JP2004146467A - 蓋体およびこれを用いた光デバイス収納用パッケージ - Google Patents
蓋体およびこれを用いた光デバイス収納用パッケージ Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004146467A JP2004146467A JP2002307528A JP2002307528A JP2004146467A JP 2004146467 A JP2004146467 A JP 2004146467A JP 2002307528 A JP2002307528 A JP 2002307528A JP 2002307528 A JP2002307528 A JP 2002307528A JP 2004146467 A JP2004146467 A JP 2004146467A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- metal frame
- window
- optical device
- lid
- package
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims abstract description 64
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 85
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 85
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 19
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims abstract description 13
- 238000005304 joining Methods 0.000 claims description 18
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 15
- 230000008646 thermal stress Effects 0.000 abstract description 3
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 abstract 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 14
- 238000000034 method Methods 0.000 description 13
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 12
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 10
- 238000005219 brazing Methods 0.000 description 8
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 8
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 7
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 7
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910001030 Iron–nickel alloy Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 6
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 6
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 6
- 229910000531 Co alloy Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 5
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 5
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 4
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 4
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 4
- KGWWEXORQXHJJQ-UHFFFAOYSA-N [Fe].[Co].[Ni] Chemical compound [Fe].[Co].[Ni] KGWWEXORQXHJJQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000005388 borosilicate glass Substances 0.000 description 3
- 238000003486 chemical etching Methods 0.000 description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 3
- 238000004080 punching Methods 0.000 description 3
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 3
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 2
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QVYYOKWPCQYKEY-UHFFFAOYSA-N [Fe].[Co] Chemical compound [Fe].[Co] QVYYOKWPCQYKEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M copper(1+);methylsulfanylmethane;bromide Chemical compound Br[Cu].CSC PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- KZHJGOXRZJKJNY-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O.O=[Al]O[Al]=O.O=[Al]O[Al]=O KZHJGOXRZJKJNY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012777 electrically insulating material Substances 0.000 description 2
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 2
- 229910052863 mullite Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 2
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 description 2
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 2
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 2
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 2
