JP3660790B2 - 光半導体素子収納用パッケージ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光半導体素子を収容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。
【０００２】
【従来の技術】
従来、光通信に使用される電気信号を光信号に変換するレーザーダイオード等の光半導体素子を収容するための光半導体素子収納用パッケージは、図２に示すように、酸化アルミニウム質焼結体やエポキシ樹脂等の電気絶縁材料から成り、その上面の略中央部に光半導体素子Ｓを載置するための載置部２１ａを有し、かつ上面外周部に貫通穴２３を設けた枠部２２を有する基体２１と、該基体２１の枠部２２に設けた貫通穴２３に挿通され、ガラス、樹脂等の接着材２４を介して取着固定されている略筒状の光ファイバー固定用部材２５と、前記基体２１の枠部２２に両端が枠部２２の内外部に突出するように取着され、枠部２２の外側に突出する一端が外部電気回路に接続される複数個のリード部材２６と、前記基体２１の枠部２２上面に封止材を介して取着され枠部２２の内側を気密に封止する蓋体２７とから構成されており、筒状の光ファイバー固定用部材２５内部に光ファイバー２８を挿通させるとともに接着材を介して固定し、次に前記基体２１の載置部２１ａ上にシリコンから成る光伝送モジュール基板２９に実装された光半導体素子Ｓを載置固定するとともに光半導体素子Ｓの各電極をリード部材２６にボンディングワイヤ等の電気的接続手段３０を介して電気的に接続させ、しかる後、枠部２２の上面に蓋体２７を封止材を介して接合し、枠部２２を有する基体２１と蓋体２７とから成る容器内部に光半導体素子Ｓを気密に収容することによって製品として光半導体装置が完成する。
【０００３】
かかる光半導体装置は光半導体素子Ｓにリード部材２６を介して外部電気回路から供給される電気信号を印加し、光半導体素子Ｓに光信号を励起させるとともに該励起した光信号を光ファイバー２８に伝達させることによって光通信に使用される。
【０００４】
なお、前記上面外周部に枠部２２を有する基体２１は、例えば、酸化アルミニウム質焼結体から成る場合には、酸化アルミニウム、酸化珪素、酸化マグネシウム、酸化カルシウム等のセラミック原料粉末に有機バインダー、溶剤等を添加混合して泥漿物を作るとともに該泥漿物をドクターブレード法やカレンダーロール法等によりシート状に成形してセラミックグリーンシートを得、しかる後、前記セラミックグリーンシートに所定の打ち抜き加工を施すとともに複数枚積層し、約１５００℃の高温で焼成することによって製作され、またエポキシ樹脂等の有機樹脂で形成される場合には、トランスファモールド法を採用することによって、具体的には所定金型内にビスフェノールＡ型、０- クレーゾルノボラック型等のエポキシ樹脂と、シリカ、アルミナ等の充填材（フィラー）と、その他の硬化剤、可とう化剤、難燃化助剤、着色剤、離型剤等から成るタブレット状に成形されたエポキシ樹脂の原料粉末を注入するとともにこれを１５０℃〜２００℃の温度で熱硬化させることによって製作される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この従来の光半導体素子収納用パッケージにおいては、枠部２２を有する基体２１と蓋体２７とから成る容器の内表面が平坦で、光を反射し易いことから光半導体素子Ｓにリード部材２６を介して外部電気回路から供給される電気信号を印加し、光半導体素子Ｓに光信号を励起させるとともに該励起した光信号を光ファイバー２８に伝達させる際、光半導体素子Ｓの励起した光信号の一部が容器の内表面で反射を繰り返して光ファイバーに入射され、その結果、光ファイバーは誤った光信号を伝達して誤通信を招来するという欠点を有していた。
【０００６】
本発明は上記欠点に鑑み案出されたもので、その目的は光半導体素子が励起する光信号を光ファイバーに正確に伝達させ、極め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。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上面中央部に光半導体素子の載置部が、外周部に前記載置部を囲繞する枠部を設けた基体と、前記枠部を貫通するように設けられ、内部に光ファイバーが挿通される貫通穴と、前記枠部の上面に取着され、該枠部の内側を塞ぐ蓋体とから成り、枠部を有する基体と蓋体とで形成される容器の内部に光半導体素子を気密に収容するようになした光半導体素子収納用パッケージであって、前記基体は、表面に半径が１０乃至１００オングストロームの細孔を有するシリカ粒子から成る吸湿材を１．０乃至５０重量％含有した有機樹脂から成り、前記容器の内表面にシリコンから成る第１層と、酸化セリウムから成る第２層とフッ化マグネシウムから成る第３層を順次積層して成る反射防止膜を形成したことを特徴とするものである。
【００１０】
