JP2017092136A - 光素子用パッケージ及びその製造方法と光素子装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】伝送経路全体の特性インピーダンスの整合がとれる新規な構造の光素子用パッケージを提供する。
【解決手段】アイレット１２と、アイレット１２の上に立設する放熱部１４と、アイレット１２に形成された貫通孔１２ａ，１２ｂと、貫通孔１２ａ，１２ｂに封着され、アイレット１２の下側に配置されるリード部２１ａ，２２ａと、アイレット１２の上側に配置されるリード配線部２１ｂ，２２ｂとを備えたリード２１，２２と、リード配線部２１ｂ，２２ｂと放熱部１４との間に配置され、表面に素子搭載パッドＰが形成された絶縁基板５０とを含み、リード配線部２１ｂ，２２ｂが素子搭載パッドＰの外側の絶縁基板５０の上に配置されている。
【選択図】図１０

Description

本発明は、光素子用パッケージ及びその製造方法と光素子装置に関する。
従来、発光素子や受光素子などを搭載するための光素子用ステムがある。光素子用ステムでは、円板状のアイレット上に立設する放熱部の側面に発光素子が搭載され、発光素子はアイレットに封着されたリードに接続される。
特開２００４−１３４６９７号公報 特開２０１１−１３４７４０号公報
後述する予備的事項の欄で説明するように、アイレット上に立設する放熱部の側面に、導体パターンが形成されたセラミックス基板を配置し、導体パターンの近傍に発光素子を搭載することにより、高周波特性を改善する技術が提案されている。
しかし、セラミックス基板上の導体パターンは、はんだを介してリードに接続される。このため、はんだを介する伝送部位は、伝送経路全体の特性インピーダンスを整合させることは困難であり、高周波信号を伝送する上で障害となる部位となる。
伝送経路全体の特性インピーダンスの整合がとれる新規な構造の光素子用パッケージ及びその製造方法と光素子装置を提供することを目的とする。
以下の開示の一観点によれば、アイレットと、前記アイレットの上に立設する放熱部と、前記アイレットに形成された貫通孔と、前記貫通孔に封着され、前記アイレットの下側に配置されるリード部と、前記アイレットの上側に配置されるリード配線部とを備えたリードと、前記リード配線部と前記放熱部との間に配置され、表面に素子搭載パッドが形成された絶縁基板とを有し、前記リード配線部が前記素子搭載パッドの外側の前記絶縁基板の上に配置されている光素子用パッケージが提供される。
また、その開示の他の観点によれば、アイレットと、前記アイレットの上に立設する放熱部と、前記アイレットに形成された貫通孔とを備えた金属基体を用意する工程と、リード部とリード配線部とを備えたリードを用意する工程と、前記リードを前記アイレットの貫通孔に封着して、前記アイレットの下側に前記リード部を配置すると共に、前記アイレットの上側に前記リード配線部を配置する工程と、前記リード配線部と前記放熱部との間に、表面に素子搭載パッドを備えた絶縁基板を配置する工程とを有し、前記リード配線部が前記素子搭載パッドの外側の前記絶縁基板の上に配置されることを特徴とする光素子用パッケージの製造方法が提供される。
以下の開示によれば、光素子用パッケージでは、貫通孔を備えたアイレットの上に放熱部が立設され、アイレットの貫通孔にリードが封着されている。リードは、アイレットの下側に配置されるリード部と、アイレットの上側に配置されるリード配線部とを備える。
さらに、リード配線部と放熱部との間に、表面に素子搭載パッドが形成された絶縁基板が配置され、リード配線部が素子搭載パッドの外側の絶縁基板の上に配置されている。
そして、素子搭載パッドに発光素子が搭載され、発光素子がその外側近傍のリード配線部の接続部にワイヤで接続される。
このため、リード部からリード配線部の接続部まで同じ導体内で高周波信号が伝送されるため、伝送経路で信号が反射することなく、伝送損失を小さくすることができる。これにより、伝送経路全体の特性インピーダンスを整合させることができる。
