JP2002314190A - 光半導体素子収納用パッケージおよび光半導体装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光半導体パッケージの小型化、高密度実装化
に寄与し、実装の作業性を向上させること。また、熱電
冷却素子に低抵抗で電流を供給し、消費電力を低減化す
るとともに、メタライズ配線層を流れる高周波信号が、
熱電冷却素子の電源電流により発生する電磁波によって
影響を受けるのを低減すること。 【解決手段】 入出力端子３の平板部３ａはメタライズ
配線層１１の信号伝送方向に略垂直な対向する側面間を
貫通する貫通孔３ｃが内層接地導体層３ｄより下側に形
成されており、熱電冷却素子８のリード線１３が貫通孔
３ｃを通して外部に電気的に接続されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体レーザ（Ｌ
Ｄ），フォトダイオード（ＰＤ）等の光半導体素子を収
納するための光半導体素子収納用パッケージに関し、特
に光半導体素子とともに収納される熱電冷却素子のリー
ド線の接続部を改善したものに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、マイクロ波帯やミリ波帯等の高周
波信号によって作動するＬＤ，ＰＤ等の光半導体素子を
収納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）を図４〜図７に示す。これ
らの図において、１０１は基体、１０２は枠体、１０３
は入出力端子、１０６は光半導体素子である。これら基
体１０１、枠体１０２および入出力端子１０３とで、光
半導体素子１０６を光半導体パッケージ内に収容するた
めの容器（図７）が主に構成される。

【０００３】基体１０１は、鉄（Ｆｅ）−ニッケル（Ｎ
ｉ）−コバルト（Ｃｏ）合金や銅（Ｃｕ）−タングステ
ン（Ｗ）合金等の金属材料から成り、光半導体素子１０
６を載置する載置部１０１ａを有し、載置部１０１ａに
は光半導体素子１０６がペルチェ素子等の熱電冷却素子
１０８を間に介して金（Ａｕ）−シリコン（Ｓｉ）ロウ
材等の接着剤により接着固定される。枠体１０２は、Ｆ
ｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金やＦｅ−Ｎｉ合金等の金属材料から
成り、基体１０１上面に載置部１０１ａを囲繞するよう
に銀ロウ等のロウ材で接合され、一側部に入出力端子１
０３を嵌着する取付部１０２ａが形成される。

【０００４】入出力端子１０３は、アルミナ（Ａｌ
₂Ｏ₃），窒化アルミニウム（ＡｌＮ），ムライト（３Ａ
ｌ₂Ｏ₃・２ＳｉＯ₂）等のセラミックスから成り、枠体
１０２の内外に突出する平板部１０３ａの突出部と枠体
１０２に嵌着される立壁部１０３ｂとを有しており、光
半導体パッケージの内外を導出するようにモリブデン
（Ｍｏ）−マンガン（Ｍｎ），タングステン（Ｗ）等か
ら成る金属ペーストを焼結したメタライズ配線層１１１
が平板部１０３ａの上面に被着されて光半導体素子１０
６と外部電気回路基板とを電気的に接続する。また、入
出力端子１０３は、枠体１０２を貫通してまたは切り欠
いて形成された取付部１０２ａに銀ロウ等のロウ材で嵌
着される。

【０００５】その入出力端子１０３における熱電冷却素
子１０８のリード線１１３の接続部は、入出力端子１０
３の枠体１０２内側のメタライズ配線層１１１形成部内
に設けられた、平板部１０３ａの上面から下面にかけて
同一の大きさに切り欠かれた貫通孔１０３ｊまたは切欠
部１０３ｋに、設けられる。即ち、リード線１１３は貫
通孔１０３ｊまたは切欠部１０３ｋに挿入されロウ付け
される。これにより、リード線１１３を正確かつ容易に
所定の位置に位置決めすることができ、その結果リード
線１１３をメタライズ配線層１１１に正確かつ容易に電
気的に接続させることができるものが提案されている
（特開平８−３７２４７号公報参照）。

【０００６】リード端子１１４は、入出力端子１０３の
枠体１０２外側のメタライズ配線層１１１に銀ロウ等の
ロウ材を介して接合され、外部電気回路と入出力端子１
０３との高周波信号の入出力を行うものであり、Ｆｅ−
Ｎｉ−Ｃｏ合金等の金属材料から成る。また、メタライ
ズ配線層１１１の枠体１０２内側には、光半導体素子１
０６と電気的に接続するためのボンディングワイヤ１１
２が接合される。

