(57)【要約】【課題】  光機能素子等を気密性よく封止することができると共に、一括して量産が可能な光モジュールパッケージを提供することである。【解決手段】  光機能素子１４と、光機能素子１４を収容する凹部１３が形成されたセラミックからなる基板１２と、前記凹部１３を封止する透明なガラス材からなる透光カバー１７とを備えた光モジュールパッケージ１１において、前記透光カバー１７は、前記凹部１３の外周壁１８の上面全体に接合部材１６を介して密着されている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光機能素子と、光機能素子を収容する凹部が形成された基板と、前記凹部を封止する透光カバーとを備えた光モジュールパッケージにおいて、
前記透光カバーは、前記凹部の外周壁の上面に接合部材を介して密着されている光モジュールパッケージ。
【請求項２】
前記接合部材は、前記外周壁の上面全体に形成されている請求項１に記載の光モジュールパッケージ。
【請求項３】
前記光機能素子は、面発光型半導体レーザ及びフォトダイオードの少なくともいずれかで構成されている請求項１に記載の光モジュールパッケージ。
【請求項４】
前記基板は、セラミックによって形成されている請求項１に記載の光モジュールパッケージ。
【請求項５】
前記透光カバーは、透明なガラス材によって形成されている請求項１に記載の光モジュールパッケージ。
【請求項６】
前記接合部材は、両面にＵＶ硬化性又は熱硬化性の接着面を有する接着シートによって形成されている請求項１に記載の光モジュールパッケージ。
【請求項７】
前記接合部材は、前記凹部の外周部に沿って塗布されるチクソ性を有する接着剤である請求項１に記載の光モジュールパッケージ。
【請求項８】
前記基板及び透光カバーは、外周側面が面一の切り出し面となるように一体形成されている請求項１に記載の光モジュールパッケージ。
【請求項９】
凹部が複数配列形成された集合基板の前記凹部に光機能素子を収容すること、
前記複数の凹部の外周壁の上面に集合接合部材を形成すること、
前記集合接合部材を介して外周壁の上面に集合透光カバーを配置し、集合透光カバーを外周壁の上面の全面に接合すること、
隣接する前記複数の凹部の外周壁の上面に沿って、前記集合基板及び集合透光カバーをフルカットダイシングすること、とを備え、
複数の光モジュールパッケージを一括形成する光モジュールパッケージの製造方法。
【請求項１０】
前記集合基板と集合透光カバーの接合は、減圧環境下で行われる請求項９に記載の光モジュールパッケージの製造方法。
【請求項１１】
前記集合基板と集合透光カバーの接合は、ＵＶ照射又は熱圧着によって行われる請求項９に記載の光モジュールパッケージの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光機能素子を搭載した光モジュールパッケージ及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体レーザやフォトダイオード等の光機能素子を搭載した光モジュールパッケージは、光機能素子やその他の電子部品等が実装される凹部を有する基板と、光機能素子から光を放出あるいは入光させるための透光性を有する封止体によって形成されている。
【０００３】
特許文献１には、シリコン基板に設けた凹部内にＶＣＳＥＬ等の光機能素子を搭載し、その上をガラス基板によって封止することで、光機能素子から出射された光を透過する構造の半導体発光装置が開示されている。特許文献２には、光機能素子等を収容した凹部の外周面に沿って形成された基板の段部にガラス基板を嵌め込み形成された光機能デバイスが開示されている。
【０００４】
特許文献３には、基板上に実装された半導体ＩＣの周囲を取り囲むように設けられる第１の周壁と、この第１の周壁を取り囲むようにして設けられる第２の周壁と、基板と平行になるように、第１及び第２の周壁の上に設けられ、半導体ＩＣを気密封止するガラス板とを備えた光学センサが開示されている。特許文献４には、半導体素子が接合される第１の基板が複数配列形成された第１の集合基板と、半導体素子が収容される刳り貫き部が形成される第２の基板が複数配列形成された第２の集合基板とを備え、第２の集合基板の表面に保護フィルムシートを貼り合わせ、第１の集合基板、第２の集合基板、及び保護フィルムシートをフルカットダイシングすることによって行う半導体装置の製造方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２７０８８号公報
【特許文献２】特開２０１２−１９４１６２号公報
【特許文献３】特開２００４−２００５８３号公報
【特許文献４】特開２００７−２３４８９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
携帯型の情報機器等に搭載されるＶＣＳＥＬやフォトダイオード（ＰＤ）等の光機能素子にあっては、高温高湿の環境下においても安定動作が要求されるため、パッケージの気密性が重要となっている。
【０００７】
