JP2004079965A - Optical semiconductor module and its manufacturing method - Google Patents

Optical semiconductor module and its manufacturing method Download PDF

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ceramic
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Nobuyoshi Tato
田遠 伸好
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical semiconductor module which decreases the amount of Au used so as to reduce its cost. <P>SOLUTION: The optical semiconductor module is equipped with, a least, a hermetically sealed vessel provided with a ceramic terminal, leads, and optical semiconductors. Only the electrode of the ceramic terminal inside the hermetically sealed vessel and the leads are coated with Au. The parts coated with Au are shown by slashes in the figure. The electrode of the ceramic terminal and the leads are coated with Ni as an underlayer, and refractory metal, such as Pd, Pt, Mo or the like having a melting point of 1300°C or above is interposed between the Au coating and the Ni coating. The coatings of metals can be provided through electrolytic plating, electroless plating or deposition using a mask. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【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容した光半導体モジュール及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
情報通信の分野においては、一般に様々な半導体素子が用いられているが、個々の応用で必要とされる特性や性能を実現するため、それら半導体素子の実装技術の開発は重要である。情報通信の高速化や情報量の増大に伴って、光通信の担う役割は大きくなっている。光通信に用いられる光半導体素子も、通常、素子を外部環境から保護すると共に電気的接続を確実にするため、その素子にふさわしい封止容器に封入されて光半導体モジュールとして用いられている。近年の情報通信分野の著しい発展に伴い、光通信においても、信号伝達の高信頼性を確保すると共に、光半導体モジュールをより低コストで製造し、安価に提供することが強く要望されている。
【0003】
ところで、従来、光半導体モジュールの気密封止容器は、底板、枠体、セラミックス端子等を銀ロウ付けによって組み立てた後、最後にAuメッキを施していた。このため、容器の表面のうち実質的にAuメッキの必要のない部分にまでAuメッキが施されていた。気密封止容器の実質的にAuメッキが必要な部分とは、具体的にはセラミックス端子の電極部分とリードだけであると考えられる。セラミックス端子の電極部分では、容器の外部でリードが接続される部分と、容器内部でワイヤが接続される部分は特にAuメッキが必要である。
【0004】
上記の容器の実質的に必要な部分以外にもAuメッキを施す理由は、下記のようなものである。すなわち、組み立て最終工程の銀ロウ付けは、水素炉中で約700℃の高温にさらされるため、予め必要な部分にだけAuメッキを施しておいたセラミックス端子やリードを用いると、この銀ロウ付け時にAuと下地のNiが反応して合金化してしまうためである。このようにAuとNiが合金化すると、その後のワイヤーボンディングができなくなる。また、光半導体モジュールに熱電子冷却素子(TEC)を内蔵する場合には、TECをロウ付けする際に、ロウ付け温度で気密封止容器の表面が酸化することを防ぐ目的でも、Auメッキを施していた。加えて、光ファイバー組み付け用の窓も、通常Au−Sn合金でロウ付けするので、容器の窓を取り付ける部分にもAuメッキが必要であった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような理由から、これまでは容器を組み立てた後に容器全体にAuメッキを施しており、Auの使用量が多く、光半導体モジュールのコストが高いという問題があった。
【0006】
そこで、本発明の目的は、気密封止容器の最低限必要な部分にのみAu被覆を施して光半導体モジュールを製造することにより、低コストの光半導体モジュールを提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記の問題を解決するために鋭意検討の結果、下記のようなAuメッキ位置を限った光半導体モジュールを実現した。すなわち、本発明は以下の通りである。
【0008】
(1) 光半導体モジュールであって、少なくともセラミックス端子を備える気密封止容器と、リードと、光半導体とを備え、該気密封止容器のうちセラミックス端子の電極部のみと、該リードに、Ni、融点1300℃以上の高融点金属及びAuを順に被覆したことを特徴とする光半導体モジュール。
