JP4497762B2

JP4497762B2 - Optical semiconductor element storage package and optical semiconductor device

Info

Publication number: JP4497762B2
Application number: JP2001224636A
Authority: JP
Inventors: 晃一内本; 絵美小磯
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2001-07-25
Filing date: 2001-07-25
Publication date: 2010-07-07
Anticipated expiration: 2021-07-25
Also published as: JP2003037247A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光半導体素子を収納するための光半導体素子収納用パッケージに関し、特に光半導体素子収納用パッケージに設けられる入出力端子における熱電冷却素子のリード線の接続部を改善したものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、マイクロ波帯やミリ波帯等の高周波信号を用いる半導体レーザ（ＬＤ），フォトダイオード（ＰＤ）等の光半導体素子を収納するための光半導体素子収納用パッケージ（以下、光半導体パッケージという）を図４〜図６に示す。同図において、１０１は基体、１０２は枠体、１０３は蓋体、１０４は光半導体素子、１０７は入出力端子を示す。これら基体１０１、枠体１０２、蓋体１０３、入出力端子１０７とで、光半導体素子１０４を光半導体パッケージ内に収容する容器が基本的に構成される。
【０００３】
基体１０１は、上側主面に光半導体素子１０４を載置する載置部１０１ａを有し、載置部１０１ａには光半導体素子１０４が熱電冷却素子１０５を間に介して金（Ａｕ）−シリコン（Ｓｉ）ロウ材等の接着剤により接着固定されるものであり、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。
【０００４】
枠体１０２は、基体１０１の上側主面に載置部１０１ａを囲繞するように銀ロウ等のロウ材で接合され、側部に入出力端子１０７を嵌着する取付部１０２ａが形成されたものであり、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金やＦｅ−Ｎｉ合金等の金属材料から成る。
【０００５】
入出力端子１０７は、アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃），窒化アルミニウム（ＡｌＮ），ムライト（３Ａｌ₂Ｏ₃・２ＳｉＯ₂）等のセラミックスから成り、枠体１０２の内外に突出する平板部１０７ａの突出部１１７ａ，１１７ｂと枠体１０２に嵌着される立壁部１０７ｂとを有している。また、光半導体パッケージの内外を導通するようにモリブデン（Ｍｏ）−マンガン（Ｍｎ），Ｗ等から成る金属ペーストを焼結したメタライズ配線層１１２が平板部１０７ａの上面に被着されて光半導体素子１０４と外部電気回路基板とを電気的に接続する。また、入出力端子１０７は、枠体１０２を貫通してまたは切り欠いて形成された取付部１０２ａに銀ロウ等のロウ材で嵌着される。
【０００６】
その入出力端子１０７の熱電冷却素子１０５のリード線１１５の接続部は、図５のように、入出力端子１０７のメタライズ配線層１１２上の枠体１０２内側の部位に、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金やＦｅ−Ｎｉ合金等の金属から成る金属端子１０６がその一端を入出力端子１０７から内側に突出するようにして銀ロウ等のロウ材を介して接合されている。これにより、金属端子１０６にリード線１１５を接続することにより隣接するメタライズ配線層１１２間に短絡を発生させることなく溶接または半田等により容易に接続することができ、その結果、内部に収容する熱電冷却素子１０５および光半導体素子１０４を常に正常かつ安定に作動させ得るものが提案されている（特開平１１−２１４５９７号公報参照）。
【０００７】
リード端子１１６は、入出力端子１０７のメタライズ配線層１１２に銀ロウ等のロウ材を介して接合され、外部電気回路と入出力端子１０７との高周波信号の入出力を行うものであり、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等の金属材料から成る。また、シールリング１０８は、枠体１０２の上面に銀ロウ等のロウ材で接合され入出力端子１０７を上方より挟持するとともに、上面に蓋体１０３をシーム溶接等により接合するための接合媒体として機能する。
【０００８】
光ファイバ固定部材１０９は、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金やＦｅ−Ｎｉ合金等の金属から成り、例えばＦｅ−Ｎｉ合金のインゴット（塊）をプレス加工により所定の筒状に製作される。この光ファイバ固定部材１０９は、光ファイバ１１０を挿通可能な貫通孔を有する筒体であり、枠体１０２内側の端部がサファイアやガラス等の透光性材料から成る窓部材１１１で塞がれており、外側端部から光ファイバ１１０の一端が挿通固定される。また、光ファイバ１１０は、その外側端部に金属製フランジ１１０ａをＹＡＧレーザ溶接法等で光ファイバ固定部材１０９に溶接することにより枠体１０２に固定される。これにより、光ファイバ１１０を介して内部に収容する光半導体素子１０４と外部との光信号の授受が可能となる。
【０００９】
また、メタライズ配線層１１２の枠体１０２外側の部位には、外部電気回路との高周波信号の入出力を行うために、導電性を有するＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等の金属材料から成るリード端子１１６が銀ロウ等のロウ材で接合されるとともに、枠体１０２内側の部位には、光半導体素子１０４と電気的に接続するためのボンディングワイヤ１１４が接合される。
【００１０】
そして、基体１０１の載置部１０１ａに光半導体素子１０４が熱電冷却素子１０５を間に介して接着固定され、光半導体素子１０４の電極をボンディングワイヤ１１４を介してメタライズ配線層１１２に接続させるとともに、熱電冷却素子１０５の電極に接続されたリード線１１５をメタライズ配線層１１２に半田を介して電気的に接続する。次に、枠体１０２の上面に蓋体１０３を接合させ、基体１０１と枠体１０２と入出力端子１０７とシールリング１０８と蓋体１０３とから成る容器内部に、光半導体素子１０４及び熱電冷却素子１０５を気密に収容する。最後に、枠体１０２の光ファイバ固定部材１０９に光ファイバ１１０の一端を挿通させるとともに、これを半田等の接着剤やレーザ溶接によって接合させ、光ファイバ１１０を枠体１０２に固定することによって、最終製品としての光半導体装置となる。そして、光ファイバ１１０を介して内部に収容する光半導体素素子１０４と外部との光信号の授受が可能となる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特開平１１−２１４５９７号公報に記載された光半導体パッケージにおいては、熱電冷却素子１０５のリード線１１５を金属端子１０６の先端に押さえつけて、リード線１１５を半田付けまたは溶接する際に、金属端子１０６の先端が上下に動いてしまいリード線１１５を定位置で接合することが困難であった。その結果、リード線１１５と金属端子１０６間での接続の信頼性が低下し、導通不良が発生して熱電冷却素子１０５の冷却機能が働かなくなり、光半導体素子１０４を正常に作動させることができなくなる場合があった。
【００１２】
また、入出力端子１０７の平板部１０７ａから枠体１０２の内側に突出している金属端子１０６自体は、熱電冷却素子１０５や光半導体素子１０４を実装する際、障害物となり作業性が低下する場合があった。さらに、金属端子１０６が障害物となるため、熱電冷却素子１０５自体を大きくすることができず冷却能力が低下し、光半導体素子１０４の長期信頼性の低下につながる場合があった。光半導体素子１０４、入出力端子１０７の平板部１０７ａの幅を小さくしたりして熱電冷却素子１０５自体を大きくして冷却する構成を採り得るが、その場合、光半導体パッケージの大型化やリード線１１５と金属端子１０６間での接続強度が低下し導通不良等が発生する場合があった。
【００１３】
さらに、板状の金属端子１０６の代わりに棒状の接続端子を立設し、その棒状部にリード線１１５を巻き付けてロウ付けする構成も採り得るが、その場合リード線１１５の巻き付け作業が煩雑なうえ、製品毎で一様な巻き付けが困難であり、巻き付けられたリード線１１５へのロウ材の濡れ具合や体積が不均一になり易い。そのため、製造の作業性が悪く歩留まりが低下するとともに、棒状の接続端子部で電気抵抗等の特性が製品によって変化し易くなるという問題点があった。
