JPH05327031A - Optical semiconductor module - Google Patents
Optical semiconductor moduleInfo
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- JPH05327031A JPH05327031A JP13087992A JP13087992A JPH05327031A JP H05327031 A JPH05327031 A JP H05327031A JP 13087992 A JP13087992 A JP 13087992A JP 13087992 A JP13087992 A JP 13087992A JP H05327031 A JPH05327031 A JP H05327031A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は光半導体モジュールに係
り、特に放熱を必要とする半導体素子が内設される光半
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 module, and more particularly to an optical semiconductor module in which a semiconductor element requiring heat radiation is installed.
【０００２】一般に、光通信に用いられる光半導体モジ
ュールは、ケース内に光半導体素子（レーザダイオー
ド：以下、ＬＤ素子という），ＬＤ素子が発光した光を
ケース外部に出射するための光学系，ＬＤ素子の発光状
態を検出するための受光素子（ホトダイオード：以下、
ＰＤ素子という）等を配設した構成とされている。In general, an optical semiconductor module used for optical communication includes an optical semiconductor element (laser diode: hereinafter referred to as LD element) inside a case, an optical system for emitting light emitted from the LD element to the outside of the case, and an LD. A light receiving element (photodiode: hereinafter, for detecting the light emitting state of the element,
(PD element) and the like are provided.
【０００３】また、ＬＤ素子が安定した動作を行うため
には、使用される環境条件に応じてＬＤ素子を常に一定
した温度範囲に維持する必要がある。このため、ケース
内には上記構成要素に加えてＬＤ素子の温度を一定に保
つためのサーモエレメントが搭載されている。In order for the LD element to perform stable operation, it is necessary to always maintain the LD element in a constant temperature range according to the environmental conditions used. Therefore, in addition to the above-mentioned components, a thermoelement for keeping the temperature of the LD element constant is mounted in the case.
【０００４】このサーモエレメントは吸熱部と発熱部と
を有し、吸熱部側にＬＤ素子を配設して冷却を行うと共
に、発熱部の熱をケースに放熱する構成となっている。This thermoelement has a heat absorbing portion and a heat generating portion, and an LD element is arranged on the heat absorbing portion side for cooling, and the heat of the heat generating portion is radiated to the case.
【０００５】よって、ＬＤ素子を効率よく冷却するため
には発熱部の熱をケースに効率良く放熱する必要があ
る。Therefore, in order to cool the LD element efficiently, it is necessary to efficiently radiate the heat of the heat generating portion to the case.
【０００６】[0006]
【従来の技術】図６は従来における光半導体モジュール
１の概略構成を示す断面図である。同図において、２は
ケース，３は発光素子であるＬＤ素子，４はＬＤ素子３
が発光した光を集光してケース２に形成された光出射窓
部５より外部に出射するためのレンズ，６はＬＤ素子３
の発光状態を検出するためのＰＤ素子，また７はＬＤ素
子３の温度を一定に保つためのサーモエレメントであ
り、また９は温度検知用のサーミスタ素子である。2. Description of the Related Art FIG. 6 is a sectional view showing a schematic structure of a conventional optical semiconductor module 1. In the figure, 2 is a case, 3 is an LD element which is a light emitting element, and 4 is an LD element 3.
Is a lens for condensing the light emitted by the light-emission window portion 5 formed in the case 2 to the outside, and 6 is the LD element 3
Is a PD element for detecting the light emitting state of the element, 7 is a thermoelement for keeping the temperature of the LD element 3 constant, and 9 is a thermistor element for temperature detection.
【０００７】ケース２は、ケース本体１０とリッド１１
とにより構成されており、リッド１１はケース本体１０
の開口部にシールリング１２を用いて接合され、これに
よりケース２に内設されるＬＤ素子３，ＰＤ素子６等は
気密封止される。またケース本体１０は、フランジ部１
０ａ，筺体部１０ｂ，及び光出射窓部５等により構成さ
れており、夫々はロウ付けされることにより一体化され
る。また、筺体部１０ｂの側部にはセラミック製のリー
ド端子基板８が配設されている。このリード端子基板８
に設けられたリード８ａを介してＬＤ素子３，ＰＤ素子
６等に対して信号の授受が行われると共に、サーモエレ
メント７に電源供給が行われる。The case 2 includes a case body 10 and a lid 11.
The lid 11 is made up of the case body 10 and
The seal element 12 is joined to the opening of the case 2 by the seal ring 12, whereby the LD element 3, the PD element 6 and the like provided in the case 2 are hermetically sealed. In addition, the case body 10 has a flange portion 1
0a, the housing portion 10b, the light emitting window portion 5 and the like, which are integrated by brazing. Further, a lead terminal board 8 made of ceramic is arranged on the side of the housing portion 10b. This lead terminal board 8
Signals are transmitted and received to and from the LD element 3, PD element 6 and the like through the leads 8a provided on the thermoelectric element 7 and power is supplied to the thermoelement 7.
【０００８】サーモエレメント７は、ペルチェ効果によ
り供給される電流に応じて一方の面が吸熱面として機能
し、他の面が放熱面として機能する。ＬＤ素子３，ＰＤ
素子６はサーモエレメント７の吸熱面に配設されること
により冷却される。また、サーモエレメント７の放熱面
はケース本体１０のフランジ部１０ａに配設された放熱
板１３に接合されており、この放熱板１３により放熱が
行われる構成とされていた。The thermoelement 7 has one surface functioning as a heat absorption surface and the other surface functioning as a heat dissipation surface in accordance with the current supplied by the Peltier effect. LD element 3, PD
The element 6 is cooled by being arranged on the heat absorbing surface of the thermoelement 7. Further, the heat radiating surface of the thermo element 7 is joined to the heat radiating plate 13 arranged on the flange portion 10a of the case body 10, and the heat radiating plate 13 radiates heat.
