JP2007150182A - 光素子用ステムとこれを用いた光半導体装置 - Google Patents

Abstract

【課題】リード電極周縁の突起部との干渉をなくし、高周波伝播損失が少なく、安価な光素子用ステムを構成する。
【解決手段】この発明に係る光素子用ステムは、アイレット１２のパッケージ側表面１２ａの一部にパッケージ側表面１２ａよりも高くなった台状部２０を設け、このアイレット１２の台状部２０の表面上にブロック２２を配設し、ブロック２２の光素子載置面２２ａを台状部２０の側面よりも庇状に突出させ、アイレット１２の透し孔２４に挿入して封止したリード電極１４に近接させるとともに、ブロック２２の光素子載置面２２ａに高周波線路基板３８を配設し、この高周波線路基板３８のＡｕ膜４４とリード電極１４とを電気的に接続したものである。
【選択図】図６

Description

この発明は、光素子用ステムとこれを用いた光半導体装置に係り、特に光通信などにおいて使用される高周波信号を受発信する光素子を載置する光素子用ステムとこれを用いた光半導体装置に関するものである。

近年、通信のブロードバンド化が進展し、光ファイバを用いた公衆通信網の普及に伴って、安価に大量の情報を伝送することが益々求められている。この様な要請に応じて伝送される情報量の増大を図るためには、伝送速度を高めることが必要であり、伝送速度は６００Ｍｂｐｓから２．５Ｇｂｐｓへ、さらには１０Ｇｂｐｓへと次第に高速化されている。
このような光通信用デバイスの通信速度向上を背景として、光通信網が幹線系だけではなく、オフィスや家庭などのアクセス系まで市場が広がり、光送受信器に用いられる発光・受光デバイスは高速かつ安価で効率の高いものが求められている。

光デバイスの多くは、コストを安価に保つために同軸形状をした安価なキャン（ＣＡＮ）パッケージが用いられている。そしてこのようなキャンパッケージにおいても高周波伝播損失の少ないパッケージ構造が求められている。
キャンパッケージの本体はステムと呼ばれ、そのステムはアイレットと呼ばれる金属製の円盤とこのアイレットに設けられた複数の透し孔に封止ガラスによって封止された電気信号を伝播するための棒状の数本のリード電極とアイレットの円盤面上に載置され光素子が接着されるブロックと呼ばれるヒートシンクとで構成されている。
高周波伝播損失をできるだけ少なくするためには、光素子とリード電極との接続をできるだけ短いリード線で行うことが必要である。このためにブロックの一側面上にサブマウントを配置し、このサブマウントの中央部付近に光素子を接着する。またこの光素子の両側または片側のサブマウント上には信号線路が設けられており、光素子の電極と信号線路とを短いリード線で接続するとともに信号線路とリード電極ともまた短いリード線で接続することにより、光素子とリード電極との接続の間での高周波伝播損失を出来るだけ少なくしている。

しかしながら、リード電極に信号が伝播する時の高周波伝播損失を考えると、アイレットの透し孔とリード電極とのガラス封止部における高周波伝播損失はそこにおけるインピーダンスマッチングを適正に行うことにより出来るだけ少なくされているが、アイレットから突出したリード電極の部分ではインピーダンスマッチングを適正に行われ難い場合があった。
リード電極とＧＮＤとなるブロックとの間は比誘電率の小さな空気を介して隔離されているために、アイレットの表面から突出したリード電極の突出部分における高周波伝播損失を出来るだけ少なくするためには、リード電極とブロックとが互いに接触しないでかつ出来るだけ接近するように配置することが必要である。

しかしリード電極とアイレットとはその高周波伝播損失を小さくするために、透し孔に設けられた封止ガラスをアイレットの円盤面と同一平面になるまで透し孔に注入し固体化される。このとき液状の封止ガラスは、リード電極の表面との接触部において、その表面張力により引き上げられ、リード電極の材料のぬれ性に応じたメニスカスを形成し、このメニスカスを保ったままで固体化される。
このために、ブロックをリード電極に近づけたとしても、封止ガラスのメニスカスにより形成されたリード電極周縁の突起部との干渉が生じ、ブロックとリード電極との距離を十分小さくできない場合が生じ、信号の伝送速度が高くなるにつれて高周波伝播損失が大きくなる場合があった。

このようなリード電極とブロックとを所定のインピーダンスに近づけかつリード電極を封止する封止ガラスのメニスカスによる突起部とブロックとの干渉を避ける方法の公知例として、リード電極を貫通させるブロックの同軸孔はアイレットの透し孔よりも小さい径にして形成し、ブロックの同軸孔とアイレットの透し孔とが連結する部位では、ブロックの同軸孔の内面をテーパ面に形成してメニスカスによる突起部との干渉を避けるようにした例が開示されている（例えば、特許文献１ ［０００９］〜［００１３］、ならびに図１、図２及び図３参照）。

また他の公知例としては、アイレットに相当するメタルウォールに透孔を設け、この透孔の外端を大径とし透孔の内端を小径としてこの透孔にリードを挿通させるとともに、透孔内端と透孔外端との境界部に、その境界部に開口する透孔内端の開口部を覆う封止板を設け、透孔外端にガラスを用いて封着しすることにより、リード周囲面にガラスが付着することを防いだパッケージの同軸線路の例がある（例えば、特許文献２ ［００３５］〜［００４２］、ならびに図２参照）。

