JP2003133461A - 光半導体素子収納用パッケージ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光半導体素子と光ファイバーとの間に位置ズ
レが生じ、光ファイバーと光半導体素子との間における
光の授受の効率が大きく低下する。 【解決手段】 上面中央部に光半導体素子Ｓの載置部１
ａを、外周部に載置部１ａを取り囲む枠部２を設けてな
り、この枠部２を貫通する光ファイバー取付け用貫通孔
６が形成された樹脂製の基体１と、枠部２を覆うように
取着される蓋体３とを具備する光半導体素子収納用パッ
ケージであって、基体１は−40〜150℃における熱膨張
係数が0.1×10^-5／℃以上0.7×10^-5／℃未満である。

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。

【０００２】

【従来の技術】従来、光通信に使用される電気信号を光
信号に変換するレーザダイオードや光信号を電気信号に
変換するフォトダイオード等の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、一般にエポキ
シ樹脂等の電気絶縁材料から成り、その上面の略中央部
に光半導体素子を載置するための載置部を有し、かつ上
面の外周部に貫通孔を設けた枠部を有する基体と、この
基体の枠部に設けた貫通孔に挿通され、樹脂等の接着材
を介して接着固定される略筒状の光ファイバー固定用部
材と、基体の枠部に両端が枠部の内外部に突出するよう
に取着され、枠部の外側に突出する一端が外部電気回路
に接続される複数個の外部リード端子と、基体の枠部上
面に封止材を介して取着され、枠部の内側を気密に封止
する蓋体とから構成されており、筒状の光ファイバー固
定用部材内部に光ファイバーを挿通させるとともに接着
材を介して固定し、次に基体の載置部上にシリコン等か
ら成る光伝送モジュール基板に実装された光半導体素子
を載置固定するとともに光半導体素子の各電極を外部リ
ード端子にボンディングワイヤ等の電気的接続手段を介
して電気的に接続させ、しかる後、枠部の上面に蓋体を
封止材を介して接合し、枠部を有する基体と蓋体とから
成る容器内部に光半導体素子を気密に収容することによ
って製品として光半導体装置が完成する。

【０００３】このような光半導体装置は、光半導体素子
に外部リード端子を介して外部電気回路から供給される
電気信号を印加し、光半導体素子に光を励起させるとと
もにこの励起した光を光ファイバーに伝達させることに
よって、あるいは光ファイバーを伝達する光を光半導体
素子に照射し、光半導体素子に照射された光に対応する
電気信号を発生させるとともにこの発生した電気信号を
外部リード端子を介し取り出すことによって光通信に使
用される。

【０００４】なお、エポキシ樹脂等の電気絶縁材料から
成る基体は、通常、トランスファモールド法を採用する
ことによって、具体的にはビスフェノールＡ型やＯ-ク
レゾールノボラック型等のエポキシ樹脂と、硬化剤や可
撓化剤・難燃化助剤・着色剤・離型剤等とから成るタブ
レットを所定金型内に溶融・注入するとともにこれを15
0〜200℃の温度で熱硬化させることによって製作されて
いる。

【０００５】しかしながら、このような光半導体素子収
納用パッケージにおいては、基体がエポキシ樹脂により
形成されており、エポキシ樹脂は一般にその内部に可撓
化剤が５重量％程度と多量に含まれているために、基体
の曲げ弾性率が1400〜1700ｋｇ／ｍｍ²と低く、０〜300
℃の熱膨張係数が1.7×10^-5〜2.5×10^-5／℃となってお
り、基体の載置部上にガリウム−砒素（ＧａＡｓ）から
成る光半導体素子を実装した光伝送モジュール基板を載
置固定した場合には、ＧａＡｓの熱膨張係数が0.9×10
^-5／℃程度であるため、基体や光半導体素子に熱が作用
すると両者の熱膨張係数が相違することとなり両者間に
大きな熱応力が発生し、この熱応力により、光伝送モジ
ュール基板が変形して基板に搭載されている光半導体素
子と光ファイバーとの間に位置ずれが生じ、光ファイバ
ーと光半導体素子とを正確に対向させることができなく
なって両者間における光の授受の効率が大きく低下して
しまうという問題点を有していた。

【０００６】また、基体枠部に固定されるファイバー素
線（石英ガラス）と樹脂製基体の熱膨張係数差によって
生じる応力集中によってファイバー素線にクラックが発
生したり、光半導体素子と光ファイバーとの間に位置ず
れが生じ、その結果、光ファイバーと光半導体素子との
間における光授受の効率が大きく低下してしまうという
問題点も有していた。

