JP2002134638A

JP2002134638A - 光半導体素子収納用パッケージ

Info

Publication number: JP2002134638A
Application number: JP2000329618A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Tabuchi; 啓之田淵
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2000-10-27
Filing date: 2000-10-27
Publication date: 2002-05-10

Abstract

(57)【要約】【課題】光半導体素子に対する搭載面の寸法精度が高
く、光半導体素子の発熱に対する熱放散性が良好なもの
とするとともに、セラミック基板と樹脂枠体との剥離を
抑えること。【解決手段】セラミック基板１と樹脂枠体２の熱膨張係
数の差が２．０×１０ ^-6〜９．０×１０^-6／℃であり、
セラミック基板１と樹脂枠体２とが弾性材料から成る粒
子を含有した常温硬化型接着剤４により接合されてい
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、光半導体素子を内
部に収納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（以下、光半導体パッケー
ジという）としては、その基板全体がセラミックスから
なるセラミックパッケージや基板全体が樹脂材料からな
るプラスチックパッケージが用いられている。

【０００３】セラミックパッケージの場合、上面中央部
に光半導体素子が搭載固定される搭載部を有する略四角
形のセラミック基板と、セラミック基板の搭載部を囲む
ように中央部に開口を有するセラミック枠体と、内部に
収納する光半導体素子を外部電気回路に電気的に接続す
るための多数の外部リード端子とから構成されており、
セラミック基板の上面に外部リード端子及びセラミック
枠体を順次搭載し、各々を低融点ガラス等の接着剤で接
合することによって製作される。

【０００４】プラスチックパッケージの場合、上面に光
半導体素子を搭載収納するための凹部を有する樹脂基体
と、樹脂基体の凹部の内側から外側にかけて導出する複
数個の外部リード端子とから構成されており、樹脂とリ
ードフレームを一体成形することにより製作されてい
る。

【０００５】また、他の従来例として、ガラスからなる
基板に、リードを挟み込んだ形状で一体成形した樹脂か
らなるフレームを、基板の上に搭載された電荷転送素子
を囲むようにして接着することにより、反りを抑える固
体撮像装置が提案されている（特開平１０−５０９７０
号公報参照）。

【０００６】さらに、他の従来例として、複数のリード
フレームを狭持した樹脂枠体とセラミック基板を接着剤
により接合することにより、搭載面の寸法精度が高く、
かつ熱放散性に優れる半導体受光素子収納用容器が提案
されている（特開平１２−１３８３０５号公報参照）。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
セラミックパッケージでは、光半導体パッケージを製作
する際の焼成において寸法の収縮が起こるため寸法精度
を高めることが困難であり、光半導体素子の搭載面に大
きな反りが生じ、光半導体素子を光学系に必要な精度で
搭載することが困難であるという問題点があった。ま
た、セラミック基板の上面に複数の外部リード端子を固
定するには、熱処理に高温を要する封着用ガラスやろう
材を用いるため、製造工程において大量のエネルギーを
消費することとなり、セラミック原料が比較的高価なこ
とも併せてコスト低減の要求に応えることが難しいとい
う問題点もあった。

【０００８】一方、従来のプラスチックパッケージで
は、成形の際に樹脂の収縮が発生し、この収縮量が大き
く、また収縮の状態を均一とすることが困難なため、同
様に光半導体素子の搭載面に大きな反りが発生し、光半
導体素子を光学系に必要な精度で搭載することが困難で
あるという問題点があった。また、プラスチックパッケ
ージを構成する樹脂の熱伝導率が低いため、搭載された
光半導体素子の動作時の発熱に対する熱放散性が良好で
なく、温度上昇に伴って光半導体素子の特性劣化を招く
という問題点もあった。

【０００９】さらに、特開平１０−５０９７０号公報に
提案された固体撮像装置の場合、ガラスから成るベース
プレートと、樹脂から成るベースプレートに電荷転送素
子からの発熱が蓄積されるため、同様に温度上昇に伴っ
て電荷転送素子の劣化を招くという問題点があった。

【００１０】特開平１２−１３８３０５号公報に提案さ
れた半導体受光素子収納用容器では、セラミック基板と
樹脂枠体を熱硬化性の接着剤で接合する際、硬化時に発
生する熱応力でセラミック基板と樹脂枠体とが剥離する
場合があった。

