JP2004087618A - 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
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Abstract
【課題】光信号および高周波信号の伝送効率に優れ、同軸コネクタの基体に対する密着性に優れた光半導体素子収納用パッケージおよび光半導体装置を提供すること。
【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を載置する載置部１ａを有する樹脂製の基体１と、基体１の側壁部２に設けられた第一の貫通孔２ａに挿通されるとともに第一の貫通孔２ａの内周面に外周面の一部が直接密着して取着された筒状の光ファイバ７の保持部材６と、側壁部２に設けられた第二の貫通孔２ｂに挿通されるとともに第二の貫通孔２ｂの内周面に外周面の一部が直接密着して取着された同軸コネクタ１０とを具備し、同軸コネクタ１０は、外周導体１０ａの外周面の第二の貫通孔２ｂに取着された部位の中央部に全周にわたって連続して突起１０ｄが設けられている。
【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を載置する載置部１ａを有する樹脂製の基体１と、基体１の側壁部２に設けられた第一の貫通孔２ａに挿通されるとともに第一の貫通孔２ａの内周面に外周面の一部が直接密着して取着された筒状の光ファイバ７の保持部材６と、側壁部２に設けられた第二の貫通孔２ｂに挿通されるとともに第二の貫通孔２ｂの内周面に外周面の一部が直接密着して取着された同軸コネクタ１０とを具備し、同軸コネクタ１０は、外周導体１０ａの外周面の第二の貫通孔２ｂに取着された部位の中央部に全周にわたって連続して突起１０ｄが設けられている。
【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る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納する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もいう）には、光半導体素子と外部電気回路とを電気的に接続するための入出力端子として同軸コネクタが用いられている。
【０００３】
この同軸コネクタを具備した光半導体パッケージを図３に断面図で示す。同図において、２１は基体、２２は枠体、２３は回路基板、２５は蓋体、２６は光ファイバの保持部材、３０は同軸コネクタである。基体２１は鉄（Ｆｅ）−ニッケル（Ｎｉ）−コバルト（Ｃｏ）合金や銅（Ｃｕ）−タングステン（Ｗ）合金等の金属から成る略四角形の板状体であり、その上面の略中央部には、ＬＤ，ＰＤ等の光半導体素子２８を搭載して成る回路基板２３を載置する載置部２１ａが形成されている。載置部２１ａには、光半導体素子２８が、例えばアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）セラミックス等から成る回路基板２３に搭載された状態で載置固定される。
【０００４】
なお、回路基板２３に搭載された光半導体素子２８は、その電極が、回路基板２３に被着形成されている線路導体２３ａにボンディングワイヤ２９等を介して電気的に接続されている。
【０００５】
また、基体２１の上面の外周部には載置部２１ａを囲繞するようにして枠体２２が設けられており、枠体２２は基体２１とともにその内側に光半導体素子２８を収容する空所を形成する。この枠体２２は、基体２１と同様にＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金やＣｕ−Ｗ合金等から成り、基体２１と一体成形される、または基体２１に銀（Ａｇ）ろう等のろう材を介してろう付けされる、またはシーム溶接等の溶接法により接合されることによって基体２１の上面の外周部に設けられる。
【０００６】
この枠体２２の側部には光ファイバ２７を枠体２２内外を挿通させ枠体２２の側部に保持するための円筒状の保持部材２６が嵌着される円形の第一の貫通孔２２ａと、同軸コネクタ３０が嵌着される円形の第二の貫通孔２２ｂとが形成されている。そして、第一の貫通孔２２ａに保持部材２６を、第二の貫通孔２２ｂに同軸コネクタ３０をそれぞれ嵌め込んで半田等の封着材を第一の貫通孔２２ａと第二の貫通孔２２ｂ内の隙間に挿入し、しかる後、加熱して封着材を溶融させ、溶融した封着材を毛細管現象により、保持部材２６と第一の貫通孔２２ａ内面との隙間に、および同軸コネクタ３０と第二の貫通孔２２ｂ内面との隙間にそれぞれ充填させることにより、保持部材２６が第一の貫通孔２２ａに、同軸コネクタ３０が第二の貫通孔２２ｂに封着材を介してそれぞれ嵌着接合される。
【０００７】
同軸コネクタ３０は、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等の金属から成る円筒状の外周導体３０ａの中心軸部分に、信号線路としてＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等の金属から成る棒状の中心導体３０ｂが絶縁体３０ｃを介して固定されて成る。そして、接地導体としての外周導体３０ａが封着材を介して枠体２２に電気的に接続されており、特性インピーダンスに整合された同軸線路モードの信号線路を形成している。また、中心導体３０ｂが半田等から成る導電性接着材を介して回路基板２３の線路導体２３ａに電気的に接続される。線路導体２３ａは、所定の特性インピーダンスに整合されたマイクロストリップ線路となっている。
【０００８】
そして、枠体２２の上面に蓋体２５をろう付け法やシームウエルド法等の溶接法によって接合し、基体２１、枠体２２および蓋体２５から成る容器内部に光半導体素子２８を収容し気密に封止することによって製品としての光半導体装置となる。この光半導体装置は、光半導体素子２８に同軸コネクタ３０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、励起した光を光ファイバ２７で伝送させることによって、または光ファイバ２７を伝送する光を光半導体素子２８に受光させ、光半導体素子２８で受光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同軸コネクタ３０を介して取り出すことによって光通信に使用される。
【０００９】
【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に保持部材２６を嵌着接合する際、枠体２２に保持部材２６の外径寸法よりも若干大きな内径寸法を有する第一の貫通孔２２ａを予め設けておき、この第一の貫通孔２２ａに保持部材２６を挿通させるとともに第一の貫通孔２２ａの内面と保持部材２６の外周面とを封着材を介して嵌着接合するため、保持部材２６が第一の貫通孔２２ａの所定位置に対して０．０５〜０．３ｍｍ程度ずれた位置に嵌着接合されてしまう場合があった。その場合、保持部材２６の貫通孔に光ファイバ２７を挿通し固定した場合、光ファイバ２７の光入出射端面を光半導体素子２８に対向させることができなくなって、光ファイバ２７と光半導体素子２８の光結合効率が劣化し、光ファイバ２７と光半導体素子２８との間で光信号を効率よく伝送できなくなるという問題点があった。
【００１０】
また、同軸コネクタ３０についても、枠体２２に外周導体３０ａの外径寸法よりも若干大きな内径寸法を有する第二の貫通孔２２ｂを予め設けておき、この第二の貫通孔２２ｂ内に外周導体３０ａを挿通させるとともに第二の貫通孔２２ｂの内面と外周導体３０ａの外周面とを封着材を介して嵌着接合するため、同軸コネクタ３０が第二の貫通孔２２ｂの所定位置に対して０．０５〜０．３ｍｍ程度ずれた位置に嵌着接合されてしまう場合があった。その場合、中心導体３０ｂの枠体２２内側の先端から光半導体素子２８までの距離が長くなって、中心導体３０ｂを伝送する高周波信号に反射損失や透過損失等の伝送損失が生じてしまい、高周波信号を効率よく伝送できなくなるという問題点があった。
【００１１】
そこで、上記の問題点を解消するために、本出願人は、保持部材２６および同軸コネクタ３０を樹脂製の基体の貫通孔に直接密着させて取着することを提案した（特願２００２−１８８４６２）。しかしながら、光半導体素子２８はその作動時には８０℃程度に温度が上昇するため、光半導体装置内の空気やアルゴン（Ａｒ）等のガスが膨張して光半導体装置内の圧力が大きくなり、光半導体装置外の大気圧との差圧によって同軸コネクタ３０に光半導体装置外へ押すような圧力が加わり、光半導体素子２８が作動しないときには圧力が加わらない。このような圧力が同軸コネクタ３０に繰り返し加わると、その密着力が失われて同軸コネクタ３０が第二の貫通孔２２ｂから剥離するという不具合が発生する場合があることが判明した。また、このような不具合は、高周波信号が伝送されて発熱し易い同軸コネクタ３０で発生し易いことが判った。
【００１２】