図１（ａ）及び（ｂ）は予備的事項に係る光素子用パッケージの課題を説明するための斜視図及び部分断面図である。 図２は実施形態の光素子用パッケージに使用される金属基体を示す斜視図である。 図３（ａ）及び（ｂ）は実施形態の光素子用パッケージに使用されるリード部材を示す平面図である。 図４は実施形態の光素子用パッケージの製造方法を説明するための斜視図（その１）である。 図５は実施形態の光素子用パッケージの製造方法を説明するための斜視図（その２）である。 図６（ａ）及び（ｂ）は実施形態の光素子用パッケージの製造方法を説明するための断面図（その３）である。 図７は実施形態の光素子用パッケージの製造方法を説明するための斜視図（その４）である。 図８（ａ）及び（ｂ）は実施形態の光素子用パッケージの製造方法を説明するための斜視図及び断面図（その５）である。 図９は実施形態の光素子用パッケージの製造方法を説明するための斜視図（その５）である。 図１０（ａ）及び（ｂ）は実施形態の光素子用パッケージを示す斜視図及び部分断面図である。 図１１は実施形態の光素子装置を示す斜視図である。 図１２は図１１の光素子装置にレンズキャップ及びファイバーホルダが取り付けられる様子を示す斜視図である。
以下、実施の形態について、添付の図面を参照して説明する。
本実施形態の説明の前に、基礎となる予備的事項について説明する。予備的事項の記載は、発明者の個人的な検討内容であり、公知技術ではない新規な技術内容を含む。
図１（ａ）に示すように、予備的事項に係る光素子用パッケージは、アイレット１００とその上に立設する放熱部１２０とを備えている。アイレット１００にはその厚み方向に貫通する３つの第１〜第３貫通孔１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃが設けられている。
そして、第１〜第３リード１６０ａ〜１６０ｃがガラス１８０によって第１〜第３貫通孔１１０ａ〜１１０ｃにそれぞれ封着されて固定されている。また、第４リード１６０ｄがアイレット１００の下面に抵抗溶接されている。
また、アイレット１００の上に立設する放熱部１２０の側面にセラミックス基板２００が配置されている。セラミックス基板２００の表面には、第１導体パターン２１０及び第２導体パターン２２０と、それらの間の領域に配置された素子搭載パッドＰとが形成されている。第１、第２導体パターン２１０，２２０及び素子搭載パッドＰは、銅めっき層から形成される。
図１（ｂ）は、図１（ａ）の光素子用パッケージのＩ方向からＩＩ方向に向けた断面を合成した部分拡大断面図である。図１（ｂ）に示すように、セラミックス基板２００の裏面にグランドとして機能する金属層２３０が形成されている。金属層２３０は、はんだ３００によって放熱部１２０に接合されている。
また、セラミックス基板２００の表面に形成された第１導体パターン２１０の下端は、第１リード１６０ａの上面に配置されている。そして、第１導体パターン２１０の下端にはんだ３２０が設けられており、第１導体パターン２１０ははんだ３２０を介して第１リード１６０ａに電気的に接続されている。
特に図示されていないが、第２導体パターン２２０においてもはんだ３２０を介して第２リード１６０ｂに電気的に接続されている。図１（ａ）では、第１、第２導体パターン２１０，２２０の下端のはんだ３２０が省略されている。
そして、素子搭載パッドＰに発光素子（不図示）が搭載され、発光素子がワイヤ（不図示）でセラミックス基板２００の表面の第１導体パターン２１０及び第２導体パターン２２０に接続される。
さらに、セラミックス基板２００の前方のアイレット１００の部分にへこみ部１４０が形成されている。へこみ部１４０の底面に受光素子（不図示）が搭載され、受光素子がワイヤ（不図示）によって第２リード１６０ｂに電気的に接続される。
予備的事項の光半導体用パッケージでは、セラミックス基板２００に発光素子が搭載される素子搭載パッドＰが配置され、その両外側に発光素子に接続される第１、第２導体パターン２１０，２２０が配置されている。
このため、発光素子を第１、第２リード１６０ａ，１６０ｂにワイヤで接続する構造に比べて、発光素子と第１、第２導体パターン２１０，２２０とを十分に近づけて配置することができる。
これにより、発光素子と第１、第２導体パターン２１０，２２０とを接続するワイヤの長さを短くすることができるので、伝送経路の伝送損失を小さくすることができる。
