JP4142928B2

JP4142928B2 - Optical semiconductor element storage package and optical semiconductor device

Info

Publication number: JP4142928B2
Application number: JP2002284611A
Authority: JP
Inventors: 将章宮原; 清吾松園
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2002-09-30
Filing date: 2002-09-30
Publication date: 2008-09-03
Anticipated expiration: 2022-09-30
Also published as: JP2004119911A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はＬＤ（レーザダイオード），ＰＤ（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および、光半導体素子を収容した後に光ファイバに光結合させた光半導体装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の光半導体素子収納用パッケージの例を図10に斜視図で示す。また、この光半導体素子収納用パッケージにＬＤ，ＰＤ等を収容した後に光ファイバに光結合させた光半導体装置の例を図11に斜視図で示す。
【０００３】
光半導体素子収納用パッケージは、上面に光半導体素子117が載置される載置部111ａを有するとともに、外部電気回路基板（図示せず）にネジ止めされるように外周部に設けられたフランジ部111ｂを有する基体111と、基体111の上面に載置部111ａを囲繞するように取着され、相対する一両側面に貫通孔または切欠き部から成る入出力端子取付部（以下、取付部という）112ａを有するとともに相対する他両側面の略中央部に光ファイバ118を導入するための貫通孔から成る光ファイバ導入部（以下、導入部という）112ｃを有し、さらに導入部112ｃの相対する外側側面にパイプ取着部（以下、取着部という）112ｂを有する枠体112と、取着部112ｂを囲繞するように接合されるとともに光ファイバ118を導入部112ｃに導くためのパイプ113と、取付部112ａに嵌着されるとともに上面にメタライズ層114ａと外部入出力端子114ｂとを有する入出力端子114とから主に構成される。
【０００４】
また、光半導体装置は、載置部111ａの上面に光半導体素子117，光ファイバ整列器（以下、整列器という）116が保持台115を介して載置されるとともに、光ファイバ118が導入部112ｃを介してパイプ113から光半導体素子117にかけて導入され、光ファイバ118を整列器116上面の略Ｖ字状のＶ溝116ａに沿って前後させることにより光半導体素子117に光結合される。さらに、光結合した後にホルダー113ａをパイプ113の先端面にＹＡＧ溶接等により溶接するとともに、蓋体119を枠体112の上面にＹＡＧ溶接またはロウ付けすることにより、光半導体素子収納用パッケージの内部が気密に封止された光半導体装置が完成する。
【０００５】
【特許文献１】
特開平６−3566号公報
【特許文献２】
特開平７−198973号公報
【特許文献３】
特開2001−21818号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この光半導体装置は光半導体素子117を内部に気密に収容し、高速光通信等に用いられているが、大容量の情報を光伝送するために複数の光ファイバ118を光半導体素子収納用パッケージの内部に導入する場合に、複数の光ファイバ118を光半導体素子収納用パッケージ内部に導入し、さらに光半導体素子117に光結合させるのは作業上非常に煩雑である。具体的には、光ファイバ118を安定して載置固定する部位が整列器116のＶ溝116ａの部位のみであるため、光ファイバ118が複数ある場合には、たとえ１本目の光ファイバ118が光結合できたとしても他の光ファイバ118を光結合させる際に１本目の光ファイバ118の光結合が損なわれるため、すなわち光軸がずれることがあるため全ての光ファイバ118の光軸を合わせるのは非常に困難であるという問題点があった。また、作業が非常に煩雑であるため光ファイバ118を折ってしまう可能性も高いという問題点もあった。
【０００７】
また、たとえ複数の光ファイバ118と光半導体素子117とを光結合できたとしても、その後にホルダー113ａをパイプ113の先端面にＹＡＧ溶接する工程と、蓋体119を枠体112の上面に接合する工程との２工程が必要であり、その際の熱履歴により、光ファイバ118を歪ませる程度の応力が発生し、光半導体素子117と光ファイバ118との光結合がわずかながらも劣化するという問題点もあった。
【０００８】
さらに光半導体装置を外部電気回路基板にフランジ部111ｂを介してネジ止めした際に、ネジ止めによる応力が基体111から枠体112，パイプ113，ホルダー113ａを介して光ファイバ118に伝わることにより光ファイバ118が歪み、光結合がさらに劣化するという問題点もあった。
【０００９】
そのため、光半導体素子117の作動性を良好とできず大容量の情報を光伝送できないという問題点があった。
【００１０】
これに対し、以上の問題点に鑑み考案され、本出願人が特願2002−253862号で出願した光半導体素子収納用パッケージを図８に斜視図で示す。また、この光半導体素子収納用パッケージにＬＤ，ＰＤ等を収容した後に光ファイバに光結合させた光半導体装置を図９に斜視図で示す。
【００１１】
この光半導体素子収納用パッケージは、上面に光半導体素子17が載置される載置部11ａを有する基体11と、この基体11の上面に載置部11ａを囲繞するように取着され、側部の上面に光ファイバ18を通してロウ付けするための断面形状が略Ｕ字状の溝から成る光ファイバ導入部12ｃを有し、上面に蓋体19がロウ付けされる枠体12と、この枠体12の側部または基体11の枠体12の内側の部位に形成された貫通孔または切欠き部から成る入出力端子取付部14に嵌着された入出力端子14ｂとを具備したことを特徴としている。
【００１２】
このような構成により、光ファイバ18と光半導体素子17との光結合の作業性を非常に効率の高いものとできるとともに光ファイバ18を安定して載置固定でき、さらには熱履歴工程が１回で済むために光ファイバ18を歪ませる程度の応力が非常に小さくできる。そのため、複数の光ファイバ18と光半導体素子17との光信号の結合効率を良好とでき光半導体素子17を長期にわたり正常かつ安定に作動させることができる。
【００１３】
また、この光半導体素子収納用パッケージは、光ファイバ導入部12ｃ上の光ファイバ18の外周面を略均一に覆うようにロウ付けでき、光ファイバ18が折れるのを有効に防止することができる。そのため、光ファイバ導入部12ｃにおける気密封止を良好とでき、光半導体素子17を長期にわたり正常かつ安定に作動させることができる。
【００１４】
そして、この光半導体素子収納用パッケージを用い、載置部11ａに載置される光半導体素子17と、光ファイバ導入部12ｃに載置される光ファイバ18と、枠体12の上面にロウ材19ａを介して接合され光半導体素子17および光ファイバ導入部12ｃを気密に封止する蓋体19とを具備した、大容量の情報を光伝送することの可能な光半導体装置を完成することができる。
【００１５】
しかしながら、この基体11の上面に載置部11ａを囲繞するように取着され、側部の上面に光ファイバ18を通してロウ付けするための断面形状が略Ｕ字状の溝から成る光ファイバ導入部12ｃを有する枠体12と蓋体19とを、蓋体19にクラッドされたロウ材19ａを溶融させ、溶融したロウ材19ａを接合材として枠体12と蓋体19との間を封止する際に、枠体12の上面における気密封止に必要なロウ材19ａの量が、断面形状が略Ｕ字状の溝から成る光ファイバ導入部12ｃ付近と、それ以外の略Ｕ字状の溝が形成されていない枠体12の上面とでは異なるため、断面形状が略Ｕ字状の溝から成る光ファイバ導入部12ｃを有する封止部には、断面形状が略Ｕ字状の溝と光ファイバ18間を埋めるロウ材量分を多く確保する必要があるが、封止中に枠体12の内側および外側、とりわけ内側に向けてロウ材19ａが過剰に流れ出しやすいことから、封止後の枠体12の上面と蓋体19との間に必要なロウ材量が不足することがあり、気密封止が困難になることがあるという、改善が望まれる問題点があった。
【００１６】
本発明は、上記問題点に鑑み完成されたものであり、その目的は、光半導体装置における蓋体を枠体にロウ付けにより接合する際に、枠体の上面と蓋体との間から枠体の内側へのロウ材の流出を抑制し、接合に必要なロウ材を確実に確保することで気密封止を良好なものとすることができ、光半導体素子を長期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。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の光半導体素子収納用パッケージは、光半導体素子が載置される基体と、前記半導体素子の載置部を囲繞するように取着されるとともに、上面に、前記半導体素子に光学的に結合される光ファイバが通されてロウ付けされる略Ｕ字溝形状の光ファイバ導入部を有し、蓋体がロウ付けされる枠体とを具備して成り、前記枠体の上面における内周に沿った前記光ファイバ導入部およびその両側の部位にガラス材もしくは樹脂材から成るコーティング層が形成されていることを特徴とするものである。
【００１８】
本発明の第１の光半導体素子収納用パッケージによれば、上記構成により、光ファイバ導入部およびその近傍における枠体の上面から内側への過剰なロウ材の流出を防止することができ、光ファイバ導入部における気密封止に必要なロウ材量を安定して保持することが可能であるため、光ファイバ導入部上の光ファイバの外周面を略均一に覆うようにロウ付けすることができる。その結果、光半導体素子収納用パッケージを安定して気密封止することができ、光半導体素子を長期にわたり正常かつ安定に作動させることができる。
【００２２】
これらにより、複数の光ファイバと光半導体素子との光信号の結合効率を良好なものとでき、光半導体素子を長期にわたり正常かつ安定に作動させることができるのはもちろん、10ＧＨｚ以上の高周波信号を伝送損失を小さくして通すことができるものとなる。
【００２３】