さらにまた他の公知例として、半導体レーザダイオードの固定面の下方に、ステムベース上に固定されるフォトダイオードの少なくとも一部が入り込む大きさの凹段差を有するステムブロックをステムベースと一体的に形成することが開示されている（例えば、特許文献３）。

さらにまた他の公知例として、ステムに誘電体でマウントされた信号ピンをステム表面に設けられたマイクロストリップ差動線路基板のストリップ差動信号線にロウ付けする例があり、この場合には信号ピンをマウントする誘電体の表面はステム表面よりも低い位置に形成されている（例えば、特許文献４ ［００４９］〜［００５１］、ならびに図５、図６参照）。

特開２００４−１２７９６３号公報 特開平６−２９４５１号公報 特開平０８−１２５２５９号公報 特開２００４−４７８３０号公報

しかしながら、安価な光素子用ステムを提供するためには、その製造工程を簡単にすることがきわめて大切である。上記の公知例に示されるような、例えばアイレットに載置するブロックにおいてリード電極を貫通させる同軸孔を設けリード電極との間隔を精度良く確保したり、さらには同軸孔の内面をテーパ面に形成するなど複雑な形状のブロックを形成することは製造コストの上昇につながるものである。
同様に内径の異なる段付き孔を形成し透孔内端と透孔外端との境界部に封止板を設けることや、凹段差を有するステムブロックをステムベースと一体的に形成することなども製造コストの上昇につながり、場合によっては安価な光素子用ステムの提供が困難なるなどの問題があった。

この発明は上記の問題点を解決するためになされたもので、第１の目的は高周波伝播損失が少なく安価な光素子用ステムを構成することであり、第２の目的は高周波伝播損失が少なく安価な光半導体装置を提供することである。

この発明に係る光素子用ステムは、互いに対向する第１の主面と第２の主面とを有し、この二つの主面を貫通する透し孔と第１の主面の一部に第１の主面よりも高くなった台状部とを有する基板と、この基板の透し孔に挿入され、絶縁体により透し孔の内面と固着されかつ封止されるとともに基板の第１の主面側および第２の主面側に突出したリード電極と、基板の台状部表面上に配設され、リード電極の側面に対向する一側面を有し、この一側面がリード電極の側面に近接するとともに一側面が上記台状部の側面よりも庇状に突出した台座と、この台座の一側面上に配設された誘電体基板とこの誘電体基板の表面上に配設された信号線路とを有し、リード電極と台座との間に配設されるとともにリード電極と信号線路とが電気的に接続された高周波線路基板と、を備えたものである。

この発明に係る光素子用ステムにおいては、基板の第１の主面よりも高くなった台状部を有し、この台状部の上に載置された台座の一側面が台状部の側面よりも庇状に突出しているので、封止ガラスのメニスカスにより形成されたリード電極周縁の突起部と台座との干渉なしに台座の一側面をリード電極に適切に近接させることが出来る。しかも基板に台状部を設ける加工は簡単で、台座の方には複雑な加工を要しない。このため製造コストを低く抑えることが出来る。さらにリード電極と高周波線路基板の信号線路とが電気的に接続されているのでインピーダンス整合の最適化を行いやすい。延いては高周波伝播損失が少なく安価な光素子用ステムを構成することが出来る。

以下の説明においては、光素子用ステムの一例として半導体レーザ用のステムを例にとって説明するが、他の例として受光素子や他の発光素子などに用いてもよい。
実施の形態１．
図１はこの発明の一実施の形態に係るレーザダイオード（以下、ＬＤという）用ステムの正面図である。図２は図１に示されたＬＤ用ステムの平面図である。図３は図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面におけるＬＤ用ステムの断面図である。以下の図において同じ符号は、同じものか相当のものであることを示す。
図１に示されるように、ＬＤ用ステム１０は、基板としてのアイレット１２、このアイレット１２の第１の主面としてのパッケージ側表面１２ａと第２の主面としての外側表面１２ｂとを貫通し、パッケージ側表面１２ａの側と外側表面１２ｂの側に突き出た複数本の棒状のリード電極１４および１６、アイレット１２の外側表面１２ｂに接合された接地リード１８を備えている。さらにＬＤ用ステム１０は、そのアイレット１２のパッケージ側表面１２ａの一部がパッケージ側表面１２ａよりも寸法ｈ１だけ高くなった台状部２０を備え、この台状部２０の表面上に台座としてのブロック２２を備えている。

アイレット１２、リード電極１４、１６、および接地リード１８、およびブロック２２は、例えばコバール（鉄・ニッケル・コバルト合金）で形成されている。
アイレット１２は図２に示されるように、例えば直径がおおよそ５ｍｍの円盤状をなしており厚みが０．７ｍｍ〜１．５ｍｍ程度で、図１に示された台状部２０のパッケージ側表面１２ａからの高さｈ１はおおよそ０．３〜０．４ｍｍ程度である。リード電極１４、１６は直径がおおよそ０．４〜０．５ｍｍ程度の円柱状をなしている。
このような台状部２０を備えたアイレット１２はプレス成形により容易に製造することが可能で、量産性に優れ製造コストを低く抑えることが出来る。
図２に示されるように、アイレット１２の円盤面であるパッケージ側表面１２ａと外側表面１２ｂに直交しかつアイレット１２を貫通する透し孔２４が設けられ、この透し孔２４にリード電極１４、１６が挿入され、絶縁体としての封止ガラス２６で固着され、封止されている。

