(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面に光半導体素子が載置される載置部を有する基体と、該基体上面に前記載置部を囲繞するように取着され、側部に貫通孔が設けられた枠体と、前記貫通孔に挿入固定されるとともに、前記枠体の外側端面より光ファイバが挿入固定される筒状の固定部材と、該固定部材の内側に内接して低融点ガラスにより接合される球状の透光性部材とを具備する光半導体素子収納用パッケージにおいて、前記透光性部材の前記低融点ガラスによる接合部は、前記固定部材と前記透光性部材との内接部に略平行に形成され、前記透光性部材の直径をＲとした場合に前記接合部の光軸方向に直交する方向での幅が２５μｍ〜０．３２Ｒ（２５μm＜０．３２Ｒ）であるとともに、前記固定部材は、前記枠体の側壁外部に対向する鍔部を有し、前記貫通孔との間の隙間に設けられた、前記固定部材と前記枠体との中間の熱膨張係数を持つホルダーを介して接合されており、さらに前記固定部材は、その内側端面より光軸方向に内径の大きな大内径部が形成され、該大内径部と小内径部との段差部に前記透光性部材が接合されていることを特徴とする光半導体素子収納用パッケージ。
【請求項２】
前記透光性部材の一部は前記固定部材の光半導体素子収納用パッケージ内側の一端から外部に突出しており、光軸方向でのその突出長さが０．２５Ｒ〜０．９４Ｒであることを特徴とする請求項１記載の光半導体素子収納用パッケージ。
【請求項３】
前記透光性部材は直径変差が０．６４μm以下かつ真球度が０．６４μm以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の光半導体素子収納用パッケージ。
【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（以下、光半導体パッケージという）を図３および図４に示す。これらの図において、一般に上面に光半導体素子１８が載置される載置部１１ａを有する鉄−ニッケル−コバルト合金や銅−タングステン合金等の金属材料から成る基体１１と、載置部１１ａを囲繞するようにして基体１１の上面に銀ロウ等のロウ材を介して接合され、側部に切欠部１２ａおよび他の側部に貫通孔１２ｂを有する鉄−ニッケル−コバルト合金や鉄−ニッケル合金等の金属材料から成る枠体１２と、貫通孔１２ｂに銀ロウ等のロウ材を介して接合され、内部に光信号が伝達される空間を有する鉄−ニッケル−コバルト合金や鉄−ニッケル合金等の金属材料から成る光ファイバ固定用の筒状の固定部材１３と、この固定部材１３の外周より熱や圧力をかけることによって固定部材１３の内側の略中央部に焼きばめにより接合されて成る球状の透光性部材１４とを有する。
【０００３】
そして、枠体１２の切欠部１２ａに銀ロウ等のロウ材を介して接合され、枠体１２の内側から外側にかけて形成されるメタライズ配線層１５ａを有する酸化アルミニウム等のセラミックスから成るセラミック端子部材１５と、このセラミック端子部材１５の上面および枠体１２の上面に銀ロウ等のロウ材を介して接合され、枠状の鉄−ニッケル−コバルト合金や鉄−ニッケル合金等の金属材料から成るシールリング１６と、このシールリング１６の上面に取着され、光半導体素子１８を気密に封止する蓋体１７とから構成されている。
【０００４】
また、基体１１の載置部１１ａに光半導体素子１８を低融点ガラス、樹脂接着剤、ロウ材等の接着剤を介して接着固定するとともに、光半導体素子１８の電極をボンディングワイヤ（図示せず）を介してセラミック端子部材１５のメタライズ配線層１５ａに電気的に接続し、しかる後、シールリング１６の上面に蓋体１７を低融点ガラス、ロウ材等から成る封止材を介して接合させ、基体１１、枠体１２、固定部材１３、透光性部材１４、セラミック端子部材１５、シールリング１６および蓋体１７から成る容器内部に光半導体素子１８を気密に収容するとともに固定部材１３に光ファイバ（図示せず）を、例えばＹＡＧレーザによる溶接等で取着することによって製品としての光半導体装置となる。
