JPS6035589A - 半導体装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は半導体装置、特に光通信装置における光フアイ
バー付半導体装置に適用して有効な技術に関する。

〔背景技術〕

光通信における光通信装置の一つとして、本出願人は第
１図で示すような光フアイバー付レーザーダイオード装
置を開発している。

このレーザーダイオード装置は、長方形金属板の主面に
リング状封止壁ｌを有するステム２と、とのステム２の
リング状封止壁ｌの上面に取り付けられてリング状封止
壁１の内側を気密封止する金属製のキャップ３とを有し
ている。また、リング状封止壁ｌの内側のステム主面部
分はさらに深くくり抜かれるとともに中央には小高い台
座部４が設けられている。そして、この台座部４上には
サブマウント５を介して半導体レーザ素子（チップ）６
が固定されている。また、このチップ６０両端のレーザ
ー光を出射する出射面に先端が対面するように、いずれ
もガラスからなる光ファイバー７およびモニタファイバ
ー８がステム２の周壁９に貫通状態で固定されている。

光ファイバー７およびモニタファイバー８はそれぞれ金
属性のファイバーガイド１０．１１を貝通し、ファイバ
ーガイド１０．１１によってガイドされている。フアイ
バーガイド１０．１１は銀鑞１２，１３によって気密的
にステム２に固定されている。また、光ファイバー７お
よびモニタファイバー８はファイバーガイド１０，１１
０内端面に被着硬化されたエポキシ樹脂からなる固定材
１４．１５でファイバーガイド１０．１１に固定されて
いる。この固定材１４．１５は光ファ・［バー７および
モニタファイバー８とファイバーガイド１０．１１のガ
イド孔との隙間をも塞ぎ、ステム２およびキャップ３で
形成されるパッケージ１６内に水分が侵入しないように
配〃されている。また、ガラスと銀材は接着できないこ
とから固定材としてレジンが用いられている。このよう
なレーザーダイオード装置はチップ６に所定の電圧が印
加されると、レーザー発振が起きる。そして、チップ６
０両端から発光したレーザー光の一方は光フアイバー７
内を伝わって光通信に供され、他方のレーザー光はモニ
タファイバー８に取り込まれ、光出力のモニタ用に供さ
れるようになっている。

このような光通信に用いられるレーザーダイオード装置
は高信頼度が要求される。

しかし、前記技術においては、光ファイバー７およびモ
ニタファイバー８を固定する固定材１４゜１５がエポキ
シ樹脂であるために、年を経る間にエポキシ樹脂がガス
を放出してチップ６に支障を来たしたり、あるいはエポ
キシ樹脂の劣化によるクシツクの発生に基く耐湿性の低
下からチップ６に支障を来たしたシして、チップ６の寿
命が短かくなるという問題が生じることが本発明者によ
ってあきらかとされた。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、カラスからなる光ファイバーをパッケ
ージの内外に亘って貫通固定した気密性に優れた信頼度
の高い半導体装置を提供することにある。

本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は、
本明細書の記述および添付図面からあきらかになるでろ
ろう。

〔発明の概要〕

本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば、下記のとおりである。

すなわち、いずれもガラスからなる光ファイバーおよび
モニタファイバーは部分的に外周面全域に亘って下層が
クロム層、上層がニッケル層からなる金属被膜が形成さ
れ、光ファイバーおよびモニタファイバーは前記金属被
膜部分で固定材の半田を介して金属性のファイバーガイ
ドに気密固定された構造とすることにより、パッケージ
内外の封止部分は総て気密封止構造となシ、固定材に起
因したチップ劣化および耐湿性低下を防止し、チップの
長寿命化お、よび耐湿性の向上による信頼度向上が達成
できるものである。

〔実施例〕

第２図は本発明の一実施例によるレーザーダイオード装
置を示す一部を切り欠いた状態の平面図、第３図は同じ
く第２図の１１′線に沿う断面図、第４図は同じく要部
の拡大断面図である。

との実施例のレーザーダイオード装置は第２図および第
３図で示すように長方形板のステム２を基にして組み立
てられている。すなわち、ステム２は長方形金属板の一
面を切削加工して中央部にリング状封止壁１を形成する
とともに、このリング状封止壁ｌの内側をさらに深くく
り抜きかつその底面中央部に台座部４を形作っている。