【００１１】従って、本発明はかかる従来技術の問題点
に鑑み完成されたものであり、その目的は、光半導体素
子に対する搭載面の寸法精度が高く、しかも光半導体素
子の発熱に対する熱放散性を良好にし、セラミック基板
と樹脂枠体との剥離を抑えることにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の光半導体素子収
納用パッケージは、上面に光半導体素子の搭載部を有す
る略四角形のセラミック基板と、該セラミック基板と略
同じ外形寸法を有し、前記搭載部を取り囲むとともに複
数のリードフレームを挟持した樹脂枠体と、該樹脂枠体
の上面に取着される透光性蓋体とを具備する光半導体素
子収納用パッケージにおいて、前記セラミック基板と前
記樹脂枠体の熱膨張係数の差が２．０×１０^-6〜９．０
×１０^-6／℃であり、前記セラミック基板と前記樹脂枠
体とが弾性材料から成る粒子を含有した常温硬化型接着
剤により接合されていることを特徴とするものである。

【００１３】本発明は、上記の構成により、セラミック
基板と樹脂枠体の熱膨張係数の差が２．０×１０^-6〜
９．０×１０^-6／℃であり、セラミック基板と樹脂枠体
とが弾性材料から成る粒子を含有した常温硬化型接着剤
により接合されていることから、応力の緩和特性に優
れ、反りを低減できる。そして、光半導体素子の搭載面
の反りを凹状として光半導体素子が傾き難い有効なもの
とすることができ、光半導体素子を光学系に必要な精度
で搭載することができる光半導体パッケージとなる。ま
た、常温硬化型接着剤がセラミック基板と樹脂枠体とを
強固にかつ適度な可撓性を有して接着していることか
ら、接着後にセラミック基板から樹脂枠体が剥離するこ
とがなく、信頼性の高い光半導体パッケージとなる。さ
らに、光半導体素子が搭載される基板としてセラミック
基板を用いることから、従来の樹脂やガラスによるもの
に比べて熱伝導率が高く熱放散性に優れたものとするこ
とができ、発熱による光半導体素子の特性劣化を抑制す
ることができるとともに、光半導体素子の高集積化にも
対応し得る光半導体パッケージとなる。

【００１４】また、本発明において好ましくは、前記常
温硬化型接着剤は弾性率が１〜５ＧＰａのエポキシ系樹
脂から成り、かつ粒径が０．１〜１０μｍのアクリル系
ゴムから成る前記粒子を３〜５０重量％含有することを
特徴とする。

【００１５】本発明は、上記の構成により、常温硬化型
接着剤の硬度を低くして弾性力を高め、これによってセ
ラミック基板と樹脂枠体との熱膨張係数の相違に起因し
て発生する応力を吸収し得る。その結果、常温硬化型接
着剤が強固な接合力と可撓性とを有するものとなる。

【００１６】さらに、本発明において好ましくは、前記
樹脂枠体は、表面に細孔を有し吸油量が２０〜８０ｍｌ
／１００ｇのフィラーを含有する樹脂組成物から成るこ
とを特徴とする。また、好ましくは、前記フィラー表面
の細孔の総容積が０．４〜０．７ｍｌ／ｇであることを
特徴とする。

【００１７】本発明は、上記の構成により、大気中に含
まれる水分が樹脂枠体を通して光半導体パッケージ内部
に入り込むことが、所定の吸油量や細孔の総容積をもっ
たフィラーで阻止される。その結果、容器内部に収容し
た光半導体素子の電極及び光半導体素子の電極とリード
フレームとを電気的に接続するボンディングワイヤに酸
化腐食が発生することは殆ど無く、光半導体素子を長期
間にわたり正常且つ安定に作動させることが可能とな
る。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明の光半導体パッケージにつ
いて、以下に詳細に説明する。

【００１９】図１は、本発明の光半導体パッケージの実
施の形態の一例を示す断面図であり、図２はその斜視図
である。

【００２０】図１および図２において、１は長方形，正
方形等の略四角形のセラミック基板、２はセラミック基
板１と略同じ外形寸法を有する樹脂枠体、３は樹脂枠体
２の長辺側に挟持された複数のリードフレーム、４はセ
ラミック基板１と樹脂枠体２とを接合する常温硬化型接
着剤である。