本発明の光半導体素子収納用パッケージによれば、上面外周部に枠部を有する基体と蓋体とから成る容器の内表面に反射防止膜を被着させたことから光半導体素子に外部電気回路から供給される電気信号を印加し、光半導体素子に光信号を励起させるとともに該励起した光信号を光ファイバーに伝達させて光通信を行う際、光半導体素子の励起した光信号はその一部が容器の内表面に照射されたとしてもその光信号は容器の内表面に被着されている反射防止膜で吸収されて反射することはなく、その結果、光ファイバーに入射される光信号は光半導体素子から直接照射される光信号のみとなり、これによって光ファイバーは誤った光信号を伝達することはなく、極めて正確な光通信を行うことが可能となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
次に本発明を添付図面に基づき詳細に説明する。
図１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は基体、２は基体１の上面外周部に形成された枠部、３は蓋体である。この枠部２を有する基体１と蓋体３とで内部に光半導体素子Ｓを収容するための容器が構成される。
【００１２】
前記基体１は光半導体素子Ｓを支持す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Ｓを載置するための載置部１ａを有しており、この載置部１ａ上にはシリコン等により形成された光伝送モジュール基板Ｌに実装された光半導体素子Ｓが載置固定される。
【００１３】
また前記基体１はその上面外周部に前記光半導体素子Ｓが載置される載置部１ａを囲繞するようにして枠部２が形成されており、該枠部２はその内側に光半導体素子Ｓを収容するための空所を形成する作用をなす。
【００１４】
前記上面外周部に枠部２を有する基体１はエポキシ樹脂等の有機樹脂で形成され、例えば、トランスファモールド法を採用することによって、具体的には所定金型内にビスフェノールＡ型、０-クレーゾルノボラック型等のエポキシ樹脂と、シリカ、アルミナ等の充填材（フィラー）と、その他の硬化剤、可とう化剤、難燃化助剤、着色剤、離型剤等から成るタブレット状に成形されたエポキシ樹脂の原料粉末を注入するとともにこれを１５０℃〜２００℃の温度で熱硬化させることによって製作される。
【００１５】
なお、前記上面外周部に枠部２を有する基体１をエポキシ樹脂等の有機樹脂で形成すると該エポキシ樹脂等の有機樹脂は耐衝撃性に優れていることから枠部２を有する基体１に外部より衝撃力が印加されても枠部２を有する基体１にクラックや割れ等が発生することはなく、その結果、枠部２を有する基体１と蓋体３とから成る容器の気密封止の信頼性が大きく向上し、容器内部に収容する光半導体素子Ｓ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。
【００１６】
また前記枠部２を有する基体１をエポキシ樹脂等の有機樹脂で形成する場合、該有機樹脂は一般に耐湿性に劣るため内部に、表面に半径が１０乃至１００オングストロームの細孔を有する吸湿材を１．０乃至５０重量％含有させておくと大気中に含まれる水分が枠部２を有する基体１を介して内部に侵入しようとしてもその侵入は吸湿材によって有効に阻止され、その結果、内部に侵入した水分によって光半導体素子Ｓの電極や後述するボンディングワイヤ等の電気的接続手段５、或いは外部リード端子４に酸化腐蝕が発生することはなく、光半導体素子Ｓを常に正常、かつ安定に作動させることが可能となる。従って、前記枠部２を有する基体１はその内部に、表面に半径が１０乃至１００オングストロームの細孔を有する吸湿材を１乃至５０重量％含有させておくこととする。
【００１７】
前記枠部２を有する基体１をエポキシ樹脂等の有機樹脂で形成し、内部に吸湿材を含有させる場合、エポキシ樹脂の原料粉末をトランスファモールドすることによって枠部２を有する基体１を形成する際、エポキシ樹脂の原料粉末に予め球状のシリカ粒子から成る吸湿材を所定量含有させておくことによって枠部２を有する基体１の内部に含有される。
【００１８】
更に前記枠部２を有する基体１をエポキシ樹脂等の有機樹脂で形成し、内部に吸湿材を含有させておく場合、吸湿材表面の細孔半径が１０オングストローム未満であると基体１に侵入した水分を吸湿材に完全に吸着させることが困難となり、また１００オングストロームを超えると吸湿材の比重が軽くなり、吸湿材を枠部２を有する基体１の全体に分散含有させるのが困難となる。従って、前記枠部２を有する基体１の内部に吸湿材を含有させておく場合、吸湿材表面の細孔半径は１０オングストローム〜１００オングストロームの範囲としておくこととする。
【００１９】
また更に前記枠部２を有する基体１をエポキシ樹脂等の有機樹脂で形成し、内部に吸湿材を含有させておく場合、吸湿材の含有量が１重量％未満であると枠部２を有する基体１における水分の通過が有効に阻止されず、また５０重量％を超えるとエポキシ樹脂の原料粉末をトランスファモールドすることによって枠部２を有する基体１を形成する際、エポキシ樹脂の流れ性が悪くなって所望形状の枠部２を有する基体１が得られなくなる危険性がある。従って、前記枠部２を有する基体１の内部に吸湿材を含有させておく場合、吸湿材の含有量は１乃至５０重量％の範囲としておくこととする。
