JPH11238822A - 光半導体素子収納用パッケージ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 外部部材へのネジ止めにより内部に収容する
光半導体素子と光ファイバとの位置整合がくずれ、光半
導体素子が励起した光を光ファイバを介して外部に良好
に伝達することができない。 【解決手段】 矩形状の金属板から成り、上面中央部に
光半導体素子11が載置される光半導体素子載置部１ａ
を、四隅にネジ止め孔１ｂを有する金属基体１と、金属
基体１上に光半導体素子載置部１ａを囲繞するとともに
ネジ止め孔１ｂを外側に位置させるように取着された金
属枠体２と、金属枠体２の側壁に取着された光ファイバ
固定部材３と、金属枠体２の上面に取着される金属蓋体
４とから成る光半導体素子収納用パッケージであって、
ネジ止め孔１ｂ間の金属基体１を切り欠いて切欠き部１
ｄを設けてある。ネジ止めの応力が光半導体素子載置部
１ａにまで伝達されることが殆どなくなり、光半導体素
子11と光ファイバ14との位置整合が保たれる。

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し、詳し
くは外部部材へのネジ止めによる光半導体素子と光ファ
イバとの位置整合のずれを防止した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、図３に断面図でおよび
図４に平面図で示すように、銅−タングステン合金から
成り、その上面中央部に光半導体素子31が基板32を介し
て載置される光半導体素子載置部21ａを、その両端領域
である四隅にパッケージを外部部材に固定するためのネ
ジ止め孔21ｂが形成されたネジ止め部21ｃを有する四角
平板状の金属基体21と、鉄−ニッケル−コバルト合金か
ら成り、光半導体素子載置部21ａを囲繞するとともにネ
ジ止め部21ｃを外側に突出させるようにして金属基体21
上に銀ロウ等のロウ材を介して取着され、側壁に貫通孔
22ａおよび下端側に金属基体21との間で開口を形成する
切欠き22ｂを有する四角形状の金属枠体22と、鉄−ニッ
ケル−コバルト合金から成り、金属枠体22側壁の貫通孔
22ａ内に取着された光ファイバ固定部材23と、外部リー
ド端子24がロウ付けされたメタライズ配線層25ａを有す
るアルミナ質焼結体から成り、金属枠体22の切欠き22ｂ
と金属基体21との間で形成された開口内に取着された絶
縁端子部材25と、金属枠体22の上部に取着され、光半導
体素子31を気密に封止する金属蓋体26とから構成されて
いる。

【０００３】この光半導体素子収納用パッケージは、金
属基体21の光半導体素子載置部21ａに光半導体素子31を
接着固定するとともに光半導体素子31の各電極をボンデ
ィングワイヤ33を介して外部リード端子24が取着されて
いるメタライズ配線層25ａに接続し、次に金属枠体22の
上部に金属蓋体26を取着させ、金属基体21と金属枠体22
と金属蓋体26とから成る容器内部に光半導体素子31を収
容し、最後に金属枠体22に取着された光ファイバ固定部
材23に光ファイバ34をレーザ光線の照射による溶接等に
よって接合させ、光ファイバ34を光ファイバ固定部材23
を介して金属枠体22に固定することによって製品として
の光半導体装置となる。

【０００４】かかる光半導体装置は、外部電気回路から
供給される電気信号によって光半導体素子31に光を励起
させ、この光を光ファイバ34を介して外部に伝達するこ
とによって高速光通信等に使用される光半導体装置とし
て機能する。

【０００５】またこの光半導体装置は、金属基体21の両
端領域のネジ止め部21ｃを外部部材にネジ止めすること
によって外部部材に固定されることとなる。

【０００６】

【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は、金属基体21を構
成する銅−タングステン合金の熱膨張係数が7.0 ×10^-6
／℃（室温〜800 ℃）であり、金属枠体22を構成する鉄
−ニッケル−コバルト合金の熱膨張係数（10×10^-6／
℃：室温〜800 ℃）と相違することから、金属基体21上
に金属枠体22を銀ロウ等のロウ材を介してロウ付けする
と、両者の熱膨張係数の相違に起因する熱応力によって
金属基体21に10〜20μｍ程度の反りが発生していた。