また、本発明の光半導体素子収納用パッケージは、上記各構成において、前記コーティング層は、前記枠体の前記側面の上面の前記枠体の内周からの幅が10μｍ乃至３ｍｍであるときには、光ファイバ導入部およびその近傍における枠体の上面から内側への過剰なロウ材の流出を有効に防止することができ、光ファイバ導入部における気密封止に必要なロウ材量を安定して保持することが可能であるため、光ファイバ導入部上の光ファイバの外周面を略均一に覆うようにロウ付けすることができ、ロウ材のボイドの発生を皆無とできるとともに光ファイバが折れるのを有効に防止することができる。そのため、光ファイバ導入部における気密封止を良好なものとすることができ、光半導体素子を長期にわたり正常かつ安定に作動させることができる。
【００２４】
本発明の光半導体装置は、上記構成の本発明の光半導体素子収納用パッケージと、前記基体に載置された光半導体素子と、該光半導体素子に光学的に結合されるとともに前記光ファイバ導入部に通されてロウ付けされた光ファイバと、前記枠体の前記上面にロウ付けされた、蓋体とを具備していることを特徴とするものである。
【００２５】
本発明の光半導体装置によれば、上記構成により、従来のように複数の光ファイバと光半導体素子とを光結合した後に、ホルダーをパイプの先端面にＹＡＧ溶接する工程と、蓋体を枠体の上面に接合する工程との２工程が不要となり、その際の熱履歴により、光ファイバを歪ませる程度の応力が発生し、光半導体素子と光ファイバとの光結合が劣化するようなことがないため、光半導体素子の作動性を良好とすることができ、大容量の情報を光伝送することの可能な光半導体装置を提供することができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
本発明の光半導体素子収納用パッケージを以下に詳細に説明する。図１は本発明の第１の光半導体素子収納用パッケージの実施の形態の一例を示す斜視図であり、図２はその光ファイバ導入部の周辺部の部分拡大斜視図である。
【００２７】
図１および図２において、１は基体、２は枠体、４は入出力端子であり、これら基体１，枠体２および入出力端子４で、光半導体素子を収容する容器が基本的に構成される。
【００２８】
基体１は、光半導体素子を支持するための支持部材ならびに光半導体素子から発せられる熱を放散するための略四角形の放熱板として機能し、その上面の略中央部に光半導体素子を載置するための載置部１ａを有している。また、基体１の外周部には、外部電気回路基板（図示せず）とネジ止めできるように、基体１を枠体２の外側に延出させてネジ穴を設けた、フランジ部１ｂを有していることが好ましい。
【００２９】
基体１は、鉄（Ｆｅ）−ニッケル（Ｎｉ）−コバルト（Ｃｏ）合金や銅（Ｃｕ）−タングステン（Ｗ）合金等の金属材料から成る板状体であり、例えばＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金から成る場合は、そのインゴットに圧延加工や打ち抜き加工等の金属加工法を施すことによって所定の形状に製作される。
【００３０】
なお、基体１の表面には、耐蝕性に優れかつロウ材との濡れ性に優れる金属、具体的には厚さ0.5μｍ乃至９μｍのＮｉ層と、厚さ0.5μｍ乃至５μｍのＡｕ層とを順次メッキ法により被着させておくのが良く、これにより、基体１が酸化腐食するのを有効に防止できるとともに、基体１の上面に光半導体素子および枠体２をロウ材により強固に接着固定することができるものとなる。
【００３１】
また、基体１は、その上面に光半導体素子が載置される載置部１ａを囲繞するように四角形等の枠形状の枠体２が接合されており、枠体２の内側に光半導体素子を収容するための空所が形成される。
【００３２】
この枠体２は、基体１と同様に金属材料から成り、基体１と同様の加工法で、少なくとも１つの側部に貫通孔または切欠き部から成る入出力端子取付部２ａを、また他の側部の上面の略中央部に光ファイバを通してロウ付けするための断面形状が略Ｕ字状の溝から成る少なくとも１つの光ファイバ導入部２ｃを有するものに加工される。
【００３３】
枠体２は、例えばＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金から成る場合は、そのインゴットに圧延加工や打ち抜き加工等の金属加工法を施すことによって所定の枠形状に製作される。また、枠体２の基体１への取着は、基体１の上面と枠体２の下面とを、基体１の上面に敷設した、適度な体積を有するプリフォームとされた銀（Ａｇ）ロウ等のロウ材を介してロウ付け接合することによって行なわれる。さらに、基体１と同様に、枠体２の表面、特に光ファイバ導入部２ｃおよびその近傍の枠体２の側部の上面に、厚さ0.5μｍ乃至９μｍのＮｉ層と厚さ0.5μｍ乃至５μｍのＡｕ層とを順次メッキ法によりロウ付け用のメッキ層として被着させておくのが良い。
【００３４】
本発明の光半導体素子収納用パッケージにおける光ファイバ導入部２ｃは、少なくとも一本の光ファイバを通してロウ付けするための断面形状が略Ｕ字状の溝から成る。この光ファイバ導入部２ｃは、光ファイバを安定して固定し保持する機能を有するとともに、基体１をフランジ部１ｂにより外部電気回路基板にネジ止めする場合においても、ネジ止めによりフランジ部１ｂに発生して光ファイバに伝わる応力を非常に小さくし得る機能を有する。さらに、光ファイバ導入部２ｃは、その内側に光ファイバを通してロウ付けすることによって固定した際に光ファイバの外周面を略均一にロウ材で覆うことが可能な形状であるため、ロウ材が溶融して光ファイバの外周面と光ファイバ導入部２ｃとの間を封止する際に発生するロウ材中のボイドの原因となる光ファイバ導入部２ｃに存在しているエアを外部へ抜けやすくする作用があるので、そのロウ材中のボイドの発生を皆無とし、光ファイバ導入部２ｃにおける気密封止を良好とする機能も有するものである。
【００３５】
次に、図４は本発明の第２の光半導体素子収納用パッケージの実施の形態の一例を示す下面側から見た斜視図であり、４ｃは入出力端子導体、４ｂは入出力端子導体４ｃに接合された外部入出力端子である。
【００３６】
本発明の第２の光半導体素子収納用パッケージは、上面に光半導体素子が載置される載置部１ａを有する基体１と、この基体１の上面に載置部１ａを囲繞するように取着され、側部の上面に光ファイバを通してロウ付けするための断面形状が略Ｕ字状の溝から成る光ファイバ導入部２ｃを有し、上面に蓋体９がロウ付けされる枠体２と、基体１の載置部１ａから下面にかけて導出された入出力端子導体４ｃとを具備することが重要である。
【００３７】
本発明の第２の光半導体素子収納用パッケージによれば、上面に光半導体素子が載置される載置部１ａを有する基体１と、この基体１の上面に載置部１ａを囲繞するように取着され、側部の上面に光ファイバを通してロウ付けするための断面形状が略Ｕ字状の溝から成る光ファイバ導入部２ｃを有し、上面に蓋体９がロウ付けされる枠体２と、基体１の載置部１ａから下面にかけて導出された入出力端子導体４ｃとを具備したことから、光ファイバを導入部２ｃに仮固定してパッケージの内部に載置される光半導体素子と正確に光結合させることができるので、少なくとも一本の光ファイバと光半導体素子との光結合の作業性を非常に効率の高いものとできるとともに、少なくとも一本の光ファイバを安定して固定し保持することができる。また、蓋体９を枠体２の上面にロウ付けするのと同時に、同一の熱履歴によって光ファイバ導入部２ｃと光ファイバとの間の気密封止が実現できることから、熱履歴工程が１回で済むために、熱履歴が加わる毎に発生する応力を光ファイバを歪ませる程度に至らない大きさにまで非常に小さくすることができる。
【００３８】
また、これらに加えて、基体１の載置部１ａから下面にかけて導出された入出力端子導体４ｃを具備することから、この導出のために基体１の内部に形成される配線導体について、Ｗ（タングステン），Ｍｏ（モリブデン）−Ｍｎ（マンガン）等の金属を自由に選定し、またスクリーン印刷法等により配線導体の幅，長さ，厚みを自由に調整することができるので、配線導体全体のインピーダンスを所望の値に整えることができ、それにより10ＧＨｚ以上の高周波信号の挿入損失や反射損失を抑制でき、10ＧＨｚ以上の高周波信号を伝送損失を小さくして通すことが可能となる。
【００３９】
これらにより、複数の光ファイバと光半導体素子との光信号の結合効率を良好なものとでき、光半導体素子を長期にわたり正常かつ安定に作動させることができるのはもちろん、10ＧＨｚ以上の高周波信号を伝送損失を小さくして通すことができるものとなる。
【００４０】
また、本発明の光半導体素子収納用パッケージにおいては、枠体２は、光ファイバ導入部２ｃおよびその両側の側部の上面の枠体２の内周に沿った部位に硝子材もしくは樹脂材から成るコーティング層10が形成されていることが重要である。これにより、光ファイバ導入部２ｃおよびその近傍における枠体２の上面から内側への過剰なロウ材の流出を防止することができ、光ファイバ導入部２ｃにおける気密封止に必要なロウ材量を安定して保持することが可能であるため、光ファイバ導入部２ｃ上の光ファイバの外周面を略均一に覆うようにロウ付けすることができる。その結果、光半導体素子収納用パッケージを安定して気密封止することができ、光半導体素子を長期にわたり正常かつ安定に作動させることができる。
【００４１】
なお、コーティング層10を形成するガラス材もしくは樹脂材には、ロウ付けに用いるロウ材に応じて種々のものが使用でき、例えば、ロウ材として金（Ａｕ）−錫（Ｓｎ）合金を使用する場合であれば、一例として、ガラス材をコーティング材として使用する場合は酸化鉛系ガラス等を、樹脂材をコーティング材として使用する場合は紫外線硬化エポキシ樹脂や熱硬化性エポキシ樹脂等を使用すればよい。
【００４２】
また、これらガラス材もしくは樹脂材によりコーティング層10を形成するには、ディスペンス法やスクリーン印刷法により塗布されたガラス材または樹脂材を硬化させる方法や、プリフォーム化された状態のガラス材または樹脂材を溶融させた後、硬化させる方法で形成すればよい。なお、ガラス材をコーティング層10として使用する場合には、コーティング層10として使用するガラス材とコーティングしたい箇所との密着性を良くするために、コーティングしたい箇所を非メッキ部としておくことが好ましい。
【００４３】
また、コーティング層10は、光ファイバ導入部２ｃおよびその両側の側部の上面の枠体２の内周に沿った部位に設けられていれば、図１および図２に示すように、そのコーティング層10を延長するようにして枠体２の上面の内周に沿った全周にわたって設けても構わない。光ファイバ導入部２ｃおよびその両側の側部の上面の枠体２の内周に沿った部位のみに設ける場合は、光ファイバ導入部２ｃの両側には少なくとも光ファイバ導入部２ｃおよびその両側の側部の上面の、枠体２の内周に沿った10μｍ以上ずつの長さの範囲に所定の幅でコーティング層10を設ければよい。