【００２１】セラミック基板１は略四角形の板状体から
成り、その上面の樹脂枠体２に囲まれた領域に光半導体
素子の搭載面１ａを有している。本発明では、この搭載
面１ａは、光半導体パッケージを構成した状態で長辺方
向（セラミック基板１が正方形の場合は辺方向であり、
以下同様とする）の平坦度（反り）が２０μｍ以下の凹
状となり、これによりＣＣＤ（Charge Coupled Devic
e：電荷結合素子、電荷転送素子）や半導体レーザ等の
光半導体素子（図示せず）を光学系に対して必要な精度
で搭載することができ、搭載面１ａの大きな反りから生
じる光軸のずれ等のない正確な位置精度で搭載を行うこ
とができる。

【００２２】このセラミック基板１の長さおよび幅は、
搭載する光半導体素子の寸法に応じて必要な搭載面１ａ
の面積を確保するために適宜設定されるが、一般に長さ
が３〜４５ｍｍ程度、幅が３〜４５ｍｍ程度のものが用
いられる。

【００２３】そして、本発明においては、セラミック基
板１の厚みは０．５〜３．０ｍｍの範囲内のものとする
ことが好適である。０．５ｍｍ未満となると、セラミッ
ク基板１の強度が弱くなりすぎて、樹脂枠体２との接合
によるクラック等の発生や光半導体素子を搭載した後の
取扱いにおける割れの発生等の不具合を生じ易くなる。
３．０ｍｍを超えると、セラミック基板１の強度が強く
なりすぎて、樹脂枠体２との接合時の応力により、樹脂
枠体２の剥離やクラック等の不具合を生じ易くなる。

【００２４】また、セラミック基板１上面の搭載面１ａ
の寸法は、光半導体素子およびセラミック基板１の仕様
および寸法に応じて適宜設定されるが、具体的には長さ
が１〜４０ｍｍ程度、幅が１〜４０ｍｍ程度である。そ
して、光半導体パッケージにおける搭載面１ａの平坦度
としては、長辺方向の平坦度が２０μｍ以下、より好適
には１０μｍ以下の凹状となっているのがよい。これに
より、光半導体素子を搭載した際に、搭載面１ａの反り
から生じる光軸のずれの問題をなくすことができ、光半
導体素子を光学系に対して正確に配置することができ
る。

【００２５】このセラミック基板１は、樹脂枠体２との
接合前に、図３に長辺方向の断面図で、また図４に斜視
図で示すように、厚みが０．５〜３．０ｍｍで、搭載面
１ａの長辺方向の両端間Ａ１−Ａ２で平坦度が好ましく
は１０μｍ以下である。

【００２６】搭載面１ａの平坦度が長辺方向の両端間Ａ
１−Ａ２で０μｍ以下（搭載面１ａが上に凸状の場合を
マイナスとする）であると、光半導体素子を搭載した場
合に、光半導体素子が傾いて位置精度が低下したり、セ
ラミック基板１と光半導体素子との下面との間に隙間が
できて接着力が低下し易いものとなる。一方、搭載面１
ａの長辺方向の両端間Ａ１−Ａ２で平坦度が１０μｍを
超えると、樹脂枠体２の接合後に樹脂枠体２がセラミッ
ク基板１よりも大きく収縮したとしても、搭載面１ａの
平坦度を２０μｍ以下とすることが困難となる。このよ
うな寸法精度のセラミック基板１は、焼成後にセラミッ
ク基板１となる生の成形体を得る際の金型による精度の
調整や研磨等により作製することができる。

【００２７】また、セラミック基板１のセラミックス材
料には、酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）質焼結体，ムラ
イト（３Ａｌ₂Ｏ₃・２ＳｉＯ₂）質焼結体，窒化アルミ
ニウム（ＡｌＮ）質焼結体，窒化珪素（Ｓｉ₃Ｎ₄）質焼
結体，炭化珪素（ＳｉＣ）質焼結体やガラスセラミック
ス等の種々のセラミックス材料を用いることができ、寸
法精度や強度、熱放散性等の要求特性に応じて適宜選択
すればよい。中でも、酸化アルミニウム質焼結体を用い
ると、好適な熱伝導率を有し、研磨等による加工が容易
なことから、所望の寸法精度の搭載面１ａを有し、強度
や信頼性、熱放散性に優れた、良好な特性の光半導体パ
ッケージを得ることができる。

【００２８】樹脂枠体２は、セラミック基板１の上面に
常温硬化型接着剤４により接合されて内側の搭載面１ａ
を囲む領域に光半導体素子を収納する空間を形成し、セ
ラミック基板１とともに光半導体パッケージを構成す
る。

【００２９】この樹脂枠体２は、セラミック基板１との
熱膨張係数差が２．０×１０^-6〜９．０×１０^-6／℃で
あるエポキシ系樹脂等により、セラミック基板１と略同
じ外形寸法を有する、搭載面１ａを囲む略四角形の枠体
として形成される。