透し孔２４の直径はおおよそ１ｍｍ程度で、リード電極１４、１６の直径、封止ガラス２６の比誘電率によってリード電極１４、１６が封止ガラス２６によって封止されている部分でのインピーダンス整合が適正に行われ高周波伝播損失が少なくなるように透し孔２４の直径が決定される。
ブロック２２は、その一側面としての光素子載置面２２ａがリード電極１４、１６の円筒面である側面と互いに対向するように設置される。この実施の形態のＬＤ用ステム１０においては、パッケージ側表面１２ａから突出したリード電極１４、１６の突出部分は光素子載置面２２ａに接着されるＬＤとできるだけ短いワイヤで接続できるようにブロック２２の高さの半ばを越える程度の高さを有している。
そして光素子載置面２２ａとリード電極１４、１６の側面とは接触しないようにして、光素子載置面２２ａとリード電極１４、１６の側面との距離ｓを出来るだけ小さくすることが望ましい。これは光素子載置面２２ａとリード電極１４、１６の側面との間には空気のみが存在し、その比誘電率が封止ガラス２６に比べて小さいので、特に信号の伝播速度が１０Ｇｂｐｓになると高周波伝播損失を少なくするためには、距離ｓは０．４ｍｍ以下にすることが望ましい

図３から分かるように、透し孔２４に隣接するアイレット１２の台状部２０の側面２８は二つの透し孔２４の内縁から、わずかに離れている。これはプレス成形で台状部２０を形成するために必要な構成である。
また台状部２０の側面２８は二つの透し孔２４の内縁の共通接線に沿って延在している。ただし、アイレット１２の台状部２０の側面は必ずしも透し孔２４の内縁の共通接線に沿って延在する必要はなく、この台状部２０の上にブロック２２が安定して載置できればよい。
また図３から分かるように、リード電極１４を封止する液状の封止ガラス２６は透し孔２４の長さ一杯に満たされる。このために封止ガラス２６はリード電極１４の表面との接触部においてその表面張力により引き上げられ、リード電極１４の材料のぬれ性に応じたメニスカスを形成し、このメニスカスを保ったままで固体化され、パッケージ側表面１２ａよりも盛り上がった突起部３０を形成する。

しかしながらＬＤ用ステム１０においては、ブロック２２は台状部２０の表面上に載置されているので、ブロック２２の光素子載置面２２ａが台状部２０の側面２８より庇状に突出させることが可能である。このためブロック２２は、封止ガラス２６の突起部３０との干渉することなしに、リード電極１４との距離が適切になるように近接させることができる。光素子載置面２２ａとリード電極１４の側面との距離ｓは、例えば信号の伝播速度が１０Ｇｂｐｓになった場合において必要とされる０．４ｍｍ以下に近接させることが可能となる。これはリード電極１６とブロック２２の側面２２ａとにおいても同様である。 なお、ブロック２２と台状部２０の表面とは、例えばロウ材により接合されている。

このＬＤ用ステム１０においては、アイレット１２のパッケージ側表面１２ａに台状部２０を有し、この上にブロック２２が載置され、ブロック２２の側面２２ａが台状部２０の側面２８より庇状に突出し、リード電極１４、１６にブロック２２の側面２２ａを適切に近接させることが出来る。
このためにパッケージ側表面１２ａに突出しているリード電極１６のインピーダンスが適切に整合され、パッケージ側表面１２ａに突出しているリード電極１６における高周波伝播損失を少なくすることが出来る。

加えてブロック２２の光素子載置面２２ａは台状部２０の側面２８より庇状に突出させることが出来るので、ブロック２２が封止ガラス２６の突起部３０との干渉することなしに、パッケージ側表面１２ａに突出しているリード電極１６とブロック２２とを近接させることができる。よって透し孔２４の長さ一杯に透し孔２４に封入ガラスを注入することが可能で、リード電極１４，１６とアイレット１２との高周波伝播損失を適切に抑制することができる。
さらにパッケージ側表面１２ａに台状部２０を設けるという簡単な構成を採用することにより、アイレット１２はプレス成形により容易に製造することが可能で、量産性に優れ製造コストを低く抑えることが出来るので、ＬＤ用ステム１０は安価に提供できる。

以上のように、この実施の形態に係る光素子用ステムは、互いに対向する第１の主面と第２の主面とを有し、この二つの主面を貫通する透し孔と第１の主面の一部に第１の主面よりも高くなった台状部とを有する基板と、この基板の透し孔に挿入され、絶縁体により透し孔の内面と固着されかつ封止されるとともに基板の第１の主面側および第２の主面側に突出したリード電極と、基板の台状部表面上に配設され、リード電極の側面に対向する一側面を有し、この一側面がリード電極の側面に近接するとともに一側面が上記台状部の側面よりも庇状に突出した台座と、を備えている。
このため、この実施の形態に係る光素子用ステムにおいては、基板の第１の主面よりも高くなった台状部を有し、この台状部の上に載置された台座の一側面が台状部の側面よりも庇状に突出しているので、封止ガラスのメニスカスにより形成されたリード電極周縁の突起部と台座との干渉なしに台座の一側面をリード電極に適切に近接させることが出来る。しかも基板に台状部を設ける加工は簡単で、台座の方には複雑な加工を要しない。このため製造コストを低く抑えることが出来る。延いては高周波伝播損失が少なく安価な光素子用ステムを構成することが出来る。

