JP4350997B2 - 気密封止パッケージ - Google Patents

Description

本発明は、冷却ＣＣＤカメラのヘッド部等に用いられ、半導体光素子及び冷却素子を気密に収容する気密封止パッケージに関する。

半導体光素子及び冷却素子を気密に収容する気密封止パッケージには、例えば、特許文献１に記載されているようなものがある。この文献においては、半導体放射線検出素子及び電子冷却素子を気密封止パッケージとしてのパッケージ本体内に気密に収容して放射線検出器を構成しており、電子冷却素子は、パッケージ本体を構成するステム板に設置され熱的に接続されている。このような放射線検出器では、半導体放射線検出素子を電子冷却素子により冷却することで信号雑音比の向上を図っている。
特開２０００−１３８３９３号公報

しかし、このような気密封止パッケージでは、半導体光素子を冷却する冷却素子は、ステム板に直接接続されているので、冷却素子で発生する熱を効率よく放熱できない場合がある。

そこで、本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、半導体光素子及び冷却素子を気密に収容すると同時に、半導体光素子で発生する熱を冷却素子を介して効率よく放熱することができる気密封止パッケージを提供することを目的とする。

本発明に係る気密封止パッケージは、半導体光素子と、半導体光素子を冷却するための冷却素子とを気密に収容する気密封止パッケージであって、貫通孔を有するベースと、貫通孔内に配置され、冷却素子と熱的に接続される放熱体と、半導体光素子及び冷却素子を覆い、開口部がベースに気密に取り付けられているカバーとを備え、放熱体及びベースの少なくとも一方には、貫通孔の外方側開口部の縁に沿って溝が形成され、放熱体及びベースの少なくとも一方には、貫通孔の貫通方向の動きを制限するストッパが外方側開口部の縁に沿って形成され、貫通方向において、溝の深さは、ストッパの長さよりも大きくなっており、放熱体とベースとは、ストッパに沿ってロウ付け用のロウが配置されることにより気密に接合されていることを特徴とする。

この気密封止パッケージによれば、ベースを貫通する放熱体に冷却素子が熱的に接続されているため、冷却素子から発せられる熱を、放熱体を介して効率よく外部へ放熱することができる。また、この気密封止パッケージでは、放熱体とベースとが別体であるが、熱による放熱体の変形又はベースの変形によって放熱体とベースとの間で互いに作用しあう力を吸収する共に、放熱体とベースとが気密に接合される。そのため、例えば溶接等により放熱体とベースとに熱が加わっても、放熱体又はベースにクラック、歪み等が発生するのを防止することができる。

放熱体及びベースの少なくとも一方には、貫通孔の外方側開口部の縁に沿って溝が形成され、放熱体及びベースの少なくとも一方には、貫通孔の貫通方向の動きを制限するストッパが外方側開口部の縁に沿って形成され、貫通方向において、溝の深さは、ストッパの長さよりも大きくなっており、放熱体とベースとは、ストッパに沿ってロウ付け用のロウが配置されることにより気密に接合されている。これにより、接合時の熱によって放熱体あるいはベースが膨張変形し、放熱体とベースとの間で互いに作用しあう力が発生しても、この力が溝の変形によって吸収されることになる。そのため、放熱体あるいはベースにクラック、歪み等が発生するのを防ぐことができる。また、放熱体とベースとの位置決めが容易となり、放熱体とベースの接合作業を効率的に行うことができる。

さらに、放熱体及びベースの少なくとも一方には、外方側開口部の縁に沿って切欠き部が形成され、貫通方向において、溝の深さは、切欠き部の長さよりも大きくなっており、放熱体とベースとは、切欠き部にロウが配置されることにより気密に接合されているとよい。切欠き部にロウを配置させることで、この切欠き部がロウ溜まりとなり、確実なロウ付けができる。したがって、放熱体とベースを気密に接合することができる。