【０００７】そのため、この光半導体素子収納用パッケ
ージに光半導体素子31を収容し、光ファイバ固定部材23
に光ファイバ34を固定して光半導体装置となした後、金
属基体21の両端領域に形成したネジ止め部21ｃを外部部
材に強固にネジ止めして光半導体装置を外部部材に固定
した場合に、金属基体21を外部部材にネジ止めする際の
締め付けの応力により金属基体21の反りが矯正され、そ
の結果、金属基体21の中央部の高さが変るとともにここ
に載置された光半導体素子31の固定高さが変り、光半導
体素子31と光ファイバ34との位置整合がくずれてしまう
ため、光半導体素子31が励起した光を光ファイバ34を介
して外部に良好に伝達することができなくなってしまう
という問題点を有していた。

【０００８】本発明は、かかる従来の問題点に鑑み案出
されたものであり、内部に光半導体素子を収容するとと
もに金属枠体に光ファイバを固定して光半導体装置とな
した後、ネジ止め部を外部部材に強固にネジ止めして光
半導体装置を外部部材に固定した場合においても、内部
に収容する光半導体素子の固定高さが変ることなく、光
半導体素子と光ファイバとの位置整合が良好に保たれ、
光半導体素子が励起した光を光ファイバを介して外部に
良好に伝達させることが可能な光半導体素子収納用パッ
ケージを提供することを目的とするものである。

【０００９】

【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、矩形状の金属板から成り、上面中央
部に光半導体素子が載置される光半導体素子載置部を、
四隅にネジ止め孔を有する金属基体と、この金属基体上
に前記光半導体素子載置部を囲繞するとともに前記ネジ
止め孔を外側に位置させるように取着された金属枠体
と、この金属枠体の側壁に取着された光ファイバ固定部
材と、前記金属枠体の上面に取着され、前記光半導体素
子を気密に封止する金属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、前記ネジ止め孔間の前記金属
基体を切り欠いてあることを特徴とするものである。

【００１０】本発明の光半導体素子収納用パッケージに
よれば、金属基体の四隅に設けられたネジ止め孔間の金
属基体を金属枠体の外側において切り欠いてあることか
ら、パッケージ内部に光半導体素子を収容するとともに
光ファイバ固定部材に光ファイバを固定して光半導体装
置となした後、金属基体の両端領域である四隅に設けら
れたネジ止め孔により金属基体を外部部材にネジ止めし
て光半導体装置を外部部材に固定しても、ネジ止めに伴
う締め付けの応力は主に金属基体の幅方向または長さ方
向の両端部に分散して印加されることとなり、金属基体
の上面中央部の光半導体素子載置部にまで伝達されるこ
とは殆どない。その結果、ネジ止め孔により金属基体を
外部部材に強固にネジ止めして光半導体装置を外部部材
に固定した場合においても、内部に収容する光半導体素
子の固定高さが変ることがなく、光半導体素子と光ファ
イバとの位置整合が良好に保たれ、光半導体素子が励起
した光を光ファイバを介して外部に良好に伝達させるこ
とが可能となる。

【００１１】

【発明の実施の形態】次に、本発明の光半導体素子収納
用パッケージを添付の図面に基づき詳細に説明する。

【００１２】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、１は金属
基体、２は金属枠体、３は光ファイバ固定部材、４は金
属蓋体である。

【００１３】また、図２は図１における光半導体素子収
納用パッケージの金属蓋体４を除いた上面図である。

【００１４】金属基体１は、矩形状の金属板から成り、
上面の中央部に光半導体素子を載置するための光半導体
素子載置部１ａを有し、光半導体素子載置部１ａ上には
光半導体素子11および図示しない電子部品が窒化アルミ
ニウム質焼結体等の良熱伝導性材料から成る基板12を介
して接着固定される。

【００１５】金属基体１は、銅−タングステン合金等の
熱伝導性に優れる金属から成り、例えば、銅−タングス
テン合金から成る場合、タングステン粉末（粒径約10μ
ｍ）を1000ｋｇｆ／ｃｍ² の圧力で加圧成形するととも
にこれを還元雰囲気中、約2300℃の温度で焼成して多孔
質のタングステン焼結体を得、次に1100℃の温度で加熱
溶融させた銅をタングステン焼結体の多孔部分に毛管現
象を利用して含浸させることによって製作される。ま
た、金属基体１にはその上面に光半導体素子載置部１ａ
を囲繞するようにして、上面視で矩形状の金属枠体２が
銀ロウ等のロウ材を介して取着されている。

