(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アイレットと、前記アイレットの一面から起立して設けられたヒートシンクとを備え、前記アイレットの一面に対して垂直な前記ヒートシンクの搭載面に、半導体レーザチップが搭載される半導体パッケージ用ステムであって、
前記アイレットの一面における前記ヒートシンクの搭載面側には、凹部が形成されており、
前記アイレットには、前記凹部の底面に接し、前記アイレットを貫通する貫通穴が形成されており、
前記貫通穴には、前記ヒートシンクの搭載面側から前記凹部の底面側に係るように前記ヒートシンクの搭載面に対して傾斜した傾斜面を有して光反射防止部が形成されていることを特徴とする半導体パッケージ用ステム。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体パッケージ用ステムにおいて、
前記貫通穴の内壁面には、前記ヒートシンクの搭載面と連続する同一平面が形成されていることを特徴とする半導体パッケージ用ステム。
【請求項３】
請求項１または２に記載の半導体パッケージ用ステムにおいて、
前記光反射防止部が、黒色のガラスからなることを特徴とする半導体パッケージ用ステム。
【請求項４】
アイレットと、前記アイレットの一面から起立して設けられたヒートシンクとを備え、前記アイレットの一面に対して垂直な前記ヒートシンクの搭載面に、半導体レーザチップが搭載される半導体パッケージ用ステムの製造方法であって、
（ａ）銅層を第１鉄層と前記第１鉄層より薄い第２鉄層との間で挟んだ層構造のクラッド材を準備する工程と、
（ｂ）プレス加工によって、前記第２鉄層側の前記クラッド材の一面に凹部を形成する工程と、
（ｃ）プレス加工によって、前記クラッド材の一面から前記第２鉄層および前記銅層を膨出させて柱状体を形成する工程と、
（ｄ）プレス加工によって、前記柱状体側の前記凹部の底面に接して、前記クラッド材の厚さ方向に貫通する貫通穴を形成する工程と、
（ｅ）プレス加工によって、前記柱状体の側壁にシェービングを行い、前記銅層が露出した前記搭載面を有する前記ヒートシンクを形成する工程と、
（ｆ）前記貫通穴に光反射防止材を挿入し、溶融させることによって、前記ヒートシンクの搭載面側から前記凹部の底面に係るような表面張力によって張られた状態の、前記ヒートシンクの搭載面に対して傾斜した傾斜面を有する光反射防止部を形成する工程、
を含むことを特徴とする半導体パッケージ用ステムの製造方法。
【請求項５】
請求項４に記載の半導体パッケージ用ステムの製造方法において、
前記（ｂ）工程から（ｅ）工程までのプレス加工は、順送型のプレス装置によって行われることを特徴とする半導体パッケージ用ステムの製造方法。
【請求項６】
請求項４または５に記載の半導体パッケージ用ステムの製造方法において、
前記（ｅ）工程では、複数回のシェービングが行われており、シェービングが進むごとに厚さが厚くなるポンチを用いていることを特徴とする半導体パッケージ用ステムの製造方法。
【請求項７】
請求項４、５または６に記載の半導体パッケージ用ステムの製造方法において、
前記（ｆ）工程では、前記光反射防止材を前記凹部の底面側の前記貫通穴からはみ出させることを特徴とする半導体パッケージ用ステムの製造方法。
【請求項８】
請求項４〜７のいずれか一項に記載の半導体パッケージ用ステムの製造方法において、
前記（ｆ）工程では、前記光反射防止材として黒色のガラスを用いることを特徴とする半導体パッケージ用ステムの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体パッケージ用ステム（以下、単に「ステム」という。）およびその製造技術に関し、特に、半導体レーザチップをパッケージングしてなる半導体パッケージに適用して有効な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体レーザチップをパッケージングしてなる半導体パッケージ（半導体装置）を構成するステムには、半導体レーザチップからの熱を逃がすため、高放熱性が要求されている。このため、ステムは放熱性の良いヒートシンクを備えており、このヒートシンクに半導体レーザチップを搭載している。特開平６−２９１２２４号公報（特許文献１）には、アイレットと、そのアイレットに起立され、半導体レーザチップを搭載する面（搭載面）を有するヒートシンクとを備えたステムに関する技術が開示されている。
【０００３】
この特許文献１では、アイレットにヒートシンクをろう付けしたステム（以下、「後付型ステム」という。）、および、アイレットとヒートシンクをプレス加工によって一体成形したステム（以下、「一体型ステム」という。）が開示されている。後付型ステムでは、ヒートシンクとして、アイレットとは別体である銅からなるブロック（柱状体）が設けられる。また、一体型ステムでは、ヒートシンクとして、鉄−銅−鉄の三層クラッド材からプレスにより膨出形成された部分（柱状体）が設けられる。
【０００４】
特許文献１によれば、後付型ステムでは、ヒートシンクの取り付け誤差を要求精度以内に抑えることが困難であり、その修正のための後工程（ヒートシンクを平押しする工程）が必要であると記載されている。一方、一体型ステムでは、ヒートシンクの位置精度が金型の精度に依存するため要求精度以内に抑えることができ、後工程が不要であると記載されている。
