JP2004146395A

JP2004146395A - Package for housing optical semiconductor element and optical semiconductor device

Info

Publication number: JP2004146395A
Application number: JP2002284609A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Miyahara; 宮原　将章; Seigo Matsuzono; 松園　清吾
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2002-08-30
Filing date: 2002-09-30
Publication date: 2004-05-20

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To realize a normal and stable operation of an optical semiconductor element for a long period of time by upgrading a coupling efficiency of a plurality of optical fibers to an optical signal of the optical semiconductor element. <P>SOLUTION: A package for housing the optical semiconductor element includes a base 1 having a placing part 1a for placing the optical semiconductor element on an upper surface; a frame 2 mounted on an upper surface of the base 1 to surround the part 1a, having an I/O terminal mounting part 2a made of a through hole or a cutout part at a side, having an optical fiber introducing part 2c having a sectional shape formed of a substantially U shaped groove to brazing to the upper surface of the other side via the optical fibers, and brazing a cover to the upper surface; and an I/O terminal 4 engaged with the mounting part 2a. The coupling efficiency of the optical fibers to the optical signal of the semiconductor element can be upgraded, and the semiconductor element can be normally and stably operated for a long period of time. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はＬＤ（レーザダイオード），ＰＤ（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および、光半導体素子を収容した後に光ファイバに光結合させた光半導体装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の光半導体素子収納用パッケージの例を図８に斜視図で示す。また、この光半導体素子収納用パッケージにＬＤ，ＰＤ等を収容した後に光ファイバに光結合させた光半導体装置の例を図９に斜視図で示す。
【０００３】
光半導体素子収納用パッケージは、上面に光半導体素子１７が載置される載置部１１ａを有するとともに、外部電気回路基板（図示せず）にネジ止めされるように外周部に設けられたフランジ部１１ｂを有する基体１１と、基体１１の上面に載置部１１ａを囲繞するように取着され、相対する一両側面に貫通孔または切欠き部から成る入出力端子取付部（以下、取付部という）１２ａを有するとともに相対する他両側面の略中央部に光ファイバ１８を導入するための貫通孔から成る光ファイバ導入部（以下、導入部という）１２ｃを有し、さらに導入部１２ｃの相対する外側側面にパイプ取着部（以下、取着部という）１２ｂを有する枠体１２と、取着部１２ｂを囲繞するように接合されるとともに光ファイバ１８を導入部１２ｃに導くためのパイプ１３と、取付部１２ａに嵌着されるとともに上面にメタライズ層１４ａと外部入出力端子１４ｂとを有する入出力端子１４とから主に構成される。
【０００４】
また、光半導体装置は、載置部１１ａの上面に光半導体素子１７，光ファイバ整列器（以下、整列器という）１６が保持台１５を介して載置されるとともに、光ファイバ１８が導入部１２ｃを介してパイプ１３から光半導体素子１７にかけて導入され、光ファイバ１８を整列器１６上面の略Ｖ字状のＶ溝１６ａに沿って前後させることにより光半導体素子１７に光結合される。さらに、光結合した後にホルダー１３ａをパイプ１３の先端面にＹＡＧ溶接等により溶接するとともに、蓋体１９を枠体１２上面にＹＡＧ溶接またはロウ付けすることにより、光半導体素子収納用パッケージの内部が気密に封止された光半導体装置が完成する。この光半導体装置は、光半導体素子１７を内部に気密に収容し、高速光通信等に用いられる。
【０００５】
【特許文献１】
特開平６−３５６６号公報
【特許文献２】
特開平７−１９８９７３号公報
【特許文献３】
特開２００１−２１８１８号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、大容量の情報を光伝送するために複数の光ファイバ１８を光半導体素子収納用パッケージの内部に導入する場合に、複数の光ファイバ１８を光半導体素子収納用パッケージの内部に導入し、さらに光半導体素子１７に光結合させるのは作業上非常に煩雑である。具体的には、光ファイバ１８を安定して載置固定する部位が整列器１６のＶ溝１６ａの部位のみであるため、光ファイバ１８が複数ある場合には、たとえ１本目の光ファイバ１８が光結合できたとしても他の光ファイバ１８を光結合させる際に１本目の光ファイバ１８の光結合が損なわれるため、すなわち光軸がずれることがあるため全ての光ファイバ１８の光軸を良好に合わせるのは非常に困難であるという問題点があった。また、作業が非常に煩雑であるため、作業中に光ファイバ１８を折ってしまう可能性も高いという問題点もあった。
【０００７】
また、たとえ複数の光ファイバ１８と光半導体素子１７とを光結合できたとしても、その後にホルダー１３ａをパイプ１３の先端面にＹＡＧ溶接する工程と、蓋体１９を枠体１２の上面に接合する工程との２工程が必要であり、その際の熱履歴により、光ファイバ１８を歪ませる程度の応力が発生し、光半導体素子１７と光ファイバ１８との光結合がわずかながらも劣化するという問題点もあった。
【０００８】
そのため、従来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おいては、光半導体素子１７の作動性を良好とできず大容量の情報を光伝送できないことがあるという問題点があった。
【０００９】
本発明は、上記問題点に鑑み完成されたものであり、その目的は、一本の光ファイバはもちろんのこと複数の光ファイバと光半導体素子との光信号の結合効率をも良好なものとすることができ、光半導体素子を長期にわたり正常かつ安定に作動させ得るものとすることができる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にある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の光半導体素子収納用パッケージは、上面に光半導体素子が載置される載置部を有する基体と、この基体の上面に前記載置部を囲繞するように取着され、側部の上面に光ファイバを通してロウ付けするための断面形状が略Ｕ字状の溝から成る光ファイバ導入部を有し、上面に蓋体がロウ付けされる枠体と、該枠体の側部または前記基体の前記枠体の内側の部位に形成された貫通孔または切欠き部から成る入出力端子取付部に嵌着された入出力端子とを具備したことを特徴とするものである。
【００１１】
本発明の第１の光半導体素子収納用パッケージによれば、上面に光半導体素子が載置される載置部を有する基体と、この基体の上面に載置部を囲繞するように取着され、側部の上面に光ファイバを通してロウ付けするための断面形状が略Ｕ字状の溝から成る光ファイバ導入部を有し、上面に蓋体がロウ付けされる枠体と、この枠体の側部または基体の枠体の内側の部位に形成された貫通孔または切欠き部から成る入出力端子取付部に嵌着された入出力端子とを具備したことから、従来のように光ファイバをパイプを介して光半導体素子収納用パッケージの内部に導入する必要がなく、また光ファイバを導入部に仮固定してパッケージの内部に載置される光半導体素子と正確に光結合させることができるので、少なくとも一本の光ファイバと光半導体素子との光結合の作業性を非常に効率の高いものとできるとともに少なくとも一本の光ファイバを安定して固定し保持することができる。また、光ファイバを枠体上部の光ファイバ導入部に通してロウ付けすることにより、従来のように蓋体を枠体の上面にＹＡＧ溶接またはロウ付けするとともに、パイプを介して光半導体素子収納用パッケージの内部に導入された光ファイバをＹＡＧ溶接等により溶接することが不要となり、蓋体を枠体の上面にロウ付けするのと同時に、同一の熱履歴によって光ファイバ導入部と光ファイバとの間の気密封止が実現できることから、熱履歴工程が１回で済むために、熱履歴が加わる毎に発生する応力を光ファイバを歪ませる程度に至らない大きさにまで非常に小さくすることができる。そのため、複数の光ファイバと光半導体素子との光信号の結合効率を良好なものとでき、光半導体素子を長期にわたり正常かつ安定に作動させることができるものとなる。
【００１２】
また、本発明の第２の光半導体素子収納用パッケージは、上面に光半導体素子が載置される載置部を有する基体と、この基体の上面に前記載置部を囲繞するように取着され、側部の上面に光ファイバを通してロウ付けするための断面形状が略Ｕ字状の溝から成る光ファイバ導入部を有し、上面に蓋体がロウ付けされる枠体と、前記基体の前記載置部から下面にかけて導出された入出力端子導体とを具備したことを特徴とするものである。
【００１３】