また、放熱体と貫通孔の内面との間には所定の間隙が設けられているとよい。

放熱体の外方側端面は、ベースの外方側端面から突出しており、また放熱体の熱伝達率は、ベースの熱伝達率よりも高いことが好ましい。放熱体の外方側端面がベースの外方側端面から突出していることにより、ベースの外方側端面における面精度に拘わらず放熱体とヒートシンクとの接合面を確保することができる。また、放熱体の熱伝達率がベースの熱伝導率よりも高いことにより、半導体光素子から発せられる熱を、冷却素子を介して、効率良く放出することができる。

また、上記気密封止パッケージでは、半導体光素子にはねじ挿通孔が形成され、ベースにはこのねじ挿通孔と対向する位置にねじ穴が形成されており、対向するねじ挿通孔とねじ穴とにねじが嵌められ、半導体光素子、冷却素子、放熱体及びベースが互いに固定されることが好ましい。このような構成を採用することにより、半導体光素子、冷却素子、放熱体及びベースの接合に際し、熱伝導性樹脂等の接着剤の使用が不要となるので、接着剤の厚さの差等に起因する取付状態のバラツキの問題がなくなり、半導体光素子の冷却を安定して行うことができる。接着剤の厚さの差は、接着剤の塗布量の均一度や、ねじの締付け力のバランス等に起因するものであり、これらの要因を製造工程でコントロールするのには困難な面がある。さらに、接着剤から放出されるガスによる熱対流の発生が問題とならない。よって、パッケージ内の気密性を向上させることができるので、冷却素子の冷却特性を向上させて半導体光素子を効率良く冷却することができる。

また、上記気密封止パッケージでは、カバーの開口部には第１のフランジが形成され、ベースには、カバーの開口部内面に嵌合する嵌合部と、第１のフランジが当接する第２のフランジとが形成され、カバーの開口部内面にベースの嵌合部が嵌合するようになっており、第１のフランジと第２のフランジとが気密に接合されていることが好ましい。これにより、カバーの開口部をベースに気密に取り付ける際に、カバーの開口部内面にベースの嵌合部を嵌合させ、カバーの第１のフランジとベースの第２のフランジとが当接するよう仮組みすることができるため、カバーとベースとの位置合わせや仮止めのための特殊な冶具が不要となり、カバーとベースとの取付け作業を簡易化することが可能となる。ここで、カバーの開口部内面とベースの嵌合部との嵌合は、カバーの開口面の直角方向に摺動可能であり且つ開口面の平行方向に拘束されるものであればよく、一例として、開口面の平行方向において、カバーの開口部内面の断面形状とベースの嵌合部の断面形状とが相補的関係にある場合を挙げることができる。

このとき、第１のフランジと第２のフランジとはパルス駆動によるプラズマ溶接にて接合されていることが好ましい。カバー及びベース共にフランジ部分がプラズマ溶接されるため、一方の母材のみが極端に溶融するようなことが防止され、また、プラズマ溶接がパルス駆動によるものであるため、ベースの極端な温度上昇による半導体光素子等の破壊が防止される。なお、カバーとベースとが異種金属により形成されている場合には、パルス駆動により断続的にプラズマ溶接すると良好な接合状態を得ることができるため特に有効となる。

この気密封止パッケージによれば、冷却素子から放熱される熱を効率よく放熱することができる。

以下、図面と共に本発明に係る気密封止パッケージの好適な実施例について詳細に説明する。なお、本実施例において、「内方側」とは気密封止パッケージの内側をいい、「外方側」とはその外側をいう。また、「上」、「下」等の語は、図面に示す状態に基づいており、便宜的なものである。図面の説明において同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。

本実施例１の気密封止パッケージ１について、図１及び図２を参照して説明する。図１は、気密封止パッケージ１の構成を示す断面図である。図２は、気密封止パッケージ１の構成を示す分解斜視図である。

