(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光半導体用パッケージの窓孔部に固着される光半導体用窓ガラスにおいて、該窓ガラスの表面に、第１層としてチタン膜、クロム膜、またはニッケルクロム膜から選択される膜、第２層としてパラジウム膜、第３層として金膜からなる固着用の金属多層膜を備えていることを特徴とする光半導体用窓ガラス。
【請求項２】
請求項１記載の光半導体用窓ガラスを備えてなることを特徴とする光半導体モジュール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光半導体を収納するパッケージに使用される窓ガラス及び光半導体モジュールに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、光半導体モジュールは、図２に示すように、光半導体としての半導体レーザー１０が、光半導体用パッケージ３内でスぺーサ１１及びベース１３を介してステムと呼ばれる底部３ｄに固着され、且つ気密固着されたリード１５、１６と接続された構造になっている。この光半導体モジュールに使用されている光半導体用窓ガラス１は、反射防止や波長フィルターの光学膜１２を有する円形の板状体１ａが使用されており、従来では、この窓ガラスは、光半導体用パッケージ３の円筒形のキャップ３ｃの頂頭部に設けられた窓孔部３ａの当接面３ｂに低融点ガラスからなる接着剤１４を用いて固着されている。半導体レーザー１０から出射された光ビームは、光半導体用窓ガラス１の透光部１ｂを透過し外部に向けて出射される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、光半導体用パッケージ３の材料には、接着剤１４の低融点ガラスが溶けて接着する４００℃以上の温度になると劣化するもの、また低融点ガラスとの濡れ性の悪いものがある。また、近年、光通信用の光半導体モジュールでは用いる光ビームに高い品位が要求されるようになり、そのため窓ガラス１の表面に高機能フィルターなどの光学膜１２が膜付けされており、それが４００℃以上の高温になると変質して所望の光学特性が失われるものなど、従来の低融点ガラスによる接着法には問題がある。そこで、有機系の接着剤を使用して窓ガラス１を接着する場合があるが、静電気の蓄積防止の点、気密部の信頼性の点、接着剤からの揮発成分により光半導体を汚染して劣化させる点で問題がある。
【０００４】
本発明は、以上のような従来の光半導体用窓ガラスの問題点を解決し、光半導体用パッケージの金属面に、半田を使用して信頼性の高い気密固着が可能な光半導体用窓ガラス及び光半導体モジュールを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本願発明に係る光半導体用窓ガラスは、光半導体用パッケージの窓孔部に固着される光半導体用窓ガラスにおいて、該窓ガラスの表面に、第１層としてチタン膜、クロム膜、またはニッケルクロム膜から選択される膜、第２層としてパラジウム膜、第３層として金膜からなる固着用の金属多層膜を備えていることを特徴とする。
【０００６】
また、本願発明に係る光半導体モジュールは、上記の光半導体用窓ガラスを備えてなることを特徴とする。
【０００７】
本発明の光半導体用窓ガラスによれば、該窓ガラスの表面に、第１層としてチタン膜、クロム膜、またはニッケルクロム膜から選択される膜、第２層としてパラジウム膜、第３層として金膜からなる固着用の金属多層膜を備えているので、金属多層膜の内、ガラスの表面に直接成膜されるチタン膜、クロム膜またはニッケルクロム膜は、ガラスと強く結合する特性を有しており、第３層の金膜は半田との濡れ性がよく金属製の光半導体用パッケージの窓孔部の金属製の当接面に十分な付着強度で気密固着できる。また、前記金属膜間には第２層としてパラジウム膜が介在するので、これによって、膜着けによる応力が殆ど生じず、膜に作用する応力を原因とする膜剥がれを起こすことはない。更にパラジウム膜が半田の成分とガラスの成分との相互拡散を防止する作用をするので、半田と接する金膜の膜厚を薄くでき、かつ長期間に亙り安定した光半導体用窓ガラスの固着が可能となる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の光半導体用窓ガラスは、光半導体が発光または受光する波長の光に対して透明であるガラス製の板状体であって、光半導体を収納するパッケージの窓孔部の金属製の当接面に、半田を使用して気密固着するための環状の３層構造の金属多層膜を有するものである。この金属多層膜は、板状体のガラスの表面に、それとの付着力に優れたチタン膜、クロム膜またはニッケルクロム膜から選択される第１層を有し、その上に半田の成分または板状体のガラスの成分の拡散防止のためにパラジウム膜からなる第２層を介在してあり、第３層には半田との濡れ性及び付着力に優れた金膜を有する。この光半導体用窓ガラスは、光半導体モジュールの光半導体用パッケージに設けられた窓孔部の金属製の当接面に半田を使用して気密固着されて窓孔部を塞ぐものである。