本発明の第２の光半導体素子収納用パッケージによれば、上面に光半導体素子が載置される載置部を有する基体と、この基体の上面に載置部を囲繞するように取着され、側部の上面に光ファイバを通してロウ付けするための断面形状が略Ｕ字状の溝から成る光ファイバ導入部を有し、上面に蓋体がロウ付けされる枠体と、基体の載置部から下面にかけて導出された入出力端子導体とを具備したことから、光ファイバを導入部に仮固定してパッケージの内部に載置される光半導体素子と正確に光結合させることができるので、少なくとも一本の光ファイバと光半導体素子との光結合の作業性を非常に効率の高いものとできるとともに少なくとも一本の光ファイバを安定して固定し保持することができる。また、蓋体を枠体の上面にロウ付けするのと同時に、同一の熱履歴によって光ファイバ導入部と光ファイバとの間の気密封止が実現できることから、熱履歴工程が１回で済むために、熱履歴が加わる毎に発生する応力を光ファイバを歪ませる程度に至らない大きさにまで非常に小さくすることができる。また、これらに加えて基体の載置部から下面にかけて入出力端子導体を導出することから、基体の内部の載置部から入出力端子導体までの間の配線を、Ｗ（タングステン），Ｍｏ（モリブデン）−Ｍｎ（マンガン）等の金属を自由に選定して、またスクリーン印刷法により配線の幅，長さ，厚みを自由に調整して形成することができるので、配線線路全体のインピーダンスを所望の値に整えることができ、それにより１０ＧＨｚ以上の高周波信号の挿入損失や反射損失を抑制でき、１０ＧＨｚ以上の高周波信号を伝送損失を小さくして通すことが可能となる。
【００１４】
これにより、複数の光ファイバと光半導体素子との光信号の結合効率を良好なものとでき、光半導体素子を長期にわたり正常かつ安定に作動させることができるのはもちろん、１０ＧＨｚ以上の高周波信号を伝送損失を小さくして通すことができるものとなる。
【００１５】
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、前記光ファイバ導入部は、前記光ファイバの直径をｒ（μｍ）としたときに、開口の幅がｒ＋５μｍ乃至ｒ＋２００μｍであり、深さがｒ＋５μｍ乃至ｒ＋２００μｍであることを特徴とするものである。
【００１６】
本発明の光半導体素子収納用パッケージによれば、光ファイバの直径をｒ（μｍ）としたときに、光ファイバ導入部の開口の幅がｒ＋５μｍ乃至ｒ＋２００μｍであり、深さがｒ＋５μｍ乃至ｒ＋２００μｍであるときには、光ファイバ導入部上の光ファイバの外周面を略均一に覆うようにロウ付けすることができ、ロウ材のボイドの発生を皆無とできるとともに光ファイバが折れるのを有効に防止することができる。そのため、光ファイバ導入部における気密封止を良好なものとすることができ、光半導体素子を長期にわたり正常かつ安定に作動させることができる。
【００１７】
本発明の光半導体装置は、上記各構成の本発明の光半導体素子収納用パッケージと、前記載置部に載置された光半導体素子と、前記光ファイバ導入部に通されてロウ付けされた光ファイバと、前記枠体の上面にロウ付けされた、前記光半導体素子および前記光ファイバ導入部を気密に封止する蓋体とを具備したことを特徴とするものである。
【００１８】
本発明の光半導体装置によれば、上記各構成の光半導体素子収納用パッケージと、載置部に載置された光半導体素子と、光ファイバ導入部に通されてロウ付けされた光ファイバと、枠体の上面にロウ付けされた、光半導体素子および光ファイバ導入部を気密に封止する蓋体とを具備したことから、従来のように複数の光ファイバと光半導体素子とを光結合した後、ホルダーをパイプの先端面にＹＡＧ溶接する工程と、蓋体を枠体の上面に接合する工程との２工程が不要となり、その際の熱履歴により、光ファイバを歪ませる程度の応力が発生し、光半導体素子と光ファイバとの光結合が劣化するようなことがないため、光半導体素子の作動性を良好とすることができ、大容量の情報を光伝送することの可能な光半導体装置を提供することができる。
【００１９】
【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を以下に詳細に説明する。図１は本発明の第１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斜視図であり、図２はその光ファイバ導入部の周辺部の部分拡大斜視図である。
【００２０】
図１および図２において、１は基体、２は枠体、４は入出力端子であり、これら基体１，枠体２および入出力端子４で、光半導体素子を収容する容器が基本的に構成される。
【００２１】
基体１は、光半導体素子を支持するための支持部材ならびに光半導体素子から発せられる熱を放散するための略四角形の放熱板として機能し、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１ａを有している。また、基体１の外周部には、外部電気回路基板（図示せず）とネジ止めできるように、基体１を枠体２の外側に延出させてネジ穴を設けた、フランジ部１ｂを有していることが好ましい。
【００２２】
基体１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）合金等の金属材料から成る板状体であり、例えばＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金から成る場合は、そのインゴットに圧延加工や打ち抜き加工等の金属加工法を施すことによって所定の形状に製作される。
【００２３】
なお、基体１の表面には耐蝕性に優れかつロウ材との濡れ性に優れる金属、具体的には厚さ０．５μｍ乃至９μｍのＮｉ層と、厚さ０．５μｍ乃至５μｍのＡｕ層とを順次メッキ法により被着させておくのが良く、これにより、基体１が酸化腐食するのを有効に防止できるとともに、基体１の上面に光半導体素子および枠体２をロウ材により強固に接着固定することができるものとなる。
【００２４】
また、基体１は、その上面に光半導体素子が載置される載置部１ａを囲繞するように四角形等の枠形状の枠体２が接合されており、枠体２の内側に光半導体素子を収容するための空所が形成される。
【００２５】
この枠体２は、基体１と同様に金属材料から成り、基体１と同様の加工法で、少なくとも１つの側部に貫通孔または切欠き部から成る入出力端子取付部２ａを、また他の側部の上面の略中央部に光ファイバを通してロウ付けするための断面形状が略Ｕ字状の溝から成る少なくとも１つの光ファイバ導入部２ｃを有するものに加工される。
【００２６】
枠体２は、例えばＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金から成る場合は、そのインゴットに圧延加工や打ち抜き加工等の金属加工法を施すことによって所定の枠形状に製作される。また、枠体２の基体１への取着は、基体１の上面と枠体２の下面とを、基体１の上面に敷設した、適度な体積を有するプリフォームとされた銀（Ａｇ）ロウ等のロウ材を介してロウ付け接合することによって行なわれる。さらに、基体１と同様に、枠体２の表面に厚さ０．５μｍ乃至９μｍのＮｉ層と厚さ０．５μｍ乃至５μｍのＡｕ層とを順次メッキ法により被着させておくのが良い。
【００２７】
本発明の光半導体素子収納用パッケージにおける光ファイバ導入部２ｃは、少なくとも一本の光ファイバを通してロウ付けするための断面形状が略Ｕ字状の溝から成る。この光ファイバ導入部２ｃは、光ファイバを安定して固定し保持する機能を有するとともに、基体１をフランジ部１ｂにより外部電気回路基板にネジ止めする場合においても、ネジ止めによりフランジ部１ｂに発生して光ファイバに伝わる応力を非常に小さくし得る機能を有する。さらに、光ファイバ導入部２ｃは、その内側に光ファイバを通してロウ付けすることによって固定した際に光ファイバの外周面を略均一にロウ材で覆うことが可能な形状であるため、ロウ材が溶融して光ファイバの外周面と光ファイバ導入部２ｃとの間を封止する際に発生するロウ材中のボイドの原因となる光ファイバ導入部２ｃに存在しているエアを外部へ抜けやすくする作用があるので、そのロウ材中のボイドの発生を皆無とし、光ファイバ導入部２ｃにおける気密封止を良好とする機能も有するものである。
【００２８】
次に、図４は本発明の第２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下面側から見た斜視図であり、４ｃは入出力端子導体、４ｂは入出力端子導体４ｃに接合された外部入出力端子である。
【００２９】
本発明の第２の光半導体素子収納用パッケージは、上面に光半導体素子が載置される載置部を有する基体１と、この基体１の上面に載置部を囲繞するように取着され、側部の上面に光ファイバを通してロウ付けするための断面形状が略Ｕ字状の溝から成る光ファイバ導入部を有し、上面に蓋体がロウ付けされる枠体２と、基体１の載置部から下面にかけて導出された入出力端子導体４ｃとを具備することが重要である。
【００３０】
本発明の第２の光半導体素子収納用パッケージによれば、上面に光半導体素子が載置される載置部を有する基体１と、この基体１の上面に載置部を囲繞するように取着され、側部の上面に光ファイバを通してロウ付けするための断面形状が略Ｕ字状の溝から成る光ファイバ導入部を有し、上面に蓋体がロウ付けされる枠体２と、基体１の載置部から下面にかけて導出された入出力端子導体４ｃとを具備したことから、光ファイバを光ファイバ導入部に仮固定してパッケージの内部に載置される光半導体素子と正確に光結合させることができるので、少なくとも一本の光ファイバと光半導体素子との光結合の作業性を非常に効率の高いものとできるとともに少なくとも一本の光ファイバを安定して固定し保持することができる。また、蓋体を枠体２の上面にロウ付けするのと同時に、同一の熱履歴によって光ファイバ導入部と光ファイバとの間の気密封止が実現できることから、熱履歴工程が１回で済むために、熱履歴が加わる毎に発生する応力を光ファイバを歪ませる程度に至らない大きさにまで非常に小さくすることができる。また、これらに加えて基体１の載置部から下面にかけて入出力端子導体４ｃを導出することから、基体１の内部の、載置部１ａから入出力端子導体４ｃまでの間の配線を、Ｗ（タングステン），Ｍｏ（モリブデン）−Ｍｎ（マンガン）等の金属を自由に選定し、またスクリーン印刷法により配線の幅，長さ，厚みを自由に調整して形成することができるので、配線線路全体のインピーダンスを所望の値に整えることができ、そのため１０ＧＨｚ以上の高周波信号の挿入損失や反射損失を抑制でき、１０ＧＨｚ以上の高周波信号を伝送損失を小さくして通すことが可能となる。
【００３１】
これにより、複数の光ファイバと光半導体素子との光信号の結合効率を良好なものとでき、光半導体素子を長期にわたり正常かつ安定に作動させることができるのはもちろん、１０ＧＨｚ以上の高周波信号を伝送損失を小さくして通すことができるものとなる。
【００３２】
光ファイバ導入部２ｃは、図２に部分拡大斜視図で示すように、この光ファイバ導入部２ｃを通して導入される光ファイバの直径をｒ（μｍ）とした場合に、その開口の幅Ａがｒ＋５μｍ乃至ｒ＋２００μｍであり、深さＢがｒ＋５μｍ乃至ｒ＋２００μｍであることが好ましい。
【００３３】
