JPH1195070A - 光通信用パッケージ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光通信用パッケージの信頼性向上、歩留り向
上を実現する。 【解決手段】 レンズホルダ４３のうち、レンズ４５を
接合する接合面と、光ファイバ４４の保持部材をレーザ
接合するレーザ接合面は、Ｎｉめっきのみで被膜し、パ
ッケージ本体３１にＡｕ−Ｓｎろう材４７で接合するレ
ンズホルダ４３のＡｕ−Ｓｎ接合面は、Ｎｉめっきを下
地とするＡｕめっきで被膜する。このレンズホルダ４３
のレンズ接合面（Ｎｉめっき面）にレンズ４５を低融点
ガラス４６で接合する。この後、パッケージ本体３１の
貫通孔３９にレンズホルダ４３を挿入し、該パッケージ
本体３１のＡｕ−Ｓｎ接合面（Ａｕめっき面）に該レン
ズホルダ４３をＡｕ−Ｓｎろう材４７によりろう付けす
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、光ファイバの先端
と対向させるレンズを内蔵した光通信用パッケージに関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の光通信用パッケージは、本体が
セラミック製のものと金属製のものがあるが、前者のも
のは、例えば図５に示すように、セラミック製のパッケ
ージ本体１１内に、光通信用のレーザダイオード（Ｌ
Ｄ）、発光ダイオード（ＰＤ）等の半導体素子１２を搭
載するキャビティ１３を形成すると共に、該パッケージ
本体１１の側面に、キャビティ１３に連通する貫通孔１
４を形成すると共に、この貫通孔１４に対応する部位に
シールリング１５をＡｇろう材でろう付けし、金属製の
レンズホルダ１６の内部に、光ファイバ１７の先端と対
向させるためのレンズ１８を接着樹脂１９で接合すると
共に、該レンズホルダ１６をシールリング１５及び貫通
孔１４内に挿入し、該レンズホルダ１６の鍔部をシール
リング１５に抵抗溶接したものがある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来構成では、次のような欠点があった。

【０００４】（１）レンズホルダ１６の鍔部をシールリ
ング１５に抵抗溶接する際に、パッケージ本体１１をレ
ンズホルダ１６側に押し付けた状態で抵抗溶接するよう
にしているが、この抵抗溶接時にパッケージ本体１１の
押圧力を大きくし過ぎると、パッケージ本体１１にクラ
ックが発生しやすくなり、反対に、パッケージ本体１１
の押圧力を弱くすると、溶接不良によるリークが発生し
やすい。

【０００５】（２）レンズホルダ１６とシールリング１
５との接合を、抵抗溶接からＡｕ−Ｓｎろう付けに変更
することが考えられるが、レンズホルダ１６にレンズ１
８を接着樹脂１９で接合しているため、後工程で、レン
ズホルダ１６をシールリング１５にＡｕ−Ｓｎろう付け
する際に、ろう材を加熱溶融する熱（３００〜４００
℃）で、接着樹脂１９が熱分解して（熱分解温度：２０
０℃）、レンズ１８の接合部がシール不良となり、リー
クが発生しやすい。

【０００６】（３）レンズホルダ１６の表面は、Ｎｉめ
っきを下地としてＡｕめっきが施されているが、レンズ
１８を接合する接合面や光ファイバ１７の保持部材（図
示せず）をレーザ接合する接合面がＡｕめっきされてい
ると、レーザ光がＡｕめっき面に反射されてレンズ１８
の接合やレーザ接合が困難となる。

【０００７】本発明はこのような事情を考慮してなされ
たものであり、従ってその目的は、パッケージ本体のク
ラックや接合部の不良を防止できて、信頼性向上、歩留
り向上を実現できる光通信用パッケージを提供すること
にある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の光通信用パッケージは、レンズホルダのう
ち、レンズを接合する接合面及び光ファイバの保持部材
をレーザ接合する接合面をＮｉめっきで被膜し、パッケ
ージ本体に接合する接合面をＡｕめっきで被膜し、前記
レンズホルダのＮｉめっき面に前記レンズを低融点ガラ
スで接合すると共に、前記レンズホルダのＡｕめっき面
を前記パッケージ本体にＡｕ−Ｓｎろう材で接合した構
成としたものである。

