JP2000001337A - 光半導体用窓ガラス - Google Patents

光半導体用窓ガラス

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JP2000001337A
JP2000001337A JP10176726A JP17672698A JP2000001337A JP 2000001337 A JP2000001337 A JP 2000001337A JP 10176726 A JP10176726 A JP 10176726A JP 17672698 A JP17672698 A JP 17672698A JP 2000001337 A JP2000001337 A JP 2000001337A
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glass
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Takeshi Inui
武志 乾
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Nippon Electric Glass Co Ltd
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    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 広い入射角に対して反射防止が可能な光半導
体用窓ガラスを提供する。 【解決手段】 本発明の光半導体用窓ガラス1は、表面
に反射防止膜2を備え、入射角θが0°〜60°で入射
した光に対して90%以上の光透過率を有し、光半導体
用パッケージ3の窓孔部3aをカバーする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光半導体を収納す
るパッケージに使用される光半導体用窓ガラスに関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】従来、光半導体装置は、例えば発光装置
の場合、図3(A)に示すように、光半導体の発光素子
として半導体レーザー10が、光半導体パッケージ3内
でスぺーサ11及びベース13を介してステムと呼ばれ
る底部3dに固着され、且つ気密固着されたリード1
5、16と接続された構造になっている。この発光装置
に使用されている光半導体用窓ガラス1は、略円形の板
状体1aの表面に反射防止膜2を形成したものであり、
光半導体パッケージ3の円筒形のキャップ3cの頂頭部
に設けられた窓孔部3aの当接面3bに有機系あるいは
無機系の接着剤や金属製のロウや半田等の封着材4を用
いて気密固着されている。このような発光装置におい
て、半導体レーザー10から出射された光ビームは、光
半導体用窓ガラス1の透光部1bを透過し外部に向けて
出射される。
【0003】また、受光装置の場合、光半導体の受光素
子としてセンサー用CCDやフォトダイオード等が、図
3(A)と同様な光半導体パッケージ3内に固着され、
気密固着されたリード15、16と接続された構造にな
っており、前記の半導体レーザー10等から出射された
光は、光学系を経由した後、光半導体用窓ガラス1の透
光部1bを透過して入射する。
【0004】このように、半導体レーザー10を単独の
発光素子として、あるいはCCDやフォトダイオードを
単独の受光素子として使用する場合には、光半導体用窓
ガラス1への入射角は0°であり、光半導体装置に接続
される光ファイバ等の表面からの反射光を防止するよう
な場合でも10°程度までであって、反射防止膜2に入
射する光が反射するという問題は生じない。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近年、
光半導体装置に関して小型化、複合化の要求が高まって
きており、例えば、光ディスク再生装置の光ピックアッ
プやトランシーバと呼ばれる受発光一体型光半導体装置
がある。これは、図3(B)に示すような半導体レーザ
ー10やフォトダイオード17等の複数の光半導体を一
つの光半導体パッケージ3内に実装してビームスプリッ
タ18やプリズム19等の光学部品により光を分岐させ
る構造になっている。しかしながら、この光半導体装置
にあっては、半導体レーザー10からの発光パターンが
楕円形の断面形状を有する略円錐状に広がることによ
り、光半導体用窓ガラス1に対する光の入射角θが30
°〜60°になってしまうことがある。入射角θが0°
〜10°の範囲を想定して形成された反射防止膜2を備
えた光半導体用窓ガラス1に、30°を超える入射角θ
で光が入射すると、光透過率が90%を下回り、反射光
Lがパッケージ3内で更に反射を繰り返して迷光とな
り、半導体レーザー10に迷光が入射した場合、その発
振を不安定にしたり、フォトダイオード17の受光素子
に迷光が入射した場合、ノイズとなりS/N比が悪化
し、検出する光の信号の誤り率が高くなる問題が生じ
る。
【0006】本発明は、以上のような従来の光半導体用
窓ガラスの問題点を解決するもので、広い入射角に対し
て反射防止が可能で高い光透過率を有する光半導体用窓
ガラスを提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明に係る光半導体用
窓ガラスは、光半導体パッケージの窓孔部をカバーする
光半導体用窓ガラスにおいて、表面に多層の反射防止膜
を備え、入射角が0°〜60°で入射した光に対して9
0%以上の光透過率を有することを特徴とする。
【0008】本発明の光半導体用窓ガラスでは、60°
以下の入射角で入射した光を90%以上透過させる多層
の反射防止膜を備えていることが特徴である。入射角が
60°で入射した光の光透過率が90%以上の場合に
は、光半導体用窓ガラスの表面での反射光は受光素子が
検出する光の信号に対してS/N比を悪化させるものと
はならないが、入射角が60°で入射した光の光透過率
が90%未満の場合には、反射光がノイズとなってS/