【０００５】
このような光半導体装置は、外部電気回路から供給される駆動信号によって光半導体素子１８を光励起させ、この励起した光を透光性部材１４を通して光ファイバに授受させるとともに光ファイバ内を伝達させることによって高速光通信等に使用される光半導体装置として機能する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の光半導体パッケージにおいては、固定部材１３と透光性部材１４との接合が非常に脆弱であり、たとえ光半導体パッケージ組み立て直後の接合は良好であっても、接合信頼性試験を行なった場合、具体的には落下試験等の直接的、機械的な応力が負荷された場合や温度サイクル試験等の間接的、熱的な応力が負荷された場合には、光半導体パッケージの内部を気密に塞ぐことが困難となる傾向があるという問題点を有していた。
【０００７】
そこで、上記問題点に鑑み、接合信頼性が良好なものとなるように、焼きばめに代えて、熱膨張率が固定部材１３や透光性部材１４と同程度を有する低融点ガラス（封着用ガラスまたはハンダガラス）のプリフォーム（線状物等）を介して固定部材１３と透光性部材１４とを接合した場合には、プリフォームのセット位置やそのボリュームを精度良く調整しなければならなかった。たとえ、それらの接合信頼性が良好なものであっても、前記の調整に不具合がある場合には、低融点ガラスが不純物を含有するために透光性部材１４とは異なった屈折率を有する低融点ガラスが透光性部材１４の表面に多量に付着し、透光性部材１４の光学有効径を低減させてしまい、光半導体素子１８と光ファイバとの光の結合効率が損なわれるという問題点を有していた。
【０００８】
また、一方、低融点ガラスのボリュームを少なくすることにより透光性部材１４の光学有効径を低減させるようなことがないとしても、低融点ガラスのボリュームが少なすぎたり、そのセット位置ずれのような不具合がある場合には、固定部材１３と透光性部材１４との接合部にボイド等の欠陥が発生することによってそれらの接合が脆弱となり、やはり光半導体パッケージの内部の気密性が損なわれるという問題点を有していた。
【０００９】
また、上記問題点を抱えながらも、光半導体素子１８と光ファイバを光結合させた場合に、このような問題点以外に、球状の透光性部材１４を透過する光の焦点距離にばらつきが生じることに起因して結合効率が損なわれるといった問題点を有していた。
【００１０】
本発明は上記問題点に鑑み完成されたもので、その目的は、固定部材１３と透光性部材１４との接合部が脆弱となることと、透光性部材１４の光学有効径が低減すること、更には、光学焦点距離にばらつきが生じることを有効に防止することによって、光半導体パッケージ内部の気密性ならびに光半導体素子と光ファイバとの光の結合効率を良好なものとし、その結果、光半導体素子の作動性を良好なものとすることができる光半導体パッケージを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の光半導体パッケージは、上面に光半導体素子が載置される載置部を有する基体と、この基体上面に前記載置部を囲繞するように取着され、側部に貫通孔が設けられた枠体と、前記貫通孔に挿入固定されるとともに、前記枠体の外側端面より光ファイバが挿入固定される筒状の固定部材と、該固定部材の内側に内接して低融点ガラスにより接合される球状の透光性部材とを具備する光半導体素子収納用パッケージにおいて、前記透光性部材の前記低融点ガラスによる接合部は、前記固定部材と前記透光性部材との内接部に略平行に円環状に形成され、前記透光性部材の直径をＲとした場合に前記接合部の光軸方向に直交する方向での幅が２５μｍ〜０．３２Ｒ（２５μm＜０．３２Ｒ）であるとともに、前記固定部材は、前記枠体の側壁外部に対向する鍔部を有し、前記貫通孔との間の隙間に設けられた、前記固定部材と前記枠体との中間の熱膨張係数を持つホルダーを介して接合されており、さらに前記固定部材は、その内側端面より光軸方向に内径の大きな大内径部が形成され、該大内径部と小内径部との段差部に前記透光性部材が接合されていることを特徴とする本発明の光半導体パッケージによれば、低融点ガラスのセット位置やそのボリュームを精度良く調整しなくても、固定部材と透光性部材との接合状態を良好なものとすることができるパッケージ構造となる。