開口の幅Ａがｒ＋５μｍ未満の場合は、光ファイバの外周面を略均一に覆うようにロウ付けできなくなり、ロウ材中のボイドの発生を皆無とできなくなって、光ファイバ導入部２ｃにおける気密封止を良好なものとできなくなり、光半導体素子を気密封止することが困難となる。一方、開口の幅Ａがｒ＋２００μｍを超える場合は、光ファイバを光ファイバ導入部２ｃの略中央部に安定して固定することが困難となるため、光ファイバ導入部２ｃにおける光ファイバの断面の中心点と、光軸調整用として機能する、載置部１ａに保持台を介して光半導体素子とともに載置される光ファイバの整列器のＶ溝に載置固定された光ファイバの断面の中心点とが位置ずれを起こすようになる。そのため、光ファイバに応力が発生して折れ易くなり、この光半導体素子収納用パッケージを用いた光半導体装置の信頼性が非常に低くなるという問題点を生じることとなる。
【００３４】
また、深さＢがｒ＋５μｍ未満の場合は、光ファイバの外周面を略均一に覆うようにロウ付けできなくなり、ロウ材中のボイドの発生を皆無とできなくなって、光ファイバ導入部２ｃにおける気密封止を良好なものとできなくなり、光半導体素子を気密封止することが困難となる。一方、深さＢがｒ＋２００μｍを超える場合は、枠体２を基体１の上面に接合した際のそれぞれの熱膨張係数差に起因した枠体２および基体１の反りや捻れによって発生した歪みをネジ止めにより平坦に戻そうとする応力が、基体１から枠体２の光ファイバ導入部２ｃおよびロウ材を介して光ファイバ８に伝わるようになるので、基体１をフランジ部１ｂにより外部電気回路基板にネジ止め固定した際に、光ファイバを折れ易くする程度の応力が基体１から光ファイバ導入部２ｃ，ロウ材を介して光ファイバ８に伝わることになり、この光半導体素子収納用パッケージを用いた光半導体装置の信頼性が非常に低くなるという問題点を生じることとなる。
【００３５】
また、光ファイバ導入部２ｃの奥行き、すなわち枠体２の厚さは０．７乃至１．８ｍｍ程度が好ましい。奥行きが０．７ｍｍ未満の場合は光ファイバを安定して固定し保持することが困難となり、一方、１．８ｍｍを超える場合は、光ファイバが固定され保持される部位のロウ付け面積が広くなるため、光ファイバと光ファイバ導入部２ｃとの間にロウ付け後に発生する残留応力が非常に大きいものとなり、光ファイバに外力が加わると光ファイバ導入部２ｃにおける光ファイバの周囲のロウ材にクラック等の機械的な破壊が発生し易くなって、光半導体素子を気密に封止することが困難となる傾向がある。
【００３６】
また、枠体２の入出力端子取付部２ａには、光半導体素子収納用パッケージの内部と外部電気回路基板との間の電気的接続を行なうための入出力端子４が嵌着される。この入出力端子４は、例えば図１に示すように、高周波信号を伝送する線路導体およびグランド機能を有する接地導体としての複数のメタライズ層４ａが枠体２の内外を導通するように形成された直方体状の誘電体板から成る平板部と、この平板部の状面にメタライズ層４ａを間に挟んで接合され、枠体２内外を遮断するように形成された略直方体状の誘電体板から成る立壁部とから成り、その平板部の上面に形成されたメタライズ層４ａと光半導体素子とをボンディングワイヤ（図示せず）等で接続することにより、光半導体素子に高周波信号を入出力する機能を有する。この平板部や立壁部の誘電体材料には、その誘電率や熱膨張係数等の要求される特性に応じて、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）セラミックスや窒化アルミニウム（ＡｌＮ）セラミックス等が適宜選定される。
【００３７】
この入出力端子４は、メタライズ層４ａとなるタングステン（Ｗ），モリブデン（Ｍｏ），マンガン（Ｍｎ）等の粉末に有機溶剤，溶媒を添加混合して得た金属ペーストを、平板部や立壁部となる原料粉末に適当な有機バインダや溶剤等を添加混合しペースト状と成し、このペーストをドクターブレード法やカレンダーロール法によって成されたセラミックグリーンシートに、予め従来周知のスクリーン印刷法により所望の形状に印刷，塗布し、約１６００℃の高温で焼結することにより製作される。
【００３８】
また、枠体２の外側に位置するメタライズ層４ａの上面には、それぞれ光半導体素子収納用パッケージと外部電気回路基板とを電気的に接続する外部入出力端子４ｂがＡｇロウ等のロウ材を介して接合される。この外部入出力端子４ｂには、入出力端子４との接合を強固なものとするために、入出力端子４の熱膨張係数に近似する金属部材が用いられる。例えば、入出力端子４の平板部がＡｌ_２Ｏ_３セラミックスから成る場合は、外部入出力端子４ｂにはＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金やＦｅ−Ｎｉ合金が用いられる。
【００３９】
このような本発明の光半導体素子収納用パッケージを用いて、図３にその実施の形態の一例を斜視図で示すように、載置部１ａの上面に光半導体素子７，整列器６が保持台５を介して載置されるとともに、光ファイバ８が、光ファイバ導入部２ｃを通してロウ付けされることによって外部から光半導体素子７にかけて導入され、その光ファイバ８の端部を整列器６の上面の略Ｖ字状のＶ溝６ａに載置しそれに沿って前後させることにより、光半導体素子７に光結合される。さらに、その後に下面に金（Ａｕ）−錫（Ｓｎ）ロウ材等の低温ロウ材９ａがクラッドされている蓋体９を、光ファイバ導入部２ｃを含む枠体２の上面にロウ付けすることにより、光半導体素子収納用パッケージの内部が気密に封止された本発明の光半導体装置が完成する。
【００４０】
なお、この光半導体装置において、光ファイバ導入部２ｃを介して導入される光ファイバ８の光ファイバ導入部２ｃに位置する部位の保護膜（樹脂等）を剥がして石英ガラス（光ファイバ８の芯線）を露出させるとともに、露出させた光ファイバ８の芯線の外周の全面にＮｉ，Ａｕ等のメッキ膜を順次被着させておくことにより、光ファイバ８の外周面がメッキ膜およびロウ材を介して光ファイバ導入部２ｃおよび蓋体９に良好にロウ付けされ、光ファイバ導入部２ｃが気密封止されることになる。そして、この光半導体装置は、従来のように、複数の光ファイバと光半導体素子とを光結合した後、ホルダーをパイプの先端面にＹＡＧ溶接する工程と、蓋体を枠体の上面に接合する工程との２工程が不要となり、その際の熱履歴により、光ファイバを歪ませる程度の応力が発生して光半導体素子と光ファイバとの光結合が劣化するようなことがないことから、光半導体素子７の作動性を良好とすることができ、大容量の情報を光伝送することが可能なものとなる。
【００４１】
【実施例】
本発明の光半導体素子収納用パッケージにおける光ファイバ導入部２ｃの開口の幅Ａおよび深さＢの寸法を決めるための実験を以下に示すように行なった。
【００４２】
図１に示すような光半導体素子収納用パッケージを製作するにあたり、外周部の両端に縦×横を３７ｍｍ×１６ｍｍの大きさとし、ネジ穴の直径を２．５ｍｍとしたフランジ部１ｂが設けられ、縦×横×高さを４２ｍｍ×２０ｍｍ×１ｍｍの大きさとしたＣｕ−Ｗ合金から成る基体１を準備した。次に、基体１の上面に、外寸法が縦３２ｍｍ，横２０ｍｍ，高さ３．５ｍｍで、厚さが１ｍｍのＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金から成る枠体２をＡｇロウ材で接合した。この枠体２には、相対する一対の側部に貫通孔から成る入出力端子取付部２ａを設けるとともに、相対するもう一対の側部の上面の略中央部に断面形状が略Ｕ字状の溝から成る光ファイバ導入部２ｃを一方の側部に８箇所ずつ、計１６箇所設けた。この光ファイバ導入部２ｃの開口の幅Ａおよび深さＢをパラメータにとるとともに、入出力端子取付部２ａにＡｌ_２Ｏ_３セラミックスから成る平板部および立壁部とメタライズ層４ａとを有する入出力端子４をＡｇロウ材を介して嵌着した。
【００４３】
なお、本実施例では、この入出力端子４は光ファイバ導入部２ｃにおける光半導体装置としての信頼性を実験により評価するために嵌着するものであり、外部電気回路基板との電気的接続を行なうものではないため、外部入出力端子４ｂは設けなかった。
【００４４】
そして、以上のようにして作製した光半導体素子収納用パッケージの評価用試料について、図３に示すように、内部の基体１の上面の載置部１ａに保持台５，整列器６，光半導体素子７を錫（Ｓｎ）−鉛（Ｐｂ）半田等の低温ロウ材で接合するとともに光ファイバ８を全ての光ファイバ導入部２ｃ（一方の側部で８箇所ずつ、計１６箇所）に挿通し、光半導体素子７との光結合を行なった。
【００４５】
次に、下面にＡｕ−Ｓｎロウ材から成る低温ロウ材９ａがクラッドされている蓋体９を、光ファイバ導入部２ｃを含む枠体２の上面にロウ付けすることによって、同時に各光ファイバ８をそれぞれ光ファイバ導入部２ｃにロウ付けして、光半導体装置の試料を作製した。なお、これら光半導体装置の試料においては、光ファイバ導入部２ｃに通してロウ付けされる部位の光ファイバ８の樹脂から成る保護膜を剥がして石英ガラスから成る光ファイバ８の芯線を露出させるとともに、その芯線の外周の全面に厚さ１μｍのＮｉメッキ膜および厚さ１μｍのＡｕメッキ膜を順次被着させ、光ファイバ８の外周面がこのメッキ膜を介して光ファイバ導入部２ｃにロウ付けされるようにした。
【００４６】
このようにして作製した光半導体装置の各試料について、光ファイバの折れおよび気密性の評価を行なった。
【００４７】
光ファイバの折れについては、作製した光半導体装置の各試料を目視で確認し、光ファイバに折れやクラック等の欠陥の発生の有無を評価した。
【００４８】
気密性については、作製した光半導体装置の各試料をフロリナート系の揮発性の高い液体中に浸漬してグロスリーク試験を行ない、液体中への気泡の発生の有無を評価して、気泡の生じない試料を良品とし、気泡の生じた試料を不良品とした。さらに、グロスリーク試験で良品であった試料について５０Ｎ／ｃｍ^２で２時間Ｈｅ加圧を行なった後にＨｅリーク試験を実施し、Ｈｅの検出量が５×１０^−９Ｐａ・ｍ^３／ｓｅｃ以下の試料を最終的に良品とし、検出量が５×１０^−９Ｐａ・ｍ^３／ｓｅｃを超える試料を不良品とした。
【００４９】
その結果、この光半導体装置の信頼性は、表１および表２に示すように、光ファイバ８の直径ｒと光ファイバ導入部２ｃの開口の幅Ａ，光ファイバ導入部２ｃの深さＢの関係によりほぼ決まることが分かった。
【００５０】
表１は深さＢを一定として開口の幅Ａを変化させた実験の結果を示すものであり、開口の幅Ａがｒ＋５μｍ未満では５０個の光半導体装置の試料のうち数個は気密性不良を起こし、開口の幅Ａをｒと等しくしたものでは、５０個中１８個が気密性不良を起こした。この気密性不良の原因は光ファイバ８の外周面を均一に覆うようにロウ付けできていないことによるものであり、ロウ材中にボイドも多数見られた。一方、開口の幅Ａがｒ＋２００μｍを超える場合には、光ファイバ８が折れる場合があった。この折れの原因は、光ファイバ導入部２ｃに通してロウ付けした部位の光ファイバ８の断面の中心点とＶ溝６ａに載置固定した部位の光ファイバ８の断面の中心点とが位置ずれを起こしていたことによるものであることが分かった。すなわち、光ファイバ８を光ファイバ導入部２ｃの略中央部に精度良くロウ付けできなかったことによるものであった。これに対し、開口の幅Ａをｒ＋５μｍ乃至ｒ＋２００μｍの範囲とした本発明の試料では、いずれも気密性不良の発生はなく、光ファイバの折れ等の不具合の発生もなかった。
