JP2017152557A - 光半導体素子収納用パッケージおよび光半導体装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 動作信頼性が高く気密性に優れた光半導体素子収納用パッケージおよび光半導体装置を提供すること。【解決手段】 本発明の光半導体素子収納用パッケージ１は、第１面に光半導体素子が載置される載置部を有する基体２と、基体２の第１面の外周部に載置部を囲繞するように取着され、側部４に、入出力端子５の取付部を有し、光半導体素子が入出力する光を通す貫通孔６が設けられた枠体３と、取付部に嵌着された、枠体３の内外を電気的に導通する線路導体を有する絶縁体から成る入出力端子５と、枠体３の上面に外周部が取着される金属製の蓋体７であって、平面視したときに枠体３の内側の領域において、基体２に対向する第１面、または第１面と反対側の第２面もしくは第１面と第２面との両方に、複数の平行な溝８が設けられており、複数の平行な溝８が延びている方向が、貫通孔６の中心軸線１８の方向と直交する蓋体７と、を具備する。【選択図】 図１

Description

本発明は、光半導体素子を収納する光半導体素子収納用パッケージおよび光半導体装置に関し、特に内部に収容する光半導体素子を正常かつ安定に作動させ、気密性に優れた半導体素子収納用パッケージおよび光半導体装置に関する。

ＬＤ（レーザダイオード）、ＰＤ（フォトダイオード）に代表される光半導体素子は、光半導体素子と外部の信号配線とを電気的に接続するために、また、光半導体素子と外部の光ファイバとを光接続するために光半導体素子収納用パッケージ（以下、単にパッケージともいう）に収納される。また、光半導体素子は、光半導体素子自体を保護するためにパッケージに収納される。

従来の光半導体素子を収納するための光半導体素子収納用パッケージは、基体、枠体および入出力端子で構成され、内部空間に光半導体素子を収容する容器として使用される。基体は、鉄（Ｆｅ）−ニッケル（Ｎｉ）−コバルト（Ｃｏ）合金等の金属から成り、基体の上面に光半導体素子が載置される載置部が形成される。その外周部には、載置部を囲繞するようにして接合された枠体が立設される。この枠体は、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等の金属から成り、基体に銀（Ａｇ）−銅（Ｃｕ）ロウ等のロウ材を介してロウ付けされる。枠体は、側部の下側に切欠きから成る入出力端子を取り付けるための取付部が形成される。そして、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）質焼結体等のセラミックスから成る入出力端子が枠体の取付部、および基体にＡｇ−Ｃｕロウ等のロウ材を介してロウ付けされる。

そして、載置部に光半導体素子を載置し、ボンディングワイヤ等で光半導体素子の電極と入出力端子に被着形成されているメタライズ配線層とを電気的に接続する。この後、枠体の上面にＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金やＦｅ−Ｎｉ合金等の金属製の板体からなる蓋体の外周部をシーム溶接法やレーザ溶接法等の溶接法によって接合し、基体、枠体および蓋体から成る容器内部に光半導体素子を収容し気密に封止することによって製品としての光半導体装置となる（例えば、特許文献１参照）。

特開２００６−６６８６７号公報

しかしながら、従来の構成においては、枠体の上面に蓋体の外周部をシーム溶接法やレーザ溶接法等の溶接法で接合した際に、溶接時の熱が蓋体、枠体および入出力端子に伝わって蓋体、枠体および入出力端子がそれぞれの熱膨張係数に応じて熱膨張する。このため、枠体および入出力端子に蓋体との熱膨張量の相違に起因する熱応力が発生するとともにパッケージが変形し、内部に収納される光半導体素子が入出力する光の光軸が変位する。このことによって、光半導体素子と外部の光ファイバとの光接続の効率が低下する場合がある。また、熱応力が発生することにより、枠体に取り付けられたセラミック製の入出力端子にクラックや割れ等が発生してパッケージ内部を気密に保持できなくなる。その結果、パッケージの気密封止の信頼性が低くなり、パッケージ内部に収容する半導体素子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場合がある。

