(57)【要約】【課題】  光透過部材の材質に拘わらず光透過部材を樹脂製のパッケージに確実に設けることができる光半導体デバイスを提供する。【解決手段】  光半導体デバイス１では、光半導体素子５が収容されるパッケージを構成する収容部材２と挟持部材９とが、樹脂により形成されており、光半導体素子５が発光又は受光する光を略透過する光透過部材８を挟持した状態で、互いにレーザ溶着されている。従って、光半導体デバイス１によれば、光透過部材８の材質に拘わらず光透過部材８を樹脂製のパッケージに確実に設けることができる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を発光又は受光する光半導体素子と、
前記光半導体素子が収容される収容空間を有する収容部材と、
前記収容空間の開口部を覆い、前記光を略透過する光透過部材と、
前記収容部材とで前記光透過部材を挟持する挟持部材と、を備え、
前記収容部材と前記挟持部材とは、樹脂により形成され、互いにレーザ溶着されていることを特徴とする光半導体デバイス。
【請求項２】
前記収容部材は、カップ状に形成されており、前記挟持部材は、環状に形成されていることを特徴とする請求項１記載の光半導体デバイス。
【請求項３】
前記挟持部材は、前記光透過部材が配置される凹部を有することを特徴とする請求項１又は２記載の光半導体デバイス。
【請求項４】
前記挟持部材は、前記光透過部材が挟持される方向と略直交する方向において、前記光透過部材との間に隙間を有することを特徴とする請求項３記載の光半導体デバイス。
【請求項５】
前記収容部材は、前記光透過部材が配置される凹部を有することを特徴とする請求項１又は２記載の光半導体デバイス。
【請求項６】
前記収容部材は、前記光透過部材が挟持される方向と略直交する方向において、前記光透過部材との間に隙間を有することを特徴とする請求項５記載の光半導体デバイス。
【請求項７】
前記収容部材には、前記光透過部材が挟持される方向と略直交する方向において、前記挟持部材の移動を規制する規制部が設けられていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項記載の光半導体デバイス。
【請求項８】
前記光透過部材は、ガラスにより形成されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項記載の光半導体デバイス。
【請求項９】
前記収容部材は、前記挟持部材とのレーザ溶着に使用されるレーザ光を略吸収する材料により形成されており、前記挟持部材は、前記レーザ光を略透過する材料により形成されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項記載の光半導体デバイス。
【請求項１０】
前記収容部材と前記挟持部材とは、互いに離間する複数のレーザ溶着部において、互いにレーザ溶着されていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項記載の光半導体デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光半導体デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
光半導体デバイスについては、低コスト化を図るために、光半導体素子が収容されるパッケージを樹脂により形成することが求められている。パッケージを樹脂により形成する技術としては、カップ状の本体部材に蓋部材をレーザ溶着する技術が知られている（例えば、特許文献１〜４参照）。
【特許文献１】特表平９−５１０９３０号公報
【特許文献２】特表２００５−５０８２６２号公報
【特許文献３】特開２００３−３２０５８５号公報
【特許文献４】特開２００５−４１０７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、光半導体デバイスにおいては、光半導体素子が発光又は受光する光を略透過する光透過部材を樹脂製のパッケージに設ける必要がある。しかしながら、光透過部材の材質に拘わらず光透過部材を樹脂製のパッケージに確実に設けるための有効な技術は開発されていない。