【００１４】
従って、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、熱電冷却素子のリード線をメタライズ配線層にロウ付けされた金属片に確実に接続することができ、その結果、内部に収容する熱電冷却素子および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である。また、リード線のメタライズ配線層への接続作業が簡易化され、接続部での電気抵抗等の特性が製品によって一定したものとすることである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明の光半導体パッケージは、上側主面に光半導体素子が熱電冷却素子を介して載置される載置部を有する基体と、前記上側主面に前記載置部を囲繞するように取着された金属製の枠体と、該枠体を貫通してまたは切り欠いて形成された入出力端子の取付部と、上面の一辺側から対向する他辺側にかけて形成された複数のメタライズ配線層を有する誘電体から成る平板部および該平板部の上面に前記複数のメタライズ配線層を間に挟んで接合された誘電体から成る立壁部から構成され、前記取付部に嵌着された入出力端子とを具備した光半導体素子収納用パッケージにおいて、前記平板部の上面の前記枠体内側の部位に、前記一辺側の端面に開口を有するように切り欠かれて成り、かつ前記平板部の上面側からみた開口の幅が前記一辺側より前記枠体側で大きくなっている切欠き部が設けられており、該切欠き部の底面に前記メタライズ配線層に接続されたメタライズ層が形成されているとともに略同形状の金属片が前記切欠き部に嵌着されて前記メタライズ層にロウ付けされていることを特徴とする。
【００１６】
本発明は、上記の構成により、熱電冷却素子のリード線を金属片上に半田付けまたは溶接するときに、リード線を金属片に押さえつけた際に、金属片が上下動することがなくなることから、リード線を容易に接続できる。そのため、熱電冷却素子のリード線と金属片との間での接続信頼性が向上し、熱電冷却素子の冷却機能が良好に働くことから、光半導体素子を正常に作動させることができる。
【００１７】
さらに、入出力端子の平板部上にある金属片は、平板部から枠体内側に突出していないため、熱電冷却素子等を実装する際の障害物とはならず作業性が向上する。また、光半導体パッケージを大きくしたり、入出力端子の平板部の突出幅を小さくせずに熱電冷却素子自体を大きくすることができるので、冷却能力が向上し、光半導体素子の長期信頼性を向上させることができる。さらに、金属片の上面におけるリード線を接続するための半田等のロウ材の濡れ具合や体積は製品毎で均一化されるので、その接続部での電気抵抗等の特性が製品毎に一定化されるという作用効果も有する。
【００１８】
また、切欠き部は平板部の上面側からみた開口の幅が一辺側より枠体側で大きくなっていることから、平板部と金属片を接続する際の位置決めおよび金属片の嵌合が容易になり、金属片の嵌め込みの作業性が向上する。また、金属片に熱電冷却素子のリード線を接続する際にも、金属片の位置が製品毎に固定されているので、リード線の接続位置のばらつきも抑えることができる。
【００１９】
本発明において、好ましくは、前記金属片は、その上面に前記一辺側の端面に開口を有する溝が形成されているとともに、下面側で横断面における外形形状が小さくなっていることを特徴とする。
【００２０】
本発明は、上記の構成により、金属片と熱電冷却素子のリード線を接続する際には、リード線の接続位置が常に一定の位置になるので、リード線を取り付ける際の位置決めが容易にできるとともにリード線の接続位置のばらつきを確実に抑えることができる。さらに、金属片の下面側で横断面における外形形状が小さくなっていることで、金属片の下側と切欠き部の内面との間の隙間にロウ材のフィレットを形成することが可能となり、接続強度をさらに強化できる。
【００２１】
本発明の光半導体装置は、上記本発明の光半導体パッケージと、前記載置部に載置された前記熱電冷却素子と、前記熱電冷却素子の上面に載置され前記入出力端子に電気的に接続された光半導体素子と、前記枠体の上面に接合された蓋体とを具備したことを特徴とする。
【００２２】
本発明は、上記の構成により、上記本発明特有の作用効果を有する光半導体パッケージを用いた信頼性の高い光半導体装置を提供できる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
本発明の光半導体パッケージについて以下に詳細に説明する。図１は本発明の光半導体パッケージについて実施の形態の例を示す断面図であり、図２は図１の斜視図を示し、図３，図７は図２の入出力端子を示し、図３の（ａ）は金属片周辺の部分拡大斜視図、（ｂ）は金属片と金属片を載置する前の切欠き部周辺の部分拡大斜視図である。図１において、１は基体、２は枠体、３は蓋体、７は入出力端子、８はシールリングであり、これらで光半導体素子４を内部に収容するための容器が主に構成される。
【００２４】
本発明の基体１は、その上側主面にＩＣ，ＬＳＩ，半導体レーザ（ＬＤ），フォトダイオード（ＰＤ）等の光半導体素子４が熱電冷却素子５を間に介して載置するための載置部１ａを有している。この基体１は、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金，Ｃｕ−Ｗ等の金属材料や、アルミナ，窒化アルミニウム，ムライト等のセラミックスから成る。金属材料から成る場合、例えば、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金のインゴット（塊）に圧延加工や打ち抜き加工等の従来周知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。一方、セラミックスから成る場合、その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セラミックグリーンシートと成し、しかる後、セラミックグリーンシートに適当な打ち抜き加工を施し、これを複数枚積層し焼成することによって作製される。
【００２５】
なお、基体１が金属材料から成る場合、その表面に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０．５〜９μｍのＮｉ層と厚さ０．５〜５μｍのＡｕ層を順次メッキ法により被着しておくのがよく、基体１が酸化腐蝕するのを有効に防止できるとともに、基体１の上側主面の載置部１ａに光半導体素子４を熱電冷却素子５を間に介して強固に接着固定することができる。一方、基体１がセラミックスから成る場合、光半導体素子４を熱電冷却素子５を間に介して載置する載置部１ａに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０．５〜９μｍのＮｉ層と厚さ０．５〜５μｍのＡｕ層を順次メッキ法により被着しておくのがよく、基体１の上側主面の載置部１ａに光半導体素子４を熱電冷却素子５を間に介して強固に接着固定することができる。
【００２６】
枠体２は、基体１の上側主面に載置部１ａを囲繞するように取着され、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金やＦｅ−Ｎｉ合金等の金属材料から成る。例えば、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金のインゴットをプレス加工により所定の枠状となすことによって製作される。また、枠体２には、内部に収容する光半導体素子４との間で光信号を授受するための光ファイバ１０が挿通固定される筒状の光ファイバ固定部材９が、枠体２を貫通して銀ロウ等のロウ材を介して接合される。
【００２７】
入出力端子７は、基体１，枠体２に熱膨張係数が近似するアルミナセラミックス等のセラミックスから成り、枠体２の内外に突出する平板部７ａの突出部１７ａ，１７ｂと枠体２に嵌着される立壁部７ｂとを有している。また、光半導体パッケージの内外を導通するようにＭｏ−Ｍｎ，Ｗ等から成る金属ペーストを焼結したメタライズ配線層１２が平板部７ａ上面に被着されて、光半導体素子４と外部電気回路基板とを電気的に接続する。この入出力端子７は、枠体２を貫通してまたは切り欠いて形成された取付部２ａに銀ロウ等のロウ材で嵌着される。
【００２８】
本発明において、図３に示すように、入出力端子７の平板部７ａの上面の枠体２内側の部位に、平板部７ａの上面の一辺側の端面に開口を有するように切り欠かれて成り、かつ平板部７ａの上面側からみた開口の幅が一辺側より枠体２側で大きくなっている切欠き部１８が設けられている。切欠き部１８の底面にメタライズ配線層１２に接続されたメタライズ層１３が形成されているとともに略同形状の金属片６が切欠き部１８に嵌着されてメタライズ層１３にロウ付けされている。なお、平板部７ａは多層構成のセラミックス等の誘電体から成り、７ｈは切欠き部１８が形成された平板部７ａの上層部、７ｉは切欠き部１８より下側の平板部７ａの下層部である。
