(57)【要約】      （修正有）【課題】フェルールの位置ずれを抑制することができ、光半導体素子およびフェルールの光接続性を向上させることが可能な光半導体素子収納用パッケージを提供する。【解決手段】光半導体素子収納用パッケージ３は、主面を有する基板31と、基板31の主面上に配置され、貫通孔が形成された側部321を有する枠体32と、枠体32の貫通孔を通って枠体32の内側および外側に配置されたフェルール33と、枠体32の外側における側部321上に配置され、フェルール33を保持する保持孔を有する保持部材34とを備え、側部31は、貫通孔の内面から外側における側部321上にかけて切欠き部Ｃを有しており、保持部材34は接合部材を介して切欠き部Ｃに接合されているとともに、切欠き部Ｃの内面の少なくとも一部は保持部材34から離れていることを特徴とする。【選択図】図１
2014215455.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主面を有する基板と、該基板の前記主面上に配置され、貫通孔が形成された側部を有する枠体と、該枠体の前記貫通孔を通って前記枠体の内側および外側に配置されたフェルールと、前記枠体の外側における前記側部上に配置され、前記フェルールを保持する保持孔を有する保持部材とを備え、
前記側部は、前記貫通孔の内面から前記外側における前記側部上にかけて切欠き部を有しており、
前記保持部材は前記接合部材を介して前記切欠き部に接合されているとともに、
前記切欠き部の内面の少なくとも一部は前記保持部材から離れてい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】
前記切欠き部の前記内面の一部は前記保持部材から離れているとともに、前記切欠き部の前記内面の他の一部は前記保持部材に接触している請求項１に記載の光半導体素子収納用パッケージ。
【請求項３】
前記切欠き部の前記内面の全部は、前記保持部材から離れている請求項１に記載の光半導体素子収納用パッケージ。
【請求項４】
前記接合部材の一部は、前記切欠き部の前記内面に接触している請求項１〜４に記載の光半導体素子収納用パッケージ。
【請求項５】
前記枠体の前記貫通孔の径は、前記保持部材の前記保持孔の径よりも大きい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６】
請求項１〜５のいずれかに記載の光半導体素子収納用パッケージと、
該光半導体素子収納用パッケージの前記基板の前記主面上に実装された光半導体素子とを備える実装構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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およびこれを備えた実装構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
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は、主面を有する基板と、基板の主面上に配置され、貫通孔が形成された側部を有する枠体と、枠体の貫通孔を通って枠体の内側および外側に配置されたフェルールと、枠体の外側における側部上に配置され、フェルールを保持する保持孔を有する保持部材とを備えている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、このような光半導体素子収納用パッケージでは、保持部材が接合部材によって枠体の側部のうち貫通孔の周囲に接合されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１６９０６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、このような光半導体素子収納用パッケージでは、光半導体素子の駆動の際に光半導体素子から熱が発生し、この熱が枠体の側部および保持部材に伝わることで、枠体の側部および保持部材が熱膨張する可能性がある。枠体の側部および保持部材が熱膨張することによって、両者を接合する接合部材に応力が加わりやすくなる。この応力が接合部材に繰り返して加わると、接合部材にクラックが発生し、接合部材の接合強度が低下し、枠体の側部および保持部材の位置関係がずれてしまう可能性があった。