【００１６】金属枠体２は、内部に光半導体素子11を収
容する空間を形成するための側壁部材として機能すると
ともに後述する絶縁端子部材５および光ファイバ固定部
材３を支持する作用をなす。

【００１７】金属枠体２は、例えばその相対向する長辺
側壁の下面側に金属基体１との間で開口を形成する一対
の切欠き２ａを有しており、この切欠き２ａと金属基体
１との間に形成される開口内にはそれぞれ絶縁端子部材
５が嵌入され、銀ロウ等のロウ材を介して取着されてい
る。

【００１８】金属枠体２に取着された絶縁端子部材５
は、酸化アルミニウム質焼結体等の電気絶縁材料から成
り、金属枠体２の内側から外側にかけて導出する複数の
メタライズ配線層５ａが設けられている。

【００１９】絶縁端子部材５は、内部に収容する光半導
体素子11や図示しない電子部品を外部電気回路に接続す
る作用をなし、例えば酸化アルミニウム質焼結体から成
る場合、酸化アルミニウムや酸化珪素・酸化カルシウム
・酸化マグネシウム等の原料粉末に適当な有機バインダ
および溶剤等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を採用してシート状と
なすことによって複数枚のセラミックグリーンシートを
得、しかる後、セラミックグリーンシートに必要な打ち
抜き加工を施すとともにこれらを上下に積層し、高温で
焼成することによって製作される。

【００２０】絶縁端子部材５に設けられているメタライ
ズ配線層５ａは、その一端に光半導体素子11の電極や図
示しない電子部品の電極がボンディングワイヤ13を介し
て接続され（ここでは簡便のため光半導体素子11に接続
されたボンディングワイヤ13のみを示す）、また他端側
には外部リード端子６が銀ロウ等のロウ材を介して取着
されている。この外部リード端子６を外部電気回路に接
続することによって、パッケージの内部に収容される光
半導体素子11や図示しない電子部品が外部電気回路に接
続されることとなる。

【００２１】なお、メタライズ配線導体５ａ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から
成り、例えばタングステン粉末やモリブデン粉末等の金
属粉末に適当な有機バインダおよび溶剤を添加混合して
得た金属ペーストを絶縁端子部材５となるセラミックグ
リーンシートに従来周知のスクリーン印刷法を採用して
予め所定のパターンに印刷塗布しておくことによって、
絶縁端子部材５の所定位置に被着形成される。

【００２２】また、絶縁端子部材５のメタライズ配線層
５ａに取着された外部リード端子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から成り、光
半導体素子11や図示しない電子部品を外部電気回路に電
気的に接続する作用をなし、例えば、鉄−ニッケル−コ
バルト合金から成る板材に打ち抜き加工やエッチング加
工を施すことによって所定の形状に形成される。

【００２３】さらに、金属枠体２の一方の短辺側壁の中
央部には貫通孔２ｂが設けられており、この貫通孔２ｂ
内には光ファイバ14を固定するための光ファイバ固定部
材３が金属枠体２の内外を貫通するようにして取着され
ている。

【００２４】光ファイバ固定部材３は、光ファイバ14を
パッケージに固定するための固定部材として機能し、光
ファイバ14の一端部に金属から成るフランジ部材14ａを
予め取着させておくとともにこのフランジ部材14ａを接
着剤や溶接により光ファイバ固定部材３に固定すること
によって、光半導体素子11が励起した光を外部に伝達す
る光ファイバ14が光半導体素子収納用パッケージに接続
固定されることとなる。

【００２５】光ファイバ固定部材３は、鉄−ニッケル−
コバルト合金等の金属から成る円筒部材であり、その内
側にサファイアやガラス等の透光性材料から成る窓部材
７が取着されており、この窓部材７を介して光半導体素
子11が励起した光が光ファイバ14に伝達される。

【００２６】また、金属枠体２の上面には鉄−ニッケル
−コバルト合金等の金属から成る略平板状の金属蓋体４
が金属枠体２の内部空所を塞ぐようにしてシームウエル
ド法等の溶接によって取着され、これによって金属基体
１の光半導体素子載置部１ａに接着固定された光半導体
素子11がパッケージ内部に気密に収容される。

