(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基体及び蓋体とから成る容器と、該容器内に収容される光半導体素子と、前記基体と蓋体とを接合し、容器の気密封止をする封止用ガラス部材と、該封止用ガラス部材を貫通し、容器の外部から内部にかけて配される光ファイバーとを具備する光半導体装置であって、前記封止用ガラス部材は内部に酸化鉄、酸化モリブデン、酸化ニッケルの少なくとも１種が０．２乃至５．０重量％含有されているとともに１．３３μｍ乃至１．５５μｍの波長の光が不透過であることを特徴とする光半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光通信等に使用される光半導体装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、光通信等に使用される光半導体装置は、図２に示すように、まず酸化アルミニウム質焼結体等の電気絶縁材料から成り、その上面の略中央部に光半導体素子Ｓを載置するための載置部２１ａを有し、かつ上面外周部に貫通穴２３を設けた枠部２２を有する基体２１と、該基体２１の枠部２２に設けた貫通穴２３に挿通され、ガラス、樹脂等の接着材を介して取着固定されている筒状の光ファイバー固定用部材２５と、前記基体２１の枠部２２に両端が枠部２２の内外部に導出するように設けられ、枠部の外側に導出する一端が外部電気回路に接続される複数個のリード部材２６と、前記基体２１の枠部２２上面に封止材を介して取着され枠部２２の内側を気密に封止する蓋体２７とから構成される光半導体素子収納用パッケージを準備し、この光半導体素子収納用パッケージの筒状の光ファイバー固定用部材２５の内部に光ファイバー２８を挿通させるとともに接着剤を介して固定し、次に前記基体２１の載置部２１ａ上にシリコンから成る光伝送モジュール基板２９に実装されたレーザーダイオードやフォトダイオード等からなる光半導体素子Ｓを載置固定するとともに該光半導体素子Ｓの各電極をリード部材２６にボンディングワイヤ等の電気的接続手段３０を介して電気的に接続し、しかる後、枠部２２の上面に蓋体２７を封止材を介して接合させ、枠部２２を有する基体２１と蓋体２７とから成る容器内部に光半導体素子を気密に収容することによって製作されている。
【０００３】
かかる光半導体装置は光半導体素子Ｓにリード部材２６を介して外部電気回路から供給される電気信号を印加し、光半導体素子Ｓに、例えば、１．３３μｍ乃至１．５５μｍの波長の光を励起させるとともに該励起した光を光ファイバー２８に伝達させることによって、或いは光ファイバー２８を伝達する波長が１．３３μｍ乃至１．５５μｍの光を光半導体素子Ｓに照射し、光半導体素子Ｓに照射された光に対応する電気信号を発生させるととも該発生した電気信号をリード部材２６を介し取り出すことによって光通信に使用される。
【０００４】
なお、前記上面外周部に枠部２２を有する基体２１は、例えば、酸化アルミニウム質焼結体から成る場合、酸化アルミニウム、酸化珪素、酸化マグネシウム、酸化カルシウム等のセラミック原料粉末に有機バインダー、溶剤等を添加混合して泥漿物を作るとともに該泥漿物をドクターブレード法やカレンダーロール法等によりシート状に成形してセラミックグリーンシートを得、しかる後、前記セラミックグリーンシートに所定の打ち抜き加工を施すとともに複数枚積層し、約１５００℃の高温で焼成することによって製作され、またリード部材２６は基体２１となるセラミックグリーンシートの一部にタングステンやモリブデン等の金属粉末に適当な有機溶剤、溶媒を添加混合して得た金属ペーストをスクリーン印刷法等により所定パターンに印刷塗布しておくことによって枠部２２の外部から内部にかけて導出するよう形成される。
【０００５】
