JP3663282B2 - 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や光信号を電気信号に変換するフォト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外部リード端子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の各電極を外部リード端子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に外部リード端子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に光を励起させるとともに該励起した光を光ファイバー２８に伝達させることによって、或いは光ファイバー２８を伝達する光を光半導体素子Ｓに照射し、光半導体素子Ｓに照射された光に対応する電気信号を発生させるととも該発生した電気信号を外部リード端子２６を介し取り出すことによって光通信に使用される。
【０００４】
なお、前記酸化アルミニウム質焼結体から成る上面外周部に貫通穴２３を設けた枠部２２を有する基体２１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ている。
【０００５】
また、前記筒状の光ファイバー固定用部材２５及び複数個の外部リード端子２６はその露出表面にニッケルや金等からめっき金属層が被着されており、該めっき金属層によって筒状の光ファイバー固定用部材２５や複数個の外部リード端子２６が酸化腐蝕するのを有効に防止するとともに外部リード端子２６に対するボンディングワイヤ等の電気的接続手段３０の電気的接続を良好なものとしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この光半導体素子収納用パッケージにおいては、基体２１への光ファイバー固定用部材２５の固定が、基体２１の上面外周部に形成した枠部２２に光ファイバー固定用部材２５の外形寸法よりも若干大きな内径寸法を有する貫通穴２３を予め設けておき、次に前記貫通穴２３内に光ファイバー固定用部材２５を挿通させるとともに該貫通穴２３の内面と光ファイバー固定用部材２５の外面とをガラスや樹脂等から成る接着材を介し接着することによって行われており、貫通穴２３内における光ファイバー固定用部材２５の固定位置は貫通穴２３の内径と光ファイバー固定用部材２５の外形との間に若干クリアランスが設けられているため所定位置に対して０．０５ｍｍ乃至０．１ｍｍ程度ずれたバラツキを有したものとなる。そのためこの光ファイバー固定用部材２５の内部に光ファイバー２８を固定すると該光ファイバー２８の固定位置も所定位置に対し若干ずれたものとなり、その結果、光ファイバー２８と光半導体素子Ｓとは正確に対向せず、光ファイバー２８と光半導体素子Ｓとの間における光の授受の効率が大きく低下してしまうという欠点を有していた。
【０００７】
またこの従来の光半導体素子収納用パッケージは上面外周部に枠部２２を有する基体２１が脆弱で機械的強度の弱い酸化アルミニウム質焼結体により形成されていることから基体２１や枠部２２に外部より衝撃力が印加されると基体２１や枠部２２に割れやクラックが発生してしまい、基体２１や枠部２２に割れやクラックが発生すると枠部２２を有する基体２１と蓋体２７とから成る容器の気密封止が破れ、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ないという欠点も有していた。
【０００８】
更に、この従来の光半導体素子収納用パッケージでは、光ファイバー固定用部材２５の一端が枠部２２の内側に突出しており、該光ファイバー固定用部材２５の突出部と基体２１上面との間には狭い空間が形成されている。そのため光ファイバー固定用部材２５や外部リード端子２６の露出表面に、該光ファイバー固定用部材２５や外部リード端子２６の耐腐蝕性を向上させるため、あるいは外部リード端子２６と電気的接続手段３０との電気的接続を良好とするためにニッケルや金等から成るめっき金属層を被着させた場合、めっき液の一部が前記枠部内側の空間内に残留し、これが枠部２２の内側に収容される光半導体素子Ｓに作用して、光半導体素子Ｓを壊したり、特性に変化を招来させたりするという欠点も有する。
【０００９】
本発明は上記欠点に鑑み案出されたもので、その目的は光ファイバーと光半導体素子とを正確に対向させ、光ファイバーと光半導体素子との間における光の授受を高効率にするとともに内部に収容する光半導体素子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光半導体素子収納用パッケージを提供することにある。
【００１０】
【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、前記枠部に取着され、両端が枠部の内外部に突出し、且つ露出表面がめっき金属層で被覆されている複数個の外部リード端子及び筒状の光ファイバー固定用部材と、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る光半導体素子収納用パッケージであって、前記枠部を有する基体はトランスファモールドにより形成されているとともに枠部に光ファイバー固定用部材が一体的に取着されており、かつ枠部の内側に前記光ファイバー固定用部材の下面と基体上面との間を埋める張出部が形成されており、前記光ファイバー固定用部材の前記枠部の内側に位置する部位の上面が露出していることを特徴とするものである。
