JP2003309314A - 集積光学素子及びその製造方法 - Google Patents
集積光学素子及びその製造方法Info
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- JP2003309314A JP2003309314A JP2002115365A JP2002115365A JP2003309314A JP 2003309314 A JP2003309314 A JP 2003309314A JP 2002115365 A JP2002115365 A JP 2002115365A JP 2002115365 A JP2002115365 A JP 2002115365A JP 2003309314 A JP2003309314 A JP 2003309314A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 安価にパッケージを構成し、簡易な工程によ
り製造コストの増大を抑えつつ高位置精度と高放熱効率
とを同時に達成することを可能にする集積光学素子及び
その製造方法を提供する。 【解決手段】 リードフレーム11上に少なくとも発光
素子14がサブマウント13を介して接着され、リード
フレーム11に形成された凹部11Aに埋め込まれた半
田12によりサブマウント13とリードフレーム11と
の接着がなされている集積光学素子10を構成する。ま
た、リードフレーム11に凹部11Aを形成し、この凹
部11Aに半田12を供給し、サブマウント13を半田
12上に載置し、加熱処理により半田12による接着を
完了させて上記集積光学素子10を製造する。
り製造コストの増大を抑えつつ高位置精度と高放熱効率
とを同時に達成することを可能にする集積光学素子及び
その製造方法を提供する。 【解決手段】 リードフレーム11上に少なくとも発光
素子14がサブマウント13を介して接着され、リード
フレーム11に形成された凹部11Aに埋め込まれた半
田12によりサブマウント13とリードフレーム11と
の接着がなされている集積光学素子10を構成する。ま
た、リードフレーム11に凹部11Aを形成し、この凹
部11Aに半田12を供給し、サブマウント13を半田
12上に載置し、加熱処理により半田12による接着を
完了させて上記集積光学素子10を製造する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、発光素子を少なく
とも有して成り、リードフレーム上に直接或いはサブマ
ウントを介して発光素子を接着して成る集積光学素子及
びその製造方法に係わり、光ディスク装置やレーザディ
スプレイに代表される表示装置や、光ファイバーでカッ
プリングさせる通信用装置に用いられる集積光学素子に
適用して好適なものである。
とも有して成り、リードフレーム上に直接或いはサブマ
ウントを介して発光素子を接着して成る集積光学素子及
びその製造方法に係わり、光ディスク装置やレーザディ
スプレイに代表される表示装置や、光ファイバーでカッ
プリングさせる通信用装置に用いられる集積光学素子に
適用して好適なものである。
【0002】
【従来の技術】例えばCD(コンパクトディスク)、M
D(ミニディスク)、DVD(デジタルビデオディスク
又はデジタルバーサタイルディスク)等の光ディスク用
の光ディスク装置において、その光学ピックアップ等に
用いられる集積光学素子は、例えばリードフレーム上に
発光素子、受光素子、レンズ、プリズム等の光学部品が
搭載されて構成されている。
D(ミニディスク)、DVD(デジタルビデオディスク
又はデジタルバーサタイルディスク)等の光ディスク用
の光ディスク装置において、その光学ピックアップ等に
用いられる集積光学素子は、例えばリードフレーム上に
発光素子、受光素子、レンズ、プリズム等の光学部品が
搭載されて構成されている。
【0003】ここで、従来のリードフレームを用いた集
積光学素子の断面図を図13に示す。図13に示すよう
に、例えば半導体レーザから成る発光素子51がサブマ
ウント52上に搭載され、このサブマウント52がリー
ドフレーム54に取り付けられている。尚、サブマウン
ト52として、シリコン等の半導体デバイスが使用され
ていることもある。この半導体デバイスは、半導体レー
ザの発光強度をモニタするディテクタ機能、さらには演
算回路が作りこまれている場合が多い。さらに、図示し
ない複数のレンズ、回折格子、HOE(ホログラフィッ
ク光学素子)が作り込まれているマルチレンズ、複数の
光学ガラスや水晶板を張り合わせることにより構成され
る複合プリズム等が実装される場合もある。
積光学素子の断面図を図13に示す。図13に示すよう
に、例えば半導体レーザから成る発光素子51がサブマ
ウント52上に搭載され、このサブマウント52がリー
ドフレーム54に取り付けられている。尚、サブマウン
ト52として、シリコン等の半導体デバイスが使用され
ていることもある。この半導体デバイスは、半導体レー
ザの発光強度をモニタするディテクタ機能、さらには演
算回路が作りこまれている場合が多い。さらに、図示し
ない複数のレンズ、回折格子、HOE(ホログラフィッ
ク光学素子)が作り込まれているマルチレンズ、複数の
光学ガラスや水晶板を張り合わせることにより構成され
る複合プリズム等が実装される場合もある。
【0004】また、リードフレーム54は、発光素子5
1等、集積光学素子に対するパッケージの役割をしてい
る。一般的に、パッケージにはセラミックスやリードフ
レームが使用されるが、価格的な面から、現状では特殊
な場合を除いて安価なリードフレームが用いられてい
る。
1等、集積光学素子に対するパッケージの役割をしてい
る。一般的に、パッケージにはセラミックスやリードフ
レームが使用されるが、価格的な面から、現状では特殊
な場合を除いて安価なリードフレームが用いられてい
る。
【0005】ところで、リードフレーム54に、集積光
学素子を搭載したサブマウント52を接着する場合に
は、リードフレーム54とサブマウント52とを精度良
く位置合わせする必要がある。また、リードフレーム5
4用の接着剤、例えばAgペーストや半田等は、加熱処
理により接着が完了するようになっているため、接着の
際に加熱処理を必要とする。
学素子を搭載したサブマウント52を接着する場合に
は、リードフレーム54とサブマウント52とを精度良
く位置合わせする必要がある。また、リードフレーム5
4用の接着剤、例えばAgペーストや半田等は、加熱処
理により接着が完了するようになっているため、接着の
際に加熱処理を必要とする。
【0006】このため、以下のようにして、リードフレ
ーム54に集積光学素子を搭載したサブマウント52を
接着している。まず、リードフレーム54上の所定の位
置に、接着剤例えばAgペースト53を塗布する。その
後、適当なマーク位置に基づいて、集積光学素子例えば
その発光素子51を位置決めし、これをリードフレーム
54上に塗布されたAgペースト53の上に配置する。
さらに、加熱処理を行って、Agペースト53の接着を
完了させる。
ーム54に集積光学素子を搭載したサブマウント52を
接着している。まず、リードフレーム54上の所定の位
置に、接着剤例えばAgペースト53を塗布する。その
後、適当なマーク位置に基づいて、集積光学素子例えば
その発光素子51を位置決めし、これをリードフレーム
54上に塗布されたAgペースト53の上に配置する。
さらに、加熱処理を行って、Agペースト53の接着を
完了させる。
【0007】リードフレーム54とサブマウント52と
を位置合わせする装置(以下位置決め機とする)と加熱
処理を行う装置とは、別々に構成することが望ましい。
これは、位置決め機で加熱を行うと、加熱によりリード
フレームや装置に伸び等の変形を生じることにより位置
がずれたり、或いは処理に要する時間が長くなったりと
いった不具合が生じるためである。即ち位置決め機によ
り、リードフレーム54と発光素子51等が搭載された
サブマウント52とを位置合わせする。その後、位置決
め機から加熱処理装置(以下加熱機とする)へ移送す
る。次に、加熱機において複数の集積光学素子を一括し
て加熱処理して、接着を完了させる。
を位置合わせする装置(以下位置決め機とする)と加熱
処理を行う装置とは、別々に構成することが望ましい。
これは、位置決め機で加熱を行うと、加熱によりリード
フレームや装置に伸び等の変形を生じることにより位置
がずれたり、或いは処理に要する時間が長くなったりと
いった不具合が生じるためである。即ち位置決め機によ
り、リードフレーム54と発光素子51等が搭載された
サブマウント52とを位置合わせする。その後、位置決
め機から加熱処理装置(以下加熱機とする)へ移送す
る。次に、加熱機において複数の集積光学素子を一括し
て加熱処理して、接着を完了させる。
【0008】従来、リードフレーム54と、発光素子5
1を搭載したサブマウント52との接着には、通常Ag
ペースト53が用いられている。これは、Agペースト
53が未硬化状態でペースト状となっているため、その
表面張力により位置決め機から加熱機へ移送する際に発
光素子51とリードフレーム54との位置精度を保つこ
とができるからである。即ち図14Aに示すように、サ
ブマウント52の側面からリードフレーム54の表面に
かけてAgペースト53が濡れ広がってフィレットが構
成され、このときAgペースト53の表面張力により、
サブマウント52に対して太い矢印で示す力が働くた
め、サブマウント52を固定して発光素子51とリード
フレーム54との位置精度を保つことができる。尚、フ
ィレットの状態は、大気圧やAgペースト53の粘度、
並びにリードフレーム54上での濡れ性(広がり)によ
り決まる。
1を搭載したサブマウント52との接着には、通常Ag
ペースト53が用いられている。これは、Agペースト
53が未硬化状態でペースト状となっているため、その
表面張力により位置決め機から加熱機へ移送する際に発
光素子51とリードフレーム54との位置精度を保つこ
とができるからである。即ち図14Aに示すように、サ
ブマウント52の側面からリードフレーム54の表面に
かけてAgペースト53が濡れ広がってフィレットが構
成され、このときAgペースト53の表面張力により、
サブマウント52に対して太い矢印で示す力が働くた
め、サブマウント52を固定して発光素子51とリード
フレーム54との位置精度を保つことができる。尚、フ
ィレットの状態は、大気圧やAgペースト53の粘度、
並びにリードフレーム54上での濡れ性(広がり)によ
り決まる。
【0009】一方、リードフレーム54は、発光素子5
1や受光素子を収納する他にも、発光素子51や受光素
子といった電気的に動作する部品から発生する熱を効率
よく逃がす放熱の役割を有する。即ち図14Bに示すよ
うに、発光素子51から発生する熱を、サブマウント5
2及びAgペースト53を通じて、リードフレーム54
へ放熱させて逃がすことができる。
1や受光素子を収納する他にも、発光素子51や受光素
子といった電気的に動作する部品から発生する熱を効率
よく逃がす放熱の役割を有する。即ち図14Bに示すよ
うに、発光素子51から発生する熱を、サブマウント5
2及びAgペースト53を通じて、リードフレーム54
へ放熱させて逃がすことができる。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】ところで、光記録媒体
例えば光ディスクの分野においては、媒体の記録密度、
転送速度の向上のために、発光素子の高光出力化や短波
長化の要求が高まっている。このように発光素子の光出
力を高めたり、光の波長を短くしたりすることは、発光
素子の駆動電力が大きくなり、同時に発光素子からの発
熱量が大きくなることを意味する。
例えば光ディスクの分野においては、媒体の記録密度、
転送速度の向上のために、発光素子の高光出力化や短波
長化の要求が高まっている。このように発光素子の光出
力を高めたり、光の波長を短くしたりすることは、発光
素子の駆動電力が大きくなり、同時に発光素子からの発
熱量が大きくなることを意味する。