【００２９】
本発明の金属片６は、熱電冷却素子５のリード線１５を電気的に接続するためのものである。図３においては、切欠き部１８の平板部７ａの上面側からみた開口の幅が一辺側より枠体２側で大きくなっているため、金属片６が容易に嵌着できるようになっているとともに、金属片６が平板部７ａの側面から枠体２内側に飛び出すのを防ぐことができる。
【００３０】
上記のような構成により、熱電冷却素子５のリード線１５を金属片６上に半田付けや溶接で接合するとき、リード線１５を金属片６に押さえつけた際に、金属片６が上下動することがなくなることから、リード線１５を容易に接続できる。そのため、熱電冷却素子５のリード線１５と金属片６との接続信頼性が向上し熱電冷却素子５の冷却機能が良好に働くことから、光半導体素子４を正常に作動させることができる。
【００３１】
また、金属片６は入出力端子７の平板部７ａの側面から枠体内側に突出していないため、熱電冷却素子５および光半導体素子４を実装する際の障害物とはならず作業性が向上する。さらに、光半導体パッケージを大きくしたり、入出力端子７の平板部７ａの突出幅を小さくせずに熱電冷却素子５自体を大きくすることができるので冷却能力が向上する。その結果、光半導体素子４を一定温度に冷却できる環境温度をより高く設定できるとともに、同一環境温度において、光半導体素子４をより低い温度設定で冷却可能となり、光半導体素子４の長期信頼性を向上させ得る。
【００３２】
また、より好ましくは、図３のように切欠き部１８の平板部７ａの上面側からみた開口の形状および金属片６を略Ｔ字型に形成し、そのＴ字型の左右両端を円弧状（Ｒをつけた形状）にすることがよい。この構成により、金属片６の膨大部が切欠き部１８の膨大部にひっかかり、金属片６が切欠き部１８から枠体２内側に飛び出そうとするのを防ぐことができ、確実に枠体２内側の空間を確保することができる。また、金属片６の膨大部の左右両端を円弧状にするのに合わせて、切欠き部１８の膨大部の左右両端を円弧状にすることで、平板部７ａへの応力を緩和し切欠き部１８の膨大部の左右両端からのクラック発生を防止できる。
【００３３】
図３では、切欠き部１８の平板部７ａの上面側からみた開口の形状および金属片６の平面視形状を略Ｔ字型にしているが、この他略逆三角形状、略逆台形状、略菱形、略十字状等にすることもできる。この場合、左右両端（略十字状の場合上端も含む）を円弧状にすることが上記の理由で好ましい。
【００３４】
また、金属片６と、平板部７ａの枠体２外側の突出部１７ｂのメタライズ配線層１２上に接続されたリード端子１６とは、切欠き部１８の底面にメタライズ配線層１２に接続されたメタライズ層１３を形成することにより、電気的に接続される。この構成により、平板部７ａの枠体２内側の突出部１７ａにおいて切欠き部１８の平板部７ａの上面側からみた開口の幅が枠体２側で大きくなっており、切欠き部１８と隣接するメタライズ配線層１２との間隔が小さくなっても、切欠き部１８の内側面によってメタライズ層１３と隣接したメタライズ配線層１２との間の短絡を防ぐことができる。また、金属片６を大きくできるためリード線１５の実装面積を広くすることができる。
【００３５】
この金属片６はＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金やＦｅ−Ｎｉ合金等から成るのが良く、この場合リード線１５を金属片６に容易に溶接することができる。従って、溶接に手間取って隣接するメタライズ配線層１２間で短絡を発生させるようなことなく、リード線１５を電気的に接続することができる。
【００３６】
また、切欠き部１８の深さは０．２〜０．４ｍｍがよい。０．２ｍｍ未満の場合、浅すぎて金属片６をしっかり嵌合し固定することができず、金属片６が外れる場合がある。また、０．４ｍｍを超える場合、平板部７ａを作製するためのセラミックグリーンシートを２層以上打ち抜いて切欠き部１８を形成しなければならない場合があり、セラミックグリーンシートを積層した際の積層ずれにより、切欠き部１８を所定の形状に形成できない場合がある。
【００３７】
金属片６の厚さは０．２５〜１ｍｍとするのが好ましい。０．２５ｍｍ未満だと、リード線１５を金属片６に溶接する際に発生する熱が入出力端子７に早く伝わり吸収されるため、溶接作業が困難になる。また、金属片６が薄すぎるため、切欠き部１８に金属片６を嵌着した際にロウ材が金属片６上面に這い上がってしまい、金属片６とリード線１５を溶接する際にロウ材が支障となりリード線１５が強固に接続できない場合がある。また、１ｍｍを超えると、プレス加工による金属片６の作製が困難となり、切削加工で作製せざるを得なくなる。すると、加工コストの上昇につながるという問題点がある。
【００３８】
また図３（ａ）に示すように、金属片６の一辺側の端面（枠体２内側に露出した端面）は平板部７ａの端面より内側に後退し引っ込んで位置しているのがよく、金属片６の一辺側の端面と平板部７ａの端面との距離Ｘを０．２〜０．５ｍｍとするのが好ましい。この範囲内にすることで、切欠き部１８に金属片６を嵌着する際に、はみ出したロウ材が距離Ｘによる隙間に流れ込むことによって、金属片６上面への這い上がりを抑えることができる。０．２ｍｍ未満だと、切欠き部１８に金属片６を嵌着しロウ付けした際にロウ材が金属片６上面に這い上がってしまい、金属片６とリード線１５を溶接する際にロウ材が支障となりリード線１５を強固に接続できない場合がある。また、０．５ｍｍを超えると、切欠き部１８が大きくなって入出力端子７自体が大きくなり、光半導体パッケージの大型重量化につながり易くなる。
【００３９】
さらに、好ましくは図７のように、金属片は、その上面に一辺側の端面に開口を有する溝１９が形成されているとともに、下面側で横断面における外形形状が小さくなっていることがよい。この構成により、切欠き部１８に金属片６を嵌着する際の位置決めおよび金属片６の嵌合が容易になり、金属片の嵌め込みの作業性が向上する。また、金属片６と熱電冷却素子５のリード線１５を接続する際には、リード線１５の接続位置が常に一定の位置になるので、リード線１５を取り付ける際の位置決めが容易にできるとともにリード線１５の接続位置のばらつきも確実に抑えることができる。さらに金属片６の下面側で横断面における外形形状が小さくなっていることで、金属片６の下面側と切欠き部１８の内面との隙間にロウ材のフィレットを形成することが可能となり、接続強度をさらに強化できる。
【００４０】
溝１９の深さは、金属片６の厚さをＺとした場合に０．１Ｚ〜０．６Ｚとするのが好ましい。０．１Ｚ未満だと、溝１９とリード線１５との接触面積が小さくなりリード線１５の固定が困難になり、０．６Ｚを超えると、リード線１５を金属片６に溶接する際に発生する熱が入出力端子７に早く伝わり吸収されるため、溶接作業が困難になる。
【００４１】
かくして、本発明は、入出力端子の平板部の上面の枠体内側の部位に、一辺側の端面に開口を有するように切り欠かれて成り、かつ平板部の上面側からみた開口の幅が一辺側より枠体側で大きくなっている切欠き部が設けられており、切欠き部の底面にメタライズ配線層に接続されたメタライズ層が形成されているとともに略同形状の金属片が切欠き部に嵌着されてメタライズ層にロウ付けされていることにより、リード線を金属片上に溶接するためにリード線を金属片に押さえつけた際に、金属片が上下動することがなくなり、リード線を容易に接続できる。そのため、リード線と金属片との間での接続性が向上し熱電冷却素子の冷却機能が良好に働くことから、光半導体素子を正常に作動させることができる。
【００４２】
さらに、入出力端子のメタライズ配線層の端から金属片が枠体内側に突出しないため、熱電冷却素子等を実装する際の障害物とはならず作業性が向上する。また、光半導体パッケージを大きくしたり、入出力端子の平板部の突出幅を小さくせずに熱電冷却素子自体を大きくすることができるので、冷却能力が向上し光半導体素子の長期信頼性が向上する。さらに、金属片の上面におけるリード線を接続するための半田等のロウ材の濡れ具合や体積は製品毎で均一化されるので、その接続部での電気抵抗等の特性が製品毎に一定化されるという作用効果も有する。
【００４３】
また、切欠き部の平板部の上面側からみた開口の幅が一辺側より枠体側で大きくなっていることにより、平板部と金属片を接続する際の位置決めおよび金属片の嵌合が容易になり、金属片の嵌め込みの作業性が向上する。また、金属片に熱電冷却素子のリード線を接続する際にも、金属片の位置が製品毎に固定されているので、リード線の接続位置のばらつきも抑えることができる。
【００４４】
また好ましくは、金属片は、その上面に一辺側の端面に開口を有するように溝が形成されているとともに、下面側で横断面における外形形状が小さくなっていることにより、金属片と熱電冷却素子のリード線を接続する際に、リード線の接続位置が常に一定の位置になるので、リード線を取り付ける際の位置決めが容易にできるとともにリード線の接続位置のばらつきも確実に抑えることができる。
【００４５】