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、光信号の伝送効率に優れ、かつ高周波信号の伝送効率に優れているとともに、同軸コネクタの基体に対する密着力を長期にわたって保持できる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。
【００１３】
【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載置する載置部を有する樹脂製の基体と、該基体の側壁部に設けられた第一の貫通孔に挿通されるとともに該第一の貫通孔の内周面に外周面の一部が直接密着して取着された光ファイバを保持するための保持部材と、前記側壁部に設けられた第二の貫通孔に挿通されるとともに該第二の貫通孔の内周面に外周面の一部が直接密着して取着された、筒状の外周導体およびその中心軸に設置された中心導体ならびにそれらの間に介在させた絶縁体から成る同軸コネクタとを具備しており、前記同軸コネクタは、前記外周導体の外周面の前記第二の貫通孔に取着された部位の中央部に全周にわたって連続して突起が設けられていることを特徴とする。
【００１４】
本発明の光半導体素子収納用パッケージは、保持部材および同軸コネクタが、側壁部の第一および第二の貫通孔に挿通されるとともにそれらの貫通孔の内周面に外周面の一部が直接密着して取着されていることから、保持部材が確実に側壁部の所定位置に固定され、保持部材と光半導体素子とを正確に対向させることができ、その結果、保持部材の貫通孔に光ファイバを挿通させることによって光ファイバを光半導体素子に正確に対向させることができる。従って、光ファイバと光半導体素子との光結合効率を良好なものとし、光ファイバと光半導体素子との間で光信号を効率よく伝送させることができる。また、同軸コネクタが確実に側壁部の所定位置に固定され、中心導体の側壁部の内側の先端から光半導体素子までの距離が長くなることを防止でき、中心導体を伝送する高周波信号の伝送損失を最小限に抑え、高周波信号を効率よく伝送させることができる。
【００１５】
また、同軸コネクタは、外周導体の外周面の第二の貫通孔に取着された部位の中央部に全周にわたって連続して突起が設けられていることから、外周導体を基体の側壁部の樹脂に強固に密着させることができ、その結果、光半導体素子収納用パッケージを光半導体装置と成した場合にその内外の気圧差による圧力が同軸コネクタに繰り返し加わっても、同軸コネクタが基体の第二の貫通孔から剥離するのを防止できる。
【００１６】
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載置する載置部を有する樹脂製の基体と、該基体の側壁部に設けられた第一の貫通孔に挿通されるとともに該第一の貫通孔の内周面に外周面の一部が直接密着して取着された光ファイバを保持するための保持部材と、前記側壁部に設けられた第二の貫通孔に挿通されるとともに該第二の貫通孔の内周面に外周面の一部が直接密着して取着された、筒状の外周導体およびその中心軸に設置された中心導体ならびにそれらの間に介在させた絶縁体から成る同軸コネクタとを具備しており、前記同軸コネクタは、前記外周導体の外周面の前記第二の貫通孔に取着された部位の中央部に全周にわたって連続して溝が設けられていることを特徴とする。
【００１７】
本発明の光半導体素子収納用パッケージは、外周導体の外周面の第二の貫通孔に取着された部位の中央部に全周にわたって連続して溝が設けられていることから、保持部材が確実に側壁部の所定位置に確実に固定されるとともに同軸コネクタが側壁部の所定位置に確実に固定され、また、外周導体を基体の側壁部の樹脂に強固に密着させることができ、その結果、光半導体素子収納用パッケージを光半導体装置と成した場合にその内外の気圧差による圧力が同軸コネクタに繰り返し加わっても、同軸コネクタが基体の第二の貫通孔から剥離するのを防止できる。
【００１８】
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載置する載置部を有する樹脂製の基体と、該基体の側壁部に設けられた第一の貫通孔に挿通されるとともに該第一の貫通孔の内周面に外周面の一部が直接密着して取着された光ファイバを保持するための保持部材と、前記側壁部に設けられた第二の貫通孔に挿通されるとともに該第二の貫通孔の内周面に外周面の一部が直接密着して取着された、筒状の外周導体およびその中心軸に設置された中心導体ならびにそれらの間に介在させた絶縁体から成る同軸コネクタとを具備しており、前記同軸コネクタは、前記外周導体の外周面の前記第二の貫通孔に取着された部位の中央部に全周にわたって連続して突起および溝が設けられていることを特徴とする。
【００１９】
本発明の光半導体素子収納用パッケージは、外周導体の外周面の第二の貫通孔に取着された部位の中央部に全周にわたって連続して突起および溝が設けられていることから、保持部材が確実に側壁部の所定位置に確実に固定されるとともに同軸コネクタが側壁部の所定位置に確実に固定され、また、外周導体を基体の側壁部の樹脂に強固に密着させることができ、その結果、光半導体素子収納用パッケージを光半導体装置と成した場合にその内外の気圧差による圧力が同軸コネクタに繰り返し加わっても、同軸コネクタが基体の第二の貫通孔から剥離するのをより有効に防止できる。
【００２０】
本発明の光半導体素子収納用パッケージは、好ましくは、前記突起は高さが０．１〜３ｍｍとされていることを特徴とする。
【００２１】
本発明の光半導体素子収納用パッケージは、突起の高さが０．１〜３ｍｍであることから、同軸コネクタを基体により強固に密着させ、同軸コネクタが基体の第二の貫通孔から剥離するのをより有効に防止できる。
【００２２】
本発明の光半導体素子収納用パッケージは、好ましくは、前記溝は深さが０．１〜２ｍｍとされていることを特徴とする。
【００２３】
本発明の光半導体素子収納用パッケージは、溝の深さが０．１〜２ｍｍであることから、同軸コネクタを基体により強固に密着させ、同軸コネクタが基体の第二の貫通孔から剥離するのをより有効に防止できる。
【００２４】
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、前記載置部に載置固定されるとともに前記同軸コネクタに電気的に接続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。
【００２５】
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、光信号および高周波信号の伝送効率に優れ、かつ同軸コネクタの基体に対する密着性に優れた高性能および高信頼性のものとなる。
【００２６】
【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一例の断面図を示し、１は基体、２は基体１の側壁部、３は回路基板、５は蓋体、６は光ファイバの保持部材、７は光ファイバ、８は光半導体素子、１０は同軸コネクタである。基体１の上面に蓋体５を接合することにより光半導体装置と成り、基体１と蓋体５とで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。
【００２７】
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を載置する載置部１ａを有する樹脂製の基体１と、基体１の側壁部２に設けられた第一の貫通孔２ａに挿通されるとともに第一の貫通孔２ａの内周面に外周面の一部が直接密着して取着された光ファイバ７を保持するための保持部材６と、側壁部２に設けられた第二の貫通孔２ｂに挿通されるとともに第二の貫通孔２ｂの内周面に外周面の一部が直接密着して取着された、筒状の外周導体１０ａおよびその中心軸に設置された中心導体１０ｂならびにそれらの間に介在させた絶縁体１０ｃから成る同軸コネクタ１０とを具備し、同軸コネクタ１０は、外周導体１０ａの外周面の第二の貫通孔２ｂに取着された部位Ａ｛図２（ａ）｝の中央部に全周にわたって連続して突起１０ｄが設けられている構成である。
【００２８】
また本発明の光半導体パッケージは、上記の構成において、同軸コネクタ１０は、外周導体１０ａの外周面の第二の貫通孔２ｂに取着された部位Ａの中央部に全周にわたって連続して溝１０ｅが設けられている構成である。
【００２９】
さらに本発明の光半導体パッケージは、上記の構成において、同軸コネクタ１０は、外周導体１０ａの外周面の第二の貫通孔２ｂに取着された部位Ａの中央部に全周にわたって連続して突起１０ｄおよび溝１０ｅが設けられている構成である。
【００３０】
