JP2000106459A - 光半導体素子収納用パッケージ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】透光性部材での複屈折に起因して光半導体素子
の励起した光が光ファイバーに効率よく授受されない。 【解決手段】上面に光半導体素子４が載置される載置部
１ａを有する基体１と、前記基体１上に光半導体素子載
置部１ａを囲繞するように取着され、側部に貫通孔２ａ
を有する枠体２と、前記枠体２の貫通孔ａ周辺に取着さ
れ、内部に光信号が伝達される空間を有する筒状の固定
部材９と、前記筒状の固定部材９に取着され、固定部材
９の内部を塞ぐ透光性部材１０と、前記枠体２の上面に
取着され、光半導体素子４を気密に封止する蓋部材３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
透光性部材１０は固定部材９にヤング率が３ＧＰａ以下
の接着材１２を介して取着されている。

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、一般に鉄ーニッケルー
コバルト合金や銅−タングステン合金等の金属から成
り、上面中央部に光半導体素子が載置される載置部を有
し、該載置部周辺に複数の外部リード端子が絶縁部材を
介し上面から下面に貫通するようにして固定された金属
基体と、前記光半導体素子搭載部を囲繞するようにして
金属基体上に銀ロウ等のロウ材を介して接合され、側部
に貫通孔を有する枠体と、前記枠体の貫通孔周辺に金ー
錫合金等のロウ材を介して取着され、内部に光信号が伝
達される空間を有する鉄ーニッケルーコバルト合金等の
金属から成る筒状の固定部材と、前記筒状の固定部材に
融点が３００〜４００℃の低融点ガラスや金ー錫合金等
の低融点ロウ材を介して取着された固定部材の内部を塞
ぐ非晶質ガラス等から成る透光性部材と、前記枠体の上
面に取着され、光半導体素子を気密に封止する蓋部材と
から構成されており、前記金属基体の光半導体素子搭載
部に光半導体素子を接着固定するとともに該光半導体素
子の各電極をボンディングワイヤを介して外部リード端
子に電気的に接続し、しかる後、前記枠体の上面に蓋部
材を接合させ、金属基体と枠体と蓋部材とから成る容器
内部に光半導体素子を気密に収容するとともに筒状固定
部材に光ファイバーを接続させることによって製品とし
ての光半導体装置となる。

【０００３】かかる光半導体装置は外部電気回路から供
給される駆動信号によって光半導体素子を光励起させ、
該励起した光を透光性部材を通して光ファイバーに授受
させるとともに該光ファイバー内を伝達させることによ
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。

【０００４】

【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においては、透光性
部材を構成する非晶質ガラスの熱膨張係数が約８．５×
１０^-6／℃（３０℃〜４００℃）であるのに対し、筒状
の固定部材を構成する鉄ーニッケルーコバルト合金等の
熱膨張係数が約４．５×１０^-6／℃（Ｒｔ〜４００℃）
であり、相違することから筒状の固定部材に透光性部材
を低融点ガラスや低融点ロウ材を介して取着させた場
合、透光性部材と固定部材との間に両者の熱膨張係数の
相違に起因する熱応力が発生するとともにこれが透光性
部材に内在してしまい、その結果、透光性部材を通して
光半導体素子が励起した光を光ファイバーに授受させる
際、光半導体素子の励起した光は透光性部材を通過する
際に前記内在する応力によって複屈折を起こし、光の一
部のみが光ファイバーに授受されることになって光ファ
イバーヘの光の授受の効率が悪くなるとともに光信号の
伝送効率が悪化するという欠点を有していた。

