JP2004031378A - 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
光半導体素子収納用パッケージおよび光半導体装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004031378A JP2004031378A JP2002180709A JP2002180709A JP2004031378A JP 2004031378 A JP2004031378 A JP 2004031378A JP 2002180709 A JP2002180709 A JP 2002180709A JP 2002180709 A JP2002180709 A JP 2002180709A JP 2004031378 A JP2004031378 A JP 2004031378A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical semiconductor
- semiconductor element
- base
- hole
- package
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/4805—Shape
- H01L2224/4809—Loop shape
- H01L2224/48091—Arched
Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
- Light Receiving Elements (AREA)
Abstract
【課題】光半導体素子に対する透光性部材の位置精度を良好に維持でき、また透光性部材に成型時の樹脂のバリが付着するのを防止するとともに、透光性部材にクラック等の損傷が発生しないようにす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。
【解決手段】光半導体素子収納用パッケージは、上面に形成された凹部の底面に光半導体素子8を上面に載置する凸部1aが設けられている基体1と、凹部1aから基体1の外側面にかけて形成された貫通孔2aと、貫通孔2aの内周面の軸方向の中央部に嵌め込まれ、中央部に貫通孔6aが形成された金属部材6と、金属部材6の貫通孔6aに接合された透光性部材6bとを具備している。
【選択図】 図1
【解決手段】光半導体素子収納用パッケージは、上面に形成された凹部の底面に光半導体素子8を上面に載置する凸部1aが設けられている基体1と、凹部1aから基体1の外側面にかけて形成された貫通孔2aと、貫通孔2aの内周面の軸方向の中央部に嵌め込まれ、中央部に貫通孔6aが形成された金属部材6と、金属部材6の貫通孔6aに接合された透光性部材6bとを具備している。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信分野等に用いられ、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および光半導体装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、光通信分野に使用されて電気信号を光信号に変換する半導体レーザ(LD)や光信号を電気信号に変換するフォトダイオード(PD)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(以下、半導体パッケージともいう)を図2に示す。
【0003】
同図に示すように、半導体パッケージは、アルミナ(Al2O3)セラミックス等のセラミックスまたはエポキシ樹脂やポリフェニレンサルファイト(PPS)や液晶ポリマー(LCP)等から成るエンジニアプラスチック等の電気絶縁材料から成り、上面に形成された凹部の底面の中央部に光半導体素子28を載置するための凸部21aを有し、側壁部22に貫通孔22aを設けた基体21と、貫通孔22aの内側に取付された集光レンズ等としての透光性部材26と、両端が側壁部22の内外に突出するように取着され、側壁部22の外側に突出する一端が外部電気回路に電気的に接続される複数の外部リード端子24とから基本的に構成される。なお、側壁部22を別体の枠部とし、その枠部を平板状の基体21の上面の外周部に接合する場合もある。
【0004】
また、基体21の側壁部22の上面に樹脂接着材等の封止材を介して取着され、内部を気密に封止する蓋体23を設けることにより光半導体装置となる。即ち、基体21の凸部21a上に光半導体素子28を載置固定するとともに光半導体素子28の各電極を外部リード端子24にボンディングワイヤ25等の接続手段を介して電気的に接続させ、しかる後、側壁部22の上面に蓋体23を封止材を介して接合し、基体21と蓋体23とから成る容器内部に光半導体素子28を収容することによって製品として光半導体装置となる。
【0005】
なお、基体21はエポキシ樹脂やエンジニアプラスチック等によりインジェクションモールド法やトランスファモールド法によって一体的に成型され、その際複数の外部リード端子24と貫通孔22aに設けられた透光性部材26は、成型時に基体21に組み込まれた状態で設けることができる。また基体21は、全体をセラミックスで作製する、または底板部をセラミックスで作製し側壁部22をFe−Ni−Co合金等の金属で構成する、または底板部を銅(Cu)−タングステン(W)等で作製し側壁部22をFe−Ni−Co合金等の金属で構成するといった方法で作製することもできる。
【0006】