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機能し、その上面の略中央部にＬＤ，ＰＤ等の光半導体素子８を載置するための載置部１ａを有しており、載置部１ａ上にシリコン（Ｓｉ）等の絶縁体から成り上面に線路導体３ａを有する回路基板３に搭載された状態で光半導体素子８が載置固定される。そして、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は、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂、ポリフェニレンサルファイト（ＰＰＳ）や液晶ポリマー（ＬＣＰ）等のエンジニアリングプラスチック等から成り、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製作される。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により形成する際に、保持部材６と同軸コネクタ１０を予め金型内の所定位置にしておくことによって、側壁部２にその側壁部２を貫通した状態で一体的に取着される。
【００３１】
円筒状等の筒状の保持部材６は、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金やＦｅ−Ｎｉ合金等の金属から成り、略中央部に側壁部２の内外を貫通し、光ファイバ７を挿通させるための貫通孔を有している。例えば、保持部材６は、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の形状、寸法に形成される。
【００３２】
同軸コネクタ１０は、光半導体パッケージ内部に収容する光半導体素子８を外部電気回路に電気的に接続するものであり、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等の金属から成る円筒状の外周導体１０ａの中心軸に同じくＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等の金属から成る中心導体１０ｂが絶縁体１０ｃを介して固定された構造をしている。
【００３３】
中心導体１０ｂは、光半導体素子８へ駆動信号を外部から伝送する、または外部に電気信号を光半導体素子８に伝送するための高周波信号の伝送線路として作用する。中心導体１０ｂの側壁部２内側の先端は、回路基板３の線路導体３ａに半田等の導電性接着材を介して電気的に接続され、線路導体３ａの中心導体１０ｂに接続されない側の一端がボンディングワイヤ等の電気的接続手段９を介して光半導体素子８の電極に接続されることにより、光半導体素子８に接続される。また、中心導体１０ｂの側壁部２外側に突出する端部を外部電気回路に電気的に接続させることによって、光半導体素子８の各電極は線路導体３ａおよび中心導体１０ｂを介し外部電気回路に電気的に接続されることとなる。
【００３４】
保持部材６と同軸コネクタ１０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、側壁部２に一体的に取着されることから、保持部材６の外周面と第一の貫通孔２ａの内周面との間、および同軸コネクタ１０の外周面と第二の貫通孔２ｂの内周面との間に隙間が生じず、保持部材６および同軸コネクタ１０を側壁部２のそれぞれ所定位置に位置ずれをなくして取着させることができる。その結果、保持部材６と光半導体素子８とを正確に対向させることができ、保持部材６の貫通孔に光ファイバ７を挿通させることによって、光ファイバ７の光入出射端面を光半導体素子８に正確に対向させ、光ファイバ７と光半導体素子８の光結合効率を良好なものとできる。また、同軸コネクタ１０を側壁部２の他の位置に固定し、中心導体１０ｂの側壁部２内側の先端から光半導体素子８までの距離が長くなるのを防止でき、中心導体１０ｂを伝送する高周波信号の伝送損失を最小限に抑え、高周波信号を効率よく伝送させることができる。
【００３５】
本発明において、図２に示すように、同軸コネクタ１０は外周導体１０ａの外周面の第二の貫通孔２ｂに取着された部位Ａの中央部に全周にわたって連続して突起１０ｄや溝１０ｅが設けられている。この構成により、外周導体１０ａを第二の貫通孔２ｂにおいて側壁部２の樹脂に強固に密着させることができ、光半導体装置内外の気圧差によって同軸コネクタ１０に圧力が繰り返し加わった際に、外周導体１０ａの外周面と第二の貫通孔２ｂの内周面との界面で外周導体１０ａが第二の貫通孔２ｂから剥離するのを防止できる。
【００３６】
本発明において、同軸コネクタ１０の外周導体１０ａの外周面に設ける突起１０ｄは、高さが０．１〜３ｍｍであることが好ましい。この場合、外周導体１０ａを側壁部２の樹脂により強固に密着させることができ、外周導体１０ａが第二の貫通孔２ｂから剥離するのをより有効に防止できる。突起１０ｄの高さが０．１ｍｍ未満では、外周導体１０ａの第二の貫通孔２ｂの内周面への密着力および引っ掛かりが不十分となり、同軸コネクタ１０を側壁部２に強固に密着させるのが困難になる。３ｍｍを超えると、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成型する際に、突起１０ｄの周囲に樹脂が流動して廻り込みにくくなり、樹脂の未充填によるボイド発生等の不具合が生じ、同軸コネクタ１０と側壁部２との密着性が低下し易くなる。
【００３７】
なお、突起１０ｄの幅（最大幅）については、突起１０ｄの剛性を保持するとともに外周導体１０ａの密着力を向上させるうえで０．２〜２ｍｍ程度とするのがよい。
【００３８】
また、外周導体１０ａの外周面に設けられる溝１０ｅは深さが０．１〜２ｍｍであることが好ましい。この場合、外周導体１０ａを側壁部２の樹脂により強固に密着させることができ、外周導体１０ａが第二の貫通孔２ｂから剥離するのを有効に防止できる。溝１０ｅの深さが０．１ｍｍ未満では、外周導体１０ａの第二の貫通孔２ｂの内周面に対する密着力および引っ掛かりが不十分となり、同軸コネクタ１０を側壁部２に強固に密着させるのが困難になる。２ｍｍを超えると、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成型する際に、溝１０ｅの内面に樹脂が流動して流れ込みにくくなり、樹脂の未充填によるボイド発生等の不具合が生じ、同軸コネクタ１０と側壁部２との密着性が低下し易くなる。
【００３９】
なお、溝１０ｅの幅（最大幅）については、外周導体１０ａの剛性を保持するとともに外周導体１０ａの密着力を向上させるうえで０．２〜２ｍｍ程度とするのがよい。
【００４０】
また、図２に示すように、外周導体１０ａに形成される突起１０ｄ、溝１０ｅの断面形状は、四角形や三角形等の多角形、半円形等の種々の形状とし得る。また図２では、突起１０ｄ、溝１０ｅが１つだけ形成された場合を示しているが、複数形成されていてもよく、その場合外周導体１０ａをより強固に密着させることが可能となる。
【００４１】
さらに、本発明の他の発明では外周導体１０ａに突起１０ｄと溝１０ｅを組み合わせて形成する。この場合、突起１０ｄと溝１０ｅとを交互に形成することが好ましい。例えば、突起１０ｄを２つ設け、２つの突起１０ｄの間に１つの溝１０ｅを形成すると、外周導体１０ａの密着力がより向上する。同様に、溝１０ｅを２つ設け、２つの溝１０ｅの間に１つの突起１０ｄを形成すると、外周導体１０ａの密着力がより向上する。
【００４２】
また、外周導体１０ａに突起１０ｄを形成する場合、突起１０ｄに軸方向が中心導体１０ｂに略平行な貫通孔を形成することが好ましい。この場合、突起１０ｄの貫通孔に樹脂が入り込んで、外周導体１０ａがより強固に側壁部２に固定されることとなる。またこの場合、突起１０ｄの高さは０．８〜３ｍｍ程度と高い方がよい。突起１０ｄの高さが０．８ｍｍ未満では、突起１０ｄに形成できる貫通孔の内径が小さくなり、貫通孔内に樹脂が入り込みにくくなる。
【００４３】
上記の突起１０ｄや溝１０ｅは、保持部材６に形成してもよく、保持部材６の第一の貫通孔２ａの内周面に対する密着力が向上する。
【００４４】
本発明において、線路導体３ａおよび中心導体１０ｂは、その露出する表面に良導電性で耐蝕性に優れたＮｉや金（Ａｕ）等の金属をめっき法により所定厚み（１〜２０μｍ）に被着させておくのがよく、線路導体３ａおよび中心導体１０ｂの酸化腐蝕を有効に防止できるとともに、線路導体３ａおよび中心導体１０ｂを伝送する高周波信号に伝送損失が発生するのを有効に防止して、高周波信号の伝送効率をより良好なものとさせることが可能となる。
【００４５】
保持部材６の貫通孔には、光ファイバ７を側壁部２の内外を貫通するように挿通させ、側壁部２内側の先端の光入出射端面を光半導体素子８に対向させた状態で固定し、エポキシ樹脂やアクリル樹脂等から成る樹脂接着材やＡｕ−Ｓｎ半田等の半田を貫通孔内周面と光ファイバ外周面との間に充填し固化させることによって、光ファイバ７を固定する。この光ファイバ７は、先端の光入出射端面を光半導体素子８の光出射部または受光部に対向させた状態で保持部材６に固定され保持されることによって、光半導体素子８が発する光信号を外部に伝送する、または外部から伝送されてきた光信号を光半導体素子８に受光させるための光伝送路として機能する。
【００４６】
さらに、側壁部２の上面にはエポキシ樹脂やアクリル樹脂等から成る封止材を介して、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂、ＰＰＳやＬＣＰ等のエンジニアリングプラスチック、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金やＦｅ−Ｎｉ合金等の金属等の材料から成る蓋体５が接合され、蓋体５で側壁部２の内側を塞ぐことよって基体１と蓋体５とで構成される容器内に光半導体素子８が収容される。
