光收发元件用的子座
阅读：669发布：2023-03-07
专利汇可以提供光收发元件用的子座专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且由单晶 硅 构成的子座主体(1)，其安装发光元件(11)的安装面(4)为{100}方位面，利用 各向异性 蚀刻 形成的贯通孔(3)的内侧面与[100]方位面平行。使发光元件(11)的发光部面对开口于子座主体(1)的安装面(4)的元件侧开口(31)。与向着和子座主体相反的一侧安装发光部的情况相比，高效率地向外部放出由发光元件(11)生成的热量。由形成于贯通孔(3)表面的反射面反射来自发光元件(11)的光，并将其高效率地传送到子座主体(1)的外部。，下面是光收发元件用的子座专利的具体信息内容。
1.一种光收发元件用子座，其特征在于，具备
安装光收发元件(11)的安装面(4)；
设置在所述安装面(4)上，并对所述光收发元件(11)出射或入射的光通过的元 件侧开口(31)；
设置在与所述安装面(4)对向的面上的外侧开口(32)；以及
在连接在所述元件侧开口(31)与外侧开口(32)上的同时，形成与规定的结晶 方位面平行，并在所述光收发元件(11)侧与所述外侧开口(32)开口的一侧之间反 射所述光的反射面。
2.权利要求1所述的光收发元件用子座，其特征在于，
由单晶硅形成，
所述安装面(4)与所述单晶硅的{100}方位面平行，
所述反射面与所述单晶硅的{111}的方位面平行。
3.权利要求1所述的光收发元件用子座，其特征在于，具备
连接所述元件侧开口(31)与外侧开口(32)的贯通孔(3)；
形成于所述贯通孔(3)的内侧面的第1金属膜(6)；以及
形成于所述第1金属膜(6)的表面的第2金属膜(5)，
所述第2金属膜(5)的表面为所述反射面。
4.权利要求1所述的光收发元件用子座，其特征在于，具备
连接所述元件侧开口(31)与外侧开口(32)的贯通孔(3)；
形成于所述贯通孔(3)的内侧面的绝缘膜(7)；以及
形成于所述绝缘膜(7)表面的金属膜(5)，
所述金属膜(5)的表面为所述反射面。
5.权利要求1所述的光收发元件用子座，其特征在于，具备
连接所述元件侧开口(31)与外侧开口(32)的贯通孔(3)；
形成于所述贯通孔(3)的内侧面的第1金属膜；
形成于所述第1金属膜的表面的绝缘膜；以及
形成于所述绝缘膜表面的第2金属膜，
所述第2金属膜的表面为所述反射面。
6.权利要求1所述的光收发元件用子座，其特征在于，
具备围绕所述元件侧开口(31)的绝缘膜(8b)。
7.权利要求1所述的光收发元件用子座，其特征在于，
所述元件侧开口(31)形成矩形形状。
8.一种光收发元件用子座的制造方法，其特征在于，具备以下工序：
从与安装基体的光收发元件(11)的安装面(4)相对的面开始进行蚀刻，形成外 侧开口(32)和连接在该外侧开口的贯通孔(3)的工序；以及
除去所述基体的安装面(4)的一部分，形成连接在所述贯通孔(3)同时具有规 定尺寸的元件侧开口(31)的工序。
9.权利要求8所述的光收发元件用子座的制造方法，其特征在于，
利用研磨方法除去所述基体的安装面(4)的部分。
技术领域
本发明涉及使用于例如光通信和汽车等，要求降低消耗功率和具有散热性能 的光收发元件用的子座(submount)。
背景技术
近年来，特别是伴随LED(发光二极管)的高辉度化，对于安装该LED的子 座，高散热性能的要求被提了出来。散热性能高的子座，有例如上述长距离传 送用的光通信系统中使用的那种用金刚石的东西。上述长距离传送用光通信系 统是比较昂贵的，因此可以使用上述金刚石那样的高价格的零件。
但是，在使用多个高辉度LED的照明用与车辆用的设备以及设定价格比较 低的近距离传送用的光通信系统中，为了削减成本，必须使用廉价的子座。因 此，在这种设备和系统中，用芯片焊接机将接近端面辐射型LD(激光二极管) 的活性层的面焊接在由SiC(碳化硅)等陶瓷或Si(硅)片构成的比较便宜的子座 上，以此在削减成本的基础上谋求提高散热性能。
但是，在上述设备的发光元件使用表面发光型LED或表面受光型的PD(光 电二极管)的情况下，在与子座的安装光收发元件的面正交的方向上，有必要确 保对上述光收发元件的光入射或其光线出射的光通路。
图9A是表示具备具有贯通孔的已有的子座的导光装置的剖视图(参照日本 特开2001-59922号公报)。该导光装置在作为子座的导光体103的一端上安装 面发光型发光元件102，在设置在该导光体103的一端的开口上与上述发光元 件102的发光面相向。上述导光体103的开口连接在设在该导光体103上的贯 通孔，该贯通孔形成越是向上述导光体103的另一端后部越是变宽的形状，在 上述导光体103的另一端上开口。该导光体103的贯通孔内配置能够透过来自 上述发光元件102的光的光透明体104，将上述光从该光透明体104的形成球 状的另一端面引导到光纤101。在上述导光体103的贯通孔的表面将来自上述 发光元件102的光向光纤101反射，以提高光传导性能。
作为上述已有的子座的导光体103，如图9B所示，在设置在一端的电极106 上，连接设置在上述发光元件102的发光面侧的电极108。
但是，上述导光体103为了提高光的传导性能，在例如由玻璃或透明性树脂 等透明材料形成的情况下，由于热传导性能比较差，会产生上述发光元件102 的散热性能不良的问题。又，由于透光性材料比Si材料等价格更高，因此有子 座价格高的问题。另一方面，使用金属材料以金属压力加工方法廉价地制作上 述导光体103时，容易将上述贯通孔的表面等弄伤，因此难以得到良好的反射 面，所以有难以得到良好的光传送性能的问题。
