JPH1174611A - 光半導体装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】光半導体素子を収容する容器の内部に外部より
光が入り込み、光半導体素子が励起する光のみを光ファ
イバーに正確に入射伝達させることができない。 【解決手段】基体１及び蓋体２とから成る容器と、該容
器内に収容される光半導体素子Ｓと、前記基体１と蓋体
２を接合し、容器の気密封止をする封止用ガラス部材４
と、該封止用ガラス部材４を貫通し、容器の外部から内
部にかけて配される光ファイバー３とを具備する光半導
体装置であって、前記封止用ガラス部材４は１．３３μ
ｍ乃至１．５５μｍの波長の光が不透過である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は光通信等に使用され
る光半導体装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、光通信等に使用される光半導体装
置は、図２に示すように、まず酸化アルミニウム質焼結
体等の電気絶縁材料から成り、その上面の略中央部に光
半導体素子Ｓを載置するための載置部２１ａを有し、か
つ上面外周部に貫通穴２３を設けた枠部２２を有する基
体２１と、該基体２１の枠部２２に設けた貫通穴２３に
挿通され、ガラス、樹脂等の接着材を介して取着固定さ
れている筒状の光ファイバー固定用部材２５と、前記基
体２１の枠部２２に両端が枠部２２の内外部に導出する
ように設けられ、枠部の外側に導出する一端が外部電気
回路に接続される複数個のリード部材２６と、前記基体
２１の枠部２２上面に封止材を介して取着され枠部２２
の内側を気密に封止する蓋体２７とから構成される光半
導体素子収納用パッケージを準備し、この光半導体素子
収納用パッケージの筒状の光ファイバー固定用部材２５
の内部に光ファイバー２８を挿通させるとともに接着剤
を介して固定し、次に前記基体２１の載置部２１ａ上に
シリコンから成る光伝送モジュール基板２９に実装され
たレーザーダイオードやフォトダイオード等からなる光
半導体素子Ｓを載置固定するとともに該光半導体素子Ｓ
の各電極をリード部材２６にボンディングワイヤ等の電
気的接続手段３０を介して電気的に接続し、しかる後、
枠部２２の上面に蓋体２７を封止材を介して接合させ、
枠部２２を有する基体２１と蓋体２７とから成る容器内
部に光半導体素子を気密に収容することによって製作さ
れている。

【０００３】かかる光半導体装置は光半導体素子Ｓにリ
ード部材２６を介して外部電気回路から供給される電気
信号を印加し、光半導体素子Ｓに、例えば、１．３３μ
ｍ乃至１．５５μｍの波長の光を励起させるとともに該
励起した光を光ファイバー２８に伝達させることによっ
て、或いは光ファイバー２８を伝達する波長が１．３３
μｍ乃至１．５５μｍの光を光半導体素子Ｓに照射し、
光半導体素子Ｓに照射された光に対応する電気信号を発
生させるととも該発生した電気信号をリード部材２６を
介し取り出すことによって光通信に使用される。

【０００４】なお、前記上面外周部に枠部２２を有する
基体２１は、例えば、酸化アルミニウム質焼結体から成
る場合、酸化アルミニウム、酸化珪素、酸化マグネシウ
ム、酸化カルシウム等のセラミック原料粉末に有機バイ
ンダー、溶剤等を添加混合して泥漿物を作るとともに該
泥漿物をドクターブレード法やカレンダーロール法等に
よりシート状に成形してセラミックグリーンシートを
得、しかる後、前記セラミックグリーンシートに所定の
打ち抜き加工を施すとともに複数枚積層し、約１５００
℃の高温で焼成することによって製作され、またリード
部材２６は基体２１となるセラミックグリーンシートの
一部にタングステンやモリブデン等の金属粉末に適当な
有機溶剤、溶媒を添加混合して得た金属ペーストをスク
リーン印刷法等により所定パターンに印刷塗布しておく
ことによって枠部２２の外部から内部にかけて導出する
よう形成される。

【０００５】しかしながら、近時、通信機器に使用され
る光半導体装置は小型にして安価なものが強く要求さ
れ、この要求に基づいて従来の光半導体装置より製造工
程が簡易で部品点数の少ないもの、具体的には光半導体
素子と、該光半導体素子を内部に収容する基体と蓋体と
から成る容器と、該容器を気密に封止する封止用ガラス
部材と、該封止用ガラス部材を貫通し、容器の外部から
内部にかけて配される光ファイバーとで形成した光半導
体装置が考えられ、提案されている（特開昭６０ー１８
０１８３号参照）。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この光
半導体装置は一般に封止用ガラス部材として、酸化鉛３
０〜５０重量％、フッ化鉛１０〜２０重量％、酸化ビス
マス３〜１３重量％、酸化ホウ素１〜５重量％、酸化亜
鉛１〜５重量％を含むガラス成分にチタン酸鉛系化合物
をフィラーとして２５〜４５重量％添加させた軟化溶融
温度が４００℃以下の低融点ガラスが使用されており、
かかる低融点ガラスは波長が１．３３μｍ乃至１．５５
μｍの光に対して透過率が約４０〜６０％であり、透光
性がある。

