JP2003309314A - Integrated optical element and its manufacturing method - Google Patents
Integrated optical element and its manufacturing methodInfo
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Abstract
Description
【0001】[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。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an integrated optical element having at least a light emitting element and having the light emitting element bonded to a lead frame directly or through a submount, and a method of manufacturing the same. It is suitable for application to a display device typified by a laser display and an integrated optical element used in a communication device for coupling with an optical fiber.
【0002】[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。2. Description of the Related Art For example, CD (compact disc), M
In an optical disc device for an optical disc such as a D (mini disc), a DVD (digital video disc or a digital versatile disc), an integrated optical element used for the optical pickup or the like is, for example, a light emitting element, a light receiving element, a lens, on a lead frame, An optical component such as a prism is mounted and configured.
【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。FIG. 13 shows a sectional view of an integrated optical element using a conventional lead frame. As shown in FIG. 13, a light emitting element 51 made of, for example, a semiconductor laser is mounted on a submount 52, and the submount 52 is attached to a lead frame 54. A semiconductor device such as silicon may be used as the submount 52. In many cases, this semiconductor device has a detector function for monitoring the emission intensity of a semiconductor laser and further has an arithmetic circuit built therein. Further, in the case where a plurality of lenses (not shown), a diffraction grating, a multi-lens in which a HOE (holographic optical element) is built, a compound prism formed by laminating a plurality of optical glasses or quartz plates, etc. are mounted. There is also.
【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。The lead frame 54 is made up of the light emitting element 5
It plays the role of a package for the integrated optical element such as 1. Generally, ceramics and lead frames are used for the package, but from the viewpoint of price, currently, inexpensive lead frames are used except for special cases.
【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。By the way, when the submount 52 having the integrated optical element mounted thereon is bonded to the lead frame 54, the lead frame 54 and the submount 52 must be accurately aligned. Also, the lead frame 5
An adhesive for No. 4 such as Ag paste or solder needs to be heated at the time of bonding because the bonding is completed by heating.
【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。Therefore, the submount 52 having the integrated optical element mounted thereon is adhered to the lead frame 54 as follows. First, an adhesive such as an Ag paste 53 is applied to a predetermined position on the lead frame 54. After that, the integrated optical element, for example, the light emitting element 51 is positioned based on an appropriate mark position, and this is arranged on the Ag paste 53 applied on the lead frame 54.
Further, heat treatment is performed to complete the adhesion of the Ag paste 53.
【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。It is desirable that a device for aligning the lead frame 54 and the submount 52 (hereinafter referred to as a positioning device) and a device for performing heat treatment be separately configured.
This is because when the positioning machine heats, the heating causes deformation such as expansion of the lead frame and the device, resulting in displacement of the position or a long processing time. That is, the lead frame 54 and the submount 52 on which the light emitting element 51 and the like are mounted are aligned by the positioning machine. Then, it is transferred from the positioning machine to a heat treatment device (hereinafter referred to as a heating machine). Next, the plurality of integrated optical elements are collectively heat-treated in a heater to complete the adhesion.
【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。Conventionally, the lead frame 54 and the light emitting element 5
1 is usually attached to the submount 52 on which Ag is mounted.
Paste 53 is used. This is because the Ag paste 53 is in a paste state in an uncured state, so that the surface accuracy of the Ag paste 53 can maintain the positional accuracy of the light emitting element 51 and the lead frame 54 when the Ag paste 53 is transferred from the positioning machine to the heating machine. Is. That is, as shown in FIG. 14A, the Ag paste 53 wets and spreads from the side surface of the submount 52 to the surface of the lead frame 54 to form a fillet. At this time, due to the surface tension of the Ag paste 53,
Since a force indicated by a thick arrow acts on the submount 52, the positional accuracy between the light emitting element 51 and the lead frame 54 can be maintained by fixing the submount 52. The state of the fillet depends on the atmospheric pressure, the viscosity of the Ag paste 53,
It is also determined by the wettability (spreading) on the lead frame 54.
【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。On the other hand, the lead frame 54 includes the light emitting element 5
In addition to housing 1 and the light receiving element, it also has a role of radiating heat that efficiently releases heat generated from electrically operated components such as the light emitting element 51 and the light receiving element. That is, as shown in FIG. 14B, heat generated from the light emitting element 51 is transferred to the submount 5
2 and Ag paste 53, lead frame 54
It can be released by radiating heat to.
【0010】[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。By the way, in the field of an optical recording medium such as an optical disc, the recording density of the medium,
In order to improve the transfer rate, there is an increasing demand for higher light output and shorter wavelength of light emitting devices. Increasing the light output of the light emitting element or shortening the wavelength of light in this way means that the driving power of the light emitting element is increased, and at the same time, the amount of heat generated from the light emitting element is increased.
【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。That is, as shown in FIG. 15A, in the semiconductor laser, the optical output-current characteristic (LI characteristic) is such that the optical output is small up to a certain current value (below the threshold value), and the current beyond that. At value, the light output increases with increasing current. In the voltage-current characteristic (VI characteristic), the rate of increase in voltage is large when the current is small, and the rate of voltage increase is small when the current is large, but the voltage is large as the current is large. Here, the high light output L shown in FIG. 15A
Consider the case of high and low optical output Llow in comparison. At this time, since Llow <Lhigh, L-
From the I characteristic, Ilow <Ihigh for the current. Furthermore, from the VI characteristic, Vlow <
It becomes Vhigh. Since the drive power P is P = I × V, Plow <Phigh. Therefore, it is understood that the drive power P increases as the light output L increases.
【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。FIG. 15B shows the relationship between the wavelength and the general drive voltage V of the light emitting element. Wavelength 78 for CD and MD
At 0 nm, the drive voltage is 1.8 V and the wavelength is 650 for DVD.
The driving voltage is 2.5 V in nm and the wavelength is 40
When it is shortened to 0 nm, the driving voltage becomes 5.5V. Therefore, the shorter the wavelength is, the larger the driving voltage V is.