しかし、第１、第２リード１６０ａ，１６０ｂははんだ３２０を介してセラミックス基板２００の表面の第１、第２導体パターン２１０，２２０に接続される。はんだ３２０を介する伝送部位は、特性インピーダンスの不整合部分となり、高周波信号が反射するなどして高周波信号を伝送する上で障害となる。
このため、このため、例えば発光用素子に多く用いられるように、特性インピーダンスを２５Ωに設定して、伝送経路全体の特性インピーダンスを整合させることは困難である。
また、予備的事項の光素子用パッケージを製造する際には、まず、放熱部１２０の側面にはんだ３００を形成すると共に、アイレット１００上の第１、第２リード１６０ａ，１６０ｂの上にはんだ３２０を形成する。
さらに、セラミックス基板２００の第１、第２導体パターン２１０、２２０の下端が第１、第２リード１６０ａ，１６０ｂに対応するように、セラミックス基板２００を位置合わせして放熱部１２０の側面に配置する必要がある。
このように、セラミックス基板２００をパッケージ部材に組み込む際に、煩雑な作業を高精度で行う必要があり、コスト高を招いてしまう。
後述する実施形態の光素子用パッケージでは、前述した課題を解消することができる。
（実施形態）
図２〜図９は実施形態の光素子用パッケージの製造方法を説明するための図、図１０は実施形態の光素子用パッケージを示す図である。以下、光素子用パッケージの製造方法を説明しながら、光素子用パッケージの構造について説明する。
最初に、実施形態の光素子用パッケージで使用される金属基体について説明する。図２に示すように、金属基体１０は、円板状のアイレット１２とその上に立設する放熱部１４とから形成される。
放熱部１４は、アイレット１２の中央部上に垂直な側面Ｓ１を備えている。図２の例では、放熱部１４は、半円柱状に形成されているが、立方体又は直方体などであってもよい。
放熱部１４の前方のアイレット１２の部分に底面が傾斜したへこみ部１３が形成されている。
アイレット１２の外周には、位置決め用の一対の三角形状の切り欠き部１２ｘと、方向表示用の四角形状の切り欠き部１２ｙとが設けられている。
金属基体１０は、金型を使用するプレス加工よって金属部材が一体的に成型されて製造される。金属基体１０の材料としては、好適には、鉄又は銅などが使用される。
アイレット１２にはその厚み方向に貫通する３つの第１〜第３貫通孔１２ａ，１２ｂ，１２ｃが設けられている。
さらに、金属基体１０の外面の全体に、下から順に、ニッケル（Ｎｉ）／金（Ａｕ）めっき層（不図示）が形成されている。ニッケル／金めっき層は電解めっきによって形成される。
次に、アイレットの第１〜第３貫通孔１２ａ，１２ｂ，１２ｃにリードを取り付ける方法について説明する。
本実施形態では、アイレット１２の第１、第２貫通孔１２ａ，１２ｂに発光素子用の第１リード及び第２リードが取り付けられる、また、アイレット１２の第３貫通孔１２ｃに受光素子用の第３リードが取り付けられる。
最初に、発光素子用の第１リード及び第２リードを取り付ける方法について説明する。
本実施形態では、前述した予備的事項で説明したセラミックス基板２００の表面の第１、第２導体パターン２１０，２２０の代わりに、リードをアイレット１２の上側に延在させてリード配線部を形成する。
まず、図３（ａ）の平面図に示すように、第１リード２１と第２リード２２とがタイバー２８で連結されたリード部材５を用意する。
第１リード２１は、前述したアイレット１２の下側に配置されるリード部２１ａと、アイレット１２の上側に配置されるリード配線部２１ｂとを備えている。リード配線部２１ｂはその上端側で内側に湾曲して配置された接続部Ｃ１を備えており、リード配線部２１ｂの接続部Ｃ１が連結部２５を介してタイバー２８に接続されている。
また同様に、第２リード２２はアイレット１２の下側に配置されるリード部２２ａと、アイレット１２の上側に配置されるリード配線部２２ｂとを備えている。リード配線部２２ｂはその上端側で内側に湾曲して配置された接続部Ｃ２を備えており、リード配線部２２ｂの接続部Ｃ２が連結部２６を介してタイバー２８に接続されている。
リード部材５のタイバー２８を連結部２５，２６で折り取ることにより、第１リード２１のリード配線部２１ｂ及び第２リード２２のリード配線部２２ｂをタイバー２８から分離することができる。リード部材５の連結部２５，２６の折り取る部分の幅を局所的に細くすることにより容易に折り取ることができる。
