CN1153306C - 光学半导体器件 - Google Patents

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Abstract

一种光学半导体器件，包括：壳体；固定在腔体中的散热片；安装在腔体中的光学元件；裸光纤导向槽；裸光纤气密密封凹陷；光纤固定凹陷；光纤，光纤包括裸光纤部分和具有罩的光纤部分，裸光纤部分从裸光纤导向槽延伸到裸光纤气密密封凹陷，而具有罩的光纤部分设置在光纤固定凹陷内，在每个裸光纤导向槽、裸光纤气密密封凹陷、及光纤固定凹陷内填充紫外线处理树脂；能够传输紫外线的玻璃片设置于紫外线处理树脂的表层上，以覆盖裸光纤导向槽和裸光纤气密密封凹陷，并且能够传输紫外线的玻璃片与被处理后的紫外线处理树脂形成整体；以及气密密封玻璃帽，其通过紫外线处理树脂与壳体的上表面固定，并且气密密封玻璃帽在覆盖腔体的区域形成有遮光膜。

Description

光学半导体器件
技术领域
本发明涉及具有诸如光发射件或光接收件的光学半导体器件，及与光学元件进行光耦合的光传输光纤，还涉及用于光纤的固定结构。
背景技术
在此类的光学半导体器件中，光学元件被固定在壳体内。光纤与光学元件轴向对齐，并与壳体固定。此后，光学元件和光纤的光耦合区被气密密封。在光纤中，由玻璃制成的裸光纤被用聚乙烯罩盖住。该盖并不阻热。如果盖的部分与壳体固定，热量会减弱此固定状态，从而盖的轴向位置相对于光学元件发生偏移。为防止此种现象，传统的作法是去除掉盖，将裸光纤露出，并将其与壳体固定。由于裸光纤非常薄，且机械强度低，传统的作法是使用具有增强金属管或金属套管的固定结构。此种结构具有大量的组成光学半导体器件的构件及很多安装步骤，结果导致光学半导体器件的成本的增加。
为了减少构件的数量，提出了一种将光纤用照相排版树脂(photosetting)固定到壳体的结构(例如使用紫外线处理树脂)。例如，在日本未审查专利公开No.8-335744中，光纤的裸光纤被用紫外线处理树脂固定到由玻璃(塑料，硅，树脂，陶瓷材料或类似的材料)制成的光纤支撑件上，而此光纤支撑件被用紫外线处理树脂固定到壳体上。由于此结构不需要金属管或金属套圈，因此可以有效的减少构件的数量。然而，此结构需要特殊加工的光纤支撑件，而光纤的裸光纤必须插入形成在光纤支撑件内的小孔中，这样仍然存在简化结构及组装中的工艺步骤的问题。
本发明者试图不使用这样的光纤支撑件将光纤的裸光纤固定到壳体。为此，在壳体的部分内形成用于导引裸光纤的V形槽或槽。裸光纤被插入此V形槽或槽内，并用照相排版树脂固定(例如紫外线处理树脂)。通过此方法，可以预先将裸光纤的光轴相对于安装在壳体中的光学元件被定位。可同时减少元件数及组装中的工艺步骤数，从而可获得非常低成本的光学半导体器件。
当通过用紫外线处理树脂作为照相排版树脂在实验基座上生产光学半导体器件并对其进行性能检测时，会产生下面的问题。当将裸光纤与紫外线处理树脂固定时，由于紫外线处理树脂具有较高的紫外线吸收性，如果紫外线处理树脂的厚度超过0.4mm，有相当大的量的紫外线无法到达紫外线处理树脂的底层。那么，无法进行足够的处理，这样裸光纤的固定强度会不够强。尤其是，其中插入树脂的V-形槽或槽内的紫外线处理树脂无法被充分的处理。当从罩露出的裸光纤与将要将其覆盖的紫外线处理树脂固定时，紫外线处理树脂的量要增大。当处理此紫外线处理树脂时，在树脂中会产生断裂，降低了固定的强度。在此情况下，为了防止此情况，用二氧化硅填充紫外线处理树脂，作为填充物的二氧化硅的量被改变，从而在玻璃转换温度或更低温度的紫外线处理树脂的热膨胀系数从7.7E-5/摄氏度变到1.0E-5/度。然而，很难提高固定强度。当热膨胀系数降低到小于1.5E-5/度时，紫外线处理树脂的粘滞度迅速增大，损坏了填充性能。由于填充的失败会产生通孔，因此破坏了气密中的可靠性。由于裸光纤完全被紫外线处理树脂覆盖并固定，其会被施加到壳体或光纤上的应力所破坏。从而由于与光学元件的错位而对输出造成干扰。当应力过大时，裸光纤会断开，使光学半导体器件产生缺陷。
发明内容
本发明的目的是克服上述的现有技术的情况，提供一种高可靠性的半导体器件，其中组装步骤被减少，光纤的裸光纤与照相排版树脂的固定强度增大，防止了在照相排版树脂中的断裂，并缓解了施加到裸光纤上的应力。