【０００９】ここで、従来の光半導体モジュール１の各
構成部材の材質について説明する。上記のように、ケー
ス本体１０にはセラミック製のリード端子８が配設され
ると共に、光出射窓部５内には光学系ガラス（レンズ）
が配設されるため、加熱時における割れを防止する面よ
り、ケース本体１０の材質はセラミックやガラスに近い
線膨張係数を有する材料が選定されていた。Now, the materials of the constituent members of the conventional optical semiconductor module 1 will be described. As described above, the lead terminal 8 made of ceramic is provided in the case body 10, and the optical system glass (lens) is provided in the light exit window 5.
Therefore, a material having a linear expansion coefficient close to that of ceramic or glass has been selected as the material of the case body 10 in terms of preventing cracking during heating.
【００１０】具体的には、セラミックの線膨張係数が
6.5×10-6 deg-1でありガラスの線膨張係数が 4.8×10
-6 deg-1であるため、ケース本体１０の材質としては線
膨張係数が 5.7×10-6 deg-1であるコバール材（Fe-Ni-
Co合金) や線膨張係数が 7.5×10-6 deg-1である42allo
y(Fe-Ni 合金）が用いられていた。また、放熱板１３の
材質としては、熱伝導性が良好な銅−タングステン材
（線膨張係数が約 6.0〜7.0 ×10-6 deg-1）が用いられ
ていた。Specifically, the coefficient of linear expansion of ceramic is
6.5 × 10 -6 deg -1 and the coefficient of linear expansion of glass is 4.8 × 10
Since it is -6 deg -1 , the material of the case body 10 is a Kovar material (Fe-Ni-Fe) having a linear expansion coefficient of 5.7 × 10 -6 deg -1.
(Co alloy) and 42allo with a linear expansion coefficient of 7.5 × 10 -6 deg -1
y (Fe-Ni alloy) was used. As the material of the heat dissipation plate 13, a copper-tungsten material (having a linear expansion coefficient of about 6.0 to 7.0 × 10 −6 deg −1 ) having good thermal conductivity was used.
【００１１】[0011]
【発明が解決しようとする課題】前記のように従来の光
半導体モジュール１では、ケース本体１０にセラミック
製のリード端子基板８を配設する関係上、セラミックと
ケース本体１０との線膨張係数を整合させるため、ケー
ス本体１０の材質としてセラミックと線膨張係数が近い
コバール材や 42alloyを用いていた。As described above, in the conventional optical semiconductor module 1, since the lead terminal substrate 8 made of ceramic is arranged in the case body 10, the coefficient of linear expansion between the ceramic and the case body 10 is set. For the purpose of matching, a Kovar material or 42alloy having a linear expansion coefficient close to that of ceramic was used as the material of the case body 10.
【００１２】しかるに、コバール材や 42alloyの放熱特
性に注目すると、コバール材の熱伝導率は0.04cal/cm.s
ec.degであり、また42alloy の熱伝導率は0.035cal/cm.
sec.deg と共に低く、ケース本体１０自体の放熱特性は
不良であった。However, focusing on the heat dissipation characteristics of the Kovar material and 42alloy, the thermal conductivity of the Kovar material is 0.04 cal / cm.s.
ec.deg, and the thermal conductivity of 42alloy is 0.035 cal / cm.
It was low with the sec.deg, and the heat dissipation characteristics of the case body 10 itself were poor.
【００１３】従って、サーモエレメント７の放熱面より
発生する熱は、主にはケース本体１０のフランジ部10ａ
に配設された放熱板１３によりのみ放熱される構成とな
るが、この放熱板１３だけによる放熱作用ではサーモエ
レメント７より発生する熱を十分に放熱することができ
ず冷却効率が低下するという問題点があった。Therefore, the heat generated from the heat radiating surface of the thermoelement 7 is mainly the flange portion 10a of the case body 10.
However, the heat generated by the thermoelement 7 cannot be sufficiently dissipated by the heat dissipating effect of the heat dissipating plate 13 alone, and the cooling efficiency is lowered. There was a point.
【００１４】また、上記のようにケース本体１０は、フ
ランジ部１０ａ，筺体部１０ｂ，及び前記した光出射窓
部５等により構成され、各部材は夫々はロウ付けされる
ことにより一体化される構成とされていた。このため、
各構成部材を別個に製造せねばならず、更に別個に製造
された各構成部材を組み立てる作業が必要となり、製造
工程が複雑化するという問題点があった。Further, as described above, the case body 10 is constituted by the flange portion 10a, the housing portion 10b, the above-mentioned light emitting window portion 5 and the like, and the respective members are integrated by brazing. It was configured. For this reason,
Each of the constituent members must be manufactured separately, and the work of assembling the separately manufactured constituent members is required, resulting in a complicated manufacturing process.
【００１５】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので
あり、放熱効率の向上及び製造工程の簡単化を図りうる
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 the above points, and an object of the present invention is to provide an optical semiconductor module capable of improving heat dissipation efficiency and simplifying the manufacturing process.
【００１６】[0016]
【課題を解決するための手段】上記の課題は、パッケー
ジ本体と蓋体とにより構成されるケース内に、少なくと
も光半導体素子を含む複数の素子と、光半導体素子が発
光した光をケースの外部に向け出射する光学系と、ケー
ス内における温度管理を行うサーモエレメントとを具備
する光半導体モジュールにおいて、上記パッケージ本体
を、銅−タングステンの複合材にて形成したことを特徴
とする光半導体モジュールにより解決することができ
る。SUMMARY OF THE INVENTION The above problem is that a plurality of elements including at least an optical semiconductor element and a light emitted by the optical semiconductor element are provided outside the case in a case composed of a package body and a lid. In an optical semiconductor module provided with an optical system that emits toward, and a thermoelement that controls the temperature in the case, the package body is formed of a copper-tungsten composite material. Can be resolved.
