JP3047864B2 - Optical semiconductor hermetically sealed container and optical semiconductor module - Google Patents
Optical semiconductor hermetically sealed container and optical semiconductor moduleInfo
- Publication number
- JP3047864B2 JP3047864B2 JP9230566A JP23056697A JP3047864B2 JP 3047864 B2 JP3047864 B2 JP 3047864B2 JP 9230566 A JP9230566 A JP 9230566A JP 23056697 A JP23056697 A JP 23056697A JP 3047864 B2 JP3047864 B2 JP 3047864B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- bottom plate
- optical semiconductor
- hermetically sealed
- container
- frame
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
- H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00
Landscapes
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
- Light Receiving Elements (AREA)
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、光半導体素子を内
部に収納するための光半導体気密封止容器、及びその光
半導体気密封止容器を用いた光半導体モジュールに関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical semiconductor hermetically sealed container for accommodating an optical semiconductor element therein and an optical semiconductor module using the optical semiconductor hermetically sealed container.
【０００２】[0002]
【従来の技術】光通信を初めとする高速で動作すること
が必要な光エレクトロニクス用の半導体装置、特に光フ
ァイバー増幅器の励起用光源や光半導体増幅器等の半導
体モジュールにおいては、光半導体素子やドライバーＩ
Ｃ等を内部に収納するための気密封止容器が使用されて
いる。2. Description of the Related Art In semiconductor devices for optoelectronics which need to operate at a high speed such as optical communication, in particular, in semiconductor modules such as a light source for excitation of an optical fiber amplifier and an optical semiconductor amplifier, an optical semiconductor element and a driver IC are required.
A hermetically sealed container for storing C or the like inside is used.
【０００３】従来の光半導体気密封止容器においては、
図１及び図２に示すように、一般にコバール等のＦｅ−
Ｎｉ−Ｃｏ合金のような金属からなる枠体１に、Ｆｅ−
Ｎｉ−Ｃｏ合金又は４２アロイ等のＦｅ−Ｎｉ合金、若
しくはＣｕＷ等の複合金属材料からなる底板２を固定し
ている。特に消費電力が大きく、放熱性が要求される光
半導体気密封止容器では、ＣｕＷの底板２が使用されて
いる。In a conventional optical semiconductor hermetically sealed container,
As shown in FIGS. 1 and 2, generally, Fe—
A frame 1 made of a metal such as a Ni-Co alloy is provided with Fe-
A bottom plate 2 made of a Ni—Co alloy, a Fe—Ni alloy such as 42 alloy, or a composite metal material such as CuW is fixed. In particular, a CuW bottom plate 2 is used in an optical semiconductor hermetically sealed container requiring high power consumption and heat radiation.
【０００４】光半導体気密封止容器の側壁部である枠体
１は、上記のごとくコバール等を切削加工や射出成形し
て作製され、通常は複数のセラミックスシートの必要箇
所にメタライズを施したセラミックス端子部３と、コバ
ール製のリード端子４とを備えている。また、枠体１の
一部を絶縁体であるセラミックスで構成して、セラミッ
クス端子部３と一体化した構造のものや、枠体１に設け
た貫通穴にリード端子４を挿通し、ガラス封止して取り
付けた構造のものもある。The frame 1, which is the side wall of the hermetically sealed optical semiconductor container, is manufactured by cutting or injection-molding Kovar or the like as described above. Usually, a ceramic sheet is obtained by metalizing required portions of a plurality of ceramic sheets. A terminal portion 3 and a lead terminal 4 made of Kovar are provided. Further, a part of the frame 1 is made of ceramics which is an insulator and is integrated with the ceramic terminal portion 3, or the lead terminal 4 is inserted into a through hole provided in the frame 1 to seal the glass. Some are fixed and mounted.
【０００５】更に、枠体１には、容器の内部と外部で光
を透過させるために光透過窓５が形成してある。光透過
窓５は通常はコバール等のパイプからなり、気密封止の
ためにガラス等の窓材を張り付けている。一部の光半導
体気密封止容器では、ガラス等の窓材を使用せず、枠体
１に光ファイバーを貫通させて、光ファイバーごと半田
ロウ付けで気密封止した光ファイバー透過窓も使用され
ている。尚、この場合には窓枠のパイプのみ容器の枠体
１に接合している。Further, a light transmitting window 5 is formed in the frame 1 for transmitting light inside and outside the container. The light transmission window 5 is usually made of a pipe such as Kovar, and a window material such as glass is attached for hermetic sealing. In some optical semiconductor hermetically sealed containers, an optical fiber transmission window in which an optical fiber is penetrated through the frame body 1 and an optical fiber is hermetically sealed by soldering without using a window material such as glass is also used. In this case, only the pipe of the window frame is joined to the frame 1 of the container.
【０００６】これらの枠体１、底板２、及びリード端子
４等の各部品は、銀ロウ付けや半田ロウ付けにより接合
されて、光半導体気密封止容器が組立てられる。この光
半導体気密封止容器は、後に蓋体で気密封止を行うため
と、容器の腐食を防ぐため、並びに半導体モジュール組
立時の半田付けを容易にするために、通常は全体に金め
っきが施される。この光半導体気密封止容器の内部に光
半導体素子などを実装した後、最後に容器の枠体１の上
端面にコバール等のリングを介して蓋体（図示せず）が
溶接又は半田ロウ付けにより気密に固定される。The components such as the frame 1, the bottom plate 2, and the lead terminals 4 are joined by silver brazing or solder brazing to assemble an optical semiconductor hermetically sealed container. The optical semiconductor hermetically sealed container is usually entirely plated with gold in order to perform hermetic sealing with a lid later, prevent corrosion of the container, and facilitate soldering when assembling the semiconductor module. Will be applied. After mounting the optical semiconductor element and the like inside the hermetically sealed optical semiconductor container, a lid (not shown) is finally welded or soldered to the upper end surface of the frame 1 of the container via a ring such as Kovar. It is fixed more airtight.
【０００７】かかる光半導体気密封止容器は、例えば特
開平６−３１４７４７号公報等に示されている。同公報
にも記載されるように、コバールやＣｕＷからなる底板
は一般に金属を研削して作製されている。特に底板がＣ
ｕＷの場合には、枠体のコバールと熱膨張率が異なるた
めに、容器に反りが発生する場合がある。この反りが発
生すると、放熱板にネジ止め固定した光半導体モジュー
ルの光軸がずれるという問題があったので、上記公報で
は底板のフランジ部を研削により薄くして反りを緩和吸
収している。Such an optical semiconductor hermetically sealed container is disclosed, for example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-314747. As described in the publication, a bottom plate made of Kovar or CuW is generally manufactured by grinding metal. Especially the bottom plate is C
In the case of uW, since the thermal expansion coefficient is different from the Kovar of the frame, the container may be warped. When this warpage occurs, there is a problem that the optical axis of the optical semiconductor module screwed and fixed to the heat radiating plate is shifted. Therefore, in the above-mentioned publication, the flange of the bottom plate is thinned by grinding to absorb and absorb the warpage.
【０００８】また、特開平６−８２６５９号公報では、
底板のフランジ部を薄くする代わりに、フランジ部のみ
を縦弾性係数の小さな別の金属で構成することにより、
同等の効果を得ている。しかし、異種金属を接合面積の
小さな部分で接合し、しかも充分な強度を得ることは極
めて難しい。In Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-82659,
Instead of thinning the flange of the bottom plate, by constructing only the flange with another metal with a small longitudinal elastic modulus,
The same effect is obtained. However, it is extremely difficult to join dissimilar metals at a portion having a small joining area and obtain sufficient strength.
【０００９】半導体モジュールは、図３に示すように、
レーザダイオード（ＬＤ）素子６やフォトダイオード
（ＰＤ）素子のような光半導体素子のほか、これを駆動
させるドライバーＩＣ、温度測定用のチップサーミスタ
等を回路基板７に搭載して、前記した光半導体気密封止
容器の内部に実装したものである。特にＬＤ素子は温度
により発振波長が変わるほか、高温では光出力が低下し
たり、極端に寿命が短くなり信頼性が悪化する等の不具
合がある。[0009] As shown in FIG.