このようなリード部材５の形成方法は、まず、薄厚の金属板の上にフォトリソグラフィに基づいてレジストパターンを形成する。さらに、レジストパターンをマスクにして金属板をウェットエッチングによって貫通加工してパターン化する。
これにより、上端側で内側に湾曲するリード配線部２１ｂ，２２ｂを備えた第１、第２リード２１，２２を容易に形成することができる。第１、第２リード２１，２２の材料としては、例えば、鉄（５０％）・ニッケル（５０％）合金が使用される。
図３（ｂ）の断面図に示すように、第１、第２リード２１，２２は薄厚の金属板がパターン化されて形成されるため、それらの断面は四角形状、例えば長方形で形成される。
後述するように、第１リード２１のリード配線部２１ｂ及び第２リード２２のリード配線部２２ｂが予備的事項で説明したセラミックス基板２００の表面の第１導体パターン２１０及び第２導体パターン２２０として機能する。
次いで、図４及び図５に示すように、上記した図３のリード部材５の第１リード２１及び第２リード２２を、図２のアイレット１２の第１貫通孔１２ａ及び第２貫通孔１２ｂに挿通させ、ガラス３０によって封着して固定する。
さらに、図５に示すように、図４のリード部材５のタイバー２８を連結部２５，２６で折り取ることにより、第１リード２１のリード配線部２１ｂ及び第２リード２２のリード配線部２２ｂからタイバー２８を切り離して除去する。これにより、第１リード２１及び第２リード２２が分離されて独立したリードになる。
このように、第１リード２１及び第２リード２２はタイバー２８に連結された状態でアイレット１２の第１、第２貫通孔１２ａ，１２ｂに封着される。このため、第１、第２リード２１，２２の配置ピッチがずれたり、第１、第２リード２１，２２が回転して固定されたりする不具合の発生が防止される。
よって、第１、第２リード２１，２２のリード配線部２１ｂ，２２ｂを設計スペックの位置に精度よく配置することができる。これにより、後述するように、リード配線部２１ｂ，２２ｂが絶縁基板上に配置されて導体パターンとして機能する際に、電気特性の劣化が防止される。
このようにして、アイレット１２の下側に第１リード２１のリード部２１ａが配置され、アイレット１２の上側に第１リード２１のリード配線部２１ｂが配置される。また同様に、アイレット１２の下側に第２リード２２のリード部２２ａが配置され、アイレット１２の上側に第２リード２１のリード配線部２２ｂが配置される。
次いで、図６（ａ）に示すように、第１、第２リード２１，２２の各リード配線部２１ｂ，２２ｂと、アイレット１２上の放熱部１４との間にスペーサ４０を配置し、押圧部材４２でリード配線部２１ｂ，２２ｂをスペーサ４０に押し付ける。リード配線部２１ｂ，２２ｂとスペーサ４０との間のクリアランスＣＬは、例えば、２００μｍ程度に設定される。
これにより、図６（ｂ）に示すように、リード配線部２１ｂ，２２ｂがアイレット１２上の根本部分で放熱部１４側に曲げられて屈曲部Ｂが形成される。このとき同時に、リード配線部２１ｂ，２２ｂの放熱部１４側の側面Ｓ２がスペーサ４０に押し付けられて垂直面になる。
このように、アイレット１２上のリード配線部２１ｂ，２２ｂを押圧部材４２でスペーサ４０に押し付けて塑性変形させる。これにより、リード配線部２１ｂ，２２ｂが多少傾いている場合であっても、リード配線部２１ｂ，２２ｂの側面Ｓ２を垂直に矯正することができる。
次いで、図７に示すように、円柱状の第３リード２３を図５のアイレット１２の第３貫通孔１２ｃ挿通させ、ガラス３０によって封着して固定する。さらに、アイレット１２の下面に第４リード２４を抵抗溶接によって固定する。図７以降では、リード配線部２１ｂ，２２ｂの屈曲部Ｂは省略されて描かれている。
続いて、図８（ａ）及び（ｂ）に示すように、表面に素子搭載パッドＰが形成され、裏面に金属層５２が形成された絶縁基板５０を用意する。図８（ｂ）は図８（ａ）の斜視図のＩＩＩ−ＩＩＩに沿った断面図である。
絶縁基板５０の表面に形成された素子搭載パッドＰに発光素子が搭載される。また、絶縁基板５０の裏面に形成された金属層５２はグランドとして機能する。金属層５０は絶縁基板５０の裏面の全体に形成される。
素子搭載パッドＰ及び金属層５２は、銅などの金属めっき層から形成される。セミアディティブ法を採用する場合は、シード層及びその上の金属めっき層から形成される。