【0011】即ち図15Aに示すように、半導体レーザ
において、その光出力−電流特性(L−I特性)は、あ
る程度の電流値(しきい値以下)までは光出力が小さ
く、それ以上の電流値では電流の増加に伴い光出力が増
大する。また、電圧−電流特性(V−I特性)は、電流
が小さいうちは電圧の増加率が大きく、電流が大きくな
ると電圧の増加率が小さくなるが、電流が大きいほど電
圧が大きくなる。ここで、図15Aに示す高い光出力L
highと低い光出力Llowの場合を比較して考え
る。このとき、Llow<Lhighであるから、L−
I特性より、電流についてIlow<Ihighとな
る。さらに、V−I特性より、電圧についてVlow<
Vhighとなる。駆動電力Pは、P=I×Vであるこ
とから、Plow<Phighとなる。従って、光出力
Lが大きいほど駆動電力Pが大きくなることがわかる。
において、その光出力−電流特性(L−I特性)は、あ
る程度の電流値(しきい値以下)までは光出力が小さ
く、それ以上の電流値では電流の増加に伴い光出力が増
大する。また、電圧−電流特性(V−I特性)は、電流
が小さいうちは電圧の増加率が大きく、電流が大きくな
ると電圧の増加率が小さくなるが、電流が大きいほど電
圧が大きくなる。ここで、図15Aに示す高い光出力L
highと低い光出力Llowの場合を比較して考え
る。このとき、Llow<Lhighであるから、L−
I特性より、電流についてIlow<Ihighとな
る。さらに、V−I特性より、電圧についてVlow<
Vhighとなる。駆動電力Pは、P=I×Vであるこ
とから、Plow<Phighとなる。従って、光出力
Lが大きいほど駆動電力Pが大きくなることがわかる。
【0012】また、波長と発光素子の一般的な駆動電圧
Vとの関係を図15Bに示す。CDやMD用の波長78
0nmでは駆動電圧が1.8V、DVD用の波長650
nmでは駆動電圧が2.5Vとなっており、波長を40
0nmと短くすると駆動電圧が5.5Vとなる。従っ
て、波長が短いほど駆動電圧Vが大きくなり、図15A
から駆動電力Pも大きくなることがわかる。
Vとの関係を図15Bに示す。CDやMD用の波長78
0nmでは駆動電圧が1.8V、DVD用の波長650
nmでは駆動電圧が2.5Vとなっており、波長を40
0nmと短くすると駆動電圧が5.5Vとなる。従っ
て、波長が短いほど駆動電圧Vが大きくなり、図15A
から駆動電力Pも大きくなることがわかる。
【0013】しかしながら、Agペーストは有機接着剤
に銀粒子を分散させたものであるため、半田と比較して
熱伝導率が1桁ないし2桁小さい。即ちAgペースト
は、半田と比較して熱伝導性能が劣っているため、発光
素子の動作時の発熱を充分に放熱することができずに、
発光素子(半導体レーザチップ)の温度が上昇してしま
うことが考えられる。
に銀粒子を分散させたものであるため、半田と比較して
熱伝導率が1桁ないし2桁小さい。即ちAgペースト
は、半田と比較して熱伝導性能が劣っているため、発光
素子の動作時の発熱を充分に放熱することができずに、
発光素子(半導体レーザチップ)の温度が上昇してしま
うことが考えられる。
【0014】特に、上述のように高光出力化や短波長化
によって発熱量が大きくなるため、Agペーストによっ
て接着を行う構成は、発光素子の高光出力化や短波長化
の要求に応えることが困難である。
によって発熱量が大きくなるため、Agペーストによっ
て接着を行う構成は、発光素子の高光出力化や短波長化
の要求に応えることが困難である。
【0015】また、光ディスクの高記録密度化が進むこ
とによって、位置決め精度も高くすることが求められて
いる。即ち高記録密度化のために、対物レンズの開口数
NAが大きくなり、いわゆる横倍率や縦倍率が高くなる
ため、発光素子の発光点の位置精度を高くする必要が生
じる。
とによって、位置決め精度も高くすることが求められて
いる。即ち高記録密度化のために、対物レンズの開口数
NAが大きくなり、いわゆる横倍率や縦倍率が高くなる
ため、発光素子の発光点の位置精度を高くする必要が生
じる。
【0016】そして、リードフレームと発光素子を搭載
したサブマウント或いは発光素子との接着剤に半田を用
いた場合には、半田をどのような形態で供給するかとい
うことと、位置決め精度が低くなることが問題となる。
尚、上述のようにAgペーストにより接着した場合に
は、±5μm以上の精度で位置決めが可能である。
したサブマウント或いは発光素子との接着剤に半田を用
いた場合には、半田をどのような形態で供給するかとい
うことと、位置決め精度が低くなることが問題となる。
尚、上述のようにAgペーストにより接着した場合に
は、±5μm以上の精度で位置決めが可能である。
【0017】従来、半田の形態には、糸状の半田、クリ
ーム状の半田、シート状の半田が存在する。これらは、
その形状に違いはあるものの、加熱するとリードフレー
ム上で広がることは共通しており、その広がり量は、加
熱温度と時間、そして半田の供給量によって決まる。即
ち、半田がリードフレーム上で広がってしまうため、そ
の上に位置決めして仮置きした発光素子のあおり方向、
水平、垂直方向の移動が起こる。その移動量は前述した
半田の広がり量によって決まるため、位置決め機での仮
置き精度(位置決め精度)に加え、さらに加熱時の移動
量が上乗せされる。このため、従来のAgペーストに比
べ位置精度が劣ってしまう。
ーム状の半田、シート状の半田が存在する。これらは、
その形状に違いはあるものの、加熱するとリードフレー
ム上で広がることは共通しており、その広がり量は、加
熱温度と時間、そして半田の供給量によって決まる。即
ち、半田がリードフレーム上で広がってしまうため、そ
の上に位置決めして仮置きした発光素子のあおり方向、
水平、垂直方向の移動が起こる。その移動量は前述した
半田の広がり量によって決まるため、位置決め機での仮
置き精度(位置決め精度)に加え、さらに加熱時の移動
量が上乗せされる。このため、従来のAgペーストに比
べ位置精度が劣ってしまう。
【0018】また、リードフレームとその他の部品とを
接着する場合に、リードフレーム上に微小な半田バンプ
を形成するものがある。このような半田バンプを形成す
る場合には、リードフレーム上にマスクをかけ、蒸着
法、めっき法、或いはスクリーン印刷法といった方法で
半田の供給が行われる。例えば蒸着法では、フォトリソ
グラフィを用いたマスキングの後に蒸着を行うといった
方法で、1μm程度の高位置精度を達成することが可能
である。しかしながら、この方法では、工程数が増えて
製造コストが増大する欠点を有する。例えばめっき法で
は、位置精度を確保するためのマスキングが必要となる
ため、同様にこの工程により製造コストが増大する。例
えばスクリーン印刷法では、印刷のにじみによる位置精
度の悪化(100μm程度)が発生するといった欠点を
有する。
接着する場合に、リードフレーム上に微小な半田バンプ
を形成するものがある。このような半田バンプを形成す
る場合には、リードフレーム上にマスクをかけ、蒸着
法、めっき法、或いはスクリーン印刷法といった方法で
半田の供給が行われる。例えば蒸着法では、フォトリソ
グラフィを用いたマスキングの後に蒸着を行うといった
方法で、1μm程度の高位置精度を達成することが可能
である。しかしながら、この方法では、工程数が増えて
製造コストが増大する欠点を有する。例えばめっき法で
は、位置精度を確保するためのマスキングが必要となる
ため、同様にこの工程により製造コストが増大する。例
えばスクリーン印刷法では、印刷のにじみによる位置精
度の悪化(100μm程度)が発生するといった欠点を
有する。
【0019】従って、半田バンプを形成する方法は、リ
ードフレーム上に発光素子を搭載したサブマウント或い
は発光素子を接着する場合には適していないものであ
る。
ードフレーム上に発光素子を搭載したサブマウント或い
は発光素子を接着する場合には適していないものであ
る。
【0020】上述した問題の解決のために、本発明にお
いては、安価にパッケージを構成し、簡易な工程により
製造コストの増大を抑えつつ高位置精度と高放熱効率と
を同時に達成することを可能にする集積光学素子及びそ
の製造方法を提供するものである。
いては、安価にパッケージを構成し、簡易な工程により
製造コストの増大を抑えつつ高位置精度と高放熱効率と
を同時に達成することを可能にする集積光学素子及びそ
の製造方法を提供するものである。
【0021】
【課題を解決するための手段】本発明の集積光学素子
は、リードフレーム上に少なくとも発光素子が直接或い
はサブマウントを介して接着されて成り、リードフレー
ムに凹部が形成され、この凹部に埋め込まれた半田によ
り発光素子或いはサブマウントとリードフレームとの接
着がなされているものである。
は、リードフレーム上に少なくとも発光素子が直接或い
はサブマウントを介して接着されて成り、リードフレー
ムに凹部が形成され、この凹部に埋め込まれた半田によ
り発光素子或いはサブマウントとリードフレームとの接
着がなされているものである。
【0022】上述の本発明の集積光学素子の構成によれ
ば、リードフレームに凹部が形成され、この凹部に埋め
込まれた半田により発光素子或いはサブマウントとリー
ドフレームとの接着がなされていることにより、リード
フレームの凹部によって接着のための加熱処理における
半田の広がりを規制することができる。これにより、こ
の構成の集積光学素子を製造する際に、発光素子とリー
ドフレームとの間の位置精度を高く維持することが可能
になる。また、半田により接着されているため、Agペ
ーストにより接着を行った場合と比較して、発光素子か
らの熱を効率よく放熱させることができる。
ば、リードフレームに凹部が形成され、この凹部に埋め
込まれた半田により発光素子或いはサブマウントとリー
ドフレームとの接着がなされていることにより、リード
フレームの凹部によって接着のための加熱処理における
半田の広がりを規制することができる。これにより、こ
の構成の集積光学素子を製造する際に、発光素子とリー
ドフレームとの間の位置精度を高く維持することが可能
になる。また、半田により接着されているため、Agペ
ーストにより接着を行った場合と比較して、発光素子か
らの熱を効率よく放熱させることができる。
【0023】本発明の集積光学素子は、リードフレーム
上に少なくとも発光素子が直接或いはサブマウントを介
して接着されて成り、リードフレームに貫通孔が形成さ
れ、この貫通孔の内部に埋め込まれた半田により発光素
子或いはサブマウントとリードフレームとの接着がなさ
れているものである。
上に少なくとも発光素子が直接或いはサブマウントを介
して接着されて成り、リードフレームに貫通孔が形成さ
れ、この貫通孔の内部に埋め込まれた半田により発光素
子或いはサブマウントとリードフレームとの接着がなさ
れているものである。
【0024】上述の本発明の集積光学素子の構成によれ
ば、リードフレームに貫通孔が形成され、この貫通孔の
内部に埋め込まれた半田により発光素子或いはサブマウ
ントとリードフレームとの接着がなされていることによ
り、リードフレームの貫通孔によって接着のための加熱
処理における半田の広がりを規制することができる。こ
れにより、この構成の集積光学素子を製造する際に、発
光素子とリードフレームとの間の位置精度を高く維持す
ることが可能になる。また、半田により接着されている
ため、Agペーストにより接着を行った場合と比較し
て、発光素子からの熱を効率よく放熱させることができ
る。
ば、リードフレームに貫通孔が形成され、この貫通孔の
内部に埋め込まれた半田により発光素子或いはサブマウ
ントとリードフレームとの接着がなされていることによ
り、リードフレームの貫通孔によって接着のための加熱
処理における半田の広がりを規制することができる。こ
れにより、この構成の集積光学素子を製造する際に、発
光素子とリードフレームとの間の位置精度を高く維持す
ることが可能になる。また、半田により接着されている
ため、Agペーストにより接着を行った場合と比較し
て、発光素子からの熱を効率よく放熱させることができ
る。
【0025】本発明の集積光学素子の製造方法は、リー