An optical semiconductor device such as a laser diode (LD) device 6 or a photodiode (PD) device, as well as a driver IC for driving the device, a chip thermistor for temperature measurement, and the like are mounted on a circuit board 7 and the optical semiconductor It is mounted inside a hermetically sealed container. In particular, the oscillation wavelength of the LD element changes depending on the temperature, and at high temperatures, the optical output decreases, the life is extremely shortened, and the reliability deteriorates.
【００１０】そこで、温度を制御し且つＬＤ素子等を冷
却するために、電子冷却装置が用いられる。この電子冷
却装置は、図３に示すように、電極と配線がメタライズ
された２枚のセラミックス板からなる絶縁体基板９の間
に、化合物半導体であるＢｉＴｅの結晶又は焼結体で構
成された複数の電子冷却素子（ペルチェ素子）８を挟持
した構造を有している。電子冷却装置の絶縁体基板９と
しては、一般にアルミナや窒化アルミニウムが用いられ
ている。特に高放熱性を必要とする場合や、電子冷却装
置の消費電力を抑制する場合には、絶縁体板９として熱
伝導性の良い窒化アルミニウム（ＡｌＮ）が使用され
る。Therefore, an electronic cooling device is used for controlling the temperature and cooling the LD element and the like. As shown in FIG. 3, the electronic cooling device is composed of a crystal or sintered body of BiTe, which is a compound semiconductor, between an insulating substrate 9 composed of two ceramic plates with electrodes and wiring metallized. It has a structure in which a plurality of electronic cooling elements (Peltier elements) 8 are sandwiched. As the insulator substrate 9 of the electronic cooling device, alumina or aluminum nitride is generally used. In particular, when high heat dissipation is required or when the power consumption of the electronic cooling device is suppressed, aluminum nitride (AlN) having good heat conductivity is used as the insulator plate 9.
【００１１】それぞれの電子冷却素子８は、絶縁体基板
９にメタライズされた配線により電気的に接合され、半
導体気密封止容器との間の電気的結線のために１対のリ
ードを有している。尚、光半導体モジュールの組み立て
では、この電子冷却装置を半導体気密封止容器の底板２
に半田付けした後、ＬＤ素子６やＰＤ素子のような光半
導体素子及びその他の部品を予め実装しておいた回路基
板７を、電子冷却装置の片方の絶縁体基板９の上に半田
ロウ付けにより固定する。Each of the electronic cooling elements 8 is electrically connected to the insulating substrate 9 by metallized wiring, and has a pair of leads for electrical connection with a semiconductor hermetically sealed container. I have. In assembling the optical semiconductor module, the electronic cooling device is connected to the bottom plate 2 of the hermetically sealed semiconductor container.
Then, the circuit board 7 on which the optical semiconductor elements such as the LD element 6 and the PD element and other components are mounted in advance is soldered onto one of the insulator boards 9 of the electronic cooling device. Fix with.
【００１２】尚、特開平５−６７８４４号公報には、半
導体気密封止容器の底板と電子冷却装置の絶縁体基板と
を共用する光半導体モジュールが提案されている。即
ち、半導体気密封止容器の底板をＡｌＮ等のセラミック
スで構成する方法である。これにより、電子冷却装置の
片側の絶縁体基板を省略することができるため、半導体
モジュールの小型化、特に薄層化が実現される。Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 5-67844 proposes an optical semiconductor module in which a bottom plate of a hermetically sealed semiconductor container and an insulating substrate of an electronic cooling device are shared. That is, this is a method in which the bottom plate of the semiconductor hermetically sealed container is made of a ceramic such as AlN. Accordingly, the insulator substrate on one side of the electronic cooling device can be omitted, and thus the semiconductor module can be reduced in size, particularly, thinned.
【００１３】[0013]
【発明が解決しようとする課題】上記のごとく各部が異
種の材料で構成された光半導体気密封止容器は、光半導
体モジュールとして構成された後に、−４０℃〜＋１２
５℃のＭＩＬ−ＳＴＤに記載される耐環境試験により、
ＢｉＴｅ素子等の電子冷却素子が特性劣化を起こすこと
があった。電子冷却素子の特性劣化は、電子冷却装置の
冷却効率を悪化させて消費電力を大きくしたり、最悪の
場合は自己発熱により光半導体モジュールの温度制御が
できなくなるという問題がある。As described above, the hermetically sealed optical semiconductor container in which each part is made of a different kind of material, after being constructed as an optical semiconductor module, has a temperature of -40.degree.
According to the environmental resistance test described in the MIL-STD at 5 ° C,
In some cases, the characteristics of electronic cooling elements such as BiTe elements deteriorate. Deterioration of the characteristics of the electronic cooling element causes a problem that the cooling efficiency of the electronic cooling device is deteriorated to increase the power consumption, and in the worst case, the temperature of the optical semiconductor module cannot be controlled due to self-heating.
【００１４】これは、温度変化により、光半導体気密封
止容器の底板や、半導体モジュール内のＬＤ素子やＰＤ
素子を実装した回路基板等が反ることから、ヤング率が
低く且つ比較的柔らかいＢｉＴｅ素子等の電子冷却素子
に熱応力が集中し、結果的に電子冷却素子にクラックが
発生することに起因する。This is because the temperature change causes the bottom plate of the optical semiconductor hermetically sealed container, the LD element or PD in the semiconductor module.
Since a circuit board or the like on which the element is mounted is warped, thermal stress is concentrated on an electronic cooling element such as a BiTe element having a relatively low Young's modulus and relatively soft, and as a result, cracks occur in the electronic cooling element. .
【００１５】これらの問題の原因となる光半導体気密封
止容器の底板の反り（応力歪み）は主に次の理由により
発生すると考えられる。即ち、 容器の枠体と底板の
熱膨張率の相違による底板の熱応力歪み。 容器の底
板と電子冷却装置の絶縁体基板の熱膨張率の相違による
底板の熱応力歪み。その他にも、 電子冷却装置の絶
縁体基板と回路基板の熱膨張率の相違による熱応力歪み
により底板が反る、底板が固定されている放熱板が全
体の歪みを受けて反ることがあり、この放熱板の反りに
より底板が反る、等の理由も考えられる。The warpage (stress distortion) of the bottom plate of the hermetically sealed optical semiconductor container, which causes these problems, is considered to occur mainly for the following reasons. That is, thermal stress distortion of the bottom plate due to the difference in the coefficient of thermal expansion between the container frame and the bottom plate. Thermal stress distortion of the bottom plate due to the difference in thermal expansion coefficient between the bottom plate of the container and the insulator substrate of the electronic cooling device. In addition, the bottom plate warps due to thermal stress distortion due to the difference in the thermal expansion coefficient between the insulator substrate and the circuit board of the electronic cooling device, and the heat sink to which the bottom plate is fixed may be warped due to the overall distortion. It is also conceivable that the bottom plate is warped due to the warpage of the heat sink.
【００１６】更に、半導体気密封止容器の底板の反り
は、電子冷却装置に欠陥を与えなくとも、ＬＤ素子やＰ
Ｄ素子のような光半導体素子と光ファイバーとの間の光
結合を行う光学系の光軸をずらせてしまう場合が有る。
この光軸のずれは、光半導体モジュールの光ファイバー
端出力を低下させるという問題がある。Further, the warp of the bottom plate of the semiconductor hermetically sealed container can prevent the electronic cooling device from being damaged, without causing a defect in the LD element or the P element.
In some cases, the optical axis of an optical system that performs optical coupling between an optical semiconductor element such as a D element and an optical fiber is shifted.
This displacement of the optical axis has a problem that the output of the optical fiber end of the optical semiconductor module is reduced.
【００１７】また、上記特開平５−６７８４４号公報に
記載されるように、半導体気密封止容器の底板をＡｌＮ
等のセラミックスで構成する方法では、底板にネジ止め
用の孔部等を加工することが困難なうえ、ネジ止め時に
底板の孔部周辺が割れやすいという欠点があった。ま
た、半導体モジュールと放熱板をネジ止めした後にも、
放熱板に反りが発生したとき底板が割れやすい等の問題
もあった。As described in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-67844, the bottom plate of the hermetically sealed semiconductor container is made of AlN.
However, the method using ceramics or the like has a drawback that it is difficult to form a screw hole or the like on the bottom plate, and that the bottom plate is easily cracked around the hole at the time of screwing. Also, after screwing the semiconductor module and the heat sink,
There is also a problem that the bottom plate is easily broken when the heat sink is warped.