- 206010023203 Joint destruction Diseases 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910017709 Ni Co Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910003267 Ni-Co Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910003262 Ni‐Co Inorganic materials 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001080 W alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Chemical compound [O-2].[Ca+2] BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000292 calcium oxide Substances 0.000 description 1
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Inorganic materials [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 description 1
- 238000007606 doctor blade method Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 1
- 230000008595 infiltration Effects 0.000 description 1
- 238000001764 infiltration Methods 0.000 description 1
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 1
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 1
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000010295 mobile communication Methods 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 239000005304 optical glass Substances 0.000 description 1
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/4805—Shape
- H01L2224/4809—Loop shape
- H01L2224/48091—Arched
Landscapes
- Light Receiving Elements (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
【課題】光デバイス収納用パッケージにおいて、熱応力あるいは外部からの機械的衝撃による蓋体の破壊を有効に防止できない。
【解決手段】光を透過させるための開口部を有する金属枠体３ａおよび開口部内に設置された透光性の窓体３ｂで構成された略平板状の蓋体３であって、金属枠体３ａは、その内周面で上下面間の中央領域に上下面と略平行で高さが０．２〜１．０ｍｍの枠状の突起部４が形成されており、窓体３ｂは軟化点が３００℃を超え、かつ２０〜３００℃における金属枠体３ａとの熱膨張係数の差が１×１０−６／℃以下であるガラス材で形成されており、金属枠体３ａと窓体３ｂとは、両者を軟化点を超えて加熱した後冷却して収縮させた焼嵌により直接接合してある。
【選択図】 図１
【解決手段】光を透過させるための開口部を有する金属枠体３ａおよび開口部内に設置された透光性の窓体３ｂで構成された略平板状の蓋体３であって、金属枠体３ａは、その内周面で上下面間の中央領域に上下面と略平行で高さが０．２〜１．０ｍｍの枠状の突起部４が形成されており、窓体３ｂは軟化点が３００℃を超え、かつ２０〜３００℃における金属枠体３ａとの熱膨張係数の差が１×１０−６／℃以下であるガラス材で形成されており、金属枠体３ａと窓体３ｂとは、両者を軟化点を超えて加熱した後冷却して収縮させた焼嵌により直接接合してある。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、外部からの機械的衝撃あるいは水分の浸入から光デバイスを保護するための蓋体および光デバイス収納用パッケージに関し、特にＣＣＤ・ＣＭＯＳ等の撮像素子、光スイッチ・ミラーデバイス等のＭＥＭＳ、ＣＤ・ＤＶＤ用のＬＤ・ＰＤ等のレーザ部品等の光デバイスを保護するための蓋体およびこれを用いた光デバイス収納用パッケージに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、移動体通信機器は軽薄短小化が急激に進展し、これに伴って搭載される光デバイスを気密に封止する光デバイス収納用パッケージも軽薄短小化が進んでいる。
【０００３】
このような光デバイス収納用パッケージは、一般に酸化アルミニウム質焼結体や窒化アルミニウム質焼結体・ムライト質焼結体・窒化珪素質焼結体等の電気絶縁材料から成り、光デバイスを搭載するための凹部を有する絶縁基体と、この絶縁基体の上面に凹部を取り囲むように接合されたシールリングと、このシールリングの上面に半田やろう材等により接合され、光を透過するための開口部を有する枠体および開口部内に設置された透光性の窓体から成る略平板状の蓋体とから構成されている。なお、枠体の材料としては、光デバイス収納用パッケージの軽薄短小化に併せ、薄型加工が可能な鉄−ニッケル−コバルト合金等の金属が用いられており、窓体としては、ホウ珪酸ガラスが用いられ、低融点ガラスあるいは半田等の接合材により接合されている。
【０００４】
しかしながら、このような光デバイス収納用パッケージでは、熱膨張係数の異なる金属製枠体とガラス製窓体とを、弾性率が高く歪み等の応力を緩和しにくい低融点ガラスあるいは半田等の接合材により接合しているために、光デバイスが作動する際に発生する熱によって枠体と窓体との間に大きな応力が発生するとともにこの応力が接合材に作用して接合材と被着体との界面剥離が発生し、その結果、容器の気密封止が破れ、内部に収容する光デバイスを長期間にわたり正常、かつ安定に作動させることができないという問題点を有していた。
【０００５】
他方、金属製枠体とガラス製窓体との接合を、弾性率の低い樹脂接着剤により行なう方法が提案されている。この提案によれば、例えば熱硬化性のエポキシ系樹脂をスクリーン印刷法やディスペンサ法を用いて枠体と窓体との接合部分に塗布し、枠体と窓体との接合部分を重ね合わせ加圧・加熱して枠体と窓体とを接合することにより、光デバイスが作動する際に発生する熱によって熱膨張係数の異なる枠体と窓体との間に大きな応力が発生したとしても、弾性率の低い樹脂接着剤が応力を緩和して樹脂接着剤と被着体との界面に剥離が生じることを有効に防止できるというものである。
【０００６】
【特許文献１】
特開平３−２３６２９４号公報
【特許文献２】
特開平３−１４９８５５号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような樹脂接着剤による接合では樹脂の３次元網目構造の隙間からのパッケージ内部への水分の浸入が避けられず、パッケージの気密信頼性が低下してしまうという問題点を有していた。
【０００８】
本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑み案出されたものであり、その目的は、熱応力あるいは外部からの機械的衝撃による接合破壊を有効に防止でき、かつ気密信頼性の高い光デバイズ収納用パッケージを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の蓋体は、光を透過させるための開口部を有する金属枠体および前記開口部内に設置された透光性の窓体で構成された略平板状の蓋体であって、前記金属枠体はその内周面における上下の開口間の中央領域に高さが０．２〜１ｍｍの突起部が前記内周面の全周にわたって形成されており、前記窓体は軟化点が３００℃を超え、かつ２０〜３００℃における前記金属枠体との熱膨張係数の差が１×１０−６／℃以下であるガラス材で形成されており、前記金属枠体と前記窓体とは、両者を前記軟化点を超えて加熱した後冷却して収縮させた焼嵌により直接接合してあることを特徴とするものである。