実施の形態２．
図４はこの発明の一実施の形態に係るＬＤ用ステムの正面図である。図５は図４に示されたＬＤ用ステムの平面図である。図６は図５のＶＩ−ＶＩ断面におけるＬＤ用ステムの断面図である。
図４に示されるように、ＬＤ用ステム３６は、基本的には実施の形態１のＬＤ用ステム１０と同様の構造をしている。このＬＤ用ステム３６がＬＤ用ステム１０と異なる第１の態様は、ＬＤ用ステム１０においては、アイレット１２のパッケージ側表面１２ａから突出したリード電極１４、１６の突出部分がブロック２２の高さの半ばを越える程度の高さを有しているのに対して、このＬＤ用ステム３６においてはパッケージ側表面１２ａから突出したリード電極１４、１６の突出部分３７の、アイレット１２のパッケージ側表面１２ａからの高さが台状部２０の高さをわずかに超える程度の高さしか有していないことである。
ＬＤ用ステム３６がＬＤ用ステム１０と異なる第２の態様は、ブロック２２の光素子載置面２２ａ上に高周波線路基板３８，４０を設け、パッケージ側表面１２ａから突出したリード電極１４、１６の突出部分３７の側面とブロック２２の光素子載置面２２ａとの間に高周波線路基板３８，４０を挟んでに相互に個別に接触させたことである。
ＬＤ用ステム３６のその他の構成はＬＤ用ステム１０と同様である。

図７はこの発明の一実施の形態に係るＬＤ用ステムに用いられる高周波線路基板の平面図である。図８は図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ断面における高周波線路基板の断面図である。
図７および図８において、高周波線路基板３８は誘電体基板４２として、例えばアルミナとか窒化アルミが用いられ、この誘電体基板４２の表面に、例えばスパッタで形成された信号線路としてのＡｕ膜４４が配設されている。信号線路４４の幅ｗはリード電極の直径が０．４ｍｍ〜０．５ｍｍ程度であるのでこれに対応させて０．６ｍｍ〜０．８ｍｍ程度である。また誘電体基板４２の厚みｔは信号線路４４の幅寸法、および誘電体基板の材料の比誘電率により定められるが、信号線路４４の幅寸法が０．６ｍｍ〜０．８ｍｍの場合、おおよそ０．１ｍｍ〜０．２ｍｍ程度である。高周波線路基板３８の長さは、ブロック２２の寸法により適宜定められる。ここでは高周波線路基板３８について説明したが高周波線路基板４０でも同様である。

図４、図５及び図６に示されるように、高周波線路基板３８，４０は、各々が個別にリード電極１４、１６の突出部分３７にＡｕ膜４４が対向するようにブロック２２の光素子載置面２２ａ上に配置され、その裏面の誘電体基板４２がブロック２２の光素子載置面２２ａに接着されている。高周波線路基板３８，４０のＡｕ膜４４はリード電極１４、１６の突出部分３７と接触している。さらにこの実施の形態のように電気的な接続をより安定させるためにリード電極１４、１６の突出部分３７とＡｕ膜４４とが半田４６（または金バンプなど）により接合してもよい。
ブロック２２の光素子載置面２２ａは、実施の形態１のＬＤ用ステム１０における場合と同様に、台状部２０の側面２８より庇状に突出しており、このためブロック２２が封止ガラス２６の突起部３０との干渉することなしに、高周波線路基板３８，４０のＡｕ膜４４はパッケージ側表面１２ａから突出したリード電極１４、１６の突出部分３７と接触させることができる。

ＬＤ用ステム３６では、パッケージ側表面１２ａから突出したリード電極１４、１６の突出部分３７をＬＤ用ステム１０の場合に比べてかなり短くし、さらに高周波線路基板３８，４０のＡｕ膜４４とリード電極１４、１６の突出部分３７とを直結しているので高周波伝播損失を抑制する効果のバラツキが少なく、安定的に高周波伝播損失を少なくすることができる。
加えて、実施の形態１のＬＤ用ステム１０と同様に、ブロック２２の光素子載置面２２ａは台状部２０の側面２８より庇状に突出させることが出来る。このためにブロック２２が封止ガラス２６の突起部３０との干渉することなしに、インピーダンス整合が適切に行われるように誘電体基板４２の厚みが選定された高周波線路基板３８，４０のＡｕ膜４４はパッケージ側表面１２ａから突出したリード電極１４、１６の突出部分３７と接触させることができる。このため、透し孔２４の長さ一杯に透し孔２４に封入ガラスを注入することができるので、リード電極１４，１６とアイレット１２との高周波伝播損失も適切に抑制することができる。

