(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１鉄層−銅層−第２鉄層の順に積層されたクラッド材を有するアイレット本体と、
前記アイレット本体の厚さ方向に貫通する貫通孔とを備え、
前記貫通孔に絶縁体を介してリードが接合された半導体パッケージ用ステムであって、
前記貫通孔の内壁における前記銅層の前記第１鉄層側の端部が覆われるように面取りされていることを特徴とする半導体パッケージ用ステム。
【請求項２】
前記面取りは、前記貫通孔の内壁における前記銅層の前記第１鉄層側の端部が、前記第１鉄層から延びて形成されたオーバーハング部で覆われていることを特徴とする請求項１に記載の半導体パッケージ用ステム。
【請求項３】
前記アイレット本体とは別体に形成された放熱体が、前記第２鉄層から露出した前記銅層と熱的に接続されて、前記アイレット本体に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の半導体パッケージ用ステム。
【請求項４】
第１鉄層−銅層−第２鉄層の順に積層されたクラッド材を形成する工程と、
前記第１鉄層側からの抜き加工によって、前記クラッド材の厚さ方向に貫通する貫通孔を形成する工程と、
前記貫通孔に絶縁体を介してリードを挿入し、封着する工程と、
を含むことを特徴とする半導体パッケージ用ステムの製造方法。
【請求項５】
第１鉄層−銅層−第２鉄層の順に積層されたクラッド材を形成する工程と、
前記クラッド材の厚さ方向に貫通する第１貫通孔を形成する工程と、
前記第１貫通孔の中心軸に合わせて、前記第１貫通孔の径より大きい第２貫通孔を形成する工程と、
前記第２貫通孔に絶縁体を介してリードを挿入し、封着する工程と、
を含むことを特徴とする半導体パッケージ用ステムの製造方法。
【請求項６】
前記第２貫通孔を形成する工程において、前記第２貫通孔は孔開けシェービング加工により形成されることを特徴とする請求項５に記載の半導体パッケージ用ステムの製造方法。
【請求項７】
前記クラッド材を形成する工程後、プレス加工および平坦シェービング加工により、前記第２鉄層から前記銅層を露出させる工程と、
前記リードを封着する工程後、露出した前記銅層に放熱体をロウ付けする工程と、
を含むことを特徴とする請求項４〜６のいずれか一項に記載の半導体パッケージ用ステムの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体パッケージ用ステムおよび半導体パッケージ用ステムの製造技術に適用して有効な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許第２８８００４８号（特許文献１）、特開平１１−１８６６４９号公報（特許文献２）、特開特開２００１−１３５７４５号公報（特許文献３）および特開２００５−１９９７３号公報（特許文献４）には、放熱体（あるいはヒートシンク、ブロック体ともいう）をアイレット本体と一体形成してなる半導体パッケージ用ステムに関する技術が開示されている。
【０００３】
また、特開２００６−１３５２１９号公報（特許文献５）には、アイレット本体とは別体に形成した放熱体を、アイレット本体に接合させてなる半導体パッケージ用ステムに関する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第２８８００４８号
【特許文献２】特開平１１−１８６６４９号公報
【特許文献３】特開２００１−１３５７４５号公報
【特許文献４】特開２００５−１９９７３号公報
【特許文献５】特開２００６−１３５２１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献３の明細書段落［００１８］には、ダレた銅層によって第２の鉄層とガラス封止用のガラスとが接触する面積が減少し、気密性が確保されないことが開示されている。この他にも、本発明者らは、以下で説明するように、ステムにキャップを取り付ける際の電気抵抗溶接によって、気密性が破壊される問題があることを見出している。
【０００６】
図１は本発明者らが検討している半導体パッケージ１０（以下、単に「パッケージ」という。）を模式的に示す斜視図である。このパッケージ１０は、レーザダイオード５０およびフォトダイオード５１と、レーザダイオード５０およびフォトダイオード５１が搭載される半導体パッケージ用ステム３０（以下、単に「ステム」という。）と、レーザダイオード５０などを気密封止し、ステム３０に取り付けられるキャップ２０とを備えているものである。なお、図１では、説明を明解にするために、キャップ２０をステム３０に取り付ける前の状態で示している。
【０００７】
ステム３０は、アイレット本体３１（例えば、上側の鉄層−銅層−下側の鉄層の３層構造）と、レーザダイオード５０を支持し、アイレット本体３１に立設されるブロック状の放熱体３２とを有している。また、ステム３０は、アイレット本体３１の厚さ方向に貫通して設けられ、レーザダイオード５０とワイヤ（図示しない）を介して電気的に接続されるリード３３ａおよびフォトダイオード５１とワイヤ（図示しない）を介して電気的に接続されるリード３３ｂを有している。また、ステム３０は、アイレット本体３１と電気的に接続されるリード３３ｃを有している。また、ステム３０は、リード３３ａ、３３ｂとアイレット本体３１とを電気的に絶縁するガラス体３４を有している。
