特許 6181511 半導体パッケージ用ステム及び半導体パッケージ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6181511

(24)【登録日】2017年7月28日

(45)【発行日】2017年8月16日

(54)【発明の名称】半導体パッケージ用ステム及び半導体パッケージ

(51)【国際特許分類】

   H01S 5/022 20060101AFI20170807BHJP

【ＦＩ】

   H01S5/022

【請求項の数】9

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2013-220438(P2013-220438)

(22)【出願日】2013年10月23日

(65)【公開番号】特開2015-82609(P2015-82609A)

(43)【公開日】2015年4月27日

【審査請求日】2016年8月2日

(73)【特許権者】

【識別番号】000190688

【氏名又は名称】新光電気工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】渡辺 顕久

(72)【発明者】

【氏名】片山 渉

(72)【発明者】

【氏名】小島 哲也

【審査官】 村井 友和

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０２−１７４１７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１４２１１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−０１９９７３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｓ ５／００−５／５０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基体部と、
前記基体部の上面に立設し、前記基体部の上面に対して垂直に設けられた平坦面であって発光素子を実装する素子付面を備えた発光素子実装部と、
前記基体部の上面の前記素子付面側に設けられた凹部である受光素子実装部と、を有し、
前記発光素子実装部の上面は、前記基体部の上面に対して前記素子付面側が前記素子付面の反対面である背面側よりも高くなるように傾斜する傾斜面を含み、
前記発光素子実装部の前記素子付面側の根元部分に、前記素子付面から前記背面に向かって凹型に括れると共に、前記発光素子実装部の厚さ方向に凹型に湾曲する括れ部が形成され、
前記背面の根元部分に、前記背面に対して前記受光素子実装部が形成されている側とは反対側に凸型に突出すると共に、前記発光素子実装部の厚さ方向に凸型に湾曲する突起部が形成されている半導体パッケージ用ステム。

【請求項2】

前記素子付面と前記背面とをつなぐ側面が球面状である請求項１記載の半導体パッケージ用ステム。

【請求項3】

請求項１又は２記載の半導体パッケージ用ステムと、
前記素子付面に実装された発光素子と、
前記受光素子実装部に実装された受光素子と、を有する半導体パッケージ。

【請求項4】

基体部と、
前記基体部の上面に立設し、前記基体部の上面に対して垂直に設けられた平坦面であって発光素子を実装する素子付面を備えた発光素子実装部と、
前記基体部の上面の前記素子付面側に設けられた凹部である受光素子実装部と、を有する半導体パッケージ用ステムの製造方法であって、
下型上に配置した最終的に前記基体部となる金属部材を第１の上型で加圧し、前記金属部材の上面に、最終的に前記素子付面となる領域を含む第１の面、その反対面である第２の面、及び前記金属部材の上面に対して前記第１の面側が前記第２の面側よりも高くなるように傾斜した上面、を備えた柱状部を立設する工程と、
下型上に配置した前記金属部材の前記柱状部の上面を第２の上型で加圧し、前記柱状部の根元部分を湾曲させて前記発光素子実装部を形成する工程と、
を有し、
前記発光素子実装部を形成する工程では、
前記第１の面の上側部分が根元部分よりも前記受光素子実装部を形成する側に張り出すように前記柱状部を湾曲させ、前記第１の面の上側部分に前記素子付面を形成すると共に、
前記第１の面の根元部分に、前記素子付面から前記第２の面に向かって凹型に括れると共に、前記発光素子実装部の厚さ方向に凹型に湾曲する括れ部を形成し、
前記第２の面の根元部分に、前記第２の面に対して前記受光素子実装部を形成する側とは反対側に凸型に突出すると共に、前記発光素子実装部の厚さ方向に凸型に湾曲する突起部を形成する半導体パッケージ用ステムの製造方法。

【請求項5】

前記柱状部を立設する工程では、底面に傾斜面を有する第１の凹部を下面に形成した第１の上型で金属部材を加圧し、前記金属部材の上面に前記第１の凹部に対応する形状の柱状部を形成し、
前記発光素子実装部を形成する工程では、底面に傾斜面を有し前記第１の凹部よりも浅い第２の凹部を下面に形成した第２の上型で前記柱状部の上面を加圧し、前記柱状部の根元部分を湾曲させる請求項４記載の半導体パッケージ用ステムの製造方法。

【請求項6】

前記発光素子実装部を形成する工程では、前記柱状部の前記第１の面と前記第１の面に対応する前記第２の凹部の第１の内側面との隙間が、前記柱状部の前記第２の面と前記第２の面に対応する前記第２の凹部の第２の内側面との隙間よりも大きくなるように前記第２の上型を配置する請求項５記載の半導体パッケージ用ステムの製造方法。

【請求項7】

前記第２の凹部の前記第１の内側面は平坦面であり、
前記発光素子実装部を形成する工程では、前記柱状部の前記第１の面の上側部分が前記第１の内側面側に加圧されて前記第１の内側面と接し、前記第１の面の上側部分が平坦面となる請求項６記載の半導体パッケージ用ステムの製造方法。

【請求項8】

前記発光素子実装部を形成する工程では、前記素子付面と前記素子付面の反対面とをつなぐ側面が球面状となる請求項４乃至７の何れか一項記載の半導体パッケージ用ステムの製造方法。

