JP3718352B2

JP3718352B2 - Optical semiconductor device

Info

Publication number: JP3718352B2
Application number: JP29337098A
Authority: JP
Inventors: 正剛斧渕; 武志枇杷; 英男田村; 雅之杉崎
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1998-10-15
Filing date: 1998-10-15
Publication date: 2005-11-24
Anticipated expiration: 2018-10-15
Also published as: JP2000124339A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、外囲器内に光半導体素子を収納してなる光半導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来技術を、図９を参照して説明する。図９は縦断面図であり、図９において、１は光半導体素子で、例えばアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）等のセラミックでなるパッケージ２内に図示しないレーザダイオード、受光素子等の送光受光素子を封止するようにして構成されている。また、３は外囲器であり、合成樹脂材料によって成形された外囲器３には、収納凹部４とこれに連通するファイバ取付孔５が形成されていて、ファイバ取付孔５には図示しない光ファイバの一端が取り付けられるようになっている。さらに収納凹部４には、その開口部分を塞ぐように合成樹脂製のカバー６が図示しない爪を外囲器３に係合させることにようにして設けられている。
【０００３】
光半導体素子１は、その一主面側の金属製の封止蓋７に形成された通光口である図示しない送光受光口とファイバ取付孔５の開口端の位置が一致するように収納凹部４内に圧入、装着されており、さらにエポキシ系の接着剤８によって収納凹部４内に固定されている。そして、収納凹部４に装着された光半導体素子１の他主面側には、シリコンゴム製の緩衝部材９を間に設けるようにしてカバー６が覆うように取り付けられている。なお、１０は外囲器３に設けられたアース端子であり、１１は光半導体素子１に設けられた外部接続端子で、内部のレーザダイオードや受光素子等を有する回路に導通する半田めっきにより形成された図示しない外部端子に半田付けにより固定されている。
【０００４】
このように構成されたものでは、外囲器３の収納凹部４内に光半導体素子１を圧入するようにして装着し、さらに、中心が一致しているファイバ取付孔５と封止蓋７に形成された送光受光口の位置がずれないようにパッケージ２を収納凹部４に接着剤８によって固定するようにして光半導体素子１は外囲器３内に組み込まれている。そして、このように構成された光半導体装置に、ファイバ取付孔５に光ファイバの一端部を挿入し固定することによって、光半導体素子１の送光受光口に対し光ファイバが光軸を一致させるようにして設けられる。
【０００５】
しかしながら上記の従来技術においては、光ファイバを取り付けた時に、光半導体素子１の送光受光口の光軸と光ファイバの光軸とを一致させ、光結合を良好なものとするようファイバ取付孔５に対し、光半導体素子１の送光受光口の位置合わせが正確に行われるが、そのために、外囲器３への圧入やずれ防止の接着を必要とする。その結果、半田濡れ性を確保するために外部接続端子１１に施した半田めっきが圧入加工の際に剥がれたりする虞があり、また接着加工を行うことで工数が増加し、コスト上昇の要因となっていた。さらに、装置の外観を良好なものとするために光半導体素子１を装着した後にカバー６で覆わなければならず、カバー６取り付けに伴う工数増と部品点数増の点からもコスト上昇の要因となっていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような状況に鑑みて本発明はなされたもので、光半導体素子の通光口と光ファイバの取付孔の位置合わせと、光半導体素子の外囲器への固定とが正確かつ簡単に行え、光ファイバを取り付けた際に光半導体素子の通光口と光ファイバの光軸とが一致し良好な光結合が得られると共に、外部接続端子等に施した半田めっきが加工の際に剥がれたりする虞がなく、カバー等の別部品を用いなくても良好な外観が得られるようにした光半導体装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の光半導体装置は、光ファイバの取付孔が形成された外囲器と、この外囲器の取付孔に連通するよう形成された収納凹部内に装着された光半導体素子とを備える光半導体装置であって、光半導体素子は、取付孔に一端が取り付けられた光ファイバと光結合するための通光口を備えていると共に、外面に固定凹部を有しており、外囲器は、光半導体素子を光ファイバの取付孔と通光口の中心を一致させた状態で収納凹部内に固定するための、固定凹部に係合する突出部を備えていることを特徴とするものであり、
さらに、外囲器の突出部は、光半導体素子を収納凹部内に挿入した後に、外囲器を塑性変形させて形成したものであることを特徴とするものであり、
さらに、外囲器の突出部は、該外囲器の外壁面に形成された固定ガイド穴に加熱された押し金型を挿入し、該固定ガイド穴の内底部を収納凹部内方向に突き押して該外囲器壁を膨出させることにより形成したものであることを特徴とするものであり、
さらに、光半導体素子は、パッケージが積層されたセラミック基板で構成されていると共に、固定凹部が最外層のセラミック基板に予め貫通孔または凹状穴を設けておくことにより形成されたものであることを特徴とするものであり、
さらに、光半導体素子は、パッケージが合成樹脂材料により成形されたものであると共に、パッケージ成形時に固定凹部も同時に成形されたものであることを特徴とするものであり、
さらに、光半導体素子は、パッケージが積層されたセラミック基板で構成されていると共に、固定凹部が最外層の前記セラミック基板の外面に固着した金属板に予め固定孔を貫通するように設けておくことにより形成したものであることを特徴とするものであり、
さらに、外囲器は導電性を有する合成樹脂材料でなると共に、外囲器と金属板とが導通するように構成されていることを特徴とするものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
【０００９】
先ず、第１の実施形態を図１乃至図４を参照して説明する。図１は縦断面図であり、図２は光半導体素子の正面図であり、図３は光半導体素子の側面図であり、図４は光半導体素子を装着する前の外囲器の縦断面図である。
【００１０】