絶縁基板５０の面積は、上記した図７の金属基体１０の放熱部１４の側面Ｓ１の面積に対応している。
絶縁基板５０として、好適には、窒化アルミニウム又は酸化アルミニウムなどのセラミックス基板が使用される。あるいは、絶縁基板５０として、ポリイミドフィルムなどの樹脂フィルムを使用してもよい。
そして、図９に示すように、図７の金属基体１０の放熱部１４の側面Ｓ１にはんだ３２を形成する。続いて、図８の絶縁基板５０を第１、第２リード配線部２１ｂ，２２ｂの側面Ｓ２と、放熱部１４の側面Ｓ１との間の領域に挿入して配置する。
これにより、図１０（ａ）及び（ｂ）に示すように、絶縁基板５０の表面の素子搭載パッドＰがリード配線部２１ｂ，２２ｂ側を向き、裏面の金属層５２が放熱部１４の側面Ｓ１に当接するように、絶縁基板５０が配置される。図１０（ｂ）の部分断面図は、図１０の斜視図のリード配線部２１ｂから放熱部１４までの断面を示している。
さらに、リフロー加熱することによりはんだ３２を溶融させて、絶縁基板５２の裏面の金属層５２をはんだ３２によって金属基体１０の放熱部１４の側面Ｓ１に接合する。これにより、絶縁基板５０の裏面の金属層５２がはんだ３２を介して放熱部１４及びアイレット１２に電気的に接続される。
はんだ３２としては、好適には、金（Ａｕ）／錫（Ｓｎ）系のはんだが使用される。金（Ａｕ）／錫（Ｓｎ）系のはんだは熱伝導率が高いため、発光素子から発する熱を絶縁基板５０からはんだ３２を介して効率よく放熱部１４側に放熱することができる。
金（Ａｕ）／錫（Ｓｎ）系のはんだは比較的融点が高く、リフロー温度は２８０℃〜３００℃である。７００℃程度の加熱処理が必要な銀ろうなどのろう材による接合では、金属基体１０の表面の金層が拡散してしまう。
金（Ａｕ）／錫（Ｓｎ）系のはんだは、各種のはんだの中で比較的リフロー温度が高いが、熱伝導率が高く、かつ金属基体１０の表面の金層が拡散しないため都合がよい。
また、絶縁基板５０の素子搭載パッドＰ側では、素子搭載パッドＰの両外側の絶縁基板５０の上に第１、第２リード２１，２２のリード配線部２１ｂ，２２ｂが配置される。リード配線部２１ｂ，２２ｂは、絶縁基板５０から外側にはみ出さないように配置される。
図１０（ｂ）の部分断面図に示すように、リード配線部２１ｂ，２２ｂは絶縁基板５０の表面に直接接触した状態となっており、両者の間にははんだは形成されない。
前述した図６（ａ）及び（ｂ）で説明したように、アイレット１２の上側に配置されるリード配線部２１ｂ，２２ｂの側面Ｓ２は、放熱部１４側に押圧されて垂直面に矯正されている。しかも、リード配線部２１ｂ，２２ｂと放熱部１４の側面Ｓ１との間隔は、絶縁基板５０の厚みよりも多少狭く設定される。
このため、絶縁基板５０をリード配線部２１ｂ，２２ｂと放熱部１４との間の領域に挿入する際に、絶縁基板５０はリード配線部２１ｂ，２２ｂで押圧されながら挿入される。その結果、図１０（ｂ）の部分断面図に示すように、リード配線部２１ｂ、２２ｂの側面Ｓ２が空気層の隙間なく絶縁基板５０の表面に当接する。
このようにして、はんだを使用することなく、リード配線部２１ｂ、２２ｂを放熱部１４の側面Ｓ１に隙間なく密着させることができる。
このため、リード配線部２１ｂ、２２ｂの側面Ｓ２にはんだを形成する必要がなく、放熱部１４の側面Ｓ１にはんだ３２を形成するだけでよい。しかも、絶縁基板５０をリード配線部２１ｂ，２２ｂと放熱部１４との間に配置する際に、素子搭載パッドＰの両外側にリード配線部２１ｂ，２２ｂが配置されればよいので、高精度な位置合わせも必要としない。
よって、予備的事項の光素子用パッケージに比較して、絶縁基板５０をパッケージ部材に組み込む際の作業を大幅に簡易化することができる。
なお、リード配線部２１ｂ，２２ｂを絶縁基板５０に完全に固定する必要がある場合は、作業が煩雑になるが、リード配線部２１ｂ，２２ｂを絶縁基板５０にはんだなどで固定してもよい。
以上により、実施形態の光素子用パッケージ１が得られる。
図１０（ａ）及び（ｂ）に示すように、実施形態の光素子用パッケージ１は、図２で説明したアイレット１２とその上に立設する放熱部１４とを含む金属基体１０を備えている。アイレット１２には、３つの第１、第２、第３貫通孔１２ａ，１２ｂ，１２ｃが形成されている。