【００５１】
【表１】

【００５２】
次に、表２は開口の幅Ａを一定として深さＢを変化させた実験の結果を示すものであり、深さＢがｒ＋５μｍ未満では５０個の光半導体装置の試料のうち数個は気密性不良を起こし、深さＢをｒと等しくしたものでは、５０個中４個が気密性不良を起こした。この気密性不良の原因は、光ファイバ８の外周面を均一に覆うようにロウ付けできていないことによるものであり、ロウ材中にボイドも多数見られた。一方、深さＢがｒ＋２００μｍを超える場合には、光半導体装置を縦５０ｍｍ，横３０ｍｍ，高さ５ｍｍのアルミニウム（Ａｌ）から成る簡易的な外部電気回路基板にフランジ部１ｂを介してネジ止めした際に、光ファイバ８が折れてしまう場合があった。この折れの原因は、基体１には、枠体２を接合した際に基体１と枠体２との熱膨張係数差に起因して発生した反りや捻れの歪みが発生しているのに対して、ネジ止めによりこの歪みを平坦に戻そうとする力が加わり、基体１から枠体２の光ファイバ導入部２ｃおよびロウ材を介して光ファイバ８に伝わったことによるものであった。これに対し、深さＢをｒ＋５μｍ乃至ｒ＋２００μｍの範囲とした本発明の試料では、いずれも気密性不良の発生はなく、光ファイバの折れ等の不具合の発生もなかった。
【００５３】
【表２】

【００５４】
以上の結果より、本発明の試料のように、光ファイバ８の直径をｒ（μｍ）とした場合に、光ファイバ導入部２ｃの開口の幅Ａがｒ＋５μｍ乃至ｒ＋２００μｍであり、深さＢがｒ＋５μｍ乃至ｒ＋２００μｍであることが良いことが確認できた。
【００５５】
なお、本発明は以上の実施の形態の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を行なうことは何等差し支えない。例えば、図５に斜視図で示すように、光半導体素子収納用パッケージの枠体２の外側の光ファイバ導入部２ｃの側面２ｂに光ファイバ支持部材３を接合しておいても良く、この場合は、図６にその実施の形態の例を斜視図で示すように光半導体装置とした後に、外部電気回路基板にネジ止め等するために光ファイバ８を上下左右に動かすようなことがあっても、支持部材３の先端部が光ファイバ８の起点となるため、光ファイバ導入部２ｃにおける光ファイバ８の周囲のロウ材や光ファイバ８に直接的に応力が伝わらないものとすることができる。なお、この場合、図６に示すように蓋体９には支持部材３の上面部に接合されるように鍔部９ｂを設けておいたほうが好ましく、例えば光ファイバ８を上方向に動かした場合に鍔部９ｂを光ファイバ８の起点とすることができる。その結果、本発明の光半導体装置における光ファイバ８の支持についての信頼性が非常に良いものとなる。
【００５６】
また、以上の実施の形態の例では、枠体２の対向する２つの側部に光ファイバ導入部２ｃを形成するとともに、基体１の外周部の光ファイバ導入部２ｃが形成された側にフランジ部１ｂを設けていたが、フランジ部１ｂの配置はこのような関係に限定されるものではなく、入出力端子取付部２ａが形成された側に配置してもよく、枠体２の四隅に張り出すように配置してもよい。
【００５７】
また、以上の実施の形態の例では、入出力端子導体４ｃに外部入出力端子４ｂをロウ材を介して接合したが、例えば図７に示すように外部入出力端子４ｂの形状が球状のいわゆるＢＧＡ（Ｂａｌｌ　Ｇｒｉｄ　Ａｒｒａｙ）タイプや、外部入出力端子４ｂを介さずにはんだ等のロウ材により入出力端子導体４ｃと外部電気回路基板とを接合するＬＧＡ（Ｌａｎｄ　Ｇｒｉｄ　Ａｒｒａｙ）タイプ等に、使用用途に応じて変更してもよい。
【００５８】
【発明の効果】
本発明の第１の光半導体素子収納用パッケージによれば、上面に光半導体素子が載置される載置部を有する基体と、基体の上面に載置部を囲繞するように取着され、側部の上面に光ファイバを通してロウ付けするための断面形状が略Ｕ字状の溝から成る光ファイバ導入部を有し、上面に蓋体がロウ付けされる枠体と、枠体の側部または基体の枠体の内側の部位に形成された貫通孔または切欠き部から成る入出力端子取付部に嵌着された入出力端子とを具備したことにより、従来のように光ファイバをパイプを介して光半導体素子収納用パッケージの内部に導入する必要がなく、また光ファイバを光ファイバ導入部に仮固定してパッケージの内部に載置される光半導体素子と正確に光結合させることができるので、複数の光ファイバと光半導体素子との光結合の作業性を非常に効率の高いものとできるとともに少なくとも一本の光ファイバを安定して固定し保持することができる。また、光ファイバを枠体上部の光ファイバ導入部に通してロウ付けすることにより、従来のように蓋体を枠体の上面にＹＡＧ溶接またはロウ付けするとともに、パイプを介して光半導体素子収納用パッケージの内部に導入された光ファイバをＹＡＧ溶接等により溶接することが不要となり、蓋体を枠体の上面にロウ付けするのと同時に、同一の熱履歴によって光ファイバ導入部と光ファイバとの間の気密封止が実現できることから、熱履歴工程が１回で済むために、熱履歴が加わる毎に発生する応力を光ファイバを歪ませる程度に至らない大きさにまで非常に小さくすることができる。そのため、複数の光ファイバと光半導体素子との光信号の結合効率を良好なものとでき、光半導体素子を長期にわたり正常かつ安定に作動させることができるものとなる。
【００５９】
また、本発明の第２の光半導体素子収納用パッケージによれば、上面に光半導体素子が載置される載置部を有する基体１と、この基体１の上面に載置部を囲繞するように取着され、側部の上面に光ファイバを通してロウ付けするための断面形状が略Ｕ字状の溝から成る光ファイバ導入部を有し、上面に蓋体がロウ付けされる枠体２と、基体１の載置部から下面にかけて導出された入出力端子導体４ｃとを具備したことから、光ファイバを導入部に仮固定してパッケージの内部に載置される光半導体素子と正確に光結合させることができるので、少なくとも一本の光ファイバと光半導体素子との光結合の作業性を非常に効率の高いものとできるとともに少なくとも一本の光ファイバを安定して固定し保持することができる。また、蓋体を枠体の上面にロウ付けするのと同時に、同一の熱履歴によって光ファイバ導入部と光ファイバとの間の気密封止が実現できることから、熱履歴工程が１回で済むために、熱履歴が加わる毎に発生する応力を光ファイバを歪ませる程度に至らない大きさにまで非常に小さくすることができる。また、これらに加えて基体の載置部から下面にかけて入出力端子導体を導出することから、基体の内部の、載置部から入出力端子導体までの間の配線を、Ｗ（タングステン），Ｍｏ（モリブデン）−Ｍｎ（マンガン）等の金属を自由に選定し、またスクリーン印刷法により配線の幅，長さ，厚みを自由に調整することができるので、配線線路全体のインピーダンスを所望の値に整えることができ、そのため１０ＧＨｚ以上の高周波信号の挿入損失や反射損失を抑制でき、１０ＧＨｚ以上の高周波信号を伝送損失を小さくして通すことが可能となる。
【００６０】
これにより、複数の光ファイバと光半導体素子との光信号の結合効率を良好なものとでき、光半導体素子を長期にわたり正常かつ安定に作動させることができるのはもちろん、１０ＧＨｚ以上の高周波信号を伝送損失を小さくして通すことができるものとなる。
【００６１】
また、本発明の光半導体素子収納用パッケージによれば、光ファイバ導入部が、光ファイバの直径をｒ（μｍ）としたときに、開口の幅Ａがｒ＋５μｍ乃至ｒ＋２００μｍであり、深さＢがｒ＋５μｍ乃至ｒ＋２００μｍであるものとしたときには、ロウ材が溶融して光ファイバの外周面と光ファイバ導入部との間を封止する際に発生するロウ材中のボイドの原因となる光ファイバ導入部に存在しているエアを外部へ抜けやすくする作用があるので、光ファイバ導入部上の光ファイバの外周面を略均一に覆うようにロウ付けすることができ、ロウ材のボイドの発生を皆無とできるとともに光ファイバが折れるのを有効に防止することができる。そのため、光ファイバ導入部における気密封止を良好なものとすることができ、光半導体素子を長期にわたり正常かつ安定に作動させることができる。
【００６２】
また、本発明の光半導体装置によれば、上記各構成の本発明の光半導体素子収納用パッケージと、載置部に載置された光半導体素子と、光ファイバ導入部に通されてロウ付けされた光ファイバと、枠体の上面にロウ材付け接合された、光半導体素子および光ファイバ導入部を気密に封止する蓋体とを具備したことにより、従来のように複数の光ファイバと光半導体素子とを光結合した後、ホルダーをパイプの先端面にＹＡＧ溶接する工程と、蓋体を枠体の上面に接合する工程との２工程が不要となり、その際の熱履歴により、光ファイバを歪ませる程度の応力が発生し、光半導体素子と光ファイバとの光結合が劣化するようなことがないため、光半導体素子の作動性を良好とすることができ、大容量の情報を光伝送することの可能な光半導体装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１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斜視図である。
【図２】図１に示す光半導体素子収納用パッケージの光ファイバ導入部の周辺部の部分拡大斜視図である。
【図３】本発明の光半導体装置の実施の形態の一例を示す斜視図である。
【図４】本発明の第２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斜視図である。
【図５】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斜視図である。
【図６】本発明の光半導体装置の実施の形態の他の例を示す斜視図である。
【図７】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斜視図である。
【図８】従来の光半導体素子収納用パッケージの例を示す斜視図である。
【図９】従来の光半導体装置の例を示す斜視図である。
【符号の説明】
１：基体
１ａ：載置部
１ｂ：フランジ部
２：枠体
２ａ：入出力端子取付部
２ｃ：光ファイバ導入部
４：入出力端子
７：光半導体素子
８：光ファイバ
９：蓋体[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical semiconductor element housing package for housing an optical semiconductor element such as an LD (laser diode) and a PD (photodiode), and an optical semiconductor device in which the optical semiconductor element is housed and optically coupled to an optical fiber. Things.