【００１８】本発明は、このような従来の事情に鑑み、
底板の反りを低減することのできる光半導体気密封止容
器、並びにこの光半導体気密封止容器を用いることによ
る、電子冷却素子の劣化や光軸のずれが起こらない光半
導体モジュールを提供することを目的とする。The present invention has been made in view of such conventional circumstances,
An optical semiconductor hermetically sealed container capable of reducing the warpage of a bottom plate, and an optical semiconductor module that does not cause deterioration of an electronic cooling element or displacement of an optical axis by using the optical semiconductor hermetically sealed container. Aim.
【００１９】[0019]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明が提供する光半導体気密封止容器は、内部に
光半導体素子を収納する光半導体気密封止容器におい
て、金属、絶縁体、又は金属と絶縁体の複合体からなる
枠体と、該枠体に固定された金属からなる第１の底板
と、該第１の底板の前記枠体と反対側の表面に固定さ
れ、該第１の底板よりもヤング率が大きい第２の底板と
を備えることを特徴とするものである。In order to achieve the above object, an optical semiconductor hermetically sealed container provided by the present invention comprises an optical semiconductor hermetically sealed container containing an optical semiconductor element therein. Or a frame made of a composite of metal and an insulator, a first bottom plate made of metal fixed to the frame, and a first bottom plate fixed to a surface of the first bottom plate opposite to the frame, A second bottom plate having a larger Young's modulus than the first bottom plate.
【００２０】本発明の光半導体気密封止容器において
は、ＭＩＬ−ＳＴＤの環境試験温度及びＬＤモジュール
製造時の半田付け温度を考慮した−４０℃〜＋２５０℃
の温度範囲におけるヤング率が、金属からなる第１の底
板では１５×１０3ｋｇ／ｍｍ2以下であり、且つ第２の
底板では２５×１０3ｋｇ／ｍｍ2以上であることが好ま
しい。In the hermetically sealed optical semiconductor container of the present invention, -40.degree. C. to + 250.degree. C. in consideration of the MIL-STD environmental test temperature and the soldering temperature at the time of manufacturing the LD module.
It is preferable that the Young's modulus of the first bottom plate made of metal is 15 × 10 3 kg / mm 2 or less, and the Young's modulus of the second bottom plate is 25 × 10 3 kg / mm 2 or more.
【００２１】また、本発明の光半導体気密封止容器は、
通常のごとく、上記枠体がリード端子と光透過窓又は光
ファイバー透過窓とを備え、更に枠体の底板と反対側に
固定される蓋体を備えることができる。Further, the optical semiconductor hermetically sealed container of the present invention comprises:
As usual, the frame may include a lead terminal and a light transmission window or an optical fiber transmission window, and may further include a lid fixed to the side of the frame opposite to the bottom plate.
【００２２】本発明の光半導体モジュールは、光半導体
気密封止容器の内部に、回路基板上に実装された少なく
とも一つの光半導体素子を収納したものである。この光
半導体モジュールは、容器の第１の底板と回路基板との
間に、一対の絶縁体基板で挟持されたペルチェ素子から
なる電子冷却装置を備えることができる。The optical semiconductor module of the present invention has at least one optical semiconductor element mounted on a circuit board housed in an optical semiconductor hermetically sealed container. The optical semiconductor module can include an electronic cooling device including a Peltier element sandwiched between a pair of insulator substrates between the first bottom plate of the container and the circuit board.
【００２３】[0023]
【発明の実施の形態】本発明の光半導体気密封止容器で
は、図４に一具体例を示すように、枠体１に固定される
底板が、枠体１に固定された金属からなる第１の底板１
１と、第１の底板１１の前記枠体１と反対側の表面に固
定された第２の底板１２との２層構造からなり、第２の
底板１２のヤング率を第１の底板１１のヤング率よりも
大きくすることによって、底板の反りの主要因となる応
力歪みが金属からなる第１の底板１１に吸収されるの
で、第２の底板１２には反りが発生せず、その平坦度が
維持される。その結果、光半導体モジュールとしたと
き、温度変化による電子冷却素子の劣化や、光学系の光
軸のずれも発生しなくなる。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In a hermetically sealed optical semiconductor container of the present invention, as shown in FIG. 4, a bottom plate fixed to a frame 1 is made of a metal fixed to the frame 1. 1 bottom plate 1
1 and a second bottom plate 12 fixed to the surface of the first bottom plate 11 on the opposite side to the frame 1. The Young's modulus of the second bottom plate 12 is By making the modulus larger than the Young's modulus, stress distortion, which is a main cause of the warpage of the bottom plate, is absorbed by the first bottom plate 11 made of metal. Is maintained. As a result, when the optical semiconductor module is used, deterioration of the thermoelectric cooler due to temperature change and displacement of the optical axis of the optical system do not occur.
【００２４】即ち、一般に底板の熱膨張係数が枠体の熱
膨張係数よりも大きいと、半導体気密封止容器組立時の
ロウ付け後に自然に張力が働く。これは、ロウ付け温度
の８００℃程度の高温で枠体よりも底板が大きく伸びて
おり、ロウ材が固化した後に常温に冷却すると相対的に
底板の収縮率が大きくなるからである。この張力が反り
の原因でもあるが、底板として第２の底板１２と共に薄
くてヤング率の小さな柔らかい金属からなる第１の底板
１１を介在させた本発明では、冷却後に第１の底板１１
が反らずに太鼓の膜の様に逆に平坦面を得ることができ
る。この第１の底板１１にヤング率の大きな第２の底板
１２を固定することにより、第２の底板の平坦度が容器
組立後も維持されるのである。That is, when the thermal expansion coefficient of the bottom plate is generally larger than the thermal expansion coefficient of the frame, tension naturally acts after brazing at the time of assembling the semiconductor hermetically sealed container. This is because the bottom plate extends more greatly than the frame at a brazing temperature of about 800 ° C., and when the brazing material is solidified and cooled to room temperature, the shrinkage of the bottom plate becomes relatively large. Although this tension is a cause of the warpage, in the present invention in which the first bottom plate 11 made of a soft metal having a small and small Young's modulus is interposed together with the second bottom plate 12 as the bottom plate, the first bottom plate 11 is cooled.
However, a flat surface can be obtained in reverse, like a drum membrane, without warping. By fixing the second bottom plate 12 having a large Young's modulus to the first bottom plate 11, the flatness of the second bottom plate is maintained even after the container is assembled.
【００２５】このように、第１の底板１１に応力歪みを
吸収させ、第２の底板１２の平坦度を維持するために
は、第２の底板１２のヤング率を第１の底板１１のヤン
グ率よりも大きくすることが必要である。そのため、Ｍ
ＩＬ−ＳＴＤの環境試験温度及びＬＤモジュール製造時
の半田付け温度を考慮した−４０℃〜＋２５０℃の温度
範囲で、第１の底板１１のヤング率が１５×１０3ｋｇ
／ｍｍ2以下、且つ第２の底板１２のヤング率が２５×
１０3ｋｇ／ｍｍ2以上であることが好ましい。As described above, in order to make the first bottom plate 11 absorb stress and strain and maintain the flatness of the second bottom plate 12, the Young's modulus of the second bottom plate 12 is set to the Young's modulus of the first bottom plate 11. It is necessary to make it larger than the rate. Therefore, M
The Young's modulus of the first bottom plate 11 is 15 × 10 3 kg in a temperature range of −40 ° C. to + 250 ° C. in consideration of an IL-STD environmental test temperature and a soldering temperature at the time of manufacturing an LD module.
/ Mm 2 or less, and the Young's modulus of the second bottom plate 12 is 25 ×
It is preferably at least 10 3 kg / mm 2 .