【００４４】
これにより、メッキ層へのロウ材の濡れ性に対し、コーティング層10とのロウ材の濡れ性は非常に悪いものとなる。すなわち、コーティング部10とロウ材間には、合金層もしくはアンカー効果等による結合ができないことから、ロウ材の流れ防止部として機能するものとなる。
【００４５】
本発明の光半導体素子収納用パッケージにおけるコーティング部10は、図２に部分拡大斜視図を示すように、その枠体２の側部の上面における枠体２の内周からの幅Ａが、10μｍ乃至３ｍｍであることが好ましい。また、枠体２の内側面にも枠体２の内周縁に沿って同様のコーティング層を設ける場合は、その枠体２の内周面における枠体２の内周縁からの深さＢが10μｍ以上であることが好ましい。
【００４６】
幅Ａが10μｍ未満の場合は、封止後においてロウ材が枠体２の上面から内側に過剰に流れ出すことを有効に防止できないようになるため、光ファイバの外周面を略均一に覆うためのロウ材の絶対量が不足することとなり、光ファイバの外周面を略均一に覆うようにロウ付けできなくなって、光ファイバ導入部２ｃにおける気密封止を良好とできず光半導体素子を気密封止できない傾向がある。一方、幅Ａが３ｍｍを超える場合は、光ファイバを光ファイバ導入部２ｃの略中央部に載置固定した部分から枠体２の内周面までの固定されていない部分の距離が長くなり、光ファイバ導入部２ｃの周辺部における光ファイバ断面の中心点と、光軸調整用として機能するＶ溝（後述する図３に示す）に載置固定された光ファイバ断面の中心点とが位置ずれを起こし易くなり、光ファイバに応力が発生して折れ易くなり、光半導体装置としての信頼性が非常に低くなるという問題点が発生する傾向がある。
【００４７】
また、深さＢが10μｍ未満の場合は、枠体２の上面の非形成部10と相まって封止後においてロウ材が枠体２の上面から過剰に流れ出すことを有効に防止するには不十分となる傾向がある。一方、深さＢには特に上限値はないが、通常は、コーティング層10の形成時間や形成コストの面から150μｍ程度までとしておくことが好ましい。
【００４８】
また、枠体２の入出力端子取付部２ａには、光半導体素子収納用パッケージと外部電気回路基板との電気的接続を行なうための入出力端子４が嵌着される。この入出力端子４は、その一部に形成されたメタライズ層４ａと光半導体素子とをボンディングワイヤ（図示せず）等で接続することにより、光半導体素子に高周波信号を入出力する機能を有する。
【００４９】
また、光ファイバ導入部２ｃの奥行き、すなわち枠体２の厚さは0.7乃至1.8ｍｍ程度が好ましい。奥行きが0.7ｍｍ未満の場合は光ファイバを安定して固定し保持することが困難となり、一方、1.8ｍｍを超える場合は、光ファイバが固定され保持される部位のロウ付け面積が広くなるため、光ファイバと光ファイバ導入部２ｃとの間にロウ付け後に発生する残留応力が非常に大きいものとなり、光ファイバに外力が加わると光ファイバ導入部２ｃにおける光ファイバの周囲のロウ材にクラック等の機械的な破壊が発生し易くなって、光半導体素子を気密に封止することが困難となる傾向がある。
【００５０】
また、枠体２の入出力端子取付部２ａには、光半導体素子収納用パッケージの内部と外部電気回路基板との間の電気的接続を行なうための入出力端子４が嵌着される。この入出力端子４は、例えば図１に示すように、高周波信号を伝送する線路導体およびグランド機能を有する接地導体としての複数のメタライズ層４ａが枠体２の内外を導通するように形成された直方体状の誘電体板から成る平板部と、この平板部の状面にメタライズ層４ａを間に挟んで接合され、枠体２内外を遮断するように形成された略直方体状の誘電体板から成る立壁部とから成り、その平板部の上面に形成されたメタライズ層４ａと光半導体素子とをボンディングワイヤ（図示せず）等で接続することにより、光半導体素子に高周波信号を入出力する機能を有する。この平板部や立壁部の誘電体材料には、その誘電率や熱膨張係数等の要求される特性に応じて、アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）セラミックスや窒化アルミニウム（ＡｌＮ）セラミックス等が適宜選定される。
【００５１】
この入出力端子４は、メタライズ層４ａとなるタングステン（Ｗ），モリブデン（Ｍｏ），マンガン（Ｍｎ）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、平板部や立壁部となる原料粉末に適当な有機バインダや溶剤等を添加混合しペースト状と成し、このペーストをドクターブレード法やカレンダーロール法によって成された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望の形状に印刷，塗布し、約1600℃の高温で焼結することにより製作される。
【００５２】
また、枠体２の外側に位置するメタライズ層４ａの上面には、それぞれ光半導体素子収納用パッケージと外部電気回路基板とを電気的に接続する外部入出力端子４ｂがＡｇロウ等のロウ材を介して接合される。この外部入出力端子４ｂには、入出力端子４との接合を強固なものとするために、入出力端子４の熱膨張係数に近似する金属部材が用いられる。例えば、入出力端子４の平板部がＡｌ₂Ｏ₃セラミックスから成る場合は、外部入出力端子４ｂにはＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金やＦｅ−Ｎｉ合金が用いられる。
【００５３】
このような本発明の光半導体素子収納用パッケージを用いて、図３に本発明の第１の光半導体素子収納用パッケージによるその実施の形態の一例を斜視図で示すように、載置部１ａの上面に光半導体素子７，整列器６が保持台５を介して載置されるとともに、光ファイバ８が、光ファイバ導入部２ｃを通してロウ付けされることによって外部から光半導体素子７にかけて導入され、その光ファイバ８の端部を整列器６の上面の略Ｖ字状のＶ溝６ａに載置しそれに沿って前後させることにより、光半導体素子７に光結合される。さらに、その後に下面に金（Ａｕ）−錫（Ｓｎ）ロウ材等の低温ロウ材９ａがクラッドされている蓋体９を、光ファイバ導入部２ｃを含む枠体２の上面にロウ付けすることにより、光半導体素子収納用パッケージの内部が気密に封止された本発明の光半導体装置が完成する。
【００５４】
なお、この光半導体装置において、光ファイバ導入部２ｃを介して導入される光ファイバ８の光ファイバ導入部２ｃに位置する部位の保護膜（樹脂等）を剥がして石英ガラス（光ファイバ８の芯線）を露出させるとともに、露出させた光ファイバ８の芯線の外周の全面にＮｉ，Ａｕ等のメッキ膜を順次被着させておくことにより、光ファイバ８の外周面がメッキ膜およびロウ材を介して光ファイバ導入部２ｃおよび蓋体９に良好にロウ付けされ、光ファイバ導入部２ｃが気密封止されることになる。そして、この光半導体装置は、従来のように、複数の光ファイバと光半導体素子とを光結合した後、ホルダーをパイプの先端面にＹＡＧ溶接する工程と、蓋体を枠体の上面に接合する工程との２工程が不要となり、その際の熱履歴により、光ファイバを歪ませる程度の応力が発生して光半導体素子と光ファイバとの光結合が劣化するようなことがないことから、光半導体素子７の作動性を良好とすることができ、大容量の情報を光伝送することが可能なものとなる。
【００５５】
また、本発明の光半導体装置は、図４に示した本発明の第２の光半導体素子収納用パッケージを用いて、図３に示したものと同様にして構成してもよい。
【００５６】
【実施例】
本発明の光半導体素子収納用パッケージにおけるコーティング層10の枠体２の側部の上面における枠体２の内周からの幅Ａおよび枠体２の内周面にも枠体２の内周縁に沿って同様のコーティング層を設ける場合の枠体２の内周面における枠体２の内周縁からの深さＢの寸法を決めるための実験を以下に示すように行なった。
【００５７】
図１に示すような光半導体素子収納用パッケージを製作するにあたり、ネジ穴の直径を２．５ｍｍとしたフランジ部１ｂが設けられ、縦×横×高さを４２ｍｍ×２０ｍｍ×１ｍｍの大きさとしたＣｕ−Ｗ合金から成る基体１を準備した。次に、基体１の上面に、外寸法が縦３２ｍｍ，横２０ｍｍ，高さ３．５ｍｍのＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金から成る枠体２をＡｇロウ材で接合した。この枠体２には、相対する一対の側部に貫通孔から成る入出力端子取付部２ａを設けるとともに、相対するもう一対の側部の上面の略中央部に断面形状が略Ｕ字状の溝から成る光ファイバ導入部２ｃを一方の側部に８箇所ずつ、計１６箇所設けた。そして、この光ファイバ導入部２ｃおよびその両側におけるコーティング層１０の枠体２の側部の上面における枠体２の内周からの幅Ａおよび枠体２の内周面にも枠体２の内周縁に沿って同様のコーティング層を設ける場合の枠体２の内周面における枠体２の内周縁からの深さＢをパラメータにとるとともに、入出力端子取付部２ａにＡｌ_２Ｏ_３セラミックスから成る平板部および立壁部とメタライズ層４ａとを有する入出力端子４をＡｇロウ材を介して嵌着した。
【００５８】
なお、本実施例では、この入出力端子４は光ファイバ導入部２ｃにおける光半導体装置としての信頼性を実験により評価するために嵌着するものであり、外部電気回路基板との電気的接続を行なうものではないため、外部入出力端子４ｂは設けなかった。
【００５９】
そして、以上のようにして作製した光半導体素子収納用パッケージの評価用試料について、図３に示すように、内部の基体１の上面の載置部１ａに保持台５，整列器６，光半導体素子７を錫（Ｓｎ）−鉛（Ｐｂ）半田等の低温ロウ材で接合するとともに光ファイバ８を全ての光ファイバ導入部２ｃ（一方の側部で８箇所ずつ、計16箇所）に挿通し、光半導体素子７との光結合を行なった。
【００６０】
次に、下面にＡｕ−Ｓｎロウ材から成る低温ロウ材９ａがクラッドされている蓋体９を、光ファイバ導入部２ｃを含む枠体２の上面にロウ付けすることによって、同時に各光ファイバ８をそれぞれ光ファイバ導入部２ｃにロウ付けして、光半導体装置の試料を作製した。なお、これら光半導体装置の試料においては、光ファイバ導入部２ｃに通してロウ付けされる部位の光ファイバ８の樹脂から成る保護膜を剥がして石英ガラスから成る光ファイバ８の芯線を露出させるとともに、その芯線の外周の全面に厚さ１μｍのＮｉメッキ膜および厚さ１μｍのＡｕメッキ膜を順次被着させ、光ファイバ８の外周面がこのメッキ膜を介して光ファイバ導入部２ｃにロウ付けされるようにした。
