WO2023038014A1 - 発光装置 - Google Patents

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WO2023038014A1
WO2023038014A1 PCT/JP2022/033314 JP2022033314W WO2023038014A1 WO 2023038014 A1 WO2023038014 A1 WO 2023038014A1 JP 2022033314 W JP2022033314 W JP 2022033314W WO 2023038014 A1 WO2023038014 A1 WO 2023038014A1
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light
emitting device
clad
core
light emitting
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PCT/JP2022/033314
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English (en)
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Inventor
翔吾 松永
祥哲 板倉
大志 松本
Original Assignee
京セラ株式会社
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/022—Mountings; Housings
    • H01S5/0225—Out-coupling of light

Definitions

  • the present disclosure relates to a light emitting device.
  • Patent Document 1 A conventional light-emitting device is described, for example, in Patent Document 1.
  • a light emitting device of the present disclosure includes a substrate having a first surface; a device mounting region having a second surface located on the first surface and facing the first surface, and a third surface located opposite to the second surface, and opening to the third surface; a cladding having a core located within the cladding; a light emitting element positioned within the element mounting region; a lid covering the element mounting area,
  • the cladding has a first portion inside which the core is located and a second portion facing the first portion across the element mounting region,
  • the first portion includes a plurality of first protrusions located in a first region corresponding to the first portion of the third surface,
  • the second portion includes a plurality of second protrusions positioned in a second area corresponding to the second portion of the third surface.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view showing a light emitting device according to a first embodiment; FIG. It is the perspective view which abbreviate
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the light-emitting device seen from the cross-sectional line III-III in FIG. 2; FIG. 3 is a plan view of the light emitting device with the lid omitted. It is an enlarged plan view of the clad of the first embodiment. It is an enlarged side view of the clad of the first embodiment. It is an enlarged side view of the clad and lid of the first embodiment.
  • FIG. 11 is an enlarged plan view of the clad of the third embodiment; It is an enlarged side view of the clad of the third embodiment. It is an enlarged side view of the clad and lid of the third embodiment. It is the top view which omitted the cover of the light-emitting device of 4th Embodiment.
  • an optical element is mounted in a recessed notch provided in a clad on a substrate, and hermetically sealed with a sealing lid covering the notch.
  • a surface flattening layer is provided on the surface and/or inside of the clad so as to surround the optical element mounting region. This minimizes the amount of adhesive that secures the sealing lid to the cladding surface.
  • the light-emitting element is a heat source, and the heat generated by the light-emitting element is transferred to the clad. Since the light-emitting element is mounted near the core, a temperature difference occurs between the portion of the clad inside which the core is located and the other portion. Due to this temperature difference, the amounts of thermal expansion of the lid, the clad, and the bonding material are different, and there is a risk that the lid will partially separate from the clad, resulting in a decrease in airtightness.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view showing the light emitting device of the first embodiment
  • FIG. 2 is a perspective view of the light emitting device with the lid omitted
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the light-emitting device seen from the cross-sectional line III-III in FIG.
  • FIG. 4 is a plan view of the light emitting device with the lid omitted.
  • a light emitting device 200 of the first embodiment includes an optical waveguide package 100 , a light emitting element 10 positioned within an element mounting area 8 , and a lid 11 covering the element mounting area 8 .
  • the light emitting device 200 of the first embodiment further includes a lens 45 located on the optical path of light emitted from the core 4 .
  • the optical waveguide package 100 includes a substrate 1 having a first surface 2, a second surface 3a located on the first surface 2 and facing the first surface 2, and a third surface located opposite to the second surface 3a. 3b, and a clad 3 having an element mounting region 8 opening to the third surface 3b; and a core 4 located in the clad 3.
  • the optical waveguide package 100 of the first embodiment further includes an external connection wiring 15 positioned on the first surface 2 of the substrate 1 .
  • each light emitting element 10 is, for example, a light emitting diode (LED) that emits red (R) light, green (G) light, and blue (B) light.
  • the optical waveguide layer 5 may be configured by integrally coupling the core 4 and the clad 3 .
  • the substrate 1 may be a ceramic wiring substrate whose dielectric layer is made of a ceramic material.
  • ceramic materials used in ceramic wiring boards include aluminum oxide sintered bodies, mullite sintered bodies, silicon carbide sintered bodies, aluminum nitride sintered bodies, and glass ceramic sintered bodies.
  • the substrate 1 may be, for example, an organic wiring substrate whose dielectric layer is made of an organic material.
  • organic wiring boards include printed wiring boards, build-up wiring boards, and flexible wiring boards.
  • organic materials used for organic wiring boards include epoxy resins, polyimide resins, polyester resins, acrylic resins, phenolic resins, and fluorine resins.
  • the core 4 and clad 3 constitute an optical waveguide layer 5 .
  • the optical waveguide layer 5 may be made of, for example, glass such as quartz, resin, or the like.
  • the material constituting the optical waveguide layer 5 may be either glass or resin, or one of the core 4 and the clad 3 may be glass and the other resin.
