(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面に光半導体素子を収容するための凹部を有するセラミックスから成る基体と、該基体の側部から前記凹部にかけて形成された貫通孔の外側開口の周囲に一端側がロウ付けされるとともに他端側より光ファイバの端部が挿着される筒状の金属製の光ファイバ固定部材と、該光ファイバ固定部材の内部に接合された透光性部材とを具備して成り、前記基体の上面に蓋体が接合される半導体素子収納用パッケージにおいて、
前記光ファイバ固定部材は、前記基体の前記貫通孔に挿入可能な幅狭部を有し、
前記貫通孔の外側開口の周囲に第一のロウ材層が被着され且つ前記光ファイバ固定部材の前記幅狭部の少なくとも一部が前記基体の前記貫通孔に挿入された状態で、当該光ファイバ固定部材の一端側が前記第一のロウ材層を介して前記第一のロウ材層よりも低融点の第二のロウ材層によりロウ付けされることによって当該幅狭部と当該貫通孔の内面との間の隙間に形成されるロウ材溜まりを有す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】
前記光ファイバ固定部材は角筒状であり、
前記第一のロウ材層の形成領域が、前記光ファイバ固定部材の一端側のロウ付け部の外形寸法の１．５倍以上の外形寸法を有し、かつ前記ロウ付け部の外形に略相似した外形を有してい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】
前記第一のロウ材層の厚さが１〜５００μｍであることを特徴とする請求項１または請求項２記載の光半導体素子収納パッケージ。
【請求項４】
前記第一のロウ材層は、その角部に張出部を有することを特徴とする請求項２または請求項３記載の光半導体素子収納用パッケージ。
【請求項５】
前記第一のロウ材層の張出部は、該第一のロウ材層の他の部位に比べて厚いことを特徴とする請求項４記載の光半導体素子収納用パッケージ。
【請求項６】
前記第一のロウ材層と前記第二のロウ材層との間にメッキ層を更に有することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一つに記載の光半導体素子収納パッケージ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光半導体素子を収納するための光半導体素子収納用パッケージに関し、特に光ファイバ固定部材と基体との接合部の改善に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、光半導体素子を収納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７〜図１２に示す。これらの図において、１０１は基体、１０２は蓋体、１０３は光半導体素子を示す。これら基体１０１、蓋体１０２とで、光半導体素子１０３を光半導体パッケージ内に収容する容器が基本的に構成される。
【０００３】
基体１０１は、その上面に光半導体素子１０３を載置する凹部１０１ａを有し、凹部１０１ａの底面には光半導体素子１０３が金（Ａｕ）−シリコン（Ｓｉ）ロウ材等の接着剤により接着固定される。
【０００４】
基体１０１は、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）質焼結体等のセラミックスより成り、例えば、酸化アルミニウム，酸化珪素（ＳｉＯ2），酸化マグネシウム（ＭｇＯ），酸化カルシウム（ＣａＯ）等の原料粉末に適当な有機バインダや溶剤等を添加混合しペースト状と成すとともに、このペーストをドクターブレード法やカレンダーロール法によってセラミックグリーンシートと成し、しかる後セラミックグリーンシートに適当な打ち抜き加工を施し、これを複数枚積層し焼成することによって作製される。
【０００５】
また基体１０１は、凹部１０１ａの内面から基体１０１の外側面にかけて複数個の配線層１０４が被着形成されており、配線層１０４の凹部１０１ａ内に露出する領域には、光半導体素子１０３の電極がボンディングワイヤ１０５を介して電気的に接続され、また基体１０１の外側面に形成されている領域には外部電気回路と接続される外部リード端子１０６が銀ロウ等のロウ材を介してロウ付け取着されている。
【０００６】
配線層１０４は、光半導体素子１０３の電極を外部電気回路に接続する際の導電路として作用し、タングステン，モリブデン，マンガン等の高融点金属粉末を用いたメタライズ層により形成されている。
【０００７】