【００１２】
本発明において、好ましくは、上記構成を容易に成すことができる構造として、前記透光性部材の一部は前記固定部材の光半導体パッケージ内側の一端から外部に突出しており、光軸方向でのその突出長さが０．２５Ｒ〜０．９４Ｒの範囲で突出させておくことを特徴とする。
【００１３】
本発明は、上記構成により、低融点ガラスのボリュームやそのセット位置を精度良く調整せずとも、固定部材と透光性部材との接合を強固なものとなすことができかつ透光性部材の光学有効径を十分なものとすることができる。
【００１４】
さらに好ましくは、前記透光性部材は直径変差が０．６４μm以下かつ真球度が０．６４μm以下であることを特徴とする。
【００１５】
この構成により、透光性部材の真球性が高くなるために光学焦点距離のばらつきを非常に小さいものとすることができる。そのため、光半導体パッケージ内部の気密性と、光半導体素子と光ファイバとの光の結合効率とを良好なものとすることができ、その結果光半導体素子の作動性、即ち高速大容量伝送性、伝送誤り率の低減等の特性を非常に良好なものとすることができる。
【００１６】
【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。
【００１７】
図１は本発明の光半導体パッケージの実施の形態の一例を示す部分断面図であり、図２（ａ），（ｂ）は図１の発明の要部の拡大正面図，拡大断面図である。
【００１８】
これらの図において、１は基体、２は枠体、３は固定部材、４は透光性部材、４ａは透光性部材の内接部、８は光半導体素子であり、内部に光半導体素子８を収容するための容器が構成される。なお、本発明の光半導体パッケージの全体的な基本構成は、図３のものと同様である。
【００１９】
基体１は、光半導体素子８を支持するための支持部材ならびに光半導体素子８から発せられる熱を放散するための放熱板として機能し、その上面の略中央部に光半導体素子８を載置するための載置部１ａを有しており、この載置部１ａに光半導体素子８が鉛−錫半田等の接着剤を介して接着固定されるとともに、この接着剤を介して光半導体素子８から発せられた熱が伝えられ、外部に効率良く放熱し、光半導体素子８の作動性を良好なものとさせることとなる。
【００２０】
この基体１は、鉄−ニッケル−コバルト合金や銅−タングステン合金等の、セラミックスよりも熱伝導性に優れた金属材料から成り、例えば、鉄−ニッケル−コバルト合金から成る場合、鉄−ニッケル−コバルト合金のインゴットに圧延加工や打ち抜き加工等の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製作される。
【００２１】
なお、基体１には、その表面に耐蝕性に優れかつロウ材との濡れ性に優れる金属、具体的には厚さ０．５〜９μｍのニッケル層と厚さ０．５〜５μｍの金層を順次メッキ法により被着させておくと、基体１が酸化腐蝕するのを有効に防止することができるとともに、基体１上面に光半導体素子８を強固に接着固定させることができる。したがって、基体１の表面には、０．５〜９μｍのニッケルや０．５〜５μｍの金等の金属層をメッキ法により被着させておくことが好ましい。
【００２２】
また、基体１は、その上面に光半導体素子８が載置される載置部１ａを囲繞するように枠体２が接合されており、この枠体２の内側に光半導体素子８を収容するための空所が形成される。
