JP2019016784A - 発光素子搭載用パッケージ - Google Patents

Abstract

【課題】搭載すべき発光素子に対する投入電力を容易に増大でき、パッケージ内部の気密性を確実に維持できる発光素子搭載用パッケージを提供する。【解決手段】表・裏面４，５を有する基板３と、表面４側から立設し、搭載部２２を包囲するフレーム６と、該フレーム６に支持されるリード板２４と、フレーム６の外側面８に対向する対向表面１３と、反対側の対向裏面１４とを有するセラミック板（絶縁部材）１２とを備え、フレーム６は、リード端子２４を貫通させる第１貫通穴１１を有し、セラミック板１２は、対向表・裏面１３，１４間を貫通する第２貫通穴１５と、対向表面１３に第２貫通穴１５の開口部から離れて形成したメタライズ層１６とを有し、リード板２４は、第１・第２貫通穴１１，１５を貫通し、リード板２４の鍔部１８を介して、第２貫通穴１５における対向裏面１４側の開口部の周辺に固定され、セラミック板１２は、メタライズ層１６を介して、第１貫通穴１１の周辺に固定されている、発光素子搭載用パッケージ１。【選択図】 図１

Description

本発明は、レーザーダイオードなどの発光素子を搭載するための発光素子搭載用パッケージに関する。

例えば、金属製のベースプレートと、その表面上に接合され金属製で且つ平面視が矩形枠状のフレームと、該フレームの一側壁に形成され、且つ光ファイバーの一端に装着されたホルダーを貫通させるホルダー挿入部（貫通孔）と、前記フレームの前記一側壁に隣接し且つ対向する一対の側壁に配置され、該一対の側壁を個別に貫通する一対のセラミック基板と、該セラミック基板ごとを貫通して形成され、且つ上記フレームの内外方向に沿ったタングステンやモリブデンからなる複数の導体部と、該複数の導体部の外端側に個別に接合される複数のリードと、を備えた光通信用パッケージが開示されている（例えば、特許文献１参照）。

前記光通信用パッケージでは、前記フレームに囲まれたベースプレートの表面上に追って発光素子が搭載され、該発光素子と前記複数の導体部の内端側ごととの間をボンディングワイヤーによって個別に導通可能としている。
しかし、前記光通信用パッケージのように、前記導体部を介して発光素子に電力を投入する場合、タングステンなどからなる前記導体部の電気抵抗が高いため、前記発光素子に投入すべき電力を十分に増加させることができなかった。
更に、前記導体部を有するセラミック基板を、前記フレームの側壁に空けた矩形状の貫通孔に挿入して固着するため、該貫通孔の内寸法と上記セラミック基板の外寸法との寸法公差を厳しく管理しないと、該セラミック基板の挿入が困難となったり、あるいは、該セラミック基板と上記貫通孔との間に隙間が過度に形成され、パッケージ内部の気密性が維持できなくなる、という問題があった。

特開平１１−１２６８４０号公報（第１〜５頁、図１〜５）

本発明は、背景技術で説明した問題点を解決し、追ってパッケージ内部に搭載される発光素子に対する投入電力を容易に増大でき、且つパッケージ内部の気密性を確実に維持できる発光素子搭載用パッケージを提供する、ことを課題とする。

課題を解決するための手段および発明の効果

本発明は、前記課題を解決するため、パッケージ本体を構成するフレームの側壁および基板の何れか一方を貫通する貫通孔の内側にリード端子を貫通させると共に、該リード端子を支持し且つ外部から絶縁する絶縁部材を上記貫通孔における何れか一方の開口部の周辺に接合する、ことに着想して成されたものである。
即ち、本発明の発光素子搭載用パッケージ（請求項１）は、発光素子の搭載部を有し、且つ表面および裏面を有する基板と、該基板の表面側から立設し、且つ前記搭載部を包囲する内側面および外側面を有するフレームと、上記基板あるいはフレームに支持されるリード端子と、上記基板の表面または裏面、あるいは上記フレームの内側面または外側面の何れかに対向する対向表面と、該対向表面と対向する対向裏面とを有する絶縁部材と、を備えた発光素子搭載用パッケージであって、上記基板あるいはフレームは、上記リード端子を貫通させる第１貫通穴を有し、上記絶縁部材は、上記対向表面と対向裏面との間を貫通する第２貫通穴を有し、前記対向表面には、第２貫通穴の該対向表面側の開口部を個別に囲んで形成されたメタライズ層を有し、上記リード端子は、第１貫通穴および第２貫通穴を貫通し、且つ該リード端子から径方向に延びた鍔部を介して、第２貫通穴における上記対向裏面側の開口部の周辺に固定されていると共に、上記絶縁部材は、上記メタライズ層を介して、上記基板あるいはフレームの第１貫通穴の周辺に固定されている、ことを特徴とする。