しかしながら、近時、通信機器に使用される光半導体装置は小型にして安価なものが強く要求され、この要求に基づいて従来の光半導体装置より製造工程が簡易で部品点数の少ないもの、具体的には光半導体素子と、該光半導体素子を内部に収容する基体と蓋体とから成る容器と、該容器を気密に封止する封止用ガラス部材と、該封止用ガラス部材を貫通し、容器の外部から内部にかけて配される光ファイバーとで形成した光半導体装置が考えられ、提案されている（特開昭６０ー１８０１８３号参照）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この光半導体装置は一般に封止用ガラス部材として、酸化鉛３０〜５０重量％、フッ化鉛１０〜２０重量％、酸化ビスマス３〜１３重量％、酸化ホウ素１〜５重量％、酸化亜鉛１〜５重量％を含むガラス成分にチタン酸鉛系化合物をフィラーとして２５〜４５重量％添加させた軟化溶融温度が４００℃以下の低融点ガラスが使用されており、かかる低融点ガラスは波長が１．３３μｍ乃至１．５５μｍの光に対して透過率が約４０〜６０％であり、透光性がある。
【０００７】
そのため、光半導体素子にリード部材を介して外部電気回路から供給される電気信号を印加し、光半導体素子に１．３３μｍ乃至１．５５μｍの波長の光を励起させるとともに該励起した光を光ファイバーに伝達させることによって、或いは光ファイバーを伝達する波長が１．３３μｍ乃至１．５５μｍの光を光半導体素子に照射し、光半導体素子に照射された光に対応する電気信号を発生させるとともに該発生した電気信号をリード部材を介し取り出すことによって光通信に使用する際、容器の外部から１．３３μｍ乃至１．５５μｍの波長の光が封止用ガラス部材を介して容器内部に入り込むと、該入り込んだ外部の光が光半導体素子の励起する光とともに光ファイバーを伝達したり、光半導体素子に光ファイバーを伝達する光とともに電気信号に変換されて光通信に誤通信が生じるという欠点を誘発した。
【０００８】
本発明は上記欠点に鑑み案出されたもので、その目的は光半導体素子が励起する光のみを光ファイバーに伝達、或いは光ファイバーを伝達する光のみを光半導体素子で電気信号に変換させ、正確な光通信を行うことができる光半導体装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の光半導体装置は、基体及び蓋体とから成る容器と、該容器内に収容される光半導体素子と、前記基体と蓋体とを接合し、容器の気密封止をする封止用ガラス部材と、該封止用ガラス部材を貫通し、容器の外部から内部にかけて配される光ファイバーとを具備する光半導体装置であって、前記封止用ガラス部材は内部に酸化鉄、酸化モリブデン、酸化ニッケルの少なくとも１種が０．２乃至５．０重量％含有されているとともに１．３３μｍ乃至１．５５μｍの波長の光が不透過であることを特徴とするものである。
【００１１】
本発明の光半導体装置によれば、基体と蓋体とから成る容器の気密封止を行う封止用ガラス部材の内部に酸化鉄、酸化モリブデン、酸化ニッケルの少なくとも１種を０．２乃至５．０重量％含有させ、封止用ガラス部材の１．３３μｍ乃至１．５５μｍの波長の光に対する透過率を５％以下の不透過にしたことから光半導体素子にリード部材を介して外部電気回路から供給される電気信号を印加し、光半導体素子に１．３３μｍ乃至１．５５μｍの波長の光を励起させるとともに該励起した光を光ファイバーに伝達させることによって、或いは光ファイバーを伝達する波長が１．３３μｍ乃至１．５５μｍの光を光半導体素子に照射し、光半導体素子に照射された光に対応する電気信号を発生させるとともに該発生した電気信号をリード部材を介し取り出すことによって光通信に使用する際、封止用ガラス部材を介して容器の外部から内部に１．３３μｍ乃至１．５５μｍの波長の光が入り込むことはなく、その結果、光半導体素子が励起する光のみを光ファイバーに伝達させる、或いは光ファイバーを伝達する光のみを光半導体素子で電気信号に変換させることが可能となり、これによって極めて正確な光通信を行うことができる。
【００１２】
【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。
図１は、本発明の光半導体装置の一実施例を示し、１は基体、２は蓋体である。この基体１と蓋体２とで内部に光半導体素子Ｓを収容するための容器が構成される。
【００１３】