【００２０】
前記基体１の枠部２にはその一部に両端が枠部２の内外に突出する複数個のリード部材４が固定してあり、該リード部材４の枠部２内側に突出する領域に光半導体素子Ｓの各電極をボンディングワイヤ等の電気的接続手段５を介して接続させ、枠部２の外側に突出する領域を外部電気回路に電気的に接続させれば光半導体素子Ｓの各電極はリード部材４を介し外部電気回路に電気的に接続されることとなる。
【００２１】
前記リード部材４は鉄−ニッケル−コバルト合金や鉄−ニッケル合金等の金属板から成り、枠部２を有する基体１をトランスファモールド法により形成する際に予め金型内の所定位置にリード部材４をセットしておくことによって枠部２の所定位置に両端を枠部２の内外部に突出させた状態で一体的に取着される。
【００２２】
また前記リード部材４はその露出する外表面に良導電性で耐蝕性に優れ、かつロウ材と濡れ性の良いニッケルや金等の金属をめっき法により所定厚み（１〜２０μｍ）に被着させておくと、リード部材４の酸化腐蝕を有効に防止することができるとともにリード部材４とボンディングワイヤ等の電気的接続手段５との接続及びリード部材４と外部電気回路との接続を信頼性の高いものとなすことができる。従って、前記リード部材４はその露出する外表面に良導電性で耐蝕性に優れ、かつロウ材と濡れ性の良いニッケルや金等の金属をめっき法により１〜２０μｍの厚みに被着させてることが好ましい。
【００２３】
更に前記基体１の枠部２には枠部２を貫通する貫通穴６が形成されており、該貫通穴６には筒状の光ファイバー固定用部材７が一端を枠部２の内側に、他端を枠部２の外側に突出させた状態で取着されている。
【００２４】
前記筒状の光ファイバー固定用部材７は光ファイバー８の先端を光半導体素子Ｓに対向させた状態で固定する作用をなし、その内部に光ファイバー８が該光ファイバー８の先端を光半導体素子Ｓと対向するように挿通され、しかる後、光ファイバー８の外表面に被着された保護部材と光ファイバー固定用部材７の内表面とを接着材９を介し接着することによって光ファイバー８はその先端が光半導体素子Ｓと対向した状態で筒状の光ファイバー固定用部材６に固定される。
【００２５】
前記筒状の光ファイバー固定用部材７は、例えば、鉄ーニッケルー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、鉄ーニッケルーコバルト合金等に従来周知の圧延加工法やプレス成形法等の金属加工を施すことによって内径がφ１．０ｍｍ、外形がφ２．０ｍｍ程度の筒状に製作される。
【００２６】
なお、前記光ファイバー固定用部材７が取着される貫通穴６は枠部２にドリルやレーザーを用いた穴開け加工を施すことによって、或いは枠部２を有する基体１を形成する際に予め金型を工夫しておいたり、グリーンシートの所定位置に予め穴開け加工を施しておくことによって枠部２の所定位置に所定形状に形成される。
【００２７】
また前記筒状の光ファイバー固定用部材７はその露出表面に耐蝕性に優れたニッケル、金等から成るめっき金属層が所定厚み（１〜２０μｍ）に被着されており、該めっき金属層によって光ファイバー固定用部材７は酸化腐蝕するのが有効に防止されている。
【００２８】
更に前記枠部２の貫通穴６内には光ファイバー８が挿通固定されており、該光ファイバー８は光半導体素子Ｓが発する光信号を外部に伝達するための光信号の伝達路として作用する。
【００２９】
また更に前記基体１の上面外周部に設けた枠部２上には有機樹脂等から成る封止材を介して蓋体３が接合され、該蓋体３で枠部２の内側を塞ぐことよって枠部２を有する基体１と蓋体３とで構成される容器内に光半導体素子Ｓが気密に収容される。
【００３０】
前記蓋体３はエポキシ樹脂等の有機樹脂や鉄ーニッケルー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、従来周知の形成方法によって所定の板状に形成される。
【００３１】
前記上面外周部に枠部２を有する基体１と蓋体３とから成る容器は更にその内表面に反射防止膜１０が被着されており、該反射防止膜１０は光半導体素子Ｓの励起した光信号が容器の内表面で反射するのを防止する作用をなし、これによって光半導体素子Ｓにリード部材４を介して外部電気回路から供給される電気信号を印加し、光半導体素子Ｓに光信号を励起させるとともに該励起した光信号を光ファイバー８に伝達させて光通信を行う際、光半導体素子Ｓの励起した光信号はその一部が容器の内表面に照射されたとしてもその光信号は容器の内表面に被着されている反射防止膜１０で吸収されて反射することはなく、その結果、光ファイバー８に入射される光信号は光半導体素子Ｓから直接照射される光信号のみとなり、光ファイバー８は誤った光信号を伝達することはなく、極めて正確な光通信を行うことが可能となる。
【００３２】