但是，在使用多个高辉度LED的照明用与车辆用的设备以及设定价格比较 低的近距离传送用的光通信系统中，为了削减成本，必须使用廉价的子座。因 此，在这种设备和系统中，用芯片焊接机将接近端面辐射型LD(激光二极管) 的活性层的面焊接在由SiC(碳化硅)等陶瓷或Si(硅)片构成的比较便宜的子座 上，以此在削减成本的基础上谋求提高散热性能。
但是，在上述设备的发光元件使用表面发光型LED或表面受光型的PD(光 电二极管)的情况下，在与子座的安装光收发元件的面正交的方向上，有必要确 保对上述光收发元件的光入射或其光线出射的光通路。
图9A是表示具备具有贯通孔的已有的子座的导光装置的剖视图(参照日本 特开2001-59922号公报)。该导光装置在作为子座的导光体103的一端上安装 面发光型发光元件102，在设置在该导光体103的一端的开口上与上述发光元 件102的发光面相向。上述导光体103的开口连接在设在该导光体103上的贯 通孔，该贯通孔形成越是向上述导光体103的另一端后部越是变宽的形状，在 上述导光体103的另一端上开口。该导光体103的贯通孔内配置能够透过来自 上述发光元件102的光的光透明体104，将上述光从该光透明体104的形成球 状的另一端面引导到光纤101。在上述导光体103的贯通孔的表面将来自上述 发光元件102的光向光纤101反射，以提高光传导性能。
作为上述已有的子座的导光体103，如图9B所示，在设置在一端的电极106 上，连接设置在上述发光元件102的发光面侧的电极108。
但是，上述导光体103为了提高光的传导性能，在例如由玻璃或透明性树脂 等透明材料形成的情况下，由于热传导性能比较差，会产生上述发光元件102 的散热性能不良的问题。又，由于透光性材料比Si材料等价格更高，因此有子 座价格高的问题。另一方面，使用金属材料以金属压力加工方法廉价地制作上 述导光体103时，容易将上述贯通孔的表面等弄伤，因此难以得到良好的反射 面，所以有难以得到良好的光传送性能的问题。
发明内容
因此，本发明所要解决的课题是廉价而容易地形成光收发元件用子座，而且 提高热传导性能与光传导性能。
为解决上述课题，本发明的光收发元件用子座，具备
安装光收发元件的安装面；
设置在上述安装面上，并对上述光收发元件出射或入射的光通过的元件侧开 口；
设置在与上述安装面对向的面上的外侧开口；以及
在连接在上述元件侧开口与外侧开口上的同时，形成与规定的结晶方位面平 行，并在上述光收发元件侧与上述外侧开口开口的一侧之间反射上述光的反射 面。
采用上述结构，则上述反射面在上述光收发元件侧与上述外侧开口开口的一 侧之间反射对上述光收发元件入射或出射的光。上述反射面由于形成与规定的 结晶方位面平行，因此上述光的反射率比较大。又，与上述结晶方位面平行的 反射面容易利用例如结晶各向异性的蚀刻等形成。因此容易形成光传递性能良 好的光收发元件用子座。
一实施形态的光收发元件用子座，
由单晶硅形成、
上述安装面与上述单晶硅的{100}方位面平行、
上述反射面与上述单晶硅的{111}方位面平行。
采用上述实施形态，则相对于表面为{100}方位面的单晶硅，利用使用例如 碱性溶液等的结晶各向异性蚀刻能容易地形成{111}方位面。因此，容易形成对 上述光收发元件的入射光或出射光具有良好的反射率的反射面。又，上述单晶 硅具有良好的热传导率。因此能够形成对上述光具有良好的传热性，同时能够 简单而廉价地形成对上述光收发元件具有良好的散热性能的光收发元件用子 座。
一实施形态的光收发元件用子座，具备
连接上述元件侧开口与外侧开口的贯通孔；
形成于上述贯通孔的内侧面的第1金属膜；以及
形成于上述第1金属膜的表面的第2金属膜，
上述第2金属膜的表面为上述反射面。
采用上述实施形态，则在上述贯通孔的内侧面上形成第1金属膜，在该第1 金属膜的表面上形成上述第2金属膜。因此，上述第2金属膜连接在上述贯通 孔的内侧面，所以该第2金属膜的材料在上述贯通孔的内侧面的部分材料中扩 散或结晶化的不良情况能够得到防止。其结果是，作为上述反射面的第2金属 膜的表面能够稳定地高效地反射上述光，其结果是，能够稳定地得到对上述光 具有良好传导性的子座。
其中，上述第1金属膜最好使用例如Ti(钛)、Cr(铬)、Ta(钽)等高熔点金属 形成。又，第2金属膜最好是以例如Al(铝)或Au(金)等高反射率的金属形成。
一实施形态的光收发元件用子座，具备
连接上述元件侧开口与外侧开口的贯通孔；
形成于上述贯通孔的内侧面的绝缘膜；以及
形成于上述绝缘膜表面的金属膜，
上述金属膜的表面为上述反射面。
采用上述实施形态，则在上述贯通孔的内侧面上形成绝缘膜，在该绝缘膜的 表面上形成上述金属膜。因此，上述金属膜不连接在上述贯通孔的内侧面，所 以上述金属膜的材料在上述贯通孔的内侧面的部分材料中扩散或结晶化的不 良情况能够得到防止。其结果是，上述金属膜的表面能够稳定地高效地反射上 述光，其结果是，能够稳定地得到对上述光具有良好传导性的子座。
其中，上述绝缘膜最好是使上述贯通孔的内侧面的部分氧化或氮化得到的非 结晶状的绝缘膜。又，上述金属膜最好由例如Al或Au等高反射率的金属构成。
一实施形态的光收发元件用子座，具备
连接上述元件侧开口与外侧开口的贯通孔；
形成于上述贯通孔的内侧面的第1金属膜；
形成于上述第1金属膜的表面上的绝缘膜；以及
形成于上述绝缘膜表面的第2金属膜，
上述第2金属膜的表面为上述反射面。