従って、本発明の目的は、入出力端子を破損し難くし、気密性に優れた光半導体素子収
納用パッケージおよび光半導体装置を提供することにある。

本発明の一つの態様の光半導体素子収納用パッケージは、第１面に光半導体素子が載置される載置部を有する金属製の基体と、該基体の前記第１面の外周部に前記載置部を囲繞するように取着され、側部に、入出力端子の取付部を有し、前記光半導体素子が入出力する光を通す貫通孔が設けられた金属製の枠体と、前記取付部に嵌着された、前記枠体の内外を電気的に導通する線路導体を有する絶縁体から成る入出力端子と、前記枠体の上面に外周部が取着される金属製の蓋体であって、平面視したときに前記枠体の内側の領域において、前記基体に対向する第１面、または該第１面と反対側の第２面もしくは前記第１面と前記第２面との両方に、複数の平行な溝が設けられており、該複数の平行な溝が延びている方向が、前記貫通孔の中心軸線の方向と直交する蓋体と、を具備することを特徴とする。

本発明の一つの態様の光半導体装置は、上記の光半導体素子収納用パッケージと、前記載置部に載置されるとともに前記線路導体に電気的に接続された光半導体素子とを具備していることを特徴とする。

本発明の一つの態様の光半導体素子収納用パッケージによれば、平面視したときに枠体の内側の領域において、蓋体の基体に対向する第１面、または第１面と反対側の第２面もしくは第１面と第２面との両方に、複数の平行な溝が設けられている。この枠体の上面に蓋体の外周部をシーム溶接法やレーザ溶接法等の溶接法で接合した際に、溶接時の熱が蓋体、枠体および入出力端子に伝わって蓋体、枠体および入出力端子がそれぞれの熱膨張係数に応じて熱膨張する。このように熱膨張したとしても、溝の底部に位置する薄肉部が適度に変形して弾性的に作用し、枠体および入出力端子に蓋体との熱膨張差に起因する熱応力が加わるのを抑制できる。その結果、セラミック製の入出力端子にクラックや割れ等が発生するのを有効に抑制し、パッケージ内部を気密に保持することができ、パッケージ内部に収容する光半導体素子を長期間わたり正常、かつ安定に作動させることができる。

また、複数の平行な溝が延びている方向が、光半導体素子が入出力する光を通す貫通孔の中心軸線の方向と直交する。このことから、蓋体が特に光軸の方向に適度に変形することによって、枠体が光軸の方向に変形することを抑制し、光半導体素子が入出力する光の光軸の変位を抑制することができる。さらに、溝が複数であることから、蓋体の溝が延びている方向の機械的強度を向上させることができる。また、蓋体が変形する箇所を分散させることができる。このため、１箇所が大きく変形して蓋体が破損したり気密が破れることを抑制することができる。

このように本発明によれば、光半導体素子が入出力する光の光軸の変位を抑制することによって光半導体素子を正常かつ安定に作動させ、動作信頼性を高めるとともに、入出力端子を破損し難くし、気密性に優れた光半導体素子収納用パッケージおよび光半導体装置を提供することができる。また本発明の光半導体装置は、上記本発明の光半導体素子収納用パッケージと、載置部に載置されるとともに入出力端子に電気的に接続された光半導体素子と、枠体の上面に取着された蓋体とを具備していることにより、上記本発明の光半導体素子収納用パッケージを用いた信頼性の高いものとなる。

