(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フレームの底部に放熱板を、前記フレームの側面にセラミック端子とリードを、前記フレームの上部にシールリングをそれぞれ銀ろう付けするＡ工程、前記銀ろう付け体にＡｕめっきを施すＢ工程、前記Ａｕめっき体にウインドウを半田付けするＣ工程を順に施す光モジュールパッケージの製造方法において、Ａ工程とＢ工程の間に非酸化性雰囲気中で３３０℃以上６５０℃以下の温度で１０分以上加熱する高温脱水素処理を施し、Ｃ工程のあとに非酸化性雰囲気中で２００〜２６０℃の温度で５分以上加熱する低温脱水素処理を施すことを特徴とする光モジュールパッケージの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信用レーザーダイオード、特に、波長が０．９８μｍの光直接増幅の励起光源用レーザーダイオードを実装するのに適した光モジュールパッケージの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光モジュールパッケージ１は、図１に示すように、フレーム２の底部に放熱板３を、フレーム２の側面にセラミック端子４とリード５を、フレーム２の上部にシールリング６をそれぞれ銀ろう付けし、この銀ろう付け体にＡｕめっきを施し、このＡｕめっきを施した銀ろう付け体のフレーム２の正面の窓枠部７の後端部にウインドウ（図示せず）をＡｕＳｎ半田で半田付けしたものである。Ａｕめっきを施すときには、一般にＮｉめっきを下地めっきとして設ける。この光モジュールパッケージ１は、内部の所定箇所にレーザーダイオードなど（図示せず）を装着したのち、フレーム２上部のシールリング６に蓋（図示せず）をシーム溶接して光モジュールに組立てられる。
【０００３】
以下に光モジュールパッケージの構成部品について図１を参照して説明する。放熱板３は、光モジュールパッケージ１の底部を構成する。この底部には、ＣｕＷにＮｉめっきした高熱伝導性材料を用いて、光モジュールとして使用中の発生熱が外部に放出され易くする。フレーム２は、光モジュールパッケージ１の外枠を構成するもので、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金（コバール）やＦｅＮｉ合金などを射出成形して作製される。窓枠部７はフレーム本体と一緒に射出成形される。このフレーム２は角パイプを削り出して本体とし、これに窓枠部７としてパイプをろう付けしても作製できる。セラミック端子４は、フレーム２側面に銀ろう付けされる。材料にはアルミナ薄板を積層した多層セラミックなどが使用される。この多層セラミックは通常の焼結法により作製される。セラミック端子４のリード接続部（電極部）はメタライズ処理後Ｎｉがめっきされる。リード５は、パッケージ内の電気部品と外部電源とを電気接続する導体で、コバール製のものが多い。シールリング６は、蓋をシーム溶接するときのシール材となるものでコバールやＦｅＮｉ合金などが使用される。リード５とシールリング６は、エッチングまたはプレス打抜きなどにより形成される。ウインドウは、サファイアをメタライズおよび無反射コートして用いられる。
【０００４】
以下に前記部品を用いた光モジュールパッケージの作製方法を図１を参照して具体的に説明する。放熱板上にフレームを、フレームの側面にセラミック端子とリードを、またフレーム上面にシールリングを、それぞれ各部品間に銀ろうを挟んで配置し、これをカーボン製治具で保持した状態で、水素を含む混合ガス雰囲気（以下水素含有雰囲気と略記する）中で加熱して銀ろう付けする。次いでこの銀ろう付け体全体にＡｕめっきを施す。光ファイバの取付金具を溶接する窓枠部前端面８などのＡｕめっきがあると不具合を生じる箇所はＡｕめっきを研削などで除去しておく。次いでフレーム正面の窓枠部７の後端部にウインドウを半田付けする。この半田付けはＡｕＳｎ半田を用い、水素含有雰囲気中で行う。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前記光モジュールパッケージの作製方法では、銀ろう付け、ウインドウのＡｕＳｎ半田付けなどを水素含有雰囲気中で行うため、コバールやＦｅＮｉ合金部品などに水素が多量に吸蔵され、またＡｕめっき皮膜にはそのめっき工程で水素が多量に吸蔵される。さらにコバールやＦｅＮｉ合金部品などには、既に、その素材加工時の熱処理や射出成形後の焼結を水素含有雰囲気中で行うため水素ガスが多量に含有されている。このコバールやＦｅＮｉ合金部品、或いはＡｕめっき層に吸蔵された水素ガスは、フレームに蓋をシーム溶接する際の熱、使用中の発熱などで徐々に放出され、パッケージ内に微量含まれる酸素ガスと反応して水を生成する。パッケージを低温に曝すと、この水がパッケージ内で結露して光モジュールの動作に悪影響を及ぼし、その信頼性を著しく損なう。
