(57)【要約】【課題】放熱性、及び強度の双方に優れ、製造も容易な電子部品用ステム、電子部品、及びその製造方法を提供する。【解決手段】樹脂部材６の表面に金属外殻７が形成された基体２と、基体２と一体の複数のリード端子３、４、５と、リード端子５に設けられたヒートシンク８とを備えている。このことにより、高度な金型技術は必要とすることなくステムを作製でき、基体２は樹脂部材６と金属外殻７とが一体になっているので、基体が樹脂部材のみで形成されたものと比べて、放熱性、機械的強度、耐熱性の点で有利である。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂部材の表面に金属外殻が形成された基体と、前記基体と一体の複数のリード端子と、前記リード端子の少なくとも１本に設けられたヒートシンクとを備えたことを特徴とする電子部品用ステム。
【請求項２】
前記金属外殻は、前記ヒートシンクに設けられたリード端子に接触している請求項１に記載の電子部品用ステム。
【請求項３】
前記金属外殻は、前記樹脂部材の少なくとも側面を覆うように被覆されている請求項１に記載の電子部品用ステム。
【請求項４】
前記金属外殻は、前記樹脂部材にめっきされたものである請求項１に記載の電子部品用ステム。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかに記載の電子部品用ステムを用いた電子部品であって、前記ヒートシンクに電子部品の素子が固定されていることを特徴とする電子部品。
【請求項６】
前記電子部品用ステムの前記ヒートシンクがある側に、さらにキャップが装着されている請求項５に記載の電子部品。
【請求項７】
前記キャップは、前記金属外殻に当接している請求項６に記載の電子部品。
【請求項８】
リード線にヒートシンクを接合する工程と、リード線と一体の樹脂モールドを成形する工程と、前記樹脂モールドに金属外殻を形成して基体を形成する工程とを備え、
それぞれ連続した複数のリード線を前記各工程に順送りしながら、前記連続した複数のリード線に所定間隔で前記基体を形成し、
前記リード端子を所定長さに切断して電子部品用ステムを作製することを特徴とする電子部品用ステムの製造方法。
【請求項９】
前記基体が一体になった前記連続した複数のリード線をいったん巻き取り、前記巻き取られたリード線を巻き出して次工程に移行する請求項７に記載の電子部品用ステムの製造方法。
【請求項１０】
請求項８又は９に記載の電子部品用ステムの製造方法を含む電子部品の製造方法であって、前記ヒートシンクを接合する工程と前記リード端子を切断する工程との間、又は前記リード端子の切断の後に、前記ヒートシンクに電子部品の素子を固定する工程を備えたことを特徴とする電子部品の製造方法。
【請求項１１】
前記電子部品用ステムの前記ヒートシンクがある側にキャップを装着する工程をさらに備えた請求項１０に記載の電子部品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品を搭載する電子部品用ステムに関し、特に半導体レーザ装置等の発光装置として用いられる半導体装置用ステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図９に従来の電子部品用ステムの一例の斜視図を示している。図９（ａ）に示した構成は、プレス加工にて作製されたメタルベース１００にリード端子１０１、１０２をガラス１０５で封着したものである。ヒートシンク１０４は、メタルベース１００と一体になるように組み込まれている。この構成は、メタルベース１００が金属加工で形成されたものであるので、放熱性、強度共に優れている（下記特許文献１参照）。
【０００３】
図９（ｂ）に示した構成は、樹脂基体であるアイレット１０６にリード端子１０７、１０８、１０９が一体になっており、リード端子１０９にはヒートシンク１１０が接合されている。この構成は、アイレット１０６を樹脂基体としたことにより、材料費、組立費を低減するというものである（下記特許文献１参照）。
【０００４】
図９（ｃ）に示した構成は、樹脂基体１１１にリード端子１１２、１１３、１１１４が一体になっており、放熱板１１５がリード端子１１２、１１３を囲むように配置されている。この構成は、放熱板１１５にキャップ（図示せず）を当接させて、放熱性を向上させるというものである（下記特許文献２参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開昭６２−２５２１５４号公報
【０００６】
【特許文献２】