【０００５】
また、特開平１１−１８６６４９号公報（特許文献２）および特開２００５−３２２７９８号公報（特許文献３）にも、一体型ステムに関する技術が開示されている。さらに、これら特許文献２、３では、アイレットの基材となる、一対の鉄層で銅層を挟んだ三層構造のクラッド材に対してプレス加工を行ってヒートシンクを一体成形してなるステムにおいて、ヒートシンクの銅層を覆う鉄層を除去する技術が開示されている。特許文献２、３によれば、ヒートシンクの少なくとも搭載面では鉄層が除去されるので、半導体レーザチップからの発熱を放散させやすくなるとされている。
【０００６】
また、特開平８−３２１６５７号公報（特許文献４）にも、後付型ステムに関する技術が開示されている。さらに、この特許文献４では、半導体レーザチップの後端面から出射されるレーザ光の反射を防ぐために、半導体レーザチップの後端面直下に反射防止の圧縮封着ガラスを配置する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平６−２９１２２４号公報
【特許文献２】特開平１１−１８６６４９号公報
【特許文献３】特開２００５−３２２７９８号公報
【特許文献４】特開平８−３２１６５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明者が検討しているステムは、アイレットと、アイレットの一面から起立して設けられたヒートシンクとを備え、このアイレットの一面に対して垂直なヒートシンクの搭載面に半導体レーザチップが搭載されるものである。このようなステムに搭載される半導体レーザチップは、一般に、パッケージ外部側にレーザ光を出射する前端面と、パッケージ内部（アイレット）側にレーザ光を出射し、前端面とは反対の後端面とを有している。したがって、半導体レーザチップの前端面からのレーザ光を位置精度良く外部に出射することや、半導体レーザチップの後端面からのレーザ光を内部の反射によってパッケージ外部に漏らさないことは、半導体パッケージの性能を向上するために重要である。
【０００９】
ところで、特許文献４の図４、図６に記載のステムでは、半導体レーザチップ（符号１）の後端面直下に溝（凹部）が形成されており、この溝には、黒色の圧縮封着ガラス（符号１３）が流し込まれている。また、この圧縮封着ガラスは、レーザ光が殆ど反射しないものが用いられている（特許文献４の明細書段落００１３を参照）。
【００１０】
このような特許文献４の技術を用いてステムを構成した場合、半導体レーザチップの後端面直下に溝を形成し、その溝に圧縮封着ガラスを流し込まないよりは、後端面からのレーザ光の反射を抑制でき、半導体パッケージの性能を向上することができると考えられる。しかしながら、このようなステムでは、高出力の半導体レーザ（例えば、青色半導体レーザ）に対応することができないことを本発明者は見出している。
【００１１】
具体的には、パッケージ外部側に出射するレーザ光の出力が高い場合、レーザ光を殆ど反射しない黒色の圧縮封着ガラスを用いたとしても、半導体レーザチップの後端面からのレーザ光の出力も高くなることに伴って、レーザ光の反射も増加してしまう。このため、半導体レーザチップの後端面直下に溝を形成し、その溝に圧縮封着ガラスを流し込んだステムでは、高出力の半導体レーザを搭載する半導体パッケージの性能を向上することはできないと考えられる。
【００１２】
また、半導体レーザチップをパッケージングした半導体パッケージにおいて、一体型ステムを用いた場合、半導体レーザチップの搭載面に鉄の表層面が残る構造では、後付型ステムより放熱性が劣ってしまう。また、後付型ステムを用いた場合、半導体レーザチップを搭載するヒートシンクをアイレットとは別体でろう付けする必要があり、半導体レーザチップの搭載面の位置精度を確保するため、ろう付け後プレスして搭載面の位置精度を出す必要がある。このように、放熱性および半導体レーザチップの搭載位置の精度を確保することは、半導体パッケージの性能の向上において重要である。
【００１３】
本発明の目的は、半導体パッケージの性能を向上することのできる半導体パッケージ用ステムを提供することにある。本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。本発明の一実施形態における半導体パッケージ用ステムは、アイレットと、前記アイレットの一面から起立して設けられたヒートシンクとを備え、前記アイレットの一面に対して垂直な前記ヒートシンクの搭載面に、半導体レーザチップが搭載される半導体パッケージ用ステムであって、前記アイレットの一面における前記ヒートシンクの搭載面側には、凹部が形成されており、前記アイレットには、前記凹部の底面に接し、前記アイレットを貫通する貫通穴が形成されており、前記貫通穴には、前記ヒートシンクの搭載面側から前記凹部の底面側に係るように前記ヒートシンクの搭載面に対して傾斜した傾斜面を有して光反射防止部が形成されている。