【0009】
(2) 上記高融点金属が、Pd、Pt及びMoからなる群から選ばれた少なくとも一種である(1)に記載の光半導体モジュール。
【0010】
(3) さらに、熱電子冷却素子を備える(1)又は(2)に記載の光半導体モジュール。
【0011】
(4) 光半導体モジュールの製造方法であって、
セラミックス板上に電極のパターンを形成してセラミックス端子とし、
該電極上にNiをメッキし、
セラミックス端子の電極にリードを銀ロウ付けし、
該リード付きセラミックス端子をNi、融点1300℃以上の高融点金属及びAuで順に被覆し、
該リード付きセラミックス端子と、底板と、枠体を同時に銀ロウ付けして気密封止容器を形成し、
該気密封止容器に少なくとも光半導体を格納する光半導体モジュールの製造方法。
【0012】
(5) 熱電子冷却素子を内蔵する光半導体モジュールの製造方法であって、セラミックス板上に電極のパターンを形成してセラミックス端子とし、
該電極上にNiをメッキし、
セラミックス端子の電極にリードを銀ロウ付けし、
該リード付きセラミックス端子をNi、融点1300℃以上の高融点金属及びAuで順に被覆し、
該リード付きセラミックス端子と、底板と、枠体を同時に銀ロウ付けして気密封止容器を形成し、
該気密封止容器を水素炉中でクリーニングし、
該気密封止容器に熱電子冷却素子を半田付けし、光半導体を格納する光半導体モジュールの製造方法。
【0013】
(6) 上記高融点金属が、Pd、Pt及びMoからなる群から選ばれた少なくとも一種である(4)又は(5)に記載の光半導体モジュールの製造方法。
【0014】
(7) 上記Ni、融点1300℃以上の高融点金属及びAuを順に被覆する方法が、電解メッキ、無電解メッキ及びマスクを利用した蒸着のいずれかである(4)〜(6)のいずれか一項に記載の光半導体モジュールの製造方法。
【0015】
以下に本発明について詳細に説明する。
本発明においては、光半導体モジュールの気密封止容器のうち、セラミックス端子の電極部のみと、リードにAu被覆を施す。図1には、本発明の光半導体モジュールの一例を斜視図で示した。図1中、Au被覆を施す部分は具体的に斜線部で示した。また、図2には、本発明の光半導体モジュールのTECを内蔵した例について、上面から見た部分図を示したが、Au被覆部分は図1と同様に斜線部で示した。さらに、図3には、図2の断面を示した。従来は、気密封止容器の全表面積×厚み1.5μm程度のAuが必要であったが、これらの図から明らかなように、本発明のモジュールはこれを大幅に減少させることができ、低コストで提供できる。気密封止容器はセラミック端子の電極部のみにAu被覆を有するが、この気密封止容器とは別に製造される、内部に封入される基板や光半導体素子には、必要に応じてAuメッキが施されていてもよい。
【0016】
通常セラミックス端子は下地としてNi被覆を施して使用するが、本発明では、上記従来技術の欄で言及したNi被覆とAu被覆との合金化を防ぐため、融点1300℃以上の高融点金属をNiとAuの間に介在させる。高融点金属としては、Pd、Pt及びMoからなる群から選ばれた少なくとも一種を用いることが好ましい。
【0017】
本発明の光半導体モジュールを製造するには、まず、セラミックス端子を製造する。すなわち、セラミックスの板に、Wペーストを用いて、配線のパターンを印刷して焼成し、電極を形成する。この上に、通常の電解又は無電解メッキ法によりNiをメッキする。その後、水素炉中750℃/820℃で、セラミックス端子の電極部にリードを銀ロウ付けする。このリード付きセラミックス端子に、下地となるNi、高融点金属及びAuをそれぞれメタライズし、各金属の被覆を形成する。メタライズの方法は、電解又は無電解メッキを用いることができる他、マスクを利用して蒸着による方法を用いてもよい。次いで、最外層にAu被覆が施されたリード付きセラミックス端子と、底板や枠体等を同時に、水素炉中750℃/800℃で銀ロウ付けし、光半導体気密封止容器を完成させる。ここで一度銀ロウ付けされると、Niやコバールを合金化してロウ付け部分の融点がさらに上昇し、強固になる。最後に、この容器にTECや光半導体等の素子を収容して封入し、光半導体モジュールとする。
【0018】
本発明の光半導体モジュールは、特にTECを内蔵したモジュールとしたときに有用である。この場合、気密封止容器を上述のように組み立てた後、水素炉中で容器内部を清浄にし(クリーニングし)て使用する。クリーニング条件は、700℃で3分以上が好ましい。また、炉内で水素でクリーニングする替わりに、HCl液で洗浄してもよい。クリーニングした後、気密封止容器を水素炉から取り出して、TECを半田付けする。TECの下板は通常セラミックスであり、半田付けされるこのTECの面は、NiメッキやAuメッキが施されていてもよい。一方、対向する気密封止容器の面は、Niメッキを施しておくことが好ましい。半田は、PbSn、SnCuNi等を用いることができる。また、TECの電極としては、通常Cuが、Auメッキをして用いられる。また、本発明の光半導体モジュールには、窓を組み付けて使用することもできる。この場合には、窓は電気溶接で取り付ける。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の光半導体モジュールを実施例及び比較例を用いて具体的に説明する。
【0020】
<実施例1>
光半導体気密封止容器として、底板、枠体及びセラミックス端子は従来の材質のものを使用した。まず、セラミックス端子にスクリーン印刷により電極部分の配線のパターンを印刷し、焼成した。次いで、Niメッキを施し、カーボン治具を用いてコバール材のリードをこの電極上に固定し、水素炉中750℃でリードを銀ロウ付けした。このリード付きセラミックス端子を、無電解メッキ法によって、Niを1.5μm、Pdを1.0μm、Auを1.5μmの厚さになるよう、順にメッキした。そして、このリード付きセラミックス端子、容器の底板及び枠体をカーボン治具を用いて固定し、水素炉中750℃で同時に銀ロウ付けした。銀ロウ付けの作業は、水素によるクリーニングも兼ねることになる。その後、完成した気密封止容器にTECを半田付けして固定し、本発明の光半導体モジュールを作製した。