本発明の第１の実施形態である光半導体素子収納用パッケージ１の構成を示す外観斜視図である。 本発明の第１の実施形態である光半導体素子収納用パッケージ１の構成を示す分解斜視図である。 本発明の第１の実施形態である光半導体素子収納用パッケージ１の構成を示す平面透視図である。 本発明の第１の実施形態である光半導体素子収納用パッケージ１の、光半導体素子１１を収納する前の構成を示す外観斜視図である。 本発明の第１の実施形態である光半導体素子収納用パッケージ１の、光半導体素子１１を収納する前の構成を示す平面図である。 本発明の第１の実施形態である光半導体素子収納用パッケージ１の、光半導体素子１１を収納する前の構成を示す断面図である。 本発明の第１の実施形態である光半導体素子収納用パッケージ１が備える蓋体７の蓋体第２面２０側の構成を示す平面図である。 本発明の第１の実施形態である光半導体素子収納用パッケージ１が備える蓋体７の蓋体第１面２１側の構成を示す平面図である。 本発明の第１の実施形態である光半導体素子収納用パッケージ１が備える蓋体７の、複数の平行な溝８が延びている方向と直交する方向Ａに平行な断面の断面図である。 本発明の第１の実施形態である光半導体素子収納用パッケージ１が備える蓋体７の、複数の平行な溝が延びている方向Ｂに平行な断面の断面図である。 本発明の第２の実施形態である光半導体素子収納用パッケージ１の構成を示す外観斜視図である。 本発明の第２の実施形態である光半導体素子収納用パッケージ１が備える蓋体７の蓋体第２面２０側の構成を示す平面図である。 本発明の第２の実施形態である光半導体素子収納用パッケージ１が備える蓋体７の蓋体第１面２１側の構成を示す平面図である。 本発明の第２の実施形態である光半導体素子収納用パッケージ１が備える蓋体７の、複数の平行な溝８が延びている方向と直交する方向Ａに平行な断面の断面図である。 本発明の第２の実施形態である光半導体素子収納用パッケージ１が備える蓋体７の、複数の平行な溝８が延びている方向Ｂに平行な断面の断面図である。 本発明の第３の実施形態である光半導体素子収納用パッケージ１が備える蓋体７の蓋体第２面２０側の構成を示す平面図である。 本発明の第３の実施形態である光半導体素子収納用パッケージ１が備える蓋体７の、複数の平行な溝８が延びている方向と直交する方向Ａに平行な断面の断面図である。 本発明の第４の実施形態である光半導体素子収納用パッケージ１が備える蓋体７の蓋体第２面２０側の構成を示す平面図である。 本発明の第４の実施形態の光半導体素子収納用パッケージ１が備える蓋体７の、複数の平行な溝８が延びている方向と直交する方向Ａに平行な断面の断面図である。 本発明の第１の実施形態である光半導体素子収納用パッケージ１を備える光半導体装置１００の構成を示す平面透視図である。

図１は、本発明の第１の実施形態である光半導体素子収納用パッケージ１の構成を示す外観斜視図である。図２は光半導体素子収納用パッケージ１の構成を示す分解斜視図であり、図３は光半導体素子収納用パッケージ１の構成を示す平面透視図である。図４は光半導体素子収納用パッケージ１の光半導体素子１１を収納する前の構成を示す外観斜視図であり、図５は光半導体素子収納用パッケージ１の光半導体素子１１を収納する前の構成を示す平面図であり、図６は光半導体素子収納用パッケージ１の光半導体素子１１を収納する前の構成を示す断面図である。なお、図３の平面透視図では、内部に設けられて、外観
からは視認できない箇所については破線で示している。

光半導体素子収納用パッケージ１は、基体２と枠体３と蓋体７とを備える。光半導体素子収納用パッケージ１は、その内部に光半導体素子１１を収納し、光電変換機能を有する光半導体装置１００を構成するものである。本実施形態では、光半導体素子収納用パッケージ１に収納される光半導体素子１１は、発光素子であるＬＤ（レーザダイオード）である。

基体２は、金属製で矩形板状に形成されており、基体第１面１７に光半導体素子１１が載置される載置部１６を有している。基体２は、例えば平面視における大きさが、長辺が５ｍｍ〜２５ｍｍ、短辺が４ｍｍ〜１０ｍｍである。また、厚みは０．２ｍｍ〜２ｍｍである。この載置部１６は、光半導体素子収納用パッケージ１に収納される光半導体素子１１を載置し、光半導体素子１１を基体２の表面に固定するための領域である。また、光半導体素子１１の熱を効率よく外部へ放熱させるために、光半導体素子１１がペルチェ素子等の熱電冷却素子（図示せず）に搭載された状態で載置部１６に載置固定されていてもよい。

本実施形態の基体２は、基体２に対して高い放熱性が求められることから金属製である。金属基板材料としては、具体的には、鉄、銅、ニッケル、クロム、コバルト、モリブデンまたはタングステンのような金属、あるいはこれらの金属の合金、たとえば銅−タングステン合金、銅−モリブデン合金、鉄−ニッケル−コバルト合金などを用いることができる。このような金属材料のインゴットに圧延加工法、打ち抜き加工法のような金属加工法を施すことによって基体２を構成する金属基板を作製することができる。