【００３０】また、その長辺には光半導体パッケージ内
側の光半導体素子と外部電気回路との電気的接続手段と
しての複数のリードフレーム３を挟持して、リードフレ
ーム３と樹脂枠体２とが一体成形されている。

【００３１】樹脂枠体２をセラミック基板１との熱膨張
係数差が２．０×１０^-6〜９．０×１０^-6／℃であるも
のとすることにより、搭載面１ａの寸法精度が高く、か
つ封止の信頼性や熱放散性にも優れた光半導体パッケー
ジを得ることができる。この熱膨張係数差が２．０×１
０^-6／℃未満となると、その熱膨張係数差を満たす樹脂
枠体２とセラミック基板１は特殊なものとなり、製造コ
ストがかかるため実用的でない。他方、この熱膨張係数
差が９．０×１０^-6／℃を超えると、両者の熱膨張係数
差に起因する応力歪みによりクラック等が発生しやすく
なる。

【００３２】また、樹脂枠体２の厚みは１．０ｍｍ〜
３．０ｍｍがよく、１．０ｍｍ未満となると、樹脂枠体
２の強度が弱くなり過ぎて、セラミック基板１との接合
によるクラック等が発生しやすくなる。他方、厚みが
３．０ｍｍを超えると、樹脂枠体２の厚さが３．０ｍｍ
までは樹脂枠体２にセラミック基板１の主面の内側（中
心側）方向に応力が生じるのに対し、樹脂枠体２の強度
が強くなり過ぎて、セラミック基板１との接合により外
側方向に応力が生じて搭載面１ａが上に凸状となり、半
導体素子の割れ等の不具合が生じ易くなる。

【００３３】なお、樹脂枠体２としてエポキシ系樹脂を
用いるのは、耐熱性、耐湿性が良好で、かつ低価格で提
供できることによる。具体的には、ビスフェノールＡ型
エポキシ樹脂，ノボラック型エポキシ樹脂，グリシジア
ルアミン型エポキシ樹脂等のエポキシ樹脂であって、熱
硬化性のものを用いる。また、これらの樹脂には硬化
剤、硬化促進剤、難燃剤、顔料、離型剤等が配合されて
いてもよい。

【００３４】樹脂枠体２を製作するには、例えば射出成
形法あるいはトランスファー成形法により、長辺側に複
数のリードフレーム３を所定位置にセットした金型中
に、約５〜２０ＭＰａ（メガパスカル）の圧力、約１５
０〜２００℃の温度、約１〜１０分の成型時間といった
成型条件により、樹脂材料を注入固化することによって
製作すればよい。

【００３５】また、樹脂枠体２は、その内部にシリカゲ
ル等から成るフィラーが含有されているのがよく、この
フィラーは樹脂枠体２の成形性を良好にするとともに大
気中に含まれる水分が浸入しようとするのを有効に阻止
する作用がある。

【００３６】樹脂枠体２に含有されるフィラーの吸油量
（ＪＩＳＫ５１０１２１による）は、２０〜８０
ｍｌ／１００ｇの範囲内のものとすることが好ましい。
２０ｍｌ／１００ｇ未満となると水分の浸入を有効に阻
止できず、また、８０ｍｌ／１００ｇを超えると、エポ
キシ系樹脂がフィラーに吸着する際に発生する吸着熱と
混練時の加熱により混練物の硬化反応が進みすぎるため
にエポキシ系の樹脂組成物に予め添加混合することが難
しくなり、金型を用いて樹脂枠体２を形成する際の成形
性が悪くなって所定形状の樹脂枠体２が得られなくな
る。

【００３７】また、樹脂枠体２に含有されるフィラーは
シリカゲル、ゼオライト等の無機物、ポリアクリル酸塩
系の高吸水性ポリマー等の有機物等の水分を吸水しやす
くて、かつエポキシ系樹脂等の樹脂と接合性が良い材料
の粉末から成る。それらに、強度向上の観点から、溶融
シリカ，結晶シリカ，アルミナ（Aｌ₂Ｏ₃），ジルコン
（ＺｒＳｉＯ₄），珪酸カルシウム（Ｃａ₂ＳｉＯ₄），
炭酸カルシウム（ＣａＣＯ₃），炭化珪素（ＳｉＣ），
窒化ホウ素（ＢＮ），ジルコニア（ＺｒＯ₂）等の粉体
又はこれらを球形化したビーズ、チタン酸カリウム，炭
化珪素，窒化珪素（Ｓｉ₃Ｎ₄），アルミナ等の単結晶繊
維、ガラス繊維等のうちの１種以上配合したものを組み
合わせてもよい。そして、タブレット状に成形された粉
末のエポキシ系樹脂を加熱軟化して金型内に注入し、樹
脂枠体２を製作する際に、エポキシ系樹脂に予め添加混
合しておくことによって樹脂枠体２内に含有される。