【0021】
各部の接続強度を調べるために、上記のように完成した気密封止容器のリードに、直径25μmのAu材のワイヤーをワイヤーボンディングした。このボンディング強度を通常のプル試験で測定したところ、2.5gfの荷重でもワイヤーは切れなかった。また、ボンディング部分も外れることがなかった。なお、プル試験は、MIL−STD 883、方法2011に準拠して行い、破断強度が荷重3gf以上、スクリーニング条件で荷重2.5gfで切断されなければ十分な接続強度があるとする。
【0022】
<比較例1>
実施例1との比較のために、リード付きセラミックス端子にNi及びAuのみのメッキを行い、Pdメッキを施さなかった以外は、実施例1と同様にして光半導体モジュールを製造した。すると、ワイヤーボンディングのできない個所があった。かろうじてボンディングができた個所について、実施例1と同様のプル試験を実施したところ、1gfの荷重でボンディング部分が外れた。
【0023】
<実施例2>
実施例2では、実施例1においてリード付きセラミックス端子にNi、Pd及びAuの無電解メッキを施した替わりに、マスクを使用してNi、Pt及びAuを蒸着した以外は、実施例1と同様にして光半導体モジュールを製造した。Ni、Pt及びAuは、それぞれ1.5μm、1.5μm及び1.0μmの厚さに蒸着膜を形成した。この光半導体モジュールに、実施例1と同様にしてワイヤをボンディングし、プル試験を実施した。その結果、Ptの場合には、3.1gfでワイヤが切断し、ボンディング部分の外れはなかった。
【0024】
<実施例3>
実施例3では、実施例1においてリード付きセラミックス端子に無電解メッキを施した替わりに、マスクを使用してNi、Pd及びAuを蒸着した以外は、実施例1と同様にして光半導体モジュールを製造した。Ni、Pd及びAuは、それぞれ1.5μm、1.5μm及び1.0μmの厚さに蒸着膜を形成した。この光半導体モジュールに、実施例1と同様にしてワイヤをボンディングし、プル試験を実施した。その結果、Pdの場合には3gfでワイヤが切断し、ボンディング部分の外れはなかった。
【0025】
<実施例4>
実施例4では、実施例1においてリード付きセラミックス端子にNi、Pd及びAu無電解メッキを施した替わりに、マスクを使用してNi、Mo及びAuを蒸着した以外は、実施例1と同様にして光半導体モジュールを製造した。Ni、Mo及びAuは、それぞれ1.5μm、1.5μm及び1.0μmの厚さに蒸着膜を形成した。この光半導体モジュールに、実施例1と同様にしてワイヤをボンディングし、プル試験を実施した。その結果、Moの場合には3.1gfでワイヤが切断し、ボンディング部分の外れはなかった。
【0026】
<実施例5>
本実施例では、実施例1と同様にして光半導体気密封止容器を組み立てた。次いで、この容器を1ヶ月間デシケータ中で保管した。1ヵ月後に、水素炉中700℃で30分間クリーニングした。容器を水素炉から取り出し、容器内部にTECを半田で接合した。TECの上に、レーザーダイオード(LD)等を搭載した基板をロウ付けし、所定の配線を施した。さらに、光ファイバー用の窓を電気溶接で取り付け、枠体の上に蓋をロウ付けし、光半導体モジュールを完成させた。上記のように完成した光半導体モジュールの、振動試験を行った。その結果、試験の前後において、光通信の性能に差は見られなかった。なお、振動試験はMIL−STD 883、方法2007に準拠して行った。振動条件は次のとおりである。直交するX、Y、Zの各方向について、4分間を1サイクルとし、周波数を20〜2kHzの範囲で変化させながら振動を加えた。最大加速度を20Gとし、4サイクル行った。
【0027】
<比較例2>
実施例5との比較のために、クリーニング処理を行わなかった以外は、実施例5と同様にして光半導体モジュールを完成させた。このモジュールについて、実施例5と同様の振動試験を行ったところ、途中で光半導体モジュールは動作しなくなった。そこで、蓋を取り除いて中を確認すると、TECのロウ付け部が緩んで位置がずれており、さらに、配線した金のワイヤが外れかけている個所があった。
【0028】
【発明の効果】
本発明の光半導体モジュールは、気密封止容器のセラミックス端子の電極部とリードの、実質的に必要な部分のみにAu被覆を施して提供される。したがって、Auの使用量を従来に比較して大幅に減少することができ、低コストで提供できる。本発明の光半導体モジュールは、Au被覆がそれらの位置に限られていても、各部品の十分な接続強度が得られる。その上、外部から振動が加わった際も、光半導体モジュールとして安定に動作しつづけることが確認された。また、本発明の光半導体モジュールは、特にTECを内蔵した場合に有用である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の光半導体モジュールの一例の斜視図である。
【図2】本発明の光半導体モジュールのTECを内蔵した例を部分的に示した上面図である。
【図3】図2の断面図である。
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical semiconductor module containing an optical semiconductor element therein and a method for manufacturing the same.
[0002]
[Prior art]
