JP3129553B2 - 光透過用ウィンドを備えたパッケージ - Google Patents

光透過用ウィンドを備えたパッケージ

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JP3129553B2
JP3129553B2 JP04327402A JP32740292A JP3129553B2 JP 3129553 B2 JP3129553 B2 JP 3129553B2 JP 04327402 A JP04327402 A JP 04327402A JP 32740292 A JP32740292 A JP 32740292A JP 3129553 B2 JP3129553 B2 JP 3129553B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光素子を収容する光透
過用ウィンドを備えたパッケージに関する。
【0002】
【従来の技術】発光素子、受光素子等の光素子を収容す
るパッケージに光透過用ウィンドを備える場合には、従
来、次のようにしている。
【0003】図5に示したように、パッケージ10に開
口した窓18周囲のメタル壁14表面に酸化被膜(図示
せず)を形成して、その酸化被膜に硬質ガラス60を層
状に溶着している。次いで、その硬質ガラス60に窓1
8を覆うガラスウィンド、サファイアウィンド等のウィ
ンド40を低融点ガラス(図示せず)を用いて溶着して
いる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ようにして、パッケージのメタル壁14に開口した窓1
8をウィンド40で覆った場合には、そのウィンド溶着
用の硬質ガラス60近くのパッケージ10部分にろう付
け箇所があると、そのろう付け用のろう材が、パッケー
ジ10表面を伝って硬質ガラス60とそれを溶着したメ
タル壁14との間に浸入して、メタル壁14表面に形成
した酸化被膜を浸食した。そして、硬質ガラス60とメ
タル壁14との間に気体のリーク通路が形成されて、パ
ッケージ10の気密性が損なわれた。
【0005】そのため、上記パッケージでは、そのウィ
ンド溶着用の硬質ガラス60近くのパッケージ10部分
にろう付け箇所がある場合に、そのろう付け箇所と硬質
ガラス60との間に介在するパッケージ10表面部分に
凹凸を設ける等してそれらの間に介在するパッケージ1
0表面部分の距離を引き延ばしたり、そのろう付け箇所
と硬質ガラス60との間に介在するパッケージ10表面
部分にろう材に濡れにくいモリブデン層、タングステン
層、クロム層等のバリヤ層を形成したりする必要があっ
て、パッケージの設計とその製造に多大な手数を要した
と共に、パッケージ設計の際に種々の制約を受けた。
【0006】本発明は、このような課題を解消可能な光
透過用ウィンドを備えたパッケージ(以下、パッケージ
という)を提供しようとするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のパッケージは、光素子収容用のパッケージ
のメタル壁に光透過用の窓を開口すると共に、その窓周
囲のメタル壁にセラミックリングをろう材を介して接合
して、そのセラミックリングに前記窓を覆うウィンドを
低融点ガラスを用いて溶着したことを特徴としている。
【0008】
【作用】上記構成のパッケージにおいては、硬質ガラス
の代わりに、セラミックリングをパッケージに開口した
窓周囲のメタル壁に接合している。そして、そのセラミ
ックリングを介して、パッケージに開口した窓周囲のメ
タル壁にウィンドを溶着している。
【0009】セラミックリングは、ろう材に濡れにく
く、ろう材をはじき返す性質を有している。
【0010】そのため、ウィンド溶着用のセラミックリ
ングを接合した箇所近くのパッケージ部分にろう付け箇
所があって、そのろう付け用のろう材が、パッケージ表
面を伝ってセラミックリングとメタル壁との接合箇所に
浸入しようとした場合に、そのろう材を、セラミックリ
ングによりはじき返すことができる。そして、そのろう
付け用のろう材が、セラミックリングとメタル壁との接
合箇所に浸入したり、ウィンドを溶着するセラミックリ
ング表面部分に付着したりするのを阻止できる。そし
て、そのろう材の影響を受けて、ウィンドを溶着するパ
ッケージ部分の気密性が損なわれるのを防止できる。ま
た、セラミックリングをパッケージに開口した窓周囲の
メタル壁に低融点のろう材を介して接合しているため、
セラミックリングをメタル壁に接合する際の温度を低く
抑えて、そのメタル壁からセラミックリングに加わる応
力を少なく抑えることができる。そして、その脆弱なセ
ラミックリングにクラックが入って、そのセラミックリ
ングの気密性が損なわれるのを、防ぐことができる。ま
た、メタル壁に接合するセラミックリングの接合面にメ