【０００４】
そこで、本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、光透過部材の材質に拘わらず光透過部材を樹脂製のパッケージに確実に設けることができる光半導体デバイスを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明に係る光半導体デバイスは、光を発光又は受光する光半導体素子と、光半導体素子が収容される収容空間を有する収容部材と、収容空間の開口部を覆い、光を略透過する光透過部材と、収容部材とで光透過部材を挟持する挟持部材と、を備え、収容部材と挟持部材とは、樹脂により形成され、互いにレーザ溶着されていることを特徴とする。
【０００６】
この光半導体デバイスでは、光半導体素子が収容されるパッケージの少なくとも一部を構成する収容部材と挟持部材とが、樹脂により形成されており、光半導体素子が発光又は受光する光を略透過する光透過部材を挟持した状態で、互いにレーザ溶着されている。従って、この光半導体デバイスによれば、光透過部材の材質に拘わらず光透過部材を樹脂製のパッケージに確実に設けることができる。
【０００７】
本発明に係る光半導体デバイスにおいては、収容部材は、カップ状に形成されており、挟持部材は、環状に形成されていることが好ましい。これによれば、収容部材と挟持部材とで光透過部材の周縁部を挟持して、光透過部材が設けられたパッケージを構成することができる。
【０００８】
本発明に係る光半導体デバイスにおいては、挟持部材が、光透過部材が配置される凹部を有するか、或いは、収容部材が、光透過部材が配置される凹部を有することが好ましい。これらによれば、光半導体デバイスの小型化を図ることができる。
【０００９】
挟持部材が、光透過部材が配置される凹部を有する場合、挟持部材は、光透過部材が挟持される方向と略直交する方向において、光透過部材との間に隙間を有することが好ましい。一方、収容部材が、光透過部材が配置される凹部を有する場合、収容部材は、光透過部材が挟持される方向と略直交する方向において、光透過部材との間に隙間を有することが好ましい。これらによれば、収容部材と挟持部材とのレーザ溶着時に溶融樹脂が隙間に納まり得るため、溶融樹脂が収容空間に流れ込むのを防止しつつ、収容部材や挟持部材に光透過部材を強固に固定することができる。
【００１０】
本発明に係る光半導体デバイスにおいては、収容部材には、光透過部材が挟持される方向と略直交する方向において、挟持部材の移動を規制する規制部が設けられていることが好ましい。これによれば、収容部材に対する挟持部材の位置決めを容易化することができる。
【００１１】
本発明に係る光半導体デバイスにおいては、光透過部材は、ガラスにより形成されていることが好ましい。これによれば、収容部材と挟持部材とのレーザ溶着部における収容空間側には、樹脂に比べて放熱性の高いガラスにより形成された光透過部材が位置するため、収容部材と挟持部材とのレーザ溶着時に溶融樹脂が収容空間に流れ込むのを防止することができる。
【００１２】
本発明に係る光半導体デバイスにおいては、収容部材は、挟持部材とのレーザ溶着に使用されるレーザ光を略吸収する材料により形成されており、挟持部材は、レーザ光を略透過する材料により形成されていることが好ましい。これによれば、収容部材と挟持部材とのレーザ溶着時に、挟持部材を介して収容部材にレーザ光を照射することで、収容部材と挟持部材との接触部において両部材を溶融・再固化させて、収容部材と挟持部材とをレーザ溶着することができる。
【００１３】
本発明に係る光半導体デバイスにおいては、収容部材と挟持部材とは、互いに離間する複数のレーザ溶着部において、互いにレーザ溶着されていることが好ましい。これによれば、例えば光半導体デバイスをリフロー半田付けで実装する場合に、リフロー炉において収容空間内の空気が膨張しても、収容部材と挟持部材とがレーザ溶着されていない部分から空気がリークし得るため、収容空間内の空気の膨張による光半導体デバイスの破損を防止することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、光透過部材の材質に拘わらず光透過部材を樹脂製のパッケージに確実に設けることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１６】