【００１１】
また本発明は前記樹脂製基体の内部に、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が１乃至５０重量％含有されていることを特徴とするものである。
【００１２】
本発明の光半導体素子収納用パッケージによれば、枠部を有する基体をトランスファモールドにより形成する際に同時に光ファイバー固定用部材を枠部の所定位置に一体的に取着することから光ファイバー固定用部材の枠部に対する固定位置がバラツキのない正確な位置となり、その結果、この光ファイバー固定用部材の内部に光ファイバーを固定すると該光ファイバーの固定位置も正確となって光ファイバーと光半導体素子とが正確に対向し、光ファイバーと光半導体素子との間における光の授受の効率を良好となすことが可能になる。
【００１３】
また本発明の光半導体素子収納用パッケージによれば、枠部を有する基体を軟質で機械的強度に優れた有機樹脂で形成したことから枠部を有する基体に外部より衝撃力が印加されてもクラックや割れ等を発生することはなく、その結果、枠部を有する基体と蓋体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を長期間にわたり正常、かつ安定に作動させることもできる。
【００１４】
更に本発明の光半導体素子収納用パッケージによれば、枠部の内側に光ファイバー固定用部材の下面と基体上面との間を埋める張出部を形成したことから光ファイバー固定用部材の突出部と基体上面との間に狭い空間が形成されることはなく、その結果、光ファイバー固定用部材や外部リード端子の露出表面にニッケルや金等から成るめっき金属層を被着させても枠部の内側にめっき液の一部が残留することはなく、これによって枠部の内側に収容される光半導体素子を常に正常、かつ安定に作動させることが可能となる。
【００１５】
また更に本発明の光半導体素子収納用パッケージによれば、枠部を有する基体の内部に、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％含有させると大気中に含まれる水分が枠部を有する基体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の電極やボンディングワイヤ等の電気的接続手段、或いは外部リード端子に酸化腐蝕が発生することはなく、光半導体素子を常に正常、かつ安定に作動させることが可能となる。
【００１６】
【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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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から成り、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。
【００２０】
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から成り、適度に軟らかく機械的強度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。
【００２１】
更に前記枠部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１．０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が好ましい。
【００２２】
なお、前記枠部２を有する基体１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等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。
【００２３】
また前記枠部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が好ましい。
【００２４】
更に前記枠部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が好ましい。
【００２５】
また更に前記基体１の枠部２には両端が枠部２の内外に突出する複数個の外部リード端子４が取着されており、該外部リード端子４の枠部２内側に突出する領域には光半導体素子Ｓの各電極がボンディングワイヤ等の電気的接続手段５を介して接続されており、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ることによって光半導体素子３の各電極は外部リード端子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。
【００２６】
前記外部リード端子４は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、例えば、鉄ーニッケルーコバルト合金等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成に形成される。
【００２７】
前記外部リード端子４はまたその露出表面に耐蝕性、ろう材との濡れ性に優れ、かつ良導電性であるニッケル、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外部リード端子４は酸化腐蝕するのが有効に防止されているとともに外部リード端子４に対し、ボンディングワイヤ等の電気的接続手段５が良好に電気的接続されるようになっている。