ドフレーム上に少なくとも発光素子が直接或いはサブマ
ウントを介して接着されて成る集積光学素子を製造する
際に、リードフレームに凹部を形成し、このリードフレ
ームの凹部に半田を供給し、発光素子或いは発光素子を
搭載したサブマウントを半田上に載置し、加熱処理によ
り半田による接着を完了させるものである。
ドフレーム上に少なくとも発光素子が直接或いはサブマ
ウントを介して接着されて成る集積光学素子を製造する
際に、リードフレームに凹部を形成し、このリードフレ
ームの凹部に半田を供給し、発光素子或いは発光素子を
搭載したサブマウントを半田上に載置し、加熱処理によ
り半田による接着を完了させるものである。
【0026】上述の本発明の集積光学素子の製造方法に
よれば、リードフレームに凹部を形成し、この凹部に半
田を供給して、その上に発光素子或いは発光素子を搭載
したサブマウントを載置して、加熱処理を行うことによ
り、加熱処理による半田の広がりをリードフレームに形
成した凹部によって規制して、発光素子或いはサブマウ
ントを載置した際の位置精度を維持することが可能にな
る。また、半田により接着を行うので、製造された集積
光学素子において、発光素子からの熱を効率よく放熱さ
せることができる。
よれば、リードフレームに凹部を形成し、この凹部に半
田を供給して、その上に発光素子或いは発光素子を搭載
したサブマウントを載置して、加熱処理を行うことによ
り、加熱処理による半田の広がりをリードフレームに形
成した凹部によって規制して、発光素子或いはサブマウ
ントを載置した際の位置精度を維持することが可能にな
る。また、半田により接着を行うので、製造された集積
光学素子において、発光素子からの熱を効率よく放熱さ
せることができる。
【0027】本発明の集積光学素子の製造方法は、リー
ドフレーム上に少なくとも発光素子が直接或いはサブマ
ウントを介して接着されて成る集積光学素子を製造する
際に、リードフレームに貫通孔を形成し、発光素子或い
は発光素子を搭載したサブマウントをリードフレーム上
に載置し、リードフレームの貫通孔に半田を供給し、加
熱処理により半田による接着を完了させるものである。
ドフレーム上に少なくとも発光素子が直接或いはサブマ
ウントを介して接着されて成る集積光学素子を製造する
際に、リードフレームに貫通孔を形成し、発光素子或い
は発光素子を搭載したサブマウントをリードフレーム上
に載置し、リードフレームの貫通孔に半田を供給し、加
熱処理により半田による接着を完了させるものである。
【0028】上述の本発明の集積光学素子の製造方法に
よれば、リードフレームに貫通孔を形成し、発光素子或
いは発光素子を搭載したサブマウントをリードフレーム
上に載置し、貫通孔に半田を供給して、加熱処理を行う
ことにより、加熱処理による半田の広がりをリードフレ
ームに形成した貫通孔によって規制して、発光素子或い
はサブマウントを載置した際の位置精度を維持すること
が可能になる。また、半田により接着を行うので、製造
された集積光学素子において、発光素子からの熱を効率
よく放熱させることができる。
よれば、リードフレームに貫通孔を形成し、発光素子或
いは発光素子を搭載したサブマウントをリードフレーム
上に載置し、貫通孔に半田を供給して、加熱処理を行う
ことにより、加熱処理による半田の広がりをリードフレ
ームに形成した貫通孔によって規制して、発光素子或い
はサブマウントを載置した際の位置精度を維持すること
が可能になる。また、半田により接着を行うので、製造
された集積光学素子において、発光素子からの熱を効率
よく放熱させることができる。
【0029】
【発明の実施の形態】本発明は、リードフレーム上に少
なくとも発光素子が直接或いはサブマウントを介して接
着されて成る集積光学素子であって、リードフレームに
凹部が形成され、この凹部に埋め込まれた半田により発
光素子或いはサブマウントとリードフレームとの接着が
なされている集積光学素子である。
なくとも発光素子が直接或いはサブマウントを介して接
着されて成る集積光学素子であって、リードフレームに
凹部が形成され、この凹部に埋め込まれた半田により発
光素子或いはサブマウントとリードフレームとの接着が
なされている集積光学素子である。
【0030】また本発明は、上記集積光学素子におい
て、発光素子或いはサブマウントの半田との接着面に金
属が設けられた構成とする。
て、発光素子或いはサブマウントの半田との接着面に金
属が設けられた構成とする。
【0031】本発明は、リードフレーム上に少なくとも
発光素子が直接或いはサブマウントを介して接着されて
成る集積光学素子であって、リードフレームに貫通孔が
形成され、この貫通孔の内部に埋め込まれた半田により
発光素子或いはサブマウントとリードフレームとの接着
がなされている集積光学素子である。
発光素子が直接或いはサブマウントを介して接着されて
成る集積光学素子であって、リードフレームに貫通孔が
形成され、この貫通孔の内部に埋め込まれた半田により
発光素子或いはサブマウントとリードフレームとの接着
がなされている集積光学素子である。
【0032】また本発明は、上記集積光学素子におい
て、発光素子或いはサブマウントの半田との接着面に金
属が設けられた構成とする。
て、発光素子或いはサブマウントの半田との接着面に金
属が設けられた構成とする。
【0033】本発明は、リードフレーム上に少なくとも
発光素子が直接或いはサブマウントを介して接着されて
成る集積光学素子を製造する方法であって、リードフレ
ームに凹部を形成し、このリードフレームの凹部に半田
を供給し、発光素子或いは発光素子を搭載したサブマウ
ントを半田上に載置し、加熱処理により半田による接着
を完了させる集積光学素子の製造方法である。
発光素子が直接或いはサブマウントを介して接着されて
成る集積光学素子を製造する方法であって、リードフレ
ームに凹部を形成し、このリードフレームの凹部に半田
を供給し、発光素子或いは発光素子を搭載したサブマウ
ントを半田上に載置し、加熱処理により半田による接着
を完了させる集積光学素子の製造方法である。
【0034】また本発明は、上記集積光学素子の製造方
法において、半田を凹部内に収まるように供給する。
法において、半田を凹部内に収まるように供給する。
【0035】また本発明は、上記集積光学素子の製造方
法において、発光素子或いはサブマウントの半田との接
着面に金属を設ける。
法において、発光素子或いはサブマウントの半田との接
着面に金属を設ける。
【0036】本発明は、リードフレーム上に少なくとも
発光素子が直接或いはサブマウントを介して接着されて
成る集積光学素子を製造する方法であって、リードフレ
ームに貫通孔を形成し、発光素子或いは発光素子を搭載
したサブマウントをリードフレーム上に載置し、リード
フレームの貫通孔に半田を供給し、加熱処理により半田
による接着を完了させる集積光学素子の製造方法であ
る。
発光素子が直接或いはサブマウントを介して接着されて
成る集積光学素子を製造する方法であって、リードフレ
ームに貫通孔を形成し、発光素子或いは発光素子を搭載
したサブマウントをリードフレーム上に載置し、リード
フレームの貫通孔に半田を供給し、加熱処理により半田
による接着を完了させる集積光学素子の製造方法であ
る。
【0037】また本発明は、上記集積光学素子の製造方
法において、半田を発光素子とは逆側から貫通孔に供給
する。
法において、半田を発光素子とは逆側から貫通孔に供給
する。
【0038】また本発明は、上記集積光学素子の製造方
法において、発光素子或いはサブマウントの半田との接
着面に金属を設ける。
法において、発光素子或いはサブマウントの半田との接
着面に金属を設ける。
【0039】本発明の一実施の形態の集積光学素子の概
略構成図(断面図)を図1に示す。図1に示すように、
リードフレーム11上に、発光素子14を搭載したサブ
マウント13が接着されて集積光学素子10が構成され
ている。
略構成図(断面図)を図1に示す。図1に示すように、
リードフレーム11上に、発光素子14を搭載したサブ
マウント13が接着されて集積光学素子10が構成され
ている。
【0040】本実施の形態では、特にリードフレーム1
1とサブマウント13との接着を半田12により行って
おり、さらにリードフレーム11の半田12と接する部
分に凹部11Aが設けられている。
1とサブマウント13との接着を半田12により行って
おり、さらにリードフレーム11の半田12と接する部
分に凹部11Aが設けられている。
【0041】リードフレーム11の母材の材質には、F
e,Cu等を用いることができる。Feは価格が低いと
いう利点があり、Cuは熱伝導率が高いという利点があ
る。
e,Cu等を用いることができる。Feは価格が低いと
いう利点があり、Cuは熱伝導率が高いという利点があ
る。
【0042】リードフレーム11とサブマウント13と
を接着する半田12には、例えばAu,Sn,In,B
iから選ばれる少なくとも1種の金属を含む半田を用い
ることができ、またその他の組成を有する従来公知の半
田を用いることができる。
を接着する半田12には、例えばAu,Sn,In,B
iから選ばれる少なくとも1種の金属を含む半田を用い
ることができ、またその他の組成を有する従来公知の半
田を用いることができる。
【0043】この構成により、リードフレーム11の凹
部11Aによって、加熱時の半田12の広がりが遮断さ
れる。即ち凹凸部11Aが半田12の広がりをせき止め
る堤防の役割をしている。このため、前述した半田12
の広がりによるサブマウント13上の発光素子14の位
置ズレを防ぐことができ、リードフレーム11と発光素
子14との位置精度を保つことができる。
部11Aによって、加熱時の半田12の広がりが遮断さ
れる。即ち凹凸部11Aが半田12の広がりをせき止め
る堤防の役割をしている。このため、前述した半田12
の広がりによるサブマウント13上の発光素子14の位
置ズレを防ぐことができ、リードフレーム11と発光素
子14との位置精度を保つことができる。
【0044】また、熱伝導率の高い半田12により、発
光素子14が搭載されたサブマウント13とリードフレ
ーム11とを接着しているので、発光素子14からの熱
が半田12を通じてリードフレーム11に効率よく放出
される。
光素子14が搭載されたサブマウント13とリードフレ
ーム11とを接着しているので、発光素子14からの熱
が半田12を通じてリードフレーム11に効率よく放出
される。
【0045】さらに、本実施の形態では、サブマウント
13の下面即ち半田12との接着面に金属膜15が形成
された構成としている。この金属膜15は、例えばT
i、Ni、Au、を例えば蒸着法により順次被着するこ
とにより形成することができる。
13の下面即ち半田12との接着面に金属膜15が形成
された構成としている。この金属膜15は、例えばT
i、Ni、Au、を例えば蒸着法により順次被着するこ
とにより形成することができる。
【0046】この金属膜15は、半田12との濡れ性を
確保するために設けているものである。濡れ性が良いと
いうことは、半田12が金属膜15の表面のほぼ全面に
広がることを意味し、これにより、リードフレーム11
への放熱がなされる面の断面積を広くすることが可能と
なる。即ち放熱性能が向上することを意味する。一方、
濡れ性が高いほど、半田12の融解時の変形、即ち表面
張力による変形が小さくなる。従って、発光素子14或
いはサブマウント13の接合面の垂直方向のあおり、持
ち上げといった位置ずれを低減することができ、位置精
度を確保できることにもなる。
確保するために設けているものである。濡れ性が良いと
いうことは、半田12が金属膜15の表面のほぼ全面に
広がることを意味し、これにより、リードフレーム11
への放熱がなされる面の断面積を広くすることが可能と
なる。即ち放熱性能が向上することを意味する。一方、
濡れ性が高いほど、半田12の融解時の変形、即ち表面
張力による変形が小さくなる。従って、発光素子14或
いはサブマウント13の接合面の垂直方向のあおり、持
ち上げといった位置ずれを低減することができ、位置精
度を確保できることにもなる。
【0047】金属膜15は、リードフレーム11の凹部