【００１７】また上記課題は、パッケージ本体と蓋体と
により構成されるケース内に、少なくとも光半導体素子
を含む複数の素子と、光半導体素子が発光した光をケー
スの外部に向け出射する光学系と、ケース内における温
度管理を行うサーモエレメントとを具備する光半導体モ
ジュールにおいて、上記パッケージ本体を、銅−モリブ
デンの複合材にて形成したことを特徴とする光半導体モ
ジュールにより解決することができる。Another object of the present invention is to provide a plurality of elements including at least an optical semiconductor element in a case composed of a package body and a lid, and an optical system for emitting light emitted by the optical semiconductor element to the outside of the case. And a thermoelement for controlling the temperature in the case, the optical semiconductor module is characterized in that the package body is formed of a composite material of copper-molybdenum.
【００１８】また、上記パッケージ本体を、射出形成焼
結法により形成したことにより、また、上記パッケージ
本体を構成するフランジ部，光出射窓部，及び筺体部を
一体成形することにより、より効果的に解決することが
できる。Further, it is more effective that the package body is formed by the injection molding sintering method, and that the flange portion, the light emitting window portion and the housing portion forming the package body are integrally molded. Can be settled.
【００１９】[0019]
【作用】銅−タングステンの線膨張係数は約 6.0〜7.0
×10-6 deg-1であり、また銅−モリブデンの線膨張係数
が約 6.6〜7.2 ×10-6 deg-1であり、線膨張係数が 6.5
×10-6 deg-1であるセラミックと近い値を取る。また、
銅−タングステンの熱伝導率は0.50〜0.59cal/cm.sec.d
egであり、また銅−モリブデンの熱伝導率は0.44〜0.47
cal/cm.sec.degであり、共に従来ケース本体の材料とし
て用いられていたコバール材や 42alloyの熱伝導率に比
べて高い放熱特性を有している。[Function] The coefficient of linear expansion of copper-tungsten is about 6.0-7.0
× 10 -6 deg -1 , the coefficient of linear expansion of copper-molybdenum is about 6.6 to 7.2 × 10 -6 deg -1 , and the coefficient of linear expansion is 6.5.
It takes a value close to that of ceramic, which is × 10 -6 deg -1 . Also,
The thermal conductivity of copper-tungsten is 0.50 to 0.59 cal / cm.sec.d.
eg, and the thermal conductivity of copper-molybdenum is 0.44 to 0.47.
cal / cm.sec.deg, both of which have higher heat dissipation characteristics than the thermal conductivity of the Kovar material or 42alloy, which have been conventionally used as the material of the case body.
【００２０】従って、ケース本体の材料として銅−タン
グステン或いは銅−モリブデンを用いることにより、セ
ラミックとの熱的な整合性を維持しつつ、放熱特性を向
上することができる。Therefore, by using copper-tungsten or copper-molybdenum as the material of the case body, it is possible to improve the heat dissipation characteristics while maintaining the thermal compatibility with the ceramic.
【００２１】[0021]
【実施例】次に本発明の実施例について図面と共に説明
する。図１は本発明の一実施例である光半導体モジュー
ル２０の概略構成を示す側断面図であり、同図（Ａ）は
リッド２０ａを取り外した光半導体モジュール２０の平
面図、同図（Ｂ）は光半導体モジュール２０の縦断面図
である。Embodiments of the present invention will now be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a side sectional view showing a schematic configuration of an optical semiconductor module 20 according to an embodiment of the present invention. FIG. 1A is a plan view of the optical semiconductor module 20 with a lid 20a removed, and FIG. FIG. 4 is a vertical sectional view of the optical semiconductor module 20.
【００２２】各図において、２１はケース本体であり、
フランジ部２１ａ，光出射窓部２１ｂ，及び筺体部２１
ｃとにより構成されている。このケース１１の長辺側の
両側壁には複数のリード２２が配設されたセラミック製
の基板２３，２４が埋設されている（尚、図２は基板２
３，２４のみが配設されたケース本体２１を示してい
る）。また、２０ａはリッドであり、上記ケース本体２
１及びリッド２０ａによりケース２６が形成される。In each figure, 21 is a case body,
Flange portion 21a, light emission window portion 21b, and housing portion 21
and c. Ceramic substrates 23 and 24 having a plurality of leads 22 are embedded in both side walls on the long side of the case 11 (note that FIG. 2 shows the substrate 2).
It shows the case body 21 in which only 3, 24 are provided). Further, 20a is a lid, and the case body 2
The case 26 is formed by the lid 1 and the lid 20a.
【００２３】図中、２５はＰＤ素子（ホトダイオード）
であり、入射する光の強さに応じた出力信号を生成する
ものである。また、２７はＬＤ素子（レーザダイオー
ド）であり、レーザ光を発射するものである。このＬＤ
素子２７は図１において左右方向に夫々レーザ光を発射
する構成とされている。In the figure, 25 is a PD element (photodiode)
That is, the output signal is generated according to the intensity of the incident light. 27 is an LD element (laser diode) which emits a laser beam. This LD
The element 27 is configured to emit laser light in the left and right directions in FIG.
【００２４】このＬＤ素子２７は発熱する素子であり、
また配置される環境の温度変化により特性変化する素子
であるため、安定した動作を行わせるためには、温度管
理を行う必要がある。このため、ＬＤ素子２７の配設位
置近傍にはサーミスタ素子２８が配設されており、また
ＬＤ素子２７はサーモエレメント２９上に搭載されてい
る。This LD element 27 is an element which generates heat,
Further, since it is an element whose characteristics change according to the temperature change of the environment in which it is arranged, it is necessary to manage the temperature in order to perform stable operation. Therefore, the thermistor element 28 is arranged near the arrangement position of the LD element 27, and the LD element 27 is mounted on the thermoelement 29.