【０００５】本発明は上記欠点に鑑み案出されたもの
で、その目的は光半導体素子の励起した光を透光性部材
を介し光ファイバーに効率良く授受させ、光信号の伝送
効率を高いものとした光半導体素子収納用パッケージを
提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上面に光半導
体素子が載置される載置部を有する基体と、前記基体上
に光半導体素子載置部を囲繞するように取着され、側部
に貫通孔を有する枠体と、前記枠体の貫通孔周辺に取着
され、内部に光信号が伝達される空間を有する筒状の固
定部材と、前記筒状の固定部材に取着され、固定部材の
内部を塞ぐ透光性部材と、前記枠体の上面に取着され、
光半導体素子を気密に封止する蓋部材とから成る光半導
体素子収納用パッケージであって、前記透光性部材は固
定部材にヤング率が３ＧＰａ以下の接着材を介して取着
されていることを特徴とするものである。

【０００７】また本発明は前記接着材がエポキシ樹脂に
アクリル系ゴムの粉末を５乃至５０重量％添加混合した
ものから成ることを特徴とするものである。

【０００８】本発明の光半導体素子収納用パッケージに
よれば、透光性部材を固定部材に取着させる接着材とし
て例えば、エポキシ樹脂にアクリル系ゴムの粉末を５乃
至５０重量％添加混合させたヤング率が３ＧＰａ以下の
軟質なものを使用したことから透光性部材と固定部材と
を接着させる際、透光性部材と固定部材との間に両者の
熱膨張係数の相違に起因して熱応力が発生したとしても
該熱応力は前記接着材を変形させることによって良好に
吸収され、その結果、透光性部材に熱応力が内在するこ
とはない。従って、光半導体素子が励起した光を透光性
部材を通して光ファイバーに伝達させた場合、光半導体
素子の励起した光は透光性部材に内在する熱応力に起因
して複屈折を起こすことはなくそのまま光ファイバー部
材に授受されることとなり、光信号の伝送効率が極めて
高いものとなる。

【０００９】

【発明の実施の形態】次に、本発明を添付図面に基づき
詳細に説明する。図１及び図２は本発明の光半導体素子
収納用パッケージの一実施例を示し、１は基体、２は枠
体、３は蓋部材である。この基体１と枠体２と蓋部材３
とで内部に光半導体素子４を収容するための容器が構成
される。

【００１０】前記基体１は光半導体素子４を支持するた
めの支持部材として作用し、その上面の略中央部に光半
導体素子４を載置するための載置部１ａを有し、該載置
部１ａに光半導体素子４が間にペルチェ素子５等を挟ん
で金−シリコンロウ材等の接着剤により接着固定され
る。

【００１１】前記基体１は鉄ーニッケルーコバルト合金
や銅−タングステン合金等の金属材料から成り、例え
ば、鉄ーニッケルーコバルト合金から成る場合、鉄ーニ
ッケルーコバルト合金のインゴット（塊）に圧延加工法
や打ち抜き加工法等、従来周知の金属加工法を施すこと
によって製作される。

【００１２】なお、前記基体１はその外表面に耐蝕性に
優れ、かつロウ材に対して濡れ性が良い金属、具体的に
は厚さ２〜６μｍのニッケル層と厚さ０．５〜５μｍの
金層を順次、メッキ法により被着させておくと、基体１
が酸化腐蝕するのを有効に防止することができるととも
に基体１上面に光半導体素子４の下部に配されるペルチ
ェ素子５等を強固に接着固定させることができる。従っ
て、前記基体１は酸化腐蝕を有効に防止し、かつ上面に
光半導体素子４の下部に配されるペルチェ素子５等を強
固に接着固定させる場合にはその外表面に厚さ２〜６μ
ｍのニッケル層と厚さ０．５〜５μｍの金層を順次、メ
ッキ法により被着させておくことが好ましい。

【００１３】また前記基体１は光半導体素子４が載置さ
れる載置部１ａの周辺に該基体１を貫通する複数個の外
部リード端子６がガラス等の絶縁部材７を介して固定さ
れている。

【００１４】前記外部リード端子６は光半導体素子４の
各電極を外部の竃気回路に電気的に接続する作用をな
し、その一端に光半導体素子４の電極がボンディングワ
イヤ８を介して接続され、また他端側は外部電気回路に
半田等のロウ材を介して接続される。

