JP2021022590A - 光学装置用パッケージおよび光学装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 表面実装が可能で放熱性に優れる光学装置用パッケージを提供する。【解決手段】 第１面１０ａに光学素子２００の搭載領域１０ｃを有し、前記第１面１０ａとは反対側の第２面１０ｂに端子電極１３を有する配線基板１０と、枠状の第１端面２０ａおよび該第１端面２０ａより大きい枠状の第２端面２０ｂを有し、前記第１端面２０ａと前記第２端面２０ｂとの間の側面が階段状であり、前記第１端面２０ａが前記搭載領域１０ｃを取り囲んで前記第１面１０ａに接合されている、金属製の枠状の放熱部材２０と、透光性部材４１を有し、前記第２端面２０ｂに接合されて前記放熱部材２０の開口を塞ぐ蓋体４０と、を備えている配線基板１０。【選択図】 図１

Description

本開示は、例えば、発光素子、撮像素子のような光学素子を搭載する光学装置に用いられる光学装置用パッケージおよび光学装置に関するものである。

半導体素子等の電子素子を気密に封止するとともに、電子素子等で発生する熱を放熱するための放熱部材を備えるパッケージがある。放熱部材を備えたパッケージとしては、電子素子の上面に接して設けた放熱部材から放熱するもの（例えば、特許文献１を参照。）、あるいは、電子素子が配線基板の上面に搭載され、電子素子で発生した熱を配線基板の下面に接合した放熱部材から放熱するもの（例えば、特許文献２および特許文献３を参照。）がある。

ここで、電子素子としては、レーザーダイオード（ＬＤ；Laser Diode）およびＬＥＤ
（Light Emitting Diode）等の発光素子、ＣＣＤ（Charged-Coupled Device）およびＣ
ＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）等の撮像素子、あるいは光スイ
ッチおよびミラーデバイス等のＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）素子といった光学素子がある。このような光学素子を搭載する光学装置用パッケージとしては、光学素子の上には透光性部材を有する蓋体を配置して光学素子を気密に封止して、光学素子から外部へ、あるいは外部から光学素子へ光の授受が行なわれるようにする必要がある。そのため、特許文献２および特許文献３に記載されているような、光学素子が搭載された面とは反対側に放熱部材を設けたものが用いられる。

特開２０１１−１３４７６９号公報 特開２００８−１５９８６９号公報 特開２００９−２６０１７９号公報

しかしながら、光学装置の光学素子が搭載された搭載面とは反対側の実装面に放熱部材を設けると、光学装置を他の部品とともに回路基板に表面実装してモジュール化することができないものであった。

本開示の一つの態様による光学装置用パッケージは、第１面に光学素子の搭載領域を有し、前記第１面とは反対側の第２面に端子電極を有する配線基板と、枠状の第１端面および該第１端面より大きい枠状の第２端面を有し、前記第１端面と前記第２端面との間の側面が階段状であり、前記第１端面が前記搭載領域を取り囲んで前記第１面に接合されている、金属製の枠状の放熱部材と、透光性部材を有し、前記第２端面に接合ざれて前記放熱部材の開口を塞ぐ蓋体と、を備えている。

本開示の一つの態様による光学装置は、上記の光学装置用パッケージと、該光学装置用パッケージの前記配線基板の前記搭載領域に搭載された光学素子とを備えている。

本開示の光学装置用パッケージによれば、回路基板への実装面である、配線基板におけ
る端子電極を有する第２面ではなく、光学素子が搭載される搭載領域を有する第１面に放熱部材が接合されており、放熱部材は配線基板に接合された第１端面から第２端面にかけて側面が階段状に大きくなる枠状であり、放熱部材の第２端面を蓋体で塞いでいるので、表面実装が可能で放熱性に優れた光学装置を得ることができる。

本開示の光学装置によれば、上記光学装置用パッケージを用いていることから、表面実装が可能で気密封止性および放熱性に優れたものとなる。

（ａ）および（ｂ）は、いずれも光学装置用パッケージおよび光学装置の一例を示す斜視図である。 （ａ）は図１に示す光学装置の平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線における断面図である。 （ａ）および（ｂ）は、いずれも光学装置用パッケージおよび光学装置の他の一例を示す斜視図である。 （ａ）は図３に示す光学装置の平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線における断面図である。 （ａ）および（ｂ）は、いずれも光学装置用パッケージおよび光学装置の他の一例を示す斜視図である。 図５（ａ）に示す光学装置用パッケージおよび光学装置の分解斜視図である。 図５（ｂ）に示す光学装置用パッケージおよび光学装置の分解斜視図である。 （ａ）は図５に示す光学装置用パッケージおよび光学装置の平面図であり、（ｂ）は（ａ）の光学装置用パッケージにおける配線基板の平面図である。 （ａ）は図８（ａ）のＡ−Ａ線における断面図であり、（ｂ）は図８（ａ）のＢ−Ｂ線における断面図である。 （ａ）は光学装置用パッケージおよび光学装置の他の例の平面図であり、（ｂ）は（ａ）の光学装置用パッケージにおける配線基板の平面図である。 （ａ）は図１０（ａ）のＡ−Ａ線における断面図であり、（ｂ）は図１０（ａ）のＢ−Ｂ線における断面図である。 （ａ）は光学装置用パッケージおよび光学装置の他の例の平面図であり、（ｂ）は（ａ）の光学装置用パッケージにおける配線基板の平面図である。 （ａ）は図１２（ａ）のＡ−Ａ線における断面図であり、（ｂ）は図１２（ａ）のＢ−Ｂ線における断面図である。 （ａ）は光学装置用パッケージおよび光学装置の他の例の平面図であり、（ｂ）は（ａ）の光学装置用パッケージにおける配線基板の平面図である。 （ａ）は図１４（ａ）のＡ−Ａ線における断面図であり、（ｂ）は図１４（ａ）のＢ−Ｂ線における断面図である。 （ａ）は光学装置用パッケージおよび光学装置の他の例の平面図であり、（ｂ）は（ａ）の光学装置用パッケージにおける配線基板の平面図である。 （ａ）は図１６（ａ）のＡ−Ａ線における断面図であり、（ｂ）は図１６（ａ）のＢ−Ｂ線における断面図である。 （ａ）は光学装置用パッケージおよび光学装置の他の一例を示す斜視図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線における断面図である。 （ａ）は光学装置用パッケージおよび光学装置の他の一例を示す斜視図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線における断面図である。