本発明の光半導体装置は、本発明の光半導体パッケージと、載置部に載置された熱電冷却素子と、熱電冷却素子の上面に載置され入出力端子に電気的に接続された光半導体素子と、枠体の上面に接合された蓋体とを具備したことにより、上記本発明の作用効果を有する光半導体パッケージを用いた信頼性の高いものとなる。この光半導体装置において、光ファイバは光半導体装置が外部電気回路基板等に搭載された後に設けることもでき、または製品としての光半導体装置自体に設けておくこともできる。
【００４６】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば種々の変更は可能である。
【００４７】
【発明の効果】
本発明は、入出力端子の平板部の上面の枠体内側の部位に、一辺側の端面に開口を有するように切り欠かれて成り、かつ平板部の上面側からみた開口の幅が一辺側より枠体側で大きくなっている切欠き部が設けられており、切欠き部の底面にメタライズ配線層に接続されたメタライズ層が形成されているとともに略同形状の金属片が切欠き部に嵌着されてメタライズ層にロウ付けされていることにより、熱電冷却素子のリード線を金属片上に半田付けまたは溶接するときに、リード線を金属片に押さえつけた際に、金属片が上下動することがなくなることから、リード線を容易に接続できる。そのため、熱電冷却素子のリード線と金属片との間での接続信頼性が向上し、熱電冷却素子の冷却機能が良好に働くことから、光半導体素子を正常に作動させることができる。
【００４８】
さらに、入出力端子の平板部上にある金属片は、平板部から枠体内側に突出していないため、熱電冷却素子等を実装する際の障害物とはならず作業性が向上する。また、光半導体パッケージを大きくしたり、入出力端子の平板部の突出幅を小さくせずに熱電冷却素子自体を大きくすることができるので、冷却能力が向上し、光半導体素子の長期信頼性を向上させることができる。さらに、金属片の上面におけるリード線を接続するための半田等のロウ材の濡れ具合や体積は製品毎で均一化されるので、その接続部での電気抵抗等の特性が製品毎に一定化されるという作用効果も有する。
【００４９】
また、切欠き部は平板部の上面側からみた開口の幅が一辺側より枠体側で大きくなっていることから、平板部と金属片を接続する際の位置決めおよび金属片の嵌合が容易になり、金属片の嵌め込みの作業性が向上する。また、金属片に熱電冷却素子のリード線を接続する際にも、金属片の位置が製品毎に固定されているので、リード線の接続位置のばらつきも抑えることができる。
【００５０】
本発明は、好ましくは金属片は、その上面に一辺側の端面に開口を有する溝が形成されているとともに、下面側で横断面における外形形状が小さくなっていることにより、金属片と熱電冷却素子のリード線を接続する際には、リード線の接続位置が常に一定の位置になるので、リード線を取り付ける際の位置決めが容易にできるとともにリード線の接続位置のばらつきを確実に抑えることができる。さらに、金属片の下面側で横断面における外形形状が小さくなっていることで、金属片の下面側と切欠き部の内面との間の隙間にロウ材のフィレットを形成することが可能となり、接続強度をさらに強化できる。
【００５１】
本発明の光半導体装置は、上記本発明の光半導体パッケージと、載置部に載置された熱電冷却素子と、熱電冷却素子の上面に載置され入出力端子に電気的に接続された光半導体素子と、枠体の上面に接合された蓋体とを具備したことにより、上記本発明特有の作用効果を有する光半導体パッケージを用いた信頼性の高い光半導体装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光半導体パッケージについて実施の形態の例を示す断面図である。
【図２】図１の光半導体パッケージの斜視図である。
【図３】図１の光半導体パッケージの入出力端子を示し、（ａ）は金属片周辺の部分拡大斜視図、（ｂ）は金属片および金属片を載置する前の切欠き部周辺の部分拡大斜視図である。
【図４】従来の光半導体パッケージの断面図である。
【図５】図４の光半導体パッケージの斜視図である。
【図６】図４の光半導体パッケージの入出力端子における金属端子周辺の部分拡大斜視図である。
【図７】図１の光半導体パッケージの入出力端子について実施の形態の他の例を示し、（ａ）は金属片周辺の部分拡大斜視図、（ｂ）は金属片および金属片を載置する前の切欠き部周辺の部分拡大斜視図である。
【符号の説明】
１：基体
１ａ：載置部
２：枠体
２ａ：取付部
３：蓋体
４：光半導体素子
５：熱電冷却素子
６：金属片
７：入出力端子
７ａ：平板部
７ｂ：立壁部
１２：メタライズ配線層
１３：メタライズ層
１８：切欠き部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical semiconductor element housing package for housing an optical semiconductor element, and more particularly to an improved lead wire connecting portion of a thermoelectric cooling element at an input / output terminal provided in the optical semiconductor element housing package.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, an optical semiconductor element storage package (hereinafter referred to as an optical semiconductor package) for storing an optical semiconductor element such as a semiconductor laser (LD) or a photodiode (PD) using a high frequency signal such as a microwave band or a millimeter wave band. Are shown in FIGS. In the figure, 101 is a base, 102 is a frame, 103 is a lid, 104 is an optical semiconductor element, and 107 is an input / output terminal. The base 101, the frame body 102, the lid body 103, and the input / output terminals 107 basically constitute a container for housing the optical semiconductor element 104 in the optical semiconductor package.
[0003]
The base 101 has a mounting portion 101a on which the optical semiconductor element 104 is mounted on the upper main surface, and the optical semiconductor element 104 is placed on the mounting portion 101a with gold (Au) -silicon interposed with the thermoelectric cooling element 105 interposed therebetween. It is bonded and fixed by an adhesive such as (Si) brazing material, and is made of a metal material such as iron (Fe) -nickel (Ni) -cobalt (Co) alloy or copper (Cu) -tungsten (W) alloy. .
[0004]
The frame body 102 is joined to the upper main surface of the base body 101 with a brazing material such as silver brazing so as to surround the mounting portion 101a, and a mounting portion 102a for fitting the input / output terminal 107 is formed on the side portion. And made of a metal material such as Fe-Ni-Co alloy or Fe-Ni alloy.