【００１５】前記外部リード端子６は例えば、鉄ーニッ
ケルーコバルト合金や鉄ーニッケル合金等の金属材料か
ら成り、基体１への固定は、基体１に外部リード端子６
より若干大きな径の孔をあけておき、この孔にリング状
のガラスから成る絶縁部材７と外部リード端子６を挿通
させ、しかる後、前記ガラスから成る絶縁部材７を加熱
溶融させることによって行われる。

【００１６】なお、前記外部リード端子６はその表面に
ニッケルメッキ層、金メッキ層等の耐蝕性に優れ、かつ
ロウ材と濡れ性の良いメッキ金属層を１．０μｍ乃至２
０μｍの厚みに被着させておくと外部リード端子６の酸
化腐蝕が有効に防止されるとともに外部リード端子６と
ボンディングワイヤ８との接続を強固なものとなすこと
ができる。従って、前記外部リード端子６はその表面に
ニッケルメッキ層、金メッキ層等の耐蝕性に優れ、かつ
ロウ材と濡れ性が良いメッキ金属層を１．０μｍ乃至２
０μｍの厚みに被着させておくことが好ましい。

【００１７】また前記基体１の上面には、光半導体素子
４が載置される載置部１ａを囲繞するようにして枠体２
が接合されており、該枠体２の内側に光半導体素子４を
収容するための空所が形成されている。

【００１８】前記枠体２は鉄ーニッケルーコバルト合金
や鉄ーニッケル合金等の金属材料から成り、例えば、鉄
ーニッケルーコバルト合金等のインゴット（塊）をプレ
ス加工により枠状とすることによって形成され、基体１
への取着は基体１上面と枠体２の下面とを銀ロウ材を介
しロウ付けすることによって行われている。

【００１９】更に前記枠体２はその側部に貫通孔２ａが
設けてあり、該貫通孔２ａ周辺の外表面には鉄−ニッケ
ルーコバルト合金や鉄−ニッケル合金等の金属材料から
成る筒状の固定部材９が取着され、更に固定部材９の内
側には透光性部材１０が取着されている。

【００２０】前記枠体２の側部に形成されている貫通孔
２ａは内部に収容する光半導体素子４が励起した光を後
述する固定部材９に接続される光ファイバー部材１１に
伝達させる伝達孔として作用し、枠体２の側部に従来周
知のドリル孔あけ加工を施すことによって所定形状に形
成される。

【００２１】前記枠体２の側部外表面で貫通孔２ａの周
辺には筒状の固定部材９が取着されており、該固定部材
９は光ファイバー部材１１を枠体２に固定する際の下地
固定部材として作用するとともに枠体２の貫通孔２ａ内
を伝達する光半導体素子４の励起した光を光ファイバー
部材１１に伝達させる作用をなし、その一端は枠体２の
貫通孔２ａ周辺の外表面に金ー錫合金等のロウ材を介し
て取着され、また他端側には光ファイバー部材１１が取
着接続される。

【００２２】前記筒状の固定部材９は鉄−ニッケルーコ
バルト合金や鉄−ニッケル合金等の金属材料から成り、
例えば、鉄ーニッケルーコバルト合金等のインゴット
（塊）をプレス加工により筒状とすることによって形成
される。

【００２３】また前記固定部材９は図２に示す如く、内
側に透光性部材１０が接着材１２を介して取着されてい
る。

【００２４】前記透光性部材１０は固定部材９の内側を
塞ぎ、基体１と枠体２と蓋部材３とから成る容器の気密
封止を保持させるとともに固定部材９の内部空間を伝達
する光半導体素子４の励起した光をそのまま固定部材９
に取着接続される光ファイバー部材１１に伝達させる作
用をなす。