11Aより大きくして、金属膜15が凹部11A全体を
覆い隠すようにすることが好ましい。そして、金属膜1
5の面積が大きい程、半田12との接触面積を大きくし
て放射性能を向上することができる利点を有する。
11Aより大きくして、金属膜15が凹部11A全体を
覆い隠すようにすることが好ましい。そして、金属膜1
5の面積が大きい程、半田12との接触面積を大きくし
て放射性能を向上することができる利点を有する。
【0048】ただし、サブマウント13の下面全体が覆
われるように金属膜15を形成してしまうと、例えばウ
エハから切断して多数のサブマウント13を作製する際
に、金属膜15があることによってウエハの切断が難し
くなる。従って、図1のようにサブマウント13の下面
よりも小さくなるように金属膜15を形成するか、或い
は図示しないがウエハを切断してサブマウント13にし
た後にその下面に金属膜15を形成する。
われるように金属膜15を形成してしまうと、例えばウ
エハから切断して多数のサブマウント13を作製する際
に、金属膜15があることによってウエハの切断が難し
くなる。従って、図1のようにサブマウント13の下面
よりも小さくなるように金属膜15を形成するか、或い
は図示しないがウエハを切断してサブマウント13にし
た後にその下面に金属膜15を形成する。
【0049】ここで、図1の集積光学素子10における
発光素子14からの熱の流れ(熱流)を模式的に図2に
示す。図中矢印で示すように、発光素子14からサブマ
ウント13、金属膜15、並びに半田12を通じてリー
ドフレーム11へ向かう熱流を生じる。サブマウント1
3とリードフレーム11の凹部11Aとの隙間が半田1
2で埋め尽くされているため、サブマウント13の接着
面に設けられた金属膜(電極)15のサイズとほぼ等し
い断面積で熱流が確保される。即ち凹部11Aを設けた
ことによるリードフレーム11とサブマウント13との
接合面積の低下を、半田12で補っていることがわか
る。
発光素子14からの熱の流れ(熱流)を模式的に図2に
示す。図中矢印で示すように、発光素子14からサブマ
ウント13、金属膜15、並びに半田12を通じてリー
ドフレーム11へ向かう熱流を生じる。サブマウント1
3とリードフレーム11の凹部11Aとの隙間が半田1
2で埋め尽くされているため、サブマウント13の接着
面に設けられた金属膜(電極)15のサイズとほぼ等し
い断面積で熱流が確保される。即ち凹部11Aを設けた
ことによるリードフレーム11とサブマウント13との
接合面積の低下を、半田12で補っていることがわか
る。
【0050】ここで、Agペーストの熱伝導率は3W/
(m・K)、スズ半田の熱伝導率は49W/(m・K)
(東レリサーチセンター;高密度実装の最新動向99、
第3章)である。従って、上述のように半田12を接着
に用いることにより、熱伝導率が高くなり、放熱特性が
改善される。さらに、最終的な放熱特性は、放熱経路に
おける各材料の熱伝導率、経路の長さ、断面積で決定さ
れる、即ち、 熱伝導率×経路の長さ/断面積 である。
(m・K)、スズ半田の熱伝導率は49W/(m・K)
(東レリサーチセンター;高密度実装の最新動向99、
第3章)である。従って、上述のように半田12を接着
に用いることにより、熱伝導率が高くなり、放熱特性が
改善される。さらに、最終的な放熱特性は、放熱経路に
おける各材料の熱伝導率、経路の長さ、断面積で決定さ
れる、即ち、 熱伝導率×経路の長さ/断面積 である。
【0051】このうち、断面積はサブマウント13の接
着面に形成された電極即ち金属膜15のサイズとほぼ等
しく、経路の長さは半田12の供給量でほぼ制御され
る。従って、半田12の供給量を適切に設定すること
で、サブマウント13の浮きを発生せず、かつリードフ
レーム11の凹部11Aに隙間を空けず半田12で埋め
尽くすことが可能になる。
着面に形成された電極即ち金属膜15のサイズとほぼ等
しく、経路の長さは半田12の供給量でほぼ制御され
る。従って、半田12の供給量を適切に設定すること
で、サブマウント13の浮きを発生せず、かつリードフ
レーム11の凹部11Aに隙間を空けず半田12で埋め
尽くすことが可能になる。
【0052】尚、リードフレーム11の表面に、図示し
ないがAu(金)等によりメタライズ加工を施しておく
ことにより、半田12の濡れ性を向上させることがで
き、隙間の発生を抑制し、同時にサブマウント13の浮
き(半田12の表面張力による持ち上がり)を抑制する
ことができる。同様な理由から、金属膜15は、少なく
ともその半田12との接着面側をAuやAlとすること
が好ましい。
ないがAu(金)等によりメタライズ加工を施しておく
ことにより、半田12の濡れ性を向上させることがで
き、隙間の発生を抑制し、同時にサブマウント13の浮
き(半田12の表面張力による持ち上がり)を抑制する
ことができる。同様な理由から、金属膜15は、少なく
ともその半田12との接着面側をAuやAlとすること
が好ましい。
【0053】図1に示した集積光学素子10は、例えば
次のようにして製造することができる。まず、図3A及
び図3Bに示すように、予めプレス加工等により1つの
凹部11Aを形成しておいたリードフレーム11を用意
する。
次のようにして製造することができる。まず、図3A及
び図3Bに示すように、予めプレス加工等により1つの
凹部11Aを形成しておいたリードフレーム11を用意
する。
【0054】次に、凹部11Aが形成されたリードフレ
ーム11をホルダ(図示せず)に装着する。その後、図
4Aに示すように、位置合わせ基準を用いて、リードフ
レーム11の凹部11Aに半田12を供給する。このと
き、後の加熱処理工程における半田12の広がりを制御
しやすくするために、半田12が凹部11Aから(水平
方向に)はみ出さず、凹部11A内におさまるように供
給することが望ましい。
ーム11をホルダ(図示せず)に装着する。その後、図
4Aに示すように、位置合わせ基準を用いて、リードフ
レーム11の凹部11Aに半田12を供給する。このと
き、後の加熱処理工程における半田12の広がりを制御
しやすくするために、半田12が凹部11Aから(水平
方向に)はみ出さず、凹部11A内におさまるように供
給することが望ましい。
【0055】この半田12の供給や、後述するサブマウ
ント13とリードフレーム11との位置合わせにおい
て、位置合わせ基準としては、リードフレーム11の外
端、モールドの壁面、或いはリードフレーム上に別途設
けた孔を利用することができる。このうちリードフレー
ム11に孔を設ける場合には、凹部11Aと同時に型で
プレスすることにより孔を形成すれば、位置精度が向上
し好ましい。
ント13とリードフレーム11との位置合わせにおい
て、位置合わせ基準としては、リードフレーム11の外
端、モールドの壁面、或いはリードフレーム上に別途設
けた孔を利用することができる。このうちリードフレー
ム11に孔を設ける場合には、凹部11Aと同時に型で
プレスすることにより孔を形成すれば、位置精度が向上
し好ましい。
【0056】このとき、前述したように、半田12の供
給量を適切な量に設定する。例えばシート状の半田12
で供給する場合には、例えばシートの厚さ及び面積、或
いは面積及び質量を管理することで、半田12の供給量
を設定し、一定量の半田12を供給することが可能にな
る。例えば糸状の半田12で供給する場合には、例えば
半田送り量と、こて温度で管理することが可能である。
例えばクリーム状半田12で供給する場合には、ディス
ペンサの圧力や時間、ニードル径、クリーム状半田の粘
度で管理することが可能である。
給量を適切な量に設定する。例えばシート状の半田12
で供給する場合には、例えばシートの厚さ及び面積、或
いは面積及び質量を管理することで、半田12の供給量
を設定し、一定量の半田12を供給することが可能にな
る。例えば糸状の半田12で供給する場合には、例えば
半田送り量と、こて温度で管理することが可能である。
例えばクリーム状半田12で供給する場合には、ディス
ペンサの圧力や時間、ニードル径、クリーム状半田の粘
度で管理することが可能である。
【0057】続いて、上述した半田12の供給工程と同
一の位置合わせ基準、又は別途設けた位置合わせ基準を
用いて、リードフレーム11の凹部11Aに対する発光
素子14及びサブマウント13の位置合わせを行う。こ
のとき、予め発光素子14及びサブマウント15にも、
位置合わせ基準となるマーカーを設けておくことが望ま
しい。また、予めサブマウント13上に発光素子14を
搭載する際に、これらの位置合わせと接着を行っておく
ことが好ましい。そして、図4Aの矢印に示すように、
発光素子14が搭載され、下面に金属膜15が形成され
たサブマウント13を、リードフレーム11の凹部11
A内の半田12に押し付けて仮置きする。これにより、
図4Bに示すように半田12と金属膜15とを接触させ
る。
一の位置合わせ基準、又は別途設けた位置合わせ基準を
用いて、リードフレーム11の凹部11Aに対する発光
素子14及びサブマウント13の位置合わせを行う。こ
のとき、予め発光素子14及びサブマウント15にも、
位置合わせ基準となるマーカーを設けておくことが望ま
しい。また、予めサブマウント13上に発光素子14を
搭載する際に、これらの位置合わせと接着を行っておく
ことが好ましい。そして、図4Aの矢印に示すように、
発光素子14が搭載され、下面に金属膜15が形成され
たサブマウント13を、リードフレーム11の凹部11
A内の半田12に押し付けて仮置きする。これにより、
図4Bに示すように半田12と金属膜15とを接触させ
る。
【0058】次に、加熱処理工程即ちいわゆるアロイ工
程を行う。このアロイ工程で、供給された半田12は溶
融し、リードフレーム11上に広がっていくが、凹部1
1Aが形成されているため、直ちにはリードフレーム1
1の上面へは広がらない。そして、半田12が融点に達
すると、図4Cに示すように、リードフレーム11の表
面に対する濡れ性により凹部11A内全体に広がると共
に、サブマウント13の下面の金属膜15の表面でも内
側から外側に向かって広がっていく。このとき、半田1
2の供給量を適切に設定してあれば、その後、リードフ
レーム11の上面に半田12が広がる。さらに、半田1
2が金属膜15の表面をリードフレーム11の凹部11
Aから外に広がり、リードフレーム11と金属膜15と
の隙間に侵入して、やがて図4Dに示すように金属膜1
5の表面全体に広がる。
程を行う。このアロイ工程で、供給された半田12は溶
融し、リードフレーム11上に広がっていくが、凹部1
1Aが形成されているため、直ちにはリードフレーム1
1の上面へは広がらない。そして、半田12が融点に達
すると、図4Cに示すように、リードフレーム11の表
面に対する濡れ性により凹部11A内全体に広がると共
に、サブマウント13の下面の金属膜15の表面でも内
側から外側に向かって広がっていく。このとき、半田1
2の供給量を適切に設定してあれば、その後、リードフ
レーム11の上面に半田12が広がる。さらに、半田1
2が金属膜15の表面をリードフレーム11の凹部11
Aから外に広がり、リードフレーム11と金属膜15と
の隙間に侵入して、やがて図4Dに示すように金属膜1
5の表面全体に広がる。
【0059】このような過程を経て半田12が広がるた
め、半田12の広がりが一旦凹部11Aで止められる形
となるため、アロイ工程における半田12の広がりによ
るサブマウント13の位置ズレが低減できることとな
る。即ち実効的な半田12の厚さを薄くできることにな
る。
め、半田12の広がりが一旦凹部11Aで止められる形
となるため、アロイ工程における半田12の広がりによ
るサブマウント13の位置ズレが低減できることとな
る。即ち実効的な半田12の厚さを薄くできることにな
る。
【0060】このアロイ工程においては、サブマウント
13の仮置き工程が終了した状態の部材を、個々に処理
してもよいし、多数一括して処理してもよい。アロイ工
程の効率を考慮すると、仮置き工程が終了した部材を多
数一括して処理することが望ましい。
13の仮置き工程が終了した状態の部材を、個々に処理
