JP2000138323A - 光半導体素子収納用パッケージ - Google Patents
光半導体素子収納用パッケージInfo
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- Encapsulation Of And Coatings For Semiconductor Or Solid State Devices (AREA)
Abstract
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、前記一主面が前記枠体2の貫通孔2
a周辺に取着され、他主面側に光ファイバー部材11が
接合される枠状の固定部材9と、前記枠状の固定部材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、前記固定部材9はその一主面側の外
形寸法が他主面側の外形寸法より小さく、かつ該外形寸
法の小さい一主面側の領域において透光性部材10が取
着されている。
Description
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。
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
に貫通孔を有する金属枠体と、前記金属枠体の貫通孔周
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枠状の固定部材と、前記枠状の固
定部材に融点が300〜400℃の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、前記金属枠体の上面
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、前記金属枠体の上面に蓋
部材を接合させ、金属基体と金属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枠
状固定部材に光ファイバー部材をYAG溶接や炭酸ガス
レーザー溶接により接合させることによって製品として
の光半導体装置となる。
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部材に
授受させるとともに該光ファイバー部材の光ファイバー
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
光半導体装置として機能する。
来の光半導体素子収納用パッケージにおいては、内部が
非晶質ガラス等から成る透光性部材で塞がれた枠状の固
定部材に光ファイバー部材をYAG溶接や炭酸ガスレー
ザー溶接によって接合させる際、溶接時の応力がそのま
ま固定部材の内部を塞ぐ非晶質ガラス等から成る透光性
部材に伝達作用して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
光ファイバー部材に授受させる際、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部
材に授受されることになって光ファイバー部材ヘの光の
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。
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部材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。
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、前記一主面が前記枠体の貫通
孔周辺に取着され、他主面側に光ファイバー部材が接合
される枠状の固定部材と、前記枠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
固定部材はその一主面側の外形寸法が他主面側の外形寸
法より小さく、かつ該外形寸法の小さい一主面側の領域
において透光性部材が取着されていることを特徴とする
ものである。
よれば、固定部材の枠体に取着される側の外形寸法を光
ファイバー部材が取着される側の外形寸法に対して小さ
くし、外表面に段差を形成するとともに外形寸法の小さ
い領域において固定部材の内部に非晶質ガラス等から成
る透光性部材を取着したことから枠状の固定部材に光フ
ァイバー部材をYAG溶接や炭酸ガスレーザー溶接によ
って接合させる際、溶接時の応力は固定部材の表面段差
で遮断されて固定部材の内部を塞ぐ非晶質ガラス等から
成る透光性部材に大きく作用するのが有効に防止され、
その結果、透光性部材に大きな応力が内在することはな
く、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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
設けてあり、該貫通孔2a周辺の外表面には枠状の固定
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。
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。
辺には枠状の固定部材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、その一主面側は枠体
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、また他主面側には光ファイバー部材1
1が取着接続される。
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、鉄ーニッケル合金のインゴット(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る。
材10が取着されており、該透光性部材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。
酸化鉛を主成分とした鉛系及びホウ酸、ケイ砂を主成分
としたホウケイ酸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。
は例えば、透光性部材10の外周部に予めメタライズ層
12を被着させておき、該メタライズ層12と固定部材
9とを金ー錫合金等のロウ材を介しロウ付けすることに
よって行われる。この場合、透光性部材10の固定部材
9への取着が金ー錫合金等によるロウ付けにより行われ
ることから取着の信頼性が高いものとなり、これによっ
て固定部材9と透光性部材10との取着部における光半
導体素子4を収容する容器の気密封止が完全となり、容
器内部に収容する光半導体素子4を長期間にわたり正
常、かつ安定に作動させることができる。
被着されているメタライズ層12は透光性部材10を構
成する非晶質ガラスの融点が約700℃と低く、従来周
知のMoーMn法を採用することによって形成すること
ができないことから図2に示すように、非晶質ガラスに
対して活性があり、強固に接合するチタン、チタンータ
ングステン、窒化タンタルの少なくとも1種から成る第
1層12aと、この第1層12aが透光性部材10を固
定部材9にロウ付けする際の熱によって後述する第3層
12cに拡散し、メタライズ層12の透光性部材10に
対する接合強度が低下するのを有効に防止する白金、ニ
ッケル、ニッケルークロムの少なくとも1種から成る第
2層12bと、メタライズ層12に対するロウ材の濡れ
性を改善し、メタライズ層12にロウ材を強固に接合さ
せて透光性部材10を固定部材9に強固に取着させる
金、白金、銅の少なくとも1種から成る第3層12cと
を順次、積層させることによって形成されており、特に
チタンー白金ー金を順次積層させて形成したメタライズ
層12は透光性部材10との接合強度が強く、かつロウ
材との濡れ性が良好で透光性部材10を固定部材9にロ
ウ付けすることが可能なことからメタライズ層12とし
て極めて好適である。
窒化タンタルの少なくとも1種から成る第1層12a
と、白金、ニッケル、ニッケルークロムの少なくとも1
種から成る第2層12bと、金、白金、銅の少なくとも