【０００６】
そのため、フェルールが位置ずれを起こしやすく、光半導体素子およびフェルールの光接続性が低下する可能性があるという問題点あった。
【０００７】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、フェルールの位置ずれを低減し、光半導体素子およびフェルールの光接続性の低下を抑制できる光半導体素子収納用パッケージを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る光半導体素子収納用パッケージは、主面を有する基板と、該基板の前記主面上に配置され、貫通孔が形成された側部を有する枠体と、該枠体の前記貫通孔を通って前記枠体の内側および外側に配置されたフェルールと、前記枠体の外側における前記側部上に配置され、前記フェルールを保持する保持孔を有する保持部材とを備え、前記側部は、前記貫通孔の内面から前記外側における前記側部上にかけて切欠き部を有しており、前記保持部材は前記接合部材を介して前記切欠き部に接合されているとともに、前記切欠き部の内面の少なくとも一部は前記保持部材から離れていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る光半導体素子収納用パッケージによれば、フェルールの位置ずれを低減し、光半導体素子およびフェルールの光接続性の低下を抑制できる。
【００１０】
本発明に係る実装構造体によれば、上記光半導体素子収納用パッケージを備えていることで、光半導体素子およびフェルールの光接続性の低下を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態に係る光半導体素子収納用パッケージおよびこれを備えた実装構造体であって、蓋体を外した状態での分解斜視図である。
【図２】図１の光半導体素子収納用パッケージおよび実装構造体であって、蓋体を外した状態での平視図である。
【図３】図１の光半導体素子収納用パッケージであって、フェルールの長手方向に沿って切断した断面図を示している。
【図４】図１の光半導体素子収納用パッケージにおける枠体の第１側部、切欠き部、保持部材およびフェルールを示した拡大平面図である。
【図５】図１の光半導体素子収納用パッケージにおける枠体の切欠き部、保持部材およびフェルールの関係を示した拡大断面図である。
【図６】本発明の他の実施形態に係る光半導体素子収納用パッケージの要部を示す拡大断面図である。
【図７】本発明の他の実施形態に係る光半導体素子収納用パッケージの要部を示す拡大平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
［光半導体素子収納用パッケージおよび実装構造体］
本発明の実施形態に係る光半導体素子収納用パッケージおよびこれを備えた実装構造体について、図１〜図５を参照しながら説明する。
【００１３】
実装構造体１は、光半導体素子２と、光半導体素子収納用パッケージ３とを備えている。
【００１４】
光半導体素子２は、光信号を電気信号に変換または電気信号を光信号に変換するなど光信号の処理を行なう機能を有する。図１および図２に示すように、光半導体素子２は基板31の主面31ａ上に配置されている。より具体的には、図１および図２に示すように基板31の主面31ａ上には台座21が配置されており、光半導体素子２は台座21を介して基板31の主面31ａ上に配置されている。また、図１および図２に示すように、光半導体素子２は光半導体素子収納用パッケージ３に収納されている。
【００１５】
光半導体素子２としては、例えばレーザダイオードまたはフォトダイオードなどが挙げられる。光半導体素子２は、例えばヒ化ガリウム、ガリウム砒素リンまたは窒化ガリウムなどの半導体材料によって形成できる。
【００１６】
光半導体素子収納用パッケージ３は光半導体素子２を保護する機能を有する。図１および図２に示すように、光半導体素子収納用パッケージ３は光半導体素子２を収納している。また、光半導体素子収納用パッケージ３は、基板31と、枠体32と、フェルール33と、保持部材34と、入出力端子35と、シールリング36と、蓋体37とを備える。