特開２０００−２５２５７５号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記のような従来の電子部品用ステムには、以下のような問題があった。図９（ａ）に示した電子部品用ステムは、ガラス１０５を封着する必要があり、材料費や組立工数が大きくなり、さらにメタルベース１００は冷間鍛造にて製造するものであり、高度な金型技術が必要であった。
【０００８】
図９（ｂ）に示した電子部品用ステムは、アイレット１０６は樹脂基体であるので、強度の確保が困難であった。さらに、ヒートシンク１１０に固定された素子からの熱はアイレット１０６に伝達されるが、アイレット１０６は樹脂基体であるので、金属で形成されたものと比べて放熱性効果が小さかった。
【０００９】
図９（ｃ）に示した電子部品用ステムは、放熱板１１５の形状により放熱性を向上させているが、放熱板１１５の構造が複雑であり、加工も容易ではなかった。
【００１０】
本発明は、前記のような従来の問題を解決するものであり、放熱性、及び強度の双方に優れ、製造も容易な電子部品用ステム、電子部品、及びその製造方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明の電子部品用ステムは、樹脂部材の表面に金属外殻が形成された基体と、前記基体と一体の複数のリード端子と、前記リード端子の少なくとも１本に設けられたヒートシンクとを備えたことを特徴とする。
【００１２】
本発明の電子部品は、前記本発明の電子部品用ステムを用いた電子部品であって、前記ヒートシンクに電子部品の素子が固定されていることを特徴とする。
【００１３】
次に本発明の電子部品用ステムの製造方法は、リード線にヒートシンクを接合する工程と、リード線と一体の樹脂モールドを成形する工程と、前記樹脂モールドに金属外殻を形成して基体を形成する工程とを備え、
それぞれ連続した複数のリード線を前記各工程に順送りしながら、前記連続した複数のリード線に所定間隔で前記基体を形成し、
前記リード端子を所定長さに切断して電子部品用ステムを作製することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の電子部品の製造方法は、前記電子部品用ステムの製造方法を含む電子部品の製造方法であって、前記ヒートシンクを接合する工程と前記リード端子を切断する工程との間、又は前記リード端子の切断の後に、前記ヒートシンクに電子部品の素子を固定する工程を備えたことを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の電子部品用ステム、及び電子部品は、樹脂部材の表面に金属外殻が形成された基体を備えているので、放熱性、機械的強度、耐熱性に優れており、かつ製造も容易である。
【００１６】
本発明の電子部品用ステムの製造方法、及び電子部品の製造方法は、電子部品用ステムを連続して生産できるので、生産性に優れ製造コストの削減にもなる。
【００１７】
前記本発明の電子部品用ステムにおいては、前記金属外殻は、前記ヒートシンクに設けられたリード端子に接触していることが好ましい。この構成によれば、ヒートシンクからリード端子に伝わった熱が、直接金属外殻に伝わるので放熱に有利となる。
【００１８】
また、前記金属外殻は、前記樹脂部材の少なくとも側面を覆うように被覆されていることが好ましい。この構成によれば、キャップを装着しても、金属外殻が形成された基体の側面は、外気に触れることになるので、放熱性に優れている。
【００１９】
また、前記金属外殻は、前記樹脂部材にめっきされたものであることが好ましい。この構成によれば、金属外殻は樹脂部材に対して隙や浮きが形成されないので、密着性に優れており、放熱効果や強度確保にも有利になる。
【００２０】
また、本発明の電子部品においては、前記電子部品用ステムの前記ヒートシンクがある側に、さらにキャップが装着されていることが好ましい。
【００２１】
また、この構成においては、前記キャップは、前記金属外殻に当接していることが好ましい。この構成によれば、金属外殻の熱が直接キャップに伝わるので放熱に有利となる。
【００２２】
前記本発明の電子部品用ステムの製造方法においては、前記基体が一体になった前記連続した複数のリード線をいったん巻き取り、前記巻き取られたリード線を巻き出して次工程に移行することが好ましい。この構成によれば、次工程が別の場所にある場合に有用である。
【００２３】
前記本発明の電子部品の製造方法においては、前記電子部品用ステムの前記ヒートシンクがある側にキャップを装着する工程をさらに備えたことが好ましい。
【００２４】
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２５】
（実施の形態１）