【００２５】サーミスタ素子２８はＬＤ素子２７の温度
を検出し、この検出された温度信号は光半導体モジュー
ル２０の外部に設けられている温度制御装置に供給され
る。また温度制御装置にはサーモエレメント２９が接続
されており、温度制御装置はサーミスタ素子２８から供
給される温度信号に基づきサーモエレメント２９の温度
制御を行い、これによりＬＤ素子２７が略一定の温度を
保つよう構成されている。The thermistor element 28 detects the temperature of the LD element 27, and the detected temperature signal is supplied to a temperature control device provided outside the optical semiconductor module 20. A thermoelement 29 is connected to the temperature control device, and the temperature control device controls the temperature of the thermoelement 29 based on the temperature signal supplied from the thermistor element 28, whereby the LD element 27 maintains a substantially constant temperature. Is configured to keep.
【００２６】サーモエレメント２９は熱電半導体を利用
したヒートポンプの一種であり、図５に示すように、電
極３０ａ〜３０ｃにより接続されたＰ型素子３１とＮ型
素子３２とからなる２種類の熱電半導体を配設した構造
を有している。そして、同図に矢印で示す方向に電流が
流れると、ペルチェ効果により電極３０ａは吸熱し、電
極３０ｂ，３０ｃは発熱する。この吸熱量は流れる電流
値により変化するため、温度制御装置はこのサーモエレ
メント２９に流す電流値を制御することによりＬＤ素子
２７が略一定の温度を保つよう制御を行う。The thermoelement 29 is a kind of heat pump using a thermoelectric semiconductor, and as shown in FIG. 5, two types of thermoelectric semiconductors, which are a P-type element 31 and an N-type element 32 connected by electrodes 30a to 30c. It has a structure in which When a current flows in the direction shown by the arrow in the figure, the electrode 30a absorbs heat due to the Peltier effect, and the electrodes 30b and 30c generate heat. Since this amount of heat absorption changes depending on the value of the flowing current, the temperature control device controls the value of the current flowing through the thermoelement 29 so that the LD element 27 maintains a substantially constant temperature.
【００２７】再び図１及び図２に戻り説明を続ける。前
記したようにＬＤ素子２７はその前方（図１における右
方向）及び後方（図１における左方向）に夫々レーザ光
を発射する構成とされている。ＬＤ素子２７の前方位置
には、ＬＤ素子２７から発射されるレーザ光をビーム状
或いは放射状とするレンズ３３が配設されている。ま
た、このレンズ３３の前方には、レーザ光をケース本体
２１の外部に照射しケース本体２１内の気密性保持を行
うためのウィンドウ３４（ガラス板）が配設されてい
る。上記のレンズ３３は、ホルダ３６により前記したサ
ーモエレメント２９上にマウント基板３７を介してＬＤ
素子２７と共に搭載されている。また、ウィンドウ３４
はケース本体２１の一部をなす光出射窓部２１ｂに組み
込まれている。Returning to FIGS. 1 and 2, the description will be continued. As described above, the LD element 27 is configured to emit laser light to the front (rightward in FIG. 1) and the rear (leftward in FIG. 1) thereof. In front of the LD element 27, a lens 33 for arranging the laser light emitted from the LD element 27 into a beam shape or a radial shape is arranged. Further, in front of the lens 33, a window 34 (glass plate) for irradiating the outside of the case body 21 with laser light to maintain airtightness inside the case body 21 is arranged. The lens 33 is mounted on the thermoelement 29 described above by the holder 36 via the mount substrate 37 and LD.
It is mounted together with the element 27. Also, the window 34
Is incorporated in a light emission window portion 21b forming a part of the case body 21.
【００２８】また、ＰＤ素子２５もＬＤ素子２７と同様
にマウント基板３７上に搭載されており、ＬＤ素子２７
から後方に向け発射されるレーザ光が照射される位置に
その配設位置が選定されている。よって、ＬＤ素子２７
の後方に発射されたレーザ光はＰＤ素子２５に照射され
る。このＰＤ素子２５は図示しない照射量制御装置にリ
ード２２を介して接続されており、ＰＤ素子２５に入射
するレーザ光の光量が低減した場合にはＬＤ素子２７の
出力が増大するよう制御を行う。これにより、ＬＤ素子
２７から照射されるレーザ光の強度が常に一定になるよ
う構成されている。The PD element 25 is also mounted on the mount substrate 37 like the LD element 27.
The arrangement position is selected at a position where the laser beam emitted from the rear is emitted. Therefore, the LD element 27
The laser light emitted to the rear of is irradiated onto the PD element 25. The PD element 25 is connected to an irradiation amount control device (not shown) via a lead 22, and controls so that the output of the LD element 27 increases when the amount of laser light incident on the PD element 25 decreases. .. Thereby, the intensity of the laser beam emitted from the LD element 27 is always constant.
【００２９】また、リッド２０ａはケース本体２１の上
部にシールリング３８を介して溶接接合され、ケース本
体１０に内設される各素子２５，２７、サーモエレメン
ト２９等を外部に対して気密に封止する。このシールリ
ング３８は電気抵抗の高い材料により構成されている。
このシールリング３８を設けるのは、後述するように導
電材である銅−タングステンにより形成されたケース本
体２１とリッド２０ａとを電気溶接により接合させるた
めである。The lid 20a is welded and joined to the upper part of the case body 21 via a seal ring 38 to hermetically seal the elements 25, 27, the thermoelement 29, etc., which are provided in the case body 10, from the outside. Stop. The seal ring 38 is made of a material having a high electric resistance.