【００２６】このような第２の底板の具体的な材質とし
ては、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）又は炭化ケイ素（Ｓ
ｉＣ）を９０％以上含有するセラミックスがある。ヤン
グ率が２５×１０3ｋｇ／ｍｍ2よりも小さなセラミック
スでは、金属からなる第１の底板に応力歪みを十分に押
しつけることができず、セラミックスの第２の底板自体
が反ってしまう。特にＡｌＮはアルミナに比較して熱伝
導率が高いことから、高出力タイプに適している。ま
た、第２の底板は亀裂や欠損等を生じさせないために、
抗折力が２５×１０3ｋｇ／ｍｍ2以上のセラミックスが
好ましい。As a specific material of the second bottom plate, aluminum nitride (AlN) or silicon carbide (S
There is a ceramic containing 90% or more of iC). In the case of ceramics having a Young's modulus smaller than 25 × 10 3 kg / mm 2 , stress distortion cannot be sufficiently pressed against the first bottom plate made of metal, and the second bottom plate itself of the ceramic warps. In particular, AlN is suitable for a high-output type because it has a higher thermal conductivity than alumina. In addition, the second bottom plate does not cause cracks, defects, etc.,
Ceramics having a transverse rupture strength of 25 × 10 3 kg / mm 2 or more are preferred.
【００２７】尚、第２の底板の材質は、ヤング率が第１
の底板よりも高ければ良いので、上記したセラミックス
以外にも、例えばタングステンやモリブデン等の金属、
ダイヤモンド、立方晶ＢＮの結晶又は多結晶等を用いる
ことも可能である。また、第２の底板の厚みは特に限定
されないが、通常は０.３〜１.０ｍｍ程度の厚みが好ま
しい。The material of the second bottom plate has a Young's modulus of the first.
Since it is only necessary to be higher than the bottom plate, other than the above ceramics, for example, metals such as tungsten and molybdenum,
It is also possible to use diamond, cubic BN crystal, polycrystal, or the like. The thickness of the second bottom plate is not particularly limited, but is usually preferably about 0.3 to 1.0 mm.
【００２８】一方、第１の底板としては、純銅、コバー
ル等のＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金、又は２４アロイ等のＦｅ
−Ｎｉ合金が好ましい。ヤング率が１５×１０3ｋｇ／
ｍｍ2よりも大きな金属、例えばＷやＭｏ等では、薄い
金属板の加工が困難であるため第１の底板として適さな
い。第１の底板の厚みは、０.０５〜０.５ｍｍが好まし
い。その理由は、枠体と第１の底板の熱膨張率が異なる
場合には、８００℃程度の高温でのロウ付け時に容器に
反りが生じやすいが、この反りを減らすために第１の底
板の厚みを０.５ｍｍ以下と薄くすることが有効なため
である。また、第１の底板の厚みが０.０５ｍｍ未満で
は、ネジ止めの際に底板の割れが起こりやすいからであ
る。On the other hand, as the first bottom plate, an Fe—Ni—Co alloy such as pure copper or Kovar, or an Fe alloy such as 24 alloy is used.
-Ni alloys are preferred. Young's modulus is 15 × 10 3 kg /
Metals larger than mm 2 , such as W and Mo, are not suitable as the first bottom plate because it is difficult to process a thin metal plate. The thickness of the first bottom plate is preferably 0.05 to 0.5 mm. The reason is that when the frame body and the first bottom plate have different coefficients of thermal expansion, the container is likely to be warped when brazing at a high temperature of about 800 ° C. This is because it is effective to reduce the thickness to 0.5 mm or less. Also, if the thickness of the first bottom plate is less than 0.05 mm, the bottom plate is easily cracked at the time of screwing.
【００２９】第１の底板と第２の底板は積層し、ロウ材
等を用いて互いに接合固定して使用する。第１の底板と
してＣｕやＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金又はＦｅ−Ｎｉ合金を
使用し、ロウ材に銀ロウを用いた場合、金属の第１の底
板と銀ロウの合金化が起こって歪みを生じることがある
が、Ｎｉ又はＮｉＢめっきを予め第１の底板に施してお
くことにより回避することができる。尚、第１の底板と
してＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金又はＦｅ−Ｎｉ合金はセラミ
ックスからなる第２の底板と熱膨張率が近い点で有望で
あり、またＣｕ特に純銅は熱膨張率が第２の底板とは大
きく異なるものの、ヤング率が小さいことから有望であ
る。The first bottom plate and the second bottom plate are laminated and used by being joined and fixed to each other using a brazing material or the like. When Cu or Fe-Ni-Co alloy or Fe-Ni alloy is used as the first bottom plate and silver brazing is used as the brazing material, alloying of the first bottom plate of the metal and silver brazing occurs to cause distortion. This may be avoided by applying Ni or NiB plating to the first bottom plate in advance. In addition, Fe-Ni-Co alloy or Fe-Ni alloy as the first bottom plate is promising in that the coefficient of thermal expansion is close to that of the second bottom plate made of ceramics. Although greatly different from the bottom plate, it is promising because of its small Young's modulus.
【００３０】一方、第２の底板の表層にも、ロウ材の濡
れ性を良くするためにＮｉ又はＮｉＢめっきを施すこと
が好ましい。第２の底板がセラミックス等からなる場合
は、最初にメタライズ層としてＷ、Ｍｏ、Ｐｔ、Ｔｉ等
の１種以上の層を形成し、その上にＮｉ又はＮｉＢめっ
きを施す。Ｎｉ又はＮｉＢのめっき厚は１.５〜３μｍ
の範囲が好ましい。On the other hand, it is also preferable to apply Ni or NiB plating to the surface layer of the second bottom plate in order to improve the wettability of the brazing material. When the second bottom plate is made of ceramics or the like, at least one layer of W, Mo, Pt, Ti, or the like is first formed as a metallized layer, and Ni or NiB plating is performed thereon. The plating thickness of Ni or NiB is 1.5 to 3 μm
Is preferable.
【００３１】第１の底板と第２の底板を組み合わせるに
際しては、放熱板へのネジ止め等を考慮して、各底板の
形状を定めることができる。尚、ネジ止め用の孔部や切
欠部等は、加工が簡単な金属からなる第１の底板に設け
ることが好ましい。金属からなる第１の底板は、容易に
エッチング加工やパンチ加工が可能であり、場所によっ
てはハーフエッチングも可能である。尚、第１の底板へ
のハーフエッチングによる窪み部の形成は、枠体の組み
込み時や電子冷却装置の実装時の位置ずれを防止する効
果があり、実装工程の歩留まり率を上げることができ
る。When the first bottom plate and the second bottom plate are combined, the shape of each bottom plate can be determined in consideration of, for example, screwing to the heat sink. In addition, it is preferable to provide a hole for screwing, a notch, and the like on the first bottom plate made of a metal that is easily processed. The first bottom plate made of metal can be easily etched or punched, and half-etched in some places. The formation of the recessed portion in the first bottom plate by half-etching has the effect of preventing displacement during the assembly of the frame or the mounting of the electronic cooling device, and can increase the yield in the mounting process.
【００３２】また、第１の底板の中央部に、絶縁体基板
に電子冷却素子を搭載した電子冷却装置を嵌め込む位置
決め用の穴部を穿設しておけば、電子冷却装置の位置決
めが便利であるうえ、第１の底板がコバールや４２アロ
イのように低熱伝導金属からなる場合であっても、電子
冷却装置が放熱板に直接接しているので放熱性が向上す
る。If a hole for positioning the electronic cooling device having the electronic cooling element mounted on the insulating substrate is formed in the center of the first bottom plate, the positioning of the electronic cooling device is convenient. In addition, even when the first bottom plate is made of a low heat conductive metal such as Kovar or 42 alloy, the heat dissipation is improved because the electronic cooling device is in direct contact with the heat sink.
【００３３】第１の底板と第２の底板の具体的な組合せ
方法としては、最も簡単には図５に示すように、第２の
底板１２と枠体１の間にフラットな第１の底板１１を挟
む方法がある。この方法は金属の第１の底板１１の加工
が容易であるが、取り付けるべき放熱板との間に第２の
底板１２の厚さに相当する段差があるので、放熱板にネ
ジ止め固定する際に第１の底板１１を折り曲げる必要が
ある。また、金属からなる第１の底板１１を折り曲げる
と、ＡｌＮ等からなる第２の底板１２や枠体１等への亀
裂の発生が懸念される。As a specific method of combining the first bottom plate and the second bottom plate, the simplest method shown in FIG. 5 is that a flat first bottom plate is provided between the second bottom plate 12 and the frame 1. 11 is available. In this method, the first bottom plate 11 made of metal is easily processed. However, since there is a step corresponding to the thickness of the second bottom plate 12 between the first bottom plate 11 and the radiator plate to be attached, it is difficult to fix the first bottom plate 11 with screws. Needs to bend the first bottom plate 11. Further, when the first bottom plate 11 made of metal is bent, cracks may be generated in the second bottom plate 12 made of AlN or the like, the frame 1, and the like.