そして、第４図に示すように、この台座部４上にソルダ
ー１７を介して固定したサブマウント５上にソルダー１
８によりて半導体レーザー素子（チップ）６を固定して
いる。また、ステム２の両端にはチップ６のレーザー光
１９を出射する出射面に向かって延在するガイド孔２０
，２１がそれぞれ設けられている。一方のガイド孔２ｏ
には光ファイバー７を中心部に挿嵌固定したファイバー
ガイド１゜が嵌合され、銀鑞１２によってステム２に固
定されている。光ファイバー７の先端はチップ６の一方
の出射面に対面し、レーザー光１９を光フアイバー７内
に取シ込むようになっている。また、光ファイバー７の
内端部は半田（Ｐｄ−８ｎ）からなる固定材１４によっ
てファイバーガイド１０の内端部に気密的に固着されて
いる。この際、第４図に示すように、光ファイバー７の
一部（固着部）の外周面全域には補助金屑被膜２２およ
びこの補助金属被膜２２上に形成される主金属被膜２３
からなる金属被膜が形成されている。これは、半田が直
接ガラスとは接合しないことによる処置であって、金属
被膜は一層であってもよいが、ガラスにも半田にも良好
に接・合する金蔵が見当らないことから、ガラスの光フ
ァイバー７にはガラスとの接着性が良好であるところの
特に限定はされないがクロム＜ｃｒ＞からなる補助金ハ
被膜２２を最初に被着させ、つぎに補助金属および半田
との接合性の良好な金属、たとえば銅（Ｃｕ）ｌニッケ
ル（Ｎｉ）等の主金属被膜２３を被膜させた構造となっ
ている。また、光ファイバー７の直径はたとえば１２５
μｍψ　、ファイバーガイド１０の先端部分の直径はた
とえば５００μｍφと細く、ファイノく−ガイド１０の
先端面部分に半田を付けた状態では接合面積が小さいこ
とから、第４図に示すように、ファイバーガイド１０の
先端の内周縁部分を座ぐり、テーパ孔として固定材１４
とファイバーガイド１０および光ファイバー７との接合
面積の増大による接合強度向上を図っている。

一方、前記他方のガイド孔２１にはモニタファイバー８
を挿嵌ガイドするファイバーガイド１１が技入され、銀
鑞１３によって気密的にステム２に固定されている。モ
ニタファイバー８はガラスからなυ、内端をチップ６の
光ファイバーと対面した出射面とは別の出射面に対面さ
せ、レーザー光１９の光強度をモニターするようになっ
ている。

また、モニタファイバー８は第４図に示すように、前記
光ファイバー７の固着構造と同様な固着構造となってい
る。すなわち、モニタファイバー８は外周面に下層がｃ
Ｆからなる補助金属被膜２４゜上層がＮｉからなる主金
属被膜２５となる金属被膜部分で半田からなる固定材１
５でファイバーガイド１１に固着されている。また、モ
ニタ７アイパー８は直径が０．６目ψ、ファイバーガイ
ド１１の内端径が１ｍφと光ファイバー７の場合に比較
して太いが、接合強度向上のためにファイバーガイド１
１の内端の内周部分を座ぐってテーパ孔とし、この部分
に半田からなる固定材１５を充填した構造となっている
。

他方、前記ステム２には２本のリード２６　、２７が配
設されている。一方のリード２６はグランドリードであ
って、ステム２に溶接され、ステム２およびサブマウン
ト５を介してチップ６の下部電極に電気的に繋がってい
る。また、他方のリード２７はステム２に図示しないガ
ラス（絶縁体）を介して固定されるとともに、内端はリ
ング状封止壁１内の空間部に突出している。そして、と
の内端とチップ６の上部電極とはワイヤ２８で電気的に
接続されている。さらに、リング状封止壁１の上面には
シームウェルドによって金属板からなるキャップ３が気
密的に取り付けられ、ステム２とキャップ３とによって
気密性のパッケージ１６が形成されている。また、ステ
ム２の４隅には実装時利用される取付孔２９が設けられ
ている。

このようなレーザーダイオード装置はつぎのような手順
によって製造される。

すなわち、ファイバーガイド１０．１１を銀鑞１２．１
３で固定したステム２を用意した後、ステム２の台座部
４上にチップ６を固定したサブマウント５をソルダー１
７を介して固定し、かつチップ６の上面に設けられた図
示しない上部電極とリード２７の内端とをワイヤ２８で
接続する。

つぎに、２つのファイバーガイド１０　、１−１にそれ
ぞれ光ファイバー７、モニタファイバー８を挿入する。

光ファイバー７およびモニタファイバ−８０所定部分に
はあらかじめＣｒ層とＮｉＲとからなる金蔵被膜がたと
えばイオンブレーティングによって数１００μｍの厚さ
に被着されている。