タライズ層を備えておくだけて、そのセラミック層を介
して、セラミックリングをメタル壁に手数を掛けずに高
気密性を持たせて容易にろう付け接合できる。
【0011】
【実施例】次に、本発明の実施例を図面に従い説明す
る。図1と図2は本発明のパッケージの好適な実施例を
示し、図1はそのウィンドの溶着箇所周辺の拡大正面断
面図、図2はそのセラミックリングの表側から見た拡大
斜視図を示している。以下に、このパッケージを説明す
る。
【0012】図において、10は、光素子を収容するパ
ッケージである。
【0013】パッケージ底壁10aとパッケージ側壁1
0bとは、コバール(鉄―ニッケル―コバルト合金)又
は42アロイ(鉄―ニッケル合金)からなるメタル壁1
2、14でそれぞれ形成している。
【0014】パッケージ側壁10bは、パッケージ底壁
10a端面にろう付けにより気密に接合している。
【0015】パッケージ側壁10bを形成しているメタ
ル壁14には、光透過用の円形状の窓18を開口してい
る。
【0016】窓18周囲のメタル壁14内側面には、図
1に示したように、セラミックリング20を接合してい
る。
【0017】セラミックリング20は、図2に示したよ
うに、方形板状をしていて、その中央に光透過用の円形
状の通路24を開口している。通路24内周面は階段状
に形成していて、その通路内側の階段面22に窓18を
覆う後述のウィンド周囲を搭載できるようにしている。
【0018】セラミックリング20裏面には、メタライ
ズ層30を広く層状に備えている。そして、そのメタラ
イズ層30を介して、セラミックリング20をメタル壁
14内側面に気密にろう付け接合している。
【0019】セラミックリングの通路24には、円形状
をしたガラスウィンド、サファイアウィンド等のウィン
ド40を嵌入している。ウィンド40周囲は、セラミッ
クリングの通路内側の階段面22に搭載して、その階段
面22に溶着している。そして、ウィンド40とセラミ
ックリング20とで窓18を気密に封じている。
【0020】前述コバール又は42アロイは、常温から
低融点ガラスの溶融温度に当たる450〜500℃に加
熱した場合には、その熱膨張係数αが5.0×10-6
℃となり、常温から銀ろう等のろう材の溶融温度に当た
る800℃前後に加熱した場合には、その熱膨張係数α
が12〜14×10-6/℃となる。
【0021】そのため、図のパッケージでは、コバール
又は42アロイからなるパッケージのメタル壁14に接
合したセラミックリング20にウィンド40を溶融温度
が450〜500℃の低融点ガラス50を用いて溶着し
ている。具体的には、メタル壁14とそれに接合したセ
ラミックリング20とを共に高温炉内等に入れて450
〜500℃に加熱し、セラミックリング20にウィンド
40を低融点ガラス50を用いて溶着している。ウィン
ド40には、その熱膨張係数αが5.0〜7.0×10
-6/℃のホウケイ酸系ガラス等を用いている。そして、
メタル壁14とウィンド40との熱膨張係数αをほぼマ
ッチングさせて、ウィンド40をメタル壁14に接合し
たセラミックリング20に溶着した際に、それらの間に
過大な熱応力が生じて、ウィンド40にクラックが入る
等し、パッケージ10の気密性が損なわれるのを防いで
いる。
【0022】図1と図2に示したパッケージは、以上の
ように構成していて、このパッケージでは、パッケージ
側壁10bをパッケージ底壁10a端面にろう付けした
際に、そのろう付け用のろう材がパッケージ10表面を
伝ってセラミックリング20とメタル壁14との接合箇
所に浸入したりウィンド40を溶着するセラミックリン
グ20表面部分に付着したりするのを、セラミックリン
グ20ではじき返すことができるようにしている。そし
て、セラミックリング20とそれを接合したメタル壁1
4表面部分との間に気体のリーク通路が形成されるのを
防いだり、セラミックリング20にウィンド40を気密
性高く溶着したりできるようにしている。
【0023】図3と図4は本発明のパッケージの他の好
適な実施例を示し、図3はそのウィンドの溶着箇所周辺
の拡大正面断面図、図4はそのセラミックリングの裏側
から見た拡大斜視図を示している。以下に、このパッケ
ージを説明する。
【0024】図のパッケージでは、セラミックリング2
00を、図4に示したように、薄い方形板状に形成し
て、そのセラミックリング200の中央に、メタル壁1
4に開口した窓18の内径より小径の円形状の通路24
0を開口している。通路240内周面は、階段状に形成
せずに、平面状に形成している。
【0025】セラミックリング200は、その裏面に広
く備えたメタライズ層300を介して、窓18周囲のメ
タル壁14内側面に気密にろう付けしている。セラミッ
クリング200の内側周縁部分は、図3に示したよう
に、窓18内側に突出させている。そして、そのセラミ
ックリング200の内側周縁部分裏面に窓18を覆う後
