JP2006128514A - 光半導体装置およびそれを用いた光モジュール - Google Patents

光半導体装置およびそれを用いた光モジュール Download PDF

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Abstract

【課題】 高い気密性、信頼性、小型、低コスト、高性能な機能を有する光半導体装置、およびそれを用いた光モジュールを提供する。
【解決手段】 光半導体装置は、一方向のみ開口した空隙（溝）（５１）を有する箱型の筐体（２５）と、光を透過する窓（２９）を備え筐体の開口部分を塞いで密閉する平板な蓋（２７）と、受光面もしくは発光面の少なくともいずれかである受発光面（１７）を有し、筐体の空隙内にその受発光面を窓側に向けて設置された光半導体素子（１３）と、筐体内部から筐体外部へ貫通し、筐体外部表面上に延長して設置される金属配線（２３）とを有する。変形例として、光半導体素子を窓に搭載するようにしてもよい。また、筐体の底を窓としてもよい。光半導体素子は１個でも、複数個でも、アレイでもよい。
【選択図】 図６

Description

本発明は、主として光ファイバ通信に適用される光半導体装置およびそれを用いた光モジュールに関する。
近年の光ファイバ通信の普及に伴い、多数の光素子を高密度に集積する技術が求められている。また同時に、故障の少ない、高い信頼性を持つ光半導体装置、光モジュールが求められている。
従来の光半導体装置およびそれを用いた光モジュールに関する文献しては、例えば特許文献１，２がある。
まず、特許文献１に記載された従来例における光半導体装置および光モジュールについて、図１を参照して以下に説明する。図１は、光半導体装置を含む光モジュール１１の構造を示している。ここでいう光半導体装置とは、受発光面１７を有する光半導体素子１３、あるいは光半導体素子アレイ１５のことであり、光モジュール１１は、この光半導体装置１３および／または１５、光導波路１９を有する基板２１、および金属配線２３とで構成される。
光半導体素子１３は半導体レーザやフォトダイオードなどの単体の光素子で、一般に１辺が０．５ｍｍ×０．５ｍｍ×０．２ｍｍ角程度の半導体チップである。光半導体素子１３において、近赤外光でのファイバ通信を行うためには一般にインジウム燐やガリウム砒素などの半導体がその構成材料として用いられる。一方、光半導体素子アレイ１５は複数の光半導体素子１３が同一半導体チップ上に集積されたもので、そのサイズは例えば４チャネルアレイでは一般に０．５ｍｍ×２．０ｍｍ×０．２ｍｍ程度である。
光半導体装置１３および／または１５は通常、その受発光面１７を基板２１側に向けて搭載し、基板２１上の光導波路１９と光学的に接続する。同時に、光半導体装置は、同基板２１上に形成された金属配線２３にハンダや金バンプなどを介して電気的に接続することにより、光モジュール１１として、光の送受信動作を行うことができる。本構成に用いられる光半導体装置は、大きさがチップサイズであるので非常に小型である。とりわけ、光半導体素子アレイ１５を用いた光半導体装置は光導波路１９基板２１への集積度が高い。
次に、特許文献２に記載の従来例における光半導体装置について図２を参照して以下に説明する。図２は、光半導体装置の構造を示す断面図である。この光半導体装置は、受発光面１７を有する光半導体素子アレイ１５、金属配線２３、筐体２５、蓋２７、窓２９、接合剤３１、リードピン３３、およびボンディングワイヤ３５とで構成されている。筐体２５、および蓋２７にはアルミニウム、または銅タングステンなどの金属が用いられる。窓２９は近赤外光が透過することができる材料が使用される。主に、石英ガラスやサファイアなどが窓２９材として用いられる。窓２９は蓋２７の内側に接合剤３１を介して接合され、さらに接合剤３１を介して蓋２７と筐体２５とが接合されることにより、光半導体素子アレイ１５は封止される。光半導体素子アレイ１５の各光半導体素子は、それぞれ筐体２５底部に形成された金属配線２３上に搭載され、その受発光面１７は窓２９の方向を向いている。光半導体素子の電極（図示しない）とリードピン３３はボンディングワイヤ３５によって電気的に接続される。リードピン３３は筐体２５内部から外部へ貫通しており、複数のリードピン３３のその一部または全部は、筐体２５と絶縁されている。光半導体素子アレイ１５は上述のように複数の光半導体素子が同一半導体チップ上に集積されたもので、そのサイズは例えば４チャネルアレイでは０．５ｍｍ×２．０ｍｍ×０．２ｍｍ程度である。またリードピン３３の径は各０．８ｍｍ程度で、おのおの２．５ｍｍ程度の間隔で配置されている。また、筐体２５のサイズは１０ｍｍ×１５ｍｍ×５ｍｍ程度である。
ここで、筐体２５、蓋２７、窓２９は高い気密性を有し、また蓋２７と窓２９、および蓋２７と筐体２５を接合する接合剤３１も高い気密性を有している。その結果、光半導体素子アレイ１５は高い気密性で気密封止され、外部環境から保護されることができる。これによって、この光半導体装置は高い信頼性を得ることができる。
次に、図３に、１素子のみの光半導体素子１３を気密封止した従来の光半導体装置の構造を示す。この構造は参考文献として挙げなかったが、ＴＯ−ＣＡＮとして広く知られている。蓋２７が円筒形をしている他は、上記の特許文献２のものとほぼ同様の構成である。筐体２５の直径は、小さいものでも３ｍｍ程度である。ここで筐体２５、蓋２７、窓２９は高い気密性を有し、また蓋２７と窓２９、蓋２７と筐体２５を接合する接合剤３１も高い気密性を有している。その結果、光半導体素子１３は高い気密性で気密封止され、外部環境から保護することができる。これによって、この光半導体装置は高い信頼性を得ることができる。
次に、これら図２もしくは図３に示した光半導体装置を組み込んだ従来の光モジュール１１の構造を、図４を参照して説明する。光モジュールは、光半導体装置と、基板２１と、第２の基板３７、および光半導体装置と基板２１を接着する接着剤３９とで構成されている。ここでは、簡単のために、光半導体装置は図３に示した構成のものを用いた。すなわち、図４の光半導体装置は、受発光面１７を有する光半導体素子１３、金属配線２３、筐体２５、窓２９、接合剤３１、リードピン３３、およびボンディングワイヤ３５とで構成されている。基板２１は、例えば石英ガラスなど、光を透過する材料を用いている。光半導体装置は、その窓２９を図面の下向きにして基板２１と接着している。また、リードピン３３に第２の基板３７を接続している。
図４の光モジュールの動作について以下に説明する。光半導体素子１３に入力、あるいは出力される光は、基板２１を通して光ファイバなどの光素子（図示しない）と光学的に接続する。また、光半導体素子１３は、リードピン３３と第２の基板３７を介して電気的な入出力を行うことができる。
このＴＯ−ＣＡＮなどの光半導体装置の応用として、窓２９にレンズを付けた構成も従来から提案されている。図５に、そのレンズ４１が付いた光半導体装置を組み込んだ従来の光モジュールの構造を示す。図５において、図４と異なるのは、光半導体装置の窓２９にレンズ４１が一体的に付加されていることである。レンズ４１を用いることによって、ＬＤ（レーザーダイオード）１３と光ファイバ（図示しない）との接続など、スポットサイズの異なる物体間を良好に光結合させることが可能となる。
特開平１０−１３３０４６号公報 特許第３１２１４２４号公報
図１に示した従来の光半導体装置１３、１５および光モジュールは、光半導体装置１３、１５のサイズが小さいという利点を有しているが、光半導体装置１３、１５が気密封止されていないために、光半導体素子が劣化し易く、その信頼性を確保できないという課題があった。光半導体装置１３、１５を気密封止する手段としは、図１の光モジュールの全体を気密化する方法が考えられるが、大きい寸法の基板２１を含めて気密封止する手段を採用すると、コストが上昇するという課題があった。また、光半導体装置１３、１５の周辺に樹脂（図示しない）を塗布して保護するという手段も考えられるが、その場合には気密性が悪く、やはり信頼性を確保できないという課題があった。