【請求項9】

下型上に配置した前記金属部材の上面を第３の上型で加圧し、前記金属部材の上面に凹部である前記受光素子実装部を形成する工程を有する請求項４乃至８の何れか一項記載の半導体パッケージ用ステムの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、半導体パッケージ用ステム、及び半導体パッケージ用ステムに発光素子及び受光素子を搭載した半導体パッケージに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、円板状のヒートシンクに立設する取付け台の素子付面に実装された発光素子と、ヒートシンクに形成した凹部内に実装された受光素子とが、ヒートシンク上面に配置されたキャップで封止された半導体パッケージ（レーザダイオード装置）が知られている。上記半導体パッケージにおいて、発光素子から発光された光はキャップを介して外部に出射されるが、一部の光は光量モニタ用のモニタ光として受光素子側にも発光される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００５−１５０６８４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、上記半導体パッケージにおいて、取付け台の素子付面は、ヒートシンク上面に対して略垂直に形成された平面であるため、発光素子から受光素子側に発光したモニタ光が素子付面の根元部分で乱反射する場合がある。乱反射した光の一部は、発光素子から外部に出射される外部出射光と同一方向に進行して外部出射光に混入し、ノイズとなる。

【0005】

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、モニタ光の乱反射に起因するノイズの発生を抑制可能な半導体パッケージ用ステム等を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本半導体パッケージ用ステムは、基体部と、前記基体部の上面に立設し、前記基体部の上面に対して垂直に設けられた平坦面であって発光素子を実装する素子付面を備えた発光素子実装部と、前記基体部の上面の前記素子付面側に設けられた凹部である受光素子実装部と、を有し、前記発光素子実装部の上面は、前記基体部の上面に対して前記素子付面側が前記素子付面の反対面である背面側よりも高くなるように傾斜する傾斜面を含み、前記発光素子実装部の前記素子付面側の根元部分に、前記素子付面から前記背面に向かって凹型に括れると共に、前記発光素子実装部の厚さ方向に凹型に湾曲する括れ部が形成され、前記背面の根元部分に、前記背面に対して前記受光素子実装部が形成されている側とは反対側に凸型に突出すると共に、前記発光素子実装部の厚さ方向に凸型に湾曲する突起部が形成されていることを要件とする。

【発明の効果】

【0007】

開示の技術によれば、モニタ光の乱反射に起因するノイズの発生を抑制可能な半導体パッケージ用ステム等を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】第１の実施の形態に係る半導体パッケージ用ステムを例示する図である。

【図2】第１の実施の形態に係る半導体パッケージ用ステムを例示する斜視図である。

【図3】第１の実施の形態に係る半導体パッケージを例示する図である。

【図4】ノイズ光の影響について説明する図である。

【図5】第１の実施の形態に係る半導体パッケージ用ステムの製造工程を例示する図（その１）である。

【図6】第１の実施の形態に係る半導体パッケージ用ステムの製造工程を例示する図（その２）である。

【図7】第１の実施の形態に係る半導体パッケージ用ステムの製造工程を例示する図（その３）である。

【図8】第１の実施の形態の変形例１に係る半導体パッケージ用ステムを例示する図である。

【図9】第１の実施の形態の変形例１に係る半導体パッケージ用ステムを例示する正面図である。

【図10】第１の実施の形態の変形例２に係る半導体パッケージ用ステムを例示する図である。

【図11】第１の実施の形態の変形例２に係る半導体パッケージ用ステムを例示する斜視図である。

【図12】第１の実施の形態の変形例２に係る半導体パッケージ用ステムの製造工程を例示する図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。なお、各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。

【0010】

〈第１の実施の形態〉
［第１の実施の形態に係る半導体パッケージ用ステムの構造］
まず、第１の実施の形態に係る半導体パッケージ用ステムの構造について説明する。図１は、第１の実施の形態に係る半導体パッケージ用ステムを例示する図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面図である。図２は、第１の実施の形態に係る半導体パッケージ用ステムを例示する斜視図である。

【0011】

なお、本実施の形態では、平面視とは対象物を基体部２０の上面２０ａの法線方向から視ることを指し、平面形状とは対象物を基体部２０の上面２０ａの法線方向から視た形状を指すものとする。又、基体部２０の上面２０ａの法線方向をＺ方向、素子付面３０ａの法線方向をＸ方向、平面視においてＸ方向と直交する方向をＹ方向とする。又、便宜上、基体部２０の発光素子実装部３０側を上、リード５３が突起する側を下として以下の説明をする。但し、半導体パッケージ用ステム１は天地逆の状態で用いることができ、又は任意の角度で配置することができる。

【0012】

図１及び図２を参照するに、第１の実施の形態に係る半導体パッケージ用ステム１は、アイレット１０と、リード５１〜５３と、封止部６０とを有する。アイレット１０は、基体部２０と、発光素子実装部３０と、受光素子実装部４０とを有する。基体部２０、発光素子実装部３０、及び受光素子実装部４０は、例えば、銅や鉄等の金属材料から一体に形成することができる。基体部２０、発光素子実装部３０、及び受光素子実装部４０の表面にめっきを施してもよい。

【0013】

基体部２０は、発光素子実装部３０や受光素子実装部４０が形成される略円板状の部材である。基体部２０の直径は、例えば、φ５．６ｍｍ程度とすることができる。基体部２０の厚さＴ_１は、例えば、１．０〜２．０ｍｍ程度とすることができる。なお、本願において、円板状とは、平面形状が略円形で所定の厚さを有するものを指す。直径に対する厚さの大小は問わない。又、部分的に凹部や凸部等が形成されているものも含むものとする。

【0014】

発光素子実装部３０は、基体部２０の上面２０ａに立設している。発光素子実装部３０の上側部分には素子付面３０ａが設けられている。素子付面３０ａは、基体部２０の上面２０ａに対して略垂直（ＹＺ平面に平行）に設けられた平坦面であって、半導体レーザチップ等の発光素子を実装する面である。なお、平坦面とは、Ｒｍａｘ≦１０μｍ以下の面を指すものとする。ここで、Ｒｍａｘとは、断面曲線から基準長さだけ抜き取った部分の平均線に平行な２直線で抜き取り部分をはさんだとき、この２直線の間隔を断面曲線の縦倍率の方向に計測し、その値をマイクロメートル単位（μｍ）で表したものである。