  • the core 4 and the clad 3 have different refractive indices, and the core 4 has a higher refractive index than the clad 3 . Using this difference in refractive index, the light is totally reflected at the interface between the core 4 and the clad 3 . That is, by forming a path with a material with a high refractive index and surrounding it with a material with a low refractive index, light can be confined within the core 4 with a high refractive index.
  • the core 4 includes a plurality of dividing paths 41a, 41b, 41c having the incident end surfaces 4a to 4c as one end, and a plurality of dividing paths 41a, 41b, 41c between the plurality of incident end surfaces 4a, 4b, 4c and one output end surface 42. It has a multiplexing portion 43 where 41b and 41c meet, and an integration path 44 whose one end is the output end face 42 .
  • Red (R) light, green (G) light, and blue (B) light emitted from each light-emitting element 10 enter split paths 41a, 41b, and 41c from incident end surfaces 4a, 4b, and 4c, and are combined. It is emitted from the emission end face 42 via the wave portion 43 and the integrated path 44 .
  • the light emitting elements 10 are positioned within the element mounting area 8 so that the centers of the incident end faces 4a, 4b, 4c of the division paths 41a, 41b, 41c and the optical axes of the respective light emitting elements 10 are aligned.
  • the element mounting region 8 may be a recess or a through hole that opens to the third surface 3 b of the clad 3 .
  • the element mounting region 8 is a through-hole penetrating from the third surface 3b of the clad 3 to the second surface 3a.
  • the bonding material 17 is positioned on the third surface 3 b of the clad 3 so as to surround the opening of the element mounting region 8 , and the bonding material 17 allows the cover 11 to adhere to the third surface 3 b of the clad 3 . spliced.
  • the inside of the device mounting region 8 is hermetically sealed to protect the light emitting device 10 .
  • the lid 11 is made of a glass material such as quartz, borosilicate, sapphire, or the like.
  • the material of the bonding material 17 may be any material that can bond the clad 3 and the lid 11 and hermetically seal them. Metal-based nanoparticle paste, glass paste, or the like can be used.
  • the lens 45 is positioned on the optical path of the light emitted from the core 4, and may collimate or converge the light emitted from the core 4.
  • the lens 45 is, for example, a plano-convex lens having a plane entrance surface and a convex exit surface.
  • the light emitting element 10 is connected to the external connection wiring 15 .
  • the external connection wiring 15 is provided, for example, so as to extend from within the element mounting area 8 to outside the element mounting area 8 through between the second surface 3 a of the clad 3 and the first surface 2 of the substrate 1 .
  • the electrode on the lower surface side is directly connected to the external connection wiring 15, and the electrode on the upper surface side is connected to the external connection wiring 15 via a bonding wire or the like.
  • the light emitting element 10 has a single-sided electrode structure, two electrodes are directly connected to the external connection wiring 15 on the lower surface side.
  • the light emitting element 10 is electrically connected to an external control circuit or the like via an external connection wiring 15, for example.
  • FIG. 5A is an enlarged plan view of the clad 3 of the first embodiment
  • FIG. 5B is an enlarged side view of the clad 3 of the first embodiment
  • FIG. 5C is an enlarged side view of the clad 3 and lid 11 of the first embodiment.
  • the clad 3 has a first portion 31 inside which the core 4 is located, and a second portion 32 facing the first portion 31 with the element mounting region 8 interposed therebetween.
  • the first portion 31 includes a plurality of first projections 31a positioned in a first region corresponding to the first portion 31 of the third surface 3b.
  • the second portion 32 includes a plurality of second protrusions 32a positioned in a second area corresponding to the second portion 32 of the third surface 3b.
  • the core 4 of the light emitting element 10 is positioned inside the second portion 32 of the clad 3 in the element mounting region 8 so that the light emitted from the light emitting element 10 is incident on the incident end surfaces 4a, 4b, and 4c. It is mounted near the first portion 31 .
  • the light-emitting element 10 is a heat source that generates heat during operation. That is, a temperature difference occurs between the first portion 31 and the second portion 32 . Since the clad 3 , the lid 11 , and the bonding material 17 are made of different materials, the amount of thermal expansion differs depending on the temperature difference between the first portion 31 and the second portion 32 , and the lid 11 partially separates from the clad 3 . may cause a decrease in airtightness.
  • the first portion 31 has the first protrusions 31a and the second portion 32 has the second protrusions 32a. Since the bonding area between 17 and the clad 3 is increased, the bonding strength is improved and the decrease in airtightness can be reduced.
  • the first convex portion 31a and the second convex portion 32a extend, for example, along the first direction in which the first portion 31 and the second portion 32 face each other, which is the direction in which the temperature difference occurs.
  • the bonding material 17 can be deformed along the first protrusions 31a and the second protrusions 32a, and the stress caused by the thermal expansion can be relieved.
  • the first direction is the horizontal direction in FIGS. 4 and 5A to 5C.
  • the first protrusions 31a are positioned on the core 4 and are fewer in number than the second protrusions 32a, and the first protrusions 31a are narrower than the second protrusions 32a.
  • 31a is higher than the second protrusion 32a. That is, the height h1 of the first protrusions 31a and the height h2 of the second protrusions 32a are the heights from the third surface 3b of the clad 3 .