【００３８】また、フィラーは略球形を成しており、直
径が１〜１０μｍの範囲内であると、樹脂枠体２への分
散が樹脂枠体２の全体にわたって均一かつ高密度となり
易く、これによって樹脂枠体２全体における水分の浸入
を有効に阻止することが可能となる。より好適には、直
径が４〜６μｍの略球形と成しておくことが好ましい。

【００３９】さらに、このフィラーは、その表面の総容
積が０．４〜０．７ｍｌ／ｇの範囲内である細孔によっ
て樹脂枠体２に浸入した少量の水分を完全に吸着保持
し、これによって水分が光半導体素子にまで浸入するの
をより確実に防止することが可能となる。

【００４０】また、フィラーに形成する細孔は、総容積
が０．４〜０．７ｍｌ／ｇの範囲としておくことが好ま
しいが、０．４ｍｌ／ｇ未満であると樹脂枠体２に浸入
した水分を完全に吸着させることができず、また０．７
ｍｌ／ｇを超えると、フィラーが成形前の樹脂枠体２の
樹脂中に均一に分散し難くなるため、金型を用いて樹脂
枠体２を形成する際の成形性が悪くなって所定形状の樹
脂枠体２が得られなくなる。

【００４１】なお、樹脂枠体２は、その挟持したリード
フレーム３の上下の厚み比率を、図１及び図２に示すよ
うにリードフレーム３の上面から上側の厚みをＸとし、
下側の厚みをＹとしたとき、０．８Ｙ≦Ｘ≦２Ｙとする
ことにより、樹脂枠体２の反りが低減できるため、所望
の寸法精度を有した光半導体パッケージとなる。

【００４２】リードフレーム３は、鉄（Fｅ）−ニッケ
ル（Nｉ）−コバルト（Ｃｏ）合金やＦｅ−Ｎｉ合金，
銅（Ｃｕ）合金等の金属材料から成り、容器内部に収納
される光半導体素子にボンディングワイヤ等の電気的接
続手段により接続されるとともに、外部電気回路に半田
等を介して接続されることにより、両者間の導電路とし
て機能するものである。

【００４３】リードフレーム３は、例えばＦｅ−Ｎｉ−
Ｃｏ合金から成る場合であれば、合金のインゴット
（塊）に圧延加工法や打ち抜き加工法等の従来周知の金
属加工法を施すことによって、所定の形状、寸法に形成
される。また、その露出表面には、耐蝕性に優れ、かつ
ろう材やボンディングワイヤ等との濡れ性が良いニッケ
ル，パラジウム（Ｐｄ），金等の良導電性の金属メッキ
膜を０．１〜２０μｍの厚みに被着させておくことによ
り、リードフレーム３の露出表面の酸化腐食を有効に防
止することができるとともに、ボンディングワイヤや半
田等による電気的接続を良好なものとすることができ
る。

【００４４】セラミック基板１の上面に樹脂枠体２を接
合する常温硬化型接着剤４は、弾性率が１〜５ＧＰａ
（ギガパスカル）の常温硬化型の樹脂、具体的にはエポ
キシ系樹脂に、アクリル系ゴムの粒子を３〜５０重量％
含有させたものを用いる。そのエポキシ系樹脂から成る
常温硬化型接着剤としては、ビスフェノールＡ型エポキ
シ樹脂，ノボラック型エポキシ樹脂，グリシジアルアミ
ン型エポキシ樹脂等のエポキシ樹脂に、トリエチレンテ
トラミン（ＴＥＴＡ）等の脂肪族アミンをアミンアダク
トやポリアミド等に変性した硬化剤やキシリレンジアミ
ン，スピロアセタールジアミン等の脂環状アミンの硬化
剤を添加し、さらにブチルアクリレートゴム，架橋ポリ
メチルメタアクリレートゴム，エチルアクリレートゴ
ム，ウレタンアクリレートゴム等のアクリル系ゴムを３
〜５０重量％含有させたものを用いる。