気密封止パッケージ１には、ＣＣＤにより構成された固体撮像素子２が収容されている。固体撮像素子２の左右両側には、ねじ挿通孔３，３が形成されている。固体撮像素子２の上面２ａには、受光部４が設けられている。固体撮像素子２の下面２ｂには、ペルチェ素子（冷却素子）５が、その低温部６と熱的に接触するように接続されている。ペルチェ素子５の高温部７側には、略直方体状の放熱体８が熱的に接触するように接続されている。この放熱体８は、銅又は銅を主成分とする合金等、熱伝導率の高い材料により形成されている。また、放熱体８には、ヒートシンク（図示せず）を接続するためのねじ穴９，９が下側から形成されている。

放熱体８を支持するように、ステム（ベース）１０が配置されている。ステム１０には略中央部に貫通孔１１が形成されており、この貫通孔１１内に放熱体８が配置され、気密に接合されている。放熱体８は、ステム１０の内方側開口面から突出する突出部８ａ（二点鎖線で囲んだ部分）を有する。また、放熱体８の外方側端面８ｂは、ステム１０の外方側端面１０ａから突出している。このため、ステム１０の外方側端面１０ａにおける面精度に拘わらず放熱体８とヒートシンクとの接合面を確保できるようになっている。

ステム１０において、ねじ挿通孔３，３と対向する位置には、ねじ穴１２，１２が形成されている。そして、対向するねじ挿通孔３とねじ穴１２とにねじ１３が嵌められ、固体撮像素子２、ペルチェ素子５、放熱体８、及びステム１０が互いに固定される。この構成により、固体撮像素子２、ペルチェ素子５、放熱体８及びステム１０の接合（圧接）に際し、熱伝導性樹脂等の接着剤の使用が不要となるので、接着剤の厚さの差等に起因する取付状態のバラツキの問題がなくなり、固体撮像素子２の冷却を安定して行うことができる。接着剤の厚さの差は、接着剤の塗布量の均一度や、ねじの締付け力のバランス等に起因するものであり、これらの要因を製造工程でコントロールするのは困難な面がある。さらに、接着剤から放出されるガスによる熱対流の発生が問題とならない。よって、パッケージ１内の気密性を向上させることができるので、ペルチェ素子５の冷却特性を向上させて固体撮像素子２を効率良く冷却することができる。

なお、固体撮像素子２とペルチェ素子５との接合面、ペルチェ素子５と放熱体８との接合面に金属箔等の可撓性の熱伝導性シートを挟んでもよい。このような構成によれば、ペルチェ素子５の取付けに起因するガス放出を伴わないため、固体撮像素子２の周囲を真空状態に維持することが可能となる。また、ペルチェ素子５から発せられる熱が熱伝導性シートを通じて効率良く放熱体８へ伝導されることとなる。更に、ペルチェ素子５や放熱体８の表面に反りがあっても、柔軟な熱伝導性シートを介してペルチェ素子５と放熱体８が密着してそれらの間に間隙が生じないので、熱伝導性が低減することがない。

ステム１０には複数のリードピン挿通孔が形成され、そのリードピン挿通孔にそれぞれリードピン１４が上下方向に貫通されている。リードピン１４とリードピン貫通孔内面との間には、電気的絶縁体１６が気密となるよう配置されている。リードピン１４それぞれの上端部は、例えば固体撮像素子２の側面に設けられた複数の転送電極等の電極端子１７やペルチェ素子５の端子（図示せず）と、ボンディングワイヤ（図示せず）により電気的に接続される。一方、リードピン１４それぞれの下端部は、冷却ＣＣＤカメラ本体内の所定の電極端子、ペルチェ素子５に電流を送る回路等と電気的に接続される。

ステム１０にはさらに、上下方向に貫通するパイプ１８が設けられている。このパイプ１８は、真空引き等を行った後に、ステム１０の下面から突出する部分で封じ切られる。この真空引きは、ペルチェ素子５による固体撮像素子２の冷却効率を向上させるために行われる。