また配線層１０４は、例えば、タングステン，モリブデン，マンガン等の高融点金属粉末に適当な有機バインダー，溶剤等を添加混合して得た金属ペーストを、基体１０１となるセラミックグリーンシートに予め従来周知のスクリーン印刷法により所定パターンに印刷塗布しておくことによって、基体１０１の凹部１０１ａ内から基体１０１の外側面にかけて被着形成される。
【０００８】
配線層１０４は、その露出する表面にニッケル，金等の耐蝕性に優れ、かつロウ材との濡れ性に優れる金属を１〜２０μｍの厚みにメッキ法により被着させておくと、配線層１０４の酸化腐蝕を有効に防止することができるとともに配線層１０４への外部リード端子１０６のロウ付けを強固となすことができる。
【０００９】
さらに配線層１０４には、外部リード端子１０６が銀ロウ等のロウ材を介して取着されており、外部リード端子１０６は容器内部に収容する光半導体素子１０３の電極を外部電気回路に電気的に接続する作用を成す。外部リード端子１０６を外部電気回路に接続することによって、容器内部に収容される光半導体素子１０３は配線層１０４および外部リード端子１０６を介して外部電気回路に接続されることとなる。
【００１０】
外部リード端子１０６は、鉄（Ｆｅ）−ニッケル（Ｎｉ）−コバルト（Ｃｏ）合金やＦｅ−Ｎｉ合金等の金属材料から成り、例えば、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等の金属材料から成るインゴット（塊）に圧延加工法や打ち抜き加工法等、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形成される。
【００１１】
また外部リード端子１０６は、その露出する表面にニッケル，金等の耐蝕性に優れ、かつロウ材との濡れ性に優れる金属を１〜２０μｍの厚みにメッキ法により被着させておくと、外部リード端子１０６を外部電気回路に接続する際、その接続を確実で強固にすることができる。
【００１２】
さらに外部リード端子１０６が取着された基体１０１の側部には貫通孔１０１ｂが形成されており、貫通孔１０１ｂには光ファイバ固定部材（以下、固定部材という）１０８が挿入固定され、更に固定部材１０８の内部には透光性部材１０９が取着されている。
【００１３】
基体１０１の側部に形成されている貫通孔１０１ｂは、例えば、基体１０１となるセラミックグリーンシートに予め打ち抜き加工法により孔を形成しておくことによって、あるいは基体１０１の側部に孔あけ加工を施すことによって基体１０１の側部に所定形状に形成される。
【００１４】
固定部材１０８は、例えば、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金やＦｅ−Ｎｉ合金等の金属材料から成り、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等のインゴットをプレス加工により筒状とすることによって形成される。
【００１５】
図８に示すように、基体１０１の貫通孔１０１ｂの外側開口の周囲には、タングステン，モリブデン，マンガン等の高融点金属粉末から成るメタライズ層（図示せず）を被着させ、その上にＮｉメッキ層およびＡｕメッキ層（図示せず）を順次被着させている。次に、基体１０１へのロウ付け取着を確実、強固とするために、Ｎｉメッキ層およびＡｕメッキ層を順次被着させた固定部材１０８を、半田又は金（Ａｕ）−錫（Ｓｎ）等から成る低融点ロウ材１１０ｂを介してロウ付けする。
【００１６】
そして、図１１は、貫通孔１０１ｂおよび固定部材８の断面形状がそれぞれ四角形であり、貫通孔１０１ｂの外側開口の周囲に四角形のロウ付け部（斜線部）が形成されたものを示している。図１２は、貫通孔１０１ｂの断面形状が四角形であり、固定部材８の断面形状が円形であり、貫通孔１０１ｂの外側開口の周囲に円形のロウ付け部（斜線部）が形成されたものを示している。
【００１７】
また、固定部材１０８は、その内部の基体１０１側に透光性部材１０９が取着されており、透光性部材１０９は固定部材１０８の内部を気密に塞ぎ、基体１０１と蓋体１０２とから成る容器の気密封止を保持する。また、透光性部材１０９は、固定部材１０８の内部空間を伝達する光半導体素子１０３の励起光を、固定部材１０８に端部が挿着される光ファイバ１１１に集光させ伝達すさせる。
【００１８】
透光性部材１０９は、例えば、酸化珪素，酸化鉛を主成分とした鉛系およびホウ酸系、ケイ砂を主成分としたホウケイ酸系等の非晶質ガラスから成る。非晶質ガラスは結晶軸が存在しないことから屈折率分布や屈折率の異方性等がなく、その結果、光半導体素子１０３の励起光を透光性部材１０９を通過させて光ファイバ１１１に授受せるに際して、光半導体素子１０３の励起光の光ファイバ１１１への授受が高効率となって光信号の伝送効率を高いものとすることができる。
【００１９】
透光性部材１０９の固定部材１０８への取着は、例えば、透光性部材１０９の外周部に予めメタライズ層を被着させておき、メタライズ層と固定部材１０８とをＡｕ−Ｓｎ合金等のロウ材を介しロウ付けすることによって行われる。この場合、透光性部材１０９の固定部材１０８への取着がＡｕ−Ｓｎ合金等によるロウ付けにより行われることから、取着の信頼性が高いものとなり、これによって固定部材１０８と透光性部材１０９との取着部における光半導体素子１０３を収容する容器の気密封止が完全となる。従って、容器内部に収容する光半導体素子１０３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。
【００２０】
固定部材１０８は、その外側の一端に光ファイバ１１１に取着されているフランジがＹＡＧレーザ等のレーザ光を使用して溶接され、これによって光半導体素子１０３に光信号を伝達するための光ファイバ１１１が基体１０１に固定されることとなる。
【００２１】
蓋体１０２は、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金やＦｅ−Ｎｉ合金等の金属材料から成り、基体１０１の上面に接合され、これによって基体１０１と蓋体１０２とから成る容器の内部に光半導体素子１０３が気密に封止されることとなる。この蓋体１０２は、例えば、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等のインゴット（塊）に圧延加工法や打ち抜き加工法等、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形成される。
【００２２】
そして、基体１０１の凹部１０１ａに光半導体素子１０３を載置固定するとともに光半導体素子１０３の電極をボンディングワイヤ１０５を介して配線層１０４に電気的に接続し、次に基体１０１の上面に蓋体１０２を接合させ、基体１０１と蓋体１０２とから成る容器内部に光半導体素子１０３を収容し、最後に基体１０１に取着させた固定部材１０８に光ファイバ１１１を挿着することによって、最終製品としての光半導体装置となる。
【００２３】
この光半導体装置は、外部電気回路から供給される駆動信号に基づいて光半導体素子１０３に所定の光励起を起こさせ、励起光を透光性部材１０９を介し光ファイバ１１１に授受させるとともに光ファイバ１１１内を伝達させることによって高速通信等に使用される。
【００２４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の光半導体パッケージにおいては、固定部材１０８に光ファイバ１１１をＹＡＧレーザ等で溶接する際に発生する応力が、固定部材１０８を介して貫通孔１０１ｂの外側開口の周辺に直接的に大きく作用し、その外側開口の周辺の部位に割れやクラック等を発生させ、その結果、基体１０１と蓋体１０２とから成る容器の気密封止が破れる場合があった。
【００２５】
従って、本発明は上記問題点に鑑み完成されたものであり、その目的は、光半導体素子を収納する容器の気密封止の信頼性を高いものとし、光半導体素子を長期間にわたり正常かつ安定に作動させることである。
【００２６】
【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を収容するための凹部を有するセラミックスから成る基体と、該基体の側部から前記凹部にかけて形成された貫通孔の外側開口の周囲に一端側がロウ付けされるとともに他端側より光ファイバの端部が挿着される筒状の金属製の光ファイバ固定部材と、該光ファイバ固定部材の内部に接合された透光性部材とを具備して成り、前記基体の上面に蓋体が接合される半導体素子収納用パッケージにおいて、前記光ファイバ固定部材は、前記基体の前記貫通孔に挿入可能な幅狭部を有し、前記貫通孔の外側開口の周囲に第一のロウ材層が被着され且つ前記光ファイバ固定部材の前記幅狭部の少なくとも一部が前記基体の前記貫通孔に挿入された状態で、当該光ファイバ固定部材の一端側が前記第一のロウ材層を介して前記第一のロウ材層よりも低融点の第二のロウ材層によりロウ付けされることによって当該幅狭部と当該貫通孔の内面との間の隙間に形成されるロウ材溜まりを有することを特徴とする。
【００２７】
本発明は、上記の構成により、緩衝材として第一のロウ材層を被着したことにより、固定部材に光ファイバをＹＡＧレーザ等で溶接する際、溶接時に固定部材および基体にかかる応力は第一のロウ材層が適度に変形することにより吸収されて、基体に大きく作用することはなくなる。その結果、基体と蓋体とから成る容器の気密封止が保たれ、容器の内部に収容する光半導体素子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。また、固定部材の貫通孔側の一端に貫通孔に挿入可能な幅狭部（小外径部）を形成することもでき、その場合固定部材の幅狭部と貫通孔の内面との間に隙間が形成されるので、第一のロウ材層を介して固定部材をロウ付けした際にその隙間にロウ材溜まりが多く形成され、その結果、固定部材と貫通孔とを強固に接合することができ、容器の気密性を保つことができる。
【００２８】
好ましくは、前記光ファイバ固定部材は角筒状であり、前記第一のロウ材層の形成領域が、前記光ファイバ固定部材の一端側のロウ付け部の外形寸法の１．５倍以上の外形寸法を有し、かつ前記ロウ付け部の外形に略相似した外形を有していることを特徴とする。このような構成によると、固定部材に光ファイバをＹＡＧ等のレーザ光線を使用して溶接で接合させる際、溶接時に固定部材にかかる応力は第一のロウ材層が適度に変形することにより確実に吸収されて基体に大きく作用することはなくなる。その結果、基体と蓋体とから成る容器の気密封止が完全に保たれ、容器の内部に収容する光半導体素子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。
【００２９】
好ましくは、前記第一のロウ材層の厚さが１〜５００μｍであることを特徴とする。このような構成は、固定部材に光ファイバを溶接する際に、固定部材を介して基体にかかる応力を第一のロウ材層により吸収緩和するうえで好適である。
【００３０】
好ましくは、前記第一のロウ材層は、その角部に張出部を有することを特徴とする。より好ましくは、前記第一のロウ材層の張出部は、該第一のロウ材層の他の部位に比べて厚いことを特徴とする。このような構成は、固定部材に光ファイバを溶接する際に、応力が集中し易い角部に作用する応力を第一のロウ材層により吸収緩和するうえで好適である。
【００３１】
好ましくは、前記第一のロウ材層と前記第二のロウ材層との間にメッキ層を更に有することを特徴とする。このような構成は、第一のロウ材層と第二のロウ材層との間のロウ付けを強固にするうえで好適である。
【００３２】
【発明の実施の形態】
本発明の光半導体パッケージについて以下に詳細に説明する。図１は本発明の光半導体パッケージについて実施の形態の例を示す断面図であり、図２は図１の固定部材周辺の要部拡大断面図を示し、図３は図１の側面図である。また、図４は図１の蓋体を除いた状態の平面図である。図５は、図１の光半導体パッケージの基体の固定部材が接合される部位の拡大正面図であり、図６は、光半導体パッケージについて実施の形態の他の例を示し、基体の固定部材が接合される部位の拡大正面図である。
【００３３】
これらの図において、１は基体、２は蓋体、３は光半導体素子を示す。これら基体１と蓋体２とで、光半導体素子３を光半導体パッケージ内に収容する容器が基本的に構成される。
【００３４】
基体１は、その上面に光半導体素子３を載置する凹部１ａを有し、凹部１ａの底面には光半導体素子３がＡｕ−Ｓｉロウ材等の接着剤により接着固定される。この基体１は、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）質焼結体等のセラミックスより成り、例えば、酸化アルミニウム，酸化珪素（ＳｉＯ2），酸化マグネシウム（ＭｇＯ），酸化カルシウム（ＣａＯ）等の原料粉末に適当な有機バインダや溶剤等を添加混合しペースト状と成し、このペーストをドクターブレード法やカレンダーロール法によってセラミックグリーンシートと成し、しかる後セラミックグリーンシートに適当な打ち抜き加工を施し、これを複数枚積層し焼成することによって作製される。
【００３５】
また基体１は、凹部１ａの内面から基体１の外側面にかけて複数個の配線層４が被着形成されており、配線層４の凹部１ａ内に露出する領域には光半導体素子３の電極がボンディングワイヤ５を介して電気的に接続され、また基体１の外側面に形成されている領域には外部電気回路と接続される外部リード端子６が銀ロウ等のロウ材によりロウ付け取着されている。この配線層４は、光半導体素子３の電極を外部電気回路に接続する際の導電路として作用し、タングステン，モリブデン，マンガン等の高融点金属粉末を用いたメタライズ層から成る。