【００４５】常温硬化型接着剤４をアクリル系ゴムの粒
子を含有するエポキシ系樹脂で形成するのは、常温硬化
型接着剤４の硬度を低くして弾性力を高め、これによっ
てセラミック基板１と樹脂枠体２との熱膨張係数の相違
に起因して発生する応力を吸収し得るようにするためで
ある。そして、アクリル系ゴムの粒子を含有するエポキ
シ系樹脂で常温硬化型接着剤４を形成しておくと、セラ
ミック基板１と樹脂枠体２の両者間に両者の熱膨張係数
の差に起因して応力が発生してもその応力は常温硬化型
接着剤４を変形させることによって吸収される。その結
果、セラミック基板１と樹脂枠体２とは常温硬化型接着
剤４を介して確実に接合されることとなる。

【００４６】なお、常温硬化型接着剤４は、弾性率が１
〜５ＧＰａの範囲内のものとすることが好ましい。１Ｇ
Ｐａ未満となると接着性が悪くなり所定形状の光半導体
パッケージが得られなくなり、５ＧＰａを超えると常温
硬化型接着剤４が硬くなりすぎてセラミック基板１と樹
脂枠体２との間に発生する応力を良好に吸収することが
できなくなる傾向がある。

【００４７】また、常温硬化型接着剤４をアクリル系ゴ
ムの粒子を含有するエポキシ系樹脂で形成する場合、ア
クリル系ゴムの粒子の量を３〜５０重量％の範囲内とす
るのがよい。３重量％未満となると、常温硬化型接着剤
４の弾性率が大きくなるとともに、常温硬化型接着剤４
の可撓性が低いものとなり、セラミック基板１と樹脂枠
体２との間に発生する応力を良好に吸収することができ
ず、また、５０重量％を超えると常温硬化型接着剤４の
流動性が低下し、セラミック基板１と樹脂枠体２との間
に均一に介在させることが困難となって良好に接合する
ことが困難となる傾向がある。

【００４８】また、常温硬化型接着剤４に含有させるア
クリル系ゴムは、微小な粒子とすると強固な接合力と所
望の可撓性とを同時に得ることができる点で好適なもの
となる。このような粒子としては、形状が球状で、粒度
分布がほぼ均一で、平均粒径が０．１〜１０μｍ、好適
には０．２〜２μｍのもの、最適には０．４〜１μｍの
ものとすることが好ましい。

【００４９】アクリル系ゴムの粒子の平均粒径が０．１
μｍ未満となると常温硬化型接着剤４の可撓性が低くな
って所望の可撓性が得られなくなる傾向がある。他方、
平均粒径が１０μｍを超えると、常温硬化型接着剤４中
でアクリル系ゴムを均一に分散させることが困難とな
り、常温硬化型接着剤４の流動性が悪くなってセラミッ
ク基板１と樹脂枠体２との良好な接合ができなくなる傾
向がある。

【００５０】そして、このような常温硬化型接着剤４に
よりセラミック基板１と樹脂枠体２とを接合するには、
例えば、まず図３に示すようにセラミック基板１の上面
のうち樹脂枠体２と接合させる部分にディスペンサー法
やスクリーン印刷法等により常温硬化型接着剤４を枠状
に印刷塗布する。

【００５１】常温硬化型接着剤４の印刷塗布の範囲は、
セラミック基板１の上面のうち樹脂枠体２と接合される
部分の幅方向Ｚ（図１）に対して２０〜９０％の幅が好
ましい。２０％未満になるとセラミック基板１と樹脂枠
体２との接合後に常温硬化型接着剤４の接着面積が小さ
くなり、樹脂枠体２の剥離等が発生しやすく、９０％を
越えるとセラミック基板１と樹脂枠体２との接合時に常
温硬化型接着剤４のはみ出しが起こり易く、はみ出しが
起こると搭載面１ａに流れ込んで光半導体素子の搭載が
困難になる。具体的には、Ｚの長さは１〜８ｍｍ程度で
ある。

【００５２】次に、樹脂枠体２を載置して、常温硬化型
接着剤４の硬化特性に応じて１〜８Ｎ（ニュートン）程
度の圧力を印加しつつセラミック基板１と樹脂枠体２を
接合させる。このとき、常温硬化型接着剤４を用いるこ
とで、両者の熱膨張係数の差に起因する応力の歪みを低
減させることにより、接合後のセラミック基板１の搭載
面１ａの長辺方向の平坦度が２０μｍ以下の凹状となっ
て、搭載面１ａの寸法精度が高い光半導体パッケージを
得ることができる。