  • the width w1 of the first protrusion 31a and the width w2 of the second protrusion 32a are the lengths of the first protrusion 31a and the second protrusion 32a in the direction (second direction) orthogonal to the first direction.
  • the first convex portion 31a and the second convex portion 32a may be formed by processing the third surface 3b of the clad 3 by, for example, a chemical method such as etching or a physical method such as cutting.
  • a rod-shaped member, a strip-shaped member, or the like is arranged in the portions corresponding to the first portion 31 and the second portion 32 of the clad 3 to provide unevenness on the first surface 2. .
  • unevenness following the unevenness of the first surface 2 of the substrate 1 is formed on the first portion 31 and the second portion 32 of the clad 3 .
  • the convex portions of the unevenness become the first convex portion 31a and the second convex portion 32a.
  • the first convex portion 31a and the second convex portion 32a can be similarly formed by arranging a rod-shaped member, a belt-shaped member, or the like inside the clad 3. As shown in FIG.
  • the first convex portion 31 a can be formed so as to follow the core 4 arranged in the clad 3
  • the second portion 32 the external core 4 arranged on the first surface 2 of the substrate 1 can be formed.
  • the second protrusion 32 a can be formed so as to follow the connection wiring 15 .
  • FIG. 6A is an enlarged plan view of the clad of the second embodiment.
  • 6B and 6C are enlarged side views of the clad of the second embodiment.
  • FIG. 6D is an enlarged side view of the clad and lid of the second embodiment; Since the second embodiment is the same as the first embodiment except that the structure of the clad 3 is different, description of other configurations will be omitted.
  • the cladding 3 further has a third portion 33 located between the first portion 31 and the second portion 32 .
  • the third portion 33 includes a third convex portion 33a located in a third area corresponding to the third portion 33 of the third surface 3b.
  • the bonding area between the bonding material 17 and the clad 3 is further increased by having the third convex portion 33a, the bonding strength is improved and the decrease in airtightness can be reduced.
  • the third convex portion 33a includes at least one of a convex portion 33a1 extending along a first direction in which the first portion 31 and the second portion 32 face each other and a convex portion 33a2 extending along a second direction orthogonal to the first direction. including In this embodiment, the third convex portion 33a includes a convex portion 33a1 extending along the first direction and a convex portion 33a2 extending along the second direction. The third convex portion 33a may include only the convex portion 33a1 or may include only the convex portion 33a2.
  • the bonding material 17 can be deformed along two directions during thermal expansion, thereby further relaxing the stress caused by the thermal expansion. can be done.
  • the third convex portion 33a includes the convex portion 33a1 extending along the first direction in which the first portion 31 and the second portion 32 face each other, and the convex portion 33a1 extending along the second direction orthogonal to the first direction.
  • FIG. 7A is an enlarged plan view of the clad of the third embodiment.
  • FIG. FIG. 7B is an enlarged side view of the clad of the third embodiment;
  • FIG. 7C is an enlarged side view of the clad and lid of the third embodiment; Since the third embodiment is the same as the first embodiment except that the structure of the clad 3 is different, description of other configurations will be omitted.
  • the clad 3 has a distance d1 from the second surface 3a to the first region of the third surface 3b shorter than a distance d2 from the second surface 3a to the second region of the third surface 3b. In other words, the thickness t1 of the first portion 31 is thinner than the thickness t2 of the second portion 32 .
  • the thickness of the third portion 33 positioned between the first portion 31 and the second portion 32 may be the same as the first portion 31 or the second portion 32, for example.
  • the portion of the third portion 33 on the second portion 32 side has the same thickness as the second portion 32
  • the portion on the first portion 31 side has the same thickness as the first portion 31,
  • the third portion 33 has a step.
  • the thickness of the third portion 33 may be continuously reduced from the second portion 32 side toward the first portion 31 side. In this case, the third area of the third surface 3b becomes an inclined surface.
  • FIG. 8 is a plan view showing the light emitting device of the fourth embodiment with the lid 11 omitted.
  • the core 4 is composed of three split paths 41a, 41b, and 41c, and one integrated path 44 which joins at the multiplexing portion 43 and has one output end face 42. ing.
  • the light-emitting device provided with the optical waveguide package of the fourth embodiment as shown in the plan view of FIG. good.
  • the three incident end faces 4a, 44b, and 44c are aligned with the positions of the light emitting elements 10 so that the centers of the incident end faces 4a, 4b, and 4c of the three cores 44a, 44b, and 44c are aligned with the optical axes of the respective light emitting elements 10, respectively.
  • 4b and 4c are the same in that they are located apart from each other.
  • the output end faces 42a, 42b, 42c of the three cores 44a, 44b, 44c are positioned close to each other.
  • Three cores 44a, 44b, and 44c are gathered so as to be close to each other between the incident end faces 4a, 4b, 4c and the emitting end faces 42a, 42b, 42c and extend parallel to the emitting end faces 42a, 42b, 42c.
  • the emitted light from the emission end surfaces 42a, 42b, and 42c of each core may be emitted in parallel by one lens 45, for example.
  • an external device may be used to synthesize an image or the like of the light emitted from the three emission end surfaces 42a, 42b, and 42c.