【００６１】
このようにして作製した光半導体装置の各試料について、光ファイバの折れおよび気密性の評価を行なった。
【００６２】
光ファイバの折れについては、作製した光半導体装置の各試料を目視で確認し、光ファイバに折れやクラック等の欠陥の発生の有無を評価した。
【００６３】
気密性については、作製した光半導体装置の各試料をフロリナート系の揮発性の高い液体中に浸漬してグロスリーク試験を行ない、液体中への気泡の発生の有無を評価して、気泡の生じない試料を良品とし、気泡の生じた試料を不良品とした。さらに、グロスリーク試験で良品であった試料について50Ｎ／ｃｍ²で２時間Ｈｅ加圧を行なった後にＨｅリーク試験を実施し、Ｈｅの検出量が５×10^-9Ｐａ・ｍ³／ｓｅｃ以下の試料を最終的に良品とし、検出量が５×10^-9Ｐａ・ｍ³／ｓｅｃを超える試料を不良品とした。
【００６４】
その結果、この光半導体装置の信頼性は、表１および表２に示すように、光ファイバ導入部２ｃおよびその両側におけるコーティング層10の枠体２の側部の上面における枠体２の内周からの幅Ａによりほぼ決まり、枠体２の内周面にも枠体２の内周縁に沿って同様のコーティング層を設ける場合にはその深さＢとの関係にもある程度影響を受けることが分かった。
【００６５】
表１はコーティング層の深さＢを一定としてコーティング層10の幅Ａを変化させた実験の結果を示すものであり、コーティング層10の幅Ａが10μｍ未満では50個の光半導体装置の試料のうち数個は、実用上で大きな問題はない程度ではあるが、気密性不良が見られた。この気密性不良の原因は、光ファイバ８の外周面を十分なレベルで均一に覆うようにロウ付けできていないことによるものであり、ロウ材中にボイドも見られた。これに対し、コーティング層10の幅Ａを10μｍとしたものでは、50個中全てが気密性不良を起こさなかった。
【００６６】
一方、コーティング層10の幅Ａが３ｍｍを超える場合には、光ファイバ８が折れる場合があった。この折れの原因は、光ファイバ導入部２ｃに通してロウ付けした部位の光ファイバ８の断面の中心点とＶ溝６ａに載置固定した部位の光ファイバ８の断面の中心点とが位置ずれを起こしていたことによるものであることが分かった。すなわち、光ファイバ８を光ファイバ導入部２ｃの略中央部に十分なレベルで精度良くロウ付けできなかったことによるものであった。これに対し、コーティング層10の幅Ａを10μｍ乃至３ｍｍの範囲とした本発明の試料では、いずれも気密性不良の発生はなく、光ファイバの折れ等の不具合の発生もなかった。
【００６７】
【表１】

【００６８】
次に、表２はコーティング層10の幅Ａを一定として、枠体２の内周面にも枠体２の内周縁に沿って同様のコーティング層を設けた場合のその深さＢを変化させた実験の結果を示すものであり、コーティング層10の深さＢが10μｍ未満では50個の光半導体装置の試料のうち数個は、実用上で大きな問題はない程度ではあるが、気密性不良が見られた。この気密性不良の原因は、光ファイバ８の外周面を十分なレベルで均一に覆うようにロウ付けできていないことによるものであり、ロウ材中にボイドも見られた。これに対し、コーティング層10の深さＢを10μｍ以上とした本発明の試料では、いずれも気密性不良の発生はなく、光ファイバの折れ等の不具合の発生もなかった。
【００６９】
【表２】

【００７０】
以上の結果より、本発明の試料の中でも、コーティング層10の幅Ａが10μｍ乃至３ｍｍであり、枠体２の内周面におけるコーティング層の深さＢが10μｍ以上であることが良いことが確認できた。
【００７１】
なお、本発明は以上の実施の形態の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を行なうことは何等差し支えない。例えば、図５に斜視図で示すように、光半導体素子収納用パッケージの枠体２の外側の光ファイバ導入部２ｃの側面２ｂに光ファイバ支持部材３を接合しておいても良く、この場合は、図６にその実施の形態の例を斜視図で示すように光半導体装置とした後に、外部電気回路基板にネジ止め等するために光ファイバ８を上下左右に動かすようなことがあっても、支持部材３の先端部が光ファイバ８の起点となるため、光ファイバ導入部２ｃにおける光ファイバ８の周囲のロウ材や光ファイバ８に直接的に応力が伝わらないものとすることができる。なお、この場合、図６に示すように蓋体９には支持部材３の上面部に接合されるように鍔部９ｂを設けておいたほうが好ましく、例えば光ファイバ８を上方向に動かした場合に鍔部９ｂを光ファイバ８の起点とすることができる。その結果、本発明の光半導体装置における光ファイバ８の支持についての信頼性が非常に良いものとなる。
【００７２】
また、以上の実施の形態の例では、枠体２の対向する２つの側部に光ファイバ導入部２ｃを形成するとともに、基体１の外周部の光ファイバ導入部２ｃが形成された側にフランジ部１ｂを設けていたが、フランジ部１ｂの配置はこのような関係に限定されるものではなく、入出力端子取付部２ａが形成された側に配置してもよく、枠体２の四隅に張り出すように配置してもよい。
【００７３】
また、以上の実施の形態の例では、入出力端子導体４ｃに外部入出力端子４ｂをロウ材を介して接合したが、例えば図７に示すように外部入出力端子４ｂの形状が球状のＢＧＡ（Ball Grid Array）タイプや、外部入出力端子４ｂを介さずにはんだ等のロウ材により入出力端子導体４ｃと外部電気回路基板とを接合するＬＧＡ（Land Grid Array）タイプ等に、使用用途に応じて変更してもよい。
【００７４】
【発明の効果】
本発明の第１の光半導体素子収納用パッケージによれば、上面に光半導体素子が載置される載置部を有する基体と、基体の上面に載置部を囲繞するように取着され、側部の上面に光ファイバを通してロウ付けするための断面形状が略Ｕ字状の溝から成る光ファイバ導入部を有し、上面に蓋体がロウ付けされる枠体と、枠体の側部または基体の枠体の内側の部位に形成された貫通孔または切欠き部から成る入出力端子取付部に嵌着された入出力端子とを具備して成り、前記枠体は、前記光ファイバ導入部およびその両側の前記側部の上面の前記枠体の内周に沿った部位にガラス材もしくは樹脂材から成るコーティング層が形成されていることから、光ファイバ導入部およびその近傍における枠体の上面から内側への過剰なロウ材の流出を防止することができ、光ファイバ導入部における気密封止に必要なロウ材量を安定して保持することが可能であるため、光ファイバ導入部上の光ファイバの外周面を略均一に覆うようにロウ付けすることができる。その結果、光半導体素子収納用パッケージを安定して気密封止することができ、光半導体素子を長期にわたり正常かつ安定に作動させることができるものとなる。
【００７７】
これらにより、複数の光ファイバと光半導体素子との光信号の結合効率を良好なものとでき、光半導体素子を長期にわたり正常かつ安定に作動させることができるのはもちろん、10ＧＨｚ以上の高周波信号を伝送損失を小さくして通すことができるものとなる。
【００７９】
また、本発明の光半導体装置によれば、上記各構成の本発明の光半導体素子収納用パッケージと、前記載置部に載置された光半導体素子と、前記光ファイバ導入部に通されてロウ付けされた光ファイバと、前記枠体の上面にロウ付けされた、前記光半導体素子および前記光ファイバ導入部を気密に封止する蓋体とを具備したことから、従来のように複数の光ファイバと光半導体素子とを光結合した後に、ホルダーをパイプの先端面にＹＡＧ溶接する工程と、蓋体を枠体の上面に接合する工程との２工程が不要となり、その際の熱履歴により、光ファイバを歪ませる程度の応力が発生し、光半導体素子と光ファイバとの光結合が劣化するようなことがないため、光半導体素子の作動性を良好とすることができ、大容量の情報を光伝送することの可能な光半導体装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の光半導体素子収納用パッケージの実施の形態の一例を示す斜視図である。
【図２】図１に示す光半導体素子収納用パッケージの光ファイバ導入部の周辺部の部分拡大斜視図である。
【図３】本発明の光半導体装置の実施の形態の一例を示す斜視図である。
【図４】本発明の第２の光半導体素子収納用パッケージの実施の形態の一例を示す斜視図である。
【図５】本発明の光半導体素子収納用パッケージの実施の形態の他の例を示す斜視図である。
【図６】本発明の光半導体装置の実施の形態の他の例を示す斜視図である。
【図７】本発明の第２の光半導体素子収納用パッケージの実施の形態の他の例を示す斜視図である。
【図８】従来の光半導体素子収納用パッケージの例を示す斜視図である。
【図９】従来の光半導体装置の例を示す斜視図である。
【図１０】従来の光半導体素子収納用パッケージの例を示す斜視図である。
【図１１】従来の光半導体素子収納用パッケージの例を示す斜視図である。
【符号の説明】
１：基体
１ａ：載置部
１ｂ：フランジ部
２：枠体
２ａ：入出力端子取付部
２ｃ：光ファイバ導入部
４：入出力端子
７：光半導体素子
８：光ファイバ
９：蓋体
10：コーティング層[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical semiconductor element housing package for accommodating optical semiconductor elements such as LD (laser diode) and PD (photodiode), and an optical semiconductor device optically coupled to an optical fiber after accommodating the optical semiconductor element. Is.
[0002]
[Prior art]
An example of a conventional package for housing an optical semiconductor element is shown in a perspective view in FIG. FIG. 11 is a perspective view showing an example of an optical semiconductor device in which LD, PD, etc. are accommodated in this optical semiconductor element accommodation package and then optically coupled to an optical fiber.