【００３４】そこで、第１の底板に凹部又は窪み部を形
成しておき、この凹部又は窪み部に第２の底板が挿入し
て、放熱板への取付面となる両者の枠体と反対側の外表
面を面一にする方法が望ましい。例えば、図６に示すよ
うに、金属からなる第１の底板１１の中央部をパンチ加
工等により断面コ字形状に予め折り曲げておき、この凹
部に第２の底板１２を挿入する方法がある。この方法
は、第１の底板１１と第２の底板１２の外表面がフラッ
トになるので、放熱板への取り付けにも適している。Therefore, a concave portion or a concave portion is formed in the first bottom plate, and the second bottom plate is inserted into the concave portion or the concave portion, and the opposite side to the two frame bodies which are the mounting surfaces to the heat radiating plate. It is desirable to make the outer surface of the substrate flush. For example, as shown in FIG. 6, there is a method in which the center of the first bottom plate 11 made of metal is bent in advance into a U-shaped cross section by punching or the like, and the second bottom plate 12 is inserted into the recess. This method is suitable for attachment to a heat sink since the outer surfaces of the first bottom plate 11 and the second bottom plate 12 become flat.
【００３５】また、図７に示すように、第１の底板１１
の中央部に第２の底板１２全体を嵌め込む窪み部を形成
しておく方法もある。この方法では、第２の底板１２の
全体が窪み部内に収容されるので、湿度に弱いＡｌＮか
らなる第２の底板であっても防護することができる他、
フランジ部の強度も容易に向上させることができる。
尚、図７に示すリード端子４は、図５及び図６のように
枠体１に設けたセラミックス端子部３を用いて取り付け
るのではなく、枠体１の貫通孔にリード端子４を挿通し
てガラス封止４ａにより固定した例である。As shown in FIG. 7, the first bottom plate 11
There is also a method in which a hollow portion is formed in the center portion of the second bottom plate 12 to fit the entire second bottom plate 12. In this method, since the entire second bottom plate 12 is accommodated in the recessed portion, it is possible to protect even the second bottom plate made of AlN which is weak in humidity.
The strength of the flange can also be easily improved.
Note that the lead terminal 4 shown in FIG. 7 is not attached using the ceramic terminal portion 3 provided on the frame 1 as shown in FIGS. 5 and 6, but the lead terminal 4 is inserted through the through hole of the frame 1. This is an example of fixing with a glass seal 4a.
【００３６】第１の底板１１となる金属の薄板は加工が
容易であり、図８に示すように、フランジ部１１ａやネ
ジ止め用の孔部１１ｂ又は切欠部１１ｃもパンチやエッ
チングにより簡単に加工できる。また、薄板では切削が
必要ないので、加工による応力歪みを無視することもで
きる。更に、第１の底板１１の中央部をパンチ等により
くりぬいて、電子冷却装置を取り付けるための位置決め
用穴部１１ｄを形成しておくこともできる。The metal thin plate serving as the first bottom plate 11 is easy to process. As shown in FIG. 8, the flange 11a, the hole 11b for screwing, or the notch 11c is also easily processed by punching or etching. it can. Further, since cutting is not required for a thin plate, stress distortion due to processing can be neglected. Further, the central portion of the first bottom plate 11 may be cut out by a punch or the like to form a positioning hole 11d for mounting the electronic cooling device.
【００３７】一方、第２の底板となるセラミックスは、
複雑形状を高精度にて製作することは困難であるが、こ
こで使用するようなセラミックスの平板、又は電子冷却
装置の搭載部に窪みを有するセラミックス板等は、押し
出し成形技術により簡単に且つ低コストで製作すること
が可能である。On the other hand, the ceramics serving as the second bottom plate is as follows:
Although it is difficult to manufacture complex shapes with high precision, the ceramic flat plate used here or a ceramic plate having a depression in the mounting portion of the electronic cooling device, etc., can be easily and lowly manufactured by extrusion molding technology. It can be manufactured at cost.
【００３８】このようにして積層固定された第１の底板
と第２の底板は、その第１の底板の上に枠体をロウ付け
等により固定して、例えば図４に示すような光半導体気
密封止容器とする。尚、枠体としては、通常のごとく金
属、セラミックスのような絶縁体、及び金属と絶縁体と
の複合体を用いることができる。この光半導体気密封止
容器には、従来と同様に、電子冷却装置を実装（図３参
照）し、更に図９に示すように光半導体素子６等を取り
付けた回路基板７を電子冷却装置の上に実装した後、上
端開口部を蓋体（図示せず）で気密封止して、光半導体
モジュールを構成する。The first bottom plate and the second bottom plate stacked and fixed in this manner are fixed on the first bottom plate by brazing or the like to form an optical semiconductor as shown in FIG. Use a hermetically sealed container. As the frame, an insulator such as a metal or a ceramic, or a composite of a metal and an insulator can be used as usual. An electronic cooling device is mounted in this hermetically sealed optical semiconductor container as in the prior art (see FIG. 3), and a circuit board 7 on which an optical semiconductor element 6 and the like are mounted as shown in FIG. After being mounted thereon, the upper end opening is hermetically sealed with a lid (not shown) to form an optical semiconductor module.
【００３９】この光半導体モジュールの構成に際して、
光半導体素子搭載用の回路基板と、電子冷却装置の絶縁
体基板と、半導体気密封止容器の第２の底板の熱膨張率
の差を±１×１０ −６ ／℃以下にすることが好ましい。
これによって、−４０℃〜＋１２５℃のＭＩＬ−ＳＴＤ
のヒートサイクル環境試験の温度変化でも電子冷却素子
の上下間でも反りがなくなり、更に内部に組み込まれた
電子冷却素子の劣化も、光学系の光軸ずれもない光半導
体モジュールが得られる。In the construction of this optical semiconductor module,
It is preferable that the difference between the coefficient of thermal expansion of the circuit board for mounting the optical semiconductor element, the insulator substrate of the electronic cooling device, and the coefficient of thermal expansion of the second bottom plate of the semiconductor hermetically sealed container is ± 1 × 10 −6 / ° C. or less. .
Thereby, the MIL-STD at −40 ° C. to + 125 ° C.
An optical semiconductor module is obtained in which the warp is eliminated even when the temperature changes in the heat cycle environment test and between the upper and lower sides of the electronic cooling element, the electronic cooling element incorporated therein is not deteriorated, and the optical axis of the optical system is not shifted.
【００４０】[0040]
【実施例】図４に示す光半導体気密封止容器を作製し
た。枠体１及び第１の底板１１として、−４０℃〜＋２
５０℃の通常の半導体モジュールの組立温度範囲におけ
るヤング率が１５×１０3ｋｇ／ｍｍ2以下のコバール板
を使用した。コバールからなる第１の底板１１の厚みは
０.０５ｍｍとした。EXAMPLE An optical semiconductor hermetically sealed container shown in FIG. 4 was produced. -40 ° C. to +2 as the frame 1 and the first bottom plate 11
A Kovar plate having a Young's modulus of 15 × 10 3 kg / mm 2 or less in an assembly temperature range of a normal semiconductor module of 50 ° C. was used. The thickness of the first bottom plate 11 made of Kovar was 0.05 mm.
【００４１】また、第２の底板１２として、ヤング率が
２５×１０3ｋｇ／ｍｍ2以上、抗析力が２５ｋｇ／ｍｍ
2以上であり、熱膨張率が４.５ｐｐｍ／℃、熱伝導率が
１５０Ｗ／ｍＫであって、ＡｌＮ含有量が９０％以上の
ＡｌＮセラミックス板を使用した。このＡｌＮセラミッ
クス板からなる第２の底板の厚みは１.０ｍｍとした。The second bottom plate 12 has a Young's modulus of at least 25 × 10 3 kg / mm 2 and an anti-deposition force of 25 kg / mm 2.
2 or more, the thermal expansion coefficient 4.5 ppm / ° C., the thermal conductivity of a 150 W / mK, AlN content was used 90% or more of AlN ceramic plate. The thickness of the second bottom plate made of the AlN ceramic plate was 1.0 mm.