In the field of information and communication, various semiconductor elements are generally used. However, in order to realize characteristics and performance required for each application, development of a mounting technique for these semiconductor elements is important. With the speeding up of information communication and the increase in the amount of information, the role played by optical communication is increasing. An optical semiconductor element used for optical communication is also usually used as an optical semiconductor module by being sealed in a sealing container suitable for the element in order to protect the element from an external environment and ensure electrical connection. With the remarkable development of the information communication field in recent years, there has been a strong demand in optical communication to secure high signal transmission reliability, to manufacture optical semiconductor modules at lower cost, and to provide them at low cost.
[0003]
By the way, conventionally, the hermetically sealed container of the optical semiconductor module has been subjected to Au plating at the end after assembling the bottom plate, the frame, the ceramic terminals and the like by silver brazing. For this reason, Au plating has been applied to portions of the surface of the container that do not substantially require Au plating. It is considered that the portions of the hermetically sealed container substantially requiring Au plating are specifically the electrode portions of the ceramic terminals and the leads. In the electrode portion of the ceramic terminal, a portion to which a lead is connected outside the container and a portion to which a wire is connected inside the container require Au plating in particular.
[0004]
The reason why the Au plating is applied to portions other than the substantially necessary portions of the above-described container is as follows. That is, the silver brazing in the final assembly step is exposed to a high temperature of about 700 ° C. in a hydrogen furnace. This is because Au sometimes reacts with the underlying Ni to form an alloy. When Au and Ni are alloyed in this way, subsequent wire bonding cannot be performed. In the case where a thermoelectric cooling element (TEC) is incorporated in the optical semiconductor module, Au plating is used for the purpose of preventing the surface of the hermetically sealed container from being oxidized at the brazing temperature when brazing the TEC. Had been given. In addition, since the window for assembling the optical fiber is usually brazed with an Au-Sn alloy, the portion of the container where the window is to be mounted also needs Au plating.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
For the above reasons, Au plating has been applied to the whole container after assembling the container so far, and there has been a problem that a large amount of Au is used and the cost of the optical semiconductor module is high.