【０００８】
なお、例えば、特許文献３の明細書段落［００１７］に記載のような既成概念によれば、リード３３ａ、３３ｂを設けるための貫通孔は、放熱体３２が設けられる上側の鉄層とは反対の下側の鉄層から銅層、上側の鉄層への抜き加工によっては形成されていない。
【０００９】
パッケージ１０は、キャップ２０がステム３０に取り付けられた状態では、キャップ２０によって、放熱体３２、レーザダイオード５０、フォトダイオード５１およびアイレット本体３１の搭載面から突起するリード３３ａ、３３ｂが収められることとなる。また、キャップ２０の内部には、レーザダイオード５０などの信頼性を向上するために、不活性ガス（例えば、窒素ガス）が気密封止されることとなる。言い換えると、レーザダイオード５０は、大気に曝した場合、大気中の水蒸気により特性が劣化してしまうため、取り付けられたキャップ２０の内部には不活性ガスが封入されている。
【００１０】
ここで、気密封止して、ステム３０にキャップ２０を取り付ける方法（キャップシール）の一例について説明する。図２は電気抵抗溶接（接合）によってステム３０にキャップ２０を取り付ける場合の説明図である。図２では、説明を明解にするために、レーザダイオード５０などを省略している。まず、キャップ２０を筒状の上電極７０の内部で固定し、筒状の下電極７１の内部にリード３３ｂ、３３ｃを落とすようにして、ステム３０を下電極７１に載置する。次いで、上電極７０を降下させて、キャップ２０の鍔部２１とステム３０の搭載面の縁部とを上電極７０と下電極７１とで挟持するように加圧する。
【００１１】
次いで、加圧した状態で上電極７０と下電極７１との間を通電することによって、キャップ２０の鍔部２１とステム３０の搭載面の縁部とが電気抵抗溶接（接合）される。なお、ステム３０に取り付けられる鍔部２１のステム３０側には、プロジェクション２２が突起するように形成されており、これにより、ステム３０の搭載面の縁部に、キャップ２０の鍔部２１を容易かつ確実に電気抵抗溶接している。
【００１２】
電気抵抗溶接は、主に、溶接電流、通電時間、電極加圧力を条件として行われる。溶接電流は、溶接用コンデンサの充電電圧により変化するものである。また、通電時間は、溶接トランスの巻数比や、コンデンサの数により変化するものである。また、電極加圧力は、鍛圧力（鍛圧）と通電加圧力（通電圧）があり、ワーク（キャップ２０およびステム３０）に最終的に加わる圧力が鍛圧で、ワークに溶接電流を流すときの圧力が通電圧である。
【００１３】
電気抵抗溶接では、溶接に必要なエネルギー（電気量）を溶接用コンデンサに充電し、これを瞬時に溶接トランスに放電して大きな溶接電流が流れる。この溶接電流がプロジェクション２２に流れて、鉄から構成されるキャップ２０の鍔部２２と、アイレット本体３１の鉄層とを溶かして、キャップ２０とステム３０（アイレット本体３１）とが電気抵抗溶接されることとなる。
【００１４】
このような電気抵抗溶接を行うにあたり、溶接に必要なエネルギーを同一とした場合であっても、通電時間を短縮し、溶接電流を増加させると、ステム３０に取り付けたキャップ２０の気密性が破壊される問題が生じる。なお、従来では、パッケージ１０の製造歩留まりを向上し、また、パッケージ１０の信頼性を向上する上で、キャップ２０の気密性が保持されていなければならないため、溶接電流を抑えた条件で行っている。
【００１５】
その一方、パッケージ１０の生産性を向上するために、通電時間を短縮することが望まれている。したがって、溶接に必要なエネルギーを確保するため、溶接電流を増加した場合であっても、キャップ２０の気密性を確保する必要が生じている。
【００１６】
本発明の目的は、気密性を向上することのできる半導体パッケージ用ステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
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、次のとおりである。本発明の一実施形態における半導体パッケージ用ステムは、第１鉄層−銅層−第２鉄層の順に積層されたクラッド材を有するアイレット本体と、前記アイレット本体の厚さ方向に貫通する貫通孔とを備え、前記貫通孔に絶縁体を介してリードが接合された半導体パッケージ用ステムであって、前記貫通孔の内壁における前記銅層の前記第１鉄層側の端部が覆われるように面取りされている。
【発明の効果】
【００１８】
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、次のとおりである。前記一実施形態によれば、気密性を向上することのできる半導体パッケージ用ステムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明者らが検討している半導体パッケージを示す斜視図である。
【図２】電気抵抗溶接によってステムにキャップを取り付ける場合の説明図である。
【図３】本発明の一実施形態における半導体パッケージを示す断面図である。
【図４】本発明の一実施形態における半導体パッケージ用ステムを示す要部断面図である。
【図５】図４の半導体パッケージ用ステムと対比して説明するための半導体パッケージ用ステムを示す要部断面図である。
【図６】本発明の一実施形態における製造工程中の半導体パッケージ用ステムを示す断面図である。