【００２３】
この枠体２は、鉄−ニッケル−コバルト合金や鉄−ニッケル合金等の金属材料から成り、例えば鉄−ニッケル合金の場合は、この金属材料のインゴットに圧延加工やプレス加工等の金属加工を施すことによって所定の形状に製作され、また、枠体２の基体１への接合は、基体１の上面と枠体２の下面とを銀ロウや金−ゲルマニウム等のロウ材を介してロウ接合される。
【００２４】
またこの枠体２は、図３のものと同様に側面に切欠部を有しており、この切欠部に、光半導体素子８とボンディングワイヤを介することで、また外部電気回路とリード端子を介することで、電気的な入出力を行なうためのセラミック端子部材が銀ロウ等のロウ材を介してロウ接合される。
【００２５】
なお、枠体２には、その表面に耐蝕性に優れかつロウ材との濡れ性に優れる金属、具体的には厚さ０．５〜９μｍのニッケル層と厚さ０．５〜５μｍの金層を順次、メッキ法により被着させておくと、枠体２が酸化腐蝕するのを有効に防止することができる。したがって、枠体２の表面には、０．５〜９μｍのニッケルや０．５〜５μｍの金等の金属層をメッキ法により被着させておくことが好ましい。
【００２６】
また、枠体２は、その側部に貫通孔２ｂが設けられており、この貫通孔２ｂの内周面との間に間隙が設けられるようにして筒状の固定部材３が挿入固定されている。
【００２７】
この固定部材３は、枠体２の外側端部から光ファイバ（図示せず）が光半導体素子８と対向するように挿入固定され、これにより光ファイバと光半導体素子８との間で光信号の授受を行ない得るようになっている。
【００２８】
この固定部材３は、例えば、鉄−ニッケル−コバルト合金や鉄−ニッケル合金等の金属材料から成っており、また、枠体２の側部に設けられた貫通孔２ｂの内周面との間に０．０５〜０．５ｍｍ程度の間隙を設けるのが良く、したがって、貫通孔２ｂの内径よりも０．１〜１ｍｍ程度小さくすることが好ましい。
【００２９】
この固定部材３は、枠体２の貫通孔２ｂ内周面との間に０．０５〜０．５ｍｍ程度の間隙を有するように固定されていることから、光半導体素子８の作動時に発生する熱によって及ぼされる枠体２の熱膨張や熱収縮が、固定部材３の透光性部材４を固定した部位に印加されるのを非常に小さいものとすることができる。
【００３０】
したがって、透光性部材４への熱応力が非常に小さくなり、この透光性部材４にクラックが生じる等の破損が発生しないので、光半導体素子８と光ファイバとの間の光の結合効率が良好なものと成る。
【００３１】
なお、間隙が０．０５ｍｍ未満であると、固定部材３を枠体２にロウ付け固定する際に、ロウ材の一部が毛細管現象により固定部材３の外周面と枠体２の貫通孔２ｂの内周面との間隙に入り込んで、この間隙を埋めてしまい、透光性部材４への熱応力を小さくすることができなくなるといった危険性が大きくなる傾向がある。したがって、固定部材３と枠体２の貫通孔２ｂの内周面との間の間隙は０．０５ｍｍ以上であることが好ましい。
【００３２】
一方、間隙が０．５ｍｍを超える場合、すなわち、パッケージ高さが間隙の無い場合に比較して１ｍｍを超える場合には、パッケージの低背化に逆行することとなり、実用上問題とされる程度にパッケージが背高いものとなる。したがって、固定部材３と枠体２の貫通孔２ｂの内周面との間の間隙は０．５ｍｍ以下であることが好ましい。
【００３３】
また、固定部材３の枠体２への固定は、固定部材３の外周面の一部が枠体２の外表面の貫通孔２ｂ周辺に接合されるように、例えば固定部材３の外側端部の外径が貫通孔２ｂの径よりも大きくなっているような形状となっており、この外側端部を枠体２に銀ロウ等のロウ材を介してロウ接合される。
【００３４】