【００１０】
本発明の蓋体によれば、金属枠体はその内周面における上下の開口間の中央領域に高さが０．２〜１ｍｍの突起部が内周面の全周にわたって形成されていることから、金属枠体と窓体とを接合した後に、窓体は金属枠体から枠状の突起部の高さ分だけ常に圧縮方向の力が加えられ、両者の接合が非常に強固なものとなり、また、窓体は軟化点が３００℃を超え、かつ２０〜３００℃における金属枠体との熱膨張係数の差が１×１０−６／℃以下であるガラス材で形成されており、金属枠体と窓体とは、両者を軟化点を超えて加熱した後冷却して収縮させ焼嵌により直接接合してあることから、光デバイスが作動する際に発生する熱によって金属枠体と窓体との間に大きな応力が発生して窓体が破壊したり、金属枠体と窓体との間で剥離することはなく、その結果、気密信頼性の良好な封止を可能とする光デバイス収納用パッケージの蓋体とすることができる。
【００１１】
また、本発明の光デバイス収納用パッケージは、上面に光デバイスを搭載するための凹部およびこの凹部を取り囲むシールリングを有する絶縁基体と、上記構成の蓋体とを具備し、前記シールリングに前記凹部を前記蓋体で覆うように前記金属枠体を接合することによって前記凹部に前記光デバイスを気密に収容することを特徴とするものである。
【００１２】
本発明の光デバイス収納用パッケージによれば、上面に光デバイスを搭載するための凹部およびこの凹部を取り囲むシールリングを有する絶縁基体と、上記構成の蓋体とを具備し、シールリングに凹部を蓋体で覆うように金属枠体を接合することによって凹部に光デバイスを気密に収容することから、窓体が破壊したり、蓋体を構成する金属枠体と窓体との間で剥離したりすることのない気密信頼性の高い光デバイス収納用パッケージとすることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の蓋体およびこれを用いた光デバイス収納用パッケージを添付の図面に基づき詳細に説明する。
図１は、本発明の蓋体の実施の形態の一例を示す断面図である。この図において３ａは金属枠体、３ｂは窓体であり、主にこれらで本発明の蓋体３が構成される。
【００１４】
金属枠体３ａは、その外形寸法が５〜５０ｍｍ、開口寸法が３〜３０ｍｍ、厚みが０．２〜５ｍｍであり、その開口部に透光性の窓体３ｂが設置され、これを用いて光デバイス装置を製作した場合、光デバイス５を容器内部に気密に封止する作用を成すとともに外部からの衝撃により光デバイス５が破壊されることを防止する機能を有する。
【００１５】
このような金属枠体３ａは、鉄・アルミニウム・銅・タングステン・鉄−ニッケル合金・鉄−コバルト合金・鉄−ニッケル−コバルト合金等の金属材料により形成されている。なお、金属枠体３ａは、例えば鉄−ニッケル合金から成る場合であれば、鉄−ニッケル合金のインゴット（塊）を圧延し板状にしたものを、所定の突起形状に対応して製作したプレス金型により圧縮プレス成形するとともに、従来周知の打抜き加工法により所定の寸法に形成される。または、ケミカルエッチングにより形成および所定の外形寸法や開口寸法への成形も可能である。
【００１６】
また、金属枠体３ａの開口部には、透光性の窓体３ｂが設置されている。窓体３ｂは、その厚みが金属枠体３ａの厚みとほほ同じであり、光デバイスが受発光する光を損失が少なく効率良く透過する機能を有し、ホウ珪酸ガラス等の光学ガラスにより形成されている。このような窓体３ｂは、窓体３ｂと成る母材を、一般に用いられる切断・研磨方法を用いて、所定の形状に製作される。
【００１７】
そして本発明の蓋体３においては、金属枠体３ａはその内周面における上下の開口間の中央領域に高さが０．２〜１ｍｍの突起部４が内周面の全周にわたって形成されており、窓体３ｂは軟化点が３００℃を超え、かつ２０〜３００℃における金属枠体３ａとの熱膨張係数の差が１×１０−６／℃以下であるガラス材で形成されており、金属枠体３ａと窓体３ｂとは、両者を軟化点を超えて加熱した後冷却して収縮させ焼嵌により直接接合している。また、本発明の蓋体３においてはこのことが重要である。
【００１８】
本発明の蓋体３によれば、その内周面における上下の開口間の中央領域に高さが０．２〜１ｍｍの突起部４が内周面の全周にわたって形成されていることから、金属枠体３ａと窓体３ｂとを接合した後に、窓体３ｂは金属枠体３ａから枠状の突起部４の高さ分だけ常に圧縮方向の力が加えられ、両者の接合が非常に強固なものとなり、また、窓体３ｂは軟化点が３００℃を超え、かつ２０〜３００℃における金属枠体３ａとの熱膨張係数の差が１×１０−６／℃以下であるガラス材で形成されており、金属枠体３ａと窓体３ｂとは、両者を軟化点を超えて加熱した後冷却して収縮させ焼嵌により直接接合してあることから、光デバイス５が作動する際に発生する熱によって金属枠体３ａと窓体３ｂとの間に大きな応力が発生して窓体３ｂが破壊したり、金属枠体３ａと窓体３ｂとの間で剥離することはなく、その結果、気密信頼性の良好な封止を可能とする光デバイス収納用パッケージの蓋体３とすることができる。
【００１９】
なお、窓体３ｂの軟化点が３００℃以下の場合、光デバイス５の動作環境において窓体３ｂが軟化し、窓体３ｂの脱落あるいは変形による光学特性劣化が起こりやすくなる傾向がある。従って、窓体３ｂの軟化点は３００℃以上とすることが好ましい。
【００２０】
また、金属枠体３ａと窓体３ｂの２０〜３００℃範囲での熱膨張係数の差が１×１０−６／℃を超える場合、金属枠体３ａと窓体３ｂとの熱膨張係数の差が大きく、金属枠体３ａからの圧縮方向の力が過剰に強くなり窓体３ｂが金属枠体３ａの圧縮応力に耐えきれず破壊しやすくなる傾向がある。従って、金属枠体３ａと窓体３ｂの２０〜３００℃範囲での熱膨張係数の差は１×１０−６／℃以下の範囲とすることが重要である。
【００２１】
さらに突起部４の高さが０．２ｍｍ未満の場合、金属枠体３ａと窓体３ｂとのせん断強度が弱いものとなり、金属枠体３ａと窓体３ｂとの接合強度の増加が得られなくなる傾向があり、１ｍｍを超えた場合、金属枠体３ａから窓体３ｂへの圧縮応力が大きくなり、金属枠体３ａと窓体３ｂとの接合信頼性が劣化する傾向がある。従って、突起部４の高さは０．２〜１ｍｍとすることが重要である。
【００２２】
なお、突起部４の幅は金属枠体３ａの厚みをＴとしたときに、Ｔ／６〜２Ｔ／３が好ましく、Ｔ／６未満であると突起部４のせん断方向への剛性が減少する傾向があり、２Ｔ／３を超えると窓体３ｂのせん断方向への剛性が減少する傾向がある。従って、突起部４の幅はＴ／６〜２Ｔ／３が好ましい。
【００２３】
なお、このような焼嵌は、表面を温度が６００〜８００℃程度の加熱により酸化させた金属枠体３ａに、金属枠体３ａの開口寸法に対して外周寸法が２〜１０％小さい寸法に加工した窓体３ｂを設置し、両者の軟化点を超える温度、例えば７００〜１０００℃の温度に加熱して窓体３を一旦軟化させ、金属枠体３ａの開口部に窓体３ｂの第１の領域を配置した後、冷却固化することにより接合される。この際、金属枠体３ａと窓体３ｂとは、位置合わせ治具を用いて所定の位置に互いを位置決めし、接合することが好ましい。また、加熱雰囲気は金属枠体３ａの過剰な酸化を防止するため、還元雰囲気が好ましく、リフロー炉等の連続炉で処理することが好ましい。
【００２４】
また、金属枠体３ａと窓体３ｂを接合して蓋体３を製作した後、窓体３ｂの表面を鏡面研磨し、窓体３ｂの材料本来の屈折率が得られるように加工を行なうことが好ましい。
【００２５】
なお、金属枠体３ａの内周面における上下の開口間の中央領域における突起部４は、金属枠体３ａを従来周知の打抜き加工法により所定の寸法に形成した後、ケミカルエッチング法あるいは切削法により内周面の突起部４以外の箇所を除去することによって形成すればよい。
【００２６】