【０００７】シールリング１０４は、枠体１０２上面に
銀ロウ等のロウ材で接合され入出力端子１０３を上方よ
り挟持するとともに、上面に蓋体１０５をシーム溶接等
により接合するための接合媒体として機能する。

【０００８】そして、図７に示すように、基体１０１の
載置部１０１ａに光半導体素子１０６を熱電冷却素子１
０８を間に介して接着固定し、光半導体素子１０６の各
電極をボンディングワイヤ１１２を介してメタライズ配
線層１１１に接続するとともに、熱電冷却素子１０８の
電極に接続されたリード線１１３をメタライズ配線層１
１１に半田を介して電気的に接続する。次に、枠体１０
２上面に蓋体１０５を接合し、基体１０１と枠体１０２
と入出力端子１０３とシールリング１０４および蓋体１
０５から成る容器内部に、光半導体素子１０６および熱
電冷却素子１０８を気密に収容する。最後に、枠体１０
２の他の側部に形成された貫通穴に嵌着された筒状の光
ファイバ固定部材１１０に光ファイバ１０９の一端を挿
通させるとともに、これを半田等の接着剤やレーザ溶接
によって接合させ光ファイバ１０９を枠体１０２に固定
することによって、最終製品としての光半導体装置とな
る。

【０００９】そして、このような光半導体装置におい
て、光ファイバ１０９を介して内部に収容する光半導体
素子１０６と外部との光信号の授受が可能となる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
特開平８−３７２４７号に開示された光半導体パッケー
ジでは、熱電冷却素子１０８のリード線１１３は、入出
力端子１０３の平板部１０３ａ上面のメタライズ配線層
１１１に半田等で接合される。従って、メタライズ配線
層１１１のうち２本は熱電冷却素子１０８の接続用に使
われる。その分メタライズ配線層１１１の本数が多くな
り、入出力端子１０３が大型化するため、光半導体パッ
ケージの小型化や高密度実装化には限界があった。

【００１１】また、メタライズ配線層１１１はＭｏ−Ｍ
ｎ，Ｗ等から成るため電気抵抗が比較的大きく、その結
果メタライズ配線層１１１を伝送する高周波信号の伝送
損失が起きたり、光半導体素子１０６の応答性が劣化す
る場合があった。さらに、熱電冷却素子１０８の直流の
電源電流（駆動電流）は、常に一定ではなく、光半導体
素子１０６の温度制御を行なううえで変化させている
が、その変化の際に、特に急激な変化をさせる際に電源
電流を伝送するメタライズ配線層１１１から電磁波が放
射される場合がある。その場合、電源電流を伝送するメ
タライズ配線層１１１に近接するメタライズ配線層１１
１を流れる高周波信号にノイズとして影響を与える場合
があった。

【００１２】従って、本発明は上記問題点に鑑み完成さ
れたものであり、その目的は、光半導体パッケージの小
型化および高密度実装化に寄与し、実装の作業性を向上
させ、また熱電冷却素子に低抵抗で駆動電流を供給し、
その消費電力を低減することである。また、メタライズ
配線層を流れる高周波信号が、熱電冷却素子の駆動電流
により発生する電磁波によって影響を受けるのを大幅に
抑制することである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の光半導体パッケ
ージは、上面に光半導体素子が駆動信号入力用のリード
線を有する熱電冷却素子を介して載置される載置部を有
する基体と、該基体の上面に前記載置部を囲繞するよう
に取着された金属製の枠体と、該枠体の一側部を貫通し
てまたは切り欠いて形成された入出力端子の取付部と、
上面の一辺側から対向する他辺側にかけて形成された複
数のメタライズ配線層を有しかつ内層接地導体層を有す
る誘電体から成る平板部および該平板部の上面に前記複
数のメタライズ配線層を間に挟んで接合された誘電体か
ら成る立壁部から構成されるとともに前記取付部に嵌着
された前記入出力端子と、前記枠体の他の側部に形成さ
れた貫通穴に嵌着された筒状の光ファイバ固定部材とを
具備した光半導体素子収納用パッケージにおいて、前記
平板部は前記メタライズ配線層の信号伝送方向に略垂直
な対向する側面間を貫通する貫通孔が前記内層接地導体
層より下側に形成されており、前記熱電冷却素子のリー
ド線が前記貫通孔を通して外部に電気的に接続されてい
ることを特徴とする。

