JP2000150691A - 光半導体素子収納用パッケージ - Google Patents
光半導体素子収納用パッケージInfo
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- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】光半導体素子を冷却する電子冷却素子の熱が光
半導体素子に作用して電子冷却素子による光半導体素子
の冷却効率が低下する。 【解決手段】上面に光半導体素子4が電子冷却素子5を
介して載置される載置部1aを有する基体1と、前記基
体1上に光半導体素子載置部1aを囲繞するようにして
取着され、側部に貫通孔2a及び切欠部2bを有する枠
体2と、前記貫通孔2aもしくは貫通孔2a周辺の枠体
2に取着され、光ファイバー部材11が接合される筒状
の固定部材9と、前記切欠部2bに挿着され、絶縁体7
に光半導体素子4の各電極が電気的に接続されるメタラ
イズ配線層8が形成されているセラミック端子体6と、
前記枠体2の上面に取着され、光半導体素子4を気密に
封止する蓋部材3とからなる光半導体素子収納用パッケ
ージであって、前記セラミック端子体6の絶縁体7がム
ライト質焼結体から成る。
半導体素子に作用して電子冷却素子による光半導体素子
の冷却効率が低下する。 【解決手段】上面に光半導体素子4が電子冷却素子5を
介して載置される載置部1aを有する基体1と、前記基
体1上に光半導体素子載置部1aを囲繞するようにして
取着され、側部に貫通孔2a及び切欠部2bを有する枠
体2と、前記貫通孔2aもしくは貫通孔2a周辺の枠体
2に取着され、光ファイバー部材11が接合される筒状
の固定部材9と、前記切欠部2bに挿着され、絶縁体7
に光半導体素子4の各電極が電気的に接続されるメタラ
イズ配線層8が形成されているセラミック端子体6と、
前記枠体2の上面に取着され、光半導体素子4を気密に
封止する蓋部材3とからなる光半導体素子収納用パッケ
ージであって、前記セラミック端子体6の絶縁体7がム
ライト質焼結体から成る。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は光半導体素子を収容
するための光半導体素子収納用パッケージに関するもの
である。
するための光半導体素子収納用パッケージに関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】従来、光半導体素子を収容するための光
半導体素子収納用パッケージは、一般に鉄ーニッケルー
コバルト合金や銅ータングステン合金等の金属材料から
成り、上面中央部に光半導体素子が電子冷却素子を間に
挟んで載置される載置部を有する基体と、前記光半導体
素子載置部を囲繞するようにして基体上に銀ロウ等のロ
ウ材を介して接合され、側部に貫通孔及び切欠部を有す
る鉄ーニッケルーコバルト合金等の金属材料から成る枠
体と、前記枠体の貫通孔もしくは貫通孔周辺の枠体に取
着され、内部に光信号が伝達される空間を有する鉄ーニ
ッケルーコバルト合金等の金属材料から成る筒状の固定
部材と、前記筒状の固定部材に融点が300〜400℃
の金ー錫合金等の低融点ロウ材を介して取着された固定
部材の内部を塞ぐ非晶質ガラス等から成る透光性部材
と、前記枠体の切欠部に挿着され、酸化アルミニウム質
焼結体から成る絶縁体に光半導体素子の各電極がボンデ
ィングワイヤを介して電気的に接続されるメタライズ配
線層が形成されているセラミック端子体と、前記枠体の
上面に取着され、光半導体素子を気密に封止する蓋部材
とから構成されており、前記基体の光半導体素子載置部
に光半導体素子を間にペルチェ素子等の電子冷却素子を
挟んで載置固定させるとともに該光半導体素子の各電極
をボンディングワイヤを介してセラミック端子体のメタ
ライズ配線層に電気的に接続し、しかる後、前記枠体の
上面に蓋部材を接合させ、基体と枠体と蓋部材とから成
る容器内部に光半導体素子を気密に収容するとともに筒
状固定部材に光ファイバー部材を、例えば、YAG溶接
等により取着することによって製品としての光半導体装
置となる。
半導体素子収納用パッケージは、一般に鉄ーニッケルー
コバルト合金や銅ータングステン合金等の金属材料から
成り、上面中央部に光半導体素子が電子冷却素子を間に
挟んで載置される載置部を有する基体と、前記光半導体
素子載置部を囲繞するようにして基体上に銀ロウ等のロ
ウ材を介して接合され、側部に貫通孔及び切欠部を有す
る鉄ーニッケルーコバルト合金等の金属材料から成る枠
体と、前記枠体の貫通孔もしくは貫通孔周辺の枠体に取
着され、内部に光信号が伝達される空間を有する鉄ーニ
ッケルーコバルト合金等の金属材料から成る筒状の固定
部材と、前記筒状の固定部材に融点が300〜400℃
の金ー錫合金等の低融点ロウ材を介して取着された固定
部材の内部を塞ぐ非晶質ガラス等から成る透光性部材
と、前記枠体の切欠部に挿着され、酸化アルミニウム質
焼結体から成る絶縁体に光半導体素子の各電極がボンデ
ィングワイヤを介して電気的に接続されるメタライズ配
線層が形成されているセラミック端子体と、前記枠体の
上面に取着され、光半導体素子を気密に封止する蓋部材
とから構成されており、前記基体の光半導体素子載置部
に光半導体素子を間にペルチェ素子等の電子冷却素子を
挟んで載置固定させるとともに該光半導体素子の各電極
をボンディングワイヤを介してセラミック端子体のメタ
ライズ配線層に電気的に接続し、しかる後、前記枠体の
上面に蓋部材を接合させ、基体と枠体と蓋部材とから成
る容器内部に光半導体素子を気密に収容するとともに筒
状固定部材に光ファイバー部材を、例えば、YAG溶接
等により取着することによって製品としての光半導体装