【０００９】
板状体としては、光半導体が発光または受光する光の波長に対して透明な光学ガラス、硼珪酸ガラス、石英ガラス、透明ガラスセラミックスなどの材料からなり、気密性が良く、半田が溶ける温度に達しても熱変形せず安定しており、また膜着けの際、及びその後長期に亙ってアルカリ吹きなどの含有成分の吹き出しを起こさない材料が適しており、更に切断、研磨などの加工性の良い材料が好ましい。板状体の形状としては、パッケージの窓孔部の形状により角形、丸形、多角形などがあるが、製作面から六角形の形状であることが好ましい。
【００１０】
３層構造の金属多層膜としては、そのガラス表面に第１層として厚さが０．０５〜０．１μｍ程度でガラスとの付着力に優れたクロム膜、チタン膜またはニッケルクロム膜を有し、この上に積層されて介在する第２層の膜として、厚さが０．３〜１．０μｍ程度で半田の成分またはガラス成分の拡散を止めるパラジウムの膜を有し、第３層の膜として、厚さが０．３〜０．６μｍ程度で半田と濡れ性が良く付着力に優れた金の膜を有する。
【００１１】
光半導体用パッケージとしては、その窓孔部の周囲の表面の材料が半田との濡れ性の良いコバール合金他の金属材料で作製されている。
【００１２】
本発明の光半導体用窓ガラスを製造する方法としては、大きい平面寸法を有する板ガラスの片面上に複数の透光部と、その透光部を取り囲む切れ目のない環状をした３層構造の金属多層膜を形成し、その後所定寸法の各窓ガラスに切り出す方法が効率的である。環状の金属多層膜を形成する方法の一つとして、板ガラスの片面のほぼ全面に真空蒸着法やスパッタリング法等の既存の膜付け方法により金属多層膜を形成しておき、その上にエッチングに耐える樹脂製のフォトレジスト液などを使用して環状のマスキングのパターンを描き、金属多層膜の露出部分をエッチングで除去して所定の相互間隔に配置された複数の透光部を形成した後、マスキングを溶媒などで洗浄して除去する方法がある。他の方法としては、予め所定の相互間隔に配置された複数の透光部となる部分にマスキングを施し、金属多層膜を形成した後、マスキングを外すことで透光部に金属多層膜を着かなくする方法などがある。その金属多層膜の成膜は、板状体のガラス表面にチタン膜、クロム膜またはニッケルクロム膜からなる第１層を膜着けし、その上にパラジウム膜からなる第２層を形成して介在させ、その第３層として金膜を膜着けする。板ガラスの透光部とその透光部を取り囲む環状の金属多層膜とを有する板状体を一単位として切り出すと、複数の光半導体用窓ガラスが製造できる。切り出す際の窓ガラスの平面形状は、丸形よりも加工工数が少なく、歩留りを高くできる六角形であることが好ましい。
【００１３】
【実施例】
図１は、本発明に係る光半導体用窓ガラス１の説明図であって、図ａは平面図を図ｂは図ａのＸ−Ｘ切片の断面図である。この図で１ａは板状体を、２は３層構造の金属多層膜をそれぞれ示しており、先に説明した図２と同一部分には同一符号を付してそれぞれ示している。
【００１４】
本発明の光半導体用窓ガラス１は、図１に示すように、硼珪酸ガラスからなる厚さ０．３ｍｍ、一辺の長さが１．５ｍｍの六角形をした板状体１ａの中央部に、直径１．５ｍｍの円形の透光部１ｂを有し、その透光部１ｂの周囲の面に環状の３層構造の金属多層膜２が形成されており、その３層構造の金属多層膜２は、全体の厚さが１．１μｍであり、ガラス表面上の厚さ０．１μｍのチタン膜２ａと、その上に介在する厚さ０．７μｍのパラジウム膜２ｂと、第３層に厚さ０．３μｍの金膜２ｃを有している。
【００１５】
図２のような光半導体モジュールにおいて、光半導体用窓ガラス１を光半導体用パッケージ３に固着する場合、先ず、光半導体用パッケージ３の窓孔部３ａの当接面３ｂに接着剤１４の代わりに金錫を含有する半田４を環状に塗布しておき、その当接面３ｂに光半導体用窓ガラス１を載置してその金属多層膜２を環状の半田４に当接して位置させる。次いで、これを不活性ガス雰囲気の加熱炉（図示省略）にいれて加熱昇温して半田４を溶かし、温度を下げて半田４が固化することにより窓ガラス１をパッケージ３の窓孔部３ａに気密固着する。
【００１６】
【発明の効果】
本発明の光半導体用窓ガラスによれば、光半導体パッケージの窓孔部の金属製の当接面に、半田を使用して気密固着して信頼性の高い光半導体モジュールを効率良く製造できる実用上優れた効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光半導体用窓ガラスを示す図であって、図ａは平面図を、図ｂは図ａのＸ−Ｘ部の断面図である。
【図２】従来の窓ガラスが装着された光半導体モジュールの断面図。
【符号の説明】
１  光半導体用窓ガラス
１ａ  板状体
１ｂ  透光部
２  金属多層膜
２ａ  チタン膜
２ｂ  パラジウム膜
２ｃ  金膜
３  光半導体パッケージ
３ａ  窓孔部
３ｂ  当接面
３ｄ  底部
４  半田
５  板ガラス
【図１】
0003635651.tif 000002
【図２】
0003635651.tif 000003