JP2001015635A - 光半導体素子収納用パッケージ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光半導体素子を冷却する冷却部材の熱が光半
導体素子に作用し冷却部材による光半導体素子の冷却効
率が低下する。また光半導体素子を気密に収容しつつ光
半導体素子収納用パッケージの小型化・薄型化を図るこ
とが困難である。 【解決手段】 上面側のセラミック基板５ｂの上面に光
半導体素子４を載置し、下面側のセラミック基板の下面
を外部に露出させ、少なくとも一方のセラミック基板の
側面にメタライズ層５ｄを設け、これらセラミック基板
の間に電子冷却素子５ｅを配設した冷却部材５を、枠状
の基体１の孔部１ａの内側にロウ付けした光半導体素子
収納用パッケージである。光半導体素子４から発せられ
る熱は基体１を介することなく効率良く放散され、かつ
光半導体素子４を気密に収容しつつ小型化・薄型化を図
ることができる。

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−ニッケル−
コバルト合金や銅−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から成
る冷却部材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−ニッケル−コバルト合金等の金
属材料から成る枠体と、前記枠体の貫通孔に取着され、
内部に光信号が伝達される空間を有する鉄−ニッケル−
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−
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体とから構成
されており、前記基体の光半導体素子載置部に光半導体
素子を間に冷却部材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体を接合させ、基体と枠
体と蓋体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】前記光半導体装置は、冷却部材により光半
導体素子等の光学部品を冷却しつつ例えば、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、この励起した光を透光性部材を介し光フ
ァイバ部材に授受させるとともにこの光ファイバ部材の
光ファイバ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】また、特開平９−５５４８９号公報には、
リードフレームの表側に固体撮像素子を設け、裏側に冷
却部材を設け、この固体撮像素子及び前記冷却部材を該
冷却部材の反固体撮像素子側の面が外部に露出するよう
に樹脂からなるパッケージに実装された固体撮像装置が
開示されている。

【０００５】この固体撮像装置によれば、固体撮像素子
と冷却部材が、ともに樹脂により封止されており、か
つ、冷却部材をその反固体撮像素子側の面が露出するよ
うなパッケージ構造となっているので、固体撮像装置を
徒らに大きくすることなく冷却効率を高めることができ
るというものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
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−ニッケル−コバルト合金や銅
−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以上と大きいものであることか
ら、光半導体素子を冷却部材で冷却しつつ、光半導体素
子を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、光半導体素子が載置される冷却部材の上
面のセラミック基板は適温となっているものの基体と接
する下面のセラミック基板は高温（約１００℃）となっ
て、熱を有するため、この下面のセラミック基板から基
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前記熱が大きく作用し、前記光半
導体素子の冷却部材による冷却効率を大きく低下させて
しまうといった問題点を有していた。

【０００７】また、前記枠体の高さは前記冷却部材と前
記光半導体素子との合計の高さ以上であることが必要な
ため、光半導体素子収納用パッケージの小型化や軽量化
を図ることが困難であるといった問題点を有していたと
ともに製品としての光半導体装置と成した場合にも同様
な問題点を有していた。

【０００８】また、特開平９−５５４８９号公報に開示
されている固体撮像装置に用いられている光半導体素子
収納用パッケージのような冷却部材を備えた構造の場合
には、冷却効率は向上するものの、一般的に吸水性が高
い樹脂をパッケージ本体に用いていることから、また前
記樹脂は、冷却部材との熱膨張係数が大きく相違するた
めに、前記固体撮像素子を作動させた際に発せられる熱
による大きな熱膨張差が発生し、前記固体撮像素子と前
記樹脂の間で密着性が劣化することから、固体撮像素子
等の光半導体素子を気密に収容することが困難であると
いった問題点を有していた。