[0003]
The optical semiconductor element storage package has a mounting portion 111a on which an optical semiconductor element 117 is mounted on the upper surface, and a flange provided on the outer peripheral portion so as to be screwed to an external electric circuit board (not shown). A base 111 having a portion 111b, and an input / output terminal mounting portion (hereinafter referred to as a mounting portion) which is attached to the upper surface of the base 111 so as to surround the mounting portion 111a and which has a through hole or a notch portion on one opposite side surface. 112a) and an optical fiber introduction portion (hereinafter referred to as an introduction portion) 112c formed of a through hole for introducing the optical fiber 118 at a substantially central portion of the opposite opposite side surfaces. A frame 112 having a pipe attachment portion (hereinafter referred to as attachment portion) 112b on the outer side surface, and a pipe 113 which is joined so as to surround the attachment portion 112b and guides the optical fiber 118 to the introduction portion 112c. And fit into the mounting part 112a Mainly composed of input and output terminals 114 and having a metallized layer 114a and the external input and output terminal 114b on the upper surface with the.
[0004]
Further, in the optical semiconductor device, an optical semiconductor element 117 and an optical fiber aligner (hereinafter referred to as an aligner) 116 are mounted on the upper surface of the mounting portion 111a via a holding base 115, and the optical fiber 118 is connected to the introduction portion. The optical fiber 118 is introduced back and forth along the substantially V-shaped V-groove 116a on the upper surface of the aligner 116, and is optically coupled to the optical semiconductor element 117. Further, after optical coupling, the holder 113a is welded to the front end surface of the pipe 113 by YAG welding or the like, and the lid 119 is YAG welded or brazed to the upper surface of the frame body 112, so that the inside of the optical semiconductor element housing package can be obtained. Is completed in an airtightly sealed optical semiconductor device.
[0005]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 6-3566
[Patent Document 2]
JP 7-198973 A
[Patent Document 3]
JP2001-21818
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, this optical semiconductor device contains the optical semiconductor element 117 in an airtight manner and is used for high-speed optical communication. However, in order to transmit a large amount of information optically, a plurality of optical fibers 118 are accommodated in the optical semiconductor element. When introducing the optical fiber 118 into the optical package, it is very cumbersome in operation to introduce the plurality of optical fibers 118 into the optical semiconductor element housing package and to optically couple them to the optical semiconductor element 117. Specifically, since the part where the optical fiber 118 is stably placed and fixed is only the part of the V groove 116a of the aligner 116, when there are a plurality of optical fibers 118, even if the first optical fiber 118 is Even if optical coupling is possible, the optical coupling of the first optical fiber 118 is lost when the other optical fibers 118 are optically coupled, that is, the optical axes may be shifted, so that the optical axes of all the optical fibers 118 are aligned. There was a problem that it was very difficult. In addition, since the work is very complicated, there is a problem that the optical fiber 118 is likely to be broken.
[0007]
Further, even if the plurality of optical fibers 118 and the optical semiconductor element 117 can be optically coupled, the step of YAG welding the holder 113a to the tip surface of the pipe 113 and bonding the lid 119 to the upper surface of the frame 112 are performed. 2 steps are required, and the thermal history at that time generates a stress that distorts the optical fiber 118, and the optical coupling between the optical semiconductor element 117 and the optical fiber 118 is slightly deteriorated. There was also a problem.
[0008]
Further, when the optical semiconductor device is screwed to the external electric circuit board via the flange portion 111b, the stress due to the screwing is transmitted from the base body 111 to the optical fiber 118 via the frame 112, the pipe 113, and the holder 113a. There is also a problem that the fiber 118 is distorted and the optical coupling is further deteriorated.
[0009]
For this reason, there is a problem that the operability of the optical semiconductor element 117 cannot be improved and a large amount of information cannot be optically transmitted.
[0010]
In contrast, FIG. 8 is a perspective view of an optical semiconductor element housing package that has been devised in view of the above problems and has been filed by the present applicant in Japanese Patent Application No. 2002-253862. FIG. 9 is a perspective view showing an optical semiconductor device in which LD, PD, etc. are accommodated in this optical semiconductor element accommodation package and then optically coupled to an optical fiber.
[0011]
The optical semiconductor element storage package is mounted on the upper surface of the base 11 having the mounting portion 11a on which the optical semiconductor element 17 is mounted, and on the upper surface of the base 11 so as to surround the mounting portion 11a. A frame body 12 having an optical fiber introduction portion 12c having a substantially U-shaped cross section for brazing through the optical fiber 18 on the upper surface of the section, and a lid body 19 being brazed on the upper surface; And an input / output terminal 14b fitted to an input / output terminal mounting portion 14 formed of a through hole or a notch formed in a side portion of the body 12 or an inner portion of the frame body 12 of the base body 11. It is said.
[0012]
With such a configuration, the workability of optical coupling between the optical fiber 18 and the optical semiconductor element 17 can be made very efficient, and the optical fiber 18 can be stably placed and fixed. Since the process can be completed, the stress that distorts the optical fiber 18 can be made extremely small. Therefore, the optical signal coupling efficiency between the plurality of optical fibers 18 and the optical semiconductor element 17 can be improved, and the optical semiconductor element 17 can be operated normally and stably over a long period of time.
[0013]
Further, the optical semiconductor element housing package can be brazed so as to cover the outer peripheral surface of the optical fiber 18 on the optical fiber introducing portion 12c substantially uniformly, and the optical fiber 18 can be effectively prevented from being broken. Therefore, the hermetic sealing at the optical fiber introducing portion 12c can be made favorable, and the optical semiconductor element 17 can be operated normally and stably over a long period of time.
[0014]
Then, using this optical semiconductor element storage package, an optical semiconductor element 17 placed on the placement portion 11a, an optical fiber 18 placed on the optical fiber introduction portion 12c, and a brazing material on the upper surface of the frame 12 Completing an optical semiconductor device capable of optically transmitting a large amount of information, comprising a lid 19 that is bonded via 19a and hermetically seals the optical semiconductor element 17 and the optical fiber introducing portion 12c. it can.
[0015]
However, an optical fiber introducing portion comprising a groove having a substantially U-shaped cross section for being brazed to the upper surface of the side portion through the optical fiber 18 is attached to the upper surface of the base 11 so as to surround the mounting portion 11a. The frame body 12 and the lid body 19 having 12c are melted by brazing the brazing material 19a clad on the lid body 19, and the molten brazing material 19a is used as a bonding material to seal between the frame body 12 and the lid body 19. At this time, the amount of the brazing material 19a necessary for hermetic sealing on the upper surface of the frame 12 is such that the cross section of the optical fiber introduction portion 12c consisting of a substantially U-shaped groove and the other substantially U-shaped grooves. Is different from the upper surface of the frame body 12 on which the optical fiber is not formed. Therefore, the sealing portion having the optical fiber introduction portion 12c having a substantially U-shaped cross section has a substantially U-shaped groove and light in the sealing portion. It is necessary to secure a large amount of brazing material to fill between the fibers 18, but the inside and outside of the frame 12 during sealing, and Since the brazing material 19a tends to flow excessively toward the inside, the amount of brazing material necessary between the upper surface of the frame 12 after sealing and the lid 19 may be insufficient, making hermetic sealing difficult. There was a problem that improvement was desired.
[0016]
The present invention has been completed in view of the above problems, and its object is to provide a frame from between the upper surface of the frame body and the lid body when the lid body in the optical semiconductor device is joined to the frame body by brazing. Suppresses the outflow of brazing material to the inside of the body, and secures the brazing material necessary for bonding, so that the hermetic seal can be improved, and the optical semiconductor element operates normally and stably over a long period of time. It is an object of the present invention to provide a package for housing an optical semiconductor element.
[0017]
[Means for Solving the Problems]
The first optical semiconductor element storage package according to the present invention comprises: light Semiconductor element is placed Base Body and ,in front Record Semiconductor element It is attached so as to surround the mounting part. And above On the face Optically coupled to the semiconductor element Optical fiber But Through Is Brazing Abbreviated U Groove-shaped Has an optical fiber inlet ,lid Frame to which the body is brazed And Comprising ,in front Frame On top Along the inner circumference The optical fiber introduction part and both sides thereof A coating layer made of a glass material or a resin material is formed at the site.
[0018]
According to the first optical semiconductor element housing package of the present invention, the above configuration can prevent the excessive brazing material from flowing out from the upper surface of the frame body in the vicinity of the optical fiber introduction portion and the optical fiber introduction portion. Since it is possible to stably hold the amount of brazing material necessary for hermetic sealing in the fiber introduction part, it is possible to braze so as to cover the outer peripheral surface of the optical fiber on the optical fiber introduction part substantially uniformly. . As a result, the optical semiconductor element housing package can be stably hermetically sealed, and the optical semiconductor element can be operated normally and stably over a long period of time.
[0022]
As a result, the optical signal coupling efficiency between the plurality of optical fibers and the optical semiconductor element can be improved, and the optical semiconductor element can be operated normally and stably over a long period of time. Transmission loss can be reduced and passed.
[0023]
In the optical semiconductor element housing package according to the present invention, in each of the above-described configurations, the coating layer is a light source when the width of the upper surface of the side surface of the frame body from the inner periphery of the frame body is 10 μm to 3 mm. It is possible to effectively prevent excessive brazing material from flowing out from the upper surface of the frame in the fiber introduction portion and the vicinity thereof, and stably maintain the amount of brazing material necessary for hermetic sealing in the optical fiber introduction portion. Therefore, it is possible to braze so that the outer peripheral surface of the optical fiber on the optical fiber introduction portion is substantially uniformly covered, and it is possible to eliminate the generation of voids in the brazing material and to effectively break the optical fiber. Can be prevented. Therefore, the hermetic sealing at the optical fiber introduction portion can be made favorable, and the optical semiconductor element can be operated normally and stably over a long period of time.
[0024]
The optical semiconductor device of the present invention is Structure Package for housing an optical semiconductor element of the present invention, and Substrate An optical semiconductor element mounted on Optically coupled to the optical semiconductor element and An optical fiber brazed through the optical fiber introduction section, and the frame Above Brazed on top ,lid With body ing It is characterized by this.