【００２５】前記透光性部材１０は例えば、酸化珪素、
酸化鉛を主成分とした鉛系の非晶質ガラスで形成されて
おり、該非晶質ガラスは結晶軸が存在しないことから光
半導体素子４の励起する光を透光性部材１０を通過させ
て光ファイバー部材１１に授受させる場合、光半導体素
子４の励起した光は透光性部材１０で複屈折を起こすこ
とはなくそのまま光フアイバー部材１１に授受されるこ
ととなり、その結果、光半導体素子４が励起した光の光
ファイバー部材１１への授受が高効率となって光信号の
伝送効率を高いものとなすことができる。

【００２６】更に前記透光性部材１０の固定部材９への
取着は透光性部材１０の外周部を固定部材９の内壁にヤ
ング率が３ＧＰａ以下の接着材１２を介し接着すること
によって行われている。

【００２７】前記接着材はそのヤング率が３ＧＰａ以下
で軟質であることから非晶質ガラスから成る透光性部材
１０と鉄ーニッケルーコバルト合金等の金属材料から成
る固定部材９とを接着させる際、透光性部材１０と固定
部材９の熱膨張係数が大きく相違し、両者間に両者の熱
膨張係数の相違に起因する熱応力が発生したとしてもそ
の熱応力はヤング率が３ＧＰａ以下の軟質な接着材を変
形させることによって良好に吸収され、その結果、透光
性部材１０に熱応力が内在することはない。従って、光
半導体素子４が励起した光を透光性部材１０を通して光
ファイバー部材１１に伝達させた場合、光半導体素子４
の励起した光は透光性部材１０に内在する熱応力に起因
して複屈折を起こすことはなくそのまま光ファイバー部
材１１に授受されることとなり、光信号の伝送効率が極
めて高いものとなる。

【００２８】前記ヤング率が３ＧＰａ以下の接着材とし
ては、具体的にはエポキシ樹脂にアクリル系ゴムの微粉
末を添加含有させたものが好適に使用され、例えば、ビ
スフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エ
ポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、ク
レゾールノボラック型エポキシ樹脂の前駆体と、ビスフ
ェノールＡ型の変形性エポキシであるゴム変成エポキシ
樹脂、ラクトン変成エポキシ樹脂、ウレタン変成エポキ
シ樹脂、キレート変成エポキシ樹脂等の前駆体と、アク
リルゴム、プチルアクリレートゴム等から成る微粉末
と、硬化剤とを混合して接着材ペーストを作り、次に前
記接着材ペーストを透光性部材１０の外周部と筒状の固
定部材９との間に配し、しかる後、前記接着材ペースト
に１２０乃至１５０℃の温度を３０乃至６０分間印加
し、熱硬化させることによって透光性部材１０と固定部
材９とが接着材１２を介して接着固定される。

【００２９】なお、前記接着材１２はそのヤング率が３
ＧＰａを超えると透光性部材１０と筒状の固定部材９と
の間に発生する熱応力を良好に吸収することができず、
透光性部材１０に熱応力が内在してしまい、その結果、
透光性部材１０を光半導体素子４の励起した光が通る
際、複屈折が生じて光ファイバー部材１１に光半導体素
子４が励起した光を効率良く伝達させることができなく
なる。従って、前記接着材１２はそのヤング率が３ＧＰ
ａ以下の軟質なものに特定される。

【００３０】また前記接着材１２はエポキシ樹脂にアク
リル系ゴムの粉末を添加含有させて形成する場合、アク
リル系ゴムの粉末の量が５重量％未満であると接着材１
２のヤング率が高くなって透光性部材１０と筒状の固定
部材９との間に発生する熱応力を良好に吸収することが
困難となり、また５０重量％を超えると接着材１２の水
分透過率が高くなり、接着材１２を介して大気中に含ま
れる水分が容器内部に入り込み光半導体素子４の電極等
を腐蝕して光半導体素子４を正常に作動させることがで
きなくなる。従って、前記接着材１２をエポキシ樹脂に
アクリル系ゴムの粉末を添加含有させて形成する場合、
添加されるアクリル系ゴムの量を５乃至５０重量％の範
囲としておくことが好ましい。