【００４２】上記コバール板をパンチ加工して、図６に
示すように断面コ字状に形成すると共に、図８に示すよ
うにフランジ部１１ａにネジ止め用の孔部１１ｂや切欠
部１１ｃを設け、更に中央部には後に搭載する電子冷却
装置の位置決め用穴部１１ｄを形成して、第１の底板１
１とした。一方のＡｌＮセラミックス板は、第１の底板
１１の位置決め用穴部１１ｄに対応して、中央部表面に
窪み部を設けた。The Kovar plate is punched to form a U-shaped cross section as shown in FIG. 6, and a hole 11b for screwing and a notch 11c are provided in the flange 11a as shown in FIG. In addition, a positioning hole 11d for an electronic cooling device to be mounted later is formed in the center, and the first bottom plate 1 is formed.
It was set to 1. One of the AlN ceramics plates has a depression in the center surface corresponding to the positioning hole 11d of the first bottom plate 11.
【００４３】次に、コバールからなる第１の底板１１
に、Ｎｉめっきを施した。また、ＡｌＮセラミックスか
らなる第２の底板１２には、１つの層が５００ｎｍ以下
のＷ／Ｎｉのメタライズ層をスパッタ蒸着した後、更に
その上にＮｉめっきを施した。その後、この第１の底板
１１の凹部に第２の底板１２を挿入し、銀ロウ付けによ
り固定した。尚、第２の底板１２へのメタライズ層は、
Ｗ／Ｍｏ／Ｎｉ、Ｗ／Ｐｔ／Ｎｉ、Ｔｉ／Ｐｔ／Ｎｉ、
Ｔｉ／Ｍｏ／Ｎｉ等でも問題はなかった。Next, the first bottom plate 11 made of Kovar is used.
Was subjected to Ni plating. On the second bottom plate 12 made of AlN ceramics, one layer was sputter-deposited with a W / Ni metallized layer having a thickness of 500 nm or less, and then Ni plating was further applied thereon. Thereafter, the second bottom plate 12 was inserted into the recess of the first bottom plate 11 and fixed by silver brazing. The metallized layer on the second bottom plate 12 is
W / Mo / Ni, W / Pt / Ni, Ti / Pt / Ni,
There was no problem with Ti / Mo / Ni or the like.
【００４４】上記のごとく積層固定した第１の底板１１
上に、図４に示すように、コバールからなる枠体１を銀
ロウ付けにより固定した。また、この枠体１には、複数
のセラミックスシートからなるセラミックス端子部３
と、コバールからなる複数のリード端子４と、コバール
のシーム溶接用のリングと、コバールからなる光透過窓
５用の円形パイプ枠を銀ロウ付けした。これらを同時接
合することによって、低コスト化が図れるほか、放熱特
性も向上する。この後、光透過窓５用のガラスを張り付
け、全体に金めっきを施して、光半導体気密封止容器を
完成させた。The first bottom plate 11 laminated and fixed as described above
Above, as shown in FIG. 4, the frame 1 made of Kovar was fixed by silver brazing. The frame 1 has a ceramic terminal portion 3 made of a plurality of ceramic sheets.
Then, a plurality of lead terminals 4 made of Kovar, a ring for seam welding of Kovar, and a circular pipe frame for a light transmission window 5 made of Kovar were soldered with silver. By joining them at the same time, the cost can be reduced and the heat radiation characteristics can be improved. Thereafter, glass for the light transmission window 5 was adhered, and the entire surface was gold-plated to complete an optical semiconductor hermetically sealed container.
【００４５】この光半導体気密封止容器を用いて、図９
に示す光半導体モジュールを製作した。まず、半導体気
密封止容器の第１の底板１１の上に、電子冷却装置を通
常のごとく実装した。この電子冷却装置は、ペルチェ素
子である複数のＢｉＴｅ素子をＡｌＮからなる２枚の絶
縁体基板で挟持した通常のものであり、絶縁体基板は光
半導体気密封止容器の第２の底板１２及び後述する回路
基板と同じＡｌＮセラミックスを使用した。Using this optical semiconductor hermetically sealed container, FIG.
Was manufactured. First, the electronic cooling device was mounted as usual on the first bottom plate 11 of the semiconductor hermetically sealed container. This electronic cooling device is a usual one in which a plurality of BiTe elements, which are Peltier elements, are sandwiched between two insulating substrates made of AlN, and the insulating substrates are the second bottom plate 12 and the second bottom plate 12 of the optical semiconductor hermetically sealed container. The same AlN ceramics as a circuit board described later were used.
【００４６】また、実装用の光半導体モジュール内部の
回路基板７として、ＡｌＮセラミックス基板を使用し
た。この基板は絶縁体であればＡｌＮセラミックス以外
の材質、例えばアルミナでも良いが、電子冷却装置の絶
縁体基板との熱膨張率の差が１×１０ −６ ／℃を越える
と電子冷却素子の劣化が起きるので、電子冷却装置の絶
縁体基板と同じＡｌＮセラミックスを使用した。このた
め、第２の底板１２、絶縁体基板及び回路基板７の間の
熱膨張率差は０.１×１０ −６ ／℃程度しかなく、これ
は熱膨張率の測定誤差程度である。An AlN ceramic substrate was used as the circuit board 7 inside the optical semiconductor module for mounting. This substrate may be made of a material other than AlN ceramics, for example, alumina, as long as it is an insulator. However, if the difference in the coefficient of thermal expansion from the insulator substrate of the electronic cooling device exceeds 1 × 10 −6 / ° C. , deterioration of the electronic cooling element will occur. Therefore, the same AlN ceramic as the insulator substrate of the electronic cooling device was used. For this reason, the difference in the coefficient of thermal expansion between the second bottom plate 12, the insulator substrate, and the circuit board 7 is only about 0.1 × 10 −6 / ° C. , which is about the measurement error of the coefficient of thermal expansion.
【００４７】このＡｌＮセラミックスからなる回路基板
７の上に、ＬＤ素子６とレンズ１０とを光軸合わせを行
った後に固定した。更に、ＬＤ素子６の後ろにはＰＤ素
子、及びＬＤ素子６を変調駆動するためのドライバーＩ
Ｃ等を回路基板７上に実装した。尚、このＡｌＮセラミ
ックスからなる回路基板７には、ドライバーＩＣからの
高周波信号の劣化を抑制し、ドライバーＩＣの寿命を延
ばして信頼性を向上させるため、配線をメタライズして
ある。また、ＬＤ素子６の近傍には温度測定用のチップ
サーミスタが実装してある。The LD element 6 and the lens 10 were fixed on the circuit board 7 made of AlN ceramics after the optical axes were aligned. Further, behind the LD element 6, a PD element and a driver I for modulating and driving the LD element 6 are provided.
C and the like were mounted on the circuit board 7. The wiring is metallized on the circuit board 7 made of AlN ceramics in order to suppress the deterioration of the high frequency signal from the driver IC, extend the life of the driver IC, and improve the reliability. Further, a chip thermistor for temperature measurement is mounted near the LD element 6.
【００４８】この回路基板７を電子冷却装置の絶縁体基
板上に半田付けした。電子冷却素子の配線リードは、光
半導体気密封止容器の内側に用意したリード端子に熱圧
着で接続した。その他の配線はリボン形状のワイヤボン
ドにて行った。最後に、枠体１の解放上端に、金めっき
したコバールの蓋体（図示せず）をシーム溶接して気密
封止した。This circuit board 7 was soldered on an insulator board of the electronic cooling device. The wiring lead of the electronic cooling element was connected to a lead terminal prepared inside the hermetically sealed optical semiconductor container by thermocompression bonding. Other wiring was performed by a ribbon-shaped wire bond. Finally, a gold-plated Kovar lid (not shown) was hermetically sealed to the open upper end of the frame 1 by seam welding.
【００４９】外付けの光ファイバーはジルコニアのセラ
ミックスフェルールに挿入した後、８度の角度を付けて
斜めに研磨した。これは、光ファイバーの端面からの光
反射がＬＤ素子６のノイズに与える影響を減らすためで
ある。このフェルールに円筒形のＦｅ−Ｎｉ合金製の外
枠を取り付け、光ファイバーと容器の間には円筒形のＦ
ｅ−Ｎｉ合金製の外枠を付けたアイソレータとレンズを
挿入し、これら全てを光ファイバーに最大限の光が入射
できるように位置合わせした後、ＹＡＧ溶接により組み
立てた。After the external optical fiber was inserted into the ceramic ferrule of zirconia, it was polished obliquely at an angle of 8 degrees. This is to reduce the influence of light reflection from the end face of the optical fiber on the noise of the LD element 6. A cylindrical outer frame made of a Fe-Ni alloy is attached to this ferrule, and a cylindrical F-Ni alloy is provided between the optical fiber and the container.