【０００７】さらに、光ファイバーと接着剤との間に剥
離が生じ容器内部の気密封止が破れ、その結果、光半導
体素子を長期間にわたり正常かつ安定に動作させること
ができないという問題点も有していた。

【０００８】このような問題点を解決するために、例え
ば特開平11-64689号公報には、弾性率が2000ｋｇ／ｍｍ
²以上、０〜300℃の平均熱膨張係数が0.7×10^-5〜1.1×
10^-5／℃の特性を持つ樹脂の基体への適用が示されてい
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】近年、大量廉価生産に
適しているという観点から、従来ではメタルパッケージ
やセラミックの気密封止法が用いられていた高速伝送シ
ステムにおいても樹脂製基体を有する光半導体素子収納
用パッケージの適用が要求されるようになってきた。ま
た、光半導体素子収納用パッケージの使用環境において
も、−40℃の低温環境から85℃の高温環境まで幅広い環
境下で正常に動作させることが要求されている。

【００１０】このような要求に対して、特開平11-64689
号公報に記載された光半導体素子収納用パッケージは、
高速伝送システムにおいては光半導体素子は伝送速度の
高速化・変換効率に応じた多量の熱を発するので、光半
導体素子と光ファイバーとの光結合に関して、位置ずれ
を生じて伝送効率が低下してしまうという問題点を有し
ていた。

【００１１】また、光半導体素子と光ファイバーの光軸
を高精度に位置合せすることが難しく、光半導体素子、
特にフォトダイオードにおいてはその受光面積を大きく
し、光ファイバーからの光信号がフォトダイオードに入
射し易いようにしているのが一般的であったが、このよ
うに受光面積を大きくすると伝送速度が遅くなるため、
高速伝送システムにおいては受光面積を小さくする必要
がある。しかしながら、従来の樹脂製の基体を持つ光半
導体素子収納用パッケージを高速伝送システムに適用し
た場合、受光面積を小さくすると光ファイバーからの光
信号が受光面に入射しにくくなるため、光ファイバーと
受光面とのずれを極力小さくする必要があるが、−40℃
の低温環境から85℃の高温環境まで外部環境の温度変化
が生じた場合、光ファイバーと受光面との間で熱応力に
起因して発生する両者の光軸の位置ずれが大きくなって
しまい、光ファイバーと光半導体素子との間における光
授受の効率が大きく低下してしまうという問題点も有し
ていた。

【００１２】さらに、従来の光半導体素子収納用パッケ
ージにおいては、基体がエポキシ樹脂から成り、このエ
ポキシ樹脂は耐湿性に劣るため基体と蓋体とから成る容
器内部に光半導体素子等を気密に収納した後、大気中に
含まれる水分が基体を通して光半導体素子等が収納され
ている凹部内に入り込み易く、凹部内に水分が入り込む
と光半導体素子の電極やボンディングワイヤ等に酸化腐
食が発生し、電極やボンディングワイヤに断線が発生し
て光半導体装置としての機能が喪失するという問題点も
有していた。

【００１３】このような問題点に対して、熱応力が作用
した場合の基体の変形、および光半導体素子と光ファイ
バーとの位置ずれの関係を鋭意検討した結果、光半導体
素子自体の熱膨張係数の影響は小さく、むしろ光半導体
素子を載置固定する熱膨張係数が0.3×10^-5／℃程度の
シリコン等から成る光伝送モジュール基板と基体との熱
膨張係数の整合が重要であることが分かってきた。すな
わち、樹脂製の基体と光半導体素子を搭載する実装基板
との熱膨張係数が相違する場合、両者間に大きな熱応力
が発生し、この熱応力により、光伝送モジュール基板が
変形して基板に搭載されている光半導体素子と光ファイ
バーとの間に位置ずれが生じ、両者を正確に対向させる
ことができなくなり、光ファイバーと光半導体素子との
間における光の授受の効率が大きく低下してしまうこと
になる。

【００１４】本発明は上記問題点に鑑み案出されたもの
であり、その目的は、光半導体素子を載置固定するシリ
コン等から成る光伝送モジュール基板と基体との熱膨張
係数の整合を行い、高速システムにおいても光ファイバ
ーと光半導体素子とを常に正確に対向させ、光ファイバ
ーと光半導体素子との間における光の授受を高効率にす
るとともに内部に収容する光半導体素子を長期間にわた
り正常、かつ安定に作動させることができる光半導体素
子収納用パッケージを提供することにある。