特許文献１における半導体発光装置にあっては、ガラス基板がシリコン基板の上面に形成されている電極層の一部と交差するようにして凹部を封止する構造となっている。このような構造であると、電極層と交差する部分に隙間が生じやすく、光機能素子を収容する凹部内の気密性が低下するおそれがある。
【０００８】
特許文献２における光機能デバイスにあっては、凹部が形成されたパッケージに予めガラス基板をはめ込むための段部を形成しなければならず、パッケージやガラス基板の加工精度に精密性が要求される。また、基板と透光カバーとの接合面積が狭くなるので、気密性が損なわれるといった問題がある。
【０００９】
パッケージの製造方法においては、特許文献１，２に示されているように、凹部を形成した基板を個々に形成し、凹部内に光機能素子を実装した後、凹部の形状に合わせて形成されたガラス基板を接合させて形成されるため、複数のパッケージを一括して量産化するのは容易でなかった。また、このように、個々に製造されたパッケージにあっては、製品ごとのバラツキが生じるといった問題があった。また、特許文献３，４に示されているように、複数の基板を組み合わせることによって、光機能素子等を収容するための凹部を形成する方法では、製造工数やコストが多く掛かるといった問題があった。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、光機能素子等を気密性よく封止することができると共に、一括して量産が可能な光モジュールパッケージ及びその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の光モジュールパッケージは、光機能素子と、光機能素子を収容する凹部が形成された基板と、前記凹部を封止する透光カバーとを備えた光モジュールパッケージにおいて、前記透光カバーは、前記凹部の外周壁の上面に接合部材を介して密着されている。
【００１２】
本発明の光モジュールパッケージの製造方法は、凹部が複数配列形成された集合基板の前記凹部に光機能素子を収容すること、前記複数の凹部の外周壁の上面に集合接合部材を形成すること、前記集合接合部材を介して外周壁の上面に集合透光カバーを配置し、集合透光カバーを外周壁の上面の全面に接合すること、隣接する前記複数の凹部の外周壁の上面に沿って、前記集合基板及び集合透光カバーをフルカットダイシングすること、とを備え、複数の光モジュールパッケージを一括形成する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の光モジュールパッケージによれば、光機能素子を収容する凹部の外周壁の上面に接合部材を介して透光カバーが密着されているので、光機能素子を気密性よく封止することができる。これによって、光機能素子の特性変動や経年劣化等を防止することができる。
【００１４】
本発明の光モジュールパッケージの製造方法によれば、凹部内に光機能素子が収容された集合基板及びこの集合基板の上面に接合された集合透光カバーをフルカットダイシングすることで、複数の光モジュールパッケージを一括して量産することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の光モジュールパッケージの斜視図である。
【図２】上記光モジュールパッケージのＡ−Ａ断面図である。
【図３】上記光モジュールパッケージの分解斜視図である。
【図４】集合基板の複数の凹部のそれぞれに光機能素子等を実装する工程を示す図である。
【図５】集合基板に集合接合部材を配置する工程を示す図である。
【図６】集合接合部材上に集合透光カバーを接合する工程を示す図である。
【図７】集合光モジュールパッケージにおけるダイシングラインを示した図である。
【図８】集合光モジュールパッケージから個々の光モジュールパッケージを取り出す工程を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明に係る光モジュールパッケージの実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、図面は、光モジュールパッケージを模式的に表したものである。これらの実物の寸法および寸法比は、図面上の寸法および寸法比と必ずしも一致していない。また、重複説明は適宜省略させることがあり、同一部材には同一符号を付与することがある。
【００１７】
図１乃至図３に示すように、本発明の光モジュールパッケージ１１は、四角形状の底面１５、この底面１５の外周部を囲う外周壁１８及びこの外周壁１８で囲われた矩形状の内部空間（凹部）１３を有する基板１２と、前記凹部１３内に搭載される光機能素子１４及びその他の電子部品（図示せず）を含む実装部と、前記外周壁１８の上面１９に配置される接合部材１６と、この接合部材１６を介して前記凹部１３を封止する透光カバー１７とによって構成されている。なお、四角形状の底面１５及びこの底面１５の外周部を囲う外周壁１８の部材についは特に限定されない。
【００１８】