【０００９】本発明は上記問題点に鑑み案出されたもの
で、その目的は、冷却部材からの放熱が基体を介して光
半導体素子に作用することなく、冷却効率が低下するの
を有効に防止することによって、低出力の冷却部材によ
っても前記光半導体素子を常に適温とすることができ、
しかも、この光半導体素子を気密に収容することによっ
て、長期間にわたり光半導体素子を正常かつ安定に作動
させることができ、さらに小型かつ軽量な光半導体素子
収納用パッケージを提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の光半導体素子収
納用パッケージは、枠状の基体と、この基体の内側に挿
着され、上面に光半導体素子が載置される載置部を有す
るとともに下面を外部に露出させた冷却部材と、前記基
体上に前記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、前記貫通孔に取着
され、光ファイバ部材が挿入固定される筒状の固定部材
と、前記切欠部に挿着され、絶縁体に前記光半導体素子
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体とからなる構
造であって、前記冷却部材は、上下のセラミック基板間
に電子冷却素子を配設して成り、少なくとも一方の前記
セラミック基板の側面に形成されたメタライズ層を介し
て前記基体の内側にロウ付けされていることを特徴とす
るものである。

【００１１】本発明の光半導体素子収納用パッケージに
よれば、前記光半導体素子から発せられる熱を放散させ
る構造として、略中央部に貫通された孔部を有した枠状
の基体の内側すなわち、その孔部に、上面に光半導体素
子を載置するための載置部を有したセラミック基板と、
下面が前記枠状の基体の外部に露出したセラミック基板
と、それらの間に配設された電子冷却素子とからなる冷
却部材を挿着するために、少なくとも一方のセラミック
基板の側面にメタライズ層を設け、このメタライズ層を
介して枠状の基体の孔部の側面とロウ付けされて成る構
造としたことから、枠状の基体と冷却部材とを強固に接
合でき、かつ気密性に優れた金属接合すなわちロウ付け
を行っているため、光半導体素子収納用パッケージ内部
に光半導体素子を気密に収容し、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。

【００１２】また、冷却部材は枠状の基体の孔部に挿着
されているため、枠体は、冷却部材を枠状の基体に入り
込ませた分の高さ分は低くすることができ、その結果、
小型且つ軽量な光半導体素子収納用パッケージとするこ
とができる。

【００１３】また、光半導体素子を冷却部材で冷却しつ
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、冷却部材から放出される熱は、枠状の基体
を介することなく、その外部に露出した下面から放散さ
れるので、光半導体素子に作用することはなく、その結
果、光半導体素子の冷却部材による冷却効率を高いもの
とすることができ、低出力の冷却部材でも光半導体素子
を常に適温の状態で作動させることができる。

【００１４】

【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。

【００１５】図１は本発明の光半導体素子収納用パッケ
ージの実施の形態の一例を示す断面図であり、図２はこ
の光半導体素子収納用パッケージの蓋体を除いた平面図
である。これらの図において、１は枠状の基体、２は枠
体、３は蓋体、４は光半導体素子、５は冷却部材であ
る。この枠状の基体１と枠体２と蓋体３と冷却部材５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。

【００１６】この枠状の基体１は鉄−ニッケル−コバル
ト合金や鉄−ニッケル合金等の金属材料や酸化アルミニ
ウム焼結体、窒化アルミニウム焼結体、ムライト質焼結
体、窒化珪素質焼結体等のセラミック材料から成り、そ
の中央部に冷却部材５が挿着されるための孔部１ａが形
成されている。

【００１７】枠状の基体１は、金属材料の場合、例え
ば、鉄−ニッケル−コバルト合金等のインゴット（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
法を施すこと等によって所定の形状に形成される。

【００１８】また枠状の基体１は、セラミック材料の場
合、例えば酸化アルミニウム焼結体の場合は、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バインダ、溶剤等を添加混
合して泥漿物を作るとともに、この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、この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１枚で、あるい
は複数枚積層して、約１６００℃の温度で焼成すること
によって製作される。

【００１９】この枠状の基体１はまたその中央部に形成
された孔部１ａに冷却部材５が挿着されている。この冷
却部材５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５ａを有し、この載置部５ａには光
半導体素子４が錫−ビスマス等の低温半田を介して接着
固定される。