【００４７】
かくして、本発明の光半導体素子収納用パッケージは、基体１の載置部１ａに回路基板３に搭載された光半導体素子８を載置固定し、光半導体素子８の電極を電気的接続手段９と線路導体３ａとを介して中心導体１０ｂに電気的に接続し、光ファイバ７を保持部材６を介して光半導体素子８と対向するように側壁部２に固定し、しかる後、側壁部２の上面に蓋体５を封止材を介して接合し、基体１と蓋体５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が完成する。
【００４８】
この光半導体装置は、光半導体素子８に中心導体１０ｂ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８に光信号を励起させ、励起した光信号を保持部材６に保持された光ファイバ７で伝送させることによって、または保持部材６に保持された光ファイバ７を伝送してきた光信号を光半導体素子８に受光させ、光半導体素子８で受光された光信号に対応する電気信号を発生させ、その電気信号を中心導体１０ｂを介して取り出すことによって、光通信等に使用される。
【００４９】
【実施例】
本発明の光半導体素子収納用パッケージの実施例を以下に説明する。
【００５０】
図１に示した本発明の光半導体パッケージを、オルソクレゾールノボラック型エポキシ系熱硬化性樹脂を用いたトランスファモールド成型法により以下のように作製した。上面に凹部が形成され、外形寸法が縦７．４ｍｍ×横１３．２ｍｍ×高さ４．３ｍｍで底部の厚みが１．３ｍｍで、側壁部２の厚みが２ｍｍである略直方体の基体１に、外径が２ｍｍの円筒状の保持部材６と、外周導体１０ａの外径が１．５ｍｍの円筒状で外周導体１０ａの外周面に以下に示すような突起１０ｄまたは溝１０ｅを設けた同軸コネクタ１０とを、側壁部２の対向する側部の第一および第二の貫通孔２ａ，２ｂに設けた。このとき、外周導体１０ａの外周面の第二の貫通孔２ｂに取着された部位Ａの中央部に、図２（ａ）の形状で高さが０．０５，０．１，０．２，０．５，１，２，３，４（ｍｍ）の突起１０ｄ、または図２（ｄ）の形状で深さが０．０５，０．１，０．２，０．５，１，２，３（ｍｍ）の溝１０ｅをそれぞれ１つずつ設けた、１５種類のサンプルを各２０個作製した。
【００５１】
なお、突起１０ｄの幅はいずれも０．５ｍｍとし、溝１０ｅの幅はいずれも０．５ｍｍとした。
【００５２】
これらのサンプルを、温度サイクル試験装置（株式会社タバイエスペック製「ＴＳＡ−２０１Ｓ」）内にセットし、温度サイクル（−４０℃〜８５℃）を１サイクル（７時間）加えた。そして、これらのサンプルをＭＩＬ−ＳＴＤ８８３の方法に準じて、１２５℃のフロロカーボン溶液中に６０秒間浸しグロスリーク（バブルリーク）試験を行ない評価した。フロロカーボン溶液中に浸したサンプルを倍率１０倍の光学顕微鏡で観察し、気泡を検知したものを不良品とした。このグロスリーク試験により不良品となったサンプルの不良率を表１に示す。
【００５３】
【表１】
【００５４】
表１より、突起１０ｄの高さが０．１〜３ｍｍのとき、および溝１０ｅの深さが０．１〜２ｍｍのときに、同軸コネクタ１０ａを側壁部２の第二の貫通孔２ｂに強固に密着させて固定できることが判った。
【００５５】
なお、本発明は上述の実施の形態および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。
【００５６】
【発明の効果】
本発明の光半導体素子収納用パッケージは、樹脂製の基体の側壁部に設けられた第二の貫通孔に挿通されるとともに第二の貫通孔の内周面に外周面の一部が直接密着して取着された同軸コネクタは、外周導体の外周面の第二の貫通孔に取着された部位の中央部に全周にわたって連続して突起が設けられていることにより、保持部材が確実に側壁部の所定位置に固定され、保持部材と光半導体素子とを正確に対向させることができ、その結果、保持部材の貫通孔に光ファイバを挿通させることによって光ファイバを光半導体素子に正確に対向させることができる。従って、光ファイバと光半導体素子との光結合効率を良好なものとし、光ファイバと光半導体素子との間で光信号を効率よく伝送させることができる。また、同軸コネクタが確実に側壁部の所定位置に固定され、中心導体の側壁部の内側の先端から光半導体素子までの距離が長くなることを防止でき、中心導体を伝送する高周波信号の伝送損失を最小限に抑え、高周波信号を効率よく伝送させることができる。
【００５７】
また、同軸コネクタは、外周導体の外周面の第二の貫通孔に取着された部位の中央部に全周にわたって連続して突起が設けられていることから、外周導体を基体の側壁部の樹脂に強固に密着させることができ、その結果、光半導体素子収納用パッケージを光半導体装置と成した場合にその内外の気圧差による圧力が同軸コネクタに繰り返し加わっても、同軸コネクタが基体の第二の貫通孔から剥離するのを防止できる。
【００５８】
本発明の光半導体素子収納用パッケージは、樹脂製の基体の側壁部に設けられた第二の貫通孔に挿通されるとともに第二の貫通孔の内周面に外周面の一部が直接密着して取着された同軸コネクタは、外周導体の外周面の第二の貫通孔に取着された部位の中央部に全周にわたって連続して溝が設けられていることにより、保持部材が確実に側壁部の所定位置に確実に固定されるとともに同軸コネクタが側壁部の所定位置に確実に固定され、また、外周導体を基体の側壁部の樹脂に強固に密着させることができ、その結果、光半導体素子収納用パッケージを光半導体装置と成した場合にその内外の気圧差による圧力が同軸コネクタに繰り返し加わっても、同軸コネクタが基体の第二の貫通孔から剥離するのを防止できる。
【００５９】
本発明の光半導体素子収納用パッケージは、樹脂製の基体の側壁部に設けられた第二の貫通孔に挿通されるとともに第二の貫通孔の内周面に外周面の一部が直接密着して取着された同軸コネクタは、外周導体の外周面の第二の貫通孔に取着された部位の中央部に全周にわたって連続して突起および溝が設けられていることにより、保持部材が確実に側壁部の所定位置に確実に固定されるとともに同軸コネクタが側壁部の所定位置に確実に固定され、また、外周導体を基体の側壁部の樹脂に強固に密着させることができ、その結果、光半導体素子収納用パッケージを光半導体装置と成した場合にその内外の気圧差による圧力が同軸コネクタに繰り返し加わっても、同軸コネクタが基体の第二の貫通孔から剥離するのをより有効に防止できる。
【００６０】
本発明の光半導体素子収納用パッケージは、好ましくは、突起は高さが０．１〜３ｍｍとされていることにより、同軸コネクタを基体により強固に密着させ、同軸コネクタが基体の第二の貫通孔から剥離するのをより有効に防止できる。
【００６１】
本発明の光半導体素子収納用パッケージは、好ましくは、溝は深さが０．１〜２ｍｍとされていることにより、同軸コネクタを基体により強固に密着させ、同軸コネクタが基体の第二の貫通孔から剥離するのをより有効に防止できる。
【００６２】
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、載置部に載置固定されるとともに同軸コネクタに電気的に接続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、光信号および高周波信号の伝送効率に優れ、かつ同軸コネクタの基体に対する密着性に優れた高性能および高信頼性のものとなる。
【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】（ａ）〜（ｆ）は本発明の光半導体素子収納用パッケージにおける同軸コネクタの外周導体の形状について実施の形態の各種例を示す断面図である。
【図３】従来の光半導体素子収納用パッケージの断面図である。
【符号の説明】
１：基体
１ａ：載置部
２：側壁部
２ａ：第一の貫通孔
２ｂ：第二の貫通孔
６：保持部材
７：光ファイバ
８：光半導体素子
１０：同軸コネクタ
１０ａ：外周導体
１０ｂ：中心導体
１０ｃ：絶縁体
【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る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納する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もいう）には、光半導体素子と外部電気回路とを電気的に接続するための入出力端子として同軸コネクタが用いられている。
【０００３】
この同軸コネクタを具備した光半導体パッケージを図３に断面図で示す。同図において、２１は基体、２２は枠体、２３は回路基板、２５は蓋体、２６は光ファイバの保持部材、３０は同軸コネクタである。基体２１は鉄（Ｆｅ）−ニッケル（Ｎｉ）−コバルト（Ｃｏ）合金や銅（Ｃｕ）−タングステン（Ｗ）合金等の金属から成る略四角形の板状体であり、その上面の略中央部には、ＬＤ，ＰＤ等の光半導体素子２８を搭載して成る回路基板２３を載置する載置部２１ａが形成されている。載置部２１ａには、光半導体素子２８が、例えばアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）セラミックス等から成る回路基板２３に搭載された状態で載置固定される。