【００２７】さらに、金属基体１の四隅、本例において
は長さ方向の両端領域には、光半導体装置を外部部材に
固定するためのネジ止め孔１ｂを有するネジ止め部１ｃ
が、ネジ止め孔１ｂが金属枠体２の外側に位置するよ
う、金属枠体２から外部に突出するようにして形成され
ている。

【００２８】ネジ止め部１ｃにおいてはネジ止め孔１ｂ
間の金属基体１が切り欠いてあり、ネジ止め孔１ｂ間に
切欠き部１ｄが形成されている。本例では金属基体１の
長さ方向の両端領域における幅方向の中央部が切欠義部
１ｄを挟んで二股形状となっており、パッケージ内部に
光半導体素子11を収容するとともに光ファイバ固定部材
３に光ファイバ14を固定して光半導体装置となした後、
ネジ止め孔１ｂにネジを挿通してネジ止め部１ｃを外部
部材にネジ止めすることによって光半導体装置が外部部
材に固定されることとなる。

【００２９】このとき、ネジ止め孔１ｂ間の金属基体１
を切り欠いてあるので、パッケージ内部に光半導体素子
11を収容するとともに光ファイバ固定部材３に光ファイ
バ14を固定して光半導体装置となした後、ネジ止め孔１
ｂにネジを挿通してネジ止め部１ｃを外部部材にネジ止
めすることによって光半導体装置を外部部材に固定して
も、ネジ止めによる締め付けの応力は主にネジ止め孔１
ｂの近傍のみ、本例では金属基体１の幅方向の両端部に
印加されることとなって金属基体１の上面中央部の光半
導体素子載置部１ａに伝達されることは殆どない。その
結果、ネジ止めの応力により光半導体素子11の固定高さ
が変ることはなくなるため、光半導体素子11と光ファイ
バ14との位置整合が保たれ、光半導体素子11が励起した
光を光ファイバ14を介して外部に良好に伝達することが
できる。

【００３０】また、ネジ止め部１ｃにおいてはネジ止め
孔１ｂ間の金属基体１の中央部が切り欠いてあるので、
この切欠き部１ｄの上方に位置するように金属枠体２の
側壁に光ファイバ固定部材３を取着したときは、光ファ
イバ14が固定される部位の下方に金属基体１が存在しな
い構成となる。このため、光ファイバ固定部材３に光フ
ァイバ14を固定する際に金属基体１が光ファイバ14の固
定の邪魔になることがなく、光ファイバ14を光ファイバ
固定部材３に取着する作業がしやすいものとなる。

【００３１】なお、金属基体１は、ネジ止め孔１ｂ間の
切欠き部１ｄの幅が金属基体１の幅の30％未満では、パ
ッケージ内部に光半導体素子11を収容するとともに光フ
ァイバ固定部材３に光ファイバ14を固定して光半導体装
置となした後、ネジ止め孔１ｂにネジを挿通してネジ止
め部１ｃを外部部材にネジ止めすることによって光半導
体装置を外部部材に固定した際にネジ止めの応力が金属
基体１の上面中央部の光半導体素子載置部１ａに大きく
伝わってしまうこととなり、光半導体素子11の固定高さ
が変って光半導体素子11と光ファイバ14との位置の不整
合が発生し易いものとなる傾向にある。従って、金属基
体１のネジ止め孔１ｂ間に形成する切欠き部１ｄの幅は
金属基体１の幅に対して30％以上としておくことが好ま
しい。

【００３２】また、金属基体１のネジ止め孔１ｂ間に形
成する切欠き部１ｄの深さは、ネジ止め孔１ｂにネジを
挿通してネジ止め部１ｃを外部部材にネジ止めすること
によって光半導体装置を外部部材に固定した際にネジ止
めによる締め付けの応力が主にネジ止め孔１ｂの近傍の
み、本例では金属基体１の幅方向の両端部のみに印加さ
れることとなって金属基体１の上面中央部の光半導体素
子載置部１ａに伝達されないようにするために、ネジ止
め孔１ｂよりも深いものとしておくことが好ましい。