【図７】図６に続く製造工程中の半導体パッケージ用ステムを示す断面図である。
【図８】図７に続く製造工程中の半導体パッケージ用ステムを示す断面図である。
【図９】図８に続く製造工程中の半導体パッケージ用ステムを示す断面図である。
【図１０】図９に続く製造工程中の半導体パッケージ用ステムを示す断面図である。
【図１１】図１０に続く製造工程中の半導体パッケージ用ステムを示す断面図である。
【図１２】本発明の他の実施形態における半導体パッケージを示す断面図である。
【図１３】本発明の他の実施形態における半導体パッケージ用ステムを示す要部断面図である。
【図１４】本発明の他の実施形態における製造工程中の半導体パッケージ用ステムを示す断面図である。
【図１５】図１４に続く製造工程中の半導体パッケージ用ステムを示す断面図である。
【図１６】図１５に続く製造工程中の半導体パッケージ用ステムを示す断面図である。
【図１７】図１６に続く製造工程中の半導体パッケージ用ステムを示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する場合がある。
【００２１】
（実施形態１）
まず、本発明の実施形態におけるパッケージ１０およびステム３０（ステム３０Ａ）の構造について説明する。図３に本実施形態におけるステム３０Ａを備えたパッケージ１０の断面を模式的に示す。図３では、図１で示したパッケージ１０のＸ−Ｘ線に対応する断面を示している。また、図４に本実施形態におけるステム３０Ａの要部の断面を模式的に示す。図４では、図１で示したパッケージ１０のＹ−Ｙ線に対応する断面を示している。また、図３では、パッケージ１０（ステム３０Ａ）におけるリード３３ａの位置を明解にするために、リード３３ａを破線で示している。また、図４では、ステム３０Ａにおける放熱体３２（放熱体３２Ａ）の位置を明解にするために、放熱体３２Ａを破線で示している。
【００２２】
パッケージ１０は、レーザダイオード５０およびフォトダイオード５１と、レーザダイオード５０およびフォトダイオード５１が搭載されるステム３０Ａと、ステム３０Ａに取り付けられるキャップ２０とを備えているものである。キャップ２０は、主に、鉄から構成されている。また、キャップ２０は、レーザダイオード５０から出射される光（出射光）を、キャップ２０の外部（パッケージ１０の外部）へ出射する窓２２を有している。その窓２２には出射光を透過する窓ガラス２３が窓２２を塞ぐようにして設けられている。
【００２３】
ステム３０Ａは、アイレット本体３１Ａ（アイレット本体３１）と、レーザダイオード５０を支持し、アイレット本体３１Ａに接合して立設されるブロック状の放熱体３２Ａ（ブロック体）を有している。この放熱体３２Ａは、主に、銅から構成されており、レーザダイオード５０で生じる熱を放熱させるものである。この放熱体３２Ａは、アイレット本体３１Ａとは別体として形成されるものである。したがって、放熱体３２Ａの形状や配置について加工上の制約を受けることがなくなり、種々の製品（パッケージ）に対応することができる。
【００２４】
放熱体３２Ａの一立面に、その前端面が上方を向き、そして後端面が下方を向くようにしてレーザダイオード５０が設けられている。なお、前端面とは、レーザが出射される側のレーザダイオード５０の一端面である。また、後端面とは、モニタ用のレーザが出射される側のレーザダイオード５０の一端面である。
【００２５】
また、レーザダイオード５０の後端面の近傍のアイレット本体３１Ａには、該後端面から出射されるモニタ用のレーザを受光するためのモニタ用のフォトダイオード５１が、アイレット本体３１Ａの搭載面に形成された斜面に設けられている。このフォトダイオード５１は、レーザダイオード５０からのレーザを受光し、レーザ発振時の該レーザの強度をモニタするためのものである。
【００２６】
また、ステム３０Ａは、アイレット本体３１Ａの厚さ方向に貫通して設けられ、レーザダイオード５０とワイヤ（図示しない）を介して電気的に接続されるリード３３ａおよびフォトダイオード５１とワイヤ（図示しない）を介して電気的に接続されるリード３３ｂを有している。また、ステム３０Ａは、アイレット本体３１Ａと電気的に接続される接地用のリード３３ｃを有している。
【００２７】
リード３３ａは、レーザダイオード５０に電流を供給するためのレーザダイオードリードであり、リード３３ｂはフォトダイオード５１から信号を取り出すためのフォトダイオードリードである。これらのリード３３ａ、３３ｂは導電性の金属から成り、それらはガラス体３４によってアイレット本体３１Ａと電気的に絶縁され、接合されている。また、リード３３ｃは導電性の金属から成る接地された共通リードであり、それはアイレット本体３１Ａの裏面（第１鉄層３８）に、溶接により直接取り付けられている。従って、アイレット本体３１Ａ自身も接地されていることになる。
【００２８】
また、ステム３０Ａは、リード３３ａ、３３ｂとアイレット本体３１Ａとを電気的に絶縁するガラス体３４とを有している。このガラス体３４は、アイレット本体３１Ａの厚さ方向に貫通して形成された貫通孔３５に設けられている。言い換えると、リード３３ａとガラス体３４によって埋め尽くされる貫通孔３５が、アイレット本体３１Ａに形成されている。また、リード３３ｂとガラス体３４によって埋め尽くされる貫通孔３５が、アイレット本体３１Ａに形成されている。
【００２９】