図１乃至図４において、２０は光伝送用の光半導体装置で、外囲器２１内に光半導体素子２２を装着して構成され、図示しない光ファイバが所定の部位に固定されることによって光の送受が行われ、固定された光ファイバを介して情報の伝達等が行われる。そして、外囲器２１内に装着される光半導体素子２２は、例えばアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）等のセラミックでなるパッケージ２３内に図示しないレーザダイオード、受光素子等の送光受光素子を封止するようにして構成されている。
【００１１】
また、パッケージ２３は、例えば幅が約２０ｍｍ、高さが約６ｍｍ、厚さが約２．５ｍｍ、程度の直方体形状のもので、それぞれにレーザダイオードや受光素子等を有してなる所定回路が形成されていると共に、所定形状となるよう成形された複数のセラミック基板２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ，２３ｅを厚さ方向に積層することによって形成されており、その一主面を形成するセラミック基板２３ａの外面は金属製の封止蓋２４で覆われている。そして封止蓋２４にはパッケージ２３内に封止されたレーザダイオードや受光素子等の送光受光部位への光結合が可能となるように、透光性ガラスの窓を設けてなる通光口である図示しない送光受光口が形成されている。
【００１２】
一方、他主面であるセラミック基板２３ｅ側の外面には、例えば約１０ｍｍのピッチで、例えば大きさが２ｍｍ×２ｍｍで、深さが約０．５ｍｍの第１の固定凹部２５が３つ形成されており、さらに一側辺部側には、第１の固定凹部２５の略半分に相当する形状の第２の固定凹部２６が形成されている。そして、これらの第１の固定凹部２５と第２の固定凹部２６は、セラミック基板２３ｅを作る際に予め貫通孔を形成しておき、パッケージ２３を構成するために各セラミック基板２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ，２３ｅを積層することにより形成されるようにするか、あるいはまた、セラミック基板２３ｅに予め所定形状の凹状穴を形成しておくことにより設けるようにする。なお、パッケージ２３の他主面の下辺部分には、内部のレーザダイオードや受光素子等を有する回路の所定部位に導通する外部電極２７が辺方向に配列するように形成されいて、各外部電極２７には銀ろう付けによって外部接続端子２８が固定されており、さらに外部電極２７と外部接続端子２８には半田めっきが施されている。
【００１３】
また、外囲器２１は熱可塑性の合成樹脂材料、例えばＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）やＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＰＯ（ポリフェニレンオキサイド）等によって、略直方体状の所定の形状となるように成形されたもので、片方の側面には図示しない光ファイバが挿入される開口部２９が形成されている。そして外囲器２１の他方の側面側部分には、下面に開口するように収納凹部３０が形成されていて、その形状はパッケージ２３と略同形状となっており、この収納凹部３０には光半導体素子２２が下面の開口した部分から収納される。
【００１４】
さらに、開口部２９の内奥部には、収納凹部３０との間に隔壁部３１が設けられていて、この隔壁部３１には、開口部２９から挿入された光ファイバの一端が取り付けられるファイバ取付孔３２が、収納凹部３０の側壁面に直交するようにして収納凹部３０内に連通している。またさらに開口部２９の上下部分には、光ファイバの一端に固着された図示しない光コネクタを外囲器２１に固定する勘合溝３３が形成されている。
【００１５】
また、外囲器２１の他方の外側面には、収納凹部３０に収納された光半導体素子２２の他主面に形成された第１の固定凹部２５、第２の固定凹部２６に対応する位置に、各固定凹部２５，２６に応じた形状の押し金型３４が白抜き矢印Ａ方向に進出して挿入される固定ガイド穴３６が形成されている。押し金型３４は、先端部分に小形状部３５が突出するよう形成されたもので、図示しない加熱源により外囲器２１を形成している合成樹脂材料が軟化する温度、例えば外囲器２１がＰＢＴである場合には約１８０℃程度に加熱されるようになっている。なお、３７は外囲器２１に設けられたアース端子である。
【００１６】
そして、外囲器２１への光半導体素子２２の取り付けは、外囲器２１の収納凹部３０内に光半導体素子２２を収納し、ファイバ取付孔３２と封止蓋２４に形成された送光受光口の中心とを一致させた後、両者が位置ずれしないようにした状態で所定温度にまで加熱源で加熱した押し金型３４を固定ガイド穴３６に挿入する。そして、押し金型３４の先端部分の小形状部３５で固定ガイド穴３６の内底部分を押し、収納凹部３０と固定ガイド穴３６の内底部分との間の境界壁を収納凹部３０内方向に押し出し膨出させる。
【００１７】
これにより固定ガイド穴３６の内底部分は押し金型３４の先端部分の形状と同形状に変形すると共に、境界壁の収納凹部３０内への膨出部分は、突出部３８としてパッケージ２３の第１の固定凹部２５と第２の固定凹部２６内に半充填し、同時に光半導体素子２２をファイバ取付孔３２方向に押圧しながら収納凹部３０内に位置ずれしないように固定する。光半導体素子２２が固定された後、押し金型３４は白抜き矢印Ａとは逆の方向に引き戻され、光半導体素子２２の外囲器２１への取り付けを完了する。
【００１８】
そして、このように構成された光半導体装置２０に対し、光コネクタが固着されている光ファイバの一端部を外囲器２１の開口部２９から挿入し、光コネクタを勘合溝３３に係合させて固定すると共に、光ファイバの一端をファイバ取付孔３２に取り付ける。これにより光半導体素子２２の送光受光口に対し光ファイバが光軸を一致させるようにして設けられる。
【００１９】
以上の通り構成されたものでは、外囲器２１の収納凹部３０内に光半導体素子２２を収納すると共に第１の固定凹部２５と第２の固定凹部２６内に半充填するよう突出部３８を形成することで、光半導体素子２２の送光受光口の中心とファイバ取付孔３２の中心を一致させた状態で、光半導体素子２２をファイバ取付孔３２方向に押圧しながら収納凹部３０内に位置ずれしないように、正確かつ簡単に固定することができる。これにより、光ファイバを取り付けた時に、光半導体素子２２の送光受光口の光軸と光ファイバの光軸とを一致させ、良好な光結合を行うことができる。
【００２０】
また、このように構成されたものでは、装置の外観を良好なものとするために特にカバー等を設ける必要がなく、光半導体素子２２を外囲器２１の収納凹部３０内に装着する際に圧入加工や接着加工を行う必要がないため、外部接続端子２８に施した半田めっきが剥がれたりする等の虞がなく、さらに接着やカバー取付け等のための工数や部品点数増の点からのコスト上昇を生じることがない。