【００１５】

【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、上面中央部に光半導体素子の載置部
を、外周部に載置部を取り囲む枠部を設けて成り、この
枠部を貫通する光ファイバー取付け用貫通孔が形成され
た樹脂製の基体と、枠部の上面に載置部を覆うように取
着される蓋体とを具備する光半導体素子収納用パッケー
ジであって、基体は−40〜＋150℃における熱膨張係数
が0.1×10^-5／℃以上0.7×10^-5／℃未満であることを特
徴とするものである。

【００１６】また、本発明の光半導体素子収納用パッケ
ージは、上記構成において、基体の内部に、表面に半径
が10乃至100オングストロームの細孔を有する吸湿材が
１乃至50重量％含有されていることを特徴とするもので
ある。

【００１７】本発明の光半導体素子収納用パッケージに
よれば、樹脂製の基体の−40〜＋150℃における熱膨張
係数を0.1×10^-5／℃以上0.7×10^-5／℃未満としたこと
から、光半導体素子収納用パッケージ内部に光半導体素
子と光ファイバーを搭載するシリコン等から成る光伝送
モジュール基板を固定して光半導体装置として高速伝送
システムに適用した場合に、光半導体素子が伝送速度の
高速化・変換効率に応じた多量の熱を発生したとして
も、光伝送モジュール基板と基体との熱膨張係数が近い
ことから、熱膨張係数差によって生じる応力により光伝
送モジュール基板が変形することがなく、その結果、光
ファイバーと光半導体素子とを常に正確に対向させて、
両者間における光の授受の効率を高いものとなすことが
できる。また、高速伝送のために、光半導体素子収納用
パッケージに搭載される光半導体素子の受光面積を小さ
くした場合においても、−40℃の低温環境から85℃の高
温環境までの外部環境の温度範囲において、光伝送モジ
ュール基板と基体との熱膨張係数が近似することから、
熱膨張係数差によって生じる応力により光伝送モジュー
ル基板が変形することがなく、光ファイバーと光半導体
素子とを常に正確に対向させて、両者間における光の授
受の効率を高いものとなすことができる。

【００１８】さらに、ファイバー素線（石英ガラス）と
基体の熱膨張係数が近似していることから、応力集中に
よって光ファイバーにクラックが発生したり、光半導体
素子と光ファイバーとの間に位置ずれが生じることはな
く、これによって基体に固定されている光半導体素子と
光ファイバーはその各々の位置が正確となり、光ファイ
バーと光半導体素子とを常に正確に対向させて、両者間
における光の授受の効率を高いものとなすことが可能に
なる。また、光ファイバーと接着剤との間に剥離が生じ
容器内部の気密封止が破れることもなく、その結果、光
半導体素子を長期間にわたり正常かつ安定に動作させる
ことができる。

【００１９】また、本発明の光半導体素子収納用パッケ
ージによれば、基体を耐衝撃性に優れた有機樹脂で形成
したことから基体に外部より衝撃力が印加されても破損
を発生することは殆どなく、その結果、基体と蓋体とか
ら成る容器の気密封止の信頼性が大きく向上し、容器内
部に収容する光半導体素子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。

【００２０】さらに、本発明の光半導体素子収納用パッ
ケージによれば、基体の内部に、表面に半径が10乃至10
0オングストロームの細孔を有する吸湿材を１乃至50重
量％含有させたことから、大気中に含まれる水分が基体
を介して内部に浸入しようとしてもその浸入は吸湿材に
よって有効に阻止され、その結果、内部に浸入した水分
によって光半導体素子の電極やボンディングワイヤ等の
電気的接続手段、あるいは外部リード端子に酸化腐蝕が
発生することはなく、光半導体素子を常に正常、かつ安
定に作動させることが可能となる。

【００２１】

【発明の実施の形態】次に、本発明の光半導体素子収納
用パッケージを添付の図面に基づき詳細に説明する。図
１は、本発明の光半導体素子収納用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、実施の形態の
一例の他の例を示す断面図である。これらの図におい
て、１は基体、２は基体１の上面の外周部に形成された
枠部、３は蓋体であり、主にこれらで、内部に光半導体
素子Ｓを収容するための容器が構成される。