【０００４】
なお、回路基板２３に搭載された光半導体素子２８は、その電極が、回路基板２３に被着形成されている線路導体２３ａにボンディングワイヤ２９等を介して電気的に接続されている。
【０００５】
また、基体２１の上面の外周部には載置部２１ａを囲繞するようにして枠体２２が設けられており、枠体２２は基体２１とともにその内側に光半導体素子２８を収容する空所を形成する。この枠体２２は、基体２１と同様にＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金やＣｕ−Ｗ合金等から成り、基体２１と一体成形される、または基体２１に銀（Ａｇ）ろう等のろう材を介してろう付けされる、またはシーム溶接等の溶接法により接合されることによって基体２１の上面の外周部に設けられる。
【０００６】
この枠体２２の側部には光ファイバ２７を枠体２２内外を挿通させ枠体２２の側部に保持するための円筒状の保持部材２６が嵌着される円形の第一の貫通孔２２ａと、同軸コネクタ３０が嵌着される円形の第二の貫通孔２２ｂとが形成されている。そして、第一の貫通孔２２ａに保持部材２６を、第二の貫通孔２２ｂに同軸コネクタ３０をそれぞれ嵌め込んで半田等の封着材を第一の貫通孔２２ａと第二の貫通孔２２ｂ内の隙間に挿入し、しかる後、加熱して封着材を溶融させ、溶融した封着材を毛細管現象により、保持部材２６と第一の貫通孔２２ａ内面との隙間に、および同軸コネクタ３０と第二の貫通孔２２ｂ内面との隙間にそれぞれ充填させることにより、保持部材２６が第一の貫通孔２２ａに、同軸コネクタ３０が第二の貫通孔２２ｂに封着材を介してそれぞれ嵌着接合される。
【０００７】
同軸コネクタ３０は、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等の金属から成る円筒状の外周導体３０ａの中心軸部分に、信号線路としてＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等の金属から成る棒状の中心導体３０ｂが絶縁体３０ｃを介して固定されて成る。そして、接地導体としての外周導体３０ａが封着材を介して枠体２２に電気的に接続されており、特性インピーダンスに整合された同軸線路モードの信号線路を形成している。また、中心導体３０ｂが半田等から成る導電性接着材を介して回路基板２３の線路導体２３ａに電気的に接続される。線路導体２３ａは、所定の特性インピーダンスに整合されたマイクロストリップ線路となっている。
【０００８】
そして、枠体２２の上面に蓋体２５をろう付け法やシームウエルド法等の溶接法によって接合し、基体２１、枠体２２および蓋体２５から成る容器内部に光半導体素子２８を収容し気密に封止することによって製品としての光半導体装置となる。この光半導体装置は、光半導体素子２８に同軸コネクタ３０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、励起した光を光ファイバ２７で伝送させることによって、または光ファイバ２７を伝送する光を光半導体素子２８に受光させ、光半導体素子２８で受光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同軸コネクタ３０を介して取り出すことによって光通信に使用される。
【０００９】
【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に保持部材２６を嵌着接合する際、枠体２２に保持部材２６の外径寸法よりも若干大きな内径寸法を有する第一の貫通孔２２ａを予め設けておき、この第一の貫通孔２２ａに保持部材２６を挿通させるとともに第一の貫通孔２２ａの内面と保持部材２６の外周面とを封着材を介して嵌着接合するため、保持部材２６が第一の貫通孔２２ａの所定位置に対して０．０５〜０．３ｍｍ程度ずれた位置に嵌着接合されてしまう場合があった。その場合、保持部材２６の貫通孔に光ファイバ２７を挿通し固定した場合、光ファイバ２７の光入出射端面を光半導体素子２８に対向させることができなくなって、光ファイバ２７と光半導体素子２８の光結合効率が劣化し、光ファイバ２７と光半導体素子２８との間で光信号を効率よく伝送できなくなるという問題点があった。
【００１０】
また、同軸コネクタ３０についても、枠体２２に外周導体３０ａの外径寸法よりも若干大きな内径寸法を有する第二の貫通孔２２ｂを予め設けておき、この第二の貫通孔２２ｂ内に外周導体３０ａを挿通させるとともに第二の貫通孔２２ｂの内面と外周導体３０ａの外周面とを封着材を介して嵌着接合するため、同軸コネクタ３０が第二の貫通孔２２ｂの所定位置に対して０．０５〜０．３ｍｍ程度ずれた位置に嵌着接合されてしまう場合があった。その場合、中心導体３０ｂの枠体２２内側の先端から光半導体素子２８までの距離が長くなって、中心導体３０ｂを伝送する高周波信号に反射損失や透過損失等の伝送損失が生じてしまい、高周波信号を効率よく伝送できなくなるという問題点があった。
【００１１】
そこで、上記の問題点を解消するために、本出願人は、保持部材２６および同軸コネクタ３０を樹脂製の基体の貫通孔に直接密着させて取着することを提案した（特願２００２−１８８４６２）。しかしながら、光半導体素子２８はその作動時には８０℃程度に温度が上昇するため、光半導体装置内の空気やアルゴン（Ａｒ）等のガスが膨張して光半導体装置内の圧力が大きくなり、光半導体装置外の大気圧との差圧によって同軸コネクタ３０に光半導体装置外へ押すような圧力が加わり、光半導体素子２８が作動しないときには圧力が加わらない。このような圧力が同軸コネクタ３０に繰り返し加わると、その密着力が失われて同軸コネクタ３０が第二の貫通孔２２ｂから剥離するという不具合が発生する場合があることが判明した。また、このような不具合は、高周波信号が伝送されて発熱し易い同軸コネクタ３０で発生し易いことが判った。
【００１２】
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、光信号の伝送効率に優れ、かつ高周波信号の伝送効率に優れているとともに、同軸コネクタの基体に対する密着力を長期にわたって保持できる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。
【００１３】
【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載置する載置部を有する樹脂製の基体と、該基体の側壁部に設けられた第一の貫通孔に挿通されるとともに該第一の貫通孔の内周面に外周面の一部が直接密着して取着された光ファイバを保持するための保持部材と、前記側壁部に設けられた第二の貫通孔に挿通されるとともに該第二の貫通孔の内周面に外周面の一部が直接密着して取着された、筒状の外周導体およびその中心軸に設置された中心導体ならびにそれらの間に介在させた絶縁体から成る同軸コネクタとを具備しており、前記同軸コネクタは、前記外周導体の外周面の前記第二の貫通孔に取着された部位の中央部に全周にわたって連続して突起が設けられていることを特徴とする。
【００１４】
本発明の光半導体素子収納用パッケージは、保持部材および同軸コネクタが、側壁部の第一および第二の貫通孔に挿通されるとともにそれらの貫通孔の内周面に外周面の一部が直接密着して取着されていることから、保持部材が確実に側壁部の所定位置に固定され、保持部材と光半導体素子とを正確に対向させることができ、その結果、保持部材の貫通孔に光ファイバを挿通させることによって光ファイバを光半導体素子に正確に対向させることができる。従って、光ファイバと光半導体素子との光結合効率を良好なものとし、光ファイバと光半導体素子との間で光信号を効率よく伝送させることができる。また、同軸コネクタが確実に側壁部の所定位置に固定され、中心導体の側壁部の内側の先端から光半導体素子までの距離が長くなることを防止でき、中心導体を伝送する高周波信号の伝送損失を最小限に抑え、高周波信号を効率よく伝送させることができる。
【００１５】
また、同軸コネクタは、外周導体の外周面の第二の貫通孔に取着された部位の中央部に全周にわたって連続して突起が設けられていることから、外周導体を基体の側壁部の樹脂に強固に密着させることができ、その結果、光半導体素子収納用パッケージを光半導体装置と成した場合にその内外の気圧差による圧力が同軸コネクタに繰り返し加わっても、同軸コネクタが基体の第二の貫通孔から剥離するのを防止できる。
【００１６】