An isolator and a lens with an outer frame made of an e-Ni alloy were inserted, and all of them were positioned so that the maximum amount of light could enter the optical fiber, and then assembled by YAG welding.
【００５０】この光半導体モジュールは、第１の底板１
１の孔部１１ｂ及び切欠部を利用して、厚さ３ｍｍ及び
縦横２００×３００ｍｍの放熱板にネジ止めにより固定
した後、−４０℃〜＋１２５℃のヒートサイクル試験に
供したところ、電子冷却素子の劣化も光学系の光軸ずれ
による光出力の低下も観測されなかった。This optical semiconductor module comprises a first bottom plate 1
Using a hole 11b and a notch of No. 1 to fix to a heat sink having a thickness of 3 mm and a length and width of 200 × 300 mm by screws, and then subjected to a heat cycle test at −40 ° C. to + 125 ° C., an electronic cooling element was obtained. No deterioration of the optical output due to the optical axis shift of the optical system was observed.
【００５１】尚、上記した実施例では、第２の底板とし
てＡｌＮセラミックスを用いたが、ＳｉＣ含有量が９０
％以上のＳｉＣセラミックスを用いても良い。ＳｉＣセ
ラミックスは、熱伝導率が１３０Ｗ／ｍｋと高熱伝導で
あり、熱膨張率が４.２×１０ −６ ／℃で電子冷却装置
の絶縁体基板であるＡｌＮセラミックスとも熱膨張率差
が０.３×１０ −６ ／℃と小さい。更に、これらのセラ
ミックス以外にも、第２の底板として、ＷやＭｏ、ダイ
ヤモンド、立方晶ＢＮ等を使用することもできる。In the above embodiment, the AlN ceramic was used as the second bottom plate, but the SiC content was 90%.
% Or more may be used. SiC ceramics has a high thermal conductivity of 130 W / mk, a thermal expansion coefficient of 4.2 × 10 −6 / ° C. , and a difference in thermal expansion coefficient of 0.2 × 10 with that of AlN ceramics, which is an insulator substrate of an electronic cooling device . It is as small as 3 × 10 −6 / ° C. Further, other than these ceramics, W, Mo, diamond, cubic BN, or the like can be used as the second bottom plate.
【００５２】また、第１の底板として、４２アロイ又は
Ｃｕを使用しても良い。第１の底板としてＣｕを使用す
る場合には、熱膨張率が枠体と異なることと、強度が小
さくネジ止め用の孔部が割れやすいため、０.１〜０.３
ｍｍ程度の厚さとすることが望ましい。また、４２アロ
イの場合も、熱膨張率が枠体のコバールよりも大きいた
め、０.０５〜０.４ｍｍ程度の厚さにすることが望まし
い。また、光半導体モジュールには電子冷却装置を使用
しない場合もあるが、このときは実装済みの回路基板を
直接容器に接合する。尚、この構造の光半導体モジュー
ルでも、本発明によるものは光軸のずれが生じることは
なかった。Further, 42 alloy or Cu may be used as the first bottom plate. When Cu is used as the first bottom plate, the thermal expansion coefficient is different from that of the frame, the strength is small, and the screw hole is easily cracked.
It is desirable that the thickness be about mm. Also, in the case of 42 alloy, the coefficient of thermal expansion is larger than that of Kovar of the frame, so that the thickness is preferably about 0.05 to 0.4 mm. In some cases, the electronic cooling device is not used for the optical semiconductor module. In this case, the mounted circuit board is directly joined to the container. Incidentally, even with the optical semiconductor module having this structure, the optical axis of the device according to the present invention did not occur.
【００５３】[0053]
【発明の効果】本発明によれば、底板の反りをなくし
て、光軸のずれによる光出力低下や、電子冷却素子の劣
化が起こらない光半導体気密封止容器、及びこの容器を
用いた光半導体モジュールを提供することができる。し
かも、本発明の光半導体気密封止容器は、容器裏面と放
熱板の密着性が高く、且つ底板を薄くすることができる
ために、放熱性にも優れている。According to the present invention, an optical semiconductor hermetically sealed container which eliminates warpage of a bottom plate and does not cause a decrease in optical output due to a shift of an optical axis or deterioration of an electronic cooling element, and a light using this container A semiconductor module can be provided. In addition, the optical semiconductor hermetically sealed container of the present invention has excellent heat radiation because the back surface of the container and the heat radiating plate have high adhesion and the bottom plate can be made thin.
【図１】従来の光半導体気密封止容器の概略の斜視図で
ある。FIG. 1 is a schematic perspective view of a conventional optical semiconductor hermetically sealed container.
【図２】従来の光半導体気密封止容器の概略の断面図で
ある。FIG. 2 is a schematic sectional view of a conventional optical semiconductor hermetically sealed container.
【図３】従来の光半導体モジュールの概略の断面図であ
る。FIG. 3 is a schematic sectional view of a conventional optical semiconductor module.
【図４】本発明の光半導体気密封止容器の一具体例を示
す概略の斜視図である。FIG. 4 is a schematic perspective view showing a specific example of the optical semiconductor hermetically sealed container of the present invention.
【図５】図４の光半導体気密封止容器の概略の側面図で
ある。FIG. 5 is a schematic side view of the optical semiconductor hermetically sealed container of FIG. 4;
【図６】本発明の光半導体気密封止容器の別の具体例を
示す概略の側面図である。FIG. 6 is a schematic side view showing another specific example of the optical semiconductor hermetically sealed container of the present invention.
【図７】本発明の光半導体気密封止容器の別の具体例を
示す概略の側面図である。FIG. 7 is a schematic side view showing another specific example of the optical semiconductor hermetically sealed container of the present invention.
【図８】本発明に係わる第１の底板の一具体例を示す概
略の正面図である。FIG. 8 is a schematic front view showing a specific example of a first bottom plate according to the present invention.
【図９】本発明の光半導体モジュールの一具体例を示す
概略の斜視図である。FIG. 9 is a schematic perspective view showing a specific example of the optical semiconductor module of the present invention.
１ 枠体 ２ 底板 ３ セラミックス端子部 ４ リード端子 ５ 光透過窓 ６ ＬＤ素子 ７ 回路基板 ８ 電子冷却素子 ９ 絶縁体基板 １０ レンズ １１ 第１の底板 １１ａ フランジ部 １１ｂ 孔部 １１ｃ 切欠部 １１ｄ 位置決め用穴部 １２ 第２の底板 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Frame 2 Bottom plate 3 Ceramic terminal part 4 Lead terminal 5 Light transmission window 6 LD element 7 Circuit board 8 Electron cooling element 9 Insulator substrate 10 Lens 11 First bottom plate 11a Flange part 11b Hole part 11c Notch part 11d Positioning hole Part 12 Second bottom plate
Claims (14)
気密封止容器において、金属、絶縁体、又は金属と絶縁
体の複合体からなる枠体と、該枠体に固定された金属か
らなる第１の底板と、該第１の底板の前記枠体と反対側
の表面に固定され、該第１の底板よりもヤング率が大き
い第２の底板とを備えることを特徴とする光半導体気密
封止容器。1. An optical semiconductor hermetically sealed container containing an optical semiconductor element therein, comprising a frame made of metal, an insulator, or a composite of a metal and an insulator, and a metal fixed to the frame. An optical semiconductor device comprising: a first bottom plate; and a second bottom plate fixed to a surface of the first bottom plate opposite to the frame and having a Young's modulus larger than that of the first bottom plate. Hermetically sealed container.
の孔部又は切欠部を有することを特徴とする、請求項１
に記載の光半導体気密封止容器。2. The device according to claim 1, wherein the first bottom plate has a hole or a notch for screwing to the heat sink.