为了实现上述目的，根据本发明的第一方面，提供一种光学半导体器件，其具有固定到壳体中的光学元件及用第一照相排版树脂固定到壳体上的光纤，其还包含设置到照相排版树脂的表层部分上的透明片，用于传输处理照相排版树脂的光。
根据本发明第一方面的光学半导体器件的透明片与被处理的照相排版树脂成为一体。
根据本发明第一方面的光学半导体器件的光纤包含裸光纤和覆盖裸光纤的罩。裸光纤设置在形成在壳体中或形成在壳体上的元件中的凹槽内，并固定在填充在凹槽中的第二照相排版树脂与透明片之间，而透明片设置在第一照相排版树脂的表层部分上以与第一照相排版树脂成为一体。
根据本发明第一方面的光学半导体器件的光纤的裸光纤在其长度方向上的彼此隔开的多个位置上被第一和第二照相排版树脂与壳体固定。
根据本发明的第二方面，其提供一种光学半导体器件，其包含一个壳体；固定在所述壳体上表面中的由凹陷形成的腔体中的散热片；安装在所述腔体中的光学元件；具有V-形截面的形成在所述散热片的表面中的裸光纤导向槽；形成在所述壳体上表面中的与所述腔体相对的裸光纤气密密封凹陷；形成在所述壳体上表面中的与所述裸光纤气密密封凹陷连续的光纤固定凹陷；光纤，所述光纤包括在其一个端部露出的裸光纤部分和具有罩的光纤部分，所述暴露出的裸光纤部分从所述裸光纤导向槽延伸到所述裸光纤气密密封凹陷，而所述具有罩的光纤部分设置在所述光纤固定凹陷内，在每个所述裸光纤导向槽、所述裸光纤气密密封凹陷、及所述光纤固定凹陷内填充紫外线处理树脂；能够传输紫外线用于处理所述紫外线处理树脂的玻璃片设置于所述紫外线处理树脂的表层上，以覆盖所述裸光纤导向槽和所述裸光纤气密密封凹陷，并且所述能够传输紫外线的玻璃片与所述被处理后的紫外线处理树脂形成整体；以及盖住所述腔体的一气密密封玻璃帽，其通过在壳体的上表面中的所述腔体周围设置的所述紫外线处理树脂与所述壳体的上表面固定，并且所述气密密封玻璃帽在覆盖所述腔体的区域形成有遮光膜。
在本发明的第二方面中，可安装作为光学元件的光发射元件和光接收元件。所述光纤包括一个发光光纤和一个光接收光纤，所述发光光纤的一个端部设置成与所述发光元件相对，且所述光接收光纤的一个端部设置成与所述光接收元件相对。所述散热片的所述表面中形成有两个相互平行的所述裸光纤导向槽，所述发光光纤和光接收光纤具有通过所述紫外线处理树脂和所述能够传输紫外线的玻璃片固定在所述裸光纤导向槽中的裸光纤部分。气密密封帽可带有遮光膜，遮光膜形成在覆盖腔体的区域。尤其是，在本发明中，照相排版树脂最好是紫外线处理树脂而透明片最好是可传输紫外线的玻璃片。
在本发明中，由于光纤(尤其是裸光纤)通过使用紫外线处理树脂直接固定到壳体或散热片上，从而不需要特殊加工用于固定裸光纤的元件。裸光纤用照相排版树脂和透明片进行固定。即使照相排版树脂的量对应于透明片的量被减少，也可保证所需的高强度，从而降低了由于树脂量的减少而造成的断裂。透明片传输用于处理照相排版树脂的光。因此，即使对于透明片下面的照相排版树脂也可用足够量的光进行辐射。从而即使对于照相排版树脂的底层也可进行彻底的处理，由此提高了裸光纤的固定强度。由于裸光纤在长度方向上在按所需间隔彼此隔开的位置上与壳体固定，从而施加到壳体或光纤上的应力被裸光纤中的被固定部分所吸收，由此抑制了应力对裸光纤的影响。
通过下面结合相应的附图的详细描述对于本领域的技术人员而言会对本发明的上述的目的，特征及优点有更清楚的认识，其中体现本发明原理的最佳实施例用实例的方式进行描述。
附图说明
图1为本发明第一实施例的平面示意图；
图2到图5为分别沿图1的线II-II，III-III，IV-IV，及V-V的截面示意图；
图6为本发明第一实施例的透视图；
图7为第一实施例的生产步骤流程图；
图8A到8C为用于描述光纤固定步骤的原理图；
图9A到9D为用于描述气密密封步骤的原理图；
图10为本发明第二实施例的平面示意图；
图11到15为分别沿图1的线XI-XI，XII-XII，XIII-XIII，XIV-XIV，及XV-XV的截面示意图。
具体实施方式
下面将参考相应的附图对本发明的几个最佳实施例进行描述。