ステム１０の周面１０ａには、フランジ（第２のフランジ）１９が設けられている。キャップ（カバー）２０は、固体撮像素子２及びペルチェ素子５を気密に収容するために設けられ、コバールにより方形の箱状に形成されている。このキャップ２０の開口端には、外向きのフランジ（第１のフランジ）２１が形成されている。そして、ステム１０とキャップ２０とは、ステム１０の嵌合部１０ａがキャップ２０の開口部内面２０ａに当接し、ステム１０のフランジ１９の上面がキャップ２０のフランジ２１の下面に当接するように、嵌合されている。そして、これらのフランジ１９とフランジ２１とは、後述するプラズマ溶接にて気密に接合される（図面には溶接前の状態を示す）。

ここで、キャップ２０の開口部内面２０ａとステム１０の嵌合部１０ａとの嵌合は、キャップ２０の開口面の直角方向に摺動可能であり且つその開口面の平行方向に拘束される。つまり、キャップ２０の開口面の平行方向において、キャップ２０の開口部内面２０ａの断面形状とステム１０の嵌合部１０ａの断面形状とが相補的関係にある。そして、キャップ２０の開口部をステム１０に気密に取り付ける際に、キャップ２０の開口部内面２０aにステム１０の嵌合部１０ａを嵌合させ、キャップ２０のフランジ２１とステム１０のフランジ１９とが当接するよう仮組みすることができる。そのため、キャップ２０とステム１０との位置合わせや仮止めのための特殊な冶具が不要となり、キャップ２０とステム１０との取付け作業を簡易化することが可能となる。

キャップ２０の上面には孔２２が形成されており、この孔２２は、光透過性の材料からなる窓部材２３により気密に閉じられている。この窓部材２３を透過した光が固体撮像素子２の受光部４により受光される。

次に、放熱体８とステム１０の接合部分の構造について、図３及び図４を参照して説明する。図３は、ステム１０の底面図である。図４は、放熱体８とステム１０との要部拡大断面図である。

ステム１０の貫通孔１１に放熱体８が配置されている。放熱体８と貫通孔１１の内面との間には所定の間隙（クリアランス）が設けられている。この間隙は、接合時に与えられる熱によって放熱体８及びステム１０が膨張する変形量を考慮して設定される。これら放熱体８及びステム１０の膨張変形量は、放熱体の熱膨張計数、経験値等から予め算出される。

また、放熱体８の外方側端面８ｂには、貫通孔１１の外方側開口部１１ａの縁に沿って、溝２４が形成されている。放熱体８の外方側端面８ｂには、コの字状の２つの溝２４が互いに向き合うように形成されている。放熱体８の下端部には、フランジ状のストッパ２６が形成されている。なお、溝２４は、貫通孔１１の外方側開口部１１ａの縁に沿って形成されていればよく、特に、その形状は、コの字状に限られない。

また、貫通孔１１の外方側開口部１１ａの縁には、放熱体８のストッパ２６が収まる座ぐり状の凹部２７が形成されている。この形状により、放熱体８のステム１０の貫通方向（ステム１０の厚さ方向）の動き、ここでは放熱体８の内方側への動きが制限され、放熱体８とステム１０の位置決めが容易となっている。

さらに、貫通孔１１の外方側開口部１１ａの縁に沿って、面取りが施され、切欠き部２８が形成されている。この切欠き部２８とストッパ２６の周面によって、ロウ溜まりが形成され、確実なロウ付けができるようになっている。そのため、このロウ溜まりに、ロウ付け用のロウ２９が配置され、ロウ付けされることにより、放熱体８とステム１０が気密に接合されている。ロウ２９としては、銅ロウ、銀ロウ、ニッケルロウなどが例示される。ロウ２９は、放熱体８とステム１０の貫通孔１１の内面との間の間隙にも染みこみ、放熱体８とステム１０との接合が確実化される。