この光半導体装置は、光半導体素子28に外部リード端子24を介して外部電気回路から供給される駆動信号を印加し、光半導体素子28に光を励起させるとともに励起した光を光ファイバ27で伝達させることによって、または光ファイバ27を伝達する光を光半導体素子28に受光させ、光半導体素子28により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24を介して外部に取り出すことによって作動する。このような光半導体装置は光通信分野に多用される。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の光半導体パッケージにおいては、基体21と複数の外部リード端子24と貫通孔22aに設けられた透光性部材26とが、エポキシ樹脂等の樹脂を成型することにより一体的に構成されており、光半導体素子28に対する透光性部材26の位置精度は良いのであるが、樹脂に直接透光性部材26を取り付けているため、透光性部材26の表面に樹脂の成型バリが付着し、透光性部材26を入出射する光信号を効率良く伝送できなくなるという問題があった。
【0008】
また、成型時に透光性部材26の位置を固定するためにガラス等から成る透光性部材26を金型で直接押さえなければならず、透光性部材26にクラック等の損傷が発生し易かった。さらに、樹脂と透光性部材26との熱膨張差が大きいため、基体21に取り付けた後にも透光性部材26にクラック等の破損が発生するという問題もあった。
【0009】
また、球状やレンズ状の透光性部材26は、貫通孔22aの内面との接触面積が小さいため、ガラス等から成る透光性部材26と樹脂から成る基体21と熱膨張差によって気密が破れ易いという問題点も有していた。
【0010】
従って、本発明は上記問題点に鑑みて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透光性部材の位置精度を良い状態で維持できるようにし、また透光性部材に基体成型時の樹脂がバリとして付着するのを防止するとともに透光性部材にクラック等の破損が発生するのを防止し、さらに気密性を向上させた光半導体パッケージおよび光半導体装置を提供することにある。
【0011】
【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、上面に形成された凹部の底面に光半導体素子を上面に載置する凸部が設けられている基体と、前記凹部から前記基体の外側面にかけて形成された貫通孔と、該貫通孔の内周面の軸方向の中央部に嵌め込まれ、中央部に貫通孔が形成された金属部材と、該金属部材の貫通孔に接合された透光性部材とを具備したことを特徴とする。
【0012】
本発明の光半導体素子収納用パッケージは、基体に形成された貫通孔の内周面の軸方向の中央部に嵌め込まれている金属部材と、金属部材の貫通孔に接合された透光性部材とを具備していることから、透光性部材を保持した金属部材はその外周端部が全周にわたって基体の貫通孔の内周面に嵌め込まれているため、光半導体素子収納用パッケージの気密性が大幅に向上する。また、例えば基体が樹脂から成る場合、基体を成型する際に透光性部材に樹脂のバリが付着するのを防ぐことができ、また、成型時に透光性部材に金型が直接当接しないことおよび製造後に樹脂から成る基体が透光性部材に直接接していないことから、透光性部材にクラック等の破損が発生するのを防ぐことができる。
【0013】
本発明の光半導体装置は、上記本発明の光半導体素子収納用パッケージと、前記透光性部材に光学的に結合するように前記凸部の上面に載置固定された光半導体素子と、前記基体の上面の前記凹部の周囲に接合された蓋体とを具備したことを特徴とする。
【0014】
本発明の光半導体装置は、上記の構成により、上記本発明の光半導体素子収納用パッケージを用いた信頼性の高いものとなる。
【0015】
【発明の実施の形態】
本発明の光半導体素子収納用パッケージおよび光半導体装置を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し、1は基体、1aは光半導体素子8を載置するための凸部、2は基体1の側壁部、2aは基体1の貫通孔、3は蓋体、4は外部リード端子、5は電気的な接続手段としてのボンディングワイヤ、6は枠状の金属部材、6aは金属部材6の貫通孔、6bは透光性部材、7は光ファイバ、8は光半導体素子である。そして、上面に形成された凹部の底面に光半導体素子8を載置し収容する基体1によって、内部に光半導体素子8を収容するための容器が基本的に構成される。
【0016】
本発明の光半導体パッケージは、上面に形成された凹部の底面に光半導体素子8を上面に載置する凸部1aが設けられている基体1と、凹部1aから基体1の外側面にかけて形成された貫通孔2aと、貫通孔2aの内周面の軸方向の中央部に嵌め込まれ、中央部に貫通孔6aが形成された金属部材6と、金属部材6の貫通孔6aに接合された透光性部材6bとを具備している。
【0017】
本発明の基体1は、光半導体素子8を支持するための支持部材として作用し、その上面の凹部の底面の略中央部に光半導体素子8を載置するための凸部1aを有しており、凸部1aの上面には光半導体素子8が載置され接着剤等により固定される。基体1の側壁部2は、その内側に光半導体素子8を収容するための空所を形成する。また、基体1の側壁部2を別体の枠部とし、その枠部を基体1の底板部の上面の外周部に凸部1aを囲繞するように接合してもよい。
【0018】
この基体1は、エポキシ樹脂、PPSやLCP等から成るエンジニアプラスチック等の電気的に絶縁性の樹脂、アルミナ(Al2O3)質焼結体(アルミナセラミックス)等のセラミックス、セラミックスと樹脂の複合材料、ガラス、ガラスセラミックス、金属等から成る。そして、枠状の金属部材6の外周端部が基体1の貫通孔2aの内周面の軸方向の中央部に全周にわたって埋め込まれている構成は、例えば樹脂から成る基体1をトランスファモールド法またはインジェクションモールド法等によって成型する際に、予め金型の所定位置に金属部材6を設置しておくことによって達成される。このような方法以外では上記の構成を達成するとともに、金属部材6において十分な気密性を達成することは困難である。従って、基体1は樹脂から成ることが好ましい。