图1为本发明第一实施例的平面图，而图2到图5为分别沿图1的线II-II，III-III，IV-IV，及V-V的截面示意图。图6为处于暴露状态的主要部分的透视图。参考图1到图6，光纤10由裸光纤11制成，而裸光纤由玻璃或类似物制成，由聚乙烯树脂制成的罩12覆盖住裸光纤11。壳体101(与光纤10的一端部相连并对其进行支撑)为长方形并由陶瓷材料(例如铝或氮化铝)制成。在壳体101的在长度方向上靠近其一端的上表面的区域内形成长方形腔体102。在腔体102的内表面上形成所需的金属化图形103。此金属化图形103延伸到壳体101的侧面并被露出。外部延伸的引线104被用AgCu合金焊接到此露出的表面上。在面对腔体102的壳体101的上表面的另外一侧端的位置上形成裸光纤气密密封凹陷105及与其连续的光纤固定凹陷106。裸光纤气密密封凹陷105形成具有低中心部分的台阶状部分且具有足够的尺寸容纳裸光纤11。所形成的光纤固定凹陷106的尺寸足以容纳光纤10的罩12。
由硅片形成的散热片107被安装在壳体101的腔体102内，并在其底面用Ag焊膏或AuSn焊接材料固定。在散热片107的表面上形成所需的金属化图形109及凹陷的槽110。凹陷的槽110在散热片107的宽度方向上延伸以限定出一端部区。诸如发光二极管或激光二极管的发光元件111用AuSn合金被固定到在由凹陷槽110限定出的一端部上的金属化图形上，发光元件111的电极及金属化图形109通过Au线进行彼此线连接。具有V-形截面的裸光纤导向槽113形成在散热片107的表面内并在发光元件111与裸光纤气密密封凹陷105间线性延伸。由块状的铝或类似物制成的光接收控制元件载台114通过Ag焊膏或AuSn焊接材料115被固定到与腔体102中的发光元件111相对的邻接位置上。诸如光电二极管的光接收控制元件116被用AuSn焊接材料固定到光接收控制元件载台114的一个侧面上。光接收控制元件116的电极被用Au线117线连到形成在光接收控制元件载台114上的金属化图形上。光接收控制元件116形成用于接收由发光元件111发射的部分光的监控器。散热片107的金属化图形和光接收控制元件载台114用Au线118与壳体101的金属化图形103进行线连接。因此，发光元件111及光接收控制元件116分别与外部引线104电连接。
光纤10延伸穿过光纤固定凹陷106及形成在壳体101的上表面中的裸光纤气密密封凹陷105，而裸光纤导向槽113形成在散热片107的上表面内。将位于光纤10的远端部的聚乙烯罩12去除从而露出裸光纤11。此露出的裸光纤11从裸光纤导向槽113的区域延伸到裸光纤气密密封凹陷105，将罩12的部分设置在光纤固定凹陷106内。此时，裸光纤11的远端部11a成圆锥形，且其远端面形成为球形面。此远端面以所需的间隔与发光元件相对，并与发光元件111轴向对齐。另外，紫外线处理树脂119，120及121被填充在裸光纤导向槽113的所需区域内，即在与面对发光元件111的侧面相对的侧面上覆盖几乎散热片107的半个上表面的区域、裸光纤气密密封凹陷105、及光纤固定凹陷106。此外，可通过其传输紫外光的裸光纤固定玻璃片122及裸光纤气密密封玻璃片123被分别设置在裸光纤导向槽113的紫外线处理树脂119的上表面上及裸光纤气密密封凹陷105的紫外线处理树脂120上。玻璃片122及123和紫外线处理树脂119及120在裸光纤导向槽113及裸光纤气密密封凹陷105内固定并支撑裸光纤11。紫外线处理树脂119，120及121用紫外线进行辐射处理以将裸光纤11及罩12分别与散热片107和壳体101固定。由扁平玻璃片制成的气密密封玻璃帽124设置在腔体102上并用紫外线处理树脂125与壳体101的上表面相黏结，以气密密封腔体102的内部。虽然在图中未示出，除去气密密封玻璃帽124的周边部分外，在其内或外表面上形成遮光膜，从而外部的光不会对腔体102中的发光元件111或光接收控制元件116造成负面的影响。
