半導体装置

【課題】製造の容易化を図ることが可能な半導体装置を提供する。
【解決手段】この半導体装置は、素子搭載面１１ａを持つステム１１と、そのステム１１に取り付けられる取付端１３ｂを有するキャップ１３とを備えている。そして、Ｙ方向に凹む凹部１１ｃがステム１１の素子搭載面１１ａ側に形成されているとともに、キャップ１３の取付端１３ｂがＸ方向に鍔状に突出しており、ステム１１の凹部１１ｃにキャップ１３の取付端１３ｂが圧入されることにより、ステム１１に対してキャップ１３が固定されている。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子が搭載されるステムおよびそれに取り付けられる保護キャップを備えた半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体レーザなどを搭載した半導体装置（半導体レーザ装置）が知られており、たとえば、光ディスク装置のピックアップ用光源に用いられている。このような従来の半導体装置としての半導体レーザ装置では、半導体レーザを外部環境から保護し、半導体レーザの発熱を効率的に放熱することにより信頼性の向上を図っている。以下に、従来の半導体レーザ装置の構成の一例について簡単に説明する。
【０００３】
従来の半導体レーザ装置は、半導体レーザと、半導体レーザが搭載されるステムと、そのステムに搭載される半導体レーザを覆うキャップとを少なくとも備えている。
【０００４】
ステムは、半導体レーザの発熱を放熱することが可能な略円盤形状の金属部材からなっており、平面的に見て円形状の面（素子搭載面）に半導体レーザが搭載されるようになっている。また、キャップは、その形状が略円筒形状となるように加工されたものであり、一方端側に光取り出し用の窓部を有し、他方端側が開放端となっている。そして、ステムの素子搭載面に半導体レーザが搭載された状態において、ステムの素子搭載面側にキャップの開放端を溶接固定し、そのキャップで半導体レーザを覆うことによって、半導体レーザを外部環境から保護している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−４８９３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、ステムおよびキャップが互いに溶接固定された従来の半導体レーザ装置では、ステムに対してキャップを溶接固定する工程が必要となるため、その製造の容易化を図るのが困難であるという問題点がある。
【０００７】
本発明は、上記した課題を解決するためになされたものであり、製造の容易化を図ることが可能な半導体装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の一の局面による半導体装置は、半導体素子と、半導体素子が搭載される素子搭載面を持つステムと、ステムに取り付けられる取付端を有するキャップとを備えている。そして、素子搭載面の法線方向である第１方向に凹む凹部がステムの素子搭載面側に形成されているとともに、キャップの取付端が第１方向と直交する第２方向に鍔状に突出しており、ステムの凹部にキャップの取付端が圧入されることにより、ステムに対してキャップが固定されている。
【０００９】
この一の局面による半導体装置では、上記のように、素子搭載面の法線方向である第１方向に凹む凹部をステムの素子搭載面側に形成するとともに、キャップの取付端を第１方向と直交する第２方向に鍔状に突出させ、ステムの凹部にキャップの取付端を圧入することによって、ステムおよびキャップを互いに溶接固定しなかったとしても、ステムに対してキャップを固定することができる。したがって、ステムに対してキャップを溶接固定する工程が不要となり、製造の容易化を図ることが可能となる。
【００１０】
上記一の局面による半導体装置において、キャップの取付端の表面のうち、少なくともステムの凹部の内側面に接触する表面に滑り止め加工が施されていることが好ましい。このように構成すれば、キャップが抜け落ち難くなるので、ステムに対するキャップの固定が確実に行われた状態にすることができる。すなわち、製造の容易化を図ったとしても、ステムに対するキャップの固定の確実性が低下するのを抑制することができる。
【００１１】
上記一の局面による半導体装置において、キャップの取付端の角部のうち、圧入工程の際にステムの凹部の縁と接触する角部がテーパ状に面取りされていることが好ましい。このように構成すれば、圧入工程の際に、キャップの取付端がステムの凹部の縁に引っ掛かるのを抑制することができる。このため、ステムの凹部へのキャップの取付端の圧入をスムーズに行うことができる。
【００１２】