アイレット本体３１Ａは、鉄層と銅層とが積み重なる層構造を有している。具体的には、アイレット本体３１Ａは、レーザダイオード５０などを搭載する搭載面側から第２鉄層３６、銅層３７、第１鉄層３８で積層されたクラッド材（第１鉄層３８−銅層３７−第２鉄層３６に積層された３層クラッド材）を用いて構成されている。例えば、アイレット本体３１Ａの厚さを、薄型化を考慮して、１．２ｍｍ程度とした場合、第２鉄層３６は０．１ｍｍ程度、銅層３７は０．５ｍｍ程度、第１鉄層３８は０．６ｍｍ程度である。なお、アイレット本体３１Ａの放熱体３２Ａが接合される領域では、第２鉄層３６から銅層３７が露出している（図３参照）。
【００３０】
第２鉄層３６は、キャップ２０とステム３０Ａとを溶接により容易に接合させるための層である。本実施形態ではキャップ２０が主に鉄から構成されているので、それに溶接される対象物として、同一材料で構成される第２鉄層３６を用いている。このため、キャップ２０とステム３０Ａとの接合性を向上することができる。なお、第２鉄層３６は、キャップ２０がステム３０Ａに接合できる厚さであれば良いので、アイレット本体３１Ａの他の銅層３７、第１鉄層３８に比べて薄いものとなっている。
【００３１】
また、第１鉄層３８は、キャップ２０の内部の気密性を確保するための層である。以下に、詳細に説明する。
【００３２】
ステム３０Ａでは、リード３３ａ、３３ｂはアイレット本体３１Ａの厚さ方向に貫通して設けられているので、アイレット本体３１Ａの搭載面およびその反対の裏面のそれぞれから、リード３３ａ、３３ｂが突出していることとなる。搭載面側からリード３３ａ、３３ｂが突出するのは、キャップ２０の内部で、アイレット本体３１Ａの搭載面に搭載されるレーザダイオード５０などと電気的に接続するためである。また、裏面側からリード３３ａ、３３ｂが突出しているのは、ステム３０Ａ（パッケージ１０）の外部と電気的に接続するためである。
【００３３】
本実施形態では、図４に示すように、リード３３ａ、３３ｂが設けられる貫通孔３５を、アイレット本体３１Ａの厚さ方向に形成している。貫通孔３５は、アイレット本体３１Ａにキャップ２０が取り付けられた状態では、キャップ２０の内部に連通することになるので、キャップ２０内の気密性を確保する上で、貫通孔３５を塞がなければならない。
【００３４】
そこで、リード３３ａ、３３ｂが設けられた貫通孔３５にガラス体３４を埋め込み、そのガラス体３４を押圧するように、第１鉄層３８の圧縮応力を利用して、貫通孔３５を塞いでいる。このように、第１鉄層３８は、キャップ２０の内部の気密性を確保するための層である。なお、第１鉄層３８は、キャップ２０の内部の気密性を確保するための層であるため、厚くするほど気密性が確保されるが、アイレット本体３１Ａの薄型化を考慮し、適宜調整される。
【００３５】
また、銅層３７は、アイレット本体３１Ａ（ステム３０Ａ）の放熱性を向上するための層である。本実施形態では熱伝導性に優れた導体として、銅層３７を用いている。また、アイレット本体３１Ａの搭載面で露出する銅層３７に、レーザダイオード５０を支持する放熱体３２Ａを直に接合（例えば、ろう付け）している。このため、ステム３０Ａは熱放熱性の優れたものとなる。
【００３６】
したがって、ステム３０Ａは発熱量の大きいレーザダイオード５０を搭載するパッケージ１０に好適に用いられる。なお、銅層３７は、ステム３０Ａの放熱性を確保するための層であるため、厚くするほど放熱性が向上するが、アイレット本体３１Ａの薄型化を考慮し、適宜調整される。
【００３７】
このようなアイレット本体３１Ａ（ステム３０Ａ）において、本実施形態では、図４に示すように、貫通孔３５の内壁における第１鉄層３８側の銅層３７の端部を、上面側（第２鉄層３６が形成されている側）に面取りしている。具体的には、第１鉄層３８側の銅層３７の端部は、上面側（第２鉄層３６が形成されている側）に曲率を有してアール状に面取りされている。これにより、ステム３０Ａにキャップ２０を取り付ける電気抵抗溶接時のキャップ２０の気密性を向上している。以下に、詳細に説明する。
【００３８】
図５に本実施形態におけるステム３０Ａと対比して説明するための一般的なステム３０Ｘの断面を示す。ステム３０Ｘでは、貫通孔３５の内壁における第１鉄層３８側の銅層３７の端部が下面側（第１鉄層３８が形成されている側）に面取りされており、ステム３０Ｘの銅層３７の端部に第１鉄層３８側へ突き出るバリ３７ａ（ダレ）が形成されている。これは、リード３３ａ、３３ｂを挿入するための貫通孔３５を形成する場合、第２鉄層３６側からその反対側（第１鉄層３８）に向けて、孔開けポンチが抜き加工をする。この時に、貫通孔３５の内壁に位置する銅層３７の端部が、下側面（第１鉄層３８側）に面取りされる。そして、第１鉄層３８にダレるようにバリ３７ａが形成される。
【００３９】
言い換えると、バリ３７ａは、銅層３７が第１鉄層３８に引き込まれる（ダレる）ように形成されている。このバリ３７ａが形成された状態のステム３０Ｘに、電気抵抗溶接によってキャップ２０を取り付ける場合、溶接電流をかけると、熱伝導性の高い銅からなるバリ３７ａでの発熱が大きくなり、バリ３７ａの周辺のガラス体３４に隙間が生じることが原因で気密破壊が起きてしまうことを本発明者らは見出している。
【００４０】
そこで、本実施形態では、ステム３０Ａの銅層３７の端部を上面側（第２鉄層３６側）に面取りしている。すなわち、後述する図９や図１０で示されるように、孔開けポンチ９０を第１鉄層３８からその反対側（第２鉄層３６側）に向けて抜き加工する。この時に、銅層３７の端部が上面側（第２鉄層３６側）に面取りされる。そして、第１鉄層３８が銅層３７にダレるように形成される（後述するオーバーハング部３８ａが形成される）。
【００４１】
このステム３０Ａに電気抵抗溶接によってキャップ２０を取り付ける場合、ガラス体３４に隙間を生じさせる原因となる銅層３７のバリ３７ａが形成されないため、溶接電流をかけても気密破壊が起きない。
【００４２】
このように、貫通孔３５の内壁における銅層３７の端部を、上面側（第２鉄層３６側）に面取りすることによって、ステム３０Ａに電気抵抗溶接によってキャップ２０を取り付ける際の気密性を向上することができる。すなわち、パッケージ１０の製造歩留まりを向上することができるステム３０Ａを提供することができる。
【００４３】
ここで、特許文献３の記載について考察する。特許文献３では、気密性が確保されない理由として、ダレた銅層によって第２の鉄層とガラス封止用のガラスとが接触する面積が減少することを挙げている（特許文献３の明細書段落［００１８］）。
【００４４】
そして第１鉄層３８は、キャップ２０の内部の気密性を確保するための層であるため、第１鉄層３８とガラス体３４との接触面積が大きくなれば、より気密性が向上するといえる。
【００４５】
そこで、本実施形態では、銅層３７が第１鉄層３８にダレない（引き込まれない）ようにして、第１鉄層３８とガラス体３４との接触面積を確保している。具体的には、銅層３７の端部を上面側（第２鉄層３６側）に面取りして、第１鉄層３８とガラス体３４との接触面積を確保している。
【００４６】
また、本実施形態では、貫通孔３５の内壁における第１鉄層３８側の銅層３７の端部を、第１鉄層３８から上面側（第２鉄層３６側）に延びて形成されたオーバーハング部３８ａで覆うようにしている。これにより、第１鉄層３８とガラス体３４との接触面積を大きくし、キャップ２０の内部の気密性を向上することができる。すなわち、パッケージ１０の信頼性を向上することができるステム３０Ａを提供することができる。
【００４７】
次に、本実施形態におけるステム３０Ａの製造方法について説明する。図６〜図８では図１のＸ−Ｘ線に対応する製造工程中のステム３０Ａ（特にクラッド材３９Ａ）の要部の断面を模式的に示し、図９〜図１１では図１のＹ−Ｙ線に対応する製造工程中のステム３０Ａ（特にクラッド材３９Ａ）の要部の断面を模式的に示している。
【００４８】
まず、図６に示すように、第２鉄層３６−銅層３７−第１鉄層３８の３層構造のクラッド材３９（後のクラッド材３９Ａとなる）を準備する。このクラッド材３９は、図１に示すようなアイレット本体３１が後の工程で個片化されて複数個取り出されるもの（基材）である。また、クラッド材３９は、長尺な帯状体とされ、所要のプレス加工を施す加工ステージ間を順送りされて加工される。このようなクラッド材３９に対して、アイレット本体３１の外形よりも大径に粗抜き加工を施す。
【００４９】
続いて、図７に示すように、銅層３７を露出させる部位（放熱体３２Ａが接合される領域）に合わせた凹部８１Ａを形成したプレス金型８０Ａを、クラッド材３９Ａに位置合わせして型押する。ここで、クラッド材３９Ａの上面（搭載面）に、凹部８１Ａに対応した部位（第２鉄層３６および下層の銅層３７の一部）を、第２鉄層３６の厚さ分以上にクラッド材３９Ａの上面から突出させる。
【００５０】
続いて、クラッド材３９Ａの上面で突出する部位を、平坦シェービング加工によって除去し、図８に示すように、クラッド材３９Ａの上面を平坦化する。平坦シェービング加工では、第２鉄層３６の表面に切刃の切削位置を位置合わせし、切刃を第２鉄層３６の表面に沿って動かす。これにより、第２鉄層３６から突出している部位が、クラッド材３９Ａから切削されて除去されるとともに、銅層３７の表面が第２鉄層３６の表面と同一高さ面に形成されて銅層３７が露出した露出面が形成される。
【００５１】
続いて、図９に示すように、クラッド材３９Ａに形成されることとなる貫通孔３５（図１０参照）の位置（破線で示す）となる第１鉄層３８側に、孔開けポンチ９０を位置合わせし、クラッド材３９Ａに対して第１鉄層３８側から銅層３７、第２鉄層３６への抜き加工を行う。すなわち、図１０に示すように、第１鉄層３８、銅層３７、第２鉄層３６の順に抜き加工を行うことによって、クラッド材３９Ａに、クラッド材３９Ａの厚さ方向に貫通する貫通孔３５を形成する。
【００５２】
これにより、バリ３７ａによって第１鉄層３８とガラス体３４との接触面積を減少させることはなく（図５参照）、少なくとも第１鉄層３８の厚さ分はガラス体３４との接触面積を確保することができる（図４参照）。
【００５３】
なお、例えば、特許文献３（段落［００１７］）に記載のような既成概念によれば、第１鉄層３８側から銅層３７、第２鉄層３６への抜き加工によって、クラッド材３９Ａに、クラッド材３９Ａの厚さ方向に貫通する貫通孔３５を形成することはできないこととなる。この点について、本実施形態では、アイレット本体３１Ａを形成する工程とは別工程で放熱体３２Ａを形成しておき、この放熱体３２Ａを、第１鉄層３８側の抜き加工で貫通孔３５を形成したアイレット本体３１Ａに接合することで、既成概念を打破している。
【００５４】