下面将描述光学半导体器件的生产方法。图7为生产步骤的流程图。发光元件111被固定到由硅制成的散热片107的金属化图形109上。对于固定的方式，例如，发光元件111在氮的气氛下在320摄氏度被用AuSn合金焊接到散热片107上(S11)。类似的，光接收控制元件116在氮的气氛下在320度被用AuSn合金焊接到光接收控制元件载台114上(S12)。光接收控制元件116及光接收控制元件载台114的金属化图形被用Au线117彼此线连接(S13)。此后，散热片107及光接收控制元件载台114被用Ag焊膏或AuSn焊接材料固定到壳体101的腔体102的内底面上的金属化图形103上(S14)。然后，散热片107的金属化图形及发光元件111、散热片107的金属化图形109及光发射元件111，散热片107和壳体101的金属化图形103，及光接收控制元件载台114和壳体101的金属化图形被用Au线112及118分别线连接，而发光元件111及光接收控制元件116与壳体101的外部延伸引线104电连接(S15)。
远端部的聚乙烯罩12被去除的光纤10被设置到壳体101及散热片107上。此时，罩12被设置到壳体101的光纤固定凹陷106上，而露出的裸光纤11从壳体101的裸光纤气密密封凹陷105延伸到散热片107的裸光纤导向槽113。裸光纤11与发光元件111轴向对齐。紫外线处理树脂119被填充进裸光纤导向槽113的预定区域内，而玻璃片122被设置在紫外线处理树脂119上，并用紫外线处理紫外线处理树脂119。紫外线处理树脂120被填充进壳体101的上表面中的裸光纤气密密封凹陷105内，玻璃片123设置到紫外线处理树脂120上，并用紫外线辐射处理紫外线处理树脂120。裸光纤11被用此方式进行固定(S16)。紫外线处理树脂121被顺序填充进光纤固定凹陷106内。在腔体102的周围设置紫外线处理树脂125。气密密封玻璃帽124设置在腔体102上。用紫外线辐射并处理紫外线处理树脂125。在此情况下，光纤10的罩12被固定，从而完成了腔体102的内部的气密密封(S17)。
下面参考图8A到8C详细描述上述的裸光纤固定步骤(S16)。如图8A所示，壳体101及光纤10被设置在光纤固定部分(未示出)上，而光纤的露出的裸光纤11被设置到壳体101上及散热片107中的裸光纤导向槽113内。所制成的发光元件111用于发射光，光检测控制器与光纤10的另一端相连。在用此监控器监控光强的同时裸光纤11的位置被稍微改变。在此情况下，裸光纤11被定向在其长度方向上的一位置上，在该处相对于发光元件111监控光变为最大，而裸光纤11被用光纤压机(未示出)压固到散热片107上。用分配器将紫外线处理树脂119提供到裸光纤导向槽113。接着，如图8B所示，裸光纤固定玻璃片122被设置到紫外线处理树脂119上。在裸光纤11的长度方向及与其垂直的方向上以45度的仰角用照度为120mW/cm2的紫外线(UV光)辐射壳体101的上表面大约60秒，从而处理紫外线处理树脂119。紫外线的一部分被传输通过裸光纤固定玻璃片122用于辐射紫外线处理树脂119。如图8C所示，在光纤固定凹陷106的内部提供紫外线处理树脂121的几个点位(在此为三个)，并在上述的条件下用紫外线辐射光纤固定凹陷106。相应的处理紫外线处理树脂121，而光纤10的罩12被暂时固定在光纤固定凹陷106内。此后，从光纤固定部分移下产品。
下面参考图9A到9D详细描述图7中所示的气密密封步骤(S17)。如图9A所示，通过用分配器(未示出)将紫外线处理树脂120提供到裸光纤气密密封凹陷105内，并接着如图9B所示将裸光纤气密密封玻璃片123设置在紫外线处理树脂120上。如图9C所示，紫外线处理树脂120在壳体101上面的三个方向上以200mW/cm2的照度用紫外线辐射处理紫外线处理树脂120(时间为120秒)(60秒×2)。其结果，其中穿过裸光纤11的裸光纤气密密封凹陷105被紫外线处理树脂120及裸光纤气密密封123玻璃片所密封。如图9D所示，紫外线处理树脂121及125被暂时提供给光纤固定凹陷106用于暂时分别固定前述步骤中的光纤10的罩12及壳体101的上表面中的腔体周围。气密密封玻璃帽124被设置在腔体102上。此结构被设置在氮气气氛中。在与图9B中所示的相同的条件下用紫外线辐射并处理紫外线处理树脂121。其结果，光纤10被固定到光纤固定凹陷106内，而发光元件111、光接收控制元件116、及腔体102中的裸光纤11被用气密密封玻璃帽124进行气密密封，从而完成本发明的光半导体器件。