【００１４】本発明は、平板部はメタライズ配線層の信
号伝送方向に略垂直な対向する側面を貫通する貫通孔が
内層接地導体層より下側に形成されており、熱電冷却素
子のリード線が貫通孔を通して外部に電気的に接続され
ていることから、従来存在していた熱電冷却素子のリー
ド線に接続されるメタライズ配線層を省くことができ
る。その結果、メタライズ配線層の本数を少なくして光
半導体素子用として有効に使えるので、光半導体パッケ
ージを小型化および高密度実装化でき、また実装の作業
性も向上する。

【００１５】また、熱電冷却素子のリード線を貫通孔に
通して外部に直接取り出すことができるため、従来のＭ
ｏ−Ｍｎ，Ｗ等から成るメタライズ配線層を介してリー
ド線を外部電気回路に電気的に接続する構成に比べ、低
抵抗で駆動電流を熱電冷却素子に供給できる。従って、
熱電冷却素子の消費電力が低減され、また熱電冷却素子
の高速応答も可能となる。

【００１６】さらに、従来高周波信号を伝送するメタラ
イズ配線層と同一平面で空気中にさらされていた、熱電
冷却素子の駆動電流を流すためのメタライズ配線層が省
かれ、リード線を貫通孔に通して外部電気回路に直接的
に接続することで、熱電冷却素子のリード線が誘電体に
囲まれることになる。そのため、リード線を流れる駆動
電流によって発生する電磁波が、メタライズ配線層を伝
送する高周波信号に及ぼす影響を大幅に低減できる。さ
らには、リード線を通すための貫通孔が内層接地導体層
より下側に形成されているため、リード線を流れる駆動
電流により発生する電磁波が内層接地導体層で遮断され
るため、メタライズ配線層を流れる高周波信号は影響を
受けなくなる。

【００１７】本発明の光半導体装置は、本発明の光半導
体素子収納用パッケージと、前記リード線を前記入出力
端子の平板部の前記貫通孔を通して外部に電気的に接続
して前記載置部に載置された前記熱電冷却素子と、前記
熱電冷却素子の上面に載置され前記入出力端子に電気的
に接続された光半導体素子と、前記枠体の上面に接合さ
れた蓋体とを具備したことを特徴とする。

【００１８】本発明の光半導体装置は、このような構成
により、上記の特有の作用効果を有する光半導体パッケ
ージを用いた、小型化、低消費電力化等の優れた特性を
有する光半導体装置を提供できる。

【００１９】

【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。図１は本発明の光半導体パ
ッケージについて実施の形態の例を示す斜視図であり、
図２は図１の光半導体パッケージにおける入出力端子の
実施の形態の例を示し、図２（ａ）は入出力端子の斜視
図、（ｂ）は入出力端子の貫通孔を示すものであり信号
伝送方向における断面図である。また、図３は図１の光
半導体パッケージに光半導体素子を収容したものの斜視
図である。図１において、１は基体、２は枠体、３は入
出力端子、４はシールリングであり、これらで光半導体
素子６を内部に収容するための容器（図３）が主に構成
される。

【００２０】本発明の基体１は、その上面にＬＤ，ＰＤ
等の光半導体素子６が熱電冷却素子８を間に介して載置
するための載置部１ａを有する。この基体１は、Ｆｅ−
Ｎｉ−Ｃｏ合金，Ｃｕ−Ｗ等の金属材料、アルミナ，窒
化アルミニウム，ムライト等のセラミック材料等から成
る。金属材料から成る場合、例えばＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合
金のインゴット（塊）に圧延加工や打ち抜き加工等の従
来周知の金属加工法を施すことによって所定の形状に製
作される。一方、セラミックスから成る場合、その原料
粉末に適当な有機バインダや溶剤等を添加混合しペース
ト状と成し、このペーストをドクターブレード法やカレ
ンダーロール法によってセラミックグリーンシートと成
し、しかる後、セラミックグリーンシートに適当な打ち
抜き加工を施し、これを複数枚積層し焼成することによ
って作製される。

【００２１】なお、基体１が金属材料から成る場合、そ
の表面に耐蝕性に優れかつロウ材との濡れ性に優れる金
属、具体的には厚さ０．５〜９μｍのＮｉ層と、厚さ
０．５〜５μｍのＡｕ層を順次メッキ法により被着させ
ておくのがよく、基体１が酸化腐蝕するのを有効に防止
できるとともに、基体１上面の載置部１ａに光半導体素
子６を熱電冷却素子８を間に介して強固に接着固定させ
ることができる。