【００２１】
次に、第２の実施形態を図５乃至図８を参照して説明する。なお、第１の実施形態と同一部位には同符号を付して説明を省略し、異なる部分について説明する。図５は縦断面図であり、図６は光半導体素子の正面図であり、図７は光半導体素子の側面図であり、図８は光半導体素子を装着する前の外囲器の縦断面図である。
【００２２】
図５乃至図８において、４０は光伝送用の光半導体装置で、外囲器４１内に光半導体素子４２を装着して構成され、第１の実施形態と同様に、図示しない光ファイバが所定の部位に固定されることによって光の送受が行われ、固定された光ファイバを介して情報の伝達等が行われる。そして、外囲器４１内に装着される光半導体素子４２は、例えばアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）等のセラミックでなるパッケージ４３内に図示しないレーザダイオード、受光素子等の送光受光素子を封止するようにして構成されている。
【００２３】
また、パッケージ４３は、例えば幅が約２０ｍｍ、高さが約６ｍｍ、厚さが約２．５ｍｍ程度の直方体形状のもので、それぞれにレーザダイオードや受光素子等を有してなる所定回路が形成されていると共に、所定形状となるよう成形された複数のセラミック基板４３ａ，４３ｂ，４３ｃ，４３ｄ，４３ｅを厚さ方向に積層することによって形成されており、その一主面を形成するセラミック基板４３ａの外面は金属製の封止蓋２４で覆われている。
【００２４】
一方、他主面であるセラミック基板４３ｅの外面には、例えば厚さが０．０５ｍｍで略長方形状のＦｅＮｉ合金で形成された金属板４４が固着されており、この金属板４４には、例えば大きさが２ｍｍ×２ｍｍの固定孔４５が離間して２つ貫通するように形成されていると共に、下辺の中間部分にグランド端子４６が突出するように形成されている。なお、この金属板４４の固着は、セラミック基板４３ｅの外面にタングステン（Ｗ）ペーストを所定の形状を有するように塗布し、ニッケル（Ｎｉ）めっきを施して形成した金属板固着部４７に、銀ろう付けによって固着されている。
【００２５】
また、パッケージ４３の他主面の下辺部分には、内部のレーザダイオードや受光素子等を有する回路の所定部位に導通する外部電極２７が辺方向に配列するように形成されいて、各外部電極２７には銀ろう付けによって外部接続端子２８が固定されており、さらに光半導体素子４２の外面に露出する金属部である金属板４４、グランド端子４６、金属板固着部４７、外部電極２７、外部接続端子２８には半田めっきが施されている。
【００２６】
また、外囲器４１は熱可塑性の合成樹脂材料、例えばＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）やＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＰＯ（ポリフェニレンオキサイド）等によって、略直方体状の所定の形状となるように成形されたもので、片方の側面には図示しない光ファイバが挿入される開口部２９が形成されている。そして外囲器４１の他方の側面側部分には、光半導体素子４２が下面の開口部分から収納されるパッケージ４３と略同形状の収納凹部３０が形成されている。
【００２７】
また、外囲器４１の他方の外側面には、収納凹部３０に収納された光半導体素子４２の他主面側に設けられた固定孔４５に対応する位置に、固定孔４５に応じた形状の押し金型３４が白抜き矢印Ａ方向に進出して挿入される固定ガイド穴３６が形成されている。押し金型３４は、先端部分に小形状部３５が突出するよう形成されたもので、図示しない加熱源により外囲器４１を形成している合成樹脂材料が軟化する温度、例えば外囲器４１がＰＢＴである場合には約１８０℃程度に加熱されるようになっている。
【００２８】
そして、外囲器４１への光半導体素子４２の取り付けは、外囲器４１の収納凹部３０内に光半導体素子４２を収納し、ファイバ取付孔３２と封止蓋２４に形成された送光受光口の中心とを一致させた後、両者が位置ずれしないようにした状態で所定温度にまで加熱源で加熱した押し金型３４を固定ガイド穴３６に挿入する。そして、押し金型３４の先端部分の小形状部３５で固定ガイド穴３６の内底部分を押し、収納凹部３０と固定ガイド穴３６の内底部分との間の境界壁を収納凹部３０内方向に押し出し膨出させる。
【００２９】
これにより固定ガイド穴３６の内底部分は押し金型３４の先端部分の形状と同形状に変形すると共に、境界壁の収納凹部３０内への膨出部分は、突出部３８としてパッケージ４３の外面に固着された金属板４４の固定孔４５内に半充填し、同時に光半導体素子４２をファイバ取付孔３２方向に押圧しながら収納凹部３０内に位置ずれしないように固定する。なお、セラミック基板４３ｅの外面に固定孔４５に対応して同形状の凹部を形成しておき、固定孔４５内に半充填するように形成された突出部３８の形状をより大きく突出したものとしてもよい。また光半導体素子４２が固定された後、押し金型３４は白抜き矢印Ａとは逆の方向に引き戻され、光半導体素子４２の外囲器４１への取り付けを完了する。
【００３０】
そして、このように構成された光半導体装置４０に対し、光コネクタが固着されている光ファイバの一端部を外囲器４１の開口部２９から挿入し、光コネクタを勘合溝３３に係合させて固定すると共に、光ファイバの一端をファイバ取付孔３２に取り付ける。これにより光半導体素子４２の送光受光口に対し光ファイバが光軸を一致させるようにして設けられる。
【００３１】
以上の通り構成されたものでは、外囲器４１の収納凹部３０内に光半導体素子４２を収納すると共に固定孔４５に半充填するよう突出部４８を形成することで、光半導体素子４２の送光受光口の中心とファイバ取付孔３２の中心を一致させた状態で、光半導体素子４２をファイバ取付孔３２方向に押圧しながら収納凹部３０内に位置ずれしないように、正確かつ簡単に固定することができることになり、光ファイバと光半導体素子４２の良好な光結合が実現でき、上記第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００３２】
さらに、パッケージ４３の外面に金属板４４を固着するように設けたので、外囲器４１を軟化させながら固定孔４５に半充填する際にパッケージ４３に加わる押し金型３４の圧力が、金属板４４に多く逃れ分散することになるので、セラミック基板４３ａ，４３ｂ，４３ｃ，４３ｄ，４３ｅのクラック発生が防止される。また、外面に熱伝導性のよい金属板４４を設けたことによってパッケージ４３の高い放熱効果が得られる。
【００３３】
