JP3457906B2 - 光半導体素子収納用パッケージ - Google Patents
光半導体素子収納用パッケージInfo
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Description
するための光半導体素子収納用パッケージに関するもの
である。
半導体素子収納用パッケージは、一般に鉄ーニッケルー
コバルト合金や銅ータングステン合金等の金属材料から
成り、上面中央部に光半導体素子がペルチェ素子等の電
子冷却素子を間に挟んで載置される載置部を有する基体
と、前記光半導体素子載置部を囲繞するようにして基体
上に銀ロウ等のロウ材を介して接合され、側部に貫通孔
及び切欠部を有する鉄ーニッケルーコバルト合金等の金
属材料から成る枠体と、前記枠体の貫通孔もしくは貫通
孔周辺の枠体に取着され、内部に光信号が伝達される空
間を有する鉄ーニッケルーコバルト合金等の金属材料か
ら成る筒状の固定部材と、前記筒状の固定部材に融点が
200〜400℃の金ー錫合金等の低融点ロウ材を介し
て取着された固定部材の内部を塞ぐ非晶質ガラス等から
成る透光性部材と、前記枠体の切欠部に挿着され、酸化
アルミニウム質焼結体から成る絶縁体に光半導体素子及
びペルチェ素子等の電子冷却素子の各電極がボンディン
グワイヤやリード線等の電気的接続手段を介して電気的
に接続される配線層が形成されている端子体と、前記枠
体の上面に取着され、光半導体素子を気密に封止する蓋
部材とから構成されており、前記基体の光半導体素子載
置部に光半導体素子を間にペルチェ素子等の電子冷却素
子を挟んで載置固定させるとともに該光半導体素子の各
電極をボンディングワイヤやリード線等の電気的接続手
段を介して端子体の配線層に電気的に接続し、しかる
後、前記枠体の上面に蓋部材を接合させ、基体と枠体と
蓋部材とから成る容器内部に光半導体素子を気密に収容
R>するとともに筒状の固定部材に光ファイバー部材を、
例えば、YAG溶接等により取着することによって製品
としての光半導体装置となる。
子冷却素子により光半導体素子を冷却しつつ光半導体素
子に外部電気回路から供給される駆動信号によって光励
起を起こさせ、該励起した光を光信号として透光性部材
を介し光ファイバー部材に授受させるとともに該光ファ
イバー部材の光ファイバー内を伝達させることによって
高速光通信等に使用される。
来の光半導体素子収納用パッケージにおいては、光半導
体素子及びペルチェ素子等の電子冷却素子の各電極が接
続される端子体の配線層は一般にタングステンやモリブ
デン、マンガン等の高融点金属粉末で形成されており、
該タングステンやモリブデン等から成る配線層はその抵
抗温度係数が3000〜4500ppm/℃(室温〜1
00℃)と高い。そのため配線層に電子冷却素子および
光半導体素子を作動させた際に生じる熱が作用すると配
線層の電気抵抗値が大きくなり、ペルチェ素子等の電子
冷却素子に印加される電力に誤差が生じるとともに電子
冷却素子による光半導体素子の冷却に大きなバラツキが
発生し、その結果、光半導体素子の励起する光の波長に
誤差が生じ、光通信を正確に行うことができないという
欠点を有していた。
で、その目的は光半導体素子が励起す光の波長を一定と
して正確な光通信を行うことができる光半導体素子収納
用パッケージを提供することにある。
体素子が電子冷却素子を介して載置される載置部を有す
る金属基体と、前記金属基体上に光半導体素子載置部を
囲繞するようにして取着され、側部に切欠部を有する金
属枠体と、前記切欠部に挿着され、絶縁体に光半導体素
子の各電極及び電子冷却素子の電極が電気的に接続され
る複数個の配線層が形成されている端子体と、前記金属
枠体の上面に取着され、光半導体素子を気密に封止する
蓋部材とからなる光半導体素子収納用パッケージであっ
て、前記端子体に形成されている配線層のうち少なくと
も電子冷却素子の電極が接続される配線層の抵抗温度係
数が2000ppm/℃以下(室温〜100℃)である
ことを特徴とするものである。
接続される配線層が20乃至90重量%のタングステン
と、10乃至80重量%のレニウムから成ることを特徴
とするものである。
よれば端子体に形成されている配線層のうちペルチェ素
子等の電子冷却素子が接続される配線層を、例えば、2
0乃至90重量%のタングステンと、10乃至80重量
%のレニウムで形成し、抵抗温度係数を2000ppm
/℃以下(室温〜100℃)としたことから配線層に光
半導体素子や電子冷却素子等を作動させた際に生じる熱
が作用しても電気抵抗値が大きく変わることはなく、そ