The seal ring 38 is provided for joining the case body 21 made of copper-tungsten, which is a conductive material, and the lid 20a by electric welding as described later.
【００３０】続いて、本発明の特徴となるケース本体２
１の構造について以下説明する。前記のように、ケース
本体２１はフランジ部２１ａ，光出射窓部２１ｂ，及び
筺体部２１ｃとにより構成されるが、本発明ではこのケ
ース本体２１を銅−タングステンの複合材料により構成
すると共に、上記フランジ部２１ａ，光出射窓部２１
ｂ，及び筺体部２１ｃ等を射出成形焼結法により一体的
に成形したことを特徴とするものである。Next, the case body 2 which is a feature of the present invention.
The structure of No. 1 will be described below. As described above, the case body 21 is composed of the flange portion 21a, the light emitting window portion 21b, and the housing portion 21c. In the present invention, the case body 21 is made of a copper-tungsten composite material, and Flange portion 21a, light emission window portion 21
b, the housing portion 21c and the like are integrally molded by an injection molding sintering method.
【００３１】図３は射出成形焼結法を説明するための工
程図である。上記のように本実施例ではケース本体２１
を銅−タングステンの複合材料により構成するため、銅
及びタングステンを用いた射出成形焼結法を例に挙げて
説明する。タングステン（Ｗ）は溶融温度が3400℃と金
属の中でも極めて高く、銅（Ｃｕ）の1083℃とは殆ど溶
け合わないことから合金材料としての製法は粉末冶金に
より行われている。この粉末冶金法の一つとして射出成
形焼結法がある。射出成形焼結法による具体的な銅−タ
ングステンの複合材料の製造手順としては、先ずタング
ステン及び銅を微粉末とし、このタングステン粉末と銅
粉末をバインダと混練した後、出射成形して所望の形状
を成形する。続いて、この出射成形された成形品に対し
て熱処理を行うことにより脱脂を行う（即ち、バインダ
をとばす）。次にこの成形品に対して高熱処理を行う
と、銅が溶融しタングステンとの焼結物が形成される。
この焼結時には約２０％の体積収縮を行う。そして、こ
のように形成された成形品に対して切削，研磨等の二次
加工が実施され、最終的な成形品が得られる。FIG. 3 is a process diagram for explaining the injection molding sintering method. As described above, in this embodiment, the case body 21
Since it is composed of a copper-tungsten composite material, an injection molding sintering method using copper and tungsten will be described as an example. Tungsten (W) has a melting temperature of 3400 ° C., which is extremely high among metals, and hardly melts with 1083 ° C. of copper (Cu). Therefore, the manufacturing method as an alloy material is performed by powder metallurgy. An injection molding sintering method is one of the powder metallurgy methods. As a concrete procedure for producing a copper-tungsten composite material by the injection molding and sintering method, tungsten and copper are first made into fine powder, and the tungsten powder and copper powder are kneaded with a binder, and then injection molding is carried out to obtain a desired shape. To mold. Subsequently, heat treatment is applied to the injection-molded molded product to degrease it (that is, the binder is skipped). Next, when this molded product is subjected to high heat treatment, copper is melted and a sintered product with tungsten is formed.
At the time of this sintering, a volume contraction of about 20% is performed. Then, the molded product thus formed is subjected to secondary processing such as cutting and polishing to obtain a final molded product.
【００３２】上記した射出成形焼結法では、複雑な形状
の成形品の形成が可能であり、本実施例に係るケース本
体２１を一体的に形成することができる。即ち、フラン
ジ部２１ａ，光出射窓部２１ｂ，及び筺体部２１ｃ等に
より構成されるケース本体２１を一体的に形成すること
ができる。よって、フランジ部，光出射窓部，及び筺体
部を夫々別個に形成し組み立てる従来の構成に比べて製
造工程を容易にできると共に製品コストの低減を図るこ
とができる。With the injection molding sintering method described above, a molded product having a complicated shape can be formed, and the case body 21 according to this embodiment can be integrally formed. That is, the case body 21 including the flange portion 21a, the light emitting window portion 21b, the housing portion 21c, and the like can be integrally formed. Therefore, the manufacturing process can be facilitated and the product cost can be reduced as compared with the conventional configuration in which the flange portion, the light emission window portion, and the housing portion are separately formed and assembled.
【００３３】尚、粉末冶金法として射出成形焼結法の他
に溶浸法が知られている。溶浸法は、複数の各金属粉末
に微量のバインダを混練してプレス成形した後これを高
温焼結し、この際成形品内に形成される均一な気孔に銅
を重ねて溶融浸漬させ焼結体を形成する方法である。し
かるに、この溶浸法ではケース本体２１のような複雑な
形状の物を成形することはできない。As the powder metallurgy method, the infiltration method is known in addition to the injection molding and sintering method. In the infiltration method, a small amount of binder is kneaded into a plurality of metal powders, press-molded, and then sintered at a high temperature. At this time, copper is superposed on the uniform pores formed in the molded product, melt-immersed and baked. It is a method of forming a union. However, this infiltration method cannot form a complicated shape such as the case body 21.
【００３４】続いて、上記のようにケース本体２１の材
質として銅−タングステンの複合材料を用いた理由につ
いて図４を用いて説明する。同図は、各種材料における
密度，熱伝導率，線膨張係数を夫々対比して示す図であ
る。Next, the reason why the composite material of copper-tungsten is used as the material of the case body 21 as described above will be described with reference to FIG. This figure shows the density, thermal conductivity, and linear expansion coefficient of various materials in comparison with each other.