【０００９】この構成では、レンズホルダのＮｉめっき
面にレンズを低融点ガラスで接合するようにしたので、
レンズが確実に接合されると共に、レンズホルダをパッ
ケージ本体にＡｕ−Ｓｎろう付けする際に、ろう材を加
熱溶融する熱（３５０℃）によって、レンズの接合材で
ある低融点ガラス（融点：４５０℃）が熱分解すること
がなく、レンズの接合信頼性が向上する。しかも、レン
ズホルダのＡｕめっき面をパッケージ本体にＡｕ−Ｓｎ
ろう材で接合するようにしたので、抵抗溶接で発生して
いたパッケージ本体のクラックや溶接不良がなくなると
共に、レンズホルダのＡｕ−Ｓｎろう材の接合面をＡｕ
めっき面とすることで、確実なろう付けが可能となる。
更に、レンズホルダのレーザ接合面をＮｉめっき面とす
ることで、確実なレーザ接合が可能となる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図１
乃至図４に基づいて説明する。まず、図１及び図２に基
づいて光通信用パッケージ全体の構成を説明する。セラ
ミック製のパッケージ本体３１は、アルミナ等のセラミ
ックグリーンシートを積層・焼成して製造したものであ
り、該パッケージ本体３１の内部には、光通信用のレー
ザダイオード（ＬＤ）、発光ダイオード（ＰＤ）等の半
導体素子３２を搭載するキャビティ３３が形成されてい
る。

【００１１】このパッケージ本体３１のキャビティ３３
の内面には、半導体素子３２をワイヤボンディング等で
接続するための導体パターン３４（図２参照）がＷ，Ｍ
ｏ等で形成され、該パッケージ本体３１の対向する２つ
の側面には、キャビティ３３内の導体パターン３４と導
通する導体パターン３５がＷ，Ｍｏ等で形成され、この
導体パターン３５にリードフレーム３６がＡｇろう材４
１で接合されている。

【００１２】一方、パッケージ本体３１の上面には、シ
ール用メタライズパターン３７がＷ，Ｍｏ等で形成さ
れ、このシール用メタライズパターン３７にコバール等
の金属で形成されたシールリング３８がＡｇろう材４１
で気密に接合されている。そして、キャビティ３３内に
半導体素子３２を搭載した後に、シールリング３８に金
属製のキャップ（図示せず）をシーム溶接等により接合
することで、キャビティ３３を封止する。

【００１３】パッケージ本体３１のリードフレーム３６
が接合されていない方の側面には、キャビティ３３に連
通する貫通孔３９が形成され、該側面に、シール用メタ
ライズパターン４０がＷ，Ｍｏ等で形成されている。

【００１４】一方、レンズホルダ４３は、例えばコバー
ル、Ｆｅ−Ｎｉ合金等の金属により鍔部４３ａ付きの筒
状に形成され、その内部には、光ファイバ４４の先端と
対向させるためのレンズ４５が低融点ガラス４６で気密
に接合されている。このレンズホルダ４３は、貫通孔３
９内に挿入され、該レンズホルダ４３の鍔部４３ａの全
周がパッケージ本体３１側面のシール用メタライズパタ
ーン４０にＡｕ−Ｓｎろう材４７でろう付けされてい
る。

【００１５】レンズホルダ４３には、図３に示すような
めっき処理が施されている。すなわち、レンズ４５を接
合する接合面Ａと、光ファイバ４４の保持部材（図示せ
ず）をレーザ接合するレーザ接合面Ｂは、Ｎｉめっきの
みで被膜し、パッケージ本体３１にＡｕ−Ｓｎろう材４
７で接合する接合面Ｃは、Ｎｉめっきを下地とするＡｕ
めっきで被膜している。また、レンズホルダ４３の鍔部
４３ａの外周面Ｄのうち、レーザ接合面Ｂに近い部分
は、レーザ接合面であるため、Ｎｉめっきのみで被膜
し、その他の部分は、Ｎｉめっきのみ、又はＮｉめっき
を下地とするＡｕめっきで被膜している。また、レンズ
ホルダ４３の内周面Ｅは、Ｎｉめっきのみ、又はＮｉめ
っきを下地とするＡｕめっきで被膜している。

【００１６】次に、上記構成の光通信用パッケージの製
造工程を図４に基づいて説明する。まず、レンズホルダ
４３の全面にＮｉめっきを施した後、レンズ接合面Ａ及
びレーザ接合面Ｂ等、Ｎｉめっき面を露出させる部分を
マスクして、Ａｕ−Ｓｎ接合面Ｃ等にＡｕめっきを施
す。この後、レンズホルダ４３のレンズ接合面Ａ（Ｎｉ
めっき面）にレンズ４５を低融点ガラス４６（融点：４
５０℃）で接合する。この際、Ｎｉめっき面と低融点ガ
ラス４６との相性は良く、レンズ４５の接合状態は良好
となる。