[0002]
[Prior art]
FIG. 8 is a perspective view showing an example of a conventional package for housing an optical semiconductor element. FIG. 9 is a perspective view showing an example of an optical semiconductor device in which an LD, a PD, and the like are housed in the optical semiconductor element housing package and optically coupled to an optical fiber.
[0003]
The package for housing an optical semiconductor device has a mounting portion 11a on which an optical semiconductor device 17 is mounted on an upper surface, and a flange provided on an outer peripheral portion so as to be screwed to an external electric circuit board (not shown). An input / output terminal mounting portion (hereinafter referred to as a mounting portion) which is attached to the upper surface of the base 11 so as to surround the mounting portion 11a, and has a through hole or a cut-out portion on one opposing side surface. And an optical fiber introduction portion (hereinafter, referred to as an introduction portion) 12c formed of a through hole for introducing the optical fiber 18 at substantially the center of the other opposite side surface. A frame 12 having a pipe attachment portion (hereinafter referred to as an attachment portion) 12b on an outer side surface to be joined to the frame body 12 so as to surround the attachment portion 12b and guide the optical fiber 18 to the introduction portion 12c. A pipe 13 mainly consists of input and output terminals 14 and having a metallized layer 14a and the external input and output terminal 14b on the upper surface while being fitted to the mounting portion 12a.
[0004]
In the optical semiconductor device, an optical semiconductor element 17 and an optical fiber aligner (hereinafter, referred to as an aligner) 16 are mounted on an upper surface of the mounting portion 11a via a holding table 15, and an optical fiber 18 is connected to an introduction portion. The optical fiber 18 is introduced from the pipe 13 to the optical semiconductor element 17 through the optical fiber 12c, and is optically coupled to the optical semiconductor element 17 by moving the optical fiber 18 back and forth along a substantially V-shaped V groove 16a on the upper surface of the aligner 16. Further, after the optical coupling, the holder 13a is welded to the end surface of the pipe 13 by YAG welding or the like, and the lid 19 is YAG-welded or brazed to the upper surface of the frame 12, so that the inside of the optical semiconductor element housing package is formed. The hermetically sealed optical semiconductor device is completed. This optical semiconductor device has an optical semiconductor element 17 housed therein airtightly and is used for high-speed optical communication and the like.
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-6-3566 [Patent Document 2]
JP-A-7-198973 [Patent Document 3]
JP 2001-21818 A
[Problems to be solved by the invention]
However, when introducing a plurality of optical fibers 18 into the optical semiconductor element housing package for optically transmitting a large amount of information, introducing the plurality of optical fibers 18 into the optical semiconductor element housing package, Further, optically coupling to the optical semiconductor element 17 is very complicated in work. Specifically, since the portion where the optical fiber 18 is stably mounted and fixed is only the portion of the V-groove 16 a of the aligner 16, if there are a plurality of optical fibers 18, even if the first optical fiber 18 is Even if the optical coupling can be performed, the optical coupling of the first optical fiber 18 is impaired when the other optical fibers 18 are optically coupled, that is, the optical axes may be shifted, so that the optical axes of all the optical fibers 18 are good. There was a problem that it was very difficult to adjust to. In addition, since the operation is very complicated, there is also a problem that the optical fiber 18 is likely to be broken during the operation.
[0007]
Even if the plurality of optical fibers 18 and the optical semiconductor element 17 can be optically coupled, a step of YAG welding the holder 13a to the tip end surface of the pipe 13 and joining the lid 19 to the upper surface of the frame 12 And the heat history at that time causes a stress to the extent that the optical fiber 18 is distorted, and the optical coupling between the optical semiconductor element 17 and the optical fiber 18 is slightly deteriorated. There were also problems.
[0008]
For this reason, in the conventional package for storing an optical semiconductor element and the optical semiconductor device, there has been a problem that the operability of the optical semiconductor element 17 cannot be improved, and a large amount of information cannot be optically transmitted.
[0009]
The present invention has been completed in view of the above problems, and an object of the present invention is to improve the coupling efficiency of optical signals of not only one optical fiber but also a plurality of optical fibers and an optical semiconductor element. It is an object of the present invention to provide a package for storing an optical semiconductor element and an optical semiconductor device that can operate the optical semiconductor element normally and stably for a long period of time.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
A first optical semiconductor element storage package of the present invention is attached to a base having a mounting portion on which an optical semiconductor element is mounted on an upper surface, and is mounted on the upper surface of the base so as to surround the mounting portion, A frame having a substantially U-shaped groove for brazing through an optical fiber on the upper surface of the side portion and having an optical fiber introduction portion, a lid body being brazed on the upper surface, and a side of the frame body And an input / output terminal fitted to an input / output terminal mounting portion comprising a through hole or a cutout formed in a portion or a portion of the base inside the frame body.
[0011]
According to the first package for storing an optical semiconductor element of the present invention, the base having the mounting portion on which the optical semiconductor element is mounted on the upper surface and the mounting portion surrounding the mounting portion on the upper surface of the base are attached. A frame having a substantially U-shaped groove for brazing the optical fiber through the optical fiber on the upper surface of the side portion, a lid body being brazed on the upper surface; An input / output terminal fitted to an input / output terminal mounting portion consisting of a through hole or a cutout formed in a side portion or a portion inside the frame of the base body, so that an optical fiber can be used as in the related art. It is not necessary to introduce the optical fiber into the optical semiconductor element storage package via a pipe, and the optical fiber can be temporarily fixed to the introduction portion and accurately optically coupled to the optical semiconductor element mounted inside the package. So at least one optical fiber and light It can be stably fixed for holding at least one optical fiber with the work of the optical coupling between the conductor element can be very efficient. Further, by passing the optical fiber through the optical fiber introduction portion at the top of the frame and brazing, the lid is YAG-welded or brazed to the upper surface of the frame as in the conventional case, and the optical semiconductor element storage via the pipe is performed. It is no longer necessary to weld the optical fiber introduced into the inside of the package by YAG welding or the like, and at the same time as the lid is brazed to the upper surface of the frame, the optical fiber introduction part and the optical fiber are connected by the same heat history. Since the hermetic sealing can be achieved during the process, the heat history process only needs to be performed once, so that the stress that occurs every time the heat history is applied should be extremely small to a level that does not distort the optical fiber. Can be. Therefore, the coupling efficiency of the optical signal between the plurality of optical fibers and the optical semiconductor element can be improved, and the optical semiconductor element can be normally and stably operated for a long time.
[0012]
Further, the second package for storing an optical semiconductor element of the present invention is attached to a base having a mounting portion on which an optical semiconductor element is mounted on an upper surface, and attached to the upper surface of the base so as to surround the mounting portion. A frame having a substantially U-shaped groove in cross section for brazing the optical fiber through the optical fiber on the upper surface of the side portion, and a frame on which a lid is brazed on the upper surface; An input / output terminal conductor led out from the mounting portion to the lower surface is provided.
[0013]
According to the second package for storing an optical semiconductor element of the present invention, the base having the mounting portion on which the optical semiconductor element is mounted on the upper surface and the mounting portion surrounding the mounting portion on the upper surface of the base are attached. A frame having a substantially U-shaped groove for brazing through an optical fiber on an upper surface of a side portion, and a frame on which a lid is brazed on the upper surface; Since it has the input / output terminal conductor led out from the part to the lower surface, it is possible to temporarily fix the optical fiber to the introduction part and accurately optically couple with the optical semiconductor element mounted inside the package, The workability of optical coupling between at least one optical fiber and an optical semiconductor element can be made extremely high, and at least one optical fiber can be stably fixed and held. In addition, since the hermetic sealing between the optical fiber introduction portion and the optical fiber can be realized by the same thermal history at the same time as the lid is brazed to the upper surface of the frame, only one thermal history step is required. In addition, the stress generated each time the heat history is applied can be extremely reduced to a level that does not cause the optical fiber to be distorted. In addition, since the input / output terminal conductor is led out from the mounting portion of the base to the lower surface, the wiring between the mounting portion inside the base and the input / output terminal conductor is formed by W (tungsten), Mo ( A metal such as molybdenum) -Mn (manganese) can be freely selected, and the width, length, and thickness of the wiring can be freely adjusted by a screen printing method. , Whereby insertion loss and reflection loss of high-frequency signals of 10 GHz or more can be suppressed, and high-frequency signals of 10 GHz or more can be transmitted with reduced transmission loss.
[0014]
Thereby, the coupling efficiency of the optical signal between the plurality of optical fibers and the optical semiconductor element can be improved, and the optical semiconductor element can be normally and stably operated for a long period of time. Transmission can be performed with reduced transmission loss.
[0015]
Further, in the package for housing an optical semiconductor element of the present invention, in the above-mentioned configuration, when the diameter of the optical fiber is r (μm), the width of the opening is r + 5 μm to r + 200 μm. Is from r + 5 μm to r + 200 μm.
[0016]
According to the optical semiconductor element housing package of the present invention, when the diameter of the optical fiber is r (μm), the width of the opening of the optical fiber introduction portion is r + 5 μm to r + 200 μm, and the depth is r + 5 μm to r + 200 μm. Occasionally, the brazing can be performed so as to cover the outer peripheral surface of the optical fiber on the optical fiber introduction portion substantially uniformly, and it is possible to eliminate the occurrence of voids in the brazing material and to effectively prevent the optical fiber from being broken. it can. Therefore, the hermetic sealing at the optical fiber introduction portion can be improved, and the optical semiconductor element can be normally and stably operated for a long period of time.
[0017]
The optical semiconductor device of the present invention is soldered by passing through the optical semiconductor element housing package of the present invention having the above-described configuration, the optical semiconductor element mounted on the mounting section, and the optical fiber introduction section. An optical fiber, and a lid which is brazed to an upper surface of the frame and hermetically seals the optical semiconductor element and the optical fiber introduction portion.
[0018]
According to the optical semiconductor device of the present invention, the optical semiconductor element storage package of each of the above configurations, the optical semiconductor element mounted on the mounting section, and the optical fiber brazed through the optical fiber introduction section. And a lid that is brazed to the upper surface of the frame body and hermetically seals the optical semiconductor element and the optical fiber introduction section, so that a plurality of optical fibers and the optical semiconductor element are optically coupled as in the related art. After that, two steps of a step of YAG welding the holder to the tip end surface of the pipe and a step of joining the lid to the upper surface of the frame become unnecessary, and the heat history at that time causes a stress sufficient to distort the optical fiber. Does not occur, and the optical coupling between the optical semiconductor element and the optical fiber is not deteriorated, so that the operability of the optical semiconductor element can be improved, and large-capacity information can be optically transmitted. Providing optical semiconductor devices That.