なお、上記の第２の実施形態においては光半導体素子４２のパッケージ４３を複数のセラミック基板４３ａ，４３ｂ，４３ｃ，４３ｄ，４３ｅを積層することによって形成したが、エポキシ系合成樹脂材料を用いた成形により形成してもよい。なおまた、外囲器４１をＰＢＴ等により形成する場合、カーボンフィラーを所定の割合で混練して導電性を持たせるようにすれば、グランド端子４６をグランド電位とすることにより外囲器４１に高いシールド効果を持たせることができる。
【００３４】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、光半導体素子の通光口と光ファイバの取付孔の位置合わせと、光半導体素子の外囲器への固定とが正確かつ簡単に行え、光ファイバを取り付けた際に光半導体素子の通光口と光ファイバの光軸とが一致し良好な光結合が得られ、また外部接続端子等に施した半田めっきが加工の際に剥がれたりする虞がなく、カバー等の別部品を用いなくても良好な外観が得られる等の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す縦断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る光半導体素子の正面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る光半導体素子の側面図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る光半導体素子を装着する前の外囲器の縦断面図である。
【図５】本発明の第２の実施形態を示す縦断面図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る光半導体素子の正面図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る光半導体素子の側面図である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る光半導体素子を装着する前の外囲器の縦断面図である。
【図９】従来例を示す縦断面図である。
【符号の説明】
２１，４１…外囲器
２２，４２…光半導体素子
２３，４３…パッケージ
２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ，２３ｅ，４３ａ，４３ｂ，４３ｃ，４３ｄ，４３ｅ…セラミック基板
２５…第１の固定凹部
２６…第２の固定凹部
３０…収納凹部
３２…ファイバ取付孔
３４…押し金型
３６…固定ガイド穴
３８…突出部
４４…金属板
４５…固定孔[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical semiconductor device in which an optical semiconductor element is accommodated in an envelope.
[0002]
[Prior art]
The prior art will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a longitudinal sectional view. In FIG. 9, reference numeral 1 denotes an optical semiconductor element, for example, a light transmitting / receiving element such as a laser diode or a light receiving element (not shown) in a package 2 made of ceramic such as alumina (Al ₂ O ₃ ). Is configured to be sealed. Reference numeral 3 denotes an envelope. The envelope 3 formed of a synthetic resin material is provided with a housing recess 4 and a fiber mounting hole 5 communicating therewith. The fiber mounting hole 5 is not shown. One end of the optical fiber can be attached. Further, a cover 6 made of synthetic resin is provided in the storage recess 4 so that a claw (not shown) is engaged with the envelope 3 so as to close the opening.
[0003]
The optical semiconductor element 1 is housed so that the light transmission / reception opening (not shown), which is a light transmission opening formed in the metal sealing lid 7 on the one main surface side, and the opening end of the fiber attachment hole 5 coincide. It is press-fitted and mounted in the recess 4, and is further fixed in the storage recess 4 by an epoxy adhesive 8. A cover 6 is attached to the other main surface side of the optical semiconductor element 1 mounted in the housing recess 4 so as to cover a cushioning member 9 made of silicon rubber. In addition, 10 is a ground terminal provided in the envelope 3, and 11 is an external connection terminal provided in the optical semiconductor element 1, which is formed by solder plating that conducts to a circuit having an internal laser diode, light receiving element, and the like. The external terminal (not shown) is fixed by soldering.