上記一の局面による半導体装置において、ステムの素子搭載面側に設けられた押え部材をさらに備え、キャップの取付端が押え部材で押え付けられていることが好ましい。このように構成すれば、キャップの抜け落ちを確実に抑制することができる。
【発明の効果】
【００１３】
以上のように、本発明によれば、製造の容易化を図ることが可能な半導体装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態による半導体装置の斜視図（キャップの一部を破断した状態の図）である。
【図２】図１に示した一実施形態による半導体装置のステムの斜視図である。
【図３】図１に示した一実施形態による半導体装置のキャップの斜視図である。
【図４】図１に示した一実施形態による半導体装置のステムおよびキャップの詳細な構造を説明するための断面図である。
【図５】図４の２点鎖線で囲まれた領域の拡大図である。
【図６】本発明の一実施形態による半導体装置のステムに押え部材が取り付けられた状態の断面図である。
【図７】本発明の一実施形態による半導体装置のステムの変形例（圧入用の凹部の平面形状を変更した例）を示した平面図である。
【図８】図７に示したステムの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に、図１〜図５を参照して、本実施形態による半導体装置としての半導体レーザ装置の構成について詳細に説明する。
【００１６】
本実施形態による半導体装置としての半導体レーザ装置は、キャンタイプレーザと称されるものであり、図１に示すような構造となっている。なお、このようなキャンタイプレーザは、光ディスク装置のピックアップ用光源として広く利用されている。
【００１７】
具体的な構造としては、本実施形態の半導体レーザ装置は、半導体レーザ１およびフォトダイオード２を備えている。半導体レーザ１は、たとえば、ＡｌＧａＩｎＰ系化合物などからなっており、赤色のレーザ光を生成して出射する機能を有している。また、フォトダイオード２は、半導体レーザ１から出射されたレーザ光を受光し、そのレーザ光の強度をモニタする機能を有している。すなわち、この半導体レーザ装置は、半導体レーザ１から出射されるレーザ光の強度をフォトダイオード２でモニタし、そのモニタ結果に基づいて駆動電流を制御することが可能となっている。なお、半導体レーザ１およびフォトダイオード２は、本発明の「半導体素子」の一例である。
【００１８】
また、半導体レーザ１およびフォトダイオード２は、放熱基台であるステム１１の素子搭載面１１ａに搭載されており、その発熱がステム１１を介して放熱されるようになっている。このステム１１は、図１および図２に示すように、鉄や銅などの金属材料を略円盤形状となるように成形したものであって、その表面に金メッキなどの表面処理が施されているとともに、平面的に見て円形状の面側に素子搭載面１１ａを持っている。さらに、ステム１１の素子搭載面１１ａ内には、四角柱状に突出する放熱ブロック１１ｂが一体的に形成されている。なお、ステム１１の放熱ブロック１１ｂは、ステム１１と一体化されたものであってもよいし、ステム１１に後付けされたものであってもよい。
【００１９】
そして、半導体レーザ１は、シリコンなどからなるサブマウント（ヒートシンク）３にジャンクションダウン方式で実装されているとともに、そのサブマウント３を介してステム１１の放熱ブロック１１ｂに取り付けられている。このため、半導体レーザ１の発熱部がステム１１の放熱ブロック１１ｂに近づけられた状態になっている。なお、半導体レーザ１の光出射面である前端面は、ステム１１の素子搭載面１１ａと略平行になっているとともに、外側に向けられている。また、フォトダイオード２は、ステム１１の素子搭載面１１ａ内のうち、半導体レーザ１の後端面から出射されるレーザ光（モニタ光）を受光することが可能な位置に配置されている。すなわち、フォトダイオード２の受光面が半導体レーザ１の後端面と対向している。
【００２０】
また、ステム１１の素子搭載面１１ａ側とは反対の裏面側には、３本のリード１２ａ〜１２ｃが設けられている。３本のリード１２ａ〜１２ｃのうちのリード１２ａおよび１２ｂは、ステム１１と電気的に絶縁されているとともに、ステム１１を貫通して素子搭載面１１ａ側に突出している。なお、このリード１２ａおよび１２ｂのステム１１への取り付けは、リード１２ａおよび１２ｂをステム１１に形成した貫通穴にガラス封入することによって行われている。また、３本のリード１２ａ〜１２ｃのうちの残りのリード１２ｃについては、ステム１１の素子搭載面１１ａ側には突出しておらず、ステム１１の裏面側に固着され、かつ、電気的に接続されている。
【００２１】