采用上述实施形态，则在上述贯通孔的内侧面上形成第1金属膜，在该第1 金属膜的表面形成绝缘膜，在该绝缘膜的表面形成上述第2金属膜。因此，上 述第2金属膜有效地与上述贯通孔的内侧面隔离，因此能够切实防止上述第2 金属膜的材料在上述贯通孔的内侧面的部分材料中扩散或结晶化的不良情况 的发生。其结果是，上述第2金属膜的表面能够稳定地高效地反射上述光，结 果，能够稳定地得到对上述光具有良好的传导性的子座。
其中，上述第1金属膜最好使用例如Ti、Cr、Ta形成。又，上述绝缘膜最 好是以例如SiO2、SiN等形成。又，上述第2金属膜最好是由例如Al或Au等 那样的高反射率的金属形成。
一实施形态的光收发元件用子座，具备围绕上述元件侧开口的绝缘膜。
采用上述实施形态，则由于绝缘膜围绕上述元件侧开口，因此在位于该元件 侧开口的安装面上安装上述光收发元件时，将该光收发元件固定于安装面用的 例如焊料等进入上述元件侧开口中的不良情况能够得到防止。因此与上述元件 侧开口相连接的反射面能够保持良好的光反射性。
一实施形态的光收发元件用子座，上述元件侧开口形成矩形形状。
采用上述实施形态，则由于上述元件侧开口形成矩形形状，因此通过安装受 光部形成矩形形状的受光元件和发光部形成矩形的发光元件等，能够得到良好 的光收发效率。
本发明的光收发元件用子座的制作方法，具备下述工序，即
从与基体的安装光收发元件的安装面相对的面开始进行蚀刻，形成外侧开口 和连接在该外侧开口的贯通孔的工序；以及
除去上述基体的安装面的一部分，形成连接在上述贯通孔同时具有规定尺寸 的元件侧开口的工序。
采用上述结构，则通过从与安装面相对的面开始对上述基体进行蚀刻，形成 外侧开口和连接在该外侧开口的贯通孔。该贯通孔利用例如各向异性蚀刻等方 法形成，使内侧面对与上述安装面相对的面形成规定的角度。利用除去上述基 体的安装面的部分的工序，调节该除去的部分的厚度，借助于此，对连接在具 有上述内侧面的贯通孔的元件侧开口尺寸容易进行高精度调整。
一实施形态的光收发元件用子座的制造方法，通过研磨除去上述基体的安装 面的部分。
采用上述实施形态，借助于利用研磨除去上述基体的安装面的部分，能够容 易地调节上述元件侧开口的尺寸。
如上所述，本发明的发光元件用子座，由于连接在设置在安装光收发元件的 安装面上的元件侧开口和设置在与上述安装面对向的面上的外侧开口两者上 的反射面与规定的结晶方位面平行，因此能够高效率地反射对光收发元件入射 或由其出射的光。又，与上述结晶方位面平行的反射面利用例如结晶各向异性 的蚀刻等能够容易地形成。因此，能够容易地形成具有良好的光传输性能的光 收发元件用子座。
采用本发明的光收发用元件子座的制造方法，则利用从与基体的安装面相对 的面开始进行蚀刻，形成外侧开口与连接在外侧开口的贯通孔的工序；以及除 去上述基体的安装面的一部分，形成连接在上述贯通孔同时具有规定尺寸的元 件侧开口的工序，能够容易并且高精度地调节该元件侧开口的尺寸。
附图说明
图1是表示本发明的实施形态的发光元件用子座的概略剖视图。
图2是表示本发明的实施形态的受光元件用子座的概略剖视图。
图3A是表示形成子座主体的单晶硅片的立体图。
图3B是表示在使用单晶硅片的子座主体上形成贯通孔的情况的平面图。
图3C是表示从元件安装面侧看到的子座主体的情况的立体图。
图3D是表示从外侧面看到的子座主体的情况的立体图。
图4A是表示子座主体的表面上形成开口掩模图案的情况的剖视图。
图4B是表示对子座主体进行各向异性蚀刻的情况的剖视图。
图4C是表示在子座主体上形成贯通孔的情况的剖视图。
图5A是表示在贯通孔内形成反射面的情况的剖视图。
图5B是表示在贯通孔内形成另一反射面的情况的剖视图。
图6A是表示在子座主体上形成的贯通孔的剖视图。
图6B是表示子座主体的厚度与元件侧开口的尺寸的关系的剖视图。
图6C是表示子座主体的厚度与元件侧开口的尺寸的关系的剖视图。
图6D是表示子座主体的厚度与元件侧开口的尺寸的关系的剖视图。
图7A是表示连接发光元件的电极的钎焊料扩散到子座的反射面的情况的剖 视图。
图7B是表示防止钎焊料向反射面扩散的结构的剖视图。
图8A是表示子座主体的开口的平面图。
图8B是矩形的发光部和受光部的形状与子座主体的开口的形状重叠表示的 图。
图8C是圆形的发光部和受光部的形状与子座主体的开口的形状重叠表示的 图。
图9A是表示具备已有的子座的导光装置的剖视图。
图9B是表示已有的子座上连接发光元件的情况的剖视图。
标号说明
1 子座主体
3 贯通孔
4 元件安装面
11 发光元件
12 发光元件的发光部
13 电极
31 元件侧开口
32 外侧开口
为解决上述课题，本发明的光收发元件用子座，具备
安装光收发元件的安装面；
设置在上述安装面上，并对上述光收发元件出射或入射的光通过的元件侧开 口；
设置在与上述安装面对向的面上的外侧开口；以及
在连接在上述元件侧开口与外侧开口上的同时，形成与规定的结晶方位面平 行，并在上述光收发元件侧与上述外侧开口开口的一侧之间反射上述光的反射 面。
采用上述结构，则上述反射面在上述光收发元件侧与上述外侧开口开口的一 侧之间反射对上述光收发元件入射或出射的光。上述反射面由于形成与规定的 结晶方位面平行，因此上述光的反射率比较大。又，与上述结晶方位面平行的 反射面容易利用例如结晶各向异性的蚀刻等形成。因此容易形成光传递性能良 好的光收发元件用子座。
一实施形态的光收发元件用子座，
由单晶硅形成、
上述安装面与上述单晶硅的{100}方位面平行、
上述反射面与上述单晶硅的{111}方位面平行。
采用上述实施形态，则相对于表面为{100}方位面的单晶硅，利用使用例如 碱性溶液等的结晶各向异性蚀刻能容易地形成{111}方位面。因此，容易形成对 上述光收发元件的入射光或出射光具有良好的反射率的反射面。又，上述单晶 硅具有良好的热传导率。因此能够形成对上述光具有良好的传热性，同时能够 简单而廉价地形成对上述光收发元件具有良好的散热性能的光收发元件用子 座。