【0019】
また、基体1の側壁部2には両端が側壁部2の内外に突出する複数の外部リード端子4が設けられており、外部リード端子4の側壁部2内側に突出する部位には光半導体素子8の各電極がボンディングワイヤ5を介して電気的に接続されており、外部リード端子4の側壁部2の外側に突出する部位を外部電気回路に電気的に接続することによって、光半導体素子8の各電極は外部リード端子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。
【0020】
外部リード端子4は鉄(Fe)−ニッケル(Ni)−コバルト(Co)合金やFe−Ni合金等の金属から成り、例えばFe−Ni−Co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の従来周知の金属加工法を施すことによって所定形状に形成される。この外部リード端子4の側壁部2への取着は、基体1をトランスファモールド法またはインジェクションモールド法により形成する際に、予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、側壁部2の所定位置に両端を側壁部2の内外に突出させた状態で一体的に取着される。
【0021】
また外部リード端子4は、その露出する表面に良導電性で耐蝕性に優れかつロウ材と濡れ性の良いNiや金(Au)等の金属をめっき法により所定厚み(1〜20μm程度)に被着させておくのがよく、外部リード端子4の酸化腐蝕を有効に防止できるとともに、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を信頼性の高いものとなすことができる。
【0022】
本発明の透光性部材6bは、ガラス、サファイア等から成るが、透明性およびある程度の硬度が確保できれば樹脂から成っていてもよい。
【0023】
貫通孔6aの内周面に透光性部材6bが取付された金属部材6は、光半導体素子8の光入出射部に透光性部材6bが対向する状態で固定され、その外側の主面で貫通孔6aの開口周囲に、光ファイバ7の光入出射端が金属ホルダ等を介して光半導体素子8と対向するように、樹脂接着剤、Agロウ,Au−Snロウ等のロウ材、半田、YAGレーザ溶接等の溶接法などによって接合され固定される。この金属部材6は、主面の略中央部に貫通孔6aが形成されたものであり、例えばFe−Ni−Co合金やFe−Ni合金等の金属から成り、Fe−Ni−Co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法を施すことによって、板状や筒状の形状になるように製作される。
【0024】
金属部材6の形状は、基体1が樹脂から成る場合、基体1との熱膨張係数差が大きく金属部材6の剛性が高いと、基体1から金属部材6が外れたり基体1にクラック等が発生し易くなるため、筒状よりも剛性が比較的低い板状であることが好ましい。また、金属部材6の外形形状は、円形、四角形等の多角形等であるが、基体1に嵌め込まれる部位が全周にわたって略均一な幅となり、金属部材6および基体1に加わる応力が局所的に集中しにくい円形が好ましい。
【0025】
また、透光性部材6bが取付された金属部材6の側壁部2への取着は、基体1が樹脂から成る場合に基体1をトランスファモールド法またはインジェクションモールド法より成型する際に、予め金型内の所定位置に透光性部材6bが取付された金属部材6をセットしておき、金属部材6の外周端部が側壁部2の貫通孔2aの内周面に埋めこまれるようにして行なわれる。
【0026】
透光性部材6bが取付された金属部材6を金型内にセットする際、金属部材6を金型で押しつけて位置を固定させれば良く、これにより透光性部材6bに金型が直接接しないことから透光性部材6bにクラック等の破損が発生するのを防止できる。また、透光性部材6bが取付された金属部材6は、基体1を成型する際に同時に側壁部2の所定位置に一体的に取着されることから、光半導体パッケージおよび光半導体素子8に対する透光性部材6bの位置精度は良好になり、また透光性部材6bの表面に成型時の樹脂のバリが付着するのを防ぐことができる。
【0027】
また、Fe−Ni−Co合金等の低熱膨張係数を有する金属から成る金属部材6と透光性部材6bとは熱膨張差が小さいため、製造後に熱膨張差に起因して透光性部材6bにクラック等の破損が発生するのを防止することができる。さらに、金属部材6は、その外周端部が基体1の貫通孔2aの内周面に埋め込まれて設置されるため、透光性部材6bおよび金属部材6における気密性が大幅に向上する。
【0028】
従って、基体1と蓋体3とで構成される容器の封止が完全となり、容器内部に収納する光半導体素子8を長期にわたり正常かつ安定に作動させることが可能となる。
【0029】
本発明において、金属部材6は基体1の貫通孔2aの内周面の軸方向の中央部に嵌めこまれているが、金属部材6の主面の外周端部と側壁部2の内面および外面との距離はそれぞれ0.1〜4mmであることが好ましい。0.1mm未満では、金属部材6の外周端部の周囲の側壁部2が薄いため、熱膨張差を伴う熱履歴により側壁部2にひび等が生じて気密性が破れたり金属部材6の位置がずれたりすることが発生し易くなる。4mmを超えると、側壁部2の厚みが厚くなるため、光半導体パッケージの小型化が困難になる。
【0030】