前記反射防止膜１０は、各々の屈折率が異なる複数の層を積層して形成し、且つ各々の層の屈折率を４．０乃至１．０の範囲としておくと該反射防止膜１０は容器の内表面に照射された光半導体素子Ｓからの光信号を極めて効率よく吸収し、光半導体素子Ｓからの光信号が容器の内表面で反射されて光ファイバー８に照射されるのを有効に防止することが可能となる。従って、前記反射防止膜１０は各々の屈折率が異なる複数の層を積層して形成し、且つ各々の層の屈折率を４．０乃至１．０の範囲としておくこととし、反射防止膜１０として屈折率が３．３のシリコンから成る第１層と、屈折率が２．２の酸化セリウムから成る第２層と、屈折率が１．３５のフッ化マグネシウムから成る第３層を順次積層して形成する。これにより、容器の内表面に向かって照射された光半導体素子Ｓからの光信号は反射防止膜１０のシリコンから成る第１層と、酸化セリウムから成る第２層と、フッ化マグネシウムから成る第３層の間で反射するとともに吸収を受け、光半導体素子Ｓからの光信号が容器の内表面で反射されて光ファイバー８に照射されることは殆どなくなる。
【００３３】
なお、前記反射防止膜１０はスパッタリング法等を採用することによって容器の内表面に被着され、反射防止膜１０をシリコンから成る第１層と、酸化セリウムから成る第２層と、フッ化マグネシウムから成る第３層とで形成する際には容器の内表面にスパッタリング法等によりまずシリコンを厚さ１００ｎｍに被着させ、次いで酸化セリウムを厚さ１５０ｎｍ、フッ化マグネシウムを厚さ２４５ｎｍに順次被着させることによって形成される。
【００３４】
かくして本発明の光半導体素子収納用パッケージによれば、基体１の載置部１ａに光伝送モジュール基板Ｌに実装させた光半導体素子Ｓを載置固定させるとともに光半導体素子Ｓの各電極を所定のリード部材４にボンディングワイヤ等の電気的接続手段５を介して電気的に接続し、次に筒状の光ファイバー固定用部材７の内部に光ファイバー８を挿通させ、その先端を光半導体素子Ｓと対向するようにして接着材により固定し、しかる後、枠部２の上面に蓋体３を封止材を介して接合させ、枠部２を有する基体１と蓋体３とから成る容器内部に光半導体素子Ｓを気密に収容することによって製品としての光半導体装置が完成する。
【００３５】
かかる光半導体装置は光半導体素子Ｓにリード部材４を介して外部電気回路から供給される電気信号を印加し、光半導体素子Ｓに光信号を励起させるとともに該励起した光を光ファイバー８に伝達させることによって光通信に使用される。
【００３６】
なお、本発明は上述の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であれば種々の変更は可能であり、例えば、容器の内側に突出する光ファイバー固定用部材７の表面、或いは容器の内側に突出するリード部材４の表面（但し、電気的接続手段が接続される領域を除く）にも反射防止膜１０を被着させておくと光半導体素子Ｓが励起した光信号が光ファイバー固定用部材７やリード部材４の表面で反射し、これが光ファイバー８に照射されて誤通信を起こすのを有効に防止することができる。
【００３７】
【発明の効果】
本発明の光半導体素子収納用パッケージによれば、上面外周部に枠部を有する基体と蓋体とから成る容器の内表面に反射防止膜を被着させたことから光半導体素子に外部電気回路から供給される電気信号を印加し、光半導体素子に光信号を励起させるとともに該励起した光信号を光ファイバーに伝達させて光通信を行う際、光半導体素子の励起した光信号はその一部が容器の内表面に照射されたとしてもその光信号は容器の内表面に被着されている反射防止膜で吸収されて反射することはなく、その結果、光ファイバーに入射される光信号は光半導体素子から直接照射される光信号のみとなり、これによって光ファイバーは誤った光信号を伝達することはなく、極めて正確な光通信を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】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す断面図である。
【図２】従来の光半導体素子収納用パッケージの一実施例を示す断面図である。
【符号の説明】
１・・・基体
１ａ・・載置部
２・・・枠部
３・・・蓋体
４・・・リード部材
６・・・貫通穴
７・・・光ファイバー固定用部材
８・・・光ファイバー
１０・・反射防止膜
【発明の属する技術分野】
本発明は光半導体素子を収容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。
【０００２】
【従来の技術】