図１は、本発明に係る光半導体デバイスの一実施形態の平面図であり、図２は、図１に示されたII−II線に沿っての断面図であり、図３は、図１に示された光半導体デバイスの分解斜視図である。図１〜３に示されるように、光半導体デバイス１は、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＰＡ（ポリフタルアミド）又はＬＣＰ（液晶ポリマー）等の樹脂により直方体カップ状（例えば、外形１０ｍｍ×１０ｍｍ、高さ２ｍｍ）に射出成形で形成された収容部材２を備えている。収容部材２は、断面四角形状の凹部（収容空間）３を有しており、凹部３には、光半導体素子５が収容されている。
【００１７】
光半導体素子５は、ＬＥＤ、ＬＤ等の発光素子、又は、ＣＣＤイメージセンサ、ＭＯＳイメージセンサ等の受光素子であって、凹部３の底面３ａに設置されている。光半導体素子５は、収容部材２の側壁を貫通する複数の電気信号入出力端子６とワイヤ７によって電気的に接続されている。
【００１８】
収容部材２の一端面２ａには、ガラスにより四角形薄板状（例えば、外形９ｍｍ×９ｍｍ、厚さ０．５ｍｍ）に形成された光透過部材８が配置されている。光透過部材８は、凹部３の開口部３ｂを覆い、光半導体素子５が発光又は受光する光を略透過する。このように、光半導体素子５が発光又は受光する光を略透過する光透過部材８をガラスにより形成することで、光透過部材８に傷が付くのを防止することができる。
【００１９】
更に、収容部材２の一端面２ａには、収容部材２と同種の樹脂により四角形環状（例えば、外形１０ｍｍ×１０ｍｍ、厚さ１ｍｍ）に射出成形で形成された挟持部材９が配置されている。挟持部材９は、光透過部材８が配置される断面四角形状の凹部１１を有しており、凹部１１の底面１１ａには、断面四角形状の光通過孔１２が形成されている。このように、挟持部材９の凹部１１に光透過部材８が配置されることで、光半導体デバイス１の小型化を図ることができる。
【００２０】
以上のような構成により、光透過部材８は、その周縁部が収容部材２の一端面２ａと挟持部材９の凹部１１の底面１１ａとの間に挟み込まれ、収容部材２と挟持部材９とで挟持されることになる。
【００２１】
また、収容部材２の一端面２ａには、直方体突起状（例えば、外形０．５ｍｍ×１．５ｍｍ、高さ０．５ｍｍ）の規制部１３が略四方に設けられている。挟持部材９の周縁部には、各規制部１３が嵌合する切欠き１４が形成されている。これにより、光透過部材８が挟持される方向（すなわち、光透過部材８の厚さ方向）と略直交する方向において、挟持部材９の移動が規制されるため、収容部材２に対する挟持部材９の位置決めを容易化することができる。
【００２２】
収容部材２と挟持部材９とは、互いに離間する複数のレーザ溶着部Ｐにおいて、互いにレーザ溶着されている。収容部材２と挟持部材９とは同種の樹脂からなるが、収容部材２は、レーザ溶着用のレーザ光を略吸収する材料により形成されており、挟持部材９は、レーザ溶着用のレーザ光を略透過する材料により形成されている。
【００２３】
図４は、図１に示されたIV−IV線に沿っての部分断面図である。図４に示されるように、収容部材２と挟持部材９とのレーザ溶着時に、レーザ溶着部Ｐにレーザ溶着用のレーザ光Ｌが照射されると、レーザ光Ｌは、挟持部材９を略透過して収容部材２に略吸収される。これにより、収容部材２が一時発熱し、収容部材２と挟持部材９との接触部（図４におけるドット部分）において両部材が溶融・再固化するため、収容部材２と挟持部材９とがレーザ溶着される。
【００２４】