図１（ａ）は本発明の一実施の形態に係る電子部品用ステム（以下「ステム」という。）の斜視図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）の断面図である。本図に示したステム１は、基体２がステム本体を構成しており、基体２は樹脂成形品である樹脂モールド６と、金属外殻７（金属被覆）とが一体になったものである。
【００２６】
３本のリード端子３、４、５は、樹脂モールド６と一体になっており、このうちリード端子５には、ヒートシンク８が接合されている。ヒートシンク８には、ステム１の製造工程において、又はステム１が完成した後に、半導体素子９が固定される。半導体素子９としては、例えば半導体レーザ素子等の発光素子がある。ヒートシンク８は、半導体素子９が発熱した熱を放熱させる役割があり、電気導通性、放熱性の双方に優れたアルミニウム、銅、又は銅合金等で形成されている。
【００２７】
金属外殻７は、樹脂モールド６の外周側面を囲むように形成されており、上面及び下面の一部にも及んでいる。樹脂モールド６の上面及び下面においては、金属外殻７は、ヒートシンク８が接合されたリード端子５に接触している。金属外殻７は、ステム１の放熱効果を高め、かつ強度を向上させる目的で設けられている。半導体素子９からヒートシンク８に伝達した熱は、ヒートシンク８から放熱する。ヒートシンク８に伝わった熱は、リード端子５を介して金属外殻７にも伝達し、金属外殻７から放熱されることになる。リード端子５からの熱は、樹脂モールド６にも伝わるが、金属外殻７に比べ、樹脂モールド６の放熱性は低く、樹脂モールド６自体では十分な放熱効果を発揮することができない。
【００２８】
本実施の形態は、基体２は樹脂モールド６に金属外殻７が一体になっているので、基体２が樹脂モールドのみで形成されたものに比べて放熱性を向上させている。前記のように金属外殻７は、樹脂モールド６の外周側面を囲むように形成されているので、基体２の上面を覆うようにキャップを取りつけた場合であても、放熱効果は十分に発揮できる。
【００２９】
さらに、金属外殻７を有していることにより、放熱性の向上に止まらず、ステム全体の機械的強度の向上にもなる。また、耐熱性も向上することになり、使用時における温度上昇に対する信頼性が高くなる。
【００３０】
金属外殻７により、機械的強度や耐熱性が向上すれば、樹脂モールド６に用いる材料の選択肢も増えるという利点がある。すなわち、金属外殻７の形成により、樹脂モールド６の強度や耐熱性を下げた場合であっても、これを金属外殻７の形成により補えば、基体２としての全体的な強度や耐熱性を確保できるようにすることができる。例えば、樹脂モールド６の材料を、熱硬化性樹脂に代えて、これに比べ安価な熱可塑性樹脂を用いることができる場合もある。熱硬化性樹脂の例としては、エポキシ樹脂があり、熱可塑性樹脂の例としては、ＡＢＳ（アクリロニトリル  ブタジエン  スチレン）、ＰＰＳ（ポリ  フェニレン  サルファイド）、ＰＥＥＫ（ポリ  エーテル  エーテル  ケトン）、ＬＣＰ（液晶ポリエステル）がある。
【００３１】
金属外殻７は、樹脂モールド６に例えば放熱性に優れた銅めっきをして形成する。また、ニッケルめっきでもよく、銅めっきとニッケルめっきとの２層にしてもよい。めっきで形成された金属外殻７は、単にアルミニウムや銅の箔を後付けしたものと比べて、樹脂モールド６に対して隙や浮きが形成されないので、密着性に優れている。このため、放熱効果に優れており、強度確保にも有利になる。また、蒸着やスパッタリングにより、金属外殻７を形成してもよい。
【００３２】
ここで、本実施の形態に係るステム１を図９に示した従来例と比較してみると、ステム１は樹脂モールド６と３本のリード端子３、４、５とが一体成形されているので、図９（ａ）の構成のようなガラス１０５は不要となり、材料費、工数を削減できる。また、ステム１は金属ステムを使う必要がないので、高度な金型技術は必要とすることなく作製できる。
【００３３】
図９（ｂ）の構成は、基体が樹脂モールドで形成されているのに対して、本実施の形態に係るステム１は、基体２が樹脂モールド６と金属外殻７とが一体になったものである。このため、前記のように、ステム１は、図９（ｂ）の構成に比べ、放熱性、機械的強度、耐熱性の点で有利である。
【００３４】
図９（ｃ）の構成は、複雑な構造のヒートシンクを用いて、放熱性を向上させるようにしているが、本実施の形態に係るステム１は、金属外殻７により放熱性を確保しているので、ヒートシンク８は板状の単純形状で足り、製造コストを抑えることができ、かつ取り付けも容易であり生産性に優れている。
【００３５】
（実施の形態２）