N比が悪化し、受光素子が検出する光の信号の誤り率が
高くなる。
【0009】本発明の光半導体用窓ガラスに使用する反
射防止膜としては、光ディスク等の記録用では波長が6
50nmまたは780nm、光通信用では780nm、
1.3nm、1.48nm、1.55nm等の光を透過
する膜であり、その膜材料として、高屈折率材料にTi
2 (酸化チタン)、MgF2 (フッ化マグネシウム)
、Al23 (酸化アルミニウム)、ZrO2 (酸化
ジルコニウム)、Ta25 (酸化タンタル)等が、ま
た、低屈折率材料にSiO2 (二酸化珪素)、TiO2
等がそれぞれ使用可能であり、これらの材料の組み合わ
せ例としてTiO2 とSiO2 、MgF2 とSiO2
Al23 とSiO2 、ZrO2 とTiO2 、Ta2
5 とSiO2 等が可能である。これらの高屈折率材料と
低屈折率材料とを交互に積層して多層膜を形成し、この
多層膜を光半導体用窓ガラスの両面に設けて反射防止膜
を形成する。この多層膜として、入射角が0°〜60°
で入射した光に対して90%以上の光透過率を達成する
ためには、少なくとも片面4層両面8層以上の層数のも
のが必要である。層数が片面2層両面4層の多層膜では
光透過率の波長に対する依存性が強くなり、入射角が大
きくなった場合に生じる光の波長シフトに対して透過す
る波長の幅が狭くなって光透過率が低下するので問題が
ある。また、層数が片面10層以上の多層膜では、多層
膜が剥がれ易くなり耐久性の点で好ましくない。反射防
止膜の入射角に対する反射防止性能の依存性を緩和する
ため、S波に偏光した光に対して、反射防止膜を構成す
る一部の膜の膜厚を設計上の理論膜厚よりも例えば1.
1〜1.8倍厚めに設定し、さらに、P波に偏光した光
に対して、反射防止膜の一部の膜の膜厚を理論膜厚より
も幾分薄めに設定すると、入射角の増大に伴う反射防止
性能の低下をより一層防止することができるので好まし
い。
【0010】本発明の光半導体用窓ガラスに使用する板
状体としては、光半導体から出射する光または光半導体
に入射する光を透過する光学ガラス、硼珪酸ガラス、石
英ガラス、透明ガラスセラミックス等の材料が使用可能
であり、気密性に優れ、また膜付け時及びその後長期に
亙ってアルカリなどの含有成分の溶出を起こさない材料
が適しており、更に成形性に優れ、切断、研磨などの加
工性の良い材料が好ましい。板状体としては、光半導体
パッケージの窓孔部の形状に対応して角形、丸形、多角
形などがある。光半導体パッケージの窓孔部の形状が丸
形である場合、製造コスト及び反射防止膜の品質管理の
点からマルチブレードマシンやダイシングマシン等で容
易に切り出しが可能な六角形の板状体であることが好ま
しい。また、光半導体用窓ガラスに使用する板状体は、
表面粗さのRa値が0.5nm以下であり、かつこの板
状体の直径1.5mmの範囲を波長632.8nmのレ
ーザー光が透過する際に生じる波面収差のRMS値(自
乗平均値と同じ意味)が64nm以下である表面精度を
有するものであれば使用可能であり、波面収差のRMS
値が32nm以下であることが好ましい。
【0011】
【作用】本発明の光半導体用窓ガラスによれば、表面に
多層の反射防止膜を備え、入射角が0°〜60°で入射
した光に対して90%以上の光透過率を有するので、従
来よりも約50°大きい入射角の光に対して反射防止が
可能となる。
【0012】
【発明の実施の形態】図1は、本発明に係る光半導体用
窓ガラス1の説明図であって、図1(A)は平面図、図
1(B)は図1(A)のX−X切片の断面図である。図
1(A)において、1aは板状体を、2は片面4層両面
8層構造の多層膜からなる反射防止膜を示しており、前
出の図3と同一部分には同一符号を付してそれぞれ示し
ている。
【0013】本発明の光半導体用窓ガラス1は、光半導
体から出射または光半導体に入射する波長が780nm
のレーザー光を透過するものであり、厚さ0.3mm、
一辺の長さが5.3mmの四角形をした屈折率が1.4
9の硼珪酸ガラス製の板状体1aからなり、その中央部
に、一辺の長さが4.5mmの四角形の透光部1bを有
し、光半導体パッケージ3の窓孔部3aをカバーする透
光部1bの表面1c、1dに片面4層構造の多層膜を備
えている。この光半導体用窓ガラス1は、波長が780
±10nmで入射角θが0°のS波に偏光したレーザー
光に対して光透過率が99%以上であり、かつ入射角θ
が55°〜60°のレーザー光に対しても光透過率が9
9%以上となる反射防止膜2を備えている。
【0014】上記の反射防止膜2は、光半導体用窓ガラ
ス1の表面1c上から第1層として膜厚が設計上の理論
膜厚である93nmの1.64倍の152nmで屈折率
が2.10のTa25 膜2a、第2層として膜厚が理
論膜厚133nmの1.55倍の206nmで屈折率が
1.46のSiO2 膜2b、第3層として膜厚が理論膜
厚の1.22倍の113nmのTa25 膜2c、第4
層として膜厚が理論膜厚の0.88倍の118nmのS
iO2 膜2dからなり、この4層膜は板状体1aの表面
1c、1dの各々に形成されている。
【0015】また、透光部1bの周囲には透光部1bを
取り囲む環状の封着部1eが設けてあり、封着部1eは
光半導体用窓ガラス1が光半導体パッケージ3に封着さ
れる際、窓孔部3aの周囲の当接面3bに封着材4を介
して当接する部分である。
【0016】光半導体用窓ガラス1は、透光部1bの周
囲に光半導体パッケージ3の窓孔部3aの周囲の当接面
3bに当接させるための環状の封着部1eを有してお
り、光半導体パッケージ3の当接面3bに半田や接着剤
等の封着材4を使用して気密固着されて窓孔部3aを塞
いでいる。封着材4として金属製のロウや半田を使用す
る場合、封着部1eの表面に半田との濡れ性が良好な金
属膜を形成しておく。
【0017】本発明の光半導体用窓ガラス1は、一辺1
52mmの正方形で0.25mmの厚さを有し、表面粗
さがRa値で0.2〜0.3nmで、632.8nmの
波長のレーザー光が透過する際に生じる波面収差が、3
0点測定の場合、光路長差のRMS値で最大値が18.