述のウィンド周囲を搭載できるようにしている。
【0026】セラミックリング200の内側周縁部分裏
面には、図4に示したように、メタライズ層300を備
えずに、セラミックリング200の素地を露出させてい
る。そして、その素地を露出させたセラミックリング2
00の内側周縁部分裏面に、後述のウィンド周囲を低融
点ガラスを用いて的確に溶着できるようにしている。
【0027】メタル壁14に開口した窓18には、円板
状等をしたガラスウィンド、サファイアウィンド等のウ
ィンド400を嵌入している。ウィンド400周囲は、
窓18内側に突出させたセラミックリング200の内側
周縁部分裏面に搭載して、そのセラミックリング200
の素地が露出した内側周縁部分裏面に溶着している。そ
して、ウィンド400とセラミックリング200とで窓
18を気密に封じている。
【0028】その際には、前述図1と図2に示したパッ
ケージと同様にして、コバール又は42アロイからなる
パッケージのメタル壁14とそれに接合したセラミック
リング200とを共に高温炉内等に入れて450〜50
0℃に加熱し、セラミックリング200にウィンド40
0を低融点ガラス50を用いて溶着している。ウィンド
400には、その熱膨張係数αが5.0〜7.0×10
-6/℃のホウケイ酸系ガラス等を用いている。そして、
メタル壁14とウィンド400との熱膨張係数αをほぼ
マッチングさせて、ウィンド400をメタル壁14に接
合したセラミックリング200に溶着した際に、それら
の間に過大な熱応力が生じて、ウィンド40にクラック
が入る等し、パッケージ10の気密性が損なわれるのを
防いでいる。
【0029】その他は、前述図1と図2に示したパッケ
ージと同様に構成していて、その作用も、前述図1と図
2に示したパッケージと同様であり、その同一部材には
同一符号を付し、その説明を省略する。
【0030】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のパッケー
ジによれば、ウィンド溶着用のセラミックリングの接合
箇所近くのパッケージ部分にろう付け箇所がある場合
に、そのろう付け用のろう材がパッケージ表面を伝って
セラミックリングとメタル壁との接合箇所に浸入したり
ウィンドを溶着するセラミックリング表面部分に付着し
たりするのを的確に阻止できる。そして、そのろう材の
影響を受けて、ウィンドを溶着するパッケージ部分の気
密性が損なわれるのを的確に防止できる。
【0031】それと共に、ろう付け箇所とウィンドの溶
着箇所との間に介在するパッケージ表面部分に凹凸を設
ける等してそれらの間に介在するパッケージ表面部分の
距離を引き延ばしたり、ろう付け箇所とウィンドの溶着
箇所との間に介在するパッケージ表面部分にろう材に濡
れにくいモリブデン層、タングステン層、クロム層等の
バリヤ層を形成したりする必要がなくなって、パッケー
ジの設計とその製造の容易化が図れると共に、パッケー
ジ設計の際の種々の制約を排除できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のパッケージのウィンドの溶着箇所周辺
の拡大正面断面図である。
【図2】本発明のパッケージのセラミックリングの表側
から見た拡大斜視図である。
【図3】本発明のパッケージのウィンドの溶着箇所周辺
の拡大正面断面図である。
【図4】本発明のパッケージのセラミックリングの裏側
から見た拡大斜視図である。
【図5】従来のパッケージのウィンドの溶着箇所周辺の
拡大正面断面図である。
【符号の説明】
10a パッケージ底壁 10b パッケージ側壁 12、14 メタル壁 18 窓 20、200 セラミックリング 22 階段面 24、240 通路 30、300 メタライズ層 40、400 ウィンド 50 低融点ガラス 60 硬質ガラス
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 23/10 H01L 23/02

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光素子収容用のパッケージのメタル壁に
    光透過用の窓を開口すると共に、その窓周囲のメタル壁
    にセラミックリングをろう材を介して接合して、そのセ
    ラミックリングに前記窓を覆うウィンドを低融点ガラス
    を用いて溶着したことを特徴とする光透過用ウィンドを
    備えたパッケージ。
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JP2993472B2 (ja) * 1997-07-30 1999-12-20 住友電気工業株式会社 光半導体用気密封止容器及び光半導体モジュール
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