また、本発明の蓋体３において、突起部４の形状は、金属枠体３ａの縦断面における断面形状が、例えば図１の断面図に示すような四角形や、あるいは角部が丸まった四角形状・台形・台形状・三角形・三角形状・半円・半円形状等のものがあげられる。さらに、突起部４の高さとは、上下の開口間を結ぶ直線と突起部４の一番突出している箇所との距離（図１の断面図におけるＴ）をさす。また、突起部４の幅とは、突起部４の表面と上下の開口間を結ぶ直線との交点間の距離（図１の断面図におけるＷ）をいう。
【００２７】
かくして本発明の蓋体によれば、熱応力あるいは外部からの機械的衝撃による接合破壊を有効に防止でき、かつこれを光デバイスに用いた場合に気密信頼性の高い封止を可能とする蓋体とすることができる。
【００２８】
次に、本発明の蓋体３を用いた光デバイス収納用パッケージをを図２に基づいて詳細に説明する。
図２は本発明の光デバイス収納用パッケージの実施の形態の一例を示す断面図であり、１は絶縁基体、２はシールリング、３は蓋体であり、主にこれらで本発明の光デバイス収納用パッケージが構成される。
【００２９】
絶縁基体１は、その凹部１ａ底面の略中央部に光デバイス５を搭載するための搭載部が設けてあり、この搭載部には光デバイス５がガラス・樹脂・ろう材等から成る接着剤を介して接着固定される。
【００３０】
このような絶縁基体１は、酸化アルミニウム質焼結体やムライト質焼結体・窒化アルミニウム質焼結体・窒化珪素質焼結体・炭化珪素質焼結体等の電気絶縁材料から成り、例えば、酸化アルミニウム質焼結体から成る場合であれば、酸化アルミニウム・酸化珪素・酸化マグネシウム・酸化カルシウム等の原料粉末に適当な有機バインダ・溶剤・可塑剤・分散剤を添加混合して泥漿物を作り、この泥漿物を従来周知のドクターブレード法やカレンダーロール法等のシート成形法を採用しシート状にしてセラミックグリーンシート（セラミック生シート）を得、しかる後、それらセラミックグリーンシートに適当な打抜き加工を施すとともにこれを複数枚積層し、約１６００℃の高温で焼成することによって製作される。
【００３１】
また、絶縁基体１には、搭載部周辺から下面にかけて複数の配線導体６が被着形成されており、この配線導体６の搭載部の周辺部には光デバイス５の各電極がボンディングワイヤ７を介して電気的に接続され、また、絶縁基体１の下面に導出された部位（図示せず）には外部電気回路（図示せず）が半田等の接続部材を介して電気的に接続される。
【００３２】
配線導体６は、光デバイス５の各電極を外部電気回路に電気的に接続する際の導電路として作用し、例えばタングステン・モリブデン・マンガン等の高融点金属粉末に適当な有機溶剤・溶媒・可塑剤等を添加混合して得た金属ペーストを従来周知のスクリーン印刷法等の厚膜手法を採用して絶縁基体１となるセラミックグリーンシートにあらかじめ印刷塗布しておき、これをセラミックグリーンシートと同時に焼成することによって絶縁基体１の搭載部周辺から下面にかけて所定パターンに被着形成される。
【００３３】
なお、配線導体６はその表面にニッケル・金等の良導電性で耐蝕性およびろう材との濡れ性が良好な金属をめっき法により１〜２０μｍの厚みに被着させておくと、配線導体６の酸化腐蝕を有効に防止することができるとともに配線導体６とボンディングワイヤ７との接続および配線導体６と外部電気回路の配線導体との半田付けを強固となすことができる。従って、配線導体６の酸化腐蝕を防止し、配線導体６とボンディングワイヤ７との接続および配線導体６と外部電気回路の配線導体との半田付けを強固となすためには、配線導体６の表面にニッケル・金等をめっき法により１〜２０μｍの厚みに被着させておくことが好ましい。
【００３４】
また、絶縁基体１の上面には、鉄系合金から成るシールリング２が、銀ろう等のろう材を介して接合されている。シールリング２は、蓋体３を絶縁基体１に接合する機能を有し、鉄・アルミニウム・銅・タングステン・鉄−ニッケル合金・鉄−コバルト合金・鉄−ニッケル−コバルト合金等の金属材料により形成されている。このようなシールリング２は、例えば鉄−ニッケル合金から成る場合であれば、鉄−ニッケル合金のインゴット（塊）を圧延し板状にしたものを、所定の突起形状に対応して製作したプレス金型により圧縮プレス成形するとともに、従来周知の打抜き加工法により所定の寸法に形成される。または、ケミカルエッチングにより形成および所定の外寸への成形も可能である。
【００３５】
また、シールリング２の上面には、金属枠体３ａと窓体３ｂとから成る本発明の蓋体３が、シーム溶接法や銀ろう等のろう材を用いて接合されることにより、本発明の光デバイス収容用パッケージとなる。
【００３６】
本発明の光デバイス収納用パッケージによれば、上面に光デバイス５を搭載するための凹部１ａおよびこの凹部１ａを取り囲むシールリング２を有する絶縁基体１と、上記構成の蓋体３とを具備し、シールリング２に凹部１ａを蓋体３で覆うように金属枠体２ａを接合することによって凹部１ａに光デバイス５を気密に収容することから、窓体３ｂが破壊したり、蓋体３を構成する金属枠体３ａと窓体３ｂとの間で剥離したりすることのない気密信頼性の高い光デバイス収納用パッケージとすることができる。
【００３７】
かくして、本発明の光デバイス収納用パッケージによれば、絶縁基体１の凹部１ａ底面に光デバイス５をガラス・樹脂・ろう材等の接着剤を介して接着固定するとともに光デバイス５の各電極を配線導体６にボンディングワイヤ７を介して電気的に接続し、しかる後、絶縁基体１の上面に凹部１ａを覆うように蓋体３を被せ、シールリング２と蓋体３とをシーム溶接法により接合させ、絶縁基体１と蓋体３とから成る容器の内部に光デバイス５を気密に封止することによって最終製品としての光デバイス装置と成る。
【００３８】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更を施すことは何等差し支えない。
【００３９】
【実施例】
金属枠体に２０〜３００℃の熱膨張係数が４．６×１０−６／℃であるＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金を、窓体に２０〜３００℃の熱膨張係数が４．６×１０−６／℃であるホウ珪酸ガラスを用いた。そして表面を６００℃の温度で酸化した外形寸法が３０×３０ｍｍ、開口寸法が２０×２０ｍｍ、厚みが２．０ｍｍの金属枠体に、厚みが２０ｍｍで、枠体の開口寸法に対して外周寸法が同じで突起部の高さを０〜２．０ｍｍに加工した窓体を用い、両者を８００℃の温度に加熱して窓体を一旦軟化させるとともに膨張させ、枠体の開口部に窓体を挿入し、冷却固化することにより試料を製作した（試料番号１〜９）。
【００４０】
試料は、初期の外観をチェックおよび初期のＨｅリークレベルを測定後、条件が０〜１００℃の熱衝撃試験を行ない、試験後のＨｅリークレベルおよび金属枠体と窓体とのせん断面強度を測定した。結果を表１に示す。
【００４１】
【表１】
【００４２】
表１から、突起部の高さが０．２ｍｍ未満（試料番号１、２）では、せん断強度が２０．３〜２４．８Ｎと金属枠体と窓体との接合強度が低いことがわかった。また、１ｍｍを超えた場合（試料番号７、８、９）、窓体を加熱溶融した後冷却しても、窓体を金属枠体の内周面にまで十分に密着させることができなくなり、その結果、熱衝撃後のＨｅリークレベルが７×１０−７Ｐａ・ｍｍ３／ｓと劣化した。さらに、せん断強度も３０Ｎ未満と低い値となった。これに対して、突起部の高さが０．２〜１ｍｍでは（試料番号３〜６）、せん断強度が３０Ｎ以上と金属枠体と窓体との接合強度が高く、Ｈｅリークレベルも１×１０−９Ｐａ・ｍｍ３／ｓ以下と良好な結果を示した。
【００４３】
次に、突起部の高さを０．５ｍｍ、金属枠体の２０〜３００℃の熱膨張係数を４．６×１０−６／℃に固定し、窓体の熱膨張係数を３．３〜５．８×１０−６／℃の範囲で調製し、初期の外観チェックおよびＨｅリークレベルを測定した。結果を表２に示す。
【００４４】
【表２】
【００４５】