なお、固定部材３には、その表面に耐蝕性に優れかつロウ材との濡れ性に優れる金属、具体的には厚さ０．５〜９μｍのニッケル層と厚さ０．５〜５μｍの金層を順次メッキ法により被着させておくと、この固定部材３が酸化腐蝕するのを有効に防止することができる。したがって、固定部材３の表面には、０．５〜９μｍのニッケルや０．５〜５μｍの金等の金属層をメッキ法により被着させておくことが好ましい。
【００３５】
また、この固定部材３に接合される透光性部材４は、酸化珪素，酸化鉛を主成分とした鉛系、またはホウ酸，ケイ砂を主成分としたホウケイ酸系等の結晶軸の存在しない球状の非晶質ガラスから成り、光半導体素子８と光ファイバとの間の光の伝達が良好なものとなるように集光レンズ機能を有するとともに、固定部材３に低融点ガラスを介して接合することにより、固定部材３の内部を塞いで容器の気密性を保持する機能を有するものである。
【００３６】
また、この透光性部材４には直径変差（球の最大直径と最小直径の差）が０．６４μm以下かつ真球度（仮想真球に対する最大半径と最小半径の差）が０．６４μm以下といったような真球性の非常に高いものを採用することが好ましい。なお、直径変差および真球度については、それらを説明する図を図５（ａ），（ｂ）に示す。
【００３７】
透光性部材４の真球性が低い場合、すなわち直径変差および真球度がいずれも０．６４μmを超える場合には、固定部材３と透光性部材４とのガラス接合が完全でない部位が発生する場合があり、接合が脆くなる傾向にあるとともに、光半導体素子８と光ファイバとの光学焦点が著しく散乱されることによって光の伝送効率が損なわれてしまい、光半導体素子８の作動性を十分なものとすることができなくなるといった傾向にある。したがって、透光性部材４は、直径変差が０．６４μm以下かつ真球度が０．６４μm以下であることが好ましい。
【００３８】
なお、このような高い真球性を有する透光性部材４は、非晶質ガラスに研磨加工を施す際に研磨速度や研磨圧力等を適度に調整することによって製作される。
【００３９】
また、固定部材３に低融点ガラスが接合される部位は、ニッケルや金等のメッキ法によって被着された金属層をサンドペーパーやエッチング等によって除去し、鉄−ニッケル−コバルト合金や鉄−ニッケル合金等の金属材料を露出し、この金属材料と直接的に接合することによって、固定部材３と低融点ガラスとの接合がより強固なものと成される傾向にある。
【００４０】
また、この低融点ガラスは、接着剤の機能をもたせたり、融点を約３５０℃〜約５００℃に下げる等の理由から不純物を添加したものを用いるので、透光性部材４と低融点ガラスの屈折率は全く異なる。そのため、透光性部材４表面に接合される低融点ガラスの接合部の幅が適度となるように制御することによって、透光性部材４表面を光が良好に透過する径（光学有効径）を十分なものとすることができるとともに、固定部材３と透光性部材４との接合を強固なものとなすことができる。
【００４１】
このような低融点ガラス（封着用ガラス）は公知のものであり、例えばＳｉＯ2，Ｂ2Ｏ3を主成分とし、それにＡｌ2Ｏ3，ＰｂＯ，Ｎａ2Ｏ，Ｋ2Ｏ，ＢａＯ，Ｌｉ2Ｏ等を含有させた組成のものからなり、その低融点ガラスを線状とし、円環状に成形したプリフォームを作製し、そのプリフォームを接合部に配置して加熱することで接合する。また、この低融点ガラスの粉末を適当なバインダー樹脂、溶剤に混入させペースト状になしたものを塗布、焼成することによって、接合、封着することもできる。
【００４２】
また、透光性部材４表面に接合される低融点ガラスの接合部が、固定部材３と透光性部材４との内接部に沿って円環状に形成され、透光性部材４の直径をＲとした場合に、低融点ガラスによる接合部の光軸方向に直交する方向での幅が、２５μｍ〜０．３２Ｒ（０．３２Ｒ＞２５μm）、好ましくは２５μｍ〜０．２２Ｒとなるように成すことによって、その接合部が低融点ガラスのボリューム不足によるボイド等の欠陥により脆弱となるようなことはなく、また２５μｍ〜０．２２Ｒの場合光学有効径が３０％未満となるようなことがない。そのため、光半導体素子８の気密性を良好なものとなすことができるとともに、光半導体素子８と光ファイバとの光の結合効率を良好なものとすることができる。その結果、光半導体素子８の作動性を非常に良好なものとなすことができる。
【００４３】
なお、低融点ガラスによる接合部の光軸方向に直交する方向での幅が２５μｍ未満となる場合には、固定部材３、透光性部材４および低融点ガラスのいずれもが同程度の熱膨張率（約８〜１０ｐｐｍ／℃（室温〜４００℃））を有しており、かつ、透光性部材４の真球性が非常に高いことから、透光性部材４を接合する際の熱応力の発生は有効に防止され、透光性部材４にクラックが発生したり、透光性部材４中の結晶軸が一定方向に揃うことによって光の屈折率の変化を起こしたり、光学焦点距離が散乱するようなことがないとしても、低融点ガラスのボリュームが少ないために固定部材３と透光性部材４とが接合されている部位にボイド等の欠陥が発生しやすい傾向にある。そのため、パッケージ組み立て直後にパッケージ内部の気密性を保持できたとしても固定部材３と透光性部材４との接合信頼性を落下試験や温度サイクル試験等によって調査した際に、ボイドを起点として低融点ガラスにクラックが発生してしまい、パッケージ内部の気密性を保持することが困難となってしまう。したがって、低融点ガラスによる接合部の光軸方向に直交する方向での幅は、２５μｍ以上となるように低融点ガラスのボリュームを調整する。
【００４４】
一方、低融点ガラスによる接合部の光軸方向に直交する方向での幅が０．３２Ｒを超える場合には、光学有効径が小さくなり、透光性部材４を透過する光の量が不足してしまい、光半導体素子８と光ファイバとの光の結合効率を損なわせてしまう。したがって、接合部の光軸方向に直交する方向での幅は、０．３２Ｒ以下となるようにガラスのボリュームを調整する。
【００４５】
このように、低融点ガラスによる接合部は、固定部材と透光性部材との内接部に沿って円環状に形成され、透光性部材の直径をＲとした場合に、その接合部の光軸方向に直交する方向での幅は、２５μm〜０．３２Ｒとなるようになすことによって、光半導体素子８の作動性を非常に良好なものとなすことができる。好ましくは２５μm〜０．２２Ｒであり、０．２２Ｒ以下とすることで光透過部の光軸方向より見た面積を３０％以上確保することができ、光結合効率が向上する。
【００４６】
なお、球状の透光性部材、即ちボールレンズの直径は、一般に数ｍｍ〜１０ｍｍ程度であり、従って０．３２Ｒは２５μｍよりも十分に大きな値となる。
【００４７】
また、好ましくは、固定部材３の光半導体パッケージ内側の一端から外部に、透光性部材４の一部を０．２５Ｒ以上０．９４Ｒ以下の範囲で光軸方向で突出させ、かつ、固定部材３に低融点ガラスが接合される部位を固定部材３の光半導体パッケージ内側の端面とすることによって、低融点ガラスによる接合部の光軸方向に直交する方向での幅を２５μm〜０．３２Ｒとなるように制御することが非常に容易となる。
【００４８】
すなわち、低融点ガラスによる接合部の幅が２５μm〜０．３２Ｒとなるようにして、透光性部材４を固定部材３の内部、つまり透光性部材４の突出長さが０．２５Ｒ未満の状態、あるいは突出長さが０．９４Ｒを超えるような状態で、接合するためには、低融点ガラスのボリュームや特にそのセット位置を精度良く調整しなければならず、一般に手作業によるこのような調整は熟練した作業者であっても非常に困難であり、また光学有効径を確保することも非常に困難であった。これに対して、本発明のように、透光性部材４の突出長さを０．２５Ｒ〜０．９４Ｒとし、金属層を除去した固定部材３の端面にプリフォーム等による所望の量の低融点ガラスをセットし、固定部材３の端面にかけてそれを公知の焼成技術に基づいて溶融被着すれば、容易に透光性部材４表面の接合部の幅を２５μm〜０．３２Ｒとなすことができる。
【００４９】