在此情况下，在第一实施例的光学半导体器件中，裸光纤11被直接用紫外线处理树脂119及120固定到壳体101及散热片107上。从而不需要特殊加工用于固定光纤的元件，由此可减少在生产和组装中的工艺步骤。裸光纤固定玻璃片122被设置在紫外线处理树脂119上，用于将裸光纤11与散热片107相固定。裸光纤11被用加工的紫外线处理树脂119及裸光纤固定玻璃片122固定在裸光纤导向槽113内。即使对应于裸光纤固定玻璃片122的体积的紫外线处理树脂119的体积被减小，也可保证用于固定裸光纤11所需的足够的强度。由于设置在紫外线处理树脂119的上层区上的裸光纤固定玻璃片122传输紫外线，对于用于处理紫外线处理树脂119的紫外线的辐射，对于存在于裸光纤固定玻璃片122下部的紫外线处理树脂119也可用足量的紫外线进行辐射。由于即使对于紫外线处理树脂119的底层也可进行满意的处理，从而可增大裸光纤11的固定强度。如上所述，裸光纤固定玻璃片122可以降低紫外线处理树脂119的总量。因此，在紫外线处理树脂119中由于施加到裸光纤11上的应力所造成的断裂可被抑制，并相应的也可增强裸光纤11的固定强度。在此实施例中，露出的裸光纤11延伸的部分是在腔体102内将裸光纤11固定到散热片107的位置和壳体101内使裸光纤11固定在裸光纤凹陷105中的位置之间。因此，施加到壳体101或光纤10上的应力可被裸光纤11的露出的部分所吸收，从而可抑制由于裸光纤11上的应力所造成的影响。如图5中的放大示意图所示，当将裸光纤11压入散热片107的裸光纤导向槽113中时，用分配器提供紫外线处理树脂119，放置裸光纤固定玻璃片122，并处理紫外线处理树脂119以固定裸光纤11。裸光纤11基本上与裸光纤导向槽113接触，而紫外线处理树脂119不介入裸光纤11与散热片107间的区域，或即使进入的话，也只进入非常少的量。因此，可防止由于紫外线处理树脂的热膨胀系数或由于紫外线处理树脂的水分吸收所造成的发光元件111、光接收控制元件116及裸光纤11间的轴向的错位。换句话说，由于玻璃片122可以有各种的形状，只要其可固定光纤即可，例如其可是简单的平片形，无需形成槽，这样可降低玻璃片122的成本。
类似的，在与腔体102连续的裸光纤气密密封凹陷105中，裸光纤11与紫外线处理树脂120及设置在其上的裸光纤气密密封玻璃片123固定。采用裸光纤气密密封玻璃片123可降低紫外线处理树脂120的体积，而玻璃片123的紫外线传输效应可增大裸光纤11的固定强度。同时可防止在紫外线处理树脂120中所发生的断裂，提供更高的气密密封效果。与裸光纤气密密封凹陷105连续的形成光纤固定凹陷106，并在其中填充用于固定光纤10的罩12的紫外线处理树脂121。光纤10的罩12的聚乙烯与紫外线处理树脂121间的黏结强度增强了光纤10的固定强度。填充在光纤固定凹陷106中的紫外线处理树脂121也增大了裸光纤密封凹陷105中的气密性。对于用紫外线处理树脂125将气密密封玻璃帽124固定到壳体101的上表面，当用紫外线辐射并处理紫外线处理树脂125时，由于紫外线是通过气密密封玻璃帽124传输的，从而可保证进行彻底的处理。其结果，可增强气密密封效果。
贝尔科(Belcore)检测(TA-NWT-000983)的标准特性是1kgf×5秒×3次。为此，此实施例的光学半导体器件的特性是1.2kgf×5秒×3次或更大。获得了足以满足此标准的产品。在一个温度循环后(85度的温度和85％的湿度进行2000小时)，此实施例的光学半导体器件的输出波动相对于±10％的标准输出波动为6％。因此，在此方面同样获得了满足此标准的产品。当进行红液渗透探伤时，可以确认在裸光纤密封的部分内无泄露发生。最好向紫外线处理树脂119，120，及121中加入由二氧化硅制成的具有较好的紫外线传输性能的及热膨胀系数在玻璃转换温度或更低的温度处于5.0E-5/度到1.5E-5/度的范围内的填充物。如果紫外线处理树脂具有大量的填充物且热膨胀系数变的小于1.5E-5/度，紫外线处理树脂的粘滞度在处理前变的相当高。然后，树脂填充性能被损坏。由于光纤固定凹陷106的填充失败会造成支撑强度的降低。由于裸光纤气密密封凹陷105的填充失败形成的通孔会损坏气密性。另外，用于气密密封气密密封玻璃帽124的紫外线处理树脂125的涂覆的可操作性也会变差。工作步骤数量增加，并由此会发生由于填充失败造成的气密的损坏。如果紫外线处理树脂的填充量较小，且热膨胀系数大于5.0E-5/度，在处理前紫外线处理树脂的粘滞性变的很低。