また、基体1の貫通孔2aの内周面に嵌め込まれている金属部材6の外周端部の深さ(嵌め込み深さ)は0.1〜10mmがよい。0.1mm未満では、嵌め込みが浅いため、熱膨張差を伴う熱履歴により金属部材6の密着性が劣化して気密性が破れたり金属部材6の位置がずれたりすることが発生し易くなる。10mmを超えると、基体1の高さが高くなるため光半導体パッケージの小型化が困難になり、また金属部材6の高さが高くなるため基体1を成型する際の障害になり易く、また成型時に金属部材6付近の樹脂中にボイドが発生し易くなる。
【0031】
また、透光性部材6bの光軸方向の厚さは、金属部材6の光軸方向の両主面間の厚さと略同じであるか、または金属部材6の両主面間の厚さよりも小さい方が好ましい。透光性部材6bの光軸方向の厚さが金属部材6の両主面間の厚さよりも大きくなると、基体1を成型する際に透光性部材6bに樹脂のバリが付着したり、透光性部材6bに金型が当接して透光性部材6bに損傷が発生し易くなる。
【0032】
透光性部材6bが取付された金属部材6に接合されている光ファイバ7は、光半導体素子8が発する光を外部に伝達する、または外部から光を光半導体素子8に伝達するための光の伝達路として機能する。
【0033】
さらに、側壁部2の上面には樹脂接着剤等から成る封止材を介して蓋体3が接合され、蓋体3で基体1の内側を塞ぐことよって基体1と蓋体3とで構成される容器内に光半導体素子8が収容される。
【0034】
かくして、本発明の光半導体パッケージは、基体1の凸部1aの上面に光半導体素子8を載置固定するとともに光半導体素子8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5を介して電気的に接続し、透光性部材6bが取着された金属部材6を透光性部材6bが光半導体素子8と対向するように側壁部2に固定し、光ファイバ7を透光性部材6bが取付された金属部材6に接合し、しかる後、側壁部2の上面に蓋体3を封止材を介して接合し、基体1と蓋体3とから成る容器内部に光半導体素子8を収容することによって製品としての光半導体装置となる。
【0035】
この光半導体装置は、光半導体素子8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駆動信号を入力し、光半導体素子8に光を励起させるとともに励起した光を透光性部材6bを通して光ファイバ7に伝達させることによって、または光ファイバ7を伝達してきた光を透光性部材6bを通して光半導体素子8に受光させ、受光した光に対応する電気信号を光半導体素子8で発生させ、その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作動することとなり、このような光半導体装置は光通信分野等に使用される。
【0036】
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は可能である。
【0037】
【発明の効果】
本発明の光半導体素子収納用パッケージは、上面に形成された凹部の底面に光半導体素子を上面に載置する凸部が設けられている基体と、前記凹部から前記基体の外側面にかけて形成された貫通孔と、該貫通孔の内周面の軸方向の中央部に嵌め込まれ、中央部に貫通孔が形成された金属部材と、該金属部材の貫通孔に接合された透光性部材とを具備したことにより、透光性部材を保持した金属部材はその外周端部が全周にわたって基体の貫通孔の内周面に嵌め込まれているため、光半導体素子収納用パッケージの気密性が大幅に向上する。また、例えば基体が樹脂から成る場合、基体を成型する際に透光性部材に樹脂のバリが付着するのを防ぐことができ、また、成型時に透光性部材に金型が直接当接しないことおよび製造後に樹脂から成る基体が透光性部材に直接接していないことから、透光性部材にクラック等の破損が発生するのを防ぐことができる。
【0038】
本発明の光半導体装置は、上記本発明の光半導体素子収納用パッケージと、透光性部材に光学的に結合するように凸部の上面に載置固定された光半導体素子と、基体の上面の凹部の周囲に接合された蓋体とを具備したことにより、上記本発明の光半導体素子収納用パッケージを用いた信頼性の高いものとなる。
【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について実施の形態の例を示す断面図である。
【図2】従来の光半導体素子収納用パッケージの例を示す断面図である。
【符号の説明】
1:基体
1a:凸部
2a:基体の貫通孔
3:蓋体
4:外部リード端子
6:金属部材
6a:金属部材の貫通孔
6b:透光性部材
8:光半導体素子
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信分野等に用いられ、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および光半導体装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、光通信分野に使用されて電気信号を光信号に変換する半導体レーザ(LD)や光信号を電気信号に変換するフォトダイオード(PD)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(以下、半導体パッケージともいう)を図2に示す。
【0003】
同図に示すように、半導体パッケージは、アルミナ(Al2O3)セラミックス等のセラミックスまたはエポキシ樹脂やポリフェニレンサルファイト(PPS)や液晶ポリマー(LCP)等から成るエンジニアプラスチック等の電気絶縁材料から成り、上面に形成された凹部の底面の中央部に光半導体素子28を載置するための凸部21aを有し、側壁部22に貫通孔22aを設けた基体21と、貫通孔22aの内側に取付された集光レンズ等としての透光性部材26と、両端が側壁部22の内外に突出するように取着され、側壁部22の外側に突出する一端が外部電気回路に電気的に接続される複数の外部リード端子24とから基本的に構成される。なお、側壁部22を別体の枠部とし、その枠部を平板状の基体21の上面の外周部に接合する場合もある。