【００１７】
基板31は光半導体素子２を支持する機能を有する。基板31は主面31ａを有している。図１および図２に示すように、光半導体素子２は基板31の主面31ａ上に配置されている。基板31は、１枚の金属板または複数の金属板を積層させた積層体からなる。金属板の材料としては、例えば銅、鉄、タングステン、モリブデン、ニッケルまたはコバルトなどの金属、あるいはこれらの金属材料を含んだ合金が挙げられる。なお、基板31の材料に金属材料を採用すれば、基板31を介して光半導体素子２から発生した熱を放熱できるので、半導体素子収納用パッケージ３の放熱性が向上する。
【００１８】
枠体32は、図１および図２に示すように、光半導体素子２を取り囲むように基板31の主面31ａ上に配置されている。枠体32は、第１側部321、第２側部322、第３側部323および
第４側部324を有している。
【００１９】
第１側部321は、フェルール33が挿通された第１貫通孔Ｔ１および第１貫通孔Ｔ１に接
続する切欠き部Ｃを有する部位である。第２側部322は第１側部321と対向している部位である。第３側部323は、入出力端子35が挿通される第２貫通孔Ｔ２を有し、第１側部321および第２側部322の間に位置している部位である。第４側部324は、別の入出力端子35が挿入される第３貫通孔Ｔ３を有し、第１側部321および第２側部322の間に位置している部位である。なお、第３側部323および第４側部324は互いに対向している。
【００２０】
図３、図４および図５に示すように、切欠き部Ｃは、第１貫通孔Ｔ１の内面から外側における第１側部321上にかけて形成されている。切欠き部Ｃは第１側部321の一部を切り欠いた部位であり、枠体32の外側から内側に向けて凹んでいる部位である。切欠き部Ｃは、底面Caおよび内面Cbを有している。また、図４に示すように、第１側部321に切欠き部Ｃ
を形成することで、切欠き部Ｃ内での第１側部321の厚みが薄くなるので、第１貫通孔Ｔ
１の周囲の領域（切欠き部Ｃ）での第１側部321の厚みは薄くなる。
【００２１】
なお、本実施形態における切欠き部Ｃは、平面視して円形状であるが、これには限定されず、例えば矩形状、三角形状などでもよい。また、図５に示すように、切欠き部Ｃの径ＨＣは第１貫通孔Ｔ１の径ＨＴ１よりも大きい。また、切欠き部Ｃの径ＨＣは例えば2.8
ｍｍ〜８ｍｍの範囲に設定でき、第１貫通孔Ｔ１の径ＨＴ１は例えば２ｍｍ〜７ｍｍの範囲で設定できる。  また、図５に示すように、第１貫通孔Ｔ１の径ＨＴ１は保持孔341の
径Ｈ341に比べて大きく、第１貫通孔Ｔ１の内面はフェルール33から離れている。これに
よって、光半導体素子２の熱によってフェルール33または枠体32が熱膨張した場合に、第１貫通孔Ｔ１内に位置したフェルール33の側面が、第１貫通孔Ｔ１の内面に接触しにくくなるので、フェルール33に応力が加わることを低減できる。
【００２２】
枠体32の材料としては、例えば銅、鉄、タングステン、モリブデン、ニッケルまたはコバルトなどの金属材料、あるいはこれらの金属材料を含んだ合金が挙げられる。
【００２３】
また、本実施形態の枠体32の熱膨張率は例えば３ｐｐｍ／℃〜28ｐｐｍ／℃の範囲で設定できる。なお、熱膨張率は、例えば、（熱機械分析）装置を用いて、ＪＩＳ  Ｋ７１９７−１９９１に準じた測定方法によって測定される。
【００２４】
なお、枠体32は、例えば上記材料からなるインゴットに対してプレス加工処理を行なうことで形成できる。
【００２５】
フェルール33は光信号の伝送路となる光ファイバ331を保護する機能を有する。フェル
ール33は筒状であり、フェルール33の内部には光ファイバ331を配置されている。光ファ
イバ331は石英ガラスまたはプラスチックなどで形成できる。また、フェルール33の材料
は、例えばジルコニアなどのセラミックスが挙げられる。なお、フェルール33の熱膨張率は、例えば３ｐｐｍ／℃〜28ｐｐｍ／℃の範囲で設定できる。
【００２６】
また、図５に示すように、本実施形態のフェルール33の端部は第１側部321の内面より
も枠体32の内側に位置している。光半導体素子２に接続されるフェルール33の端部が枠体32の内側に位置しているので、枠体32が熱膨張して第１貫通孔Ｔ１の内面がフェルール33に接触しても、フェルール33の端部に加わる応力を低減でき、フェルール33の端部の変形が抑制され、光半導体素子２およびフェルール33の光接続性の低下を抑制できる。