It can be seen that the driving power P also increases.
【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。However, since the Ag paste is an organic adhesive in which silver particles are dispersed, its thermal conductivity is smaller by one digit or two digits than that of solder. That is, since the Ag paste is inferior in heat conduction performance to solder, the heat generated during the operation of the light emitting element cannot be sufficiently dissipated.
It is possible that the temperature of the light emitting element (semiconductor laser chip) rises.
【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。In particular, since the amount of heat generated becomes large due to the high light output and the short wavelength as described above, it is difficult to meet the demands for the high light output and the short wavelength of the light emitting device in the structure in which the bonding is performed by the Ag paste. Is.
【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。Further, as the recording density of the optical disc is increased, it is required to increase the positioning accuracy. That is, in order to increase the recording density, the numerical aperture NA of the objective lens increases and so-called lateral magnification and vertical magnification increase, so that it is necessary to increase the positional accuracy of the light emitting point of the light emitting element.
【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。When solder is used as an adhesive between the lead frame and the submount on which the light emitting element is mounted or the light emitting element, the form of the solder to be supplied and the positioning accuracy are lowered. Is a problem.
When the Ag paste is adhered as described above, the positioning can be performed with an accuracy of ± 5 μm or more.
【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。Conventionally, there are thread-like solder, cream-like solder, and sheet-like solder in the form of solder. They are,
Although there is a difference in the shape, it is common that it spreads on the lead frame when heated, and the spread amount is determined by the heating temperature, the time, and the supply amount of solder. That is, since the solder spreads on the lead frame, the tilt direction of the light emitting element that is positioned and temporarily placed on the lead frame,
Horizontal and vertical movements occur. Since the amount of movement is determined by the amount of spread of the solder, the amount of movement during heating is added to the temporary placement accuracy (positioning accuracy) in the positioning machine. Therefore, the positional accuracy is inferior to that of the conventional Ag paste.
【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。Further, there is one in which minute solder bumps are formed on the lead frame when the lead frame and other components are bonded. When forming such solder bumps, a mask is placed on the lead frame, and solder is supplied by a method such as a vapor deposition method, a plating method, or a screen printing method. For example, in the vapor deposition method, it is possible to achieve high positional accuracy of about 1 μm by a method of performing vapor deposition after masking using photolithography. However, this method has a drawback that the number of steps is increased and the manufacturing cost is increased. For example, in the plating method, masking for ensuring the positional accuracy is required, and thus the manufacturing cost is also increased by this step. For example, the screen printing method has a drawback in that the positional accuracy is deteriorated (about 100 μm) due to printing bleeding.
【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。Therefore, the method of forming solder bumps is not suitable for attaching a light emitting element mounted submount or a light emitting element onto a lead frame.
【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。In order to solve the above-mentioned problems, in the present invention, it is possible to construct a package at a low cost and simultaneously achieve high positional accuracy and high heat radiation efficiency while suppressing an increase in manufacturing cost by a simple process. An integrated optical element and a method for manufacturing the same are provided.
【0021】[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。The integrated optical element of the present invention is formed by bonding at least a light emitting element directly or through a submount on a lead frame, and a recess is formed in the lead frame and embedded in the recess. The lead frame is bonded to the light emitting element or submount by soldering.
【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。According to the above-described structure of the integrated optical element of the present invention, the lead frame is provided with the recess, and the lead frame is adhered to the light emitting element or the submount by the solder embedded in the recess. The spread of the solder in the heat treatment for adhesion can be restricted by the concave portion of the lead frame. This makes it possible to maintain high positional accuracy between the light emitting element and the lead frame when manufacturing the integrated optical element having this configuration. In addition, since they are adhered by solder, the heat from the light emitting element can be efficiently dissipated as compared with the case where they are adhered by Ag paste.
【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。The integrated optical element of the present invention is formed by adhering at least a light emitting element directly or via a submount on a lead frame, a through hole is formed in the lead frame, and a solder embedded in the through hole. The light emitting element or the submount and the lead frame are adhered by the above.
【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。According to the above-mentioned structure of the integrated optical element of the present invention, the lead frame is provided with the through hole, and the light emitting element or the submount is bonded to the lead frame by the solder embedded in the through hole. Therefore, the spread of the solder in the heat treatment for adhesion can be restricted by the through hole of the lead frame. This makes it possible to maintain high positional accuracy between the light emitting element and the lead frame when manufacturing the integrated optical element having this configuration. In addition, since they are adhered by solder, the heat from the light emitting element can be efficiently dissipated as compared with the case where they are adhered by Ag paste.
【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。According to the method of manufacturing an integrated optical element of the present invention, when manufacturing an integrated optical element in which at least a light emitting element is bonded directly or through a submount on a lead frame, a recess is formed in the lead frame, Solder is supplied to the concave portion of the lead frame, a light emitting element or a submount on which the light emitting element is mounted is placed on the solder, and bonding by solder is completed by heat treatment.
【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。According to the method for manufacturing an integrated optical element of the present invention described above, a recess is formed in the lead frame, solder is supplied to the recess, and the light emitting element or the submount having the light emitting element mounted thereon is mounted thereon. By performing the heat treatment after mounting, the spread of the solder due to the heat treatment can be regulated by the recess formed in the lead frame, and the positional accuracy when the light emitting element or the submount is mounted can be maintained. . Further, since the bonding is performed by solder, the heat from the light emitting element can be efficiently radiated in the manufactured integrated optical element.
【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。According to the method of manufacturing an integrated optical element of the present invention, a through hole is formed in a lead frame when manufacturing an integrated optical element in which at least a light emitting element is bonded to a lead frame directly or through a submount. The light emitting element or a submount on which the light emitting element is mounted is placed on a lead frame, solder is supplied to the through holes of the lead frame, and soldering is completed by heat treatment.