また、本発明の一実施形態における半導体パッケージ用ステムの製造方法は、アイレットと、前記アイレットの一面から起立して設けられたヒートシンクとを備え、前記アイレットの一面に対して垂直な前記ヒートシンクの搭載面に、半導体レーザチップが搭載される半導体パッケージ用ステムの製造方法であって、（ａ）銅層を第１鉄層と前記第１鉄層より薄い第２鉄層との間で挟んだ層構造のクラッド材を準備する工程と、（ｂ）プレス加工によって、前記第２鉄層側の前記クラッド材の一面に凹部を形成する工程と、（ｃ）プレス加工によって、前記クラッド材の一面から前記銅層および前記第２鉄層を膨出させて柱状体を形成する工程と、（ｄ）プレス加工によって、前記柱状体側の前記凹部の底面に接して、前記クラッド材の厚さ方向に貫通する穴部を形成する工程と、（ｅ）プレス加工によって、前記柱状体の側壁にシェービングを行い、前記銅層が露出した前記搭載面を有する前記ヒートシンクを形成する工程と、（ｆ）前記貫通穴に光反射防止材を挿入し、溶融させることによって、前記ヒートシンクの搭載面側から前記凹部の底面に係るような表面張力によって張られた状態の、前記ヒートシンクの搭載面に対して傾斜した傾斜面を有する光反射防止部を形成する工程、を含む。
【発明の効果】
【００１５】
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、次のとおりである。本発明の一実施形態によれば、半導体パッケージの性能を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態におけるステムを備え、半導体レーザチップを封止する半導体パッケージを模式的に示す斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態におけるステムを説明するための図である。
【図３】本発明の一実施形態における製造工程中のステムを説明するための図であり、帯状のクラッド材を模式的に示している。
【図４】本発明の一実施形態における製造工程中のステムの平面を模式的に示す図である。
【図５】図４のＸ−Ｘ線におけるステムの側面を模式的に示す図である。
【図６】図４に続く製造工程中のステムの平面を模式的に示す図である。
【図７】図６のＸ−Ｘ線におけるステムの側面を模式的に示す図である。
【図８】図６に続く製造工程中のステムの平面を模式的に示す図である。
【図９】図８のＸ−Ｘ線におけるステムの側面を模式的に示す図である。
【図１０】図８に続く製造工程中のステムの平面を模式的に示す図である。
【図１１】図１０のＸ−Ｘ線におけるステムの側面を模式的に示す図である。
【図１２】図１０に続く製造工程中のステムの平面を模式的に示す図である。
【図１３】図１２のＸ−Ｘ線におけるステムの側面を模式的に示す図である。
【図１４】図１２に続く製造工程中のステムの平面を模式的に示す図である。
【図１５】図１４のＸ−Ｘ線におけるステムの側面を模式的に示す図である。
【図１６】本発明の他の実施形態におけるステムを説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する場合がある。
【００１８】
（実施形態１）
図１は本発明の実施形態におけるステム３０を備え、半導体レーザチップ１１をパッケージング（封止）する半導体パッケージ１０（以下、単に「パッケージ」という。）を模式的に示す斜視図である。図１では、説明を明解にするために、キャップ２０をステム３０に取り付ける前の状態（封止前の状態）で示している。ステム３０にキャップ２０が取り付けられたパッケージ１０は、半導体装置として電子製品に組み込まれる。
【００１９】
パッケージ１０のキャップ２０は、ステム３０に取り付けられ、半導体レーザチップ１１を気密封止するものであり、主に鉄から構成されている。このキャップ２０には、半導体レーザチップ１１の前端面から出射されるレーザ光（図２中の符号１１ａ）を、キャップ２０の外部（パッケージ１０の外部）へ出射する開口部（窓）が形成されている。この開口部には、出射光を透過する窓ガラス２１が開口部を塞ぐようにして設けられている。また、キャップ２０には、アイレット３１の一面（主面）の縁部で電気抵抗溶接される鍔部２２が形成されている。
【００２０】
パッケージ１０のステム３０は、アイレット３１と、アイレット３１の一面から起立して設けられたヒートシンク３２とを備えている。このヒートシンク３２は、主に、銅から構成されており、半導体レーザチップ１１で生じる熱を放散させるものである。また、アイレット３１の主面に対して垂直なヒートシンク３２の搭載面（図２中の符号３２ａ）に、半導体レーザチップ１１が搭載される。半導体レーザチップ１１は、ヒートシンク３２の搭載面に、その前端面が上方を向き、後端面が下方を向くようにして設けられる。
【００２１】
また、ステム３０は、アイレット３１の厚さ方向に貫通して延在するリード３３ａ、３３ｂと、アイレット３１の主面とは反対の裏面から延在する接地用のリード３３ｃを有している。リード３３ａ、３３ｂは、導電体（例えば、金属）から構成され、アイレット３１に接合（例えば、ガラス封着）されている。このリード３３ａ、３３ｂは、半導体レーザチップ１１とはワイヤ（図示しない）を介して電気的に接続され、アイレットとは封止材３４ａ、３４ｂ（ガラス）を介して電気的に絶縁されている。また、リード３３ｃは、導電体（例えば、金属）から構成され、アイレット３１の裏面に接合（例えば、溶接）されている。このリード３３ｃは、接地用であるので、電気的に接続されているアイレット３１も接地されることとなる。