したがって、透光性部材４表面の低融点ガラスによる接合部の幅を２５μm〜０．３２Ｒとなすためには、透光性部材４の突出長さは０．２５Ｒ〜０．９４Ｒの範囲とすることが好ましく、更には固定部材３に低融点ガラスが接合される部位を固定部材３の端面とすればより好ましい。２５μm〜０．２２Ｒとなすためには、透光性部材４の突出長さは０．２５Ｒ〜０．８３Ｒの範囲とすることが好ましい。なお、透光性部材４の突出長さを０．５０Ｒよりも大きくして接合するには、固定部材３の内径が透光性部材４の直径よりも小さくなるのはいうまでもない。
【００５０】
一方、枠体２の上面には、図３と同様に、例えば鉄−ニッケル−コバルト合金や鉄−ニッケル合金等の金属材料から成る蓋体が接合され、これによって、主に基体１と枠体２と蓋体とから成る容器の内部に光半導体素子８が気密に封止される。なお、蓋体の枠体２上面への接合は、例えばシームウェルド法等の溶接法によって行なわれる。
【００５１】
このように、本発明の光半導体パッケージは、光半導体素子８を載置する載置部１ａを有する金属製の基体１と、この載置部１ａを囲繞するように取着され、側部に貫通孔２ｂを有する金属製の枠体２と、この貫通孔２ｂの内周面との間に間隙を有して、貫通孔２ｂに挿入固定される金属製で筒状の固定部材３とが銀ロウ等のロウ材を介して接合され、この固定部材３の光半導体パッケージ内側の一端から外部に、透光性部材４の一部を０．２５Ｒ〜０．９４Ｒの範囲で突出させ、メッキ等の金属層を除去した固定部材３の端面に所望の量の低融点ガラスをセットし溶融被着させる。これにより、接合部は、固定部材３と透光性部材４との内接部４ａに沿って円環状に形成され、透光性部材の直径をＲとした場合に接合部の光軸方向に直交する方向での幅が２５μｍ〜０．３２Ｒ（０．３２Ｒ＞２５μm）となるパッケージと成す。
【００５２】
その後、載置部１ａに接着剤を介して光半導体素子８を載置固定するとともに、ボンディングワイヤを介して電気的に光半導体パッケージと光半導体素子８とを接続し、しかる後金属製の蓋体を枠体２の上面に溶接することによって、光半導体素子８が光半導体パッケージ内部に気密に封止される。このような光半導体パッケージは、固定部材３に光ファイバが取着固定され、外部電気回路から供給される駆動信号によって光半導体素子８を光励起させ、この光半導体素子８と光ファイバとを透光性部材４を介して光結合させることによって、光ファイバを用いた高速光通信等に使用される光半導体装置として機能することとなる。
【００５３】
かくして、本発明の光半導体パッケージによれば、低融点ガラスによる接合部が、固定部材３と透光性部材４との内接部４ａに沿って円環状に形成され、透光性部材４の直径をＲとした場合に、低融点ガラスによる接合部の光軸方向に直交する方向での幅が２５μｍ〜０．３２Ｒ（０．３２Ｒ＞２５μm）となるようにしたことから、固定部材３と透光性部材４との接合を強固となすことができるとともに、透光性部材４の光学有効径を十分なものとなすことができる。
【００５４】
また、透光性部材４表面に接合される低融点ガラスによる接合部の幅が２５μm〜０．３２Ｒに容易に成し得ることのできる光半導体パッケージ構造として、固定部材３の光半導体パッケージ内側の一端から外部に、透光性部材４の一部が０．２５Ｒ〜０．９４Ｒの範囲で突出した構造で低融点ガラスが被着されているのが良く、更には、金属層を除去した固定部材３の端面、すなわち固定部材３の内部ではなく外部に低融点ガラスが被着されている構造であれば、本発明の構成をより容易に成し得る。また、球状の透光性部材４の直径変差を０．６４μm以下かつ真球度を０．６４μｍ以下とすることによって、光学焦点距離のばらつきを非常に小さいものとすることができる。
【００５５】