[0004]
In such a configuration, the optical semiconductor element 1 is press-fitted into the housing recess 4 of the envelope 3, and is further fitted to the fiber mounting hole 5 and the sealing lid 7 whose centers coincide with each other. The optical semiconductor element 1 is incorporated in the envelope 3 so that the package 2 is fixed to the housing recess 4 with an adhesive 8 so that the position of the formed light transmission / reception opening does not shift. Then, by inserting and fixing one end of the optical fiber into the fiber mounting hole 5 in the optical semiconductor device configured as described above, the optical fiber matches the optical axis with respect to the light transmitting / receiving port of the optical semiconductor element 1. Provided.
[0005]
However, in the above prior art, when the optical fiber is attached, the fiber attachment hole is arranged so that the optical axis of the light transmission / reception port of the optical semiconductor element 1 coincides with the optical axis of the optical fiber so that the optical coupling is good. 5, the light transmission / reception opening of the optical semiconductor element 1 is accurately aligned. However, for this purpose, press fitting into the envelope 3 and adhesion for preventing displacement are required. As a result, there is a risk that the solder plating applied to the external connection terminal 11 to ensure solder wettability may be peeled off during the press-fitting process, and the number of man-hours increases due to the bonding process, leading to a cost increase. It was. Furthermore, in order to improve the appearance of the apparatus, it must be covered with the cover 6 after the optical semiconductor element 1 is mounted, which is a factor of cost increase from the viewpoint of increasing the number of man-hours and the number of parts accompanying the mounting of the cover 6. It was.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of the above situation, and the alignment of the light-transmission port of the optical semiconductor element and the mounting hole of the optical fiber and the fixing of the optical semiconductor element to the envelope can be performed accurately and easily. When the optical fiber is attached, the optical aperture of the optical semiconductor element and the optical axis of the optical fiber coincide with each other to obtain a good optical coupling, and the solder plating applied to the external connection terminal is peeled off during processing. It is an object of the present invention to provide an optical semiconductor device in which a good appearance can be obtained without using a separate part such as a cover.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
An optical semiconductor device of the present invention includes an envelope in which an optical fiber mounting hole is formed, and an optical semiconductor element mounted in a housing recess formed to communicate with the mounting hole of the envelope. An optical semiconductor element is provided with a light passage opening for optically coupling with an optical fiber having one end attached to an attachment hole, and has a fixed recess on an outer surface. The optical semiconductor element is provided with a protruding portion that engages with the fixing recess for fixing the optical semiconductor element in the receiving recess with the mounting hole of the optical fiber aligned with the center of the light passage opening. Yes,
Furthermore, the protruding portion of the envelope is formed by plastically deforming the envelope after inserting the optical semiconductor element into the housing recess,
Further, the protruding portion of the envelope inserts a heated pressing die into a fixed guide hole formed on the outer wall surface of the envelope, and pushes the inner bottom portion of the fixed guide hole inwardly into the housing recess. It is characterized by being formed by bulging the envelope wall,
Further, the optical semiconductor element is composed of a ceramic substrate on which packages are laminated, and the fixed recess is formed by providing a through hole or a concave hole in advance in the outermost ceramic substrate. It is a characteristic,
Further, the optical semiconductor element is characterized in that the package is formed of a synthetic resin material, and the fixed recess is formed at the same time when the package is formed,
Furthermore, the optical semiconductor element is formed of a ceramic substrate on which packages are laminated, and a fixing recess is provided in advance so as to penetrate a fixing hole in a metal plate fixed to the outer surface of the outermost layer ceramic substrate. It is characterized by being formed by,
Further, the envelope is made of a synthetic resin material having conductivity, and is configured so that the envelope and the metal plate are electrically connected.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0009]
First, a first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 is a longitudinal sectional view, FIG. 2 is a front view of the optical semiconductor element, FIG. 3 is a side view of the optical semiconductor element, and FIG. 4 is a longitudinal section of the envelope before mounting the optical semiconductor element. FIG.
[0010]
1 to 4, reference numeral 20 denotes an optical semiconductor device for optical transmission, which is configured by mounting an optical semiconductor element 22 in an envelope 21, and an optical fiber (not shown) is fixed to a predetermined part and light is transmitted. Is transmitted and received, and information is transmitted through a fixed optical fiber. The optical semiconductor element 22 mounted in the envelope 21 seals a light transmitting / receiving element such as a laser diode or a light receiving element (not shown) in a package 23 made of ceramic such as alumina (Al ₂ O ₃ ). It is configured to do so.
[0011]
The package 23 has a rectangular parallelepiped shape having a width of about 20 mm, a height of about 6 mm, and a thickness of about 2.5 mm. Each package 23 has a predetermined circuit having a laser diode, a light receiving element, and the like. A ceramic substrate which is formed by laminating a plurality of ceramic substrates 23a, 23b, 23c, 23d, and 23e formed in a predetermined shape in the thickness direction, and forms one main surface thereof The outer surface of 23 a is covered with a metal sealing lid 24. A light-transmission opening provided with a window of translucent glass so that the sealing lid 24 can be optically coupled to a light transmitting / receiving portion such as a laser diode or a light receiving element sealed in the package 23. A light transmission / reception opening (not shown) is formed.
[0012]
On the other hand, on the outer surface on the ceramic substrate 23e side, which is the other main surface, three first fixed recesses 25 having a pitch of about 10 mm, for example, a size of 2 mm × 2 mm and a depth of about 0.5 mm are formed. Furthermore, a second fixed recess 26 having a shape corresponding to substantially half of the first fixed recess 25 is formed on one side portion side. The first fixing recess 25 and the second fixing recess 26 are formed with through holes in advance when the ceramic substrate 23e is formed, and the ceramic substrates 23a, 23b, and 23c are formed in order to form the package 23. , 23d, and 23e, or by forming a concave hole of a predetermined shape in the ceramic substrate 23e in advance. Note that, on the lower side portion of the other main surface of the package 23, external electrodes 27 are formed so as to be arranged in the side direction so as to be electrically connected to predetermined portions of a circuit having an internal laser diode, a light receiving element, and the like. The external connection terminals 28 are fixed by silver brazing, and the external electrodes 27 and the external connection terminals 28 are solder-plated.
[0013]
The envelope 21 is formed of a thermoplastic synthetic resin material such as PBT (polybutylene terephthalate), PC (polycarbonate), PPO (polyphenylene oxide), or the like so as to have a predetermined shape of a substantially rectangular parallelepiped. Thus, an opening 29 into which an optical fiber (not shown) is inserted is formed on one side surface. A storage recess 30 is formed on the other side surface portion of the envelope 21 so as to open to the lower surface, and the shape thereof is substantially the same as that of the package 23. The semiconductor element 22 is accommodated from the opened portion on the lower surface.
[0014]
Further, a partition wall portion 31 is provided in the inner back portion of the opening 29 between the housing recess 30 and a fiber to which one end of an optical fiber inserted from the opening 29 is attached. The attachment hole 32 communicates with the storage recess 30 so as to be orthogonal to the side wall surface of the storage recess 30. Further, a fitting groove 33 for fixing an optical connector (not shown) fixed to one end of the optical fiber to the envelope 21 is formed in the upper and lower portions of the opening 29.
[0015]
Further, on the other outer surface of the envelope 21, positions corresponding to the first fixed recess 25 and the second fixed recess 26 formed on the other main surface of the optical semiconductor element 22 stored in the storage recess 30. In addition, a fixed guide hole 36 is formed in which a pressing die 34 having a shape corresponding to each of the fixed recesses 25 and 26 is advanced and inserted in the direction of the hollow arrow A. The pressing die 34 is formed so that the small-shaped portion 35 protrudes from the tip portion, and a temperature at which the synthetic resin material forming the envelope 21 is softened by a heating source (not shown), for example, the envelope 21. When PBT is PBT, it is heated to about 180 ° C. Reference numeral 37 denotes a ground terminal provided in the envelope 21.
[0016]
Then, the optical semiconductor element 22 is attached to the envelope 21 by accommodating the optical semiconductor element 22 in the accommodating recess 30 of the envelope 21, and transmitting and receiving light formed in the fiber attachment hole 32 and the sealing lid 24. After matching the center of the mouth, a pressing die 34 heated to a predetermined temperature with a heating source is inserted into the fixed guide hole 36 in a state where both are not displaced. Then, the inner bottom portion of the fixed guide hole 36 is pushed by the small shape portion 35 at the distal end portion of the pressing die 34, and the boundary wall between the storage recess 30 and the inner bottom portion of the fixed guide hole 36 is inwardly stored in the storage recess 30. Extrude to bulge.
[0017]
As a result, the inner bottom portion of the fixed guide hole 36 is deformed into the same shape as the shape of the tip portion of the pressing die 34, and the bulging portion of the boundary wall into the housing recess 30 serves as a protrusion 38 as the second portion of the package 23. The first fixing recess 25 and the second fixing recess 26 are half-filled, and at the same time, the optical semiconductor element 22 is fixed in the housing recess 30 while being pressed toward the fiber mounting hole 32. After the optical semiconductor element 22 is fixed, the pressing die 34 is pulled back in the direction opposite to the white arrow A, and the attachment of the optical semiconductor element 22 to the envelope 21 is completed.
[0018]
Then, with respect to the optical semiconductor device 20 configured as described above, one end of the optical fiber to which the optical connector is fixed is inserted from the opening 29 of the envelope 21, and the optical connector is engaged with the fitting groove 33. At the same time, one end of the optical fiber is attached to the fiber attachment hole 32. Thus, the optical fiber is provided so that the optical axis coincides with the light transmission / reception port of the optical semiconductor element 22.
[0019]
In the structure configured as described above, the projecting portion 38 is accommodated so that the optical semiconductor element 22 is accommodated in the accommodating recess 30 of the envelope 21 and half-filled in the first fixed recess 25 and the second fixed recess 26. By forming the optical semiconductor element 22, the optical semiconductor element 22 is positioned in the housing recess 30 while pressing the optical semiconductor element 22 toward the fiber attachment hole 32 in a state where the center of the light transmission / reception port of the optical semiconductor element 22 is aligned with the center of the fiber attachment hole 32. It can be fixed accurately and easily so as not to shift. Thereby, when an optical fiber is attached, the optical axis of the light transmission / reception port of the optical semiconductor element 22 and the optical axis of the optical fiber can be made to coincide with each other, and good optical coupling can be performed.