そこで、光ファイバー７およびモニタファイバ−８０内
端部分の位置決めを行ないながら半田からなる固定材１
４．１５によって金属被膜を利用して光ファイバー７お
よびモニタファイバー８をファイバーガイド１０．１１
に固着する。

つぎに、キャップ３をリング状封止壁１上に重ね合せた
後、シームウェルドによって気密的にキャップ３をステ
ム２に固定する。

〔効果〕

（１）いずれもガラス（ガラスファイノ＜−）からなる
光ファイバー７およびモニタファイノく−８は気密性の
半田からなる固定材１４．Ｉ５によってファイバーガイ
ドｉｏ、ｉｉに隙間なく固着されている。また、パッケ
ージ１６を構成する各部の接合部分は溶接および欽鑞か
らなシ、いずれも気密的に接合されている。この結果、
ノくツケージ１６内は気密性が維持され、外部からの水
分等の侵入に基〈チップ６の劣化は生じなくなり、レー
ザーダイオード装置の信頼度の向上、長寿命化が達成で
きるという効果が得られる。

（２）光ファイバー７およびモニタファイノく−８を固
定する固定材は半田が使用されている。半田はレジンの
ようにガスを放出したりすることはないことから、ガス
放出によるチップの劣化は発生せず、レーザーダイオー
ド装置の信頼度の向上、長寿命化が達成できるという効
果が得られる。

（３）上記（１）および（２）から高品質で長寿命のレ
ーザーダイオード装置を提供することができる。

以上本発明者によってなされた発明を実施例にもとづき
具体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定される
ものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可
能であることはいうまでもない。たとえば、固定材はｐ
ｂ−８ｎの半田以外のＡｕ−８ｎのような半田でも、ガ
ス放出防止、気密接着は可能である。また、固定材の接
着面積を増大させ、接着強度を向上させるために、第５
図に示すように、ファイバーガイド１０の内端部の上部
を切り欠いて段付構造としてもよい。

また、固定材としては、ガラスに直接接着できる特殊半
田（たとえば、電子材料］９７９年８月号８０〜−−頁
に記載されている商品名「セランルザ」）を用いて光フ
ァイバーおよびモニタファイバーとファイバーガイドと
の接合を図れば、前記実施例のように光ファイバーおよ
びモニタファイバーにあらかじめ金属被膜を被着させて
おかなくともよくなり、工数および材料低減から製造コ
ストの低減が図れる。

しかし、いずれにしても固定材による接着時にはチップ
や光ファイバーを被うジャケット等を高温度に晒し劣化
を生じさせないようにする必要があり、固定材は融点の
低いものを選択することが望ましい。

〔利用分野〕

以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその背景となった利用分野である光通信用レーザーダ
イオード装置技術に適用した場合について説明したが、
それに限定されるものではなく、たとえば、パンケージ
の内外を貫くようにガラス体が配設した構造の半導体装
置におけるガラスの支持構造に対して本発明は適用でき
、良好な効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本出願人の開発によるレーザーダイオード装
置の要部を示す断面図である。 第２図は、本発明の一実施例によるレーザーダイオード
装置を示す一部を切り欠いた状態の平面図であ−る。 第３図は、同じく第２図の［−Ｉ’　腺に沿う断面図で
ある。 第４図は、同じく要部の拡大断面図である。 第５図は、他の実施例によみ要部の正面図である。 １・・・リング状封止壁、２・・・ステム、３・・・キ
ャップ、４・・・台座部、５・・・ザブマウント、６・
・・半導体レーザ素子（チップ）、７・・・光ファイバ
ー、８・・・モニタファイバー、９・・・Ｆａ、１０．
１１・・・ファイバーガイド、１２．１３・・・銀鑞、
１４．１５・・・固定材、１６・・・パンケージ、１７
．１８・・・ソルダー、１９・・・レーザー光、２０．
２１・・・ガイド孔、２２・・・補助金８被膜、２３・
・・主金属被膜、２４・・・補助会名被膜、２５・・・
主金属被膜、２６．２７・・・リード、２８・・・ワイ
ヤ、２９・・・取付孔。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 】、気合性パッケージと、このパッケージを貫通して固
   定される光ファイバーと、を有する半導体装置であって
   、前記光ファイバーは気密接着が可能な鑞材によって気
   密的にパッケージに接着されていることを特徴とする半
   導体装置。 ２、前記光７アイバーの接着面にはガラスとの密着性が
   良好な補助金属被膜およびこの補助金属被膜上に形成さ
   れかつ補助金属被膜および鑞材との接合性が良好な主金
   属被膜がそれぞれ積層形成されていることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の半導体装置。