【００１７】一方、パッケージ本体３１に対して、リー
ドフレーム３６、シールリング３８をＡｇろう材４１で
ろう付けする。この後、リードフレーム３６、シールリ
ング３８、パッケージ本体３１側面のシール用メタライ
ズパターン４０等に、Ｎｉめっきを施し、その上からＡ
ｕめっきを施す。

【００１８】この後、このパッケージ本体３１の貫通孔
３９にレンズホルダ４３を挿入し、該パッケージ本体３
１のＡｕ−Ｓｎ接合面Ｃ（Ａｕめっき面）に該レンズホ
ルダ４３をＡｕ−Ｓｎろう材４７により３００〜４００
℃でろう付けする。この際、Ａｕめっき面とＡｕ−Ｓｎ
ろう材４７との相性は良く、レンズホルダ４３の接合状
態は良好となる。また、レンズ４５の接合材である低融
点ガラス４６の融点はＡｕ−Ｓｎろう付け温度よりも高
いため、Ａｕ−Ｓｎろう付け時に低融点ガラス４６が溶
融することがなく、レンズ４５の接合状態が良好に保た
れる。

【００１９】以上のようにして製造した光通信用パッケ
ージの品質を評価する試験を行ったので、その試験結果
について説明する。まず、上記製造工程で製造した実施
例のサンプルと、レンズホルダの全面にＡｕめっきを施
した比較例のサンプルをそれぞれ３０個ずつ用意し、レ
ンズ接合不良とレーザ接合不良を評価する試験を行った
ので、その試験結果を下記の表１に示す。

【００２０】

【表１】

【００２１】この試験結果によれば、部分Ａｕめっきし
た実施例では、レンズ接合面Ａ（Ｎｉめっき面）と低融
点ガラスとの接合状態が良好であり、レンズ接合不良は
発生しなかった。また、レーザ接合面Ｂのレーザ接合状
態も良好であり、レーザ接合不良は発生しなかった。

【００２２】これに対し、レンズホルダの全面をＡｕめ
っきした比較例では、レンズ接合面（Ａｕめっき面）と
低融点ガラスとの相性が悪く、全てのサンプルがレンズ
接合不良となった。また、レーザ接合面（Ａｕめっき
面）とレーザ接合との相性も悪く、３０サンプル中、２
８個もレーザ接合不良が発生した。

【００２３】以上の試験結果から、低融点ガラスで接合
するレンズ接合面Ａとレーザ接合面Ｂは、Ｎｉめっき面
とすることで、レンズ接合状態とレーザ接合状態が共に
良好になることが確認された。

【００２４】また、実施例のサンプル（３０個）につい
て熱衝撃試験と温度サイクル試験を行ったので、その試
験結果を下記の表２に示す。

【００２５】

【表２】

【００２６】ここで、熱衝撃試験の条件は、ＭＩＬ−Ｓ
ＴＤ（米軍規格）のコンディションＣに従い、サンプル
を１５０℃の液中に浸漬して加熱した後、−６５℃の液
中に５分以上浸漬して冷却し、これを再び１５０℃の液
中で加熱するというサイクルを１５サイクル繰り返す。
この際、サンプルを低温の液と高温の液との間で移動さ
せる時間は１０秒以下とする。この熱衝撃試験を行った
３０個のサンプルについてグロスリーク試験を行ったと
ころ、全てのサンプルのリーク率がＭＩＬ−ＳＴＤの規
格値である１×１０^-8atm cc/secよりも少なく、不良は
全く発生せず、全てのサンプルが熱衝撃試験で合格とな
った。

【００２７】また、温度サイクル試験の条件は、ＭＩＬ
−ＳＴＤ（米軍規格）のコンディションＣに従い、サン
プルを−６５℃の気中で冷却した後、１５０℃の気中で
加熱し、これを再び−６５℃の気中で冷却するというサ
イクルを１０００サイクル繰り返す。この際、サンプル
を低温の気中と高温の気中との間で移動させる時間は５
分以下とする。この温度サイクル試験を行った３０個の
サンプルについてグロスリーク試験を行ったところ、全
てのサンプルのリーク率がＭＩＬ−ＳＴＤの規格値であ
る１×１０^-8atm cc/secよりも少なく、不良は全く発生
せず、全てのサンプルが温度サイクル試験で合格となっ
た。