【0004】
また、基体21の側壁部22の上面に樹脂接着材等の封止材を介して取着され、内部を気密に封止する蓋体23を設けることにより光半導体装置となる。即ち、基体21の凸部21a上に光半導体素子28を載置固定するとともに光半導体素子28の各電極を外部リード端子24にボンディングワイヤ25等の接続手段を介して電気的に接続させ、しかる後、側壁部22の上面に蓋体23を封止材を介して接合し、基体21と蓋体23とから成る容器内部に光半導体素子28を収容することによって製品として光半導体装置となる。
【0005】
なお、基体21はエポキシ樹脂やエンジニアプラスチック等によりインジェクションモールド法やトランスファモールド法によって一体的に成型され、その際複数の外部リード端子24と貫通孔22aに設けられた透光性部材26は、成型時に基体21に組み込まれた状態で設けることができる。また基体21は、全体をセラミックスで作製する、または底板部をセラミックスで作製し側壁部22をFe−Ni−Co合金等の金属で構成する、または底板部を銅(Cu)−タングステン(W)等で作製し側壁部22をFe−Ni−Co合金等の金属で構成するといった方法で作製することもできる。
【0006】
この光半導体装置は、光半導体素子28に外部リード端子24を介して外部電気回路から供給される駆動信号を印加し、光半導体素子28に光を励起させるとともに励起した光を光ファイバ27で伝達させることによって、または光ファイバ27を伝達する光を光半導体素子28に受光させ、光半導体素子28により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24を介して外部に取り出すことによって作動する。このような光半導体装置は光通信分野に多用される。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の光半導体パッケージにおいては、基体21と複数の外部リード端子24と貫通孔22aに設けられた透光性部材26とが、エポキシ樹脂等の樹脂を成型することにより一体的に構成されており、光半導体素子28に対する透光性部材26の位置精度は良いのであるが、樹脂に直接透光性部材26を取り付けているため、透光性部材26の表面に樹脂の成型バリが付着し、透光性部材26を入出射する光信号を効率良く伝送できなくなるという問題があった。
【0008】
また、成型時に透光性部材26の位置を固定するためにガラス等から成る透光性部材26を金型で直接押さえなければならず、透光性部材26にクラック等の損傷が発生し易かった。さらに、樹脂と透光性部材26との熱膨張差が大きいため、基体21に取り付けた後にも透光性部材26にクラック等の破損が発生するという問題もあった。
【0009】
また、球状やレンズ状の透光性部材26は、貫通孔22aの内面との接触面積が小さいため、ガラス等から成る透光性部材26と樹脂から成る基体21と熱膨張差によって気密が破れ易いという問題点も有していた。
【0010】
従って、本発明は上記問題点に鑑みて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透光性部材の位置精度を良い状態で維持できるようにし、また透光性部材に基体成型時の樹脂がバリとして付着するのを防止するとともに透光性部材にクラック等の破損が発生するのを防止し、さらに気密性を向上させた光半導体パッケージおよび光半導体装置を提供することにある。
【0011】
【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、上面に形成された凹部の底面に光半導体素子を上面に載置する凸部が設けられている基体と、前記凹部から前記基体の外側面にかけて形成された貫通孔と、該貫通孔の内周面の軸方向の中央部に嵌め込まれ、中央部に貫通孔が形成された金属部材と、該金属部材の貫通孔に接合された透光性部材とを具備したことを特徴とする。
【0012】
本発明の光半導体素子収納用パッケージは、基体に形成された貫通孔の内周面の軸方向の中央部に嵌め込まれている金属部材と、金属部材の貫通孔に接合された透光性部材とを具備していることから、透光性部材を保持した金属部材はその外周端部が全周にわたって基体の貫通孔の内周面に嵌め込まれているため、光半導体素子収納用パッケージの気密性が大幅に向上する。また、例えば基体が樹脂から成る場合、基体を成型する際に透光性部材に樹脂のバリが付着するのを防ぐことができ、また、成型時に透光性部材に金型が直接当接しないことおよび製造後に樹脂から成る基体が透光性部材に直接接していないことから、透光性部材にクラック等の破損が発生するのを防ぐことができる。
【0013】
本発明の光半導体装置は、上記本発明の光半導体素子収納用パッケージと、前記透光性部材に光学的に結合するように前記凸部の上面に載置固定された光半導体素子と、前記基体の上面の前記凹部の周囲に接合された蓋体とを具備したことを特徴とする。
【0014】
本発明の光半導体装置は、上記の構成により、上記本発明の光半導体素子収納用パッケージを用いた信頼性の高いものとなる。
【0015】
【発明の実施の形態】