置となる。
【0003】かかる光半導体装置は電子冷却素子により
光半導体素子を冷却しつつ光半導体素子に外部電気回路
から供給される駆動信号によって光励起を起こさせ、該
励起した光を透光性部材を介し光ファイバー部材に授受
させるとともに該光ファイバー部材の光ファイバー内を
伝達させることによって高速通信等に使用される。
光半導体素子を冷却しつつ光半導体素子に外部電気回路
から供給される駆動信号によって光励起を起こさせ、該
励起した光を透光性部材を介し光ファイバー部材に授受
させるとともに該光ファイバー部材の光ファイバー内を
伝達させることによって高速通信等に使用される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来の光半導体素子収納用パッケージにおいては、基体及
び枠体を形成している鉄ーニッケルーコバルト合金や銅
ータングステン合金等の金属材料やセラミック端子体の
絶縁体を形成している酸化アルミニウム質焼結体の熱伝
導率が15W/m・k以上であることから、光半導体素
子をペルチェ素子等の電子冷却素子で冷却しつつ外部電
気回路から供給される駆動信号によって光励起させた場
合、ペルチエ素子等の電子冷却素子は光半導体素子が載
置される上面側は低温となっているものの基体と接する
下面側は高温(約100℃)となっているため電子冷却
素子の発する熱が基体、枠体、セラミック端子体及びボ
ンディングワイヤを介して光半導体素子に大きく作用
し、この電子冷却素子の熱によって光半導体素子の電子
冷却素子による冷却効率が大きく低下してしまうという
欠点を有していた。そのため従来は光半導体素子が作動
時に発する熱と、基体、枠体等を介して光半導体素子に
伝達される電子冷却素子の熱の両方を吸収するために電
子冷却素子の出力を高いものとする必要があった。
来の光半導体素子収納用パッケージにおいては、基体及
び枠体を形成している鉄ーニッケルーコバルト合金や銅
ータングステン合金等の金属材料やセラミック端子体の
絶縁体を形成している酸化アルミニウム質焼結体の熱伝
導率が15W/m・k以上であることから、光半導体素
子をペルチェ素子等の電子冷却素子で冷却しつつ外部電
気回路から供給される駆動信号によって光励起させた場
合、ペルチエ素子等の電子冷却素子は光半導体素子が載
置される上面側は低温となっているものの基体と接する
下面側は高温(約100℃)となっているため電子冷却
素子の発する熱が基体、枠体、セラミック端子体及びボ
ンディングワイヤを介して光半導体素子に大きく作用
し、この電子冷却素子の熱によって光半導体素子の電子
冷却素子による冷却効率が大きく低下してしまうという
欠点を有していた。そのため従来は光半導体素子が作動
時に発する熱と、基体、枠体等を介して光半導体素子に
伝達される電子冷却素子の熱の両方を吸収するために電
子冷却素子の出力を高いものとする必要があった。
【0005】本発明は上記欠点に鑑み案出されたもの
で、その目的は電子冷却素子の熱が光半導体素子に作用
するのを有効に防止し、低出力の電子冷却素子によって
も光半導体素子を常に適温として光半導体素子を長期間
にわたり正常に、かつ安定に作動させることができる光
半導体素子収納用パッケージを提供することにある。
で、その目的は電子冷却素子の熱が光半導体素子に作用
するのを有効に防止し、低出力の電子冷却素子によって
も光半導体素子を常に適温として光半導体素子を長期間
にわたり正常に、かつ安定に作動させることができる光
半導体素子収納用パッケージを提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、上面に光半導
体素子が電子冷却素子を介して載置される載置部を有す
る基体と、前記基体上に光半導体素子載置部を囲繞する
ようにして取着され、側部に貫通孔及び切欠部を有する
枠体と、前記貫通孔もしくは貫通孔周辺の枠体に取着さ
れ、光ファイバー部材が接合される筒状の固定部材と、
前記切欠部に挿着され、絶縁体に光半導体素子の各電極
が電気的に接続されるメタライズ配線層が形成されてい
るセラミック端子体と、前記枠体の上面に取着され、光
半導体素子を気密に封止する蓋部材とからなる光半導体
素子収納用パッケージであって、前記セラミック端子体
の絶縁体がムライト質焼結体から成ることを特徴とする
ものである。
体素子が電子冷却素子を介して載置される載置部を有す
る基体と、前記基体上に光半導体素子載置部を囲繞する
ようにして取着され、側部に貫通孔及び切欠部を有する
枠体と、前記貫通孔もしくは貫通孔周辺の枠体に取着さ
れ、光ファイバー部材が接合される筒状の固定部材と、
前記切欠部に挿着され、絶縁体に光半導体素子の各電極
が電気的に接続されるメタライズ配線層が形成されてい
るセラミック端子体と、前記枠体の上面に取着され、光
半導体素子を気密に封止する蓋部材とからなる光半導体
素子収納用パッケージであって、前記セラミック端子体
の絶縁体がムライト質焼結体から成ることを特徴とする
ものである。
【0007】本発明の光半導体素子収納用パッケージに
よればセラミック端子体の絶縁体を、熱伝導率が約5W
/m・kと低くく熱を伝え難いムライト質焼結体で形成
したことから光半導体素子をペルチェ素子等の電子冷却
素子で冷却しつつ外部電気回路から供給される駆動信号
によって光励起させた場合、電子冷却素子の発した熱が
基体、枠体、セラミック端子体及びボンディングワイヤ
を介して光半導体素子に作用しようとしてもその熱の伝
達はセラミック端子体で遮断されて光半導体素子に作用
することはなく、その結果、光半導体素子の電子冷却素
子による冷却効率が高いものとなり、低出力の電子冷却
素子でも光半導体素子を常に適温として光半導体素子を