これらの総合効果としてアイレット１２のパッケージ側表面１２ａから突出した突出部分３７に起因する高周波伝播損失を安定的に少なくできる。
さらに、パッケージ側表面１２ａの台状部２０はアイレット１２のプレス成形により簡単に製造することが可能で、量産性に優れ製造コストを低く抑えることが出来るので、ＬＤ用ステム３６は安価に提供できる。
なおこの実施の形態においては、リード電極１４、１６の突出部分３７の、アイレット１２のパッケージ側表面１２ａからの高さが台状部２０の高さをわずかに超える程度の高さしか有していないが、たとえ台状部２０の高さが突出部分３７の、アイレット１２のパッケージ側表面１２ａからの高さよりも高くなったとしても、高周波線路基板３８，４０をアイレット１２のパッケージ側表面１２ａの側に延長させリード電極１４、１６の突出部分３７と互いに接触させるようにすればよいので、台状部２０の高さと突出部分３７の、アイレット１２のパッケージ側表面１２ａからの高さとのどちらが高くなってもかまわない。
またこの実施の形態では高周波線路基板３８，４０を設けたが、場合によっては高周波線路基板３８かまたは高周波線路基板４０のいずれか一方を設けるだけでも良い。

以上のように、この実施の形態に係る光素子用ステムは、互いに対向する第１の主面と第２の主面とを有し、この二つの主面を貫通する透し孔と第１の主面の一部に第１の主面よりも高くなった台状部とを有する基板と、この基板の透し孔に挿入され、絶縁体により透し孔の内面と固着されかつ封止されるとともに基板の第１の主面側および第２の主面側に突出したリード電極と、基板の台状部表面上に配設され、リード電極の側面に対向する一側面を有し、この一側面がリード電極の側面に近接するとともに一側面が台状部の側面よりも庇状に突出した台座と、この台座の一側面上に配設された誘電体基板とこの誘電体基板の表面上に配設された信号線路とを有し、リード電極と台座との間に配設されるとともにリード電極と信号線路とが電気的に接続された高周波線路基板と、を備えたものである。
そして、この実施の形態に係る光素子用ステムにおいては、基板の第１の主面よりも高くなった台状部を有し、この台状部の上に載置された台座の一側面が台状部の側面よりも庇状に突出しているので、封止ガラスのメニスカスにより形成されたリード電極周縁の突起部と台座との干渉なしに台座の一側面をリード電極に適切に近接させることが出来る。しかも基板に台状部を設ける加工は簡単で、台座の方には複雑な加工を要しない。このため製造コストを低く抑えることが出来る。延いては高周波伝播損失が少なく安価な光素子用ステムを構成することが出来る。

実施の形態３．
図９はこの発明の一実施の形態に係るＬＤ用ステムの正面図である。図１０は図９に示されたＬＤ用ステムの平面図である。図１１は図１０のＸＩ−ＸＩ断面におけるＬＤ用ステムの断面図である。
図９に示されるように、ＬＤ用ステム５０は、基本的には実施の形態２のＬＤ用ステム３６と同様の構造をしている。このＬＤ用ステム５０がＬＤ用ステム３６と異なる第１の態様は、ＬＤ用ステム３６においてはアイレット１２のパッケージ側表面１２ａから突出したリード電極１４、１６の突出部分３７がアイレット１２のパッケージ側表面１２ａから台状部２０の高さをわずかに超える程度の高さを有していたのに対して、ＬＤ用ステム５０においてはアイレット１２のパッケージ側表面１２ａから突出したリード電極１４、１６の突出部分５２が台状部２０の高さよりも低い高さしか有していない点である。
さらにＬＤ用ステム５０がＬＤ用ステム３６と異なる第２の態様は、ＬＤ用ステム３６が個別に高周波線路基板３８，４０を突出部分３７の側面とブロック２２の光素子載置面２２ａとの間に挟んで相互に接触させた構成であるのに対して、ＬＤ用ステム５０では個別に高周波線路基板３８，４０を突出部分５２の先端面に重ねて載置したことである。

ＬＤ用ステム５０のその他の構成はＬＤ用ステム３６と同様である。
図９、及び図１１において示されるように、アイレット１２のパッケージ側表面１２ａから突出したリード電極１４、１６の突出部分５２の高さｈ２は台状部２０の高さｈ１よりも低い高さを有し、ｈ２は例えば０．１ｍｍ程度である。このｈ２が０．１ｍｍ程度という値は、透し孔２４の長さ一杯に透し孔２４に封入ガラスを注入しても表面張力により突出部分５２の先端面を越えて封止ガラス２６が引き上げられない程度の高さである。
高周波線路基板３８，４０は、各々が個別にリード電極１４、１６の突出部分５２の先端面と重なり、先端面上に載置されるように、ブロック２２の光素子載置面２２ａに接着されている。そして突出部分５２の先端面と高周波線路基板３８，４０のＡｕ膜４４とが例えば半田４６（または金バンプなど）により接合されている。