一方、図２および図３に示した光半導体装置１３、１５については、窓２９材と封止材料である蓋２７とが別々であるため、窓２９と蓋２７との間にのりしろが必要になり、装置が大型になるという課題があった。また、図２の光半導体装置においては気密封止により信頼性は確保できるものの、リードピン３３の径が０．８ｍｍ程度と太いため、リードピン３３の間隔を近接させることが困難であり、そのため筐体２５のサイズが光半導体素子アレイ１５のサイズに比べて大きくなってしまうという課題があった。そこで、リードピン３３の径をより細くすることも可能だが、そうするとリードピン３３の強度が弱くなるため、ピンの曲がりや破断が発生しやすくなるという課題があった。また、窓２９と筐体２５の接合部分（のりしろ）が光の入出力を妨げるので、充分な光量の光を入出力させるためには、筐体２５の寸法を大きくしなければならないという課題もあった。一方、筐体２５の寸法を大きくする代わりに、窓２９と蓋２７の接合部分を少なくすることによっても入出力される光量を調節することも可能だが、接合部分が少なくなったことにより、接合時の気密性が劣化するという課題があった。
また、図４に示した従来の光モジュールについては、光の入出力を行う基板２１と、電気の入出力を行う基板３７とを別々に用意する必要があるため、コストが高くなるという課題があった。さらに、基板２１、３７が二つに分かれているために、両者の支えをリードピン３３と接着剤３９が担うことになるが、接着剤３９に対して必要以上の応力がかかる可能性があり、そのため接着剤３９がはがれる、もしくは劣化することにより、少なくとも光結合が変化して損失が増加してしまうという課題があった。さらには、基板２１、３７が二つに分かれていることで、リードピン３３にも無視できない応力負荷がかかるため、リードピン３３の径を太くする必要があった。そのため、リードピン３３の間隔を近接させることができず、それにより、光半導体装置のサイズが大きくなってしまうという課題があった。また、基板２１の上方に光半導体素子１３の筐体２５、リードピン３３、さらには第２の基板３７とが接続されるため、その方向における光モジュールの寸法が大きくなってしまうという課題があった。さらには、蓋２７の内側に窓２９を接合しているため、窓２９と基板２１間に大きな面積の接着剤３９層が生じる。この接着剤３９層の存在により、光の伝播距離が増加して、光損失が増加してしまうという課題があった。さらに加えて、蓋２７が金属で出来ているので、光半導体装置と基板２１の接着に紫外線（ＵＶ）硬化樹脂６５を使用することが困難であった。とりわけ、基板２１にＵＶを透過しない材質を用いた場合には、窓２９と基板２１間をはじめ、光半導体装置と基板２１間にＵＶを照射することができないので、ＵＶ硬化樹脂（図示しない）による両者の接着は極めて困難であるという課題があった。
また、図５に示した光モジュールの従来例においては、レンズ４１が蓋２７の外形より外側に出張るため、光半導体装置と基板２１間の接着面がレンズ４１の頂点のみになり、接着強度が非常に弱くなってしまうという課題があった。さらに、光半導体装置と基板２１間に接着剤３９を用いている図５の構成では、レンズ４１の周りを接着剤３９が覆うため、レンズ４１の焦点距離などが変化して、良好な光結合が得られないという課題があった。
本発明は、従来技術で生じるこれらの課題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、光半導体素子の寸法に極めて近いサイズであって、高い集積度と良好な信頼性を有する光半導体装置、およびそれを用いた光モジュールを提供することにある。
上記目的を達成するため、本発明の光半導体装置の第１の態様は、一方向のみ開口した空隙を有する筐体と、光を透過する窓を備え前記筐体の開口部分を塞いで密閉する蓋と、受光面もしくは発光面の少なくともいずれかである受発光面を有し、前記筐体の前記空隙内に前記受発光面を前記窓に向けて設置された光半導体素子と、前記筐体内部から該筐体外部へ貫通し、該筐体外部表面上に延長して設置される金属配線とを具備することを特徴とする。
ここで、前記蓋と前記窓は同一材質により一体に形成され、該窓の周囲に、接合用金属部と、遮光用金属部とが、金属蒸着工程によって形成されていることを特徴とすることができる。
前記窓は、紫外線を透過する材質で構成されていることを特徴とすることができる。
前記金属配線は、前記筐体の外周表面の隣接する少なくとも２面に渡って配置されていることを特徴とすることができる。
前記筐体の内部に金属配線を有する台座が設置されていることを特徴とすることができる。
前記光半導体素子は複数の前記受発光面を持つ光半導体素子アレイであることを特徴とすることができる。
前記光半導体素子は前記筐体内に複数個搭載されていることを特徴とすることができる。
前記窓には、前記光半導体素子の前記受発光面に向けてレンズ構造物が一体に形成されていることを特徴とすることができる。
前記光半導体素子の周辺に樹脂がレンズ形状を有して塗布されていることを特徴とすることができる。
前記窓は、傾斜した面を有することを特徴とすることができる。
また、本発明の光半導体装置の第２の態様は、一方向のみ開口した空隙を有する筐体と、光を透過する窓を有し前記筐体の開放端面と接合する蓋と、受光面もしくは発光面の少なくともいずれかである受発光面を有し、前記筐体の空隙と前記蓋で囲まれた高い気密性を有する空隙内で前記窓の表面に設置された光半導体素子と、前記窓の表面から前記窓の裏面へ貫通し、該窓の裏面上に延長して設置される金属配線とを具備することを特徴とすることができる。
また、本発明の光半導体装置の第３の態様は、一方向のみ開口した空隙を有しその底部が光を透過する窓となっている筐体と、前記筐体の開放端面と接合する蓋と、受光面もしくは発光面の少なくともいずれかである受発光面を有し、前記筐体の空隙と前記蓋で囲まれた高い気密性を有する空隙内で前記筐体の窓の表面に設置された光半導体素子と、前記筐体の内部から該筐体の外部へ貫通し、該筐体の外部表面上に延長して設置される金属配線とを具備することを特徴とする。
さらに、本発明において、前記窓を有する前記蓋は、前記筐体の開口端部よりも寸法が大きく、かつ該窓を通じてＵＶ光を透過することを特徴とすることができる。
また、前記窓を有する前記蓋は、前記筐体の開口端部よりも寸法が大きく、かつ該筐体の外側位置に位置合わせ用マーカを有することを特徴とすることができる。
また、前記窓を有する前記蓋は、その表面に、座ぐり部分を設けていることを特徴とすることができる。
また、前記窓を有する前記蓋は、該窓の表面に、フィルタを配設していることを特徴とすることができる。
本発明の光もジュールは、請求項１から１６のいずれかに記載の光半導体装置と、前記金属配線と接続する第２の金属配線を有する基板と、前記光半導体装置と前記基板を接着する接着剤とを具備することを特徴とする。
ここで、前記光半導体装置の入出力光が、前記基板に対して水平方向になるように、該光半導体装置を該基板に搭載したことを特徴とすることができる。