【００２２】一方、基体１がセラミックスから成る場
合、光半導体素子６を熱電冷却素子８を間に介して載置
する載置部１ａに、耐蝕性に優れかつロウ材との濡れ性
に優れる金属、具体的には厚さ０．５〜９μｍのＮｉ層
と、厚さ０．５〜５μｍのＡｕ層を順次メッキ法により
被着させておくのがよく、基体１上面の載置部１ａに光
半導体素子６を熱電冷却素子８を間に介して強固に接着
固定させることができる。

【００２３】枠体２は、基体１の上面に載置部１ａを囲
繞するように取着され、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金やＦｅ−
Ｎｉ合金等の金属材料から成る。例えば、Ｆｅ−Ｎｉ−
Ｃｏ合金のインゴットをプレス加工により所定の枠状と
なすことによって製作される。

【００２４】また、枠体２には、内部に収容する光半導
体素子６との間で光信号を授受するための光ファイバ９
が挿通固定される筒状の光ファイバ固定部材１０が、枠
体２を貫通する貫通孔に銀ロウ等のロウ材を介して嵌着
接合される。この光ファイバ固定部材１０は、Ｆｅ−Ｎ
ｉ−Ｃｏ合金やＦｅ−Ｎｉ合金等の金属から成り、例え
ばＦｅ−Ｎｉ合金のインゴットをプレス加工により所定
の筒状に製作される。また、光ファイバ固定部材１０
は、光ファイバ９を挿通可能な貫通孔１０ａを有する円
筒等の筒体であり、その貫通孔１０ａに光ファイバ９の
一端を挿通させるとともにこれを半田等の接着剤やレー
ザ溶接により固定し、これにより光ファイバ９を介して
内部に収容する光半導体素子６と外部との光信号の授受
が可能となる。

【００２５】入出力端子３は、基体１および枠体２に熱
膨張係数が近似するアルミナセラミックス等のセラミッ
クスから成り、枠体２の内外に突出する平板部３ａの突
出部と枠体２に嵌着される立壁部３ｂとを有している。
また、光半導体パッケージの内外を導出するようにＭｏ
−Ｍｎ，Ｗ等から成る金属ペーストを焼結して成るメタ
ライズ配線層１１が平板部３ａ上面に被着されて、光半
導体素子６と外部電気回路基板とを電気的に接続する。

【００２６】図２（ｂ）において、入出力端子３の平板
部３ａは、メタライズ配線層１１の信号伝送方向に略垂
直な対向する側面間を貫通する貫通孔３ｃが内層接地導
体層３ｄより下側に形成される。そして、熱電冷却素子
８のリード線１３が貫通孔３ｃを通して外部に電気的に
接続されている。このリード線１３の接続は、好ましく
は以下の［１］〜［５］ような構成とすることができ
る。

【００２７】［１］貫通孔３ｃの内面にメタライズ層が
被着され、熱電冷却素子８のリード線１３が貫通孔３ｃ
に挿通されメタライズ層にロウ付けされるとともに貫通
孔３ｃがロウ材により封止された構成。

【００２８】［２］貫通孔３ｃの内面にメタライズ層が
被着され、外部電気回路等に接続された他のリード線が
貫通孔３ｃに挿通されメタライズ層にロウ付けされると
ともに貫通孔３ｃがロウ材により封止されており、他の
リード線の枠体２内側の端に熱電冷却素子８のリード線
１３が半田等により接続された構成。

【００２９】［３］貫通孔３ｃの内面にメタライズ層が
被着され、熱電冷却素子８のリード線１３がメタライズ
層の枠体２内側の端部にロウ付けされ、外部の他のリー
ド線等がメタライズ層の枠体２外側の端部にロウ付けさ
れ、かつ貫通孔３ｃがロウ材によって封止された構成。

【００３０】［４］貫通孔３ｃの内面にメタライズ層が
被着され、貫通孔３ｃ内にロウ材が充填されてビアホー
ル等の貫通導体を構成しており、その貫通導体に熱電冷
却素子８のリード線１３が埋め込まれて接続された構
成。

【００３１】［５］貫通孔３ｃの内部に貫通孔３ｃを塞
いで封止するように棒状の導電性接続部材が嵌着されて
おり、その導電性接続部材の端に熱電冷却素子８のリー
ド線１３が半田等により接続された構成。