【００５３】セラミック基板１と樹脂枠体２の接合後の
常温硬化型接着剤４の厚みは、０．５〜５０μｍが好ま
しい。０．５μｍ未満になるとセラミック基板１と樹脂
枠体２との接着力が低下し、樹脂枠体２の外れ等が発生
しやすく、５０μｍを越えると大気中に含まれる水分が
浸入し、容器内部に収容した光半導体素子の電極及び光
半導体素子の電極とリードフレーム３とを電気的に接続
するボンディングワイヤに酸化腐食が発生しやすい。

【００５４】そして、本発明の光半導体パッケージの搭
載面１ａに光半導体素子を搭載し、光半導体素子の電極
とリードフレーム３とをボンディングワイヤ等により電
気的に接続し、樹脂枠体２の上面にガラスやプラスチッ
ク等から成る透光性蓋体（図示せず）を封着し、あるい
は透光性封止樹脂のポッティングにより光半導体素子を
封止することにより、光半導体装置と成る。

【００５５】かくして、本発明は、セラミック基板と樹
脂枠体の熱膨張係数の差が２．０×１０^-6〜９．０×１
０^-6／℃であり、セラミック基板と樹脂枠体とが弾性材
料から成る粒子を含有した常温硬化型接着剤により接合
されていることから、応力の緩和特性に優れ、反りを低
減できる。そして、光半導体素子の搭載面の反りを低減
して、光半導体素子を光学系に必要な精度で搭載するこ
とができる光半導体パッケージを得ることができる。つ
まり、従来、接合後のセラミック基板１の搭載面１ａの
長辺方向の平坦度は０〜５０μｍにばらついており、こ
の平坦度が２０〜５０μｍ程度のものは、光半導体素子
に対する光軸方向の焦点がずれて、所望の分解能の画像
信号が得られない、または外部のレンズ等に良好に光が
結合しないといった問題が発生し易いものであり、ま
た、平坦度が０μｍ以下のものは搭載面１ａが上に凸状
となり、光半導体素子が傾いて光軸がずれるといった問
題が発生していたのが、本発明では、平坦度を０〜２０
μｍ（凹状）とすることにより、光半導体素子が傾き難
くなるとともに焦点のずれも抑制され、上記の光学的な
問題が解消され、その結果高い歩留まりで光半導体パッ
ケージを作製できることとなる。

【００５６】また、常温硬化型接着剤がセラミック基板
と樹脂枠体とを強固にかつ適度な可撓性を有して接着さ
れていることから、接着後にセラミック基板から樹脂枠
体が剥離することなく、信頼性の高い光半導体パッケー
ジとなる。

【００５７】さらに、光半導体素子が搭載される基板と
してセラミック基板を用いることから、従来の樹脂やガ
ラスによるものに比べて熱伝導率が高く熱放散性に優れ
るものとなり、発熱による光半導体素子の特性劣化を抑
制することができるとともに、光半導体素子の高集積化
にも対応し得る光半導体パッケージを得ることができ
る。

【００５８】また、本発明によれば、大気中に含まれる
水分が、樹脂枠体を通して、光半導体パッケージ内部に
入り込むことが所定の吸油量や細孔の総容積をもったフ
ィラーで阻止される。その結果、容器内部に収容した光
半導体素子の電極及び光半導体素子の電極とリードフレ
ームとを電気的に接続するボンディングワイヤに酸化腐
食が発生することは殆ど無く、光半導体素子を長期間に
わたり正常且つ安定に作動させることが可能となる。

【００５９】なお、本発明は上述の実施の形態に限定さ
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、改良が可能であることは言うまでもな
い。例えば、樹脂枠体２の樹脂材料としては、エポキシ
樹脂以外のポリイミド樹脂，フェノール樹脂，不飽和ポ
リエステル樹脂，シリコーン樹脂等の熱硬化性樹脂、ま
たは、液晶ポリマー，ポリフェニレンスルフィド樹脂，
ポリスルホン樹脂等の熱可塑性樹脂であってもよい。