然后，通过毛细现象或类似的方法将从紫外线处理树脂119中析出的树脂成分填进形成在散热片107中的裸光纤导向槽113与裸光纤11(图5的放大示意图)间的间隙。由于从填充物中析出的紫外线处理树脂的树脂成分具有较大的热膨胀系数(大约为7.7E-5/度)，其在使用光学半导体器件的环境下根据温度的变化进行膨胀和收缩，而裸光纤11的位置也相对于散热片107进行细微的变化(在亚微米的数量级)，结果导致裸光纤11和发光元件111间的轴向位置关系发生变化。此裸光纤11和发光元件111间的轴向位置的变化会在光学半导体器件的光学输出中造成影响。
图10为本发明第二实施例的平面示意图，而图11到15为分别沿图10的线XI-XI，XII-XII，XIII-XIII，XIV-XIV及XV-XV的截面示意图。在图10到图15中，用相同的标号表示与第一实施例相同的部分。在第二实施例中，本发明提供一种光学半导体器件，其中发光元件111和光接收元件126被安装在壳体101内，而分别对应于发光元件111和光接收元件126的两个光纤10A和10B被固定到壳体101。此光学半导体器件通过一个发光光纤10A发射光信号，通过另一个光接收光纤10B接收光信号。与第一实施例的方式相同，壳体101具有长方形的形状，并由陶瓷材料(例如铝或氮化铝)制成。在壳体101的在长度方向上靠近其一端的上表面的区域内形成长方形腔体102。在腔体102的内底表面上形成所需的金属化图形103。设置在壳体101的侧面上的外部延伸的引线104被用AgCu合金焊接到此金属化图形103。在面对腔体102的壳体101的上表面的另外一侧面的位置上形成裸光纤气密密封凹陷105及与其连续的光纤固定凹陷106。裸光纤气密密封凹陷105的截面形成具有深中心部分的台阶状部分且具有足够的尺寸插入两个平行的光纤。所形成的光纤固定凹陷106的尺寸足以接收彼此平行的两个光纤10A和10B的罩。
由硅片形成的散热片107被安装在腔体102内，并在其底面用Ag焊膏或AuSn焊接材料108固定在那里。在散热片107的表面上形成所需的金属化图形109及凹陷的槽110。凹陷的槽110在散热片107的宽度方向上延伸以限定出一端部区。诸如发光二极管或激光二极管的发光元件111用AuSn合金被固定到在由凹陷槽110限定出的一端部上的金属化图形109上，发光元件111的电极及金属化图形109通过Au线112进行彼此线连接。由块状的铝或类似物制成的光接收控制元件载台114及光接收元件载台127通过Ag焊膏或AuSn焊接材料及128被固定到与腔体102中的发光元件111相对的邻接位置上。诸如光电二极管的光接收控制元件116被用AuSn焊接材料固定到光接收控制元件载台114的一个侧面上。光接收控制元件116的电极被用Au线线连到形成在光接收控制元件载台114上的金属化图形上。类似的，诸如光电二极管的光接收元件126被用AuSn焊接材料固定到光接收元件载台127的一个侧面上。光接收元件126的电极被用Au线线连到形成在光接收元件载台127上的金属化图形上。散热片107的金属化图形，光接收控制元件载台114及光接收元件载台127用Au线118与壳体101的金属化图形进行线连接。因此，发光元件111，光接收元件126及光接收监控元件116分别与外部引线104电连接。
在散热片107的表面上形成具有V一形截面的裸光纤导向槽1 13A及113B，以在发光元件111和光接收元件126及裸光纤气密密封凹陷105间线性延伸。发光光纤10A及光接收光纤10B彼此平行设置延伸穿过形成在壳体101的上表面中的光纤固定凹陷106及裸光纤气密密封凹陷105，而两个裸光纤导向槽113A及113B形成在散热片107的上表面内。将位于光纤10A及10B的远端部的聚乙烯罩12A及12B去除从而露出裸光纤11A及11B。这些露出的裸光纤11A及11B从裸光纤导向槽113A及113B的区域延伸到裸光纤气密密封凹陷105，将罩部分12A及12B设置在光纤固定凹陷106内。此时，发光光纤10A的裸光纤11A的远端部成圆锥形，且其远端面形成为球形面。此远端面以所需的间隔与发光元件111相对，并与发光元件111轴向对齐。所形成的光接收光纤10B的裸光纤11B的远端部具有相对于光轴倾斜的锥形。此锥形的远端面以所需的间隙面对光接收元件126，并与光接收元件126轴向对齐。