【００２８】
なお、前記外部リード端子４の枠部２への取着は枠部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外部リード端子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。
【００２９】
前記基体１の枠部２には更に筒状の光ファイバー固定用部材６が一端を枠部２の内側に、他端が枠部２の外側に突出させた状態で一体的に取着されている。
【００３０】
前記筒状の光ファイバー固定用部材６は光ファイバー７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７が該光ファイバー７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７の外表面に被着された保護部材８と光ファイバー固定用部材６の外端部とを樹脂等から成る接着材９を介し接着することによって光ファイバー７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。
【００３１】
前記筒状の光ファイバー固定用部材６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。
【００３２】
前記筒状の光ファイバー固定部材６はまた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部材６は酸化腐蝕するのが有効に防止されている。
【００３３】
なお、前記筒状の光ファイバー固定部材６の枠部２への取着は枠部２を有する基体１をトランスファモールド法より形成する際に予め金型内の所定位置に光ファイバー固定用部材６をセットしておくことによって行われる。この場合、光ファイバー固定用部材６は枠部を有する基体をトランスファモールドにより形成する際に同時に枠部の所定位置に一体的に取着されることから光ファイバー固定用部材６の外表面と枠部２との間にはクリアランスはなく、直接接触することとなり、その結果、光ファイバー固定用部材６の枠部２に対する取着位置はバラツキのない正確な位置とし、この光ファイバー固定用部材６の内部に光ファイバー７を固定すると該光ファイバー７の固定位置も正確となって光ファイバー７と光半導体素子Ｓとが正確に対向し、光ファイバー７と光半導体素子Ｓとの間における光の授受の効率を良好なものとなすことができる。
【００３４】
また前記筒状の光ファイバー固定部材６が枠部２に取着された基体１は、枠部２の内側に光ファイバー固定部材６の下面と基体１上面との間を埋める張出部Ａが形成されており、該張出部Ａによって光ファイバー固定用部材６の突出部と基体１上面との間に狭い空間が形成されることはなく、その結果、光ファイバー固定用部材６や外部リード端子４の露出表面にニッケルや金等から成るめっき金属層を被着させても枠部２の内側にめっき液の一部が残留することはなく、これによって枠部２の内側に収容される光半導体素子Ｓを常に正常、かつ安定に作動させることが可能となる。
【００３５】
前記光ファイバー固定部材６の下面と基体１上面との間を埋める張出部Ａは枠部２を有する基体１をトランスファモールドにより形成する際に、金型を所定形状に加工しておくことによって光ファイバー固定部材６の下面と基体１上面との間に、枠部２を有する基体１と同時に形成される。
【００３６】
更に前記筒状の光ファイバー固定用部材６の内部には光ファイバー７が挿通固定されており、該光ファイバー７は光半導体素子Ｓが発する光を外部に伝達する、或いは外部から光を光半導体素子Ｓに伝達するための光の伝達路として作用する。
【００３７】
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。
【００３８】
前記蓋体２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。
【００３９】
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の各電極を所定の外部リード端子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６の内部に光ファイバー７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。
【００４０】
かかる光半導体装置は光半導体素子Ｓに外部リード端子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に光を励起させるとともに該励起した光を光ファイバー７に伝達させることによって、或いは光ファイバー７を伝達する光を光半導体素子Ｓに照射し、光半導体素子Ｓに照射された光に対応する電気信号を発生させるとともに該発生した電気信号を外部リード端子４を介し取り出すことによって光通信に使用される。
【００４１】
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る。
【００４２】
【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、枠部を有する基体をトランスファモールドにより形成する際に同時に光ファイバー固定用部材を枠部の所定位置に一体的に取着することから光ファイバー固定用部材の枠部に対する固定位置がバラツキのない正確な位置となり、その結果、この光ファイバー固定用部材の内部に光ファイバーを固定すると該光ファイバーの固定位置も正確となって光ファイバーと光半導体素子とが正確に対向し、光ファイバーと光半導体素子との間における光の授受の効率を良好となすことが可能になる。