[0006]
Therefore, an object of the present invention is to provide a low-cost optical semiconductor module by manufacturing an optical semiconductor module by applying an Au coating only to a minimum necessary portion of a hermetically sealed container.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The inventors of the present invention have conducted intensive studies to solve the above-mentioned problems, and as a result, have realized the following optical semiconductor module in which the Au plating position is limited. That is, the present invention is as follows.
[0008]
(1) An optical semiconductor module, comprising: a hermetically sealed container having at least a ceramic terminal; a lead; and an optical semiconductor, and only the electrode portion of the ceramic terminal in the hermetically sealed container, An optical semiconductor module, which is sequentially coated with a high melting point metal having a melting point of 1300 ° C. or higher and Au.
[0009]
(2) The optical semiconductor module according to (1), wherein the refractory metal is at least one selected from the group consisting of Pd, Pt, and Mo.
[0010]
(3) The optical semiconductor module according to (1) or (2), further comprising a thermoelectric cooling element.
[0011]
(4) A method for manufacturing an optical semiconductor module, comprising:
An electrode pattern is formed on a ceramic plate to form a ceramic terminal,
Plating Ni on the electrode,
Silver leads are soldered to the electrodes of the ceramic terminals,
The leaded ceramic terminal is sequentially coated with Ni, a high melting point metal having a melting point of 1300 ° C. or more, and Au,
The ceramic terminal with the lead, the bottom plate, and the frame are simultaneously silver-brazed to form a hermetically sealed container,
A method of manufacturing an optical semiconductor module in which at least an optical semiconductor is stored in the hermetically sealed container.
[0012]
(5) A method of manufacturing an optical semiconductor module including a thermoelectric cooling element, wherein an electrode pattern is formed on a ceramic plate to form a ceramic terminal,
Plating Ni on the electrode,
Silver leads are soldered to the electrodes of the ceramic terminals,
The leaded ceramic terminal is sequentially coated with Ni, a high melting point metal having a melting point of 1300 ° C. or more, and Au,
The ceramic terminal with the lead, the bottom plate, and the frame are simultaneously silver-brazed to form a hermetically sealed container,
Cleaning the hermetically sealed container in a hydrogen furnace,
A method for manufacturing an optical semiconductor module for storing an optical semiconductor by soldering a thermoelectric cooling element to the hermetically sealed container.
[0013]
(6) The method of manufacturing an optical semiconductor module according to (4) or (5), wherein the refractory metal is at least one selected from the group consisting of Pd, Pt, and Mo.
[0014]
(7) The method of sequentially covering Ni, the high melting point metal having a melting point of 1300 ° C. or more, and Au is any one of electrolytic plating, electroless plating, and vapor deposition using a mask (4) to (6). A method for manufacturing the optical semiconductor module according to claim 1.
[0015]
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
In the present invention, in the hermetically sealed container of the optical semiconductor module, only the electrodes of the ceramic terminals and the leads are coated with Au. FIG. 1 is a perspective view showing an example of the optical semiconductor module of the present invention. In FIG. 1, the portion to be coated with Au is specifically indicated by hatching. FIG. 2 is a partial view of the optical semiconductor module of the present invention in which the optical semiconductor module has a built-in TEC, as viewed from above. FIG. 3 shows a cross section of FIG. Conventionally, Au of the total surface area of the hermetically sealed container × about 1.5 μm in thickness was required. However, as apparent from these figures, the module of the present invention can greatly reduce this, Can be provided at cost. Although the hermetically sealed container has an Au coating only on the electrode portion of the ceramic terminal, the substrate and the optical semiconductor element, which are manufactured separately from the hermetically sealed container, are plated with Au as necessary. It may be applied.