一实施形态的光收发元件用子座，具备
连接上述元件侧开口与外侧开口的贯通孔；
形成于上述贯通孔的内侧面的第1金属膜；以及
形成于上述第1金属膜的表面的第2金属膜，
上述第2金属膜的表面为上述反射面。
采用上述实施形态，则在上述贯通孔的内侧面上形成第1金属膜，在该第1 金属膜的表面上形成上述第2金属膜。因此，上述第2金属膜连接在上述贯通 孔的内侧面，所以该第2金属膜的材料在上述贯通孔的内侧面的部分材料中扩 散或结晶化的不良情况能够得到防止。其结果是，作为上述反射面的第2金属 膜的表面能够稳定地高效地反射上述光，其结果是，能够稳定地得到对上述光 具有良好传导性的子座。
其中，上述第1金属膜最好使用例如Ti(钛)、Cr(铬)、Ta(钽)等高熔点金属 形成。又，第2金属膜最好是以例如Al(铝)或Au(金)等高反射率的金属形成。
一实施形态的光收发元件用子座，具备
连接上述元件侧开口与外侧开口的贯通孔；
形成于上述贯通孔的内侧面的绝缘膜；以及
形成于上述绝缘膜表面的金属膜，
上述金属膜的表面为上述反射面。
采用上述实施形态，则在上述贯通孔的内侧面上形成绝缘膜，在该绝缘膜的 表面上形成上述金属膜。因此，上述金属膜不连接在上述贯通孔的内侧面，所 以上述金属膜的材料在上述贯通孔的内侧面的部分材料中扩散或结晶化的不 良情况能够得到防止。其结果是，上述金属膜的表面能够稳定地高效地反射上 述光，其结果是，能够稳定地得到对上述光具有良好传导性的子座。
其中，上述绝缘膜最好是使上述贯通孔的内侧面的部分氧化或氮化得到的非 结晶状的绝缘膜。又，上述金属膜最好由例如Al或Au等高反射率的金属构成。
一实施形态的光收发元件用子座，具备
连接上述元件侧开口与外侧开口的贯通孔；
形成于上述贯通孔的内侧面的第1金属膜；
形成于上述第1金属膜的表面上的绝缘膜；以及
形成于上述绝缘膜表面的第2金属膜，
上述第2金属膜的表面为上述反射面。
采用上述实施形态，则在上述贯通孔的内侧面上形成第1金属膜，在该第1 金属膜的表面形成绝缘膜，在该绝缘膜的表面形成上述第2金属膜。因此，上 述第2金属膜有效地与上述贯通孔的内侧面隔离，因此能够切实防止上述第2 金属膜的材料在上述贯通孔的内侧面的部分材料中扩散或结晶化的不良情况 的发生。其结果是，上述第2金属膜的表面能够稳定地高效地反射上述光，结 果，能够稳定地得到对上述光具有良好的传导性的子座。
其中，上述第1金属膜最好使用例如Ti、Cr、Ta形成。又，上述绝缘膜最 好是以例如SiO2、SiN等形成。又，上述第2金属膜最好是由例如Al或Au等 那样的高反射率的金属形成。
一实施形态的光收发元件用子座，具备围绕上述元件侧开口的绝缘膜。
采用上述实施形态，则由于绝缘膜围绕上述元件侧开口，因此在位于该元件 侧开口的安装面上安装上述光收发元件时，将该光收发元件固定于安装面用的 例如焊料等进入上述元件侧开口中的不良情况能够得到防止。因此与上述元件 侧开口相连接的反射面能够保持良好的光反射性。
一实施形态的光收发元件用子座，上述元件侧开口形成矩形形状。
采用上述实施形态，则由于上述元件侧开口形成矩形形状，因此通过安装受 光部形成矩形形状的受光元件和发光部形成矩形的发光元件等，能够得到良好 的光收发效率。
本发明的光收发元件用子座的制作方法，具备下述工序，即
从与基体的安装光收发元件的安装面相对的面开始进行蚀刻，形成外侧开口 和连接在该外侧开口的贯通孔的工序；以及
除去上述基体的安装面的一部分，形成连接在上述贯通孔同时具有规定尺寸 的元件侧开口的工序。
采用上述结构，则通过从与安装面相对的面开始对上述基体进行蚀刻，形成 外侧开口和连接在该外侧开口的贯通孔。该贯通孔利用例如各向异性蚀刻等方 法形成，使内侧面对与上述安装面相对的面形成规定的角度。利用除去上述基 体的安装面的部分的工序，调节该除去的部分的厚度，借助于此，对连接在具 有上述内侧面的贯通孔的元件侧开口尺寸容易进行高精度调整。
一实施形态的光收发元件用子座的制造方法，通过研磨除去上述基体的安装 面的部分。
采用上述实施形态，借助于利用研磨除去上述基体的安装面的部分，能够容 易地调节上述元件侧开口的尺寸。
如上所述，本发明的发光元件用子座，由于连接在设置在安装光收发元件的 安装面上的元件侧开口和设置在与上述安装面对向的面上的外侧开口两者上 的反射面与规定的结晶方位面平行，因此能够高效率地反射对光收发元件入射 或由其出射的光。又，与上述结晶方位面平行的反射面利用例如结晶各向异性 的蚀刻等能够容易地形成。因此，能够容易地形成具有良好的光传输性能的光 收发元件用子座。
采用本发明的光收发用元件子座的制造方法，则利用从与基体的安装面相对 的面开始进行蚀刻，形成外侧开口与连接在外侧开口的贯通孔的工序；以及除 去上述基体的安装面的一部分，形成连接在上述贯通孔同时具有规定尺寸的元 件侧开口的工序，能够容易并且高精度地调节该元件侧开口的尺寸。
附图说明
图1是表示本发明的实施形态的发光元件用子座的概略剖视图。
图2是表示本发明的实施形态的受光元件用子座的概略剖视图。
图3A是表示形成子座主体的单晶硅片的立体图。
图3B是表示在使用单晶硅片的子座主体上形成贯通孔的情况的平面图。
图3C是表示从元件安装面侧看到的子座主体的情况的立体图。
图3D是表示从外侧面看到的子座主体的情况的立体图。
图4A是表示子座主体的表面上形成开口掩模图案的情况的剖视图。
图4B是表示对子座主体进行各向异性蚀刻的情况的剖视图。