以下、図２〜６を参照しながら、ステムの製造方法に係る実施の形態について説明する。図２は、プレス工程から成形工程までを示しており、図３はマスキング工程から、めっき工程までを示している。なお、便宜上、これらの工程を２つの図面に分けて記載しているが、図２の成形工程６０と図３のマスキング工程７０とはリード線を介して連続している。
【００３６】
図２、３に示した工程は、プレス工程４０、溶接工程５０、成形工程６０、マスキング工程７０、及びめっき工程８０の各工程が連続しており、一対の巻き出しローラ１０から巻き出されたリード線１３、１４、及び巻き出しローラ１１から巻き出されたリード線１５は、各工程を順送りされた後、巻き取りローラ２２に巻き取られて行く。なお、本図の例では巻き出しローラは、２個の巻き出しローラ１０と１個の巻き出しローラ１１との合計３個であるが、一対の巻き出しローラ１０、及び２本のリード線１３、１４は、それぞれ並列して配置されているので、図示はそれぞれの一方のみとなっている。
【００３７】
以下、工程順に説明する。プレス工程４０においては、プレス機１２を用いて、一対の巻き出しローラ１０から巻き出された２本のリード線１３、１４にプレス加工する。図５（ａ）はプレス後のリード線１２の斜視図を示している。プレス機１３によるプレス部分は、扁平状に変形し、ワイヤボンディング用の窪み１３ａが形成されている。リード線１３について説明したが、リード線１４についても同様である。
【００３８】
溶接工程５０においては、巻き出しローラ１１から巻き出されたリード線１５にヒートシンク１８を溶接する。溶接は溶接機１６を用いて行い、リード線１５に、パーツフィーダ１７によって順次送られてくるヒートシンク１８を溶接する。図５（ｂ）は溶接後のリード線１５の斜視図を示している。リード線１５には、平板状のヒートシンク１８が溶接により接合されている。
【００３９】
溶接完了後は、成形工程６０に移行する。成形機１９には、プレス加工した２本のリード線１３、１４と、ヒートシンク１８が溶接されたリード線１５が送られてくる。成形機１９によって、リード線１３、１４、及びリード線１５と一体なるように成形された樹脂モールドが成形される。
【００４０】
図６に、成形工程６０を経た状態の斜視図を示している。３本のリード線１３、１４、１５の束には、所定間隔で樹脂モールド２０が一体に成形されている。各樹脂モールド２０のそれぞれに、ヒートシンク１８、及び一対の窪み１３ａ、１４ａが対応して、樹脂モールド２０とリード線との成形体２１を形成している。成形機１９による成形が完了する毎に、成形体２１が成形機１９から所定間隔で連続して搬出され、マスキング工程７０に移行する。
【００４１】
マスキング工程７０において、隣接する樹脂モールド２０間がマスキングテープ２３によってマスキングされる。図７は、マスキング後の状態の斜視図を示している。マスキングにより、２本のリード線１３、１４の束は、マスキングテープ２３によって包み込まれる。このマスキングにより、２本のリード線の束に加え、樹脂モールド２０の平面部２０ａのうち、マスキングテープ２３の外周の内側がマスキングされることになる。
【００４２】
マスキングされた後は、めっき工程８０へと移行し、図７に示した樹脂モールド２０のうち、マスキングされていない部分がめっきされることになる。すなわち、樹脂モールド２０のうち、外周側面部と、平面部２０ａのうち外周縁から所定距離の部分がめっきされることになる（図１（ａ）の陰影部参照）。めっき工程８０を終えた成形体２１は、巻取りローラ２２に巻き取られる。
【００４３】
巻き取り完了後は、巻き取りローラ２２を移動させて、図４に示した次工程へ移行する。巻き取りローラ２２は、図４に示した工程においては、巻き出しローラとして用いられる。このように、一旦巻き取りを完了した巻き取りローラ２２を別の場所に移動させ、巻き出しローラとして用いる方法によれば、次工程が別の場所にある場合に有用である。
【００４４】
ローラ２２から巻き出された成形体２１は、半導体素子接合工程９０に移行する。半導体素子接合工程９０においては、半導体素子接合機２５を用いて、ヒートシンク１８に半導体素子を接合する。半導体素子の接合後は、カット工程１００へ移行し、切断機２６によってリード線が所定長さに切断される。切断機２６からは、ヒートシンク１８が接合されたリード端子、及び一対の窪み１３ａ、１４ａが形成された２本のリード端子が一体になったステム２７が、搬出されることになる。これらのステム２７は、整列工程１１０において、整列機（図示せず）によって、パレット上に整列することになる。
【００４５】
本実施の形態に係る製造方法は、リード線の束を各工程に順送りしながら、電子部品用ステムを生産するので、各工程はリード線の束を介して連続しており、電子部品用ステムを連続して生産でき、生産性に優れており、製造コストの削減にもなる。
【００４６】