【００３５】先ず、銅−タングステンに注目する。同図
においては、銅の体積含有率が１０％，１５％，２０％
（括弧書で示す）の各銅−タングステンの特性が示され
ている。同図より、銅−タングステンの線膨張係数は、
約 6.0〜7.0 ×10-6 deg-1であり、線膨張係数が 6.5×
10-6 deg-1であるセラミックと近い値となっている。一
方、熱伝導率に注目すると、銅−タングステンの熱伝導
率は0.50〜0.59cal/cm.sec.degであり、従来ケース本体
の材料として用いられていたコバール材（熱伝導率が0.
04cal/cm.sec.deg）や 42alloy（熱伝導率が0.035cal/c
m.sec.deg ）に比べて高い放熱特性を有している。従っ
て、ケース本体２１の材料として銅−タングステンの複
合材料をを用いることにより、セラミックより構成され
る基板２３，２４とケース本体２１の熱的な整合性を維
持しつつ、放熱特性を向上することができる。Attention is first focused on copper-tungsten. In the figure, the volume contents of copper are 10%, 15%, and 20%.
The properties of each copper-tungsten (shown in brackets) are shown. From the figure, the coefficient of linear expansion of copper-tungsten is
About 6.0 ~ 7.0 × 10 -6 deg -1 , with a linear expansion coefficient of 6.5 ×
The value is close to that of ceramic, which is 10 -6 deg -1 . On the other hand, focusing on the thermal conductivity, the thermal conductivity of copper-tungsten is 0.50 to 0.59 cal / cm.sec.deg, and the Kovar material (thermal conductivity of 0.
04cal / cm.sec.deg) or 42alloy (thermal conductivity is 0.035cal / c)
It has high heat dissipation characteristics compared to m.sec.deg). Therefore, by using a copper-tungsten composite material as the material of the case body 21, it is possible to improve the heat dissipation characteristics while maintaining the thermal matching between the substrates 23 and 24 made of ceramic and the case body 21. You can
【００３６】これにより、光半導体モジュール２０に対
し半田付け等により加熱処理がじっしされたとしてもセ
ラミック製の基板２３，２４に割れが発生することはな
く、またケース本体２１に応力が印加されることもなく
なり、光半導体モジュール２０の信頼性を向上すること
ができる。As a result, even if the optical semiconductor module 20 is heat-treated by soldering or the like, the ceramic substrates 23 and 24 are not cracked and stress is applied to the case body 21. The reliability of the optical semiconductor module 20 can be improved.
【００３７】また、ケース本体２１を構成する銅−タン
グステンは熱伝導率が高く放熱性が良好であるため、サ
ーモエレメント２９をその放熱側の電極３０ｂ，３０ｃ
をフランジ部２１ａの上面に直接接した状態でケース本
体２１内に配設することにより、ケース本体２１自体を
放熱部材として機能させる事が可能となる。従って、放
熱効率を向上できＬＤ素子２７で発生する熱を確実に放
熱できるため、ＬＤ素子２７の特性が安定し精度の高い
光通信を行うことが可能となる。また、従来必要とされ
た放熱板１３を不要とすることができるため、部品点数
の削減及び組立て工程の簡単化を図ることができる。Further, since the copper-tungsten constituting the case body 21 has a high thermal conductivity and a good heat dissipation property, the thermoelement 29 is connected to the heat dissipation side electrodes 30b and 30c.
It is possible to cause the case body 21 itself to function as a heat dissipation member by disposing the inside of the case body 21 in a state of being directly in contact with the upper surface of the flange portion 21a. Therefore, since the heat dissipation efficiency can be improved and the heat generated by the LD element 27 can be surely dissipated, the characteristics of the LD element 27 are stabilized and the optical communication can be performed with high accuracy. Further, since the heat dissipation plate 13 which is conventionally required can be omitted, the number of parts can be reduced and the assembling process can be simplified.
【００３８】ここで、再び図４に戻り、銅−モリブデン
の複合材料の特性に注目する。同図に示されるように、
銅−モリブデンの熱伝導率は0.44〜0.47cal/cm.sec.deg
であり、銅−タングステンと同様に従来ケース本体の材
料として用いられていたコバール材や 42alloyに比べて
高い放熱特性を有している。また銅−モリブデンの線膨
張係数は約 6.6〜7.2 ×10-6 deg-1であり、線膨張係数
が 6.5×10-6 deg-1であるセラミックと近い値となって
いる。Now, returning to FIG. 4 again, attention is paid to the characteristics of the copper-molybdenum composite material. As shown in the figure,
The thermal conductivity of copper-molybdenum is 0.44 to 0.47 cal / cm.sec.deg.
As with copper-tungsten, it has a higher heat dissipation characteristic than Kovar material or 42alloy, which has been conventionally used as the material of the case body. The coefficient of linear expansion of copper-molybdenum is about 6.6 to 7.2 × 10 -6 deg -1, which is close to that of ceramics with a coefficient of linear expansion of 6.5 × 10 -6 deg -1 .
【００３９】従って、銅−モリブデンの複合材料により
ケース本体２１を構成しても、上記した銅−モリブデン
でケース本体２１を構成した場合と同様に、放熱効率が
向上しＬＤ素子２７の特性安定化を図ることができると
共に、部品点数の削減及び組立て工程の簡単化を図るこ
とができる。Therefore, even if the case body 21 is made of a copper-molybdenum composite material, the heat radiation efficiency is improved and the characteristics of the LD element 27 are stabilized, as in the case where the case body 21 is made of copper-molybdenum. It is possible to reduce the number of parts and simplify the assembling process.
【００４０】尚、上記した実施例では光半導体モジュー
ルに対して本発明を適用した例を示したが、本発明は発
熱する半導体素子を封止する各種半導体装置のパッケー
ジに対しても適用することができることは、上記してき
た説明より明らかであろう。Although the present invention is applied to the optical semiconductor module in the above embodiments, the present invention can be applied to various semiconductor device packages for encapsulating heat-generating semiconductor elements. It will be apparent from the above description that the above can be done.
