(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁材料から成り、上面の開口に金属蓋体が接合されて内部に光半導体素子を収容する略直方体の容器を構成する容器本体と、該容器本体の第１の側壁に設けた貫通孔に接合された筒状の光ファイバ固定部材と、前記容器本体の第２の側壁に設けた複数のメタライズ層にそれぞれ壁面に沿って下方に延びるように接合された信号用リード端子およびその両側の接地用リード端子とを具備した光半導体素子収納用パッケージにおいて、前記接地用リード端子が接合されたメタライズ層は前記信号用リード端子が接合されたメタライズ層を囲むように形成してあ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】
前記信号用リード端子の両側の前記接地用リード端子を、前記第２の側壁の側方側で前記信号用リード端子の接合部を覆うように一体化した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】
前記信号用リード端子の両側の前記接地用リード端子を、前記第２の側壁の側方側および上方側で前記信号用リード端子の接合部を覆うように一体化した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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体レーザ，フォトダイオード等の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する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の光半導体素子収納用パッケージ（以下、光パッケージと略す）を図４，図５に示す。これらの図において、１は上面の開口に金属蓋体２が接合されて内部に光半導体素子３を収容する略直方体の容器を構成する容器本体、２は鉄（Ｆｅ）−ニッケル（Ｎｉ）−コバルト（Ｃｏ）合金（コバール）等からなる金属蓋体、３は半導体レーザ，フォトダイオード等の光半導体素子、４はシリコン等からなる基板、５は容器本体の側壁に形成されリード端子を接合するためのメタライズ層、６はコバール等の金属からなる信号用リード端子，接地用リード端子、７は光半導体素子３の電極と容器本体１内の側壁に設けられた信号入力用，接地用のメタライズ層１１とを接続するボンディングワイヤ、８は容器本体１の一側壁に設けられ光ファイバを固定するための円筒状の光ファイバ固定部材、１０はコバール等からなり金属蓋体２を容器本体１の上面にシーム溶接するための金属枠体（シールリング）である。
【０００３】
このような光パッケージにおいて、その容器本体１は一般にセラミック等の絶縁材料からなり、容器本体１の内部底面の略中央部には光半導体素子３が搭載される搭載部１ａが設けられ、搭載部１ａ周囲にはボンディングワイヤと接続されるメタライズ層１１が形成配置され、このメタライズ層１１は容器本体１の側壁外部に延在してリード端子６に接合される。そして、図４に示すように、容器本体１の側壁外部に沿って下方に延びるようにリード端子６が設けられたタイプが、光信号の短距離伝送用として使用されている。また、図５に示すように、容器本体１の一側壁には光ファイバ９を挿通固定させるための貫通孔１ｂが形成され、円筒状の光ファイバ固定部材８は貫通孔１ｂの外周縁部の接合部１ｃにメタライズ層を介して接合される、または光ファイバ固定部材８は貫通孔１ｂを通して容器本体１内部に挿入接合される。
【０００４】
また、容器本体１の上面には金属枠体１０がメタライズ層を介して接合され、金属枠体１０表面にはＮｉメッキ膜，Ａｕメッキ膜等の金属メッキ被膜が被着されることから、金属枠体１０部は容器本体１の接地電極（ケースグランド）と接続される。この金属枠体１０は光パッケージを気密封止する目的で設置されるものであり、金属蓋体２とシーム溶接等により溶接接合される。
【０００５】