图4C是表示在子座主体上形成贯通孔的情况的剖视图。
图5A是表示在贯通孔内形成反射面的情况的剖视图。
图5B是表示在贯通孔内形成另一反射面的情况的剖视图。
图6A是表示在子座主体上形成的贯通孔的剖视图。
图6B是表示子座主体的厚度与元件侧开口的尺寸的关系的剖视图。
图6C是表示子座主体的厚度与元件侧开口的尺寸的关系的剖视图。
图6D是表示子座主体的厚度与元件侧开口的尺寸的关系的剖视图。
图7A是表示连接发光元件的电极的钎焊料扩散到子座的反射面的情况的剖 视图。
图7B是表示防止钎焊料向反射面扩散的结构的剖视图。
图8A是表示子座主体的开口的平面图。
图8B是矩形的发光部和受光部的形状与子座主体的开口的形状重叠表示的 图。
图8C是圆形的发光部和受光部的形状与子座主体的开口的形状重叠表示的 图。
图9A是表示具备已有的子座的导光装置的剖视图。
图9B是表示已有的子座上连接发光元件的情况的剖视图。
标号说明
1 子座主体
3 贯通孔
4 元件安装面
11 发光元件
12 发光元件的发光部
13 电极
31 元件侧开口
32 外侧开口
具体实施方式
以下，利用图示的实施形态对本发明进行详细说明。
图1是表示本发明的实施形态的发光元件用子座的概略剖视图。
该发光元件用子座，具有子座主体1、在该子座主体1上利用各向异性蚀刻 形成的贯通孔3、形成于上述子座主体1的发光元件安装面4上并且连接在上 述贯通孔3的元件侧开口31、以及形成于上述子座主体1的与上述发光元件安 装面4对向的外侧面上的外侧开口32。在上述子座的发光元件安装面4上，通 过电极13安装发光元件11，该发光元件的发光部12面对上述元件侧开口31。 也为说，上述发光元件11通过上述电极13在电气上和机械上面朝下地连接在 子座。上述电极13也可以是实际上将电力提供给上述发光元件11的电极， 又可以是不供给电力的虚拟电极。
在上述结构的子座中，从上述发光元件的发光部12出射的光L1通过上述 子座的贯通孔3从上述外侧开口32出射到外部。上述光的一部分由形成于上 述贯通孔3的表面的反射面反射而出射到外部。在这里，所谓上述外部，在该 子座和发光元件11被用作照明和空间传送的情况下为空气，在用于光纤通信 的情况下为光纤。
上述子座，其上述贯通孔3利用子座主体1的各向异性蚀刻形成，该贯通孔 3的表面形成为与该子座主体1的形成材料的规定的方位面平行。因此，作为 该贯通孔3的表面的反射面，对上述光的反射率比较高。所以，该子座对于从 上述发光元件11出射的光能够实现良好的光传导性能。又，为了进一步提高 上述反射面的光反射率，也可以在上述贯通孔3的表面上形成以Al等为代表 的金属膜。
对本实施形态的子座进行发热量的测定。发光元件11使用边长为0.3mm的 立方体，发光部采用尺寸为0.15mm见方的GaAs制LED。上述发光元件11的 发光部以外的部分全部通过电极13与子座接触。上述子座平面的尺寸为1mm 见方，厚度为0.3mm。而且，设置在发光元件的安装面的元件侧开口31的尺 寸为0.15mm见方。
又，作为比较例，对向着与子座的安装面反向侧安装该发光元件11的发光 部的子座进行放热量的测定。
对上述两个子座测定从发光元件11的活性层到与子座的安装上述发光元件 11的面的对置面之间的热阻，相对于比较例1的子座的热阻95℃/W，本实施 形态的子座的热阻为23℃/W。根据该结果，本实施形态的子座由于将通过各向 异性蚀刻形成的贯通孔的表面作为反射面使用，提高了光的传输性能，所以可 以认为能够以比比较例少的消耗电力驱动发光元件11，能够改善热性能。
图2是表示本发明其他实施形态的受光元件用子座的概略剖视图。本实施形 态的受光元件用子座中，与上述实施形态的发光元件用子座相同的部分被赋予 相同的编号并省略其详细说明。该受光元件用子座与上述发光元件用子座一 样，通过电极23使受光元件22安装于元件安装面上。上述电极23是将电力 提供给上述受光元件22的电极，也可以是虚拟电极。本实施形态的受光元件 用子座通过外侧开32、贯通孔3以及元件侧开口31使来自外部的光L2通向 安装面4一侧。来自上述外侧开口32的光的一部分利用形成于上述贯通孔3 的表面的反射面向上述元件侧开口31反射。通过上述元件侧开口31的光由上 述受光元件的受光部22接收。本实施形态的受光元件用子座利用子座主体1 的各向异性蚀刻形成贯通孔3，该贯通孔3的表面形成为与上述子座主体1的 形成材料的规定的方位面平行的面。因此，作为上述贯通孔3的表面的反射面， 对上述光的反射率比较高，所以对于上述受光元件21接收到的光能够实现良 好的传输性能。
上述各实施形态的发光元件与受光元件用的子座，通过使用单晶硅能够低廉 形成。
例如，图3A所示那样的表面50为{100}方位面，对取向平面的端面51为[110] 方位面的单晶硅片进行蚀刻。该蚀刻在上述晶片的平面上将用平行于上述取向 平面的线与垂直于上述取向平面的线形成的图案作为掩模，利用KOH等碱性 溶液进行。这样做后，形成上述晶片的单晶硅，其{111}面的蚀刻速度比其他面 的蚀刻速度慢100倍以上，因此能够进行各向异性蚀刻，如图3的平面图所示， 得到用{111}面形成的棱锥状的贯通孔3。
图3C与图3D是表示利用上述蚀刻在子座主体1上形成贯通孔3的情况的 立体图。图3C是表示从元件安装面侧看子座主体1的情况的图。图3D是从外 侧面看子座主体1的图。从图3C和图3D可知，利用各向异性蚀刻在上述单晶 硅上形成贯通孔3，能够在黏着主体的外侧面上形成比元件安装面的元件侧开 口31面积大的外侧开口32。上述单晶硅散热性能比较好，通常使用于各种元 件的子座。因此，利用通常的平面工艺可以大量生产具有上述贯通孔3的子座。