【0015】

発光素子実装部３０の上面３０ｂは、基体部２０の上面２０ａに対して素子付面３０ａ側が素子付面３０ａの反対面である背面３０ｃ側よりも高くなるように傾斜する平面状の傾斜面である。つまり、発光素子実装部３０の上面３０ｂは、基体部２０の上面２０ａに対して所定の傾斜角度で素子付面３０ａ側から背面３０ｃ側に向かって下り傾斜する平面状の傾斜面である。所定の傾斜角度は、例えば、２０°程度とすることができる。

【0016】

発光素子実装部３０の側面３０ｄは、素子付面３０ａと背面３０ｃとをつなぐ面であって、ＸＺ平面に略平行な互いに対向する２つの面である。本実施の形態では、各側面３０ｄは平面状とされている。なお、平面状とは、曲面を有さない形状を指すが、実質的に平面とみなし得る形状であることを意味しており、例えば表面に微少な凹凸等が形成されていても構わない。

【0017】

発光素子実装部３０は、根元部分（基体部２０の上面２０ａ側の部分）が湾曲し、上側部分（素子付面３０ａが形成されている部分）が根元部分に対して受光素子実装部４０側に張り出した形状とされている。言い換えれば、発光素子実装部３０の素子付面３０ａ側の根元部分には、素子付面３０ａに対して受光素子実装部４０が形成されている側とは反対側（背面３０ｃ側）にへこんだ括れ部３１が形成されている。括れ部３１は、側面視において、発光素子実装部３０が立設する方向（Ｚ方向）に凹型に湾曲している。

【0018】

又、発光素子実装部３０の背面３０ｃの根元部分には、背面３０ｃに対して受光素子実装部４０が形成されている側とは反対側に突起した突起部３２が形成されている。突起部３２は、側面視において、発光素子実装部３０が立設する方向（Ｚ方向）に凸型に湾曲している。なお、側面視とは、対象物を基体部２０の上面２０ａ及び発光素子実装部３０の素子付面３０ａに平行な方向であるＹ方向から視ることを指す。

【0019】

受光素子実装部４０は、基体部２０の上面２０ａにおいて、発光素子実装部３０の素子付面３０ａ側に設けられている。受光素子実装部４０は、基体部２０の上面２０ａに設けられた凹部であり、受光素子実装部４０の底面は発光素子実装部３０の素子付面３０ａ側から基体部２０の外縁側に向かって下り傾斜する平面状の傾斜面とされている。受光素子実装部４０の傾斜面（底面）には、フォトダイオード等の受光素子を実装することができる。

【0020】

リード５１及び５２は、基体部２０を厚さ方向（Ｚ方向）に貫通する貫通孔に、長手方向を厚さ方向（Ｚ方向）に向けて挿入され、周囲を封止部６０に封止されている。リード５１及び５２の一部は、基体部２０の下面２０ｂから下側に突起している。リード５１及び５２の基体部２０の下面２０ｂからの突起量は、例えば、６〜７ｍｍ程度とすることができる。

【0021】

リード５１及び５２は、例えば、銅等の金属から形成されており、封止部６０は、例えば、ガラス材等の絶縁材料から形成されている。リード５１及び５２は、半導体パッケージ用ステム１に実装される発光素子や受光素子と電気的に接続される。なお、発光素子や受光素子と接続されるリードの数を更に増やしてもよい。

【0022】

リード５３は、長手方向を厚さ方向（Ｚ方向）に向けて基体部２０の下面２０ｂから下側に突起するように、基体部２０の下面２０ｂに溶接等により接合されている。リード５３は、例えば、銅等の金属から形成されており、例えば、接地用として用いられる。なお、リード５３は基体部２０と導通するように接合されており、リード５３が接地されると基体部２０も接地される。

【0023】

基体部２０の外縁部には、外側面側から中心側に向かって窪んだ形状の切り欠き部２０ｘ及び２０ｙが形成されている。切り欠き部２０ｘは、例えば、平面形状が略Ｖの字状に形成されて対向配置されており、例えば、半導体パッケージ用ステム１が発光素子を搭載する際の素子付面３０ａの位置出しに用いることができる。

【0024】

切り欠き部２０ｙは、例えば、平面形状が略コの字状に形成されており、例えば、半導体パッケージ用ステム１の回転方向の位置出しに用いることができる。但し、切り欠き部２０ｘ及び２０ｙは、必要に応じて設ければよい。

【0025】

次に、第１の実施の形態に係る半導体パッケージの構造について説明する。図３は、第１の実施の形態に係る半導体パッケージを例示する図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面図である。なお、便宜上、図３（ａ）において、キャップ１３０、接着剤１４０、及び透明部材１５０の図示を省略している。

【0026】

図３を参照するに、半導体パッケージ１００は、半導体パッケージ用ステム１（アイレット１０、リード５１〜５３、及び封止部６０）と、発光素子１１０と、受光素子１２０と、キャップ１３０と、接着剤１４０と、透明部材１５０とを有する。

【0027】

発光素子１１０は、例えば、波長が７８０ｎｍの半導体レーザチップであり、一方の端面が上側（透明部材１５０側）を向き、他方の端面が下側（基体部２０側）を向くように、発光素子実装部３０の素子付面３０ａに実装されている。なお、半導体パッケージ１００では、平面視において、発光素子１１０の発光点位置が基体部２０の中心と略一致するように、発光素子１１０が搭載されている。発光素子１１０の電極（図示せず）及び受光素子１２０の電極（図示せず）は、例えば、ボンディングワイヤ等によりリード５１及び５２と接続されている。

【0028】

キャップ１３０は、例えば、鉄や銅等の金属から形成され、平面視において略中央部に開口部１３０ｘ（窓）が設けられている。透明部材１５０は、例えば、ガラス等から形成され、開口部１３０ｘを塞ぐように、低融点ガラス等からなる接着剤１４０によりキャップ１３０のアイレット１０側の面（内側の面）に接着されている。透明部材１５０が接着剤１４０により接着されたキャップ１３０は、例えば溶接等により、基体部２０の上面２０ａの外縁部に接合されており、発光素子１１０及び受光素子１２０を気密封止している。