窓体の熱膨張係数が金属枠体の熱膨張係数より、１．３×１０−６／℃小さい場合には（試料番号１０）、窓体に割れが発生した。また、窓体の熱膨張係数が金属枠体の熱膨張係数より、１．２×１０−６／℃大きい場合には（試料番号１４）、窓体が金属枠体から外れてしまった。これに対して、窓体の熱膨張係数と金属枠体の熱膨張係数との差が１×１０−６／℃以下の場合は（試料番号１１〜１３）は初期のガラスの割れや外れは発生せず、Ｈｅリークレベルも１×１０−９Ｐａ・ｍｍ３／ｓ以下と良好な結果を示した。
【００４６】
【発明の効果】
本発明の蓋体によれば、金属枠体はその内周面における上下の開口間の中央領域に高さが０．２〜１ｍｍの突起部が内周面の全周にわたって形成されていることから、金属枠体と窓体とを接合した後に、窓体は金属枠体から枠状の突起部の高さ分だけ常に圧縮方向の力が加えられ、両者の接合が非常に強固なものとなり、また、窓体は軟化点が３００℃を超え、かつ２０〜３００℃における金属枠体との熱膨張係数の差が１×１０−６／℃以下であるガラス材で形成されており、金属枠体と窓体とは、両者を軟化点を超えて加熱した後冷却して収縮させ焼嵌により直接接合してあることから、光デバイスが作動する際に発生する熱によって金属枠体と窓体との間に大きな応力が発生して窓体が破壊したり、金属枠体と窓体との間で剥離することはなく、その結果、気密信頼性の良好な封止を可能とする光デバイス収納用パッケージの蓋体とすることができる。
【００４７】
本発明の光デバイス収納用パッケージによれば、上面に光デバイスを搭載するための凹部およびこの凹部を取り囲むシールリングを有する絶縁基体と、上記構成の蓋体とを具備し、シールリングに凹部を蓋体で覆うように金属枠体を接合することによって凹部に光デバイスを気密に収容することから、窓体が破壊したり、蓋体を構成する金属枠体と窓体との間で剥離したりすることのない気密信頼性の高い光デバイス収納用パッケージとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の蓋体の実施の形態の一例を示す断面図である。
【図２】本発明の光デバイス収納用パッケージの実施の形態の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
１・・・・・・・・絶縁基体
１ａ・・・・・・・凹部
２・・・・・・・・シールリング
３・・・・・・・・蓋体
３ａ・・・・・・・金属枠体
３ｂ・・・・・・・窓体
４・・・・・・・・突起部
５・・・・・・・・光デバイス
【発明の属する技術分野】
本発明は、外部からの機械的衝撃あるいは水分の浸入から光デバイスを保護するための蓋体および光デバイス収納用パッケージに関し、特にＣＣＤ・ＣＭＯＳ等の撮像素子、光スイッチ・ミラーデバイス等のＭＥＭＳ、ＣＤ・ＤＶＤ用のＬＤ・ＰＤ等のレーザ部品等の光デバイスを保護するための蓋体およびこれを用いた光デバイス収納用パッケージに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、移動体通信機器は軽薄短小化が急激に進展し、これに伴って搭載される光デバイスを気密に封止する光デバイス収納用パッケージも軽薄短小化が進んでいる。
【０００３】
このような光デバイス収納用パッケージは、一般に酸化アルミニウム質焼結体や窒化アルミニウム質焼結体・ムライト質焼結体・窒化珪素質焼結体等の電気絶縁材料から成り、光デバイスを搭載するための凹部を有する絶縁基体と、この絶縁基体の上面に凹部を取り囲むように接合されたシールリングと、このシールリングの上面に半田やろう材等により接合され、光を透過するための開口部を有する枠体および開口部内に設置された透光性の窓体から成る略平板状の蓋体とから構成されている。なお、枠体の材料としては、光デバイス収納用パッケージの軽薄短小化に併せ、薄型加工が可能な鉄−ニッケル−コバルト合金等の金属が用いられており、窓体としては、ホウ珪酸ガラスが用いられ、低融点ガラスあるいは半田等の接合材により接合されている。
【０００４】
しかしながら、このような光デバイス収納用パッケージでは、熱膨張係数の異なる金属製枠体とガラス製窓体とを、弾性率が高く歪み等の応力を緩和しにくい低融点ガラスあるいは半田等の接合材により接合しているために、光デバイスが作動する際に発生する熱によって枠体と窓体との間に大きな応力が発生するとともにこの応力が接合材に作用して接合材と被着体との界面剥離が発生し、その結果、容器の気密封止が破れ、内部に収容する光デバイスを長期間にわたり正常、かつ安定に作動させることができないという問題点を有していた。
【０００５】
他方、金属製枠体とガラス製窓体との接合を、弾性率の低い樹脂接着剤により行なう方法が提案されている。この提案によれば、例えば熱硬化性のエポキシ系樹脂をスクリーン印刷法やディスペンサ法を用いて枠体と窓体との接合部分に塗布し、枠体と窓体との接合部分を重ね合わせ加圧・加熱して枠体と窓体とを接合することにより、光デバイスが作動する際に発生する熱によって熱膨張係数の異なる枠体と窓体との間に大きな応力が発生したとしても、弾性率の低い樹脂接着剤が応力を緩和して樹脂接着剤と被着体との界面に剥離が生じることを有効に防止できるというものである。
【０００６】
【特許文献１】
特開平３−２３６２９４号公報
【特許文献２】
特開平３−１４９８５５号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような樹脂接着剤による接合では樹脂の３次元網目構造の隙間からのパッケージ内部への水分の浸入が避けられず、パッケージの気密信頼性が低下してしまうという問題点を有していた。
【０００８】
本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑み案出されたものであり、その目的は、熱応力あるいは外部からの機械的衝撃による接合破壊を有効に防止でき、かつ気密信頼性の高い光デバイズ収納用パッケージを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の蓋体は、光を透過させるための開口部を有する金属枠体および前記開口部内に設置された透光性の窓体で構成された略平板状の蓋体であって、前記金属枠体はその内周面における上下の開口間の中央領域に高さが０．２〜１ｍｍの突起部が前記内周面の全周にわたって形成されており、前記窓体は軟化点が３００℃を超え、かつ２０〜３００℃における前記金属枠体との熱膨張係数の差が１×１０−６／℃以下であるガラス材で形成されており、前記金属枠体と前記窓体とは、両者を前記軟化点を超えて加熱した後冷却して収縮させた焼嵌により直接接合してあることを特徴とするものである。
【００１０】
本発明の蓋体によれば、金属枠体はその内周面における上下の開口間の中央領域に高さが０．２〜１ｍｍの突起部が内周面の全周にわたって形成されていることから、金属枠体と窓体とを接合した後に、窓体は金属枠体から枠状の突起部の高さ分だけ常に圧縮方向の力が加えられ、両者の接合が非常に強固なものとなり、また、窓体は軟化点が３００℃を超え、かつ２０〜３００℃における金属枠体との熱膨張係数の差が１×１０−６／℃以下であるガラス材で形成されており、金属枠体と窓体とは、両者を軟化点を超えて加熱した後冷却して収縮させ焼嵌により直接接合してあることから、光デバイスが作動する際に発生する熱によって金属枠体と窓体との間に大きな応力が発生して窓体が破壊したり、金属枠体と窓体との間で剥離することはなく、その結果、気密信頼性の良好な封止を可能とする光デバイス収納用パッケージの蓋体とすることができる。
【００１１】
また、本発明の光デバイス収納用パッケージは、上面に光デバイスを搭載するための凹部およびこの凹部を取り囲むシールリングを有する絶縁基体と、上記構成の蓋体とを具備し、前記シールリングに前記凹部を前記蓋体で覆うように前記金属枠体を接合することによって前記凹部に前記光デバイスを気密に収容することを特徴とするものである。
【００１２】
本発明の光デバイス収納用パッケージによれば、上面に光デバイスを搭載するための凹部およびこの凹部を取り囲むシールリングを有する絶縁基体と、上記構成の蓋体とを具備し、シールリングに凹部を蓋体で覆うように金属枠体を接合することによって凹部に光デバイスを気密に収容することから、窓体が破壊したり、蓋体を構成する金属枠体と窓体との間で剥離したりすることのない気密信頼性の高い光デバイス収納用パッケージとすることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の蓋体およびこれを用いた光デバイス収納用パッケージを添付の図面に基づき詳細に説明する。