5. The hermetically sealed optical semiconductor container according to 1.
窪み部に挿入され、両方の底板の前記枠体と反対側の外
表面が面一に形成されていることを特徴とする、請求項
１又は２に記載の光半導体気密封止容器。3. The method according to claim 1, wherein the second bottom plate is inserted into a concave portion or a concave portion of the first bottom plate, and outer surfaces of both bottom plates opposite to the frame are formed flush with each other. The hermetically sealed optical semiconductor container according to claim 1.
置が嵌め込まれる位置決め用の穴部又は窪み部が設けら
れていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに
記載の光半導体気密封止容器。4. The device according to claim 1, wherein a positioning hole or a recessed portion into which the electronic cooling device is fitted is provided in a central portion of the first bottom plate. Optical semiconductor hermetically sealed container.
3ｋｇ／ｍｍ2以下であり、且つ前記第２の底板はヤング
率が２５×１０3ｋｇ／ｍｍ2以上であることを特徴とす
る、請求項１〜４のいずれかに記載の光半導体気密封止
容器。5. The first bottom plate has a Young's modulus of 15 × 10.
And at 3 kg / mm 2 or less, and the second bottom plate is characterized by a Young's modulus is 25 × 10 3 kg / mm 2 or more, an optical semiconductor gas according to claim 1 Hermetically sealed container.
は炭化ケイ素を９０％以上含有する抗折力が２５ｋｇ／
ｍｍ2以上のセラミックスからなることを特徴とする、
請求項１〜５のいずれかに記載の光半導体気密封止容
器。6. The second bottom plate, which contains 90% or more of aluminum nitride or silicon carbide and has a transverse rupture strength of 25 kg /
mm 2 or more of ceramics,
An optical semiconductor hermetically sealed container according to claim 1.
その表層にＮｉ又はＮｉＢの金属層が設けてあることを
特徴とする、請求項６に記載の光半導体気密封止容器。7. The hermetically sealed optical semiconductor container according to claim 6, wherein the second bottom plate made of ceramics is provided with a metal layer of Ni or NiB on a surface layer thereof.
Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金、又はＦｅ−Ｎｉ合金であること
を特徴とする、請求項１〜７のいずれかに記載の光半導
体気密封止容器。8. The method according to claim 8, wherein the first bottom plate made of metal is pure copper,
The optical semiconductor hermetically sealed container according to any one of claims 1 to 7, wherein the container is an Fe-Ni-Co alloy or an Fe-Ni alloy.
０.０５〜０.５ｍｍであることを特徴とする、請求項８
に記載の光半導体気密封止容器。9. The method according to claim 8, wherein the thickness of the first bottom plate made of a metal is 0.05 to 0.5 mm.
5. The hermetically sealed optical semiconductor container according to 1.
Ｂの金属層が設けてあることを特徴とする、請求項８又
は９に記載の光半導体気密封止容器。10. Ni or Ni on a surface layer of the first bottom plate.
The hermetically sealed optical semiconductor container according to claim 8, wherein a metal layer of B is provided.
光ファイバー透過窓とを備え、更に該枠体の底板と反対
側に固定される蓋体を備えることを特徴とする、請求項
１〜１０のいずれかに記載の光半導体気密封止容器。11. The frame according to claim 1, wherein the frame includes a lead terminal and a light transmitting window or an optical fiber transmitting window, and further includes a lid fixed to a side opposite to a bottom plate of the frame. 11. The hermetically sealed optical semiconductor container according to any one of items 10.
半導体気密封止容器の内部に、回路基板上に実装された
少なくとも一つの光半導体素子が収納されていることを
特徴とする光半導体モジュール。12. A light, wherein at least one optical semiconductor element mounted on a circuit board is accommodated in the optical semiconductor hermetically sealed container according to any one of claims 1 to 11. Semiconductor module.
との間に、一対の絶縁体基板で挟持されたペルチェ素子
からなる電子冷却装置を備えることを特徴とする、請求
項１２に記載の光半導体モジュール。13. An electronic cooling device comprising a Peltier element sandwiched between a pair of insulator substrates between a first bottom plate of the container and the circuit board. Optical semiconductor module.
記回路基板と、前記容器の第２の底板との間における熱
膨張率の差が±１×１０ −６ ／℃以下であることを特徴
とする、請求項１３に記載の光半導体モジュール。14. A thermal expansion coefficient difference between the insulator substrate of the electronic cooling device, the circuit board, and the second bottom plate of the container is ± 1 × 10 −6 / ° C. or less. The optical semiconductor module according to claim 13, wherein:
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9230566A JP3047864B2 (en) | 1997-08-27 | 1997-08-27 | Optical semiconductor hermetically sealed container and optical semiconductor module |
| EP98306652A EP0899795A3 (en) | 1997-08-27 | 1998-08-19 | Optical-semiconductor container or module |
| US09/137,152 US6220765B1 (en) | 1997-08-27 | 1998-08-20 | Hermetically sealed optical-semiconductor container and optical-semiconductor module |
| US09/756,763 US6345917B2 (en) | 1997-08-27 | 2001-01-10 | Hermetically sealed optical-semiconductor container and optical-semiconductor module |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9230566A JP3047864B2 (en) | 1997-08-27 | 1997-08-27 | Optical semiconductor hermetically sealed container and optical semiconductor module |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1174394A JPH1174394A (en) | 1999-03-16 |
| JP3047864B2 true JP3047864B2 (en) | 2000-06-05 |
Family
ID=16909766
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9230566A Expired - Fee Related JP3047864B2 (en) | 1997-08-27 | 1997-08-27 | Optical semiconductor hermetically sealed container and optical semiconductor module |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3047864B2 (en) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3409781B2 (en) * | 2000-09-05 | 2003-05-26 | 住友電気工業株式会社 | Method for manufacturing optical semiconductor module |
| JP3433732B2 (en) * | 2000-11-22 | 2003-08-04 | 住友電気工業株式会社 | Optical semiconductor hermetically sealed container, optical semiconductor module and optical fiber amplifier |
| JP5375552B2 (en) * | 2009-11-24 | 2013-12-25 | 東芝ライテック株式会社 | LIGHT EMITTING DEVICE AND LIGHTING APPARATUS HAVING THE SAME |
| CN108028231B (en) | 2015-11-19 | 2021-07-23 | 京瓷株式会社 | Substrate for mounting electronic component and electronic device |
-
1997
- 1997-08-27 JP JP9230566A patent/JP3047864B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH1174394A (en) | 1999-03-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6220765B1 (en) | Hermetically sealed optical-semiconductor container and optical-semiconductor module | |
| JP3433732B2 (en) | Optical semiconductor hermetically sealed container, optical semiconductor module and optical fiber amplifier | |
| US20040183172A1 (en) | Package for housing semiconductor chip, and semiconductor device | |
| JP3129249B2 (en) | Optical semiconductor hermetically sealed container and optical semiconductor module | |
| US6426591B1 (en) | Package for housing photosemiconductor element | |
| JP3047864B2 (en) | Optical semiconductor hermetically sealed container and optical semiconductor module | |
| JP2001015635A (en) | Package for storing optical semiconductor element | |
| JP2002184888A (en) | Input/output terminal and semiconductor element housing package | |
| JP2004253409A (en) | Optical semiconductor element accommodating package and optical semiconductor device | |
| JP2002329920A (en) | Optical module | |
| JP2001168447A (en) | Laser diode optical module | |
| JP3898520B2 (en) | Optical semiconductor element storage package and optical semiconductor device | |
| JP2001028407A (en) | Package for housing optical semiconductor device | |
| JP2002314186A (en) | Package for storing optical semiconductor element and optical semiconductor device | |
| WO2003025652A1 (en) | Hermetically sealed package container for optical module | |
| JP2003209314A (en) | Package for accommodating optical semiconductor device | |
| JP3881574B2 (en) | Optical semiconductor element storage package | |
| JP2003258357A (en) | Package for storing optical semiconductor element | |
| JP2001144361A (en) | Package for optical semiconductor element | |
| JP2004153107A (en) | Package for optical semiconductor module | |
| JP2003037196A (en) | Package for housing optical semiconductor element | |
| JP2006128267A (en) | I/o terminal, package for storing electronic component using same, and electronic device | |
| JP2004294782A (en) | Optical semiconductor element-housing package and optical semiconductor device | |
| JP2004221327A (en) | Semiconductor element housing package and semiconductor device | |
| JP2001102636A (en) | Package for housing optical semiconductor element |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |