JPH1174612A - 光半導体素子収納用パッケージ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】容器内表面で反射した光信号が光ファイバーに
照射されて誤通信を招来する。 【解決手段】上面中央部に光半導体素子の載置部１ａ
が、外周部に前記載置部１ａを囲繞する枠部２を設けた
基体１と、前記枠部２を貫通するように設けられ、内部
に光ファイバー８が挿通される貫通穴６と、前記枠部２
の上面に取着され、該枠部２の内側を塞ぐ蓋体３とから
成る光半導体素子収納用パッケージであって、前記容器
の内表面に反射防止膜１０を被着させた。

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に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来、光通信に使用される電気信号を光
信号に変換するレーザー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は、図２
に示すように、酸化アルミニウム質焼結体やエポキシ樹
脂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２４を介して取着固
定されている略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の内外部に突
出するように取着され、枠部２２の外側に突出する一端
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
成されており、筒状の光ファイバー固定用部材２５内部
に光ファイバー２８を挿通させるとともに接着材を介し
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に実装された光半
導体素子Ｓを載置固定するとともに光半導体素子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させ、しかる後、枠
部２２の上面に蓋体２７を封止材を介して接合し、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Ｓを気密に収容することによって製品とし
て光半導体装置が完成する。

【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に光信号を励起させると
ともに該励起した光信号を光ファイバー２８に伝達させ
る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
る場合には、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１５０
０℃の高温で焼成することによって製作され、またエポ
キシ樹脂等の有機樹脂で形成される場合には、トランス
ファモールド法を採用することによって、具体的には所
定金型内にビスフェノールＡ型、０- クレーゾルノボラ
ック型等のエポキシ樹脂と、シリカ、アルミナ等の充填
材（フィラー）と、その他の硬化剤、可とう化剤、難燃
化助剤、着色剤、離型剤等から成るタブレット状に成形
されたエポキシ樹脂の原料粉末を注入するとともにこれ
を１５０℃〜２００℃の温度で熱硬化させることによっ
て製作される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来の光半導体素子収納用パッケージにおいては、枠部２
２を有する基体２１と蓋体２７とから成る容器の内表面
が平坦で、光を反射し易いことから光半導体素子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に光信号を励起させると
ともに該励起した光信号を光ファイバー２８に伝達させ
る際、光半導体素子Ｓの励起した光信号の一部が容器の
内表面で反射を繰り返して光ファイバーに入射され、そ
の結果、光ファイバーは誤った光信号を伝達して誤通信
を招来するという欠点を有していた。

【０００６】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信号を光ファ
イバーに正確に伝達させ、極めて正確な光通信を行うこ
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。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、上面中央部に
光半導体素子の載置部が、外周部に前記載置部を囲繞す
る枠部を設けた基体と、前記枠部を貫通するように設け
られ、内部に光ファイバーが挿通される貫通穴と、前記
枠部の上面に取着され、該枠部の内側を塞ぐ蓋体とから
成り、枠部を有する基体と蓋体とで形成される容器の内
部に光半導体素子を気密に収容するようになした光半導
体素子収納用パッケージであって、前記容器の内表面に
反射防止膜を形成したことを特徴とするものである。

【０００８】また本発明は、前記反射防止膜を、屈折率
が４．０乃至１．０の範囲で、屈折率が異なる複数の層
を積層して形成したことを特徴とするものである。

【０００９】更に本発明は、前記反射膜がシリコンから
成る第１層と、酸化セリウムから成る第２層と、フッ化
マグネシウムから成る第３層を順次積層して形成されて
いることを特徴とするものである。

【００１０】本発明の光半導体素子収納用パッケージに
よれば、上面外周部に枠部を有する基体と蓋体とから成
る容器の内表面に反射防止膜を被着させたことから光半
導体素子に外部電気回路から供給される電気信号を印加
し、光半導体素子に光信号を励起させるとともに該励起
した光信号を光ファイバーに伝達させて光通信を行う
際、光半導体素子の励起した光信号はその一部が容器の
内表面に照射されたとしてもその光信号は容器の内表面
に被着されている反射防止膜で吸収されて反射すること
はなく、その結果、光ファイバーに入射される光信号は
光半導体素子から直接照射される光信号のみとなり、こ
れによって光ファイバーは誤った光信号を伝達すること
はなく、極めて正確な光通信を行うことが可能となる。

【００１１】

【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、本発明の光半導体素子収納用パ
ッケージの一実施例を示し、１は基体、２は基体１の上
面外周部に形成された枠部、３は蓋体である。この枠部
２を有する基体１と蓋体３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。

【００１２】前記基体１は光半導体素子Ｓを支持するた
めの支持部材として作用し、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１ａを有しており、
この載置部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が載置
固定される。

【００１３】また前記基体１はその上面外周部に前記光
半導体素子Ｓが載置される載置部１ａを囲繞するように
して枠部２が形成されており、該枠部２はその内側に光
半導体素子Ｓを収容するための空所を形成する作用をな
す。

【００１４】前記上面外周部に枠部２を有する基体１は
酸化アルミニウム質焼結体やエポキシ樹脂等の電気絶縁
材料から成り、例えば、酸化アルミニウム質焼結体から
成る場合には、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１５
００℃の高温で焼成することによって製作され、またエ
ポキシ樹脂等の有機樹脂で形成される場合には、トラン
スファモールド法を採用することによって、具体的には
所定金型内にビスフェノールＡ型、０- クレーゾルノボ
ラック型等のエポキシ樹脂と、シリカ、アルミナ等の充
填材（フィラー）と、その他の硬化剤、可とう化剤、難
燃化助剤、着色剤、離型剤等から成るタブレット状に成
形されたエポキシ樹脂の原料粉末を注入するとともにこ
れを１５０℃〜２００℃の温度で熱硬化させることによ
って製作される。

【００１５】なお、前記上面外周部に枠部２を有する基
体１をエポキシ樹脂等の有機樹脂で形成すると該エポキ
シ樹脂等の有機樹脂は耐衝撃性に優れていることから枠
部２を有する基体１に外部より衝撃力が印加されても枠
部２を有する基体１にクラックや割れ等が発生すること
はなく、その結果、枠部２を有する基体１と蓋体３とか
ら成る容器の気密封止の信頼性が大きく向上し、容器内
部に収容する光半導体素子Ｓを長期間にわたり正常、か
つ安定に作動させることができる。

【００１６】また前記枠部２を有する基体１をエポキシ
樹脂等の有機樹脂で形成する場合、該有機樹脂は一般に
耐湿性に劣るため内部に、表面に半径が１０乃至１００
オングストロームの細孔を有する吸湿材を１．０乃至５
０重量％含有させておくと大気中に含まれる水分が枠部
２を有する基体１を介して内部に侵入しようとしてもそ
の侵入は吸湿材によって有効に阻止され、その結果、内
部に侵入した水分によって光半導体素子Ｓの電極や後述
するボンディングワイヤ等の電気的接続手段５、或いは
外部リード端子４に酸化腐蝕が発生することはなく、光
半導体素子Ｓを常に正常、かつ安定に作動させることが
可能となる。従って、前記枠部２を有する基体１はその
内部に、表面に半径が１０乃至１００オングストローム
の細孔を有する吸湿材を１乃至５０重量％含有させてお
くことが好ましい。

【００１７】前記枠部２を有する基体１をエポキシ樹脂
等の有機樹脂で形成し、内部に吸湿材を含有させる場
合、エポキシ樹脂の原料粉末をトランスファモールドす
ることによって枠部２を有する基体１を形成する際、エ
ポキシ樹脂の原料粉末に予め球状のシリカ粒子等から成
る吸湿材を所定量含有させておくことによって枠部２を
有する基体１の内部に含有される。

【００１８】更に前記枠部２を有する基体１をエポキシ
樹脂等の有機樹脂で形成し、内部に吸湿材を含有させて
おく場合、吸湿材表面の細孔半径が１０オングストロー
ム未満であると基体１に侵入した水分を吸湿材に完全に
吸着させることが困難となり、また１００オングストロ
ームを超えると吸湿材の比重が軽くなり、吸湿材を枠部
２を有する基体１の全体に分散含有させるのが困難とな
る。従って、前記枠部２を有する基体１の内部に吸湿材
を含有させておく場合、吸湿材表面の細孔半径は１０オ
ングストローム〜１００オングストロームの範囲として
おくことが好ましい。

【００１９】また更に前記枠部２を有する基体１をエポ
キシ樹脂等の有機樹脂で形成し、内部に吸湿材を含有さ
せておく場合、吸湿材の含有量が１重量％未満であると
枠部２を有する基体１における水分の通過が有効に阻止
されず、また５０重量％を超えるとエポキシ樹脂の原料
粉末をトランスファモールドすることによって枠部２を
有する基体１を形成する際、エポキシ樹脂の流れ性が悪
くなって所望形状の枠部２を有する基体１が得られなく
なる危険性がある。従って、前記枠部２を有する基体１
の内部に吸湿材を含有させておく場合、吸湿材の含有量
は１乃至５０重量％の範囲としておくことが好ましい。

【００２０】前記基体１の枠部２にはその一部に両端が
枠部２の内外に突出する複数個のリード部材４が固定し
てあり、該リード部材４の枠部２内側に突出する領域に
光半導体素子Ｓの各電極をボンディングワイヤ等の電気
的接続手段５を介して接続させ、枠部２の外側に突出す
る領域を外部電気回路に電気的に接続させれば光半導体
素子Ｓの各電極はリード部材４を介し外部電気回路に電
気的に接続されることとなる。

【００２１】前記リード部材４は枠部２を有する基体１
が酸化アルミニウム質焼結体から成る場合にはタングス
テン、モリブデン等の金属から成り、該金属粉末に有機
溶剤、溶媒を添加混合して得た金属ペーストを基体１と
なるセラミックグリーンシートにスクリーン印刷法等に
より予め所定パターンに印刷塗布しておくことによって
枠部２の内側から外側にかけて形成され、また枠部２を
有する基体１がエポキシ樹脂等の有機樹脂から成る場合
には鉄ーニッケルーコバルト合金や鉄ーニッケル合金等
の金属板から成り、枠部２を有する基体１をトランスフ
ァモールド法により形成する際に予め金型内の所定位置
にリード部材４をセットしておくことによって枠部２の
所定位置に両端を枠部２の内外部に突出させた状態で一
体的に取着される。

【００２２】また前記リード部材４はその露出する外表
面に良導電性で耐蝕性に優れ、かつロウ材と濡れ性の良
いニッケルや金等の金属をめっき法により所定厚み（１
〜２０μｍ）に被着させておくと、リード部材４の酸化
腐蝕を有効に防止することができるとともにリード部材
４とボンディングワイヤ等の電気的接続手段５との接続
及びリード部材４と外部電気回路との接続を信頼性の高
いものとなすことができる。従って、前記リード部材４
はその露出する外表面に良導電性で耐蝕性に優れ、かつ
ロウ材と濡れ性の良いニッケルや金等の金属をめっき法
により１〜２０μｍの厚みに被着させてることが好まし
い。

【００２３】更に前記基体１の枠部２には枠部２を貫通
する貫通穴６が形成されており、該貫通穴６には筒状の
光ファイバー固定用部材７が一端を枠部２の内側に、他
端を枠部２の外側に突出させた状態で取着されている。

【００２４】前記筒状の光ファイバー固定用部材７は光
ファイバー８の先端を光半導体素子Ｓに対向させた状態
で固定する作用をなし、その内部に光ファイバー８が該
光ファイバー８の先端を光半導体素子Ｓと対向するよう
に挿通され、しかる後、光ファイバー８の外表面に被着
された保護部材と光ファイバー固定用部材７の内表面と
を接着材９を介し接着することによって光ファイバー８
はその先端が光半導体素子Ｓと対向した状態で筒状の光
ファイバー固定用部材６に固定される。