  • the lid body 11 is joined so as to be parallel to the third surface 3b of the clad 3. Even if the third surface 3b of the clad 3 has steps or unevenness, these are absorbed by the bonding material 17, and the lid body 11 is kept parallel without tilting.
  • the thickness of the first portion 31 of the clad 3 is thin and the thickness of the second portion 32 is thick. becomes thinner, and the lid body 11 is kept parallel without tilting. Since the amount of the bonding material 17 on the first portion 31 that becomes high temperature is larger than the amount of the bonding material 17 on the second portion 32 that becomes low temperature, the difference in the amount of thermal expansion of the bonding material 17 due to the temperature difference is reduced. be able to. As a result, peeling of the lid 11 can be reduced, and deterioration of airtightness can be reduced.
  • the thickness of the bonding material 17 on the first portion 31 is increased, so that the light shielding property is improved, and light from between the lid 11 and the clad 3 is blocked. Light leakage can be reduced.
  • the light emitting element 10 is not limited to a light emitting diode, and may be, for example, an LD (Laser Diode), a VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser), or the like.
  • LD Laser Diode
  • VCSEL Vertical Cavity Surface Emitting Laser
  • a substrate having a first surface; a device mounting region having a second surface located on the first surface and facing the first surface, and a third surface located opposite to the second surface, and opening to the third surface; a cladding having a core located within the cladding; a light emitting element positioned within the element mounting region; a lid covering the element mounting area,
  • the cladding has a first portion inside which the core is located, and a second portion facing the first portion with the element mounting region interposed therebetween, The first portion includes a plurality of first protrusions located in a first region corresponding to the first portion of the third surface, The light-emitting device, wherein the second portion includes a plurality of second protrusions positioned in a second region corresponding to the second portion of the third surface.
  • the first protrusion is located on the core;
  • the number of the first convex portions is smaller than that of the second convex portions, the first convex portion is narrower than the second convex portion;