【００２２】
また、アイレット３１の縁部には、切り欠き部３１ａ、３１ｂ、３１ｃが形成されている。平面視コの字状の切り欠き部３１ｃは、アイレット３１の回転方向の位置出しに用いられる。平面視Ｖの字状の切り欠き部３１ａ、３１ｂは、アイレット３１の中心から対向して形成されており、半導体レーザチップ１１の搭載時におけるヒートシンク３２の搭載面の位置出しに用いられる。
【００２３】
キャップ２０がステム３０に取り付けられた状態のパッケージ１０では、キャップ２０によって、ヒートシンク３２、半導体レーザチップ１１およびアイレット３１の主面から突起するリード３３ａ、３３ｂが収められることとなる。また、キャップ２０の内部には、半導体レーザチップ１１が大気に曝された場合、大気中の水蒸気による特性の劣化（信頼性の低下）を防止するために、不活性ガス（例えば、窒素ガス）が気密封止される。
【００２４】
図２は本実施形態におけるステム３０を説明するための図であり、図１のＸ−Ｘ線における半導体レーザチップ１１を搭載したステム３０の断面が示されている。アイレット３１は、主面側から鉄層３６、銅層３７、鉄層３８で積層されたクラッド材を用いて構成されている。例えば、アイレット３１の厚さを、１．２ｍｍ程度とした場合、鉄層３６は０．１ｍｍ程度、銅層３７は０．５ｍｍ程度、鉄層３８は０．６ｍｍ程度である。
【００２５】
鉄層３６は、キャップ２０とステム３０とを溶接により容易に接合させるための層である。キャップ２０が主に鉄から構成されているので、それに溶接（例えば、電気抵抗溶接）される対象として、同一材料の鉄層３６を用いている。このため、キャップ２０とステム３０との接合性を向上することができる。この鉄層３６は、キャップ２０がステム３０に接合できる厚さであれば良いので、アイレット３１の他の銅層３７、鉄層３８に比べて薄いものとなっている。
【００２６】
また、鉄層３８は、キャップ２０の内部の気密性を確保するための層である。アイレット３１には、リード３３ａ、３３ｂなどが設けられる穴部（貫通孔）が形成されている（図１参照）。このため、穴部に封止材３４ａ、３４ｂ、３４ｃを埋め込み、鉄層３８の圧縮応力を利用して封止材３４ａ、３４ｂ、３４ｃを押圧するように、貫通孔を塞いでいる。この鉄層３８は、圧縮応力を利用して貫通孔を塞ぐので、鉄層３６に比べて厚いものとなっている。また、封止材３４ｃは、光反射防止材として光反射防止部４２を構成するものとなる。
【００２７】
また、熱伝導性に優れた導体である銅を含む銅層３７は、アイレット３１（ステム３０）の放熱性を向上するための層である。このアイレット３１の一面からはヒートシンク３２が起立している。このヒートシンク３２は、プレス加工によって、アイレット３１の一面から銅層３７を膨出形成させて設けられたものである（ステム３０は一体型ステムとなる）。すなわち、アイレット３１を構成する銅層３７は、アイレット３１の一面から起立するヒートシンク３２を構成するものでもある。この銅層３７は、放熱性を確保するものであるので、鉄層３６に比べて厚いものとなっている。
【００２８】
ヒートシンク形成時のプレス加工では、銅層３７の他にも鉄層３６も膨出することとなる。そこで、本実施形態では、ステム３０の放熱性を向上するため、ヒートシンク３２の搭載面３２ａには、銅層３７が露出するように加工（後述するシェービング加工）を施している。このため、ヒートシンク３２の搭載面３２ａに搭載された半導体レーザチップ１１が発熱した場合、ヒートシンク３２（銅層３７）およびアイレット３１（銅層３７）によって、熱が放散されることとなる。このようなヒートシンク３２およびアイレット３１を備えたステム３０は、パッケージ１０の放熱性（性能）を向上することができる。
【００２９】
また、本実施形態におけるステム３０では、ヒートシンク３２の搭載面３２ａ側のアイレット３１には、凹部４０が形成されている。また、ヒートシンク３２の搭載面３２ａに接するアイレット３１には、凹部４０の底面に接し、凹部４０より深い穴部４１が形成されている。この穴部４１には、ヒートシンク３２の搭載面３２ａ側から凹部４０の底面側に係るようにヒートシンク３２の搭載面３２ａに対して傾斜した傾斜面４２ａを有して光反射防止部４２が形成されている。
【００３０】
本実施形態では、光反射防止部４２が、黒色のガラス（光反射防止材）から構成されている。このガラスの成分は、ＳｉＯ２を主成分として、例えば、Ｎａ２ＯやＢａＯが含まれる。これにより、半導体レーザチップ１１の後端面からのレーザ光１１ｂを吸収することができる。このため、半導体レーザチップ１１の後端面からのレーザ光１１ｂをキャップ２０の窓ガラス２１を介して外部に漏らすのを防止することができる。したがって、本実施形態におけるステム３０によれば、パッケージ１０の性能を向上することができる。
【００３１】
このように、光反射防止部４２は、半導体レーザチップ１１の後端面からのレーザ光１１ｂをキャップ２０の窓ガラス２１を介して外部に漏らさないために設けられるものである。言い換えると、光反射防止部４２は、半導体レーザチップ１１の後端面からのレーザ光１１ｂを光反射防止部４２で反射させない（吸収する）ために用いられる。