ＬＤ用ステム５０では、パッケージ側表面１２ａから突出したリード電極１４、１６の突出部分５２はＬＤ用ステム３６の突出部分３７に比べてさらに短くなっている。このために、ＬＤ用ステム５０の突出部分５２における高周波伝播損失はＬＤ用ステム３６の突出部分３７に比べてさらに少なくなっている。
またリード電極１４、１６の突出部分５２が高周波線路基板３８，４０のＡｕ膜４４と、例えば半田４６により接合されているので、高周波伝播損失を抑制する効果のバラツキが少なく、ＬＤ用ステム３６よりもさらに安定的に高周波伝播損失を少なくすることができる。
加えて、ＬＤ用ステム３６と同様に、ブロック２２が封止ガラス２６の突起部３０と干渉することなしに、高周波線路基板３８，４０をリード電極１４、１６の突出部分５２の先端面と重ねることができる。このために透し孔２４の長さ一杯に透し孔２４に封入ガラスを注入することができるので、リード電極１４，１６とアイレット１２との高周波伝播損失を適切に抑制することができる。加えてリード電極１４，１６の先端部分が台状部２０の高さよりも低い場合には、リードと干渉することなく光素子載置面２２ａをプレスすることにより位置矯正することができる。このプレスによる位置矯正によって光素子載置面２２ａの位置精度ばらつきを向上させることができ、また、このプレスによって光素子載置面２２ａの凹凸を矯正することもできるので、部品の安定実装が可能となる。
これらの総合効果としてアイレット１２のパッケージ側表面１２ａから突出した突出部分５２に起因する高周波伝播損失を安定的にさらに少なくできる。

さらにまたブロック２２の光素子載置面２２ａは台状部２０の側面２８より庇状に突出させることが出来るので、ブロック２２が封止ガラス２６の突起部３０と干渉することなしに、高周波線路基板３８，４０をリード電極１４、１６の突出部分５２の先端面と重ねることができるとともに、リード電極１４、１６の突出部分５２の先端面に載置させるという工程の故に、それほど厳しい寸法精度の要求なしに高周波線路基板３８，４０をリード電極１４、１６の突出部分５２の先端面に重ねて載置させることができる。このため製造上の自由度がさらに高くなるので、実施の形態２において示されたリード電極１４、１６の突出部分３７とブロック２２との間に高周波線路基板３８，４０を挟み込むＬＤ用ステム３６よりも安価な製造コストで製造が可能となる。
なおこの実施の形態３では、リード電極１４、１６の突出部分５２が台状部２０の高さよりも低い場合について説明したが、場合によっては台状部２０の高さよりも突出部分５２の、アイレット１２のパッケージ側表面１２ａからの高さが高くなってもかまわない。
また、この実施の形態３では、ＬＤ用ステム５０では個別に高周波線路基板３８，４０を突出部分５２の先端面に重ねて載置した場合について説明したが、高周波線路基板３８，４０をリード電極１４、１６の突出部分５２の先端面に重ねて載置するのではなく、先端面よりも上にあってリード電極１４、１６の外周の外側に、突出部分５２の先端面と重ならないように配置してもかまわない。

以上のように、この実施の形態に係る光素子用ステムは、台座の一側面上に配設され誘電体基板とこの誘電体基板の表面上に配設された信号線路とを有し、前記リード電極と上記信号線路とが電気的に接続された高周波線路基板をさらに備え、第一の主面側に突出したリード電極の先端面に対向する上記高周波線路基板の側面が突出したリード電極の先端面上に配設されたものである。
また、台座の一側面上に配設され誘電体基板とこの誘電体基板の表面上に配設された信号線路とを有し、リード電極と信号線路とが電気的に接続された高周波線路基板をさらに備え、第一の主面側に突出したリード電極の先端面に対向する高周波線路基板の側面が突出したリード電極の先端面に重ねて配設されたものである。
そして、この実施の形態に係る光素子用ステムにおいては、基板の第１の主面側に突出したリード電極の高周波伝播損失を安定的にさらに少なくすることができるので、高周波伝播損失が安定的にさらに少なく、さらに安価な光素子用ステムを構成することが出来る。
なお実施の形態１から３の説明において、リード電極は２本、接地リードは１本の構成を例に説明したが、これらの本数は、ここに説明した本数には限らない。リード電極を１本にする場合もあるし、接地リードを接地しない場合もある。

実施の形態４．
図１２はこの発明の一実施の形態に係る光半導体装置の正面図である。図１３は図１２に示された光半導体装置の平面図である。図１４はこの発明の一実施の形態に係る光半導体装置の正面図である。図１５は図１４に示された光半導体装置の平面図である。図１６はこの発明の一実施の形態に係る光半導体装置の正面図である。図１７は図１６に示された光半導体装置の平面図である。
なおこの実施の形態４においては光半導体装置としてＬＤ装置を例として説明するが、受光装置や他の発光装置でもよい。
また、各ＬＤ装置に使用する光素子用ステムのパッケージ側表面１２ａにはパッケージ用のキャップが配設されるが、図１２〜図１７はこれを取り外した状態を示していて、キャップは図示していない。

図１２及び図１３に示された光半導体装置としてのＬＤ装置５５は実施の形態１のＬＤ用ステム１０にＬＤチップを搭載したものである。
図１２及び図１３において、ＬＤ用ステム１０のブロック２２の光素子載置面２２ａの中央部、すなわちリード電極１４、１６の間に挟まれ、光素子載置面２２ａの高さ方向の中央部に、サブマウント５８が接合される。
サブマウント５８にはメタライズパターン６２とこのメタライズパターン６２に隣接してもう一つのメタライズパターン６４が配設されている。ＬＤチップ６０はメタライズパターン６２の上に接着され、メタライズパターン６２と電気的に接続されている。また一方ＬＤチップ６０はメタライズパターン６４とはワイヤ６６ａで接続されている。
サブマウント５８は窒化アルミやシリコンカーバイトなどで形成され、このサブマウント５８のメタライズパターン６２及び６４は、例えばスパッタによるＡｕ膜で形成されている。そしてサブマウント５８とメタライズパターン６２及び６４とによりインピーダンス整合された高周波線路基板を形成している。