従来、光通信に使用される電気信号を光信号に変換するレーザーダイオード等の光半導体素子を収容するための光半導体素子収納用パッケージは、図２に示すように、酸化アルミニウム質焼結体やエポキシ樹脂等の電気絶縁材料から成り、その上面の略中央部に光半導体素子Ｓを載置するための載置部２１ａを有し、かつ上面外周部に貫通穴２３を設けた枠部２２を有する基体２１と、該基体２１の枠部２２に設けた貫通穴２３に挿通され、ガラス、樹脂等の接着材２４を介して取着固定されている略筒状の光ファイバー固定用部材２５と、前記基体２１の枠部２２に両端が枠部２２の内外部に突出するように取着され、枠部２２の外側に突出する一端が外部電気回路に接続される複数個のリード部材２６と、前記基体２１の枠部２２上面に封止材を介して取着され枠部２２の内側を気密に封止する蓋体２７とから構成されており、筒状の光ファイバー固定用部材２５内部に光ファイバー２８を挿通させるとともに接着材を介して固定し、次に前記基体２１の載置部２１ａ上にシリコンから成る光伝送モジュール基板２９に実装された光半導体素子Ｓを載置固定するとともに光半導体素子Ｓの各電極をリード部材２６にボンディングワイヤ等の電気的接続手段３０を介して電気的に接続させ、しかる後、枠部２２の上面に蓋体２７を封止材を介して接合し、枠部２２を有する基体２１と蓋体２７とから成る容器内部に光半導体素子Ｓを気密に収容することによって製品として光半導体装置が完成する。
【０００３】
かかる光半導体装置は光半導体素子Ｓにリード部材２６を介して外部電気回路から供給される電気信号を印加し、光半導体素子Ｓに光信号を励起させるとともに該励起した光信号を光ファイバー２８に伝達させることによって光通信に使用される。
【０００４】
なお、前記上面外周部に枠部２２を有する基体２１は、例えば、酸化アルミニウム質焼結体から成る場合には、酸化アルミニウム、酸化珪素、酸化マグネシウム、酸化カルシウム等のセラミック原料粉末に有機バインダー、溶剤等を添加混合して泥漿物を作るとともに該泥漿物をドクターブレード法やカレンダーロール法等によりシート状に成形してセラミックグリーンシートを得、しかる後、前記セラミックグリーンシートに所定の打ち抜き加工を施すとともに複数枚積層し、約１５００℃の高温で焼成することによって製作され、またエポキシ樹脂等の有機樹脂で形成される場合には、トランスファモールド法を採用することによって、具体的には所定金型内にビスフェノールＡ型、０- クレーゾルノボラック型等のエポキシ樹脂と、シリカ、アルミナ等の充填材（フィラー）と、その他の硬化剤、可とう化剤、難燃化助剤、着色剤、離型剤等から成るタブレット状に成形されたエポキシ樹脂の原料粉末を注入するとともにこれを１５０℃〜２００℃の温度で熱硬化させることによって製作される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この従来の光半導体素子収納用パッケージにおいては、枠部２２を有する基体２１と蓋体２７とから成る容器の内表面が平坦で、光を反射し易いことから光半導体素子Ｓにリード部材２６を介して外部電気回路から供給される電気信号を印加し、光半導体素子Ｓに光信号を励起させるとともに該励起した光信号を光ファイバー２８に伝達させる際、光半導体素子Ｓの励起した光信号の一部が容器の内表面で反射を繰り返して光ファイバーに入射され、その結果、光ファイバーは誤った光信号を伝達して誤通信を招来するという欠点を有していた。
【０００６】
本発明は上記欠点に鑑み案出されたもので、その目的は光半導体素子が励起する光信号を光ファイバーに正確に伝達させ、極め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。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上面中央部に光半導体素子の載置部が、外周部に前記載置部を囲繞する枠部を設けた基体と、前記枠部を貫通するように設けられ、内部に光ファイバーが挿通される貫通穴と、前記枠部の上面に取着され、該枠部の内側を塞ぐ蓋体とから成り、枠部を有する基体と蓋体とで形成される容器の内部に光半導体素子を気密に収容するようになした光半導体素子収納用パッケージであって、前記基体は、表面に半径が１０乃至１００オングストロームの細孔を有するシリカ粒子から成る吸湿材を１．０乃至５０重量％含有した有機樹脂から成り、前記容器の内表面にシリコンから成る第１層と、酸化セリウムから成る第２層とフッ化マグネシウムから成る第３層を順次積層して成る反射防止膜を形成したことを特徴とするものである。
【００１０】
本発明の光半導体素子収納用パッケージによれば、上面外周部に枠部を有する基体と蓋体とから成る容器の内表面に反射防止膜を被着させたことから光半導体素子に外部電気回路から供給される電気信号を印加し、光半導体素子に光信号を励起させるとともに該励起した光信号を光ファイバーに伝達させて光通信を行う際、光半導体素子の励起した光信号はその一部が容器の内表面に照射されたとしてもその光信号は容器の内表面に被着されている反射防止膜で吸収されて反射することはなく、その結果、光ファイバーに入射される光信号は光半導体素子から直接照射される光信号のみとなり、これによって光ファイバーは誤った光信号を伝達することはなく、極めて正確な光通信を行うことが可能となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
次に本発明を添付図面に基づき詳細に説明する。