【００６０】

【発明の効果】本発明は、セラミック基板と樹脂枠体の
熱膨張係数の差が２．０×１０^-6〜９．０×１０^-6／℃
であり、セラミック基板と樹脂枠体とが弾性材料から成
る粒子を含有した常温硬化型接着剤により接合されてい
ることから、熱膨張係数差に起因する応力による剥離や
クラック等を発生させることなく、強固かつ信頼性の高
い光半導体パッケージとなって、光半導体素子の搭載面
の平坦度を２０μｍ以下とした凹状の良好なものとする
ことができ、光学系に必要な精度で搭載することができ
る光半導体パッケージとなる。

【００６１】また、常温硬化型接着剤がセラミック基板
と樹脂枠体とを強固にかつ適度な可撓性を有して接着す
ることから、接合後に応力が印加されたとしてもセラミ
ック基板から樹脂枠体が剥離することがなく、信頼性の
高い光半導体パッケージとなる。さらに、光半導体素子
が搭載される基板としてセラミック基板を用いることか
ら、従来の樹脂やガラスによるものに比べて熱伝導率が
高く熱放散性に優れるものとすることができ、発熱によ
る光半導体素子の特性劣化を抑制することができるとと
もに、光半導体素子の高集積化にも対応し得る光半導体
パッケージを得ることができる。

【００６２】また、本発明は、好ましくは常温硬化型接
着剤は弾性率が１〜５ＧＰａのエポキシ系樹脂から成
り、かつ粒径が０．１〜１０μｍのアクリル系ゴムから
成る粒子を３〜５０重量％含有することにより、常温硬
化型接着剤の硬度を低くして弾性力を高め、これによっ
てセラミック基板と樹脂枠体との熱膨張係数の相違に起
因して発生する応力を吸収し得る。その結果、常温硬化
型接着剤が強固な接合力と可撓性を有するものとなる。

【００６３】さらに、本発明は、好ましくは樹脂枠体は
表面に細孔を有し吸油量が２０〜８０ｍｌ／１００ｇの
フィラーを含有する樹脂組成物から成り、また、フィラ
ー表面の細孔の総容積が０．４〜０．７ｍｌ／ｇである
ことにより、大気中に含まれる水分が樹脂枠体を通して
光半導体パッケージ内部に入り込むことが、所定の吸油
量や細孔の総容積をもったフィラーで阻止される。その
結果、容器内部に収容した光半導体素子の電極及び光半
導体素子の電極とリードフレームとを電気的に接続する
ボンディングワイヤに酸化腐食が発生することは殆ど無
く、光半導体素子を長期間にわたり正常且つ安定に作動
させることが可能となる。

【００６４】以上により、本発明によれば、光半導体素
子に対する搭載面の寸法精度が高く、しかも光半導体素
子の発熱に対する放熱性を良好にし、セラミック基板と
樹脂枠体との剥離を抑えることができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光半導体パッケージの実施の形態の一
例を示す断面図である。

【図２】図１の光半導体パッケージの斜視図である。

【図３】本発明の光半導体パッケージのセラミック基板
の断面図である。

【図４】図３のセラミック基板の斜視図である。

【符号の説明】

１：セラミック基板１ａ：搭載面２：樹脂枠体３：リードフレーム４：常温硬化型接着剤Ａ１，Ａ２：搭載面の長辺方向の各両端

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】上面に光半導体素子の搭載部を有する略四
角形のセラミック基板と、該セラミック基板と略同じ外
形寸法を有し、前記搭載部を取り囲むとともに複数のリ
ードフレームを挟持した樹脂枠体と、該樹脂枠体の上面
に取着される透光性蓋体とを具備する光半導体素子収納
用パッケージにおいて、前記セラミック基板と前記樹脂
枠体の熱膨張係数の差が２．０×１０^-6〜９．０×１０
^-6／℃であり、前記セラミック基板と前記樹脂枠体とが
弾性材料から成る粒子を含有した常温硬化型接着剤によ
り接合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。
【請求項２】前記常温硬化型接着剤は弾性率が１〜５Ｇ
Ｐａのエポキシ系樹脂から成り、かつ粒径が０．１〜１
０μｍのアクリル系ゴムから成る前記粒子を３〜５０重
量％含有することを特徴とする請求項１記載の光半導体
素子収納用パッケージ。
【請求項３】前記樹脂枠体は、表面に細孔を有し吸油量
が２０〜８０ｍｌ／１００ｇのフィラーを含有する樹脂
組成物から成ることを特徴とする請求項１または請求項
２記載の光半導体素子収納用パッケージ。
【請求項４】前記フィラー表面の細孔の総容積が０．４
〜０．７ｍｌ／ｇであることを特徴とする請求項３記載
の光半導体素子収納用パッケージ。