【００４３】
また本発明の光半導体素子収納用パッケージによれば、枠部を有する基体を軟質で機械的強度に優れた有機樹脂で形成したことから枠部を有する基体に外部より衝撃力が印加されてもクラックや割れ等を発生することはなく、その結果、枠部を有する基体と蓋体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を長期間にわたり正常、かつ安定に作動させることもできる。
【００４４】
更に本発明の光半導体素子収納用パッケージによれば、枠部の内側に光ファイバー固定用部材の下面と基体上面との間を埋める張出部を形成したことから光ファイバー固定用部材の突出部と基体上面との間に狭い空間が形成されることはなく、その結果、光ファイバー固定用部材や外部リード端子の露出表面にニッケルや金等から成るめっき金属層を被着させても枠部の内側にめっき液の一部が残留することはなく、これによって枠部の内側に収容される光半導体素子を常に正常、かつ安定に作動させることが可能となる。
【００４５】
また更に本発明の光半導体素子収納用パッケージによれば、枠部を有する基体の内部に、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％含有させると大気中に含まれる水分が枠部を有する基体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の電極やボンディングワイヤ等の電気的接続手段、或いは外部リード端子に酸化腐蝕が発生することはなく、光半導体素子を常に正常、かつ安定に作動させることが可能となる。
【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・・・樹脂製基体
１ａ・・載置部
２・・・枠部
３・・・蓋体
４・・・外部リード端子
６・・・光ファイバー固定用部材
７・・・光ファイバー
Ａ・・・張出部
Ｓ・・・光半導体素子
【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や光信号を電気信号に変換するフォト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外部リード端子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の各電極を外部リード端子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に外部リード端子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に光を励起させるとともに該励起した光を光ファイバー２８に伝達させることによって、或いは光ファイバー２８を伝達する光を光半導体素子Ｓに照射し、光半導体素子Ｓに照射された光に対応する電気信号を発生させるととも該発生した電気信号を外部リード端子２６を介し取り出すことによって光通信に使用される。
【０００４】
なお、前記酸化アルミニウム質焼結体から成る上面外周部に貫通穴２３を設けた枠部２２を有する基体２１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ている。
【０００５】
また、前記筒状の光ファイバー固定用部材２５及び複数個の外部リード端子２６はその露出表面にニッケルや金等からめっき金属層が被着されており、該めっき金属層によって筒状の光ファイバー固定用部材２５や複数個の外部リード端子２６が酸化腐蝕するのを有効に防止するとともに外部リード端子２６に対するボンディングワイヤ等の電気的接続手段３０の電気的接続を良好なものとしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この光半導体素子収納用パッケージにおいては、基体２１への光ファイバー固定用部材２５の固定が、基体２１の上面外周部に形成した枠部２２に光ファイバー固定用部材２５の外形寸法よりも若干大きな内径寸法を有する貫通穴２３を予め設けておき、次に前記貫通穴２３内に光ファイバー固定用部材２５を挿通させるとともに該貫通穴２３の内面と光ファイバー固定用部材２５の外面とをガラスや樹脂等から成る接着材を介し接着することによって行われており、貫通穴２３内における光ファイバー固定用部材２５の固定位置は貫通穴２３の内径と光ファイバー固定用部材２５の外形との間に若干クリアランスが設けられているため所定位置に対して０．０５ｍｍ乃至０．１ｍｍ程度ずれたバラツキを有したものとなる。そのためこの光ファイバー固定用部材２５の内部に光ファイバー２８を固定すると該光ファイバー２８の固定位置も所定位置に対し若干ずれたものとなり、その結果、光ファイバー２８と光半導体素子Ｓとは正確に対向せず、光ファイバー２８と光半導体素子Ｓとの間における光の授受の効率が大きく低下してしまうという欠点を有していた。
【０００７】
またこの従来の光半導体素子収納用パッケージは上面外周部に枠部２２を有する基体２１が脆弱で機械的強度の弱い酸化アルミニウム質焼結体により形成されていることから基体２１や枠部２２に外部より衝撃力が印加されると基体２１や枠部２２に割れやクラックが発生してしまい、基体２１や枠部２２に割れやクラックが発生すると枠部２２を有する基体２１と蓋体２７とから成る容器の気密封止が破れ、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ないという欠点も有していた。