図１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は基体、２は基体１の上面外周部に形成された枠部、３は蓋体である。この枠部２を有する基体１と蓋体３とで内部に光半導体素子Ｓを収容するための容器が構成される。
【００１２】
前記基体１は光半導体素子Ｓを支持す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Ｓを載置するための載置部１ａを有しており、この載置部１ａ上にはシリコン等により形成された光伝送モジュール基板Ｌに実装された光半導体素子Ｓが載置固定される。
【００１３】
また前記基体１はその上面外周部に前記光半導体素子Ｓが載置される載置部１ａを囲繞するようにして枠部２が形成されており、該枠部２はその内側に光半導体素子Ｓを収容するための空所を形成する作用をなす。
【００１４】
前記上面外周部に枠部２を有する基体１はエポキシ樹脂等の有機樹脂で形成され、例えば、トランスファモールド法を採用することによって、具体的には所定金型内にビスフェノールＡ型、０-クレーゾルノボラック型等のエポキシ樹脂と、シリカ、アルミナ等の充填材（フィラー）と、その他の硬化剤、可とう化剤、難燃化助剤、着色剤、離型剤等から成るタブレット状に成形されたエポキシ樹脂の原料粉末を注入するとともにこれを１５０℃〜２００℃の温度で熱硬化させることによって製作される。
【００１５】
なお、前記上面外周部に枠部２を有する基体１をエポキシ樹脂等の有機樹脂で形成すると該エポキシ樹脂等の有機樹脂は耐衝撃性に優れていることから枠部２を有する基体１に外部より衝撃力が印加されても枠部２を有する基体１にクラックや割れ等が発生することはなく、その結果、枠部２を有する基体１と蓋体３とから成る容器の気密封止の信頼性が大きく向上し、容器内部に収容する光半導体素子Ｓ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。
【００１６】
また前記枠部２を有する基体１をエポキシ樹脂等の有機樹脂で形成する場合、該有機樹脂は一般に耐湿性に劣るため内部に、表面に半径が１０乃至１００オングストロームの細孔を有する吸湿材を１．０乃至５０重量％含有させておくと大気中に含まれる水分が枠部２を有する基体１を介して内部に侵入しようとしてもその侵入は吸湿材によって有効に阻止され、その結果、内部に侵入した水分によって光半導体素子Ｓの電極や後述するボンディングワイヤ等の電気的接続手段５、或いは外部リード端子４に酸化腐蝕が発生することはなく、光半導体素子Ｓを常に正常、かつ安定に作動させることが可能となる。従って、前記枠部２を有する基体１はその内部に、表面に半径が１０乃至１００オングストロームの細孔を有する吸湿材を１乃至５０重量％含有させておくこととする。
【００１７】
前記枠部２を有する基体１をエポキシ樹脂等の有機樹脂で形成し、内部に吸湿材を含有させる場合、エポキシ樹脂の原料粉末をトランスファモールドすることによって枠部２を有する基体１を形成する際、エポキシ樹脂の原料粉末に予め球状のシリカ粒子から成る吸湿材を所定量含有させておくことによって枠部２を有する基体１の内部に含有される。
【００１８】
更に前記枠部２を有する基体１をエポキシ樹脂等の有機樹脂で形成し、内部に吸湿材を含有させておく場合、吸湿材表面の細孔半径が１０オングストローム未満であると基体１に侵入した水分を吸湿材に完全に吸着させることが困難となり、また１００オングストロームを超えると吸湿材の比重が軽くなり、吸湿材を枠部２を有する基体１の全体に分散含有させるのが困難となる。従って、前記枠部２を有する基体１の内部に吸湿材を含有させておく場合、吸湿材表面の細孔半径は１０オングストローム〜１００オングストロームの範囲としておくこととする。
【００１９】
また更に前記枠部２を有する基体１をエポキシ樹脂等の有機樹脂で形成し、内部に吸湿材を含有させておく場合、吸湿材の含有量が１重量％未満であると枠部２を有する基体１における水分の通過が有効に阻止されず、また５０重量％を超えるとエポキシ樹脂の原料粉末をトランスファモールドすることによって枠部２を有する基体１を形成する際、エポキシ樹脂の流れ性が悪くなって所望形状の枠部２を有する基体１が得られなくなる危険性がある。従って、前記枠部２を有する基体１の内部に吸湿材を含有させておく場合、吸湿材の含有量は１乃至５０重量％の範囲としておくこととする。
【００２０】
前記基体１の枠部２にはその一部に両端が枠部２の内外に突出する複数個のリード部材４が固定してあり、該リード部材４の枠部２内側に突出する領域に光半導体素子Ｓの各電極をボンディングワイヤ等の電気的接続手段５を介して接続させ、枠部２の外側に突出する領域を外部電気回路に電気的に接続させれば光半導体素子Ｓの各電極はリード部材４を介し外部電気回路に電気的に接続されることとなる。
【００２１】
前記リード部材４は鉄−ニッケル−コバルト合金や鉄−ニッケル合金等の金属板から成り、枠部２を有する基体１をトランスファモールド法により形成する際に予め金型内の所定位置にリード部材４をセットしておくことによって枠部２の所定位置に両端を枠部２の内外部に突出させた状態で一体的に取着される。