【００３２】
しかしながら、発明が解決しようとする課題で特許文献４の技術を参照して説明したように、半導体レーザチップの後端面直下に、単に、光反射防止部（ガラス）を設けただけでは、高出力になるほど、レーザ光を吸収しきれなくなる。また、半導体レーザチップ１１の後端面直下に凹部を形成し、これにガラスを流し込んだ場合、ヒートシンクの搭載面に対して垂直なガラス面が形成される。このため、半導体レーザチップの後端面から出射したレーザ光がガラスで十分に吸収できずに、ヒートシンクの搭載面に対して垂直なガラス面によって半導体レーザチップ側へ反射してしまう。この反射されたレーザ光は、前端面から出射したレーザ光に含まれる形で外部に漏れるので、半導体パッケージの誤動作の原因となってしまう。
【００３３】
そこで、本実施形態では、半導体レーザチップ１１側（図２中では上方）へレーザ光を反射させないために、ヒートシンク３２の搭載面３２ａに対して傾斜する傾斜面４２ａを有する光反射防止部４２を設けている。
【００３４】
光反射防止部４２をガラス（光反射防止材）で形成した場合、穴部４１で溶融させた状態のガラスは、凹部４０の底面に接し、凹部４０より深い穴部４１の縁部で表面張力によって留まろうとする。このため、図２に示すように、ヒートシンク３２の搭載面３２ａ側から凹部４０の底面側に係るように、搭載面３２ａから傾斜した傾斜面４２ａを有する光反射防止部４２が形成される。
【００３５】
このように、光反射防止部４２の傾斜面４２ａは、表面張力によって張られた状態となっている。前述したように、光反射防止部４２が設けられる穴部４１は、凹部４０の底面に接し、凹部４０より深いものとなっている。このため、はみ出るように穴部４１に挿入した封止材３４ｃ（光反射防止材）を溶融すると、表面張力によってヒートシンク３２の搭載面３２ａ側から凹部４０の底面側に係るように傾斜面４２ａが張られた状態（形成された状態）となる。
【００３６】
レーザ光１１ｂが光反射防止部４２で十分に吸収できずに反射されたレーザ光１１ｃは、傾斜面４２ａによって半導体レーザチップ１１側（図２中では上方）へ反射されず、キャップ２０の内壁に向かって反射される。このため、半導体レーザチップ１１の後端面からのレーザ光１１ｂをキャップ２０の窓ガラス２１を介して外部に漏らすのを防止することができる。したがって、本実施形態におけるステム３０によれば、パッケージ１０の性能を向上することができる。なお、このキャップ２０の内壁には光の反射を防止するための膜が形成されているので、キャップ２０内でレーザ光１１ｃは衰退することとなる。
【００３７】
また、本実施形態では、穴部４１がアイレット３１の厚さ方向に貫通して形成されているので、光反射防止部４２を構成するガラスは、穴部４１を塞ぐ封止材としても用いることができる。なお、本実施形態では、光反射防止部４２として黒色のガラスを用いた場合について説明したが、他のガラスを用いて、その表面に黒色顔料をペーストして傾斜面４２ａを構成しても良い。
【００３８】
また、本実施形態では、凹部４０の底面に接する穴部４１に光反射防止部４２を設けている。レーザ光１１ｂが光反射防止部４２で十分に吸収できずに反射されたレーザ光１１ｃは、穴部４１が凹部４０によって広く開口されているので、半導体レーザチップ１１側（図２中では上方）へ反射されず、キャップ２０の内壁に向かって反射される。このため、半導体レーザチップ１１の後端面からのレーザ光１１ｂがキャップ２０の窓ガラス２１を介して外部に漏れるのを防止することができる。したがって、本実施形態におけるステム３０によれば、パッケージ１０の性能を向上することができる。
【００３９】
また、本実施形態では、穴部４１の内壁面には、ヒートシンク３２の搭載面３２ａと連続する同一平面が形成されている。半導体レーザチップ１１が搭載される搭載面３２ａと、光反射防止部４２が設けられる穴部４１の内壁面が同一平面であることから、半導体レーザチップ１１の直下に光反射防止部４２が位置することとなる。また、光反射防止部４２の傾斜面４２ａは、半導体レーザチップ１１の後端面よりも大きいものとしている。したがって、半導体レーザチップ１１の後端面から出射したレーザ光１１ｂが、光反射防止部４２に入射される。
【００４０】
すなわち、半導体レーザチップ１１の後端面からのレーザ光１１ｂがキャップ２０の窓ガラス２１を介して外部に漏れるのを防止することができる。このように、本実施形態におけるステム３０によれば、パッケージ１０の性能を向上することができる。
【００４１】
次に、本実施形態におけるステム３０の製造方法について図面を参照して説明する。このステム３０は、前述したように、アイレット３１と、アイレット３１の一面から起立して設けられたヒートシンク３２とを備えており、アイレット３１の一面に対して垂直なヒートシンク３２の搭載面３２ａに、半導体レーザチップ１１が搭載されるものである。
【００４２】
図３は製造工程中のステム３０を説明するための図であり、アイレット３１の基材であるクラッド材５０を模式的に示す平面図である。図３では、説明を明解にするために、クラッド材５０に形成されている空隙（貫通している部分）をハッチングで示す。