本発明の光半導体素子収納用パッケージおよび光半導体装置を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し、1は基体、1aは光半導体素子8を載置するための凸部、2は基体1の側壁部、2aは基体1の貫通孔、3は蓋体、4は外部リード端子、5は電気的な接続手段としてのボンディングワイヤ、6は枠状の金属部材、6aは金属部材6の貫通孔、6bは透光性部材、7は光ファイバ、8は光半導体素子である。そして、上面に形成された凹部の底面に光半導体素子8を載置し収容する基体1によって、内部に光半導体素子8を収容するための容器が基本的に構成される。
【0016】
本発明の光半導体パッケージは、上面に形成された凹部の底面に光半導体素子8を上面に載置する凸部1aが設けられている基体1と、凹部1aから基体1の外側面にかけて形成された貫通孔2aと、貫通孔2aの内周面の軸方向の中央部に嵌め込まれ、中央部に貫通孔6aが形成された金属部材6と、金属部材6の貫通孔6aに接合された透光性部材6bとを具備している。
【0017】
本発明の基体1は、光半導体素子8を支持するための支持部材として作用し、その上面の凹部の底面の略中央部に光半導体素子8を載置するための凸部1aを有しており、凸部1aの上面には光半導体素子8が載置され接着剤等により固定される。基体1の側壁部2は、その内側に光半導体素子8を収容するための空所を形成する。また、基体1の側壁部2を別体の枠部とし、その枠部を基体1の底板部の上面の外周部に凸部1aを囲繞するように接合してもよい。
【0018】
この基体1は、エポキシ樹脂、PPSやLCP等から成るエンジニアプラスチック等の電気的に絶縁性の樹脂、アルミナ(Al2O3)質焼結体(アルミナセラミックス)等のセラミックス、セラミックスと樹脂の複合材料、ガラス、ガラスセラミックス、金属等から成る。そして、枠状の金属部材6の外周端部が基体1の貫通孔2aの内周面の軸方向の中央部に全周にわたって埋め込まれている構成は、例えば樹脂から成る基体1をトランスファモールド法またはインジェクションモールド法等によって成型する際に、予め金型の所定位置に金属部材6を設置しておくことによって達成される。このような方法以外では上記の構成を達成するとともに、金属部材6において十分な気密性を達成することは困難である。従って、基体1は樹脂から成ることが好ましい。
【0019】
また、基体1の側壁部2には両端が側壁部2の内外に突出する複数の外部リード端子4が設けられており、外部リード端子4の側壁部2内側に突出する部位には光半導体素子8の各電極がボンディングワイヤ5を介して電気的に接続されており、外部リード端子4の側壁部2の外側に突出する部位を外部電気回路に電気的に接続することによって、光半導体素子8の各電極は外部リード端子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。
【0020】
外部リード端子4は鉄(Fe)−ニッケル(Ni)−コバルト(Co)合金やFe−Ni合金等の金属から成り、例えばFe−Ni−Co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の従来周知の金属加工法を施すことによって所定形状に形成される。この外部リード端子4の側壁部2への取着は、基体1をトランスファモールド法またはインジェクションモールド法により形成する際に、予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、側壁部2の所定位置に両端を側壁部2の内外に突出させた状態で一体的に取着される。
【0021】
また外部リード端子4は、その露出する表面に良導電性で耐蝕性に優れかつロウ材と濡れ性の良いNiや金(Au)等の金属をめっき法により所定厚み(1〜20μm程度)に被着させておくのがよく、外部リード端子4の酸化腐蝕を有効に防止できるとともに、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を信頼性の高いものとなすことができる。
【0022】
本発明の透光性部材6bは、ガラス、サファイア等から成るが、透明性およびある程度の硬度が確保できれば樹脂から成っていてもよい。
【0023】
貫通孔6aの内周面に透光性部材6bが取付された金属部材6は、光半導体素子8の光入出射部に透光性部材6bが対向する状態で固定され、その外側の主面で貫通孔6aの開口周囲に、光ファイバ7の光入出射端が金属ホルダ等を介して光半導体素子8と対向するように、樹脂接着剤、Agロウ,Au−Snロウ等のロウ材、半田、YAGレーザ溶接等の溶接法などによって接合され固定される。この金属部材6は、主面の略中央部に貫通孔6aが形成されたものであり、例えばFe−Ni−Co合金やFe−Ni合金等の金属から成り、Fe−Ni−Co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法を施すことによって、板状や筒状の形状になるように製作される。
【0024】
金属部材6の形状は、基体1が樹脂から成る場合、基体1との熱膨張係数差が大きく金属部材6の剛性が高いと、基体1から金属部材6が外れたり基体1にクラック等が発生し易くなるため、筒状よりも剛性が比較的低い板状であることが好ましい。また、金属部材6の外形形状は、円形、四角形等の多角形等であるが、基体1に嵌め込まれる部位が全周にわたって略均一な幅となり、金属部材6および基体1に加わる応力が局所的に集中しにくい円形が好ましい。
【0025】
また、透光性部材6bが取付された金属部材6の側壁部2への取着は、基体1が樹脂から成る場合に基体1をトランスファモールド法またはインジェクションモールド法より成型する際に、予め金型内の所定位置に透光性部材6bが取付された金属部材6をセットしておき、金属部材6の外周端部が側壁部2の貫通孔2aの内周面に埋めこまれるようにして行なわれる。
【0026】