【００３６】
また配線層４は、例えば、タングステン，モリブデン，マンガン等の高融点金属粉末に適当な有機バインダー、溶剤等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、予め従来周知のスクリーン印刷法により所定パターンに印刷塗布しておくことによって、基体１の凹部１ａ内から基体１の外側面にかけて被着形成される。
【００３７】
さらに配線層４は、その露出する表面にＮｉ，Ａｕ等の耐蝕性に優れ、かつロウ材との濡れ性に優れる金属を１〜２０μｍの厚みにメッキ法により被着させておくのがよく、配線層４の酸化腐蝕を有効に防止することができるとともに配線層４への外部リード端子６のロウ付けを強固となすことができる。
【００３８】
さらに配線層４には、外部リード端子６が銀ロウ等のロウ材を介して取着されており、外部リード端子６は容器内部に収容する光半導体素子３の電極を外部電気回路に電気的に接続する作用を成す。外部リード端子６を外部電気回路に接続することによって、容器内部に収容される光半導体素子３は配線層４および外部リード端子６を介して外部電気回路に接続されることとなる。この外部リード端子６は、鉄（Ｆｅ）−ニッケル（Ｎｉ）−コバルト（Ｃｏ）合金やＦｅ−Ｎｉ合金等の金属材料から成り、例えば、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等の金属材料から成るインゴット（塊）に圧延加工法や打ち抜き加工法等、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形成される。
【００３９】
また外部リード端子６は、その露出する表面にＮｉ，Ａｕ等の耐蝕性に優れ、かつロウ材との濡れ性に優れる金属を１〜２０μｍの厚みにメッキ法により被着させておくのがよく、外部リード端子６を外部電気回路に接続する際、その接続を確実で強固にすることができる。
【００４０】
さらに外部リード端子６が取着された基体１の他の側部には、基体１の凹部から側部にかけて貫通孔１ｂが形成されており、貫通孔１ｂには金属製の固定部材８の一端側の幅狭部（小外径部）が挿入固定され、固定部材８の内部には透光性部材９が取着されている。即ち、固定部材８は、基体１の側部に形成された貫通孔１ｂの外側開口の周囲に一端側がロウ付けされるとともに他端側より光ファイバ１１の端部が挿着される筒状のものである。
【００４１】
基体１の側部の貫通孔１ｂは、例えば、基体１となるセラミックグリーンシートに予め打ち抜き加工法により孔を形成しておくことによって、あるいは基体１の側部に孔あけ加工を施すことによって基体１の側部に所定形状に形成される。また、固定部材８は、例えばＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金やＦｅ−Ｎｉ合金等の金属材料から成り、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等のインゴットをプレス加工により筒状とすることによって形成される。
【００４２】
図２に示すように、貫通孔１ｂの外側開口の周囲に、タングステン，モリブデン，マンガン等の高融点金属粉末から成るメタライズ層（図示せず）とＮｉメッキ層を順次被着させ、そのメタライズ層上に第一のロウ材層１０ａとして銀（Ａｇ）ロウを被着した後に、Ｎｉメッキ層およびＡｕメッキ層（図示せず）を順次被着させる。次に、基体１へのロウ付けを確実、強固とするために、Ｎｉメッキ層およびＡｕメッキ層を一端側の接合部に順次被着させた固定部材８を、第二のロウ材層１０ｂとして半田又はＡｕ−Ｓｎ等から成るものを介してロウ付けする。
【００４３】
この構成により、緩衝材としても第一のロウ材層１０ａを使用することができ、固定部材８に光ファイバ１１をＹＡＧ等のレーザ光線を使用して溶接で接合させる際、溶接時に固定部材８から基体１にかかる応力は、第一のロウ材層１０ａが適度に変形することにより吸収されて基体１に直接に大きく作用することはない。その結果、基体１と蓋体２とから成る容器の気密封止が保たれ、容器の内部に収容する光半導体素子３を長期間にわたり正常かつ安定に作動させ得る。
【００４４】
また、好ましくは固定部材８の一端には貫通孔１ｂに挿入される幅狭部が形成されており、固定部材８の幅狭部と貫通孔１ｂの内面との間に隙間が形成されるので、第一のロウ材層１０ａを介してロウ付けした際に、その隙間にロウ材が流れ込んでロウ材溜まりが多く形成される。その結果、固定部材８と貫通孔１ｂ間を強固に接合することができ、容器の気密性を保つことができる。