図１は、本発明の蓋体の実施の形態の一例を示す断面図である。この図において３ａは金属枠体、３ｂは窓体であり、主にこれらで本発明の蓋体３が構成される。
【００１４】
金属枠体３ａは、その外形寸法が５〜５０ｍｍ、開口寸法が３〜３０ｍｍ、厚みが０．２〜５ｍｍであり、その開口部に透光性の窓体３ｂが設置され、これを用いて光デバイス装置を製作した場合、光デバイス５を容器内部に気密に封止する作用を成すとともに外部からの衝撃により光デバイス５が破壊されることを防止する機能を有する。
【００１５】
このような金属枠体３ａは、鉄・アルミニウム・銅・タングステン・鉄−ニッケル合金・鉄−コバルト合金・鉄−ニッケル−コバルト合金等の金属材料により形成されている。なお、金属枠体３ａは、例えば鉄−ニッケル合金から成る場合であれば、鉄−ニッケル合金のインゴット（塊）を圧延し板状にしたものを、所定の突起形状に対応して製作したプレス金型により圧縮プレス成形するとともに、従来周知の打抜き加工法により所定の寸法に形成される。または、ケミカルエッチングにより形成および所定の外形寸法や開口寸法への成形も可能である。
【００１６】
また、金属枠体３ａの開口部には、透光性の窓体３ｂが設置されている。窓体３ｂは、その厚みが金属枠体３ａの厚みとほほ同じであり、光デバイスが受発光する光を損失が少なく効率良く透過する機能を有し、ホウ珪酸ガラス等の光学ガラスにより形成されている。このような窓体３ｂは、窓体３ｂと成る母材を、一般に用いられる切断・研磨方法を用いて、所定の形状に製作される。
【００１７】
そして本発明の蓋体３においては、金属枠体３ａはその内周面における上下の開口間の中央領域に高さが０．２〜１ｍｍの突起部４が内周面の全周にわたって形成されており、窓体３ｂは軟化点が３００℃を超え、かつ２０〜３００℃における金属枠体３ａとの熱膨張係数の差が１×１０−６／℃以下であるガラス材で形成されており、金属枠体３ａと窓体３ｂとは、両者を軟化点を超えて加熱した後冷却して収縮させ焼嵌により直接接合している。また、本発明の蓋体３においてはこのことが重要である。
【００１８】
本発明の蓋体３によれば、その内周面における上下の開口間の中央領域に高さが０．２〜１ｍｍの突起部４が内周面の全周にわたって形成されていることから、金属枠体３ａと窓体３ｂとを接合した後に、窓体３ｂは金属枠体３ａから枠状の突起部４の高さ分だけ常に圧縮方向の力が加えられ、両者の接合が非常に強固なものとなり、また、窓体３ｂは軟化点が３００℃を超え、かつ２０〜３００℃における金属枠体３ａとの熱膨張係数の差が１×１０−６／℃以下であるガラス材で形成されており、金属枠体３ａと窓体３ｂとは、両者を軟化点を超えて加熱した後冷却して収縮させ焼嵌により直接接合してあることから、光デバイス５が作動する際に発生する熱によって金属枠体３ａと窓体３ｂとの間に大きな応力が発生して窓体３ｂが破壊したり、金属枠体３ａと窓体３ｂとの間で剥離することはなく、その結果、気密信頼性の良好な封止を可能とする光デバイス収納用パッケージの蓋体３とすることができる。
【００１９】
なお、窓体３ｂの軟化点が３００℃以下の場合、光デバイス５の動作環境において窓体３ｂが軟化し、窓体３ｂの脱落あるいは変形による光学特性劣化が起こりやすくなる傾向がある。従って、窓体３ｂの軟化点は３００℃以上とすることが好ましい。
【００２０】
また、金属枠体３ａと窓体３ｂの２０〜３００℃範囲での熱膨張係数の差が１×１０−６／℃を超える場合、金属枠体３ａと窓体３ｂとの熱膨張係数の差が大きく、金属枠体３ａからの圧縮方向の力が過剰に強くなり窓体３ｂが金属枠体３ａの圧縮応力に耐えきれず破壊しやすくなる傾向がある。従って、金属枠体３ａと窓体３ｂの２０〜３００℃範囲での熱膨張係数の差は１×１０−６／℃以下の範囲とすることが重要である。
【００２１】
さらに突起部４の高さが０．２ｍｍ未満の場合、金属枠体３ａと窓体３ｂとのせん断強度が弱いものとなり、金属枠体３ａと窓体３ｂとの接合強度の増加が得られなくなる傾向があり、１ｍｍを超えた場合、金属枠体３ａから窓体３ｂへの圧縮応力が大きくなり、金属枠体３ａと窓体３ｂとの接合信頼性が劣化する傾向がある。従って、突起部４の高さは０．２〜１ｍｍとすることが重要である。
【００２２】
なお、突起部４の幅は金属枠体３ａの厚みをＴとしたときに、Ｔ／６〜２Ｔ／３が好ましく、Ｔ／６未満であると突起部４のせん断方向への剛性が減少する傾向があり、２Ｔ／３を超えると窓体３ｂのせん断方向への剛性が減少する傾向がある。従って、突起部４の幅はＴ／６〜２Ｔ／３が好ましい。
【００２３】
なお、このような焼嵌は、表面を温度が６００〜８００℃程度の加熱により酸化させた金属枠体３ａに、金属枠体３ａの開口寸法に対して外周寸法が２〜１０％小さい寸法に加工した窓体３ｂを設置し、両者の軟化点を超える温度、例えば７００〜１０００℃の温度に加熱して窓体３を一旦軟化させ、金属枠体３ａの開口部に窓体３ｂの第１の領域を配置した後、冷却固化することにより接合される。この際、金属枠体３ａと窓体３ｂとは、位置合わせ治具を用いて所定の位置に互いを位置決めし、接合することが好ましい。また、加熱雰囲気は金属枠体３ａの過剰な酸化を防止するため、還元雰囲気が好ましく、リフロー炉等の連続炉で処理することが好ましい。
【００２４】
また、金属枠体３ａと窓体３ｂを接合して蓋体３を製作した後、窓体３ｂの表面を鏡面研磨し、窓体３ｂの材料本来の屈折率が得られるように加工を行なうことが好ましい。
【００２５】
なお、金属枠体３ａの内周面における上下の開口間の中央領域における突起部４は、金属枠体３ａを従来周知の打抜き加工法により所定の寸法に形成した後、ケミカルエッチング法あるいは切削法により内周面の突起部４以外の箇所を除去することによって形成すればよい。
【００２６】
また、本発明の蓋体３において、突起部４の形状は、金属枠体３ａの縦断面における断面形状が、例えば図１の断面図に示すような四角形や、あるいは角部が丸まった四角形状・台形・台形状・三角形・三角形状・半円・半円形状等のものがあげられる。さらに、突起部４の高さとは、上下の開口間を結ぶ直線と突起部４の一番突出している箇所との距離（図１の断面図におけるＴ）をさす。また、突起部４の幅とは、突起部４の表面と上下の開口間を結ぶ直線との交点間の距離（図１の断面図におけるＷ）をいう。
【００２７】
かくして本発明の蓋体によれば、熱応力あるいは外部からの機械的衝撃による接合破壊を有効に防止でき、かつこれを光デバイスに用いた場合に気密信頼性の高い封止を可能とする蓋体とすることができる。
【００２８】
次に、本発明の蓋体３を用いた光デバイス収納用パッケージをを図２に基づいて詳細に説明する。
図２は本発明の光デバイス収納用パッケージの実施の形態の一例を示す断面図であり、１は絶縁基体、２はシールリング、３は蓋体であり、主にこれらで本発明の光デバイス収納用パッケージが構成される。
【００２９】
絶縁基体１は、その凹部１ａ底面の略中央部に光デバイス５を搭載するための搭載部が設けてあり、この搭載部には光デバイス５がガラス・樹脂・ろう材等から成る接着剤を介して接着固定される。
【００３０】
このような絶縁基体１は、酸化アルミニウム質焼結体やムライト質焼結体・窒化アルミニウム質焼結体・窒化珪素質焼結体・炭化珪素質焼結体等の電気絶縁材料から成り、例えば、酸化アルミニウム質焼結体から成る場合であれば、酸化アルミニウム・酸化珪素・酸化マグネシウム・酸化カルシウム等の原料粉末に適当な有機バインダ・溶剤・可塑剤・分散剤を添加混合して泥漿物を作り、この泥漿物を従来周知のドクターブレード法やカレンダーロール法等のシート成形法を採用しシート状にしてセラミックグリーンシート（セラミック生シート）を得、しかる後、それらセラミックグリーンシートに適当な打抜き加工を施すとともにこれを複数枚積層し、約１６００℃の高温で焼成することによって製作される。
【００３１】