另外，紫外线处理树脂119及130被填充在裸光纤导向槽113A及113B的所需区域内，即在与面对发光元件111的侧面相对的侧面上覆盖几乎散热片107的半个上表面的区域，并包括裸光纤导向槽113A及113B和面对光接收元件126的一端面上的裸光纤导向槽113B的区域。类似的，紫外线处理树脂120及121被分别填充进裸光纤气密密封凹陷105及光纤固定凹陷106。此外，可通过其传输紫外线光的裸光纤固定玻璃片122及131和裸光纤气密密封玻璃片123被分别设置在裸光纤导向槽1 13A及113B的两个紫外线处理树脂119和130的上表面上及裸光纤气密密封凹陷105的紫外线处理树脂120上。并用紫外线分别辐射和处理各个紫外线处理树脂。因此，玻璃片122及131和紫外线处理树脂119及130分别在裸光纤导向槽113A及113B内固定并支撑发光光纤10A及光接收光纤10B的裸光纤11A和11B，类似的，玻璃片123及紫外线处理树脂120固定、支撑和密封裸光纤气密密封凹陷105中的裸光纤11A及11B。同样，光纤固定凹陷106中的紫外线处理树脂121固定各个光纤10A及10B的罩12A及12B。由扁平玻璃片制成的气密密封玻璃帽124设置在腔体102上，并用紫外线处理树脂125与壳体101的上表面相黏结，以气密密封腔体102的内部。除去气密密封玻璃帽124的周边部分外，在其内或外表面上形成遮光膜，从而外部的光不会对腔体102中的发光元件111或光接收元件126造成负面的影响。
下面将描述根据本发明第二实施例的光学半导体器件的生产方法，其几乎与第一实施例的相同，相应的略去对其的详细描述。需注意的是，第二实施例需要在壳体101中安装光接收元件126和光接收光纤10B的步骤。可用与安装光接收控制元件116相同的方法安装光接收元件126。光接收光纤10B可与第一实施例的光发射光纤10同时安装。
在第二实施例的光学半导体器件中，光发射光纤10A和光接收光纤10B的裸光纤11A及11B是通过使用紫外线处理树脂119，120，121及130直接固定到壳体101或散热片107上，从而不需要特殊加工用于固定裸光纤11A及11B的元件。从而减少了生产和安装的工艺步骤。裸光纤固定玻璃片122及131被设置在紫外线处理树脂119及130上用于将裸光纤11A及11B和散热片107相固定。用处理过的紫外线处理树脂119及130和裸光纤固定玻璃片122及131将裸光纤11A及11B固定在裸光纤导向槽113A和113B中。即使由对应于每个裸光纤固定玻璃片122和131的体积的量使紫外线处理树脂119和130的体积被减少，也可保证用于固定裸光纤的足够大的强度。由于设置在紫外线处理树脂119及130的上层区域上的裸光纤固定玻璃片122及131传输紫外线，对于用于处理紫外线处理树脂的紫外线的辐射，即使对于存在在裸光纤固定玻璃片122及131下面的紫外线处理树脂119和130也可进行足够量的紫外线辐射。由于即使对于他们的底层也可进行彻底的处理，从而可增大裸光纤11A和11B的固定强度。如上所述，裸光纤固定玻璃片122和131可以降低每个紫外线处理树脂119和130的总量。因此，在紫外线处理树脂中由于施加到裸光纤11A或11B上的应力所造成的断裂可被抑制，并相应的也可增强裸光纤的固定强度。因此，露出的裸光纤11A和11B的部分是在腔体102内将裸光纤11A和11B固定到散热片107的位置和壳体101内使裸光纤11A和11B固定在裸光纤凹陷105中的位置之间延伸。因此，施加到壳体101或光纤10A或10B上的应力可被每个裸光纤的露出的部分所吸收，从而可抑制由于裸光纤上的应力所造成的影响。如图15的放大示意图所示，当将裸光纤11A和11B压入散热片107的裸光纤导向槽113A和113B中时，用分配器提供紫外线处理树脂119，放置裸光纤固定玻璃片122，并处理紫外线处理树脂119以固定裸光纤11A和11B。裸光纤11A和11B基本上与裸光纤导向槽113A和113B接触，而紫外线处理树脂119不介入裸光纤11A和11B与散热片107间的区域，或即使进入的话，也只进入非常少的量。因此，可防止由于紫外线处理树脂的热膨胀系数或由于紫外线处理树脂的水分吸收所造成的发光元件111、光接收控制元件116及裸光纤11A和11B间的轴向的错位。换句话说，由于玻璃片122可以有各种的形状，只要其可固定光纤即可，例如其可是无需形成槽的简单的平板形，这样可降低玻璃片122的成本。