[0025]
According to the optical semiconductor device of the present invention, with the above-described configuration, after optically coupling a plurality of optical fibers and optical semiconductor elements as in the prior art, the step of YAG welding the holder to the tip surface of the pipe, and the lid frame Two steps of bonding to the upper surface of the body are no longer necessary, and the thermal history at that time generates stress that distorts the optical fiber and deteriorates the optical coupling between the optical semiconductor element and the optical fiber. Therefore, the operability of the optical semiconductor element can be improved, and an optical semiconductor device capable of optically transmitting a large amount of information can be provided.
[0026]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The optical semiconductor element storage package of the present invention will be described in detail below. FIG. 1 is a perspective view showing an example of an embodiment of a first optical semiconductor element housing package according to the present invention, and FIG. 2 is a partially enlarged perspective view of a peripheral portion of the optical fiber introducing portion.
[0027]
1 and 2, reference numeral 1 denotes a base body, 2 denotes a frame body, 4 denotes an input / output terminal, and the base body 1, the frame body 2 and the input / output terminal 4 basically constitute a container for accommodating an optical semiconductor element. Is done.
[0028]
The base body 1 functions as a support member for supporting the optical semiconductor element and a substantially rectangular heat radiating plate for dissipating heat generated from the optical semiconductor element, and the optical semiconductor element is placed at a substantially central portion of the upper surface thereof. It has a mounting portion 1a. Further, the outer periphery of the base body 1 has a flange portion 1b in which a screw hole is provided by extending the base body 1 to the outside of the frame body 2 so that it can be screwed to an external electric circuit board (not shown). It is preferable.
[0029]
The substrate 1 is a plate-like body made of a metal material such as an iron (Fe) -nickel (Ni) -cobalt (Co) alloy or a copper (Cu) -tungsten (W) alloy, and is made of, for example, an Fe-Ni-Co alloy. In the case of forming, the ingot is manufactured into a predetermined shape by performing a metal processing method such as rolling or punching.
[0030]
The surface of the substrate 1 is made of a metal having excellent corrosion resistance and wettability with a brazing material, specifically, a Ni layer having a thickness of 0.5 μm to 9 μm and an Au layer having a thickness of 0.5 μm to 5 μm. It is preferable to deposit by sequential plating, which can effectively prevent the base 1 from being oxidatively corroded, and the optical semiconductor element and the frame 2 are firmly bonded and fixed to the upper surface of the base 1 by a brazing material. Will be able to do.
[0031]
The base body 1 is joined to a frame-like frame body 2 such as a quadrangle so as to surround a placement portion 1 a on which the optical semiconductor element is placed, and the optical semiconductor element is inside the frame body 2. A void is formed to accommodate the.
[0032]
The frame body 2 is made of a metal material like the base body 1, and an input / output terminal mounting portion 2 a composed of a through-hole or a notch is formed on at least one side by the same processing method as the base body 1. The cross-sectional shape for brazing through the optical fiber to the substantially central portion of the upper surface of the side portion is processed into one having at least one optical fiber introduction portion 2c composed of a substantially U-shaped groove.
[0033]
When the frame body 2 is made of, for example, an Fe—Ni—Co alloy, the frame body 2 is manufactured in a predetermined frame shape by applying a metal processing method such as rolling or punching to the ingot. In addition, the frame 2 is attached to the base body 1 with a silver (Ag) brazing material having an appropriate volume in which the upper surface of the base body 1 and the lower surface of the frame body 2 are laid on the upper surface of the base body 1. It is performed by brazing and joining via a brazing material such as. Further, similarly to the base 1, a Ni layer having a thickness of 0.5 μm to 9 μm and a thickness of 0.5 μm to 5 μm are formed on the surface of the frame 2, particularly on the upper surface of the optical fiber introduction portion 2 c and the side portion of the frame 2 in the vicinity thereof. The Au layer is preferably deposited as a brazing plating layer by a sequential plating method.
[0034]
The optical fiber introduction portion 2c in the optical semiconductor element housing package of the present invention is composed of a groove having a substantially U-shaped cross section for brazing through at least one optical fiber. The optical fiber introducing portion 2c has a function of stably fixing and holding the optical fiber, and is generated in the flange portion 1b by screwing even when the base 1 is screwed to the external electric circuit board by the flange portion 1b. Thus, the stress transmitted to the optical fiber can be made very small. Furthermore, since the optical fiber introducing portion 2c has a shape capable of covering the outer peripheral surface of the optical fiber with the brazing material substantially uniformly when it is fixed by brazing through the optical fiber inside thereof, the brazing material is melted. As a result, the air present in the optical fiber introduction part 2c that causes a void in the brazing material that occurs when sealing between the outer peripheral surface of the optical fiber and the optical fiber introduction part 2c is made easier to escape to the outside. Since there exists an effect | action, it has a function which makes generation | occurrence | production of the void in the brazing material nothing, and makes the airtight sealing in the optical fiber introducing | transducing part 2c favorable.
[0035]
Next, FIG. 4 is a perspective view seen from the lower surface side showing an example of an embodiment of the second package for housing an optical semiconductor element of the present invention. 4c is an input / output terminal conductor, 4b is an input / output terminal conductor 4c. Is an external input / output terminal joined to.
[0036]
The second package for housing an optical semiconductor element of the present invention includes a base body 1 having a mounting portion 1a on which an optical semiconductor element is mounted and an upper surface of the base body 1 so as to surround the mounting portion 1a. A frame body 2 having an optical fiber introduction portion 2c having a substantially U-shaped cross section for brazing through the optical fiber on the upper surface of the side portion, and having a lid 9 brazed on the upper surface; It is important that the input / output terminal conductor 4c led out from the mounting portion 1a to the lower surface of the base 1 is provided.
[0037]
According to the second package for housing an optical semiconductor element of the present invention, the base 1 having the mounting portion 1a on which the optical semiconductor element is mounted and the mounting portion 1a on the upper surface of the base 1 are surrounded. A frame body having an optical fiber introduction portion 2c formed of a groove having a substantially U-shaped cross section for brazing through the optical fiber on the upper surface of the side portion, and the lid body 9 being brazed on the upper surface. 2 and the input / output terminal conductor 4c led out from the mounting portion 1a of the base 1 to the lower surface, the optical semiconductor element temporarily fixed to the introducing portion 2c and mounted inside the package The optical coupling between at least one optical fiber and the optical semiconductor element can be made highly efficient, and at least one optical fiber can be fixed stably. Can be held. Moreover, since the airtight sealing between the optical fiber introducing portion 2c and the optical fiber can be realized by the same thermal history at the same time when the lid body 9 is brazed to the upper surface of the frame body 2, the thermal history process is performed once. Therefore, the stress generated each time the thermal history is applied can be reduced to a level that does not cause the optical fiber to be distorted.
[0038]
In addition to these, since the input / output terminal conductor 4c led out from the mounting portion 1a to the bottom surface of the base body 1 is provided, the wiring conductor formed inside the base body 1 for this lead-out is W ( Tungsten), Mo (molybdenum) -Mn (manganese) and other metals can be freely selected, and the width, length and thickness of the wiring conductor can be adjusted freely by screen printing, etc. Impedance can be adjusted to a desired value, thereby suppressing insertion loss and reflection loss of high-frequency signals of 10 GHz or higher, and passing high-frequency signals of 10 GHz or higher with reduced transmission loss.
[0039]
As a result, the optical signal coupling efficiency between the plurality of optical fibers and the optical semiconductor element can be improved, and the optical semiconductor element can be operated normally and stably over a long period of time. Transmission loss can be reduced and passed.
[0040]
Further, in the optical semiconductor element housing package of the present invention, the frame 2 is formed from a glass material or a resin material at a position along the inner periphery of the frame 2 on the upper surface of the optical fiber introduction portion 2c and the side portions on both sides thereof. It is important that the coating layer 10 is formed. Thereby, it is possible to prevent the excessive brazing material from flowing out from the upper surface of the frame 2 in the optical fiber introduction portion 2c and the vicinity thereof, and to reduce the amount of brazing material necessary for hermetic sealing in the optical fiber introduction portion 2c. Since it can be stably held, the outer peripheral surface of the optical fiber on the optical fiber introducing portion 2c can be brazed so as to cover substantially uniformly. As a result, the optical semiconductor element housing package can be stably hermetically sealed, and the optical semiconductor element can be operated normally and stably over a long period of time.
[0041]
Various materials can be used as the glass material or the resin material for forming the coating layer 10 according to the brazing material used for brazing. For example, a gold (Au) -tin (Sn) alloy is used as the brazing material. If it is a case, for example, when using a glass material as a coating material, lead oxide glass or the like is used, and when using a resin material as a coating material, an ultraviolet curable epoxy resin or a thermosetting epoxy resin is used. Good.
[0042]
Further, in order to form the coating layer 10 using these glass materials or resin materials, a glass material or resin material applied by a dispensing method or a screen printing method is cured, or a glass material or resin in a preformed state. What is necessary is just to form by the method of making it harden | cure after melting a material. When a glass material is used as the coating layer 10, it is preferable that the portion to be coated be a non-plated portion in order to improve the adhesion between the glass material used as the coating layer 10 and the portion to be coated.
[0043]
Moreover, if the coating layer 10 is provided in the site | part along the inner periphery of the frame 2 of the optical fiber introducing | transducing part 2c and the upper surface of the both sides, as shown in FIG. The layer 10 may be extended over the entire circumference along the inner circumference of the upper surface of the frame 2 so as to extend. In the case where the optical fiber introduction part 2c is provided only in the portion along the inner periphery of the frame 2 on the upper surface of the side parts on both sides thereof, at least the optical fiber introduction part 2c and both sides thereof are provided on both sides of the optical fiber introduction part 2c. The coating layer 10 may be provided with a predetermined width in a range of a length of 10 μm or more along the inner circumference of the frame 2 on the upper surface of the part.
[0044]
As a result, the wettability of the brazing material with the coating layer 10 is very poor with respect to the wettability of the brazing material to the plating layer. That is, since the coating portion 10 and the brazing material cannot be bonded by an alloy layer or an anchor effect, it functions as a brazing material flow prevention portion.
[0045]
As shown in the partial enlarged perspective view of FIG. 2, the coating portion 10 in the optical semiconductor element storage package of the present invention has a width A from the inner periphery of the frame 2 on the upper surface of the side of the frame 2 of 10 μm. It is preferably 3 to 3 mm. When a similar coating layer is provided on the inner surface of the frame 2 along the inner periphery of the frame 2, the depth B from the inner periphery of the frame 2 on the inner periphery of the frame 2 is 10 μm. The above is preferable.