本発明の構成では、窓材と封止材料の蓋とを同一材料を使用して構成したので、光半導体装置を小型化できる。また、光半導体素子は高い気密性で気密封止され、光半導体装置の信頼性を向上することが可能となる。また金属膜を蒸着によって蓋の外周に作製することにより、半田を用いた高い気密性を持つ接合を得ることができる。また、リードピンを用いないため光半導体装置の寸法を小型化することが可能となる。さらに、筐体表面と蓋表面を接合剤を介して接合するため、窓と筐体の接合部分が光の入出力を妨げるという問題を回避することが出来、筐体の寸法を小型化できる。また、筐体との接合と光の入出力という２つの作用を同一の材料で実現可能となるため、材料コストを低減することが可能となる。さらに、窓の開口面積を金属の蒸着領域を変えることによって調整できるため、光半導体装置を入出力する光量を自由に設計できることが出来る。しかも接合用金属部と遮光用金属部を一回の金属蒸着工程によって形成することが出来るため、作製工程が簡略化できる。光の入出力を行う基板と、電気の入出力を行う基板が同一になるため、光モジュールのコストを削減することが可能であると共に、接着剤がはがれたり劣化することを防止することが可能である。さらには、窓の表面に、光導波路を有する基板や光ファイバを近接して接着することができるため、光損失を抑えることができ、モジュールが小型化できる。さらに、光半導体装置と基板の接着に紫外線（ＵＶ）硬化樹脂を使用することが出来る。
本発明において、光半導体装置の入出力光が、基板に対して水平方向になるように、光半導体装置を基板に搭載した構成では、さらに光半導体装置の設置方向の自由度を増加することが出来る。
本発明の筐体の内部に金属配線を有する台座が設置される構成では、さらにボンディング装置のツールが筐体にぶつかることを防止することができる。このことは、筐体をより小型化できる。
本発明の光半導体素子として光半導体素子アレイを用いた構成では、さらに一度で全ての光半導体素子を気密封止することができる。また、個別に気密封止した光半導体装置をアレイ化に配列する小型化することが可能である。
本発明の複数の光半導体素子を一つの筐体内に密封する構成では、さらに、個別に気密封止した光半導体装置をアレイ化に配列するより小型化することが可能である。さらに光半導体素子アレイを使用する場合に比べ、素子内でのリーク電流が削減でき、隣接チャネル間のクロストークが削減できる。
本発明の受発光面に向かって窓にレンズを形成した構成では、レンズによって光の入出力における受発光効率をさらに向上することができる。またレンズが筐体の外形より出張ることがないので光半導体装置の寸法を増加させる必要がないばかりか、光半導体装置と基板間の接着面が蓋前面となり良好な接着性を確保でき、さらには、窓と基板間に生じる接着剤層を薄くすることが可能である。加えて、レンズは高い気密性を持つ窓と筐体の空隙領域に設置されるため、長期的に安定したレンズ効果を得ることが可能である。さらには、レンズの周りを接着剤が覆うことがないため、従来懸念されていた焦点距離の変化、光結合の劣化を回避することが可能である。
本発明の光半導体素子の受発光面にレンズ状に樹脂を塗布した構成では、さらに、レンズによる集光作用が得るだけでなく、樹脂により光半導体素子、ボンディングを保護することができ、振動・衝撃等による断線を防止することが出来る。
本発明の窓に傾斜を形成した構成では、外部との光入出力時に窓端面において生じる反射による受発光面への戻り光、外部への戻り光を防止することが出来る。
本発明の蓋の窓、または筐体の窓の表面に光半導体素子を搭載した構成では、さらに、これまでの構成に比較して、光の伝播距離が短くなるため、伝播損失が減少し、受発光効率を向上することが出来る。
本発明の蓋の寸法は筐体より大きくした構成では、さらに、ＵＶ光を基板垂直方向から照射することができ、蓋と基板の良好で均一な接着性を得ることができる。
本発明の蓋の寸法は筐体より大きくし、マーカを取り付けた構成では、さらに、精度の良い光半導体装置と基板間の固定が可能である。また、蓋の寸法は筐体より大きいため、光学顕微鏡など低コストな光学装置によっても位置合わせ用マーカを観察、認識することが可能となる。
このように、本発明により、高い気密性、信頼性、小型、低コスト、高性能な機能を有する光半導体装置、およびそれを用いた光モジュールを提供することが可能となる。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
（第１の実施形態）
本発明の光半導体装置およびそれを用いた光モジュールにおける、第１の実施形態を図６から図８に示す。
図６に示す光半導体装置は、溝５１を有する箱型の筐体２５、窓２９を有する平板な蓋２７、接合剤３１、受発光面１７を有する光半導体素子１３、金属配線２３、およびボンディングワイヤ３５とで構成される。
筐体２５は、直方体の上面に溝（開口穴、空室、または空所等とも称する）５１が形成された、枡あるいは箱の形状を有する。筐体２５の外形寸法は１ｍｍ×１ｍｍ×０．５ｍｍで、筐体２５の溝５１の寸法は０．８ｍｍ×０．８ｍｍ×０．４ｍｍである。筐体２５の材質として、例えばアルミナ系セラミックスが使用される。筐体５の溝５１を覆おう蓋２７は、その内側に赤外光を透過する窓２９を一体に有しており、その構造の詳細は後述する。
筐体５と蓋２７とを接合するための接合剤３１は、筐体２５の上部表面と蓋２７の表面の接触部に挿入するためにリング状の形状をしており、その材料は金属半田である。加熱処理により接合剤３１は融解し、筐体２５と蓋２７を接合する。光半導体素子１３はレーザやフォトダイオードなどの光素子で、０．５ｍｍ×０．５ｍｍ×０．２ｍｍ程度の半導体チップである。従って、光半導体素子１３の体積は、筐体２５のほぼ１／１０である。光半導体素子１３は近赤外光でのファイバ通信を行うために、その材料は一般にインジウム燐やガリウム砒素などの半導体が用いられる。
筐体２５の溝５１底面には金属配線２３が蒸着によって形成される。金属配線２３はアノード側、カソード側の２極で構成される。さらに、これら金属配線２３は筐体２５を貫通して、筐体２５の裏面（図示しない）にまで延長されている。各電極の面積は０．１ｍｍ角で、両者の間隔は０．３ｍｍである。筐体２５の裏面まで延長される両金属配線２３の各配線幅も同様に０．１ｍｍで、両金属配線２３の間隔も０．３ｍｍである。光半導体素子１３は、その受発光面１７を窓２９に向けて筐体２５の溝５１底面の所定位置（例えば、中央位置）に固定される。光半導体素子１３の電極と金属配線２３はボンディングワイヤ３５によって接続される。
次に、蓋２７の構造について詳細に説明する。図７に本実施形態における光半導体装置の蓋２７と窓２９に関する構造を示す。蓋２７は、赤外光を透過する窓２９と、接合用金属部５３と、遮光用金属部５５とで構成される。蓋２７は、全体がサファイアで構成されており、外形寸法は１ｍｍ×１ｍｍ×０．２ｍｍである。蓋２７の周縁に外側の接合用金属部５３と内側の遮光用金属部５５とが、一回の金属蒸着工程によって形成されている。その結果、金属蒸着されない領域が窓２９として赤外光を透過することが出来る。接合用金属部５３は、上記の接合剤３１と接触し、蓋２７と筐体２５との接合の役割を果たす。遮光用金属部５５は光の入出力の開口面積を調節する役割を果たす。
また、蓋２７は全体がサファイアで構成されているが、これに限らず、ＵＶ光が良好に透過できる材質を選択することができる。
本実施形態の光半導体装置の動作を簡単に説明する。電気の入出力は筐体２５の外部表面の金属配線２３（後述の図８を参照）と外部装置（図示しない）を電気的に接続することによって行う。また、光の入出力は赤外光を透過する窓２９を介して、光半導体素子（例えば、発光ダイオード）１３から発光、もしくは光半導体素子（例えば、フォトトランジスタ）１３で受光される光を外部装置（図示しない）と光学的に接続することによって行う。
次に、図６に示した光半導体装置を用いた光モジュールの実施形態について図８を用いて説明する。この光モジュールは、光半導体素子１３等を含む光半導体装置と、第２の金属配線５７を有する基板２１と、その光半導体装置と基板２１を接着する接着剤３９と、第２のボンディングワイヤ５９とで構成されている。光半導体装置は図６と同様、溝５１を有する筐体２５、窓２９を有する蓋２７、接合剤３１、受発光面１７を有する光半導体素子１３、金属配線２３、およびボンディングワイヤ３５とで構成されている。