  • the cladding further has a third portion positioned between the first portion and the second portion;
  • the third convex portion includes a convex portion extending along a first direction in which the first portion and the second portion face each other, and a convex portion extending along a second direction orthogonal to the first direction.

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Abstract

発光装置は、光導波路パッケージ（１００）と、素子搭載領域（８）内に位置する発光素子（１０）と、素子搭載領域を覆う蓋体（１１）と、を備える。光導波路パッケージは、第１面（２）を有する基板（１）と、第１面上に位置し、第１面に対向する第２面（３ａ）と、第２面の反対に位置する第３面（３ｂ）と、を有し、第３面に開口する素子搭載領域を有するクラッド（３）と、クラッド内に位置するコア（４）と、を備える。クラッドは、コアが内部に位置する第１部分（３１）と、素子搭載領域を挟んで第１部分と対向する第２部分（３２）と、を有する。第１部分は、第３面の第１部分に相当する領域に位置する複数の第１凸部（３１ａ）を含む。第２部分は、第３面の第２部分に相当する領域に位置する複数の第２凸部（３２ａ）を含む。

Description

発光装置
　本開示は、発光装置に関する。
　従来技術の発光装置は、例えば特許文献１に記載されている。
特開平１０－３０８５５５号公報
　本開示の発光装置は、第１面を有する基板と、
　前記第１面上に位置し、前記第１面に対向する第２面と、該第２面の反対に位置する第３面と、を有し、前記第３面に開口する素子搭載領域を有するクラッドと、
　該クラッド内に位置するコアと、
　前記素子搭載領域内に位置する発光素子と、
　前記素子搭載領域を覆う蓋体と、を備え、
　前記クラッドは、前記コアが内部に位置する第１部分と、前記素子搭載領域を挟んで前記第１部分と対向する第２部分と、を有し、
　　前記第１部分は、前記第３面の前記第１部分に相当する第１領域に位置する複数の第１凸部を含み、
　　前記第２部分は、前記第３面の前記第２部分に相当する第２領域に位置する複数の第２凸部を含む。
　本開示の目的、特色、及び利点は、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。
第１実施形態の発光装置を示す分解斜視図である。 発光装置の蓋体を省略した斜視図である。 図２の切断面線ＩＩＩ－ＩＩＩから見た発光装置の断面図である。 発光装置の蓋体を省略した平面図である。 第１実施形態のクラッドの拡大平面図である。 第１実施形態のクラッドの拡大側面図である。 第１実施形態のクラッドおよび蓋体の拡大側面図である。 第２実施形態のクラッドの拡大平面図である。 第２実施形態のクラッドの拡大側面図である。 第２実施形態のクラッドの拡大側面図である。 第２実施形態のクラッドおよび蓋体の拡大側面図である。 第３実施形態のクラッドの拡大平面図である。 第３実施形態のクラッドの拡大側面図である。 第３実施形態のクラッドおよび蓋体の拡大側面図である。 第４実施形態の発光装置の蓋体を省略した平面図である。
　まず、本開示の発光装置が基礎とする構成の発光装置について説明する。
　前述の特許文献１に記載されたハイブリッド導波形光回路は、基板上のクラッドに設けられた凹状の切り欠き部内に光素子が搭載され、切り欠き部を覆う封止蓋によって気密封止されている。クラッドの表面及び／又は内部には、光素子搭載領域を囲むように表面平坦化層が設けられている。これにより、封止蓋をクラッド表面に固定する固定剤の量を最小限にすることができる。
　発光素子は発熱源であって、発光素子で発生した熱はクラッドに伝熱される。発光素子は、コア近くに搭載されるので、クラッドのコアが内部に位置する部分と、その他の部分とでは温度差が生じる。この温度差によって、蓋体、クラッドおよび接合材の熱膨張量が異なり、蓋体がクラッドから部分的に剥離して気密性の低下を引き起こすおそれがある。
　以下、添付図面を参照して、本開示の発光装置の実施形態について説明する。図１は、第１実施形態の発光装置を示す分解斜視図であり、図２は、発光装置の蓋体を省略した斜視図である。図３は、図２の切断面線ＩＩＩ－ＩＩＩから見た発光装置の断面図である。図４は、発光装置の蓋体を省略した平面図である。
　第１実施形態の発光装置２００は、光導波路パッケージ１００と、素子搭載領域８内に位置する発光素子１０と、素子搭載領域８を覆う蓋体１１と、を備える。第１実施形態の発光装置２００は、コア４から出射される光の光路上に位置するレンズ４５をさらに備える。光導波路パッケージ１００は、第１面２を有する基板１と、第１面２上に位置し、第１面２に対向する第２面３ａと、第２面３ａの反対に位置する第３面３ｂと、を有し、第３面３ｂに開口する素子搭載領域８を有するクラッド３と、クラッド３内に位置するコア４と、を備える。第１実施形態の光導波路パッケージ１００は、基板１の第１面２上に位置する外部接続配線１５をさらに備える。
　本実施形態の発光装置２００では、光導波路パッケージ１００の素子搭載領域８に３つの発光素子１０が搭載されている。各発光素子１０は、例えば、赤色（Ｒ）光、緑色（Ｇ）光、青色（Ｂ）光をそれぞれ発光する発光ダイオード（Light Emitting Diode；ＬＥＤ）などが適用される。光導波層５は、コア４とクラッド３とが一体に結合されて構成されてよい。