そして、上記光パッケージを用い、搭載部１ａに光半導体素子３を搭載固定するとともに、光半導体素子３の各電極と容器本体１内のメタライズ層１１とをボンディングワイヤ７を介して接続し、しかる後容器本体１の上面に金属蓋体２を接合して気密封止し、さらに光ファイバ固定部材８内に光ファイバ９を挿入し、その光入出射端を光半導体素子３の受発光部に光学的に結合させた状態で固定することによって、製品としての光半導体装置となる。
【０００６】
かかる光半導体装置は、例えば外部の駆動回路，制御回路等から送信された電気信号を光半導体素子３により光信号に変換し、発振された光信号を光ファイバ９で授受して外部に伝送し、光通信用の光電変換装置として機能する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図４に示したような上記光パッケージのリード端子６およびメタライズ５の構成では、数１０ＧＨｚ程度以上のより高周波の信号を入出力させた場合、信号用リード端子６の両側に接地用リード端子６を配置すれば信号用リード端子６の両側への信号の漏れを防ぐことはできるが、信号用リード端子６の上方側および側方側（光パッケージの側壁の面に略垂直な方向側）への放射を防ぐことはできない。信号が高周波になればこのような放射成分が大きくなり、損失が増大し効率良く伝送することができなくなるといった問題があった。
【０００８】
従って、本発明は上記事情に鑑みて完成されたものであり、その目的は、リード端子を通じて入出力される高周波信号の外部への漏洩を防ぎ、高周波信号の損失が小さく効率の良い透過特性が得られるものとすることにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の光半導体素子収納用パッケージは、絶縁材料から成り、上面の開口に金属蓋体が接合されて内部に光半導体素子を収容する略直方体の容器を構成する容器本体と、該容器本体の第１の側壁に設けた貫通孔に接合された筒状の光ファイバ固定部材と、前記容器本体の第２の側壁に設けた複数のメタライズ層にそれぞれ壁面に沿って下方に延びるように接合された信号用リード端子およびその両側の接地用リード端子とを具備した光半導体素子収納用パッケージにおいて、前記接地用リード端子が接合されたメタライズ層は前記信号用リード端子が接合されたメタライズ層を囲むように形成してあることを特徴とする。
【００１０】
本発明は、上記構成により、信号用リード端子を通じて入出力される高周波信号の外部への漏洩を防ぎ、高周波信号の損失が小さく効率の良い透過特性が得られるという作用効果を有する。
【００１１】
また本発明において、好ましくは、前記信号用リード端子の両側の前記接地用リード端子を、前記第２の側壁の側方側で前記信号用リード端子の接合部を覆うように一体化したことを特徴とする。これにより、信号用リード端子の接合部から側方側空間に放射される信号成分の漏洩を防ぐことができ、さらに高周波信号の損失が小さくなる。
【００１２】
また好ましくは、前記信号用リード端子の両側の前記接地用リード端子を、前記第２の側壁の側方側および上方側で前記信号用リード端子の接合部を覆うように一体化したことを特徴とする。このような構成により、信号用リード端子の接合部から側方側空間および上方側空間に放射される信号成分の漏洩を防ぐことができ、さらに高周波信号の損失が小さくなる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の光パッケージについて以下に説明する。図１〜図３は本発明の光パッケージの各種実施形態を示し、図１において、１はアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）セラミック等のセラミック，プラスチック等の絶縁材料からなり、上面の開口に金属蓋体２（図示せず）が接合されて内部に光半導体素子３を収容する略直方体の容器を構成する容器本体、３は半導体レーザ，フォトダイオード等の光半導体素子、４はシリコン等からなる基板、５ａ，５ｂ，５ｃは容器本体１の第２の側壁に形成されリード端子６ａ，６ｂ，６ｃを接合するためのメタライズ層、６ａ，６ｂ，６ｃはコバール等の金属からなる信号用リード端子，接地用リード端子であり、６ａは信号用リード端子、６ｂ，６ｃは接地用リード端子である。これらの信号用リード端子６ａおよび接地用リード端子６ｂ，６ｃは、容器本体１の第２の側壁に壁面に沿って下方に延びるようにメタライズ層５ａ，５ｂ，５ｃを介して、それぞれ接合されている。