基板２１は、例えば石英ガラスなど、光を透過する材料が用いられる。光半導体装置は、その窓２９と基板２１が向かい合うようにし、接着剤３９を介して基板２１と接着する。また、光半導体装置の金属配線２３と第２の金属配線５７とを第２のボンディングワイヤ５９で接続する。
光モジュールの動作について以下に簡単に説明する。電気の入出力は第２の金属配線５７と外部装置（図示しない）とを電気的に接続することによって行う。また、光の入出力は赤外光を透過する窓２９と基板２１を介して、光半導体素子１３から発光、もしくは光半導体素子１３で受光される光を外部装置（図示しない）と光学的に接続することによって行う。
以上述べたように、図６に示すような光半導体装置の構成にすれば、窓２９材と封止材料の蓋２７とが同一材料であるため、光半導体装置が小型化できる。また、この光半導体装置においては、光半導体素子１３を箱型の筐体２５の溝５１と蓋２７とで囲まれた高い気密性を有する空隙内に設置することができるため、光半導体素子１３は高い気密性で気密封止され、外部環境から保護されることができる。これによって、光半導体素子１３の劣化を防止することが可能となり、光半導体装置の信頼性を向上することが可能となる。
また、外部装置との電気接続に、リードピン（図４の３３を参照）を用いずに、筐体２５上に形成した金属配線２３を用いるようにしたので、０．３ｍｍ程度、もしくはそれ以下に配線間隔を近接させることが可能となる。そのため、筐体２５の寸法を小型化することができ、ひいては光半導体装置の寸法を小型化することが可能となる。また、金属配線２３は筐体２５上に金属蒸着されているので、従来例において懸念されたリードピンの曲がりや破断等の破壊が発生しない。
さらに、筐体２５の開口部の上面と蓋２７の裏面とを接合剤３１を介して接合しているので、窓２９と蓋２７との接合部分（のりしろ）が光の入出力を妨げるという従来の問題点を回避することが出来る。そのため筐体２５の寸法を小型化でき、充分な接合力を確保した上で、高い気密性を有する光半導体装置の作製が可能となる。
また、図７に示した蓋２７の構造から得られる効果として、金属膜を蒸着によって蓋２７の外周に作製することにより、半田を用いた高い気密性を持つ接合を得ることができる。また、金属膜の蒸着を利用することで、蓋２７の筐体２５との接合と、光の入出力という２つの作用を同一の材料で実現可能となるため、材料コストを低減することが可能となる。さらに、窓２９の開口面積を金属の蒸着領域を変えることによって容易に調整できるため、光半導体装置を入出力する光量を自由に設計することが出来る。しかも、接合用金属部５３と遮光用金属部５５を一回の金属蒸着工程によって形成することが出来るため、作製工程が簡略化できる。
また、図８に示したような光モジュールの構成とすれば、光の入出力を行う基板２１と、電気の入出力を行う基板とが同一になるため、コストを削減することが可能となる。また、基板２１が従来と異なって二つに分かれていないので、接着剤３９、金属配線２３、ボンディングワイヤ３５等に応力はほとんどかからない。その結果、応力により接着剤３９がはがれる、もしくは劣化することにより、少なくとも光結合が変化して損失が増加するという従来の問題を回避することができる。さらには、リードピンの曲がりや破断等の破壊を懸念する必要がないため、光半導体装置のサイズを小型化することが出来る。しかも、基板２１の上方には光半導体素子１３のみが接続されるため、その方向における光モジュールの寸法を小さくすることが出来る。さらには、窓２９を一体に有する平板な蓋２７を、筐体２５の縁の端面に接合しているため、窓２９と基板２１間に必要な接着剤３９層を従来よりも薄くすることが可能となる。また、それにより、光の伝播距離を抑え、光損失の増加も抑えることが可能となる。さらに加えて、窓２９を有する蓋２７が紫外線（ＵＶ）光を透過する材料であるため、光半導体装置と基板２１間の接着に使用する接着剤３９として、紫外線（ＵＶ）硬化樹脂を使用することが出来る。ＵＶ硬化樹脂には赤外光を良好に通し、サファイアや石英ガラスと屈折率が近い材料が多いため、光損失の増加を抑えることが出来るばかりでなく、基板２１や窓２９との屈折率整合が良いため、反射損失の増加を抑えることも可能となる。
以上、本発明の第１の実施形態の構成を説明したが、筐体２５の材質は上述のようなアルミナ系セラミックスに限らず、高い気密度を有する材料が選択可能である。例えば、炭化珪素、窒化珪素、窒化アルミ、ジルコニア等の他のセラミックスを筐体２５の材質として用いても良い。また、石英、サファイア等のガラスを筐体２５の材質として用いても良い。筐体２５の材質としてアルミニウムやステンレス等の金属を用いることも可能だが、その際は有機薄膜等を介して金属配線２３との絶縁性を高くする必要がある。光半導体素子１３の信頼性が劣化する可能性は増大するが、気密度の低いプラスチック等の有機材料を筐体２５の材質として用いることも可能である。
また接合剤は金錫や金ゲルマニウム、錫鉛といった金属半田に限らず、接合時に高い気密性を実現する材料が選択可能である。例えば、接合剤３１として低融点ガラスやロウ剤などを用いることが可能である。
また、光半導体素子１３と金属配線２３間の接続は、上述のようなボンディングワイヤ３５を用いることに限らず、例えばハンダバンプ、金バンプ、異方性導電膜等を用いることによっても可能である。
また、蓋２７の材質は上述のようなサファイアに限らず、高い気密度を有し、かつ近赤外光を透過する材料であれば良い。例えば、石英ガラス、ホウ酸塩ガラスなどを蓋２７の材質として用いることが可能である。
また、蓋２７と筐体２５の材質の組合せとして、両者の熱膨張率が近い材質をそれぞれ選択することにより、外部環境の温度変化による蓋２７と筐体２５間のはがれや破壊を防止することが可能である。
また、光モジュールの基板２１は、本実施形態では石英ガラスなどの光を透過する材料を用いたが、光を透過する領域だけ材料に穴を開けるなどの加工を行うことにより、光を透過しない材料も用いることも可能である。また、金属蒸着とは、真空蒸着、スパッタリング、イオンプレーティングなどの他、電気めっき、化学めっき、溶射等によるめっき加工全般を指す。
（第２の実施形態）
本発明の光半導体装置を用いた光モジュールの第２の実施形態の構成を図９に示す。この光モジュールは、光半導体装置と、第２の金属配線５７を有する基板２１と、光半導体装置と基板２１を接着する接着剤３９と、第２のボンディングワイヤ５９とで構成されている。光半導体装置は、図６に示したと同様に、溝５１を有する筐体２５、窓２９を有する蓋２７、接合剤３１、受発光面１７を有する光半導体素子１３、金属配線２３、およびボンディングワイヤ３５とで構成されているが、異なるのは、金属配線２３が筐体２５外周表面の隣接する少なくとも２面に渡って配置されていることである。また、図９においては、基板２１に固定する光半導体装置の面が、図８の構成に比べて、変更しており、光半導体素子１３への入出力光が基板２１面と平行になるように、筐体２５の一側面が接着剤３９を介して基板２１上に設置されている。その他、各部品の材料と作製方法については第１の実施形態と同様なのでその説明は省略する。
光モジュールの動作について以下に簡単に説明する。電気の入出力は図８の実施形態同様に、第２の金属配線５７と外部装置（図示しない）を電気的に接続することによって行われるが、異なるのは、光の入出力が基板２１を介さずに赤外光を透過する窓２９のみを介して行われることである。
本実施形態では、このような構成とすることによって、第１の実施形態で既述された効果を得ることに加えて、光半導体装置の設置方向の自由度を増加できる。すなわち、光半導体装置の金属配線２３が、筐体２５の外周表面の隣接する少なくとも２面に渡って配置されているため、基板２１に固定する光半導体装置の面を任意の面に変更することによっても、筐体２５に第２のボンディングワイヤ５９を打つことができ、第２の金属配線５７と接続して電気の入出力を行うことが可能となる。