【００４３】
また、図４〜図１５は製造工程中のステム３０を説明するための図であり、平面状態と側面（断面）状態が示されている。図４〜図１１を参照する工程では、クラッド材５０の状態であるが、説明を明解にするために、これらの図では、クラッド材５０から抜き出されるアイレット３１の状態で示している。また、図４〜図１５では、各部の位置関係を明解にするために、補助線（鎖線）を付している。
【００４４】
図３の領域Ａは図４に、領域Ｂは図６に、領域Ｃは図８に、領域Ｄ、Ｅは図１０に対応するものとなっている。また、図３、図４、図６、図８、図１０、図１２、図１４中のＸ軸、Ｙ軸はそれぞれが対応する軸となっている。
【００４５】
まず、銅層３７を鉄層３８と鉄層３８より薄い鉄層３６との間で挟んだ層構造（図５参照）のクラッド材５０を準備する。このクラッド材５０は、これをワークとする順送型のプレス装置によってプレス加工が行われるため、図３に示すように、帯状をしている。帯状のクラッド材５０には、金型に設けられているパイロットピンに対応するパイロット穴５１と、プレス加工時の衝撃を吸収するスリット５２が形成されている。
【００４６】
図３の領域Ａ〜Ｅに示すように、クラッド材５０には、アイレット３１の平面形状より大きい平面形状（円形状）が残るように粗抜きされた粗抜き穴５３が形成されている。なお、図３の領域Ａ〜Ｄでは、説明を明解にするために、クラッド材５０から抜き出されるアイレット３１の平面形状（図４参照）も合わせて示している。
【００４７】
続いて、プレス装置内において、クラッド材５０は領域Ａから領域Ｂに送られ、領域Ｂの状態となるようにプレス加工される（図３参照）。図６および図７に示すように、プレス加工によって、鉄層３６側のクラッド材５０の一面に凹部４０を形成する。また、プレス加工によって、クラッド材５０の一面から鉄層３６および銅層３７を膨出させて柱状体５４を形成する。このように柱状体５４は、クラッド材５０の一面から起立して設けられる。
【００４８】
この柱状体５４は、銅層３７が主体となり、その表面が鉄層３６で覆われたものである。凹部４０と柱状体５４とは、干渉しないように、アイレット３１の中心（図６中のＸ軸、Ｙ軸方向の各補助線の交差する位置）から所定の距離を置いて配置される。凹部４０と柱状体５４は、クラッド材５０のパイロット穴５１との位置関係によって、位置決めされる。これは金型の精度に依存して位置決めされる。
【００４９】
続いて、プレス装置内において、クラッド材５０は領域Ｂから領域Ｃへ送られ、領域Ｃの状態となるようにプレス加工される（図３参照）。図８および図９に示すように、プレス加工によって、柱状体５４側の凹部４０の底面に接して、クラッド材５０の厚さ方向に貫通する穴部４１（貫通穴）を形成する。
【００５０】
この穴部４１は、柱状体５４に隣接して形成されるが、柱状体５４とは干渉していない。穴部４１は、クラッド材５０のパイロット穴５１との位置関係によって、位置決めされる。これは金型の精度に依存して位置決めされる。
【００５１】
アイレット３１の中心付近であって凹部４０と柱状体５４と間の穴部４１は、後のシェービング加工用の穴部４１ｃとして用いられる。また、外周部が円形の穴部４１は、リード３３ａ、３３ｂ用の穴部４１ａ、４１ｂとして用いられる。なお、図８では、説明を明解にするために、穴部４１ａと穴部４１ｃの境界、穴部４１ｂと穴部４１ｃの境界を破線で示している。
【００５２】
続いて、プレス装置内において、クラッド材５０は領域Ｃから領域Ｄへ送られ、領域Ｄの状態となるようにプレス加工される（図３参照）。図１０および図１１に示すように、プレス加工によって、穴部４１を通るようにポンチ６０を移動（図１１中では上下）させて柱状体５４の側壁にシェービング加工を行い、銅層３７が露出した搭載面３２ａを有するヒートシンク３２を形成する。また、シェービング加工によって、穴部４１ｃは、図８と図１０とを見比べても分かるように、シェービングの取り代Ｗ（図９参照）分だけ開口が拡大する。
【００５３】
搭載面３２ａは、クラッド材５０のパイロット穴５１との位置関係によって、位置決めされる。これは金型の精度に依存して位置決めされる。本実施形態では、複数回のシェービングを行っている。これにより、徐々に柱状体５４の側壁の表面が削られ（除去され）、滑らかな搭載面３２ａを有するヒートシンク３２が形成される。すなわち、アイレット３１の中心を基準とした場合、その中心から所定の位置までシェービング加工が行われ、位置精度良く搭載面３２ａが形成される。
【００５４】
本実施形態では、ポンチ６０には、シェービングが進むごとに厚さＴ（図１１参照）が厚くなるものを用いている。すなわち、厚さＴの薄いポンチ６０によるシェービングを行った後、クラッド材５０を順送して、より厚さＴの厚いポンチ６０によるシェービングを行うことを数回行う。これにより、徐々に柱状体５４の側壁の表面が削られ、滑らかな搭載面３２ａを有するヒートシンク３２が形成される。
【００５５】
このような搭載面３２ａに搭載された半導体レーザチップ１１は、その前端面からレーザ光１１ａ（図２参照）を位置精度良く外部に出射できる。すなわち、本実施形態におけるステム３０の製造技術によれば、半導体パッケージの性能を向上することができる。なお、本実施形態では、シェービングを複数回行っているが、取り代Ｗが少ない場合には、一回であっても良い。
