JP2000183254A - 光半導体素子収納用パッケージ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】電子冷却素子による光半導体素子の冷却にバラ
ツキが発生し光半導体素子に所定波長の光を正確に励起
させることができない。 【解決手段】光半導体素子４が電子冷却素子５を介して
載置される金属基体１と、前記金属基体１の上面に接合
され、側壁に切欠部２ｂを有する金属枠体２と、前記切
欠部２ｂに挿着され、前記金属枠体２の内側の領域に段
差部７ａを有する絶縁体７及び該段差部７ａ上面から金
属枠体２の外側にかけて導出する複数個の配線層８、８
ａとから成る端子体６と、前記金属枠体２の上面に接合
される蓋体３とから成る光半導体素子収納用パッケージ
であって、前記端子体６は段差部７ａに貫通孔７ｂを有
しており、該貫通孔７ｂの内壁に電子冷却素子５の電極
が接続される配線層８ａを延出させるとともに貫通孔７
ａ内壁において電子冷却素子５の電極に接続されている
リード線１０を接続させた。

Description

【発明の詳細な説明】

【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。

【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ペルチェ素子等の電
子冷却素子を間に挟んで載置される載置部を有する金属
基体と、前記光半導体素子載置部を囲繞するようにして
金属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金属枠体と、前記金属枠体の貫
通孔もしくは貫通孔周辺の金属枠体に取着され、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２００〜４００℃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、前記金属枠体
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及びペルチェ素子等の電子冷却
素子の各電極がリード線を介して電気的に接続される配
線層が形成されている端子体と、前記金属枠体の上面に
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、前記金属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
リード線を介して端子体の配線層に電気的に接続し、し
かる後、前記金属枠体の上面に蓋部材を接合させ、金属
基体と金属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ペルチェ素子等の電
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、該励起した光を光信号として透光性部材
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
高速光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、端子体
に設けた配線層への電子冷却素子の接続が配線層の上面
に電子冷却素子に接続されているリード線を半田等のロ
ウ材を介し接合させることによって行われており、配線
層とリード線との接合面積が狭く、両者の接触抵抗に大
きなバラツキを有したものとなっている。そのためペル
チェ素子等の電子冷却素子で光半導体素子を冷却しつつ
光半導体素子に光を励起させた場合、電子冷却素子に印
加される電力に誤差が生じるとともに電子冷却素子によ
る光半導体素子の冷却に大きなバラツキが発生し、その
結果、光半導体素子の励起する光の波長に誤差が生じ、
光通信を正確に行うことができないという欠点を有して
いた。

【０００５】本発明は上記欠点に鑑み案出されたもの
で、その目的は光半導体素子が励起する光の波長を一定
として正確な光通信を行う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、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金属
基体と、前記金属基体の上面に前記載置部を囲繞するよ
うにして接合され、且つ側壁に切欠部を有する金属枠体
と、前記切欠部に挿着され、前記金属枠体の内側の領域
に段差部を有する絶縁体と、該段差部上面から金属枠体
の外側にかけて導出する光半導体素子の電極及び電子冷
却素子の電極がリード線を介して接続される複数個の配
線層とから成る端子体と、前記金属枠体の上面に接合さ
れ、光半導体素子を気密に封止する蓋体とから成る光半
導体素子収納用パッケージであって、前記端子体は絶縁
体の段差部に貫通孔を有しており、該貫通孔の内壁に電
子冷却素子の電極が接続される配線層を延出させるとと
もに貫通孔内壁において貫通孔内に挿通された電子冷却
素子の電極に接続されているリード線を接続させたこと
を特徴とするものである。