【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。According to the method of manufacturing an integrated optical element of the present invention described above, the through hole is formed in the lead frame, the light emitting element or the submount on which the light emitting element is mounted is placed on the lead frame, and the through hole is soldered. By supplying the heat treatment and performing the heat treatment, the spread of the solder due to the heat treatment can be regulated by the through hole formed in the lead frame, and the positional accuracy when the light emitting element or the submount is mounted can be maintained. become. Further, since the bonding is performed by solder, the heat from the light emitting element can be efficiently radiated in the manufactured integrated optical element.
【0029】[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。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention is an integrated optical element in which at least a light-emitting element is bonded directly or through a submount on a lead frame, and a recess is formed in the lead frame and embedded in this recess. It is an integrated optical element in which a light emitting element or a submount and a lead frame are bonded by soldering.
【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。Further, according to the present invention, in the above integrated optical element, a metal is provided on a bonding surface of the light emitting element or the submount with the solder.
【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。The present invention is an integrated optical element in which at least a light emitting element is adhered onto a lead frame directly or via a submount, and a through hole is formed in the lead frame, and the through hole is embedded in the through hole. It is an integrated optical element in which a light emitting element or a submount and a lead frame are bonded by soldering.
【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。Further, according to the present invention, in the above integrated optical element, a metal is provided on a bonding surface of the light emitting element or the submount with the solder.
【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。The present invention is a method for manufacturing an integrated optical element in which at least a light emitting element is bonded directly or via a submount on a lead frame, wherein a concave portion is formed in the lead frame, and the concave portion of the lead frame is formed. Is a method of manufacturing an integrated optical element, in which solder is supplied to the substrate, a light emitting element or a submount on which the light emitting element is mounted is placed on the solder, and adhesion by solder is completed by heat treatment.
【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。Further, according to the present invention, in the method for manufacturing an integrated optical element described above, the solder is supplied so as to be contained in the recess.
【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。Further, according to the present invention, in the method for manufacturing an integrated optical element described above, a metal is provided on a bonding surface of the light emitting element or the submount with the solder.
【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。The present invention is a method for manufacturing an integrated optical element in which at least a light emitting element is bonded directly or through a submount on a lead frame, and a through hole is formed in the lead frame to form the light emitting element or the light emitting element. This is a method of manufacturing an integrated optical element in which a submount on which an element is mounted is placed on a lead frame, solder is supplied to a through hole of the lead frame, and bonding by solder is completed by heat treatment.
【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。Further, according to the present invention, in the method for manufacturing an integrated optical element, the solder is supplied to the through hole from the side opposite to the light emitting element.
【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。Further, in the present invention, in the method for manufacturing an integrated optical element described above, a metal is provided on a surface of the light emitting element or the submount that is bonded to the solder.
【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。FIG. 1 shows a schematic configuration diagram (cross-sectional view) of an integrated optical element according to an embodiment of the present invention. As shown in Figure 1,
The sub-mount 13 having the light emitting element 14 mounted thereon is bonded onto the lead frame 11 to form the integrated optical element 10.
【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。In the present embodiment, especially the lead frame 1
1 and the submount 13 are adhered to each other with solder 12, and a recess 11A is provided in a portion of the lead frame 11 that is in contact with the solder 12.
【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。The base material of the lead frame 11 is F
e, Cu, etc. can be used. Fe has the advantage of low cost, and Cu has the advantage of high thermal conductivity.
【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。The solder 12 for bonding the lead frame 11 and the submount 13 is made of, for example, Au, Sn, In, B.
A solder containing at least one metal selected from i can be used, and a conventionally known solder having another composition can be used.
【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。With this structure, the recess 11A of the lead frame 11 blocks the spread of the solder 12 during heating. That is, the concave-convex portion 11A functions as a bank to prevent the solder 12 from spreading. Therefore, the solder 12
It is possible to prevent the positional deviation of the light emitting element 14 on the submount 13 due to the spread of the magnetic field, and to maintain the positional accuracy of the lead frame 11 and the light emitting element 14.
【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。Since the solder 12 having a high thermal conductivity bonds the submount 13 on which the light emitting element 14 is mounted and the lead frame 11, the heat from the light emitting element 14 is applied to the lead frame 11 through the solder 12. It is released efficiently.
【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。Further, in the present embodiment, the metal film 15 is formed on the lower surface of the submount 13, that is, the bonding surface with the solder 12. This metal film 15 is, for example, T
It can be formed by sequentially depositing i, Ni, and Au by, for example, a vapor deposition method.
【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。The metal film 15 is provided to ensure wettability with the solder 12. The good wettability means that the solder 12 spreads over almost the entire surface of the metal film 15, whereby the lead frame 11
It is possible to widen the cross-sectional area of the surface on which heat is radiated to. That is, it means that the heat dissipation performance is improved. on the other hand,
The higher the wettability, the smaller the deformation of the solder 12 during melting, that is, the deformation due to the surface tension. Therefore, it is possible to reduce vertical displacement of the joining surface of the light emitting element 14 or the submount 13 in the vertical direction, and it is possible to reduce positional deviation such as lifting and to ensure positional accuracy.
【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。The metal film 15 is preferably larger than the recess 11A of the lead frame 11 so that the metal film 15 covers the entire recess 11A. And the metal film 1
The larger the area of 5, the larger the area of contact with the solder 12, and the more the radiation performance can be improved.
【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。However, if the metal film 15 is formed so as to cover the entire lower surface of the submount 13, the metal film 15 may be present when a large number of submounts 13 are produced by cutting from the wafer, for example. It becomes difficult to cut the wafer. Therefore, the metal film 15 is formed so as to be smaller than the lower surface of the submount 13 as shown in FIG. 1, or the metal film 15 is formed on the lower surface of the submount 13 after cutting the wafer (not shown). .