【００２５】前記筒状の光ファイバー固定用部材７は、
例えば、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、鉄ーニッケルーコバルト合金
等に従来周知の圧延加工法やプレス成形法等の金属加工
を施すことによって内径がφ１．０ｍｍ、外形がφ２．
０ｍｍ程度の筒状に製作される。

【００２６】なお、前記光ファイバー固定用部材７が取
着される貫通穴６は枠部２にドリルやレーザーを用いた
穴開け加工を施すことによって、或いは枠部２を有する
基体１を形成する際に予め金型を工夫しておいたり、グ
リーンシートの所定位置に予め穴開け加工を施しておく
ことによって枠部２の所定位置に所定形状に形成され
る。

【００２７】また前記筒状の光ファイバー固定用部材７
はその露出表面に耐蝕性に優れたニッケル、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光ファイバー固定用部
材７は酸化腐蝕するのが有効に防止されている。

【００２８】更に前記枠部２の貫通穴６内には光ファイ
バー８が挿通固定されており、該光ファイバー８は光半
導体素子Ｓが発する光信号を外部に伝達するための光信
号の伝達路として作用する。

【００２９】また更に前記基体１の上面外周部に設けた
枠部２上には有機樹脂等から成る封止材を介して蓋体３
が接合され、該蓋体３で枠部２の内側を塞ぐことよって
枠部２を有する基体１と蓋体３とで構成される容器内に
光半導体素子Ｓが気密に収容される。

【００３０】前記蓋体３はエポキシ樹脂等の有機樹脂や
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、従来周知の形成方法によって所定の板
状に形成される。

【００３１】前記上面外周部に枠部２を有する基体１と
蓋体３とから成る容器は更にその内表面に反射防止膜１
０が被着されており、該反射防止膜１０は光半導体素子
Ｓの励起した光信号が容器の内表面で反射するのを防止
する作用をなし、これによって光半導体素子Ｓにリード
部材４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に光信号を励起させるとともに
該励起した光信号を光ファイバー８に伝達させて光通信
を行う際、光半導体素子Ｓの励起した光信号はその一部
が容器の内表面に照射されたとしてもその光信号は容器
の内表面に被着されている反射防止膜１０で吸収されて
反射することはなく、その結果、光ファイバー８に入射
される光信号は光半導体素子Ｓから直接照射される光信
号のみとなり、光ファイバー８は誤った光信号を伝達す
ることはなく、極めて正確な光通信を行うことが可能と
なる。

【００３２】前記反射防止膜１０は、各々の屈折率が異
なる複数の層を積層して形成し、且つ各々の層の屈折率
を４．０乃至１．０の範囲としておくと該反射防止膜１
０は容器の内表面に照射された光半導体素子Ｓからの光
信号を極めて効率よく吸収し、光半導体素子Ｓからの光
信号が容器の内表面で反射されて光ファイバー８に照射
されるのを有効に防止することが可能となる。従って、
前記反射防止膜１０は各々の屈折率が異なる複数の層を
積層して形成し、且つ各々の層の屈折率を４．０乃至
１．０の範囲としておくことが好ましい。特に、反射防
止膜１０として屈折率が３．３のシリコンから成る第１
層と、屈折率が２．２の酸化セリウムから成る第２層
と、屈折率が１．３５のフッ化マグネシウムから成る第
３層を順次積層して形成すると容器の内表面に向かって
照射された光半導体素子Ｓからの光信号は反射防止膜１
０のシリコンから成る第１層と、酸化セリウムから成る
第２層と、フッ化マグネシウムから成る第３層の間で反
射するとともに吸収を受け、光半導体素子Ｓからの光信
号が容器の内表面で反射されて光ファイバー８に照射さ
れることは殆どなくなる。

【００３３】なお、前記反射防止膜１０はスパッタリン
グ法等を採用することによって容器の内表面に被着さ
れ、反射防止膜１０をシリコンから成る第１層と、酸化
セリウムから成る第２層と、フッ化マグネシウムから成
る第３層とで形成する際には容器の内表面にスパッタリ
ング法等によりまずシリコンを厚さ１００ｎｍに被着さ
せ、次いで酸化セリウムを厚さ１５０ｎｍ、フッ化マグ
ネシウムを厚さ２４５ｎｍに順次被着させることによっ
て形成される。