【００３２】上記［１］〜［５］の構成とすることによ
り、リード線１３がメタライズ配線層１１を介さずに外
部電気回路に電気的に接続されるので、Ｍｏ−Ｍｎ，Ｗ
等の比較的電気抵抗の高い金属から成るメタライズ配線
層１１によって電力が損なわれていた熱電冷却素子８の
電源電流（駆動電流）は、低抵抗の金属から成るリード
線１３により電力が損なわれず、熱電冷却素子８を低消
費電力化することができる。

【００３３】特に、上記［１］の構成がより好ましく、
この場合リード線１３がメタライズ配線層１１を介さず
に光半導体パッケージ内外を挿通してそのまま外部電気
回路に接続される。従って、メタライズ配線層１１によ
って電力が損なわれていた熱電冷却素子８の電源電流
（駆動電流）は、低抵抗の金属から成るリード線１３に
より更に電力が損なわれず、熱電冷却素子８を更に低消
費電力化することができる。また、リード線１３が誘電
体に囲まれることになるため、リード線１３を流れる駆
動電流によって発生する電磁波がメタライズ配線層１１
を伝送する高周波信号に及ぼす影響を低減できる。これ
は、電界の強さが電束密度を誘電率で割ったものに等し
いということから、従来の空気中（誘電率１）での電界
強度より、例えばセラミック中（誘電率８．５）での電
界強度の方が、同じ電流に対して小さくなることによ
る。

【００３４】さらに、貫通孔３ｃは内層接地導体層３ｄ
より下側に形成されていることから、メタライズ配線層
１１を流れる高周波信号は、リード線１３を流れる駆動
電流により発生する電磁波が内層接地導体層３ｄで遮断
されるため、電磁波の影響を受けなくなる。その結果、
メタライズ配線層１１を伝送する高周波信号をノイズ等
を低減して効率よく伝送することができる。また、内層
接地導体層３ｄは、電磁波を遮断するうえで、多層構成
の平板部３ａの一層の主面の略全面に形成されているこ
とが好ましい。

【００３５】また本発明では、貫通孔３ｃを通してリー
ド線１３を直接外部に接続することができるため、従来
熱電冷却素子８の駆動電流用として使用していた２本の
メタライズ配線層１１を省いて、入出力端子３を小型化
することができる。あるいは、駆動電流用として使用し
ていた２本のメタライズ配線層１１を、他の配線用とし
て有効に用いることもできる。

【００３６】なお、内層接地導体層３ｄが複数ある場
合、最下層の内層接地導体層３ｄより下側に貫通孔３ｃ
を形成するのが好ましい。その場合、最下層の内層接地
導体層３ｄは、多層構成の平板部３ａの一層の主面の略
全面に形成されていることが好ましい。複数の内層接地
導体層３ｄの間に貫通孔３ｃがある場合、貫通孔３ｃの
太さ（断面が円形であれば直径）によっては上下の内層
接地導体層３ｄ間の距離を大きくとる必要があるため、
入出力端子３が大型化し、さらには光半導体パッケージ
の大型化につながり易くなり不利である。

【００３７】貫通孔３ｃの内面及び貫通孔３ｃの開口部
の周囲にはメタライズ層が施されており、リード線１３
を貫通孔３ｃに挿通してロウ付けする際に、貫通孔３ｃ
の内面及び平板部３ａの外側側面の貫通孔３ｃの開口部
周囲にロウ材溜まりを容易に設けることができる。その
結果、半田等のロウ材により光半導体パッケージ内部の
気密性を確保できるとともに、リード線１３を貫通孔３
ｃ内部に確実に固定することができる。

【００３８】また、貫通孔３ｃは、平板部３ｂのメタラ
イズ配線層１１の信号伝送方向に略垂直な側面の中心部
よりも下側に位置していることが好ましい。貫通孔３ｃ
がその中心部よりも上側に位置している場合、メタライ
ズ配線層１１と貫通孔３ｃとの間の距離が小さくなる。
その場合、光半導体装置となった後、基体１の両端部に
形成したネジ止め部（図示せず）を外部電気回路基板等
に強固にネジ止めして光半導体装置を固定した際、固定
前に基体１が入出力端子３等との熱膨張差により変形し
反っていたのが、基体１にネジ止めした際に基体１の反
りが強制的に戻され、入出力端子３に過大な応力が加わ
る。その結果、メタライズ配線層１１と貫通孔３ｃとの
間にクラックが発生し易くなる。即ち、貫通孔３ｃが上
記の中心部よりも上側に位置していると、貫通孔３ｃの
太さによってはメタライズ配線層１１と貫通孔３ｃとの
間の剛性が低下するからである。クラックが発生する
と、メタライズ配線層１１を流れる高周波信号の伝送特
性が低下する。