【００４５】
なお、固定部材８の幅狭部はなくてもよく、その場合固定部材８の一端面が貫通孔１ｂの外側開口の周囲にロウ付けされる。
【００４６】
本発明の第一のロウ材層１０ａおよび第二のロウ材層１０ｂは、具体的には以下のような組成のものである。
【００４７】
第一のロウ材層１０ａとしては、例えば、融点が７８０℃程度のＡｇ（７２重量（ｗｔ））％−Ｃｕ（２８ｗｔ％）合金等のＡｇ−Ｃｕ合金から成る銀ロウ（融点６２０〜８００℃程度）、黄銅ロウ（Ｃｕ−Ｚｎ合金；融点８２０〜９３５℃程度）、リン銅ロウ（Ｃｕ−Ｐ合金；融点８０５〜９００℃程度）等がある。これらより、第一のロウ材層１０ａの融点は、約６００℃〜約９５０℃である。
【００４８】
第二のロウ材層１０ｂとしては、例えば、融点が２８０℃程度のＡｕ（８０ｗｔ％）−Ｓｎ（２０ｗｔ％）合金等のＡｕ−Ｓｎ合金ロウ、融点が３５６℃程度のＡｕ（８８ｗｔ％）−Ｇｅ（１２ｗｔ％）合金等のＡｕ−Ｇｅ合金ロウ、融点が４００℃程度のＡｕ（９４ｗｔ％）−Ｓｉ（６ｗｔ％）合金等のＡｕ−Ｓｉ合金ロウ、融点が１８３℃程度のＳｎ（６３ｗｔ％）−Ｐｂ（３７％）合金等のＳｎ−Ｐｂ合金半田等である。これらより、第ニのロウ材層１０ｂの融点は、約１８０℃〜約４００℃である。
【００４９】
本発明において、図５に示すように、第一のロウ材層１０ａの形成領域１０（破線の斜線部）が固定部材８の一端側のロウ付け部（実線の斜線部）の外形よりも大きくかつロウ付け部の外形に略相似した外形を有しているのが好ましく、さらに第一のロウ材層１０ａの形成領域の外形寸法がロウ付け部の外形寸法の１．５倍以上であることが好ましい。
【００５０】
図５の場合、固定部材８の断面形状が略四角形である筒状であり、固定部材８が貫通孔１ｂの外側開口の周囲に接合されるロウ付け部の外形寸法Ａ×Ｂに対して、１．５（Ａ×Ｂ）以上の外形寸法を有する相似形の領域に、第一のロウ材層１０ａを被着したものである。１．５（Ａ×Ｂ）未満になると、固定部材８に光ファイバ１１をＹＡＧレーザ光等を使用して溶接する際、溶接時に固定部材８および基体１にかかる応力は、第一のロウ材層１０ａが適度に変形しても吸収しきれず、基体１の貫通孔１ｂの外側開口の周囲に割れやクラック等が発生し易くなる。
【００５１】
また図６の場合、固定部材８の断面形状が略円形である筒状であり、固定部材８が貫通孔１ｂの外側開口の周囲に接合される略円形のロウ付け部に対して、ロウ付け部の外形の半径をｃとした場合１．５ｃ以上の相似形の領域に、第一のロウ材層１０ａを被着したものである。１．５ｃ未満になると、固定部材８に光ファイバ１１をＹＡＧレーザ光等を使用して溶接する際、溶接時に固定部材８および基体１にかかる応力は、第一のロウ材層１０ａが適度に変形しても吸収しきれず、基体１の貫通孔１ｂの外側開口の周囲に割れやクラック等が発生し易くなる。
【００５２】
第一のロウ材層１０ａの形成領域１０の外形と固定部材８の一端側のロウ付け部の外形とは、貫通孔１ｂに対して略同心的に形成されるのがよい。この場合、応力の吸収緩和効果が貫通孔１ｂの外側開口の周囲で等方的に作用するため、割れやクラックがさらに発生しにくくなる。
【００５３】
また本発明では、第一のロウ材層１０ａの厚さを１〜５００μｍとするのが好ましく、１μｍ未満では、固定部材８に光ファイバ１１を溶接する際の応力は十分に緩和されず、基体１の貫通孔１ｂの外側開口の周囲に割れやクラック等が発生し易くなる。５００μｍを超えると、第一のロウ材層１０ａと基体１の熱膨張係数の違いで生じる応力により、貫通孔１ｂの外側開口の周囲に割れやクラック等が発生し易くなる。
【００５４】
さらに、図１３に示すように、貫通孔１ｂの断面形状が四角形の場合、その角部は応力が集中して割れやクラックが発生し易いことから、角部の第一のロウ材層１０ａの面積をさらに大きくするとよく、角部での割れやクラックの発生を有効に防止できる。例えば、同図（ａ）に示すように、第一のロウ材層１０ａの角部Ｄにおいて、第一のロウ材層１０ａに四角形の張出部を形成する。この張出部は、第一のロウ材層１０ａの元の角部を上下方向に０．１Ａ以上延長させ、横方向に０．１Ｂ延長させるのが好ましく、この場合貫通孔１ｂの角部での割れやクラックの発生をより有効に防止し得る。
【００５５】
また、図１３（ｂ）は、第一のロウ材層１０ａの角部Ｄ１において、第一のロウ材層１０ａに円形の張出部を形成したものである。この張出部は、直径が０．１Ａ以上または０．１Ｂ以上であれば好ましく、この場合（ａ）と同様に貫通孔１ｂの角部での割れやクラックの発生をより有効に防止し得る。