[0019]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The package for housing an optical semiconductor device of the present invention will be described in detail below. FIG. 1 is a perspective view showing an example of an embodiment of a first optical semiconductor element housing package of the present invention, and FIG. 2 is a partially enlarged perspective view of a peripheral portion of an optical fiber introduction portion.
[0020]
1 and 2, reference numeral 1 denotes a base, 2 denotes a frame, and 4 denotes an input / output terminal. The base 1, the frame 2 and the input / output terminal 4 basically constitute a container for housing the optical semiconductor element. Is done.
[0021]
The base 1 functions as a support member for supporting the optical semiconductor element and a substantially rectangular heat dissipation plate for dissipating heat generated from the optical semiconductor element, and mounts the optical semiconductor element at a substantially central portion of its upper surface. Mounting section 1a for mounting. In addition, a flange portion 1b is provided on the outer peripheral portion of the base 1 so that the base 1 extends outside the frame body 2 and is provided with a screw hole so that the base 1 can be screwed to an external electric circuit board (not shown). Preferably.
[0022]
The base 1 is a plate-shaped body made of a metal material such as an iron (Fe) -nickel (Ni) -cobalt (Co) alloy or a copper (Cu) -tungsten (W) alloy. When the ingot is formed, the ingot is manufactured into a predetermined shape by subjecting the ingot to a metal working method such as rolling or punching.
[0023]
A metal having excellent corrosion resistance and excellent wettability with a brazing material, specifically, a Ni layer having a thickness of 0.5 μm to 9 μm and an Au layer having a thickness of 0.5 μm to 5 μm are formed on the surface of the base 1. Is preferably sequentially applied by a plating method, whereby it is possible to effectively prevent the substrate 1 from being oxidized and corroded, and to firmly adhere the optical semiconductor element and the frame 2 to the upper surface of the substrate 1 with a brazing material. It can be fixed.
[0024]
Further, the base 1 is joined to a frame 2 having a frame shape such as a square shape so as to surround the mounting portion 1a on which the optical semiconductor element is mounted, and the optical semiconductor element is provided inside the frame 2. A space for accommodating is formed.
[0025]
The frame body 2 is made of a metal material similarly to the base body 1, and has an input / output terminal mounting portion 2 a formed of a through hole or a cutout on at least one side by the same processing method as the base body 1, and another frame. It is processed to have at least one optical fiber introducing portion 2c having a substantially U-shaped groove for brazing through an optical fiber to a substantially central portion of the upper surface of the side portion.
[0026]
When the frame 2 is made of, for example, an Fe-Ni-Co alloy, the frame 2 is manufactured into a predetermined frame shape by subjecting the ingot to a metal working method such as rolling or punching. The attachment of the frame 2 to the base 1 is performed by arranging the upper surface of the base 1 and the lower surface of the frame 2 on the upper surface of the base 1 and forming a silver (Ag) solder having a moderate volume as a preform. And brazing through a brazing material such as Further, similarly to the base 1, it is preferable that a Ni layer having a thickness of 0.5 μm to 9 μm and an Au layer having a thickness of 0.5 μm to 5 μm are sequentially deposited on the surface of the frame 2 by a plating method.
[0027]
The optical fiber introduction portion 2c in the package for housing an optical semiconductor element of the present invention has a substantially U-shaped groove for brazing through at least one optical fiber. The optical fiber introduction portion 2c has a function of stably fixing and holding the optical fiber, and also when the base 1 is screwed to the external electric circuit board by the flange portion 1b, the optical fiber introduction portion 2c is generated in the flange portion 1b by screwing. Thus, it has a function of greatly reducing the stress transmitted to the optical fiber. Further, since the optical fiber introduction portion 2c has a shape capable of covering the outer peripheral surface of the optical fiber almost uniformly with the brazing material when the optical fiber introducing portion 2c is fixed by brazing through the optical fiber inside, the brazing material is melted. As a result, air existing in the optical fiber introduction portion 2c, which causes voids in the brazing material generated when sealing between the outer peripheral surface of the optical fiber and the optical fiber introduction portion 2c, is easily released to the outside. Since it has an effect, it has a function of eliminating the occurrence of voids in the brazing material and improving the hermetic sealing in the optical fiber introduction portion 2c.
[0028]
Next, FIG. 4 is a perspective view showing an example of an embodiment of the second optical semiconductor element housing package of the present invention, viewed from the lower surface side, where 4c is an input / output terminal conductor, and 4b is an input / output terminal conductor 4c. External input / output terminal joined to
[0029]
The second package for storing an optical semiconductor element of the present invention is attached to a base 1 having a mounting portion on which an optical semiconductor element is mounted on an upper surface, and is mounted on the upper surface of the base 1 so as to surround the mounting portion. A frame 2 having a substantially U-shaped cross-sectional groove for brazing through an optical fiber on the upper surface of the side portion, and a frame 2 on which a lid is brazed on the upper surface; It is important to have the input / output terminal conductor 4c led out from the mounting portion to the lower surface.
[0030]
According to the second package for storing an optical semiconductor element of the present invention, the base 1 having the mounting portion on which the optical semiconductor element is mounted on the upper surface, and the mounting portion on the upper surface of the base 1 so as to surround the mounting portion. A frame 2 having an optical fiber introduction portion formed of a substantially U-shaped groove for brazing through an optical fiber to an upper surface of a side portion, and a lid being brazed to the upper surface; 1 and the input / output terminal conductor 4c led out from the mounting portion to the lower surface, the optical fiber is temporarily fixed to the optical fiber introduction portion, and the optical semiconductor element mounted inside the package can be accurately aligned with the optical semiconductor device. Since the coupling can be performed, the work efficiency of optical coupling between at least one optical fiber and the optical semiconductor element can be made extremely high, and at least one optical fiber can be stably fixed and held. it can. In addition, since the lid is brazed to the upper surface of the frame 2 and the hermetic sealing between the optical fiber introduction portion and the optical fiber can be realized by the same thermal history, only one thermal history step is required. Therefore, the stress generated each time a heat history is applied can be extremely reduced to a level that does not cause distortion of the optical fiber. In addition, since the input / output terminal conductor 4c is led out from the mounting portion of the base 1 to the lower surface, the wiring between the mounting portion 1a and the input / output terminal conductor 4c inside the base 1 is formed by W. (Tungsten), Mo (molybdenum) -Mn (manganese), etc., can be freely selected, and the width, length, and thickness of the wiring can be freely adjusted by screen printing. The entire impedance can be adjusted to a desired value, so that insertion loss and reflection loss of a high-frequency signal of 10 GHz or more can be suppressed, and high-frequency signals of 10 GHz or more can be transmitted with a small transmission loss.
[0031]
Thereby, the coupling efficiency of the optical signal between the plurality of optical fibers and the optical semiconductor element can be improved, and the optical semiconductor element can be normally and stably operated for a long period of time. Transmission can be performed with reduced transmission loss.
[0032]
As shown in a partially enlarged perspective view of FIG. 2, when the diameter of the optical fiber introduced through the optical fiber introduction part 2c is r (μm), the width A of the opening of the optical fiber introduction part 2c is r + 5 μm. To r + 200 μm, and the depth B is preferably r + 5 μm to r + 200 μm.
[0033]
If the width A of the opening is less than r + 5 μm, it cannot be brazed so as to cover the outer peripheral surface of the optical fiber substantially uniformly, and it is not possible to eliminate voids in the brazing material. It becomes impossible to obtain a good stop, and it becomes difficult to hermetically seal the optical semiconductor element. On the other hand, when the width A of the opening exceeds r + 200 μm, it is difficult to stably fix the optical fiber to the substantially central portion of the optical fiber introduction portion 2c. And a center point of a cross-section of an optical fiber mounted and fixed in a V-groove of an optical fiber aligner mounted on the mounting portion 1a together with the optical semiconductor element via a holding table, which functions as an optical axis adjustment. Will cause a displacement. For this reason, stress is generated in the optical fiber and the optical fiber is easily broken, which causes a problem that the reliability of the optical semiconductor device using the optical semiconductor element housing package becomes extremely low.
[0034]
If the depth B is less than r + 5 μm, the brazing cannot be performed so as to cover the outer peripheral surface of the optical fiber substantially uniformly, and voids in the brazing material cannot be completely eliminated. The hermetic sealing cannot be made good, and it becomes difficult to hermetically seal the optical semiconductor element. On the other hand, when the depth B exceeds r + 200 μm, distortion generated by warping or twisting of the frame 2 and the base 1 caused by a difference in thermal expansion coefficient when the frame 2 is joined to the upper surface of the base 1 is removed by a screw. Since the stress for returning to the flat state by the stop is transmitted from the base 1 to the optical fiber 8 via the optical fiber introduction portion 2c of the frame 2 and the brazing material, the base 1 is connected to the external electric circuit board by the flange portion 1b. When the optical fiber is screwed and fixed to the optical fiber, a stress to the extent that the optical fiber is easily broken is transmitted from the base 1 to the optical fiber 8 via the optical fiber introduction portion 2c and the brazing material. This causes a problem that the reliability of the conventional optical semiconductor device becomes very low.
[0035]
Further, the depth of the optical fiber introduction part 2c, that is, the thickness of the frame body 2 is preferably about 0.7 to 1.8 mm. When the depth is less than 0.7 mm, it is difficult to stably fix and hold the optical fiber. On the other hand, when the depth exceeds 1.8 mm, the brazing area of the portion where the optical fiber is fixed and held becomes large. Therefore, the residual stress generated after brazing between the optical fiber and the optical fiber introduction part 2c becomes very large, and when an external force is applied to the optical fiber, the brazing material around the optical fiber in the optical fiber introduction part 2c cracks. Mechanical destruction, etc., is likely to occur, and it tends to be difficult to hermetically seal the optical semiconductor element.