【００２０】この冷却部材５は、図１に示すように、上
面側のセラミック基板５ｂと下面側のセラミック基板５
ｃの長さが等しく、これらの間に電子冷却素子５ｅを配
設して成る。

【００２１】電子冷却素子５ｅは、上面側のセラミック
基板５ｂと下面側のセラミック基板５ｃの間に、例えば
金属電極を介してＰ型素子とＮ型素子からなる２種類の
熱伝半導体を交互に配列したものであって、光半導体素
子から発せられる熱を、上面側のセラミック基板５ｂで
吸熱し、下面側のセラミック基板５ｃで放熱（発熱）す
る特性を有するものである。従って、光半導体素子４が
載置される上面側のセラミック基板５ｂは常に適温とな
り、一方、下面側のセラミック基板５ｃは高温となって
いる。

【００２２】また冷却部材５は、図１に示すように、枠
状の基体１の中央部に設けられた貫通された孔部１ａの
側面と、光半導体素子４が載置される上面側のセラミッ
ク基板５ｂの側面および下面側のセラミック基板５ｃの
側面のいずれにも施されたメタライズ層５ｄとが、錫−
鉛半田や錫−銀半田等の低温半田を介して接着固定され
る。これにより、冷却部材５を枠状の基体１の孔部１ａ
に強固に接合せしめることができ、また、光半導体素子
４を気密に収容することができるとともに、この光半導
体素子４から発せられる熱を、この熱で高温となってい
る下面側のセラミック基板５ｃから、枠状の基体１を介
することなく効率良く放熱できることとなる。

【００２３】なお、この冷却部材５は、図３に要部拡大
断面図で示すように、上面側のセラミック基板５ｂの長
さが、下面側のセラミック基板５ｃの長さよりも短く、
これらの間に電子冷却素子５ｅを配設して成るものとし
てもよい。この例の場合には、枠状の基体１の中央部に
設けられた貫通された孔部１ａの側面と、上面側のセラ
ミック基板５ｂの側面のみに施されたメタライズ層５ｄ
とが、錫−鉛半田や錫−銀半田等の低温半田を介して接
着固定される。このようにすると、光半導体素子４を気
密に収容することができるとともに、この光半導体素子
４から発せられる熱は、枠状の基体１を介することがな
いばかりでなく、下面側のセラミック基板５ｃも介する
ことがないので、より効率良く放熱できることとなる。

【００２４】冷却部材５における上面側のセラミック基
板５ｂと下面側のセラミック基板５ｃは、酸化アルミニ
ウム質焼結体や窒化アルミニウム質焼結体等から成り、
例えば窒化アルミニウム質焼結体から成る場合には、窒
化アルミニウム、酸化イットリウム、酸化カルシウム等
の原料粉末に適当な有機バインダ、溶剤等を添加混合し
て泥漿物を作るとともに、この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
抜き加工を施し、約１７００℃の温度で焼結することに
よって製作される。

【００２５】メタライズ層５ｄは、枠状の基体１の孔部
１ａに接着固定させる際の接着層として作用し、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。

【００２６】このメタライズ層５ｄ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、溶剤等を添加混合して得た金属ペーストを、上
面側のセラミック基板５ｂおよび下面側のセラミック基
板５ｃとなるセラミックグリーンシートの少なくとも一
方の側面に、予め従来周知のスクリーン印刷法により印
刷塗布した後に焼成することによって、上面側のセラミ
ック基板５ｂと下面側のセラミック基板５ｃに形成され
る。

【００２７】なお、メタライズ層５ｄ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、メタライズ層５ｄ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層５
ｄを枠状の基体１の孔部１ａの側面に、より強固にロウ
付けすることができる。従って、メタライズ層５ｄ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。

【００２８】さらに冷却部材５が挿着された枠状の基体
１の上面には、光半導体素子４が載置される載置部５ａ
を囲繞するようにして枠体２が接合されており、この枠
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。

