(57)【要約】【課題】銅または銅系合金からなるヒートシンクとベースとを銀ろう材を介して接合する際に発生する銅喰われ現象を防止しヒートシンクの接合信頼性に高めた光半導体装置用気密端子と、ヒートシンクを効率良く高精度に接合する製造方法を提供すること。【解決手段】金属板材に貫通孔を形成したベースに絶縁体を介してリード端子を貫通孔で封着し、ベースの上面にヒートシンクを銀ろう材を介して略垂直に接合する光半導体装置用気密端子の製造方法であって、ヒートシンクが高熱伝導の第１金属層と鉄または鉄合金またはステンレスの第２金属層とからなるクラッド材であり、ベースの上面に設けた接合部に銀ろう材を載置し、銀ろう材上にヒートシンクの第２金属層を下側に載置し、窒素雰囲気中で加熱し、ベースと前記ヒートシンクとを接合する。【選択図】図１
2006140321.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
貫通孔が形成されたベース部材と、前記貫通孔に挿通されたリード端子と、前記ベース部材と前記リード端子とを前記貫通孔で接合する絶縁体と、前記ベース上面に半導体素子が搭載されるヒートシンクが銀ろう材を介して略垂直に接合された光半導体装置用気密端子であって、前記ヒートシンクが高熱伝導の第１金属層と鉄または鉄合金またはステンレスの第２金属層とからなる光半導体装置用気密端子。
【請求項２】
前記第２金属層が鍔部に形成された請求項１記載の光半導体装置用気密端子。
【請求項３】
金属板材に貫通孔を形成したベースに絶縁体を介してリード端子を前記貫通孔で封着し、前記ベースの上面にヒートシンクを銀ろう材を介して略垂直に接合する光半導体装置用気密端子の製造方法であって、前記ヒートシンクが高熱伝導の第１金属層と鉄または鉄合金またはステンレスの第２金属層とからなるクラッド材であり、前記ベースの上面に設けた接合部に前記銀ろう材を載置し、前記銀ろう材上に前記ヒートシンクの前記第２金属層を下側に載置し、窒素雰囲気中で加熱し、前記ベースと前記ヒートシンクとを接合する工程を備えた光半導体装置用気密端子の製造方法。
【請求項４】
金属板材に貫通孔を形成したベースに絶縁体を介してリード端子を前記貫通孔で封着し、前記ベースの上面にヒートシンクを銀ろう材を介して略垂直に接合する光半導体装置用気密端子の製造方法であって、前記ヒートシンクが高熱伝導の第１金属層と、鉄または鉄合金またはステンレスの第２金属層と、銀ろう材の第３金属層からなるクラッド材であり、前記ベースの上面に設けた接合部に前記ヒートシンクの前記第３金属層を下側に載置し、窒素雰囲気中で加熱し、前記ベースと前記ヒートシンクとを接合する工程を備えた光半導体装置用気密端子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光半導体素子を実装する光半導体装置用気密端子に関し、特に光半導体素子が搭載されるヒートシンクの設置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の光半導体装置用気密端子とその製造方法としては、銅または銅系合金のヒートシンクを鉄または鉄系合金またはステンレスのベース部に銀ろう材を介して接合しているものがあった（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図３は、前記特許文献１に記載された従来の光半導体装置用気密端子１０７を示すものである。
【０００４】
図３において、ヒートシンク１０１は光半導体素子（図示せず）から発生する熱を逃がすために熱抵抗の低い銅または銅系合金で形成されている。ベース１０４は熱抵抗の高い鉄または鉄系合金からなり、ベース１０４には上下に貫通する貫通孔（図示せず）が形成されており、貫通孔（図示せず）には絶縁リード１０６が挿通され絶縁ガラス（図示せず）を介して封着されている。ベース１０４上面には銀ろう材１０５を介してヒートシンク１０１が接合されており、ヒートシンク１０１の根元部に予め溝部１０９を形成して銀ろう材１０５が流れ出すことを防止していた。
【０００５】
また、従来の光半導体装置用気密端子とその製造方法としては、絶縁ガラス（図示せず）が溶融する１０００℃の温度に加熱し絶縁リード１０６をベース１０４に封着する。次に、ベース１０４の上面の銀ろう材１０５が溶融する８００℃の温度に加熱しヒートシンク１０１を接合する方法が広く用いられていた。これにより、銀ろう材１０５に融点を著しく超える温度に加熱することで促進される銅喰われ現象を防止していた。
【特許文献１】特開２０００−１８３４４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前記従来の構成では、銅または銅系合金からなるヒートシンク１０１とベース１０４とは溶融させた銀ろう材１０５を介して接合することになる。溶融した銀ろう材１０５とヒートシンク１０１とが接触すると、銅または銅系合金からなるヒートシンク１０１の銅原子が銀ろう材１０５に拡散し、さらに銀ろう材１０５に銀原子がヒートシンク１０１に拡散し相互拡散され、ヒートシンク１０１の銅が消失する銅喰われ現象を起こして接合信頼性に大きな影響を及ぼすということがあった。さらに絶縁リード１０６を封着する工程と、ヒートシンク１０１を接合する工程と、各々別々の温度で加熱するという煩雑な工程を経る必要があるという課題を有していた。