【００２７】
保持部材34はフェルール33を保持する機能を有している。また、保持部材34は環状である。また、保持部材34の中央部に保持部材34を貫通する保持孔341を有している。この保
持孔341内にフェルール33が挿通され、保持孔341内で保持部材34がフェルール33の位置を保持している。なお、図５に示すように、保持孔341の内面およびフェルール33は、フェ
ルール接合部材FBによって接合されている。なお、フェルール接合部材FBの材料としては、例えばホウケイ酸塩ガラス、アルミノケイ酸塩ガラスなどからなるガラス材料、半田または銀ろうなどのろう材が挙げられる。
【００２８】
また、保持部材34は端面34ａおよび側面34ｂを有している。図５に示すように、端面34ａは、第１側部321の切欠き部Ｃ内に位置しているとともに、端面34ａは切欠き部Ｃの底
面Caと対向している部位である。また、端面34ａおよび切欠き部Ｃの底面Caは接合部材Ｂを介して接合されている。なお、接合部材Ｂの材料としては、例えば半田または銀ろうなどのろう材が挙げられる。接合部材Ｂの熱膨張率としては、例えば15〜20ｐｐｍ／℃の範囲で設定できる。
【００２９】
また、側面34ｂはフェルール33を取り囲んでいる面である。図３および図５に示すように、側面34ｂの一部は切欠き部Ｃ内に位置している。また、図４に示すように、本実施形態では、側面34ｂ全体が切欠き部Ｃの内面Cbから離れている。すなわち、保持部材34の全周において、側面34ｂは切欠き部Ｃの内面Cbに接触していない。
【００３０】
入出力端子35は、光半導体素子２および外部回路基板（不図示）の間で電気信号の伝送する機能を有する。図１および図２に示すように、本実施形態の光半導体素子収納用パッケージ３は、２個の入出力端子35を備えている。図１および図２に示すように、１個の入出力端子35は枠体32の第３側部323の第２貫通孔Ｔ２に挿通されており、もう１個の入出
力端子35は枠体32の第４側部324の第３貫通孔Ｔ３に挿通されている。また、入出力端子35は、基体351と、配線層352と、リード端子353とを有している。
【００３１】
基体351は、配線層352およびリード端子353を支持する機能を有する。基体351の材料としては、例えば、酸化アルミニウム質焼結体、ムライト質焼結体、炭化珪素質焼結体、窒化アルミニウム質焼結体または窒化珪素質焼結体などのセラミックスが挙げられる。
【００３２】
配線層352は、光半導体素子２が光信号から変換処理した電気信号をリード端子353まで伝送する機能を有する。図１に示すように、複数の配線層352が基体351上に配置されている。また、複数の配線層352は枠体32の外側から内側にかけて延在して配置されている。
枠体32の内側に位置する配線層352の部分は、ボンディングワイヤなどによって光半導体
素子２と電気的に接続される。一方、枠体32の外側に位置する配線層352の部分は、半田
またはろう材などによってリード端子353と電気的に接続される。配線層352の材料としては、例えば銅、銀、金、アルミニウム、ニッケル、モリブデン、タングステン、マンガンまたはクロムなどの金属材料、あるいはこれらの金属材料を含んだ合金が挙げられる。
【００３３】
リード端子353は、光半導体素子２から配線層352を介して伝送される電気信号を外部に伝送する機能を有する。リード端子353は配線層352に接続されている。また、リード端子353は、例えば銅、鉄、タングステン、モリブデン、ニッケルまたはコバルトなどの金属
材料、あるいはこれらの金属材料を含んだ合金からなる。
【００３４】
シールリング36は、枠体32および蓋体37を接合する機能を有する。図１に示すように、シールリング36は枠体32の第１側部321〜第４側部324の端面上に配置されており、平面視して光半導体素子２を取り囲んでいる。シールリング36の材料としては、例えば鉄、銅、銀、ニッケル、クロム、コバルト、モリブデンまたはタングステンなどの金属材料、ある
いはこれらの金属材料を複数組み合わせた合金などが挙げられる。
【００３５】