本実施形態では、孔開けポンチ９０を用いた第１鉄層３８側から銅層３７、第２鉄層３６への抜き加工によってクラッド材３９Ａに貫通孔３５を形成する際に、第１鉄層３８側の銅層３７の端部の面取りを行っている。具体的には、孔開けポンチ９０によって、第１鉄層３８の端部によって銅層３７の端部が押されることによって、面取りされる（押し潰される）。貫通孔３５の内壁における銅層３７の端部を面取りすることによって、前述したように、ステム３０Ａに電気抵抗溶接によってキャップ２０を取り付ける際の、気密性を向上することができる。すなわち、パッケージ１０の製造歩留まりを向上することができる。
【００５５】
また、本実施形態では、孔開けポンチ９０による第１鉄層３８側から銅層３７、第２鉄層３６への抜き加工によって、貫通孔３５の内壁において、銅層３７の端部を第１鉄層３８から延びて覆う、オーバーハング部３８ａを形成している。このオーバーハング部３８ａによって、第１鉄層３８とガラス体３４との接触面積を大きくし、キャップ２０の内部の気密性を向上することができる。すなわち、パッケージ１０の製造歩留まりを向上することができる。
【００５６】
次いで、クラッド材３９Ａにプレス加工を施して、フォトダイオード５１を搭載する傾斜面（図３参照）を形成する。また、クラッド材３９Ａの第２鉄層３６の表面（搭載面）を面打ちし、平坦化する。貫通孔３５を形成する際に、第１鉄層３８側から銅層３７、第２鉄層３６への抜き加工を行うことにより、第２鉄層３６の表面の平坦性が損なわれる場合がある。そこで、貫通孔３５の形成後に、第２鉄層３６の表面の面打ちを行う。これにより、後の工程で、キャップ２０を取り付ける際に、第２鉄層３６とキャップ２０との当たり方が均一となり、接触抵抗のばらつきが抑制され、溶接性を安定させて気密性を向上することができる。
【００５７】
次いで、クラッド材３９Ａをアイレット本体３１Ａの外形形状に合わせて外形抜きを行う。この外形抜き加工によって、アイレット本体３１Ａは、帯状のクラッド材３９Ａから分離して個片となる。すなわち、アイレット本体３１Ａが完成することとなる。
【００５８】
続いて、図１１に示すように、アイレット本体３１Ａの２つの貫通孔３５、３５のそれぞれに、円筒形のガラス体３４、３４（絶縁体）を挿入する。また、ガラス体３４、３４の筒内部にリード３３ａ、３３ｂを挿入して、リード３３ａ、３３ｂをガラス体３４、３４から貫通させる。
【００５９】
次いで、ガラス体３４、３４によりアイレット本体３１Ａにリード３３ａ、３３ｂをガラス封着する（図４参照）。具体的には、ガラス体３４が溶融する温度（例えば、僅かに溶融する程度の温度）でアイレット本体３４全体を加熱する。このように加熱すると、全体が熱膨張し、貫通孔３５の径が僅かに広がる。また、ガラス体３４が溶融するので、径が広がった貫通孔３５、３５とリード３３ａ、３３ｂとの間の空間がガラス体３４により埋められる。
【００６０】
このようにして加熱した後は、アイレット本体３１Ａ全体を室温まで冷却する。これにより、熱膨張していたアイレット本体３１Ａが、温度の低下に伴って収縮する。アイレット本体３１Ａの収縮、特に第１鉄層３８の収縮に伴う圧縮応力が、第１鉄層３８からガラス体３４を介してリード３３ａ、３３ｂに作用する。すなわち、第１鉄層３８とガラス体３４とが互いに押圧され、また、ガラス体３４とリード３３ａ、３３ｂとが互いに押圧される。このようにして、アイレット本体３１Ａにリード３３ａ、３３ｂがガラス封着される。
【００６１】
続いて、図４に示すように、銅層３７側のアイレット本体３１Ａに放熱体３２Ａを接合する。具体的には、クラッド材３９Ａを用いてアイレット本体３１Ａを形成する工程とは別工程で、主に銅から構成される放熱体３２Ａを所望のブロック状に形成しておく。次いで、ろう付け用の治具にアイレット本体３１Ａと放熱体３２Ａとの間にろう材を配置して、加熱炉中でろう材を溶融してろう付け（例えば、銀ろう付け）する。
【００６２】
以上の工程を経て、ステム３０Ａを完成することができる（図４参照）。次いで、ステム３０Ａの放熱体３２Ａの側面にレーザダイオード５０を搭載し、レーザダイオード５０とリード３３ａとをワイヤボンディングし、傾斜面にフォトダイオード５１を搭載する。次いで、図２を参照して説明したように、アイレット本体３１Ａの外周縁にキャップ２０を溶接して取り付けることによって、パッケージ１０を完成することができる（図３参照）。
【００６３】
パッケージ１０の生産性を向上するために、ステム３０Ａにキャップ２０を取り付けるための電気抵抗溶接を行うにあたり、通電時間を短縮することが望まれている。このため、溶接に必要なエネルギーを確保するため、溶接電流を増加させてもパッケージ１０の気密性を確保する必要がある。図５を参照して説明したような技術では、銅層３７の端部に第１鉄層３８側へ突き出るバリ３７ａが形成されてしまうため、溶接電流を増加させると、ステム３０Ａに取り付けたキャップ２０の気密性が破壊されてしまう。
【００６４】
そこで、本実施形態では、第１鉄層３８側から銅層３７、第２鉄層３６への抜き加工によって、クラッド材３９Ａに、クラッド材３９Ａの厚さ方向に貫通する貫通孔３５を形成している。これにより、貫通孔３５では、オーバーハング部３８ａによってガラス体３４と第１鉄層３８との接触面積が大きくなる。このような工程を経たステム３０Ａを用いた場合、電気抵抗溶接時に、溶接電流を増加させてもパッケージ１０の気密性が破壊されることがない。すなわち、本実施形態によれば、パッケージ１０の気密性を向上することのできるステム３０Ａを提供することができる。