【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。Here, the flow of heat (heat flow) from the light emitting element 14 in the integrated optical element 10 of FIG. 1 is schematically shown in FIG. As indicated by an arrow in the figure, a heat flow from the light emitting element 14 to the lead frame 11 through the submount 13, the metal film 15, and the solder 12 is generated. Submount 1
3 and the gap between the recess 11A of the lead frame 11 is solder 1
Since the area is filled with 2, the heat flow is secured with a cross-sectional area approximately equal to the size of the metal film (electrode) 15 provided on the bonding surface of the submount 13. That is, it can be seen that the decrease in the joint area between the lead frame 11 and the submount 13 due to the provision of the recess 11A is compensated by the solder 12.
【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。Here, the thermal conductivity of the Ag paste is 3 W /
(M · K), thermal conductivity of tin solder is 49 W / (m · K)
(Toray Research Center; Latest trends in high-density packaging 99,
Chapter 3). Therefore, by using the solder 12 for adhesion as described above, the thermal conductivity is increased and the heat dissipation characteristics are improved. Furthermore, the final heat dissipation characteristic is determined by the thermal conductivity of each material in the heat dissipation path, the length of the path, and the cross-sectional area, that is, the thermal conductivity × the length of the path / cross-sectional area.
【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。Of these, the cross-sectional area is substantially equal to the size of the electrode, that is, the metal film 15 formed on the bonding surface of the submount 13, and the length of the path is controlled by the supply amount of the solder 12. Therefore, by appropriately setting the supply amount of the solder 12, it becomes possible to fill the solder 12 without causing the submount 13 to float and without leaving a gap in the recess 11A of the lead frame 11.
【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。Although not shown, the surface of the lead frame 11 is metallized with Au (gold) or the like, so that the wettability of the solder 12 can be improved and the occurrence of gaps can be suppressed, and at the same time, The floating of the submount 13 (lifting due to the surface tension of the solder 12) can be suppressed. For the same reason, it is preferable that at least the bonding surface side of the metal film 15 with the solder 12 is made of Au or Al.
【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。The integrated optical element 10 shown in FIG. 1 can be manufactured, for example, as follows. First, as shown in FIGS. 3A and 3B, a lead frame 11 in which one concave portion 11A is formed in advance by pressing or the like is prepared.
【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。Next, the lead frame 11 having the recess 11A is mounted on a holder (not shown). After that, as shown in FIG. 4A, the solder 12 is supplied to the concave portion 11A of the lead frame 11 using the alignment reference. At this time, in order to easily control the spread of the solder 12 in the subsequent heat treatment step, it is desirable that the solder 12 be supplied so as not to protrude from the recess 11A (in the horizontal direction) but to be housed in the recess 11A.
【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。In the supply of the solder 12 and the alignment between the submount 13 and the lead frame 11 which will be described later, the alignment reference is provided separately on the outer end of the lead frame 11, the wall surface of the mold, or on the lead frame. Holes can be used. In the case where the lead frame 11 is provided with a hole, it is preferable that the hole is formed by pressing with a mold at the same time as the recess 11A, because the positional accuracy is improved.
【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。At this time, as described above, the supply amount of the solder 12 is set to an appropriate amount. For example, sheet-shaped solder 12
In the case of supplying by the above method, it is possible to set the supply amount of the solder 12 and supply a constant amount of the solder 12 by managing the thickness and area of the sheet or the area and mass. For example, when the filamentous solder 12 is used for supply, it is possible to control the solder feed amount and the iron temperature.
For example, when the creamy solder 12 is supplied, it is possible to control the pressure and time of the dispenser, the needle diameter, and the viscosity of the creamy solder.
【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。Subsequently, the light emitting element 14 and the submount 13 are aligned with the recess 11A of the lead frame 11 by using the same alignment reference as the above-described solder 12 supply process or a separately provided alignment reference. . At this time, the light emitting element 14 and the submount 15 are also previously
It is desirable to provide a marker that serves as a reference for alignment. Further, when the light emitting element 14 is mounted on the submount 13 in advance, it is preferable to perform alignment and adhesion of these. Then, as shown by the arrow in FIG. 4A,
The submount 13 on which the light emitting element 14 is mounted and the metal film 15 is formed on the lower surface is attached to the recess 11 of the lead frame 11.
The solder 12 in A is pressed and temporarily placed. This allows
As shown in FIG. 4B, the solder 12 and the metal film 15 are brought into contact with each other.
【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。Next, a heat treatment process, that is, a so-called alloy process is performed. In this alloy process, the supplied solder 12 melts and spreads on the lead frame 11, but the recess 1
Since 1A is formed, the lead frame 1 is immediately formed.
It does not spread to the upper surface of 1. Then, when the solder 12 reaches the melting point, as shown in FIG. 4C, the solder 12 spreads throughout the recess 11A due to the wettability with respect to the surface of the lead frame 11, and the surface of the metal film 15 on the lower surface of the submount 13 also moves from inside to outside. It spreads toward. At this time, solder 1
If the supply amount of 2 is set appropriately, then the solder 12 spreads on the upper surface of the lead frame 11. Furthermore, solder 1
2 is the concave portion 11 of the lead frame 11 on the surface of the metal film 15.
It spreads out from A, enters the gap between the lead frame 11 and the metal film 15, and eventually reaches the metal film 1 as shown in FIG. 4D.
5 spreads over the entire surface.
【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。Since the solder 12 spreads through such a process, the spread of the solder 12 is once stopped by the concave portion 11A, so that the positional deviation of the submount 13 due to the spread of the solder 12 in the alloying process can be reduced. . That is, the effective thickness of the solder 12 can be reduced.
【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。In this alloying process, the members for which the temporary mounting process of the submount 13 has been completed may be processed individually or in a large number at once. Considering the efficiency of the alloy process, it is desirable to collectively process a large number of members that have undergone the temporary placement process.
【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。When the members are individually processed in the alloying process, in order to more reliably prevent the submount 13 from floating, the side opposite to the bonding surface with the light emitting element 14 or the submount 13, that is, the submount 13 is prevented. It is also possible to apply a load by a method such as pushing with a collet from above, or to use a holding means such as chucking.