第１貫通孔１２ａには第１リード２１がガラス３０によって封着されて固定されている。第１リード２１は、アイレット１２の下側に延びて配置されたリード部２１ａと、アイレット１２の上側に延びて配置されたリード配線部２１ｂとを備えている。
また、第１リード２１のリード配線部２１ｂは先端側で内側に湾曲して配置された接続部Ｃ１を備えている。
また同様に、第２貫通孔１２ｂには第２リード２２がガラス３０によって封着されて固定されている。第２リード２２は、アイレット１２の下側に延びて配置されたリード部２２ａと、アイレット１２の上側に延びて配置されたリード配線部２２ｂとを備えている。
また同様に、第２リード２２のリード配線部２２ｂは先端側で内側に湾曲して配置された接続部Ｃ２を備えている。
第１リード２１の先端の接続部Ｃ１と、第２リード２２の先端側の接続部Ｃ２とは対向して配置されている。
さらに、アイレット１２の第３貫通孔１２ｃに円柱状の第３リード２３がガラス３０によって封着されて固定されている。また、アイレット１２の下面に第４リード２４が抵抗溶接によって固定されている。
そして、第１、第２リード２１，２２の各リード配線部２１ｂ，２２ｂの側面Ｓ２と、放熱部１４の側面Ｓ１との間に、絶縁基板５０が挿入されて配置されている。絶縁基板５０の表面の中央上部に素子搭載パッドＰが形成され、裏面の全体にグランドとして機能する金属層５２が形成されている。
図１０（ａ）に図１０（ｂ）を加えて参照すると、絶縁基板５０の裏面の金属層５２がはんだ３２によって放熱部１４の側面Ｓ１に接合されている。一方、素子搭載パッドＰの両外側の絶縁基板５０の表面に、第１リード２１のリード配線部２１ｂ及び第２リード２２のリード配線部２２ｂがはんだを介さずに直接接触して配置されている。
素子搭載パッドＰは、リード配線部２１ｂの接続部Ｃ１とリード配線部２２ｂの接続部Ｃ２とが対向する領域に配置されている。
実施形態の光素子用パッケージ１では、第１、第２リード２１，２２をアイレット１２上に延在させて、絶縁基板５０の表面にリード配線部２１ｂ，２２ｂを配置している。また、絶縁基板５０の裏面の全体に金属層５２が配置されている。
このようにして、絶縁基板５０と、その表面のリード配線部２１ｂ，２２ｂと、裏面の金属層５２とによってマイクロストリップ線路が構築されている。マイクロストリップ線路の所要の特性インピーダンスを確保するため、リード配線部２１ｂ，２２ｂは絶縁基板５０の表面内に配置され、絶縁基板５０から外側にはみ出さないように配置される。
本実施形態の光素子用パッケージ１では、前述した予備的事項の構造と違って、リードと導体パターンとをはんだで接続することなく、リード部２１ａ，２２ａを延在させてリード配線部２１ｂ，２２ｂを配置し、導体パターンとして利用している。
このため、リード部２１ａ，２２ａからリード配線部２１ｂ，２２ｂの接続部Ｃ１，Ｃ２まで同じ形状で同じ金属材料の導体内で高周波信号が伝送されるため、信号が反射することなく、伝送損失を小さくすることができる。
このため、特性インピーダンスを２５Ωに設定して、伝送経路全体の特性インピーダンスを整合させることができる。
特性インピーダンスが２５Ωになる各要素のスペックは以下のようになる。
絶縁基板５０（セラミックス基板（誘電率：９））の厚み：０．２ｍｍ
リード配線部２１ｂ，２２ｂの厚み：０．２ｍｍ
リード配線部２１ｂ，２２ｂの幅：０．３６ｍｍ
金属層５２（グランド）の厚み：０．２ｍｍ
これにより、伝送経路全体の特性インピーダンスの整合をとることができる。よって、より高速な電気信号の伝送に対応することが可能になり、１０Ｇｂｐｓ以上の大容量光通信のアプリケーションに対応することができる。
絶縁基板５０としてポリイミドフィルム（誘電率：３．９）を使用して、特性インピーダンスを２５Ωに設定する場合は、絶縁基板５０の誘電率がセラミックス基板（誘電率：９）を使用する場合よりも小さくなる。
このため、絶縁基板５０の誘電率が小さくなる分、絶縁基板５０の厚みを薄くする必要がある。よって、リード配線部２１ｂ，２２ｂと放熱部１４との間隔を狭くする必要があるため、絶縁基板５０の厚みを薄くする必要があると共に、絶縁基板５０を組み込む際に手間がかかって不利になる。
このように、特性インピーダンスを２５Ωに設定する場合、絶縁基板５０として誘電率が比較的大きなセラミックス基板を使用することにより、絶縁基板５０の厚みを０．２ｍｍ程度と比較的厚く確保できる。