【００２２】基体１は光半導体素子Ｓを搭載するための
支持部材としての機能を有し、その上面の略中央部に光
半導体素子Ｓを載置するための載置部１ａを有してお
り、この載置部１ａ上にはシリコン等から成る光伝送モ
ジュール基板Ｌに実装された光半導体素子Ｓが載置固定
される。

【００２３】また、基体１は、その上面の外周部に光半
導体素子Ｓが載置される載置部１ａを取り囲むようにし
て枠部２が形成されている。枠部２は、内側に光半導体
素子Ｓを収容するための空所を形成するとともに、その
内外部を貫通するように光ファイバー７の取付け用貫通
孔６が形成され、挿通される光ファイバー７を支持する
作用をなす。

【００２４】このような基体１は、例えば、エポキシ樹
脂等の有機樹脂から成り、−40〜150℃における熱膨張
係数が0.1×10^-5／℃以上0.7×10^-5／℃未満となってお
り、このことが重要である。

【００２５】本発明の光半導体素子収納用パッケージに
よれば、枠部２を有する基体１の−40〜＋150℃におけ
る熱膨張係数を0.1×10^-5／℃以上0.7×10^-5／℃未満と
したことから、光半導体素子収納用パッケージ内部に光
半導体素子Ｓと光ファイバー７を搭載するシリコン等か
ら成る光伝送モジュール基板Ｌを固定して光半導体装置
として高速伝送システムに適用した場合に、光半導体素
子Ｓが伝送速度の高速化・変換効率に応じた熱を発した
としても、光伝送モジュール基板Ｌと基体１との熱膨張
係数が近いことから、熱膨張係数差によって生じる応力
により光伝送モジュール基板Ｌが変形することがなく、
光ファイバー７と光半導体素子Ｓとを常に正確に対向さ
せて、両者間における光の授受の効率を高いものとなす
ことが可能になる。また、高速伝送のために、この光半
導体素子収納用パッケージに搭載される光半導体素子Ｓ
の受光面積を小さくした場合に、−40℃の低温環境から
85℃の高温環境までの外部環境の温度範囲において、光
伝送モジュール基板Ｌと基体１との熱膨張係数が近似す
ることから、熱膨張係数差によって生じる応力により光
伝送モジュール基板Ｌが変形することがなく、光ファイ
バー７と光半導体素子Ｓとを常に正確に対向させて、両
者間における光の授受の効率を高いものとなすことがで
きる。

【００２６】さらに、ファイバー素線（石英ガラス）と
基体１の熱膨張係数が近似していることから、応力集中
によって光ファイバー７にクラックが発生したり、光半
導体素子Ｓと光ファイバー７との間に位置ずれが生じる
ことはなく、これによって基体１に固定されている光半
導体素子Ｓと光ファイバー７はその各々の位置が正確と
なり、光ファイバー７と光半導体素子Ｓとを常に正確に
対向させて、両者間における光の授受の効率を高いもの
となすことが可能になる。また、光ファイバー７と接着
剤との間に剥離が生じ容器内部の気密封止が破れること
もなく、その結果、光半導体素子Ｓを長期間にわたり正
常かつ安定に動作させることができる。

【００２７】さらに、上面の外周部に枠部２を有する基
体１は、エポキシ樹脂等の有機樹脂から成り、耐衝撃性
に優れていることから枠部２を有する基体１に外部より
衝撃力が印加されても枠部２を有する基体１に破損が発
生することは殆どなく、その結果、枠部２を有する基体
１と蓋体３とから成る容器の気密封止の信頼性が大きく
向上し、容器内部に収容する光半導体素子Ｓ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。

【００２８】このような外周部に枠部２を有する基体１
は、例えば、エポキシ樹脂から成る場合、トランスファ
モールド法を採用することによって、具体的には所定金
型内にビスフェノールＡ型やＯ-クレゾールノボラック
型・ビフェニル型等のエポキシ樹脂と、無機充填剤（フ
ィラー）とその他の硬化剤・可撓化剤・難燃化助剤・着
色剤・離型剤等から成るタブレットを溶融・注入すると
ともにこれを150〜200℃の温度で熱硬化させることによ
って製作される。

【００２９】なお、可撓化剤の量を1.5重量％以下、あ
るいは無機充填剤を70〜97重量％程度含有させておくこ
とによって、外周部に枠部２を有する基体１の−40〜＋
150℃における熱膨張係数を0.1×10^-5／℃以上0.7×10
^-5／℃未満となすことができる。