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載置する載置部を有する樹脂製の基体と、該基体の側壁部に設けられた第一の貫通孔に挿通されるとともに該第一の貫通孔の内周面に外周面の一部が直接密着して取着された光ファイバを保持するための保持部材と、前記側壁部に設けられた第二の貫通孔に挿通されるとともに該第二の貫通孔の内周面に外周面の一部が直接密着して取着された、筒状の外周導体およびその中心軸に設置された中心導体ならびにそれらの間に介在させた絶縁体から成る同軸コネクタとを具備しており、前記同軸コネクタは、前記外周導体の外周面の前記第二の貫通孔に取着された部位の中央部に全周にわたって連続して溝が設けられていることを特徴とする。
【００１７】
本発明の光半導体素子収納用パッケージは、外周導体の外周面の第二の貫通孔に取着された部位の中央部に全周にわたって連続して溝が設けられていることから、保持部材が確実に側壁部の所定位置に確実に固定されるとともに同軸コネクタが側壁部の所定位置に確実に固定され、また、外周導体を基体の側壁部の樹脂に強固に密着させることができ、その結果、光半導体素子収納用パッケージを光半導体装置と成した場合にその内外の気圧差による圧力が同軸コネクタに繰り返し加わっても、同軸コネクタが基体の第二の貫通孔から剥離するのを防止できる。
【００１８】
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載置する載置部を有する樹脂製の基体と、該基体の側壁部に設けられた第一の貫通孔に挿通されるとともに該第一の貫通孔の内周面に外周面の一部が直接密着して取着された光ファイバを保持するための保持部材と、前記側壁部に設けられた第二の貫通孔に挿通されるとともに該第二の貫通孔の内周面に外周面の一部が直接密着して取着された、筒状の外周導体およびその中心軸に設置された中心導体ならびにそれらの間に介在させた絶縁体から成る同軸コネクタとを具備しており、前記同軸コネクタは、前記外周導体の外周面の前記第二の貫通孔に取着された部位の中央部に全周にわたって連続して突起および溝が設けられていることを特徴とする。
【００１９】
本発明の光半導体素子収納用パッケージは、外周導体の外周面の第二の貫通孔に取着された部位の中央部に全周にわたって連続して突起および溝が設けられていることから、保持部材が確実に側壁部の所定位置に確実に固定されるとともに同軸コネクタが側壁部の所定位置に確実に固定され、また、外周導体を基体の側壁部の樹脂に強固に密着させることができ、その結果、光半導体素子収納用パッケージを光半導体装置と成した場合にその内外の気圧差による圧力が同軸コネクタに繰り返し加わっても、同軸コネクタが基体の第二の貫通孔から剥離するのをより有効に防止できる。
【００２０】
本発明の光半導体素子収納用パッケージは、好ましくは、前記突起は高さが０．１〜３ｍｍとされていることを特徴とする。
【００２１】
本発明の光半導体素子収納用パッケージは、突起の高さが０．１〜３ｍｍであることから、同軸コネクタを基体により強固に密着させ、同軸コネクタが基体の第二の貫通孔から剥離するのをより有効に防止できる。
【００２２】
本発明の光半導体素子収納用パッケージは、好ましくは、前記溝は深さが０．１〜２ｍｍとされていることを特徴とする。
【００２３】
本発明の光半導体素子収納用パッケージは、溝の深さが０．１〜２ｍｍであることから、同軸コネクタを基体により強固に密着させ、同軸コネクタが基体の第二の貫通孔から剥離するのをより有効に防止できる。
【００２４】
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、前記載置部に載置固定されるとともに前記同軸コネクタに電気的に接続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。
【００２５】
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、光信号および高周波信号の伝送効率に優れ、かつ同軸コネクタの基体に対する密着性に優れた高性能および高信頼性のものとなる。
【００２６】
【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一例の断面図を示し、１は基体、２は基体１の側壁部、３は回路基板、５は蓋体、６は光ファイバの保持部材、７は光ファイバ、８は光半導体素子、１０は同軸コネクタである。基体１の上面に蓋体５を接合することにより光半導体装置と成り、基体１と蓋体５とで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。
【００２７】
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を載置する載置部１ａを有する樹脂製の基体１と、基体１の側壁部２に設けられた第一の貫通孔２ａに挿通されるとともに第一の貫通孔２ａの内周面に外周面の一部が直接密着して取着された光ファイバ７を保持するための保持部材６と、側壁部２に設けられた第二の貫通孔２ｂに挿通されるとともに第二の貫通孔２ｂの内周面に外周面の一部が直接密着して取着された、筒状の外周導体１０ａおよびその中心軸に設置された中心導体１０ｂならびにそれらの間に介在させた絶縁体１０ｃから成る同軸コネクタ１０とを具備し、同軸コネクタ１０は、外周導体１０ａの外周面の第二の貫通孔２ｂに取着された部位Ａ｛図２（ａ）｝の中央部に全周にわたって連続して突起１０ｄが設けられている構成である。
【００２８】
また本発明の光半導体パッケージは、上記の構成において、同軸コネクタ１０は、外周導体１０ａの外周面の第二の貫通孔２ｂに取着された部位Ａの中央部に全周にわたって連続して溝１０ｅが設けられている構成である。
【００２９】
さらに本発明の光半導体パッケージは、上記の構成において、同軸コネクタ１０は、外周導体１０ａの外周面の第二の貫通孔２ｂに取着された部位Ａの中央部に全周にわたって連続して突起１０ｄおよび溝１０ｅが設けられている構成である。
【００３０】
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機能し、その上面の略中央部にＬＤ，ＰＤ等の光半導体素子８を載置するための載置部１ａを有しており、載置部１ａ上にシリコン（Ｓｉ）等の絶縁体から成り上面に線路導体３ａを有する回路基板３に搭載された状態で光半導体素子８が載置固定される。そして、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は、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂、ポリフェニレンサルファイト（ＰＰＳ）や液晶ポリマー（ＬＣＰ）等のエンジニアリングプラスチック等から成り、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製作される。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により形成する際に、保持部材６と同軸コネクタ１０を予め金型内の所定位置にしておくことによって、側壁部２にその側壁部２を貫通した状態で一体的に取着される。
【００３１】
円筒状等の筒状の保持部材６は、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金やＦｅ−Ｎｉ合金等の金属から成り、略中央部に側壁部２の内外を貫通し、光ファイバ７を挿通させるための貫通孔を有している。例えば、保持部材６は、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の形状、寸法に形成される。
【００３２】
同軸コネクタ１０は、光半導体パッケージ内部に収容する光半導体素子８を外部電気回路に電気的に接続するものであり、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等の金属から成る円筒状の外周導体１０ａの中心軸に同じくＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等の金属から成る中心導体１０ｂが絶縁体１０ｃを介して固定された構造をしている。
【００３３】
中心導体１０ｂは、光半導体素子８へ駆動信号を外部から伝送する、または外部に電気信号を光半導体素子８に伝送するための高周波信号の伝送線路として作用する。中心導体１０ｂの側壁部２内側の先端は、回路基板３の線路導体３ａに半田等の導電性接着材を介して電気的に接続され、線路導体３ａの中心導体１０ｂに接続されない側の一端がボンディングワイヤ等の電気的接続手段９を介して光半導体素子８の電極に接続されることにより、光半導体素子８に接続される。また、中心導体１０ｂの側壁部２外側に突出する端部を外部電気回路に電気的に接続させることによって、光半導体素子８の各電極は線路導体３ａおよび中心導体１０ｂを介し外部電気回路に電気的に接続されることとなる。
【００３４】