前記容器を構成する基体１及び蓋体２は、例えば、酸化アルミニウム質焼結体から成り、酸化アルミニウム、酸化珪素、酸化マグネシウム、酸化カルシウム等のセラミック原料粉末に有機バインダー、溶剤等を添加混合して泥漿物を作るとともに該泥漿物をドクターブレード法やカレンダーロール法等によりシート状に成形してセラミックグリーンシートを得、しかる後、前記セラミックグリーンシートに所定の打ち抜き加工を施すとともに複数枚積層し、約１５００℃の高温で焼成することによって、あるいは酸化アルミニウム、酸化珪素、酸化マグネシウム、酸化カルシウムに有機バインダー、溶剤を添加混合して調整したセラミック原料粉末を所定形状の金型内に充填するとともにこれを所定の圧力で押圧することによってセラミック成形体を得、しかる後、前記セラミック成形体を約１５００℃の温度で焼成することによって製作される。
【００１４】
また前記容器を構成する基体１はその上面に光半導体素子Ｓが載置される載置部１ａを有しており、該載置部１ａ上にはシリコン等により形成された光伝送モジュール基板Ｌに実装された光半導体素子Ｓがガラス、樹脂等の接着剤を介して載置固定される。
【００１５】
前記基体１の載置部１ａ上に載置固定される光半導体素子Ｓはガリウムー砒素等の半導体から成り、外部電気回路から供給される電気信号によって１．３３μｍ乃至１．５５μｍの波長の光を励起したり、後述する光ファイバー３から照射される光を所定の電気信号に変換させる作用をなす。
【００１６】
更に前記基体１と蓋体２はその外周の相対向する各々の面が封止用ガラス部材４により接合され、これによって基体１と蓋体２とから成る容器が内部に光半導体素子Ｓを収容した状態で気密に封止される。
【００１７】
前記封止用ガラス部材４は例えば、酸化鉛３０〜５０重量％、フッ化鉛１０〜２０重量％、酸化ビスマス３〜１３重量％、酸化ホウ素１〜５重量％、酸化亜鉛１〜５重量％を含むガラス成分にチタン酸鉛系化合物をフィラーとして２５〜４５重量％添加させた軟化溶融温度が４００℃以下の低融点ガラスに、酸化鉄、酸化モリブデン、酸化ニッケルの少なくとも１種を０．２〜５．０重量％含有させて形成されており、該ガラス粉末に有機溶剤、溶媒を添加混合して得たガラスペースト基体１と蓋体２の相対向する面に所定厚みに被着させておき、しかる後、これを約３２０℃の温度で加熱し、ガラス粉末を加熱溶融させることによって基体１と蓋体２との間に容器を気密封止するように取着される。
【００１８】
前記封止用ガラス部材４はその内部に酸化鉄、酸化モリブデン、酸化ニッケルの少なくとも１種が０．２〜５．０重量％含有されているため黒色を呈し、１．３３μｍ乃至１．５５μｍの波長の光に対する透過率が５％以下の不透過となっている。そのため１．３３μｍ乃至１．５５μｍの波長の光が封止用ガラス部材４を介して容器の外部から内部に入り込むことはなく、これによって光半導体素子Ｓに外部電気回路から供給される電気信号を印加し、光半導体素子Ｓに１．３３μｍ乃至１．５５μｍの波長の光を励起させるとともに該励起した光を光ファイバー３に伝達させることによって、或いは光ファイバー３を伝達する波長が１．３３μｍ乃至１．５５μｍの光を光半導体素子Ｓに照射し、光半導体素子Ｓに照射された光に対応する電気信号を発生させる際、光ファイバー３に光半導体素子Ｓが励起した光のみを伝達させる、或いは半導体素子Ｓに光ファイバー３を伝達して照射される光のみを電気信号に変換させることが可能となる。
【００１９】
なお、前記封止用ガラス部材４はその軟化溶融温度が約３２０℃と低いことから基体１と蓋体２とを接合させ容器内部に光半導体素子Ｓを気密に封止する際、封止用ガラス部材４を軟化溶融させる熱によって光半導体素子Ｓに熱破壊や特性に変化を与えることはない。
【００２０】
また前記封止用ガラス部材４の内部に含有される酸化鉄、酸化モリブデン、酸化ニッケル等は封止用ガラス部材４の１．３３μｍ乃至１．５５μｍの波長の光に対する透過率を５％以下の不透過とするための成分であり、その量が０．２重量％未満であると封止用ガラス部材４における１．３３μｍ乃至１．５５μｍの波長の光に対する透過率が高くなり、また５．０重量％を超えると封止用ガラス部材４の軟化溶融温度が高くなったり、熱膨張係数が基体１及び蓋体２の熱膨張係数と合わなくなったり、基体１及び蓋体２との接着強度が弱くなったりする傾向にある。従って、前記封止用ガラス部材４の内部に含有される酸化鉄、酸化モリブデン、酸化ニッケル等はその含有量が０．２乃至５．０重量％の範囲としておくことが好ましい。
【００２１】
