(57)【要約】  【課題】  信頼性の低下を抑制できる光半導体素子収納用パッケージおよび実装構造体を提供することにある。  【解決手段】  本発明に係る光半導体素子収納用パッケージ３は、主面31ａを有する基板31と、基板31の主面31ａ上に配置され、貫通孔Ｔ２を含む側部321を有する枠体32と、枠体32の側部321の貫通孔Ｔ２を通って枠体32の内側および外側に位置し、枠体32の外側に位置した電極端子342を有する配線基板341と、電極端子342上に接続され、枠体32の外側に向かって延在された棒状のリード端子343と、配線基板341上であって貫通孔Ｔ２と重なる領域から配線基板341の枠体32の外側の縁にかけて設けられるとともに、リード端子343の枠体32側に位置する端部343Ａを弧線を含んで取り囲んだ、絶縁性材料からなる周壁部材344とを備えたことを特徴とする。【選択図】  図１
2014216513.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、貫通孔を含む側部を有する枠体と、
該枠体の前記側部の前記貫通孔を通って前記枠体の内側および外側に位置し、前記枠体の外側に位置した電極端子を有する配線基板と、
前記電極端子上に接続され、前記枠体の外側に向かって延在された棒状のリード端子と、前記配線基板上であって前記貫通孔と重なる領域から前記配線基板の前記枠体の外側の縁にかけて設けられるとともに、前記リード端子の前記枠体側に位置する端部を弧線を含んで取り囲んだ、絶縁性材料からなる周壁部材とを備えた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】
前記周壁部材の前記リード端子を取り囲む内面は、前記リード端子の端部に接触していない請求項１に記載の光半導体素子収納用パッケージ。
【請求項３】
前記周壁部材の前記リード端子を取り囲む内面は、前記リード端子の両側面に接触している請求項１または２に記載の光半導体素子収納用パッケージ。
【請求項４】
前記周壁部材の上下方向の厚みは前記リード端子の上下方向の厚みに比べて小さい請求項１〜３のいずれかに記載の光半導体素子収納用パッケージ。
【請求項５】
請求項１〜４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、貫通孔を含む側部を有する枠体とを備えている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
さらに、このような光半導体素子収納用パッケージでは、枠体の側部の貫通孔に配線基板が挿通されることで、配線基板が枠体の内側および外側に位置している。また、この配線基板は、枠体の内側および外側にわたって形成された電極端子と、電極端子上に枠体の貫通孔の内面との間に介在された絶縁部材と、枠体の外側の領域に、配線基板の一辺に沿って配列したリード端子が設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−１４５３１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、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熱が発生するため、この熱が枠体の側部および配線基板などを介して電極端子およびリード端子に伝わり、この熱によって電極端子およびリード端子が熱膨張する可能性があった。さらには、電極端子が熱変形することで、絶縁部材または配線基板との接続箇所にクラックが発生する可能性がある。
【０００６】
仮に、絶縁部材や配線基板にクラックが発生すると、光半導体素子収納用パッケージの気密性が低下する可能性があるという問題点があった。すなわち、クラックの発生によって光半導体素子収納用パッケージの信頼性が低下する可能性があるという問題点があった。
【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、信頼性の低下を抑制できる光半導体素子収納用パッケージおよび実装構造体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、貫通孔を含む側部を有する枠体と、該枠体の前記側部の前記貫通孔を通って前記枠体の内側および外側に位置し、前記枠体の外側に位置した電極端子を有する配線基板と、前記電極端子上に接続され、前記枠体の外側に向かって延在された棒状のリード端子と、前記配線基板上であって前記貫通孔と重なる領域から前記配線基板の前記枠体の外側の縁にかけて設けられるとともに、前記リード端子の前記枠体側に位置する端部を弧線を含んで取り囲んだ、絶縁性材料からなる周壁部材とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、信頼性の低下を抑制できる光半導体素子収納用パッケージおよび実装構造体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【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であって、蓋体を外した状態での平面図である。
【図３】図１の光半導体素子収納用パッケージであって、Ｘ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の配線基板を示した斜視図である。
【図５】図４の配線基板を示した平面図である。
【図６】図５の配線基板の電極端子およびリード端子の接続部分を示した拡大平面図である。
【図７】図６のＩ−Ｉ線に沿った断面図である。
【図８】図６のII−II線に沿った断面図である。
【図９】図６のIII−III線に沿った断面図である。
【図１０】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配線基板を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