なお、基体２は金属製に限られるものではなく、基体２として、少なくとも光半導体素子１１が載置される載置部１６の部分に高い絶縁性を有していることが求められることから、例えば、金属基板の少なくとも載置部１６上に絶縁性基板を積層した構成としてもよい。この場合には、作製した金属基板の載置部１６上に、別途作製した絶縁性基板をろう材などの接合材で接合して基体２を得る。金属基板上に絶縁性基板を積層した構成とすることで、基体２の放熱性を高めることができる。

また、一つの絶縁性基板により基体２が構成されていてもよく、複数の絶縁性基板を積層することにより基体２を作製してもよい。絶縁性基板としては、例えば、酸化アルミニウム質焼結体、ムライト質焼結体、炭化珪素質焼結体、窒化アルミニウム質焼結体または窒化珪素質焼結体のようなセラミック材料、またはガラスセラミック材料を用いることができる。この場合の基体２の作製方法の一例を説明する。上記材料のガラス粉末およびセラミック粉末を含有する原料粉末、有機溶剤並びにバインダを混ぜることにより混合部材を作製する。この混合部材をシート状に成形することにより複数のセラミックグリーンシートを作製する。作製された複数のセラミックグリーンシートを積層することにより積層体を作製する。積層体を約１６００度の温度で焼成することにより基体２が作製される。

枠体３は金属製であり、基体第１面１７の外周部に載置部１６を囲繞するように取着され、側部４に、入出力端子５の取付部１５を有し、光半導体素子１１が入出力する光を通す貫通孔６が設けられている。入出力端子５は取付部１５に嵌着され、枠体３の内外を電気的に導通する線路導体１３を有する絶縁体１４から成る。枠体３は、載置部１６を取り囲んでいればよく、枠体３の内側において、載置部１６は、中央部分にあってもよく、その他の部分にあってもよい。また、基体２は、本実施形態のように枠体３とほぼ同じ外形状を有していてもよく、基体第１面１７が枠体３よりも大きく、延出する部分があってもよい。枠体３は、例えば平面視における大きさが、長辺が５ｍｍ〜２５ｍｍ、短辺が４ｍｍ〜１０ｍｍである。また厚みは０．３ｍｍ〜１ｍｍであり、高さは４ｍｍ〜１０ｍｍで
ある。

枠体３は、金属材料からなり、例えば、基体２と同様の鉄、銅、ニッケル、クロム、コバルトおよびタングステンのような金属部材、あるいはこれらの金属からなる合金を用いることができる。このような金属部材のインゴットに切削加工法、金型加工法、打ち抜き加工法のような金属加工法を施すことによって金属部材からなる枠体３を作製することができる。また、枠体３としてセラミック材料を用いてもよい。また、枠体３は、一種の材料からなっていてもよいが、複数種の材料が積層された構造であってもよい。

本実施形態では、光半導体素子１１を用いるため、枠体３の側部４には、光が透過するための貫通孔６が設けられている。貫通孔６に光ファイバの入力端部を挿通し、光半導体素子１１から出射される光を光ファイバに入力してもよい。また、光ファイバの入力端部を貫通孔６の外方で固定し、光半導体素子１１から出射される光を、貫通孔６を透過させて外部の光ファイバに入力してもよい。

枠体３は、側部４と対向する側壁に入出力端子５の取付部１５を有しており、入出力端子５は枠体３の側部４と対向する側壁を貫通するように取付部１５に設けられる。また、線路導体１３によって、枠体３の枠内から枠外へまたは枠外から枠内へと電気信号を入出力させる。入出力端子５の一方端は枠体３の内側に位置し、基体２の載置部１６に載置された光半導体素子１１と枠体３の内側に配置された線路導体１３とが電気的に接続される。入出力端子５の他方端は、枠体３の外側に位置し、枠体３の外側に配置された線路導体１３と外部の実装基板などとが電気的に接続される。

入出力端子５は、基体２で説明した前述のセラミックス材料から成る絶縁体１４によって構成される。絶縁体１４は、１つの層で構成されていてもよく、複数の層が積層されて構成されていてもよい。線路導体１３は、金、銀、銅、ニッケル、タングステン、モリブデンおよびマンガンなどの金属材料からなり、絶縁体１４の表層または内層にメタライズ層やめっき層等の形態で同時焼成されたり、金属めっきされてなるものでもよい。また、線路導体１３は、絶縁体１４の１つの層間に設けられて絶縁体１４を貫通する構成に限らず、ビア導体などの層間接続導体などを用いて複数の層間にわたって設けられていてもよい。

接続端子（図示せず）は、枠体３の外側に位置し、金属材料が所定の形状に加工されて作製され、線路導体１３の表層に設けられためっき層にろう材やはんだ等の接合材を介して接合されたものがリード端子として接続されていてもよく、例えば、鉄、ニッケル、コバルトおよびクロム等からなる金属合金が所定のリード端子の形状に加工され、線路導体１３の表層に設けられためっき層にろう材やはんだで接合されたものも使用できる。

絶縁体１４が、例えば酸化アルミニウム質焼結体からなる場合であれば、次のようにして作製することができる。まず酸化アルミニウムおよび酸化ケイ素等の原料粉末を適当な有機バインダおよび有機溶剤とともにシート状に成形して矩形シート状の複数のセラミックグリーンシートを作製する。次にこれらのセラミックグリーンシートを積層して積層体を作製する。その後、この積層体を１３００〜１６００℃の温度で焼成することによって絶縁体１４を作製することができる。なお、セラミックグリーンシートは必ずしも複数層を積層する必要はなく、絶縁体１４としての機械的な強度等の点で支障がなければ、１層のみでも構わない。

また、絶縁体１４が酸化アルミニウム質焼結体からなる場合は、線路導体１３は、例えばタングステンを含んでなり、次のようにして作製することができる。タングステンの粉末を有機溶剤および有機バインダと混合して作製した金属ペーストを絶縁体１４となるセ
ラミックグリーンシートの表面に、所定のパターン形状となるように、スクリーン印刷法等の方法で印刷する。その後、これらのセラミックグリーンシートおよび金属ペーストを同時焼成する方法で、線路導体１３を形成することができる。

また、線路導体１３が層間接続導体を含む場合も、上記と同様の金属材料を用い、同様の方法で形成することができる。層間接続導体の場合には、予め絶縁体１４となるセラミックグリーンシートに厚み方向に貫通する貫通孔を設けておいて、この貫通孔内に金属ペーストを充填し、セラミックグリーンシートおよび金属ペーストを同時焼成すればよい。光半導体素子１１と枠体３の内側に配置される線路導体１３との接続は、電気信号が伝送できればどのような接続でもよく、ボンディングワイヤによる接続および異方性導電フィルム（ＡＣＦ）による接続などであってもよい。

本実施形態のように光半導体素子１１が発光素子であるＬＤ（レーザダイオード）である場合、ＬＤから出射される光を集光して光ファイバに入力するために光学レンズなどの光学部材（図示せず）も光半導体素子収納用パッケージ１内に収納される。また、ＬＤから出射される光をモニターするための受光素子（図示せず）であるＰＤ（フォトダイオード）も光半導体素子１１と同様に光半導体素子収納用パッケージ１内に収納されてもよい。

図７は本発明の第１の実施形態である光半導体素子収納用パッケージ１が備える蓋体７の、蓋体第２面２０側の構成を示す平面図である。図８は蓋体７の蓋体第１面２１側の構成を示す平面図であり、図９は蓋体７の複数の平行な溝８が延びている方向と直交する方向Ａに平行な断面の断面図であり、図１０は蓋体７の複数の平行な溝８が延びている方向Ｂに平行な断面の断面図である。蓋体７は、光半導体装置１００の内部に水分や微粒子などの侵入を抑制できるものであればよい。また、枠体３と同様の金属材料などを板状に加工、成形したものを用いることができる。また、蓋体７は、枠体３の上面にはんだ等の接合材またはシーム溶接法やレーザ溶接法等の溶接法で接合することによって固定される。

