例えばＡｕＳｎまたはＳｎＡｇＣｕ等から成る半田接合層である金属層３３を有する。このような金属層３３によって、蓋体２３をクラッド１１に気密に接合し、素子搭載領域１０を前述のように封止することができる。
　本開示のさらに他の実施形態では、発光素子３Ｒ，３Ｇ，３Ｂは、発光ダイオード（Light Emitting Diode；ＬＥＤ）に限るものではなく、例えば、ＬＤ（Laser Diode）、ＶＣＳＥＬ（Vertical Cavity Surface Emitting Laser）などであってもよい。
　本開示は次の実施の形態が可能である。
　本開示の光導波路パッケージは、第１面と、該第１面の反対に位置する第２面と、を有する基板と、前記第２面上に位置し、前記第２面に対向する第３面と、該第３面の反対に位置する第４面と、該第４面に開口している素子搭載領域と、を有するクラッドと、該クラッド内に位置し、前記素子搭載領域から延びているコアと、前記第４面に向かう平面視で、前記素子搭載領域に位置し、素子搭載部を含む第１金属体と、を備え、該第１金属体は、前記基板における前記第１面から前記第２面を貫通する第１ビア導体を介して第２金属体に繋がっている。
　本開示の発光装置は、前記光導波路パッケージと、前記第１金属体と接続されている発光素子と、前記コアから出射される光の光路上に位置するレンズと、を備える。
　本開示の光導波路パッケージによれば、簡素な接続構造で、高い絶縁性を安価な製造コストで光導波路パッケージを実現することができる。
　本開示の発光装置によれば、簡素な接続構造で、高い絶縁性を安価な製造コストで発光装置を実現することができる。
　以上、本開示の実施形態について詳細に説明したが、また、本開示は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更、改良等が可能である。上記各実施形態をそれぞれ構成する全部または一部を、適宜、矛盾しない範囲で組み合わせ可能であることは、言うまでもない。
　１，１ａ～１ｉ　発光装置
　２　光導波路パッケージ
　３Ｒ，３Ｇ，３Ｂ　発光素子
　４　集光レンズ
　５　第１面
　６　第２面
　７　基板
　８　第３面
　９　第４面
　１０　素子搭載領域
　１１　クラッド
　１２　コア
　１３　素子搭載部
　１４　第１金属体
　１５　第１ビア導体
　１６　第２金属体
　１７　入射端面
　１８　出射端面
　１９　分割路
　２０　合波部
　２１　統合路
　２２　側面
　２３　蓋体
　２５　第３領域
　２６　第４領域
　２７　第３金属体
　２８　第２ビア導体
　２９　第５領域
　３０　第６領域
　３１　第４金属体
　３３　金属層

Claims (15)

  1. 　第１面と、該第１面の反対に位置する第２面と、を有する基板と、
    　前記第２面上に位置し、前記第２面に対向する第３面と、該第３面の反対に位置する第４面と、該第４面に開口している素子搭載領域と、を有するクラッドと、
    　該クラッド内に位置し、前記素子搭載領域から延びているコアと、
    　前記第４面に向かう平面視で前記素子搭載領域に位置し、素子搭載部を含む第１金属体と、を備え、
    　該第１金属体は、前記基板における前記第１面から前記第２面を貫通する第１ビア導体を介して第２金属体に繋がっている、光導波路パッケージ。
  2. 　前記素子搭載領域は、前記第４面から前記第３面まで貫通している、請求項１記載の光導波路パッケージ。
  3. 　前記第１金属体は、前記素子搭載部である第１領域と、該第１領域以外の第２領域と、を有し、
    　前記第１ビア導体は、前記第２領域に接している、請求項１または請求項２記載の光導波路パッケージ。
  4. 　前記第１金属体は、前記平面視で前記開口内のみに位置する、請求項１～請求項３のいずれか一つに記載の光導波路パッケージ。
  5. 　前記第２金属体は、前記第４面に向かう平面透視で、前記第１金属体よりも大きい、請求項１～請求項４のいずれか一つに記載の光導波路パッケージ。
  6. 　前記第２面は、前記クラッドの外周より内側の第３領域と、該第３領域以外の第４領域とを有し、
    　該第４領域に、第３金属体が位置し、
    　該第３金属体は、前記基板における前記第１面から前記第２面を貫通する第２ビア導体を介して前記第２金属体と繋がっている、請求項５記載の光導波路パッケージ。
  7. 　前記第１金属体と前記第２金属体とは、同じ形状であるとともに、前記第１面に対して面対称である、請求項１～請求項４のいずれか一つに記載の光導波路パッケージ。
  8. 　前記第２金属体は、前記第１面に位置し、該第１面の対向面の反対面が平坦である、請求項１～請求項７のいずれか一つに記載の光導波路パッケージ。
  9. 　前記第２金属体は、前記第１面に位置し、該第１面の対向面の反対面が平坦であり、
    　前記第１面は、前記第２金属体が位置する第５領域と、該第５領域以外の第６領域とを有し、
    　該第６領域に第４金属体を備え、
    　該第４金属体は、前記第１面の対向面の反対面が、前記第２金属体にならって平坦である、請求項１～請求項８のいずれか一つに記載の光導波路パッケージ。
  10. 　前記第２金属体は、前記第１面に位置し、
    　前記第１面は、前記第２金属体が位置する第５領域と、該第５領域以外の第６領域とを有し、
    　該第４領域に第４金属体を備え、
    　前記第２金属体および前記第４金属体は、前記第１面の中心を含む中心線を基準に線対称である、請求項１～請求項９のいずれか一つに記載の光導波路パッケージ。
  11. 　前記第１ビア導体と前記第２領域との接触面積は、前記第１領域の面積と同等以上である、請求項３記載の光導波路パッケージ。
  12. 　前記素子搭載領域を封止している蓋体を備える、請求項１～請求項１１のいずれか一つに記載の光導波路パッケージ。
  13. 　前記素子搭載領域と前記蓋体との間に位置する金属層を有する、請求項１２記載の光導波路パッケージ。
  14. 　請求項１～請求項１３のいずれか一つに記載の光導波路パッケージと、
    　前記第１金属体と接続されている発光素子と、
    　前記コアから出射される光の光路上に位置するレンズと、を備える発光装置。
  15. 　前記蓋体は、凹部を有し、
    　前記発光素子は、前記素子搭載領域から前記凹部に亘って位置している、請求項１４記載の発光装置。
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