【００２９】枠体２は鉄−ニッケル−コバルト合金や鉄
−ニッケル合金等の金属材料から成り、例えば、これら
の金属材料のインゴット（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、枠状の基体１への取着
は、この枠状の基体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なわれている。

【００３０】枠体２はまたその側部に貫通孔２ａが設け
てあり、この貫通孔２ａの内壁面には筒状の固定部材６
が取着され、さらに筒状の固定部材６の内側の一端に
は、例えば光半導体素子４が励起した光を集光させるた
めの透光性部材７が取着されている。

【００３１】枠体２の側部に形成されている貫通孔２ａ
は固定部材６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
すこと等によって所定形状に形成される。

【００３２】この枠体２の貫通孔２ａに取着されている
固定部材６は光ファイバ部材９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部材９に伝達させる作用をな
し、その外側の一端には光ファイバ部材９が取着接続さ
れる。

【００３３】筒状の固定部材６は鉄−ニッケル−コバル
ト合金や鉄−ニッケル合金等の金属材料から成り、例え
ば、これらの金属材料のインゴット（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。

【００３４】さらに固定部材６はその内側の一端に、例
えば透光性部材７が取着されており、この透光性部材７
は固定部材６の内部空間を塞ぎ、枠状の基体１と枠体２
と蓋体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６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６に取着接続される光ファ
イバ部材９に伝達させる作用をなす。

【００３５】この透光性部材７は例えば、酸化珪素、酸
化鉛を主成分とした鉛系およびホウ酸、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、
この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７を通過させて光フ
ァイバ部材９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７で複屈折を起こすことはなくその
まま光ファイバ部材９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部材９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。

【００３６】この透光性部材７の固定部材６への取着は
例えば、図４に示すように、透光性部材７の外周部に予
め金属膜８を被着させておき、この金属膜８と固定部材
６とを金−錫合金等のロウ材を介しロウ付けすることに
よって行なわれる。この場合、透光性部材７の固定部材
６への取着が金−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６と透光性部材７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。

【００３７】なお、この透光性部材７の外周部に予め被
着されている金属膜８は透光性部材７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−Ｍ
ｎ法を採用することによって形成することができないこ
とから、図４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−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８ａ
と、この第１層８ａが透光性部材７を固定部材６にロウ
付けする際の熱によって後述する第３層８ｃに拡散し、
金属膜８の透光性部材７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−クロムの
少なくとも１種から成る第２層８ｂと、金属膜８に対す
るロウ材の濡れ性を改善し、金属膜８にロウ材を強固に
接合させて透光性部材７を固定部材６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８ｃ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−白金−金を順次積層させて形成した金属膜８は
透光性部材７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７を固定部材６にロウ付けするこ
とが可能なことから金属膜８として極めて好適である。

【００３８】さらに、このチタン、チタン−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８ａ
と、白金、ニッケル、ニッケル−クロムの少なくとも１
種から成る第２層８ｂと、金、白金、銅の少なくとも１
種から成る第３層８ｃとの３層構造を有する金属膜８は
その各々の金属材料、窒化物を透光性部材７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。

【００３９】また、さらにこの金属膜８をチタン、チタ
ン−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８ａ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８ｂと、金、白金、銅
の少なくとも１種から成る第３層８ｃとで形成する場
合、第１層８ａの層厚は５００Å未満となると金属膜８
の透光性部材７に対する接合強度が弱くなる傾向にあ
る。また２０００Åを超えると透光性部材７に第１層８
ａを被着させる際に第１層８ａ中に大きな応力が発生内
在し、この内在応力によって第１層８ａが透光性部材７
より剥離し易くなる傾向にある。したがって、第１層８
ａの厚みは５００Åから２０００Åの範囲としておくこ
とが好ましい。