長期間にわたり正常、かつ安定に作動させることが可能
となる。
よればセラミック端子体の絶縁体を、熱伝導率が約5W
/m・kと低くく熱を伝え難いムライト質焼結体で形成
したことから光半導体素子をペルチェ素子等の電子冷却
素子で冷却しつつ外部電気回路から供給される駆動信号
によって光励起させた場合、電子冷却素子の発した熱が
基体、枠体、セラミック端子体及びボンディングワイヤ
を介して光半導体素子に作用しようとしてもその熱の伝
達はセラミック端子体で遮断されて光半導体素子に作用
することはなく、その結果、光半導体素子の電子冷却素
子による冷却効率が高いものとなり、低出力の電子冷却
素子でも光半導体素子を常に適温として光半導体素子を
長期間にわたり正常、かつ安定に作動させることが可能
となる。
【0008】
【発明の実施の形態】次に、本発明を添付図面に基づき
説明に説明する。図1乃至図3は本発明の光半導体素子
収納用パッケージの一実施例を示し、1は基体、2は枠
体、3は蓋部材である。この基体1と枠体2と蓋部材3
とで内部に光半導体素子4を収容するための容器が構成
される。
説明に説明する。図1乃至図3は本発明の光半導体素子
収納用パッケージの一実施例を示し、1は基体、2は枠
体、3は蓋部材である。この基体1と枠体2と蓋部材3
とで内部に光半導体素子4を収容するための容器が構成
される。
【0009】前記基体1は光半導体素子4を支持するた
めの支持部材として作用し、その上面の略中央部に光半
導体素子4を載置するための載置部1aを有し、該載置
部1aには光半導体素子4が間にペルチェ素子等の電子
冷却素子5を挟んで金−シリコンロウ材等の接着剤によ
り接着固定される。
めの支持部材として作用し、その上面の略中央部に光半
導体素子4を載置するための載置部1aを有し、該載置
部1aには光半導体素子4が間にペルチェ素子等の電子
冷却素子5を挟んで金−シリコンロウ材等の接着剤によ
り接着固定される。
【0010】前記基体1は鉄ーニッケルーコバルト合金
や銅ータングステン合金等の金属材料から成り、例え
ば、鉄ーニッケルーコバルト合金から成る場合、鉄ーニ
ッケルーコバルト合金のインゴット(塊)に圧延加工法
や打ち抜き加工法等、従来周知の金属加工法を施すこと
によって製作される。
や銅ータングステン合金等の金属材料から成り、例え
ば、鉄ーニッケルーコバルト合金から成る場合、鉄ーニ
ッケルーコバルト合金のインゴット(塊)に圧延加工法
や打ち抜き加工法等、従来周知の金属加工法を施すこと
によって製作される。
【0011】なお、前記基体1はその外表面に耐蝕性に
優れ、かつロウ材に対して濡れ性が良い金属、具体的に
は厚さ2〜6μmのニッケル層と厚さ0.5〜5μmの
金層を順次、メッキ法により被着させておくと、基体1
が酸化腐蝕するのを有効に防止することができるととも
に基体1上面に光半導体素子4の下部に配されるペルチ
ェ素子等の電子冷却素子5を強固に接着固定させること
かできる。従って、前記基体1は酸化腐蝕を有効に防止
し、かつ上面に光半導体素子4の下部に配されるペルチ
ェ素子等の電子冷却素子5を強固に接着固定させる場合
にはその外表面に厚さ2〜6μmのニッケル層と厚さ
0.5〜5μmの金層を順次、メッキ法により被着させ
ておくことが好ましい。
優れ、かつロウ材に対して濡れ性が良い金属、具体的に
は厚さ2〜6μmのニッケル層と厚さ0.5〜5μmの
金層を順次、メッキ法により被着させておくと、基体1
が酸化腐蝕するのを有効に防止することができるととも
に基体1上面に光半導体素子4の下部に配されるペルチ
ェ素子等の電子冷却素子5を強固に接着固定させること
かできる。従って、前記基体1は酸化腐蝕を有効に防止
し、かつ上面に光半導体素子4の下部に配されるペルチ
ェ素子等の電子冷却素子5を強固に接着固定させる場合
にはその外表面に厚さ2〜6μmのニッケル層と厚さ
0.5〜5μmの金層を順次、メッキ法により被着させ
ておくことが好ましい。
【0012】また前記基体1の上面には、光半導体素子
4が載置される載置部1aを囲繞するようにして枠体2
が接合されており、該枠体2の内側に光半導体素子4を
収容するための空所が形成されている。
4が載置される載置部1aを囲繞するようにして枠体2
が接合されており、該枠体2の内側に光半導体素子4を
収容するための空所が形成されている。
【0013】前記枠体2は鉄ーニッケルーコバルト合金
や鉄ーニッケル合金等の金属材料から成り、例えば、鉄
ーニッケルーコバルト合金等のインゴット(塊)をプレ
ス加工により枠状とすることによって形成され、基体1
への取着は基体1上面と枠体2の下面とを銀ロウ材を介
しロウ付けすることによって行われている。
や鉄ーニッケル合金等の金属材料から成り、例えば、鉄
ーニッケルーコバルト合金等のインゴット(塊)をプレ
ス加工により枠状とすることによって形成され、基体1
への取着は基体1上面と枠体2の下面とを銀ロウ材を介
しロウ付けすることによって行われている。
【0014】更に前記枠体2はその側部に貫通孔2aが
設けてあり、該貫通孔2aの内壁面には筒状の固定部材
9が取着され、更に筒状の固定部材9の内側の一端には
透光性部材10が取着されている。
設けてあり、該貫通孔2aの内壁面には筒状の固定部材
9が取着され、更に筒状の固定部材9の内側の一端には
透光性部材10が取着されている。
【0015】前記枠体2の側部に形成されている貫通孔
2aは固定部材9を枠体2に取着するための取着孔とし
て作用し、枠体2の側部に従来周知のドリル孔あけ加工
を施すことによって所定形状に形成される。
2aは固定部材9を枠体2に取着するための取着孔とし
て作用し、枠体2の側部に従来周知のドリル孔あけ加工
を施すことによって所定形状に形成される。