[0016]
Normally, the ceramic terminal is used by applying a Ni coating as a base. In the present invention, in order to prevent alloying between the Ni coating and the Au coating mentioned in the section of the prior art, a high melting point metal having a melting point of 1300 ° C. or more is used. And Au. As the high melting point metal, it is preferable to use at least one selected from the group consisting of Pd, Pt and Mo.
[0017]
To manufacture the optical semiconductor module of the present invention, first, a ceramic terminal is manufactured. That is, a wiring pattern is printed and baked on a ceramic plate using W paste to form an electrode. Ni is plated thereon by a normal electrolytic or electroless plating method. Thereafter, a lead is soldered to the electrode portion of the ceramic terminal at 750 ° C./820° C. in a hydrogen furnace. Ni, a high-melting-point metal and Au serving as a base are metallized on the ceramic terminals with leads, respectively, to form a coating of each metal. As the metallization method, besides the use of electrolytic or electroless plating, a method of vapor deposition using a mask may be used. Next, the ceramic terminal with the lead, the outermost layer of which is coated with Au, and the bottom plate, the frame and the like are simultaneously silver-brazed at 750 ° C./800° C. in a hydrogen furnace to complete the optical semiconductor hermetically sealed container. Here, once silver is brazed, Ni or Kovar is alloyed to further increase the melting point of the brazed part, thereby strengthening it. Finally, an element such as a TEC or an optical semiconductor is housed and sealed in this container to obtain an optical semiconductor module.
[0018]
The optical semiconductor module of the present invention is particularly useful when the module has a built-in TEC. In this case, after the hermetically sealed container is assembled as described above, the inside of the container is cleaned (cleaned) in a hydrogen furnace before use. The cleaning condition is preferably at 700 ° C. for 3 minutes or more. Further, instead of cleaning with hydrogen in the furnace, cleaning may be performed with an HCl solution. After cleaning, the hermetically sealed container is taken out of the hydrogen furnace and the TEC is soldered. The lower plate of the TEC is usually made of ceramics, and the surface of the TEC to be soldered may be plated with Ni or Au. On the other hand, the surfaces of the airtightly sealed containers facing each other are preferably plated with Ni. As the solder, PbSn, SnCuNi, or the like can be used. Further, Cu is usually plated with Au and used as an electrode of the TEC. Further, the optical semiconductor module of the present invention can be used by assembling a window. In this case, the window is attached by electric welding.
[0019]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the optical semiconductor module of the present invention will be specifically described with reference to Examples and Comparative Examples.
[0020]
<Example 1>
As the hermetically sealed optical semiconductor container, the bottom plate, the frame, and the ceramic terminals were made of conventional materials. First, a wiring pattern of an electrode portion was printed on a ceramic terminal by screen printing and fired. Next, Ni plating was applied, a Kovar lead was fixed on this electrode using a carbon jig, and the lead was silver brazed at 750 ° C. in a hydrogen furnace. The ceramic terminals with leads were plated by electroless plating so that Ni had a thickness of 1.5 μm, Pd had a thickness of 1.0 μm, and Au had a thickness of 1.5 μm. Then, the ceramic terminal with the lead, the bottom plate of the container, and the frame were fixed using a carbon jig, and were simultaneously subjected to silver brazing at 750 ° C. in a hydrogen furnace. The work of silver brazing also serves as cleaning with hydrogen. Thereafter, the TEC was soldered and fixed to the completed hermetically sealed container to produce an optical semiconductor module of the present invention.
[0021]
In order to examine the connection strength of each part, a wire of an Au material having a diameter of 25 μm was wire-bonded to the lead of the hermetically sealed container completed as described above. When the bonding strength was measured by a normal pull test, the wire was not broken even with a load of 2.5 gf. Also, the bonding portion did not come off. The pull test is performed according to MIL-STD 883, Method 2011, and it is assumed that there is sufficient connection strength unless the breaking strength is 3 gf or more and the load is not cut under the load of 2.5 gf under screening conditions.
[0022]
<Comparative Example 1>
For comparison with Example 1, an optical semiconductor module was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the leaded ceramic terminals were plated with only Ni and Au, and were not plated with Pd. Then, there were places where wire bonding could not be performed. A pull test similar to that in Example 1 was performed on a portion where bonding was barely performed. As a result, the bonding portion was detached with a load of 1 gf.