【０００８】
更に、この従来の光半導体素子収納用パッケージでは、光ファイバー固定用部材２５の一端が枠部２２の内側に突出しており、該光ファイバー固定用部材２５の突出部と基体２１上面との間には狭い空間が形成されている。そのため光ファイバー固定用部材２５や外部リード端子２６の露出表面に、該光ファイバー固定用部材２５や外部リード端子２６の耐腐蝕性を向上させるため、あるいは外部リード端子２６と電気的接続手段３０との電気的接続を良好とするためにニッケルや金等から成るめっき金属層を被着させた場合、めっき液の一部が前記枠部内側の空間内に残留し、これが枠部２２の内側に収容される光半導体素子Ｓに作用して、光半導体素子Ｓを壊したり、特性に変化を招来させたりするという欠点も有する。
【０００９】
本発明は上記欠点に鑑み案出されたもので、その目的は光ファイバーと光半導体素子とを正確に対向させ、光ファイバーと光半導体素子との間における光の授受を高効率にするとともに内部に収容する光半導体素子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光半導体素子収納用パッケージを提供することにある。
【００１０】
【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、前記枠部に取着され、両端が枠部の内外部に突出し、且つ露出表面がめっき金属層で被覆されている複数個の外部リード端子及び筒状の光ファイバー固定用部材と、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る光半導体素子収納用パッケージであって、前記枠部を有する基体はトランスファモールドにより形成されているとともに枠部に光ファイバー固定用部材が一体的に取着されており、かつ枠部の内側に前記光ファイバー固定用部材の下面と基体上面との間を埋める張出部が形成されており、前記光ファイバー固定用部材の前記枠部の内側に位置する部位の上面が露出していることを特徴とするものである。
【００１１】
また本発明は前記樹脂製基体の内部に、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が１乃至５０重量％含有されていることを特徴とするものである。
【００１２】
本発明の光半導体素子収納用パッケージによれば、枠部を有する基体をトランスファモールドにより形成する際に同時に光ファイバー固定用部材を枠部の所定位置に一体的に取着することから光ファイバー固定用部材の枠部に対する固定位置がバラツキのない正確な位置となり、その結果、この光ファイバー固定用部材の内部に光ファイバーを固定すると該光ファイバーの固定位置も正確となって光ファイバーと光半導体素子とが正確に対向し、光ファイバーと光半導体素子との間における光の授受の効率を良好となすことが可能になる。
【００１３】
また本発明の光半導体素子収納用パッケージによれば、枠部を有する基体を軟質で機械的強度に優れた有機樹脂で形成したことから枠部を有する基体に外部より衝撃力が印加されてもクラックや割れ等を発生することはなく、その結果、枠部を有する基体と蓋体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を長期間にわたり正常、かつ安定に作動させることもできる。
【００１４】
更に本発明の光半導体素子収納用パッケージによれば、枠部の内側に光ファイバー固定用部材の下面と基体上面との間を埋める張出部を形成したことから光ファイバー固定用部材の突出部と基体上面との間に狭い空間が形成されることはなく、その結果、光ファイバー固定用部材や外部リード端子の露出表面にニッケルや金等から成るめっき金属層を被着させても枠部の内側にめっき液の一部が残留することはなく、これによって枠部の内側に収容される光半導体素子を常に正常、かつ安定に作動させることが可能となる。
【００１５】
また更に本発明の光半導体素子収納用パッケージによれば、枠部を有する基体の内部に、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％含有させると大気中に含まれる水分が枠部を有する基体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の電極やボンディングワイヤ等の電気的接続手段、或いは外部リード端子に酸化腐蝕が発生することはなく、光半導体素子を常に正常、かつ安定に作動させることが可能となる。
【００１６】
【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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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から成り、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。
【００２０】
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から成り、適度に軟らかく機械的強度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。
【００２１】