の結果、電子冷却素子に印加される電力も均一になると
ともに電子冷却素子による光半導体素子の冷却も均一と
なり、光半導体素子の励起する光の波長を常に一定とし
て光通信を正確に行うことができる。
細に説明する。図1及び図2は本発明の光半導体素子収
納用パッケージの一実施例を示し、1は金属基体、2は
金属枠体、3は蓋部材である。この金属基体1と金属枠
体2と蓋部材3とで内部に光半導体素子4を収容するた
めの容器が構成される。
るための支持部材として作用し、その上面の略中央部に
光半導体素子4を載置するための載置部1aを有し、該
載置部1aには光半導体素子4が間にペルチェ素子等の
電子冷却素子5を挟んで金−シリコンロウ材等の接着剤
により接着固定される。
合金や銅ータングステン合金等の金属材料から成り、例
えば、鉄ーニッケルーコバルト合金から成る場合、鉄ー
ニッケルーコバルト合金のインゴット(塊)に圧延加工
法や打ち抜き加工法等、従来周知の金属加工法を施すこ
とによって製作される。
性に優れ、かつロウ材に対して濡れ性が良い金属、具体
的には厚さ2〜6μmのニッケル層と厚さ0.5〜5μ
mの金層を順次、メッキ法により被着させておくと、金
属基体1が酸化腐蝕するのを有効に防止することができ
るとともに金属基体1上面に光半導体素子4の下部に配
されるペルチェ素子等の電子冷却素子5を強固に接着固
定させることができる。従って、前記金属基体1は酸化
腐蝕を有効に防止し、かつ上面に光半導体素子4の下部
に配されるペルチェ素子等の電子冷却素子5を強固に接
着固定させる場合にはその外表面に厚さ2〜6μmのニ
ッケル層と厚さ0.5〜5μmの金層を順次、メッキ法
により被着させておくことが好ましい。
素子4が載置される載置部1aを囲繞するようにして金
属枠体2が接合されており、該金属枠体2の内側に光半
導体素子4を収容するための空所が形成されている。
合金や鉄ーニッケル合金等の金属材料から成り、例え
ば、鉄ーニッケルーコバルト合金等のインゴット(塊)
をプレス加工により枠状とすることによって形成され、
金属基体1への取着は金属基体1上面と金属枠体2の下
面とを銀ロウ材を介しロウ付けすることによって行われ
ている。
aが設けてあり、該貫通孔2aの内壁面には筒状の固定
部材9が取着され、更に筒状の固定部材9の内側の一端
には透光性部材10が取着されている。
通孔2aは固定部材9を金属枠体2に取着するための取
着孔として作用し、金属枠体2の側部に従来周知のドリ
ル孔あけ加工を施すことによって所定形状に形成され
る。
いる固定部材9は光ファイバー部材11を金属枠体2に
固定する際の下地固定部材として作用するとともに光半
導体素子4が励起した光を光ファイバー部材11に伝達
させる作用をなし、その内側の一端には、例えば、透光
性部材10が取着され、また外側の一端には光ファイバ
ー部材11が取着接続される。
バルト合金や鉄ーニッケル合金等の金属材料から成り、
例えば、鉄ーニッケル合金のインゴット(塊)をプレス
加工により筒状とすることによって形成される。
例えば、透光性部材10が取着されており、該透光性部
材10は固定部材9の内部空間を塞ぎ、金属基体1と金
属枠体2と蓋部材3とから成る容器の気密封止を保持さ
せるとともに固定部材9の内部空間を伝達する光半導体
素子4の励起した光をそのまま固定部材9に取着接続さ
れる光ファイバー部材11に伝達させる作用をなす。
酸化鉛を主成分とした鉛系及びホウ酸、ケイ砂を主成分
としたホウケイ酸系の非晶質ガラスで形成されており、
該非晶質ガラスは結晶軸が存在しないことから光半導体
素子4の励起する光を透光性部材10を通過させて光フ
ァイバー部材11に授受させる場合、光半導体素子4の
励起した光は透光性部材10で複屈折を起こすことはな
くそのまま光ファイバー部材11に授受されることとな
り、その結果、光半導体素子4が励起した光の光ファイ
バー部材11への授受が高効率となって光信号の伝送効
率を高いものとなすことができる。
は例えば、透光性部材10の外周部に予めメタライズ層
を被着させておき、該メタライズ層と固定部材9とを金
一錫合金等のロウ材を介しロウ付けすることによって行
われる。この場合、透光性部材10の固定部材9への取
着が金一錫合金等によるロウ付けにより行われることか
ら取着の信頼性が高いものとなり、これによって固定部
材9と透光性部材10との取着部における光半導体素子
4を収容する容器の気密封止が完全となり、容器内部に
収容する光半導体素子4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る。