このとき、レーザ溶着部Ｐにおける収容部材２の凹部３側には、樹脂に比べて放熱性の高いガラスにより形成された光透過部材８が位置している。これにより、収容部材２の一端面２ａのうち、凹部３側の領域（光透過部材８と接触している領域）では、収容部材２がレーザ光Ｌを吸収して生じた発熱が好適に逃がされることとなる。従って、収容部材２の一端面２ａのうち、凹部３側の領域が過剰に溶融することが防止され、収容部材２と挟持部材９とのレーザ溶着時に、溶融樹脂や、樹脂が溶融することにより発生したガスが凹部３に流れ込むのを防止することができる。また、挟持部材９は、光透過部材８が挟持される方向と略直交する方向において、光透過部材８との間に隙間Ｇを有している。これにより、収容部材２と挟持部材９とのレーザ溶着時に溶融樹脂が隙間Ｇに納まり得るため、溶融樹脂が凹部３に流れ込むのを防止しつつ、収容部材２や挟持部材９に光透過部材８を強固に固定することができる。しかも、光透過部材８が配置される凹部１１の加工精度を緩和することができる。
【００２５】
以上説明したように、光半導体デバイス１では、光半導体素子５が収容されるパッケージを構成する収容部材２と挟持部材９とが、樹脂により形成されており、光半導体素子５が発光又は受光する光を略透過する光透過部材８を挟持した状態で、互いにレーザ溶着されている。従って、光半導体デバイス１によれば、接着剤等を使用しなくても、光透過部材８の材質に拘わらず光透過部材８を樹脂製のパッケージに確実に設けることができる。
【００２６】
また、光半導体デバイス１においては、収容部材２がカップ状に形成されており、挟持部材９が環状に形成されている。これにより、収容部材２と挟持部材９とで光透過部材８の周縁部を挟持して、光透過部材８が設けられたパッケージを構成することができる。
【００２７】
更に、光半導体デバイス１においては、収容部材２と挟持部材９とが、互いに離間する複数のレーザ溶着部Ｐにおいて、互いにレーザ溶着されている。これにより、例えば光半導体デバイス１をリフロー半田付けで実装する場合に、リフロー炉において収容部材２の凹部３内の空気が膨張しても、収容部材２と挟持部材９とがレーザ溶着されていない部分から空気がリークし得るため、凹部３内の空気の膨張による光半導体デバイス１の破損を防止することができる。
【００２８】
次に、光半導体デバイス１の製造方法について説明する。図５は、レーザ溶着用治具の断面図であり、図６は、レーザ溶着用レーザ光照射装置の概略構成図である。
【００２９】
図５に示されるように、収容部材２の凹部３の底面３ａに光半導体素子５を設置した後、収容部材２の一端面２ａに光透過部材８及び挟持部材９を配置して、組立体１０を作製し、組立体１０をレーザ溶着用治具２０にセットする。レーザ溶着用治具２０は、図５（ａ）に示されるように、組立体１０を支持するベース２１と、レーザ溶着用のレーザ光を略透過するガラス板２２と、ベース２１に対してガラス板２２を移動させるエアシリンダ２３と、を備えるものであってもよいし、図５（ｂ）に示されるように、ベース２１と、ガラス板２２と、ベース２１の凹部内に配置され、組立体１０が載置される載置台２４と、ベース２１の凹部内に配置され、載置台２４をガラス板２２側に付勢するバネ２５と、を備えるものであってもよい。
【００３０】
続いて、図６に示されるように、レーザ溶着用治具２０にセットされて挟持部材９が収容部材２に押圧された状態で、レーザ溶着用レーザ光照射装置３０によって、各レーザ溶着部Ｐにレーザ光Ｌを照射することで、収容部材２と挟持部材９とをレーザ溶着して、光半導体デバイス１を作製する。レーザ溶着用レーザ光照射装置３０は、各レーザ溶着部Ｐと対向するように先端部が配置された光ファイバ３１と、各光ファイバ３１の先端部を保持するガラス枠３２と、各光ファイバ３１の基端部と光学的に接続され、レーザ光Ｌを出射するレーザダイオード３３と、を備えている。
【００３１】
各レーザ溶着部Ｐにレーザ光Ｌを照射するに際しては、収容部材２と挟持部材９とが圧接させられている。これにより、各レーザ溶着部Ｐでは、収容部材２と挟持部材９とが圧接された状態で、双方が溶融することとなるため、より溶着強度を高くすることができる。また、挟持部材９の反り等の変形が抑制されるため、収容部材２と挟持部材９とを確実にレーザ溶着することができる。
【００３２】
なお、レーザ溶着用治具２０は、複数の組立体１０を同時にセットすることができるように構成されていてもよく、また、レーザ溶着用レーザ光照射装置３０は、複数の組立体１０にレーザ溶着用のレーザ光Ｌを同時に照射することができるように構成されていてもよい。
【００３３】
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。