これら３本のリード１２ａ〜１２ｃには、半導体レーザ１およびフォトダイオード２が電気的に接続された状態になっている。すなわち、ステム１１の素子搭載面１１ａ側に突出したリード１２ａの突出部分に、半導体レーザ１の一方電極がワイヤ（図示せず）を介して電気的に接続されているとともに、ステム１１の素子搭載面１１ａ側に突出したリード１２ｂの突出部分に、フォトダイオード２の一方電極がワイヤ（図示せず）を介して電気的に接続されている。また、リード１２ｃには、ステム１１を介して、半導体レーザ１およびフォトダイオード２のそれぞれの他方電極が電気的に接続されている。そして、半導体レーザ１およびフォトダイオード２の外部機器への電気的な接続は、リード１２ａ〜１２ｃを外部機器に接続することによって行われる。
【００２２】
また、図１に示すように、ステム１１の素子搭載面１１ａ側には、そこに搭載された半導体レーザ１およびフォトダイオード２を覆うキャップ１３が固定されている。そして、そのキャップ１３によって、半導体レーザ１およびフォトダイオード２や、それらに接続されるワイヤ（図示せず）などが保護されている。なお、キャップ１３は、ハンドリングを容易にするための摘み部としても機能する。
【００２３】
このキャップ１３は、図１および図３に示すように、コバール（ニッケル、鉄およびコバルトの合金）などからなる金属板（厚み：約０．２ｍｍ）を略円筒形状となるように加工したものであり、その一方端側に平面的に見て円形状の開口部１３ａが形成された部分を持っている。なお、キャップ１３の開口部１３ａは、半導体レーザ１の光出射面（前端面）から出射されるレーザ光を外側に取り出すためのものである。また、キャップ１３の他方端側は開放されており、そのキャップ１３の開放端を取付端１３ｂとしている。そして、キャップ１３の取付端１３ｂがステム１１の素子搭載面１１ａ側に取り付けられている。
【００２４】
ところで、本実施形態のキャップ１３は、その開口部１３ａにガラス板などが嵌め込まれていないものである。すなわち、半導体レーザ１およびフォトダイオード２が搭載される領域は気密封止されていないことになる。なお、このような構成の場合には、製造時に気密作業が不要となり、製造の容易化を図ることができる。
【００２５】
ここで、本実施形態では、図４に示すように、ステム１１に対するキャップ１３の固定が圧入固定によってなされ、溶接固定などは行われていない。なお、図４には、図面を見易くするために、半導体レーザ１やフォトダイオード２を省略し、ステム１１およびキャップ１３を互いに離間させた状態を図示している。
【００２６】
具体的には、図２および図４に示すように、圧入用の凹部１１ｃがステム１１の素子搭載面１１ａ側に形成されており、そのステム１１の凹部１１ｃにキャップ１３の取付端１３ｂが圧入されている。このステム１１の凹部１１ｃは、素子搭載面１１ａの法線方向であるＹ方向（第１方向）に凹む凹部であって、凹み深さが約０．２ｍｍとなっているとともに、平面視において円形状の開口を持っている。なお、本実施形態では、ステム１１の凹部１１ｃの底面が素子搭載面１１ａとなっている。
【００２７】
また、図３および図４に示すように、ステム１１の凹部１１ｃに圧入されるキャップ１３の取付端１３ｂは、全周にわたって外側に折り曲げられることでＹ方向と直交するＸ方向（第２方向）に突出されている。言い換えると、円環状の鍔部（フランジ部）がキャップ１３の他方端側に設けられたようになっている。さらに、キャップ１３の取付端１３ｂは、その外径がステム１１の凹部１１ｃの開口径よりも若干大きくなるように形成されている。なお、キャップ１３の取付端１３ｃのＸ方向への突出量は、約０．５ｍｍ以下である。
【００２８】
上記した形状となるようにキャップ１３を加工すると、図４および図５に示すように、キャップ１３の取付端１３ｂの表面のうち、キャップ１３の取付端１３ｂの先端面１３ｃがステム１１の凹部１１ｃの内側面に接触することになる。そして、本実施形態では、そのキャップ１３の取付端１３ｂの先端面１３ｃに滑り止め加工が施されている。具体的に言うと、キャップ１３の取付端１３ｂの先端面１３ｃがザラ面（梨地状の面）となるように表面処理されている。
【００２９】
また、本実施形態では、キャップ１３の取付端１３ｂの角部のうち、圧入工程の際にステム１１の凹部１１ｃの縁と接触する角部がテーパ状に面取りされている。すなわち、キャップ１３の取付端１３ｂの一部がテーパ面１３ｄとなっている。
【００３０】
本実施形態では、上記のように、Ｙ方向に凹む凹部１１ｃをステム１１の素子搭載面１１ａ側に形成するとともに、キャップ１３の取付端１３ｂをＸ方向に鍔状に突出させ、ステム１１の凹部１１ｃにキャップ１３の取付端１３ｂを圧入することによって、ステム１１およびキャップ１３を互いに溶接固定しなかったとしても、ステム１１に対してキャップ１３を固定することができる。したがって、ステム１１に対してキャップ１３を溶接固定する工程が不要となり、製造の容易化を図ることが可能となる。