[0020]
Further, in the case of such a configuration, it is not necessary to provide a cover or the like in order to improve the appearance of the device, and when the optical semiconductor element 22 is mounted in the housing recess 30 of the envelope 21. Since there is no need to perform press-fitting or bonding, there is no risk of the solder plating applied to the external connection terminals 28 being peeled off, and the cost from the point of increasing man-hours and parts for bonding and cover mounting. There is no rise.
[0021]
Next, a second embodiment will be described with reference to FIGS. The same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, description thereof is omitted, and different parts will be described. 5 is a longitudinal sectional view, FIG. 6 is a front view of the optical semiconductor element, FIG. 7 is a side view of the optical semiconductor element, and FIG. 8 is a longitudinal section of the envelope before mounting the optical semiconductor element. FIG.
[0022]
5 to 8, reference numeral 40 denotes an optical semiconductor device for optical transmission, which is configured by mounting an optical semiconductor element 42 in an envelope 41, and an optical fiber (not shown) is predetermined as in the first embodiment. Light is transmitted / received by being fixed to this part, and information is transmitted through the fixed optical fiber. The optical semiconductor element 42 mounted in the envelope 41 seals a light transmitting / receiving element such as a laser diode or a light receiving element (not shown) in a package 43 made of ceramic such as alumina (Al ₂ O ₃ ). It is configured to do so.
[0023]
The package 43 has a rectangular parallelepiped shape having a width of about 20 mm, a height of about 6 mm, and a thickness of about 2.5 mm, for example, and a predetermined circuit having a laser diode, a light receiving element, and the like is formed on each of them. In addition, a plurality of ceramic substrates 43a, 43b, 43c, 43d, and 43e formed to have a predetermined shape are stacked in the thickness direction, and a ceramic substrate 43a that forms one main surface thereof. The outer surface is covered with a metal sealing lid 24.
[0024]
On the other hand, a metal plate 44 made of, for example, a substantially rectangular FeNi alloy having a thickness of 0.05 mm is fixed to the outer surface of the ceramic substrate 43e, which is the other main surface. The fixing holes 45 having a size of 2 mm × 2 mm are formed so as to penetrate two apart from each other, and the ground terminal 46 is formed so as to protrude from an intermediate portion of the lower side. The metal plate 44 is fixed to the metal plate fixing portion 47 formed by applying a tungsten (W) paste to the outer surface of the ceramic substrate 43e so as to have a predetermined shape and performing nickel (Ni) plating. It is fixed by brazing.
[0025]
In addition, external electrodes 27 that are electrically connected to predetermined portions of a circuit having an internal laser diode, a light receiving element, and the like are formed on the lower side portion of the other main surface of the package 43 so as to be arranged in the side direction. The external connection terminal 28 is fixed by silver brazing, and further, a metal plate 44, a ground terminal 46, a metal plate fixing portion 47, an external electrode 27, an external connection, which are metal portions exposed to the outer surface of the optical semiconductor element 42. The terminals 28 are solder plated.
[0026]
The envelope 41 is formed of a thermoplastic synthetic resin material such as PBT (polybutylene terephthalate), PC (polycarbonate), PPO (polyphenylene oxide), or the like so as to have a predetermined shape of a substantially rectangular parallelepiped. Thus, an opening 29 into which an optical fiber (not shown) is inserted is formed on one side surface. In the other side surface portion of the envelope 41, a housing recess 30 is formed that has substantially the same shape as the package 43 in which the optical semiconductor element 42 is housed from the opening portion on the lower surface.
[0027]
Further, a shape corresponding to the fixing hole 45 is formed on the other outer surface of the envelope 41 at a position corresponding to the fixing hole 45 provided on the other main surface side of the optical semiconductor element 42 housed in the housing recess 30. A fixed guide hole 36 into which the pressing die 34 is advanced and inserted in the direction of the white arrow A is formed. The pressing die 34 is formed so that the small-shaped portion 35 protrudes from the tip portion, and the temperature at which the synthetic resin material forming the envelope 41 is softened by a heating source (not shown), for example, the envelope 41. When PBT is PBT, it is heated to about 180 ° C.
[0028]
The optical semiconductor element 42 is attached to the envelope 41 by accommodating the optical semiconductor element 42 in the accommodating recess 30 of the envelope 41 and transmitting and receiving light formed in the fiber attachment hole 32 and the sealing lid 24. After matching the center of the mouth, a pressing die 34 heated to a predetermined temperature with a heating source is inserted into the fixed guide hole 36 in a state where both are not displaced. Then, the inner bottom portion of the fixed guide hole 36 is pushed by the small shape portion 35 at the distal end portion of the pressing die 34, and the boundary wall between the storage recess 30 and the inner bottom portion of the fixed guide hole 36 is inwardly stored in the storage recess 30 . Extrude to bulge.
[0029]
As a result, the inner bottom portion of the fixed guide hole 36 is deformed to the same shape as that of the tip portion of the pressing die 34, and the bulging portion of the boundary wall into the storage recess 30 is formed as a protrusion 38 on the outer surface of the package 43. The fixing hole 45 of the metal plate 44 fixed to is half-filled, and at the same time, the optical semiconductor element 42 is fixed in the housing recess 30 while being pressed in the direction of the fiber mounting hole 32. It is assumed that a concave portion having the same shape is formed on the outer surface of the ceramic substrate 43e so as to correspond to the fixing hole 45, and the shape of the protruding portion 38 formed so as to be half-filled into the fixing hole 45 is projected larger. Also good. After the optical semiconductor element 42 is fixed, the pressing die 34 is pulled back in the direction opposite to the white arrow A, and the mounting of the optical semiconductor element 42 to the envelope 41 is completed.