[0005]
The input / output terminal 107 is made of alumina (Al ₂ O _Three ), Aluminum nitride (AlN), mullite (3Al ₂ O _Three ・ 2SiO ₂ ) And the like, and has projecting portions 117 a and 117 b of the flat plate portion 107 a projecting inward and outward of the frame body 102 and a standing wall portion 107 b fitted to the frame body 102. Further, a metallized wiring layer 112 obtained by sintering a metal paste made of molybdenum (Mo) -manganese (Mn), W or the like so as to conduct between the inside and the outside of the optical semiconductor package is deposited on the upper surface of the flat plate portion 107a, and the optical semiconductor element. 104 and an external electric circuit board are electrically connected. The input / output terminal 107 is fitted with a brazing material such as silver brazing into an attachment portion 102a formed by penetrating or notching the frame body 102.
[0006]
As shown in FIG. 5, the connection portion of the lead wire 115 of the thermoelectric cooling element 105 of the input / output terminal 107 is formed in a region inside the frame body 102 on the metallized wiring layer 112 of the input / output terminal 107. And a metal terminal 106 made of a metal such as Fe—Ni alloy is joined via a brazing material such as silver brazing so that one end of the metal terminal 106 projects inward from the input / output terminal 107. Accordingly, by connecting the lead wire 115 to the metal terminal 106, it is possible to easily connect by welding or soldering without causing a short circuit between the adjacent metallized wiring layers 112. A cooling element 105 and an optical semiconductor element 104 that can always operate normally and stably have been proposed (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-214597).
[0007]
The lead terminal 116 is joined to the metallized wiring layer 112 of the input / output terminal 107 via a brazing material such as silver solder, and performs input / output of a high-frequency signal between the external electric circuit and the input / output terminal 107. It consists of metal materials, such as a Ni-Co alloy. The seal ring 108 is joined to the upper surface of the frame body 102 with a brazing material such as silver brazing, and the input / output terminal 107 is sandwiched from above, and as a joining medium for joining the lid body 103 to the upper surface by seam welding or the like. Function.
[0008]
The optical fiber fixing member 109 is made of a metal such as an Fe—Ni—Co alloy or an Fe—Ni alloy. For example, an ingot of the Fe—Ni alloy is formed into a predetermined cylindrical shape by pressing. This optical fiber fixing member 109 is a cylindrical body having a through-hole through which the optical fiber 110 can be inserted, and an end portion inside the frame body 102 is closed by a window member 111 made of a translucent material such as sapphire or glass. One end of the optical fiber 110 is inserted and fixed from the outer end. Further, the optical fiber 110 is fixed to the frame 102 by welding a metal flange 110a to the optical fiber fixing member 109 at the outer end thereof by the YAG laser welding method or the like. As a result, optical signals can be exchanged between the optical semiconductor element 104 housed inside and the outside via the optical fiber 110.
[0009]
In addition, a lead terminal 116 made of a metal material such as an Fe-Ni-Co alloy having conductivity is provided at a portion of the metallized wiring layer 112 outside the frame 102 in order to input and output a high-frequency signal with an external electric circuit. Are joined by a brazing material such as silver brazing, and a bonding wire 114 for electrical connection to the optical semiconductor element 104 is joined to a portion inside the frame 102.
[0010]
Then, the optical semiconductor element 104 is bonded and fixed to the mounting portion 101a of the base 101 via the thermoelectric cooling element 105, and the electrode of the optical semiconductor element 104 is connected to the metallized wiring layer 112 via the bonding wire 114, The lead wire 115 connected to the electrode of the thermoelectric cooling element 105 is electrically connected to the metallized wiring layer 112 via solder. Next, the lid 103 is joined to the upper surface of the frame 102, and the optical semiconductor element 104 and the thermoelectric cooling element are placed inside the container including the base 101, the frame 102, the input / output terminal 107, the seal ring 108, and the lid 103. 105 is stored in an airtight manner. Finally, one end of the optical fiber 110 is inserted into the optical fiber fixing member 109 of the frame 102, and this is joined by an adhesive such as solder or laser welding, and the optical fiber 110 is fixed to the frame 102, It becomes an optical semiconductor device as a final product. Then, optical signals can be exchanged between the optical semiconductor element 104 housed inside and the outside via the optical fiber 110.
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the optical semiconductor package described in JP-A-11-214597, when the lead wire 115 of the thermoelectric cooling element 105 is pressed against the tip of the metal terminal 106 and the lead wire 115 is soldered or welded, The tip of the metal terminal 106 moved up and down, and it was difficult to join the lead wire 115 in place. As a result, the reliability of the connection between the lead wire 115 and the metal terminal 106 is reduced, a conduction failure occurs, the cooling function of the thermoelectric cooling element 105 does not work, and the optical semiconductor element 104 can be operated normally. There was a case that disappeared.
[0012]
In addition, the metal terminal 106 protruding from the flat plate portion 107a of the input / output terminal 107 to the inside of the frame body 102 may become an obstacle when mounting the thermoelectric cooling element 105 or the optical semiconductor element 104, and workability may be reduced. there were. Furthermore, since the metal terminal 106 becomes an obstacle, the thermoelectric cooling element 105 itself cannot be enlarged, and the cooling capacity is lowered, which may lead to a decrease in long-term reliability of the optical semiconductor element 104. The optical semiconductor element 104 and the flat plate portion 107a of the input / output terminal 107 can be reduced by reducing the width of the thermoelectric cooling element 105 itself, but in this case, the optical semiconductor package can be increased in size or lead wire. In some cases, the connection strength between the terminal 115 and the metal terminal 106 is reduced, resulting in poor conduction.
[0013]
Furthermore, it is possible to adopt a configuration in which a rod-shaped connection terminal is erected in place of the plate-shaped metal terminal 106 and the lead wire 115 is wound around the rod-shaped portion and brazed, but in that case, the winding operation of the lead wire 115 is complicated. In addition, uniform winding is difficult for each product, and the degree of wetting and volume of the brazing material around the wound lead wire 115 tends to be uneven. For this reason, there are problems in that the workability of the manufacturing is poor and the yield is lowered, and the characteristics such as electric resistance are easily changed depending on the product in the rod-like connection terminal portion.
[0014]
Therefore, the present invention has been completed in view of the above problems, and its purpose is to reliably connect the lead wire of the thermoelectric cooling element to the metal piece brazed to the metallized wiring layer. It is to operate the thermoelectric cooling element and the optical semiconductor element accommodated therein normally and stably over a long period of time. Moreover, the connection work of the lead wire to the metallized wiring layer is simplified, and the characteristics such as the electrical resistance at the connection portion are made constant depending on the product.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
An optical semiconductor package of the present invention is attached so that an optical semiconductor element is mounted on an upper main surface through a thermoelectric cooling element, and a base has a mounting portion surrounding the mounting portion on the upper main surface. Metal frame body, input / output terminal mounting portion formed through or cutting out the frame body, and a plurality of metallized wiring layers formed from one side of the upper surface to the opposite side An input / output terminal comprising a flat plate portion made of a dielectric material and a standing wall portion made of a dielectric material joined to the upper surface of the flat plate portion with the plurality of metallized wiring layers interposed therebetween, and fitted to the mounting portion In the package for housing an optical semiconductor element, the upper surface of the flat plate portion is cut out at a portion of the upper surface of the flat plate portion inside the frame so as to have an opening in the end surface on the one side. The width of the opening as seen from the one side A notch portion which is enlarged on the frame body side is provided, and a metallized layer connected to the metallized wiring layer is formed on the bottom surface of the notch portion, and a metal piece having substantially the same shape is formed in the notch. The metallized layer is brazed onto the metallized layer.
[0016]
In the present invention, when the lead wire of the thermoelectric cooling element is soldered or welded onto the metal piece, the metal piece will not move up and down when the lead wire is pressed against the metal piece. Lead wires can be connected easily. Therefore, the connection reliability between the lead wire of the thermoelectric cooling element and the metal piece is improved, and the cooling function of the thermoelectric cooling element works well, so that the optical semiconductor element can be operated normally.