[0036]
The input / output terminal 4 for making an electrical connection between the inside of the optical semiconductor element housing package and the external electric circuit board is fitted to the input / output terminal mounting portion 2a of the frame 2. For example, as shown in FIG. 1, the input / output terminal 4 is formed such that a plurality of metallized layers 4 a as a line conductor for transmitting a high-frequency signal and a ground conductor having a ground function are conducted between the inside and the outside of the frame 2. A flat plate portion made of a rectangular parallelepiped dielectric plate, and a substantially rectangular parallelepiped dielectric plate joined to the flat surface of the flat plate portion with the metallized layer 4a interposed therebetween and formed to block the inside and outside of the frame 2 A metallization layer 4a formed on the upper surface of the flat plate portion and the optical semiconductor element are connected to each other by a bonding wire (not shown) to input / output a high-frequency signal to / from the optical semiconductor element. Having. Alumina (Al ₂ O ₃ ) ceramics, aluminum nitride (AlN) ceramics, and the like are appropriately selected as dielectric materials for the flat plate portion and the standing wall portion according to required characteristics such as a dielectric constant and a thermal expansion coefficient. You.
[0037]
The input / output terminals 4 are made of a metal paste obtained by adding an organic solvent and a solvent to a powder of tungsten (W), molybdenum (Mo), manganese (Mn) or the like to be a metallized layer 4a. An appropriate organic binder, a solvent, etc. are added to the raw material powder to be mixed to form a paste, and the paste is formed on a ceramic green sheet formed by a doctor blade method or a calender roll method in advance by a conventionally known screen printing method. It is manufactured by printing and applying in the shape of, and sintering at a high temperature of about 1600 ° C.
[0038]
On the upper surface of the metallized layer 4a located outside the frame 2, external input / output terminals 4b for electrically connecting the optical semiconductor element housing package and the external electric circuit board are made of a brazing material such as Ag brazing. Are joined through. As the external input / output terminal 4b, a metal member having a coefficient of thermal expansion close to that of the input / output terminal 4 is used in order to strengthen the connection with the input / output terminal 4. For example, when the flat plate portion of the input / output terminal 4 is made of Al ₂ O ₃ ceramics, an Fe—Ni—Co alloy or an Fe—Ni alloy is used for the external input / output terminal 4b.
[0039]
Using such an optical semiconductor element housing package of the present invention, an optical semiconductor element 7 and an aligner 6 are held on the upper surface of a mounting portion 1a as shown in FIG. The optical fiber 8 is placed on the optical semiconductor element 7 from outside by being brazed through the optical fiber introduction part 2c, and the end of the optical fiber 8 is connected to the aligner 6 by the brazing. By being placed in the substantially V-shaped V-groove 6a on the upper surface and moving back and forth along the V-groove 6a, it is optically coupled to the optical semiconductor element 7. Further, after that, the lid 9 whose lower surface is clad with a low-temperature brazing material 9a such as a gold (Au) -tin (Sn) brazing material is brazed to the upper surface of the frame 2 including the optical fiber introduction portion 2c. Thereby, the optical semiconductor device of the present invention in which the inside of the optical semiconductor element storage package is hermetically sealed is completed.
[0040]
In this optical semiconductor device, the protective film (resin or the like) of the portion of the optical fiber 8 introduced through the optical fiber introduction portion 2c located at the optical fiber introduction portion 2c is peeled off, and quartz glass (core wire of the optical fiber 8) is removed. ) Is exposed, and a plating film of Ni, Au, or the like is sequentially deposited on the entire outer periphery of the core wire of the exposed optical fiber 8 so that the outer peripheral surface of the optical fiber 8 is interposed between the plating film and the brazing material. Thus, the optical fiber introduction part 2c and the lid 9 are satisfactorily brazed to the optical fiber introduction part 2c, and the optical fiber introduction part 2c is hermetically sealed. In this optical semiconductor device, as in the prior art, after optically coupling a plurality of optical fibers and the optical semiconductor element, a step of YAG welding the holder to the tip end surface of the pipe, and joining the lid to the upper surface of the frame are performed. Since the heat history at that time does not cause stress such that the optical fiber is distorted and the optical coupling between the optical semiconductor element and the optical fiber is not deteriorated, The operability of the optical semiconductor element 7 can be improved, and a large amount of information can be optically transmitted.
[0041]
【Example】
An experiment for determining the dimensions of the width A and the depth B of the opening of the optical fiber introduction part 2c in the package for housing an optical semiconductor element of the present invention was performed as follows.
[0042]
In manufacturing the package for housing an optical semiconductor device as shown in FIG. 1, a flange portion 1b having a size of 37 mm × 16 mm in length × width and a diameter of a screw hole of 2.5 mm is provided at both ends of the outer peripheral portion, A base 1 made of a Cu-W alloy having a size of length × width × height of 42 mm × 20 mm × 1 mm was prepared. Next, a frame 2 made of an Fe-Ni-Co alloy having an outer dimension of 32 mm, a width of 20 mm, a height of 3.5 mm and a thickness of 1 mm was joined to the upper surface of the base 1 with an Ag brazing material. The frame 2 is provided with an input / output terminal mounting portion 2a formed of a through hole on a pair of opposing sides, and has a substantially U-shaped cross-section at the approximate center of the upper surface of the other pair of sides. An optical fiber introduction portion 2c formed of a groove was provided at eight locations on one side, a total of 16 locations. The width A and the depth B of the opening of the optical fiber introduction part 2c are taken as parameters, and the input / output terminal having the flat plate part and the standing wall part made of Al ₂ O ₃ ceramic and the metallized layer 4a in the input / output terminal mounting part 2a. 4 was fitted through an Ag brazing material.
[0043]
In this embodiment, the input / output terminal 4 is fitted to evaluate the reliability of the optical fiber introduction portion 2c as an optical semiconductor device by experiments, and the electrical connection with the external electric circuit board is established. No external input / output terminal 4b was provided.
[0044]
Then, as shown in FIG. 3, the holder 5, the aligner 6, the optical semiconductor 6, and the evaluation sample of the optical semiconductor element housing package manufactured as described above were placed on the mounting portion 1a on the upper surface of the internal substrate 1. The element 7 is joined with a low-temperature brazing material such as tin (Sn) -lead (Pb) solder, and the optical fiber 8 is inserted into all the optical fiber introduction portions 2c (8 locations on one side, a total of 16 locations). Then, optical coupling with the optical semiconductor element 7 was performed.
[0045]
Next, a lower body 9 having a lower surface clad with a low-temperature brazing material 9a made of an Au-Sn brazing material is brazed to the upper surface of the frame body 2 including the optical fiber introduction portion 2c, so that each optical fiber 8 Were respectively brazed to the optical fiber introduction section 2c to produce a sample of the optical semiconductor device. In these optical semiconductor device samples, the core of the optical fiber 8 made of quartz glass was exposed by peeling off the protective film made of the resin of the optical fiber 8 at the portion to be brazed through the optical fiber introducing portion 2c. Then, a Ni plating film having a thickness of 1 μm and an Au plating film having a thickness of 1 μm are sequentially deposited on the entire outer periphery of the core wire, and the outer peripheral surface of the optical fiber 8 is brazed to the optical fiber introduction portion 2c via the plating film. I was doing it.
[0046]
With respect to each sample of the optical semiconductor device manufactured in this manner, the bending and the airtightness of the optical fiber were evaluated.
[0047]
Regarding the breakage of the optical fiber, each sample of the manufactured optical semiconductor device was visually checked, and the presence or absence of defects such as breakage and cracks in the optical fiber was evaluated.
[0048]
For airtightness, each sample of the fabricated optical semiconductor device was immersed in a florinate-based highly volatile liquid to conduct a gross leak test, and the presence or absence of bubbles in the liquid was evaluated. A sample having no bubbles was regarded as a non-defective product, and a sample having bubbles was regarded as a defective product. Further, the sample which was good in the gross leak test was subjected to He pressurization at 50 N / cm ² for 2 hours, and then the He leak test was performed. The detected amount of He was 5 × 10 ⁻⁹ Pa · m ³ / sec or less. Was finally determined to be a non-defective product, and a sample whose detected amount exceeded 5 × 10 ⁻⁹ Pa · m ³ / sec was determined to be a defective product.
[0049]
As a result, as shown in Tables 1 and 2, the reliability of the optical semiconductor device is determined by the diameter r of the optical fiber 8, the width A of the opening of the optical fiber introduction part 2c, and the depth B of the optical fiber introduction part 2c. It turns out that it is almost determined by the relationship.
[0050]
Table 1 shows the results of an experiment in which the width A of the opening was changed while the depth B was constant. When the width A of the opening was less than r + 5 μm, several of the 50 optical semiconductor device samples had poor airtightness. When the width A of the opening was made equal to r, 18 out of 50 had poor airtightness. The cause of this poor airtightness is that brazing was not performed so as to uniformly cover the outer peripheral surface of the optical fiber 8, and many voids were found in the brazing material. On the other hand, when the width A of the opening exceeds r + 200 μm, the optical fiber 8 may be broken. The cause of this breakage is that the center point of the cross section of the optical fiber 8 at the part brazed through the optical fiber introduction part 2c and the center point of the cross section of the optical fiber 8 at the part mounted and fixed in the V groove 6a are misaligned. Was found to have occurred. That is, the reason was that the optical fiber 8 could not be accurately brazed to the substantially central portion of the optical fiber introduction portion 2c. On the other hand, in the samples of the present invention in which the width A of the opening was in the range of r + 5 μm to r + 200 μm, there was no occurrence of poor airtightness and no failure such as breakage of the optical fiber.
[0051]
[Table 1]

[0052]
Next, Table 2 shows the results of an experiment in which the width B of the opening was fixed and the depth B was changed. When the depth B was less than r + 5 μm, several of the 50 optical semiconductor device samples were airtight. When the depth B was set to be equal to r, four of the 50 pieces had poor airtightness. The cause of this poor airtightness is that brazing was not performed so as to uniformly cover the outer peripheral surface of the optical fiber 8, and many voids were found in the brazing material. On the other hand, when the depth B exceeds r + 200 μm, the optical semiconductor device was screwed to a simple external electric circuit board made of aluminum (Al) having a length of 50 mm, a width of 30 mm and a height of 5 mm via the flange portion 1b. In some cases, the optical fiber 8 may be broken. The cause of this breakage is that the base 1 is warped or twisted due to a difference in thermal expansion coefficient between the base 1 and the frame 2 when the frame 2 is joined. Then, a force for returning the distortion to a flat state was applied by screwing, and the distortion was transmitted from the base 1 to the optical fiber 8 via the optical fiber introduction portion 2c of the frame 2 and the brazing material. On the other hand, in the samples of the present invention in which the depth B was in the range of r + 5 μm to r + 200 μm, there was no occurrence of poor airtightness and no failure such as breakage of the optical fiber.