【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。4A to 4D, the thickness direction is emphasized in order to make the behavior of the solder 12 easy to understand.
【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。A plan view of the state of FIG. 4A is shown in FIG. 5A, and a plan view of the state of FIG. 4B is shown in FIG. 5B. As shown in FIG. 5A, the solder 12 is placed in the recess 11 of the lead frame 11.
Is supplied. Thereafter, the submount 13 is placed above the solder 12, and the submount 13 and the light emitting element 14 thereon are positioned as shown in FIG. 5B. still,
The plan view of the state of FIGS. 4C and 4D is the same as FIG. 5B.
【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。1 to 5, the opening end of the recess 11A of the lead frame 11 is formed at a right angle. However, if the opening end is formed at an obtuse angle, press working becomes easier and the lead frame 11 is less likely to be deformed. Become.
【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。When the integrated optical element in which the light emitting element 14 is arranged on the lead frame 11 is sealed,
Before or after the step of forming the recess 11A in the lead frame 11, for example, a process of pouring a mold of epoxy resin into a mold is possible.
【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。According to the integrated optical element 10 of this embodiment described above, the recess 11A is formed in the lead frame 11, and the solder 12 embedded in the recess 11A mounts the submount 13 on which the light emitting element 14 is mounted. Is bonded to the lead frame 11. As a result, the solder 12
Has a better thermal conductivity than the Ag paste, it is possible to reduce the thermal resistance at the bonded portion. Therefore, when the integrated optical element 10 is used, the heat generated from the light emitting element 14 can be efficiently radiated to the lead frame 11 side through the submount 13 and the solder 12. In addition, when the integrated optical element 10 is manufactured, the spread of the solder 12 due to the heat treatment is prevented from occurring in the concave portion 11A
The position accuracy of the light emitting element 14 and the lead frame 11 can be maintained high.
【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。In recent years, for example, in the case of performing high-speed writing on a DVD or a next-generation optical disc, a shorter wavelength 4
It is desired to use a light source in the 50 nm band, which increases the driving voltage of the semiconductor laser as shown in FIG.
【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。According to the integrated optical element 10 of the present embodiment, the thermal resistance in the bonded portion can be reduced, so that the heat generated from the semiconductor laser having a high driving voltage can be efficiently dissipated. It will be possible. Also,
Since the positional accuracy between the light emitting element 14 and the lead frame 11 can be maintained high, it becomes possible to cope with the demand for higher accuracy due to the arrangement of each optical component due to the shorter wavelength of the light source. That is, it is possible to realize the integrated optical element 10 having the light emitting element 14 having a shorter wavelength.
【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。Further, according to the integrated optical element 10 of the present embodiment, since the metal film 15 is provided on the adhesive surface of the submount 13, the wettability of the solder 12 with respect to the metal film 15 causes heat treatment. At this time, the solder 12 spreads on the surface of the metal film 15, and the submount 13 and the lead frame 1
The solder 12 can be inserted into the gap between the solder 12 and the solder 1.
【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。Further, according to the present embodiment, the recess 11A is formed in the lead frame 11, and the recess 1 is formed.
Since it is sufficient to supply the solder 12 to 1A, as compared with the case where the solder bumps are formed on the submount and connected to the lead frame, the manufacturing cost can be reduced and the manufacturing cost can be suppressed with a simple process. .
【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。In the present embodiment described above, one recess 11A is provided in the lead frame 11, but it is also possible to provide a plurality of recesses in the lead frame, and a recess not used for soldering is formed. You may. For example, as shown in FIG. 6A and FIG.
It is also possible to provide one rectangular recess 11B.
Incidentally, FIG. 6B shows a sectional view taken along line AA of FIG. 6A. In this way, the lead frame 11 has a plurality of recesses 11B.
By providing the lead frame 11 between them and leaving the lead frame 11 between them as a wall portion, the area ratio of the lead frame 11 on the bonding surface can be increased, and the lead frame 11 has a higher thermal conductivity than the solder 12, so that the heat dissipation can be improved. The efficiency can be further increased.
【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。When forming a plurality of recesses in the lead frame in this way, from the viewpoint of workability of the lead frame, the positional accuracy of each recess, and the time required for the process, they are collectively pressed by the same die. Therefore, it is desirable to form a plurality of recesses.
【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。Further, in the above-mentioned embodiment, the concave portion 11
Although A and 11B are rectangular, the shape of the recess formed in the lead frame in the present invention is not particularly limited.
【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。Next, FIG. 7 shows a schematic configuration diagram (cross-sectional view) of another embodiment of the integrated optical element of the present invention. In the present embodiment, the lead frame is formed with a through hole.
【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。As shown in FIG. 7, the submount 13 having the light emitting element 14 mounted thereon is soldered onto the lead frame 21 with solder 2.
The integrated optical element 20 is configured by being bonded by 2. In the present embodiment, a through hole 21A is provided especially in a portion of the lead frame 21 that contacts the solder 22. Further, similar to the previous embodiment, the metal film 15 is formed on the lower surface of the submount 13. The lead frame 2
The wall-shaped portion 21B that remains between the first through-holes 21A is connected to a portion outside the through-holes 21A, not shown.
【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。Also in the present embodiment, it is preferable that the metal film 15 is made larger than the portion of the lead frame 21 where the through holes 21A are formed so that the metal film 15 covers all the through holes 21A. . Then, the metal film 15
The larger the area, the larger the contact area with the solder 22 and the better the radiation performance.
【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。The integrated optical element 20 of the present embodiment uses a lead frame 21 having four through holes 21A as shown in FIGS. 8A to 8C, for example. 8B is shown in FIG. 8A.
It is sectional drawing in BB of. 8C is C- of FIG. 8A.