【０００６】
このようなことから、ウインドウを半田付けしたあとのパッケージを大気中または窒素ガス雰囲気中で１５０℃で２００時間程度加熱して吸蔵水素を放出する方法が提案されている（特開平７−１４７４５７）。しかしこの方法は加熱時間が長いため、生産性に劣り、またＡｕめっきを除去した窓枠部前端面が酸化して変色し、のちの光ファイバの取付金具の点溶接が良好に行えなくなるといった問題がある。この他には、真空中や不活性ガス雰囲気中で高温短時間焼鈍する方法が考えられるが、この方法は低融点のＡｕＳｎ半田材が融けたりＡｕめっき層が拡散により変質したりして実用性に欠けるものである。
本発明は、吸蔵水素量が少なく信頼性の高い光モジュールが得られる光モジュールパッケージの製造方法の提供を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、フレームの底部に放熱板を、前記フレームの側面にセラミック端子とリードを、前記フレームの上部にシールリングをそれぞれ銀ろう付けするＡ工程、前記銀ろう付け体にＡｕめっきを施すＢ工程、前記Ａｕめっき体にウインドウを半田付けするＣ工程を順に施す光モジュールパッケージの製造方法において、Ａ工程とＢ工程の間に非酸化性雰囲気中で３３０℃以上６５０℃以下の温度で１０分以上加熱する高温脱水素処理を施し、Ｃ工程のあとに非酸化性雰囲気中で２００〜２６０℃の温度で５分以上加熱する低温脱水素処理を施すことを特徴とする光モジュールパッケージの製造方法である。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明で製造される光モジュールパッケージは、吸蔵水素量が少ないので、蓋をシーム溶接する際や使用中にパッケージ内に結露が生じ難く、信頼性の高い光モジュールが得られる。
【０００９】
この発明で製造される光モジュールパッケージでは、パッケージを２５０℃で３０分加熱したとき、吸蔵水素量の大部分が放出され、このときの放出ガス量が少なければ、すなわち、０．２μＬ以下ならば、蓋をシーム溶接する際や使用中にパッケージ内が結露して光モジュールの機能が低下することが少なくなる。なお、この本加熱条件は多くの実験を基にして見出した。前記の本加熱前に、１００℃で３０分加熱する予備加熱を行うと、表面の種々の吸着ガスを除去して吸蔵水素の分析精度を高めることができる。
【００１０】
請求項１の発明の光モジュールパッケージの製造方法は、脱水素処理を、銀ろう付け後と、Ａｕめっきおよびウインドウを半田付け後の２回に分けて行うことにより、脱水素に要する処理時間を短縮したものである。すなわち、銀ろう付け後の脱水素処理は、銀ろうは融点が高いので、脱水素処理を高温で行うことができ、従って処理時間を短縮できる。
水素が部品深くに多量に吸蔵されているが、高温で処理するので迅速に脱水素できる。
【００１１】
また、Ａｕめっきおよびウインドウを半田付け後の脱水素処理は、Ａｕめっき皮膜が拡散により変質し易いこと、ＡｕＳｎ半田は低融点なことなどから低温で行うが、Ａｕめっき工程では、水素はＡｕめっき皮膜に吸蔵され、またＡｕＳｎ半田付けは水素含有雰囲気中で３００℃程度の低温（ＡｕＳｎ半田の融点は２７８℃）に数分間保持して行われるので、この場合も水素は吸蔵される。このように、いずれの場合も水素は表面近傍に吸蔵されるので、低温短時間の脱水素処理で十分除去される。
【００１２】
請求項１の発明において、高温脱水素処理を３３０℃以上の温度に規定する理由は、３３０℃未満では十分に脱水素が行えず、また処理時間が長くなり生産性が低下するためである。一方高温脱水素処理の上限温度は、部品ならびに通常の銀ろうが溶けない６５０℃以下にするが、例えば銀ろう材としてＢＡｇ−８（ＪＩＳ−Ｚ３２６１−８５）を用いる場合は７８０℃以下であれば良い。処理時間は１０分で実用上問題ない脱水素が行える。
あまり時間をかけても脱水素量が飽和し生産性が低下するので、３００分程度を上限とするのが望ましい。
【００１３】