以下，对制造本发明的光收发元件用子座的方法进行说明。
使用于本发明的子座的单晶硅的厚度，考虑到散热性能和操作容易，最好是 0.3～0.5mm左右，但也可以根据子座的用途进行适当选择。
首先，在作为单晶硅构成的基体的主体1的元件安装面与外侧面上，分别形 成热氧化膜8a、8b。又，该热氧化膜也可以是氮化膜。而且如图4A所示，在 上述外侧面的热氧化膜8b上形成光刻胶26。在光刻胶26上以光掩模28曝光 规定的图案，形成光刻胶图案。然后将除去上述光刻胶26后露出的热氧化膜 8b的部分利用干蚀刻法等除去，形成开口掩模图案。该开口掩模图案形成为由 上述单晶硅构成的主体1的厚度、蚀刻该单晶硅的腐蚀剂的种类与浓度等、以 及形成于上述元件安装面的元件侧开口的尺寸规定的尺寸。
接着，以形成上述开口掩模图案的热氧化膜8b为掩模，使用KOH(氢氧化 钾)等碱性蚀刻液进行各向异性腐蚀。图4B表示蚀刻到上述子座主体1的厚度 方向的大致中央为止的各向异性蚀刻进行的情况。而且，当上述各向异性蚀刻 达到元件安装面时，就停止利用该面的热氧化膜8a进行的蚀刻。其结果是，如 图4C所示，得到具有与{111}方位面平行的表面的贯通孔3。其后，利用使用 氢氟酸的蚀刻液等除去上述热氧化膜8a、8b。
又，在本实施形态中各向异性蚀刻的掩模使用热氧化膜8b，也可以使用氮 化膜。又，子座主体1使用单晶硅，但如果是特定的结晶方位面的蚀刻速度比 其他方位面慢很多，则也可以使用其他材料。
在形成于上述子座主体1上的贯通孔3上，形成对光收发元件入射或其出射 的光的反射面。利用上述各向异性蚀刻形成的贯通孔3的表面是平坦的，但是 也有因能够反射的光的波长的不同，在露出硅的表面上得不到足够的反射率的 情况。因此，在上述贯通孔3的表面上，最好是形成使用Al或Au等那样的反 射率比较高的金属的金属膜。
在这里，在利用蒸镀方法形成上述金属膜的情况下，有时候会发生上述Au或Al扩散到硅中，或蒸镀膜因硅的影响而结晶化的情况。因此最好是如图5A 所示，在上述贯通孔3的硅露出的内侧面上形成高熔点金属膜6，在该高熔点 金属膜6的表面上形成上述Au或Al构成的金属膜5。
又如图5B所示，在上述贯通孔3的露出硅的内侧面上，形成氧化膜或氮化 膜等那样的非晶态绝缘膜7，在该绝缘膜7的表面形成反射膜5，借助于此得 到表面粗度小的良好的反射面。
又在上述贯通孔3的内表面侧上形成含有例如Ti、Cr、Ta的高熔点金属膜， 在该高熔点金属膜的表面上形成由氧化膜或氮化膜构成的绝缘膜，在该绝缘膜 的表面也可以形成由Au或Al构成的金属膜。借助于此，能够得到耐久性良好 的高反射率的反射面。
在本实施形态的光收发元件用子座的制造方法中，利用上述各向异性蚀刻在 外侧面上形成的外侧开口32如图6A所示，利用热氧化膜8b的开口掩模图案 高精度地确定尺寸。另一方面，形成于上述元件侧面的元件侧开口31，根据上 述主体l的厚度改变尺寸。例如，如图6B、6C、6D所示，在主体1的厚度以 t1＜t2＜t3的顺序变大的情况下，上述元件侧开口31的尺寸以wl＞w2＞w3的顺 序变小。即上述元件侧开口3l的尺寸与上述主体1的厚度成反比例关系。因 此，在上述元件侧开口31的尺寸要求有较高精度的情况下就成问题。
在这里，在用强碱水溶液蚀刻上述单晶硅基板的情况下，{111}方位面蚀刻 速度比其他的方位面慢，但不是完全没有蚀刻。因此通过调节蚀刻时间和蚀刻 速度等，可以调整上述元件侧开口31的尺寸，但由于上述蚀刻速度慢，因此 很费工夫。
因此，在上述各向异性蚀刻结束后，最好是通过研磨上述主体1的元件安装 面4的部分，调整上述元件侧开口31的尺寸。即上述贯通孔3的内侧面对元 件安装面以规定的角度倾斜，因此通过调节研磨上述主体1的元件安装面4的 部分的厚度，能够高精度调节上述元件侧开口31的尺寸。从而，最好是在进 行上述各向异性蚀刻前使上述主体1的厚度比设计值大，在进行上述各向异性 蚀刻后调整上述元件侧开口31的尺寸，同时调节主体1的厚度。又可以在进 行上述各向异性蚀刻前的阶段使上述主体1的厚度形成为规定的厚度。
上述实施形态的光收发元件用子座，最好是具备围绕上述元件侧开口31的 绝缘膜。图7A表示围绕上述元件侧开口31形成子座侧的电极41，在该电极 41上连接发光元件11的电极13的情况。上述发光元件的电极13与上述子座 的电极41利用Ag胶或AuSn等钎焊料43连接。在这里，上述电极41由于围 绕上述元件侧开口31形成，因此有时候会有上述钎焊料43从该电极41的元 件侧开口31侧的端部扩散到贯通孔内的情况。因此，钎焊料43接触到由上述 贯通孔内的金属形成的反射膜5，会发生上述反射膜5的光的反射性能低下的 不利情况。从而，最好是如图7B所示，使上述子座侧的电极42的靠元件侧开 口31一侧的端部远离该开口31，在上述元件侧开口31的周围使绝缘膜8b露 出。这样，由绝缘膜8b的部分包围上述元件侧开口31，因此能够防止上述钎 焊料侵入到贯通孔内。又可以在上述反射膜5的光收发元件侧的端部或表面上 配置由SiO2等构成的绝缘膜，防止上述钎焊料的侵入。
又，本实施形态的光收发元件用子座，如图8所示，适合于在平面中形成矩 形的开口31、32。因此，当受光元件的受光部与发光元件的发光部在平面上为 圆形时，该受光部与发光部为比元件侧开口31小的形状S1的情况下面，如图 8B所示，上述元件开口31中不通过光的部分的比例比较大。另一方面，在上 述受光部与发光部为比元件侧开口31大的形状S2的情况下，如图8B所示， 所有的光都不通过上述元件开口31。因此，会产生上述光收发元件与使用该光 收发元件的设备的外部之间的光传输效率低下的问题。所以本实施形态的光收 发元件用子座最好是如图8C所示，安装在平面上形成矩形，与元件侧开口31 大致相同形状与面积的具有受光部和发光部的光收发元件，在提高光传输性能 上是理想的。