【００３９】貫通孔３ｃの断面形状は、略円形、半円
形、半長円形、略四角形等としてもよく、リード線１３
を挿入可能な種々の形状とすることができる。また、そ
の中で略四角形が製造上の観点から作り易く好ましい。
さらには、貫通孔３ｃの断面形状を、上側が内層接地導
体層３ｄに略平行な平面とされた、半円形、半長円形、
略四角形等とするのがよく、この場合リード線１３を流
れる直流の電源電流による内層接地導体層３ｄとの静電
的な容量結合が強化される。すると、内層接地導体層３
ｄの接地電位が安定化されて、メタライズ配線層１１を
伝送する高周波信号の伝送特性が良好となる。

【００４０】また、リード線１３の断面形状について
も、略円形、略四角形等の多角形としてもよく、また貫
通孔３ｃの種々の形状に合わせたものとすることができ
る。その中で略円形が貫通孔３ｃに挿入し易く好まし
い。

【００４１】リード線１３の太さに対する貫通孔３ｃの
太さ（幅または直径）の比が、１．２〜２．５であるこ
とが好ましい。１．２未満になると、リード線１３と貫
通孔３ｃとの間の隙間が狭くなり、リード線１３を貫通
孔３ｃに挿入するのが困難になったり、ロウ材溜まりの
量が少なくなってリード線１３を固定するための強度が
低下し易くなる。また２．５を超えると、メタライズ配
線層１１と貫通孔３ｃとの間の距離が近くなる。そのた
め、上述したように、光半導体装置となった後、基体１
を外部電気回路基板等に強固にネジ止めして固定した場
合、基体１の固定前の反りが強制的に戻されて入出力端
子３に過大な応力が加わり、メタライズ配線層１１と貫
通孔３ｃとの間にクラックが発生し易くなる。その結
果、メタライズ配線層１１を伝送する高周波信号の伝送
特性が低下する。

【００４２】また、貫通孔３ｃの太さについて、その出
入り口（開口部）付近を太くし、中間部を細くすること
もできる。その場合、リード線１３を貫通孔３ｃに挿入
するのが容易になり、また出入り口付近に大きなロウ材
溜りを形成できるため、リード線１３を強固に固定で
き、光半導体パッケージの気密性の保持効果が高まる。

【００４３】貫通孔３ｃの内面のメタライズ層の被覆面
積は、貫通孔３ｃの内面全面に対して２０％以上が好ま
しい。メタライズ層の被覆範囲としては、貫通孔３ｃの
内面全面に対して、全体的に均一に被覆されているので
はなく、例えばリード線１３の出入り口付近の一部分に
偏って被覆されている方がよく、出入り口付近を密閉し
て光半導体パッケージの気密性を保持し易くなる。ま
た、２０％未満になると、光半導体パッケージの気密性
が低下したり、リード線１３が貫通孔３ｃから外れ易く
なる。

【００４４】また、入出力端子３は、枠体２を貫通して
または切り欠いて形成された取付部２ａに銀ロウ等のロ
ウ材を介して嵌着接合される。

【００４５】リード端子１４は、入出力端子３のメタラ
イズ配線層１１の枠体２外側に銀ロウ等のロウ材を介し
て接合され、外部電気回路と入出力端子３との高周波信
号の入出力を行うものであり、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等
の金属材料から成る。その金属のインゴットを従来周知
の圧延加工法や打ち抜き加工法、エッチング加工法等の
金属加工法を採用することによって、所定の棒状となる
ように製作される。

【００４６】シールリング４は、枠体２上面に銀ロウ等
のロウ材で接合され入出力端子３を上方より挟持すると
ともに、上面に蓋体５をシーム溶接等により接合するた
めの接合媒体として機能し、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等の
金属から成る。