【0029】

発光素子１１０の一方の端面側から出射された光（例えば、レーザ光）は、開口部１３０ｘ内を透過してＺ方向に出射される。発光素子１１０の他方の端面側から出射された光は、受光素子１２０（例えば、フォトダイオード）で受光される。発光素子１１０の出射光量を受光素子１２０でモニタし、受光素子１２０での受光量が一定になるように、半導体パッケージ１００の外部に配置された回路で制御することにより、環境温度等によらず、半導体パッケージ１００の出射光量を一定にできる。

【0030】

ここで、比較例を示しながら、第１の実施の形態に係る半導体パッケージ１００の有する特有の効果について説明する。図４は、ノイズ光の影響について説明する図である。図４（ａ）は比較例に係る半導体パッケージを、図４（ｂ）は第１の実施の形態に係る半導体パッケージを示しており、何れも図３（ｂ）に対応する断面図である。但し、便宜上、図４において、リード５３、キャップ１３０、接着剤１４０、及び透明部材１５０の図示を省略している。

【0031】

比較例に係る半導体パッケージ５００において、四角柱状の発光素子実装部５３０が基体部２０の上面２０ａに立設している。発光素子実装部５３０には、平坦面である素子付面５３０ａが基体部２０の上面２０ａに対して略垂直に設けられており、素子付面５３０ａには発光素子１１０が実装されている。発光素子実装部５３０には括れ部３１に相当する部位は設けられていない。

【0032】

半導体パッケージ５００において、発光素子１１０の他方の端面側から出射された光Ｌ_１は、素子付面５３０ａの下側、受光素子実装部４０の底面、受光素子１２０の端面等で乱反射される。乱反射された光Ｌ_１の一部は、発光素子１１０の一方の端面側から出射された光の発光エリア１９０内に入り込む。光Ｌ_１は本来出射されるべき光ではないためノイズとなり、光ディスク等の読取性能に悪影響を与える。

【0033】

一方、第１の実施の形態に係る半導体パッケージ１００において、発光素子１１０の他方の端面側から出射された光Ｌ_２は、基体部２０の上面２０ａや括れ部３１の湾曲面等で乱反射される。しかしながら、括れ部３１の湾曲面は発光エリア１９０とは異なる方向を向いているため、括れ部３１の湾曲面で乱反射された光Ｌ_２は、発光エリア１９０とは異なる方向に進行する。そのため、光Ｌ_２はノイズとはならず、光ディスク等の読取性能に悪影響を与えることを回避できる。

【0034】

このように、第１の実施の形態に係る半導体パッケージ１００では、発光素子実装部３０の素子付面３０ａ側の根元部分に括れ部３１を形成している。これにより、発光素子１１０の他方の端面側から出射された光が乱反射して発光素子１１０の一方の端面側から出射された光にノイズとして混入し、光ディスク等の読取性能に悪影響を与えることを回避できる。

【0035】

又、背面３０ｃには、Ｚ方向に凸型に湾曲して突出する突起部３２を設けている。例えば、発光素子実装部３０の上側（上面３０ｂ側の部分）における素子付面３０ａから背面３０ｃのＸ方向の厚さと、根元部分（基体部２０の上面２０ａ側の部分）における括れ部３１から突起部３２のＸ方向の厚さは、ほぼ同じ厚さで形成される。背面が平坦面の場合、括れ部３１を形成することで根元部分でのＸ方向の厚さが薄くなり、放熱性を低下させる。しかし、突起部３２を設けることで、根元部分でのＸ方向の厚さを確保し、又、Ｚ方向に凸型に湾曲させることで表面積を増加させ、放熱性を向上させることができる。

【0036】

［第１の実施の形態に係る半導体パッケージ用ステムの製造方法］
次に、第１の実施の形態に係る半導体パッケージ用ステムの製造方法について、アイレット１０の加工工程（コイニング工程）を中心に説明する。図５〜図７は、第１の実施の形態に係る半導体パッケージ用ステムの製造工程を例示する図である。

【0037】

まず、図５（ａ）に示す工程では、銅や鉄等からなる略円板状の金属部材２００を準備する。そして、下型であるコイニングダイ９００の上面９００ａに形成された凹部９０１内に、金属部材２００の外側面と凹部９０１の内側面との間に平面形状が略円環状の間隙を形成するように金属部材２００を配置する。そして、第１の上型であるコイニングポンチ９１０をコイニングダイ９００の凹部９０１内に配置された金属部材２００上に配置する。コイニングポンチ９１０の下面９１０ａには凹部９１１（第１の凹部）が形成されている。凹部９１１の平面形状は例えば矩形状であり、凹部９１１の底面９１１ａはコイニングポンチ９１０の下面９１０ａに対して所定の傾斜角度を有する傾斜面とされている。所定の傾斜角度は、例えば、２０°程度とすることができる。

【0038】

次に、図５（ｂ）に示す工程では、コイニングポンチ９１０を下降させ、コイニングダイ９００の凹部９０１内に配置された金属部材２００を加圧（プレス）する。これにより、金属部材２００の一部が凹部９１１内に押し出され、金属部材２００の上面２００ａに、凹部９１１に対応する形状の柱状部３００が立設する。柱状部３００は、平面形状が略矩形状であり、最終的に素子付面３０ａとなる領域を含む正面３００ａ（第１の面）、その反対面である背面３００ｃ（第２の面）、及び傾斜面である上面３００ｂを備えている。なお、金属部材２００の上面２００ａに対して、正面３００ａ（第１の面）側が背面３００ｃ（第２の面）側よりも高くなるように傾斜した上面３００ｂが形成される。