透光性部材6bが取付された金属部材6を金型内にセットする際、金属部材6を金型で押しつけて位置を固定させれば良く、これにより透光性部材6bに金型が直接接しないことから透光性部材6bにクラック等の破損が発生するのを防止できる。また、透光性部材6bが取付された金属部材6は、基体1を成型する際に同時に側壁部2の所定位置に一体的に取着されることから、光半導体パッケージおよび光半導体素子8に対する透光性部材6bの位置精度は良好になり、また透光性部材6bの表面に成型時の樹脂のバリが付着するのを防ぐことができる。
【0027】
また、Fe−Ni−Co合金等の低熱膨張係数を有する金属から成る金属部材6と透光性部材6bとは熱膨張差が小さいため、製造後に熱膨張差に起因して透光性部材6bにクラック等の破損が発生するのを防止することができる。さらに、金属部材6は、その外周端部が基体1の貫通孔2aの内周面に埋め込まれて設置されるため、透光性部材6bおよび金属部材6における気密性が大幅に向上する。
【0028】
従って、基体1と蓋体3とで構成される容器の封止が完全となり、容器内部に収納する光半導体素子8を長期にわたり正常かつ安定に作動させることが可能となる。
【0029】
本発明において、金属部材6は基体1の貫通孔2aの内周面の軸方向の中央部に嵌めこまれているが、金属部材6の主面の外周端部と側壁部2の内面および外面との距離はそれぞれ0.1〜4mmであることが好ましい。0.1mm未満では、金属部材6の外周端部の周囲の側壁部2が薄いため、熱膨張差を伴う熱履歴により側壁部2にひび等が生じて気密性が破れたり金属部材6の位置がずれたりすることが発生し易くなる。4mmを超えると、側壁部2の厚みが厚くなるため、光半導体パッケージの小型化が困難になる。
【0030】
また、基体1の貫通孔2aの内周面に嵌め込まれている金属部材6の外周端部の深さ(嵌め込み深さ)は0.1〜10mmがよい。0.1mm未満では、嵌め込みが浅いため、熱膨張差を伴う熱履歴により金属部材6の密着性が劣化して気密性が破れたり金属部材6の位置がずれたりすることが発生し易くなる。10mmを超えると、基体1の高さが高くなるため光半導体パッケージの小型化が困難になり、また金属部材6の高さが高くなるため基体1を成型する際の障害になり易く、また成型時に金属部材6付近の樹脂中にボイドが発生し易くなる。
【0031】
また、透光性部材6bの光軸方向の厚さは、金属部材6の光軸方向の両主面間の厚さと略同じであるか、または金属部材6の両主面間の厚さよりも小さい方が好ましい。透光性部材6bの光軸方向の厚さが金属部材6の両主面間の厚さよりも大きくなると、基体1を成型する際に透光性部材6bに樹脂のバリが付着したり、透光性部材6bに金型が当接して透光性部材6bに損傷が発生し易くなる。
【0032】
透光性部材6bが取付された金属部材6に接合されている光ファイバ7は、光半導体素子8が発する光を外部に伝達する、または外部から光を光半導体素子8に伝達するための光の伝達路として機能する。
【0033】
さらに、側壁部2の上面には樹脂接着剤等から成る封止材を介して蓋体3が接合され、蓋体3で基体1の内側を塞ぐことよって基体1と蓋体3とで構成される容器内に光半導体素子8が収容される。
【0034】
かくして、本発明の光半導体パッケージは、基体1の凸部1aの上面に光半導体素子8を載置固定するとともに光半導体素子8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5を介して電気的に接続し、透光性部材6bが取着された金属部材6を透光性部材6bが光半導体素子8と対向するように側壁部2に固定し、光ファイバ7を透光性部材6bが取付された金属部材6に接合し、しかる後、側壁部2の上面に蓋体3を封止材を介して接合し、基体1と蓋体3とから成る容器内部に光半導体素子8を収容することによって製品としての光半導体装置となる。
【0035】
この光半導体装置は、光半導体素子8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駆動信号を入力し、光半導体素子8に光を励起させるとともに励起した光を透光性部材6bを通して光ファイバ7に伝達させることによって、または光ファイバ7を伝達してきた光を透光性部材6bを通して光半導体素子8に受光させ、受光した光に対応する電気信号を光半導体素子8で発生させ、その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作動することとなり、このような光半導体装置は光通信分野等に使用される。
【0036】
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は可能である。
【0037】
【発明の効果】
本発明の光半導体素子収納用パッケージは、上面に形成された凹部の底面に光半導体素子を上面に載置する凸部が設けられている基体と、前記凹部から前記基体の外側面にかけて形成された貫通孔と、該貫通孔の内周面の軸方向の中央部に嵌め込まれ、中央部に貫通孔が形成された金属部材と、該金属部材の貫通孔に接合された透光性部材とを具備したことにより、透光性部材を保持した金属部材はその外周端部が全周にわたって基体の貫通孔の内周面に嵌め込まれているため、光半導体素子収納用パッケージの気密性が大幅に向上する。また、例えば基体が樹脂から成る場合、基体を成型する際に透光性部材に樹脂のバリが付着するのを防ぐことができ、また、成型時に透光性部材に金型が直接当接しないことおよび製造後に樹脂から成る基体が透光性部材に直接接していないことから、透光性部材にクラック等の破損が発生するのを防ぐことができる。
【0038】