【００１４】
また、７は光半導体素子３の電極と容器本体１内の側壁に設けられた信号用，接地用のメタライズ層１１とを接続するボンディングワイヤ、８は容器本体１の第１の側壁に設けた貫通孔に接合され光ファイバを固定するための円筒状の光ファイバ固定部材であり、他の部材については図４，図５のものと同様でありその説明は省略する。
【００１５】
本発明において、接地用リード端子６ｂが接合されたメタライズ層５ｂは、信号用リード端子６ａが接合されたメタライズ層５ａを囲むように形成する。即ち、図１に示すように、第２の側壁の壁面におけるメタライズ層５ａの上方でメタライズ層５ｂを接続させた構成とする。図１では、メタライズ層５ｂはメタライズ層５ａの３方を囲むように形成されているが、メタライズ層５ａの４方を囲むように形成しても構わない。
【００１６】
このメタライズ層５ａの上方のメタライズ層５ｂの接続部の上下方向の幅は、０．０３〜２．０ｍｍが良く、０．０３ｍｍ未満ではメタライズ層５ａとメタライズ層５ｂが短絡し易くなり絶縁性を保持するのが困難となり、２．０ｍｍを超えると、メタライズ層５ｂの接続部の接地電位による信号の漏洩抑制の効果が小さくなる。
【００１７】
また本発明において、図２に示すように、信号用リード端子６ａ両側の接地用リード端子６ｂ，６ｂを、第２の側壁の側方側で信号用リード端子６ａの第２の側壁への接合部を覆うように一体化することにより、その接合部を遮蔽することが好ましい。前記接合部を遮蔽する接地用リード端子６ｂ，６ｂの結合部の上下方向での幅は、前記接合部を全て遮蔽するように設ける必要はなく、前記接合部の上下方向幅の６０％以上を覆うようにすればよく、６０％未満では電磁遮蔽効果が小さくなり、損失が増大する。
【００１８】
また、接地用リード端子６ｂ，６ｂの結合部と信号用リード端子６ａ表面との間隔は０．０５〜０．５ｍｍが良く、０．０５ｍｍ未満では前記結合部と信号用リード端子６ａとが短絡し易くなり、０．５ｍｍを超えると高周波信号の遮蔽効果（シールド効果）が小さくなり損失が増大する。
【００１９】
さらに、図３に示すように、信号用リード端子６ａ両側の接地用リード端子６ｂ，６ｂを、第２の側壁の側方側および上方側で信号用リード端子６ａの接合部を覆うように一体化することにより、前記接合部を遮蔽することが好ましく、この構成は、図２のものにおいて信号用リード端子６ａの接合部の上方側空間をさらに遮蔽したものであり、他の構成は図２のタイプと同様である。
【００２０】
ここで、本発明の光パッケージの構成について以下に詳細に説明する。容器本体１は光半導体素子３を支持し搭載するための支持部材として機能し、その内部底面の略中央部には光半導体素子３の搭載部１ａを有し、搭載部１ａに光半導体素子３がＳｉ等からなる基板４を介してＡｕ−Ｓｎ合金半田等の半田材により接着固定される。また、容器本体１はアルミナセラミック等のセラミックからなる場合、グリーンシートを積層させた成形体を焼結させる公知のセラミック加工法により作製することができる。なお、搭載部１ａにＷ，Ｍｏ，Ｍｎ等のメタライズ層を被着させ、そのメタライズ層上に耐食性に優れた金属メッキ膜、例えば厚さ２〜６μｍのＮｉ層と厚さ０．５〜５μｍのＡｕ層を順次形成しておくと、メタライズ層が酸化腐食するのを有効に防止し得るとともに、搭載部１ａに基板４を強固に接着することができる。
【００２１】