以上のように構成された気密封止パッケージによれば、ステム１０を貫通する放熱体８にペルチェ素子５が熱を伝導するように接続されているため、ペルチェ素子５から発せられる熱を、放熱体８を介して効率よく外部へ放熱することができる。なお、放熱体８の熱容量は、突出部８ａの容積が存在する分だけより大きく、ペルチェ素子５が突出部８ａに熱的に接続されているため、ペルチェ素子５から放熱体８への放熱は効率よく安定した状態で行われる。このため、固体撮像素子２の動作開始時など、ペルチェ素子５からの放熱量が急激に増加するような場合であっても、放熱体８によってその熱を伝導させることができるため、固体撮像素子２の急激な温度上昇を防止することができる。

次に、気密封止パッケージ１の組立について説明する。図１に示すように、放熱体８には、予めヒートシンクを接続するためのねじ穴９，９が形成されている。ステム１０の外方側開口部１１ａを上にして、ステム１０の貫通孔１１に放熱体８を通すと、ステム１０の座ぐり状凹部２７に放熱体８のストッパ２６が収まる（図４参照）。そして、ステム１０の切欠き部２８とストッパ２６の周面によって形成されたロウ溜まりに沿ってロウ付用のロウ２９を配置しロウ付けする。すると、ステム１０と放熱体８とが気密に接合される。このように、ストッパ２６が凹部２７に収まることで、特別な治具を用いなくとも所定の位置関係で放熱体８とステム１０を保持できる。

放熱体８の素材である銅は、ステム１０の素材であるコバールよりも熱膨張率は高い。そのために放熱体８とステム１０をロウ付けする際、放熱体８が熱により膨張変形しステム１０を押し広げようとする力に対して、放熱体８がステム１０から反力を受ける。ステム１０の熱による膨張変形によっても、放熱体８は外力を受ける。しかし、放熱体８において主に溝２４とステム１０によって挟まれた部分３１（二点鎖線で囲んだ部分）が溝２４側へ変形するため、ステム１０からの反力・外力を吸収することができる。

次に、図１及び図２に示すように、ステム１０のリードピン挿通孔にリードピン１４を気密に貫通させる。そして、放熱体８の内方側平面８ｃに、ペルチェ素子５をその高温部７側が接触するように配置する。さらに、ペルチェ素子５の低温部６に、固体撮像素子２をその下面２ｂが接触するように配置する。そして、固体撮像素子２のねじ挿通孔３とステム１１のねじ穴１２にねじ１３を螺合させ、固体撮像素子２と、冷却素子５と、放熱体８と、ステム１１とを固定する。この状態で、固体撮像素子２の電極端子１７、ペルチェ素子５の端子を、ボンディングワイヤやウェルダー（抵抗溶接機）により、リードピン１４に電気的に接続する。

次に、キャップ２０とステム１０との接合を行う。キャップ２０には予め窓部材２３が設けられている。図１に示すように、キャップ２０の開口部内面２０aにステム１０の嵌合部１０aを嵌合させ、キャップ２０のフランジ２１の下面とステム１０のフランジ１９の上面とを当接させる。この状態で、フランジ２１とフランジ１９とをパルス駆動によるプラズマ溶接にて気密に接合する。ここで、キャップ２０の開口部内面２０とステム１０の周面１０aとは、それぞれの開口面の平行方向における断面形状が相補的関係にあるため、キャップ２０とステム１０の嵌合により、キャップ２０とステム１０は位置決めされる。したがって、フランジ２１とフランジ１９とをプラズマ溶接にて接合する際には、キャップ２０とステム１０との位置合わせや仮止めのための特殊な冶具は不要となり、接合作業を簡易にしかも確実に行うことができる。

また、フランジ２１とフランジ１９とをパスル駆動によるプラズマ溶接にて接合するため、一方の母材のみの極端な溶融や、ステム１０の極端な温度上昇による固体撮像素子２等の破壊を防止することができる。さらに、キャップ２０とステム１０とが異種金属により形成されている場合でも、パルス駆動により断続的にプラズマ溶接するため良好な接合状態を得ることができる。