【００２８】以上の試験結果から明らかなように、上記
実施形態では、レンズホルダ４３のＮｉめっき面Ａにレ
ンズ４５を低融点ガラス４６で接合するようにしたの
で、レンズホルダ４３にレンズ４５を確実に接合できる
と共に、レンズホルダ４３をパッケージ本体３１にＡｕ
−Ｓｎろう付けする際に、Ａｕ−Ｓｎろう材４７を加熱
溶融する熱（３００〜４００℃）で、レンズ４５の接合
材である低融点ガラス４６（融点：４５０℃）が熱分解
することがなく、レンズ４５の接合信頼性を向上でき
る。しかも、レンズホルダ４３のＡｕめっき面Ｃをパッ
ケージ本体３１にＡｕ−Ｓｎろう材４７で接合するよう
にしたので、抵抗溶接で発生していたパッケージ本体３
１のクラックや溶接不良がなくなると共に、レンズホル
ダ４３のＡｕ−Ｓｎろう材４７の接合面ＣをＡｕめっき
面とすることで、確実なろう付けが可能となり、レンズ
ホルダ４３の接合不良を防止できる。更に、レンズホル
ダ４３のレーザ接合面ＢをＮｉめっき面とすることで、
確実なレーザ接合が可能となり、レーザ接合不良を防止
できる。

【００２９】尚、上記実施形態では、レンズホルダ４３
の左端面Ａのみをレンズ接合面（Ｎｉめっき面）とした
が、レンズホルダ４３の内周面Ｅもレンズ接合面（Ｎｉ
めっき面）として、内周面Ｅにも低融点ガラスでレンズ
４５を接合するようにしても良い。

【００３０】また、上記実施形態では、パッケージ本体
３１をセラミックで構成したが、金属で構成したパッケ
ージ本体を用いても良く、例えば本体側壁をコバール、
底板をＣｕ−Ｗ等の金属で形成しても良い。

【００３１】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の光通信用パッケージによれば、レンズホルダのレンズ
接合面及びレーザ接合面をＮｉめっきで被膜し、パッケ
ージ本体に接合する接合面をＡｕめっきで被膜し、レン
ズホルダのＮｉめっき面にレンズを低融点ガラスで接合
すると共に、レンズホルダのＡｕめっき面をパッケージ
本体にＡｕ−Ｓｎろう材で接合するようにしたので、レ
ンズ接合不良やレーザ接合不良が発生しなくなると共
に、熱衝撃試験や温度サイクル試験でもリークが発生せ
ず、信頼性向上、歩留り向上を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示す光通信用パッケージ
の縦断面図

【図２】光通信用パッケージを部分的に破断して示す斜
視図

【図３】レンズを接合したレンズホルダの拡大縦断面図

【図４】光通信用パッケージの製造工程を示す工程図

【図５】従来例を示す光通信用パッケージの縦断正面図

【符号の説明】

３１…パッケージ本体、３２…半導体素子、３３…キャ
ビティ、３６…リードフレーム、３８…シールリング、
３９…貫通孔、４０…シール用メタライズパターン、４
１…Ａｇろう材、４３…レンズホルダ、４３ａ…鍔部、
４４…光ファイバ、４５…レンズ、４６…低融点ガラ
ス、４７…Ａｕ−Ｓｎろう材。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 パッケージ本体がセラミック製または金
   属製で、その内部に光通信用の半導体素子を搭載するキ
   ャビティを形成すると共に、該パッケージ本体の側面
   に、該キャビティに連通する貫通孔を形成し、筒状に形
   成された金属製のレンズホルダの内部に、光ファイバの
   先端と対向させるためのレンズを接合すると共に、該レ
   ンズホルダを前記貫通孔に挿入して前記パッケージ本体
   に接合して成る光通信用パッケージにおいて、 前記レンズホルダのうち、前記レンズを接合する接合面
   及び前記光ファイバの保持部材をレーザ接合する接合面
   をＮｉめっきで被膜し、前記パッケージ本体に接合する
   接合面をＡｕめっきで被膜し、 前記レンズホルダのＮｉめっき面に前記レンズを低融点
   ガラスで接合し、 前記レンズホルダのＡｕめっき面を前記パッケージ本体
   にＡｕ−Ｓｎろう材で接合したことを特徴とする光通信
   用パッケージ。