【０００７】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、ベース１０４へのヒートシンクの接合信頼性に優れた光半導体装置用気密端子と製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記従来の課題を解決するために、本発明の光半導体装置用気密端子は、貫通孔が形成されたベース部材と、前記貫通孔に挿通されたリード端子と、前記ベース部材と前記リード端子とを前記貫通孔で接合する絶縁体と、前記ベース上面に半導体素子が搭載されるヒートシンクが銀ろう材を介して略垂直に接合された光半導体装置用気密端子であって、前記ヒートシンクが高熱伝導の第１金属層と鉄または鉄合金またはステンレスの第２金属層とからなる光半導体装置用気密端子である。これによれば、銀ろう材の流れ出しと銅喰われ現象を防止し接合信頼性に優れる。
【０００９】
さらに、光半導体装置用気密端子の製造方法は、金属板材に貫通孔を形成したベースに絶縁体を介してリード端子を前記貫通孔で封着し、前記ベースの上面にヒートシンクを銀ろう材を介して略垂直に接合する光半導体装置用気密端子の製造方法であって、前記ヒートシンクが高熱伝導の第１金属層と銀ろう材の第２金属層とからなるクラッド材であり、前記ベースの上面に設けた接合部に前記銀ろう材を載置し、前記銀ろう材上に前記ヒートシンクの前記第２金属層を下側に載置し、窒素雰囲気中で加熱し、前記ベースと前記ヒートシンクとを接合する工程を備える。また、ヒートシンクが高熱伝導の第１金属層と、鉄または鉄合金またはステンレスの第２金属層と、銀ろう材の第３金属層からなるクラッド材である。これによれば、銅喰われ現象を防止して接合信頼性を向上するとともに、絶縁リードを封着する工程と、ヒートシンクを接合する工程とを一度に実施することができる。
【発明の効果】
【００１０】
以上のように、本発明の光半導体装置用気密端子とその製造方法によれば、ヒートシンク接合時に溶融した銀ろう材５と相互拡散が進行し易い銅または銅系合金からなる第１金属層２とが接触することがなく接合信頼性に大きな影響を及ぼす銅喰われ現象が発生しない。
【００１１】
ヒートシンクに設けた鍔部により、抵抗溶接の際にベースにヒートシンクを配置した時の安定性に優れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１３】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における光半導体装置用気密端子を示した断面図である。
【００１４】
図１において、ヒートシンク１はクラッド材により形成されており、光半導体素子（図示せず）が搭載される搭載部を備え、熱伝導率に優れた第１金属層２と第１金属層２の搭載部に垂直に接する一端面に鉄または鉄合金またはステンレスからなり銀ろう材との相溶性の低い第２金属層３が形成されている。ヒートシンク１を構成するクラッド材は本体部の第１金属層２は熱伝導に優れ放熱するのに適した材料を用いる。例えば、銅や銅合金または銀や銀合金が挙げられる。
【００１５】
また、第２金属層３は、銀ろう材より溶融温度が高く、且つ銀ろう材とに相溶性の低い金属材料を用いる。例えば、鉄または鉄−ニッケル−コバルト合金やステンレスが挙げられる。
【００１６】
ベース４は鉄または鉄合金またはステンレスからなる円盤状の金属板に形成された貫通孔に絶縁ガラス（図示せず）を介してリード端子６が封着された気密端子であり、金属とガラスとの熱膨張率の差による圧縮力を利用した圧縮封着法または、熱膨張率の差が少ない金属とガラスとの界面に中間層を形成した整合封着法の何れかの公知技術で形成された気密端子であるため、詳細な説明は省略する。
【００１７】
ベース４は上面にヒートシンク１が接合される接合面を備えており、その接合面にヒートシンク１がＢＡｇ８と称される（ＪＩＳ  Ｚ  ３２６１）銀７２％、銅２８％含有した銀ろう材５を介して立設した状態に接合された光半導体装置用気密端子７が構成されている。このとき、ヒートシンク１は第１金属層２が上側、第２金属層３が下側となるよう配置されている。これによれば、接合時に溶融した銀ろう材５と相互拡散が進行し易い銅または銅系合金からなる第１金属層２とが接触することがなく接合信頼性に大きな影響を及ぼす銅喰われ現象が発生しない。
【００１８】
なお、ヒートシンク１を２種類の金属で２層に構成されたクラッド材を用いて説明したが、その構成に限定されることはなく、３種類の金属で３層に構成しても良い。例えば、第１層として銅または銅合金、第２層として鉄または鉄合金またはステンレス層、第３層として銀ろう材とした構成が挙げられる。