最後に、パイプ１８を通じて、気密封止パッケージ１内を真空引きし、ステム１０の下面から突出しているパイプ１８の部分で封じ切って、パイプ１８の下端部を気密に閉じる。

以上、本発明の好適な実施例１について説明したが、本発明は上記本実施例１に限定されない。例えば、上記実施例１では、溝２４が放熱体８に設けられているが、ステム１０側の外方側平面に、貫通孔１１の外方側開口部１１ａの縁に沿って、溝が形成されてもよい。あるいは放熱体８とステム１０の両方に、貫通孔１１の外方側開口部１１ａの縁に沿って溝が形成されてもよい。

また、上記実施例１では、切欠き部２８は、貫通孔１１の外方側開口部１１ａの縁に沿って、ステム１０側に形成されているが、これに限らず、放熱体８側に形成されてもよい。あるいは、放熱体８とステム１０との両方に、貫通孔１１の外方側開口部１１ａの縁に沿って、切欠き部が形成されてもよい。

さらに上記実施例１では、放熱体８にストッパ２６が形成され、ステム１０に座ぐり状の凹部２７が形成され、ステム１０に貫通される放熱体８の貫通方向への動きが制限している。しかしこれに限らず、ステム１０にストッパを設けても良い。また、ストッパは、上記実施例１の形状に限られない。

上記実施例１において、パイプ１８を用いた真空引きに替えて、パイプ１８を通じてドライ窒素等の不活性ガスを充填させるガス置換を行ってもよい。気密封止パッケージ１内の結露を防止することができるからである。

次に、実施例２について図５を参照して説明する。図５は、放熱体４３とステム４１との要部拡大断面図である。実施例２と実施例１とでは、放熱体とステムとを接合する構造が異なる。

ステム４１には貫通孔４２が設けられ、貫通孔４２には、放熱体４３が配置されている。このステム４１の貫通孔４２内面と放熱体４３との間には、所定の間隙が設けられる。この間隙は、接合時に与えられる熱によって放熱体４３及びステム４１が膨張する変形量を考慮して設定される。この間隙に、ロウ付け用のロウ４５が配置されロウ付けされることにより、ステム４１と放熱体４３とが気密に接合されている。ロウ４５の素材は実施例１のロウの素材と同様でよい。

このようにしてステム４１と放熱体４３とを接合すれば、ロウ付けによる接合時に発生する熱によってステム４１及び放熱体４３に熱膨張による変形が生じ、ステム４１と放熱体４３との間で作用しあう力が発生しても、ロウ４５の弾性によってこの力は吸収される。そのため、ステム４１又は放熱体４３におけるクラック、歪み等の発生を防止することができる。また、貫通孔４２の全面でロウ付けすることもでき、接合面積を大きくしてクラック、歪み等の発生を防止することができる。

次に、実施例３について図６を参照して説明する。図６は、放熱体４９とステム４７との要部拡大断面図である。実施例３と実施例１とでは、放熱体とステムとを接合する構造が異なる。

ステム４７には貫通孔４８が設けられている。また、放熱体４９の周面には段差部４９ａが形成され、放熱体４９の外方側の幅が狭くなっている。そして、この段差部４９ａにステム４７の内方側平面に当接するように、放熱体４９がステム４７に貫通されている。ステム４７の貫通孔４８内面と放熱体４９との間には、所定の間隙が設けられている。この間隙に、ロウ付け用のロウ５１が配置されロウ付けされることにより、ステム４７と放熱体４９とが接合されている。ロウ５１の素材は実施例１のロウの素材と同様でよい。