【００３０】このような範囲の低熱膨張係数をエポキシ
樹脂で達成するためには、上述のようにフィラーを70〜
97重量％の高充填にする必要があるが、このようなフィ
ラーを多量に配合する手法としては、フィラーの形状・
粒度分布・比表面積等を調整した最密充填型の充填方法
が必要となる。

【００３１】このようなフィラーは、特に制限されるも
のではないが、機械的性質・電気的性質・熱的性質・表
面性状・燃焼性などの改良やコスト低減などのために用
いられる公知のものであればよく、例えば、シリカやマ
イカ・アルミナ・水和アルミナ・ベントナイト・チタン
酸バリウム・炭酸カルシウム・クレー・タルク・蛭石・
石膏・ガラス粉・珪酸アルミニウム・珪酸カルシウム・
炭化珪素・窒化珪素などが挙げられ、いずれか単独また
はこれらの混合物が用いられる。

【００３２】また、フィラーの粒子径は、0.01〜100μ
ｍが好ましく、さらに粒径分布が最密充填に近くなるよ
うに、粗粒子とミクロン微粒子とが適当な比率で混在す
ることが好ましい。フィラーの形状・材質としては、最
密充填を図り樹脂の粘度上昇を抑制する目的から球状シ
リカが好ましく、その混合量はフィラーとエポキシ樹脂
結合材との合計量に対して70〜97重量％であることが必
要であり、フィラー本来の特性が十分に発現される点か
らはその比重にも依存するが、フィラーは80〜96重量％
であることが好ましい。フィラーが70重量％未満では本
発明の熱膨張係数が達成できず、97重量％を超えるとエ
ポキシ樹脂の原料粉末をトランスファモールドすること
によって基体１を形成する際、エポキシ樹脂の流動性が
悪くなって所望形状の基体１が得られなくなる可能性が
あるばかりか、樹脂の結合能力が不十分となり、基体の
実用強度が不十分となる傾向がある。

【００３３】このような基体１は、その熱膨張係数が0.
1×10^-5／℃未満あるいは0.7×10^-5／℃以上では、光伝
送モジュール基板Ｌと基体１との熱膨張係数差が大きく
なり、両者間に大きな熱応力が発生するため、光伝送モ
ジュール基板Ｌが変形してこれに搭載されている光半導
体素子Ｓと光ファイバー７との間に位置ずれが生じ、光
ファイバー７と光半導体素子Ｓとを正確に対向させるこ
とができなくなって両者間における光の授受の効率が大
きく低下してしまう傾向がある。従って、基体１の熱膨
張係数は0.１×10^-5／℃以上0.7×10^-5／℃未満である
ことが必要であり、その温度範囲は、長期信頼性から-4
0〜＋85℃の温度範囲で光の授受の効率の大きな低下が
ないことが要求されるとともに、光半導体装置の組立時
に樹脂等から成る接着剤９を熱硬化させるなどの組立工
程上の熱負荷が加わるため、好ましくは-40〜＋150℃の
範囲で熱膨張係数が0.1×10^-5／℃以上0.7×10^-5／℃未
満に保持されることが望ましい。

【００３４】また、基体１は、その内部に、表面に半径
が10乃至100オングストロームの細孔を有する吸湿材を
1.0乃至50重量％含有させておくと、大気中に含まれる
水分が枠部２を有する基体１を介して内部に浸入しよう
としてもその浸入は吸湿材によって有効に阻止され、そ
の結果、内部に浸入した水分によって光半導体素子Ｓの
電極や後述するボンディングワイヤ等の電気的接続手段
５、あるいは外部リード端子４に酸化腐蝕が発生するこ
とはなく、光半導体素子Ｓを常に正常、かつ安定に作動
させることが可能となる。従って、枠部２を有する基体
１はその内部に、表面に半径が10乃至100オングストロ
ームの細孔を有する吸湿材を１乃至50重量％含有させて
おくことが好ましい。

【００３５】なお、ここで吸湿材とは、温度が50℃の高
温槽中に24時間放置した粉末を温度が25℃で相対湿度が
90％の高温高湿槽中に24時間放置した後の重量が、放置
する前の重量に対して２％以上増加する材料を指す。

【００３６】なお、基体１に吸湿材を含有させるには、
トランスファモールド法により基体１を形成する際に、
エポキシ樹脂の原料粉末にあらかじめ球状のシリカ粒子
等の吸湿材を所定量含有させておくことによって、基体
１の内部に吸湿材を含有させることができる。このと
き、吸湿材と他のフィラーとの合計量がエポキシ樹脂と
の合計量に対して70〜97重量％であることが必要であ
る。