【００４０】また、第２層８ｂの層厚は５００Å未満と
なると透光性部材７を固定部材６にロウ付けする際の熱
によって第１層８ａが第３層８ｃに拡散するのを有効に
防止することができず、金属膜８の透光性部材７に対す
る接合強度が低下してしまう危険性がある。一方、１０
０００Åを超えると第１層８ａ上に第２層８ｂを被着さ
せる際に第２層８ｂ中に大きな応力が発生内在し、この
内在応力によって第２層８ｂが第１層８ａより剥離し易
くなる傾向にある。したがって、第２層８ｂの厚みは５
００Åから１００００Åの範囲としておくことが好まし
い。

【００４１】また、第３層８ｃの層厚は０．５μｍ未満
であると金属膜８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７を固定部材６に強固にロウ付け取
着するのが困難となる傾向にある。一方、５μｍを超え
ると第２層８ｂ上に第３層８ｃを被着させる際に第３層
８ｃ中に大きな応力が発生内在し、この内在応力によっ
て第３層８ｃが第２層８ｂより剥離し易くなる傾向にあ
る。したがって、第３層８ｃの厚みは０．５μｍから５
μｍの範囲としておくことが好ましい。

【００４２】さらにこの枠体２はその側部に切欠部２ｂ
が形成されており、この切欠部２ｂにはセラミック端子
体１０が挿着されている。

【００４３】このセラミック端子体１０は電気絶縁材料
から成る絶縁体１１と複数個のメタライズ配線層１２と
から成り、メタライズ配線層１２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１１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、このメタライズ金属層を枠体
２の切欠部２ａ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。

【００４４】このセラミック端子体１０の絶縁体１１は
酸化アルミニウム質焼結体やムライト質焼結体、ガラス
セラミック焼結体等から成り、その製作方法は、例えば
酸化アルミニウム質焼結体から成る場合には、前記枠状
の基体１についての酸化アルミニウム質焼結体の場合の
製作方法と同様である。

【００４５】また、このセラミック端子体１０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１２が埋設されており、このメタライズ配線層１
２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１３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−ド端子１４が銀ロウ等のロウ材
を介し取着されている。

【００４６】このメタライズ配線層１２は光半導体素子
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。

【００４７】また、メタライズ配線層１２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、溶剤等を添加混合して得た金属ペースト
を絶縁体１１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−ン印刷法により所定パタ−ンに印刷塗
布した後に焼成することによって絶縁体１１に形成され
る。

【００４８】なお、このメタライズ配線層１２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１
２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１２への外部リード端子１４のロウ付け
を強固となすことができる。従って、このメタライズ配
線層１２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。

【００４９】また、このメタライズ配線層１２には外部
リード端子１４が銀ロウ等のロウ材を介してロウ付け取
着されており、この外部リード端子１４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１４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１３、メタライズ配線
層１２および外部リード端子１４を介して外部電気回路
に接続されることとなる。

【００５０】この外部リード端子１４は鉄−ニッケル−
コバルト合金や鉄−ニッケル合金等の金属材料から成
り、例えば、これらの合金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。

【００５１】さらに、この枠体２はその上面に、例え
ば、鉄−ニッケル−コバルト合金や鉄−ニッケル合金等
の金属材料から成る蓋体３が接合され、これによって枠
状の基体１と枠体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。

【００５２】この蓋体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なわれる。

【００５３】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、枠状の基体１の略中央部に貫通した孔
部１ａを設け、この孔部１ａに、冷却部材５の上面側の
セラミック基板５ｂの側面および下面側のセラミック基
板５ｃの側面の少なくとも一方に施されたメタライズ層
５ｄとが低温半田を介して接着固定され、この冷却部材
５の光半導体素子載置部５ａに光半導体素子４を載置固
定するとともに光半導体素子４の各電極をボンディング
ワイヤ１３を介して外部リード端子１４に電気的に接続
し、次に枠体２の上面に蓋体３を接合させ、枠状の基体
１と冷却部材５と枠体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、最後に枠体２に取着させた筒
状の固定部材６に光ファイバ部材９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。そし
て、外部電気回路から供給される駆動信号によって光半
導体素子４に光を励起させ、この励起した光を非晶質ガ
ラスから成る透光性部材７を通して光ファイバ部材９に
授受させるとともに、この光ファイバ部材９の光ファイ
バ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。