bが形成されており、該切欠部2bには端子体6が挿着
されている。
等の電気絶縁材料から成る絶縁体7と複数個の配線層
8、8aとで形成され、配線層8、8aを金属枠体2に
対し電気的絶縁をもって金属枠体2の内側から外側にか
けて配設する作用をなし、絶縁体7の側面に予め金属層
を被着させておくとともに該金属層を金属枠体2の切欠
部2a内壁面に銀ロウ等のロウ材を介し取着することに
よって金属枠体2の切欠部2aに挿着される。
アルミニウム、酸化珪素、酸化マグネシウム、酸化カル
シウム等の原料粉末に適当な有機溶剤、溶媒を添加混合
して泥漿状となすとともにこれを従来周知のドクターブ
レード法やカレンダーロール法によりシート状に成形し
てセラミックグリーンシート(セラミック生シート)を
得、しかる後、前記セラミックグリーンシートに適当な
打ち抜き加工を施すとともに上下に複数枚積層し、高温
(約1600℃)で焼成することによって製作される。
ら外側にかけて導出する複数個の配線層8、8aが形成
されており、該配線層8、8aの金属枠体2の内側に位
置する領域には光半導体素子4及び電子冷却素子5の各
電極がそれぞれリード12を介して電気的に接続され、
また金属枠体2の外側に位置する領域には外部電気回路
と接続される外部リード端子13がロウ材を介し取着さ
れている。
び電子冷却素子5の各電極を外部電気回路に接続する際
の導電路として作用し、光半導体素子4の電極が接続さ
れる配線層8はタングステンやモリブデン、マンガン等
で形成され、また電子冷却素子5が接続される配線層8
aは20乃至90重量%タングステンー10乃至80重
量%レニウムで形成されている。
ン、20乃至90重量%タングステンー10乃至80重
量%レニウム等から成る配線層8、8aは、例えば、タ
ングステン等の粉末に有機溶剤、溶媒を添加混合して得
た金属ペーストを絶縁体7となるセラミックグリーンシ
ートに予め従来周知のスクリーン印刷法により所定パタ
ーンに印刷塗布しておくことによって絶縁体7に形成さ
れる。
る配線層8aは20乃至90重量%タングステンー10
乃至80重量%レニウムで形成されており、該20乃至
90重量%タングステンー10乃至80重量%レニウム
はその抵抗温度係数が2000ppm/℃以下(室温〜
100℃)と小さいことから配線層8aに光半導体素子
4や電子冷却素子5等を作動させた際に生じる熱が作用
しても電気抵抗値が大きく変わることはなく、その結
果、電子冷却素子5に印加される電力も均一になるとと
もに電子冷却素子5による光半導体素子4の冷却も均一
となり、光半導体素子4の励起する光の波長を常に一定
として光通信を正確に行うことが可能となる。
ニウムで形成する場合、タングステンの量が20重量%
未満、レニウムの量が80重量%を超えた際、あるいは
タングステンの量が90重量%を超え、レニウムの量が
10重量%未満の際、配線層8aの抵抗温度係数が20
00ppm/℃(室温〜100℃)を超える大きなもの
となって電子冷却素子5による光半導体素子4の冷却に
バラツキが発生してしまう。従って、前記配線層8aを
タングステンーレニウムで形成する場合にはタングステ
ンの量は20乃至90重量%の範囲に、レニウムの量は
10乃至80重量%の範囲としておく必要がある。
表面にニッケル、金等の耐蝕性に優れ、かつロウ材との
濡れ性に優れる金属を1μm〜20μmの厚みにメッキ
法により被着させておくと、配線層8、8aの酸化腐蝕
を有効に防止することができるとともに配線層8、8a
へのリード12の接続を強固となすことができる。従っ
て、前記配線層8、8aは、その露出する表面にニッケ
ル、金等の耐蝕性に優れ、かつロウ材との濡れ性に優れ
る金属を1μm〜20μmの厚みに被着させておくこと
が好ましい。
ド端子13が銀ロウ等のロウ材を介してロウ付け取着さ
れており、該外部リード端子13は容器内部に収容する
光半導体素子4及び電子冷却素子5の各電極を外部電気
回路に電気的に接続する作用をなし、外部リード端子1
3を外部電気回路に接続することによって容器内部に収
容される光半導体素子4及び電子冷却素子5はリード1
2、配線層8、8a及び外部リード端子13を介して外
部電気回路に接続されることとなる。
コバルト合金や鉄ーニッケル合金等の金属材料から成
り、例えば、鉄ーニッケルーコバルト合金等の金属材料
から成るインゴット(塊)に圧延加工法や打ち抜き加工
法等、従来周知の金属加工法を施すことによって所定の
形状に形成される。
ば、鉄ーニッケルーコバルト合金や鉄ーニツケル合金等
の金属材料から成る蓋部材3が接合され、これによって