图1是表示本发明的实施形态的发光元件用子座的概略剖视图。
该发光元件用子座，具有子座主体1、在该子座主体1上利用各向异性蚀刻 形成的贯通孔3、形成于上述子座主体1的发光元件安装面4上并且连接在上 述贯通孔3的元件侧开口31、以及形成于上述子座主体1的与上述发光元件安 装面4对向的外侧面上的外侧开口32。在上述子座的发光元件安装面4上，通 过电极13安装发光元件11，该发光元件的发光部12面对上述元件侧开口31。 也为说，上述发光元件11通过上述电极13在电气上和机械上面朝下地连接在 子座。上述电极13也可以是实际上将电力提供给上述发光元件11的电极， 又可以是不供给电力的虚拟电极。
在上述结构的子座中，从上述发光元件的发光部12出射的光L1通过上述 子座的贯通孔3从上述外侧开口32出射到外部。上述光的一部分由形成于上 述贯通孔3的表面的反射面反射而出射到外部。在这里，所谓上述外部，在该 子座和发光元件11被用作照明和空间传送的情况下为空气，在用于光纤通信 的情况下为光纤。
上述子座，其上述贯通孔3利用子座主体1的各向异性蚀刻形成，该贯通孔 3的表面形成为与该子座主体1的形成材料的规定的方位面平行。因此，作为 该贯通孔3的表面的反射面，对上述光的反射率比较高。所以，该子座对于从 上述发光元件11出射的光能够实现良好的光传导性能。又，为了进一步提高 上述反射面的光反射率，也可以在上述贯通孔3的表面上形成以Al等为代表 的金属膜。
对本实施形态的子座进行发热量的测定。发光元件11使用边长为0.3mm的 立方体，发光部采用尺寸为0.15mm见方的GaAs制LED。上述发光元件11的 发光部以外的部分全部通过电极13与子座接触。上述子座平面的尺寸为1mm 见方，厚度为0.3mm。而且，设置在发光元件的安装面的元件侧开口31的尺 寸为0.15mm见方。
又，作为比较例，对向着与子座的安装面反向侧安装该发光元件11的发光 部的子座进行放热量的测定。
对上述两个子座测定从发光元件11的活性层到与子座的安装上述发光元件 11的面的对置面之间的热阻，相对于比较例1的子座的热阻95℃/W，本实施 形态的子座的热阻为23℃/W。根据该结果，本实施形态的子座由于将通过各向 异性蚀刻形成的贯通孔的表面作为反射面使用，提高了光的传输性能，所以可 以认为能够以比比较例少的消耗电力驱动发光元件11，能够改善热性能。
图2是表示本发明其他实施形态的受光元件用子座的概略剖视图。本实施形 态的受光元件用子座中，与上述实施形态的发光元件用子座相同的部分被赋予 相同的编号并省略其详细说明。该受光元件用子座与上述发光元件用子座一 样，通过电极23使受光元件22安装于元件安装面上。上述电极23是将电力 提供给上述受光元件22的电极，也可以是虚拟电极。本实施形态的受光元件 用子座通过外侧开32、贯通孔3以及元件侧开口31使来自外部的光L2通向 安装面4一侧。来自上述外侧开口32的光的一部分利用形成于上述贯通孔3 的表面的反射面向上述元件侧开口31反射。通过上述元件侧开口31的光由上 述受光元件的受光部22接收。本实施形态的受光元件用子座利用子座主体1 的各向异性蚀刻形成贯通孔3，该贯通孔3的表面形成为与上述子座主体1的 形成材料的规定的方位面平行的面。因此，作为上述贯通孔3的表面的反射面， 对上述光的反射率比较高，所以对于上述受光元件21接收到的光能够实现良 好的传输性能。
上述各实施形态的发光元件与受光元件用的子座，通过使用单晶硅能够低廉 形成。
例如，图3A所示那样的表面50为{100}方位面，对取向平面的端面51为[110] 方位面的单晶硅片进行蚀刻。该蚀刻在上述晶片的平面上将用平行于上述取向 平面的线与垂直于上述取向平面的线形成的图案作为掩模，利用KOH等碱性 溶液进行。这样做后，形成上述晶片的单晶硅，其{111}面的蚀刻速度比其他面 的蚀刻速度慢100倍以上，因此能够进行各向异性蚀刻，如图3的平面图所示， 得到用{111}面形成的棱锥状的贯通孔3。
图3C与图3D是表示利用上述蚀刻在子座主体1上形成贯通孔3的情况的 立体图。图3C是表示从元件安装面侧看子座主体1的情况的图。图3D是从外 侧面看子座主体1的图。从图3C和图3D可知，利用各向异性蚀刻在上述单晶 硅上形成贯通孔3，能够在黏着主体的外侧面上形成比元件安装面的元件侧开 口31面积大的外侧开口32。上述单晶硅散热性能比较好，通常使用于各种元 件的子座。因此，利用通常的平面工艺可以大量生产具有上述贯通孔3的子座。
以下，对制造本发明的光收发元件用子座的方法进行说明。
使用于本发明的子座的单晶硅的厚度，考虑到散热性能和操作容易，最好是 0.3～0.5mm左右，但也可以根据子座的用途进行适当选择。
首先，在作为单晶硅构成的基体的主体1的元件安装面与外侧面上，分别形 成热氧化膜8a、8b。又，该热氧化膜也可以是氮化膜。而且如图4A所示，在 上述外侧面的热氧化膜8b上形成光刻胶26。在光刻胶26上以光掩模28曝光 规定的图案，形成光刻胶图案。然后将除去上述光刻胶26后露出的热氧化膜 8b的部分利用干蚀刻法等除去，形成开口掩模图案。该开口掩模图案形成为由 上述单晶硅构成的主体1的厚度、蚀刻该单晶硅的腐蚀剂的种类与浓度等、以 及形成于上述元件安装面的元件侧开口的尺寸规定的尺寸。