前記発光素子搭載用パッケージは、以下の効果（１）、（２）を有している。
（１）前記リード端子は、前記基板あるいはフレームに空けた第１貫通穴と、前記絶縁部材に空けた第２貫通穴とを連続して貫通しているので、前記フレームの内側面に囲まれた前記基板の表面側における前記搭載部に追って搭載される発光素子との電気的接続を、ボンディングワイヤーなどを介して直接得ることができる。従って、上記発光素子に投入すべき電力の増加に伴って十分な電流を給電することが可能となる。
（２）前記リード端子は、その径方向に延びた鍔部を介して、前記絶縁部材の第２貫通穴における対向裏面側の開口部の周辺に固定され、且つ該絶縁部材は、前記メタライズ層を介して、前記基板あるいはフレームに空けた第１貫通穴の周辺に固定されている。そのため、上記鍔部と絶縁部材の対向裏面との接合面、および、該絶縁部材の対向表面と前記フレームの外側面あるいは基板の表面または裏面との接合面、という２つの平面を介して前記フレームあるいは基板に支持されるので、従来のような厳しい寸法交差の管理をすることなく、パッケージ内部の気密性を確実に維持することができる。

尚、前記基板およびフレームは、互いに別体からなり、両者を接合（ロウ付けや溶接など）した形態のほか、金属製の平板をプレス加工や絞り加工などの塑性加工により一体に成形した一体物であっても良い。
また、前記フレーム（枠体）は、全体が角筒形状あるいは円筒形状を呈し、その開口部は、追って前記搭載部に発光素子が搭載された後、金属製の蓋板などによって外部から封止される。
更に、前記発光素子は、例えば、レーザーダイオード（ＬＤ）や発光ダイオード（ＬＥＤ）などが例示される。
また、前記リード端子は、後述するように、板状のリード板でも、棒状のリードピンであっても良い。
更に、発光素子の前記搭載部は、前記フレームの内側面に囲まれた前記基板の表面における任意の位置であるほか、後述する放熱体の上面なども含まれる。
また、前記基板、フレーム、リード端子は、例えば、コバール（Ｆｅ−２９％Ｎｉ−１７％Ｃｏ）、所謂４２アロイ（Ｆｅ−４２％Ｎｉ）、所謂１９４合金（Ｃｕ−２．３％Ｆｅ−０．０３％Ｐ）などからなる。

また、前記基板、フレーム、リード端子の表面には、所要の厚みのニッケル膜を介して、所要の厚みの金膜が順次被覆されている。
更に、前記第１貫通穴は、上記基板の表面と裏面との間、あるいは上記フレームにて対向する一対の側壁に、複数個が並列状で且つ直線状に形成されている。該第１貫通穴は、円形または矩形（正方形または長方形）状の断面を有する。
また、前記絶縁部材は、セラミック部材、樹脂部材、あるいは、ガラス部材により構成されている。
即ち、本発明には、前記絶縁部材が、セラミック部材である、発光素子搭載用パッケージ（請求項２）も含まれる。
尚、前記絶縁部材がセラミック部材である場合には、例えば、アルミナ、窒化アルミニウム、ムライトなどの高温焼成セラミック、あるいは、ガラス−セラミックなどの低温焼成セラミックが用いられる。
更に、前記セラミック部材の対向裏面には、前記第２貫通穴の開口部から離間した位置に該開口部を囲む前記同様のメタライズ層が形成されている。
加えて、前記第２貫通穴は、上記セラミック部材に複数個が並列状で且つ直線状に形成され、円形または矩形状の形状を有し、且つその開口部は上記メタライズ層から離間して形成されている。

また、前記絶縁部材が樹脂部材あるいはガラス部材である場合には、例えば、ポリイミドやエポキシ系樹脂、あるいは、ホウケイ酸ガラスや石英ガラスが用いられる。
更に、前記樹脂部材やガラス部材の対向裏面には、前記第２貫通穴の開口部から離間した位置に、該開口部を含む前記同様のメタライズ層が形成されている。
加えて、前記第２貫通穴は、前記樹脂部材あるいはガラス部材に複数個が並列状で且つ直線状に形成され、円形または矩形状の形状を有し、且つその開口部は上記メタライズ層から離間して形成されている。

また、本発明には、前記メタライズ層は、前記第２貫通穴における対向表面側の開口部から離間して形成されている、発光素子搭載用パッケージ（請求項３）も含まれる。これによれば、以下の効果（３）を得ることができる。
（３）前記絶縁部材の対向表面に形成されたメタライズ層は、該対向表面に開口する第２貫通穴の開口部から離間しているので、前記絶縁部材を前記基板あるいはフレームの第１貫通穴の周辺に固定する際に、上記メタライズ層の上に沿って配設されるロウ材などが前記リード端子に接触して、不用意な短絡などの不具合を生じ難くしている。

更に、本発明には、前記基板あるいはフレームと前記セラミック部材との固定は、前記メタライズ層と、該メタライズ層の上に沿って配設されたロウ材層とを介して成されている、発光素子搭載用パッケージ（請求項４）も含まれる。
これによれば、前記効果（２），（３）を確実に得ることができる。
尚、前記メタライズ層を前記セラミック部材に形成する場合、該メタライズ層には、タングステン（以下、単にＷと記載する）やモリブデン（以下、単にＭｏと記載する）などが用いられる。
また、前記メタライズ層を前記樹脂部材またはガラス部材に形成する場合、該メタライズ層には、銅（以下、単にＣｕと記載する）などが用いられる。
更に、前記ロウ材層は、銀ロウ（例えば、Ａｇ−Ｃｕ合金）が例示される。

更に、本発明には、前記リード端子において、該リード端子と前記鍔部とは別体であり、該鍔部は、当該鍔部の平面視で矩形状であり且つ該矩形状の角部ごとに当矩形状の外側に向かって膨出する膨出部を有する第３貫通穴を有し、該第３貫通穴に上記リード端子を貫通させて接合している、発光素子搭載用パッケージ（請求項５）も含まれる。
これによれば、前記リード端子とは別体の鍔部は、該リード端子の断面の外形と相似形状の矩形状であり且つ該矩形状の角部ごとに当矩形状の外側に向かって膨出する膨出部を有する第３貫通穴を有している。そのため、該第３貫通穴に上記リード板を貫通させる際に、当該第３貫通穴の角部ごとに設けた膨出部により、リード端子が鍔部に不用意に接触して変形する事態を抑制し、且つ最小限の隙間を介して前記リード端子を第３貫通穴に貫通させることができると共に、当該鍔部とリード端子とを接合するロウ材などを前記第３貫通穴の内面全体に均一状に配設し易くなる。従って、前記効果（２）を確実に得ることが可能となる。
尚、前記鍔部は、前記リード端子と同様な前記金属からなる。

また、本発明には、前記リード端子において、前記鍔部は、該リード端子に一体に形成されている、発光素子搭載用パッケージ（請求項６）も含まれる。
これによれば、前記鍔部は、該リード端子の軸方向における任意の位置から径方向に沿って一体に張り出すように形成されているので、追って該リード端子と鍔部との接合が不要となり、且つ当該リード端子の組み付けが容易になると共に、前記効果（２）を一層容易且つ確実に得ることが可能となる。

更に、本発明には、前記基板と前記発光素子の搭載部とは、別体であり、該発光素子の搭載部は、前記基板よりも熱伝導率が大きい放熱体に含まれ、該放熱体は、前記基板の表面と裏面との間を貫通する第４貫通穴に挿入され且つ固定されている、発光素子搭載用パッケージ（請求項７）も含まれる。
これによれば、発光素子の搭載部を有する前記放熱体は、前記基板よりも熱伝導率が大きく、且つ前記第４貫通穴に挿入され且つ固定されているので、追って上記搭載部に搭載された発光素子が発する熱を、上記放熱体を介して、本パッケージの外部に効果的に放熱することが可能となる（以下、効果（４）という）。
尚、前記放熱体は、例えば、銅または銅合金、あるいはアルミニウム合金などからなる。

また、本発明には、前記第４貫通穴は、平面視で長方形状、正方形状、あるいは円形状であり、前記放熱体は、直方体形状、立方体形状、あるいは円柱形状を呈し、その底面の周辺に沿って、前記基板の裏面における第４貫通穴の開口部の周辺との接合を可能とするフランジを一体に有している、発光素子搭載用パッケージ（請求項８）も含まれる。
これによれば、前記放熱体は、その底面の周辺に沿って一体に有しているフランジと、前記基板の裏面における第４貫通穴の開口部の周辺とを、ロウ材などを介して接合されるので、前記効果（２），（４）を確実に得ることができる。

加えて、本発明には、前記基板およびフレームと、前記セラミック部材との線膨張係数の差は、５ｐｐｍ（Ｋ^-1）以下である、発光素子搭載用パッケージ（請求項９）も含まれる。
これによれば、前記セラミック部材と、前記基板およびフレームとの線膨張係数の差は、５ｐｐｍ（Ｋ^-1）以下と比較的小さいので、セラミック部材と基板との接合部、あるいは、セラミック部材とフレームとの接合部に対し加わる熱応力が緩和されるので、前記効果（２）をより確実に得ることができる。

本発明による一形態の発光素子搭載用パッケージを示す分解斜視図。 上記発光素子搭載用パッケージを示す斜視図。 （Ａ）は上記発光素子搭載用パッケージに用いるセラミック部材などを示す斜視図、（Ｂ）は前記セラミック部材の異なる視角による斜視図。 （Ａ）は異なる形態のセラミック部材などを示す斜視図、（Ｂ）は前記セラミック部材の異なる視角による斜視図。 図２中のＸ−Ｘ線の矢視に沿った垂直断面図。 異なる形態の発光素子搭載用パッケージを示す斜視図。 図６中のＸ−Ｘ線の矢視に沿った垂直断面図。 上記発光素子搭載用パッケージの変形形態を示す斜視図。 図８中のＸ−Ｘ線の矢視に沿った垂直断面図。

以下において、本発明を実施するための形態について説明する。
図１は、本発明による一形態の発光素子搭載用パッケージ１を示す分解斜視図、図２は、該発光素子搭載用パッケージ１の斜視図である。
上記発光素子搭載用パッケージ１は、図１，図２に示すように、全体が箱形状のパッケージ本体２と、左右一対のセラミック板（セラミック部材、絶縁部材）１２と、該セラミック板１２ごとに個別に接合される複数の鍔部１８と、該鍔部１８および前記セラミック板１２を順次貫通し、且つ上記パッケージ本体２の内側のキャビティＣｖ内に先端側が達する複数のリード板（リード端子）２４と、を備えている。