类似的，裸光纤气密密封凹陷105中，裸光纤11A和11B与紫外线处理树脂120及设置在其上的裸光纤气密密封玻璃片123固定。通过裸光纤气密密封玻璃片123可降低紫外线处理树脂120的体积，而玻璃片123的紫外线传输效应可增大裸光纤的固定强度。同时可防止在紫外线处理树脂120中所发生的断裂，提供更高的气密密封效果。与裸光纤气密密封凹陷105连续的形成光纤固定凹陷106，并在其中填充用于固定光纤10A和10B的罩12A和12B的紫外线处理树脂。罩12A和12B的聚乙烯树脂与紫外线处理树脂120间的黏结强度增强了光纤的固定强度。填充在光纤固定凹陷106中的紫外线处理树脂121同样增大了裸光纤密封凹陷105中的气密性。对于用紫外线处理树脂125将气密密封玻璃帽124固定到壳体101的上表面上的气密密封玻璃帽，当用紫外线辐射并处理紫外线处理树脂125时，由于紫外线是通过气密密封玻璃帽124传输的，从而可保证进行彻底的处理。其结果，可增强气密密封效果。
本发明不仅限于第一和第二实施例的光学半导体器件的结构。在光学半导体器件中，其中也可用紫外线处理树脂或其他的照相排版树脂固定光纤，当传输用于处理照相排版树脂的光的透明片设置在照相排版树脂上时，用通过透明片的光辐射照相排版树脂，这样可以对照相排版树脂的最底层也可进行彻底的处理。
如上所述，根据本发明，在光学半导体器件中，与安装在壳体中的光学元件光耦合的光纤的端部被用照相排版树脂固定到壳体上，传输用于处理照相排版树脂的光的透明片被设置在照相排版树脂的上层部分上。此透明片与被处理的照相排版树脂成为一体。即使对应于透明片的体积而减少照相排版树脂的体积，也可保证所需的足够的强度，且防止由于树脂量的降低所造成的断裂。即使对于照相排版树脂的底层也可用足够量的光进行辐射。因此，即使对于照相排版树脂的底层也可进行彻底的处理，另外还可增强裸光纤的固定强度。由于光纤的裸光纤被设置在壳体中的凹陷内，并于照相排版树脂和透明片固定，从而无需特殊加工用于固定裸光纤的元件，这样可使光学半导体器件的生产和安装更简化。由于裸光纤是在长度方向上以所需的间隔彼此隔开固定到壳体上，施加到壳体或光纤上的应力可被裸光纤的被固定部分中的部分所吸收，从而可抑制由于施加到裸光纤上的应力所造成的影响。

Claims (2)

1.一种光学半导体器件，其包含一个壳体；固定在所述壳体上表面中的由凹陷形成的腔体中的散热片；安装在所述腔体中的光学元件；具有V-形截面的形成在所述散热片的表面中的裸光纤导向槽；形成在所述壳体上表面中的与所述腔体相对的裸光纤气密密封凹陷；形成在所述壳体上表面中的与所述裸光纤气密密封凹陷连续的光纤固定凹陷；光纤，所述光纤包括在其一个端部露出的裸光纤部分和具有罩的光纤部分，所述暴露出的裸光纤部分从所述裸光纤导向槽延伸到所述裸光纤气密密封凹陷，而所述具有罩的光纤部分设置在所述光纤固定凹陷内，在每个所述裸光纤导向槽、所述裸光纤气密密封凹陷、及所述光纤固定凹陷内填充紫外线处理树脂；能够传输紫外线用于处理所述紫外线处理树脂的玻璃片设置于所述紫外线处理树脂的表层上，以覆盖所述裸光纤导向槽和所述裸光纤气密密封凹陷，并且所述能够传输紫外线的玻璃片与所述被处理后的紫外线处理树脂形成整体；以及盖住所述腔体的一气密密封玻璃帽，其通过在壳体的上表面中的所述腔体周围设置的所述紫外线处理树脂与所述壳体的上表面固定，并且所述气密密封玻璃帽在覆盖所述腔体的区域形成有遮光膜。
2.根据权利要求1所述的光学半导体器件，其特征在于发光元件和光接收元件分别作为所述光学元件被固定，所述光纤包括一个发光光纤和一个光接收光纤，所述发光光纤的一个端部设置成与所述发光元件相对，且所述光接收光纤的一个端部设置成与所述光接收元件相对，所述散热片的所述表面中形成有两个相互平行的所述裸光纤导向槽，所述发光光纤和光接收光纤具有通过所述紫外线处理树脂和所述能够传输紫外线的玻璃片固定在所述裸光纤导向槽中的裸光纤部分。
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