本実施形態では、蓋体７は、平面視したときに枠体３の内側の領域において、蓋体第２面２０に、複数の平行な溝８が設けられている。ここで蓋体第２面２０は、基体２に対向する蓋体第１面２１と反対側の面である。蓋体７は長方形状であり、複数の平行な溝８は、蓋体短辺２４と平行な方向に延びており、蓋体長辺２３の方向と直交する。すなわち、複数の平行な溝８が延びている方向が、枠体３の側部４に設けられた貫通孔６の中心軸線１８の方向と直交するように、複数の平行な溝８が設けられている。蓋体７は、例えば平面視における大きさが、長辺が５ｍｍ〜２５ｍｍ、短辺が４ｍｍ〜１０ｍｍである。厚みが０．３ｍｍ〜２ｍｍである。また、溝８は、平面視における大きさが、長辺方向に０．５ｍｍ〜１０ｍｍ、短辺方向に２ｍｍ〜８ｍｍである。

本実施形態では、蓋体第２面２０に４つの複数の平行な溝８が設けられており、隣り合った溝同士の最も近接している部分の間隔ｔが互いに等しい。ｔは、０．５ｍｍ〜５ｍｍである。また、蓋体７を、複数の平行な溝８が延びている方向と直交する方向Ａに断面視したときに、複数の平行な溝８のそれぞれは、溝８の断面の形状および大きさが互いに同じである。さらに、蓋体７は蓋体外周部２２が薄肉部であり、複数の平行な溝８の溝深さｈは、溝８が設けられている面と反対側の面の薄肉部の位置と溝底面２５の位置とが同一面内となる深さよりも大きい。深さｈは、０．１ｍｍ〜１．８ｍｍである。本実施形態では、溝８と反対側の面は、蓋体第１面２１である。

このような構成により、枠体３の上面に蓋体７の蓋体外周部２２をはんだ等の接合材や、シーム溶接法やレーザ溶接法等の溶接法で接合した際に、枠体３や入出力端子５に蓋体７との熱膨張差に起因する熱応力が大きくなることを抑制できる。はんだによって接合す
る際に加えられる熱や、シーム溶接時に加えられる熱が蓋体７や枠体３、入出力端子５に伝わって、蓋体７や枠体３、入出力端子５がそれぞれの熱膨張係数によって熱膨張または熱収縮する。このとき、溝８の溝底面２５に位置する薄肉部が適度に変形して弾性的に作用するためである。その結果、例えば、セラミック製の入出力端子５にクラックや割れ等が発生するのを有効に抑制し、光半導体素子収納用パッケージ１の内部を気密に保持することができ、光半導体素子収納用パッケージ１の内部に収容する光半導体素子１１を長期間わたり正常、かつ安定に作動させることができる。

また、複数の平行な溝８が延びている方向が、光半導体素子１１が入出力する光を通す貫通孔６の中心軸線１８の方向と直交する。このことから、蓋体７に設けられた溝８の溝底面２５に位置する薄肉部が適度に変形して弾性的に作用する。特に光軸の方向に適度に変形することによって、熱収縮枠体３が光軸の方向に変形することを抑制し、光半導体素子１１が入出力する光の光軸の変位を抑制することができる。これは、はんだやシーム溶接で蓋体７を枠体３の上面に接合する際に光半導体素子収納用パッケージ１に加えられる熱で蓋体７が熱膨張または熱収縮する。その際に枠体３が光軸の方向に変形することを抑制し、光半導体素子１１が入出力する光の光軸の変位を抑制することができるためである。さらに、溝８が複数であり、隣り合った溝８同士の間に厚肉部が設けられることから、蓋体７の溝８が延びている方向の機械的強度を前述の厚肉部によって向上させることができる。また、蓋体７が変形する箇所を複数の溝８によって分散させることができる。このため、１箇所が大きく変形して蓋体７が破損したり、気密が破れることを抑制することができる。