更に前記枠部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１．０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が好ましい。
【００２２】
なお、前記枠部２を有する基体１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等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。
【００２３】
また前記枠部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が好ましい。
【００２４】
更に前記枠部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が好ましい。
【００２５】
また更に前記基体１の枠部２には両端が枠部２の内外に突出する複数個の外部リード端子４が取着されており、該外部リード端子４の枠部２内側に突出する領域には光半導体素子Ｓの各電極がボンディングワイヤ等の電気的接続手段５を介して接続されており、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ることによって光半導体素子３の各電極は外部リード端子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。
【００２６】
前記外部リード端子４は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、例えば、鉄ーニッケルーコバルト合金等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成に形成される。
【００２７】
前記外部リード端子４はまたその露出表面に耐蝕性、ろう材との濡れ性に優れ、かつ良導電性であるニッケル、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外部リード端子４は酸化腐蝕するのが有効に防止されているとともに外部リード端子４に対し、ボンディングワイヤ等の電気的接続手段５が良好に電気的接続されるようになっている。
【００２８】
なお、前記外部リード端子４の枠部２への取着は枠部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外部リード端子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。
【００２９】
前記基体１の枠部２には更に筒状の光ファイバー固定用部材６が一端を枠部２の内側に、他端が枠部２の外側に突出させた状態で一体的に取着されている。
【００３０】
前記筒状の光ファイバー固定用部材６は光ファイバー７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７が該光ファイバー７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７の外表面に被着された保護部材８と光ファイバー固定用部材６の外端部とを樹脂等から成る接着材９を介し接着することによって光ファイバー７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。
【００３１】
前記筒状の光ファイバー固定用部材６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。
【００３２】
前記筒状の光ファイバー固定部材６はまた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部材６は酸化腐蝕するのが有効に防止されている。
【００３３】
なお、前記筒状の光ファイバー固定部材６の枠部２への取着は枠部２を有する基体１をトランスファモールド法より形成する際に予め金型内の所定位置に光ファイバー固定用部材６をセットしておくことによって行われる。この場合、光ファイバー固定用部材６は枠部を有する基体をトランスファモールドにより形成する際に同時に枠部の所定位置に一体的に取着されることから光ファイバー固定用部材６の外表面と枠部２との間にはクリアランスはなく、直接接触することとなり、その結果、光ファイバー固定用部材６の枠部２に対する取着位置はバラツキのない正確な位置とし、この光ファイバー固定用部材６の内部に光ファイバー７を固定すると該光ファイバー７の固定位置も正確となって光ファイバー７と光半導体素子Ｓとが正確に対向し、光ファイバー７と光半導体素子Ｓとの間における光の授受の効率を良好なものとなすことができる。
【００３４】
また前記筒状の光ファイバー固定部材６が枠部２に取着された基体１は、枠部２の内側に光ファイバー固定部材６の下面と基体１上面との間を埋める張出部Ａが形成されており、該張出部Ａによって光ファイバー固定用部材６の突出部と基体１上面との間に狭い空間が形成されることはなく、その結果、光ファイバー固定用部材６や外部リード端子４の露出表面にニッケルや金等から成るめっき金属層を被着させても枠部２の内側にめっき液の一部が残留することはなく、これによって枠部２の内側に収容される光半導体素子Ｓを常に正常、かつ安定に作動させることが可能となる。
【００３５】
前記光ファイバー固定部材６の下面と基体１上面との間を埋める張出部Ａは枠部２を有する基体１をトランスファモールドにより形成する際に、金型を所定形状に加工しておくことによって光ファイバー固定部材６の下面と基体１上面との間に、枠部２を有する基体１と同時に形成される。