【0039】

又、金属部材２００の一部が凹部９０１の内側面との間に形成されていた間隙を埋めて更にコイニングダイ９００の上面９００ａとコイニングポンチ９１０の下面９１０ａとの間に押し出される。これにより、金属部材２００の外側面の上部側に、平面視で外側に略円環状に突起する突起部２５０が形成される。

【0040】

なお、柱状部３００は、最終的には発光素子実装部３０となる部分であるが、後工程で更に加圧（プレス）されるため、その際の押し代を見込んで、この工程では最終的な発光素子実装部３０の高さよりも高くなるように成形する。又、金属部材２００は、最終的には基体部２０となる部分であるが、後工程で更に加圧（プレス）されるため、その際の押し代を見込んで、この工程では最終的な基体部２０の厚さよりも厚くなるように成形する。金属部材２００の上面２００ａに対する柱状部３００の最大高さは、最終的な基体部２０の上面２０ａに対する発光素子実装部３０の最大高さに対して、例えば、０．５ｍｍ程度高くしておくことができる。金属部材２００の厚さＴ_２は、最終的な基体部２０の厚さＴ_１に対して、例えば、０．５ｍｍ程度厚くしておくことができる。

【0041】

次に、図６（ａ）に示す工程では、コイニングポンチ９１０を上昇させ、更に、金属部材２００が配置されたコイニングダイ９００上から移動させる。そして、コイニングダイ９００の凹部９０１内に配置された突起部２５０及び柱状部３００を有する金属部材２００上に、第２の上型であるコイニングポンチ９２０を配置する。

【0042】

コイニングポンチ９２０の下面９２０ａには凹部９２１（第２の凹部）が形成されている。凹部９２１の平面形状は凹部９１１よりも一回り大きな矩形状であり、凹部９２１の底面９２１ａはコイニングポンチ９２０の下面９２０ａに対して所定の傾斜角度を有する傾斜面とされている。所定の傾斜角度は、例えば、２０°程度とすることができる。又、コイニングポンチ９２０の下面９２０ａに対する凹部９２１の最大深さは、コイニングポンチ９１０の下面９１０ａに対する凹部９１１の最大深さよりも０．５ｍｍ程度浅く設定されている。つまり、コイニングポンチ９２０の下面９２０ａに対する凹部９２１の最大深さは、金属部材２００の上面２００ａに対する柱状部３００の最大高さよりも０．５ｍｍ程度小さく設定されている。

【0043】

又、コイニングポンチ９２０は、柱状部３００の正面３００ａとそれに対応する凹部９２１の内側面（第１の内側面）との隙間Ｓ_１が、柱状部３００の背面３００ｃとそれに対応する凹部９２１の内側面（第２の内側面）との隙間Ｓ_２よりも大きくなるように配置する。隙間Ｓ_１は例えば、０．２ｍｍ程度、隙間Ｓ_２は例えば、０．０７ｍｍ程度とすることができる。隙間Ｓ_１を隙間Ｓ_２よりも大きくすることにより、後工程で金属部材２００を加圧（プレス）する際に、柱状部３００の根元をＳ_１側に湾曲させることができる。なお、本実施の形態では、柱状部３００の側面とそれに対応する凹部９２１の内側面との隙間も隙間Ｓ_２と同程度の値（例えば、０．０７ｍｍ程度）に設定している。ここで、柱状部３００の側面とは、正面３００ａ及び背面３００ｃと略垂直であって互いに対向する２つの面を指す。

【0044】

次に、図６（ｂ）に示す工程では、コイニングポンチ９２０を下降させ、コイニングダイ９００の凹部９０１内に配置された金属部材２００を加圧（プレス）する。なお、加圧（プレス）は、柱状部３００の上面３００ｂに対して行うと共に、金属部材２００の上面２００ａに対しても行う。前述のように、コイニングポンチ９２０の下面９２０ａに対する凹部９２１の最大深さは、金属部材２００の上面２００ａに対する柱状部３００の最大高さよりも０．５ｍｍ程度小さく設定されている。又、前述のように、コイニングポンチ９２０は、隙間Ｓ_１が隙間Ｓ_２よりも大きくなるように配置されている。

【0045】

そのため、凹部９２１の底面９２１ａが柱状部３００の上面３００ｂを下側に押すと、柱状部３００の上側部分には隙間Ｓ_１を埋める方向に力がかかる。これにより、柱状部３００の根元部分が湾曲し、柱状部３００の上側部分が隙間Ｓ_１を埋めて正面３００ａに対応する凹部９２１の内側面と接する。凹部９２１の内側面は平坦面とされているため、柱状部３００の上側部分に金属部材２００の上面２００ａに対して略垂直に設けられた平坦面である素子付面３０ａが形成される。

【0046】

すなわち、柱状部３００の正面３００ａの上側部分が根元部分よりも受光素子実装部４０を形成する側に張り出すように柱状部３００を湾曲させ、正面３００ａの上側部分から素子付面３０ａを形成する。又、同時に、柱状部３００の正面３００ａの根元部分に、素子付面３０ａに対して受光素子実装部４０を形成する側とは反対側にへこみ、側面視において、発光素子実装部３０が立設する方向（Ｚ方向）に凹型に湾曲する括れ部３１を形成する。又、同時に、柱状部３００の背面３００ｃの根元部分に、背面３００ｃに対して受光素子実装部４０を形成する側とは反対側に突起し、側面視において、発光素子実装部３０が立設する方向（Ｚ方向）に凸型に湾曲する突起部３２を形成する。これにより、柱状部３００から、素子付面３０ａ、上面３０ｂ、背面３０ｃ、括れ部３１、及び突起部３２を備えた発光素子実装部３０が形成される。

【0047】

次に、図７（ａ）に示す工程では、コイニングポンチ９２０を上昇させ、更に、金属部材２００が配置されたコイニングダイ９００上から移動させる。そして、コイニングダイ９００の凹部９０１内に配置された発光素子実装部３０及び突起部２５０を有する金属部材２００上に、第３の上型であるコイニングポンチ９３０を配置する。