例えばリード電極１４を低電位側とし、リード電極１６を高電位側とすると、サブマウント５８上に設けられたＬＤチップ６０の高電位側端子（図示せず）とメタライズパターン６４とをできるだけ短いワイヤ６６ａで接続することにより高周波伝播損失を少なくしている。またＬＤチップ６０の低電位側電極（図示せず）はメタライズパターン６２の上に直接導電的に接着することにより高周波伝播損失を少なくしている。
さらにメタライズパターン６２とリード電極１４とを、またメタライズパターン６４とリード電極１６とを、それぞれできるだけ短くかつ多数本のワイヤ６６ｂで接続することにより高周波伝播損失を少なくしている。
そして、ＬＤ用ステム１０ではパッケージ側表面１２ａに突出しているリード電極１４および１６のインピーダンスが適切に整合され、パッケージ側表面１２ａに突出しているリード電極１４および１６における高周波伝播損失を少なくしている。従ってＬＤチップ６０は高周波伝播損失が少ない状態でリード電極１４および１６と接続されている。またＬＤ用ステム１０は安価に提供できるので、ＬＤ装置５５を安価に構成することができる。
このため、ＬＤ装置５５においては、ＬＤ用ステム１０を用いることにより、高周波伝播損失が少なく安価な構成にすることができる。

また図１４及び図１５に示された光半導体装置としてのＬＤ装置７０は実施の形態２のＬＤ用ステム３６にＬＤチップを搭載したものである。
ＬＤ装置７０においても、ブロック２２の光素子載置面２２ａの中央部に、サブマウント５８が接合され、サブマウント５８にはメタライズパターン６２とメタライズパターン６４が配設され、メタライズパターン６２上に導電的にＬＤチップ６０が接着されるとともにＬＤチップ６０とメタライズパターン６４とはワイヤ６６ａで接続されている。
サブマウント５８上に設けられたＬＤチップ６０の高電位側端子（図示せず）とメタライズパターン６４とをできるだけ短いワイヤ６６ａで接続することにより高周波伝播損失を少なくしている。またＬＤチップ６０の低電位側はメタライズパターン６２の上に直接導電的に接着することにより高周波伝播損失を少なくしている。このサブマウント５８の構成はＬＤ装置５５と同様である。
さらにＬＤ装置７０においては、メタライズパターン６２と高周波線路基板３８とを、またメタライズパターン６４と高周波線路基板４０とを、それぞれ多数本のできるだけ短かいワイヤ６６ｂで接続することにより、メタライズパターン６２とリード電極１４との間の高周波伝播損失およびメタライズパターン６４とリード電極１６との間の高周波伝播損失をさらに少なくしている。加えてＬＤ用ステム３６を用いることによりアイレット１２のパッケージ側表面１２ａから突出した突出部分３７に起因する高周波伝播損失を安定的に少なくできる。従ってＬＤチップ６０は高周波伝播損失が少ない状態でリード電極１４および１６と接続されている。またＬＤ用ステム３６は安価に提供できるので、ＬＤ装置７０を安価に構成することができる。
このために、ＬＤ装置７０においては高周波伝播損失が安定的に少なく、安価な構成にすることができる。

また図１６及び図１７に示された光半導体装置としてのＬＤ装置７５は実施の形態３のＬＤ用ステム５０にＬＤチップを搭載したものである。
ＬＤ装置７５においても、ブロック２２の光素子載置面２２ａの中央部に、サブマウント５８が接合され、サブマウント５８にはメタライズパターン６２とメタライズパターン６４が配設され、メタライズパターン６２上に導電的にＬＤチップ６０が接着されるとともにＬＤチップ６０とメタライズパターン６４とはワイヤ６６ａで接続されている。
サブマウント５８上に設けられたＬＤチップ６０の高電位側端子（図示せず）とメタライズパターン６４とをできるだけ短いワイヤ６６ａで接続することにより高周波伝播損失を少なくしている。またＬＤチップ６０の低電位側はメタライズパターン６２の上に直接導電的に接着することにより高周波伝播損失を少なくしている。このサブマウント５８の構成はＬＤ装置５５と同様である。
さらにＬＤ装置７５においても、メタライズパターン６２と高周波線路基板３８とを、またメタライズパターン６４と高周波線路基板４０とを、それぞれ多数本のできるだけ短かいワイヤ６６ｂで接続することにより、メタライズパターン６２とリード電極１４との間の高周波伝播損失およびメタライズパターン６４とリード電極１６との間の高周波伝播損失をさらに少なくしている。加えてＬＤ用ステム５０を用いることによりアイレット１２のパッケージ側表面１２ａから突出した突出部分５２に起因する高周波伝播損失を安定的にさらに少なくできる。従ってＬＤチップ６０は高周波伝播損失が少ない状態でリード電極１４および１６と接続されている。また、ＬＤ用ステム５０はＬＤ用ステム３６よりも安価に提供できるので、ＬＤ装置７０よりもさらに安価な構成にすることができる。
このためにＬＤ装置７５においては高周波伝播損失が安定的にさらに少なく、より安価な構成にすることができる。