接着，以形成上述开口掩模图案的热氧化膜8b为掩模，使用KOH(氢氧化 钾)等碱性蚀刻液进行各向异性腐蚀。图4B表示蚀刻到上述子座主体1的厚度 方向的大致中央为止的各向异性蚀刻进行的情况。而且，当上述各向异性蚀刻 达到元件安装面时，就停止利用该面的热氧化膜8a进行的蚀刻。其结果是，如 图4C所示，得到具有与{111}方位面平行的表面的贯通孔3。其后，利用使用 氢氟酸的蚀刻液等除去上述热氧化膜8a、8b。
又，在本实施形态中各向异性蚀刻的掩模使用热氧化膜8b，也可以使用氮 化膜。又，子座主体1使用单晶硅，但如果是特定的结晶方位面的蚀刻速度比 其他方位面慢很多，则也可以使用其他材料。
在形成于上述子座主体1上的贯通孔3上，形成对光收发元件入射或其出射 的光的反射面。利用上述各向异性蚀刻形成的贯通孔3的表面是平坦的，但是 也有因能够反射的光的波长的不同，在露出硅的表面上得不到足够的反射率的 情况。因此，在上述贯通孔3的表面上，最好是形成使用Al或Au等那样的反 射率比较高的金属的金属膜。
在这里，在利用蒸镀方法形成上述金属膜的情况下，有时候会发生上述Au或Al扩散到硅中，或蒸镀膜因硅的影响而结晶化的情况。因此最好是如图5A 所示，在上述贯通孔3的硅露出的内侧面上形成高熔点金属膜6，在该高熔点 金属膜6的表面上形成上述Au或Al构成的金属膜5。
又如图5B所示，在上述贯通孔3的露出硅的内侧面上，形成氧化膜或氮化 膜等那样的非晶态绝缘膜7，在该绝缘膜7的表面形成反射膜5，借助于此得 到表面粗度小的良好的反射面。
又在上述贯通孔3的内表面侧上形成含有例如Ti、Cr、Ta的高熔点金属膜， 在该高熔点金属膜的表面上形成由氧化膜或氮化膜构成的绝缘膜，在该绝缘膜 的表面也可以形成由Au或Al构成的金属膜。借助于此，能够得到耐久性良好 的高反射率的反射面。
在本实施形态的光收发元件用子座的制造方法中，利用上述各向异性蚀刻在 外侧面上形成的外侧开口32如图6A所示，利用热氧化膜8b的开口掩模图案 高精度地确定尺寸。另一方面，形成于上述元件侧面的元件侧开口31，根据上 述主体l的厚度改变尺寸。例如，如图6B、6C、6D所示，在主体1的厚度以 t1＜t2＜t3的顺序变大的情况下，上述元件侧开口31的尺寸以wl＞w2＞w3的顺 序变小。即上述元件侧开口3l的尺寸与上述主体1的厚度成反比例关系。因 此，在上述元件侧开口31的尺寸要求有较高精度的情况下就成问题。
在这里，在用强碱水溶液蚀刻上述单晶硅基板的情况下，{111}方位面蚀刻 速度比其他的方位面慢，但不是完全没有蚀刻。因此通过调节蚀刻时间和蚀刻 速度等，可以调整上述元件侧开口31的尺寸，但由于上述蚀刻速度慢，因此 很费工夫。
因此，在上述各向异性蚀刻结束后，最好是通过研磨上述主体1的元件安装 面4的部分，调整上述元件侧开口31的尺寸。即上述贯通孔3的内侧面对元 件安装面以规定的角度倾斜，因此通过调节研磨上述主体1的元件安装面4的 部分的厚度，能够高精度调节上述元件侧开口31的尺寸。从而，最好是在进 行上述各向异性蚀刻前使上述主体1的厚度比设计值大，在进行上述各向异性 蚀刻后调整上述元件侧开口31的尺寸，同时调节主体1的厚度。又可以在进 行上述各向异性蚀刻前的阶段使上述主体1的厚度形成为规定的厚度。
上述实施形态的光收发元件用子座，最好是具备围绕上述元件侧开口31的 绝缘膜。图7A表示围绕上述元件侧开口31形成子座侧的电极41，在该电极 41上连接发光元件11的电极13的情况。上述发光元件的电极13与上述子座 的电极41利用Ag胶或AuSn等钎焊料43连接。在这里，上述电极41由于围 绕上述元件侧开口31形成，因此有时候会有上述钎焊料43从该电极41的元 件侧开口31侧的端部扩散到贯通孔内的情况。因此，钎焊料43接触到由上述 贯通孔内的金属形成的反射膜5，会发生上述反射膜5的光的反射性能低下的 不利情况。从而，最好是如图7B所示，使上述子座侧的电极42的靠元件侧开 口31一侧的端部远离该开口31，在上述元件侧开口31的周围使绝缘膜8b露 出。这样，由绝缘膜8b的部分包围上述元件侧开口31，因此能够防止上述钎 焊料侵入到贯通孔内。又可以在上述反射膜5的光收发元件侧的端部或表面上 配置由SiO2等构成的绝缘膜，防止上述钎焊料的侵入。
又，本实施形态的光收发元件用子座，如图8所示，适合于在平面中形成矩 形的开口31、32。因此，当受光元件的受光部与发光元件的发光部在平面上为 圆形时，该受光部与发光部为比元件侧开口31小的形状S1的情况下面，如图 8B所示，上述元件开口31中不通过光的部分的比例比较大。另一方面，在上 述受光部与发光部为比元件侧开口31大的形状S2的情况下，如图8B所示， 所有的光都不通过上述元件开口31。因此，会产生上述光收发元件与使用该光 收发元件的设备的外部之间的光传输效率低下的问题。所以本实施形态的光收 发元件用子座最好是如图8C所示，安装在平面上形成矩形，与元件侧开口31 大致相同形状与面积的具有受光部和发光部的光收发元件，在提高光传输性能 上是理想的。
高效检索全球专利专利汇是专利免费检索,专利查询,专利分析-国家发明专利查询检索分析平台，是提供专利分析，专利查询，专利检索等数据服务功能的知识产权数据服务商。
我们的产品包含105个国家的1.26亿组数据，免费查、免费专利分析。
分析报告
专利汇分析报告产品可以对行业情报数据进行梳理分析，涉及维度包括行业专利基本状况分析、地域分析、技术分析、发明人分析、申请人分析、专利权人分析、失效分析、核心专利分析、法律分析、研发重点分析、企业专利处境分析、技术处境分析、专利寿命分析、企业定位分析、引证分析等超过60个分析角度，系统通过AI智能系统对图表进行解读，只需1分钟，一键生成行业专利分析报告。
QQ群二维码
意见反馈
意见反馈