【0048】

コイニングポンチ９３０の下面９３０ａには凹部９３１及び凸部９３２が形成されている。凹部９３１は発光素子実装部３０に対する逃げであり、金属部材２００の加工には寄与しない。凸部９３２は、金属部材２００の上面２００ａに底面が傾斜面とされた凹部である受光素子実装部４０を形成するための部位であり、受光素子実装部４０に対応する凸形状とされている。

【0049】

次に、図７（ｂ）に示す工程では、コイニングポンチ９３０を下降させ、コイニングダイ９００の凹部９０１内に配置された金属部材２００を加圧（プレス）する。これにより、金属部材２００の上面２００ａの素子形成面３０ａ側に、底面が傾斜面とされた凹部である受光素子実装部４０が形成される。その後、コイニングポンチ９３０を上昇させ、コイニングダイ９００の凹部９０１内に、発光素子実装部３０、受光素子実装部４０、及び突起部２５０を有する金属部材２００が配置された状態にする。

【0050】

次に、金属部材２００をプレス加工し、金属部材２００にリード５１及び５２を挿入する貫通孔を形成すると共に、突起部２５０を除去し、金属部材２００の外縁部に、外側面側から中心側に向かって窪んだ形状の切り欠き部２０ｘ及び２０ｙを形成する（図示せず）。これにより、金属部材２００から基体部２０が形成される。なお、切り欠き部２０ｘ及び２０ｙの形状は、図１に示したとおりである。

【0051】

次に、基体部２０に形成した貫通孔にリード５１及び５２を挿入し、封止部６０で固定する。又、基体部２０の下面２０ｂにリード５３を溶接等によって固定する。以上で、図１及び図２に示す半導体パッケージ用ステム１が製造される。

【0052】

このように、第１の実施の形態に係る半導体パッケージ用ステム１の製造方法によれば、まず、金属部材２００を第１の上型で加圧して、金属部材２００に上面３００ｂが傾斜面である柱状部３００を形成する。次に、柱状部３００の上面３００ｂを第２の上型で加圧して柱状部３００の根元を湾曲させる。この際、柱状部３００の正面３００ａとそれに対応する凹部９２１の内側面との隙間Ｓ_１が、背面３００ｃとそれに対応する凹部９２１の内側面との隙間Ｓ_２よりも大きくなるように第２の上型を配置し、傾斜面である柱状部３００の上面３００ｂを加圧する。

【0053】

これにより、柱状部３００の上側部分に隙間Ｓ_１を埋める方向に力が加わるため、柱状部３００の根元部分が湾曲して括れ部３１を形成できる。又、この際、柱状部３００の正面３００ａが対応する凹部９２１の内側面側に押されるため、凹部９２１の内側面を平坦面としておけば、柱状部３００の正面３００ａの凹部９２１の内側面に接する部分を平坦面とすることができる。すなわち、モニタ光の乱反射に起因するノイズの発生を抑制するための括れ部３１を形成すると同時に、発光素子を実装するための平坦面である素子付面３０ａを形成できる。

【0054】

〈第１の実施の形態の変形例１〉
第１の実施の形態の変形例１では、発光素子実装部の形状が第１の実施の形態とは異なる半導体パッケージ用ステムの例を示す。なお、第１の実施の形態の変形例１において、既に説明した実施の形態と同一構成部についての説明は省略する。

【0055】

図８は、第１の実施の形態の変形例１に係る半導体パッケージ用ステムを例示する図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面図である。図９は、第１の実施の形態の変形例１に係る半導体パッケージ用ステムを例示する正面図である。

【0056】

図８及び図９を参照するに、半導体パッケージ用ステム１Ａは、アイレット１０がアイレット１０Ａに置換された点が、半導体パッケージ用ステム１（図１及び図２参照）と相違する。アイレット１０Ａは発光素子実装部３０Ａを有する。発光素子実装部３０Ａは、側面３０ｅが球面状である点が側面３０ｄが平面状である発光素子実装部３０と相違し、その他の構造は発光素子実装部３０と同様である。なお、球面状とは、球の表面を含む一部分を切り出した形状には限定されず、少なくともＸ方向及びＺ方向に丸みを帯びた任意の形状を含むものとする。

【0057】

発光素子実装部３０Ａの側面３０ｅを球面状とするには、第１の実施の形態の図６（ａ）に示す工程において、柱状部３００の側面とそれに対応する凹部９２１の内側面との隙間を第１の実施の形態の値（例えば、０．０７ｍｍ程度）よりも大きくすればよい。柱状部３００の側面とそれに対応する凹部９２１の内側面との隙間（クリアランス）は、例えば、０．２ｍｍ程度とすることができる。これにより、第１の実施の形態の図６（ｂ）に示す工程において、金属部材２００を加圧（プレス）すると、柱状部３００の側面がクリアランス内で膨らみ球面状となる。その他の工程は、第１の実施の形態と同様である。なお、柱状部３００の根元がＸ方向に湾曲する形状は、第１の実施の形態と同様となる。

【0058】

このように、図６（ａ）に示す工程において、柱状部３００の側面とそれに対応する凹部９２１の内側面との隙間（クリアランス）を多少大きくしても（例えば、０．２ｍｍ程度）、第１の実施の形態と同様に、柱状部３００の根元が湾曲する形状を形成できる。その結果、第１の実施の形態と同様の効果を奏する。

【0059】

又、第１の実施の形態の効果に加えて、更に以下の効果を奏する。すなわち、突起部３２を含め、背面３０ｃ、側面３０ｅにおいて、Ｘ方向及びＺ方向に球面状に湾曲することで、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向の厚さを確保し、表面積を増加させ、放熱性を向上させることができる。