また、容器本体１内部の搭載部１ａの周囲には、光半導体素子３の電極にボンディングワイヤ７を介して接合されるメタライズ層１１が形成されており、このメタライズ層１１は、セラミック多層体を成す容器本体１の内部を貫通して第２の側壁外部に延在し、メタライズ層５ａ，５ｂ，５ｃに連続している。これらのメタライズ層５ａ，５ｂ，５ｃ上には、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金，Ｆｅ−Ｎｉ合金等から成るリード端子６ａ，６ｂ，６ｂ，６ｃの一端側がＡｇロウ材等により接合され、それらの他端側は外部の駆動回路等に半田等で接続される。なお、リード端子６ａ，６ｂ，６ｂ，６ｃの表面に、耐食性に優れかつ金属ロウ材および半田材と濡れ性の良好なＮｉメッキ層，Ａｕメッキ層等を１．０〜２０μｍの厚さで被着させておくと、リード端子６ａ，６ｂ，６ｂ，６ｃの酸化腐食が有効に防止されるとともに、メタライズ層５ａ，５ｂ，５ｃとの接合を強固なものとすることができる。
【００２２】
本発明において、信号用リード端子６ａの両側の接地用リード端子６ｂ，６ｂの結合部は、信号用リード端子６ａの第２の側壁に対する接合部を少なくとも遮蔽すればよく、前記接合部および信号用リード端子６ａ下方の非接合部まで遮蔽しても構わない。また、図２および図３のものにおいて、接地用リード端子６ｂ，６ｂの結合部を、容器本体１上面の金属蓋体２による封止部にまで延長し接続させることで、接地電位空間を強固に設定することができ、その結果シールド効果をより高めることができる。
【００２３】
また、図１〜図３においては、４本のリード端子６ａ，６ｂ，６ｂ，６ｃについて示したが、リード端子６ａ，６ｂ，６ｂの３本でもよく、また５本以上有していてもよい。
【００２４】
本発明で使用される好適な高周波信号の周波数は、１０〜１００ＧＨｚ程度の高周波帯域およびミリ波帯域である。
【００２５】
かくして、本発明は、信号用リード端子を通じて入出力される高周波信号の放射による漏洩を防ぎ、従って高周波信号の損失が小さく効率の良い通過特性が得られるという作用効果を有する。
【００２６】
なお、本発明は上記実施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において種々の変更を行なうことは何等差し支えない。
【００２７】
【発明の効果】
本発明は、接地用リード端子が接合されたメタライズ層は前記信号用リード端子が接合されたメタライズ層を囲むように形成してあることにより、信号用リード端子からの高周波信号の放射による漏洩を防ぎ、高周波信号の損失が小さく効率の良い通過特性が得られるという作用効果を有する。
【００２８】
また好ましくは、信号用リード端子の両側の前記接地用リード端子を、第２の側壁の側方側で信号用リード端子の接合部を覆うように一体化したことにより、信号用リード端子の接合部を遮蔽したことで、信号用リード端子の接合部から側方側空間に放射される信号成分の漏洩を防ぐことができ、さらに高周波信号の損失が小さくなる。
【００２９】
さらに好ましくは、信号用リード端子の両側の前記接地用リード端子を、第２の側壁の側方側および上方側で信号用リード端子の接合部を覆うように一体化したことにより、信号用リード端子の接合部を遮蔽したことで、信号用リード端子の接合部から側方側空間および上方側空間に放射される信号成分の漏洩を防ぐことができ、さらに高周波信号の損失が小さくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光パッケージの蓋体を除いたものの斜視図である。
【図２】本発明の他の実施形態を示し、光パッケージの蓋体を除いたものの斜視図である。
【図３】本発明の他の実施形態を示し、光パッケージの蓋体を除いたものの斜視図である。
【図４】従来の光パッケージの分解斜視図である。
【図５】図４の光パッケージの断面図である。
【符号の説明】
１：容器本体
２：蓋体
３：光半導体素子
５ａ，５ｂ，５ｃ：メタライズ層
６ａ：信号用リード端子
６ｂ，６ｃ：接地用リード端子
８：光ファイバ固定部材
１１：メタライズ層
【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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