【0016】前記枠体2の貫通孔2aに取着されている
固定部材9は光ファイバー部材11を枠体2に固定する
際の下地固定部材として作用するとともに光半導体素子
4が励起した光を光ファイバー部材11に伝達させる作
用をなし、その内側の一端には、例えば、透光性部材1
0が取着され、また外側の一端には光ファイバー部材1
1が取着接続される。
固定部材9は光ファイバー部材11を枠体2に固定する
際の下地固定部材として作用するとともに光半導体素子
4が励起した光を光ファイバー部材11に伝達させる作
用をなし、その内側の一端には、例えば、透光性部材1
0が取着され、また外側の一端には光ファイバー部材1
1が取着接続される。
【0017】前記筒状の固定部材9は鉄ーニッケルーコ
バルト合金や鉄ーニッケル合金等の金属材料から成り、
例えば、鉄ーニッケル合金のインゴット(塊)をプレス
加工により筒状とすることによって形成される。
バルト合金や鉄ーニッケル合金等の金属材料から成り、
例えば、鉄ーニッケル合金のインゴット(塊)をプレス
加工により筒状とすることによって形成される。
【0018】また前記固定部材9はその内側の一端に、
例えば、透光性部材10が取着されており、該透光性部
材10は固定部材9の内部空間を塞ぎ、基体1と枠体2
と蓋部材3とから成る容器の気密封止を保持させるとと
もに固定部材9の内部空間を伝達する光半導体素子4の
励起した光をそのまま固定部材9に取着接続される光フ
ァイバー部材11に伝達させる作用をなす。
例えば、透光性部材10が取着されており、該透光性部
材10は固定部材9の内部空間を塞ぎ、基体1と枠体2
と蓋部材3とから成る容器の気密封止を保持させるとと
もに固定部材9の内部空間を伝達する光半導体素子4の
励起した光をそのまま固定部材9に取着接続される光フ
ァイバー部材11に伝達させる作用をなす。
【0019】前記透光性部材10は例えば、酸化珪素、
酸化鉛を主成分とした鉛系及びホウ酸、ケイ砂を主成分
としたホウケイ酸系の非晶質ガラスで形成されており、
該非晶質ガラスは結晶軸が存在しないことから光半導体
素子4の励起する光を透光性部材10を通過させて光フ
ァイバー部材11に授受させる場合、光半導体素子4の
励起した光は透光性部材10で複屈折を起こすことはな
くそのまま光ファイバー部材11に授受されることとな
り、その結果、光半導体素子4が励起した光の光ファイ
バー部材11への授受が高効率となって光信号の伝送効
率を高いものとなすことができる。
酸化鉛を主成分とした鉛系及びホウ酸、ケイ砂を主成分
としたホウケイ酸系の非晶質ガラスで形成されており、
該非晶質ガラスは結晶軸が存在しないことから光半導体
素子4の励起する光を透光性部材10を通過させて光フ
ァイバー部材11に授受させる場合、光半導体素子4の
励起した光は透光性部材10で複屈折を起こすことはな
くそのまま光ファイバー部材11に授受されることとな
り、その結果、光半導体素子4が励起した光の光ファイ
バー部材11への授受が高効率となって光信号の伝送効
率を高いものとなすことができる。
【0020】前記透光性部材10の固定部材9への取着
は例えば、図3に示すように、透光性部材10の外周部
に予めメタライズ層12を被着させておき、該メタライ
ズ層12と固定部材9とを金一錫合金等のロウ材を介し
ロウ付けすることによって行われる。この場合、透光性
部材10の固定部材9への取着が金一錫合金等によるロ
ウ付けにより行われることから取着の信頼性が高いもの
となり、これによって固定部材9と透光性部材10との
取着部における光半導体素子4を収容する容器の気密封
止が完全となり、容器内部に収容する光半導体素子4を
長期間にわたり正常、かつ安定に作動させることができ
る。
は例えば、図3に示すように、透光性部材10の外周部
に予めメタライズ層12を被着させておき、該メタライ
ズ層12と固定部材9とを金一錫合金等のロウ材を介し
ロウ付けすることによって行われる。この場合、透光性
部材10の固定部材9への取着が金一錫合金等によるロ
ウ付けにより行われることから取着の信頼性が高いもの
となり、これによって固定部材9と透光性部材10との
取着部における光半導体素子4を収容する容器の気密封
止が完全となり、容器内部に収容する光半導体素子4を
長期間にわたり正常、かつ安定に作動させることができ
る。
【0021】なお、前記透光性部材10の外周部に予め
被着されているメタライズ層12は透光性部材10を構
成する非晶質ガラスの融点が約700℃と低く、従来周
知のMo−Mn法を採用することによって形成すること
かできないことから図3に示すように、非晶質ガラスに
対して活性があり、強固に接合するチタン、チタンータ
ングステン、窒化タンタルの少なくとも1種から成る第
1層12aと、この第1層12aが透光性部材10を固
定部材9にロウ付けする際の熱によって後述する第3層
12cに拡散し、メタライズ層12の透光性部材10に
対する接合強度が低下するのを有効に防止する白金、ニ
ッケル、ニッケルークロムの少なくとも1種から成る第
2層12bと、メタライズ層12に対するロウ材の濡れ
性を改善し、メタライズ層12にロウ材を強固に接合さ
せて透光性部材10を固定部材9に強固に取着させる
金、白金、銅の少なくとも1種から成る第3層12cと
を順次、積層させることによって形成されており、特に
チタンー白金ー金を順次積層させて形成したメタライズ
層12は透光性部材10との接合強度が強く、かつロウ
材との濡れ性が良好で透光性部材10を固定部材9にロ
ウ付けすることが可能なことからメタライズ層12とし
て極めて好適である。
被着されているメタライズ層12は透光性部材10を構
成する非晶質ガラスの融点が約700℃と低く、従来周
知のMo−Mn法を採用することによって形成すること