また、複数の平行な溝８は、平面視にて枠体３と重ならないように設けられることにより、蓋体７を枠体３の上面に接合する際に生じる蓋体外周部２２の変形が抑制され、蓋体７を枠体３の上面に安定して接合することができる。さらに、隣り合った溝８同士の間に設けられる厚肉部の上面（蓋体第１面２１に対向する面）は、蓋体外周部２２に位置する蓋体第２面２０の上面より、蓋体第１面２１側に設けられてもよい。その結果、蓋体７に設けられた、前述の薄肉部および厚肉部がさらに適度に変形して弾性的に作用する。このことによって、光半導体素子収納用パッケージ１に加えられる熱で蓋体７が熱膨張や熱収縮しても、枠体３が光軸の方向に変形することを抑制することができる。また、複数の平行な溝８は、蓋体第２面２０に設けられていることにより、光半導体素子収納用パッケージ１の大気に接触する面積が大きくなり、光半導体素子収納用パッケージ１の放熱性が向上する。

図１１は本発明の第２の実施形態である光半導体素子収納用パッケージ１の構成を示す外観斜視図であり、図１２は光半導体素子収納用パッケージ１が備える蓋体７の蓋体第２面２０側の構成を示す平面図である。図１３は蓋体７の蓋体第１面２１側の構成を示す平面図であり、図１４は蓋体７の複数の平行な溝８が延びている方向と直交する方向Ａに平行な断面の断面図であり、図１５は蓋体７の複数の平行な溝８が延びている方向Ｂに平行な断面の断面図である。本発明の第２の実施形態では、蓋体７の基体２に対向する蓋体第１面２１に複数の平行な溝８が設けられる。このような構成により、光半導体素子収納用パッケージ１の内容積が大きくなり、光半導体素子１１を含む収納部材の寸法許容度を大きくすることができる。

図１６は本発明の第３の実施形態である光半導体素子収納用パッケージ１が備える蓋体７の蓋体第２面２０側の構成を示す平面図であり、図１７は蓋体７の複数の平行な溝８が延びている方向と直交する方向Ａに平行な断面の断面図である。本発明の第３の実施形態では、蓋体７の蓋体第２面２０に６つの複数の平行な溝８が設けられる。このような構成により、蓋体７の溝８が延びている方向の機械的強度を、隣り合った溝８同士の間に設けられた厚肉部によってさらに向上させることができる。また、蓋体７が変形する箇所を複
数の平行な溝８によってさらに分散させることができ、１箇所が大きく変形して蓋体７が破損したり気密が破れることを抑制することができる。

図１８は本発明の第４の実施形態である光半導体素子収納用パッケージ１が備える蓋体７の蓋体第２面２０側の構成を示す平面図であり、図１９は蓋体７の複数の平行な溝８が延びている方向と直交する方向Ａに平行な断面の断面図である。本発明の第４の実施形態では、溝側面２７に傾斜部２８が設けられており、溝底面２５および溝上面２６に湾曲部２９が設けられている。このような構成により、溝８の角部に大きな熱応力が加わるのを抑制することができ、蓋体７が破損したり気密が破れることを抑制することができる。なお、前述の本発明の実施形態では、複数の平行な溝８は、蓋体第２面２０か蓋体第１面２１かのいずれかに設けられているが、蓋体第２面２０と蓋体第１面２１との両方に複数の平行な溝８が設けられてもよい。

その結果、蓋体７に設けられた溝８の溝底面２５に位置する薄肉部が適度に変形して弾性的に作用する。このことによって、はんだやシーム溶接で蓋体７を枠体３の上面に接合する際に光半導体素子収納用パッケージ１に加えられる熱で蓋体７が熱膨張や熱収縮しても、枠体３が光軸の方向に変形することを抑制することができる。つまり、光半導体素子１１が入出力する光の光軸の変位を抑制することができる。さらに、蓋体第２面２０と蓋体第１面２１との両方に設けられた複数の平行な溝８は、平面視で重ならないように設けられてもよい。その結果、蓋体７によって前述の作用効果が得られるとともに、溝８同士の間に厚肉部が設けられる。このことから、蓋体７の溝８が延びている方向の機械的強度を厚肉部によって向上させることができる。また、蓋体７が変形する箇所を複数の溝８によって分散させることができる。このため、１箇所が大きく変形して蓋体７が破損したり、気密が破れることを抑制することができる。