前記パッケージ本体２は、上下に対向する表面４および裏面５を有する平板の基板３と、該基板３の表面４側における周辺から立設し、平面視が矩形（正方形または長方形）状を呈する内側面７および外側面８を有するフレーム（枠体）６とからなる。該フレーム６の内側面７に囲まれた上記基板３の表面４には、図示しない発光素子の搭載部が含まれる。あるいは、該搭載部は、後述する放熱体に含まれている。
尚、上記基板３とフレーム６とは、例えば、コバールからなり、互いにロウ付けなどにより接合されて、前記パッケージ本体２を形成しており、該パッケージ本体２の全表面には、ニッケル膜と金膜とが順次被覆されている。また、上記基板３の表面４とフレーム６の内側面７とに囲まれた内側には、全体が直方体状のキャビティＣｖが形成されている。

また、前記フレーム６において、対向する一対の側壁における内側面７と外側面８との間には、３つずつ第１貫通穴１１が水平に整列し且つ互いに平行に貫通している。該フレーム６において、前記一対の側壁に挟まれた図１，図２で前方側に位置する側壁の内側面７と外側面８との間には、レーザーなどの光を通過させたり、あるいは光ファイバーを挿通するための透孔１０が穿設されている。
更に、前記基板３のうち、図１，図２で後方側には、平面視が長方形状の第４貫通穴９が前記フレーム６の各側壁との間で形成されている。該第４貫通穴９には、放熱体２０の本体２１が基板３の裏面５側から挿入され且つ固定される。該放熱体２０は、例えば、前記基板３よりも熱伝導率が大きい銅などの金属からなり、直方体状の本体２１と、発光素子の搭載部を含む該本体２１の上面２２と、前記本体２１の底面の周辺に沿って外側に張り出したフランジ２３とからなり、該フランジ２３と前記基板３の裏面５とが接合されている。

図１，図３（Ａ），（Ｂ）に示すように、前記セラミック板１２は、例えば、アルミナからなり、全体が横長の長方形状を呈し、前記フレーム６の外側面８に対向する対向表面１３と、該対向表面１３と対向する対向裏面１４とを有する。該対向表面１３と対向裏面１４との間には、３つの第２貫通穴１５が水平に整列し且つ互いに平行に穿孔されている。また、上記対向表面１３には、第２貫通穴１５ごとの開口部の周囲に位置し、且つアルミナの表面が露出するリング形状の離間部１７と、該離間部１７を除いた全面にＷあるいはＭｏからなるメタライズ層１６とが形成されている。即ち、第２貫通穴１５同士の間にもメタライズ層１６が形成されている。一方、上記対向裏面１４には、第２貫通穴１５ごとの開口部の周囲に上記同様の離間部１７と、該離間部１７ごとを囲む矩形状のメタライズ層１６とが形成されている。
尚、上記セラミック板１２を構成するアルミナと、前記基板３およびフレーム６を構成するコバールとの線膨張係数の差は、５ｐｐｍ（Ｋ^-1）以下である。

更に、前記鍔部１８は、前記同様のコバールからなり、図３（Ａ）に示すように、全体が平板形状を呈し、対向する一対の表面同士の間には、第３貫通穴１９が貫通している。該第３貫通穴１９は、側面視が矩形状で且つその角部ごとに該矩形状の外側に向かって膨出する側面視が円弧形状の膨出部１９ｒを有している。該鍔部１８の表面にも、前記同様のニッケル膜と金膜とが被覆されている。
加えて、前記リード板２４も、前記同様のコバールからなり、図２の左側に示すように、互いに平行な３本のリード板２４は、これらの基端同士を直交して連結する端板２５と共に、平面視でＥ形状を呈するリードフレーム２６に含まれる。

尚、図４（Ａ），（Ｂ）に示すように、前記セラミック板１２に替えて、前記対向表面１３と対向裏面１４との間に、側面視が矩形状である３つの第２貫通穴１５ａを水平に整列して穿孔し、上記対向表面１３における第２貫通穴１５ａの開口部ごとの周囲に位置する矩形枠状の離間部１７と、それらの外側にメタライズ層１６とを形成すると共に、上記対向裏面１４における第２貫通穴１５ａの開口部ごとの周囲に上記同様の離間部１７と、該離間部１７ごとを囲む矩形枠状のメタライズ層１６とを形成したセラミック板１２ａを用いることも可能である。

図１，図５に示すように、一対の前記セラミック板１２は、それらの対向表面１３を、対向する前記フレーム６の外側面８ごとに、該セラミック板１２の各第２貫通穴１５がフレーム６側の各第１貫通穴１１と同軸心となるように、当該対向表面１３に形成されたメタライズ層１６の上に配設したロウ材層２８を介して接合されて支持される。
また、図５に示すように、複数のリード板２４は、予め、鍔部１８の第３貫通穴１９に個別に挿入され、該第３貫通穴１９の内面と各リード板２４ごとの外側面との隙間にロウ材２７を充填することによって、該リード板２４ごとに、それらの径方向に延びた鍔部１８が接合されている。尚、上記ロウ材層２７には、例えば、銀ロウ（Ａｇ−Ｃｕ系合金）が用いられる。また、上記リード板２４の表面にも、前記同様のニッケル膜と金膜とが被覆されている。
更に、複数のリード板２４に個別に接合された各鍔部１８は、図１中の斜めの矢印および図２，図５に示すように、前記同様のロウ材層２８およびメタライズ層１６を介して、前記セラミック板２４ごとの対向裏面１４に個別に接合されている。この際、隣接し合う各鍔部１８は、互いに電気的に絶縁されている。

その結果、図２，図５に示すように、各鍔部１８および各セラミック板１２を介して、フレーム６で対向する一対の側壁の外側面８に個別に支持された複数のリード板２４は、セラミック板１２の第２貫通穴１５の中心部と、フレーム６の第１貫通穴１１の中心部を貫通して、該リード板２４の先端側をパッケージ本体２のキャビティＣｖ内に進入させている。該複数のリード板２４の先端側は、図５に示すように、前記第４貫通穴９に挿入され且つ同じキャビティＣｖ内に挿入した放熱体２０の上面２２中に位置する搭載部に追って搭載されるレーザーダイオード（発光素子）３０における複数の外部電極（図示せず）との間で、それぞれボンティングワイヤー２９を介して電気的に接続される。
その後、図５に示すように、前記フレーム６の上方には、前記キャビティＣｖ内を外部から封止するために、コバールなどからなる蓋板３１が適宜接合される。
尚、図１，図２に示すように、前記リードフレーム２６から端板２５が切除されることで、複数のリード板２４は、電気的に互いに独立したものとされる。

以上のように発光素子搭載用パッケージ１によれば、前記リード板２４は、前記フレーム３の第１貫通穴１１と、前記セラミック板１２，１２ａの第２貫通穴１５，１５ａとの中心部を連続して貫通しているので、前記フレーム３の内側面７に囲まれたキャビティＣｖ内に位置する搭載部（２２）に追って搭載される発光素子（３０）との電気的接続を、ボンディングワイヤー２９を介して直接得ることができる。従って、発光素子（３０）に投入すべき電力の増加に伴う十分な電流を給電することができる。
また、前記リード板２４は、その径方向に延びた鍔部１８を介して、前記セラミック板１２，１２ａの対向裏面１４における第２貫通穴１５，１５ａの開口部の周辺に固定され、且つ該セラミック板１２，１２ａは、前記メタライズ層１６とロウ材層２８とを介して、前記フレーム６の外側面８における第１貫通穴１１の周辺に固定されている。そのため、上記鍔部１８とセラミック板１２，１２ａの対向裏面１４との接合面、および、該セラミック板１２，１２ａの対向表面１３と前記フレーム６の外側面８との接合面、という２つの平面を介して、前記フレーム６に支持される。従って、従来のような厳しい寸法交差の管理をすることなく、前記パッケージ本体２内の気密性を確実に維持することができる。

更に、前記セラミック板１２，１２ａの対向表面１３に形成されたメタライズ層１６は、第２貫通穴１５の開口部から離間しているので、該セラミック板１２，１２ａを前記フレーム６の外側面８における第１貫通穴１１の周辺に固定する際に、上記メタライズ層１６の上に沿って配設されるロウ材層２８が前記リード板２４に接触して、不用意な短絡などの不具合を生じにくくなっている。
しかも、前記放熱体２０は、前記基板３よりも熱伝導率が大きく、且つ前記第４貫通穴９に挿入され且つ固定されているので、追って前記搭載部に搭載されるレーザーダイオード３０が発する熱を、上記放熱体２０を介して、パッケージ本体２の外部に効果的に放熱することが可能となる。
加えて、前記セラミック板１２，１２ａと、前記基板３およびフレーム６との線膨張係数の差が５ｐｐｍ（Ｋ^-1）以下であるため、セラミック板１２，１２ａと基板３との接合部、あるいは、セラミック板１２，１２ａとフレーム６との接合部に対し加わる熱応力が緩和されている。
従って、前記発光素子搭載用パッケージ１によれば、前記効果（１）〜（４）を確実に得ることができる。

図６は、異なる形態の発光素子搭載用パッケージ１ａを示す斜視図、図７は、図６中のＸ−Ｘ線の矢視に沿った垂直断面図である。
上記発光素子搭載用パッケージ１ａは、図６，図７に示すように、前記同様の基板３およびフレーム６からなるパッケージ本体２と、一対のセラミック板１２とを備えている。該発光素子搭載用パッケージ１ａでは、上記基板３で対向する一対の辺ごとに沿って３つずつの第１貫通穴１１が形成されている。尚、基板３には、前記パッケージ１の形態よりも長辺が短い第４貫通穴９が空けられている。
図７に示すように、上記基板３における第１貫通穴１１ごとの裏面５側には、前記同様である一対のセラミック板１２が、各第２貫通穴１５と上記各第１貫通穴１１とが同軸心状となるようにして、前記同様のメタライズ層１６およびロウ材層２８を介して接合されている。
尚、上記セラミック板１２に替えて、前記セラミック板１２ａを用いても良い。