[0023]
<Example 2>
Example 2 Example 2 is the same as Example 1 except that Ni, Pt, and Au were vapor-deposited using a mask instead of performing electroless plating of Ni, Pd, and Au on the ceramic terminals with leads in Example 1. Thus, an optical semiconductor module was manufactured. Ni, Pt, and Au formed vapor deposition films with thicknesses of 1.5 μm, 1.5 μm, and 1.0 μm, respectively. A wire was bonded to this optical semiconductor module in the same manner as in Example 1, and a pull test was performed. As a result, in the case of Pt, the wire was cut at 3.1 gf, and the bonding portion did not come off.
[0024]
<Example 3>
In Example 3, an optical semiconductor module was manufactured in the same manner as in Example 1, except that Ni, Pd, and Au were vapor-deposited using a mask instead of performing electroless plating on the ceramic terminals with leads in Example 1. Manufactured. Ni, Pd, and Au formed deposited films with a thickness of 1.5 μm, 1.5 μm, and 1.0 μm, respectively. A wire was bonded to this optical semiconductor module in the same manner as in Example 1, and a pull test was performed. As a result, in the case of Pd, the wire was cut at 3 gf, and the bonding portion did not come off.
[0025]
<Example 4>
Example 4 Example 4 was performed in the same manner as in Example 1 except that Ni, Pd, and Au were electrolessly plated on the ceramic terminals with leads, but Ni, Mo, and Au were deposited using a mask. Thus, an optical semiconductor module was manufactured. Ni, Mo, and Au formed vapor deposition films with thicknesses of 1.5 μm, 1.5 μm, and 1.0 μm, respectively. A wire was bonded to this optical semiconductor module in the same manner as in Example 1, and a pull test was performed. As a result, in the case of Mo, the wire was cut at 3.1 gf, and the bonding portion did not come off.
[0026]
<Example 5>
In this embodiment, an optical semiconductor hermetically sealed container was assembled in the same manner as in the first embodiment. The container was then stored in a desiccator for one month. One month later, cleaning was performed at 700 ° C. for 30 minutes in a hydrogen furnace. The container was taken out of the hydrogen furnace, and TEC was joined inside the container with solder. A substrate on which a laser diode (LD) and the like were mounted was brazed on the TEC, and predetermined wiring was provided. Further, an optical fiber window was attached by electric welding, and a lid was brazed on the frame body to complete an optical semiconductor module. A vibration test was performed on the optical semiconductor module completed as described above. As a result, there was no difference in optical communication performance before and after the test. The vibration test was performed according to MIL-STD 883, Method 2007. The vibration conditions are as follows. In each of the orthogonal X, Y, and Z directions, vibration was applied while changing the frequency within a range of 20 to 2 kHz with 4 minutes as one cycle. The maximum acceleration was set to 20 G, and four cycles were performed.
[0027]
<Comparative Example 2>
For comparison with Example 5, an optical semiconductor module was completed in the same manner as Example 5, except that the cleaning process was not performed. When a vibration test was performed on this module in the same manner as in Example 5, the optical semiconductor module stopped operating halfway. Then, when the lid was removed and the inside was confirmed, the brazing portion of the TEC was loosened and shifted in position, and further, there was a place where the wired gold wire was coming off.
[0028]
【The invention's effect】
The optical semiconductor module of the present invention is provided by applying Au coating only to substantially necessary portions of the electrodes and leads of the ceramic terminals of the hermetically sealed container. Therefore, the amount of Au used can be significantly reduced as compared with the conventional case, and it can be provided at low cost. In the optical semiconductor module of the present invention, sufficient connection strength of each component can be obtained even when the Au coating is limited to those positions. Moreover, it was confirmed that the optical semiconductor module continued to operate stably even when external vibration was applied. Further, the optical semiconductor module of the present invention is particularly useful when a TEC is incorporated.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of an example of an optical semiconductor module of the present invention.
FIG. 2 is a top view partially showing an example in which the optical semiconductor module of the present invention has a built-in TEC.