図２０は、一例として本発明の第１の実施形態の光半導体素子収納用パッケージ１を備える光半導体装置１００の構成を示す平面透視図である。なお、内部に設けられて、外観からは視認できない箇所については破線で示している。また、光半導体装置１００は、本発明の第２〜４の実施形態の光半導体素子収納用パッケージ１を備えていてもよい。光半導体装置１００を組み立てる場合、基体２の載置部１６に光半導体素子１１を載置して基体２に固定し、光半導体素子１１と枠体３の内側に配置された線路導体１３とを電気的に接続する。また、光半導体素子１１との間で光信号が入出力されるように光ファイバを貫通孔６に固定する。その後、蓋体７を枠体３に固定する。蓋体７の枠体３への固定は、たとえばシーム溶接などによって行う。

ここで、光半導体素子１１は、光ファイバの光軸上に配置する必要があるので、基体２に光半導体素子１１を直接載置せず、マウント部材１２を基体２の載置部１６に固定し、このマウント部材１２を介して載置してもよい。マウント部材１２は、絶縁性を有する材料であればよく、基体２で説明した絶縁性基板と同様のセラミックス材料などを用いることができる。なお、本発明は以上の実施の形態の例および実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更を施すことは何等支障ない。

１ 光半導体素子収納用パッケージ
２ 基体
３ 枠体
４ 側部
５ 入出力端子
６ 貫通孔
７ 蓋体
８ 溝
９ 光ファイバ取付部材
１１ 光半導体素子
１２ マウント部材
１３ 線路導体
１４ 絶縁体
１５ 取付部
１６ 載置部
１７ 基体第１面
１８ 中心軸線
２０ 蓋体第２面
２１ 蓋体第１面
２２ 蓋体外周部
２３ 蓋体長辺
２４ 蓋体短辺
２５ 溝底面
２６ 溝上面
２７ 溝側面
２８ 傾斜部
２９ 湾曲部
１００ 光半導体装置

Claims (8)

1. 光半導体素子が載置される載置部を有する基体と、
   該基体の上面の外周部に前記載置部を囲繞するように取着され、側部に、入出力端子の取付部を有し、前記光半導体素子が入出力する光を通す貫通孔が設けられた枠体と、
   前記取付部に嵌着された、前記枠体の内外を電気的に導通する線路導体を有する絶縁体から成る入出力端子と、
   前記枠体の上面に外周部が取着される金属製の蓋体であって、平面視したときに前記枠体の内側の領域において、前記基体に対向する第１面、または該第１面と反対側の第２面もしくは前記第１面と前記第２面との両方に、複数の平行な溝が設けられており、該複数の平行な溝が延びている方向が、前記貫通孔の中心軸線の方向と直交する蓋体と、を具備することを特徴とする光半導体素子収納用パッケージ。
2. 前記複数の平行な溝は、前記蓋体の前記第２面に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の光半導体素子収納用パッケージ。
3. 前記蓋体は前記外周部が薄肉部であり、
   前記複数の平行な溝の深さは、該溝が設けられている面と反対側の面の前記薄肉部の位置と該溝の底面の位置とが同一面内となる深さよりも大きいことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光半導体素子収納用パッケージ。
4. 前記複数の平行な溝は、３つ以上の溝を備え、隣り合った溝同士の最も近接している部分の間隔が互いに等しいことを特徴とする、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の光半導体素子収納用パッケージ。
5. 前記蓋体は平面視において抑制長方形状であり、前記複数の平行な溝は、前記蓋体の短辺と平行な方向に延びていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の光半導体素子収納用パッケージ。
6. 前記蓋体を、前記複数の平行な溝が延びている方向と直交する方向に断面視したときに、前記複数の平行な溝のそれぞれは、溝の断面の形状および大きさが互いに同じであることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の光半導体素子収納用パッケージ。
7. 前記複数の平行な溝は、溝の底面または上面もしくは側面に、傾斜部または湾曲部が設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の光半導体素子収納用パッケージ。
8. 請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の光半導体素子収納用パッケージと、前記載置部に載置されるとともに前記線路導体に電気的に接続された光半導体素子とを具備していることを特徴とする光半導体装置。

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