以上のように、この実施の形態に係る光半導体装置は、互いに対向する第１の主面と第２の主面とを有し、この二つの主面を貫通する透し孔と第１の主面の一部に第１の主面よりも高くなった台状部とを有する基板と、この基板の透し孔に挿入され、絶縁体により透し孔の内面と固着されかつ封止されるとともに基板の第１の主面側および第２の主面側に突出したリード電極と、基板の台状部表面上に配設され、リード電極の側面に対向する一側面を有し、この一側面が前記リード電極の側面に近接するとともに一側面が台状部の側面よりも庇状に突出した台座と、この台座に配設されるとともに信号端子を有しこの信号端子とリード電極とが接続された光素子と、を備え、高周波伝播損失が少なく安価な光半導体装置を提供することができる。
また、互いに対向する第１の主面と第２の主面とを有し、この二つの主面を貫通する透し孔と第１の主面の一部に第１の主面よりも高くなった台状部とを有する基板と、この基板の透し孔に挿入され、絶縁体により透し孔の内面と固着されかつ封止されるとともに基板の第１の主面側および第２の主面側に突出したリード電極と、基板の台状部表面上に配設され、リード電極の側面に対向する一側面を有し、この一側面がリード電極の側面に近接するとともに一側面が上記台状部の側面よりも庇状に突出した台座と、この台座の一側面上に配設された誘電体基板とこの誘電体基板の表面上に配設された信号線路とを有し、リード電極と台座との間に配設されるとともにリード電極と信号線路とが電気的に接続された高周波線路基板と、台座に配設されるとともに信号端子を有しこの信号端子と光素子用ステムのリード電極とが接続された光素子を備えたもので、高周波伝播損失が少なく安価な光半導体装置を提供することができる。
この実施の形態に係るＬＤ装置、特にアイレット１２のパッケージ側表面１２ａから突出したリード電極１４、１６を高周波基板３８，４０に半田付けしたＬＤ用ステムを使用したＬＤ装置のアイパターンは、アイレット１２のパッケージ側表面１２ａに台状部２０を備えていない従来のＬＤ用ステムを使用した従来のＬＤ装置のアイパターンに比べて、ジッタの少ないアイパターンを得ることができるという試験の結果を得ている。従ってこの実施の形態に係るＬＤ装置においては従来のＬＤ装置に比べてより長い伝送距離を得ることができる。
なお以上の説明では、ＬＤ装置を例として説明したが、他の発光装置や受光装置においても同様の効果を有する。

以上のように、この発明に係る光素子用ステムおよび光半導体装置は、光通信などにおいて使用される光素子用ステムとこれを用いた光半導体装置に適している。

この発明の一実施の形態に係るＬＤ用ステムの正面図である。 図１に示されたＬＤ用ステムの平面図である。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面におけるＬＤ用ステムの断面図である。 この発明の一実施の形態に係るＬＤ用ステムの正面図である。 図４に示されたＬＤ用ステムの平面図である。 図５のＶＩ−ＶＩ断面におけるＬＤ用ステムの断面図である。 この発明の一実施の形態に係るＬＤ用ステムに用いられる高周波線路基板の平面図である。 図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ断面における高周波線路基板の断面図である。 この発明の一実施の形態に係るＬＤ用ステムの正面図である。 図９に示されたＬＤ用ステムの平面図である。 図１０のＸＩ−ＸＩ断面におけるＬＤ用ステムの断面図である。 この発明の一実施の形態に係る光半導体装置の正面図である。 図１２に示された光半導体装置の平面図である。 この発明の一実施の形態に係る光半導体装置の正面図である。 図１４に示された光半導体装置の平面図である。 この発明の一実施の形態に係る光半導体装置の正面図である。 図１６に示された光半導体装置の平面図である。

符号の説明

１２ａ パッケージ側表面、 １２ｂ 外側表面、 ２４ 透し孔、 ２０ 台状部、 １２ アイレット、 ２６ 封止ガラス、 １４、１６ リード電極、 ２２ ブロック、 ２２ 光素子載置面、 ４２ 誘電体基板、 ４４ Ａｕ膜、 ３８，４０ 高周波線路基板、 ６０ ＬＤチップ。

Claims (3)

1. 互いに対向する第１の主面と第２の主面とを有し、この二つの主面を貫通する透し孔と上記第１の主面の一部に第１の主面よりも高くなった台状部とを有する基板と、
   この基板の透し孔に挿入され、絶縁体により上記透し孔の内面と固着されかつ封止されるとともに上記基板の第１の主面側および第２の主面側に突出したリード電極と、
   上記基板の上記台状部表面上に配設され、上記リード電極の側面に対向する一側面を有し、この一側面が前記リード電極の側面に近接するとともに上記一側面が上記台状部の側面よりも庇状に突出した台座と、
   この台座の上記一側面上に配設された誘電体基板とこの誘電体基板の表面上に配設された信号線路とを有し、上記リード電極と上記台座との間に配設されるとともに上記リード電極と上記信号線路とが電気的に接続された高周波線路基板と、
   を備えた光素子用ステム。
2. 第一の主面側に突出したリード電極の先端面に対向する上記高周波線路基板の側面が前記先端面上に配設されたことを特徴とする請求項１記載の光素子用ステム。
3. 請求項１または２のいずれか１項に記載の光素子用ステムの台座に配設されるとともに信号端子を有しこの信号端子と上記光素子用ステムのリード電極とが接続された光素子をさらに備えた光半導体装置。

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