[0017]
Furthermore, since the metal piece on the flat plate portion of the input / output terminal does not protrude from the flat plate portion to the inside of the frame body, the metal piece does not become an obstacle when mounting a thermoelectric cooling element or the like, and the workability is improved. Also, since the thermoelectric cooling element itself can be enlarged without increasing the size of the optical semiconductor package or reducing the protruding width of the flat portion of the input / output terminals, the cooling capacity is improved and the long-term reliability of the optical semiconductor element is improved. Can be improved. In addition, the wetting condition and volume of soldering material such as solder for connecting the lead wires on the upper surface of the metal piece are made uniform for each product, so the characteristics such as electrical resistance at the connection are made constant for each product. It also has the effect of being.
[0018]
In addition, since the width of the opening seen from the upper surface side of the flat plate portion is larger on the frame body side than one side, positioning and fitting of the metal piece are easy when the flat plate portion and the metal piece are connected. Thus, workability for fitting the metal piece is improved. Also, when the lead wire of the thermoelectric cooling element is connected to the metal piece, since the position of the metal piece is fixed for each product, the variation in the connection position of the lead wire can be suppressed.
[0019]
In the present invention, preferably, the metal piece has an upper surface formed with a groove having an opening on the end surface on the one side, and has a smaller outer shape in cross section on the lower surface side. .
[0020]
According to the present invention, when connecting the metal piece and the lead wire of the thermoelectric cooling element, the connection position of the lead wire is always a constant position, so that positioning when attaching the lead wire can be facilitated. At the same time, variations in the connection position of the lead wires can be reliably suppressed. Furthermore, by reducing the outer shape of the cross section on the lower surface side of the metal piece, it becomes possible to form a filler fillet in the gap between the lower side of the metal piece and the inner surface of the notch, Connection strength can be further strengthened.
[0021]
An optical semiconductor device according to the present invention includes the optical semiconductor package according to the present invention, the thermoelectric cooling element mounted on the mounting portion, and the upper surface of the thermoelectric cooling element and electrically connected to the input / output terminal. It is characterized by comprising a connected optical semiconductor element and a lid bonded to the upper surface of the frame.
[0022]
According to the above configuration, the present invention can provide a highly reliable optical semiconductor device using the optical semiconductor package having the above-described effects of the present invention.
[0023]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The optical semiconductor package of the present invention will be described in detail below. 1 is a sectional view showing an example of an embodiment of an optical semiconductor package of the present invention, FIG. 2 is a perspective view of FIG. 1, FIGS. 3 and 7 are input / output terminals of FIG. (A) is a partially enlarged perspective view around the metal piece, and (b) is a partially enlarged perspective view around the notch before placing the metal piece and the metal piece. In FIG. 1, 1 is a base body, 2 is a frame body, 3 is a lid body, 7 is an input / output terminal, and 8 is a seal ring, which mainly constitute a container for housing the optical semiconductor element 4 therein. The
[0024]
The substrate 1 of the present invention is placed on the upper main surface thereof for placing an optical semiconductor element 4 such as an IC, LSI, semiconductor laser (LD), photodiode (PD) or the like with a thermoelectric cooling element 5 interposed therebetween. It has a part 1a. The substrate 1 is made of a metal material such as Fe—Ni—Co alloy or Cu—W, or ceramics such as alumina, aluminum nitride, or mullite. When made of a metal material, for example, it is manufactured into a predetermined shape by applying a conventionally known metal processing method such as rolling or punching to an ingot (lumb) of an Fe—Ni—Co alloy. On the other hand, when it is made of ceramics, an appropriate organic binder or solvent is added to the raw material powder and mixed to form a paste, and this paste is formed into a ceramic green sheet by the doctor blade method or calendar roll method. The green sheet is produced by performing an appropriate punching process, laminating a plurality of the green sheets, and firing them.
[0025]
When the substrate 1 is made of a metal material, a metal having excellent corrosion resistance and wettability with a brazing material on its surface, specifically, a Ni layer having a thickness of 0.5 to 9 μm and a thickness of 0.5 to It is preferable to sequentially deposit 5 μm Au layers by plating, which can effectively prevent the base 1 from being oxidized and corroded, and the optical semiconductor element 4 is mounted on the mounting portion 1a on the upper main surface of the base 1 by thermoelectricity. It is possible to firmly bond and fix the cooling element 5 therebetween. On the other hand, when the substrate 1 is made of ceramic, a metal having excellent corrosion resistance and wettability with a brazing material on the mounting portion 1a for mounting the optical semiconductor element 4 with the thermoelectric cooling element 5 interposed therebetween, specifically, In this case, an Ni layer having a thickness of 0.5 to 9 μm and an Au layer having a thickness of 0.5 to 5 μm may be sequentially deposited by a plating method, and an optical semiconductor is placed on the mounting portion 1 a on the upper main surface of the base 1. The element 4 can be firmly bonded and fixed with the thermoelectric cooling element 5 interposed therebetween.
[0026]
The frame body 2 is attached to the upper main surface of the base 1 so as to surround the mounting portion 1a, and is made of a metal material such as an Fe—Ni—Co alloy or an Fe—Ni alloy. For example, it is manufactured by forming an ingot of a Fe—Ni—Co alloy into a predetermined frame shape by pressing. In addition, a cylindrical optical fiber fixing member 9 into which an optical fiber 10 for transmitting and receiving an optical signal to and from the optical semiconductor element 4 accommodated therein is inserted and fixed to the frame 2 penetrates the frame 2. Then, they are joined via a brazing material such as silver brazing.
[0027]
The input / output terminal 7 is made of ceramics such as alumina ceramics whose thermal expansion coefficient approximates that of the base body 1 and the frame body 2, and is fitted to the projecting portions 17 a and 17 b of the flat plate portion 7 a projecting into and out of the frame body 2. And a standing wall portion 7b to be worn. Further, a metallized wiring layer 12 obtained by sintering a metal paste made of Mo-Mn, W or the like so as to conduct inside and outside of the optical semiconductor package is deposited on the upper surface of the flat plate portion 7a, so that the optical semiconductor element 4 and the external electric circuit board And electrically connect. The input / output terminal 7 is fitted with a brazing material such as silver brazing into a mounting portion 2a formed through the frame body 2 or by being cut out.
[0028]
In the present invention, as shown in FIG. 3, the input / output terminal 7 is notched so as to have an opening in the end surface on one side of the upper surface of the flat plate portion 7 a in the portion inside the frame 2 on the upper surface of the flat plate portion 7 a. There is provided a notch 18 in which the width of the opening viewed from the upper surface side of the flat plate portion 7a is larger on the frame 2 side than on one side. A metallized layer 13 connected to the metallized wiring layer 12 is formed on the bottom surface of the notch 18, and a metal piece 6 having substantially the same shape is fitted into the notch 18 and brazed to the metallized layer 13. . The flat plate portion 7a is made of a dielectric material such as multilayer ceramics, 7h is an upper layer portion of the flat plate portion 7a in which the cutout portion 18 is formed, and 7i is a lower layer portion of the flat plate portion 7a below the cutout portion 18. It is.
[0029]
The metal piece 6 of the present invention is for electrically connecting the lead wire 15 of the thermoelectric cooling element 5. In FIG. 3, since the width of the opening seen from the upper surface side of the flat plate portion 7a of the notch 18 is larger on the frame body 2 side than on one side, the metal piece 6 can be easily fitted. At the same time, the metal piece 6 can be prevented from jumping out from the side surface of the flat plate portion 7a to the inside of the frame body 2.