【０００７】また本発明は、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金属基体と、前記
金属基体の上面に前記載置部を囲繞するようにして接合
され、且つ側壁に切欠部を有する金属枠体と、前記切欠
部に挿着され、前記金属枠体の内側の領域に段差部を有
する絶縁体と、該段差部上面から金属枠体の外側にかけ
て導出する光半導体素子の電極及び電子冷却素子の電極
がリード線を介して接続される複数個の配線層とから成
る端子体と、前記金属枠体の上面に接合され、光半導体
素子を気密に封止する蓋体とから成る光半導体素子収納
用パッケージであって、前記端子体は絶縁体の段差部側
面に溝部を有しており、該溝部の内壁に電子冷却素子の
電極が接続される配線層を延出させるとともに溝部内壁
において溝部内に挿通された電子冷却素子の電極に接続
されているリード線を接続させたことを特徴とするもの
である。

【０００８】本発明の光半導体素子収納用パッケージに
よれば、端子体に形成されている配線層のうちペルチェ
素子等の電子冷却素子が接続される配線層を端子体の絶
縁体に設けた貫通孔もしくは溝部の内壁にまで延出さ
せ、該貫通孔もしくは溝部内において配線層と電子冷却
素子に接続されているリード線とを接合接続させるよう
になしたことから配線層とリード線とは接合面積が広
く、接触抵抗が均一な小さなものとなり、その結果、ペ
ルチェ素子等の電子冷却素子で光半導体素子を冷却しつ
つ光半導体素子に光を励起させた場合、電子冷却素子に
印加される電力も均一になるとともに電子冷却素子によ
る光半導体素子の冷却も均一となり、光半導体素子の励
起する光の波長を常に一定として光通信を正確に行うこ
とができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】次に本発明を添付図面に基づき詳
細に説明する。図１及び図２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は金属基体、２は
金属枠体、３は蓋体である。この金属基体１と金属枠体
２と蓋体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。

【００１０】前記金属基体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。

【００１１】前記金属基体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。

【００１２】なお、前記金属基体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０．５〜５μ
ｍの金層を順次、メッキ法により被着させておくと、金
属基体１が酸化腐蝕するのを有効に防止することができ
るとともに金属基体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、前記金属基体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。

【００１３】また前記金属基体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金
属枠体２が接合されており、該金属枠体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。

【００１４】前記金属枠体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、
金属基体１への取着は金属基体１上面と金属枠体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。

【００１５】更に前記金属枠体２はその側壁に貫通孔２
ａが設けてあり、該貫通孔２ａには光ファイバー部材９
が挿着され、光ファイバー部材９を容器の外部から内部
にかけて挿通させるための挿通孔として作用する。

【００１６】前記金属枠体２の側壁に形成されている貫
通孔２ａは金属枠体２に、例えば、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。

【００１７】前記金属枠体２の貫通孔２ａに挿着されて
いる光ファイバー部材９は光半導体素子４が励起した光
を授受し、その光を内部に伝達させて光通信等に使用さ
れる。

【００１８】また前記金属枠体２はその側壁に切欠部２
ｂが形成されており、該切欠部２ｂには端子体６が挿着
されている。

【００１９】前記端子体６は酸化アルミニウム質焼結体
等の電気絶縁材料から成る絶縁体７と複数個の配線層
８、８ａとで形成され、配線層８、８ａを金属枠体２に
対し電気的絶縁をもって金属枠体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の側面に予め金属層
を被着させておくとともに該金属層を金属枠体２の切欠
部２ｂ内壁面に銀ロウ等のロウ材を介し取着することに
よって金属枠体２の切欠部２へに挿着される。

【００２０】前記端子体６の絶縁体７は、例えば、酸化
アルミニウム、酸化珪素、酸化マグネシウム、酸化カル
シウム等の原料粉末に適当な有機溶剤、溶媒を添加混合
して泥漿状となすとともにこれを従来周知のドクターブ
レード法やカレンダーロール法によりシート状に成形し
てセラミックグリーンシート（セラミック生シート）を
得、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上下に複数枚積層し、高温
（約１６００℃）で焼成することによって製作される。

【００２１】また前記端子体６の絶縁体７には金属枠体
２の内側に位置する領域に段差部７ａが形成されてお
り、該段差部７ａの上面から外側にかけて複数個の配線
層８、８ａが形成されている。