【００３４】かくして本発明の光半導体素子収納用パッ
ケージによれば、基体１の載置部１ａに光伝送モジュー
ル基板Ｌに実装させた光半導体素子Ｓを載置固定させる
とともに光半導体素子Ｓの各電極を所定のリード部材４
にボンディングワイヤ等の電気的接続手段５を介して電
気的に接続し、次に筒状の光ファイバー固定用部材７の
内部に光ファイバー８を挿通させ、その先端を光半導体
素子Ｓと対向するようにして接着材により固定し、しか
る後、枠部２の上面に蓋体３を封止材を介して接合さ
せ、枠部２を有する基体１と蓋体３とから成る容器内部
に光半導体素子Ｓを気密に収容することによって製品と
しての光半導体装置が完成する。

【００３５】かかる光半導体装置は光半導体素子Ｓにリ
ード部材４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に光信号を励起させるとと
もに該励起した光を光ファイバー８に伝達させることに
よって光通信に使用される。

【００３６】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り、例えば、容器の内側に突出す
る光ファイバー固定用部材７の表面、或いは容器の内側
に突出するリード部材４の表面（但し、電気的接続手段
が接続される領域を除く）にも反射防止膜１０を被着さ
せておくと光半導体素子Ｓが励起した光信号が光ファイ
バー固定用部材７やリード部材４の表面で反射し、これ
が光ファイバー８に照射されて誤通信を起こすのを有効
に防止することができる。

【００３７】

【発明の効果】本発明の光半導体素子収納用パッケージ
によれば、上面外周部に枠部を有する基体と蓋体とから
成る容器の内表面に反射防止膜を被着させたことから光
半導体素子に外部電気回路から供給される電気信号を印
加し、光半導体素子に光信号を励起させるとともに該励
起した光信号を光ファイバーに伝達させて光通信を行う
際、光半導体素子の励起した光信号はその一部が容器の
内表面に照射されたとしてもその光信号は容器の内表面
に被着されている反射防止膜で吸収されて反射すること
はなく、その結果、光ファイバーに入射される光信号は
光半導体素子から直接照射される光信号のみとなり、こ
れによって光ファイバーは誤った光信号を伝達すること
はなく、極めて正確な光通信を行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光半導体素子収納用パッケージの一実
施例を示す断面図である。

【図２】従来の光半導体素子収納用パッケージの一実施
例を示す断面図である。

【符号の説明】

１・・・基体 １ａ・・載置部 ２・・・枠部 ３・・・蓋体 ４・・・リード部材 ６・・・貫通穴 ７・・・光ファイバー固定用部材 ８・・・光ファイバー １０・・反射防止膜

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】上面中央部に光半導体素子の載置部が、外
   周部に前記載置部を囲繞する枠部を設けた基体と、前記
   枠部を貫通するように設けられ、内部に光ファイバーが
   挿通される貫通穴と、前記枠部の上面に取着され、該枠
   部の内側を塞ぐ蓋体とから成り、枠部を有する基体と蓋
   体とで形成される容器の内部に光半導体素子を気密に収
   容するようになした光半導体素子収納用パッケージであ
   って、前記容器の内表面に反射防止膜を形成したことを
   特徴とする光半導体素子収納用パッケージ。
2. 【請求項２】前記反射防止膜は、屈折率の異なる複数の
   層を積層して形成されており、且つ各々の層はその屈折
   率が４．０乃至１．０の範囲であることを特徴とする請
   求項１に記載の光半導体素子収納用パッケージ。
3. 【請求項３】前記反射膜はシリコンから成る第１層と、
   酸化セリウムから成る第２層とフッ化マグネシウムから
   成る第３層を順次積層して形成したことを特徴とする請
   求項２に記載の光半導体素子収納用パッケージ。