【0060】

〈第１の実施の形態の変形例２〉
第１の実施の形態の変形例２では、発光素子実装部の形状が第１の実施の形態とは異なる半導体パッケージ用ステムの他の例を示す。なお、第１の実施の形態の変形例２において、既に説明した実施の形態と同一構成部についての説明は省略する。

【0061】

図１０は、第１の実施の形態の変形例２に係る半導体パッケージ用ステムを例示する図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面図である。図１１は、第１の実施の形態の変形例２に係る半導体パッケージ用ステムを例示する斜視図である。

【0062】

図１０及び図１１を参照するに、半導体パッケージ用ステム１Ｂは、アイレット１０がアイレット１０Ｂに置換された点が、半導体パッケージ用ステム１（図１及び図２参照）と相違する。アイレット１０Ｂは発光素子実装部３０Ｂを有する。発光素子実装部３０Ｂは、基体部２０の上面２０ａに立設している。

【0063】

発光素子実装部３０Ｂの上面は、傾斜面３０ｆ及び３０ｇを有する。傾斜面３０ｆは、基体部２０の上面２０ａに対して素子付面３０ａ側が背面３０ｈ側よりも高くなるように所定の傾斜角度でＸ方向に傾斜する平面状の傾斜面である。傾斜面３０ｇは、基体部２０の上面２０ａに対して素子付面３０ａ側が背面３０ｈ側よりも低くなるように所定の傾斜角度でＸ方向に傾斜する平面状の傾斜面である。傾斜面３０ｆと傾斜面３０ｇとは発光素子実装部３０Ｂの上部の中央部近傍で接し、全体としては側面視で略Ｖの字状とされている。傾斜面３０ｆ及び３０ｇの所定の傾斜角度は、例えば、２０°程度とすることができる。発光素子実装部３０Ｂの側面３０ｉは、ＸＺ平面に略平行であって互いに対向する２つの面である。本実施の形態では、各側面３０ｉは平面状とされている。

【0064】

発光素子実装部３０Ｂは、素子付面３０ａ側の根元部分が湾曲し、素子付面３０ａが形成されている部分が根元部分に対して受光素子実装部４０側に張り出した形状とされている。言い換えれば、発光素子実装部３０Ｂの素子付面３０ａ側の根元部分には、素子付面３０ａに対して受光素子実装部４０が形成されている側とは反対側にへこんだ括れ部３１が形成されている。括れ部３１は、側面視において、発光素子実装部３０Ｂが立設する方向（Ｚ方向）に凹型に湾曲している。

【0065】

又、素子付面３０ａの反対面である背面３０ｈ側の根元部分が湾曲し、背面３０ｈが形成されている部分が根元部分に対して受光素子実装部４０側とは反対側に張り出した形状とされている。言い換えれば、発光素子実装部３０Ｂの背面３０ｈ側の根元部分には、背面３０ｈに対して受光素子実装部４０が形成されている側にへこんだ括れ部３３が形成されている。括れ部３３は、側面視において、発光素子実装部３０Ｂが立設する方向（Ｚ方向）に凹型に湾曲している。なお、括れ部３３の括れ量（背面３０ｈに対するへこみ量）は、括れ部３１の括れ量（素子付面３０ａに対するへこみ量）よりも小さい。

【0066】

発光素子実装部３０Ｂを形成するには、第１の実施の形態の図６（ａ）に示す工程において、コイニングポンチ９２０に代えて図１２（ａ）に示すコイニングポンチ９４０を用いればよい。コイニングポンチ９４０の下面９４０ａには凹部９４１が形成されている。凹部９４１の平面形状は凹部９１１よりも一回り大きな矩形状であり、凹部９４１の底面に傾斜面９４１ｆ及び９４１ｇを有する。

【0067】

傾斜面９４１ｆは、コイニングポンチ９４０の下面９４０ａに対して素子付面３０ａに対応する側が背面３０ｈに対応する側よりも高くなるように所定の傾斜角度でＸ方向に傾斜する平面状の傾斜面である。傾斜面９４１ｇは、コイニングポンチ９４０の下面９４０ａに対して素子付面３０ａに対応する側が背面３０ｈに対応する側よりも低くなるように所定の傾斜角度でＸ方向に傾斜する平面状の傾斜面である。傾斜面９４１ｆと傾斜面９４１ｇとはコイニングポンチ９４０の底部の中央部近傍で接し、全体としては側面視で発光素子実装部３０Ｂの傾斜面３０ｆ及び３０ｇが形成する略Ｖの字状（図１０（ｂ）参照）に対応する山型の突起とされている。傾斜面９４１ｆ及び９４１ｇの所定の傾斜角度は、例えば、２０°程度とすることができる。

【0068】

又、コイニングポンチ９４０の下面９４０ａに対する凹部９４１の傾斜面９４１ｆが形成されている領域の最大深さは、コイニングポンチ９１０の下面９１０ａに対する凹部９１１の最大深さよりも０．５ｍｍ程度浅く設定されている。つまり、コイニングポンチ９４０の下面９４０ａに対する凹部９４１の傾斜面９４１ｆが形成されている領域の最大深さは、金属部材２００の上面２００ａに対する柱状部３００の最大高さよりも０．５ｍｍ程度小さく設定されている。

【0069】

次に、図１２（ｂ）に示す工程において、コイニングポンチ９４０を下降させ、コイニングダイ９００の凹部９０１内に配置された金属部材２００を加圧（プレス）する。なお、加圧（プレス）は、柱状部３００に対して行うと共に、金属部材２００の上面２００ａに対しても行う。前述のように、コイニングポンチ９４０の下面９４０ａに対する凹部９４１の傾斜面９４１ｆが形成されている領域の最大深さは、金属部材２００の上面２００ａに対する柱状部３００の最大高さよりも０．５ｍｍ程度小さく設定されている。又、コイニングポンチ９２０と同様に、柱状部３００の正面３００ａとそれに対応する凹部９４１の内側面との隙間Ｓ_１が、柱状部３００の背面３００ｃとそれに対応する凹部９４１の内側面との隙間Ｓ_２よりも大きくなるように配置されている。