これにより、リード配線部２１ｂ，２２ｂと放熱部１４との間隔を十分に確保できるため、絶縁基板５０の組み込みが容易になり、製造上都合がよい。
また、セラミックス基板はポリイミドフィルムよりも熱伝導性が高いため、放熱性の面でも優れている。
次いで、図１０の光素子用パッケージ１に光素子を搭載して光素子装置を構築する方法について説明する。
図１１（ａ）及び（ｂ）に示すように、図１０（ａ）の光素子用パッケージ１の絶縁基板５０の表面の素子搭載パッドＰに、発光素子として半導体レーザ素子６０をダイアタッチ材で固定して搭載する。図１１（ｂ）は図１１の光素子用パッケージ１を正面からみた部分正面図である。
図１１（ｂ）に示すように、半導体レーザ素子６０とその両外側のリード配線部２１ｂ，２２ｂの接続部Ｃ１，Ｃ２とをワイヤボンディング法で形成されるワイヤＷ１，Ｗ２によって接続する。ワイヤＷ１，Ｗ２は金線などから形成される。
また、図１１（ａ）に示すように、光素子用パッケージ１のアイレット１２のへこみ部１３の底面に受光素子としてフォトダイオード６２をダイアタッチ材で固定して搭載する。さらに、フォトダイオード６２と第３リード２４の上面とをワイヤＷ３によって接続する。
以上により、光素子用パッケージ１に半導体レーザ素子６０及びフォトダイオード６２が搭載されて、光素子装置２が得られる。
図１１（ｂ）に示すように、前述したように、光素子装置２では、絶縁基板５０の表面の素子搭載パッドＰの両外側の近傍にリード配線部２１ｂ，２２ｂが配置されている。このため、半導体レーザ素子６０とリード配線部２１ｂ，２２ｂとを十分に近づけて配置することができる。
これにより、半導体レーザ素子６０とリード配線部２１ｂ，２２ｂの接続部Ｃ１，Ｃ２とを接続するワイヤＷ１，Ｗ２の長さを短くすることができるので、伝送経路の伝送損失を小さくすることができる。
また、リード部２１ａ，２２ａを延在させてリード配線部２１ｂ，２２ｂを配置して、導体パターンとして利用しているため、高周波信号が反射することなく、伝送損失を小さくすることができる。
続いて、図１２に示すように、図１１（ａ）の光素子装置２の金属基体１０にレンズキャップ７０が取り付けられる。レンズキャップ７０の先端の中央部に透明ボールレンズ７２が搭載されている。
さらに、同じく図１２に示すように、レンズキャップ７０の上に、ファイバーホルダ８０が取り付けられる。ファイバーホルダ８０の先端の中央部に開口部８０ａが設けられて空洞になっている。
光素子装置２では、前述した図１１（ａ）及び（ｂ）に示すように、第１、第２リード２１，２２の各リード配線部２１ｂ，２２ｂの接続部Ｃ１，Ｃ２からワイヤＷ１，Ｗ２を介して半導体レーザ素子６０に電気信号が供給される。
これにより、半導体レーザ素子６０の上端の発光部から上側に光が出射される。半導体レーザ素子６０から出射される光は、レンズキャップ７０の透明ボールレンズ７２で集光され、ファイバーホルダ８０の開口部８０ａから外部の光ファイバに伝達される。
このとき、半導体レーザ素子６０の下端から出射されるモニタ光がフォトダイオード６２の受光部に入射する。このようにして、半導体レーザ素子６０から出射される光がフォトダイオード６２によってモニタされ、半導体レーザ素子６０の出力が制御される。
実施形態の光素子装置２は、前述した光素子用パッケージ１を使用するため、低い特性インピーダンスで伝送経路全体の整合をとることができ、より高速な電気信号の伝送に対応することが可能になる。
１…光素子用パッケージ、２…光素子装置、５…リード部材、１０…金属基体、１２…アイレット、１２ａ…第１貫通孔、１２ｂ…第２貫通孔、１２ｃ…第３貫通孔、１２ｘ，１２ｙ…切り欠き部、１３…へこみ部、１４…放熱部、２１…第１リード、２１ａ，２２ａ…リード部、２１ｂ，２２ｂ…リード配線部、２２…第２リード、２３…第３リード、２４…第４リード、２５，２６…連結部、２８…タイバー、３０…ガラス、３２…はんだ、４０…スペーサ、４２…押圧部材、５０…絶縁基板、５２…金属層、６０…半導体レーザ素子、６２…フォトダイオード、７０…レンズキャップ、７２…透明ボールレンズ、８０…ファイバーホルダ、８０ａ…開口部、Ｂ…屈曲部、Ｐ…素子搭載パッド、Ｓ１，Ｓ２…側面、Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３…ワイヤ。