【００５４】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。例えば冷却部材５は、上面側
のセラミック基板５ｂの長さが、下面側のセラミック基
板５ｃの長さよりも長く、枠状の基体１の中央部に設け
られた貫通された孔部１ａの側面と、下面側のセラミッ
ク基板５ｃの側面のみに施されたメタライズ層５ｄと
が、錫−鉛半田や錫−銀半田等の低温半田を介して接着
固定されるようなものとしてもよい。

【００５５】

【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、光半導体素子から発せられる熱を放散させる
構造として、略中央部に貫通された孔部を有した枠状の
基体の内側すなわち、その孔部に、上面に光半導体素子
を載置するための載置部を有した上面側のセラミック基
板と、下面が前記枠状の基体の外部に露出した下面側の
セラミック基板と、それらの間に配設された電子冷却素
子とからなる冷却部材を挿着するために、少なくとも一
方のセラミック基板の側面にメタライズ層を設け、この
メタライズ層を介して枠状の基体の孔部の側面とロウ付
けされて成る構造としたことから、枠状の基体と冷却部
材とを強固に接合でき、かつ気密性に優れた金属接合す
なわちロウ付けを行なっているため、光半導体素子収納
用パッケージ内部に光半導体素子を気密に収容し、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。

【００５６】また、冷却部材は枠状の基体の孔部に挿着
されているため、枠体は、冷却部材を枠状の基体に入り
込ませた分の高さ分は低くすることができ、その結果、
小型かつ軽量な光半導体素子収納用パッケージとするこ
とができる。

【００５７】また、光半導体素子を冷却部材で冷却しつ
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、冷却部材から放出される熱は、枠状の基体
を介することなく、その外部に露出した下面から放散さ
れるので、光半導体素子に作用することはなく、その結
果、光半導体素子の冷却部材による冷却効率を高いもの
とすることができ、低出力の冷却部材でも光半導体素子
を常に適温の状態で作動させることができる。

【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実施
の形態の一例を示す断面図である。

【図２】図１に示す光半導体素子収納用パッケージの蓋
体を除いた平面図である。

【図３】図１に示した冷却部材とは別な形状の冷却部材
を用いた例の要部拡大断面図である。

【図４】図１に示す光半導体素子収納用パッケージに使
用される透光性部材を説明するための要部拡大断面図で
ある。

【符号の説明】

１・・・・枠状の基体 ２・・・・枠体 ２ａ・・貫通孔 ２ｂ・・切欠部 ３・・・・蓋体 ４・・・・光半導体素子 ５・・・・冷却部材 ５ａ・・載置部 ５ｂ・・上面側のセラミック基板 ５ｃ・・下面側のセラミック基板 ５ｄ・・メタライズ層 ５ｅ・・電子冷却素子 ６・・・・固定部材 ９・・・・光ファイバ部材 １０・・・セラミック端子体 １１・・・絶縁体 １２・・・メタライズ配線層

───────────────────────────────────────────────────── 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 33/00 Ｈ０１Ｓ 5/022 Ｈ０１Ｓ 5/022 Ｈ０１Ｌ 23/36 Ｍ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 枠状の基体と、該基体の内側に挿着さ
   れ、上面に光半導体素子が載置される載置部を有すると
   ともに下面を外部に露出させた冷却部材と、前記基体上
   に前記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、前記貫通孔に取着さ
   れ、光ファイバ部材が挿入固定される筒状の固定部材
   と、前記切欠部に挿着され、絶縁体に前記光半導体素子
   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体とからなる光
   半導体素子収納用パッケージであって、前記冷却部材
   は、上下のセラミック基板間に電子冷却素子を配設して
   成り、少なくとも一方の前記セラミック基板の側面に形
   成されたメタライズ層を介して前記基体の内側にロウ付
   けされていることを特徴とする光半導体素子収納用パッ
   ケージ。