［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９を参照しながら説明する。
【００１２】
図１に示すように、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。
【００１３】
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。具体的には、光半導体素子２は、台座２ａを介して基板31の主面31ａ上に配置されている。また、図１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。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。
【００１４】
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、保持部材33と、入出力端子34と、シールリング35と、蓋体36とを備えている。
【００１５】
基板31には光半導体素子２が実装されている。基板31は主面31ａを有している。図１に示すように、光半導体素子２は、台座２ａを介して基板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て積層体からなる。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の材料に金属を採用すれば、光半導体素子２から発生した熱を基板31によって放熱できるので、半導体素子用収納パッケージ３の放熱性を向上させることができる。
【００１６】
枠体32は、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を有する。
【００１７】
第１側部321は、フェルール（不図示）が挿入された第１貫通孔Ｔ１を有する部位であ
る。第２側部322は第１側部321と対向する部位である。第３側部323は入出力端子34が挿
入される第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34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。第３側部323および第４側部324は
互いに対向している。
【００１８】
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。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。
【００１９】
保持部材33はフェルールを保持する機能を有している。図１に示すように、保持部材33は環状である。保持部材33は枠体32の第１側部321上に配置されている。また、保持部材33の中央部に保持部材33を貫通する保持孔を有している。この保持孔は第１側部321の第１貫通孔Ｔ１に連結している。フェルールは保持孔内で接合材を介して固定されることで、保持部材33がフェルールの位置を保持している。
【００２０】
なお、フェルールは、光信号の伝送路となる光ファイバを保護する機能を有する。フェルールは筒状であり、フェルールの内部には光ファイバを配置されている。
【００２１】
入出力端子34は、光半導体素子２および外部配線基板（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34を備えている。１個の入出力端子34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、別の入出力端子34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。
【００２２】
入出力端子34は、配線基板341と、リード端子343と、周壁部材344とを有している。
【００２３】
配線基板341は、端子用基板341ａおよび端子用基板341ａ上に配置された電極端子342を有している。端子用基板341ａは、電極端子342およびリード端子343を支持する機能を有
する。端子用基板341ａ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。
【００２４】
電極端子342は、光信号から光半導体素子２によって変換された電気信号を配線基板341を介してリード端子343まで伝送する機能を有する。図４および図５に示すように、複数
の電極端子342が端子用基板341ａ上に配置されている。また、複数の電極端子342は、枠
体32の内側および外側にわたって形成されている。複数の電極端子342は配線基板341の長手方向に沿って配列している。
【００２５】
枠体32の外側に位置する電極端子342には、導電性接合部材Ｂを介してリード端子343が接合される。一方、枠体32の内側に位置する電極端子342には、ボンディングワイヤ（不
図示）などで光半導体素子２に電気的に接続される。電極端子342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。
【００２６】
周壁部材344は配線基板341上に配置されている。周壁部材344は、第２貫通孔Ｔ２（ま
たは第３貫通孔Ｔ３）と重なる領域から配線基板341の枠体32の外側の縁にかけて設けら
れる。周壁部材344の一部は電極端子342の一部と重なって配置されている。
【００２７】
また、周壁部材344は内面344ａを有している。図７、図８および図９に示すように、本実施形態における内面344ａは、端子用基板341ａの主面に対して垂直な面である。
【００２８】
また、周壁部材344の内面344ａを、端子用基板341ａの主面に対して枠体32側が高くな