また、絶縁基体１には、搭載部周辺から下面にかけて複数の配線導体６が被着形成されており、この配線導体６の搭載部の周辺部には光デバイス５の各電極がボンディングワイヤ７を介して電気的に接続され、また、絶縁基体１の下面に導出された部位（図示せず）には外部電気回路（図示せず）が半田等の接続部材を介して電気的に接続される。
【００３２】
配線導体６は、光デバイス５の各電極を外部電気回路に電気的に接続する際の導電路として作用し、例えばタングステン・モリブデン・マンガン等の高融点金属粉末に適当な有機溶剤・溶媒・可塑剤等を添加混合して得た金属ペーストを従来周知のスクリーン印刷法等の厚膜手法を採用して絶縁基体１となるセラミックグリーンシートにあらかじめ印刷塗布しておき、これをセラミックグリーンシートと同時に焼成することによって絶縁基体１の搭載部周辺から下面にかけて所定パターンに被着形成される。
【００３３】
なお、配線導体６はその表面にニッケル・金等の良導電性で耐蝕性およびろう材との濡れ性が良好な金属をめっき法により１〜２０μｍの厚みに被着させておくと、配線導体６の酸化腐蝕を有効に防止することができるとともに配線導体６とボンディングワイヤ７との接続および配線導体６と外部電気回路の配線導体との半田付けを強固となすことができる。従って、配線導体６の酸化腐蝕を防止し、配線導体６とボンディングワイヤ７との接続および配線導体６と外部電気回路の配線導体との半田付けを強固となすためには、配線導体６の表面にニッケル・金等をめっき法により１〜２０μｍの厚みに被着させておくことが好ましい。
【００３４】
また、絶縁基体１の上面には、鉄系合金から成るシールリング２が、銀ろう等のろう材を介して接合されている。シールリング２は、蓋体３を絶縁基体１に接合する機能を有し、鉄・アルミニウム・銅・タングステン・鉄−ニッケル合金・鉄−コバルト合金・鉄−ニッケル−コバルト合金等の金属材料により形成されている。このようなシールリング２は、例えば鉄−ニッケル合金から成る場合であれば、鉄−ニッケル合金のインゴット（塊）を圧延し板状にしたものを、所定の突起形状に対応して製作したプレス金型により圧縮プレス成形するとともに、従来周知の打抜き加工法により所定の寸法に形成される。または、ケミカルエッチングにより形成および所定の外寸への成形も可能である。
【００３５】
また、シールリング２の上面には、金属枠体３ａと窓体３ｂとから成る本発明の蓋体３が、シーム溶接法や銀ろう等のろう材を用いて接合されることにより、本発明の光デバイス収容用パッケージとなる。
【００３６】
本発明の光デバイス収納用パッケージによれば、上面に光デバイス５を搭載するための凹部１ａおよびこの凹部１ａを取り囲むシールリング２を有する絶縁基体１と、上記構成の蓋体３とを具備し、シールリング２に凹部１ａを蓋体３で覆うように金属枠体２ａを接合することによって凹部１ａに光デバイス５を気密に収容することから、窓体３ｂが破壊したり、蓋体３を構成する金属枠体３ａと窓体３ｂとの間で剥離したりすることのない気密信頼性の高い光デバイス収納用パッケージとすることができる。
【００３７】
かくして、本発明の光デバイス収納用パッケージによれば、絶縁基体１の凹部１ａ底面に光デバイス５をガラス・樹脂・ろう材等の接着剤を介して接着固定するとともに光デバイス５の各電極を配線導体６にボンディングワイヤ７を介して電気的に接続し、しかる後、絶縁基体１の上面に凹部１ａを覆うように蓋体３を被せ、シールリング２と蓋体３とをシーム溶接法により接合させ、絶縁基体１と蓋体３とから成る容器の内部に光デバイス５を気密に封止することによって最終製品としての光デバイス装置と成る。
【００３８】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更を施すことは何等差し支えない。
【００３９】
【実施例】
金属枠体に２０〜３００℃の熱膨張係数が４．６×１０−６／℃であるＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金を、窓体に２０〜３００℃の熱膨張係数が４．６×１０−６／℃であるホウ珪酸ガラスを用いた。そして表面を６００℃の温度で酸化した外形寸法が３０×３０ｍｍ、開口寸法が２０×２０ｍｍ、厚みが２．０ｍｍの金属枠体に、厚みが２０ｍｍで、枠体の開口寸法に対して外周寸法が同じで突起部の高さを０〜２．０ｍｍに加工した窓体を用い、両者を８００℃の温度に加熱して窓体を一旦軟化させるとともに膨張させ、枠体の開口部に窓体を挿入し、冷却固化することにより試料を製作した（試料番号１〜９）。
【００４０】
試料は、初期の外観をチェックおよび初期のＨｅリークレベルを測定後、条件が０〜１００℃の熱衝撃試験を行ない、試験後のＨｅリークレベルおよび金属枠体と窓体とのせん断面強度を測定した。結果を表１に示す。
【００４１】
【表１】
表１から、突起部の高さが０．２ｍｍ未満（試料番号１、２）では、せん断強度が２０．３〜２４．８Ｎと金属枠体と窓体との接合強度が低いことがわかった。また、１ｍｍを超えた場合（試料番号７、８、９）、窓体を加熱溶融した後冷却しても、窓体を金属枠体の内周面にまで十分に密着させることができなくなり、その結果、熱衝撃後のＨｅリークレベルが７×１０−７Ｐａ・ｍｍ３／ｓと劣化した。さらに、せん断強度も３０Ｎ未満と低い値となった。これに対して、突起部の高さが０．２〜１ｍｍでは（試料番号３〜６）、せん断強度が３０Ｎ以上と金属枠体と窓体との接合強度が高く、Ｈｅリークレベルも１×１０−９Ｐａ・ｍｍ３／ｓ以下と良好な結果を示した。
【００４３】
次に、突起部の高さを０．５ｍｍ、金属枠体の２０〜３００℃の熱膨張係数を４．６×１０−６／℃に固定し、窓体の熱膨張係数を３．３〜５．８×１０−６／℃の範囲で調製し、初期の外観チェックおよびＨｅリークレベルを測定した。結果を表２に示す。
【００４４】
【表２】
窓体の熱膨張係数が金属枠体の熱膨張係数より、１．３×１０−６／℃小さい場合には（試料番号１０）、窓体に割れが発生した。また、窓体の熱膨張係数が金属枠体の熱膨張係数より、１．２×１０−６／℃大きい場合には（試料番号１４）、窓体が金属枠体から外れてしまった。これに対して、窓体の熱膨張係数と金属枠体の熱膨張係数との差が１×１０−６／℃以下の場合は（試料番号１１〜１３）は初期のガラスの割れや外れは発生せず、Ｈｅリークレベルも１×１０−９Ｐａ・ｍｍ３／ｓ以下と良好な結果を示した。
【００４６】
【発明の効果】
本発明の蓋体によれば、金属枠体はその内周面における上下の開口間の中央領域に高さが０．２〜１ｍｍの突起部が内周面の全周にわたって形成されていることから、金属枠体と窓体とを接合した後に、窓体は金属枠体から枠状の突起部の高さ分だけ常に圧縮方向の力が加えられ、両者の接合が非常に強固なものとなり、また、窓体は軟化点が３００℃を超え、かつ２０〜３００℃における金属枠体との熱膨張係数の差が１×１０−６／℃以下であるガラス材で形成されており、金属枠体と窓体とは、両者を軟化点を超えて加熱した後冷却して収縮させ焼嵌により直接接合してあることから、光デバイスが作動する際に発生する熱によって金属枠体と窓体との間に大きな応力が発生して窓体が破壊したり、金属枠体と窓体との間で剥離することはなく、その結果、気密信頼性の良好な封止を可能とする光デバイス収納用パッケージの蓋体とすることができる。
【００４７】
本発明の光デバイス収納用パッケージによれば、上面に光デバイスを搭載するための凹部およびこの凹部を取り囲むシールリングを有する絶縁基体と、上記構成の蓋体とを具備し、シールリングに凹部を蓋体で覆うように金属枠体を接合することによって凹部に光デバイスを気密に収容することから、窓体が破壊したり、蓋体を構成する金属枠体と窓体との間で剥離したりすることのない気密信頼性の高い光デバイス収納用パッケージとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の蓋体の実施の形態の一例を示す断面図である。
【図２】本発明の光デバイス収納用パッケージの実施の形態の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
１・・・・・・・・絶縁基体
１ａ・・・・・・・凹部