[0030]
With the above configuration, when the lead wire 15 of the thermoelectric cooling element 5 is joined to the metal piece 6 by soldering or welding, the metal piece 6 moves up and down when the lead wire 15 is pressed against the metal piece 6. Therefore, the lead wire 15 can be easily connected. Therefore, since the connection reliability between the lead wire 15 of the thermoelectric cooling element 5 and the metal piece 6 is improved and the cooling function of the thermoelectric cooling element 5 works well, the optical semiconductor element 4 can be operated normally.
[0031]
Further, since the metal piece 6 does not protrude from the side surface of the flat plate portion 7a of the input / output terminal 7 to the inside of the frame body, it does not become an obstacle when the thermoelectric cooling element 5 and the optical semiconductor element 4 are mounted and the workability is improved. To do. Furthermore, since the thermoelectric cooling element 5 itself can be enlarged without increasing the size of the optical semiconductor package or reducing the protruding width of the flat plate portion 7a of the input / output terminal 7, the cooling capacity is improved. As a result, the environmental temperature at which the optical semiconductor element 4 can be cooled to a constant temperature can be set higher, and at the same environmental temperature, the optical semiconductor element 4 can be cooled at a lower temperature setting, thereby improving the long-term reliability of the optical semiconductor element 4. Can be improved.
[0032]
More preferably, as shown in FIG. 3, the shape of the opening as viewed from the upper surface side of the flat plate portion 7a of the notch 18 and the metal piece 6 are formed in a substantially T shape, and the left and right ends of the T shape are arcuate. (Shape with R) is preferable. With this configuration, the enormous portion of the metal piece 6 can be caught in the enormous portion of the cutout portion 18, and the metal piece 6 can be prevented from jumping out of the cutout portion 18 to the inside of the frame body 2. 2 space inside can be secured. In addition, the left and right ends of the bulge portion of the notch 18 are arcuate in conformity with the arc shape of the left and right ends of the bulge portion of the metal piece 6, thereby reducing the stress on the flat plate portion 7a. Generation of cracks from the left and right ends of the enormous portion of the portion 18 can be prevented.
[0033]
In FIG. 3, the shape of the opening viewed from the upper surface side of the flat plate portion 7a of the notch 18 and the shape of the metal piece 6 in a plan view are substantially T-shaped. It can also be made into a roughly diamond shape, a cross shape, or the like. In this case, it is preferable for the above reasons that both left and right ends (including the upper end in the case of a substantially cross shape) have an arc shape.
[0034]
Further, the metal piece 6 and the lead terminal 16 connected to the metallized wiring layer 12 of the projecting part 17b outside the frame 2 of the flat plate part 7a are connected to the metallized wiring layer 12 on the bottom surface of the notch part 18. By forming the metallized layer 13, it is electrically connected. With this configuration, the width of the opening seen from the upper surface side of the flat plate portion 7a of the cutout portion 18 in the protruding portion 17a inside the frame body 2 of the flat plate portion 7a is large on the frame body 2 side, and is adjacent to the cutout portion 18. Even if the distance between the metallized wiring layer 12 and the metallized wiring layer 12 is reduced, a short circuit between the metallized layer 13 and the adjacent metallized wiring layer 12 can be prevented by the inner surface of the notch 18. Moreover, since the metal piece 6 can be enlarged, the mounting area of the lead wire 15 can be increased.
[0035]
The metal piece 6 is preferably made of an Fe—Ni—Co alloy, an Fe—Ni alloy, or the like. In this case, the lead wire 15 can be easily welded to the metal piece 6. Therefore, it is possible to electrically connect the lead wires 15 without taking time for welding and causing a short circuit between the adjacent metallized wiring layers 12.
[0036]
Further, the depth of the notch 18 is preferably 0.2 to 0.4 mm. In the case of less than 0.2 mm, the metal piece 6 cannot be firmly fitted and fixed because it is too shallow, and the metal piece 6 may come off. When the thickness exceeds 0.4 mm, two or more layers of ceramic green sheets for producing the flat plate portion 7a may be punched to form the cutout portion 18, and the stacking misalignment when the ceramic green sheets are stacked Therefore, the notch 18 may not be formed in a predetermined shape.
[0037]
The thickness of the metal piece 6 is preferably 0.25 to 1 mm. If it is less than 0.25 mm, the heat generated when the lead wire 15 is welded to the metal piece 6 is quickly transmitted to and absorbed by the input / output terminal 7, making the welding operation difficult. Further, since the metal piece 6 is too thin, the brazing material crawls up to the upper surface of the metal piece 6 when the metal piece 6 is fitted into the notch 18, and the brazing material is welded when the metal piece 6 and the lead wire 15 are welded. In some cases, the material becomes an obstacle and the lead wire 15 cannot be firmly connected. On the other hand, when the thickness exceeds 1 mm, it becomes difficult to produce the metal piece 6 by press working, and it is unavoidable to produce it by cutting. Then, there is a problem that it leads to an increase in processing cost.
[0038]
Further, as shown in FIG. 3A, the end face on one side of the metal piece 6 (the end face exposed inside the frame body 2) is preferably positioned to be retracted and retracted inward from the end face of the flat plate portion 7a. The distance X between the end face on one side of the metal piece 6 and the end face of the flat plate portion 7a is preferably 0.2 to 0.5 mm. By setting it within this range, when the metal piece 6 is fitted into the notch portion 18, the protruding brazing material flows into the gap by the distance X, so that the creeping up to the upper surface of the metal piece 6 can be suppressed. . If it is less than 0.2 mm, when the metal piece 6 is fitted into the notch 18 and brazed, the brazing material crawls up to the upper surface of the metal piece 6, and when the metal piece 6 and the lead wire 15 are welded, There is a case where the lead wire 15 cannot be firmly connected due to an obstacle. On the other hand, if it exceeds 0.5 mm, the notch 18 becomes larger and the input / output terminal 7 itself becomes larger, which tends to increase the size and weight of the optical semiconductor package.
[0039]
Further, preferably, as shown in FIG. 7, the metal piece has a groove 19 having an opening on the end surface on one side on the upper surface thereof, and the outer shape in the cross section on the lower surface side is preferably small. . With this configuration, positioning when fitting the metal piece 6 into the notch 18 and fitting of the metal piece 6 are facilitated, and workability of fitting the metal piece is improved. Also, when connecting the metal piece 6 and the lead wire 15 of the thermoelectric cooling element 5, the connection position of the lead wire 15 is always a constant position, so that positioning when attaching the lead wire 15 can be facilitated and lead Variations in the connection position of the line 15 can also be reliably suppressed. Furthermore, since the outer shape of the cross section on the lower surface side of the metal piece 6 is reduced, it becomes possible to form a filler fillet in the gap between the lower surface side of the metal piece 6 and the inner surface of the notch 18, Connection strength can be further strengthened.
[0040]
The depth of the groove 19 is preferably 0.1Z to 0.6Z, where Z is the thickness of the metal piece 6. If it is less than 0.1 Z, the contact area between the groove 19 and the lead wire 15 becomes small and it becomes difficult to fix the lead wire 15, and if it exceeds 0.6 Z, it occurs when the lead wire 15 is welded to the metal piece 6. Since the heat to be transmitted to the input / output terminal 7 is quickly transmitted and absorbed, the welding operation becomes difficult.
[0041]
Thus, according to the present invention, the width of the opening as viewed from the upper surface side of the flat plate portion is cut out at the portion inside the frame on the upper surface of the flat plate portion of the input / output terminal so as to have an opening on the end surface on one side. A notch that is larger on the frame side than the one side is provided, a metallized layer connected to the metallized wiring layer is formed on the bottom of the notch, and a metal piece of substantially the same shape is notched When the lead wire is pressed against the metal piece in order to weld the lead wire onto the metal piece, the metal piece does not move up and down, and the lead wire is Easy to connect. Therefore, the connectivity between the lead wire and the metal piece is improved and the cooling function of the thermoelectric cooling element works well, so that the optical semiconductor element can be operated normally.