るように傾斜させてもよい。これによって、リード端子343を取り囲む周壁部材344に遮られることなく電極端子342およびリード端子343の接続状態を確認しやすくなる。また、周壁部材344の内面344ａを傾斜されることで、配線基板341および周壁部材344の間に応力が集中することを低減でき、配線基板341または周壁部材344にクラックが発生することを低減できる。
【００２９】
周壁部材344は、絶縁性材料で形成され、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などで形成される。
【００３０】
導電性接合部材Ｂは、電極端子342およびリード端子343を接続する機能を有する。図６に示すように、導電性接合部材Ｂは周壁部材344に取り囲まれている。なお、図６におい
て、破線で囲まれた領域が導電性接合部材Ｂの形成領域である。
【００３１】
また、図６〜図９に示すように、導電性接合部材Ｂの一部は電極端子342およびリード
端子343の間に位置しているとともに、導電性接合部材Ｂの他の一部は電極端子342およびリード端子343の外側に位置している。導電性接合部材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。なお、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。
【００３２】
リード端子343は、光半導体素子２から電極端子342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343は電極端子342上に接続されている。また、リード端子343は枠体32の外側に向かって延在している。また、図３および図５に示すように
、リード端子343は棒状である。
【００３３】
図６に示すように、リード端子343は枠体32側に端部343Ａを有している。リード端子343は、端部343Ａで電極端子342に接続される。図５および図６に示すように、リード端子343の端部343Ａは、周壁部材344によって弧線を含んで取り囲まれている。ここで、端部343Ａとは、例えば、リード端子343における配線基板341に重なる部分のうち枠体32側の半
分の部分をいう。
【００３４】
なお、平面視して、周壁部材344が少なくとも一部に弧線を含んでリード端子343の端部343Ａを取り囲んでいればよく、例えば、周壁部材344は全周が弧線、すなわち円弧状にリード端子343の端部343Ａを取り囲んでもよい。円弧状に取り囲むことで応力を分散しやすくなる。なお、本実施形態の周壁部材344は、リード端子343の端部343Ａにおける角部の
側方（Ｘ方向）が弧状になるように、リード端子343の端部343Ａを取り囲んでいる。
【００３５】
また、本実施形態のリード端子343の端部343Ａは周壁部材344の内面344ａから離れており、接触していない。
【００３６】
また、図６および図９に示すように、本実施形態のリード端子343の両側面343ａは周壁部材344の内面344ａに接触している。なお、図７および図８に示すように、上下方向（Ｚ方向）におけるリード端子343の厚みは、周壁部材344の厚みに比べて大きくなっている。
【００３７】
リード端子343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。
【００３８】
シールリング35は枠体32および蓋体36を接合する機能を有する。シールリング35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35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含む合金などが挙げられる。
【００３９】
蓋体36は光半導体素子２を保護する機能を有する。また、蓋体36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36は、例えばシールリング35と同様の金属材料で形成することができる。
【００４０】
図６に示すように、光半導体素子収納用パッケージ３では、周壁部材344が、配線基板341上であって第２貫通孔Ｔ２（または第３貫通孔Ｔ３）と重なる領域から配線基板341の
枠体32の外側の縁にかけて設けられるとともに、リード端子343の枠体32側に位置する端
部343Ａを弧線を含んで取り囲んでいる。
【００４１】
ここで、仮に、周壁部材がリード端子343の端部343Ａを直線のみで取り囲んでいると、周壁部材には角部が形成される。そのため、光半導体素子２の駆動の熱によって電極端子342およびリード端子343が熱膨張して電極端子342が変形した場合に、周壁部材344の角部に応力が集中してしまい、周壁部材344の角部または角部に対応する配線基板341でクラックが発生しやすくなる。
【００４２】
これに対して、周壁部材344をリード端子343の端部343Ａを弧線を含んで取り囲むよう
に配置することで、光半導体素子２の駆動の熱によって電極端子342が変形した場合でも
、電極端子342から周壁部材344に加わる応力が弧状部分で分散され、周壁部材344の一部
に応力が集中することを低減できるので、周壁部材344または配線基板341にクラックが発生することを低減できる。したがって、光半導体素子収納用パッケージ３の気密性が低下を抑制でき、信頼性の低下を抑制できる。
【００４３】
また、図６に示すように、光半導体素子収納用パッケージ３では、リード端子343の端
部343Ａが周壁部材344の内面344ａに接触していない。リード端子343の端部343Ａを周壁
部材344の内面344ａに接触させてしまうと、光半導体素子２の駆動の熱によってリード端子343が熱膨張した場合に、リード端子343の端部343Ａから周壁部材344に応力が加わる可能性がある。これに対して、リード端子343の端部343Ａを周壁部材344の内面344ａに接触させないことで、周壁部材344に応力が加わることを低減し、周壁部材344にクラックが発生することを抑制できる。