【００３４】
図７は、本発明に係る光半導体デバイスの他の実施形態の分解斜視図である。図７に示されるように、挟持部材９に替わって、収容部材２が、光透過部材８が配置される断面四角形状の凹部４を有していてもよい。この場合、光半導体素子５が収容される凹部３は、凹部４の底面４ａに形成されることになる。このように、収容部材２の凹部４に光透過部材８が配置される場合にも、光半導体デバイス１の小型化を図ることができる。
【００３５】
図８は、図７に示された光半導体デバイスの部分断面図である（図１に示されたIV−IV線に沿っての部分断面図に相当する）。図８に示されるように、収容部材２は、光透過部材８が挟持される方向（すなわち、光透過部材８の厚さ方向）と略直交する方向において、光透過部材８との間に隙間Ｇを有している。これにより、収容部材２と挟持部材９とのレーザ溶着時に溶融樹脂が隙間Ｇに納まり得るため、溶融樹脂が収容部材２の凹部３に流れ込むのを防止しつつ、収容部材２や挟持部材９に光透過部材８を強固に固定することができる。しかも、光透過部材８が配置される凹部４の加工精度を緩和することができる。
【００３６】
また、上記実施形態では、収容部材２がレーザ溶着用のレーザ光を略吸収する材料により形成されており、挟持部材９がレーザ溶着用のレーザ光を略透過する材料により形成されていたが、これに限定されない。例えば、収容部材２がレーザ溶着用のレーザ光を略透過する材料により形成されており、挟持部材９がレーザ溶着用のレーザ光を略吸収する材料により形成されていてもよいし、或いは、収容部材２及び挟持部材９の両方がレーザ溶着用のレーザ光を略透過する材料により形成されていてもよい。後者の場合、収容部材２と挟持部材９との間にレーザ光吸収体を介在させてレーザ溶着用のレーザ光を照射すれば、収容部材２と挟持部材９とをレーザ溶着することができる。更に、収容部材２及び挟持部材９の両方がレーザ溶着用のレーザ光を略吸収する材料により形成されていてもよい。この場合、光透過部材８が挟持される方向と略直交する方向から、収容部材２と挟持部材９との接触部にレーザ溶着用のレーザ光を照射すれば、収容部材２と挟持部材９とをレーザ溶着することができる。
【００３７】
また、上記実施形態では、収容部材２と挟持部材９とが、互いに離間する複数のレーザ溶着部Ｐにおいて、互いにレーザ溶着されていたが、収容部材２と挟持部材９とは、収容部材２と挟持部材９との接触部の全体において、互いにレーザ溶着されていてもよい。この場合、レーザ溶着用のレーザ光を接触部の全体に同時に照射してもよいし、或いは、接触部に沿ってレーザ溶着用のレーザ光を相対的に移動させながらレーザ溶着用のレーザ光を接触部の全体に照射してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明に係る光半導体デバイスの一実施形態の平面図である。
【図２】図１に示されたII−II線に沿っての断面図である。
【図３】図１に示された光半導体デバイスの分解斜視図である。
【図４】図１に示されたIV−IV線に沿っての部分断面図である。
【図５】レーザ溶着用治具の断面図である。
【図６】レーザ溶着用レーザ光照射装置の概略構成図である。
【図７】本発明に係る光半導体デバイスの他の実施形態の分解斜視図である。
【図８】図７に示された光半導体デバイスの部分断面図である。
【符号の説明】
【００３９】
１…光半導体デバイス、２…収容部材、３…凹部（収容空間）、３ｂ…開口部、４，１１…凹部、５…光半導体素子、８…光透過部材、９…挟持部材、１３…規制部、Ｐ…レーザ溶着部、Ｇ…隙間、Ｌ…レーザ光。
【図１】
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【図２】
2008277346.tif 000004
【図３】
2008277346.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
2008277346.tif 000008
【図７】
2008277346.tif 000009
【図８】
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