２・・・・・・・・シールリング
３・・・・・・・・蓋体
３ａ・・・・・・・金属枠体
３ｂ・・・・・・・窓体
４・・・・・・・・突起部
５・・・・・・・・光デバイス
Claims (2)
- 光を透過させるための開口部を有する金属枠体および前記開口部内に設置された透光性の窓体で構成された略平板状の蓋体であって、前記金属枠体はその内周面における上下の開口間の中央領域に高さが０．２〜１ｍｍの突起部が前記内周面の全周にわたって形成されており、前記窓体は軟化点が３００℃を超え、かつ２０〜３００℃における前記金属枠体との熱膨張係数の差が１×１０−６／℃以下であるガラス材で形成されており、前記金属枠体と前記窓体とは、両者を前記軟化点を超えて加熱した後冷却して収縮させた焼嵌により直接接合してあることを特徴とする蓋体。
- 上面に光デバイスを搭載するための凹部および該凹部を取り囲むシールリングを有する絶縁基体と、請求項１記載の蓋体とを具備し、前記シールリングに前記凹部を前記蓋体で覆うように前記金属枠体を接合することによって前記凹部に前記光デバイスを気密に収容することを特徴とする光デバイス収納用パッケージ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002307528A JP2004146467A (ja) | 2002-10-22 | 2002-10-22 | 蓋体およびこれを用いた光デバイス収納用パッケージ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002307528A JP2004146467A (ja) | 2002-10-22 | 2002-10-22 | 蓋体およびこれを用いた光デバイス収納用パッケージ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004146467A true JP2004146467A (ja) | 2004-05-20 |
Family
ID=32453959
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002307528A Pending JP2004146467A (ja) | 2002-10-22 | 2002-10-22 | 蓋体およびこれを用いた光デバイス収納用パッケージ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2004146467A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008193400A (ja) * | 2007-02-05 | 2008-08-21 | Epson Toyocom Corp | 圧電振動子及びその製造方法 |
| JP2018193273A (ja) * | 2017-05-17 | 2018-12-06 | 住友電気工業株式会社 | ガラス原料容器 |
| US10784647B2 (en) | 2014-12-24 | 2020-09-22 | Nichia Corporation | Light emitting device and method of manufacturing the same |
| GB2585369A (en) * | 2019-07-01 | 2021-01-13 | Salop Holdings Ltd | Solar panel |
-
2002
- 2002-10-22 JP JP2002307528A patent/JP2004146467A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008193400A (ja) * | 2007-02-05 | 2008-08-21 | Epson Toyocom Corp | 圧電振動子及びその製造方法 |
| US10784647B2 (en) | 2014-12-24 | 2020-09-22 | Nichia Corporation | Light emitting device and method of manufacturing the same |
| US10916913B2 (en) | 2014-12-24 | 2021-02-09 | Nichia Corporation | Method of manufacturing light emitting device using shrink fitting |
| JP2018193273A (ja) * | 2017-05-17 | 2018-12-06 | 住友電気工業株式会社 | ガラス原料容器 |
| CN108947211A (zh) * | 2017-05-17 | 2018-12-07 | 住友电气工业株式会社 | 玻璃原料容器 |
| CN108947211B (zh) * | 2017-05-17 | 2022-06-21 | 住友电气工业株式会社 | 玻璃原料容器 |
| GB2585369A (en) * | 2019-07-01 | 2021-01-13 | Salop Holdings Ltd | Solar panel |
| GB2585369B (en) * | 2019-07-01 | 2022-04-27 | Salop Holdings Ltd | Solar panel. |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2011147054A (ja) | 電子装置、および、電子装置の製造方法 | |
| JP2004146466A (ja) | 蓋体およびこれを用いた光デバイス収納用パッケージ | |
| JP2005039168A (ja) | セラミック容器およびそれを用いたタンタル電解コンデンサ | |
| JP2004146467A (ja) | 蓋体およびこれを用いた光デバイス収納用パッケージ | |
| JP2003282754A (ja) | 光デバイス収納用パッケージ | |
| JP2005191314A (ja) | 蓋体およびこれを用いた光半導体装置 | |
| JP2008235864A (ja) | 電子装置 | |
| JP2004031815A (ja) | 蓋体およびこれを用いた光デバイス収納用パッケージ | |
| JP2001060635A (ja) | 光半導体素子収納用パッケージ | |
| JP2005159277A (ja) | 光半導体素子収納用パッケージおよび光半導体装置 | |
| JP2005093675A (ja) | 蓋体およびこれを用いた光半導体素子収納用パッケージ | |
| JP2005191313A (ja) | 蓋体およびこれを用いた光半導体素子収納用パッケージ | |
| JP7209427B2 (ja) | 光学装置用パッケージおよび光学装置 | |
| JP2006332599A (ja) | 電子装置 | |
| JP2010153763A (ja) | 撮像素子収納用パッケージおよび撮像装置 | |
| JP7033974B2 (ja) | セラミック回路基板、パッケージおよび電子装置 | |
| JP4902880B2 (ja) | セラミックパッケージ | |
| JP3694670B2 (ja) | 半導体素子収納用パッケージおよび半導体装置 | |
| JP2010103456A (ja) | 撮像素子収納用パッケージおよび撮像装置 | |
| JP7041020B2 (ja) | セラミック回路基板、パッケージおよび電子装置 | |
| JP2003318303A (ja) | 入出力端子および半導体素子収納用パッケージならびに半導体装置 | |
| JP7138026B2 (ja) | 光学装置用蓋体および光学装置用蓋体の製造方法 | |
| JP2010129661A (ja) | 電子装置の実装構造 | |
| JP2004014579A (ja) | 光半導体素子収納用パッケージ | |
| JP6629660B2 (ja) | セラミックパッケージおよびその製造方法 |