【００１９】
また、説明は省略したが、ベース４部の下面部にグランド端子となるアースリード（図示せず）や上面部にモニター用のフォトダイオードを載置するコイニングと称する凹部（図示せず）が形成される場合もある。
【００２０】
（実施の形態２）
図２（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施の形態２の光半導体装置用気密端子の製造方法の工程フローに沿った断面図である。
【００２１】
図２（ａ）、（ｂ）において、図１と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。
【００２２】
ベース４は整合封着法または圧縮封着法の何れかの公知の気密端子を製造するプロセスにより形成する（図２（ａ））。例えば、圧縮封着法としては熱膨張率が１３０×１０-6／℃の鉄からなる円盤状の金属板に設けた貫通孔（図示せず）に熱膨張率が９０×１０-6／℃の鉄−ニッケル合金からなるリード端子６を挿通し、熱膨張率が９０×１０-6／℃のソーダ−バリウム系の軟質ガラスからなる絶縁ガラスを介してリード端子６を熱膨張率の差で圧縮封着する形態が挙げられる。
【００２３】
整合封着法としては熱膨張率が５０×１０-6／℃の鉄−ニッケル−コバルト合金からなる円盤状の金属板に設けた貫通孔（図示せず）に予め酸化皮膜を形成し、熱膨張率が５０×１０-6／℃の鉄−ニッケル−コバルト合金からなるリード端子６を挿通し、熱膨張率が５０×１０-6／℃の硼珪酸の硬質ガラスからなる絶縁ガラスを介して中間層を形成しリード端子６を封着する整合封着の形態が挙げられる。
【００２４】
本実施の形態では説明を省略するが、ベース４部の下面部にグランド端子となるアースリード（図示せず）や上面部にモニター用のフォトダイオードを載置するコイニングと称する凹部（図示せず）が形成される場合もある。
【００２５】
ベース４の上面部に設けた接合部８にヒートシンク１を載置し、窒素雰囲気中で１０００℃に加熱し、銀ろう材５を溶融し接合する（図２（ｂ））。このときヒートシンク１は第１金属層２が銅または銅合金からなり、第２金属層３が鉄または鉄合金またはステンレスからなるクラッド材であり、第２金属層３が鍔部１０を形成している。
【００２６】
これによれば、接合時に溶融した銀ろう材５と相互拡散が進行し易い銅または銅系合金からなる第１金属層２とが接触することがなく接合信頼性に大きな影響を及ぼす銅喰われ現象が発生しない。
【００２７】
また、接合位置がずれることを防ぐためにベース４成形時に予め接合部８を凹形状に形成することで、ヒートシンク１の載置を容易にすると共に、接合位置をさらに高精度とすることが可能となる。
【００２８】
次に、光半導体装置用気密端子７は用途に応じて機能めっきを施す。例えば、第１層にニッケルめっきを２μｍ〜５μｍ、第２層に金めっきを０．０１μｍ〜０．１μｍ施した形態が挙げられる。
【００２９】
なお、ヒートシンク１を２種類の金属で２層に構成されたクラッド材を用いて説明したが、その構成に限定されることはなく、３種類の金属で３層に構成しても良い。例えば、第１層として銅または銅合金、第２層として鉄または鉄合金またはステンレス層、第３層として銀ろう材とした構成が挙げられる。この構成を用いれば、ヒートシンク１とベース４とを接合する銀ろう材５を予めヒートシンク１に装着しており、銀ろう材５を載置する工程を省略することが可能となる。
【００３０】
また、公知のプロセスにより気密端子を形成する工程（図２（ａ））とヒートシンク１を接合する工程（図２（ｂ））を別々の工程に分けて説明したが同一工程内で実施することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
光半導体素子を実装する光半導体装置用気密端子に関する技術として有用であり、特に銀ろう材を用いてヒートシンクを高精度に接合する光半導体装置用気密端子とその製造方法に適している。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施の形態１における光半導体装置用気密端子の断面図
【図２】本発明の実施の形態２における光半導体装置用気密端子の製造方法の工程フローに沿った断面図
【図３】従来の光半導体装置用気密端子の断面図
【符号の説明】
【００３３】
１  ヒートシンク
２  第１金属層
３  第２金属層
４  ベース
５  銀ろう材
６  絶縁リード
７  光半導体装置用気密端子
８  接合部
１０  鍔部
１０１  ヒートシンク
１０４  ベース
１０５  銀ろう材
１０６  絶縁リード
１０７  光半導体装置用気密端子
１０９  溝部
【図１】
2006140321.tif 000003
【図２】
2006140321.tif 000004
【図３】
2006140321.tif 000005