【0070】

そのため、凹部９４１の底面の傾斜面９４１ｆが柱状部３００の上面３００ｂを下側に押すと、柱状部３００の上側の傾斜面９４１ｆに対応する部分には隙間Ｓ_１を埋める方向に力がかかる。これにより、柱状部３００の根元部分が湾曲し、柱状部３００の上側部分が隙間Ｓ_１を埋めて正面３００ａに対応する凹部９４１の内側面と接する。凹部９４１の内側面は平坦面とされているため、柱状部３００の上側部分に金属部材２００の上面２００ａに対して略垂直に設けられた平坦面である素子付面３０ａが形成される。又、同時に、素子付面３０ａ側の根元部分に、素子付面３０ａに対して受光素子実装部４０を形成する側とは反対側にへこみ、側面視において、発光素子実装部３０が立設する方向（Ｚ方向）に凹型に湾曲する括れ部３１が形成される。

【0071】

一方、傾斜面９４１ｇと柱状部３００の上面３００ｂとは傾斜する方向が反対であり、加圧（プレス）時に柱状部３００の背面３００ｃ側に隙間ができるが、凹部９４１の底面の傾斜面９４１ｇの一部により柱状部３００の上面３００ｂが下側に押される。これにより、柱状部３００の根元部分が湾曲し、柱状部３００の上側部分が隙間Ｓ_２を埋めて背面３００ｃに対応する凹部９４１の内側面と接する。凹部９４１の内側面は平坦面とされているため、柱状部３００の背面３００ｃの上側部分に金属部材２００の上面２００ａに対して略垂直に設けられた平坦面である背面３０ｈが形成される。又、同時に、背面３０ｈ側の根元部分に、背面３０ｈに対して受光素子実装部４０を形成する側にへこみ、側面視において、発光素子実装部３０が立設する方向（Ｚ方向）に凹型に湾曲する括れ部３３が形成される。なお、前述のように、隙間Ｓ_２は隙間Ｓ_１よりも小さいので、括れ部３３の括れ量（背面３０ｈに対するへこみ量）は括れ部３１の括れ量（素子付面３０ａに対するへこみ量）よりも小さくなる。

【0072】

このようにして、素子付面３０ａ、傾斜面３０ｆ及び３０ｇ、背面３０ｈ、及び括れ部３１及び３３が形成され、柱状部３００は発光素子実装部３０Ｂとなる。

【0073】

このように、図６（ａ）に示す工程において、図１２（ａ）に示す底面に山型の突起が形成されたコイニングポンチ９４０を用いることで、図１０及び図１１に示す形状の発光素子実装部３０Ｂが形成される。発光素子実装部３０Ｂには、発光素子実装部３０の突起部３２に相当する部位が形成されていないが、括れ部３１は形成されているため、第１の実施の形態と同様の効果を奏する。

【0074】

又、第１の実施の形態の効果に加えて、更に以下の効果を奏する。すなわち、根元部分において括れ部３３が形成されるが、発光素子実装部３０の上面に形成された傾斜面３０ｆ及び３０ｇにより、表面積を増加させ、放熱性を向上させることができる。

【0075】

以上、好ましい実施の形態及びその変形例について詳説したが、上述した実施の形態及びその変形例に制限されることはなく、特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、上述した実施の形態及びその変形例に種々の変形及び置換を加えることができる。

【0076】

例えば、発光素子１１０は、波長が７８０ｎｍの半導体レーザチップには限定されず、波長が４０５ｎｍや６５０ｎｍ等の半導体レーザチップとしてもよい。或いは、複数の波長を出射可能な半導体レーザチップとしてもよい。

【0077】

又、第１の実施の形態の変形例１と変形例２とを組合わせることもできる。

【0078】

又、製造工程において、例えば、図６に示す工程の前に、図７に示す工程を行ってもよい。受光素子実装部４０を形成した後に、素子付面３０ａの位置出しを行うことで、コイニングポンチ９２０の位置を受光素子実装部４０の形成位置と対比させることができる。このため、受光素子実装部４０に対する素子付面３０ａの位置出し精度を向上させることができる。

【符号の説明】

【0079】

１、１Ａ、１Ｂ 半導体パッケージ用ステム
１０、１０Ａ、１０Ｂ アイレット
２０ 基体部
２０ａ 基体部の上面
２０ｂ 基体部の下面
２０ｘ、２０ｙ 切り欠き部
３０、３０Ａ、３０Ｂ 発光素子実装部
３０ａ 素子付面
３０ｂ 発光素子実装部の上面
３０ｃ、３０ｈ 発光素子実装部の背面
３０ｄ、３０ｅ、３０ｉ 発光素子実装部の側面
３０ｆ、３０ｇ 発光素子実装部の傾斜面
３１、３３ 括れ部
３２、２５０ 突起部
４０ 受光素子実装部
５１、５２、５３ リード
６０ 封止部
１００ 半導体パッケージ
１１０ 発光素子
１２０ 受光素子
１３０ キャップ
１３０ｘ 開口部
１４０ 接着剤
１５０ 透明部材
１９０ 発光エリア
２００ 金属部材
２００ａ 金属部材の上面
３００ 柱状部
３００ａ 柱状部の正面
３００ｂ 柱状部の上面
３００ｃ 柱状部の背面
９００ コイニングダイ
９００ａ コイニングダイの上面
９０１、９１１、９２１、９３１、９４１ 凹部
９１０、９２０、９３０、９４０ コイニングポンチ
９１０ａ、９２０ａ、９３０ａ、９４０ａ コイニングポンチの下面
９１１ａ、９２１ａ 凹部の底面
９４１ｆ、９４１ｇ 凹部の傾斜面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】