【００５６】
続いて、プレス装置内において、クラッド材５０は領域Ｄから領域Ｅへ送られ、領域Ｅの状態となるようにプレス加工される（図３参照）。図１０および図１１に示すように、プレス加工によって、クラッド材５０からアイレット３１を抜き出す。アイレット３１は、平面視円形状（図１０参照）で、その縁部に切り欠き部３１ａ、３１ｂ、３１ｃを有している。このアイレット３１の一面からはヒートシンク３２が起立された状態でアイレット３１が抜き出される。すなわち、本実施形態におけるステム３０の製造技術は、一体型ステムに関するものとなっている。
【００５７】
このようなアイレット３１は、クラッド材５０のパイロット穴５１との位置関係によって、位置決めされる。これはプレス金型の精度に依存して位置決めされる。このため、切り欠き部３１ａ、３１ｂ、３１ｃも精度良く位置決めされて形成される。したがって、アイレット３１の切り欠き部３１ｃによって、ステム３０（アイレット３１）の回転方向の位置出しができるようになる。また、切り欠き部３１ａ、３１ｂによって、半導体レーザチップ１１の搭載時の位置出しができるようになる。
【００５８】
続いて、図１２および図１３に示すように、アイレット３１の裏面にリード３３ｃを例えば溶接によって接合する。また、穴部４１に封止材３４ａ、３４ｂ、３４ｃを挿入する。封止材３４ａは、筒状の状態（タブレット）から熱で溶融する絶縁体であり、内部にリード３３ａを貫通させて、図１０で示す穴部４１ａに挿入される。また、封止材３４ｂは、筒状の状態（タブレット）から熱で溶融する絶縁体であり、内部にリード３３ｂを貫通させて、図１０で示す穴部４１ｂに挿入される。また、封止材３４ｃは、柱状の状態（タブレット）から熱で溶融する絶縁体であり、図１０で示す穴部４１ｃに挿入される。本実施形態では、封止材３４ａ、３４ｂ、３４ｃとして、黒色のガラスを用いている。
【００５９】
続いて、封止材３４ａ、３４ｂ、３４ｃを溶融する。これにより、図１４および図１５に示すように、封止材３４ａによって、リード３３ａをアイレット３１に接合（ガラス封着）する。また、封止材３４ｂによって、リード３３ｂをアイレット３１に接合（ガラス封着）する。また、封止材３４ｃによって、ヒートシンク３２の搭載面３２ａ側から凹部４０の底面に係るような表面張力によって張られた状態の光反射防止部４２を形成する。これにより、ステム３０を略完成することができる。
【００６０】
本実施形態では、光反射防止部４２（封止材３４ｃ）に黒色のガラスを用いている。このため、半導体レーザチップ１１の後端面からのレーザ光１１ｂを吸収することによって、光反射防止部４２で反射するのを防止することができる。
【００６１】
また、封止材３４ｃは、図１３に示すように、穴部４１ｃ（より具体的には凹部４０の底面）からはみ出る形状をして、穴部４１からはみ出して挿入されている。この封止材３４ｃは溶融時に、穴部４１ｃからはみ出ている位置に対応する搭載面３２ａの高さから、それよりも低い凹部４０の底面の高さに、搭載面３２ａに対して傾斜した傾斜面４２ａが形成される。
【００６２】
このため、レーザ光１１ｂが光反射防止部４２で十分に吸収できずに反射された場合であっても、傾斜面４２ａによって半導体レーザチップ１１側（図２中では上方）へ反射されないこととなる。すなわち、半導体レーザチップ１１の後端面からのレーザ光１１ｂをキャップ２０の窓ガラス２１を介して外部に漏らすのを防止することができる。したがって、本実施形態におけるステム３０によれば、パッケージ１０の性能を向上することができる。
【００６３】
なお、本実施形態では、封止材３４ｃを穴部４１ｃからはみ出るように挿入しているが、穴部４１ｃからはみ出さないように挿入しても良い。この場合、封止材３４ｃが溶融すると、凹部４０の底面側から、それよりも低い位置となる穴部４１ｃの内壁面側に係るように搭載面３２ａに対して傾斜した傾斜面が形成される。このような傾斜面によっても、レーザ光１１ｂが光反射防止部４２で十分に吸収できずに反射された場合であっても、半導体レーザチップ１１側へ反射されないこととなる。
【００６４】
本実施形態では、鉄−銅−鉄のクラッド材５０に対してプレス加工によるヒートシンク３２の膨出形成後、同一のプレス装置内でのシェービング加工により、ヒートシンク３２の搭載面３２ａに放熱性の高い銅層３７を露出させている。この搭載面３２ａに半導体レーザチップ１１が搭載されるので、放熱性に優れたステム形状となっている。また、本実施形態では、シェービング加工で同時に搭載面３２ａの位置精度が確保されている。さらに、ヒートシンク３２となる柱状体５４の膨出加工と、搭載面３２ａのシェービング加工は、同一のプレス装置内での加工工程であるため、低い製造コストでステム３０を提供することができる。
【００６５】
また、本実施形態におけるステム３０のアイレット３１には、プレス時のシェービング加工ができるように穴部４１ｃ（貫通穴）を設けている。このシェービング加工用の穴部４１ｃは、その後の溶着工程でガラスによって封止されるものである。また、穴部４１ｃを封止するガラスは、光反射を防止するため黒色としている。
【００６６】