[0046]
When the width A is less than 10 μm, it becomes impossible to effectively prevent the brazing material from flowing out from the upper surface of the frame body 2 to the inside after sealing, so that the outer peripheral surface of the optical fiber is covered substantially uniformly. The absolute amount of the brazing material is insufficient, so that the outer peripheral surface of the optical fiber cannot be brazed so as to cover the optical fiber substantially uniformly, and the optical fiber introduction portion 2c cannot be hermetically sealed, and the optical semiconductor element is hermetically sealed. There is a tendency not to. On the other hand, when the width A exceeds 3 mm, the distance of the unfixed portion from the portion where the optical fiber is placed and fixed at the substantially central portion of the optical fiber introducing portion 2c to the inner peripheral surface of the frame body 2 is increased. The misalignment between the center point of the optical fiber cross section at the periphery of the optical fiber introducing portion 2c and the center point of the cross section of the optical fiber placed and fixed in a V-groove (shown in FIG. 3 described later) functioning for optical axis adjustment There is a tendency that a problem arises in that the reliability of the optical semiconductor device becomes very low because stress is generated in the optical fiber and is easily broken.
[0047]
Further, when the depth B is less than 10 μm, it is insufficient to effectively prevent the brazing material from excessively flowing out from the upper surface of the frame 2 after sealing in combination with the non-formed portion 10 on the upper surface of the frame 2. Tend to be. On the other hand, although there is no particular upper limit for the depth B, it is usually preferable to set the depth to about 150 μm from the viewpoint of the formation time and the formation cost of the coating layer 10.
[0048]
In addition, the input / output terminal 4 for electrical connection between the optical semiconductor element housing package and the external electric circuit board is fitted into the input / output terminal mounting portion 2a of the frame 2. The input / output terminal 4 has a function of inputting and outputting a high-frequency signal to and from the optical semiconductor element by connecting the metallized layer 4a formed in a part thereof and the optical semiconductor element with a bonding wire (not shown) or the like. .
[0049]
The depth of the optical fiber introducing portion 2c, that is, the thickness of the frame 2 is preferably about 0.7 to 1.8 mm. When the depth is less than 0.7 mm, it becomes difficult to stably fix and hold the optical fiber, while when the depth exceeds 1.8 mm, the brazing area of the portion where the optical fiber is fixed and held becomes wide, Residual stress generated after brazing between the optical fiber and the optical fiber introducing portion 2c becomes very large. When an external force is applied to the optical fiber, the brazing material around the optical fiber in the optical fiber introducing portion 2c is cracked. Mechanical breakdown tends to occur, and it tends to be difficult to hermetically seal the optical semiconductor element.
[0050]
Further, the input / output terminal 4 for making an electrical connection between the inside of the optical semiconductor element housing package and the external electric circuit board is fitted to the input / output terminal mounting portion 2a of the frame 2. For example, as shown in FIG. 1, the input / output terminal 4 is formed such that a plurality of metallized layers 4 a serving as a line conductor for transmitting a high-frequency signal and a ground conductor having a ground function are conducted inside and outside the frame body 2. From a flat plate portion formed of a rectangular parallelepiped dielectric plate, and a substantially rectangular parallelepiped dielectric plate formed so as to block the inside and outside of the frame body 2 by being joined to the surface of the flat plate portion with the metallized layer 4a interposed therebetween. A function of inputting and outputting a high-frequency signal to the optical semiconductor element by connecting the metallized layer 4a formed on the upper surface of the flat plate part and the optical semiconductor element with a bonding wire (not shown) or the like. Have Depending on the required properties such as dielectric constant and thermal expansion coefficient of the dielectric material for the flat plate portion and the standing wall portion, alumina (Al ₂ O _Three ) Ceramics, aluminum nitride (AlN) ceramics, etc. are appropriately selected.
[0051]
The input / output terminal 4 is made of a metal paste obtained by adding and mixing an organic solvent and a solvent to a powder of tungsten (W), molybdenum (Mo), manganese (Mn) or the like to be the metallized layer 4a. A suitable organic binder, solvent, etc. are added to the raw material powder to form a paste, and this paste is formed on a ceramic green sheet formed by a doctor blade method or a calender roll method in advance by a conventionally known screen printing method. It is manufactured by printing, coating, and sintering at a high temperature of about 1600 ℃.
[0052]
Further, on the upper surface of the metallized layer 4a located outside the frame 2, external input / output terminals 4b for electrically connecting the optical semiconductor element storage package and the external electric circuit board are made of a brazing material such as Ag brazing. Are joined. For the external input / output terminal 4 b, a metal member that approximates the thermal expansion coefficient of the input / output terminal 4 is used in order to strengthen the connection with the input / output terminal 4. For example, the flat plate portion of the input / output terminal 4 is Al. ₂ O _Three In the case of ceramics, Fe-Ni-Co alloy or Fe-Ni alloy is used for the external input / output terminal 4b.
[0053]
Using such an optical semiconductor element storage package of the present invention, as shown in a perspective view of an example of the embodiment of the first optical semiconductor element storage package of the present invention in FIG. The optical semiconductor element 7 and the aligner 6 are placed on the upper surface of the optical fiber through the holding base 5 and the optical fiber 8 is introduced from the outside to the optical semiconductor element 7 by brazing through the optical fiber introducing portion 2c. The optical fiber 8 is optically coupled to the optical semiconductor element 7 by placing the end of the optical fiber 8 in a substantially V-shaped V-groove 6a on the upper surface of the aligner 6 and moving back and forth along the V-groove 6a. Further, a lid body 9 having a lower surface clad with a low-temperature brazing material 9a such as a gold (Au) -tin (Sn) brazing material is brazed on the upper surface of the frame body 2 including the optical fiber introducing portion 2c. Thus, the optical semiconductor device of the present invention in which the inside of the optical semiconductor element housing package is hermetically sealed is completed.
[0054]
In this optical semiconductor device, the protective film (resin or the like) located at the optical fiber introduction part 2c of the optical fiber 8 introduced through the optical fiber introduction part 2c is peeled off to remove quartz glass (core wire of the optical fiber 8). ) And a plating film of Ni, Au or the like is sequentially deposited on the entire outer periphery of the exposed core of the optical fiber 8 so that the outer peripheral surface of the optical fiber 8 passes through the plating film and the brazing material. Thus, the optical fiber introduction part 2c and the lid 9 are brazed well, and the optical fiber introduction part 2c is hermetically sealed. In this optical semiconductor device, as in the prior art, after optically coupling a plurality of optical fibers and optical semiconductor elements, a step of YAG welding the holder to the tip end surface of the pipe, and a lid body joined to the upper surface of the frame body Since the two steps of the step and the step to be performed are unnecessary, the thermal history at that time does not cause a stress that distorts the optical fiber and the optical coupling between the optical semiconductor element and the optical fiber is not deteriorated. The operability of the optical semiconductor element 7 can be improved, and a large amount of information can be optically transmitted.
[0055]
The optical semiconductor device of the present invention may be configured in the same manner as that shown in FIG. 3 by using the second optical semiconductor element housing package of the present invention shown in FIG.
[0056]
【Example】
The width A from the inner periphery of the frame body 2 on the upper surface of the side of the frame body 2 of the coating layer 10 in the optical semiconductor element storage package of the present invention and the inner peripheral surface of the frame body 2 on the inner peripheral surface of the frame body 2 An experiment for determining the dimension of the depth B from the inner peripheral edge of the frame body 2 on the inner peripheral surface of the frame body 2 when the same coating layer is provided along was performed as follows.
[0057]
In manufacturing an optical semiconductor element storage package as shown in FIG. ,Ne A base 1 made of a Cu—W alloy was prepared, which was provided with a flange portion 1b having a diameter of 2.5 mm and a height × width × height of 42 mm × 20 mm × 1 mm. Next, on the upper surface of the substrate 1, the outer dimensions are 32 mm long, 20 mm wide, and 3.5 m high. m The frame 2 made of an Fe—Ni—Co alloy was joined with an Ag brazing material. The frame body 2 is provided with an input / output terminal mounting portion 2a composed of a through-hole on a pair of opposite side portions, and has a substantially U-shaped cross section at a substantially central portion of the upper surface of the other pair of opposite side portions. A total of 16 optical fiber introducing portions 2c each including a groove were provided on one side portion, 8 locations each. The width A from the inner periphery of the frame 2 and the inner peripheral surface of the frame 2 on the upper surface of the side of the frame 2 of the coating layer 10 on both sides of the optical fiber introduction portion 2c and the inner periphery of the frame 2 The depth B from the inner peripheral edge of the frame body 2 on the inner peripheral surface of the frame body 2 when a similar coating layer is provided along the peripheral edge is taken as a parameter, and the input / output terminal mounting portion 2a is made of Al. ₂ O ₃ An input / output terminal 4 having a flat plate portion and a standing wall portion made of ceramics and a metallized layer 4a was fitted via an Ag brazing material.
[0058]
In this embodiment, the input / output terminal 4 is fitted in order to evaluate the reliability of the optical fiber introducing portion 2c as an optical semiconductor device by experiment, and is electrically connected to an external electric circuit board. Since this is not performed, the external input / output terminal 4b is not provided.
[0059]
Then, as shown in FIG. 3, the sample for evaluation of the package for housing an optical semiconductor element produced as described above has a holder 5, an aligner 6, an optical semiconductor on the mounting portion 1 a on the upper surface of the internal substrate 1. The element 7 is joined with a low-temperature brazing material such as tin (Sn) -lead (Pb) solder, and the optical fibers 8 are inserted into all the optical fiber introduction portions 2c (eight on each side, 16 locations in total). Then, optical coupling with the optical semiconductor element 7 was performed.