【００３１】
また、本実施形態では、上記のように、キャップ１３の取付端１３ｂの先端面（ステム１１の凹部１１ｃの内側面に接触する表面）１３ｃに滑り止め加工を施すことによって、キャップ１３が抜け落ち難くなるので、ステム１１に対するキャップ１３の固定が確実に行われた状態にすることができる。すなわち、製造の容易化を図ったとしても、ステム１１に対するキャップ１３の固定の確実性が低下するのを抑制することができる。
【００３２】
また、本実施形態では、上記のように、キャップ１３の取付端１３ｂの一部をテーパ面１３ｄとすることによって、圧入工程の際に、キャップ１３の取付端１３ｂのテーパ面１３ｄをステム１１の凹部１１ｃの縁に当接させながら圧入を行えば、キャップ１３の取付端１３ｂがステム１１の凹部１１ｃの縁に引っ掛かるのを抑制することができる。このため、ステム１１の凹部１１ｃへのキャップ１３の取付端１３ｃの圧入をスムーズに行うことができる。
【００３３】
なお、上記した実施形態の構成において、図６に示すように、ステム１１の素子搭載面１１ａ側に押え部材１４を設け、その押え部材１４でキャップ１３の取付端１３ｂを押え付けるようにしてもよい。このようにすれば、キャップ１３の抜け落ちを確実に抑制することができる。なお、図６には、図面を見易くするために、半導体レーザ１やフォトダイオード２を省略した状態を図示している。
【００３４】
また、上記した実施形態の構成において、図７および図８に示すように、円環形状の開口を持つ凹部１１ｃをステム１１の素子搭載面１１ａ側に形成し、それを圧入用の凹部としてもよい。このように構成すれば、圧入固定をより強固にすることができる。
【００３５】
今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【００３６】
たとえば、上記実施形態では、半導体レーザおよびフォトダイオードが搭載される半導体装置に本発明を適用する例について説明したが、本発明はこれに限らず、半導体レーザやフォトダイオード以外の素子が搭載される装置にも本発明を適用することができる。この場合、ステムに取り付けるリードの本数を変更してもよい。また、フォトダイオードの搭載を省略した装置にも本発明を適用することができる。
【００３７】
また、上記実施形態では、キャップが略円筒形状となるように加工したが、本発明はこれに限らず、ステムの素子搭載面に搭載される半導体素子を覆うことが可能であれば、キャップの形状については円筒形状でなくてもよい。この場合には、キャップの形状に応じて、ステムの素子搭載面側に形成する圧入用の凹部の開口形状や凹み深さなどを変更すればよい。
【００３８】
また、上記実施形態では、ステムが略円盤形状となるように成形したが、本発明はこれに限らず、ステムの形状については円盤形状でなくてもよい。また、ステムに形成される放熱ブロックの形状や配置位置を変更してもよい。さらに、ステムに取り付けられるリードの配置位置についても適宜変更可能である。
【符号の説明】
【００３９】
１半導体レーザ（半導体素子）
２フォトダイオード（半導体素子）
１１ステム
１１ａ素子搭載面
１１ｃ凹部
１３キャップ
１３ｂ取付端
１３ｃ先端面
１３ｄテーパ面
１４押え部材

【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子と、
前記半導体素子が搭載される素子搭載面を持つステムと、
前記ステムに取り付けられる取付端を有するキャップとを備え、
前記素子搭載面の法線方向である第１方向に凹む凹部が前記ステムの素子搭載面側に形成されているとともに、前記キャップの取付端が前記第１方向と直交する第２方向に鍔状に突出しており、
前記ステムの凹部に前記キャップの取付端が圧入されることにより、前記ステムに対して前記キャップが固定されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記キャップの取付端の表面のうち、少なくとも前記ステムの凹部の内側面に接触する表面に滑り止め加工が施されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記キャップの取付端の角部のうち、圧入工程の際に前記ステムの凹部の縁と接触する角部がテーパ状に面取りされていることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記ステムの素子搭載面側に設けられた押え部材をさらに備え、
前記キャップの取付端が前記押え部材で押え付けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の半導体装置。

【図１】