8 is a sectional view taken along line C, and the sectional view of FIG. 7 is similar to that of FIG. 8C. Four through holes 21A are formed around the cross-shaped portion 21B where the lead frame 21 remains. The cross-shaped portion 21B is wide and thin in the horizontal direction (longitudinal direction of the lead frame 21) in FIG. 8A, and narrow and thick in the vertical direction. Such a cross-shaped portion 21B uses both the process of forming a hole penetrating the lead frame 21 and the process of forming a recess up to the middle of the lead frame 21 in the thickness direction.
Alternatively, it can be formed by pressing using a mold corresponding to the shape of the through hole 21A.
【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。As described above, by providing a plurality of, in this case, four through holes 21A in the lead frame 21, and leaving the lead frame 21 between them, the leads on the bonding surface can be compared with the case where there is only one through hole. The area ratio of the frame 21 can be increased. Since the lead frame 21 has a higher thermal conductivity than the solder 22, the heat dissipation efficiency can be further increased.
【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。Since the other structure is the same as that of the previous embodiment, the same reference numerals are given and the duplicate description will be omitted.
【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。The integrated optical element 20 of the present embodiment has such a structure that the through hole 21A of the lead frame 21 is formed.
As a result, the spread of the solder 22 during heating is blocked. That is, the through hole 21A serves as a bank to prevent the solder 22 from spreading. Therefore, the positional deviation of the light emitting element 14 on the submount 13 due to the spread of the solder 22 can be prevented, and the positional accuracy of the lead frame 21 and the light emitting element 14 can be maintained.
【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。Since the solder 22 having high thermal conductivity bonds the submount 13 on which the light emitting element 14 is mounted and the lead frame 21, heat from the light emitting element 14 is applied to the lead frame 21 through the solder 22. It is released efficiently. Further, since the solder 22 has good wettability with respect to the metal film 15, the solder 22 can be spread on the surface of the metal film 15 to increase the contact area with the solder 22, and thus the heat from the light emitting element 14 can be further increased. One layer lead frame 21
The heat can be easily radiated to the side.
【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。FIG. 9 schematically shows the flow of heat (heat flow) from the light emitting element 14 in the integrated optical element 20 of FIG. As indicated by an arrow in the figure, a heat flow from the light emitting element 14 to the lead frame 21 through the submount 13, the metal film 15, and the solder 22 is generated. Since the gaps between the submount 13 and the through holes 21A and the cross-shaped portions 21B of the lead frame 21 are filled with the solder 22, the size of the metal film (electrode) 15 provided on the adhesive surface of the submount 13 and Heat flow is ensured with approximately equal cross-sectional areas. That is, the decrease in the joint area between the lead frame 21 and the submount 13 due to the provision of the through hole 21A can be compensated by the solder 22.
【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。Also in the integrated optical element 20 of the present embodiment, the length of the heat radiation path affecting the heat radiation characteristics is controlled by the supply amount of the solder 22, so by setting the supply amount of the solder 22 appropriately, It is possible to fill the sub-mount 13 with the solder 22 without causing the sub-mount 13 to float and without forming a gap in the through hole 21A of the lead frame 21.
【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。Further, in the present embodiment, since the lead frame 21 is provided with the through hole 21A, the through hole 21A can be used as a marker (positioning reference) for the submount 13 and other parts arrangement. It is excellent in that it can Furthermore, since the opening of the through hole 21A is rectangular, it is possible to recognize X, Y, and
It can be used as a reference of θ. The through hole 21A
Even if is an opening shape other than a rectangular shape, it can be similarly used as a reference for X, Y, and θ by providing the opening with symmetry.
【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。The integrated optical element 20 shown in FIG. 7 can be manufactured, for example, as follows. In the present embodiment, unlike the previous embodiments, the submount 13 is first
It is preferable that the solder 22 is supplied after the above components are temporarily placed on the lead frame 21. The manufacturing process can be the same as the manufacturing process of the previous embodiment shown in FIGS. 4 and 5, except that the order of the steps is changed. Hereinafter, steps different from the steps of manufacturing the integrated optical element 10 according to the previous embodiment will be mainly described. First, as shown in FIG. 10A, the four through holes 2 previously shown in FIGS. 8A to 8C are provided.
A lead frame 21 on which 1A is formed is prepared.
【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。Next, the lead frame 21 having the through holes 21A formed therein is attached to a holder (not shown). afterwards,
As shown by the arrow in FIG. 10B, the light emitting element 14 and the submount 13 are aligned with the through holes 21A of the lead frame 21 by using, for example, four rectangular through holes 21A as alignment references. In the case of the present embodiment as well, it is preferable that when the light emitting element 14 is mounted on the submount 13, these elements are aligned and bonded in advance.
【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。Then, as shown in FIG. 10C, the submount 13 on which the light emitting element 14 is mounted and the metal film 15 is formed on the lower surface is temporarily placed on the through hole 21 A of the lead frame 21.
【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。In this temporary placing step, the submount 13 is transferred and landed on the lead frame 21 by suction using a collet, for example, and a load is applied using its own weight or a separately prepared weight. By doing so, the displacement of the submount 13 can be prevented.
【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。Next, the submount 13 is attached by a collet or the like.
With the load applied to the lead frame 2
The solder 22 is supplied from the lower side of the first through hole 21A, that is, from the side opposite to the light emitting element 14 and the submount 13. Since the load is applied to the submount 13 in this way,
It is possible to prevent the displacement of the submount 13 in the solder 22 supply process.
【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。The solder 22 includes thread-shaped solder, sheet-shaped solder, and cream-shaped solder as described above, but in the present embodiment, the cream-shaped solder 22 is convenient. In addition, as in the above-described embodiment, the solder 2
Set the supply amount of 2 appropriately.
【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。Then, by performing an alloy process, the supplied solder 22 is melted and spreads on the lead frame 21, but since the through hole 21A is formed, the solder 22 immediately reaches the upper surface of the lead frame 21. Does not spread. When the solder 22 reaches the melting point,
The wettability with the surface spreads the entire inside of the through hole 21A, and the surface of the metal film 15 on the lower surface of the submount 13 also spreads from the inside to the outside. At this time, solder 2
If the supply amount of 2 is set appropriately, then the solder 22 spreads on the upper surface of the lead frame 11. Furthermore, solder 2
2 through the through hole 2 of the lead frame 21 on the surface of the metal film 15.