【００６５】
（実施形態２）
前記実施形態１では、別体として形成した放熱体をアイレット本体に接合したステムについて説明したが、本実施形態では、放熱体（ブロック体）をアイレット本体と一体に形成したステムについて説明する。なお、前記実施形態１と重複する説明は省略する場合がある。
【００６６】
まず、本発明の実施形態におけるパッケージ１０およびステム３０（ステム３０Ｂ）の構造について説明する。図１２に本実施形態におけるステム３０Ｂを備えたパッケージ１０の断面を模式的に示す。図１２では、図１で示したパッケージ１０のＸ−Ｘ線に対応する断面を示している。また、図１３に本実施形態におけるステム３０Ｂの要部の断面を模式的に示す。図１３では、図１で示したパッケージ１０のＹ−Ｙ線に対応する断面を示している。図１２では、パッケージ１０（ステム３０Ｂ）におけるリード３３ａの位置を明解にするために、リード３３ａを破線で示している。また、図１３では、ステム３０Ｂにおける放熱体３２（放熱体３２Ｂ）の位置を明解にするために、放熱体３２Ｂを破線で示している。
【００６７】
ステム３０Ｂは、第２鉄層３６、銅層３７、第１鉄層３８が積み重なる層構造を有するアイレット本体３１Ｂと、レーザダイオード５０を支持し、アイレット本体３１Ｂに立設され、銅層３７と熱的に接続される放熱体３２Ｂとを有している。また、ステム３０Ｂは、アイレット本体３１Ｂの厚さ方向に貫通して設けられ、レーザダイオード５０、フォトダイオード５１のそれぞれと電気的に接続される２つのリード３３ａ、３３ｂと、リード３３ａ、３３ｂとアイレット本体３１Ｂとを電気的に絶縁するガラス体３４、３４とを有している。
【００６８】
このステム３０Ｂでは、リード３３ａ、３３ｂとガラス体３４によって埋め尽くされる貫通孔３５がアイレット本体３１Ｂに形成されている。貫通孔３５の内壁では、銅層３７が第１鉄層３８側に引き込まれないようにしている。なお、前記実施形態１において、図５を参照して、銅層３７が第１鉄層３８側に引き込まれたステム３０Ｘについて説明している。
【００６９】
次に、本実施形態におけるステム３０Ｂの製造方法について説明する。図１４では図１のＸ−Ｘ線に対応する製造工程中のステム３０Ｂ（特にクラッド材３９Ｂ）の要部の断面を模式的に示し、図１５〜図１７では図１のＹ−Ｙ線に対応する製造工程中のステム３０Ｂ（特にクラッド材３９Ｂ）の要部の断面を模式的に示している。また、図１５〜図１７では、放熱体３２Ｂがクラッド材３９Ｂと一体に形成されることを明解にするために、放熱体３２Ｂを破線で示している。
【００７０】
まず、図６を参照して説明したクラッド材３９（後のクラッド材３９Ｂとなる）を準備した後、図１４に示すように、放熱体３２Ｂのブロック体に合わせた凹部８１Ｂを形成したプレス金型８０Ｂを、クラッド材３９Ｂに位置合わせして型押しする。ここで、クラッド材３９Ｂの上面（搭載面）に、凹部８１Ｂに対応した部位（第２鉄層３６および下層の銅層３７の一部）を、第２鉄層３６の厚さ分以上にクラッド材３９Ｂの上面から突出させる。これにより、放熱体３２Ｂがクラッド材３９Ｂ（アイレット本体３１Ｂ）と一体に形成されることとなる。
【００７１】
続いて、図１５に示すように、クラッド材３９Ｂに形成されることとなる貫通孔３５ａ（図１６参照）の位置（破線で示す）となる第２鉄層３６側に、孔開けポンチ９０ａを位置合わせし、クラッド材３９Ｂに対して第２鉄層３６側から銅層３７、第１鉄層３８への抜き加工を行う。すなわち、図１６に示すように、第２鉄層３６、銅層３７、第１鉄層３８の順に抜き加工を行うことによって、クラッド材３９Ｂに、クラッド材３９Ｂの厚さ方向に貫通する貫通孔３５ａを形成する。この貫通孔３５ａの内壁では、銅層３７の端部が第１鉄層３８側へ引き込まれる。なお、貫通孔３５ａは、後の工程で形成される貫通孔３５よりも径を小さく形成されている。
【００７２】
続いて、図１６に示すように、クラッド材３９Ｂに形成されることとなる貫通孔３５（図１７参照）の位置（破線で示す）となる第２鉄層３６側に、孔開けポンチ９０を位置合わせし、クラッド材３９Ｂに対して第２鉄層３６側から銅層３７、第１鉄層３８への抜き加工を行う。すなわち、図１７に示すように、第２鉄層３６、銅層３７、第１鉄層３８の順に抜き加工を行うことによって、クラッド材３９Ｂに、クラッド材３９Ｂの厚さ方向に貫通する貫通孔３５を形成する。この貫通孔３５の内壁における、第２鉄層３６、銅層３７、第１鉄層３８の面は、略面一に形成されている。
【００７３】
本実施形態では、貫通孔３５の中心軸を貫通孔３５ａの中心軸に合わせて、貫通孔３５を形成している。このような貫通孔３５を形成する方法（孔開けシェービング加工）では、貫通孔３５の形成時に、図１６で示した工程と同様に、銅層３７の端部が第１鉄層３８側に引き込まれようとする。しかしながら、貫通孔３５ａの形成時において貫通孔３５が形成される領域の銅層３７をある程度除去しているため、貫通孔３５の形成時では銅層３７は引き込まれないようになる。
【００７４】
これにより、バリ３７ａによって第１鉄層３８とガラス体３４との接触面積を減少させることはなく（図５参照）、第１鉄層３８の厚さ分だけ、第１鉄層３８とガラス体３４との接触面積を確保することができる（図１３参照）。
【００７５】