[0030]
Then, with respect to the optical semiconductor device 40 thus configured, one end of the optical fiber to which the optical connector is fixed is inserted from the opening 29 of the envelope 41, and the optical connector is engaged with the fitting groove 33. At the same time, one end of the optical fiber is attached to the fiber attachment hole 32. Thus, the optical fiber is provided so that the optical axis coincides with the light transmission / reception port of the optical semiconductor element 42.
[0031]
In the structure configured as described above, the projecting portion 48 is formed so that the optical semiconductor element 42 is accommodated in the accommodating recess 30 of the envelope 41 and the fixing hole 45 is half-filled. With the center of the light receiving port and the center of the fiber mounting hole 32 aligned, the optical semiconductor element 42 is fixed accurately and easily so as not to be displaced in the housing recess 30 while being pressed in the direction of the fiber mounting hole 32. As a result, good optical coupling between the optical fiber and the optical semiconductor element 42 can be realized, and the same effect as in the first embodiment can be obtained.
[0032]
Further, since the metal plate 44 is fixed to the outer surface of the package 43, the pressure of the pressing die 34 applied to the package 43 when the fixing hole 45 is half-filled while the envelope 41 is softened is applied to the metal plate. Therefore, the occurrence of cracks in the ceramic substrates 43a, 43b, 43c, 43d, and 43e is prevented. Further, by providing the metal plate 44 with good thermal conductivity on the outer surface, a high heat dissipation effect of the package 43 can be obtained.
[0033]
In the second embodiment, the package 43 of the optical semiconductor element 42 is formed by laminating a plurality of ceramic substrates 43a, 43b, 43c, 43d, and 43e. However, molding using an epoxy-based synthetic resin material is performed. May be formed. In addition, when the envelope 41 is formed of PBT or the like, if the carbon filler is kneaded at a predetermined ratio so as to have conductivity, the ground terminal 46 can be set to the ground potential by setting the ground terminal 46 to the ground potential. A high shielding effect can be provided.
[0034]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, according to the present invention, the alignment of the light-transmission port of the optical semiconductor element and the mounting hole of the optical fiber and the fixing of the optical semiconductor element to the envelope can be performed accurately and easily. When the optical fiber is attached, the optical aperture of the optical semiconductor element and the optical axis of the optical fiber coincide with each other to obtain a good optical coupling, and the solder plating applied to the external connection terminal is peeled off during processing. There is no fear of this, and an effect such as obtaining a good appearance can be obtained without using a separate part such as a cover.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a front view of the optical semiconductor element according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a side view of the optical semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a longitudinal sectional view of the envelope before mounting the optical semiconductor element according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a longitudinal sectional view showing a second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a front view of an optical semiconductor device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a side view of an optical semiconductor device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a longitudinal sectional view of an envelope before mounting an optical semiconductor device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a longitudinal sectional view showing a conventional example.
[Explanation of symbols]
21, 41, envelopes 22, 42, optical semiconductor elements 23, 43, packages 23 a, 23 b, 23 c, 23 d, 23 e, 43 a, 43 b, 43 c, 43 d, 43 e, ceramic substrate 25, first fixed recess 26,. 2nd fixed recessed part 30 ... storage recessed part 32 ... fiber mounting hole 34 ... pushing die 36 ... fixed guide hole 38 ... projecting part 44 ... metal plate 45 ... fixed hole

Claims

An envelope attachment hole of an optical fiber is formed, an optical semiconductor device comprising an optical semiconductor element mounted on the formed accommodating recess so as to communicate with the mounting hole of the envelope, the The optical semiconductor element has a light passage opening for optically coupling with the optical fiber having one end attached to the attachment hole, and has a fixed recess on the outer surface,
The envelope includes a protruding portion that engages with the fixing recess for fixing the optical semiconductor element in the housing recess with the mounting hole of the optical fiber and the center of the light transmission port aligned. optical semiconductor device characterized in that it comprises.

2. The optical semiconductor device according to claim 1, wherein the projecting portion of the envelope is formed by plastically deforming the envelope after the optical semiconductor element is inserted into the housing recess. .

The protruding portion of the envelope inserts a heated pressing die into a fixed guide hole formed on the outer wall surface of the envelope, and pushes the inner bottom portion of the fixed guide hole inwardly into the housing recess. 2. The optical semiconductor device according to claim 1, wherein the optical semiconductor device is formed by bulging the envelope wall.

The optical semiconductor element is composed of a ceramic substrate on which packages are stacked, and the fixed recess is formed by providing a through hole or a concave hole in advance in the ceramic substrate of the outermost layer. The optical semiconductor device according to claim 1.

The optical semiconductor device according to claim 1, wherein the optical semiconductor element is a package formed of a synthetic resin material, and the fixed recess is formed at the same time as the package is formed.

The optical semiconductor element is composed of a ceramic substrate on which a package is laminated, and the fixing recess is provided in advance so as to penetrate a fixing hole in a metal plate fixed to the outer surface of the outermost ceramic substrate. The optical semiconductor device according to claim 1, wherein the optical semiconductor device is formed by:

The optical semiconductor device according to claim 6, wherein the envelope is made of a synthetic resin material having conductivity, and the envelope and the metal plate are electrically connected.