本発明の光半導体装置は、上記本発明の光半導体素子収納用パッケージと、透光性部材に光学的に結合するように凸部の上面に載置固定された光半導体素子と、基体の上面の凹部の周囲に接合された蓋体とを具備したことにより、上記本発明の光半導体素子収納用パッケージを用いた信頼性の高いものとなる。
【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について実施の形態の例を示す断面図である。
【図2】従来の光半導体素子収納用パッケージの例を示す断面図である。
【符号の説明】
1:基体
1a:凸部
2a:基体の貫通孔
3:蓋体
4:外部リード端子
6:金属部材
6a:金属部材の貫通孔
6b:透光性部材
8:光半導体素子
Claims (2)
- 上面に形成された凹部の底面に光半導体素子を上面に載置する凸部が設けられている基体と、前記凹部から前記基体の外側面にかけて形成された貫通孔と、該貫通孔の内周面の軸方向の中央部に嵌め込まれ、中央部に貫通孔が形成された金属部材と、該金属部材の貫通孔に接合された透光性部材とを具備した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1の光半導体素子収納用パッケージと、前記透光性部材に光学的に結合するように前記凸部の上面に載置固定された光半導体素子と、前記基体の上面の前記凹部の周囲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。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002180709A JP2004031378A (ja) | 2002-06-21 | 2002-06-21 | 光半導体素子収納用パッケージおよび光半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002180709A JP2004031378A (ja) | 2002-06-21 | 2002-06-21 | 光半導体素子収納用パッケージおよび光半導体装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004031378A true JP2004031378A (ja) | 2004-01-29 |
Family
ID=31177741
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002180709A Pending JP2004031378A (ja) | 2002-06-21 | 2002-06-21 | 光半導体素子収納用パッケージおよび光半導体装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2004031378A (ja) |
-
2002
- 2002-06-21 JP JP2002180709A patent/JP2004031378A/ja active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8120128B2 (en) | Optical device | |
US7420754B2 (en) | Optical module and method for manufacturing the same | |
JP2004259901A (ja) | 発光素子収納用パッケージおよび発光装置 | |
JP7306831B2 (ja) | 半導体パッケージ用ステム、半導体パッケージ | |
JP3670527B2 (ja) | 光半導体素子収納用パッケージ | |
JPH11307692A (ja) | 半導体素子支持部材及びこれを用いた半導体素子収納用パッケージ | |
JP3869575B2 (ja) | 半導体レーザ | |
JP2004031378A (ja) | 光半導体素子収納用パッケージおよび光半導体装置 | |
JP2004246218A (ja) | 光半導体素子収納用パッケージおよび光半導体装置 | |
JP2004309506A (ja) | 光半導体素子収納用パッケージおよび光半導体装置 | |
JP2007048937A (ja) | 半導体レーザおよびその製法 | |
JP2005123326A (ja) | 半導体装置 | |
JP2004111406A (ja) | 光半導体素子収納用パッケージおよび光半導体装置 | |
JP2004146753A (ja) | 光半導体素子収納用パッケージおよび光半導体装置 | |
JP2004031815A (ja) | 蓋体およびこれを用いた光デバイス収納用パッケージ | |
JP4199486B2 (ja) | 光半導体素子収納用パッケージおよび光半導体装置 | |
JP2004146404A (ja) | 電子部品収納用パッケージおよび電子装置ならびに光半導体素子収納用パッケージおよび光半導体装置 | |
JP2004253409A (ja) | 光半導体素子収納用パッケージおよび光半導体装置 | |
JP3526518B2 (ja) | 光半導体素子収納用パッケージ | |
JP3828271B2 (ja) | 電子部品用キャップおよびそれを用いた半導体レーザ | |
JP3898521B2 (ja) | 光半導体素子収納用パッケージ | |
JP2004031625A (ja) | 光半導体素子収納用パッケージおよび光半導体装置 | |
JP3825337B2 (ja) | 光半導体素子収納用パッケージおよび光半導体装置 | |
JP2005142334A (ja) | プリモールド型の半導体パッケージ及びこれを用いた半導体装置 | |
JP3921082B2 (ja) | 光半導体素子収納用パッケージおよび光半導体装置 |