本実施形態によれば、筐体２５の上部に第２のボンディングワイヤ５９を打って金属配線２３と第２の金属配線５７を接続したが、金属配線２３を基板２１面に向けることにより、ボンディングワイヤ３５を介さずに、金属配線２３と第２の金属配線５７を直接接触させて電気の入出力を行うことも可能である。いずれにしても、先に述べたように、光半導体装置の設置方向の自由度を増加することが出来る。
（第３の実施形態）
本発明の光半導体装置における、第３の実施形態の構成を図１０に示す。この光半導体装置は、図６、図７に示したものと同様に、溝５１を有する枡形または箱型の筐体２５、窓２９を有する平板な蓋２７、接合剤３１、受発光面１７を有する光半導体素子１３、金属配線２３、およびボンディングワイヤ３５で構成されているが、異なるのは、筐体２５内部に金属配線２３を有する台座６１が設置されていることである。この台座６１は、光半導体素子１３とほぼ同等の高さを有する。金属配線２３はアノード側、カソード側の２極で構成され、台座６１上にも設置される。光半導体素子１３の電極と台座６１上の金属配線２３はボンディングワイヤ３５によって接続される。台座６１上の金属配線２３と溝５１の底面上の金属配線２３は、筐体２５を貫通し、筐体２５の裏面にまで延設されている。光半導体素子１３の各電極の面積は０．１ｍｍ角で、両者の間隔は０．３ｍｍである。筐体２５の裏面まで延長された一対の金属配線２３の各配線幅も同様に０．１ｍｍで、両者の間隔も０．３ｍｍである。その他、各部品の材料と作製方法については上述の第１、第２の実施形態と同様なのでその説明は省略する。
本実施形態の光半導体装置の動作は、図６に示した光半導体装置と同様であるが、簡単に説明する。電気の入出力は筐体２５の外部表面の金属配線２３と外部装置（図示しない）を電気的に接続することによって行う。また、光の入出力は赤外光を透過する窓２９を介して、光半導体素子１３から発光、もしくは光半導体素子１３で受光される光を外部装置（図示しない）と光学的に接続することによって行う。
本実施形態では、このような構成とすることによって、上述の第１の実施形態で既述された効果を得ることに加えて、以下の効果を得ることができる。すなわち、半導体素子１３と台座６１上の金属配線２３間のワイヤボンディングにおいて、ボンディング装置のツール（図示しない）を溝５１の底面までではなく台座６１の上面まで降ろせば良いので、そのツールが筐体２５にぶつかることを防止することができる。このことは、筐体２５をより小型化できるという大きな効果を得る。また、深い溝５１の底部へのワイヤボンディング作業は、筐体２５によって視界が遮られる領域が発生し、細かい作業が困難であったが、台座６１によりこの問題を回避できる。さらに台座６１の高さは光半導体素子１３の高さと同等としているので、光半導体素子１３と台座６１上の金属配線２３間のワイヤボンディングにおいて段差がほとんど発生しない。これにより、ボンディングワイヤ３５のワイヤ長を短くでき、その結果、インダクタンスの低いボンディングが可能となる。また、光学顕微鏡（図示しない）を用いて光半導体素子１３と台座６１上の金属配線２３間の２点にワイヤボンディングを打つ際に、両者の段差がほとんどないので、両者の焦点が同時に合うため、簡単な工程でより正確なボンディングが可能となる。
本実施形態によれば、アノード、カソードの２極の金属配線２３は台座６１上に配置するとしたが、光半導体素子１３の受光面１７と反対側の裏面がアノードもしくはカソードである場合には、一方の電極に対応する金属配線２３は台座６１上に設置し、他方の電極に対応する金属配線２３は筐体２５の溝５１の底面上に設置する構成も可能である。このとき、光半導体素子１３の裏面を筐体２５の溝５１の底面の金属配線２３上に接触させることにより、一方の電極はボンディングワイヤ３５を介さない電気接続が可能となる。そして、光半導体素子１３上の電極はボンディングワイヤ３５を介して台座６１上の金属配線２３に接続する。この様な構成の場合でも、先に述べた本実施形態の効果を同様に得ることができる。
（第４の実施形態）
本発明の光半導体装置における、第４の実施形態の構成を図１１、図１２に示す。図１１はその断面図であって、図１２はその斜視図である。この光半導体装置は、図６に示した光半導体装置とほぼ同様の構成であるが、異なるのは光半導体素子が複数の受発光面１７を持つ光半導体素子アレイ１５であることである。なお、図１１、図１２においては、簡単のため、金属配線２３およびボンディングワイヤ３５の描画は省略している。筐体２５の外形寸法は１ｍｍ××３ｍｍ×０．５ｍｍであり、筐体２５の溝５１の寸法は０．８ｍｍ×２．８ｍｍ×０．４ｍｍである。本実施形態では４チャネルの光半導体素子アレイ１５を使用し、そのサイズは０．５ｍｍ×２．０ｍｍ×０．２ｍｍ程度である。従って、光半導体素子アレイ１５の体積は、筐体２５の体積のほぼ２／１５である。その他、各部品の材料と作製方法については、上記の第１〜第３の実施形態と同様なので、その説明は省略する。
本実施形態の光半導体装置の動作を簡単に説明する。各チャネルの電気の入出力は、筐体２５の外部表面の金属配線（図示しない）と外部装置（図示しない）とを電気的に接続することによって行う。また、各チャネルの光の入出力は赤外光を透過する窓２９を介して、光半導体素子アレイ１５から発光、もしくは光半導体素子アレイ１５で受光される光を外部装置（図示しない）と光学的に接続することによって行う。
本実施形態では、このような構成とすることによって、上記の第１の実施形態に既述された効果を得ることに加えて、以下の効果を得ることができる。すなわち、光半導体素子アレイ１５を用いて、すべての光半導体素子を一度の搭載工程で筐体２５内に搭載可能であるため、光半導体素子間の位置精度が良い搭載が可能である。さらに、一度で全ての光半導体素子を気密封止することができる。また、個別に気密封止した光半導体装置をアレイ化に配列するよりも小型化することが可能である。
（第５の実施形態）
本発明の光半導体装置における、第５の実施形態の構成を図１３、図１４に示す。図１３はその断面図であって、図１４はその斜視図である。この光半導体装置は、図６の光半導体装置とほぼ同様の構成であるが、異なるのは、１つの筐体２５内に受光面１７を有する光半導体素子１３を複数個搭載したことである。なお、図１３、図１４においては、簡単のため、金属配線２３およびボンディングワイヤ３５の描画は省略してある。筐体２５の外形寸法は１ｍｍ×３ｍｍ×０．５ｍｍであり、筐体２５の溝５１の寸法は０．８ｍｍ×２．８ｍｍ×０．４ｍｍである。本実施形態では光半導体素子１３を４素子使用し、そのサイズはそれぞれ０．５ｍｍ×０．５ｍｍ×０．２ｍｍ程度である。その他、各部品の材料と作製方法については上記の第１〜第３の実施形態と同様なので、その説明は省略する。
本実施形態の光半導体装置の動作を簡単に説明する。各チャネルの電気の入出力は、筐体２５の外部表面の金属配線(図示しない)と外部装置(図示しない)とを電気的に接続することによって行う。また、各チャネルの光の入出力は赤外光を透過する窓２９を介して、光半導体素子１３から発光、もしくは光半導体素子１３で受光される光を外部装置(図示しない)と光学的に接続することによって行う。
本実施形態の光半導体装置は、このような構成にすることによって、上記の第１の実施形態で既述された効果を得ることに加えて、第４の実施形態と同様の効果を得ることができる。すなわち、すべての光半導体素子１３を一度の搭載工程で筐体２５内に搭載可能であるため、光半導体素子１３間の位置精度が良い搭載が可能である。さらに、一度で全ての光半導体素子１３を気密封止することができる。また、個別に気密封止した光半導体装置をアレイ化して配設するよりも小型化することが可能である。さらに、第４の実施形態における光半導体素子アレイを使用した場合に比べて、本実施形態の装置は、素子内でのリーク電流が削減でき、隣接チャネル間のクロストークが削減できる。