かできないことから図3に示すように、非晶質ガラスに
対して活性があり、強固に接合するチタン、チタンータ
ングステン、窒化タンタルの少なくとも1種から成る第
1層12aと、この第1層12aが透光性部材10を固
定部材9にロウ付けする際の熱によって後述する第3層
12cに拡散し、メタライズ層12の透光性部材10に
対する接合強度が低下するのを有効に防止する白金、ニ
ッケル、ニッケルークロムの少なくとも1種から成る第
2層12bと、メタライズ層12に対するロウ材の濡れ
性を改善し、メタライズ層12にロウ材を強固に接合さ
せて透光性部材10を固定部材9に強固に取着させる
金、白金、銅の少なくとも1種から成る第3層12cと
を順次、積層させることによって形成されており、特に
チタンー白金ー金を順次積層させて形成したメタライズ
層12は透光性部材10との接合強度が強く、かつロウ
材との濡れ性が良好で透光性部材10を固定部材9にロ
ウ付けすることが可能なことからメタライズ層12とし
て極めて好適である。
【0022】更に前記チタン、チタンータングステン、
窒化タンタルの少なくとも1種から成る第1層12a
と、白金、ニッケル、ニッケルークロムの少なくとも1
種から成る第2層12bと、金、白金、銅の少なくとも
1種から成る第3層12cとの3層椿造を有するメタラ
イズ層12はその各々の金属材料、窒化物を透光性部材
10の外周部にスパッタリング法や蒸着法、イオンプレ
ーティング法、メッキ法等により順次、所定厚みに被着
させることによって形成される。
窒化タンタルの少なくとも1種から成る第1層12a
と、白金、ニッケル、ニッケルークロムの少なくとも1
種から成る第2層12bと、金、白金、銅の少なくとも
1種から成る第3層12cとの3層椿造を有するメタラ
イズ層12はその各々の金属材料、窒化物を透光性部材
10の外周部にスパッタリング法や蒸着法、イオンプレ
ーティング法、メッキ法等により順次、所定厚みに被着
させることによって形成される。
【0023】また更に前記メタライズ層12をチタン、
チタンータングステン、窒化タンタルの少なくとも1種
から成る第1層12aと、白金、ニッケル、ニッケルー
クロムの少なくとも1種から成る第2層12bと、金、
白金、銅の少なくとも1種から成る第3層12cとで形
成する場合、第1層12aの層厚は500オングストロ
ーム未満となるとメタライズ層12の透光性部材10に
対する接合強度が弱くなる傾向にあり、また2000オ
ングストロームを超えると透光性部材10に第1層12
aを被着させる際に第1層12a中に大きな応力が発生
内在し、該内在応力によって第1層12aが透光性部材
10より剥離し易くなる傾向にあることから第1層12
aの厚みは500オングストローム乃至2000オング
ストロームの範囲としておくことが好ましく、第2層1
2bの層厚は500オングストローム未満となると透光
性部材10を固定部材9にロウ付けする際の熱によって
第1層12aが第3層12cに拡散するのを有効に防止
することができず、メタライズ層12の透光性部材10
に対する接合強度が低下してしまう危険性があり、また
10000オングストロームを超えると第1層12a上
に第2層12bを被着させる際に第2層12b中に大き
な応力が発生内在し、該内在応力によって第2層12b
が第1層12aより剥離し易くなる傾向にあることから
第2層12bの厚みは500オングストローム乃至10
000オングストロームの範囲としておくことが好まし
く、第3層12cの層厚は0.5μm未満であるとメタ
ライズ層12に対するロウ材の濡れ性が大きく改善され
ず、透光性部材10を固定部材9に強固にロウ付け取着
するのが困難となる傾向にあり、また5μmを超えると
第2層12b上に第3層12cを被着させる際に第3層
12c中に大きな応力が発生内在し、該内在応力によっ
て第3層12cが第2層12bより剥離し易くなる傾向
にあることから第3層12cの厚みは0.5μm乃至5
μmの範囲としておくことが好ましい。
チタンータングステン、窒化タンタルの少なくとも1種
から成る第1層12aと、白金、ニッケル、ニッケルー
クロムの少なくとも1種から成る第2層12bと、金、
白金、銅の少なくとも1種から成る第3層12cとで形
成する場合、第1層12aの層厚は500オングストロ
ーム未満となるとメタライズ層12の透光性部材10に
対する接合強度が弱くなる傾向にあり、また2000オ
ングストロームを超えると透光性部材10に第1層12
aを被着させる際に第1層12a中に大きな応力が発生
内在し、該内在応力によって第1層12aが透光性部材
10より剥離し易くなる傾向にあることから第1層12
aの厚みは500オングストローム乃至2000オング
ストロームの範囲としておくことが好ましく、第2層1
2bの層厚は500オングストローム未満となると透光
性部材10を固定部材9にロウ付けする際の熱によって
第1層12aが第3層12cに拡散するのを有効に防止
することができず、メタライズ層12の透光性部材10
に対する接合強度が低下してしまう危険性があり、また
10000オングストロームを超えると第1層12a上
に第2層12bを被着させる際に第2層12b中に大き
な応力が発生内在し、該内在応力によって第2層12b
が第1層12aより剥離し易くなる傾向にあることから
第2層12bの厚みは500オングストローム乃至10
000オングストロームの範囲としておくことが好まし
く、第3層12cの層厚は0.5μm未満であるとメタ
ライズ層12に対するロウ材の濡れ性が大きく改善され
ず、透光性部材10を固定部材9に強固にロウ付け取着
するのが困難となる傾向にあり、また5μmを超えると
第2層12b上に第3層12cを被着させる際に第3層