The lead frame 21 and the metal film 15 spread outward from 1A.
It penetrates into the gap between and and eventually spreads over the entire surface of the metal film 15.
【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。Since the solder 22 spreads through such a process, the spread of the solder 22 is once stopped by the recess 11A, so that the positional deviation of the differential mount 13 due to the spread of the solder 22 in the alloying process can be reduced. Become.
【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。Since the solder 22 spreads throughout the through hole 21A, airtightness is secured at the same time.
The deterioration of the sealing property due to the provision of 1A does not occur.
【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。FIG. 11A is a plan view showing the state of FIG. 10A.
FIG. 11B is a plan view showing the state of FIG. 10B. As shown in FIG. 11A, four through holes 21A are formed in the lead frame 21. Then, as shown in FIG. 11B, the submount 13 and the light emitting element 14 thereon are positioned above the lead frame 21.
The plan views of the states of FIGS. 10C to 10E are the same as FIG. 11B.
【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。According to the integrated optical element 20 of the present embodiment described above, the through hole 21A is formed in the lead frame 21,
With the solder 22 embedded in the through hole 21A,
Since the submount 13 on which the light emitting element 14 is mounted and the lead frame 21 are bonded to each other, the thermal resistance in the bonded portion can be reduced, so that the light source has a short wavelength and the driving voltage is high. It is possible to efficiently dissipate the heat generated from 14 to the lead frame 21 side. Further, when manufacturing the integrated optical element 20,
The spread of the solder 22 due to the heat treatment is
Since it can be regulated by the through hole 21A of No. 1 and the positional accuracy of the light emitting element 14 and the lead frame 21 can be maintained high, higher accuracy is required by the arrangement of each optical component by shortening the wavelength of the light source. It becomes possible to correspond to what is done. That is, according to the present embodiment as well, it is possible to realize the integrated optical element 20 having the light emitting element 14 having a shorter wavelength.
【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。Further, according to the integrated optical element 20 of the present embodiment, since the metal film 15 is provided on the adhesive surface of the submount 13, the solder is provided in the gap between the submount 13 and the lead frame 21. 22 can be inserted.
【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。According to the present embodiment, since the through hole 21A is formed in the lead frame 21 and the solder 22 is supplied to the recess 21A, the manufacturing cost can be increased by a simple process. It can be suppressed and manufactured at low cost.
【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。Although four through holes 21A are formed in a rectangular shape in the present embodiment, the shape and number of the through holes formed in the lead frame in the present invention are not particularly limited.
【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。FIG. 12 shows a schematic sectional view of one form of a composite integrated optical element as a functional element using the integrated optical element 21 of FIG. This embodiment shows a case where the present invention is applied to a composite integrated optical element used in an optical disc pickup. This composite integrated optical element 30 includes an integrated optical element 2 of FIG. 7 including a submount 13 on which a light emitting element 14 is mounted.
0, a mirror prism 31, a light receiving element (PDIC) 32,
A multi-lens 34 in which a plurality of lenses, a diffraction grating, and a HOE (holographic element) are integrated, and a composite prism 35 (3 formed by laminating a plurality of glasses or crystals
5A, 35B, 35C, 35D, 35E, 35F). The multi-lens 34 is generally produced by plastic molding, and is attached to the lead frame 21 by a molding material 33 shown in the drawing.
【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。In this case, also for the light receiving element (PDIC) 32, by applying the method for manufacturing an integrated optical element according to the present invention, a through hole or a recess is formed in the lead frame 21 and the lead frame 21 is soldered to the lead frame 21. You may make it adhere | attach to.
【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。In this composite integrated optical element 30, the laser light emitted from the light emitting element 14 is reflected by the mirror prism 31 and emitted upward, and is irradiated onto an irradiation target such as an optical recording medium. Further, the light reflected and returned by the irradiated body is reflected or separated at the interface of each prism of the composite prism 35, so that the light reception is detected at different positions of the light receiving element (PDIC) 32. Since the integrated optical element 20 according to the present invention is formed on the lead frame 21, the light emitting element 14 and the lead frame 21 of the integrated optical element 20 have high positional accuracy. 31, light receiving element (PDIC) 3
2, the light emitting element 14 can be arranged with high positional accuracy with respect to the multi-lens 34 and the compound prism 35.
【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。In each of the above embodiments, the light emitting element 1
4 is bonded to the lead frames 11 and 21 by the solders 12 and 22 via the submount 13, but the light emitting element may be directly bonded to the lead frame by soldering depending on the chip configuration of the light emitting element. is there. In that case, the metal is provided on the lower surface of (the chip of) the light emitting element.
【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。Further, in each of the above-described embodiments, the metal film 15 on the lower surface of the submount 13 has the entire recess 11A of the lead frame 11 or the through hole 21A of the lead frame 21.
Although it is configured to cover the whole, in the present invention,
The metal provided on the bonding surface of the light emitting element or the submount with the lead frame does not necessarily cover the entire recesses or through holes of the lead frame. It is also possible to form, for example, a recess or a through hole of the lead frame by forming a groove so that a part of the lead frame is protruded to the outside of the metal. It is also possible to improve it and to release excess solder to the outside. Further, regardless of the presence or absence of protrusion to the outside of such metal, if the total area of the metal provided on the bonding surface is made larger than the total area of the portion where the recessed portion or the through hole is formed in the lead frame, There is an effect that the heat radiation performance can be improved by making the contact area with the solder larger than the area of the portion where the recess or the through hole is formed.
【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。Further, in each of the above-described embodiments, the metal film 15 is formed on the lower surface of the submount 13 by the vapor deposition method or the like, but it is also possible to attach a separately formed metal to the lower surface of the submount 13, for example. is there.