更に前記封止用ガラス部材４には該封止用ガラス部材４を貫通し、容器の外部から内部にかけて光ファイバー３が配されており、光ファイバー３は容器の内部に収容されている光半導体素子Ｓの励起する光を外部の他の装置に伝達する、あるいは他の装置から発せられた光を伝達し、容器内部に収容する光半導体素子Ｓに照射する作用をなす。
【００２２】
前記光ファイバー３の封止用ガラス部材４への配置は基体１と蓋体２とをその相対向する面に被着させたガラスペーストを加熱溶融させることによって容器を気密に封止する際、基体１と蓋体２との間に予め光ファイバー３をセットしておくことによって行われる。
【００２３】
また更に前記封止用ガラス部材４にはその内部に、即ち、封止用ガラス部材４を貫通し、容器の外部から内部にかけて複数個のリード部材５が配されており、該リード部材５は容器の内部に収容する光半導体素子Ｓの各電極を所定の外部電気回路に接続する作用をなし、リード部材５の容器内部に位置する一端には光半導体素子Ｓの電極がボンディングワイヤ等の電気的接続手段６を介して電気的に接続され、また容器の外部に露出する部位は所定の外部電気回路に接続される。
【００２４】
前記リード部材５は鉄ーニッケルーコバルト合金や鉄ーニッケル合金等の金属材料から成り、例えば、鉄ーニッケルーコバルト合金等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。
【００２５】
前記リード部材５はまたその露出表面に耐蝕性に優れ、ろう材と濡れ性に優れ、かつ良導電性であるニッケル、金等から成るめっき金属層が所定厚み（１〜２０μｍ）に被着されており、該めっき金属層によってリード部材５は酸化腐蝕するのが有効に防止されているとともにリード部材５に対し、ボンディングワイヤ等の電気的接続手段６が良好に電気的接続されるようになっている。
【００２６】
更に前記リード部材５の封止用ガラス部材４への取着固定は、基体１と蓋体２とをその相対向する面に被着させたガラスペーストを加熱溶融させることによって容器を気密に封止する際、基体１と蓋体２との間に予めリード部材５をセットしておくことによって行われる。
【００２７】
かくして本発明の光半導体装置によれば、光半導体素子Ｓに外部電気回路から供給される電気信号を印加し、光半導体素子Ｓに光を励起させるとともに該励起した光を光ファイバー３に伝達させることによって、或いは光ファイバー３を伝達する光を光半導体素子Ｓに照射し、光半導体素子Ｓに照射された光に対応する電気信号を発生させることによって光通信に使用される。
【００２８】
なお、本発明は上述の実施例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であれば種々の変更は可能である。
【００２９】
【発明の効果】
本発明の光半導体装置によれば、基体と蓋体とから成る容器の気密封止を行う封止用ガラス部材の内部に酸化鉄、酸化モリブデン、酸化ニッケルの少なくとも１種を０．２乃至５．０重量％含有させ、封止用ガラス部材の１．３３μｍ乃至１．５５μｍの波長の光に対する透過率を５％以下の不透過にしたことから光半導体素子にリード部材を介して外部電気回路から供給される電気信号を印加し、光半導体素子に１．３３μｍ乃至１．５５μｍの波長の光を励起させるとともに該励起した光を光ファイバーに伝達させることによって、或いは光ファイバーを伝達する波長が１．３３μｍ乃至１．５５μｍの光を光半導体素子に照射し、光半導体素子に照射された光に対応する電気信号を発生させるとともに該発生した電気信号をリード部材を介し取り出すことによって光通信に使用する際、封止用ガラス部材を介して容器の外部から内部に１．３３μｍ乃至１．５５μｍの波長の光が入り込むことはなく、その結果、光半導体素子が励起する光のみを光ファイバーに伝達させる、或いは光ファイバーを伝達する光のみを光半導体素子で電気信号に変換させることが可能となり、これによって極めて正確な光通信を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光半導体装置の一実施例を示す断面図である。
【図２】従来の光半導体装置の断面図である。
【符号の説明】
１・・・基体
１ａ・・載置部
２・・・蓋体
３・・・光ファイバー
４・・・封止用ガラス部材
Ｓ・・・光半導体素子
【図１】
0003659451.tif 000002
【図２】
0003659451.tif 000003