次に、ステム４７と放熱体４９の組立手順について説明する。ステム４７の外方側開口部を上にして、ステム４７の貫通孔４８に放熱体４９を通すと、放熱体４９の段差部４９ａにステム４７の内方側平面が当接し、ステム４７と放熱体４９とが位置決めされる。そして、貫通孔４８と放熱体４９との間の間隙に、ロウ付用のロウ５１を配置しロウ付けする。すると、ステム４７と放熱体４９とが気密に接合される。ロウ付けする際、放熱体４９やステム４７が熱により膨張変形し、放熱体４９とステム４７との間で作用しあう力が発生しても、ロウ５１の弾性によりその力を吸収することができる。

以上のように、放熱体４９の段差部４９ａがステム４７の内方側平面に当接させて、容易に位置決めすることができる。また、ステム４７の貫通孔４７ａ内面と放熱体４９との間の間隙に、外方側からロウ５１を注入することができ、しかもロウ５１の流れ落ちを防止することができる。

以上、本発明の好適な実施例３について説明したが、本発明は上記本実施例３に限定されない。例えば、上記実施例１では、ロウ付けにより放熱体４９とステム４７とを接合したが、溶接により接合しても良い。溶接方法としては、プラズマ溶接、レーザー溶接、抵抗溶接が例示される。

次に、実施例４について図７を参照して説明する。図７は、放熱体５７とステム５３との要部拡大断面図である。実施例４と実施例１とでは、放熱体とステムとを接合する構造が異なる。

ステム５３には貫通孔５４が設けられている。貫通孔５４の外方側の縁には、その縁に沿って、ベローズ状の突縁部５６が外方側平面５３ｃに対して平行に延在している。また、放熱体５７の周面には段差部５７ａが形成されており、放熱体５７の外方側が段差の分だけ細くなっている。そして、突縁部５６は、放熱体５７の段差部５７ａの平面部に当接するようにして、放熱体５７がステム５３に貫通されている。突縁部５６と段差部５７ａとは、ロウ付け又は溶接によって接続される。

次に、ステム５３と放熱体５７の組立について説明する。ステム５３の外方側開口部を上にして、ステム５３の貫通孔５４に放熱体５７を通すと、放熱体５７の段差部５７ａとステム５３のベローズ状の突縁部５６とが当接され、ステム５３と放熱体５７とが位置決めされる。そして、突縁部５６と段差部５７ａとは、ロウ付け又は溶接によって接続される。ロウの素材、溶接方法については、上記実施例１，３と同様でよい。

このように、放熱体５７とステム５３とは、ベローズ状の突縁部５６を介して接合されるため、ロウ付け時又は溶接時に発生する熱によってステム５３及び放熱体５７に熱膨張変形が生じ、ステム５３と放熱体５７との間に力が発生しても、ベローズ状の突縁部５６が縮むように変形することで、その力は吸収される。そのため、ステム５３又は放熱体５５におけるクラック、歪み等の発生を防止することができる。

次に、実施例５について図８を参照して説明する。図８は、放熱体６２とステム５９との要部拡大断面図である。実施例５と実施例１とでは、放熱体とステムとを接合する構造が異なる。

ステム５９には貫通孔６０が設けられている。ステム５９において貫通孔６０の外方側の縁には、その縁に沿って、突縁部６１が貫通孔６０側斜め下方に突出している。また、放熱体６２の外方側の縁にも、その縁に沿って突縁部６３が突縁部６１側斜め下方に突出している。そして、突縁部６１の先端と突縁部６３の先端とがロウ付け又は溶接により接続されることで、ステム５９と放熱体６２とが気密に接合される。ロウの素材、溶接方法については、上記実施例１，３と同様でよい。

次に、ステム５９と放熱体６２の組立について説明する。ステム５９の外方側開口部を上にして、ステム５９の貫通孔６０に放熱体６２を通し、突縁部６１と突縁部６３とを当接させる。この当接部分に沿ってロウ付け又は溶接を行い、ステム５９と放熱体６２とを接合させる。