金属基体1と金属枠体2と蓋部材3とからなる容器の内
部に光半導体素子4が気密に封止されることとなる。
は、例えば、シームウェルド法等の溶接によって行われ
る。
ケージによれば、金属基体1の光半導体素子載置部1a
に光半導件素子4を間にペルチェ素子等の電子冷却素子
5を挟んで載置固定するとともに光半導体素子4及び電
子冷却素子5の各電極をリード12を介して外部リード
端子3に電気的に接続し、次に金属枠体2の上面に蓋部
材3を接合させ、金属基体1と金属枠体2と蓋部材3と
から成る容器内部に光半導体素子4を収容し、最後に金
属枠体2に取着させた筒状の固定部材9に光ファイバー
部材11を取着接続させることによって最終製品として
の光半導体装置となる。
り光半導体素子4を冷却しつつ光半導体素子4に外部電
気回路から供給される駆動信号によって光励起を起こさ
せ、該励起した光を透光性部材10を介し光ファイバー
部材11に授受させるとともに該光ファイバー部材11
の光ファイバー内を伝達させることによって高速通信等
に使用される。なお、この場合、配線層8aの抵抗温度
係数が2000ppm/℃以下(室温〜100℃)であ
り、熱が作用しても大きな抵抗値変化がないことから電
子冷却素子5に供給される電力が均一となるとともに該
電子冷却素子5による光半導体素子4の冷却が均一とな
り、その結果、光半導体素子が励起する光の波長を一定
として極めて正確な光通信を行うことが可能となる。
ものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば
種々の変更は可能であり、例えば、上述の実施例では電
子冷却素子5が接続される配線層8aのみ抵抗温度係数
を2000ppm/℃以下としたが、光半導体素子4が
接続される配線層8も抵抗温度係数が2000ppm/
℃以下となるようにしておいてもよい。
によれば端子体に形成されている配線層のうちペルチェ
素子等の電子冷却素子が接続される配線層を、例えば、
20乃至90重量%のタングステンと、10乃至80重
量%のレニウムで形成し、抵抗温度係数を2000pp
m/℃以下(室温〜100℃)としたことから配線層に
光半導体素子や電子冷却素子等を作動させた際に生じる
熱が作用しても電気抵抗値が大きく変わることはなく、
その結果、電子冷却素子に印加される電力も均一になる
とともに電子冷却素子による光半導体素子の冷却も均一
となり、光半導体素子の励起する光の波長を常に一定と
して光通信を正確に行うことができる。
施例を示す断面図である。
材を除いた平面図である。
Claims (2)
- 【請求項1】上面に光半導体素子が電子冷却素子を介し
て載置される載置部を有する金属基体と、前記金属基体
上に光半導体素子載置部を囲繞するようにして取着さ
れ、側部に切欠部を有する金属枠体と、前記切欠部に挿
着され、絶縁体に光半導体素子の各電極及び電子冷却素
子の電極が電気的に接続される複数個の配線層が形成さ
れている端子体と、前記金属枠体の上面に取着され、光
半導体素子を気密に封止する蓋部材とからなる光半導体
素子収納用パッケージであって、前記端子体に形成され
ている配線層のうち少なくとも電子冷却素子の電極が接
続される配線層の抵抗温度係数が2000ppm/℃以
下(室温〜100℃)であることを特徴とする光半導体
素子収納用パッケージ。 - 【請求項2】前記電子冷却素子の電極が接続される配線
層が20乃至90重量%のタングステンと、10乃至8
0重量%のレニウムから成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。
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---|---|---|---|
JP36540298A JP3457906B2 (ja) | 1998-12-22 | 1998-12-22 | 光半導体素子収納用パッケージ |
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JP3457906B2 true JP3457906B2 (ja) | 2003-10-20 |
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1998
- 1998-12-22 JP JP36540298A patent/JP3457906B2/ja not_active Expired - Fee Related
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