【０００７】そのため、光半導体素子にリード部材を介
して外部電気回路から供給される電気信号を印加し、光
半導体素子に１．３３μｍ乃至１．５５μｍの波長の光
を励起させるとともに該励起した光を光ファイバーに伝
達させることによって、或いは光ファイバーを伝達する
波長が１．３３μｍ乃至１．５５μｍの光を光半導体素
子に照射し、光半導体素子に照射された光に対応する電
気信号を発生させるとともに該発生した電気信号をリー
ド部材を介し取り出すことによって光通信に使用する
際、容器の外部から１．３３μｍ乃至１．５５μｍの波
長の光が封止用ガラス部材を介して容器内部に入り込む
と、該入り込んだ外部の光が光半導体素子の励起する光
とともに光ファイバーを伝達したり、光半導体素子に光
ファイバーを伝達する光とともに電気信号に変換されて
光通信に誤通信が生じるという欠点を誘発した。

【０００８】本発明は上記欠点に鑑み案出されたもの
で、その目的は光半導体素子が励起する光のみを光ファ
イバーに伝達、或いは光ファイバーを伝達する光のみを
光半導体素子で電気信号に変換させ、正確な光通信を行
うことができる光半導体装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、基体及び蓋体
とから成る容器と、該容器内に収容される光半導体素子
と、前記基体と蓋体とを接合し、容器の気密封止をする
封止用ガラス部材と、該封止用ガラス部材を貫通し、容
器の外部から内部にかけて配される光ファイバーとを具
備する光半導体装置であって、前記封止用ガラス部材は
１．３３μｍ乃至１．５５μｍの波長の光が不透過であ
ることを特徴とするものである。

【００１０】また本発明は、前記封止用ガラス部材の内
部に酸化鉄、酸化モリブデン、酸化ニッケルの少なくと
も１種が０．２乃至５．０重量％含有されていることを
特徴とするものである。

【００１１】本発明の光半導体装置によれば、基体と蓋
体とから成る容器の気密封止を行う封止用ガラス部材の
内部に酸化鉄、酸化モリブデン、酸化ニッケルの少なく
とも１種を０．２乃至５．０重量％含有させ、封止用ガ
ラス部材の１．３３μｍ乃至１．５５μｍの波長の光に
対する透過率を５％以下の不透過にしたことから光半導
体素子にリード部材を介して外部電気回路から供給され
る電気信号を印加し、光半導体素子に１．３３μｍ乃至
１．５５μｍの波長の光を励起させるとともに該励起し
た光を光ファイバーに伝達させることによって、或いは
光ファイバーを伝達する波長が１．３３μｍ乃至１．５
５μｍの光を光半導体素子に照射し、光半導体素子に照
射された光に対応する電気信号を発生させるとともに該
発生した電気信号をリード部材を介し取り出すことによ
って光通信に使用する際、封止用ガラス部材を介して容
器の外部から内部に１．３３μｍ乃至１．５５μｍの波
長の光が入り込むことはなく、その結果、光半導体素子
が励起する光のみを光ファイバーに伝達させる、或いは
光ファイバーを伝達する光のみを光半導体素子で電気信
号に変換させることが可能となり、これによって極めて
正確な光通信を行うことができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】次に本発明を添付図面に基づき詳
細に説明する。図１は、本発明の光半導体装置の一実施
例を示し、１は基体、２は蓋体である。この基体１と蓋
体２とで内部に光半導体素子Ｓを収容するための容器が
構成される。

【００１３】前記容器を構成する基体１及び蓋体２は、
例えば、酸化アルミニウム質焼結体から成り、酸化アル
ミニウム、酸化珪素、酸化マグネシウム、酸化カルシウ
ム等のセラミック原料粉末に有機バインダー、溶剤等を
添加混合して泥漿物を作るとともに該泥漿物をドクター
ブレード法やカレンダーロール法等によりシート状に成
形してセラミックグリーンシートを得、しかる後、前記
セラミックグリーンシートに所定の打ち抜き加工を施す
とともに複数枚積層し、約１５００℃の高温で焼成する
ことによって、あるいは酸化アルミニウム、酸化珪素、
酸化マグネシウム、酸化カルシウムに有機バインダー、
溶剤を添加混合して調整したセラミック原料粉末を所定
形状の金型内に充填するとともにこれを所定の圧力で押
圧することによってセラミック成形体を得、しかる後、
前記セラミック成形体を約１５００℃の温度で焼成する
ことによって製作される。