[0060]
Next, a lid body 9 having a lower surface clad with a low-temperature brazing material 9a made of Au—Sn brazing material is brazed to the upper surface of the frame body 2 including the optical fiber introducing portion 2c, so that each optical fiber 8 is simultaneously formed. Were respectively brazed to the optical fiber introducing portion 2c to prepare a sample of the optical semiconductor device. In these optical semiconductor device samples, the protective film made of resin of the optical fiber 8 at the portion to be brazed through the optical fiber introducing portion 2c is peeled off to expose the core of the optical fiber 8 made of quartz glass. Then, a 1 μm thick Ni plating film and a 1 μm thick Au plating film are sequentially deposited on the entire outer periphery of the core wire, and the outer peripheral surface of the optical fiber 8 is brazed to the optical fiber introducing portion 2 c via this plating film. It was made to be.
[0061]
Each sample of the thus produced optical semiconductor device was evaluated for optical fiber breakage and hermeticity.
[0062]
Regarding the optical fiber bending, each sample of the produced optical semiconductor device was visually confirmed, and the presence or absence of occurrence of defects such as bending and cracking in the optical fiber was evaluated.
[0063]
For airtightness, each sample of the fabricated optical semiconductor device is immersed in a fluorinated liquid with high volatility and a gross leak test is performed to evaluate whether bubbles are generated in the liquid. Samples with no air bubbles were considered good, and samples with bubbles were considered defective. Furthermore, 50 N / cm for samples that were good in the gross leak test ² The He leak test was conducted after 2 hours of He pressurization with a He detection amount of 5 × 10 ^-9 Pa · m ^Three A sample of less than / sec is finally made a non-defective product, and the detected amount is 5 × 10 ^-9 Pa · m ^Three A sample exceeding / sec was regarded as a defective product.
[0064]
As a result, as shown in Tables 1 and 2, the reliability of the optical semiconductor device is such that the inner circumference of the frame 2 on the upper surface of the side of the frame 2 of the coating layer 10 on both sides of the optical fiber introduction portion 2c. When the same coating layer is provided on the inner peripheral surface of the frame body 2 along the inner peripheral edge of the frame body 2, the relationship with the depth B may be affected to some extent. I understood.
[0065]
Table 1 shows the results of an experiment in which the width A of the coating layer 10 was changed with the depth B of the coating layer being constant. When the width A of the coating layer 10 was less than 10 μm, 50 optical semiconductor device samples were shown. Several of them showed poor airtightness, although there were no major problems in practical use. The cause of this poor airtightness is that the outer peripheral surface of the optical fiber 8 has not been brazed so as to uniformly cover the sufficient level, and voids were also found in the brazing material. On the other hand, when the width A of the coating layer 10 was 10 μm, all of the 50 layers did not cause airtightness failure.
[0066]
On the other hand, when the width A of the coating layer 10 exceeds 3 mm, the optical fiber 8 may be broken. The cause of this bend is that the center point of the cross section of the optical fiber 8 at the portion brazed through the optical fiber introducing portion 2c and the center point of the cross section of the optical fiber 8 at the portion mounted and fixed in the V groove 6a are misaligned. It was found that this was caused by In other words, this is because the optical fiber 8 could not be brazed with a sufficient level to a substantially central portion of the optical fiber introducing portion 2c. On the other hand, in the samples of the present invention in which the width A of the coating layer 10 was in the range of 10 μm to 3 mm, none of the hermeticity occurred, and no trouble such as breakage of the optical fiber occurred.
[0067]
[Table 1]

[0068]
Next, Table 2 changes the depth B when the width A of the coating layer 10 is constant and the same coating layer is provided along the inner peripheral edge of the frame 2 on the inner peripheral surface of the frame 2. The results of these experiments are shown. When the depth B of the coating layer 10 is less than 10 μm, some of the 50 samples of the optical semiconductor device have no practical problem, but the airtightness is poor. It was observed. The cause of this poor airtightness is that the outer peripheral surface of the optical fiber 8 has not been brazed so as to uniformly cover the sufficient level, and voids were also found in the brazing material. On the other hand, in the samples of the present invention in which the depth B of the coating layer 10 was 10 μm or more, there was no occurrence of poor airtightness, and there was no occurrence of defects such as broken optical fibers.
[0069]
[Table 2]

[0070]
From the above results, it is confirmed that, among the samples of the present invention, the width A of the coating layer 10 is 10 μm to 3 mm and the depth B of the coating layer on the inner peripheral surface of the frame 2 is preferably 10 μm or more. did it.
[0071]
It should be noted that the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention. For example, as shown in a perspective view in FIG. 5, the optical fiber support member 3 may be bonded to the side surface 2b of the optical fiber introduction portion 2c outside the frame 2 of the optical semiconductor element housing package. The optical fiber 8 may be moved up and down and left and right in order to screw it to an external electric circuit board after an optical semiconductor device is formed as shown in a perspective view in FIG. However, since the tip of the support member 3 becomes the starting point of the optical fiber 8, the stress can not be directly transmitted to the brazing material around the optical fiber 8 or the optical fiber 8 in the optical fiber introduction portion 2c. . In this case, as shown in FIG. 6, it is preferable that the lid 9 is provided with a flange 9b so as to be joined to the upper surface of the support member 3. For example, when the optical fiber 8 is moved upward In addition, the flange portion 9 b can be the starting point of the optical fiber 8. As a result, the reliability of supporting the optical fiber 8 in the optical semiconductor device of the present invention is very good.
[0072]
Moreover, in the example of the above embodiment, the optical fiber introducing portion 2c is formed on the two opposing side portions of the frame body 2, and the flange is formed on the side of the outer peripheral portion of the base 1 where the optical fiber introducing portion 2c is formed. Although the portion 1b is provided, the arrangement of the flange portion 1b is not limited to this relationship, and may be arranged on the side where the input / output terminal mounting portion 2a is formed. You may arrange | position so that it may overhang.
[0073]
In the example of the above embodiment, the external input / output terminal 4b is joined to the input / output terminal conductor 4c via the brazing material. For example, as shown in FIG. 7, the external input / output terminal 4b has a spherical BGA shape. (Ball Grid Array) type and LGA (Land Grid Array) type that joins input / output terminal conductor 4c and external electric circuit board with brazing material such as solder without going through external input / output terminal 4b. It may be changed accordingly.
[0074]
【The invention's effect】
According to the first optical semiconductor element storage package of the present invention, the base having a mounting portion on which the optical semiconductor element is mounted, and the base surface is attached so as to surround the mounting portion. A frame body having an optical fiber introduction portion formed of a groove having a substantially U-shaped cross section for brazing through the optical fiber on the upper surface of the side portion, and a frame body on which the lid body is brazed; Or an input / output terminal fitted in an input / output terminal mounting portion formed of a through hole or a notch formed in a portion inside the frame of the base body, and the frame is configured to introduce the optical fiber A coating layer made of a glass material or a resin material is formed on a portion along the inner periphery of the frame body on the upper surface of the frame portion and the side portions on both sides thereof. Prevents excess brazing material from flowing from top to inside The amount of brazing material necessary for hermetic sealing at the optical fiber introduction portion can be stably maintained, so that the outer peripheral surface of the optical fiber on the optical fiber introduction portion is covered substantially uniformly. Can be attached. As a result, the optical semiconductor element housing package can be stably hermetically sealed, and the optical semiconductor element can be operated normally and stably over a long period of time.
[0077]
As a result, the optical signal coupling efficiency between the plurality of optical fibers and the optical semiconductor element can be improved, and the optical semiconductor element can be operated normally and stably over a long period of time. Transmission loss can be reduced and passed.
[0079]
Further, according to the optical semiconductor device of the present invention, the optical semiconductor element storage package of the present invention having the above-described configuration, the optical semiconductor element placed on the mounting portion, and the optical fiber introducing portion are passed through. Since it includes a brazed optical fiber and a lid body that is brazed to the upper surface of the frame body and hermetically seals the optical semiconductor element and the optical fiber introduction portion, a plurality of conventional optical fibers are provided. After optically coupling the optical fiber and the optical semiconductor element, the two steps of the step of YAG welding the holder to the tip surface of the pipe and the step of joining the lid to the upper surface of the frame are not required, and the heat history at that time As a result, stress that distorts the optical fiber is not generated, and the optical coupling between the optical semiconductor element and the optical fiber is not deteriorated. Of optical transmission of information It is possible to provide a capability for optical semiconductor devices.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing an example of an embodiment of a first optical semiconductor element housing package of the present invention.
2 is a partially enlarged perspective view of a peripheral portion of an optical fiber introducing portion of the optical semiconductor element housing package shown in FIG. 1. FIG.
FIG. 3 is a perspective view showing an example of an embodiment of an optical semiconductor device of the present invention.
FIG. 4 is a perspective view showing an example of an embodiment of a second package for housing an optical semiconductor element of the present invention.
FIG. 5 is a perspective view showing another example of the embodiment of the optical semiconductor element housing package of the present invention.
FIG. 6 is a perspective view showing another example of the embodiment of the optical semiconductor device of the present invention.
FIG. 7 is a perspective view showing another example of the second optical semiconductor element housing package of the present invention.
FIG. 8 is a perspective view showing an example of a conventional package for housing an optical semiconductor element.
FIG. 9 is a perspective view showing an example of a conventional optical semiconductor device.
FIG. 10 is a perspective view showing an example of a conventional package for housing an optical semiconductor element.
FIG. 11 is a perspective view showing an example of a conventional package for housing an optical semiconductor element.
[Explanation of symbols]
1: Substrate
1a: Placement part
1b: Flange part
2: Frame
2a: Input / output terminal mounting part
2c: Optical fiber introduction part
4: Input / output terminal
7: Optical semiconductor element
8: Optical fiber
9: Lid
10: Coating layer

Claims

Group and body optical semiconductor element is Ru is mounted, said is attached so as to surround the mounting portion of the optical semiconductor element Rutotomoni, above surface, the optical fiber is optically coupled to said optical semiconductor element is passing is has an optical fiber introducing section of the substantially U-groove shape to be brazed comprises by and a frame in which the lid is brazed, the light along the inner periphery of the upper surface of the front Symbol frame A package for housing an optical semiconductor element, characterized in that a coating layer made of a glass material or a resin material is formed on the fiber introduction portion and on both sides thereof .

1 SL and mounting an optical semiconductor element storage package according to claim, and the optical semiconductor element mounted on said substrate, brazed passed through the optical fiber introducing section while being optically coupled to the optical semiconductor element an optical fiber, an optical semiconductor device characterized in that it comprises a brazed lid on the upper surface of the frame.