【００３７】また、吸湿材表面の細孔半径は、10オング
ストローム未満であると基体１に浸入した水分を吸湿材
に完全に吸着させることが困難となる傾向があり、100
オングストロームを超えると吸湿材の比重が軽くなり、
吸湿材を基体１の全体に分散含有させることが困難とな
る傾向がある。従って、基体１の内部に吸湿材を含有さ
せておく場合、吸湿材表面の細孔半径は10乃至100オン
グストロームの範囲としておくことが好ましい。

【００３８】さらに、吸湿材表面の細孔は、全容積が0.
1乃至2.0ｍｌ／ｇとなるように形成されており、この細
孔によって基体１に浸入した少量の水分を完全に吸着
し、水分が光半導体素子Ｓやボンディングワイヤにまで
浸入し、水分が接触するのを防止する。

【００３９】なお、この吸湿材に形成する細孔は、その
全容積が0.1ｍｌ／ｇ未満であると基体１に浸入した水
分を完全に吸着させることができず、また2.0ｍｌ／ｇ
を超えると金型を用いて基体１を形成する際の成形性が
悪くなって所定形状の基体１が得られなくなる傾向があ
る。従って、吸湿材に形成する細孔は、その全容積が0.
1乃至2.0ｍｌ／ｇの範囲が好ましい。

【００４０】また、吸湿材は直径が１乃至10μｍの球状
と成しておくと、基体１への埋入が基体１の全体にわた
って均一、かつ高密度となり、これによって基体１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。従って、基体１に埋入される吸湿材は直径が１乃至
10μｍの球状と成しておくことが好ましい。

【００４１】このような細孔を有する吸湿材は、例えば
まず、珪酸アルカリ金属やアルミン酸アルカリ金属・シ
リカゾル等の出発原料を混合するとともにこれを約80〜
120℃の温度で水熱反応を起こさせてゼオライト（アル
ミニウムとシリコンから成る）の結晶を析出させ、次に
ゼオライトと珪酸アルカリ金属とを含有する水性スラリ
ーを作成するとともにこのスラリーに酸を添加してゼオ
ライトから成る芯体に非晶質シリカから成る多孔質の被
覆層を被着させた被覆粒子を形成し、しかる後、この被
覆粒子に酸を作用させ、被覆粒子のゼオライト中のアル
カリ金属成分およびアルミニウム成分の一部を溶出させ
ることによって形成される。

【００４２】また、吸湿材の含有量が１重量％未満であ
ると、基体１における水分の通過が有効に阻止されなく
なる傾向があり、50重量％を超えるとエポキシ樹脂の原
料粉末をトランスファモールドすることによって基体１
を形成する際、エポキシ樹脂の流動性が悪くなって所望
形状の枠部２を有する基体１が得られなくなる傾向があ
る。従って、基体１の内部に吸湿材を含有させておく場
合、吸湿材の含有量は１乃至50重量％の範囲としておく
ことが好ましい。

【００４３】さらに、基体１の枠部２には両端が枠部２
の内外に突出する複数個の外部リード端子４が取着され
ており、この外部リード端子４の枠部２内側に突出する
領域に光半導体素子Ｓの各電極をボンディングワイヤ等
の電気的接続手段５を介して接続し、枠部２の外側に突
出する領域を外部電気回路（図示せず）に電気的に接続
することにより、光半導体素子Ｓの各電極が外部リード
端子４を介し外部電気回路に電気的に接続されることと
なる。

【００４４】このような外部リード端子４は、鉄−ニッ
ケル−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−ニッケル−コバルト合金等から成
るインゴット（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所定の形成に
形成される。

【００４５】また、外部リード端子４の枠部２への取着
は枠部２を有する基体１をトランスファモールド成形法
等の方法により形成する際にあらかじめ金型内の所定位
置に外部リード端子４をセットしておくことによって、
枠部２の所定位置に両端を枠部２の内外部に突出させた
状態で一体的に取着される。

【００４６】さらに、外部リード端子４は、その露出す
る外表面に良導電性で耐蝕性に優れ、かつろう材との濡
れ性が良好なニッケルや金等の金属をめっき法により所
定厚み（１〜20μｍ）に被着させておくと、外部リード
端子４の酸化腐蝕を有効に防止することができるととも
に外部リード端子４とボンディングワイヤ等の電気的接
続手段５との接続および外部リード端子４と外部電気回
路との接続信頼性を高いものとなすことができる。従っ
て、外部リード端子４はその露出する表面に良導電性で
耐蝕性に優れ、かつろう材と濡れ性の良いニッケルや金
等の金属をめっき法により１〜20μｍの厚みに被着させ
ておくことが好ましい。