FIG. 3 is a sectional view of FIG. 2;

Claims (7)

光半導体モジュールであって、少なくともセラミックス端子を備える気密封止容器と、リードと、光半導体とを備え、該気密封止容器のうちセラミックス端子の電極部のみと、該リードに、Ni、融点1300℃以上の高融点金属及びAuを順に被覆したことを特徴とする光半導体モジュール。An optical semiconductor module, comprising: a hermetically sealed container provided with at least a ceramic terminal; a lead; and an optical semiconductor, and only the electrode portion of the ceramic terminal in the hermetically sealed container; An optical semiconductor module, which is coated with a metal having a high melting point of not less than ° C and Au in order. 上記高融点金属が、Pd、Pt及びMoからなる群から選ばれた少なくとも一種である請求項1に記載の光半導体モジュール。2. The optical semiconductor module according to claim 1, wherein the refractory metal is at least one selected from the group consisting of Pd, Pt, and Mo. さらに、熱電子冷却素子を備える請求項1又は2に記載の光半導体モジュール。The optical semiconductor module according to claim 1, further comprising a thermoelectric cooling element. 光半導体モジュールの製造方法であって、
セラミックス板上に電極のパターンを形成してセラミックス端子とし、
該電極上にNiをメッキし、
セラミックス端子の電極にリードを銀ロウ付けし、
該リード付きセラミックス端子をNi、融点1300℃以上の高融点金属及びAuで順に被覆し、
該リード付きセラミックス端子と、底板と、枠体を同時に銀ロウ付けして気密封止容器を形成し、
該気密封止容器に少なくとも光半導体を格納する光半導体モジュールの製造方法。
A method for manufacturing an optical semiconductor module, comprising:
An electrode pattern is formed on a ceramic plate to form a ceramic terminal,
Plating Ni on the electrode,
Silver leads are soldered to the electrodes of the ceramic terminals,
The ceramic terminal with lead is coated with Ni, a high melting point metal having a melting point of 1300 ° C. or more and Au in order,
The ceramic terminal with the lead, the bottom plate, and the frame are simultaneously silver-brazed to form a hermetically sealed container,
A method of manufacturing an optical semiconductor module in which at least an optical semiconductor is stored in the hermetically sealed container.
熱電子冷却素子を内蔵する光半導体モジュールの製造方法であって、
セラミックス板上に電極のパターンを形成してセラミックス端子とし、
該電極上にNiをメッキし、
セラミックス端子の電極にリードを銀ロウ付けし、
該リード付きセラミックス端子をNi、融点1300℃以上の高融点金属及びAuで順に被覆し、
該リード付きセラミックス端子と、底板と、枠体を同時に銀ロウ付けして気密封止容器を形成し、
該気密封止容器を水素炉中でクリーニングし、
該気密封止容器に熱電子冷却素子を半田付けし、光半導体を格納する光半導体モジュールの製造方法。
A method for manufacturing an optical semiconductor module including a thermoelectric cooling element,
An electrode pattern is formed on a ceramic plate to form a ceramic terminal,
Plating Ni on the electrode,
Silver leads are soldered to the electrodes of the ceramic terminals,
The ceramic terminal with lead is coated with Ni, a high melting point metal having a melting point of 1300 ° C. or more and Au in order,
The ceramic terminal with the lead, the bottom plate, and the frame are simultaneously silver-brazed to form a hermetically sealed container,
Cleaning the hermetically sealed container in a hydrogen furnace,
A method for manufacturing an optical semiconductor module for storing an optical semiconductor by soldering a thermoelectric cooling element to the hermetically sealed container.
上記高融点金属が、Pd、Pt及びMoからなる群から選ばれた少なくとも一種である請求項4又は5に記載の光半導体モジュールの製造方法。The method of manufacturing an optical semiconductor module according to claim 4, wherein the refractory metal is at least one selected from the group consisting of Pd, Pt, and Mo. 上記Ni、融点1300℃以上の高融点金属及びAuを順に被覆する方法が、電解メッキ、無電解メッキ及びマスクを利用した蒸着のいずれかである請求項4〜6のいずれか一項に記載の光半導体モジュールの製造方法。7. The method according to claim 4, wherein the method of sequentially covering Ni, a high melting point metal having a melting point of 1300 ° C. or higher, and Au is any one of electrolytic plating, electroless plating, and vapor deposition using a mask. A method for manufacturing an optical semiconductor module.
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