　基板１は、誘電体層がセラミック材料から成るセラミック配線基板であってもよい。セラミック配線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１は、例えば誘電体層が有機材料から成る有機配線基板であってもよい。有機配線基板は、例えば、プリント配線基板、ビルドアップ配線基板、フレキシブル配線基板等である。有機配線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４とクラッド３とは、光導波層５を構成する。光導波層５は、例えば、石英などのガラス、樹脂等であってもよい。光導波層５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、コア４とクラッド３とのうち、一方がガラスで他方が樹脂であってもよい。コア４とクラッド３との屈折率が異なっており、コア４はクラッド３よりも屈折率が高い。この屈折率の違いを利用して、光をコア４とクラッド３との界面で全反射をさせる。つまり、屈折率の高い材料で路を作り、周りを屈折率の低い材料で囲んでおくと、光を屈折率の高いコア４内に閉じ込めことができる。
　コア４は、複数の入射端面４ａ，４ｂ，４ｃと１つの出射端面４２との間に、入射端面４ａ～４ｃを一端とする複数の分割路４１ａ，４１ｂ，４１ｃと、複数の分割路４１ａ，４１ｂ，４１ｃが会合する合波部４３と、出射端面４２を一端とする統合路４４とを有する。
　各発光素子１０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４ａ，４ｂ，４ｃから分割路４１ａ，４１ｂ，４１ｃに入射し、合波部４３および統合路４４を経て、出射端面４２から出射される。分割路４１ａ，４１ｂ，４１ｃの入射端面４ａ，４ｂ，４ｃの中心と、各発光素子１０の光軸とが一致するように、発光素子１０は素子搭載領域８内で位置決めされる。
　素子搭載領域８は、クラッド３の第３面３ｂに開口する凹部または貫通孔であってよい。本実施形態は、素子搭載領域８は、クラッド３の第３面３ｂから第２面３ａまで貫通する貫通孔である。平面視において、クラッド３の第３面３ｂには、接合材１７が、素子搭載領域８の開口を取り囲むように位置しており、接合材１７によって蓋体１１がクラッド３の第３面３ｂに接合される。素子搭載領域８内が、気密封止され、発光素子１０が保護される。
　蓋体１１は、例えば、石英、ホウ珪酸、サファイア等のガラス材料で構成される。接合材１７の材料は、クラッド３と蓋体１１とを接合し、気密封止可能な材料であればよく、例えば、Ａｕ－Ｓｎ系、Ｓｎ－Ａｇ－Ｃｕ系のはんだ、ＡｇまたはＣｕなどの金属系ナノ粒子ペースト、あるいはガラスペーストなどを用いることができる。
　レンズ４５は、コア４から出射される光の光路上に位置し、コア４から出射される光を平行化してもよいし、集光してもよい。レンズ４５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。
　本実施形態では、発光素子１０は、外部接続配線１５と接続される。外部接続配線１５は、例えば、素子搭載領域８内から、クラッド３の第２面３ａと基板１の第１面２との間を通って素子搭載領域８外にまで延びるように設けられている。発光素子１０が両面電極構造の場合、下面側の電極は、外部接続配線１５と直接接続され、上面側の電極は、ボンディングワイヤなどを介して外部接続配線１５と接続される。発光素子１０が片面電極構造の場合、下面側において、二つの電極が外部接続配線１５と直接接続される。発光素子１０は、例えば、外部接続配線１５を介して、外部の制御回路などと電気的に接続される。
　クラッド３の素子搭載領域８近傍の部分について説明する。図５Ａは、第１実施形態のクラッド３の拡大平面図であり、図５Ｂは、第１実施形態のクラッド３の拡大側面図である。図５Ｃは、第１実施形態のクラッド３および蓋体１１の拡大側面図である。クラッド３は、コア４が内部に位置する第１部分３１と、素子搭載領域８を挟んで第１部分３１と対向する第２部分３２と、を有する。第１部分３１は、第３面３ｂの第１部分３１に相当する第１領域に位置する複数の第１凸部３１ａを含む。第２部分３２は、第３面３ｂの第２部分３２に相当する第２領域に位置する複数の第２凸部３２ａを含む。
　発光素子１０から出射した光を、入射端面４ａ，４ｂ，４ｃに入射させるように、発光素子１０は、素子搭載領域８において、クラッド３の第２部分３２よりも、コア４が内部に位置する第１部分３１近くに搭載される。発光素子１０は、動作時に発熱する発熱源であり、クラッド３においては、相対的に発光素子１０に近い第１部分３１が第２部分３２よりも高温となる。すなわち、第１部分３１と第２部分３２には、温度差が生じることとなる。クラッド３、蓋体１１および接合材１７は、それぞれ材質が異なるので、第１部分３１と第２部分３２との温度差によって熱膨張量が異なり、蓋体１１がクラッド３から部分的に剥離して気密性の低下を引き起こすおそれがある。本実施形態では、第１部分３１に第１凸部３１ａを有し、第２部分３２に第２凸部３２ａを有しており、クラッド３の表面が平坦である場合に比べて、接合材１７とクラッド３との接合面積が大きくなるので、接合強度が向上し、気密性の低下を低減できる。
　第１凸部３１ａおよび第２凸部３２ａは、例えば、温度差が生じる方向である第１部分３１と第２部分３２とが対向する第１方向に沿って延びている。熱膨張時に、接合材１７を、第１凸部３１ａおよび第２凸部３２ａに沿うように変形させることができ、熱膨張によって生じる応力を緩和することができる。ここで、第１方向とは、図４および図５Ａ～図５Ｃにおいて左右方向である。