【００３６】
更に前記筒状の光ファイバー固定用部材６の内部には光ファイバー７が挿通固定されており、該光ファイバー７は光半導体素子Ｓが発する光を外部に伝達する、或いは外部から光を光半導体素子Ｓに伝達するための光の伝達路として作用する。
【００３７】
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。
【００３８】
前記蓋体２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。
【００３９】
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の各電極を所定の外部リード端子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６の内部に光ファイバー７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。
【００４０】
かかる光半導体装置は光半導体素子Ｓに外部リード端子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に光を励起させるとともに該励起した光を光ファイバー７に伝達させることによって、或いは光ファイバー７を伝達する光を光半導体素子Ｓに照射し、光半導体素子Ｓに照射された光に対応する電気信号を発生させるとともに該発生した電気信号を外部リード端子４を介し取り出すことによって光通信に使用される。
【００４１】
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る。
【００４２】
【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、枠部を有する基体をトランスファモールドにより形成する際に同時に光ファイバー固定用部材を枠部の所定位置に一体的に取着することから光ファイバー固定用部材の枠部に対する固定位置がバラツキのない正確な位置となり、その結果、この光ファイバー固定用部材の内部に光ファイバーを固定すると該光ファイバーの固定位置も正確となって光ファイバーと光半導体素子とが正確に対向し、光ファイバーと光半導体素子との間における光の授受の効率を良好となすことが可能になる。
【００４３】
また本発明の光半導体素子収納用パッケージによれば、枠部を有する基体を軟質で機械的強度に優れた有機樹脂で形成したことから枠部を有する基体に外部より衝撃力が印加されてもクラックや割れ等を発生することはなく、その結果、枠部を有する基体と蓋体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を長期間にわたり正常、かつ安定に作動させることもできる。
【００４４】
更に本発明の光半導体素子収納用パッケージによれば、枠部の内側に光ファイバー固定用部材の下面と基体上面との間を埋める張出部を形成したことから光ファイバー固定用部材の突出部と基体上面との間に狭い空間が形成されることはなく、その結果、光ファイバー固定用部材や外部リード端子の露出表面にニッケルや金等から成るめっき金属層を被着させても枠部の内側にめっき液の一部が残留することはなく、これによって枠部の内側に収容される光半導体素子を常に正常、かつ安定に作動させることが可能となる。
【００４５】
また更に本発明の光半導体素子収納用パッケージによれば、枠部を有する基体の内部に、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％含有させると大気中に含まれる水分が枠部を有する基体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の電極やボンディングワイヤ等の電気的接続手段、或いは外部リード端子に酸化腐蝕が発生することはなく、光半導体素子を常に正常、かつ安定に作動させることが可能となる。
【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・・・樹脂製基体
１ａ・・載置部
２・・・枠部
３・・・蓋体
４・・・外部リード端子
６・・・光ファイバー固定用部材
７・・・光ファイバー
Ａ・・・張出部
Ｓ・・・光半導体素子
Claims (2)
- 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、前記枠部に取着され、両端が枠部の内外部に突出し、且つ露出表面がめっき金属層で被覆されている複数個の外部リード端子及び筒状の光ファイバー固定用部材と、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る光半導体素子収納用パッケージであって、前記枠部を有する基体はトランスファモールドにより形成されているとともに枠部に光ファイバー固定用部材が一体的に取着されており、かつ枠部の内側に前記光ファイバー固定用部材の下面と基体上面との間を埋める張出部が形成されており、前記光ファイバー固定用部材の前記枠部の内側に位置する部位の上面が露出していることを特徴とする光半導体素子収納用パッケージ。
- 前記樹脂製基体の内部に、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が１乃至５０重量％含有されていることを特徴とする請求項１記載の光半導体素子収納用パッケージ。
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