12c中に大きな応力が発生内在し、該内在応力によっ
て第3層12cが第2層12bより剥離し易くなる傾向
にあることから第3層12cの厚みは0.5μm乃至5
μmの範囲としておくことが好ましい。
【0024】更に前記枠体2はその側部に切欠部2bが
形成されており、該切欠部2bにはセラミック端子体6
が挿着されている。
形成されており、該切欠部2bにはセラミック端子体6
が挿着されている。
【0025】前記セラミック端子体6は電気絶縁材料か
ら成る絶縁体7と複数個のメタライズ配線層8とから成
り、メタライズ配線層8を枠体2に対し電気的絶縁をも
って枠体2の内側から外側にかけて配設する作用をな
し、絶縁体7の側面に予めメタライズ金属層を被着させ
ておくとともに該メタライズ金属層を枠体2の切欠部2
a内壁面に銀ロウ等のロウ材を介し取着することによっ
て枠体2の切欠部2aに挿着される。
ら成る絶縁体7と複数個のメタライズ配線層8とから成
り、メタライズ配線層8を枠体2に対し電気的絶縁をも
って枠体2の内側から外側にかけて配設する作用をな
し、絶縁体7の側面に予めメタライズ金属層を被着させ
ておくとともに該メタライズ金属層を枠体2の切欠部2
a内壁面に銀ロウ等のロウ材を介し取着することによっ
て枠体2の切欠部2aに挿着される。
【0026】前記セラミック端子体6の絶縁体7はムラ
イト質焼結体から成り、該ムライト質焼結体の熱伝導率
は約5W/m・kと低くく熱を伝え難いことから光半導
体素子4をペルチェ素子等の電子冷却素子5で冷却しつ
つ外部電気回路から供給される駆動信号によって光励起
させた場合、電子冷却素子5の発した熱が基体1、枠体
2、セラミック端子体6及び後述するボンディングワイ
ヤ12を介して光半導体素子4に作用しようとしてもそ
の熱の伝達はセラミック端子体6で遮断されて光半導体
素子4に作用することはなく、その結果、光半導体素子
4の電子冷却素子5による冷却効率が高いものとなり、
低出力の電子冷却素子でも光半導体素子4を常に適温と
して光半導体素子4を長期間にわたり正常、かつ安定に
作動させることが可能となる。
イト質焼結体から成り、該ムライト質焼結体の熱伝導率
は約5W/m・kと低くく熱を伝え難いことから光半導
体素子4をペルチェ素子等の電子冷却素子5で冷却しつ
つ外部電気回路から供給される駆動信号によって光励起
させた場合、電子冷却素子5の発した熱が基体1、枠体
2、セラミック端子体6及び後述するボンディングワイ
ヤ12を介して光半導体素子4に作用しようとしてもそ
の熱の伝達はセラミック端子体6で遮断されて光半導体
素子4に作用することはなく、その結果、光半導体素子
4の電子冷却素子5による冷却効率が高いものとなり、
低出力の電子冷却素子でも光半導体素子4を常に適温と
して光半導体素子4を長期間にわたり正常、かつ安定に
作動させることが可能となる。
【0027】前記セラミック端子体6のムライト質焼結
体から成る絶縁体7は、例えば、酸化アルミニウム、酸
化珪素等の原料粉末に適当な有機バインダー、溶剤等を
添加混合して泥漿物を作るとともに、該泥漿物をドクタ
ーブレード法やカレンダーロール法を採用することによ
ってセラミックグリーンシート(セラミック生シート)
と成し、しかる後、前記セラミックグリーンシートに適
当な打ち抜き加工を施すとともにこれを複数枚積層し、
約1500℃の温度で焼成することによって製作され
る。
体から成る絶縁体7は、例えば、酸化アルミニウム、酸
化珪素等の原料粉末に適当な有機バインダー、溶剤等を
添加混合して泥漿物を作るとともに、該泥漿物をドクタ
ーブレード法やカレンダーロール法を採用することによ
ってセラミックグリーンシート(セラミック生シート)
と成し、しかる後、前記セラミックグリーンシートに適
当な打ち抜き加工を施すとともにこれを複数枚積層し、
約1500℃の温度で焼成することによって製作され
る。
【0028】また前記セラミック端子体6には枠体2の
内側から外側にかけて導出する複数個のメタライズ配線
層8が埋設されており、該メタライズ配線層8の枠体2
の内側に位置する領域には光半導体素子4の各電極がボ
ンディングワイヤ12を介して電気的に接続され、また
枠体2の外側に位置する領域には外部電気回路と接続さ
れる外部リード端子13が銀ロウ等のロウ材を介し取着
されている。
内側から外側にかけて導出する複数個のメタライズ配線
層8が埋設されており、該メタライズ配線層8の枠体2
の内側に位置する領域には光半導体素子4の各電極がボ
ンディングワイヤ12を介して電気的に接続され、また
枠体2の外側に位置する領域には外部電気回路と接続さ
れる外部リード端子13が銀ロウ等のロウ材を介し取着
されている。
【0029】前記メタライズ配線層8は半導体素子4の
各電極を外部電気回路に接続する際の導電路として作用
し、タングステン、モリブデン、マンガン等の高融点金
属粉末により形成されている。
各電極を外部電気回路に接続する際の導電路として作用
し、タングステン、モリブデン、マンガン等の高融点金
属粉末により形成されている。
【0030】前記メタライズ配線層8はタングステン、
モリブデン、マンガン等の高融点金属粉末に適当な有機
バインダー、溶剤等を添加混合して得た金属ペーストを
絶縁体7となるセラミックグリーンシートに予め従来周
知のスクリーン印刷法により所定パターンに印刷塗布し
ておくことによって絶縁体7に形成される。
モリブデン、マンガン等の高融点金属粉末に適当な有機
バインダー、溶剤等を添加混合して得た金属ペーストを
絶縁体7となるセラミックグリーンシートに予め従来周
知のスクリーン印刷法により所定パターンに印刷塗布し
ておくことによって絶縁体7に形成される。
【0031】なお、前記メタライズ配線層8はその露出