してもよいし、多数一括して処理してもよい。アロイ工
程の効率を考慮すると、仮置き工程が終了した部材を多
数一括して処理することが望ましい。
【0061】そして、アロイ工程において部材を個々に
処理する場合には、サブマウント13の浮きをより確実
に防ぐために、発光素子14或いはサブマウント13と
の接着面とは逆側即ちサブマウント13の上方からコレ
ットで押す等の手法により荷重を加える、或いはチャッ
キングといった保持手段を用いることも可能である。
処理する場合には、サブマウント13の浮きをより確実
に防ぐために、発光素子14或いはサブマウント13と
の接着面とは逆側即ちサブマウント13の上方からコレ
ットで押す等の手法により荷重を加える、或いはチャッ
キングといった保持手段を用いることも可能である。
【0062】尚、図4A〜図4Dでは、半田12の挙動
をわかりやすくするために、厚さ方向を強調して示して
いる。
をわかりやすくするために、厚さ方向を強調して示して
いる。
【0063】また、図4Aの状態の平面図を図5Aに示
し、図4Bの状態の平面図を図5Bに示す。図5Aに示
すように、リードフレーム11の凹部11内に半田12
が供給される。その後、半田12の上方にサブマウント
13が載置されて、図5Bに示すように、サブマウント
13及びその上の発光素子14が位置決めされる。尚、
図4C及び図4Dの状態の平面図は図5Bと同じであ
る。
し、図4Bの状態の平面図を図5Bに示す。図5Aに示
すように、リードフレーム11の凹部11内に半田12
が供給される。その後、半田12の上方にサブマウント
13が載置されて、図5Bに示すように、サブマウント
13及びその上の発光素子14が位置決めされる。尚、
図4C及び図4Dの状態の平面図は図5Bと同じであ
る。
【0064】尚、図1〜図5において、リードフレーム
11の凹部11Aの開口端を直角にしているが、開口端
を鈍角にすればプレス加工がより容易になり、リードフ
レーム11が変形しにくくなる。
11の凹部11Aの開口端を直角にしているが、開口端
を鈍角にすればプレス加工がより容易になり、リードフ
レーム11が変形しにくくなる。
【0065】また、このリードフレーム11上に発光素
子14が配置された集積光学素子を封止する場合には、
リードフレーム11に凹部11Aを形成する工程の前又
は後に、例えばエポキシ樹脂のモールドを金型に流し込
むといった加工が可能である。
子14が配置された集積光学素子を封止する場合には、
リードフレーム11に凹部11Aを形成する工程の前又
は後に、例えばエポキシ樹脂のモールドを金型に流し込
むといった加工が可能である。
【0066】上述の本実施の形態の集積光学素子10に
よれば、リードフレーム11に凹部11Aを形成し、こ
の凹部11A内に埋め込まれた半田12によって、発光
素子14が搭載されたサブマウント13とリードフレー
ム11との接着がなされている。これにより、半田12
がAgペーストよりも熱伝導性が良好であるため、接着
部における熱抵抗を低減することができる。従って、集
積光学素子10の使用時において、発光素子14からの
発熱を、サブマウント13及び半田12を通じて、効率
よくリードフレーム11側に放熱することができる。ま
た、集積光学素子10を製造する際の、加熱処理による
半田12の広がりを、リードフレーム11の凹部11A
により規制することができ、発光素子14とリードフレ
ーム11との位置精度を高く維持することが可能にな
る。
よれば、リードフレーム11に凹部11Aを形成し、こ
の凹部11A内に埋め込まれた半田12によって、発光
素子14が搭載されたサブマウント13とリードフレー
ム11との接着がなされている。これにより、半田12
がAgペーストよりも熱伝導性が良好であるため、接着
部における熱抵抗を低減することができる。従って、集
積光学素子10の使用時において、発光素子14からの
発熱を、サブマウント13及び半田12を通じて、効率
よくリードフレーム11側に放熱することができる。ま
た、集積光学素子10を製造する際の、加熱処理による
半田12の広がりを、リードフレーム11の凹部11A
により規制することができ、発光素子14とリードフレ
ーム11との位置精度を高く維持することが可能にな
る。
【0067】近年、例えばDVDにおいて高速書き込み
を行う場合や次世代の光ディスクでは、より短波長の4
50nm帯の光源を使用することが望まれており、これ
により図15に示したように半導体レーザの駆動電圧が
高くなる。
を行う場合や次世代の光ディスクでは、より短波長の4
50nm帯の光源を使用することが望まれており、これ
により図15に示したように半導体レーザの駆動電圧が
高くなる。
【0068】本実施の形態の集積光学素子10によれ
ば、接着部における熱抵抗を低減することができるた
め、このように駆動電圧が高くなった半導体レーザから
の発熱を効率よく放散させることが可能になる。また、
発光素子14とリードフレーム11との位置精度を高く
維持することができるため、光源の短波長化により各光
学部品の配置により高い精度が求められることに対応可
能になる。即ち、より短波長の発光素子14を有する集
積光学素子10を実現することが可能になる。
ば、接着部における熱抵抗を低減することができるた
め、このように駆動電圧が高くなった半導体レーザから
の発熱を効率よく放散させることが可能になる。また、
発光素子14とリードフレーム11との位置精度を高く
維持することができるため、光源の短波長化により各光
学部品の配置により高い精度が求められることに対応可
能になる。即ち、より短波長の発光素子14を有する集
積光学素子10を実現することが可能になる。
【0069】また、本実施の形態の集積光学素子10に
よれば、サブマウント13の接着面に金属膜15が設け
られていることにより、半田12の金属膜15に対する
濡れ性により、加熱処理の際に金属膜15の表面で半田
12が広がって、サブマウント13とリードフレーム1
1との間の隙間に半田12を入り込ませることができ
る。
よれば、サブマウント13の接着面に金属膜15が設け
られていることにより、半田12の金属膜15に対する
濡れ性により、加熱処理の際に金属膜15の表面で半田
12が広がって、サブマウント13とリードフレーム1
1との間の隙間に半田12を入り込ませることができ
る。
【0070】そして、本実施の形態によれば、リードフ
レーム11に凹部11Aを形成しておいて、この凹部1
1Aに半田12を供給すればよいため、サブマウントに
半田バンプを形成してリードフレームと接続する場合と
比較して、簡易な工程でかつ製造コストの増大を抑えて
安価に製造することができる。
レーム11に凹部11Aを形成しておいて、この凹部1
1Aに半田12を供給すればよいため、サブマウントに
半田バンプを形成してリードフレームと接続する場合と
比較して、簡易な工程でかつ製造コストの増大を抑えて
安価に製造することができる。
【0071】尚、上述した本実施の形態では、リードフ
レーム11に1つの凹部11Aを設けたが、リードフレ
ームに複数の凹部を設けることも可能であり、さらに半
田付けに用いられない凹部を形成してもよい。例えば図
6A及び図6Bに示すように、リードフレーム11に4
つの矩形状の凹部11Bを設けることも可能である。
尚、図6Bは図6AのA−Aにおける断面図を示してい
る。このようにリードフレーム11に複数の凹部11B
を設けて、その間のリードフレーム11を壁部として残
すことにより、接着面におけるリードフレーム11の面
積割合を大きくすることができ、リードフレーム11の
方が半田12より熱伝導率が大きいため、放熱効率をよ
り高めることができる。
レーム11に1つの凹部11Aを設けたが、リードフレ
ームに複数の凹部を設けることも可能であり、さらに半
田付けに用いられない凹部を形成してもよい。例えば図
6A及び図6Bに示すように、リードフレーム11に4
つの矩形状の凹部11Bを設けることも可能である。
尚、図6Bは図6AのA−Aにおける断面図を示してい
る。このようにリードフレーム11に複数の凹部11B
を設けて、その間のリードフレーム11を壁部として残
すことにより、接着面におけるリードフレーム11の面
積割合を大きくすることができ、リードフレーム11の
方が半田12より熱伝導率が大きいため、放熱効率をよ
り高めることができる。
【0072】尚、このようにリードフレームに凹部を複
数形成する場合には、リードフレームの加工性や各凹部
の位置精度、工程に要する時間の点から、同一の型でプ
レス加工することにより一括して複数の凹部を形成する
ことが望ましい。
数形成する場合には、リードフレームの加工性や各凹部
の位置精度、工程に要する時間の点から、同一の型でプ
レス加工することにより一括して複数の凹部を形成する
ことが望ましい。
【0073】また、上述の実施の形態では、凹部11
A、11Bが長方形であったが、本発明においてリード
フレームに形成される凹部の形状は特に限定されない。
A、11Bが長方形であったが、本発明においてリード
フレームに形成される凹部の形状は特に限定されない。
【0074】次に、本発明の集積光学素子の他の実施の
形態の概略構成図(断面図)を図7示す。本実施の形態
では、リードフレームに貫通孔を形成した場合である。
形態の概略構成図(断面図)を図7示す。本実施の形態
では、リードフレームに貫通孔を形成した場合である。
【0075】図7に示すように、リードフレーム21上
に、発光素子14を搭載したサブマウント13が半田2
2により接着されて集積光学素子20が構成されてい
る。本実施の形態では、特にリードフレーム21の半田
22と接する部分に貫通孔21Aが設けられている。ま
た、先の実施の形態と同様に、サブマウント13の下面
に金属膜15が形成されている。尚、リードフレーム2
1の貫通孔21Aの間に壁状に残った部分21Bは、図
示しない所で貫通孔21Aの外側の部分と繋がってい
る。
に、発光素子14を搭載したサブマウント13が半田2
2により接着されて集積光学素子20が構成されてい
る。本実施の形態では、特にリードフレーム21の半田
22と接する部分に貫通孔21Aが設けられている。ま
た、先の実施の形態と同様に、サブマウント13の下面
に金属膜15が形成されている。尚、リードフレーム2
1の貫通孔21Aの間に壁状に残った部分21Bは、図
示しない所で貫通孔21Aの外側の部分と繋がってい
る。
【0076】本実施の形態においても、金属膜15をリ
ードフレーム21の貫通孔21Aが形成された部分より
大きくして、金属膜15が全ての貫通孔21A全体を覆
い隠すようにすることが好ましい。そして、金属膜15
の面積が大きい程、半田22との接触面積を大きくして
放射性能を向上することができる。
ードフレーム21の貫通孔21Aが形成された部分より
大きくして、金属膜15が全ての貫通孔21A全体を覆
い隠すようにすることが好ましい。そして、金属膜15
の面積が大きい程、半田22との接触面積を大きくして
放射性能を向上することができる。
【0077】本実施の形態の集積光学素子20では、例
えば図8A〜図8Cに示すように、貫通孔21Aを4つ
形成したリードフレーム21を用いる。図8Bは図8A
のB−Bにおける断面図である。図8Cは図8AのC−
Cにおける断面図であり、図7の断面図はこの図8Cと
同様の断面となっている。リードフレーム21が残った
十字形の部分21Bの周囲に、4つの貫通孔21Aが形
成されている。十字形の部分21Bは、図8Aの横方向
(リードフレーム21の長手方向)では幅が広くて薄く
なっており、縦方向では幅が狭くて厚くなっている。こ
のような十字形の部分21Bは、リードフレーム21を
貫通する孔を形成する加工と、リードフレーム21の厚
さ方向の途中までの凹部を形成する加工とを併用する、
或いはこのような貫通孔21Aの形状に対応した型を用
いてプレス加工することにより形成することができる。
えば図8A〜図8Cに示すように、貫通孔21Aを4つ
形成したリードフレーム21を用いる。図8Bは図8A
のB−Bにおける断面図である。図8Cは図8AのC−
Cにおける断面図であり、図7の断面図はこの図8Cと