保持部材６と同軸コネクタ１０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、側壁部２に一体的に取着されることから、保持部材６の外周面と第一の貫通孔２ａの内周面との間、および同軸コネクタ１０の外周面と第二の貫通孔２ｂの内周面との間に隙間が生じず、保持部材６および同軸コネクタ１０を側壁部２のそれぞれ所定位置に位置ずれをなくして取着させることができる。その結果、保持部材６と光半導体素子８とを正確に対向させることができ、保持部材６の貫通孔に光ファイバ７を挿通させることによって、光ファイバ７の光入出射端面を光半導体素子８に正確に対向させ、光ファイバ７と光半導体素子８の光結合効率を良好なものとできる。また、同軸コネクタ１０を側壁部２の他の位置に固定し、中心導体１０ｂの側壁部２内側の先端から光半導体素子８までの距離が長くなるのを防止でき、中心導体１０ｂを伝送する高周波信号の伝送損失を最小限に抑え、高周波信号を効率よく伝送させることができる。
【００３５】
本発明において、図２に示すように、同軸コネクタ１０は外周導体１０ａの外周面の第二の貫通孔２ｂに取着された部位Ａの中央部に全周にわたって連続して突起１０ｄや溝１０ｅが設けられている。この構成により、外周導体１０ａを第二の貫通孔２ｂにおいて側壁部２の樹脂に強固に密着させることができ、光半導体装置内外の気圧差によって同軸コネクタ１０に圧力が繰り返し加わった際に、外周導体１０ａの外周面と第二の貫通孔２ｂの内周面との界面で外周導体１０ａが第二の貫通孔２ｂから剥離するのを防止できる。
【００３６】
本発明において、同軸コネクタ１０の外周導体１０ａの外周面に設ける突起１０ｄは、高さが０．１〜３ｍｍであることが好ましい。この場合、外周導体１０ａを側壁部２の樹脂により強固に密着させることができ、外周導体１０ａが第二の貫通孔２ｂから剥離するのをより有効に防止できる。突起１０ｄの高さが０．１ｍｍ未満では、外周導体１０ａの第二の貫通孔２ｂの内周面への密着力および引っ掛かりが不十分となり、同軸コネクタ１０を側壁部２に強固に密着させるのが困難になる。３ｍｍを超えると、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成型する際に、突起１０ｄの周囲に樹脂が流動して廻り込みにくくなり、樹脂の未充填によるボイド発生等の不具合が生じ、同軸コネクタ１０と側壁部２との密着性が低下し易くなる。
【００３７】
なお、突起１０ｄの幅（最大幅）については、突起１０ｄの剛性を保持するとともに外周導体１０ａの密着力を向上させるうえで０．２〜２ｍｍ程度とするのがよい。
【００３８】
また、外周導体１０ａの外周面に設けられる溝１０ｅは深さが０．１〜２ｍｍであることが好ましい。この場合、外周導体１０ａを側壁部２の樹脂により強固に密着させることができ、外周導体１０ａが第二の貫通孔２ｂから剥離するのを有効に防止できる。溝１０ｅの深さが０．１ｍｍ未満では、外周導体１０ａの第二の貫通孔２ｂの内周面に対する密着力および引っ掛かりが不十分となり、同軸コネクタ１０を側壁部２に強固に密着させるのが困難になる。２ｍｍを超えると、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成型する際に、溝１０ｅの内面に樹脂が流動して流れ込みにくくなり、樹脂の未充填によるボイド発生等の不具合が生じ、同軸コネクタ１０と側壁部２との密着性が低下し易くなる。
【００３９】
なお、溝１０ｅの幅（最大幅）については、外周導体１０ａの剛性を保持するとともに外周導体１０ａの密着力を向上させるうえで０．２〜２ｍｍ程度とするのがよい。
【００４０】
また、図２に示すように、外周導体１０ａに形成される突起１０ｄ、溝１０ｅの断面形状は、四角形や三角形等の多角形、半円形等の種々の形状とし得る。また図２では、突起１０ｄ、溝１０ｅが１つだけ形成された場合を示しているが、複数形成されていてもよく、その場合外周導体１０ａをより強固に密着させることが可能となる。
【００４１】
さらに、本発明の他の発明では外周導体１０ａに突起１０ｄと溝１０ｅを組み合わせて形成する。この場合、突起１０ｄと溝１０ｅとを交互に形成することが好ましい。例えば、突起１０ｄを２つ設け、２つの突起１０ｄの間に１つの溝１０ｅを形成すると、外周導体１０ａの密着力がより向上する。同様に、溝１０ｅを２つ設け、２つの溝１０ｅの間に１つの突起１０ｄを形成すると、外周導体１０ａの密着力がより向上する。
【００４２】
また、外周導体１０ａに突起１０ｄを形成する場合、突起１０ｄに軸方向が中心導体１０ｂに略平行な貫通孔を形成することが好ましい。この場合、突起１０ｄの貫通孔に樹脂が入り込んで、外周導体１０ａがより強固に側壁部２に固定されることとなる。またこの場合、突起１０ｄの高さは０．８〜３ｍｍ程度と高い方がよい。突起１０ｄの高さが０．８ｍｍ未満では、突起１０ｄに形成できる貫通孔の内径が小さくなり、貫通孔内に樹脂が入り込みにくくなる。
【００４３】
上記の突起１０ｄや溝１０ｅは、保持部材６に形成してもよく、保持部材６の第一の貫通孔２ａの内周面に対する密着力が向上する。
【００４４】
本発明において、線路導体３ａおよび中心導体１０ｂは、その露出する表面に良導電性で耐蝕性に優れたＮｉや金（Ａｕ）等の金属をめっき法により所定厚み（１〜２０μｍ）に被着させておくのがよく、線路導体３ａおよび中心導体１０ｂの酸化腐蝕を有効に防止できるとともに、線路導体３ａおよび中心導体１０ｂを伝送する高周波信号に伝送損失が発生するのを有効に防止して、高周波信号の伝送効率をより良好なものとさせることが可能となる。
【００４５】
保持部材６の貫通孔には、光ファイバ７を側壁部２の内外を貫通するように挿通させ、側壁部２内側の先端の光入出射端面を光半導体素子８に対向させた状態で固定し、エポキシ樹脂やアクリル樹脂等から成る樹脂接着材やＡｕ−Ｓｎ半田等の半田を貫通孔内周面と光ファイバ外周面との間に充填し固化させることによって、光ファイバ７を固定する。この光ファイバ７は、先端の光入出射端面を光半導体素子８の光出射部または受光部に対向させた状態で保持部材６に固定され保持されることによって、光半導体素子８が発する光信号を外部に伝送する、または外部から伝送されてきた光信号を光半導体素子８に受光させるための光伝送路として機能する。
【００４６】
さらに、側壁部２の上面にはエポキシ樹脂やアクリル樹脂等から成る封止材を介して、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂、ＰＰＳやＬＣＰ等のエンジニアリングプラスチック、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金やＦｅ−Ｎｉ合金等の金属等の材料から成る蓋体５が接合され、蓋体５で側壁部２の内側を塞ぐことよって基体１と蓋体５とで構成される容器内に光半導体素子８が収容される。
【００４７】
かくして、本発明の光半導体素子収納用パッケージは、基体１の載置部１ａに回路基板３に搭載された光半導体素子８を載置固定し、光半導体素子８の電極を電気的接続手段９と線路導体３ａとを介して中心導体１０ｂに電気的に接続し、光ファイバ７を保持部材６を介して光半導体素子８と対向するように側壁部２に固定し、しかる後、側壁部２の上面に蓋体５を封止材を介して接合し、基体１と蓋体５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が完成する。
【００４８】
この光半導体装置は、光半導体素子８に中心導体１０ｂ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８に光信号を励起させ、励起した光信号を保持部材６に保持された光ファイバ７で伝送させることによって、または保持部材６に保持された光ファイバ７を伝送してきた光信号を光半導体素子８に受光させ、光半導体素子８で受光された光信号に対応する電気信号を発生させ、その電気信号を中心導体１０ｂを介して取り出すことによって、光通信等に使用される。
【００４９】
【実施例】
本発明の光半導体素子収納用パッケージの実施例を以下に説明する。
【００５０】
図１に示した本発明の光半導体パッケージを、オルソクレゾールノボラック型エポキシ系熱硬化性樹脂を用いたトランスファモールド成型法により以下のように作製した。上面に凹部が形成され、外形寸法が縦７．４ｍｍ×横１３．２ｍｍ×高さ４．３ｍｍで底部の厚みが１．３ｍｍで、側壁部２の厚みが２ｍｍである略直方体の基体１に、外径が２ｍｍの円筒状の保持部材６と、外周導体１０ａの外径が１．５ｍｍの円筒状で外周導体１０ａの外周面に以下に示すような突起１０ｄまたは溝１０ｅを設けた同軸コネクタ１０とを、側壁部２の対向する側部の第一および第二の貫通孔２ａ，２ｂに設けた。このとき、外周導体１０ａの外周面の第二の貫通孔２ｂに取着された部位Ａの中央部に、図２（ａ）の形状で高さが０．０５，０．１，０．２，０．５，１，２，３，４（ｍｍ）の突起１０ｄ、または図２（ｄ）の形状で深さが０．０５，０．１，０．２，０．５，１，２，３（ｍｍ）の溝１０ｅをそれぞれ１つずつ設けた、１５種類のサンプルを各２０個作製した。
【００５１】
なお、突起１０ｄの幅はいずれも０．５ｍｍとし、溝１０ｅの幅はいずれも０．５ｍｍとした。
【００５２】