このように、ステム５９と放熱体６２とは、突縁部６１，６３を介して接合されているため、ロウ付け時又は溶接時に発生する熱によってステム５９及び放熱体６２に熱膨張変形が生じ、ステム５９と放熱体６２との間で力が発生しても、突縁部６１，６３が変形することで、その力が吸収される。そのため、ステム５９又は放熱体６２におけるクラック、歪み等の発生を防止することができる。

実施例１における気密封止パッケージの構成を示す断面図である。 実施例１における気密封止パッケージの構成を示す分解斜視図である。 実施例１における気密封止パッケージのステムの外方側から見た底面図である。 実施例１における気密封止パッケージの放熱体とステムとの要部概略拡大断面図である。 実施例２における気密封止パッケージの放熱体とステムとの要部拡大断面図である。 実施例３における気密封止パッケージの放熱体とステムとの要部拡大断面図である。 実施例４における気密封止パッケージの放熱体とステムとの要部拡大断面図である。 実施例５における気密封止パッケージの放熱体とステムとの要部拡大断面図である。

符号の説明

１…気密封止パッケージ、
２…固体撮像素子、
５…ペルチェ素子、
８…放熱体、
１０…ステム、
２０…キャップ。

Claims (7)

1. 半導体光素子と、前記半導体光素子を冷却するための冷却素子とを気密に収容する気密封止パッケージであって、
   貫通孔を有するベースと、
   前記貫通孔内に配置され、前記冷却素子と熱的に接続される放熱体と、
   前記半導体光素子及び前記冷却素子を覆い、開口部が前記ベースに気密に取り付けられているカバーとを備え、
   前記放熱体及び前記ベースの少なくとも一方には、前記貫通孔の外方側開口部の縁に沿って溝が形成され、
   前記放熱体及び前記ベースの少なくとも一方には、前記貫通孔の貫通方向の動きを制限するストッパが前記外方側開口部の縁に沿って形成され、
   前記貫通方向において、前記溝の深さは、前記ストッパの長さよりも大きくなっており、
   前記放熱体と前記ベースとは、前記ストッパに沿ってロウ付け用のロウが配置されることにより気密に接合されていることを特徴とする気密封止パッケージ。
2. 前記放熱体及び前記ベースの少なくとも一方には、前記外方側開口部の縁に沿って切欠き部が形成され、
   前記貫通方向において、前記溝の深さは、前記切欠き部の長さよりも大きくなっており、
   前記放熱体と前記ベースとは、前記切欠き部に前記ロウが配置されることにより気密に接合されていることを特徴とする請求項１に記載の気密封止パッケージ。
3. 前記放熱体と前記貫通孔の内面との間には所定の間隙が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の気密封止パッケージ。
4. 前記放熱体の外方側端面は、前記ベースの外方側端面から突出しており、前記放熱体の熱伝達率は、前記ベースの熱伝達率よりも高いことを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか一項に記載の気密封止パッケージ。
5. 前記半導体光素子にはねじ挿通孔が形成され、
   前記ベースには前記ねじ挿通孔と対向する位置にねじ穴が形成されており、
   対向する前記ねじ挿通孔と前記ねじ穴とにねじが嵌められ、前記半導体光素子、前記冷却素子、前記放熱体及び前記ベースが互いに固定されていることを特徴とする請求項１〜４のうちいずれか一項に記載の気密封止パッケージ。
6. 前記カバーの開口部には第１のフランジが形成され、
   前記ベースには、前記カバーの前記開口部内面に嵌合する嵌合部と、前記第１のフランジが当接する第２のフランジとが形成されており、
   前記第１のフランジと前記第２のフランジとが気密に接合されていることを特徴とする請求項１〜５のうちいずれか一項に記載の気密封止パッケージ。
7. 前記第１のフランジと前記第２のフランジとはパルス駆動によるプラズマ溶接にて接合されていることを特徴とする請求項６に記載の気密封止パッケージ。
   

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