【００４７】また、メタライズ配線層１１には、外部電
気回路との高周波信号の入出力を行うために、導電性を
有するＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等の金属材料から成るリー
ド端子１４が銀ロウ等のロウ材で接合されるとともに、
枠体２内側において光半導体素子６と電気的に接続する
ためのボンディングワイヤ１２が接合される。

【００４８】そして、図３に示すように、基体１の載置
部１ａに光半導体素子６を熱電冷却素子８を間に介して
接着固定させ、光半導体素子６の各電極をボンディング
ワイヤ１２を介してメタライズ配線層１１に接続すると
ともに、熱電冷却素子８の電極に接続されたリード線１
３を貫通孔３ｃに挿入しロウ付けして電気的に接続す
る。次に、枠体２上面に蓋体５を接合し、基体１と枠体
２と入出力端子３とシールリング４および蓋体５とから
成る容器内部に光半導体素子６及び熱電冷却素子８を気
密に収容する。最後に、枠体２の一側部に形成された貫
通穴に嵌着された光ファイバ固定部材１０に光ファイバ
９の一端を挿通させるとともに、これを半田等の接着剤
やレーザ溶接によって接合し、光ファイバ９を枠体２に
固定する。これにより、最終製品としての光半導体装置
となる。そして、光ファイバ９を介して内部に収容する
光半導体素子６と外部との光信号の授受が可能となる。

【００４９】かくして、本発明は、熱電冷却素子用のメ
タライズ配線層を省くことができ、光半導体パッケージ
の小型化および実装の高密度化に寄与するとともに、実
装の作業性も向上する。また、熱電冷却素子のリード線
を直接外部電気回路に接続することができるため、低抵
抗で熱電冷却素子に駆動電流を流すことができ、消費電
力の低減を実現し熱電冷却素子のより早い応答が可能と
なる。また、熱電冷却素子のリード線が誘電体に囲まれ
た貫通孔を通ることで、メタライズ配線層を流れる高周
波信号への電磁波の影響を低減できる。さらに、貫通孔
が内層接地導体層より下側に形成されているため、メタ
ライズ配線層を流れる高周波信号は、リード線を流れる
電流により発生する電磁波が内層接地導体層で遮断され
るため、その電磁波の影響を受けなくなる。

【００５０】本発明の光半導体装置は、本発明の光半導
体パッケージと、リード線を入出力端子の平板部の貫通
孔を通して外部に電気的に接続して載置部に載置された
熱電冷却素子と、熱電冷却素子の上面に載置され入出力
端子に電気的に接続された光半導体素子と、枠体の上面
に接合された蓋体とを具備したことにより、上記作用効
果を有する光半導体パッケージを用いた、小型化、低消
費電力化等の優れた特性を有する光半導体装置を提供で
きる。この光半導体装置において、光ファイバは、光半
導体装置が外部電気回路基板等に搭載された後に設ける
こともでき、または製品としての半導体装置自体に設け
ておくこともできる。

【００５１】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内で
あれば種々の変更は可能である。例えば、図３に示すよ
うに、貫通孔３ｃから熱電冷却素子８のリード線１３を
直接外部に取り出して外部電気回路基板に接続している
ので、貫通孔３ｃ上のメタライズ配線層１１の２本を他
の配線の接続用としない場合は削除してもよい。この場
合、貫通孔３ｃの位置をずらすことにより入出力端子３
を小さくでき、光半導体パッケージを小型化できる。ま
た、貫通孔３ｃ上のメタライズ配線層１１の２本を他の
配線接続用としない場合、貫通孔３ｃと配線接続用とし
て使用しないメタライズ配線層１１との間を、平板部３
ａの外側の側面に形成されたメタライズ層により接続す
ることもできる。これにより、リード線１３を、貫通孔
３ｃとメタライズ配線層１１およびリード端子１４を介
して外部電気回路基板に接続することができる。

【００５２】

【発明の効果】本発明は、入出力端子の平板部はメタラ
イズ配線層の信号伝送方向に略垂直な対向する側面間を
貫通する貫通孔が内層接地導体層より下側に形成されて
おり、熱電冷却素子のリード線が貫通孔を通して外部に
電気的に接続されていることにより、従来存在していた
熱電冷却素子のリード線に接続されるメタライズ配線層
を省くことができる。その結果、メタライズ配線層の本
数を少なくして光半導体素子用として有効に使えるの
で、光半導体パッケージを小型化および高密度実装化で
き、また実装の作業性も向上する。