【００４１】[0041]
【発明の効果】上述の如く本発明によれば、銅−タング
ステンの線膨張係数は約 6.0〜7.0 ×10-6 deg-1であ
り、また銅−モリブデンの線膨張係数が約 6.6〜7.2 ×
10-6 deg -1であり、線膨張係数が 6.5×10-6 deg-1であ
るセラミックと近い値を取り、また銅−タングステンの
熱伝導率は0.50〜0.59cal/cm.sec.degであり、また銅−
モリブデンの熱伝導率は0.44〜0.47cal/cm.sec.degであ
り、共に従来ケース本体の材料として用いられていたコ
バール材や 42alloyの熱伝導率に比べて高い放熱特性を
有しているため、ケース本体の材料として銅−タングス
テン或いは銅−モリブデンを用いることにより、セラミ
ックとの熱的な整合性を維持しつつ放熱特性を向上する
ことができる等の特長を有する。As described above, according to the present invention, the copper-tongue is
The linear expansion coefficient of stainless steel is about 6.0 to 7.0 x 10-6 deg-1And
In addition, the coefficient of linear expansion of copper-molybdenum is approximately 6.6 to 7.2 ×
Ten-6 deg -1And the coefficient of linear expansion is 6.5 × 10-6 deg-1And
Value close to that of ceramics and copper-tungsten
The thermal conductivity is 0.50 to 0.59 cal / cm.sec.deg.
The thermal conductivity of molybdenum is 0.44 to 0.47 cal / cm.sec.deg.
Both of the materials used in the conventional case body
High heat dissipation characteristics compared to the thermal conductivity of bar material and 42alloy
Since it has copper-tungsten as the material of the case body
By using tenthium or copper-molybdenum, the ceramic
Heat dissipation while maintaining thermal compatibility with the
It has features such as being able to.
【図１】本発明の一実施例である光半導体モジュールを
説明するための図である。FIG. 1 is a diagram for explaining an optical semiconductor module that is an embodiment of the present invention.
【図２】ケース本体に基板のみが配設された状態を示す
図である。FIG. 2 is a diagram showing a state in which only a substrate is provided on a case body.
【図３】射出成形焼結法を説明するための工程図であ
る。FIG. 3 is a process drawing for explaining an injection molding sintering method.
【図４】銅−タングステン，及び銅−モリブデンの特性
を説明するための図である。FIG. 4 is a diagram for explaining characteristics of copper-tungsten and copper-molybdenum.
【図５】サーモエレメントの構造を説明するための図で
ある。FIG. 5 is a diagram for explaining the structure of a thermoelement.
【図６】従来の光半導体モジュールの一例を説明するた
めの図である。FIG. 6 is a diagram for explaining an example of a conventional optical semiconductor module.
２０ 光半導体モジュール ２０ａ リッド ２１ ケース本体 ２１ａ フランジ部 ２１ｂ 光出射部 ２１ｃ 筺体部 ２２ リード ２３，２４ 基板 ２５ ＰＤ素子 ２７ ＬＤ素子 ２８ サーミスタ素子 ２９ サーモエレメント ３０ａ〜３０ｃ 電極 ３１ Ｐ型素子 ３２ Ｎ型素子 ３３ レンズ ３４ ウインドゥ ３６ ホルダ ３７ マウント基板 ３８ シールリング 20 optical semiconductor module 20a lid 21 case body 21a flange part 21b light emitting part 21c housing part 22 lead 23, 24 substrate 25 PD element 27 LD element 28 thermistor element 29 thermoelement 30a to 30c electrode 31 P-type element 32 N-type element 33 Lens 34 Window 36 Holder 37 Mount board 38 Seal ring
Claims (4)
により構成されるケース内に、少なくとも光半導体素子
ＰＤ（２５）と光半導体素子ＬＤ（２７）を含む複数の
素子と、該光半導体素子ＬＤ（２７）が発光した光を該
ケース（２６）の外部に向け出射する光学系（３３）
と、該ケース（２６）内における温度管理を行うサーモ
エレメント（２９）とを具備する光半導体モジュールに
おいて、 該パッケージ本体（２１）を、銅−タングステンの複合
材にて形成したことを特徴とする光半導体モジュール。1. A plurality of elements including at least an optical semiconductor element PD (25) and an optical semiconductor element LD (27) in a case composed of a case body (21) and a lid (20a), and the light. An optical system (33) for emitting the light emitted by the semiconductor element LD (27) toward the outside of the case (26).
And a thermoelement (29) for temperature control in the case (26), wherein the package body (21) is formed of a copper-tungsten composite material. Optical semiconductor module.
ａ）とにより構成されるケース（２６）内に、少なくと
も光半導体素子ＰＤ（２５）と光半導体素子ＬＤ（２
７）を含む複数の素子と、該光半導体素子ＰＤ（２７）
が発光した光を該ケース（２６）の外部に向け出射する
光学系（３３）と、該ケース内における温度管理を行う
サーモエレメント（２９）とを具備する光半導体モジュ
ールにおいて、 該パッケージ本体（２１）を、銅−モリブデンの複合材
にて形成したことを特徴とする光半導体モジュール。2. A package body (21) and a lid (20)
In the case (26) constituted by (a), at least the optical semiconductor element PD (25) and the optical semiconductor element LD (2
A plurality of elements including 7) and the optical semiconductor element PD (27)
In the optical semiconductor module including an optical system (33) for emitting the light emitted by the device toward the outside of the case (26) and a thermoelement (29) for temperature control in the case, the package body (21) ) Is formed of a copper-molybdenum composite material.