Claims (10)

  1. アイレットと、
    前記アイレットの上に立設する放熱部と、
    前記アイレットに形成された貫通孔と、
    前記貫通孔に封着され、前記アイレットの下側に配置されるリード部と、前記アイレットの上側に配置されるリード配線部とを備えたリードと、
    前記リード配線部と前記放熱部との間に配置され、表面に素子搭載パッドが形成された絶縁基板とを有し、
    前記リード配線部が前記素子搭載パッドの外側の前記絶縁基板の上に配置されていることを特徴とする光素子用パッケージ。
  2. 前記絶縁基板の裏面に金属層が形成され、前記金属層がはんだによって前記放熱部に接合されていることを特徴とする請求項１に記載の光素子用パッケージ。
  3. 前記リード配線部は、前記絶縁基板の表面に直接接触していることを特徴とする請求項１又は２に記載の光素子用パッケージ。
  4. 前記絶縁基板はセラミックス基板であり、前記絶縁基板に形成された素子搭載パッド及び金属層は金属めっき層から形成されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の光素子用パッケージ。
  5. 前記リード配線部は、前記アイレット上の根本部分で前記絶縁基板側に屈曲する屈曲部を有し、前記リード配線部の前記絶縁基板側の側面が垂直面になっていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の光素子用パッケージ。
  6. アイレットと、
    前記アイレットの上に立設する放熱部と、

    前記アイレットに形成された貫通孔と、
    前記貫通孔に封着され、前記アイレットの下側に配置されるリード部と、前記アイレットの上側に配置されるリード配線部とを備えたリードと、
    前記リード配線部と前記放熱部の側面との間に配置され、表面に素子搭載パッドが形成された絶縁基板とを有し、
    前記リード配線部が前記素子搭載パッドの外側の前記絶縁基板の上に配置された光素子用パッケージと、
    前記光素子用パッケージの素子搭載パッドに搭載された発光素子と、
    前記発光素子と前記リード配線部とを接続するワイヤと
    を有する光素子装置。
  7. アイレットと、前記アイレットの上に立設する放熱部と、前記アイレットに形成された貫通孔とを備えた金属基体を用意する工程と、
    リード部とリード配線部とを備えたリードを用意する工程と、
    前記リードを前記アイレットの貫通孔に封着して、前記アイレットの下側に前記リード部を配置すると共に、前記アイレットの上側に前記リード配線部を配置する工程と、
    前記リード配線部と前記放熱部との間に、表面に素子搭載パッドを備えた絶縁基板を配置する工程とを有し、
    前記リード配線部が前記素子搭載パッドの外側の前記絶縁基板の上に配置されることを特徴とする光素子用パッケージの製造方法。
  8. 前記絶縁基板を配置する工程において、
    前記絶縁基板の裏面に金属層が形成され、前記金属層がはんだによって前記放熱部に接合され、かつ、前記リード配線部は前記絶縁基板に直接接触することを特徴とする請求項７に記載の光素子用パッケージの製造方法。
  9. 前記リードを前記アイレットの貫通孔に封着する工程において、
    ２本の前記リードの各リード配線部がタイバ―に連結されたリード部材を用意し、前記リード部材の２本のリードを２つの前記貫通孔に封着した後に、前記タイバーを前記リード配線部から分離することを特徴とする請求項７又は８に記載の光素子用パッケージの製造方法。
  10. 前記リードを前記アイレットの貫通孔に封着する工程の後であって、前記絶縁基板を配置する工程の前に、
    前記リード配線部と前記放熱部との間にスペーサを配置し、押圧部材で前記リード配線部を前記スペーサに押し付けて、前記リード配線部の側面を垂直面に矯正する工程を有することを特徴とする請求項７乃至９のいずれか一項に記載の光素子用パッケージの製造方法。
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