[0042]
Further, since the metal piece does not protrude from the end of the metallized wiring layer of the input / output terminal to the inside of the frame body, it does not become an obstacle when mounting a thermoelectric cooling element or the like, and the workability is improved. In addition, the thermoelectric cooling element itself can be enlarged without increasing the size of the optical semiconductor package or reducing the protruding width of the flat portion of the input / output terminals, thereby improving the cooling capacity and improving the long-term reliability of the optical semiconductor element. To do. In addition, the wetting condition and volume of soldering material such as solder for connecting the lead wires on the upper surface of the metal piece are made uniform for each product, so the characteristics such as electrical resistance at the connection are made constant for each product. It also has the effect of being.
[0043]
In addition, the width of the opening seen from the upper surface side of the flat plate portion of the notch portion is larger on the frame body side than the one side side, so that positioning when connecting the flat plate portion and the metal piece and fitting of the metal piece are easy. Thus, workability for fitting the metal piece is improved. Also, when the lead wire of the thermoelectric cooling element is connected to the metal piece, since the position of the metal piece is fixed for each product, the variation in the connection position of the lead wire can be suppressed.
[0044]
Preferably, the metal piece is formed with a groove on the upper surface so as to have an opening on one side, and the outer shape in the cross section on the lower surface side is reduced, so that the metal piece and the thermoelectric cooling When connecting the lead wires of the element, the lead wire connection position is always a constant position, so positioning when attaching the lead wire can be facilitated and variations in the lead wire connection position can be reliably suppressed. .
[0045]
An optical semiconductor device of the present invention includes an optical semiconductor package of the present invention, a thermoelectric cooling element mounted on a mounting portion, and an optical semiconductor mounted on an upper surface of the thermoelectric cooling element and electrically connected to an input / output terminal By including the element and the lid bonded to the upper surface of the frame, the reliability using the optical semiconductor package having the operational effects of the present invention is increased. In this optical semiconductor device, the optical fiber can be provided after the optical semiconductor device is mounted on an external electric circuit board or the like, or can be provided in the optical semiconductor device itself as a product.
[0046]
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.
[0047]
【The invention's effect】
In the present invention, the I / O terminal has a notch in the part inside the frame on the upper surface of the flat plate portion so as to have an opening in the end surface on one side, and the width of the opening viewed from the upper surface side of the flat plate portion is on one side. A notch that is larger on the frame side is provided, a metallized layer connected to the metallized wiring layer is formed on the bottom of the notch, and a metal piece of approximately the same shape fits into the notch When the lead wire of the thermoelectric cooling element is soldered or welded onto the metal piece by being attached and brazed to the metallized layer, the metal piece moves up and down when the lead wire is pressed against the metal piece. Therefore, the lead wire can be easily connected. Therefore, the connection reliability between the lead wire of the thermoelectric cooling element and the metal piece is improved, and the cooling function of the thermoelectric cooling element works well, so that the optical semiconductor element can be operated normally.
[0048]
Furthermore, since the metal piece on the flat plate portion of the input / output terminal does not protrude from the flat plate portion to the inside of the frame body, the metal piece does not become an obstacle when mounting a thermoelectric cooling element or the like, and the workability is improved. Also, since the thermoelectric cooling element itself can be enlarged without increasing the size of the optical semiconductor package or reducing the protruding width of the flat portion of the input / output terminals, the cooling capacity is improved and the long-term reliability of the optical semiconductor element is improved. Can be improved. In addition, the wetting condition and volume of soldering material such as solder for connecting the lead wires on the upper surface of the metal piece are made uniform for each product, so the characteristics such as electrical resistance at the connection are made constant for each product. It also has the effect of being.
[0049]
In addition, since the width of the opening seen from the upper surface side of the flat plate portion is larger on the frame body side than one side, positioning and fitting of the metal piece are easy when the flat plate portion and the metal piece are connected. Thus, workability for fitting the metal piece is improved. Also, when the lead wire of the thermoelectric cooling element is connected to the metal piece, since the position of the metal piece is fixed for each product, the variation in the connection position of the lead wire can be suppressed.
[0050]
According to the present invention, preferably, the metal piece is formed with a groove having an opening on the end surface on one side on the upper surface, and the outer shape in the cross section on the lower surface side is reduced, so that the metal piece and the thermoelectric cooling When connecting the lead wires of the element, the lead wire connection position is always constant, so positioning when attaching the lead wire can be facilitated and variations in the lead wire connection position can be reliably suppressed. it can. Furthermore, by reducing the outer shape in the cross section on the lower surface side of the metal piece, it becomes possible to form a filler fillet in the gap between the lower surface side of the metal piece and the inner surface of the notch, Connection strength can be further strengthened.
[0051]
The optical semiconductor device of the present invention includes the optical semiconductor package of the present invention, a thermoelectric cooling element mounted on the mounting portion, and light mounted on the upper surface of the thermoelectric cooling element and electrically connected to an input / output terminal. By providing the semiconductor element and the lid bonded to the upper surface of the frame, it is possible to provide a highly reliable optical semiconductor device using the optical semiconductor package having the above-described effects of the present invention.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of an embodiment of an optical semiconductor package of the present invention.
2 is a perspective view of the optical semiconductor package of FIG. 1. FIG.
3 shows input / output terminals of the optical semiconductor package of FIG. 1, (a) is a partially enlarged perspective view around a metal piece, and (b) is around a notch part before placing the metal piece and the metal piece. It is a partial expansion perspective view.
FIG. 4 is a cross-sectional view of a conventional optical semiconductor package.
5 is a perspective view of the optical semiconductor package of FIG. 4. FIG.
6 is a partially enlarged perspective view around a metal terminal in an input / output terminal of the optical semiconductor package of FIG. 4;
7 shows another example of the embodiment of the input / output terminals of the optical semiconductor package of FIG. 1, (a) is a partially enlarged perspective view around the metal piece, and (b) is a metal piece and a metal piece placed thereon. It is a partial expansion perspective view of a notch part periphery before performing.
[Explanation of symbols]
1: Substrate
1a: Placement part
2: Frame
2a: Mounting part
3: Lid
4: Optical semiconductor element
5: Thermoelectric cooling element
6: Metal pieces
7: I / O terminal
7a: Flat plate part
7b: Standing wall
12: Metallized wiring layer
13: Metallized layer
18: Notch

Claims

A base body having a mounting portion on which an optical semiconductor element is mounted via a thermoelectric cooling element on an upper main surface; and a metal frame attached to surround the mounting portion on the upper main surface; And a flat plate portion made of a dielectric having a plurality of metallized wiring layers formed from one side of the upper surface to the other side opposite to the mounting portion of the input / output terminal formed through or cut out from the frame. And an optical semiconductor element housing comprising an upright wall portion made of a dielectric material joined to the upper surface of the flat plate portion with the plurality of metallized wiring layers interposed therebetween, and an input / output terminal fitted to the mounting portion In the package for a flat plate, the width of the opening viewed from the upper surface side of the flat plate portion is cut out at a portion inside the frame body on the upper surface of the flat plate portion so as to have an opening on the end surface on the one side. Larger on the frame side than on the side A metallized layer connected to the metallized wiring layer is formed on the bottom surface of the notched part, and a metal piece having substantially the same shape is fitted into the notched part. A package for housing an optical semiconductor element, wherein the package is brazed.

2. The optical semiconductor according to claim 1, wherein the metal piece has an upper surface formed with a groove having an opening on the end surface on one side, and has a smaller outer shape in a cross section on the lower surface side. Package for element storage.

The optical semiconductor element housing package according to claim 1, the thermoelectric cooling element placed on the placement part, and placed on the upper surface of the thermoelectric cooling element and electrically connected to the input / output terminal An optical semiconductor device comprising: a connected optical semiconductor element; and a lid bonded to the upper surface of the frame.