【００２２】前記配線層８、８ａは光半導体素子４およ
び電子冷却素子５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、配線層８、８ａのうち絶縁体７
の段差部７ａに形成されている領域には光半導体素子４
及び電子冷却素子５の各電極がそれぞれリード線１０を
介して電気的に接続され、また金属枠体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
１１がロウ材を介し取着されている。

【００２３】前記配線層８、８ａはタングステンやモリ
ブデン、マンガン等で形成されており、例えば、タング
ステン等の粉末に有機溶剤、溶媒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。

【００２４】また前記端子体６の絶縁体７にはその段差
部７ａに貫通孔７ｂが形成されており、該貫通孔７ｂの
内壁に電子冷却素子５の電極が接続される配線層８ａが
延出されている。そして電子冷却素子５の電極と配線層
８ａとの接続は、貫通孔７ｂ内に電子冷却素子５に接続
されているリード線１０を挿通させるとともに該挿通し
たリード線１０と貫通孔７ｂ内壁に形成されている配線
層８ａとを半田等を介し接合接続させることによって行
われる。この場合、配線層８ａとリード線１０との接合
は貫通孔７ｂの内壁の広い面積で行われるため、両者の
接合は強固となるとともに接触抵抗が均一で小さなもの
となり、その結果、ペルチェ素子等の電子冷却素子５で
光半導体素子４を冷却しつつ光半導体素子４に光を励起
させた場合、電子冷却素子５に印加される電力が均一に
なるとともに電子冷却素子５による光半導体素子４の冷
却も均一となり、光半導体素子４の励起する光の波長を
常に一定として光通信を正確に行うことができる。

【００２５】なお、前記絶縁体７の段差部７ａに設ける
貫通孔７ｂは絶縁体７に従来周知のドリル孔あけ加工を
施すことによって、あるいは絶縁体７となるセラミック
グリーンシートに打ち抜き加工法により予め孔をあけて
おくことによって絶縁体７の段差部７ａに所定形状に形
成される。

【００２６】また前記絶縁体７に設けた貫通孔７ｂの内
壁への配線層８ａの延出は金属ペーストを使用して絶縁
体７に配線層８ａを形成する際、金属ペーストの一部を
貫通孔７ｂの内壁に塗布することによって形成される。

【００２７】更に前記配線層８、８ａ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、配線層８、８ａの酸化腐蝕
を有効に防止することができるとともに配線層８、８ａ
へのリード線１０の接続を強固となすことができる。

【００２８】従って、前記配線層８、８ａ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の厚みに被
着させておくことが好ましい。

【００２９】また更に上述の例では絶縁体７の段差部７
ａに貫通孔７ｂを設け、該貫通孔７ｂの内壁に配線層８
ａを延出させたが、これを図３に示すごとく、段差部７
ａの側面に溝部７ｃを設けるととも該溝部７ｃの内壁に
配線層８ａを延出させておいてもよい。この場合、溝部
７ｃに電子冷却素子５に接続されているリード線１０を
挿通させ、溝部７ｃ内壁の配線層８ａと電子冷却素子５
に接続されているリード線１０とを半田等を介して接合
させた場合、配線層８ａとリード線１０との接合は溝部
７ｃ内壁の広い面積で行われるため、両者の接合は強固
となるとともに接触抵抗が均一で小さなものとなり、そ
の結果、ペルチェ素子等の電子冷却素子５で光半導体素
子４を冷却しつつ光半導体素子４に光を励起させた場
合、電子冷却素子５に印加される電力が均一になるとと
もに電子冷却素子５による光半導体素子４の冷却も均一
となり、光半導体素子４の励起する光の波長を常に一定
として光通信を正確に行うことができる。

【００３０】また一方、前記配線層８、８ａには外部リ
ード端子１１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１１は容器内部に収容す
る光半導体素子４及び電子冷却素子５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
１１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及び電子冷却素子５はリード
線１０、配線層８、８ａ及び外部リード端子１１を介し
て外部電気回路に接続されることとなる。

【００３１】前記外部リード端子１１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。

【００３２】更に前記金属枠体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体３が接合され、これによって金
属基体１と金属枠体２と蓋体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。