　本実施形態では、第１凸部３１ａは、コア４上に位置し、第２凸部３２ａより数が少なく、第１凸部３１ａは、第２凸部３２ａより幅が狭く、第１凸部３１ａは、第２凸部３２ａより高さが高い。すなわち、第１凸部３１ａの高さｈ１および第２凸部３２ａの高さｈ２は、クラッド３の第３面３ｂからの高さである。第１凸部３１ａの幅ｗ１および第２凸部３２ａの幅ｗ２は、第１凸部３１ａおよび第２凸部３２ａの第１方向に直交する方向（第２方向）の長さである。この構成を満たしていることにより、第１凸部３１ａ側は、第２凸部３２ａ側よりも高温になるものの、蓋体１１に対して高い密着力を有するため信頼性に優れる。また、この構成を満たしていることにより、第２凸部３２ａ側においては、素子搭載領域８を覆う蓋体１１が傾くことが少ないうえで、蓋体１１に対する高い密着力を有する。
　第１凸部３１ａおよび第２凸部３２ａは、例えば、エッチングなどの化学的手法または切削などの物理的手法によって、クラッド３の第３面３ｂを加工して形成すればよい。また、基板１の第１面２において、クラッド３の第１部分３１および第２部分３２に相当する部分に、棒状部材、帯状部材などを配して、第１面２に凹凸を設けておく。その後、第１面２にクラッド３を形成すると、クラッド３の第１部分３１および第２部分３２には、基板１の第１面２の凹凸に追随した凹凸が形成される。この凹凸の凸部分が、第１凸部３１ａおよび第２凸部３２ａとなる。また、クラッド３の内部に棒状部材、帯状部材などを配しても同様に第１凸部３１ａおよび第２凸部３２ａを形成することができる。例えば、第１部分３１では、クラッド３内に配したコア４に追随するように第１凸部３１ａを形成することができ、第２部分３２では、基板１の第１面２に配した外部接続配線１５に追随するように、第２凸部３２ａを形成することができる。
　第２実施形態の発光装置について説明する。図６Ａは、第２実施形態のクラッドの拡大平面図である。図６Ｂおよび図６Ｃは、第２実施形態のクラッドの拡大側面図である。図６Ｄは、第２実施形態のクラッドおよび蓋体の拡大側面図である。第２実施形態は、クラッド３の構造が異なること以外は、第１実施形態と同じであるので、その他の構成についての説明は省略する。本実施形態では、クラッド３は、第１部分３１と第２部分３２との間に位置する第３部分３３をさらに有する。第３部分３３は、第３面３ｂの、第３部分３３に相当する第３領域に位置する第３凸部３３ａを含む。本実施形態では、第３凸部３３ａを有することで、接合材１７とクラッド３との接合面積がさらに大きくなるので、接合強度が向上して気密性の低下を低減できる。
　第３凸部３３ａは、第１部分３１と第２部分３２とが対向する第１方向に沿って延びる凸部３３ａ１および第１方向に直交する第２方向に沿って延びる凸部３３ａ２の少なくともいずれかを含む。本実施形態は、第３凸部３３ａとして、第１方向に沿って延びる凸部３３ａ１と第２方向に沿って延びる凸部３３ａ２とを含む。第３凸部３３ａとしては、凸部３３ａ１のみを含んでいてもよく、凸部３３ａ２のみを含んでいてもよい。第３凸部３３ａとして、凸部３３ａ１と凸部３３ａ２とを含む場合は、熱膨張時に、接合材１７を２方向に沿うように変形させることができ、熱膨張によって生じる応力をさらに緩和することができる。なお、上記において、第３凸部３３ａが、第１部分３１と第２部分３２とが対向する第１方向に沿って延びる凸部３３ａ１および第１方向に直交する第２方向に沿って延びる凸部３３ａ２を含むことについて説明したが、凸部３３ａ２は、第１方向に交わる方向に延びるものであっても、上記と同様の効果を奏することはいうまでもない。
　第３実施形態の発光装置について説明する。図７Ａは、第３実施形態のクラッドの拡大平面図である。図７Ｂは、第３実施形態のクラッドの拡大側面図である。図７Ｃは、第３実施形態のクラッドおよび蓋体の拡大側面図である。第３実施形態は、クラッド３の構造が異なること以外は、第１実施形態と同じであるので、その他の構成についての説明は省略する。本実施形態では、クラッド３は、第２面３ａから第３面３ｂの第１領域までの距離ｄ１が、第２面３ａから第３面３ｂの第２領域までの距離ｄ２より短い。言い換えると、第１部分３１の厚さｔ１が、第２部分３２の厚さｔ２より薄い。
　第１部分３１と第２部分３２との間に位置する第３部分３３の厚さは、例えば、第１部分３１と同じであってもよく、第２部分３２と同じであってもよい。本実施形態は、第３部分３３の、第２部分３２側の部分が、第２部分３２と同じ厚さであり、第１部分３１側の部分が第１部分３１と同じ厚さであり、第３部分３３は、段差を有している。第３部分３３は、第２部分３２側から第１部分３１側に向かって厚さが連続的に薄くなっていてもよい。この場合、第３面３ｂの第３領域は、傾斜面となる。
　図８は、第４実施形態の発光装置を、蓋体１１を省略して示す平面図である。第１～第３実施形態では、コア４は、３つの分割路４１ａ，４１ｂ，４１ｃと、これらが合波部４３で会合して１つの出射端面４２を有する１つの統合路４４とで構成されている。これに対して、第４実施形態の光導波路パッケージを備える発光装置は、図８の平面図に示す例のように、コア４は独立した３つのコア４４ａ，４４ｂ，４４ｃで構成されていてもよい。３つのコア４４ａ，４４ｂ，４４ｃそれぞれの入射端面４ａ，４ｂ，４ｃの中心と、各発光素子１０の光軸とが一致するように、各発光素子１０の位置に合わせて３つの入射端面４ａ，４ｂ，４ｃが互いに離れて位置する点は同じである。一方、３つのコア４４ａ，４４ｂ，４４ｃそれぞれの出射端面４２ａ，４２ｂ，４２ｃは近接して位置している。各入射端面４ａ，４ｂ，４ｃと各出射端面４２ａ，４２ｂ，４２ｃとの間において、３つのコア４４ａ，４４ｂ，４４ｃが近接するように集約されて出射端面４２ａ，４２ｂ，４２ｃまで平行に延びていてもよい。各コアの出射端面４２ａ，４２ｂ，４２ｃからの出射光は、例えば、１つのレンズ４５によって平行に出射されてもよい。３つの出射端面４２ａ，４２ｂ，４２ｃからの出射光による画像等は、例えば外部の装置によって合成されてもよい。