1種から成る第3層12cとの3層構造を有するメタラ
イズ層12はその各々の金属材料、窒化物を透光性部材
10の外周部にスパッタリング法や蒸着法、イオンプレ
ーティング法、メッキ法等により順次、所定厚みに被着
させることによって形成される。
チタンータングステン、窒化タンタルの少なくとも1種
から成る第1層12aと、白金、ニッケル、ニッケルー
クロムの少なくとも1種から成る第2層12bと、金、
白金、銅の少なくとも1種から成る第3層12cとで形
成する場合、第1層12aの層厚は500オングストロ
ーム未満となるとメタライズ層12の透光性部材10に
対する接合強度が弱くなる傾向にあり、また2000オ
ングストロームを超えると透光性部材10に第1層12
aを被着させる際に第1層12a中に大きな応力が内在
し、該内在応力によって第1層12aが透光性部材10
より剥離し易くな傾向にあることから第1層12aの厚
みは500オングストローム乃至2000オングストロ
ームの範囲としておくことが好ましく、第2層12bの
層厚は500オングストローム未満となると透光性部材
10を固定部材9にロウ付けする際の熱によって第1層
12aが第3層12cに拡散するのを有効に防止するこ
とができず、メタライズ層12の透光性部材10に対す
る接合強度が低下してしまう危険性があり、また100
00オングストロームを超えると第1層12a上に第2
層12bを被着させる際に第2層12b中に大きな応力
が内在し、該内在応力によって第2層12bが第1層1
2aより剥離し易くなる傾向にあることから第2層12
bの厚みは500オングストローム乃至10000オン
グストロームの範囲としておくことが好ましく、第3層
12cの層厚は0.5μm未満であるとメタライズ層1
2に対するロウ材の濡れ性が大きく改善されず、透光性
部材10を固定部材9に強固にロウ付け取着するのが困
難となる傾向にあり、また5μmを超えると第2層12
b上に第3層12cを被着させる際に第3層12c中に
大きな応力が内在し、該内在応力によって第3層12c
が第2層12bより剥離し易くなる傾向にあることから
第3層12cの厚みは0.5μm乃至5μmの範囲とし
ておくことが好ましい。
側(固定部材9の一主面側)の外形寸法が光ファイバー
部材11の取着される側(固定部材9の他主面側)の外
形寸法よりも小さくしてあり、外表面に段差が形成され
ている。そして外形寸法の小さい領域において固定部材
9の内側に透光性部材10が取着されている。
は固定部材9の他主面側に発生する応力が一主面側に作
用するのを遮断するためのものであり、固定部材9に光
ファイバー部材11をYAG溶接や炭酸ガスレーザー溶
接で接合させる際、固定部材9の他主面側に溶接時の応
力が発生したとしても該応力は前記固定部材9の表面段
差で一主面側に作用するのが有効に遮断され、その結
果、固定部材9の一主面側に取着されている透光性部材
10に応力が作用し、これが透光性部材10の内部に内
在することはなく、これによって光半導体素子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。
に取着される側(固定部材9の一主面側)は小さく、光
ファイバー部材11が取着される側(固定部材9の他主
面側)を大きくする方法としては固定部材9の一端側の
外表面に対し、切削加工等、の金属加工を施すことによ
って行われる。
段差はその高さが2mm未満であると固定部材9の他主
面側に発生した応力が一主面側に作用するのを有効に遮
断するのが困難となる。従って、前記固定部材8の外表
面に形成される段差はその高さを二mm以上としてくこ
とが好ましい。
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とからな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。
えば、シームウエルド法等の溶接によって行われる。
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。
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。
によれば、固定部材の枠体に取着される側の外形寸法を
光ファイバー部材が取着される側の外形寸法に対して小
さくし、外表面に段差を形成するとともに外形寸法の小
さい領域において固定部材の内部に非晶質ガラス等から
成る透光性部材を取着したことから枠状の固定部材に光
ファイバー部材をYAG溶接や炭酸ガスレーザー溶接に
よって接合させる際、溶接時の応力は固定部材の表面段
差で遮断されて固定部材の内部を塞ぐ非晶質ガラス等か
ら成る透光性部材に大きく作用するのが有効に防止さ
れ、その結果、透光性部材に大きな応力が内在すること
はなく、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。
施例を示す断面図である。
部拡大断面図である。
Claims (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
記一主面が前記枠体の貫通孔周辺に取着され、他主面側
に光ファイバー部材が接合される枠状の固定部材と、前
記枠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、前記固定部材はその一主面側の外
形寸法が他主面側の外形寸法より小さく、かつ該外形寸
法の小さい一主面側の領域において透光性部材が取着さ
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。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP30828998A JP3706484B2 (ja) | 1998-10-29 | 1998-10-29 | 光半導体素子収納用パッケージ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP30828998A JP3706484B2 (ja) | 1998-10-29 | 1998-10-29 | 光半導体素子収納用パッケージ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000138323A true JP2000138323A (ja) | 2000-05-16 |
JP3706484B2 JP3706484B2 (ja) | 2005-10-12 |
Family
ID=17979253
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP30828998A Expired - Fee Related JP3706484B2 (ja) | 1998-10-29 | 1998-10-29 | 光半導体素子収納用パッケージ |
Country Status (1)
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---|---|
JP (1) | JP3706484B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008124097A (ja) * | 2006-11-09 | 2008-05-29 | Shinko Electric Ind Co Ltd | 半導体装置用パッケージ及びその作製方法 |
-
1998
- 1998-10-29 JP JP30828998A patent/JP3706484B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008124097A (ja) * | 2006-11-09 | 2008-05-29 | Shinko Electric Ind Co Ltd | 半導体装置用パッケージ及びその作製方法 |
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---|---|
JP3706484B2 (ja) | 2005-10-12 |
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