[0053]
[Table 2]

[0054]
From the above results, when the diameter of the optical fiber 8 is r (μm) as in the sample of the present invention, the width A of the opening of the optical fiber introduction part 2c is r + 5 μm to r + 200 μm, and the depth B is r + 5 μm. To r + 200 μm.
[0055]
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various changes may be made without departing from the scope of the present invention. For example, as shown in a perspective view in FIG. 5, the optical fiber supporting member 3 may be bonded to the side surface 2b of the optical fiber introducing portion 2c outside the frame 2 of the optical semiconductor element housing package. FIG. 6 shows an optical semiconductor device as an example of the embodiment shown in a perspective view, and then the optical fiber 8 may be moved up, down, left and right in order to screw it to an external electric circuit board. Also, since the tip of the support member 3 is the starting point of the optical fiber 8, stress can not be directly transmitted to the brazing material around the optical fiber 8 or the optical fiber 8 in the optical fiber introduction portion 2c. . In this case, as shown in FIG. 6, it is preferable that the lid 9 be provided with a flange 9b so as to be joined to the upper surface of the support member 3. For example, when the optical fiber 8 is moved upward. The flange 9b can be used as the starting point of the optical fiber 8. As a result, the reliability of supporting the optical fiber 8 in the optical semiconductor device of the present invention becomes very good.
[0056]
Further, in the example of the above embodiment, the optical fiber introduction portion 2c is formed on two opposing sides of the frame 2, and the flange is formed on the outer peripheral portion of the base 1 on the side where the optical fiber introduction portion 2c is formed. Although the portion 1b is provided, the arrangement of the flange portion 1b is not limited to such a relationship, and may be arranged on the side where the input / output terminal attachment portion 2a is formed. You may arrange so that it may overhang.
[0057]
Further, in the example of the above embodiment, the external input / output terminal 4b is joined to the input / output terminal conductor 4c via the brazing material, but the external input / output terminal 4b has a spherical shape as shown in FIG. Uses include BGA (Ball Grid Array) type and LGA (Land Grid Array) type in which the input / output terminal conductor 4c and the external electric circuit board are joined to each other with a brazing material such as solder without passing through the external input / output terminal 4b. It may be changed according to.
[0058]
【The invention's effect】
According to the first optical semiconductor element housing package of the present invention, the base having the mounting portion on which the optical semiconductor element is mounted on the upper surface, and the mounting portion is attached to the upper surface of the base so as to surround the mounting portion, A frame having a substantially U-shaped groove for brazing through an optical fiber on an upper surface of a side portion, an optical fiber introduction portion having a lid formed on the upper surface, and a side portion of the frame body Alternatively, by providing an input / output terminal fitted to an input / output terminal mounting portion formed of a through hole or a cutout formed in a portion inside the frame of the base, an optical fiber can be connected to a pipe as in the related art. It is not necessary to introduce the optical fiber into the optical semiconductor element housing package via the optical fiber, and the optical fiber can be temporarily fixed to the optical fiber introduction section and accurately optically coupled to the optical semiconductor element mounted inside the package. So multiple optical fibers and optical semiconductors It can be stably fixed for holding at least one optical fiber with the work of the optical coupling between the child can be very efficient. Further, by passing the optical fiber through the optical fiber introduction portion at the top of the frame and brazing, the lid is YAG-welded or brazed to the upper surface of the frame as in the conventional case, and the optical semiconductor element storage via the pipe is performed. It is no longer necessary to weld the optical fiber introduced into the inside of the package by YAG welding or the like, and at the same time as the lid is brazed to the upper surface of the frame, the optical fiber introduction part and the optical fiber are connected by the same heat history. Since the hermetic sealing can be achieved during the process, the heat history process only needs to be performed once, so that the stress that occurs every time the heat history is applied should be extremely small to a level that does not distort the optical fiber. Can be. Therefore, the coupling efficiency of the optical signal between the plurality of optical fibers and the optical semiconductor element can be improved, and the optical semiconductor element can be normally and stably operated for a long time.
[0059]
Further, according to the second package for storing an optical semiconductor element of the present invention, the base 1 having the mounting portion on which the optical semiconductor element is mounted on the upper surface and the mounting portion on the upper surface of the base 1 are surrounded. A frame 2 having a substantially U-shaped groove in cross section for brazing through an optical fiber to the upper surface of the side portion, and a lid body being brazed to the upper surface; And the input / output terminal conductors 4c led out from the mounting portion of the base 1 to the lower surface. Since the coupling can be performed, the work efficiency of optical coupling between at least one optical fiber and the optical semiconductor element can be made extremely high, and at least one optical fiber can be stably fixed and held. it can. In addition, since the hermetic sealing between the optical fiber introduction portion and the optical fiber can be realized by the same thermal history at the same time as the lid is brazed to the upper surface of the frame, only one thermal history step is required. In addition, the stress generated each time the heat history is applied can be extremely reduced to a level that does not cause the optical fiber to be distorted. In addition, since the input / output terminal conductors are led out from the mounting portion of the base to the lower surface, the wiring between the mounting portion and the input / output terminal conductor inside the base is made of W (tungsten) and Mo. Since the metal such as (molybdenum) -Mn (manganese) can be freely selected and the width, length and thickness of the wiring can be freely adjusted by the screen printing method, the impedance of the entire wiring line can be adjusted to a desired value. Therefore, insertion loss and reflection loss of a high-frequency signal of 10 GHz or more can be suppressed, and a high-frequency signal of 10 GHz or more can be transmitted with reduced transmission loss.
[0060]
Thereby, the coupling efficiency of the optical signal between the plurality of optical fibers and the optical semiconductor element can be improved, and the optical semiconductor element can be normally and stably operated for a long period of time. Transmission can be performed with reduced transmission loss.
[0061]
Further, according to the package for housing an optical semiconductor element of the present invention, when the diameter of the optical fiber is r (μm), the width A of the opening is r + 5 μm to r + 200 μm, and the depth B is When the thickness is from r + 5 μm to r + 200 μm, the brazing material melts and the optical fiber introduction portion causing voids in the brazing material generated when sealing between the outer peripheral surface of the optical fiber and the optical fiber introduction portion. Has the effect of facilitating the escape of the air existing in the optical fiber, so that it can be brazed so as to cover the outer peripheral surface of the optical fiber on the optical fiber introduction portion substantially uniformly, and there is no void in the brazing material. In addition, the optical fiber can be effectively prevented from being broken. Therefore, the hermetic sealing at the optical fiber introduction portion can be improved, and the optical semiconductor element can be normally and stably operated for a long period of time.
[0062]
Further, according to the optical semiconductor device of the present invention, the optical semiconductor element housing package of the present invention having the above-described configuration, the optical semiconductor element mounted on the mounting section, and the optical semiconductor element are passed through the optical fiber introduction section and brazed. Optical fiber and a lid that is joined to the upper surface of the frame by brazing, and that hermetically seals the optical semiconductor element and the optical fiber introduction portion. After optically coupling the optical semiconductor element, two steps of a step of YAG welding the holder to the end face of the pipe and a step of joining the lid to the upper surface of the frame become unnecessary. Since the optical coupling between the optical semiconductor device and the optical fiber is not degraded due to the occurrence of stress that distorts the fiber, the operability of the optical semiconductor device can be improved, and large-capacity information can be transmitted. Optical semiconductor capable of optical transmission It is possible to provide a location.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing an example of an embodiment of a first optical semiconductor element housing package of the present invention.
FIG. 2 is a partially enlarged perspective view of a portion around an optical fiber introduction portion of the optical semiconductor element housing package shown in FIG.
FIG. 3 is a perspective view showing an example of an embodiment of the optical semiconductor device of the present invention.
FIG. 4 is a perspective view showing an example of an embodiment of a second package for housing an optical semiconductor element of the present invention.
FIG. 5 is a perspective view showing another example of the embodiment of the package for housing an optical semiconductor element of the present invention.
FIG. 6 is a perspective view showing another example of the embodiment of the optical semiconductor device of the present invention.
FIG. 7 is a perspective view showing another example of the embodiment of the package for storing an optical semiconductor element of the present invention.
FIG. 8 is a perspective view showing an example of a conventional package for housing an optical semiconductor element.
FIG. 9 is a perspective view showing an example of a conventional optical semiconductor device.
[Explanation of symbols]
1: base 1a: mounting section 1b: flange section 2: frame 2a: input / output terminal mounting section 2c: optical fiber introduction section 4: input / output terminal 7: optical semiconductor element 8: optical fiber 9: lid

Claims

A base having a mounting portion on which the optical semiconductor element is mounted, and a cross-section attached to the upper surface of the base so as to surround the mounting portion, and brazed through an optical fiber to the upper surface of the side portion; A frame having an optical fiber introduction portion formed of a substantially U-shaped groove, a lid body being brazed to the upper surface, and a frame formed on a side portion of the frame body or a portion of the base inside the frame body; And an input / output terminal fitted to an input / output terminal mounting portion formed by a through hole or a cutout portion.

A base having a mounting portion on which the optical semiconductor element is mounted, and a cross-section attached to the upper surface of the base so as to surround the mounting portion, and brazed through an optical fiber to the upper surface of the side portion; It has an optical fiber introduction part formed of a substantially U-shaped groove, a frame body to which a lid is brazed on the upper surface, and an input / output terminal conductor led out from the mounting part to the lower surface of the base. A package for housing an optical semiconductor element, comprising:

The said optical fiber introduction part, when the diameter of the said optical fiber is r (micrometer), the width of an opening is r + 5 micrometers-r + 200 micrometers, and the depth is r + 5 micrometers-r + 200 micrometers, The claim 1 or Claim 2 characterized by the above-mentioned. Item 3. The package for housing an optical semiconductor element according to Item 2.

The optical semiconductor element storage package according to claim 1, an optical semiconductor element mounted on the mounting section, an optical fiber passed through the optical fiber introduction section and brazed, and the frame. An optical semiconductor device, comprising: a lid body which is brazed to an upper surface of a body and hermetically seals the optical semiconductor element and the optical fiber introduction portion.