以下、本開示の光学装置用パッケージおよび光学装置について、図面を参照しながら説
明する。なお、以下の説明における上下の区別は便宜的なものであり、実際に光学装置等が使用されるときの上下を限定するものではない。図１（ａ）および図１（ｂ）は、いずれも光学装置用パッケージおよび光学装置の一例を示す斜視図である。図２（ａ）は図１に示す光学装置の平面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）のＢ−Ｂ線における断面図である。図３（ａ）および図３（ｂ）は、いずれも光学装置用パッケージおよび光学装置の他の一例を示す斜視図である。図４（ａ）は図３に示す光学装置の平面図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）のＢ−Ｂ線における断面図である。図５（ａ）および図５（ｂ）は、いずれも光学装置用パッケージおよび光学装置の他の一例を示す斜視図である。図６は図５（ａ）に示す光学装置用パッケージおよび光学装置の分解斜視図である。図７は図５（ｂ）に示す光学装置用パッケージおよび光学装置の分解斜視図である。図８（ａ）は図５に示す光学装置用パッケージおよび光学装置の平面図であり、図８（ｂ）は図８（ａ）の光学装置用パッケージにおける配線基板の平面図である。図９（ａ）は図８（ａ）のＡ−Ａ線における断面図であり、図９（ｂ）は図８（ａ）のＢ−Ｂ線における断面図である。図１０（ａ）は光学装置用パッケージおよび光学装置の他の例の平面図であり、図１０（ｂ）は図１０（ａ）の光学装置用パッケージにおける配線基板の平面図である。図１１（ａ）は図１０（ａ）のＡ−Ａ線における断面図であり、図１１（ｂ）は図１０（ａ）のＢ−Ｂ線における断面図である。図１２（ａ）は光学装置用パッケージおよび光学装置の他の例の平面図であり、図１２（ｂ）は図１２（ａ）の光学装置用パッケージにおける配線基板の平面図である。図１３（ａ）は図１２（ａ）のＡ−Ａ線における断面図であり、図１３（ｂ）は図１２（ａ）のＢ−Ｂ線における断面図である。図１４（ａ）は光学装置用パッケージおよび光学装置の他の例の平面図であり、図１４（ｂ）は図１４（ａ）の光学装置用パッケージにおける配線基板の平面図である。図１５（ａ）は図１４（ａ）のＡ−Ａ線における断面図であり、図１５（ｂ）は図１４（ａ）のＢ−Ｂ線における断面図である。図１６（ａ）は光学装置用パッケージおよび光学装置の他の例の平面図であり、図１６（ｂ）は図１６（ａ）の光学装置用パッケージにおける配線基板の平面図である。図１７（ａ）は図１６（ａ）のＡ−Ａ線における断面図であり、図１７（ｂ）は図１６（ａ）のＢ−Ｂ線における断面図である。図１８（ａ）は光学装置用パッケージおよび光学装置の他の一例を示す斜視図であり、図１８（ｂ）は図１８（ａ）のＢ−Ｂ線における断面図である。図１９（ａ）は光学装置用パッケージおよび光学装置の他の一例を示す斜視図であり、図１９（ｂ）は図１９（ａ）のＢ−Ｂ線における断面図である。

本開示の一つの態様による光学装置用パッケージ１００は、図１〜図１９に示す例のように、第１面１０ａに光学素子２００の搭載領域１０ｃを有し、第１面１０ａとは反対側の第２面１０ｂに端子電極１３を有する配線基板１０と、枠状の第１端面２０ａおよび第１端面２０ａより大きい枠状の第２端面２０ｂを有し、第１端面２０ａと第２端面２０ｂとの間の側面が階段状であり、第１端面２０ａが搭載領域１０ｃを取り囲んで第１面１０ａに接合されている、金属製の枠状の放熱部材２０と、透光性部材４１を有し、第２端面２０ｂに接合されて放熱部材２０の開口を塞ぐ蓋体４０と、を備えている。

本開示の光学装置用パッケージ１００によれば、回路基板への実装面である、配線基板１０における端子電極１３を有する第２面１０ｂではなく、光学素子２００が搭載される搭載領域１０ｃを有する第１面１０ａに放熱部材２０が接合されていることから、実装面から放熱部材２０が突出していないので回路基板への表面実装が容易である。放熱部材２０は、配線基板１０に接合された第１端面２０ａから第２端面２０ｂにかけて側面が階段状に大きくなる枠状であることから、単なる枠状であるのに対して周囲の空気に接する外表面の面積が大きいので放熱性の高いものとなる。そして、枠状の放熱部材２０の第２端面２０ｂを蓋体４０で塞いでいるので、気密封止性に優れたものとなる。すなわち、本開示の光学装置用パッケージ１００によれば、回路基板への表面実装が可能で放熱性および気密封止性に優れた光学装置３００を得ることができる。

配線基板１０は、絶縁基板１１に配線が設けられたものである。配線は第１面１０ａの光学素子２００の搭載領域１０ｃに設けられた接続電極１２、第２面１０ｂに設けられた端子電極１３および絶縁基板１１の内部に配置され、これらを接続する内部配線１４を含んでいる。接続電極１２は、光学素子２００の電極２０１と接続部材２１０で電気的に接続されるものである。光学素子２００の電極２０１と接続電極１２とが接続部材２１０によって電気的に接続され、端子電極１３が外部回路基板の電極に接合されて、光学装置３００が外部回路基板に表面実装されると、光学素子２００と外部回路基板とが電気的に接続される。絶縁基板１１は、配線基板１０の基本的な部分であり、複数の接続電極１２等の配線を互いに電気的に絶縁させて配置するための電気絶縁体として機能する。また、絶縁基板１１は、光学素子２００を搭載して固定するための基体として機能する部分である。絶縁基板１１は例えばセラミックからなるものを用いることができる。

配線基板１０の第１面１０ａには搭載領域１０ｃを取り囲んで枠状の放熱部材２０が接合されている。搭載領域１０ｃは、第１面１０aにおける光学素子２００が搭載される領
域であり、光学素子２００が固定される領域（固定領域）と光学素子２００の電極２０１が電気的に接続される接続電極１２が設けられている領域（接続領域）とを含む領域であり、各平面図等において二点鎖線で囲まれた領域である。図１〜図１９に示す例では、放熱部材２０を配線基板１０の第１面１０ａに接合するための接合材は省略している。また、配線基板１０は第１面１０ａに搭載領域１０ｃを取り囲む枠状の接合層１５を有しており、放熱部材２０の第１端面２０ａが接合材で接合層１５に接合されている例を示している。放熱部材２０は金属製であり、放熱部材２０をろう材等の金属接合材で接合するために接合層１５が設けられている。接合材がガラスあるいは樹脂接着剤等の非金属の接合材である場合には、接合層１５を設けなくてもよい。また、金属接合材としてＴｉ（チタン）などの活性金属を含む活性ろう材を用いる場合にも接合層１５を設けなくてもよい。搭載領域１０ｃに搭載された光学素子２００で発生した熱を効率よく放熱部材２０へ伝えるために、熱伝導率の大きい金属接合材を用いることができる。

放熱部材２０は、枠状の第１端面２０ａおよび第１端面２０ａより大きい枠状の第２端面２０ｂを有し、第１端面２０ａと第２端面２０ｂとの間の側面が階段状である。側面は少なくとも外側面が階段状であればよい。外側面が階段状であることで外気への熱放散性が高いものとなる。図１および図２に示す例においては、放熱部材２０の外側面は階段状であるが、内側面は階段状ではない。内側面は第１端面２０ａから垂直に立ち上がり、途中から第２端面２０ｂまでは外側に傾斜している。内側面は第１端面２０ａおよび第２端面２０ｂに垂直であってもよい。この場合は、第１端面２０ａの開口縁部（内縁部）と第２端面２０ｂの開口縁部（内縁部）とは、平面視で一致し、第２端面２０ｂの外縁部は第１端面２０ａの外縁部より外側にする。図１および図２に示す例のように、内側面も外側に広がる形状であると、第２端面２０ｂの外周方向へ熱が拡散されて外側面から外気へ放散されやすいのでよい。この場合は、第２端面２０ｂの開口縁部（内縁部）は平面視で第１端面２０ａの開口縁部（内縁部）より外側に位置し、第２端面２０ｂの外縁部も第１端面２０ａの外縁部より外側に位置する。図３〜図１９に示す例のように、内側面も階段状であると、熱がさらに外周部へ伝導されやすくなるとともに放熱部材２０の厚みが全体的に薄くなって外気による冷却がより効率よく行なわれてより放熱性に優れた光学装置用パッケージ１００となる。

また、図１〜図１９に示す例の放熱部材２０は、内側面よりも外側面の方がより外側に広がる形状、言い換えれば、第１端面２０ａ幅よりも第２端面２０ｂの幅が大きい。これにより、配線基板１０に接合された第１端面２０ａを含む端部とは反対側の、第２端面２０ｂを含む端部が大きく外側に広がる形状となるので放熱性が高まる。また、第２端面２０ｂに蓋体４０が接合される部分をより大きくすることができるので、蓋体４０の接合信頼性、気密封止性の高いものとなる。さらに言えば、図１〜図９および図１２〜図１９に
示す例のように、第１端面２０ａを含む端部および第１端面２０ａと第２端面２０ｂの間の中間部よりも、第２端面２０ｂを含む端部が大きく外側に広がる形状とすることができる。言い換えれば、第１端面２０ａを含む端部の幅および第１端面２０ａと第２端面２０ｂの間の中間部の幅よりも、第２端面２０ｂを含む端部の幅が大きい形状とすることができる。図１０および図１１に示す例のように、第１端面２０ａを含む端部の幅および第２端面２０ｂを含む端部の幅よりも中間部の幅が大きい形状とすることもできる。しかしながら、第２端面２０ｂを含む端部の幅が最も大きい形状であると、放熱部材２０と配線基板１０および光学装置用パッケージ１００が実装される外部の回路基板との間に大きい空間が形成されるので、放熱部材２０の外側面がより外気に触れやすくなって、より放熱性の高いものとなる。

図１８および図１９に示す例の放熱部材２０は、図１〜図１７に示す例の放熱部材２０に対して、フィン２１を有するものである。フィン２１は放熱部材２０と同様の金属からなる板状のものであり、複数のフィン２１が階段状の外側面に接続されている。図１８に示す例のフィン２１は、第２端面２０ｂに平行で外寸が放熱部材２０の第２端面２０ｂの外寸と同じである枠状のものである。これに対して、図１９に示す例のフィン２１は、第２端面２０ｂに垂直な板状で、放熱部材２０の階段状の外側面から第２端面２０ｂの外端と同じ位置まで延びるものである。フィン２１は放熱部材２０とは別体のものをろう材等で接合して作製することができる。あるいは、切削加工や金型によって放熱部材２０と一体的に作製することができる。

蓋体４０は、放熱部材２０の第２端面２０ｂに接合されて放熱部材２０の開口を塞ぐものである。配線基板１０の搭載領域１０ｃに搭載される光学素子２００を覆い、配線基板１０、放熱部材２０とともに光学素子２００を収容する空間を形成し、この空間を気密封止する機能を有するものである。また、蓋体４０は、光学素子２００から放射される光または光学素子２００が受光する光を透過させる必要があるので、透光性部材４１を有している。透光性部材４１は、透光性材料すなわち光を透過する材料からなる板状体である。ここでいう光は、光学装置用パッケージ１００に搭載される光学素子２００が発光または受光する光であり、主には可視光である。蓋体４０は、例えば、後述するような、透光性部材４１のみからなるもの、透光性部材４１と金属製のフレーム４２を備えるもの、さらに枠体４３を備えるものがある。

図１〜図９に示す例において、光学素子２００で発生した熱は、配線基板１０の搭載領域１０ｃにおける固定領域から放熱部材２０が接合された接合領域（接合層１５）まで配線基板１０内を伝導する。配線基板１０の表面および内部が主な熱伝導経路であり、最短の熱伝導経路は第１面１０ａ上であり、図１〜図９に示す例においては絶縁基板１１の表面である。

これに対して、図１０〜図１７に示す例のように、第１面１０ａにおける搭載領域１０ｃから放熱部材２０との接合領域にかけて延びる伝熱導体１６を備えている光学装置用パッケージ１００とすることができる。伝熱導体１６は、配線基板１０の絶縁基板１１より熱伝導率の大きい材料を主成分とするものである。例えば、アルミナ等のセラミックスからなる絶縁基板１１に対して、金属を主成分とするもので構成することができる。このような構成により、搭載領域１０ｃに搭載された光学素子２００で発生した熱を、伝熱導体１６を介してより効率よく放熱部材２０へ伝えることのできる光学装置用パッケージ１００となる。なお、図１０，１２，１４，１６においては、接合層１５と伝熱導体１６とを区別しやすいように伝熱導体１６にドット状の網掛けを施し、接合層１５と伝熱導体１６との境界を長破線で示している。

図１０〜図１７に示す例の光学装置用パッケージ１００における配線基板１０は、接合
層１５を備えている例であり、第１面１０ａにおける放熱部材２０との接合領域は接合層１５であり、伝熱導体１６は接合層１５に接続されて一体となっている。接合材が非金属の接合材である場合には、接合層１５の部分までが伝熱導体１６となる。

図１０および図１１に示す例における伝熱導体１６は、搭載領域１０ｃのうち光学素子２００（の固定領域）の近傍から外側延びて枠状の接合領域である接合層１５の２辺に接続されている。この例の伝熱導体１６は接合層１５側の方が幅の大きい台形状であり、熱が第１面１０ａの面方向に拡散しながら接合層１５まで伝導するので、第１面１０ａ上において効率よく接合層１５（接合領域）まで伝熱することができる。接続電極１２との間の絶縁性が確保できる程度に接続電極１２から離間していれば、接合層１５の他の２辺にも接続する形状（４辺に接続する形状）にして、接合層１５へより効率よく伝熱することもできる。この例の場合は、図示していない光学素子２００を配線基板１０の第１面１０ａに接合して固定する固定材（接合材）を伝熱導体１６に接するようにすることができる。これにより、光学素子２００から伝熱導体１６への伝熱がより効率よく行なわれ、放熱性がより向上する。

図１２および図１３に示す例の伝熱導体１６は、光学素子２００の固定領域から外側の接合層１５まで延びて接合層１５に接続されている。この例においては、上述した４辺に接続する形状である。言い換えれば、搭載領域１０ｃのうち接続領域以外の全域に伝熱導体１６を設けている例である。この例の場合は、光学素子２００が伝熱導体１６の上に固定されるので、光学素子２００から伝熱導体１６への伝熱がより効率よく行なわれ、放熱性がより向上する。このとき、伝熱導体１６を接地電位に接続することができる。これにより、放熱部材２０も接地電位となり、外部から光学素子２００への電磁波の侵入に対するシールドとして機能させることもできる。例えば光学素子２００が撮像素子である場合には、ノイズの少ない撮像が可能となる。

図１４および図１５に示す例の伝熱導体１６は、図１２および図１３に示す例の伝熱導体１６が第１面１０ａ上だけに設けられているのに対して、さらに絶縁基板１１の内部にも設けられているものである。外形が接合層１５（接合領域）と同等のベタ状の内部伝熱導体１６ａが、絶縁基板１１の内部において第１面１０ａ上の搭載領域１０ｃおよび接合領域と対向するように配置されている。そして、内部伝熱導体１６ａと接合層１５とが絶縁基板１１の一部を貫通する貫通伝熱導体１６ｂによって接続されている。このような構成により、光学素子２００から絶縁基板１１の内部へ伝導した熱も内部伝熱導体１６ａおよび貫通伝熱導体１６ｂを介して接合層１５（接合領域）へ伝導される。よって、光学素子２００から放熱部材２０への伝熱がより効率よく行なわれ、放熱性がより向上する。内部伝熱導体１６ａを内部配線１４のうちの接地導体を兼ねるようにすると、上記と同様のシールド効果を得ることができる。

図１６および図１７に示す例は、図１０〜図１５に示す例がワイヤボンディングによって光学素子２００の電極２０１と配線基板１０の接続電極１２とが電気的に接続されているのに対して、この電気的接続がはんだバンプ等の接続部材２１０を用いたフリップチップ接続である場合の例である。この例においては、光学素子２００の電極２０１は外縁部に配列されており、この電極２０１に対応するように第１面１０ａ上に接続電極１２が配列されている。接続電極１２が配列されている接続領域は環状であり、第１面１０ａ上においては、接続領域の内側および外側に伝熱導体１６が設けられている。そして、図１４および図１５に示す例と同様の内部伝熱導体１６ａおよび貫通伝熱導体１６ｂを有している。図１６および図１７に示す例では、光学素子２００と配線基板１０の第１面１０ａとの間にはアンダーフィル材２２０が充填されており、光学素子２００で発生した熱は接続部材２１０およびアンダーフィル材２２０を介して第１面１０ａ上の伝熱導体１６へ伝えられる。図１６および図１７の第１面１０ａ上の伝熱導体１６は、接続領域の内側の部分
と外側の部分とが接続されずに分断されている。アンダーフィル材２２０を介して伝熱導体１６の内側の部分から外側の部分へも伝熱するが、接続領域の内側の伝熱導体１６に伝わった熱を接合層１５（接合領域）までより効率よく伝熱するために、接続領域の内側の伝熱導体１６と内部伝熱導体１６ａとは貫通伝熱導体１６ｂで接続されている。第１面１０ａ上の伝熱導体１６は、接続領域の内側の部分と外側の部分とが接続された形状であってもよく、この場合は接続領域の内側の伝熱導体１６と内部伝熱導体１６ａとは接続されていなくてもよい。

図１および図２に示す例の光学装置用パッケージ１００においては、蓋体４０は透光性部材４１のみからなり、透光性部材４１が放熱部材２０の第２端面２０ｂに直接接合されて放熱部材２０の開口を塞いでいる。図１および図２において、蓋体４０（透光性部材４１）と放熱部材２０とを接合する接合材は省略している。透光性部材４１の外寸は放熱部材２０の第２端面２０ｂの外寸より小さく、第２端面２０ｂの内寸（開口の寸法）より一回り大きいものである。透光性部材４１と放熱部材２０との間の熱応力を小さくするために透光性部材４１の寸法は小さい方がよい。また、透光性部材４１が小さいと放熱部材２０の第２端面２０ｂが透光性部材４１に覆われずに露出する部分が大きくなり、第２端面から外気への放熱性が高いものとなる。透光性部材４１は、透光性材料すなわち光を透過する材料からなる板状体である。ここでいう光は、光学装置用パッケージ１００に搭載される光学素子２００が発光または受光する光であり、主には可視光である。また、光学素子２００を気密封止するための蓋体４０（またはその一部）であるので、ガラスやサファイア等の緻密質のものである。透光性部材４１を放熱部材２０の第２端面２０ｂに直接接合する場合の接合材は、樹脂、ガラスあるいはろう材等の金属を主成分とする金属接合材を用いることができる。耐湿性の観点からガラスや金属接合材とすることができる。ろう材を接合材とする場合には、透光性部材４１の外縁部に接合用の金属膜を設けることで、金属膜と放熱部材２０とを接合することができる。このような接合材を透光性部材４１の外縁部と放熱部材２０との間に配置して加熱処理することで、透光性部材４１（蓋体４０）で放熱部材２０の開口を塞いで接合することができる。

図３および図４に示す例の光学装置用パッケージ１００においては、蓋体４０は金属製のフレーム４２とフレーム４２の開口を塞ぐ透光性部材４１とを有している。透光性部材４１はフレーム４２に接合され、フレーム４２が放熱部材２０の第２端面２０ｂに接合されている。図３および図４において透光性部材４１とフレーム４２とを接合する接合材は省略している。この接合材は、上述した透光性部材４１と放熱部材２０とを接合する接合材と同様のものを用いることができ、また、同様の方法で接合することができる。蓋体４０（のフレーム４２）と放熱部材２０との接合も同様の接合材で接合することができる。あるいは、この例のように蓋体４０が金属製のフレーム４２を備えていると、蓋体４０と放熱部材２０とをシーム溶接やレーザー溶接等の局所加熱による接合方法で接合することができる。加熱処理によって接合される接合材を用いて蓋体４０（のフレーム４２）と放熱部材２０とを接合する場合は、光学素子２００が搭載された配線基板１０全体を加熱する。これに対して蓋体４０（のフレーム４２）と放熱部材２０との接合部だけの局所加熱による接合の場合は、蓋体４０を放熱部材２０に接合する際の加熱による光学素子２００への影響が小さいものとなる。

図５〜図１９に示す例の光学装置用パッケージ１００においても、蓋体４０は金属製のフレーム４２とフレーム４２の開口を塞ぐ透光性部材４１とを有している。図１４および図１５に示す例の蓋体４０は、フレーム４２と透光性部材４１との間に枠体４３を有しており、フレーム４２と枠体４３とは、これらの開口が互いに重ねられて接合されている。そして、透光性部材４１は枠体４３の開口を塞いで接合されており、結果として透光性部材４１はフレーム４２の開口を塞いでいる。この枠体４３は、例えば、ガラスからなる透光性部材４１より剛性の高いアルミナセラミックスからなり、これにより透光性部材４１
の接合信頼性を高め、気密封止性をより高めることができる。図１４および図１５において透光性部材４１と枠体４３とを接合する接合材および枠体４３とフレーム４２とを接合する接合材は省略している。この接合材は、上述した透光性部材４１と放熱部材２０とを接合する接合材と同様のものを用いることができ、また、同様の方法で接合することができる。

図５〜図１９に示す例の光学装置用パッケージ１００は、図３および図４に示す例の光学装置用パッケージ１００に対して、蓋体４０と放熱部材２０との接合形態が異なっている。これらの例の光学装置用パッケージ１００は蓋体４０と放熱部材２０との間に枠部材３０を有している。このように、放熱部材２０の第２端面２０ｂ上に接合されており、放熱部材２０よりも熱伝導率の小さい金属からなる枠部材３０を備え、蓋体４０は、金属製のフレーム４２とフレーム４２の開口を塞ぐ透光性部材４１とを有しており、蓋体４０のフレーム４２が枠部材３０に接合されている光学装置用パッケージ１００とすることができる。枠部材３０を備える場合はシーム溶接やレーザー溶接等の局所加熱で蓋体４０と放熱部材２０とが接合される。このときの熱が、熱伝導率の大きい放熱部材２０を介して光学素子２００に熱が伝導する可能性がある。蓋体４０（のフレーム４２）と放熱部材２０との間に放熱部材２０よりも熱伝導率の小さい金属からなる枠部材３０が配置されることで、局所加熱の熱が放熱部材２０へ伝わり難くなり、加熱処理の熱による光学素子２００への影響をより小さいものとすることができる。

図１０および図１１に示す例における枠部材３０は、その厚み方向における幅が一定で、断面形状は四角形である。これに対して、図５〜図９および図１２〜図１９に示す例における枠部材３０は、その厚み方向において、蓋体４０（のフレーム４２）と接合される部分よりも幅の小さい部分を有している。図５〜図９、図１８および図１９に示す例における枠部材３０の断面形状はＬ字型であり、幅の小さい部分は幅方向の内側に位置している。図１２および図１３に示す例における枠部材３０の断面形状はＣ字型（コの字型）であり、幅の小さい部分は、幅方向の内側で厚み方向の中央部に位置している。図１４および図１５に示す例における枠部材３０の断面形状はＩ字型（Ｈ字型、エの字型）であり、幅の小さい部分は、幅方向の中央部で厚み方向の中央部に位置している。図１６および図１７に示す例における枠部材３０の断面形状はクランク型（Ｓ字型）であり、幅の小さい部分は、幅方向の中央部で厚み方向の中央部に位置している。図１６および図１７に示す例における枠部材３０蓋体４０と枠部材３０との接合部から放熱部材２０への熱伝導経路が小さくなるので、局所加熱の熱が放熱部材２０へより伝わり難くなり、加熱処理の熱による光学素子２００への影響をさらに小さいものとすることができる。

図５〜図９、図１８および図１９に示す例における枠部材３０は、放熱部材２０との接合面の幅がフレーム４２との接合面の幅よりも小さい。これに対して、図１２〜図１７に示す例の枠部材３０は、放熱部材２０との接合面の幅とフレーム４２との接合面の幅とが同程度である。放熱部材２０との接合信頼性、これによる気密封止の信頼性の点では放熱部材２０との接合面の幅も大きい方が有利である。図１６および図１７に示す例における枠部材３０は、放熱部材２０との接合面の幅およびフレーム４２との接合面の幅を図１２〜図１５に示す例と同じにすると全体の幅は大きいものになる。光学素子２００からの熱の放熱性の点では、放熱部材２０の第２端面２０ｂの外縁部が露出して外気にさらされる、図５〜図９、図１７〜図１９に示す例のような形状の枠部材３０が有利である。

光学装置３００は上記のような光学装置用パッケージ１００と、光学装置用パッケージ１００の配線基板１０の搭載領域１０ｃに搭載された光学素子２００とを備えている。このような光学装置３００によれば、上記のような光学装置用パッケージ１００を用いていることから、表面実装が可能で気密封止性および放熱性に優れたものとなる。

以上のような光学装置用パッケージ１００および光学装置３００の各部の詳細および製造方法について以下に述べる。

配線基板１０の絶縁基板１１は、平面視（上面視）で方形状（正方形状または長方形状）の平板である。例えば、一辺の長さが１５ｍｍ〜３５ｍｍの方形状で、厚みが０．７ｍｍ〜２．５ｍｍの板状である。ここで、方形状とは厳密な方形だけでなく、角が丸められた、あるいは面取りされたものも含むことを意味している。絶縁基板１１は、例えば、複数の絶縁層が積層されてなるものである。図１〜図１９に示す例では配線基板１０の絶縁基板１１は平板状である。第１面１０ａに光学素子２００を収容するための凹部を有するものであってもよい。この場合の搭載領域１０ｃの固定領域は凹部の底面に設けられる。接続領域は、凹部の底面または凹部の周囲に設けられる。第１面１０ａの少なくとも光学素子２００の固定領域を研磨加工等によって平坦化することで光学素子２００の光軸の精度を高めることができる。絶縁基板１１が平板状であると研磨加工による第１面１０ａの平坦化が容易である。凹部の底面を研磨加工等によって平坦化すると、凹部の周囲に設けた接続電極１２を損傷することなく平坦化しやすい。第１面１０ａにおける光学素子２００の固定領域だけを研磨加工して平坦化する場合にも凹部が形成されるが、この場合には光学素子２００全体が収容される深さの凹部でなくてもよい。

絶縁基板１１は、例えば、酸化アルミニウム質焼結体、ガラスセラミック焼結体、窒化アルミニウム質焼結体またはムライト質焼結体等のセラミック焼結体によって形成されている。絶縁基板１１は、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、次のようにして製作することができる。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ーおよび有機溶剤とともにシート状に成形して四角シート状のセラミックグリーンシートを作製する。その後、このセラミックグリーンシートを適当な寸法に切断、成形したセラミックグリーンシートを複数枚積層し、この積層した積層体を１３００℃〜１６００℃の温度で焼成することによって絶縁基板１１を製作することができる。焼成された複数のセラミックグリーンシートのそれぞれが、絶縁基板１１を形成する絶縁層になる。絶縁基板１１が上面に光学素子２００を収容する凹部を有する場合は、セラミックグリーンシートに凹部の形状に対応する貫通孔等を設けておけばよい。あるいは、平板状の絶縁基板１１を研削および研磨加工して凹部を形成することもできる。

絶縁基板１１には配線が設けられている。上述したように、配線は第１面１０ａの光学素子２００の搭載領域１０ｃに設けられた接続電極１２、第２面１０ｂに設けられた端子電極１３および絶縁基板１１の内部に配置され、これらを接続する内部配線１４を含んでいる。内部配線１４は絶縁層間の導体層と絶縁層を貫通する貫通導体とを有している。

配線基板１０の配線は、例えば、タングステン、モリブデン、マンガン、銅、銀、パラジウム、金、白金、ニッケルまたはコバルト等の金属材料、またはこれらの金属材料を含む合金材料等によって形成されている。このような金属材料等は、メタライズ層またはめっき膜あるいは薄膜等の金属層として、絶縁基板１１に設けられている。

接続電極１２、端子電極１３および内部配線１４の導体層は、例えば、タングステンのメタライズ層である場合には、タングステンの粉末を有機溶剤および有機バインダーと混合して作製した金属ペーストを絶縁層となる上記セラミックグリーンシートの表面にスクリーン印刷法等の方法で印刷して、その後セラミックグリーンシートと同時焼成する方法で形成することができる。また、内部配線１４の貫通導体の部分は、絶縁層となるセラミックグリーンシートに貫通孔をあらかじめ形成しておき、このセラミックグリーンシートの貫通孔内に上記の金属ペーストをスクリーン印刷法等の方法で充填し、同時焼成することによって形成することができる。セラミックグリーンシートの貫通孔は、機械的な孔あけ加工またはレーザー加工等の方法で形成することができる。絶縁基板１１を研磨加工し
て平坦な第１面１０ａとする場合は、例えば、メタライズで内部配線１４および端子電極１３が形成された絶縁基板１１を研磨加工等で平坦化した後に、研磨された面に薄膜で接続電極１２を形成することができる。絶縁基板１１の両面を研磨加工して第１面１０ａおよび第２面１０ｂの両面が平坦化された配線基板１０とすることもできる。この場合にはメタライズで内部配線１４が形成された絶縁基板１１の両面を研磨加工等で平坦化した後に、接続電極１２および端子電極１３を薄膜で形成することができる。薄膜に替えて金属ペーストを塗布して焼き付けることで接続電極１２および端子電極１３を形成することもできる。

接続電極１２および端子電極１３の外表面に露出する部分は、上記のメタライズ層に、電解めっき法または無電解めっき法等の方法でニッケルおよび金等のめっき層がさらに被着されたものであってもよい。配線等の腐食防止および接続部材２１０または外部回路との接続部材２１０の接合性向上のためである。

接合層１５および伝熱導体１６は、配線と同様の材料および方法で形成することができる。接合層１５および伝熱導体１６もまた、その露出表面に配線と同様のめっき層が被着されたものとすることができる。

放熱部材２０は、上述したように枠状の第１端面２０ａおよび第１端面２０ａより大きい枠状の第２端面２０ｂを有し、第１端面２０ａと第２端面２０ｂとの間の側面が階段状である。第１端面２０ａは外形が平面視（下面視）で方形状（正方形状または長方形状）の枠形状である。第２端面２０ｂもまた外形が平面視（上面視）で方形状（正方形状または長方形状）の枠形状である。第１端面２０ａは、例えば、外寸が一辺の長さが１０ｍｍ〜３５ｍｍの方形状で、内寸が８ｍｍ〜３３ｍｍの方形状である。第２端面２０ｂは、外寸が一辺の長さが１５ｍｍ〜７０ｍｍの方形状で、内寸が１０ｍｍ〜３３ｍｍの方形状である。放熱部材２０の第１端面２０ａから第２端面２０ｂまでの高さ（厚み）は、例えば５ｍｍ〜３０ｍｍである。そして第１端面２０ａと第２端面２０ｂとの間において、少なくとも外側面が３段以上の階段状になっている。

放熱部材２０は、上述したように金属製である。この金属は絶縁基板１１よりも熱伝導率の大きいものであればよい。放熱性の観点からは、高熱伝導率の金属であるアルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）等を用いることができる。接合信頼性ひいては気密封止性の観点からは、熱膨張係数が小さく、セラミック焼結体からなる絶縁基板１１を主体とする配線基板１０との熱膨張差が小さい、鉄―ニッケル（Ｆｅ−Ｎｉ）合金または鉄−ニッケル−コバルト（Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ）合金を用いることができる。熱膨張係数が小さく、熱伝導率も比較的高い金属として、低熱膨張率のタングステン（Ｗ）あるいはモリブデン（Ｍｏ）と高熱伝導率の銅（Ｃｕ）との複合材料を用いることができる。

放熱部材２０は、上述した金属や合金の板材をプレス加工あるいは切削加工することで上記のような形状にすることで作製することができる。ＷあるいはＭｏとＣｕとの複合材は、例えば粉末冶金で作製することができる。例えば、Ｗの粉末とＣｕの粉末とを混合したものをプレス成型で放熱部材２０の形状に成型したものを焼結させることで、あるいはブロック状に成型したものを切削加工することで放熱部材２０の形状にすることで作製することができる。

蓋体４０は、上述したように、透光性部材４１のみからなるもの、透光性部材４１と金属製のフレーム４２を備えるもの、さらに透光性部材４１とフレーム４２との間に枠体４３を備えるものがある。

透光性部材４１は、例えば、ソーダガラスまたはホウケイ酸ガラスあるいはサファイア
ガラス（単結晶サファイア）等の透明なガラス材料からなる緻密質の板材を用いることができる。透光性部材４１は、例えば外寸が一辺の長さが１５ｍｍ〜７０ｍｍの方形状で厚みが０．５ｍｍ〜２ｍｍである。

蓋体４０が透光性部材４１のみからなる場合は、透光性部材４１の外寸を放熱部材２０の第２端面２０ｂの内寸より大きいものとすることで放熱部材２０の開口を塞ぐことができる。このとき透光性部材４１の放熱部材２０への接合性および気密封止性を考慮すると、透光性部材４１の外寸は、放熱部材２０の第２端面２０ｂの内寸（開口の寸法）より２ｍｍ以上大きいものとすることができる。また、このとき透光性部材４１の外寸を放熱部材２０の第２端面２０ｂの外寸より小さくして第２端面２０ｂを露出させることで、放熱部材２０の第２端面２０ｂからの放熱性が高まる。

蓋体４０が透光性部材４１とフレーム４２とからなる場合は、透光性部材４１の外寸をフレーム４２の内寸より大きいものとすることでフレーム４２の開口を塞いて放熱部材２０の開口を塞ぐことができる。このとき透光性部材４１のフレーム４２への接合性および気密封止性を考慮すると、透光性部材４１の外寸は、フレーム４２の内寸より２ｍｍ以上大きいものとすることができる。図３〜図１３および図１６〜図１９に示す例のように、透光性部材４１がフレーム４２の配線基板１０および放熱部材２０の第２端面２０ｂに対向する面（下面）に接合された蓋体４０とすることができる。ガラス材料からなる透光性部材４１がフレーム４２から外側へ突出しないので、外部のものに当たって破損する可能性が低減され、気密封止の信頼性が高いものとなる。

蓋体４０が、図１４および図１５に示す例のように透光性部材４１とフレーム４２と枠体４３とからなる場合は、透光性部材４１の外寸を枠体４３の内寸より大きいものとすることで枠体４３およびフレーム４２の開口を塞いで放熱部材２０の開口を塞ぐことができる。このとき透光性部材４１の枠体４３への接合性および気密封止性を考慮すると、透光性部材４１の外寸は、枠体４３の内寸より２ｍｍ以上大きいものとすることができる。

また、蓋体４０が透光性部材４１とフレーム４２とからなり、蓋体４０（フレーム４２）と放熱部材２０との間に枠部材３０を有している場合は、透光性部材４１の外寸は、枠部材３０の外寸より小さいものとすることができる。これにより、透光性部材４１をフレーム４２の下面に接合した場合には枠部材３０の内側に収まることになる。また、透光性部材４１をフレーム４２の上面に接合した場合には、シーム溶接等によるフレーム４２と枠部材３０との接合部から透光性部材４１（とフレーム４２との接合部）を離すことができるので、シーム溶接等の熱の透光性部材４１とフレーム４２との接合部への影響を小さくすることができる。

透光性部材４１は、例えば、上記のような透光性材料からなる大型の板材を切断して所定の大きさの矩形状の板材（以下、矩形板体とも呼ぶ。）に加工することで作製される。例えば、大型の板材の主面に、レーザーやダイシング等で溝を形成し、溝に機械応力や熱応力を加えることで切断することができる。この切断により得た矩形板体の側面は、ほぼ平面で形成されたものとなる。このまま透光性部材４１として使用してもよいが、矩形板体の両主面と側面との間の角部、側面同士の間の角部にＣ面を形成することができる。この場合には、角部に欠けが発生し難くなり、透光性部材４１に応力が加わった場合にも割れ難くなる。Ｃ面の形成は例えば研磨加工で行なうことができる。

また、透光性部材４１はその両主面（上面および下面）の少なくとも一方に光学膜を備えているものとすることができる。光学装置用パッケージ１００の光学特性をさらに向上させることができる。光学フィルタ膜は、例えば、反射防止膜（ＡＲコーディング：Anti-Reflection Coating）、ＵＶ（Ultra Violet：紫外線）カットフィルタやＩＲ（infrare
d rays：赤外線）カットフィルタ等の光学フィルタ膜、あるいは遮光膜である。反射防止膜や光学フィルタ膜は、用途に応じて、例えばフッ化マグネシウム（ＭｇＦ_２）、二酸化珪素（ＳｉＯ_２）、フッ化ランタン（ＬａＯ_３）、酸化ランタン（Ｌａ_２Ｏ_３）、五酸化タンタル（Ｔａ_２Ｏ_５）、五酸化チタン（Ｔｉ_３Ｏ_５）、五酸化ニオブ（Ｎｂ_２Ｏ_５）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ_２）、酸化チタン（ＴｉＯ_２）、またはＺｒＯ_２＋ＴｉＯ_２等の混合物等の誘電体単層膜あるいは多層膜で形成することができる。遮光膜は、例えばクロム（Ｃｒ）、酸化クロム（ＣｒＯｘ）等の金属膜やカーボンを添加して黒色に着色したエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂等で形成することができる。

フレーム４２は、薄板金属からなり、放熱部材２０の第２端面２０ｂに対応した外形を持ち、その中央部に貫通孔を有する枠形状となっている。フレーム４２の外寸は、放熱部材２０の第２端面２０ｂの内寸より大きいものである。

図３および図４に示す例のように、蓋体４０のフレーム４２が放熱部材２０の第２端面２０ｂに直接接合される場合は、フレーム４２の外寸は放熱部材２０の第２端面２０ｂの内寸より大きいものとすることができる。このときフレーム４２の放熱部材２０への接合性および気密封止性を考慮すると、フレーム４２の外寸は、放熱部材２０の第２端面２０ｂの内寸より２ｍｍ以上大きいものとすることができる。また、図３および図４に示す例においてはフレーム４２の外寸は放熱部材２０の第２端面２０ｂの外寸と同程度であるが、フレーム４２の外寸はこの例よりもさらに小さいものとすることができる。フレーム４２と第２端面２０ｂとが重なる幅が気密封止可能な接合幅であればよいので、例えば、放熱部材２０の第２端面２０ｂの幅の外側の１／２以上が露出するようにすることができる。このようにすると、放熱部材２０の第２端面２０ｂの外縁部が露出して外気にさらされるので、光学素子２００からの熱の放熱性の点で有利である。図３および図４に示す例のように、透光性部材４１がフレーム４２の下面に接合される場合には、フレーム４２の内寸は放熱部材２０の第２端面２０ｂの内寸（開口）よりも小さい。第２端面２０ｂの開口の内側に突出した部分の幅が、透光性部材４１を接合するのに十分な幅であればよい。上述した遮光膜の代わりにフレーム４２の内縁部分を用いることができ、その場合のフレーム４２の内寸（開口の寸法）は、図３および図４に示す例よりもさらに小さいものとすることができる。

図５〜図１９に示す例のように、放熱部材２０との間に枠部材３０を有している場合は、フレーム４２の外寸は枠部材３０の内寸よりも大きいものとすることができる。このときフレーム４２の枠部材３０への接合性および気密封止性を考慮すると、フレーム４２の外寸は、枠部材３０の内寸より２ｍｍ以上大きいものとすることができる。また、フレーム４２の外寸は、枠部材３０の外寸と同程度にすることができる。フレーム４２の外寸と枠部材３０の外寸とが同じであれば、蓋体４０（のフレーム４２）と枠部材３０との位置合わせが容易となる。図５〜図１９に示す例のように、透光性部材４１がフレーム４２の下面に接合される場合には、フレーム４２の内寸は枠部材３０のフレーム４２が接合される面（上面）の内寸（開口）よりも小さい。枠部材３０の上面の開口の内側に突出した部分の幅が、透光性部材４１を接合するのに十分な幅であればよい。上述した遮光膜の代わりにフレーム４２の内縁部分を用いることができ、その場合のフレーム４２の内寸（開口の寸法）は、図５〜図１９に示す例よりもさらに小さいものとすることができる。

フレーム４２は、放熱部材２０あるいは枠部材３０にシーム溶接等で接合されるときに部分的に高温に加熱されるので、接合後の冷却時の収縮による透光性部材４１に加わる熱応力が大きくならないように、小さい熱膨張係数を有するものが好ましい。例えば、鉄―ニッケル（Ｆｅ−Ｎｉ）合金または鉄−ニッケル−コバルト（Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ）合金を用いることができる。

また、フレーム４２は、例えば厚みが０．０５〜０．２ｍｍ程度の上記のような金属の薄板に、従来周知のエッチング法またはプレス加工法等を用いることで、中央部を含む領域に貫通孔を有する枠形状のものとすることができる。

枠体４３は、ガラスからなる透光性部材４１より剛性の高い、また、金属よりも熱伝導率が小さく透光性部材４１およびフレーム４２との熱膨張差の小さいセラミック材料からなるものとすることができる。例えば、配線基板１０の絶縁基板１１と同様のセラミック材料からなるものとすることができる。

図１４および図１５に示す例における枠体４３は、断面形状がＬ字型で下面に段差を有する形状であるが、断面形状はこれに限られず例えば方形状とすることができる。断面形状がＬ字型であると、透光性部材４１の上面の外縁部および側面と枠体４３とが接合されるので接合信頼性および気密封止性に優れたものとなる。枠体４３の内寸（上面の開口寸法）は透光性部材４１の外寸よりも小さく、透光性部材４１の外縁部と重なって接合される寸法である。このとき透光性部材４１の枠体４３への接合性および気密封止性を考慮すると、枠体４３の外寸は透光性部材４１の外寸より大きく、枠体４３の内寸は透光性部材４１の外寸より２ｍｍ以上小さいものとすることができる。枠体４３の厚みは、例えば１ｍｍ〜４ｍｍとすることができる。

枠体４３は、例えば、酸化アルミニウム質焼結体から成る場合であれば、以下のようにして作製することができる。まず、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）またはシリカ（ＳｉＯ２）、カルシア（ＣａＯ）、マグネシア（ＭｇＯ）等の原料粉末に適当な有機溶剤、溶媒等を添加混合して泥漿状とし、これを周知のスプレードライ法等を用いて顆粒を作製する。次に、この顆粒を周知の乾式プレス法を用いてプレス成型することで所定形状の成形体を得る。その後、この成形体を、例えば、約１６００（℃）の温度で焼成することにより枠体４３が製作される。あるいは、配線基板１０の絶縁基板１１と同様に、セラミックグリーンシートを所定形状にして焼成することができる。

なお、透光性部材４１と枠体４３との接合部に加わる熱応力で透光性部材４１が破壊することがないように、互いの熱膨張係数を、近似した値にすることができる。例えば、枠体４３がアルミナ質焼結体（熱膨張係数約７．２×１０^−６／℃）の場合であれば、透光性部材４１は例えば、ＢＫ７（ＨＯＹＡ社製、熱膨張係数が約７．５×１０^−６／℃）またはＤ２６３（ショット社製、熱膨張係数が約７．２×１０^−６／℃）等のガラス材料のような、互いの熱膨張係数の差が０．５×１０^−６／℃以下となるようなものを用いることができる。

フレーム４２と透光性部材４１との接合、フレーム４２と枠体４３との接合および枠体４３と透光性部材４１との接合には、樹脂、ガラスあるいはろう材等の金属を主成分とする金属接合材を用いることができる。耐湿性の観点からガラスや金属接合材とすることができる。フレーム４２と透光性部材４１との接合にろう材を用いる場合には、透光性部材４１の外縁部に接合用の金属膜を設けることで、金属膜とフレーム４２とを接合することができる。同様に、フレーム４２と枠体４３との接合との接合にろう材を用いる場合には枠体４３に接合用の金属膜を設け、枠体４３と透光性部材４１との接合にろう材を用いる場合には透光性部材４１および枠体４３に接合用の金属膜を設けることができる。ろう材として、例えば銀（Ａｇ）−銅（Ｃｕ）ろうにＴｉ（チタン）などの活性金属を加えた活性ろう材を用いる場合にはこのような金属膜を設けなくてもよい。

フレーム４２と枠体４３との接合と、枠体４３と透光性部材４１との接合を同時に行なわない場合は、後の接合の際に先の接合に用いた接合材が溶融してしまうことがないように、フレーム４２と枠体４３との接合材と、枠体４３と透光性部材４１との接合材とは互
いに融点の異なるものを用いる。また、蓋体４０（のフレーム４２）と放熱部材２０または枠部材３０とを接合する際に、フレーム４２と枠体４３との接合部の方が枠体４３と透光性部材４１との接合部よりも蓋体４０（のフレーム４２）と放熱部材２０または枠部材３０との接合部に近いので、フレーム４２と枠体４３との接合材の方が耐熱性（融点）の高いものとすることができる。そのため、例えば、フレーム４２と枠体４３との接合材として金属ろう材を用い、枠体４３と透光性部材４１との接合材として低融点ガラスを用いることができる。例えば、Ｔｉを含む融点が７８０℃のＡｇ−Ｃｕろうと融点が３２０℃の鉛系ガラスを用いることができる。あるいは、例えば、フレーム４２と枠体４３との接合材として融点が４６０℃のビスマス系鉛フリーガラスを用い、枠体４３と透光性部材４１との接合材として低融点ガラスを用いることができる。また、接合材の熱膨張係数と透光性部材４１および枠体４３との熱膨張係数を近似させるために、セラミック粉末等をフィラーとして含むガラスを用いることもできる。

枠部材３０は、蓋体４０のフレーム４２とシーム溶接やレーザー溶接等で接合可能な金属材料からなるものであればよい。例えば、上述した放熱部材２０およびフレーム４２との熱膨張差が小さい、鉄―ニッケル（Ｆｅ−Ｎｉ）合金または鉄−ニッケル−コバルト（Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ）合金を用いることができる。これにより、放熱部材２０および蓋体４０（のフレーム４２）との間の接合信頼性および気密封止性が高いものとなる。

枠部材３０の内寸は放熱部材２０の第２端面２０ｂの内寸（開口の寸法）より大きく、外寸は放熱部材２０の第２端面２０ｂの外寸より小さいものである。枠部材３０の高さ（厚み）は、透光性部材４１または枠体４３の厚みより大きい。このような枠部材３０は、上述した金属材料の板材をプレス加工あるいは切削加工することで上記のような形状にすることで作製することができる。

枠部材３０と放熱部材２０との接合には、樹脂、ガラスあるいはろう材等の金属を主成分とする金属接合材を用いることができる。耐湿性の観点からガラスや金属接合材とすることができる。金属より低熱伝導率であるガラスを用いると、枠部材３０と蓋体４０との接合の際の熱が放熱部材２０を介して光学装置３００へ伝わり難くなる。金属接合材を用いると、枠部材３０と蓋体４０との接合の際の熱に対する耐熱性が高く気密封止の信頼性が高い。

放熱部材２０と配線基板１０との接合には、上述したように、樹脂、ガラスあるいはろう材等の金属接合材を用いることができる。また、上述したように搭載領域１０ｃに搭載された光学素子２００で発生した熱を効率よく放熱部材２０へ伝えるために、熱伝導率の大きい金属接合材を用いることができる。枠部材３０と放熱部材２０との接合と、放熱部材２０と配線基板１０との接合を同時に行なわない場合は、後の接合の際に先の接合に用いた接合材が溶融してしまうことがないように、枠部材３０と放熱部材２０との接合材と、放熱部材２０と配線基板１０との接合材とは互いに融点の異なるものを用いる。また、蓋体４０（のフレーム４２）と枠部材３０とを接合する際に、この接合部に近い位置にある、枠部材３０と放熱部材２０との接合材の方が耐熱性（融点）の高いものとすることができる。

光学素子２００は、例えばレーザーダイオードもしくはＬＥＤ等の発光素子であり、プロジェクターや自動車のヘッドライト等の光源となる。図１〜図１９に示す例では、１つの光学素子２００が搭載されているが、複数の光学素子２００を搭載することができる。例えば、発光色がＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のように異なる光学素子２００である。発光素子以外の光学素子２００としては、ＣＣＤおよびＣＭＯＳ等の撮像素子、光スイッチおよびミラーデバイス等のＭＥＭＳ素子等も用いることができる。搭載する光学素子２００の数、および光の色や種類は、光学装置に応じたものとすればよい。

光学素子２００を配線基板１０の上面に固定する接合材は、樹脂、ガラスあるいはろう材等の金属を主成分とする金属接合材を用いることができる。金属接合材を用いる場合には、配線基板１０の搭載領域１０ｃに接合用の金属膜を形成することができる。図１２〜図１５に示す例における、第１面１０ａ上の伝熱導体１６はこの金属膜の機能を備える。配線基板１０の搭載領域１０ｃに接地導体に接続された導体層を設けて光学素子２００を接続する場合には、導電性である金属接合材あるいは、絶縁性の樹脂に金属粒子等の導電性粒子を分散させた、いわゆる導電性接着剤を用いることもできる。これらの中で熱伝導率の高い金属接合材を用いると光学素子２００で発生した熱を効率よく放熱部材２０へ伝えることができるので放熱性の高いものとなる。光学素子２００を固定するための加熱処理によって放熱部材２０と配線基板１０との接合材が溶融して接合が損なわれないように、光学素子２００を固定するための接合材は放熱部材２０と配線基板１０との接合材の融点よりも低い融点を有するものを用いることができる。例えば、錫を１８ｗｔ％含む金錫合金（ＡｕＳｎ１８）ろう材である。例えば、このＡｕＳｎ１８ろう材のプリフォームを３５０℃の温度で加熱処理することで光学素子２００を固定することができるが、このとき、光学素子２００が傾かないように押圧しながら固定することができる。透光性部材４１またはフレーム４２を接合材で放熱部材２０に接合する場合には、この接合材よりも融点が高いものを、光学素子２００を固定する接合材とする必要がある。シーム溶接等の局所加熱で蓋体４０のフレーム４２と枠部材３０とを接合する場合には、このような配慮はほぼ不要となる。

接続部材２１０は、例えばボンディングワイヤであり、金やアルミのワイヤーを用いることができる。上述した光軸の精度には光学素子２００の配線基板１０への搭載時の傾きばらつきも影響する。配線基板１０（絶縁基板１１）の搭載領域１０ｃにおける光学素子２００が固定される面を平坦にして、接合材による固定の際に押圧するなどすることで、配線基板１０の表面に対する光学素子２００の傾斜を極めて小さくすることができる。光学素子２００を配線基板１０にフリップチップ実装する場合でも、上記と同様の理由で光学素子２００を押圧しながら固定することができる。

１０・・・配線基板
１０ａ・・・第１面
１０ｂ・・・第２面
１０ｃ・・・搭載領域
１１・・・絶縁基板
１２・・・接続電極
１３・・・端子電極
１４・・・内部配線
１５・・・接合層
１６・・・伝熱導体
１６ａ・・・内部伝熱導体
１６ｂ・・・貫通伝熱導体
２０・・・放熱部材
２０ａ・・・第１端面
２０ｂ・・・第２端面
２１・・・フィン
３０・・・枠部材
４０・・・蓋体
４１・・・透光性部材
４２・・・フレーム
４３・・・枠体
１００・・・光学装置用パッケージ
２００・・・光学素子
２０１・・・（光学素子の）電極
２１０・・・接続部材
２２０・・・アンダーフィル材
３００・・・光学装置

Claims (4)

1. 第１面に光学素子の搭載領域を有し、前記第１面とは反対側の第２面に端子電極を有する配線基板と、
   枠状の第１端面および該第１端面より大きい枠状の第２端面を有し、前記第１端面と前記第２端面との間の側面が階段状であり、前記第１端面が前記搭載領域を取り囲んで前記第１面に接合されている、金属製の枠状の放熱部材と、
   透光性部材を有し、前記第２端面に接合されて前記放熱部材の開口を塞ぐ蓋体と、
   を備えている光学装置用パッケージ。
2. 前記第１面における前記搭載領域から前記放熱部材との接合領域にかけて延びる伝熱導体を備えている請求項１に記載の光学装置用パッケージ。
3. 前記放熱部材の前記第２端面上に接合されており、前記放熱部材よりも熱伝導率の小さい金属からなる枠部材を備え、
   前記蓋体は、金属製のフレームと該フレームの開口を塞ぐ前記透光性部材とを有しており、
   前記蓋体の前記フレームが前記枠部材に接合されている請求項１または請求項２に記載の光学装置用パッケージ。
4. 請求項１〜請求項３のいずれかに記載の光学装置用パッケージと、該光学装置用パッケージの前記配線基板の前記搭載領域に搭載された光学素子とを備えている光学装置。

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