する表面にニッケル、金等の耐蝕性に優れ、かつロウ材
との濡れ性に優れる金属を1μm〜20μmの厚みにメ
ッキ法により被着させておくと、メタライズ配線層8の
酸化腐蝕を有効に防止することができるとともにメタラ
イズ配線層8への外部リード端子13のロウ付けを強固
となすことができる。従って、前記メタライズ配線層8
は、その露出する表面にニッケル、金等の耐蝕性に優
れ、かつロウ材との濡れ性に優れる金属を1μm〜20
μmの厚みに被着させておくことが好ましい。
する表面にニッケル、金等の耐蝕性に優れ、かつロウ材
との濡れ性に優れる金属を1μm〜20μmの厚みにメ
ッキ法により被着させておくと、メタライズ配線層8の
酸化腐蝕を有効に防止することができるとともにメタラ
イズ配線層8への外部リード端子13のロウ付けを強固
となすことができる。従って、前記メタライズ配線層8
は、その露出する表面にニッケル、金等の耐蝕性に優
れ、かつロウ材との濡れ性に優れる金属を1μm〜20
μmの厚みに被着させておくことが好ましい。
【0032】また前記メタライズ配線層8には外部リー
ド端子13が銀ロウ等のロウ材を介してロウ付け取着さ
れており、該外部リード端子13は容器内部に収容する
光半導体素子4の各電極を外部電気回路に電気的に接続
する作用をなし、外部リード端子13を外部電気回路に
接続することによって容器内部に収容される光半導体素
子4はボンディングワイヤ12、メタライズ配線層8及
び外部リード端子13を介して外部電気回路に接続され
ることとなる。
ド端子13が銀ロウ等のロウ材を介してロウ付け取着さ
れており、該外部リード端子13は容器内部に収容する
光半導体素子4の各電極を外部電気回路に電気的に接続
する作用をなし、外部リード端子13を外部電気回路に
接続することによって容器内部に収容される光半導体素
子4はボンディングワイヤ12、メタライズ配線層8及
び外部リード端子13を介して外部電気回路に接続され
ることとなる。
【0033】前記外部リード端子13は鉄ーニッケルー
コバルト合金や鉄ーニッケル合金等の金属材料から成
り、例えば、鉄ーニッケルーコバルト合金等の金属材料
から成るインゴット(塊)に圧延加工法や打ち抜き加工
法等、従来周知の金属加工法を施すことによって所定の
形状に形成される。
コバルト合金や鉄ーニッケル合金等の金属材料から成
り、例えば、鉄ーニッケルーコバルト合金等の金属材料
から成るインゴット(塊)に圧延加工法や打ち抜き加工
法等、従来周知の金属加工法を施すことによって所定の
形状に形成される。
【0034】更に前記枠体2はその上面に、例えば、鉄
ーニッケルーコバルト合金や鉄ーニツケル合金等の金属
材料から成る蓋部材3が接合され、これによって基体1
と枠体2と蓋部材3とからなる容器の内部に光半導体素
子4が気密に封止されることとなる.前記蓋部材3の枠
体2上面への接合は、例えば、シームウェルド法等の溶
接によって行われる。
ーニッケルーコバルト合金や鉄ーニツケル合金等の金属
材料から成る蓋部材3が接合され、これによって基体1
と枠体2と蓋部材3とからなる容器の内部に光半導体素
子4が気密に封止されることとなる.前記蓋部材3の枠
体2上面への接合は、例えば、シームウェルド法等の溶
接によって行われる。
【0035】かくして本発明の光半導体素子収納用パッ
ケージによれば、基体1の光半導体素子載置部1aに光
半導件素子4を間にペルチェ素子等の電子冷却素子5を
間に挟んで載置固定するとともに光半導体素子4の各電
極をボンデイングワイヤ12を介して外部リード端子3
に電気的こ接続し、次に枠体2の上面に蓋部材3を接合
させ、基体1と枠体2と蓋部材3とから成る容器内部に
光半導体素子4を収容し、最後に枠体2に取着させた筒
状の固定部材9に光ファイバー部材11を取着接続させ
ることによって最終製品としての光半導体装置となる。
ケージによれば、基体1の光半導体素子載置部1aに光
半導件素子4を間にペルチェ素子等の電子冷却素子5を
間に挟んで載置固定するとともに光半導体素子4の各電
極をボンデイングワイヤ12を介して外部リード端子3
に電気的こ接続し、次に枠体2の上面に蓋部材3を接合
させ、基体1と枠体2と蓋部材3とから成る容器内部に
光半導体素子4を収容し、最後に枠体2に取着させた筒
状の固定部材9に光ファイバー部材11を取着接続させ
ることによって最終製品としての光半導体装置となる。
【0036】かかる光半導体装置は電子冷却素子5によ
り光半導体素子4を冷却しつつ光半導体素子4に外部電
気回路から供給される駆動信号によって光励起を起こさ
せ、該励起した光を透光性部材10を介し光ファイバー
部材11に授受させるとともに該光ファイバー部材11
の光ファイバー内を伝達させることによって高速通信等
に使用される。なお、この場合、電子冷却素子5の発し
た熱が基体1、枠体2、セラミック端子体6及びボンデ
ィングワイヤ12を介して光半導体素子4に作用しよう
としてもその熱の伝達は熱伝導率は約5W/m・kと低
く熱を伝え難いムライト質焼結体から成るセラミック端
子体6の絶縁体7で遮断されて光半導体素子4に作用す
ることはなく、その結果、光半導体素子4の電子冷却素
子5による冷却効率が高いものとなり、低出力の電子冷
却素子でも光半導体素子4を常に適温として光半導体素
子4を長期間にわたり正常、かつ安定に作動させること
が可能となる。
り光半導体素子4を冷却しつつ光半導体素子4に外部電
気回路から供給される駆動信号によって光励起を起こさ
せ、該励起した光を透光性部材10を介し光ファイバー
部材11に授受させるとともに該光ファイバー部材11
の光ファイバー内を伝達させることによって高速通信等
に使用される。なお、この場合、電子冷却素子5の発し
た熱が基体1、枠体2、セラミック端子体6及びボンデ