同様の断面となっている。リードフレーム21が残った
十字形の部分21Bの周囲に、4つの貫通孔21Aが形
成されている。十字形の部分21Bは、図8Aの横方向
(リードフレーム21の長手方向)では幅が広くて薄く
なっており、縦方向では幅が狭くて厚くなっている。こ
のような十字形の部分21Bは、リードフレーム21を
貫通する孔を形成する加工と、リードフレーム21の厚
さ方向の途中までの凹部を形成する加工とを併用する、
或いはこのような貫通孔21Aの形状に対応した型を用
いてプレス加工することにより形成することができる。
【0078】このようにリードフレーム21に複数、こ
の場合は4つの貫通孔21Aを設けて、その間のリード
フレーム21を残すことにより、貫通孔が1つだけの場
合と比較して接着面におけるリードフレーム21の面積
割合を大きくすることができる。そして、リードフレー
ム21の方が半田22より熱伝導率が大きいため、放熱
効率をより高めることができる。
の場合は4つの貫通孔21Aを設けて、その間のリード
フレーム21を残すことにより、貫通孔が1つだけの場
合と比較して接着面におけるリードフレーム21の面積
割合を大きくすることができる。そして、リードフレー
ム21の方が半田22より熱伝導率が大きいため、放熱
効率をより高めることができる。
【0079】その他の構成は、先の実施の形態と同様で
あるので、同一符号を付して重複説明を省略する。
あるので、同一符号を付して重複説明を省略する。
【0080】本実施の形態の集積光学素子20は、この
ような構成により、リードフレーム21の貫通孔21A
によって、加熱時の半田22の広がりが遮断される。即
ち貫通孔21Aが半田22の広がりをせき止める堤防の
役割をしている。このため、前述した半田22の広がり
によるサブマウント13上の発光素子14の位置ズレを
防ぐことができ、リードフレーム21と発光素子14と
の位置精度を保つことができる。
ような構成により、リードフレーム21の貫通孔21A
によって、加熱時の半田22の広がりが遮断される。即
ち貫通孔21Aが半田22の広がりをせき止める堤防の
役割をしている。このため、前述した半田22の広がり
によるサブマウント13上の発光素子14の位置ズレを
防ぐことができ、リードフレーム21と発光素子14と
の位置精度を保つことができる。
【0081】また、熱伝導率の高い半田22により、発
光素子14が搭載されたサブマウント13とリードフレ
ーム21とを接着しているので、発光素子14からの熱
が半田22を通じてリードフレーム21に効率よく放出
される。さらに、金属膜15に対する半田22の濡れ性
が良いため、金属膜15の表面で半田22を広げて、半
田22との接触面積を大きくすることができ、これによ
り発光素子14からの熱をより一層リードフレーム21
側に放熱しやすくすることができる。
光素子14が搭載されたサブマウント13とリードフレ
ーム21とを接着しているので、発光素子14からの熱
が半田22を通じてリードフレーム21に効率よく放出
される。さらに、金属膜15に対する半田22の濡れ性
が良いため、金属膜15の表面で半田22を広げて、半
田22との接触面積を大きくすることができ、これによ
り発光素子14からの熱をより一層リードフレーム21
側に放熱しやすくすることができる。
【0082】また、図7の集積光学素子20における発
光素子14からの熱の流れ(熱流)を模式的に図9に示
す。図中矢印で示すように、発光素子14からサブマウ
ント13、金属膜15、並びに半田22を通じてリード
フレーム21へ向かう熱流を生じる。そして、サブマウ
ント13とリードフレーム21の貫通孔21A及び十字
形の部分21Bとの隙間が半田22で埋め尽くされるた
め、サブマウント13の接着面に設けられた金属膜(電
極)15のサイズとほぼ等しい断面積で熱流が確保され
る。即ち貫通孔21Aを設けたことによるリードフレー
ム21とサブマウント13との接合面積の低下を、半田
22で補うことができる。
光素子14からの熱の流れ(熱流)を模式的に図9に示
す。図中矢印で示すように、発光素子14からサブマウ
ント13、金属膜15、並びに半田22を通じてリード
フレーム21へ向かう熱流を生じる。そして、サブマウ
ント13とリードフレーム21の貫通孔21A及び十字
形の部分21Bとの隙間が半田22で埋め尽くされるた
め、サブマウント13の接着面に設けられた金属膜(電
極)15のサイズとほぼ等しい断面積で熱流が確保され
る。即ち貫通孔21Aを設けたことによるリードフレー
ム21とサブマウント13との接合面積の低下を、半田
22で補うことができる。
【0083】本実施の形態の集積光学素子20でも、放
熱特性に影響する放熱の経路の長さは半田22の供給量
で制御されるので、半田22の供給量を適切に設定する
ことにより、サブマウント13の浮きを発生せず、かつ
リードフレーム21の貫通孔21Aに隙間を開けず半田
22で埋め尽くすことが可能になる。
熱特性に影響する放熱の経路の長さは半田22の供給量
で制御されるので、半田22の供給量を適切に設定する
ことにより、サブマウント13の浮きを発生せず、かつ
リードフレーム21の貫通孔21Aに隙間を開けず半田
22で埋め尽くすことが可能になる。
【0084】また、本実施の形態では、リードフレーム
21に貫通孔21Aが設けられているため、この貫通孔
21Aを、サブマウント13やその他の部品配置のマー
カー(位置合わせ基準)として併用することができる点
で優れている。さらに、貫通孔21Aの開口を矩形とし
ているため、その外周の線を認識することで、X,Y,
θの基準として用いることができる。尚、貫通孔21A
を矩形以外の開口形状としても、開口に対称性を持たせ
ることにより、同様にX,Y,θの基準とすることがで
きる。
21に貫通孔21Aが設けられているため、この貫通孔
21Aを、サブマウント13やその他の部品配置のマー
カー(位置合わせ基準)として併用することができる点
で優れている。さらに、貫通孔21Aの開口を矩形とし
ているため、その外周の線を認識することで、X,Y,
θの基準として用いることができる。尚、貫通孔21A
を矩形以外の開口形状としても、開口に対称性を持たせ
ることにより、同様にX,Y,θの基準とすることがで
きる。
【0085】図7に示した集積光学素子20は、例えば
次のようにして製造することができる。本実施の形態で
は、先の実施の形態とは異なり、先にサブマウント13
等をリードフレーム21上に仮置きした後、半田22を
供給した方が好ましい。この工程順が入れ替わっている
ことを除き、図4及び図5に示した先の実施の形態の製
造工程と同様の製造工程で製造することができる。以
下、先の実施の形態の集積光学素子10の製造工程と異
なる工程について、主に説明する。まず、図10Aに示
すように、先に図8A〜図8Cに示した4つの貫通孔2
1Aが形成されたリードフレーム21を用意する。
次のようにして製造することができる。本実施の形態で
は、先の実施の形態とは異なり、先にサブマウント13
等をリードフレーム21上に仮置きした後、半田22を
供給した方が好ましい。この工程順が入れ替わっている
ことを除き、図4及び図5に示した先の実施の形態の製
造工程と同様の製造工程で製造することができる。以
下、先の実施の形態の集積光学素子10の製造工程と異
なる工程について、主に説明する。まず、図10Aに示
すように、先に図8A〜図8Cに示した4つの貫通孔2
1Aが形成されたリードフレーム21を用意する。
【0086】次に、貫通孔21Aが形成されたリードフ
レーム21をホルダ(図示せず)に装着する。その後、
図10Bの矢印に示すように、例えば4つの矩形の貫通
孔21Aを位置合わせ基準として用いて、リードフレー
ム21の貫通孔21Aに対する発光素子14及びサブマ
ウント13の位置合わせを行う。尚、本実施の形態の場
合も、予めサブマウント13上に発光素子14を搭載す
る際に、これらの位置合わせと接着を行っておくことが
好ましい。
レーム21をホルダ(図示せず)に装着する。その後、
図10Bの矢印に示すように、例えば4つの矩形の貫通
孔21Aを位置合わせ基準として用いて、リードフレー
ム21の貫通孔21Aに対する発光素子14及びサブマ
ウント13の位置合わせを行う。尚、本実施の形態の場
合も、予めサブマウント13上に発光素子14を搭載す
る際に、これらの位置合わせと接着を行っておくことが
好ましい。
【0087】そして、図10Cに示すように、発光素子
14が搭載され、下面に金属膜15が形成されたサブマ
ウント13を、リードフレーム21の貫通孔21A上に
仮置きする。
14が搭載され、下面に金属膜15が形成されたサブマ
ウント13を、リードフレーム21の貫通孔21A上に
仮置きする。
【0088】この仮置き工程では、例えばコレットを用
いて吸着させることにより、サブマウント13を移載し
てリードフレーム21上に着地させ、その自重或いは別
途用意した重りを用いて荷重を加える。そうすることで
サブマウント13の位置ズレを防ぐことができる。
いて吸着させることにより、サブマウント13を移載し
てリードフレーム21上に着地させ、その自重或いは別
途用意した重りを用いて荷重を加える。そうすることで
サブマウント13の位置ズレを防ぐことができる。
【0089】次に、コレット等によりサブマウント13
に荷重を加えて押えたままの状態で、リードフレーム2
1の貫通孔21Aの下側、即ち発光素子14及びサブマ
ウント13とは反対の側から、半田22を供給する。こ
のようにサブマウント13に荷重が加わっているため、
この半田22の供給工程におけるサブマウント13の位
置ズレを防ぐことができる。
に荷重を加えて押えたままの状態で、リードフレーム2
1の貫通孔21Aの下側、即ち発光素子14及びサブマ
ウント13とは反対の側から、半田22を供給する。こ
のようにサブマウント13に荷重が加わっているため、
この半田22の供給工程におけるサブマウント13の位
置ズレを防ぐことができる。
【0090】尚、半田22には、前述したように糸状の
半田、シート状の半田、クリーム状の半田があるが、本
実施の形態の場合には、クリーム状の半田22が使い勝
手がよい。また、前述した実施の形態のように、半田2
2の供給量を適切に設定する。
半田、シート状の半田、クリーム状の半田があるが、本
実施の形態の場合には、クリーム状の半田22が使い勝
手がよい。また、前述した実施の形態のように、半田2
2の供給量を適切に設定する。
【0091】続いて、アロイ工程を行うことにより、供
給された半田22は融解し、リードフレーム21上に広
がっていくが、貫通孔21Aが形成されているため、直
ちにはリードフレーム21の上面へは広がらない。半田
22が融点に達すると、半田22はリードフレーム21
表面との濡れ性により貫通孔21A内全体に広がると共
に、サブマウント13の下面の金属膜15の表面でも内
側から外側に向かって広がっていく。このとき、半田2
2の供給量を適切に設定してあれば、その後、リードフ
レーム11の上面に半田22が広がる。さらに、半田2
2が金属膜15の表面をリードフレーム21の貫通孔2
1Aから外に広がり、リードフレーム21と金属膜15
との隙間に侵入して、やがて金属膜15の表面全体に広
がる。
給された半田22は融解し、リードフレーム21上に広
がっていくが、貫通孔21Aが形成されているため、直
ちにはリードフレーム21の上面へは広がらない。半田
22が融点に達すると、半田22はリードフレーム21
表面との濡れ性により貫通孔21A内全体に広がると共
に、サブマウント13の下面の金属膜15の表面でも内
側から外側に向かって広がっていく。このとき、半田2
2の供給量を適切に設定してあれば、その後、リードフ
レーム11の上面に半田22が広がる。さらに、半田2
2が金属膜15の表面をリードフレーム21の貫通孔2
1Aから外に広がり、リードフレーム21と金属膜15
との隙間に侵入して、やがて金属膜15の表面全体に広
がる。
【0092】このような過程を経て半田22が広がるた
め、半田22の広がりが一旦凹部11Aで止められる形
となるため、アロイ工程における半田22の広がりによ
る差アブマウント13の位置ズレが低減できることとな