【００５６】
また、貫通孔１ｂの断面形状が四角形の場合、その角部は応力が集中して割れやクラックが発生し易いことから、角部の第一のロウ材層１０ａの厚さを厚くするとよく、角部での割れやクラックの発生を有効に防止できる。この構成は、図５，図６，図１３のいずれのものにおいても適用でき、例えば、融点の高い第一のロウ材層を被着し、その角部に融点の低い第二のロウ材層を被着することにより形成できる。また、角部の第一のロウ材層１０ａの厚さは、上述したように１〜５００μｍの範囲内で他の部位よりも厚くすればよい。
【００５７】
本発明では、固定部材８に光ファイバ１１を溶接する際に発生する熱や光半導体素子３が作動時に発生する熱が多い場合、基体１や固定部材８を介して透光性部材９に熱が伝わった際に、熱による応力が透光性部材９に作用して透光性部材９を通過する光半導体素子３の励起光に複屈折を起こさせ、光ファイバ１１への光の結合効率が低下して光信号の伝送効率が劣化する場合があったが、第一のロウ材層１０ａを介して大気中に熱を効率よく放散させることにより、大幅に光ファイバ１１への光の結合効率および光信号の伝送効率を向上させ得る。
【００５８】
また、第一のロウ材層１０ａの形成領域が、固定部材８の一端側のロウ付け部の外形寸法の１．５倍以上の外形寸法を有し、かつロウ付け部の外形に略相似した外形を有しているように構成し、第一のロウ材層１０ａの厚さを上記範囲のように厚くすることにより、放熱効果をさらに向上させることができる。また、基体１と固定部材８とのロウ付け部からはみ出している第一のロウ材層１０ａ部分の上に、半田またはＡｕ−Ｓｎ合金１０ｂを形成しないことにより、第一のロウ材層１０ａの端部が露出してさらに放熱効果を向上させ得る。
【００５９】
固定部材８は、その内部に透光性部材９が取着されており、透光性部材９は固定部材８の内部を気密に塞ぎ、基体１と蓋体２とから成る容器の気密封止を保持するとともに、固定部材８の内部空間を伝達する光半導体素子３の励起光を固定部材８に端部が挿着された光ファイバ１１に集光し伝達することができる。
【００６０】
透光性部材９は、例えば、酸化珪素，酸化鉛を主成分とした鉛系およびホウ酸系、ケイ砂を主成分としたホウケイ酸系等の非晶質ガラスから成り、非晶質ガラスは結晶軸が存在しないことから屈折率分布や屈折率の異方性が発生しない。従って、光半導体素子３の励起光を透光性部材９を通過させて光ファイバ１１に授受させるに際し、光半導体素子３の励起光の光ファイバ１１への授受が高効率となって光信号の伝送効率を高いものとすることができる。
【００６１】
透光性部材９の固定部材８への取着は、例えば、透光性部材９の外周部に予めメタライズ層を被着させておき、そのメタライズ層と固定部材８とをＡｕ−Ｓｎ合金等のロウ材を介しロウ付けすることによって行われる。この場合、透光性部材９の固定部材８への取着がＡｕ−Ｓｎ合金等によるロウ付けにより行われることから、取着の信頼性が高いものとなり、これによって固定部材８と透光性部材９との取着部における光半導体素子３を収容する容器の気密封止が完全となる。その結果、容器内部に収容する光半導体素子３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。
【００６２】
固定部材８は、その外側の他端に、光ファイバ１１の端部に取着されているフランジがＹＡＧレーザ光等を使用して溶接されることにより、光半導体素子３に、または光半導体素子３から、光信号を伝達するための光ファイバ１１が基体１に固定される。
【００６３】
蓋体２は、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金やＦｅ−Ｎｉ合金等の金属材料から成り、基体１の上面に接合される。これにより、基体１と蓋体２とから成る容器の内部に光半導体素子３が気密に封止される。この蓋体２は、例えば、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等のインゴット（塊）に圧延加工法や打ち抜き加工法等、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形成される。
【００６４】
そして、基体１の凹部１ａに光半導体素子３を載置固定するとともに光半導体素子３の電極をボンディングワイヤ５を介して配線層４に電気的に接続し、次に基体１の上面に蓋体２を接合させ、基体１と蓋体２とから成る容器の内部に光半導体素子３を収容し、最後に基体１に取着させた固定部材８に光ファイバ１１を挿着することによって、最終製品としての光半導体装置となる。その光半導体装置は、例えば、外部電気回路から供給される駆動信号に基づいて光半導体素子３に所定の光励起を起こさせ、励起光を透光性部材９を介して光ファイバ１１に授受させるとともに光ファイバ１１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。