【００１４】また前記容器を構成する基体１はその上面
に光半導体素子Ｓが載置される載置部１ａを有してお
り、該載置部１ａ上にはシリコン等により形成された光
伝送モジュール基板Ｌに実装された光半導体素子Ｓがガ
ラス、樹脂等の接着剤を介して載置固定される。

【００１５】前記基体１の載置部１ａ上に載置固定され
る光半導体素子Ｓはガリウムー砒素等の半導体から成
り、外部電気回路から供給される電気信号によって１．
３３μｍ乃至１．５５μｍの波長の光を励起したり、後
述する光ファイバー３から照射される光を所定の電気信
号に変換させる作用をなす。

【００１６】更に前記基体１と蓋体２はその外周の相対
向する各々の面が封止用ガラス部材４により接合され、
これによって基体１と蓋体２とから成る容器が内部に光
半導体素子Ｓを収容した状態で気密に封止される。

【００１７】前記封止用ガラス部材４は例えば、酸化鉛
３０〜５０重量％、フッ化鉛１０〜２０重量％、酸化ビ
スマス３〜１３重量％、酸化ホウ素１〜５重量％、酸化
亜鉛１〜５重量％を含むガラス成分にチタン酸鉛系化合
物をフィラーとして２５〜４５重量％添加させた軟化溶
融温度が４００℃以下の低融点ガラスに、酸化鉄、酸化
モリブデン、酸化ニッケルの少なくとも１種を０．２〜
５．０重量％含有させて形成されており、該ガラス粉末
に有機溶剤、溶媒を添加混合して得たガラスペースト基
体１と蓋体２の相対向する面に所定厚みに被着させてお
き、しかる後、これを約３２０℃の温度で加熱し、ガラ
ス粉末を加熱溶融させることによって基体１と蓋体２と
の間に容器を気密封止するように取着される。

【００１８】前記封止用ガラス部材４はその内部に酸化
鉄、酸化モリブデン、酸化ニッケルの少なくとも１種が
０．２〜５．０重量％含有されているため黒色を呈し、
１．３３μｍ乃至１．５５μｍの波長の光に対する透過
率が５％以下の不透過となっている。そのため１．３３
μｍ乃至１．５５μｍの波長の光が封止用ガラス部材４
を介して容器の外部から内部に入り込むことはなく、こ
れによって光半導体素子Ｓに外部電気回路から供給され
る電気信号を印加し、光半導体素子Ｓに１．３３μｍ乃
至１．５５μｍの波長の光を励起させるとともに該励起
した光を光ファイバー３に伝達させることによって、或
いは光ファイバー３を伝達する波長が１．３３μｍ乃至
１．５５μｍの光を光半導体素子Ｓに照射し、光半導体
素子Ｓに照射された光に対応する電気信号を発生させる
際、光ファイバー３に光半導体素子Ｓが励起した光のみ
を伝達させる、或いは半導体素子Ｓに光ファイバー３を
伝達して照射される光のみを電気信号に変換させること
が可能となる。

【００１９】なお、前記封止用ガラス部材４はその軟化
溶融温度が約３２０℃と低いことから基体１と蓋体２と
を接合させ容器内部に光半導体素子Ｓを気密に封止する
際、封止用ガラス部材４を軟化溶融させる熱によって光
半導体素子Ｓに熱破壊や特性に変化を与えることはな
い。

【００２０】また前記封止用ガラス部材４の内部に含有
される酸化鉄、酸化モリブデン、酸化ニッケル等は封止
用ガラス部材４の１．３３μｍ乃至１．５５μｍの波長
の光に対する透過率を５％以下の不透過とするための成
分であり、その量が０．２重量％未満であると封止用ガ
ラス部材４における１．３３μｍ乃至１．５５μｍの波
長の光に対する透過率が高くなり、また５．０重量％を
超えると封止用ガラス部材４の軟化溶融温度が高くなっ
たり、熱膨張係数が基体１及び蓋体２の熱膨張係数と合
わなくなったり、基体１及び蓋体２との接着強度が弱く
なったりする傾向にある。従って、前記封止用ガラス部
材４の内部に含有される酸化鉄、酸化モリブデン、酸化
ニッケル等はその含有量が０．２乃至５．０重量％の範
囲としておくことが好ましい。

【００２１】更に前記封止用ガラス部材４には該封止用
ガラス部材４を貫通し、容器の外部から内部にかけて光
ファイバー３が配されており、光ファイバー３は容器の
内部に収容されている光半導体素子Ｓの励起する光を外
部の他の装置に伝達する、あるいは他の装置から発せら
れた光を伝達し、容器内部に収容する光半導体素子Ｓに
照射する作用をなす。