　蓋体１１は、クラッド３の第３面３ｂに平行となるように接合される。クラッド３の第３面３ｂに段差または凹凸などが有っても、これらは接合材１７によって吸収され、蓋体１１が傾くことなく平行に保たれる。本実施形態では、クラッド３の第１部分３１の厚さが薄く、第２部分３２の厚さが厚いので、接合材１７は、第１部分３１上の厚さが厚く、第２部分３２上の厚さが薄くなり、蓋体１１が傾くことなく平行に保たれる。高温となる第１部分３１上の接合材１７の量が、低温となる第２部分３２上の接合材１７の量より多くなるので、温度差による接合材１７の熱膨張量の差を小さくすることができる。これにより、蓋体１１の剥離を低減し、気密性の低下を低減できる。
　接合材１７として、Ａｕ－Ｓｎ系はんだなどを用いる場合は、第１部分３１上の接合材１７の厚さが厚くなることで、遮光性が向上し、蓋体１１とクラッド３の間からの光漏れを低減できる。
　発光素子１０は、発光ダイオード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。
　本開示に係る発光装置は、次の実施形態（１）～（６）が可能である。
（１）第１面を有する基板と、
　前記第１面上に位置し、前記第１面に対向する第２面と、該第２面の反対に位置する第３面と、を有し、前記第３面に開口する素子搭載領域を有するクラッドと、
　該クラッド内に位置するコアと、
　前記素子搭載領域内に位置する発光素子と、
　前記素子搭載領域を覆う蓋体と、を備え、
　前記クラッドは、前記コアが内部に位置する第１部分と、前記素子搭載領域を挟んで前記第１部分と対向する第２部分と、を有し、
　　前記第１部分は、前記第３面の前記第１部分に相当する第１領域に位置する複数の第１凸部を含み、
　　前記第２部分は、前記第３面の前記第２部分に相当する第２領域に位置する複数の第２凸部を含む、発光装置。
（２）前記第１凸部は、前記コア上に位置し、
　前記第１凸部は、前記第２凸部より数が少なく、
　前記第１凸部は、前記第２凸部より幅が狭く、
　前記第１凸部は、前記第２凸部より高さが高い、上記（１）に記載の発光装置。
（３）前記クラッドは、前記第１部分と前記第２部分との間に位置する第３部分をさらに有し、
　前記第３部分は、前記第３面の前記第３部分に相当する第３領域に位置する第３凸部を含む、上記（１）または（２）に記載の発光装置。
（４）前記第３凸部は、前記第１部分と前記第２部分とが対向する第１方向に沿って延びる凸部および前記第１方向に直交する第２方向に沿って延びる凸部の少なくともいずれかを含む、上記（３）に記載の発光装置。
（５）前記第２面から前記第３面の前記第１領域までの距離は、前記第２面から前記第３面の前記第２領域までの距離より短い、上記（１）～（４）のいずれか１つに記載の発光装置。
（６）前記コアから出射される光の光路上に位置するレンズ、を備える、上記（１）～（５）のいずれか１つに記載の発光装置。
　本開示の発光装置によれば、気密性の低下を低減することができる。
　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　　　基板
　２　　　第１面
　３　　　クラッド
　３ａ　　第２面
　３ｂ　　第３面
　４；４４ａ，４４ｂ，４４ｃ　コア
　４ａ，４ｂ，４ｃ　入射端面
　５　　　光導波層
　８　　　素子搭載領域
　１０　　発光素子
　１１　　蓋体
　１５　　外部接続配線
　１７　　接合材
　３１　　第１部分
　３１ａ　第１凸部
　３２　　第２部分
　３２ａ　第２凸部
　３３　　第３部分
　３３ａ　第３凸部
　３３ａ１　凸部
　３３ａ２　凸部
　４１ａ　分割路
　４２；４２ａ，４２ｂ，４２ｃ　出射端面
　４３　　合波部
　４４　　統合路
　４５　　レンズ
　１００　光導波路パッケージ
　２００　発光装置

Claims (6)

  1. 　第１面を有する基板と、
    　前記第１面上に位置し、前記第１面に対向する第２面と、該第２面の反対に位置する第３面と、を有し、前記第３面に開口する素子搭載領域を有するクラッドと、
    　該クラッド内に位置するコアと、
    　前記素子搭載領域内に位置する発光素子と、
    　前記素子搭載領域を覆う蓋体と、を備え、
    　前記クラッドは、前記コアが内部に位置する第１部分と、前記素子搭載領域を挟んで前記第１部分と対向する第２部分と、を有し、
    　　前記第１部分は、前記第３面の前記第１部分に相当する第１領域に位置する複数の第１凸部を含み、
    　　前記第２部分は、前記第３面の前記第２部分に相当する第２領域に位置する複数の第２凸部を含む、発光装置。
  2. 　前記第１凸部は、前記コア上に位置し、
    　前記第１凸部は、前記第２凸部より数が少なく、
    　前記第１凸部は、前記第２凸部より幅が狭く、
    　前記第１凸部は、前記第２凸部より高さが高い、請求項１記載の発光装置。
  3. 　前記クラッドは、前記第１部分と前記第２部分との間に位置する第３部分をさらに有し、
    　前記第３部分は、前記第３面の前記第３部分に相当する第３領域に位置する第３凸部を含む、請求項１または２記載の発光装置。
  4. 　前記第３凸部は、前記第１部分と前記第２部分とが対向する第１方向に沿って延びる凸部および前記第１方向に直交する第２方向に沿って延びる凸部の少なくともいずれかを含む、請求項３記載の発光装置。
  5. 　前記第２面から前記第３面の前記第１領域までの距離は、前記第２面から前記第３面の前記第２領域までの距離より短い、請求項１～４のいずれか１つに記載の発光装置。
  6. 　前記コアから出射される光の光路上に位置するレンズ、を備える、請求項１～５のいずれか１つに記載の発光装置。
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