前記基板１２は、直方体形状のセラミック基材が用いられ、このセラミック基材の一面を矩形状に刳り貫き加工することによって前記凹部１３が形成される。この刳り貫き加工は、例えばフォトリソ工程により形成されたレジストパターンを介した異方性エッチングによって行うことができる。なお、基板１２の材質は、セラミックには限定されず、シリコンやガラスエポキシ等の他の材料であってもよい。また、前記基板１２として用いられる直方体形状のセラミック基材は、焼成前のグリーンシートを加工したものを積層し、焼成することによって前記凹部１３を形成することもできる。
【００１９】
基板１２の底面１５には、光機能素子１４等との電気的接続を図るための外部電極（図示せず）が形成されている。この外部電極をバンプ電極によって形成することによってリフローによる表面実装が可能となる。なお、このようなバンプ電極に限らず、膜状や板状の電極であってもよい。
【００２０】
本実施形態の光モジュールパッケージ１１では、光検出センサを実現するために、光機能素子１４として、面発光型半導体レーザ（ＶＣＳＥＬ）１４ａと、フォトダイオード（ＰＤ）１４ｂとを備えているが、ＶＣＳＥＬ１４ａ又はＰＤ１４ｂのいずれか一方を搭載した構成とする場合もある。ＶＣＳＥＬ１４ａは被検出物の所定範囲を照射する光源として機能し、ＰＤ１４ｂは被検出部によって反射した光を検出する機能を有している。なお、本発明の光モジュールパッケージ１１に搭載される光機能素子については、ＶＣＳＥＬ１４ａやＰＤ１４ｂには限定されず、用途や検出対象に応じて、ＬＥＤ等の他の光機能素子であってもよい。前記ＶＣＳＥＬ１４ａ及びＰＤ１４ｂの接続端子や外部電極は、ＶＣＳＥＬ１４ａ及びＰＤ１４ｂのそれぞれにアノード、カソード端子を設けた４極構造又はＶＣＳＥＬ１４ａ及びＰＤ１４ｂのいずれか一つを共通化した３端子構造によって形成される。
【００２１】
前記接合部材１６は、凹部１３を解放する開口部１６ａを有して基板１２の外周壁１８の上面１９全体をカバーするように装着される額縁状の接着シートによって形成されている。接着シートは、両面が接着面となっている。この接着シートは、少なくとも凹部１３の外周に沿って連続して配置されている。また、接着シートを外周壁１８の内周縁１９ａから外周縁１９ｂまでの上面１９の全幅をカバーするように配置することで、透光カバー１７との接合強度をさらに高めることができ、耐久性及び気密性をさらに高めることができる。本実施形態では、接合部材１６に接着シートを用いたが、外周壁１８の上面１９に直接接着剤を塗布してもよい。
【００２２】
前記接合部材１６については、ＵＶ硬化性又は熱硬化性を備えた接着剤を使用することで、光モジュールパッケージ１１のリフロー実装に適応させることが可能となる。ＵＶ硬化性又は熱硬化性のいずれの材料であっても、光モジュールパッケージ１１をリフロー実装する際の接合温度に影響を受けることなく、容易且つ確実に接合することができる。
【００２３】
また、接合部材１６として接着剤を使用する場合は、注入時等の流速を伴ったときには粘性が小さくて流動性が良く、流速を伴わないときには粘性が高くなる特性（チクソ性）を有するものが適している。このようなチクソ性を有する接着剤を使用することで、外周壁１８の上面１９に注入する際には流動性よく、上面１９全体に均等に広がり、透光カバー１７を配置した際には流動性がなくなることで粘度が高まる。これによって、凹部１３を透光カバー１７によって隙間なく確実に接合させることができる。例えば、２酸化ケイ素を添加した接着剤やその他の材料の調合によってチクソ性を持たせた接合部材を塗布してもよく、また、ナノフィラーを接着剤に混ぜてチクソ性を持たせた接合部材を塗布してもよい。このようなチクソ性を持たせることで、μｍオーダーの精度で加工された屈折あるいは拡散等の制御可能な透光カバー１７を接合する際に、毛細管現象による流れ込みを防止することができる。
【００２４】
透光カバー１７は、平板状の透明なガラス板によって、基板１２の平面サイズと略同じサイズに形成されている。この透光カバー１７を基板１２上に前記接合部材１６を介して配置することで、凹部１３内を気密性よく封止することができる。また、基板１２の外周壁１８の外側面と、透光カバー１７の外側面とが面一の切り出し面となるように一体形成されているので、小型で取り扱いが容易である。なお、透光カバー１７についても、透明なガラスには限定されず、光の屈折あるいは拡散等の機能を有した各種の光学材料を組み合わせることができる。光の屈折あるいは拡散等の機能を有した各種の光学材料としては、μｍオーダーの精度で加工されたマイクロレンズアレイや回折格子等が使用できる。このようにして形成される加工面は、微細加工による汚れの吸着や光学的な性能を考慮して凹部１３側に配置することが望ましい。
【００２５】
上記凹部１３内に収容されたＶＣＳＥＬ１４ａは、基板１２の底面１５に形成されている一対の外部電極（図示せず）に順方向のバイアス電圧を印加することによって起動する。そして、しきい値を越える電流がＶＣＳＥＬ１４ａに印加されると、透光カバー１７に面した発光面から所定波長のレーザ光が出射される。出射されたレーザ光は、透光カバー１７を透過して外部の被検出物へ出力される。ＰＤ１４ｂは、透光カバー１７から反射される反射光を検出し、レーザ光の出力制御することに使用される。