これらのサンプルを、温度サイクル試験装置（株式会社タバイエスペック製「ＴＳＡ−２０１Ｓ」）内にセットし、温度サイクル（−４０℃〜８５℃）を１サイクル（７時間）加えた。そして、これらのサンプルをＭＩＬ−ＳＴＤ８８３の方法に準じて、１２５℃のフロロカーボン溶液中に６０秒間浸しグロスリーク（バブルリーク）試験を行ない評価した。フロロカーボン溶液中に浸したサンプルを倍率１０倍の光学顕微鏡で観察し、気泡を検知したものを不良品とした。このグロスリーク試験により不良品となったサンプルの不良率を表１に示す。
【００５３】
【表１】
表１より、突起１０ｄの高さが０．１〜３ｍｍのとき、および溝１０ｅの深さが０．１〜２ｍｍのときに、同軸コネクタ１０ａを側壁部２の第二の貫通孔２ｂに強固に密着させて固定できることが判った。
【００５５】
なお、本発明は上述の実施の形態および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。
【００５６】
【発明の効果】
本発明の光半導体素子収納用パッケージは、樹脂製の基体の側壁部に設けられた第二の貫通孔に挿通されるとともに第二の貫通孔の内周面に外周面の一部が直接密着して取着された同軸コネクタは、外周導体の外周面の第二の貫通孔に取着された部位の中央部に全周にわたって連続して突起が設けられていることにより、保持部材が確実に側壁部の所定位置に固定され、保持部材と光半導体素子とを正確に対向させることができ、その結果、保持部材の貫通孔に光ファイバを挿通させることによって光ファイバを光半導体素子に正確に対向させることができる。従って、光ファイバと光半導体素子との光結合効率を良好なものとし、光ファイバと光半導体素子との間で光信号を効率よく伝送させることができる。また、同軸コネクタが確実に側壁部の所定位置に固定され、中心導体の側壁部の内側の先端から光半導体素子までの距離が長くなることを防止でき、中心導体を伝送する高周波信号の伝送損失を最小限に抑え、高周波信号を効率よく伝送させることができる。
【００５７】
また、同軸コネクタは、外周導体の外周面の第二の貫通孔に取着された部位の中央部に全周にわたって連続して突起が設けられていることから、外周導体を基体の側壁部の樹脂に強固に密着させることができ、その結果、光半導体素子収納用パッケージを光半導体装置と成した場合にその内外の気圧差による圧力が同軸コネクタに繰り返し加わっても、同軸コネクタが基体の第二の貫通孔から剥離するのを防止できる。
【００５８】
本発明の光半導体素子収納用パッケージは、樹脂製の基体の側壁部に設けられた第二の貫通孔に挿通されるとともに第二の貫通孔の内周面に外周面の一部が直接密着して取着された同軸コネクタは、外周導体の外周面の第二の貫通孔に取着された部位の中央部に全周にわたって連続して溝が設けられていることにより、保持部材が確実に側壁部の所定位置に確実に固定されるとともに同軸コネクタが側壁部の所定位置に確実に固定され、また、外周導体を基体の側壁部の樹脂に強固に密着させることができ、その結果、光半導体素子収納用パッケージを光半導体装置と成した場合にその内外の気圧差による圧力が同軸コネクタに繰り返し加わっても、同軸コネクタが基体の第二の貫通孔から剥離するのを防止できる。
【００５９】
本発明の光半導体素子収納用パッケージは、樹脂製の基体の側壁部に設けられた第二の貫通孔に挿通されるとともに第二の貫通孔の内周面に外周面の一部が直接密着して取着された同軸コネクタは、外周導体の外周面の第二の貫通孔に取着された部位の中央部に全周にわたって連続して突起および溝が設けられていることにより、保持部材が確実に側壁部の所定位置に確実に固定されるとともに同軸コネクタが側壁部の所定位置に確実に固定され、また、外周導体を基体の側壁部の樹脂に強固に密着させることができ、その結果、光半導体素子収納用パッケージを光半導体装置と成した場合にその内外の気圧差による圧力が同軸コネクタに繰り返し加わっても、同軸コネクタが基体の第二の貫通孔から剥離するのをより有効に防止できる。
【００６０】
本発明の光半導体素子収納用パッケージは、好ましくは、突起は高さが０．１〜３ｍｍとされていることにより、同軸コネクタを基体により強固に密着させ、同軸コネクタが基体の第二の貫通孔から剥離するのをより有効に防止できる。
【００６１】
本発明の光半導体素子収納用パッケージは、好ましくは、溝は深さが０．１〜２ｍｍとされていることにより、同軸コネクタを基体により強固に密着させ、同軸コネクタが基体の第二の貫通孔から剥離するのをより有効に防止できる。
【００６２】
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、載置部に載置固定されるとともに同軸コネクタに電気的に接続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、光信号および高周波信号の伝送効率に優れ、かつ同軸コネクタの基体に対する密着性に優れた高性能および高信頼性のものとなる。
【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】（ａ）〜（ｆ）は本発明の光半導体素子収納用パッケージにおける同軸コネクタの外周導体の形状について実施の形態の各種例を示す断面図である。
【図３】従来の光半導体素子収納用パッケージの断面図である。
【符号の説明】
１：基体
１ａ：載置部
２：側壁部
２ａ：第一の貫通孔
２ｂ：第二の貫通孔
６：保持部材
７：光ファイバ
８：光半導体素子
１０：同軸コネクタ
１０ａ：外周導体
１０ｂ：中心導体
１０ｃ：絶縁体
Claims (6)
- 上面に形成された凹部の底面に光半導体素子を載置する載置部を有する樹脂製の基体と、該基体の側壁部に設けられた第一の貫通孔に挿通されるとともに該第一の貫通孔の内周面に外周面の一部が直接密着して取着された光ファイバを保持するための保持部材と、前記側壁部に設けられた第二の貫通孔に挿通されるとともに該第二の貫通孔の内周面に外周面の一部が直接密着して取着された、筒状の外周導体およびその中心軸に設置された中心導体ならびにそれらの間に介在させた絶縁体から成る同軸コネクタとを具備しており、前記同軸コネクタは、前記外周導体の外周面の前記第二の貫通孔に取着された部位の中央部に全周にわたって連続して突起が設けら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。
- 上面に形成された凹部の底面に光半導体素子を載置する載置部を有する樹脂製の基体と、該基体の側壁部に設けられた第一の貫通孔に挿通されるとともに該第一の貫通孔の内周面に外周面の一部が直接密着して取着された光ファイバを保持するための保持部材と、前記側壁部に設けられた第二の貫通孔に挿通されるとともに該第二の貫通孔の内周面に外周面の一部が直接密着して取着された、筒状の外周導体およびその中心軸に設置された中心導体ならびにそれらの間に介在させた絶縁体から成る同軸コネクタとを具備しており、前記同軸コネクタは、前記外周導体の外周面の前記第二の貫通孔に取着された部位の中央部に全周にわたって連続して溝が設けら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。
- 上面に形成された凹部の底面に光半導体素子を載置する載置部を有する樹脂製の基体と、該基体の側壁部に設けられた第一の貫通孔に挿通されるとともに該第一の貫通孔の内周面に外周面の一部が直接密着して取着された光ファイバを保持するための保持部材と、前記側壁部に設けられた第二の貫通孔に挿通されるとともに該第二の貫通孔の内周面に外周面の一部が直接密着して取着された、筒状の外周導体およびその中心軸に設置された中心導体ならびにそれらの間に介在させた絶縁体から成る同軸コネクタとを具備しており、前記同軸コネクタは、前記外周導体の外周面の前記第二の貫通孔に取着された部位の中央部に全周にわたって連続して突起および溝が設けら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。
- 前記突起は、高さが０．１乃至３ｍｍとされていることを特徴とする請求項１または請求項３記載の光半導体素子収納用パッケージ。
- 前記溝は、深さが０．１乃至２ｍｍとされていることを特徴とする請求項２または請求項３記載の光半導体素子収納用パッケージ。
- 請求項１乃至請求項５記載の光半導体素子収納用パッケージと、前記載置部に載置固定されるとともに前記同軸コネクタに電気的に接続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。
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|---|---|---|---|---|
| JP2013540356A (ja) * | 2010-09-30 | 2013-10-31 | ダウ グローバル テクノロジーズ エルエルシー | 改良された湿潤絶縁抵抗性のための改良されたコネクタ及び電子回路アセンブリ |
-
2002
- 2002-08-23 JP JP2002244107A patent/JP2004087618A/ja active Pending
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