一方、前記基板３の第１貫通穴１１ごとの中心部と、前記セラミック板１２の第２貫通穴１５ごとの中心部とには、複数のリードピン（リード端子）３２が個別に貫通するように支持されている。該リードピン３２は、前記同様のコバールからなり、図６，図７に示すように、下端側の半球形状の先端部３３と、上端の頭部３５と、軸方向の中間から径方向に張り出した円盤形状の鍔部３４とを一体に有している。該リードピン３２の表面にも、前記同様のニッケル膜と金膜とが被覆されている。
上記複数のリードピン３２は、各々の鍔部３４における上側面の周辺を前記同様のロウ材層材２８およびメタライズ層１６を介して、各セラミック基板１２の対向裏面１４における第２貫通穴１５の開口部の周辺に個別に接合されることで、上記セラミック基板１２を介して、前記基板３の裏面５側に支持されている。

前記リードピン３２ごとの頭部３５は、図７に示すように、基板３の表面４とフレーム６の各内側面７とに囲まれたキャビティＣｖの内側に位置している。
更に、前記第４貫通穴９には、前記同様の放熱体２０が挿入され且つそのフランジ２３が基板３の裏面５側に図示しないロウ材を介して接合されている。該放熱体２０の本体２１の上面２２中における搭載部には、追ってレーザーダイオード３０が搭載される。
そして、図７に示すように、上記レーザーダイオード３０における複数の外部電極（図示せず）と、上記複数のリードピン３２の頭部３５ごととの間は、前記同様のボンディングワイヤー２９を介してそれぞれ電気的に接続される。
尚、前記リードピン３２ごとの先端部３３は、図示しないプリント基板などのマザーボードの接続電極内に挿入されることで、電気的な接続に活用される。

図８は、前記パッケージ１ａの変形形態である発光素子搭載用パッケージ１ｂを示す斜視図、図９は、図８中のＸ−Ｘ線の矢視に沿った垂直断面図である。
上記発光素子搭載用パッケージ１ｂは、図８，図９に示すように、前記同様の基板３およびフレーム６からなるパッケージ本体２と、一対のセラミック板１２とを備えている。該発光素子搭載用パッケージ１ｂでも、上記基板３で対向する一対の辺ごとに沿って３つずつの第１貫通穴１１が穿孔されている。尚、上記基板３には、前記パッケージ１ａにおけると同様の第４貫通穴９が空けられている。

図９に示すように、上記基板３における第１貫通穴１１ごとの表面４側には、前記同様である一対のセラミック板１２が、それらの各第２貫通穴１５と上記各第１貫通穴１１とが同軸心状となるようにして、前記同様のメタライズ層１６およびロウ材層２８を介して接合されている。
尚、上記セラミック板１２に替えて、前記セラミック板１２ａを用いても良い。
一方、前記基板３の第１貫通穴１１ごとの中心部と、前記セラミック板１２の第２貫通穴１５ごとの中心部とには、複数のリードピン３２が個別に貫通するように支持されている。該リードピン３２も、前記同様のコバールからなり、図８，図９に示すように、下端側の半球形状の先端部３３と、上端の頭部３５と、該頭部３５の直下から径方向に張り出した円盤形状の鍔部３４とを一体に有している。

複数の前記リードピン３２は、各々の鍔部３４における下側面の周辺を前記同様のロウ材層２８とメタライズ層１６とを介して、前記各セラミック基板１２の対向裏面１４における第２貫通穴１５の開口部の周辺に個別に接合されることで、上記セラミック基板１２を介して、前記基板３の表面４側に支持されている。
上記リードピン３２ごとの頭部３５は、図９に示すように、基板３の表面４とフレーム６の各内側面７とに囲まれたキャビティＣｖの内側に位置している。
更に、前記第４貫通穴９には、前記同様の放熱体２０が挿入され且つそのフランジ２３が基板３の裏面５側に接合されている。該放熱体２０の本体２１の上面２２における搭載部には、追ってレーザーダイオード３０が搭載される。
そして、図９に示すように、上記レーザーダイオード３０における複数の外部電極（図示せず）と、上記複数のリードピン３２の頭部３５ごととの間も、前記同様のボンディングワイヤー２９を介してそれぞれ電気的に接続される。

以上のように発光素子搭載用パッケージ１ａ，１ｂによれば、前記リードピン３２は、前記基板３に空けた第１貫通穴１１と、前記セラミック板１２，１２ａに空けた第２貫通穴１５とを連続して貫通しているので、前記フレーム６の内側面７に囲まれた前記基板３の表面４側における前記搭載部、あるいは前記放熱体２０の上面２２中の搭載部に追って搭載されるレーザーダイオード（発光素子）３０との電気的接続を、ボンディングワイヤー２９を介して直接得ることができる。従って、上記レーザーダイオード３０に投入すべき電力の増加に伴って十分な電流を給電することが可能となる。