なお、本実施の形態で説明した製造方法は、半導体素子接合工程９０を備えているので、カット工程１００を経て得られたステム２７は、ヒートシンク１８に半導素子が接合されていることになる。すなわち、本実施の形態の製造方法は、ステム２７の製造方法でもあり、ステム２７に半導素子が接合された電子部品の製造方法でもある。半導体素子接合工程９０を省き、半導素子が接合されていないステム２７を製造してもよく、カット工程１００を終えて、いったんステム２７を作製した後に、半導体素子を接合してもよい。
【００４７】
また、めっき工程８０を終えた成形体２１を、いったん巻取りローラ２２に巻き取る例で説明したが、これに限るものではなく、他の工程例えば成形工程６０終えた成形体２１を巻き取るようにしてもよい。
【００４８】
また、製造設備のレイアウトに特別制約が無ければ、前記のような工程の中間における巻取りは必ずしも必要ではなく、巻取りを行うことなく全工程が連続したものとしてもよい。
【００４９】
（実施の形態３）
実施の形態３は、ステムを用いた電子部品に関するものである。図８は、前記実施の形態１に係るステム１を用いた半導体レーザ装置の断面図である。本図に示した半導体レーザ装置３１は、実施の形態２で説明した製造方法によりステム１を作製した後に、以下に説明する部品を追加することにより得られる。
【００５０】
ステム１のヒートシンク８には、半導体レーザ素子９が固定されている。半導体レーザ素子９とリード端子３、４との間は、ワイヤボンディングにより金属細線で接合されている。また、発光素子である半導体レーザ素子９に加え、受光素子３０もステム１に搭載されている。
【００５１】
ステム１の上面に追加部品の装着が完了した後は、ステム１の上面に、キャップ２９を装着して半導体レーザ装置２９を完成する。キャップ２９の開口２９ａには、光透過板２８が接合される場合もある。キャップ２９を装着しても、金属外殻７が形成された基体２の外周面は、外気に触れることになるので、放熱性は良好である。また、キャップ２９を金属外殻７に当接するように装着すれば、放熱性の向上に有利になる。特にキャップ２９が金属キャップの場合、この構成は有用である。
【００５２】
なお、半導体レーザ装置の例で説明したが、本発明のステムに他の電子部品の素子を搭載して用いてもよい。本発明のステムは放熱効果に優れているので、特に高出力の発光素子の搭載に適しており、例えば高出力発光ダイオード用のステムとして用いてもよい。
【００５３】
【発明の効果】
以上のように、本発明の電子部品用ステム、及び電子部品によれば、樹脂部材の表面に金属外殻が形成された基体を備えているので、放熱性、機械的強度、耐熱性に優れており、かつ製造も容易である。
【００５４】
また、本発明の電子部品用ステムの製造方法、及び電子部品の製造方法によれば、電子部品用ステムを連続して生産できるので、生産性に優れ製造コストの削減にもなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）本発明の一実施形態に係る電子部品用ステムの斜視図
（ｂ）図１（ａ）に示した電子部品用ステムの断面図
【図２】本発明の一実施形態に係るプレス工程から成形工程までを示す工程図
【図３】本発明の一実施形態に係るマスキング工程からめっき工程までを示す工程図
【図４】本発明の一実施形態に係る半導体素子接合工程から、完成品の整列工程までを示す工程図
【図５】（ａ）本発明の一実施形態に係るプレス後のリード線の斜視図
（ｂ）本発明の一実施形態に係るヒートシンク溶接後のリード線の斜視図
【図６】本発明の一実施形態に係る成形工程を経た状態の斜視図
【図７】本発明の一実施形態に係るマスキング後の状態の斜視図
【図８】本発明の一実施形態に係る半導体レーザ装置の断面図
【図９】従来の電子部品用ステムの一例を示す斜視図
【符号の説明】
１，２６  電子部品用ステム
２  基体
３，４，５  リード端子
６  樹脂部材
７  金属外殻
８，１８  ヒートシンク
９  半導体素子
１３，１４，１５  リード線
４０  プレス工程
５０  溶接工程
６０  成形工程
７０  マスキング工程
８０  めっき工程
９０  切断工程
１００  半導体素子接合工程
１１０  整列工程
【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】
2004273854.tif 000008
【図７】
2004273854.tif 000009
【図８】
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【図９】
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