焼結法により形成したことを特徴とする請求項１または
２記載の光半導体モジュール。3. The optical semiconductor module according to claim 1, wherein the package body (21) is formed by an injection molding sintering method.
ランジ部（２１ａ），光出射窓部（２１ｂ），及び筺体
部（２１ｃ）を一体成形したことを特徴とする請求項１
乃至３のいずれかに記載の光半導体モジュール。4. A flange portion (21a), a light emitting window portion (21b), and a housing portion (21c) which form the package body (21) are integrally molded.
4. The optical semiconductor module according to any one of 3 to 3.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13087992A JPH05327031A (en) | 1992-05-22 | 1992-05-22 | Optical semiconductor module |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13087992A JPH05327031A (en) | 1992-05-22 | 1992-05-22 | Optical semiconductor module |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05327031A true JPH05327031A (en) | 1993-12-10 |
Family
ID=15044833
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13087992A Withdrawn JPH05327031A (en) | 1992-05-22 | 1992-05-22 | Optical semiconductor module |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05327031A (en) |
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5960142A (en) * | 1996-08-13 | 1999-09-28 | Nec Corporation | Peltier cooler and semiconductor laser module using Peltier cooler |
| WO2000046893A1 (en) * | 1999-02-03 | 2000-08-10 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Semiconductor laser and semiconductor laser module using the same |
| JP2001144361A (en) * | 1999-11-10 | 2001-05-25 | Furukawa Electric Co Ltd:The | Package for optical semiconductor element |
| JP2001291927A (en) * | 2000-02-01 | 2001-10-19 | Furukawa Electric Co Ltd:The | Semiconductor laser module |
| US6614822B2 (en) | 2000-02-03 | 2003-09-02 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Semiconductor laser devices, and semiconductor laser modules and optical communication systems using the same |
| US6810063B1 (en) | 1999-06-09 | 2004-10-26 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Semiconductor laser device |
| US6870871B2 (en) | 2000-02-03 | 2005-03-22 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Semiconductor laser devices, and semiconductor laser modules and optical communication systems using the same |
| US7006545B2 (en) | 2000-10-02 | 2006-02-28 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Semiconductor laser device and optical fiber amplifier using the same |
| JP2007005715A (en) * | 2005-06-27 | 2007-01-11 | Ricoh Opt Ind Co Ltd | Heat sink device and heat dissipating method |
| JP2016134416A (en) * | 2015-01-16 | 2016-07-25 | 住友電気工業株式会社 | Optical module |
| US9748731B2 (en) | 2014-03-27 | 2017-08-29 | Sumitomo Electric Device Innovations, Inc. | Optical apparatus |
| US10193633B2 (en) | 2016-11-01 | 2019-01-29 | Sumitomo Electric Device Innovations, Inc. | Optical transmitter apparatus |
| US10348399B2 (en) | 2017-07-21 | 2019-07-09 | Sumitomo Electric Device Innovations, Inc. | Optical transmitter device |
| US10396898B2 (en) | 2016-11-01 | 2019-08-27 | Sumitomo Electric Device Innovations, Inc. | Optical module and optical transmitting apparatus installing a number of optical modules |
| US10416400B2 (en) | 2016-11-25 | 2019-09-17 | Sumitomo Electric Device Innovations, Inc. | Semiconductor module |
-
1992
- 1992-05-22 JP JP13087992A patent/JPH05327031A/en not_active Withdrawn
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5960142A (en) * | 1996-08-13 | 1999-09-28 | Nec Corporation | Peltier cooler and semiconductor laser module using Peltier cooler |
| WO2000046893A1 (en) * | 1999-02-03 | 2000-08-10 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Semiconductor laser and semiconductor laser module using the same |
| US6567447B1 (en) | 1999-02-03 | 2003-05-20 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Semiconductor laser device and semiconductor laser module using the same |
| US6810063B1 (en) | 1999-06-09 | 2004-10-26 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Semiconductor laser device |
| JP2001144361A (en) * | 1999-11-10 | 2001-05-25 | Furukawa Electric Co Ltd:The | Package for optical semiconductor element |
| JP2001291927A (en) * | 2000-02-01 | 2001-10-19 | Furukawa Electric Co Ltd:The | Semiconductor laser module |
| US6614822B2 (en) | 2000-02-03 | 2003-09-02 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Semiconductor laser devices, and semiconductor laser modules and optical communication systems using the same |
| US6870871B2 (en) | 2000-02-03 | 2005-03-22 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Semiconductor laser devices, and semiconductor laser modules and optical communication systems using the same |
| US7006545B2 (en) | 2000-10-02 | 2006-02-28 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Semiconductor laser device and optical fiber amplifier using the same |
| JP2007005715A (en) * | 2005-06-27 | 2007-01-11 | Ricoh Opt Ind Co Ltd | Heat sink device and heat dissipating method |
| US9748731B2 (en) | 2014-03-27 | 2017-08-29 | Sumitomo Electric Device Innovations, Inc. | Optical apparatus |
| JP2016134416A (en) * | 2015-01-16 | 2016-07-25 | 住友電気工業株式会社 | Optical module |
| US10193633B2 (en) | 2016-11-01 | 2019-01-29 | Sumitomo Electric Device Innovations, Inc. | Optical transmitter apparatus |
| US10396898B2 (en) | 2016-11-01 | 2019-08-27 | Sumitomo Electric Device Innovations, Inc. | Optical module and optical transmitting apparatus installing a number of optical modules |
| US10416400B2 (en) | 2016-11-25 | 2019-09-17 | Sumitomo Electric Device Innovations, Inc. | Semiconductor module |
| US10348399B2 (en) | 2017-07-21 | 2019-07-09 | Sumitomo Electric Device Innovations, Inc. | Optical transmitter device |
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