また、前記リードピン３２は、その径方向に延びた鍔部３４を介して、前記セラミック板１２，１２ａの第２貫通穴１５，１５ａにおける対向裏面１４側の開口部の周辺に固定され、且つ該セラミック板１２，１２ａは、前記メタライズ層１６およびロウ材層２８を介して、前記基板３に空けた第１貫通穴１１の周辺に固定されている。そのため、上記鍔部３４とセラミック板１２，１２ａの対向裏面１４との接合面、および、該セラミック板１２，１２ａの対向表面１３と前記基板３の表面４または裏面５との接合面、という２つの平面を介して前記基板３に支持されるので、従来のような厳しい寸法交差の管理をすることなく、前記パッケージ本体２内部の気密性を確実に維持できる。
更に、前記セラミック板１２，１２ａの対向表面１３に形成されたメタライズ層１６は、第２貫通穴１５，１５ａの開口部から離間しているので、該セラミック板１２，１２ａを前記基板３の裏面５における第１貫通穴１１の周辺に固定する際に、上記メタライズ層１６の上に沿って配設されるロウ材層２８が前記リード板２４に接触して、不用意な短絡などの不具合を生じにくくなっている。

しかも、前記放熱体２０は、前記基板３よりも熱伝導率が大きく、且つ前記第４貫通穴９に挿入され且つ固定されているので、追って前記搭載部（２２）に搭載されるレーザーダイオード３０が発する熱を、上記放熱体２０を介して、前記パッケージ本体２の外部に効果的に放熱することが可能となる。
加えて、前記セラミック板１２，１２ａと、前記基板３およびフレーム６との線膨張係数の差が５ｐｐｍ（Ｋ^-1）以下であるため、セラミック板１２，１２ａと基板３との接合部、あるいは、セラミック板１２，１２ａとフレーム６との接合部に対し加わる熱応力が緩和されている。
従って、前記発光素子搭載用パッケージ１ａ，１ｂによっても、前記効果（１）〜（４）を確実に得ることができる。

また、前記発光素子搭載用パッケージ１ｂによれば、セラミック板１２がキャビティＣｖ内に配置されているため、該セラミック板１２と基板３とを面で接合して気密性を確保する本形態においても、本パッケージ１ｂ全体の低背化が可能となる。
更に、前記発光素子搭載用パッケージ１ａにおいて、セラミック板１２の厚み以上の凹部を基板３の裏面５側に形成し、該凹部内にセラミック板１２を接合することで、本パッケージ１ａと基板３とを面で接合して気密性を確保する本形態においても、本パッケージ１ａ全体の低背化が可能となる。また、セラミック板１２と基板３とを面で接合するため、上記凹部の開口幅をセラミック板１２の幅よりも十分に大きく形成でき、前記凹部の寸法精度を厳しく管理する必要がなくなる。
加えて、前記発光素子搭載用パッケージ１において、セラミック板１２の厚みよりも深い凹部をフレーム６の外側面８に形成し、該凹部内にセラミック板１２を接合する形態としても良い。

本発明は、以上において説明した各形態に限定されるものではない。
例えば、前記基板３、フレーム６、リード板２４、およびリードピン３２は、４２アロイ、あるいは１９４合金からなるものとしても良い。
また、前記セラミック板１２，１２ａは、窒化アルミニウム、ムライト、あるいはガラス−セラミックの何れか１つからなるものとしても良い。
更に、前記セラミック板は、樹脂板またはガラス板に替えても良い。該樹脂板やガラス板を使用する場合、前記フレーム６やリードピン３０との接合には、前述のロウ材層２８に替えて、ハンダ材、樹脂系接着剤あるいはガラス系接着剤が用いられる。
また、前記発光素子搭載用パッケージ１において、前記フレーム３に空ける第１貫通穴は、前記リード板２４における断面の外形と相似形状となる矩形状の断面を有するものとしても良い。

また、前記発光素子は、発光ダイオードなどとしても良い。
更に、前記フレーム６の透孔１０における外側面８側には、前記透孔１０の内径と同じ内径を有する円筒形の光ファイバー保持用のホルダーを突設しても良い。
また、前記第４貫通穴は、平面視で円形、楕円形、あるいは長円形とし、且つ前記放熱体の本体も平面視で前記円形などと相似形の形態としても良い。
更に、前記リードピン３２の鍔部３４は、平面視で矩形状を呈する形態としても良い。
加えて、前記ロウ材（接合材）層には、アルミナ、ケイ酸、酸化ボロン、酸化亜鉛、酸化鉛、カルシア、パラジウム、白金、銅、金、または炭素の何れかを用いても良い。

また、前記実施の形態において、セラミック部材は、板状のセラミック板１２としたが、該セラミック部材は、少なくとも基板３またはフレーム６と平面で接合できる板状部を有する構成であれば良い。例えば、セラミック板１２の対向表面１３から立設し、該対向表面１３側の開口部を囲むように形成された筒状部を有するセラミック部材としても良い。かかる形態によれば、前記筒状部が基板３またはフレーム６に形成された第１貫通穴１１内に挿入されると共に、該セラミック部材の板状部により基板３またはフレーム６と平面で接合することで、本パッケージ内部の気密性を確保でき、且つ、第１貫通穴１１を構成する内壁面と、該第１貫通穴１１を貫通するリード端子との接触による短絡を防ぐこともできる。