【００５３】また、熱電冷却素子のリード線を貫通孔に
通して外部に直接取り出すことができるため、従来のＭ
ｏ−Ｍｎ，Ｗ等から成るメタライズ配線層を介してリー
ド線を外部電気回路に電気的に接続する構成に比べ、低
抵抗で駆動電流を熱電冷却素子に供給できる。従って、
熱電冷却素子の消費電力が低減され、また熱電冷却素子
の高速応答も可能となる。

【００５４】さらに、従来高周波信号を伝送するメタラ
イズ配線層と同一平面で空気中にさらされていた、熱電
冷却素子の駆動電流を流すためのメタライズ配線層が省
かれ、リード線を貫通孔に通して外部電気回路に直接的
に接続することで、熱電冷却素子のリード線が誘電体に
囲まれることになる。そのため、リード線を流れる駆動
電流によって発生する電磁波が、メタライズ配線層を伝
送する高周波信号に及ぼす影響を大幅に低減できる。さ
らには、リード線を通すための貫通孔が内層接地導体層
より下側に形成されているため、リード線を流れる駆動
電流により発生する電磁波が内層接地導体層で遮断され
るため、メタライズ配線層を流れる高周波信号は影響を
受けなくなる。

【００５５】本発明の光半導体装置は、本発明の光半導
体パッケージと、リード線を入出力端子の平板部の貫通
孔を通して外部に電気的に接続して載置部に載置された
熱電冷却素子と、熱電冷却素子の上面に載置され入出力
端子に電気的に接続された光半導体素子と、枠体の上面
に接合された蓋体とを具備したにより、上記の特有の作
用効果を有する光半導体パッケージを用いた、小型化、
低消費電力化等の優れた特性を有する光半導体装置を提
供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光半導体パッケージについて実施の形
態の例を示す斜視図である。

【図２】図１の光半導体パッケージにおける入出力端子
の実施の形態の例を示し、（ａ）は入出力端子の斜視
図、（ｂ）は入出力端子の貫通孔部における断面図であ
る。

【図３】図１の光半導体パッケージに光半導体素子を収
容した構成を示す斜視図である。

【図４】従来の光半導体パッケージの斜視図である。

【図５】従来の光半導体パッケージの他の例を示す斜視
図である。

【図６】図５の光半導体パッケージにおける入出力端子
を示し、（ａ）は入出力端子の斜視図、（ｂ）は入出力
端子の切欠部における断面図である。

【図７】図４の光半導体パッケージに光半導体素子を収
容した構成を示す斜視図である。

【符号の説明】

１：基体 １ａ：載置部 ２：枠体 ２ａ：取付部 ３：入出力端子 ３ａ：平板部 ３ｂ：立壁部 ３ｃ：貫通孔 ３ｄ：内層接地導体層 ６：光半導体素子 ８：熱電冷却素子 １０：光ファイバ固定部材 １１：メタライズ配線層 １３：リード線

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上面に光半導体素子が駆動信号入力用の
   リード線を有する熱電冷却素子を介して載置される載置
   部を有する基体と、該基体の上面に前記載置部を囲繞す
   るように取着された金属製の枠体と、該枠体の一側部を
   貫通してまたは切り欠いて形成された入出力端子の取付
   部と、上面の一辺側から対向する他辺側にかけて形成さ
   れた複数のメタライズ配線層を有しかつ内層接地導体層
   を有する誘電体から成る平板部および該平板部の上面に
   前記複数のメタライズ配線層を間に挟んで接合された誘
   電体から成る立壁部から構成されるとともに前記取付部
   に嵌着された前記入出力端子と、前記枠体の他の側部に
   形成された貫通穴に嵌着された筒状の光ファイバ固定部
   材とを具備した光半導体素子収納用パッケージにおい
   て、前記平板部は前記メタライズ配線層の信号伝送方向
   に略垂直な対向する側面間を貫通する貫通孔が前記内層
   接地導体層より下側に形成されており、前記熱電冷却素
   子のリード線が前記貫通孔を通して外部に電気的に接続
   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】 請求項１記載の光半導体素子収納用パッ
   ケージと、前記リード線を前記入出力端子の平板部の前
   記貫通孔を通して外部に電気的に接続して前記載置部に
   載置された前記熱電冷却素子と、前記熱電冷却素子の上
   面に載置され前記入出力端子に電気的に接続された光半
   導体素子と、前記枠体の上面に接合された蓋体とを具備
   したことを特徴とする光半導体装置。