蓋体37は、光半導体素子２を保護する機能を有する。また、図１に示すように、蓋体37は光半導体素子収納用パッケージ３の開口を封止している。蓋体37は、例えばシールリング36と同様の金属材料で形成することができる。
【００３６】
光半導体素子収納用パッケージ３では、第１側部321は第１貫通孔Ｔ１の内面から外側
における第１側部321上にかけて切欠き部Ｃを有しているとともに、保持部材34は接合部
材Ｂを介して切欠き部Ｃに接合されている。第１貫通孔Ｔ１の内面から外側における第１側部321上にかけて切欠き部Ｃを形成することで、切欠き部Ｃ内での第１側部321の厚みが薄くなるので、第１貫通孔Ｔ１の周囲の領域（切欠き部Ｃ）での第１側部321の厚みは薄
くなる。第１貫通孔Ｔ１の周囲の領域（切欠き部Ｃ）での枠体32の厚みが薄くなることで、光半導体素子２の駆動の際の熱によって第１側部321が熱膨張した場合でも、厚みが薄
い切欠き部Ｃから接合部材Ｂに加わる応力が小さくなる。切欠き部Ｃの底面Caおよび保持部材34の端面34ａを接合する接合部材Ｂに加わる応力を小さくできることで、接合部材Ｂにクラックが発生することを低減でき、接合部材Ｂの接合強度の低下を抑制でき、枠体32の第１側部321および保持部材34の位置関係がずれることを抑制できる。
【００３７】
また、図４に示すように、本実施形態における光半導体素子収納用パッケージ３では、切欠き部Ｃの内面Cbの全部が保持部材34から離れている。例えば、切欠き部Ｃの内面Cbがその全周で保持部材34の側面34ｂに接触してしまうと、光半導体素子２の駆動の際の熱によって保持部材34が熱膨張した場合に、切欠き部Ｃの内面Cbから保持部材34の側面34ｂに強い応力が加わり、保持部材34が変形してしまう可能性がある。これに対して、切欠き部Ｃの内面Cbの全部を保持部材34から離すことで、保持部材34が熱膨張した場合でも保持部材34の側面34ｂが切欠き部Ｃの内面Cbに接触しにくくなり、保持部材34に応力が加わることを低減できる。
【００３８】
また、光半導体素子収納用パッケージ３では、第１側部321の切欠き部Ｃ内に保持部材34を配置されることで、保持部材34の一部を切欠き部Ｃに収容することができるので、光
半導体素子収納用パッケージ３を小型化することができる。
【００３９】
また、実装構造体１は、上記の光半導体素子収納用パッケージ３の内部に光半導体素子２を収納している。光半導体素子収納用パッケージ３では、枠体32の側部321および保持
部材34の位置関係がずれることを抑制できるので、保持部材34が安定して固定され、保持部材34が保持するフェルール33の位置も安定する。これによって、光半導体素子２およびフェルール33の光接続性の低下を抑制することができる。  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において種々の変更、改良などが可能である。
【００４０】
上記実施形態の光半導体素子収納用パッケージ３では、図５に示すように、保持部材34の端面34ａおよび切欠き部Ｃの底面Caを接合する接合部材Ｂが、保持部材34の端面34ａおよび切欠き部Ｃの底面Caの間にのみ位置しているが、これには限定されない。
【００４１】
すなわち、図６に示すように、接合部材Ｂの一部が切欠き部Ｃの内面Cbに接触してもよい。これによって、接合部材Ｂおよび枠体32の第１側部321の接触面積が増加するので、
接合部材Ｂおよび枠体32の第１側部321の接合強度が向上し、枠体32の第１側部321および保持部材34の接合強度も向上する。したがって、枠体32の側部321および保持部材34の位
置関係がずれることを抑制できる。
【００４２】
また、図６に示すように、接合部材Ｂの他の一部が保持部材34の側面34ｂに接触しても
よい。これによって、接合部材Ｂおよび保持部材34の接触面積が増加するので、接合部材Ｂおよび保持部材34の接合強度が向上し、枠体32の第１側部321および保持部材34の接合
強度も向上する。したがって、枠体32の第１側部321および保持部材34の位置関係がずれ
ることを抑制できる。
【００４３】
また、上記実施形態の光半導体素子収納用パッケージ３では、図４に示すように、切欠き部Ｃの内面Cbの全部が保持部材34から離れているが、これには限定されない。すなわち、図７に示すように、切欠き部Ｃの内面Cbの一部が保持部材34の側面34ａに接触していてもよい。