また、本実施形態では、貫通孔３５の放熱体３２Ｂ側の端部が、特許文献３の図９（ｂ）で開示された技術のように断面逆台形状となっておらず、断面矩形状（ストレート形状）となっている（図３参照）。このため、断面逆台形状の空間分だけガラス体３４の量を増やす必要がない。
【００７６】
次いで、クラッド材３９Ｂにプレス加工を施して、フォトダイオード５１を搭載する傾斜面（図１２参照）を形成する。また、クラッド材３９Ｂの第２鉄層３６の表面（搭載面）を面打ちし、平坦化する。次いで、クラッド材３９Ｂをアイレット本体３１Ｂの外形形状に合わせて外形抜きを行う。この外形抜き加工によって、アイレット本体３１Ｂは、帯状のクラッド材３９Ｂから分離して個片となる。すなわち、放熱体３２Ｂと一体形成されたアイレット本体３１Ｂが完成することとなる。
【００７７】
その後は、図１１を参照して説明した工程により、ガラス体３４、３４によりアイレット本体３１Ｂにリード３３ａ、３３ｂをガラス封着し、ステム３０Ｂを完成することができる（図１３参照）。次いで、ステム３０Ｂの放熱体３２Ｂの側面にレーザダイオード５０を搭載し、レーザダイオード５０とリード３３ａとをワイヤボンディングし、傾斜面にフォトダイオード５１を搭載する。次いで、図２を参照して説明したように、アイレット本体３１Ｂの外周縁にキャップ２０を溶接して取り付けることによって、パッケージ１０を完成することができる（図１２参照）。
【００７８】
本実施形態では、孔開けシェービング加工によって、クラッド材３９Ｂに、クラッド材３９Ｂの厚さ方向に貫通する貫通孔３５を形成している。これにより、貫通孔３５では、ガラス体３４と第１鉄層３８との接触面積が、抜き加工によって減少することはない。このような工程を経たステム３０Ｂを用いた場合、電気抵抗溶接時に、溶接電流を増加させてもパッケージ１０の気密性が破壊されることがない。すなわち、本実施形態によれば、パッケージ１０の気密性を向上することのできるステム３０Ｂを提供することができる。
【００７９】
以上、本発明者によってなされた発明を実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施形態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。
【００８０】
例えば、前記実施形態２では、孔開けシェービング加工を、放熱体（ブロック体）をアイレット本体と一体に形成したステムに適用した場合について説明したが、前記実施形態１のように、別体の放熱体をアイレット本体に接合したステムに適用しても良い。
【００８１】
具体的には、図９、図１０を参照して説明した貫通孔３５（第１貫通孔）の形成工程の前に、クラッド材３９Ａに、クラッド材３９Ａの厚さ方向に貫通し、貫通孔３５の径より小さい貫通孔（第２貫通孔）を形成しておき、貫通孔３５の形成工程では、貫通孔３５の中心軸を第２貫通孔の中心軸に合わせて、貫通孔３５を形成しても良い。なお、貫通孔３５を形成する際に第１鉄層３８側から銅層３７、第２鉄層３６への抜き加工をするのであれば、第２貫通孔の形成では第２鉄層３６または第１鉄層３８のどちら側から行っても良い。
【００８２】
貫通孔３５の形成時に、銅層３７の端部をオーバーハング部３８ａ（第１鉄層３８）によって面取りする（押し潰す）こととなるが、第２貫通孔の形成時において面取りに作用する第１鉄層３８の量を調整できる。すなわち、孔開けシェービング加工によって、パッケージ１０の気密性や、信頼性に関係するオーバーハング部３８ａの大きさを調整することができる。
【符号の説明】
【００８３】
１０  パッケージ
２０  キャップ
２１  鍔部
２２  窓
２３  窓ガラス
２４  低融点ガラス
３０、３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｘ  ステム
３１、３１Ａ、３１Ｂ  アイレット本体
３２、３２Ａ、３２Ｂ  放熱体
３３ａ、３３ｂ、３３ｃ  リード
３４  ガラス体
３５、３５ａ  貫通孔
３６  第２鉄層
３７  銅層
３７ａ  バリ
３８  第１鉄層
３８ａ  オーバーハング部
３９、３９Ａ、３９Ｂ  クラッド材
５０  レーザダイオード
５１  フォトダイオード
７０  上電極
７１  下電極
８０Ａ、８０Ｂ  プレス金型
８１Ａ、８１Ｂ  凹部
９０、９０ａ  孔開けポンチ
【図１】
0005540412.tif 000002
【図２】
0005540412.tif 000003
【図３】
0005540412.tif 000004
【図４】
0005540412.tif 000005
【図５】
0005540412.tif 000006
【図６】
0005540412.tif 000007
【図７】
0005540412.tif 000008
【図８】
0005540412.tif 000009
【図９】
0005540412.tif 000010
【図１０】
0005540412.tif 000011
【図１１】
0005540412.tif 000012
【図１２】
0005540412.tif 000013
【図１３】
0005540412.tif 000014
【図１４】
0005540412.tif 000015
【図１５】
0005540412.tif 000016
【図１６】
0005540412.tif 000017
【図１７】
0005540412.tif 000018