【００３１】また一方、前記枠体２の上面には、例え
ば、鉄ーニッケルーコバルト合金や鉄ーニッケル合金等
の金属材料から成る蓋部材３が接合され、これによって
基体１と枠体２と蓋部材３とから成る容器の内部に光半
導体素子４が気密に封止されることとなる。

【００３２】前記蓋部材３の枠体２上面への接合は、例
えば、シームウエルド法等の溶接によって行われる。

【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、基体１の光半導体素子載置部１ａに光
半導体素子４を間にペルチェ素子５等を挟んで載置固定
するとともに光半導体素子４の各電極をボンデイングワ
イヤ８を介して外部リード端子６に電気的に接続し、次
に枠体２の上面に蓋部材３を接合させ、基体１と枠体２
と蓋部材３とから成る容器内部に光半導体素子４を収容
し、最後に枠体２の固定部材９に光ファイバー部材１１
を取着接続させることによって最終製品としての光半導
体装置となり、外部電気回路から供給される駆動信号に
よって光半導体素子４に光を励起させ、該励起した光を
非晶質ガラスから成る透光性部材１０を通して光ファイ
バー部材１１に授受させるとともに該光ファイバー部材
１１の光ファイバー内を伝達させることによって高速光
通信等に使用される。

【００３４】なお、本発明は上述の実施例に限定される
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り、例えば上述の実施例では外部
リード端子６を基体１に固定したがこれを枠体２に固定
してもよい。

【００３５】

【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、透光性部材を固定部材に取着させる接着材と
して例えば、エポキシ樹脂にアクリル系ゴムの粉末を５
乃至５０重量％添加混合させたヤング率が３ＧＰａ以下
の軟質なものを使用したことから透光性部材と固定部材
とを接着させる際、透光性部材と固定部材との間に両者
の熱膨張係数の相違に起因して熱応力が発生したとして
も該熱応力は前記接着材を変形させることによって良好
に吸収され、その結果、透光性部材に熱応力が内在する
ことはない。従って、光半導体素子が励起した光を透光
性部材を通して光ファイバーに伝達させた場合、光半導
体素子の励起した光は透光性部材に内在する熱応力に起
因して複屈折を起こすことはなくそのまま光ファイバー
部材に授受されることとなり、光信号の伝送効率が極め
て高いものとなる。

【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一実
施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要
部拡大断面図である。

【符号の説明】

１・・・基体 １ａ・・光半導体素子載置部 ２・・・枠体 ２ａ・・貫通孔 ３・・・蓋部材 ４・・・光半導体素子 ９・・・固定部材 １０・・・透光性部材 １１・・・光ファイバー部材 １２・・・接着材

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】上面に光半導体素子が載置される載置部を
   有する基体と、前記基体上に光半導体素子載置部を囲繞
   するように取着され、側部に貫通孔を有する枠体と、前
   記枠体の貫通孔周辺に取着され、内部に光信号が伝達さ
   れる空間を有する筒状の固定部材と、前記筒状の固定部
   材に取着され、固定部材の内部を塞ぐ透光性部材と、前
   記枠体の上面に取着され、光半導体素子を気密に封止す
   る蓋部材とから成る光半導体素子収納用パッケージであ
   って、前記透光性部材は固定部材にヤング率が３ＧＰａ
   以下の接着材を介して取着されていることを特徴とする
   光半導体素子収納用パッケージ。
2. 【請求項２】前記接着材はエポキシ樹脂にアクリル系ゴ
   ムの粉末を５乃至５０重量％添加混合したものから成る
   ことを特徴とする請求項１に記載の光半導体素子収納用
   パッケージ。