【００３３】前記蓋体３の金属枠体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。

【００３４】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、金属基体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を挟んで載置固定するとともに光半導体素子４及び電
子冷却素子５の各電極をリード線１０を介して外部リー
ド端子１１に電気的に接続し、次に金属枠体２の上面に
蓋体３を接合させ、金属基体１と金属枠体２と蓋体３と
から成る容器内部に光半導体素子４を収容し、最後に金
属枠体２に光ファイバー部材９を挿着させることによっ
て最終製品としての光半導体装置となる。

【００３５】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、該励起した光を光ファイバー部材９に授受させると
ともに該光ファイバー部材９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。

【００３６】なお、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。

【００３７】

【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、端子体に形成されている配線層のうちペルチ
ェ素子等の電子冷却素子が接続される配線層を端子体の
絶縁体に設けた貫通孔もしくは溝部の内壁にまで延出さ
せ、該貫通孔もしくは溝部内において配線層と電子冷却
素子に接続されているリード線とを接合接続させるよう
になしたことから配線層とリード線とは接合面積が広
く、接触抵抗が均一な小さなものとなり、その結果、ペ
ルチェ素子等の電子冷却素子で光半導体素子を冷却しつ
つ光半導体素子に光を励起させた場合、電子冷却素子に
印加される電力も均一になるとともに電子冷却素子によ
る光半導体素子の冷却も均一となり、光半導体素子の励
起する光の波長を常に一定として光通信を正確に行うこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【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。

【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。

【図３】本発明の他の実施例を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。

【符号の説明】

１・・・・・・・・金属基体 １ａ・・・・・・・載置部 ２・・・・・・・・金属枠体 ２ｂ・・・・・・・切欠部 ３・・・・・・・・蓋体 ４・・・・・・・・光半導体素子 ５・・・・・・・・電子冷却素子 ６・・・・・・・・端子体 ７・・・・・・・・絶縁体 ７ａ・・・・・・・段差部 ７ｂ・・・・・・・貫通孔 ８、８ａ・・・・・配線層 ９・・・・・・・・光ファイバー部材 １０・・・・・・・・リード線

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】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金属基体と、前記金属基体の上面
   に前記載置部を囲繞するようにして接合され、且つ側壁
   に切欠部を有する金属枠体と、前記切欠部に挿着され、
   前記金属枠体の内側の領域に段差部を有する絶縁体と、
   該段差部上面から金属枠体の外側にかけて導出する光半
   導体素子の電極及び電子冷却素子の電極がリード線を介
   して接続される複数個の配線層とから成る端子体と、前
   記金属枠体の上面に接合され、光半導体素子を気密に封
   止する蓋体とから成る光半導体素子収納用パッケージで
   あって、前記端子体は絶縁体の段差部に貫通孔を有して
   おり、該貫通孔の内壁に電子冷却素子の電極が接続され
   る配線層を延出させるとともに貫通孔内壁において貫通
   孔内に挿通された電子冷却素子の電極に接続されている
   リード線を接続させたことを特徴とする光半導体素子収
   納用パッケージ。
2. 【請求項２】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金属基体と、前記金属基体の上面
   に前記載置部を囲繞するようにして接合され、且つ側壁
   に切欠部を有する金属枠体と、前記切欠部に挿着され、
   前記金属枠体の内側の領域に段差部を有する絶縁体と、
   該段差部上面から金属枠体の外側にかけて導出する光半
   導体素子の電極及び電子冷却素子の電極がリード線を介
   して接続される複数個の配線層とから成る端子体と、前
   記金属枠体の上面に接合され、光半導体素子を気密に封
   止する蓋体とから成る光半導体素子収納用パッケージで
   あって、前記端子体は絶縁体の段差部側面に溝部を有し
   ており、該溝部の内壁に電子冷却素子の電極が接続され
   る配線層を延出させるとともに溝部内壁において溝部内
   に挿通された電子冷却素子の電極に接続されているリー
   ド線を接続させたことを特徴とする光半導体素子収納用
   パッケージ。