【００２２】
また前記リード部材４はその露出する外表面に良導電性で耐蝕性に優れ、かつロウ材と濡れ性の良いニッケルや金等の金属をめっき法により所定厚み（１〜２０μｍ）に被着させておくと、リード部材４の酸化腐蝕を有効に防止することができるとともにリード部材４とボンディングワイヤ等の電気的接続手段５との接続及びリード部材４と外部電気回路との接続を信頼性の高いものとなすことができる。従って、前記リード部材４はその露出する外表面に良導電性で耐蝕性に優れ、かつロウ材と濡れ性の良いニッケルや金等の金属をめっき法により１〜２０μｍの厚みに被着させてることが好ましい。
【００２３】
更に前記基体１の枠部２には枠部２を貫通する貫通穴６が形成されており、該貫通穴６には筒状の光ファイバー固定用部材７が一端を枠部２の内側に、他端を枠部２の外側に突出させた状態で取着されている。
【００２４】
前記筒状の光ファイバー固定用部材７は光ファイバー８の先端を光半導体素子Ｓに対向させた状態で固定する作用をなし、その内部に光ファイバー８が該光ファイバー８の先端を光半導体素子Ｓと対向するように挿通され、しかる後、光ファイバー８の外表面に被着された保護部材と光ファイバー固定用部材７の内表面とを接着材９を介し接着することによって光ファイバー８はその先端が光半導体素子Ｓと対向した状態で筒状の光ファイバー固定用部材６に固定される。
【００２５】
前記筒状の光ファイバー固定用部材７は、例えば、鉄ーニッケルー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、鉄ーニッケルーコバルト合金等に従来周知の圧延加工法やプレス成形法等の金属加工を施すことによって内径がφ１．０ｍｍ、外形がφ２．０ｍｍ程度の筒状に製作される。
【００２６】
なお、前記光ファイバー固定用部材７が取着される貫通穴６は枠部２にドリルやレーザーを用いた穴開け加工を施すことによって、或いは枠部２を有する基体１を形成する際に予め金型を工夫しておいたり、グリーンシートの所定位置に予め穴開け加工を施しておくことによって枠部２の所定位置に所定形状に形成される。
【００２７】
また前記筒状の光ファイバー固定用部材７はその露出表面に耐蝕性に優れたニッケル、金等から成るめっき金属層が所定厚み（１〜２０μｍ）に被着されており、該めっき金属層によって光ファイバー固定用部材７は酸化腐蝕するのが有効に防止されている。
【００２８】
更に前記枠部２の貫通穴６内には光ファイバー８が挿通固定されており、該光ファイバー８は光半導体素子Ｓが発する光信号を外部に伝達するための光信号の伝達路として作用する。
【００２９】
また更に前記基体１の上面外周部に設けた枠部２上には有機樹脂等から成る封止材を介して蓋体３が接合され、該蓋体３で枠部２の内側を塞ぐことよって枠部２を有する基体１と蓋体３とで構成される容器内に光半導体素子Ｓが気密に収容される。
【００３０】
前記蓋体３はエポキシ樹脂等の有機樹脂や鉄ーニッケルー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、従来周知の形成方法によって所定の板状に形成される。
【００３１】
前記上面外周部に枠部２を有する基体１と蓋体３とから成る容器は更にその内表面に反射防止膜１０が被着されており、該反射防止膜１０は光半導体素子Ｓの励起した光信号が容器の内表面で反射するのを防止する作用をなし、これによって光半導体素子Ｓにリード部材４を介して外部電気回路から供給される電気信号を印加し、光半導体素子Ｓに光信号を励起させるとともに該励起した光信号を光ファイバー８に伝達させて光通信を行う際、光半導体素子Ｓの励起した光信号はその一部が容器の内表面に照射されたとしてもその光信号は容器の内表面に被着されている反射防止膜１０で吸収されて反射することはなく、その結果、光ファイバー８に入射される光信号は光半導体素子Ｓから直接照射される光信号のみとなり、光ファイバー８は誤った光信号を伝達することはなく、極めて正確な光通信を行うことが可能となる。
【００３２】
前記反射防止膜１０は、各々の屈折率が異なる複数の層を積層して形成し、且つ各々の層の屈折率を４．０乃至１．０の範囲としておくと該反射防止膜１０は容器の内表面に照射された光半導体素子Ｓからの光信号を極めて効率よく吸収し、光半導体素子Ｓからの光信号が容器の内表面で反射されて光ファイバー８に照射されるのを有効に防止することが可能となる。従って、前記反射防止膜１０は各々の屈折率が異なる複数の層を積層して形成し、且つ各々の層の屈折率を４．０乃至１．０の範囲としておくこととし、反射防止膜１０として屈折率が３．３のシリコンから成る第１層と、屈折率が２．２の酸化セリウムから成る第２層と、屈折率が１．３５のフッ化マグネシウムから成る第３層を順次積層して形成する。これにより、容器の内表面に向かって照射された光半導体素子Ｓからの光信号は反射防止膜１０のシリコンから成る第１層と、酸化セリウムから成る第２層と、フッ化マグネシウムから成る第３層の間で反射するとともに吸収を受け、光半導体素子Ｓからの光信号が容器の内表面で反射されて光ファイバー８に照射されることは殆どなくなる。