4nmである薄板ガラスの両面に真空蒸着法やスパッタ
リング法等の既存の膜付け方法により片面4層両面8層
の多層膜を形成し、これを一辺の長さが5.3mmの四
角形に切り出すことによって得られる。
【0018】図2に示すように、発光素子として半導体
レーザー10、受光素子としてフォトダイオード17を
一個の光半導体パッケージ3内に実装した受発光一体型
光半導体装置の光半導体パッケージ3に光半導体用窓ガ
ラス1を装着する場合、先ず、光半導体用窓ガラス1の
封着部1eまたは光半導体パッケージ3の窓孔部3aの
当接面3bに、エポキシ系接着剤、半田あるいは低融点
ガラスからなる封着材4を環状に塗布し、当接面3bに
光半導体用窓ガラス1を封着材4を介して当接させる。
次いで、これを加熱炉(図示省略)に入れて加熱昇温
し、その後冷却して封着材4を固化させ、光半導体用窓
ガラス1を光半導体パッケージ3の窓孔部3aを塞いだ
状態で気密固着させる。尚、紫外線硬化性の接着剤を封
着材4に用いた場合には、加熱する代わりに紫外線を照
射することにより封着材4を固化させ、光半導体用窓ガ
ラス1を光半導体パッケージ3に気密固着させる。
【0019】本発明の光半導体用窓ガラス1は、波長が
780nmでS波に偏光した入射角θが0°〜60°の
レーザー光を99%以上透過する反射防止膜2を備えて
おり、この光半導体用窓ガラス1を封着した光半導体パ
ッケージ3を用いて製造された受発光一体型光半導体装
置は、図2に示すように、半導体レーザー10から出射
されたレーザー光が光半導体用窓ガラス1の表面で実質
上反射されないので迷光が発生せず、フォトダイオード
17が受光した光信号の誤り率を実用に全く支障の生じ
ないレベルにまで低く抑えることができるものであっ
た。
【0020】
【発明の効果】本発明の光半導体用窓ガラスによれば、
0°〜60°の広い入射角で入射した光の反射を防止し
て高い光透過率を有するので、本発明の光半導体用窓ガ
ラスを使用することにより光半導体装置の受光のS/N
比が向上し検出する光の信号の誤り率を低下させること
が可能となる実用上優れた効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の光半導体用窓ガラスを示す図であっ
て、(A)は平面図を、(B)は(A)のX−X切片の
断面図
【図2】本発明の光半導体用窓ガラスが装着された光半
導体装置の断面図
【図3】従来の光半導体用窓ガラスが装着された光半導
体装置の説明図であって、(A)は半導体レーザーを備
えた発光装置の断面図を、(B)は受発光一体型光半導
体装置の断面図
【符号の説明】
1 光半導体用窓ガラス 1a 板状体 1b 透光部 2 反射防止膜 2a、2c SiO2 膜 2b、2d Ta25 膜 3 光半導体パッケージ 3a 窓孔部 3b 当接面 3d 底部 4 封着材 10 レーザーダイオード 17 フォトダイオード 18 ビームスプリッタ 19 プリズム L 反射光 θ 入射角

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光半導体パッケージの窓孔部をカバーす
    る光半導体用窓ガラスにおいて、表面に多層の反射防止
    膜を備え、入射角が0°〜60°で入射した光に対して
    90%以上の光透過率を有することを特徴とする光半導
    体用窓ガラス。
JP10176726A 1998-06-08 1998-06-08 光半導体用窓ガラス Pending JP2000001337A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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