また、本実施形態におけるステム３０は、穴部４１ｃ付近のアイレット３１の一面に一段の凹部４０を設け、穴部４１ｃを封止した際、ガラスの表面張力により、搭載面３２ａと一段下がった凹部４０の底面の稜線とを繋いだ斜めのガラス面（傾斜面４２ａ）を持っている。この傾斜面４２ａは、黒色で反射が少なく、また、斜面となっているため、パッケージ１０の性能上不必要なレーザ光を除外する方向へ反射させることができる。
【００６７】
このように、本実施形態によれば、同一の加工工程により、搭載面３２ａの銅層３７の露出（放熱性）と、その位置精度を確保することでき、従来の一体型ステムより高性能のステム３０を提供することができる。また、従来の後付ステムで必要であったろう付け工程および搭載面（素子取り付け面）の位置出しプレス工程（平押しする工程）の削減ができ、その工程費用（製造コスト）を削減できる。また、工程数を削減することによって、ステム３０の製造歩留まりも向上することができ、これによって製造コストを低減することができる。
【００６８】
（実施形態２）
前記実施形態１では、一体型ステムに適用して、アイレット３１と、アイレット３１の一面から起立して設けられたヒートシンク３２とを備えたステム３０について説明した。本実施形態では、後付型ステムに適用して説明する。なお、前記実施形態１と重複する説明は省略する場合がある。
【００６９】
図１６は本実施形態におけるステム３０Ａを説明するための図である。このステム３０Ａは、前記実施形態１で説明したステム３０と置き換えて、パッケージ１０（図１参照）を構成することができる。
【００７０】
アイレット３１Ａは、主に鉄から構成されている。このため、キャップ２０（主に鉄からなる）と、アイレット３１Ａとを溶接により容易に接合することができる。また、アイレット３１Ａには、リード３３ａ、３３ｂなどが設けられる穴部（貫通孔）が形成される。この穴部に封止材３４ａ、３４ｂ、３４ｃを埋め込み、アイレット３１Ａの圧縮応力を利用して封止材３４ａ、３４ｂ、３４ｃを押圧するように、穴部を塞ぐことができる。
【００７１】
本実施形態では、このようなアイレット３１Ａに対して、別体で形成された主に銅からなるヒートシンク３２Ａをろう付けによって接合している。このヒートシンク３２Ａは、搭載面３２ａを含めた全体が銅で形成されているので、放熱性に優れている。この搭載面３２ａは、前記実施形態１で説明したように、シェービング加工を行うことで、位置精度を高めることができる。
【００７２】
また、ヒートシンク３２Ａの搭載面３２ａ側のアイレット３１Ａには、凹部４０が形成されている。また、ヒートシンク３２Ａの搭載面３２ａに接するアイレット３１Ａには、凹部４０の底面に接し、凹部４０より深い穴部４１が形成されている。また、穴部４１には、ヒートシンク３２Ａの搭載面３２ａ側から凹部４０の底面側に係るようにヒートシンク３２Ａの搭載面３２ａに対して傾斜した傾斜面４０ａを有して光反射防止部４２が形成されている。
【００７３】
レーザ光１１ｂが光反射防止部４２で十分に吸収できずに反射されたレーザ光１１ｃは、傾斜面４２ａによって半導体レーザチップ１１側（図１６中では上方）へ反射されず、キャップ２０の内壁に向かって反射される。このため、半導体レーザチップ１１の後端面からのレーザ光１１ｂをキャップ２０の窓ガラス２１を介して外部に漏らすのを防止することができる。したがって、本実施形態におけるステム３０Ａによれば、前記実施形態１のステム３０と同様に、パッケージ１０の性能を向上することができる。
【符号の説明】
【００７４】
１０  半導体パッケージ
１１  半導体レーザチップ
１１ａ、１１ｂ、１１ｃ  レーザ光
２０  キャップ
２１  窓ガラス
２２  鍔部
３０、３０Ａ  半導体パッケージ用ステム
３１、３１Ａ  アイレット
３１ａ、３１ｂ、３１ｃ  切り欠き部
３２、３２Ａ  ヒートシンク
３２ａ  搭載面
３３ａ、３３ｂ、３３ｃ  リード
３４ａ、３４ｂ、３４ｃ  封止材
３６  鉄層（第２鉄層）
３７  銅層
３８  鉄層（第１鉄層）
４０  凹部
４１  穴部
４２  光反射防止部
４２ａ  傾斜面
５０  クラッド材
５１  パイロット穴
５２  スリット
５３  粗抜き穴
５４  柱状体
６０  ポンチ
【図１】
0005472632.tif 000002
【図２】
0005472632.tif 000003
【図３】
0005472632.tif 000004
【図４】
0005472632.tif 000005
【図５】
0005472632.tif 000006
【図６】
0005472632.tif 000007
【図７】
0005472632.tif 000008
【図８】
0005472632.tif 000009
【図９】
0005472632.tif 000010
【図１０】
0005472632.tif 000011
【図１１】
0005472632.tif 000012
【図１２】
0005472632.tif 000013
【図１３】
0005472632.tif 000014
【図１４】
0005472632.tif 000015
【図１５】
0005472632.tif 000016
【図１６】
0005472632.tif 000017