【００３３】
なお、前記反射防止膜１０はスパッタリング法等を採用することによって容器の内表面に被着され、反射防止膜１０をシリコンから成る第１層と、酸化セリウムから成る第２層と、フッ化マグネシウムから成る第３層とで形成する際には容器の内表面にスパッタリング法等によりまずシリコンを厚さ１００ｎｍに被着させ、次いで酸化セリウムを厚さ１５０ｎｍ、フッ化マグネシウムを厚さ２４５ｎｍに順次被着させることによって形成される。
【００３４】
かくして本発明の光半導体素子収納用パッケージによれば、基体１の載置部１ａに光伝送モジュール基板Ｌに実装させた光半導体素子Ｓを載置固定させるとともに光半導体素子Ｓの各電極を所定のリード部材４にボンディングワイヤ等の電気的接続手段５を介して電気的に接続し、次に筒状の光ファイバー固定用部材７の内部に光ファイバー８を挿通させ、その先端を光半導体素子Ｓと対向するようにして接着材により固定し、しかる後、枠部２の上面に蓋体３を封止材を介して接合させ、枠部２を有する基体１と蓋体３とから成る容器内部に光半導体素子Ｓを気密に収容することによって製品としての光半導体装置が完成する。
【００３５】
かかる光半導体装置は光半導体素子Ｓにリード部材４を介して外部電気回路から供給される電気信号を印加し、光半導体素子Ｓに光信号を励起させるとともに該励起した光を光ファイバー８に伝達させることによって光通信に使用される。
【００３６】
なお、本発明は上述の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であれば種々の変更は可能であり、例えば、容器の内側に突出する光ファイバー固定用部材７の表面、或いは容器の内側に突出するリード部材４の表面（但し、電気的接続手段が接続される領域を除く）にも反射防止膜１０を被着させておくと光半導体素子Ｓが励起した光信号が光ファイバー固定用部材７やリード部材４の表面で反射し、これが光ファイバー８に照射されて誤通信を起こすのを有効に防止することができる。
【００３７】
【発明の効果】
本発明の光半導体素子収納用パッケージによれば、上面外周部に枠部を有する基体と蓋体とから成る容器の内表面に反射防止膜を被着させたことから光半導体素子に外部電気回路から供給される電気信号を印加し、光半導体素子に光信号を励起させるとともに該励起した光信号を光ファイバーに伝達させて光通信を行う際、光半導体素子の励起した光信号はその一部が容器の内表面に照射されたとしてもその光信号は容器の内表面に被着されている反射防止膜で吸収されて反射することはなく、その結果、光ファイバーに入射される光信号は光半導体素子から直接照射される光信号のみとなり、これによって光ファイバーは誤った光信号を伝達することはなく、極めて正確な光通信を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】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す断面図である。
【図２】従来の光半導体素子収納用パッケージの一実施例を示す断面図である。
【符号の説明】
１・・・基体
１ａ・・載置部
２・・・枠部
３・・・蓋体
４・・・リード部材
６・・・貫通穴
７・・・光ファイバー固定用部材
８・・・光ファイバー
１０・・反射防止膜
Claims (1)
- 上面中央部に光半導体素子の載置部が、外周部に前記載置部を囲繞する枠部を設けた基体と、前記枠部を貫通するように設けられ、内部に光ファイバーが挿通される貫通穴と、前記枠部の上面に取着され、該枠部の内側を塞ぐ蓋体とから成り、枠部を有する基体と蓋体とで形成される容器の内部に光半導体素子を気密に収容するようになした光半導体素子収納用パッケージであって、前記基体は、表面に半径が１０乃至１００オングストロームの細孔を有するシリカ粒子から成る吸湿材を１．０乃至５０重量％含有した有機樹脂から成り、前記容器の内表面にシリコンから成る第１層と、酸化セリウムから成る第２層と、フッ化マグネシウムから成る第３層とを順次積層して成る反射防止膜を形成したことを特徴とする光半導体素子収納用パッケージ。
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| JP23122397A JP3660790B2 (ja) | 1997-08-27 | 1997-08-27 | 光半導体素子収納用パッケージ |
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Family Applications (1)
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- 1997-08-27 JP JP23122397A patent/JP3660790B2/ja not_active Expired - Lifetime
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