【００４７】また、基体１の枠部２には貫通する光ファ
イバー７の取付け用貫通孔６が形成されている。この光
ファイバーの取付け用貫通孔６には光ファイバー７がそ
の先端を光半導体素子Ｓと対向するように挿通され、し
かる後、光ファイバー７の外表面に被着された光ファイ
バー保護部材８と光ファイバー７の取付け用貫通孔６の
内面部とを樹脂等から成る接着剤９を介し接着すること
によって、光ファイバー７はその先端が光半導体素子Ｓ
と対向した状態で光ファイバー７の取付け用貫通孔６に
固定される。この光ファイバー７は光半導体素子Ｓが発
する光を外部に伝達する、あるいは外部から光を光半導
体素子Ｓに伝達するための光の伝達路として作用する。

【００４８】なお、図２に断面図で示すように、光ファ
イバー７の取付けにおいては、筒状の光ファイバー固定
用部材10を一端が枠部２の内側に、他端が枠部２の外側
に突出させた状態で一体的に取着してもよい。このよう
な筒状の光ファイバー固定用部材10は光ファイバー７の
先端を光半導体素子Ｓに対向させた状態で固定する作用
をなし、その内部に光ファイバー７がその先端を光半導
体素子Ｓと対向するように挿通され、しかる後、光ファ
イバー７の外表面に被着された光ファイバー保護部材８
と光ファイバー固定用部材10の外端部とを樹脂等から成
る接着剤９を介し接着することによって光ファイバー７
はその先端が光半導体素子Ｓと対向した状態で筒状の光
ファイバー固定用部材10に固定される。

【００４９】このような筒状の光ファイバー固定用部材
10は、例えば、鉄−ニッケル−コバルト合金や鉄−ニッ
ケル合金等の金属材料から成り、鉄−ニッケル−コバル
ト合金等に従来周知の圧延加工法やプレス成形法等の金
属加工を施すことによって内径がφ1.0ｍｍ、外形がφ
2.0ｍｍ程度の筒状に製作され、その露出する外表面に
耐蝕性に優れるニッケルや金等の金属をめっき法により
１〜20μｍの厚みに被着させておくと、光ファイバー固
定用部材10の酸化腐蝕を有効に防止することができる。
なお、筒状の光ファイバー固定用部材10の枠部２への取
着は枠部２を有する基体１をトランスファモールド法よ
り形成する際に、あらかじめ金型内の所定位置に光ファ
イバー固定用部材10をセットしておくことによって行な
われる。

【００５０】そして、基体１の上面の外周部に設けた枠
部２上には有機樹脂等から成る封止材を介して蓋体３が
接合され、蓋体３で枠部２の内側を塞ぐことよって枠部
２を有する基体１と蓋体３とで構成される容器内に光半
導体素子Ｓが気密に収容される。

【００５１】このような蓋体３は有機樹脂や鉄−ニッケ
ル−コバルト合金あるいは鉄−ニッケル合金等の金属材
料から成り、従来周知の形成方法によって所定の板状に
形成される。

【００５２】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の載置部１ａに光伝送モジュー
ル基板Ｌに実装させた光半導体素子Ｓを載置固定させる
とともに光半導体素子Ｓの各電極を所定の外部リード端
子４にボンディングワイヤ等の電気的接続手段５を介し
て電気的に接続し、次に枠部２を貫通する光ファイバー
の取付け用貫通孔６に光ファイバー７を挿通させ、その
先端を光半導体素子Ｓと対向するようにして固定し、し
かる後、枠部２の上面に蓋体３を封止材を介して接合さ
せ、枠部２を有する基体１と蓋体３とから成る容器内部
に光半導体素子Ｓを気密に収容することによって製品と
しての光半導体装置が完成する。

【００５３】かかる光半導体装置は、光半導体素子Ｓに
外部リード端子４を介して外部電気回路から供給される
電気信号を印加し、光半導体素子Ｓに光を励起させると
ともに励起した光を光ファイバー７に伝達させることに
よって、あるいは光ファイバー７を伝達する光を光半導
体素子Ｓに照射し、光半導体素子Ｓに照射された光に対
応する電気信号を発生させるとともに発生した電気信号
を外部リード端子４を介し取り出すことによって光通信
に使用される。