【００２６】
本発明の光モジュールパッケージ１１では、セラミックからなる基板１２と透明なガラス材からなる透光カバー１７とが一体となって接合されているので、凹部１３内の気密性を高めることができる。これによって、凹部１３に収容されているＶＣＳＥＬ１４ａやＰＤ１４ｂ等を外部環境から有効に保護することができる。また、前記光機能素子１４が収容された凹部１３内で発生した熱は、熱伝導性の良好なセラミック基材で形成されている基板１２から外部電極（図示せず）を介して効果的に外部へ放熱させることができるので、光機能素子１４の特性変動や経年劣化を有効に防止することができる。
【００２７】
次に、本発明の光モジュールパッケージの製造方法を図４乃至図８に基づいて説明する。最初に図４に示すように、光機能素子１４が配置される凹部１３を複数配列形成した集合基板３２を用意する。この集合基板３２は、図１に示した光モジュールパッケージ１１が複数形成可能な平面サイズを有したセラミック基材によって形成されている。複数の凹部１３は、集合基板３２の上面全体に凹部１３を形成するためのマスクパターンを被着し、このマスクパターンを介したエッチング処理を施すことによって一括形成することができる。
【００２８】
また、前記集合基板３２のそれぞれの凹部１３には、ＶＣＳＥＬ１４ａやＰＤ１４ｂ等の光機能素子１４やその他の電子部品が実装されると共に、集合基板３２の底面にはそれぞれの凹部１３内の光機能素子１４等との電気的接続を図る外部電極（図示せず）が形成される。
【００２９】
図５は、集合基板３２に集合接合部材３６を形成する工程を示したものである。この工程では、各凹部１３内に光機能素子１４を実装した後、図３に示した接合部材１６が複数配列形成された集合接合部材３６を集合基板３２の各凹部１３に合わせて位置決め配置する。集合接合部材３６は、各凹部１３の外周壁１８の上面１９とほぼ同じ幅を有し、両面が接着面となっている接着シートによって形成されている。この接着シートは、ＵＶ硬化性又は熱硬化性の材料によって形成されている。本実施形態では、集合接合部材３６を接着シートによって形成したが、集合基板３２の各凹部１３を囲う外周壁１８の上面１９に直接接着剤を塗布してもよい。また、前記接着剤がチクソ性を有するものであれば、各凹部１３を囲う外周壁１８の上面１９全体に均等に塗布することができる。
【００３０】
図６は、集合基板３２に集合透光カバー３７を配置する工程を示したものである。集合透光カバー３７は、集合基板３２と同一平面サイズの透明なガラス板によって形成され、減圧環境下において集合接合部材３６の上に配置する。その後、各凹部１３の外周部に沿ってＵＶ照射あるいは所定温度の熱を加えることによって、集合基板３２と集合透光カバー３７とを密着させる。この工程を減圧環境下において行うことで、各凹部１３内を気密性よく封止することができる。
【００３１】
図７は、集合基板３２に集合透光カバー３７が接合された集合光モジュールパッケージ３１を複数の光モジュールパッケージ１１に分割するためにダイシングラインＸ，Ｙを示したものである。このダイシングラインＸ，Ｙは、隣接する各凹部１３の外周壁１８の上面１９の幅を二分する中心線によって設定されている。前記ダイシングラインＸ，Ｙに沿って、集合基板３２と集合透光カバー３７とをフルカットダイシングすることによって、図８に示すように、複数の光モジュールパッケージ１１を一括して製造することができる。このようにして形成された光モジュールパッケージ１１は、図１及び図２に示したように、基板１２及び透光カバー１７の外側面が面一の切り出し面となるように一体形成されているので、光機能素子１４による発光及び受光機能を損なうことなく小型化が実現できる。これによって、小型の電子機器等への搭載が可能となる。
【００３２】
上記製造方法によれば、図１に示したように、セラミックからなる集合基板３２と透明なガラス材からなる集合透光カバー３７とが集合接合部材３６を介して一体接合された状態でフルダイシングするので、ダイシング時おける湿気や微細な異物の混入を防止することができる。また、集合基板３２と集合透光カバー３７との接合を減圧環境下で行うことによって、各凹部１３内の気密性が高まるので、製品バラツキのない光モジュールパッケージ１１の量産化が可能となる。
【符号の説明】
【００３３】
１１  光モジュールパッケージ
１２  基板
１３  凹部
１４  光機能素子
１４ａ  ＶＣＳＥＬ
１４ｂ  ＰＤ
１５  底面
１６  接合部材
１６ａ  開口部
１７  透光カバー
１８  外周壁
１９  上面
１９ａ  内周縁
１９ｂ  外周縁
３１  集合光モジュールパッケージ
３２  集合基板
３６  集合接合部材
３７  集合透光カバー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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