【００４４】
また、図６および図９に示すように、光半導体素子収納用パッケージ３では、周壁部材344の内面344ａは、リード端子343の両側面343ａに接触している。これによって、光半導体素子２の駆動の熱によって、リード端子343が電極端子342の配列方向（Ｘ方向）に熱膨張した場合でも、周壁部材344によってＸ方向でのリード端子343の位置が固定されるので、Ｘ方向でのリード端子343の位置ずれを抑制できる。
【００４５】
また、図７および図８に示すように、光半導体素子収納用パッケージ３では、周壁部材344の上下方向（Ｚ方向）の厚みがリード端子343の上下方向（Ｚ方向）の厚みに比べて小さくなっている。これによって、上下方向（Ｚ方向）においてリード端子343の一部が周
壁部材344に対して突出するので、周壁部材344によって遮られることなく、電極端子342
およびリード端子343の接続状態を確認しやすくなる。
【００４６】
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を収容している。これによって、実装構造体１の気密性が低下を抑制でき、信頼性の低下を抑制できる。
【００４７】
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。例えば、図１０に示すように、周壁部材344の
内面344ａに沿ってセラミックコートＳを形成してもよい。これによって、熱膨張によっ
て応力が集中しやすい周壁部材344の内面344ａ近傍に位置する電極端子342をセラミック
コートＳによって保護することができる。なお、セラミックコートＳの材料としては、例えばアルミナなどのセラミック材料が挙げられる。
【００４８】
［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。
【００４９】
まず、基板31、枠体32および保持部材33を作製する。基板31、枠体32および保持部材のそれぞれは、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。また、保持部材33には保持孔が形成される。
【００５０】
次に、配線基板341、電極端子342および周壁部材344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、端子用基板341ａとなる第１混合物、および周壁部材344となる第２混合物を所定形状に加工する。
【００５１】
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第１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。さらに、金属ペーストが形成された第１混合物上に、所定形状に加工された第２混合物を配置する。そして、これらを焼成することによって、電極端子342を有する配線基板341および周壁部材344を作製する。焼成前の第２混合物を所定形状に加工することで、焼成後の周壁
部材344は、電極端子342の一部を弧線を含むように取り囲んで形成される。
【００５２】
次に、保持部材33の保持孔の内面にフェルール接合材を配置し、保持孔内にフェルールを挿入し、接合材を溶融および固化することによって、フェルールを保持部材33に接合する。次に、保持部材33の保持孔が枠体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33を枠体32に固定する。
【００５３】
そして、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基板341の電極端子342と電気的に接続する。次に、枠体32を蓋体36で封止する。
【００５４】
最後に、周壁部材344に囲まれた電極端子342上に接合部材Ｂを配置して、リード端子343の端部343Ａが周壁部材344によって弧線を含んで囲まれるように、リード端子343の端部343Ａを電極端子342上に配置して、両者を接合する。ここで、リード端子343が接続され
る電極端子342の一部を周壁部材344によって取り囲むことによって、リード端子343の端
部343Ａおよび電極端子342の位置合わせの際に、リード端子343の端部343Ａが電極端子342上からずれた場合に、リード端子343の端部343Ａが周壁部材344の内面344ａに接触する
ことで位置ずれを検知できる。これによって、リード端子343の端部343Ａの位置を修正できるので、リード端子343の端部343Ａおよび電極端子342の位置合わせを精度よく行なう
ことができ、リード端子343および電極端子342の接続信頼性を向上させることができる。
【符号の説明】
【００５５】
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  保持部材
34  入出力端子
341  配線基板
341ａ  端子用基板
341ｂ  配線層
342  電極端子
343  リード端子
343Ａ  端部
343ａ  側面
344  周壁部材
344ａ  内面
35  シールリング
36  蓋体
Ｔ１  第１貫通孔
Ｔ２  第２貫通孔
Ｔ３  第３貫通孔
Ｓ  セラミックコート
【図１】
2014216513.tif 000003
【図２】
2014216513.tif 000004
【図３】
2014216513.tif 000005
【図４】
2014216513.tif 000006
【図５】
2014216513.tif 000007
【図６】
2014216513.tif 000008
【図７】
2014216513.tif 000009
【図８】
2014216513.tif 000010
【図９】
2014216513.tif 000011
【図１０】
2014216513.tif 000012