さらに本発明においては、図６（ａ），（ｂ）に示すように、球状の透光性部材４を筒状の固定部材３の内部に完全に挿入させた状態で接合固定することもできる。その場合、（ａ）のように、低融点ガラスを、透光性部材４において固定部材３の光半導体素子８側（光パッケージの内部側）の領域に形成することができ、そして内接部４ａを含んでもよいし含まなくてもよい。また（ｂ）のように、低融点ガラスを、透光性部材４において固定部材３の光パッケージの外部側の領域に形成することができ、そして内接部４ａを含んでもよいし含まなくてもよい。
【００５６】
また、図７に示すように、光パッケージの枠体２の側壁外側に対向する止め部（鍔部）を有しかつ挿入部分が貫通孔２ｂとの間に隙間を有する固定部材３を、固定部材３と枠体２の略中間の熱膨張係数を持つホルダー３ａを介して接合させることにより、固定部材３および透光性部材４の接合信頼性を向上させることもできる。この場合、例えば固定部材３はＦｅ−５０Ｎｉ合金等からなり、ホルダー３ａはコバール等からなる。また図８に示すものは、図７の構成において、固定部材３の光パッケージ内部側の端部に、その端面より光軸方向に所定距離だけ内径の大きな部分を形成し、その大内径部と小内径部との段差部３ｂに透光性部材４を接合させたものである。例えば、段差部３ｂに透光性部材４の内接部付近を配置させ、段差部３ｂに低融点ガラスのプリフォームを載置し、加熱することにより接合させることができ、これにより透光性部材４の接合を容易に行うことができる。
【００５７】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更を行なうことは何等支障ない。
【００５８】
【発明の効果】
本発明の光半導体パッケージによれば、低融点ガラスのセット位置やそのボリュームを精度良く調整しなくても、固定部材と透光性部材との接合状態を良好なものとすることができるパッケージ構造として、固定部材の内側に内接される透光性部材の低融点ガラスによる接合部は、固定部材と透光性部材との内接部に略平行に円環状に形成され、透光性部材の直径をＲとした場合に、その接合部の光軸方向に直交する方向での幅が２５μｍ〜０．３２Ｒ（０．３２Ｒ＞２５μm）とし、更には透光性部材の突出長さを０．２５Ｒ〜０．９４Ｒの範囲としたことから、低融点ガラスのボリュームやそのセット位置を精度良く調整せずとも、固定部材と透光性部材との接合を強固なものとなすことができ、かつ透光性部材の光学有効径を十分なものとし得る。
【００５９】
また、球状の透光性部材の直径変差を０．６４μｍ以下かつ真球度を０．６４μｍ以下としたことから、透光性部材の真球性が高いために光学焦点距離のばらつきを非常に小さいものとすることができる。そのため、光半導体パッケージ内部の気密性と、光半導体素子と光ファイバとの光の結合効率とを良好なものとすることができ、その結果、光半導体素子の作動性を非常に良好なものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光半導体パッケージの実施の形態の一例を示す透光性部材部の部分断面図である。
【図２】図１の透光性部材の拡大正面図および拡大断面図である。
【図３】従来の光半導体パッケージの一例を示す分解斜視図である。
【図４】図３の光半導体パッケージにおける透光性部材部の部分断面図である。
【図５】（ａ），（ｂ）はそれぞれ透光性部材の直径変差、真球度を説明するための透光性部材の正面図である。
【図６】（ａ），（ｂ）はそれぞれ本発明の他の実施形態を示す透光性部材の断面図である。
【図７】本発明の他の実施形態を示すものであり、固定部材および透光性部材部分の部分断面図である。
【図８】本発明の他の実施形態を示すものであり、固定部材および透光性部材部分の部分断面図である。
【符号の説明】
１：基体
１ａ：載置部
２：枠体
２ｂ：貫通孔
３：固定部材
４：透光性部材
８：光半導体素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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