【００２２】前記光ファイバー３の封止用ガラス部材４
への配置は基体１と蓋体２とをその相対向する面に被着
させたガラスペーストを加熱溶融させることによって容
器を気密に封止する際、基体１と蓋体２との間に予め光
ファイバー３をセットしておくことによって行われる。

【００２３】また更に前記封止用ガラス部材４にはその
内部に、即ち、封止用ガラス部材４を貫通し、容器の外
部から内部にかけて複数個のリード部材５が配されてお
り、該リード部材５は容器の内部に収容する光半導体素
子Ｓの各電極を所定の外部電気回路に接続する作用をな
し、リード部材５の容器内部に位置する一端には光半導
体素子Ｓの電極がボンディングワイヤ等の電気的接続手
段６を介して電気的に接続され、また容器の外部に露出
する部位は所定の外部電気回路に接続される。

【００２４】前記リード部材５は鉄ーニッケルーコバル
ト合金や鉄ーニッケル合金等の金属材料から成り、例え
ば、鉄ーニッケルーコバルト合金等から成るインゴット
（塊）に圧延加工法や打ち抜き加工法等、従来周知の金
属加工法を施すことによって所定の形状に形成される。

【００２５】前記リード部材５はまたその露出表面に耐
蝕性に優れ、ろう材と濡れ性に優れ、かつ良導電性であ
るニッケル、金等から成るめっき金属層が所定厚み（１
〜２０μｍ）に被着されており、該めっき金属層によっ
てリード部材５は酸化腐蝕するのが有効に防止されてい
るとともにリード部材５に対し、ボンディングワイヤ等
の電気的接続手段６が良好に電気的接続されるようにな
っている。

【００２６】更に前記リード部材５の封止用ガラス部材
４への取着固定は、基体１と蓋体２とをその相対向する
面に被着させたガラスペーストを加熱溶融させることに
よって容器を気密に封止する際、基体１と蓋体２との間
に予めリード部材５をセットしておくことによって行わ
れる。

【００２７】かくして本発明の光半導体装置によれば、
光半導体素子Ｓに外部電気回路から供給される電気信号
を印加し、光半導体素子Ｓに光を励起させるとともに該
励起した光を光ファイバー３に伝達させることによっ
て、或いは光ファイバー３を伝達する光を光半導体素子
Ｓに照射し、光半導体素子Ｓに照射された光に対応する
電気信号を発生させることによって光通信に使用され
る。

【００２８】なお、本発明は上述の実施例に限定される
ものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば
種々の変更は可能である。

【００２９】

【発明の効果】本発明の光半導体装置によれば、基体と
蓋体とから成る容器の気密封止を行う封止用ガラス部材
の内部に酸化鉄、酸化モリブデン、酸化ニッケルの少な
くとも１種を０．２乃至５．０重量％含有させ、封止用
ガラス部材の１．３３μｍ乃至１．５５μｍの波長の光
に対する透過率を５％以下の不透過にしたことから光半
導体素子にリード部材を介して外部電気回路から供給さ
れる電気信号を印加し、光半導体素子に１．３３μｍ乃
至１．５５μｍの波長の光を励起させるとともに該励起
した光を光ファイバーに伝達させることによって、或い
は光ファイバーを伝達する波長が１．３３μｍ乃至１．
５５μｍの光を光半導体素子に照射し、光半導体素子に
照射された光に対応する電気信号を発生させるとともに
該発生した電気信号をリード部材を介し取り出すことに
よって光通信に使用する際、封止用ガラス部材を介して
容器の外部から内部に１．３３μｍ乃至１．５５μｍの
波長の光が入り込むことはなく、その結果、光半導体素
子が励起する光のみを光ファイバーに伝達させる、或い
は光ファイバーを伝達する光のみを光半導体素子で電気
信号に変換させることが可能となり、これによって極め
て正確な光通信を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光半導体装置の一実施例を示す断面図
である。

【図２】従来の光半導体装置の断面図である。

【符号の説明】

１・・・基体 １ａ・・載置部 ２・・・蓋体 ３・・・光ファイバー ４・・・封止用ガラス部材 Ｓ・・・光半導体素子

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基体及び蓋体とから成る容器と、該容器内
   に収容される光半導体素子と、前記基体と蓋体とを接合
   し、容器の気密封止をする封止用ガラス部材と、該封止
   用ガラス部材を貫通し、容器の外部から内部にかけて配
   される光ファイバーとを具備する光半導体装置であっ
   て、前記封止用ガラス部材は１．３３μｍ乃至１．５５
   μｍの波長の光が不透過であることを特徴とする光半導
   体装置。
2. 【請求項２】前記封止用ガラス部材は、内部に酸化鉄、
   酸化モリブデン、酸化ニッケルの少なくとも１種が０．
   ２乃至５．０重量％含有されていることを特徴とする請
   求項１に記載の光半導体装置。