【００６５】
かくして、本発明は、緩衝材としても第一のロウ材層１０ａを用いることにより、光ファイバ１１を固定部材８に溶接する際に、固定部材８および基体１にかかる応力は第一のロウ材層１０ａが適度に変形することにより吸収緩和されて、基体１に大きく作用することはない。その結果、基体１と蓋体２とから成る容器の気密封止が保たれ、容器の内部に収容する光半導体素子３を長期間にわたり正常かつ安定に作動させ得る。
【００６６】
なお、本発明は上述の実施の形態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内であれば種々の変更は可能である。例えば、光ファイバ１１を介して伝達された光を光半導体素子３が電気信号に変換し、変換された電気信号を外部に取り出すようにしたものにも本発明は適用可能である。
【００６７】
【発明の効果】
本発明は、セラミックス製の基体の側部に形成された貫通孔の外側開口の周囲に、筒状の金属製の光ファイバ固定部材の一端側がロウ付けされるものにおいて、貫通孔の外側開口の周囲に第一のロウ材層が被着され、光ファイバ固定部材の一端側が第一のロウ材層を介して第一のロウ材層よりも低融点の第二のロウ材層によりロウ付けされていることにより、固定部材に光ファイバをＹＡＧ等のレーザ光を使用して溶接する際、固定部材および基体にかかる応力は第一のロウ材層が適度に変形することにより吸収緩和されて基体に大きく作用することはなくなる。その結果、基体と蓋体とから成る容器の気密封止が保たれ、容器の内部に収容する光半導体素子を長期間にわたり正常かつ安定に作動させ得る。
【００６８】
また本発明は、好ましくは第一のロウ材層の形成領域が、光ファイバ固定部材の一端側のロウ付け部の外形寸法の１．５倍以上の外形寸法を有し、かつロウ付け部の外形に略相似した外形を有している。さらに好ましくは、第一のロウ材層の厚さが１〜５００μｍである。このような構成により、光ファイバを固定部材に接合させる際、溶接時に固定部材および基体にかかる応力は第一のロウ材層が適度に変形することにより確実に吸収緩和されて基体に直接的に大きく作用することはなくなる。その結果、基体と蓋体とから成る容器の気密封止が完全に保たれ、容器の内部に収容する光半導体素子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。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光半導体パッケージについて実施の形態の例を示す断面図である。
【図２】図１の光半導体パッケージにおける固定部材周辺の拡大断面図である。
【図３】図１の光半導体パッケージの側面図である。
【図４】図１の光半導体パッケージの蓋体を除いた状態の平面図である。
【図５】図１の光半導体パッケージの基体における第一のロウ材層について実施の形態の例を示す拡大正面図である。
【図６】図１の光半導体パッケージの基体における第一のロウ材層について実施の形態の他の例を示す拡大正面図である。
【図７】従来の光半導体パッケージを示す断面図である。
【図８】図７の光半導体パッケージにおける固定部材周辺の拡大断面図である。
【図９】図７の光半導体パッケージの側面図である。
【図１０】図７の光半導体パッケージの蓋体を除いた状態の平面図である。
【図１１】図７の光半導体パッケージの基体におけるロウ付け部の拡大正面図である。
【図１２】図７の光半導体パッケージの基体におけるロウ付け部の他の例を示す拡大正面図である。
【図１３】（ａ）は図１の光半導体パッケージの基体における第一のロウ材層について実施の形態の他の例を示す拡大正面図、（ｂ）は（ａ）と同様の実施の形態の他の例を示す部分拡大正面図である。
【符号の説明】
１：基体
１ａ：凹部
１ｂ：貫通孔
２：蓋体
３：光半導体素子
４：配線層
８：光ファイバ固定部材
９：透光性部材
１０ａ：第一のロウ材層
１０ｂ：半田又は低融点ロウ材（第二のロウ材層）
１１：光ファイバ
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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