【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。In each of the above embodiments, the solder 1
The heat treatment step of melting 2, 22 is described as an alloy step, that is, a step of performing overall heating by an alloy furnace. In the present invention, the heat treatment for melting the solder is not limited to the whole heating, and for example, a method of contacting a minute heater or irradiation of light (infrared light, ultraviolet light, visible light) from a lamp or a laser. Local heating such as a method utilizing light absorption may be used. Overall heating is easy to control temperature,
It has the advantage that the melting of the solder can be made uniform and uniform. Local heating has the advantage that heat-sensitive parts can be protected.
【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。The present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, and various other configurations can be adopted without departing from the gist of the present invention.
【0107】[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。According to the present invention described above, it is possible to reduce the heat resistance at the bonding portion with the lead frame and efficiently radiate the heat from the light emitting element to the lead frame side. Further, the recesses and the through holes formed in the lead frame can control the spread of the solder due to the heat treatment, so that high positional accuracy can be maintained between the light emitting element or submount and the lead frame. Then, since the recesses and the through holes are formed in the lead frame in advance and the soldering is performed, the integrated optical element can be manufactured by a simple manufacturing process.
It is possible to suppress an increase in manufacturing cost.
【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。Therefore, according to the present invention, it is possible to construct a package at a low cost and to achieve high position accuracy and high heat dissipation efficiency at the same time while suppressing an increase in manufacturing cost by a simple process. In particular, due to the shorter wavelength of the light source of the light emitting element,
Although the amount of heat generated increases and the positional accuracy of each optical component becomes strict,
Since the present invention can deal with these, it is possible to realize an integrated optical element including a light emitting element having a light source with a shorter wavelength.
【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。FIG. 1 is a schematic configuration diagram (cross-sectional view) of an integrated optical element according to an embodiment of the present invention.
【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。FIG. 2 is a diagram illustrating heat dissipation in the integrated optical element of FIG.
【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。3A and 3B are diagrams showing a lead frame used in the integrated optical device of FIG.
【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。4A to 4D are process drawings showing a manufacturing process of the integrated optical element of FIGS.
【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。5A is a plan view in the state of FIG. 4A. FIG. B is a plan view in the state of FIG. 4B.
【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。FIG. 6 is a diagram showing a case where a plurality of recesses are provided in the A and B lead frames.
【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。FIG. 7 is a schematic configuration diagram (cross-sectional view) of an integrated optical element according to another embodiment of the present invention.
【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。8A to 8C are views showing a lead frame used in the integrated optical device of FIGS.
【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。9 is a diagram illustrating heat dissipation in the integrated optical element of FIG.
【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。10A to 10E are process drawings showing a manufacturing process of the integrated optical element of FIGS.
【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。11A is a plan view in the state of FIG. 10A. FIG. B is a plan view in the state of FIG. 10B.
【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。12 is a schematic cross-sectional view showing one form of a composite integrated optical element configured by using the integrated optical element of FIG.
【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。FIG. 13 is a diagram showing a state in which a submount having a light emitting element mounted thereon is bonded onto a conventional lead frame.
【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。FIG. 14 is a diagram showing a force exerted on the submount by the Ag paste. B is a diagram showing a state in which heat from a light emitting element is dissipated.
【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。FIG. 15 is a diagram showing a light output of an A light emitting device and a relationship between voltage and current. FIG. 3 is a diagram showing a relationship between a wavelength of a B light emitting element and a driving voltage.
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10, 20 Integrated optical element, 11, 21 Lead frame, 11A, 11B Recessed portion, 12, 22 Solder, 13
Submount, 14 Light emitting element, 21A Through hole
Claims (10)
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。1. An integrated optical element in which at least a light-emitting element is bonded directly or via a submount on a lead frame, wherein a recess is formed in the lead frame, and solder is embedded in the recess. An integrated optical element, wherein the light emitting element or the submount is adhered to the lead frame.
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。2. The integrated optical element according to claim 1, wherein a metal is provided on a surface of the light emitting element or the submount that is bonded to the solder.
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。3. An integrated optical element in which at least a light emitting element is adhered directly or through a submount on a lead frame, wherein a through hole is formed in the lead frame and embedded in the through hole. An integrated optical element, wherein the light emitting element or the submount is adhered to the lead frame with solder.
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。4. The integrated optical element according to claim 3, wherein a metal is provided on a bonding surface of the light emitting element or the submount with the solder.
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。5. A method for manufacturing an integrated optical element, which comprises at least a light-emitting element bonded directly or via a submount on a lead frame, wherein a recess is formed in the lead frame, and the recess of the lead frame is formed. A method of manufacturing an integrated optical element, comprising: supplying solder to a light emitting element, placing a light emitting element or a submount on which the light emitting element is mounted on the solder, and completing a bonding by the heat treatment.
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。6. The method for manufacturing an integrated optical element according to claim 5, wherein the solder is supplied so as to be contained in the recess.
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。7. The method for manufacturing an integrated optical element according to claim 5, wherein a metal is provided on a bonding surface of the light emitting element or the submount with the solder.
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。8. A method of manufacturing an integrated optical element, which comprises at least a light emitting element bonded directly or through a submount on a lead frame, wherein a through hole is formed in the lead frame, and the light emitting element or the light emitting element is formed. A method for manufacturing an integrated optical element, comprising: placing a submount on which is mounted on the lead frame, supplying solder to the through hole of the lead frame, and completing bonding by the solder by heat treatment.
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。9. The method of manufacturing an integrated optical element according to claim 8, wherein the solder is supplied to the through hole from the side opposite to the light emitting element.
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。10. The method for manufacturing an integrated optical element according to claim 8, wherein a metal is provided on a surface of the light emitting element or the submount that is bonded to the solder.
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-
2002
- 2002-04-17 JP JP2002115365A patent/JP2003309314A/en active Pending
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