また、前記実施の形態において、セラミック部材と基板３またはフレーム６との線膨張係数の差を５ｐｐｍ（Ｋ^-1）以下としたが、セラミック部材と基板３またはフレーム６との接合箇所において、気密性が確保される限りにおいては、これに限るものではない。例えば、セラミック部材と基板３またはフレーム６との平面での接合における最大直線長さが５ｍｍ以下である場合には、上記線膨張係数の差が５ｐｐｍ（Ｋ^-1）よりも大きくても、気密性を確保した接合が可能となる。
更に、セラミック部材と基板３またはフレーム６との平面での接合を行う際に、両者の間に応力を緩和する部材を介在させることによって、上記線膨張係数の差を５ｐｐｍ（Ｋ^-1）よりも大きくしても、気密性を確保した接合が可能である。

本発明によれば、追ってパッケージ内部に搭載される発光素子に対する投入電力を容易に増大でき、且つパッケージ内部の気密性を確実に維持できる発光素子搭載用パッケージを確実に提供できる。

１，１ａ，１ｂ…発光素子搭載用パッケージ
３…………………基板
４…………………表面
５…………………裏面
６…………………フレーム
７…………………内側面
８…………………外側面
９…………………第４貫通穴
１１………………第１貫通穴
１２，１２ａ……セラミック板（セラミック部材、絶縁部材）
１３………………対向表面
１４………………対向裏面
１５，１５ａ……第２貫通穴
１６………………メタライズ層
１７………………離間部
１８，３４………鍔部
１９………………第３貫通穴
１９ｒ……………膨出部
２０………………放熱体
２２………………上面（搭載部）
２３………………フランジ
２４………………リード板（リード端子）
３２………………リードピン（リード端子）

Claims (9)

1. 発光素子の搭載部を有し、且つ表面および裏面を有する基板と、
   上記基板の表面側から立設し、且つ前記搭載部を包囲する内側面および外側面を有するフレームと、
   上記基板あるいはフレームに支持されるリード端子と、
   上記基板の表面または裏面、あるいは上記フレームの内側面または外側面の何れかに対向する対向表面と、該対向表面と対向する対向裏面とを有する絶縁部材と、を備えた発光素子搭載用パッケージであって、
   上記基板あるいはフレームは、上記リード端子を貫通させる第１貫通穴を有し、
   上記絶縁部材は、上記対向表面と対向裏面との間を貫通する第２貫通穴を有し、前記対向表面には、第２貫通穴の該対向表面側の開口部を個別に囲んで形成されたメタライズ層を有し、
   上記リード端子は、第１貫通穴および第２貫通穴を貫通し、且つ該リード端子から径方向に延びた鍔部を介して、第２貫通穴における上記対向裏面側の開口部の周辺に固定されていると共に、
   上記絶縁部材は、上記メタライズ層を介して、上記基板あるいはフレームの第１貫通穴の周辺に固定されている、
   ことを特徴とする発光素子搭載用パッケージ。
2. 前記絶縁部材は、セラミック部材である、
   ことを特徴とする請求項１に記載の発光素子搭載用パッケージ。
3. 前記メタライズ層は、前記第２貫通穴における対向表面側の開口部から離間して形成されている、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の発光素子搭載用パッケージ。
4. 前記基板あるいはフレームと前記セラミック部材との固定は、前記メタライズ層と、該メタライズ層の上に沿って配設されたロウ材層とを介して成されている、
   ことを特徴とする請求項２または３に記載の発光素子搭載用パッケージ。
5. 前記リード端子において、該リード端子と前記鍔部とは別体であり、該鍔部は、当該鍔部の平面視で矩形状であり且つ該矩形状の角部ごとに当矩形状の外側に向かって膨出する膨出部を有する第３貫通穴を有し、該第３貫通穴に上記リード端子を貫通させて接合している、
   ことを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の発光素子搭載用パッケージ。
6. 前記リード端子において、前記鍔部は、該リード端子に一体に形成されている、
   ことを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の発光素子搭載用パッケージ。
7. 前記基板と前記発光素子の搭載部とは、別体であり、該発光素子の搭載部は、前記基板よりも熱伝導率が大きい放熱体に含まれ、該放熱体は、前記基板の表面と裏面との間を貫通する第４貫通穴に挿入され且つ固定されている、
   ことを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載の発光素子搭載用パッケージ。
8. 前記第４貫通穴は、平面視で長方形状、正方形状、あるいは円形状であり、前記放熱体は、直方体形状、立方体形状、あるいは円柱形状を呈し、その底面の周辺に沿って、前記基板の裏面における第４貫通穴の開口部の周辺との接合を可能とするフランジを一体に有している、
   ことを特徴とする請求項７に記載の発光素子搭載用パッケージ。
9. 前記基板およびフレームと、前記セラミック部材との線膨張係数の差は、５ｐｐｍ（Ｋ^-1）以下である、
   ことを特徴とする請求項２乃至８の何れか一項に記載の発光素子搭載用パッケージ。

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