【００４４】
すなわち、切欠き部Ｃの内面Cbの一部が保持部材34の側面34ａに接触しているとともに、切欠き部Ｃの内面Cbの他の一部が保持部材34の側面34ａから離れている。切欠き部Ｃの内面Cbの一部を保持部材34の側面34ａに接触させることで、保持部材34を切欠き部Ｃ内で固定して保持部材34および枠体32の第１側部321の位置関係のずれを低減できる。さらに
、切欠き部Ｃの内面Cbの他の一部を保持部材34の側面34ａから離すことで、保持部材34が熱膨張した場合でも保持部材34の側面34ｂが切欠き部Ｃの内面Cbに接触しにくくなるので、切欠き部Ｃの内面Cbに応力が加わることを低減できる。
【００４５】
［光半導体素子収納用パッケージおよび実装構造体の製造方法］
以下、図１に示す光半導体素子収納用パッケージ３および実装構造体１の製造方法を説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。
【００４６】
まず、基板31、枠体32および保持部材34を作製する。基板31、枠体32および保持部材34のそれぞれは、溶融した金属材料を型枠に鋳込んで固化させたインゴットを金属加工法を用いることによって所定形状に成形することで作製される。そして、枠体32には、第１貫通孔Ｔ１〜第３貫通孔Ｔ３が形成されるとともに、第１貫通孔Ｔ１の内面から外側における第１側部321上にかけて切欠き部Ｃが形成される。また、保持部材34には保持孔342が形成される。
【００４７】
次に、基体351および配線層352を作製する。まず、例えば、酸化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、炭化ケイ素または酸化ベリリウムなどのセラミック粉末に、有機バインダー、可塑剤または溶剤等を添加混合した混合物を所定形状に加工する。次いで、タングステンまたはモリブデンなどの高融点金属粉末を準備し、この粉末に有機バインダー、可塑剤または溶剤等を添加混合して金属ペーストを準備する。そして、所定形状に加工した混合物の表面に金属ペーストを所定のパターンに印刷する。そして、これを焼成することによって、金属ペーストを配線層352とし、所定形状に加工した混
合物を基体351とする。
【００４８】
次に、保持部材34の保持孔341の内面にフェルール接合部材FBを配置し、保持孔341内にフェルール33を挿入し、フェルール接合部材FBを溶融および固化することによって、フェルール33を保持部材34に接合する。
【００４９】
次に、切欠き部Ｃの底面Caに接合部材Ｂを配置し、保持部材34の保持孔341が枠体32の
第１側部321の第１貫通孔Ｔ１に重なるように、保持部材34を切り欠きＣ内に配置し、保
持部材34を切り欠きＣに接合させ、保持部材34を枠体32に固定する。
【００５０】
最後に、光半導体素子２を台座21を介して基板31上に配置し、ボンディングワイヤなどを介して配線層352と電気的に接続する。次いで、光半導体素子収納用パッケージ３を蓋
体37にて封止し、配線層352上にリード端子353を配置することで、実装構造体１を作製することができる。
【符号の説明】
【００５１】
１  実装構造体
２  光半導体素子
３  光半導体素子収納用パッケージ
31  基板
31ａ  主面
32  枠体
321  第１側部
322  第２側部
323  第３側部
324  第４側部
33  フェルール
331  光ファイバ
34  保持部材
341  保持孔
34ａ  端面
34ｂ  側面
35  入出力端子
351  基体
352  配線層
353  リード端子
36  シールリング
37  蓋体
Ｔ１  第１貫通孔
Ｔ２  第２貫通孔
Ｔ３  第３貫通孔
Ｂ  接合部材
FB  フェルール接合部材
Ｃ  切欠き部
Ca  底面
Cb  内面
【図１】
2014215455.tif 000003
【図２】
2014215455.tif 000004
【図３】
2014215455.tif 000005
【図４】
2014215455.tif 000006
【図５】
2014215455.tif 000007
【図６】
2014215455.tif 000008
【図７】
2014215455.tif 000009