ィングワイヤ12を介して光半導体素子4に作用しよう
としてもその熱の伝達は熱伝導率は約5W/m・kと低
く熱を伝え難いムライト質焼結体から成るセラミック端
子体6の絶縁体7で遮断されて光半導体素子4に作用す
ることはなく、その結果、光半導体素子4の電子冷却素
子5による冷却効率が高いものとなり、低出力の電子冷
却素子でも光半導体素子4を常に適温として光半導体素
子4を長期間にわたり正常、かつ安定に作動させること
が可能となる。
【0037】また本発明は上述の実施例に限定されるも
のではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば種
々の変更は可能である。
のではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば種
々の変更は可能である。
【0038】
【発明の効果】本発明の光半導体素子収納用パッケージ
によればセラミック端子体の絶縁体を、熱伝導率が約5
W/m・kと低くく熱を伝え難いムライト質焼結体で形
成したことから光半導体素子をペルチェ素子等の電子冷
却素子で冷却しつつ外部電気回路から供給される駆動信
号によって光励起させた場合、電子冷却素子の発した熱
が基体、枠体、セラミック端子体及びボンディングワイ
ヤを介して光半導体素子に作用しようとしてもその熱の
伝達はセラミック端子体で遮断されて光半導体素子に作
用することはなく、その結果、光半導体素子の電子冷却
素子による冷却効率が高いものとなり、低出力の電子冷
却素子でも光半導体素子を常に適温として光半導体素子
を長期間にわたり正常、かつ安定に作動させることが可
能となる。
によればセラミック端子体の絶縁体を、熱伝導率が約5
W/m・kと低くく熱を伝え難いムライト質焼結体で形
成したことから光半導体素子をペルチェ素子等の電子冷
却素子で冷却しつつ外部電気回路から供給される駆動信
号によって光励起させた場合、電子冷却素子の発した熱
が基体、枠体、セラミック端子体及びボンディングワイ
ヤを介して光半導体素子に作用しようとしてもその熱の
伝達はセラミック端子体で遮断されて光半導体素子に作
用することはなく、その結果、光半導体素子の電子冷却
素子による冷却効率が高いものとなり、低出力の電子冷
却素子でも光半導体素子を常に適温として光半導体素子
を長期間にわたり正常、かつ安定に作動させることが可
能となる。
【図1】本発明の光半導体素子収納用パッケージの一実
施例を示す断面図である。
施例を示す断面図である。
【図2】図1に示す半導体素子収納用パッケージの蓋部
材を除いた平面図である。
材を除いた平面図である。
【図3】図1に示す半導体素子収納用パッケージの一部
拡大断面図である。
拡大断面図である。
1・・・・・・・・基体 1a・・・・・・・載置部 2・・・・・・・・枠体 2a・・・・・・・貫通孔 2b・・・・・・・切欠部 3・・・・・・・・蓋部材 4・・・・・・・・光半導体素子 5・・・・・・・・電子冷却素子 6・・・・・・・・セラミック端子体 7・・・・・・・・絶縁体 8・・・・・・・・メタライズ配線層 9・・・・・・・・固定部材 10・・・・・・・・透光性部材 11・・・・・・・・光ファイバー部材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 31/0232 H01L 31/02 C
Claims (1)
- 【請求項1】上面に光半導体素子が電子冷却素子を介し
て載置される載置部を有する基体と、前記基体上に光半
導体素子載置部を囲繞するようにして取着され、側部に
貫通孔及び切欠部を有する枠体と、前記貫通孔もしくは
貫通孔周辺の枠体に取着され、光ファイバー部材が接合
される筒状の固定部材と、前記切欠部に挿着され、絶縁
体に光半導体素子の各電極が電気的に接続されるメタラ
イズ配線層が形成されているセラミック端子体と、前記
枠体の上面に取着され、光半導体素子を気密に封止する
蓋部材とからなる光半導体素子収納用パッケージであっ
て、前記セラミック端子体の絶縁体がムライト質焼結体
から成ることを特徴とする光半導体素子収納用パッケー
ジ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10327219A JP2000150691A (ja) | 1998-11-17 | 1998-11-17 | 光半導体素子収納用パッケージ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10327219A JP2000150691A (ja) | 1998-11-17 | 1998-11-17 | 光半導体素子収納用パッケージ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000150691A true JP2000150691A (ja) | 2000-05-30 |
Family
ID=18196652
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10327219A Pending JP2000150691A (ja) | 1998-11-17 | 1998-11-17 | 光半導体素子収納用パッケージ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2000150691A (ja) |
-
1998
- 1998-11-17 JP JP10327219A patent/JP2000150691A/ja active Pending
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