る。
め、半田22の広がりが一旦凹部11Aで止められる形
となるため、アロイ工程における半田22の広がりによ
る差アブマウント13の位置ズレが低減できることとな
る。
【0093】尚、貫通孔21A内全体に半田22が広が
るため、気密性が同時に確保されることから、貫通孔2
1Aを設けたことによる封止性の低下は発生しない。
るため、気密性が同時に確保されることから、貫通孔2
1Aを設けたことによる封止性の低下は発生しない。
【0094】また、図10Aの状態の平面図を図11A
に示し、図10Bの状態の平面図を図11Bに示す。図
11Aに示すように、リードフレーム21に4つの貫通
孔21Aが形成されている。その後、図11Bに示すよ
うに、リードフレーム21の上方において、サブマウン
ト13及びその上の発光素子14が位置決めされる。
尚、図10C〜図10Eの状態の平面図は図11Bと同
じである。
に示し、図10Bの状態の平面図を図11Bに示す。図
11Aに示すように、リードフレーム21に4つの貫通
孔21Aが形成されている。その後、図11Bに示すよ
うに、リードフレーム21の上方において、サブマウン
ト13及びその上の発光素子14が位置決めされる。
尚、図10C〜図10Eの状態の平面図は図11Bと同
じである。
【0095】上述の本実施の形態の集積光学素子20に
よれば、リードフレーム21に貫通孔21Aを形成し、
この貫通孔21A内に埋め込まれた半田22によって、
発光素子14が搭載されたサブマウント13とリードフ
レーム21との接着がなされていることにより、接着部
における熱抵抗を低減することができるため、光源が短
波長となり駆動電圧が高くなった発光素子14からの発
熱を効率よくリードフレーム21側に放熱させることが
可能になる。また、集積光学素子20を製造する際の、
加熱処理による半田22の広がりを、リードフレーム2
1の貫通孔21Aにより規制することができ、発光素子
14とリードフレーム21との位置精度を高く維持する
ことが可能になるため、光源の短波長化により各光学部
品の配置により高い精度が求められることに対応可能に
なる。即ち、本実施の形態によっても、より短波長の発
光素子14を有する集積光学素子20を実現することが
可能になる。
よれば、リードフレーム21に貫通孔21Aを形成し、
この貫通孔21A内に埋め込まれた半田22によって、
発光素子14が搭載されたサブマウント13とリードフ
レーム21との接着がなされていることにより、接着部
における熱抵抗を低減することができるため、光源が短
波長となり駆動電圧が高くなった発光素子14からの発
熱を効率よくリードフレーム21側に放熱させることが
可能になる。また、集積光学素子20を製造する際の、
加熱処理による半田22の広がりを、リードフレーム2
1の貫通孔21Aにより規制することができ、発光素子
14とリードフレーム21との位置精度を高く維持する
ことが可能になるため、光源の短波長化により各光学部
品の配置により高い精度が求められることに対応可能に
なる。即ち、本実施の形態によっても、より短波長の発
光素子14を有する集積光学素子20を実現することが
可能になる。
【0096】また、本実施の形態の集積光学素子20に
よれば、サブマウント13の接着面に金属膜15が設け
られていることにより、サブマウント13とリードフレ
ーム21との間の隙間に半田22を入り込ませることが
できる。
よれば、サブマウント13の接着面に金属膜15が設け
られていることにより、サブマウント13とリードフレ
ーム21との間の隙間に半田22を入り込ませることが
できる。
【0097】そして、本実施の形態によれば、リードフ
レーム21に貫通孔21Aを形成しておいて、この凹部
21Aに半田22を供給すればよいため、簡易な工程で
かつ製造コストの増大を抑えて安価に製造することがで
きる。
レーム21に貫通孔21Aを形成しておいて、この凹部
21Aに半田22を供給すればよいため、簡易な工程で
かつ製造コストの増大を抑えて安価に製造することがで
きる。
【0098】尚、本実施の形態では、貫通孔21Aが長
方形で4つ形成されていたが、本発明においてリードフ
レームに形成される貫通孔の形状や数は特に限定されな
い。
方形で4つ形成されていたが、本発明においてリードフ
レームに形成される貫通孔の形状や数は特に限定されな
い。
【0099】また、図7の集積光学素子21を用いた機
能素子として、複合集積光学素子の一形態の概略断面図
を図12に示す。本形態は、光ディスクピックアップに
用いられている複合集積光学素子に適用した場合を示し
ている。この複合集積光学素子30は、発光素子14を
搭載したサブマウント13を含む図7の集積光学素子2
0、ミラープリズム31、受光素子(PDIC)32、
複数のレンズ・回折格子・HOE(ホログラフィック素
子)を一体としたマルチレンズ34、ガラスや水晶を複
数張り合わせることで構成された複合プリズム35(3
5A,35B,35C,35D,35E,35F)から
構成されている。マルチレンズ34は、一般にはプラス
チックモールド成形で作製され、図中33で示すモール
ド材によりリードフレーム21に取り付けられる。
能素子として、複合集積光学素子の一形態の概略断面図
を図12に示す。本形態は、光ディスクピックアップに
用いられている複合集積光学素子に適用した場合を示し
ている。この複合集積光学素子30は、発光素子14を
搭載したサブマウント13を含む図7の集積光学素子2
0、ミラープリズム31、受光素子(PDIC)32、
複数のレンズ・回折格子・HOE(ホログラフィック素
子)を一体としたマルチレンズ34、ガラスや水晶を複
数張り合わせることで構成された複合プリズム35(3
5A,35B,35C,35D,35E,35F)から
構成されている。マルチレンズ34は、一般にはプラス
チックモールド成形で作製され、図中33で示すモール
ド材によりリードフレーム21に取り付けられる。
【0100】この場合、受光素子(PDIC)32につ
いても、本発明に係る集積光学素子の製造方法を応用し
て、リードフレーム21に貫通孔や凹部を形成しておい
て半田22でリードフレーム21に接着するようにして
もよい。
いても、本発明に係る集積光学素子の製造方法を応用し
て、リードフレーム21に貫通孔や凹部を形成しておい
て半田22でリードフレーム21に接着するようにして
もよい。
【0101】この複合集積光学素子30では、発光素子
14から出射されたレーザ光がミラープリズム31で反
射されて上方に出射され、被照射体例えば光記録媒体に
照射される。また、被照射体で反射して戻った光を複合
プリズム35の各プリズムの界面で反射や分離させるこ
とにより、受光素子(PDIC)32のそれぞれ別の場
所で受光検出するようになっている。そして、本発明に
係る集積光学素子20がリードフレーム21に形成され
ているので、集積光学素子20の発光素子14及びリー
ドフレーム21が高い位置精度を有しているため、他の
部品即ちミラープリズム31、受光素子(PDIC)3
2、マルチレンズ34、並びに複合プリズム35に対し
ても、高い位置精度で発光素子14を配置することがで
きる。
14から出射されたレーザ光がミラープリズム31で反
射されて上方に出射され、被照射体例えば光記録媒体に
照射される。また、被照射体で反射して戻った光を複合
プリズム35の各プリズムの界面で反射や分離させるこ
とにより、受光素子(PDIC)32のそれぞれ別の場
所で受光検出するようになっている。そして、本発明に
係る集積光学素子20がリードフレーム21に形成され
ているので、集積光学素子20の発光素子14及びリー
ドフレーム21が高い位置精度を有しているため、他の
部品即ちミラープリズム31、受光素子(PDIC)3
2、マルチレンズ34、並びに複合プリズム35に対し
ても、高い位置精度で発光素子14を配置することがで
きる。
【0102】尚、上述の各実施の形態では、発光素子1
4をサブマウント13を介して半田12,22によりリ
ードフレーム11,21に接着した構成であったが、発
光素子のチップの構成によってはリードフレームに直接
発光素子を半田により接着することも可能である。その
場合、金属は発光素子(のチップ)の下面に設ける。
4をサブマウント13を介して半田12,22によりリ
ードフレーム11,21に接着した構成であったが、発
光素子のチップの構成によってはリードフレームに直接
発光素子を半田により接着することも可能である。その
場合、金属は発光素子(のチップ)の下面に設ける。
【0103】また、上述の各実施の形態では、サブマウ
ント13の下面の金属膜15が、リードフレーム11の
凹部11A全体又はリードフレーム21の貫通孔21A
全体を覆い隠す構成としているが、本発明においては、
発光素子或いはサブマウントのリードフレームとの接着
面に設けられた金属は、必ずしもリードフレームの凹部
や貫通孔の全体を覆い隠さなくてもよい。そして、例え
ばリードフレームの凹部や貫通孔を、溝状に一部金属よ
りも外側にはみ出させて形成することも可能であり、こ
のように積極的に外側にはみ出させることにより、放熱
能力をより向上させたり、余剰の半田を外に逃がしたり
することも可能になる。また、このような金属より外側
へのはみ出しの有無に係わらず、接着面に設けた金属の
総面積を、リードフレームに凹部や貫通孔が形成されて
いる部分の総面積よりも広くすれば、半田との接触面積
を凹部や貫通孔が形成されている部分の面積より広くし
て放熱性能を向上できる効果を有する。
ント13の下面の金属膜15が、リードフレーム11の
凹部11A全体又はリードフレーム21の貫通孔21A
全体を覆い隠す構成としているが、本発明においては、
発光素子或いはサブマウントのリードフレームとの接着
面に設けられた金属は、必ずしもリードフレームの凹部
や貫通孔の全体を覆い隠さなくてもよい。そして、例え
ばリードフレームの凹部や貫通孔を、溝状に一部金属よ
りも外側にはみ出させて形成することも可能であり、こ
のように積極的に外側にはみ出させることにより、放熱
能力をより向上させたり、余剰の半田を外に逃がしたり
することも可能になる。また、このような金属より外側
へのはみ出しの有無に係わらず、接着面に設けた金属の
総面積を、リードフレームに凹部や貫通孔が形成されて
いる部分の総面積よりも広くすれば、半田との接触面積
を凹部や貫通孔が形成されている部分の面積より広くし
て放熱性能を向上できる効果を有する。
【0104】さらに、上述の各実施の形態では、サブマ
ウント13の下面に金属膜15を蒸着法等により形成し
ているが、例えばサブマウント13の下面に別途形成し
た金属を取り付けることも可能である。
ウント13の下面に金属膜15を蒸着法等により形成し
ているが、例えばサブマウント13の下面に別途形成し
た金属を取り付けることも可能である。
【0105】また、上述の各実施の形態では、半田1
2,22を溶融する加熱処理工程を、アロイ工程、即ち
アロイ炉により全体加熱を行う工程として説明してい
る。本発明においては、半田を溶融する加熱処理は、全
体加熱に限定されず、例えば微小なヒータを接触させる
方法や、ランプやレーザからの光(赤外光、紫外光、可
視光)の照射による光吸収を利用する方法等の局所加熱
であってもよい。全体加熱は、温度制御が簡便であり、
半田の溶融がムラ無く均一にしやすい利点を有する。局
所加熱は、熱に弱い部品を保護することができる利点を
有する。
2,22を溶融する加熱処理工程を、アロイ工程、即ち
アロイ炉により全体加熱を行う工程として説明してい
る。本発明においては、半田を溶融する加熱処理は、全
体加熱に限定されず、例えば微小なヒータを接触させる
方法や、ランプやレーザからの光(赤外光、紫外光、可
視光)の照射による光吸収を利用する方法等の局所加熱
であってもよい。全体加熱は、温度制御が簡便であり、
半田の溶融がムラ無く均一にしやすい利点を有する。局
所加熱は、熱に弱い部品を保護することができる利点を
有する。
【0106】本発明は、上述の実施の形態に限定される
ものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲でその他
様々な構成が取り得る。
ものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲でその他
様々な構成が取り得る。
【0107】
【発明の効果】上述の本発明によれば、リードフレーム
との接着部における熱抵抗を低減して、発光素子からの
熱をリードフレーム側に効率よく放熱させることが可能
となる。また、リードフレームに形成された凹部や貫通
孔により、熱処理による半田の広がりを制御することが
でき、これにより発光素子やサブマウントとリードフレ
ームとにおいて高い位置精度を維持することが可能であ
る。そして、予めリードフレームに凹部や貫通孔を形成
する加工を行っておいて、半田により接着するため、簡
易な製造工程により集積光学素子を製造できると共に、
製造コストの増大を抑制することができる。
との接着部における熱抵抗を低減して、発光素子からの
熱をリードフレーム側に効率よく放熱させることが可能
となる。また、リードフレームに形成された凹部や貫通
孔により、熱処理による半田の広がりを制御することが
でき、これにより発光素子やサブマウントとリードフレ
ームとにおいて高い位置精度を維持することが可能であ
る。そして、予めリードフレームに凹部や貫通孔を形成
する加工を行っておいて、半田により接着するため、簡
易な製造工程により集積光学素子を製造できると共に、
製造コストの増大を抑制することができる。
【0108】従って、本発明により、安価にパッケージ
を構成し、簡易な工程により製造コストの増大を抑えつ
つ、高い位置精度と高い放熱効率とを同時に達成するこ
とができる。特に、発光素子の光源の短波長化により、
発熱量の増大や各光学部品の位置精度が厳しくなるが、
本発明によりこれらに対応することが可能になることか
ら、より短波長の光源を有する発光素子を備えた集積光
学素子を実現することができる。
を構成し、簡易な工程により製造コストの増大を抑えつ
つ、高い位置精度と高い放熱効率とを同時に達成するこ
とができる。特に、発光素子の光源の短波長化により、
発熱量の増大や各光学部品の位置精度が厳しくなるが、
本発明によりこれらに対応することが可能になることか
ら、より短波長の光源を有する発光素子を備えた集積光
学素子を実現することができる。
【図1】本発明の一実施の形態の集積光学素子の概略構
成図(断面図)である。
成図(断面図)である。
【図2】図1の集積光学素子における放熱を説明する図
である。
である。
【図3】A、B 図1の集積光学素子に用いるリードフ
レームを示す図である。
レームを示す図である。
【図4】A〜D 図1の集積光学素子の製造工程を示す
工程図である。
工程図である。
【図5】A 図4Aの状態における平面図である。
B 図4Bの状態における平面図である。
【図6】A、B リードフレームに複数の凹部を設けた
場合を示す図である。
場合を示す図である。
【図7】本発明の他の実施の形態の集積光学素子の概略
構成図(断面図)である。
構成図(断面図)である。
【図8】A〜C 図7の集積光学素子に用いるリードフ
レームを示す図である。
レームを示す図である。
【図9】図7の集積光学素子における放熱を説明する図
である。
である。
【図10】A〜E 図7の集積光学素子の製造工程を示
す工程図である。
す工程図である。
【図11】A 図10Aの状態における平面図である。
B 図10Bの状態における平面図である。
【図12】図7の集積光学素子を用いて構成した複合集
積光学素子の一形態を示す概略断面図である。
積光学素子の一形態を示す概略断面図である。
【図13】従来のリードフレーム上に発光素子を搭載し
たサブマウントを接着した状態を示す図である。
たサブマウントを接着した状態を示す図である。
【図14】A Agペーストからサブマウントに働く力
を示す図である。 B 発光素子からの熱が放熱する状態を示す図である。
を示す図である。 B 発光素子からの熱が放熱する状態を示す図である。
【図15】A 発光素子の光出力及び電圧と電流との関
係を示す図である。 B 発光素子の波長と駆動電圧との関係を示す図であ
る。
係を示す図である。 B 発光素子の波長と駆動電圧との関係を示す図であ
る。
10,20 集積光学素子、11,21 リードフレー
ム、11A,11B 凹部、12,22 半田、13
サブマウント、14 発光素子、21A 貫通孔
ム、11A,11B 凹部、12,22 半田、13
サブマウント、14 発光素子、21A 貫通孔
Claims (10)
- 【請求項1】 リードフレーム上に、少なくとも発光素
子が直接或いはサブマウントを介して接着されて成る集
積光学素子であって、 上記リードフレームに凹部が形成され、 上記凹部に埋め込まれた半田により、上記発光素子或い
は上記サブマウントと上記リードフレームとの接着がな
されていることを特徴とする集積光学素子。 - 【請求項2】 上記発光素子或いはサブマウントの上記
半田との接着面に金属が設けられていることを特徴とす
る請求項1に記載の集積光学素子。 - 【請求項3】 リードフレーム上に、少なくとも発光素
子が直接或いはサブマウントを介して接着されて成る集
積光学素子であって、 上記リードフレームに貫通孔が形成され、 上記貫通孔の内部に埋め込まれた半田により、上記発光
素子或いは上記サブマウントと上記リードフレームとの
接着がなされていることを特徴とする集積光学素子。 - 【請求項4】 上記発光素子或いはサブマウントの上記
半田との接着面に金属が設けられていることを特徴とす
る請求項3に記載の集積光学素子。 - 【請求項5】 リードフレーム上に、少なくとも発光素
子が直接或いはサブマウントを介して接着されて成る集
積光学素子を製造する方法であって、 リードフレームに凹部を形成し、 上記リードフレームの上記凹部に半田を供給し、 発光素子或いは発光素子を搭載したサブマウントを上記
半田上に載置し、 加熱処理により上記半田による接着を完了させることを
特徴とする集積光学素子の製造方法。 - 【請求項6】 上記半田を上記凹部内に収まるように供
給することを特徴とする請求項5に記載の集積光学素子
の製造方法。 - 【請求項7】 上記発光素子或いはサブマウントの上記
半田との接着面に金属を設けることを特徴とする請求項
5に記載の集積光学素子の製造方法。 - 【請求項8】 リードフレーム上に、少なくとも発光素
子が直接或いはサブマウントを介して接着されて成る集
積光学素子を製造する方法であって、 リードフレームに貫通孔を形成し、 発光素子或いは発光素子を搭載したサブマウントを上記
リードフレーム上に載置し、 上記リードフレームの上記貫通孔に半田を供給し、 加熱処理により上記半田による接着を完了させることを
特徴とする集積光学素子の製造方法。 - 【請求項9】 上記半田を、上記発光素子とは逆側から
上記貫通孔に供給することを特徴とする請求項8に記載
の集積光学素子の製造方法。 - 【請求項10】 上記発光素子或いはサブマウントの上
記半田との接着面に金属を設けることを特徴とする請求
項8に記載の集積光学素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002115365A JP2003309314A (ja) | 2002-04-17 | 2002-04-17 | 集積光学素子及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002115365A JP2003309314A (ja) | 2002-04-17 | 2002-04-17 | 集積光学素子及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003309314A true JP2003309314A (ja) | 2003-10-31 |
Family
ID=29396731
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002115365A Pending JP2003309314A (ja) | 2002-04-17 | 2002-04-17 | 集積光学素子及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003309314A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4917187B1 (ja) * | 2011-01-28 | 2012-04-18 | パイオニア株式会社 | 発光モジュールの製造方法 |
| JP2015228401A (ja) * | 2014-05-30 | 2015-12-17 | 日亜化学工業株式会社 | 半導体レーザ装置 |
| JP2018512745A (ja) * | 2015-03-27 | 2018-05-17 | ジャビル インク | レーザー投影モジュール |
| JP2019140144A (ja) * | 2018-02-06 | 2019-08-22 | 住友電気工業株式会社 | 量子カスケードレーザ、発光装置 |
| JPWO2021085458A1 (ja) * | 2019-10-30 | 2021-05-06 | ||
| WO2022202377A1 (ja) * | 2021-03-26 | 2022-09-29 | ヌヴォトンテクノロジージャパン株式会社 | 半導体レーザ発光装置、及び半導体レーザ発光装置の製造方法 |
| JP2023128279A (ja) * | 2022-03-03 | 2023-09-14 | 日亜化学工業株式会社 | 発光装置、パッケージの製造方法、および発光装置の製造方法 |
-
2002
- 2002-04-17 JP JP2002115365A patent/JP2003309314A/ja active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4917187B1 (ja) * | 2011-01-28 | 2012-04-18 | パイオニア株式会社 | 発光モジュールの製造方法 |
| WO2012101815A1 (ja) * | 2011-01-28 | 2012-08-02 | パイオニア株式会社 | 発光モジュール及び発光モジュールの製造方法 |
| JP2015228401A (ja) * | 2014-05-30 | 2015-12-17 | 日亜化学工業株式会社 | 半導体レーザ装置 |
| JP2018512745A (ja) * | 2015-03-27 | 2018-05-17 | ジャビル インク | レーザー投影モジュール |
| JP2019140144A (ja) * | 2018-02-06 | 2019-08-22 | 住友電気工業株式会社 | 量子カスケードレーザ、発光装置 |
| JPWO2021085458A1 (ja) * | 2019-10-30 | 2021-05-06 | ||
| WO2021085458A1 (ja) * | 2019-10-30 | 2021-05-06 | 京セラ株式会社 | 発光素子搭載用パッケージおよび発光装置 |
| JP7475360B2 (ja) | 2019-10-30 | 2024-04-26 | 京セラ株式会社 | 発光素子搭載用パッケージおよび発光装置 |
| WO2022202377A1 (ja) * | 2021-03-26 | 2022-09-29 | ヌヴォトンテクノロジージャパン株式会社 | 半導体レーザ発光装置、及び半導体レーザ発光装置の製造方法 |
| JP2023128279A (ja) * | 2022-03-03 | 2023-09-14 | 日亜化学工業株式会社 | 発光装置、パッケージの製造方法、および発光装置の製造方法 |
| JP7795089B2 (ja) | 2022-03-03 | 2026-01-07 | 日亜化学工業株式会社 | 発光装置、パッケージの製造方法、および発光装置の製造方法 |
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