また、低温脱水素処理の加熱温度を２００〜２６０℃に規定する理由は、２００℃未満では十分に脱水素できず、また処理時間が長くなり生産性が低下するためである。一方２６０℃を超えるとＡｕＳｎ半田が溶融し始めるのと、Ａｕめっき皮膜が拡散して変質するためである。処理時間は５分で実用上問題ない程度の脱水素が行える。あまり時間を掛けても脱水素量が飽和し、生産性を低下させるだけなので、３００分程度を上限とするのが望ましい。低温脱水素処理を非酸化性雰囲気で行う理由は、Ａｕめっきを除去した窓枠部前端面が酸化や変色して、のちの光ファイバ取付金具の点溶接が行えなくなるためである。前記低温脱水素処理は、Ａｕめっき後と、ウインドウ半田付け後の両方で行っても良い。脱水素処理を行う非酸化性雰囲気としては、高温、低温処理とも、真空、アルゴンガス、窒素ガスなどの雰囲気が適用できる。
【００１４】
本発明の光モジュールパッケージは、酸素を微量混合した不活性ガスを封入して用いる波長０．９８μｍの光直接増幅の励起光源用レーザーダイオードを装着する光モジュールに用いて、その効果が一段と発揮される。また、射出成形部品は、水素含有雰囲気中で焼結されるが、そのときに水素が多量に吸蔵される。従って、本発明は、射出成形部品を含む光モジュールパッケージに適用して極めて有用である。
【００１５】
【実施例】
以下に本発明を実施例により詳細に説明する。
（実施例１）フレームの底部に放熱板を、前記フレームの側面にセラミック端子とリードを、前記フレームの上部にシールリングをそれぞれ銀ろう付けし、次いで表１に示す条件で高温脱水素処理を施した。次に、前記高温脱水素処理後の銀ろう付け体の全面にＡｕめっきを施し、窓枠部前端面のＡｕめっきを研削により除去し、次いでフレーム正面の窓枠部の後端部にウインドウを半田付けしたのち、表１に示す条件で低温脱水素処理を施した。ここで、フレームには窓枠部が一体に形成された金属射出成形品を用いた。銀ろうにはＢＡｇ−８を用いた。銀ろう付およびＡｕＳｎ半田付けにはベルト式連続電気炉を用いた。脱水素処理には高温、低温処理ともバッチ式電気炉を用いた。高温および低温の脱水素処理条件は種々に変化させた。
【００１６】
得られた各々の光モジュールパッケージについて吸蔵水素量を測定した。測定は、１００℃で３０分加熱する予備加熱後、２５０℃で３０分加熱する本加熱を行い、この本加熱で放出される水素ガスを質量分析計で計測した。また、パッケージに蓋をシーム溶接したサンプルを作製し、パッケージ内には窒素ガス（酸素２０％含有）を封入した。これを１００℃で５００時間保持してパッケージ内の水分を質量分析型ガス分析計を用いて測定した。前記吸蔵水素量とパッケージ内の水分（ｖｏｌ％) の測定結果を、表１に示す。
【００１７】
【表１】
0003691642.tif 000002
【００１８】
表１より明らかなように、本発明例のNo.1〜８は、いずれもパッケージの吸蔵水素量が少なく、またパッケージサンプル内の水分も少なかった。処理時間も短いものでは高温と低温の両処理を合わせて１５分で十分な脱水素が行えた。一方、比較例のNo.17 は高温脱水素処理での温度が低かったため、またNo.18は低温脱水素処理での温度が低かったため、いずれも脱水素が不十分であった。このためサンプル内の水分も多かった。No.19 は従来法（特開平７−１４７４５７号）であるが、脱水素処理温度が低いため処理時間を２００hrに長くしたが、それでも脱水素が十分に行えず、水分が多かった。しかも脱水素処理を大気中で行ったため窓枠部前端面に変色が見られた。Ｎｏ．２０はＡｕＳｎ半田材の融点近傍まで温度を上げたが、脱水素が十分行えなかった。
【００１９】
【発明の効果】
本発明で得られる光モジュールパッケージは吸蔵水素量が少ないので、これを用いた光モジュールは使用中などに結露し難く、高い信頼性が得られる。前記光モジュールパッケージは、脱水素処理を、製造工程前半の高温脱水素処理と、製造工程後半の低温脱水素処理の２回に分けて行うことにより、十分な脱水素と脱水素時間の大幅短縮が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】光モジュールパッケージの説明図である。
【符号の説明】
１…光モジュールパッケージ
２…フレーム
３…放熱板
４…セラミック端子
５…リード
６…シールリング
７…窓枠部
８…窓枠部前端面
【図１】
0003691642.tif 000003