（第６の実施形態）
本発明の光半導体装置、およびそれを用いたモジュールにおける、第６の実施形態の構成を図１５に示す。光半導体装置は図６、光モジュールは図８とほぼ同様の構成であるが、異なるのは、光半導体装置において窓２９と受発光面１７の中間にレンズ構造物４１を有することである。なお、図１５においては、簡単のため、金属配線２３およびボンディングワイヤ３５、第２の金属配線５７および第２のボンディングワイヤ５９の描画は省略してある。
本実施形態においては、レンズ構造物４１は窓２９と同じ材質のサファイアであり、窓２９を作製すると同時に接合面側表面に凸レンズ状物として一体成型で形成される。その他、各部品の材料と作製方法については上記の各実施形態と同様なので、その説明は省略する。
光モジュールの動作について以下に簡単に説明する。電気の入出力は図８の実施形態と同様に、第２の金属配線(図示しない)と外部装置（図示しない）を電気的に接続することによって行い、光の入出力も赤外光を透過する窓２９と基板２１を介して行う。このとき凸レンズ４１は赤外光の集光作用をする。
本実施形態の光モジュールは、このような構成にすることによって、上記の各実施形態で既述された効果を得ることに加えて、レンズ４１による集光作用が得られるので、光の入出力における受発光効率を向上することができる。また、第４、第５の実施形態に示したような複数の受発光面１７が近接して配置された構造においては、レンズ４１の集光作用により隣接チャネルへの光クロストークを削減する効果を得ることが出来る。さらに、レンズ４１が窓２９と受光面１５の中間に配置されていることから、レンズ４１が筐体２５の外形から出張ることがない。従って、レンズ４１の追加により、光半導体装置の寸法を増加させる必要がないばかりか、光半導体装置と基板２１間の接着面が蓋２７の前面となり良好な接着性を確保でき、さらには、窓２９と基板２１間に必要な接着剤３９の層を薄くすることが可能であるため、光の伝播距離を抑え、光損失の増加も抑えることが可能である。加えて、レンズ４１は高い気密性を持つ窓２９と筐体２５の空隙領域に設置されるため、汚染が防止され、長期的に安定したレンズ効果を得ることが可能である。さらには、レンズ４１の周りを接着剤３９が覆うことがないため、従来懸念されていた焦点距離の変化、光結合の劣化を回避することが可能である。
本実施形態によれば、窓２９と受発光面１７の中間位置にレンズ構造物４１を設けることとしたが、窓自体をフレネルレンズなどのレンズ構造に形成することによっても、同様の効果を得ることが可能である。
（第７の実施形態）
本発明の光半導体装置における、第７の実施形態の構成を図１６に示す。この光半導体装置は、図６に示した光半導体装置とほぼ同様の構成であるが、異なるのは、光半導体素子１３の周辺に樹脂６５がレンズ形状を有して塗布されることである。なお、図１６においては、簡単のため、金属配線２３およびボンディングワイヤ３５の描画は省略してある。本実施形態においては、樹脂６５として、赤外光を良好に透過し、かつ絶縁性が高いシリコーン樹脂を使用する。その他、各部品の材料と作製方法については上記の各実施形態と同様なので、その説明は省略する。
本実施形態の光半導体装置の動作について以下に簡単に説明する。電気の入出力は、図６の実施形態と同様に、金属配線（図示しない）と外部装置（図示しない）とを電気的に接続することによって行い、光の入出力も赤外光を透過する窓２９を介して行う。このときレンズ形状を有する樹脂６５は赤外光の集光作用をする。
本実施形態の光半導体装置は、このような構成にすることによって、上記の各実施形態に既述された効果を得ることに加えて、レンズ形状の樹脂６５による集光作用が得られるので、光の入出力における受発光効率を向上することができる。また、第４、第５の実施形態に示したような複数の受光面が近接して配置された構造においては、レンズ形状の樹脂６５による集光作用により、隣接チャネルへの光クロストークを削減する効果を得ることが出来る。加えて、樹脂６５により半導体素子１３、ボンディングワイヤ（３５）を保護することができ、振動・衝撃等による断線を防止することが出来る。
本実施形態によれば、樹脂６５としてシリコーン樹脂を使用したが、これに限らず、赤外光を良好に透過しかつ絶縁性が高いエポキシ樹脂、ＵＶ硬化樹脂等を、樹脂６５として使用することによっても、同様の効果を得ることが可能である。
（第８の実施形態）
本発明の光半導体装置における、第８の実施形態の構成を図１７、図１８に示す。図１７は１素子の光半導体素子１３を用いた場合の断面図、図１８は複数素子の光半導体素子１３を用いた場合の断面図を示す。光半導体装置は図６や図１３に示した光半導体装置とほぼ同様の構成であるが、異なるのは、窓２９を有する蓋２７が、図１７、図１８に示すように、傾斜した面を有することである。なお、これら図１７、図１８においては、簡単のため、金属配線２３およびボンディングワイヤ３５の描画は省略してある。ここで、図１７の（ａ）は光半導体装置を正面方向から見た断面図、図１７の（ｂ）は図１７の（ａ）の装置を左側から見た断面図である。同様に、図１８７（ａ）は光半導体装置を正面方向から見た断面図、図１８の（ｂ）は図１８の（ａ）の装置を左側から見た断面図である。
本実施形態においては、窓２９の片面に例えば８度の傾斜面を設ける。この傾斜面の材質は窓２９の材質と同様のサファイアを一体的に使用する。その他、各部品の材料と作製方法については上記の各実施形態と同様なので、その説明は省略する。
本実施形態の光半導体装置の動作について以下に簡単に説明する。電気の入出力は図６の実施形態と同様に、金属配線(図示しない)と外部装置（図示しない）を電気的に接続することによって行い、光の入出力も赤外光を透過する窓２９を介して行う。
本実施形態の光半導体装置は、このような構成にすることによって、上記の第１の実施形態に既述された効果を得ることに加えて、外部装置（図示しない）との光入出力時に窓２９端面において生じる反射による受発光面１７への戻り光、外部装置（図示しない）への戻り光を防止することが出来る。
（第９の実施形態）
本発明の光半導体装置およびそれを用いた光モジュールにおける、第９の実施形態の構成を図１９に示す。図１９に示す光半導体装置は、溝５１を有する箱型の筐体２５、窓２９を有する平板な蓋２７、筐体と蓋を接合する接合剤３１、受発光面１７を有する光半導体素子１３、金属配線２３、およびボンディングワイヤ３５とで構成されている。また、図１９は第２の金属配線５７を有する基板２１も描写した光モジュールの構成を示している。
光半導体素子１３は、筐体２５の溝５１内に収納され、窓２９に直接固定され、その受発光面１７からの光の入出力が光半導体素子側に向かって行う構造のものである。
接合剤３１を介して筐体２５と接合する蓋２７の表面（光半導体素子側の面）には、金属配線２３が蒸着によって形成される。この金属配線２３はアノード側、カソード側の２極で構成される。さらに、この金属配線２３は蓋２７を貫通して、蓋２７の裏面にまで延長されている。光半導体素子１３の各電極の面積は０．１ｍｍ角で、各電極の間隔は０．３ｍｍである。窓２９の裏面まで延長されている一対の金属配線２３の配線幅も同様に０．１ｍｍであって、その両者の間隔も０．３ｍｍである。光半導体素子１３は、その受発光面１７を窓２９と逆方向に向けて、窓２９に直接固定される。光半導体素子１３の電極と金属配線２３とはボンディングワイヤ３５によって接続される。その他、各部品の材料と作製方法については上記の各実施形態と同様なので、その説明は省略する。