【００５４】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る。

【００５５】

【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、樹脂製の基体の−40〜＋150℃における熱膨
張係数を0.1×10^-5／℃以上0.7×10^-5／℃未満としたこ
とから、光半導体素子収納用パッケージ内部に光半導体
素子と光ファイバーを搭載するシリコン等から成る光伝
送モジュール基板を固定して光半導体装置として高速伝
送システムに適用した場合に、光半導体素子が伝送速度
の高速化・変換効率に応じた熱を発したとしても、光伝
送モジュール基板と基体との熱膨張係数が近いことか
ら、熱膨張係数差によって生じる応力により光伝送モジ
ュール基板が変形することがなく、その結果、光ファイ
バーと光半導体素子とを常に正確に対向させて、両者間
における光の授受の効率を高いものとなすことができ
る。また、高速伝送のために、光半導体素子収納用パッ
ケージに搭載される光半導体素子の受光面積を小さくし
た場合においても、−40℃の低温環境から85℃の高温環
境までの外部環境の温度範囲において、光伝送モジュー
ル基板と基体との熱膨張係数が近似することから、熱膨
張係数差によって生じる応力により光伝送モジュール基
板が変形することがなく、光ファイバーと光半導体素子
とを常に正確に対向させて、両者間における光の授受の
効率を高いものとなすことができる。

【００５６】さらに、ファイバー素線（石英ガラス）と
基体の熱膨張係数が近似していることから、応力集中に
よって光ファイバーにクラックが発生したり、光半導体
素子と光ファイバーとの間に位置ずれが生じることはな
く、これによって基体に固定されている光半導体素子と
光ファイバーはその各々の位置が正確となり、光ファイ
バーと光半導体素子とを常に正確に対向させて、両者間
における光の授受の効率を高いものとなすことが可能に
なる。また、光ファイバーと接着剤との間に剥離が生じ
容器内部の気密封止が破れることもなく、その結果、光
半導体素子を長期間にわたり正常かつ安定に動作させる
ことができる。

【００５７】また、本発明の光半導体素子収納用パッケ
ージによれば、基体を耐衝撃性に優れた有機樹脂で形成
したことから基体に外部より衝撃力が印加されても破損
を発生することは殆どなく、その結果、基体と蓋体とか
ら成る容器の気密封止の信頼性が大きく向上し、容器内
部に収容する光半導体素子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。

【００５８】さらに、本発明の光半導体素子収納用パッ
ケージによれば、基体の内部に、表面に半径が10乃至10
0オングストロームの細孔を有する吸湿材を１乃至50重
量％含有させたことから、大気中に含まれる水分が基体
を介して内部に浸入しようとしてもその浸入は吸湿材に
よって有効に阻止され、その結果、内部に浸入した水分
によって光半導体素子の電極やボンディングワイヤ等の
電気的接続手段、或いは外部リード端子に酸化腐蝕が発
生することはなく、光半導体素子を常に正常、かつ安定
に作動させることが可能となる。

【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実施
の形態の一例を示す断面図である。

【図２】本発明の光半導体素子収納用パッケージの実施
の形態の他の例を示す断面図である。

【符号の説明】

１・・・・・・・・・基体 １ａ・・・・・・・・載置部 ２・・・・・・・・・枠部 ３・・・・・・・・・蓋体 ６・・・・・・・・・光ファイバーの取付け用貫通孔 ７・・・・・・・・・光ファイバー Ｓ・・・・・・・・・光半導体素子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 31/0232 Ｈ０１Ｌ 31/02 Ｂ Ｈ０１Ｓ 5/022 Ｃ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上面中央部に光半導体素子の載置部を、
   外周部に前記載置部を取り囲む枠部を設けて成り、該枠
   部を貫通する光ファイバー取付け用貫通孔が形成された
   樹脂製の基体と、前記枠部の上面に前記載置部を覆うよ
   うに取着される蓋体とを具備する光半導体素子収納用パ
   ッケージであって、前記基体は−４０〜＋１５０℃にお
   ける熱膨張係数が０．１×１０^-5／℃以上０．７×１０
   ^-5／℃未満であ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】 前記基体の内部に、表面に半径が１０乃
   至１００オングストロームの細孔を有する吸湿材が１乃
   至５０重量％含有されてい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。