【００３３】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１
ａに光半導体素子11を基板12を介して接着固定するとと
もに光半導体素子11の電極をボンディングワイヤ13を介
して絶縁端子部材５のメタライズ配線層５ａに電気的に
接続し、次に光ファイバ固定部材３に光ファイバー14を
光半導体素子11と光ファイバ14の光軸が合うように位置
決めして固定し、最後に金属枠体２の上面に金属蓋体４
をシームウエルド法等により接合することによって光半
導体装置が完成する。

【００３４】なお、本発明の光半導体素子収納用パッケ
ージは、上述の実施の形態の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、上述の実施の形態の例では金属
基体１の長さ方向の両端領域のネジ止め部１ｃの両方を
金属基体１の幅方向の中央部を切り欠いて、ネジ止め部
１ｃを切欠き部１ｄを挟んだ二股形状としたが、金属基
体１の長さ方向の両端領域のネジ止め部１ｃの一方のみ
を金属基体１の幅方向の中央部を切り欠いた二股形状と
しても良く、この場合、光ファイバ14が固定される側の
ネジ止め孔１ｂ間の金属基体１を切り欠いておくと、光
ファイバ14を光ファイバ固定部材３に固定する際の作業
がやり易くなるので、光ファイバ14が固定される側のネ
ジ止め部１ｃでネジ止め孔１ｂ間の金属基体１を切り欠
いておくことが好ましい。

【００３５】また、上述の実施の形態の例では金属基体
１の四隅のネジ止め孔１ｂを金属基体１の長さ方向に金
属枠体２から突出する位置に設けたが、同様の金属枠体
２に対して金属基体１の幅方向に突出するようにネジ止
め孔１ｂを位置させてもよく、この場合は、図２におい
て金属枠体２の上下に位置するネジ止め孔１ｂ間の金属
基体を切り欠いたものとなる。

【００３６】さらに、金属基体１を金属枠体２に対して
一回り大きな矩形状としてネジ止め孔１ｂが金属枠体２
の対角線の延長上に位置するような構成とし、ネジ止め
孔１ｂ間の金属基体１を図２において金属枠体２の上下
左右でそれぞれ切り欠いたものとしてもよい。

【００３７】また、ネジ止め孔をさらに金属基体の四隅
以外にも設けてもよく、この場合は、四隅のネジ止め孔
間とそれらネジ止め孔間との金属基体を切り欠いておけ
ばよい。

【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、金属基体の四隅に設けられたネジ止め孔間の
金属基体が金属枠体の外側において切り欠いてあること
から、パッケージ内部に光半導体素子を収容するととも
に光ファイバ固定部材に光ファイバを固定して光半導体
装置となした後、金属基体をネジ止め孔によって外部部
材にネジ止めして光半導体装置を外部部材に固定する
と、ネジ止めに伴う応力は主に金属基体のネジ止め孔近
傍の隅部のみに印加されることとなって金属基体の上面
中央部の光半導体素子載置部に伝達されることは殆どな
くなる。その結果、ネジ止めの応力により光半導体素子
の高さが変ることはなく、光半導体素子と光ファイバと
の位置整合が保たれ、光半導体素子が励起した光を光フ
ァイバを介して外部に良好に伝達することができる。

【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金
属蓋体を除いた上面図である。

【図３】従来の光半導体素子収納用パッケージの断面図
である。

【図４】図３に示す光半導体素子収納用パッケージの金
属蓋体を除いた上面図である。

【符号の説明】

１・・・金属基体 １ａ・・光半導体素子載置部 １ｂ・・ネジ止め孔 １ｄ・・切欠き部 ２・・・金属枠体 ３・・・光ファイバ固定部材 ４・・・金属蓋体 11・・・光半導体素子 14・・・光ファイバ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 矩形状の金属板から成り、上面中央部に
   光半導体素子が載置される光半導体素子載置部を、四隅
   にネジ止め孔を有する金属基体と、該金属基体上に前記
   光半導体素子載置部を囲繞するとともに前記ネジ止め孔
   を外側に位置させるように取着された金属枠体と、該金
   属枠体の側壁に取着された光ファイバ固定部材と、前記
   金属枠体の上面に取着され、前記光半導体素子を気密に
   封止する金属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、前記ネジ止め孔間の前記金属基体を切り
   欠いてあることを特徴とする光半導体素子収納用パッケ
   ージ。