本実施形態の光モジュールの動作を簡単に説明する。電気の入出力は窓２９の外部表面の金属配線２３と外部装置（図示しない）に接続する第２の金属配線５７とを電気的に接続することによって行う。また、光の入出力は赤外光を透過する窓２９、および赤外光を透過する基板２１を介して、光半導体素子１３からの発光、もしくは光半導体素子１３で受光される光を外部装置（図示しない）と光学的に接続することによって行う。
本実施形態の光モジュールは、このような構成にすることによって、上記の第１の実施形態で既述された効果を得ることに加えて、これまでの第１〜第８の実施形態の構成と比較して、光の伝播距離が短くなるため、伝播損失が減少し、受発光効率を向上することが出来る。
（第１０の実施形態）
本発明の光半導体装置およびそれを用いた光モジュールにおける、第１０の実施形態の構成を図２０に示す。図２０に示す光半導体装置は、溝５１を有する箱型の筐体２５、平板な蓋２７、筐体と蓋を接合する接合剤３１、受発光面１７を有する光半導体素子１３、金属配線２３、およびボンディングワイヤ３５とで構成されている。図２０は第２の金属配線５７を有する基板２１も描写した光モジュールの構成を示している。
この光半導体素子１３は、光の受発光面１７からの光の入出力が光半導体素子側に向かって行う構造のものである。筐体２５は赤外光を透過する窓の機能を有する。また筐体２５の溝５１の底面には金属配線２３が蒸着によって形成される。金属配線２３は筐体２５を貫通し、筐体２５の裏面にまで延長されている。光半導体素子１３は、その受発光面１７を蓋２７側に向けて、筐体２５の溝５１底面に固定される。光半導体素子１３の電極と金属配線２３はボンディングワイヤ３５によって接続される。その他、各部品の材料と作製方法については上記の各実施形態と同様なので、その説明は省略する。
本実施形態の光モジュールの動作を簡単に説明する。電気の入出力は筐体２５の外部表面の金属配線２３と外部装置（図示しない）に接続する第２の金属配線５７とを電気的に接続することによって行う。また、光の入出力は赤外光を透過する筐体２５および基板２１を介して、光半導体素子１３から発光、もしくは光半導体素子１３で受光される光を外部装置（図示しない）と光学的に接続することによって行う。
本実施形態の光モジュールは、このような構成にすることによって、上記の第１の実施形態で既述された効果を得ることに加えて、第９の実施形態と同様に、第１〜第８の実施形態の構成と比較して、光の伝播距離が短くなるため、伝播損失が減少し、受発光効率を向上することが出来る。
（第１１の実施形態）
本発明の光半導体装置およびそれを用いた光モジュールにおける、第１１の実施形態の構成を図２１に示す。この構成は図６や図８に示した構成のものとほぼ同様であるが、異なるのは、窓２９を有する蓋２７が、筐体２５よりも寸法が大きく、かつＵＶ光を透過することである。また、ＵＶ光を透過するためのＵＶ硬化樹脂６５により基板２１と蓋２７とを接着すると、より強力に接着することが出来る。その他、各部品の材料と作製方法については上記の各実施形態と同様なので、その説明を省略する。
本実施形態の光モジュールの動作について以下に簡単に説明する。電気の入出力は図８の実施形態と同様に、第２の金属配線５７と外部装置（図示しない）を電気的に接続することによって行い、光の入出力も赤外光を透過する窓２９と基板２１とを介して行う。
本実施形態の光モジュールは、このような構成にすることによって、ＵＶ光を基板２１の垂直方向から照射することが可能になる。また、ＵＶ光によりＵＶ硬化樹脂６５が硬化することで、蓋２７と基板２１の良好で均一な接着性を得ることができる。
（第１２の実施形態）
本発明の光半導体装置およびそれを用いた光モジュールにおける、第１２の実施形態の構成を図２２に示す。この構成は図６や図８に示した構成のものとほぼ同様であるが、異なるのは、窓２９を有する蓋２７が、筐体２５よりも寸法が大きく、かつ位置合わせ用マーカ６７を筐体２５の外側に有することである。また、上記の第１１の実施形態と同様に、ＵＶ硬化樹脂６５により基板２１と蓋２７とを接着している。その他、各部品の材料と作製方法については上記の各実施形態と同様なので、その説明は省略する。
本実施形態の光モジュールの動作について以下に簡単に説明する。電気の入出力は図８の実施形態と同様に、第２の金属配線５７と外部装置（図示しない）とを電気的に接続することによって行い、光の入出力も赤外光を透過する窓２９と基板２１とを介して行う。
本実施形態の光モジュールは、このような構成にすることで、位置合わせ用マーカ６７を使用することができるため、光半導体装置と基板２１間の精度の良い固定が可能となる。また、蓋２７の寸法は筐体２５よりも大きいため、光学顕微鏡など比較的低コストの光学装置によっても位置合わせ用マーカ６７を観察、認識することが可能となる。
（第１３の実施形態）
本発明の光半導体装置における、第１３の実施形態の構成を図２３に示す。この光半導体装置は図６の光半導体装置とほぼ同様な構成であるが、異なる点は、窓２９を有する蓋２７の表面に、座ぐり（窪み）６９を設けて段差を作製したことである。なお、この図２３においては、簡単のために、金属配線２３およびボンディングワイヤ３５の描画は省略してある。その他、各部品の材料と作製方法については上記の各実施形態と同様なので、その説明は省略する。座ぐり６９の部分は、窓２９の表面側にダイシングやエッチング処理を施すことにより簡単に作成することが可能である。
本実施形態の光半導体装置は、このような構成にすることによって、座ぐり６９の部分を筐体２５に接合することにより、窓２９を有する蓋２７と筐体２５とを位置精度良く接合することが可能となる。
（第１４の実施形態）
本発明の光半導体装置における、第１４の実施形態の構成を図２４に示す。この光半導体装置は図６のものとほぼ同様な構成であるが、異なる点は、窓２９を有する蓋２７の表面に、フィルタ７１を設けたことである。なお、この図２４においては、簡単のために、金属配線２３およびボンディングワイヤ３５の描画は省略してある。その他、各部品の材料と作製方法については上記の各実施形態と同様なので、その説明は省略する。フィルタ７１は、窓２９の表面に薄膜フィルタを接着することによって設置される。また、フィルタ７１は、例えば、１．５μｍの光と１．３μｍの光とを分離する特性を有するとすることができる。
本実施形態の光半導体装置は、このような構成にすることによって、フィルタ７１を窓２９に接着した蓋２７を筐体２５と接合することにより、光半導体素子１３から発光した光の帯域をフィルタ７１で選択し、あるいはフィルタ７１で選択された波長の光を光半導体素子１３に受光させることができる。
図２４では、フィルタ７１は、窓２９の表面の外側に設けたが、窓２９の内側に設けても良いし、その両側に設けても良い。また、フィルタ７１の作製方法として、接着の他に、多層膜等を窓２９に直接蒸着しても良いし、多層膜等を筐体２５と蓋２７の間に単に挟みこむようにしても簡単に設置することが可能である。また、本発明の光半導体装置に使用可能なフィルタ７１としては、上記の波長分離する機能を持つフィルタの他に、入出力する光の一部を透過、反射するフィルタを用いると、例えば光半導体素子１３がフォトダイオード（ＰＤ）の場合には、一部の光を入力することによって光強度モニタとして機能することができる。また、本発明の光半導体装置に使用可能なフィルタ７１として無反射コーディングのフィルタを使用すれば、窓界面での反射を抑圧することができる。また、これらのフィルタや無反射コート膜は、図１１〜図１４に示す多連の光半導体素子に適用した場合でも、全ての光半導体素子の上にシリンドカルレンズのように一括に設けても良いし、個別に設けても良いし、内蔵する複数個のＬＤやＰＤの目的に応じてレンズ４１をその真上に設けたり、設けなかったりする構造としてもよい。
（その他の実施形態）
なお、本発明の好適な実施形態を具体的な実施例を用いて説明したが、本発明の実施形態は上記の例示に限定されるものではなく、請求の範囲の各請求項に記載の範囲内であれば、その構成部材等の置換、変更、追加、個数の増減、形状の変更等の各種変形は、全て本発明の実施形態に含まれる。例えば、上述した筐体２５は枡形あるいは箱型として説明したが、これに限定されず、例えば、円筒状の桶型などでもよい。
特許文献１に記載の従来例における光半導体装置および光モジュールの構造を示す斜視図である。 特許文献２に記載の従来例における光半導体装置の構造を示す断面図である。 １素子のみの光半導体素子を気密封止した従来の光半導体装置の構造を示す断面図である。 光半導体装置を組み込んだ従来の光モジュールの構造を示す断面図である。 レンズが付いた光半導体装置を組み込んだ従来の光モジュールの構造を示す断面図である。 本発明の第１の実施形態における光半導体装置の構造を示す斜視図である。 本発明の第１の実施形態における光半導体装置の蓋に関する構造を示す上面図である。 本発明の第１の実施形態における光モジュールの構造を示す断面図である。 本発明の第２の実施形態における光モジュールの構造を示す断面図である。 本発明の第３の実施形態における光半導体装置の構造を示す断面図である。 本発明の第４の実施形態における光半導体装置の構造を示す断面図である。 本発明の第４の実施形態における光半導体装置の構造を示す斜視図である。 本発明の第５の実施形態における光半導体装置の構造を示す断面図である。 本発明の第５の実施形態における光半導体装置の構造を示す斜視図である。 本発明の第６の実施形態における光半導体装置の構造を示す断面図である。 本発明の第７の実施形態における光半導体装置の構造を示す断面図である。 本発明の第８の実施形態における光半導体装置の構造を示す断面図である。 本発明の第８の実施形態における光半導体装置において複数の光半導体素子を使用した構造を示す断面図である。 本発明の第９の実施形態における光半導体装置の構造を示す断面図である。 本発明の第１０の実施形態における光半導体装置の構造を示す断面図である。 本発明の第１１の実施形態における光半導体装置の構造を示す断面図である。 本発明の第１２の実施形態における光半導体装置の構造を示す断面図である。 本発明の第１３の実施形態における光半導体装置の構造を示す分解断面図である。 本発明の第１４の実施形態における光半導体装置の構造を示す断面図である。
符号の説明
１１ 光モジュール
１３ 光半導体素子
１５ 光半導体素子アレイ
１７ 受発光面
１９ 光導波路
２１ 基板
２３ 金属配線
２５ 筐体
２７ 蓋
２９ 窓
３１ 接合剤
３３ リードピン
３５ ボンディングワイヤ
３７ 第２の基板
３９ 接着剤
４１ レンズ
５１ 溝
５３ 接合用金属部
５５ 遮光用金属部
５７ 第２の金属配線
５９ 第２のボンディングワイヤ
６１ 台座
６５ 樹脂
６７ マーカ
６９ 座ぐり
７１ フィルタ

Claims (18)

  1. 一方向のみ開口した空隙を有する筐体と、
    光を透過する窓を備え前記筐体の開口部分を塞いで密閉する蓋と、
    受光面もしくは発光面の少なくともいずれかである受発光面を有し、前記筐体の前記空隙内に前記受発光面を前記窓に向けて設置された光半導体素子と、
    前記筐体内部から該筐体外部へ貫通し、該筐体外部表面上に延長して設置される金属配線と
    を具備することを特徴とする光半導体装置。
  2. 前記蓋と前記窓は同一材質により一体に形成され、該窓の周囲に、接合用金属部と、遮光用金属部とが、金属蒸着工程によって形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光半導体装置。
  3. 前記窓は、紫外線を透過する材質で構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の光半導体装置。
  4. 前記金属配線は、前記筐体の外周表面の隣接する少なくとも２面に渡って配置されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の光半導体装置。
  5. 前記筐体の内部に金属配線を有する台座が設置されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の光半導体装置。
  6. 前記光半導体素子は複数の前記受発光面を持つ光半導体素子アレイであることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の光半導体装置。
  7. 前記光半導体素子は前記筐体内に複数個搭載されていることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の光半導体装置。
  8. 前記窓には、前記光半導体素子の前記受発光面に向けてレンズ構造物が一体に形成されていることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の光半導体装置。
  9. 前記光半導体素子の周辺に樹脂がレンズ形状を有して塗布されていることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の光半導体装置。
  10. 前記窓は、傾斜した面を有することを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の光半導体装置。
  11. 一方向のみ開口した空隙を有する筐体と、
    光を透過する窓を有し前記筐体の開放端面と接合する蓋と、
    受光面もしくは発光面の少なくともいずれかである受発光面を有し、前記筐体の空隙と前記蓋で囲まれた高い気密性を有する空隙内で前記窓の表面に設置された光半導体素子と、
    前記窓の表面から前記窓の裏面へ貫通し、該窓の裏面上に延長して設置される金属配線と
    を具備することを特徴とする光半導体装置。
  12. 一方向のみ開口した空隙を有しその底部が光を透過する窓となっている筐体と、
    前記筐体の開放端面と接合する蓋と、
    受光面もしくは発光面の少なくともいずれかである受発光面を有し、前記筐体の空隙と前記蓋で囲まれた高い気密性を有する空隙内で前記筐体の窓の表面に設置された光半導体素子と、
    前記筐体の内部から該筐体の外部へ貫通し、該筐体の外部表面上に延長して設置される金属配線と
    を具備することを特徴とする光半導体装置。
  13. 前記窓を有する前記蓋は、前記筐体の開口端部よりも寸法が大きく、かつ該窓を通じてＵＶ光を透過することを特徴とする請求項１から１２のいずれかに記載の光半導体装置。
  14. 前記窓を有する前記蓋は、前記筐体の開口端部よりも寸法が大きく、かつ該筐体の外側位置に位置合わせ用マーカを有することを特徴とする請求項１から１３のいずれかに記載の光半導体装置。
  15. 前記窓を有する前記蓋は、その表面に、座ぐり部分を設けていることを特徴とする請求項１から１４のいずれかに記載の光半導体装置。
  16. 前記窓を有する前記蓋は、該窓の表面に、フィルタを配設していることを特徴とする請求項１１から１５のいずれかに記載の光半導体装置。
  17. 請求項１から１６のいずれかに記載の光半導体装置と、
    前記金属配線と接続する第２の金属配線を有する基板と、
    前記光半導体装置と前記基板を接着する接着剤と
    を具備することを特徴とする光モジュール。
  18. 前記光半導体装置の入出力光が、前記基板に対して水平方向になるように、該光半導体装置を該基板に搭載したことを特徴とする請求項１７に記載の光モジュール。
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