(57)【要約】【課題】ベースへのヒートシンクの接着位置精度に優れ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着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、ベースの第１主面に高熱伝導の第１金属層と高抵抗率の第２金属層とからなるヒートシンクを略垂直に接着する光半導体装置用気密端子の製造方法であって、ベースの第１主面にヒートシンクの第２金属層が接触するように配置し、ベースの第２主面に一対の溶接電極の第１電極を当接し、ヒートシンクの鍔部に第２電極を当接し、ベースとヒートシンクとを抵抗溶接する。【選択図】図１
2006140322.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着する絶縁体と、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略垂直に接着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金属層と高抵抗率の第２金属層とからなり、前記ヒートシンクに鍔部を備えた光半導体装置用気密端子。
【請求項２】
前記鍔部が前記第２金属層に形成されたことを特徴とする請求項１に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、前記ベースの第１主面に高熱伝導の第１金属層と高抵抗率の第２金属層とからなるヒートシンクを略垂直に接着する光半導体装置用気密端子の製造方法であって、前記ベースの第１主面にヒートシンクの前記第２金属層が接触するように配置し、前記ベースの第２主面に一対の溶接電極の第１電極を当接し、前記ヒートシンクの鍔部に第２電極を当接し、前記ベースと前記ヒートシンクとを抵抗溶接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、銅または銅合金の両端面に抵抗溶接法に適した鉄を備えたクラッド材をヒートシンクとし、そのヒートシンクを抵抗溶接法によりベース部に設置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とその製造方法を示すものである。
【０００４】
図３において、ヒートシンク１０１は銅または銅合金からなる高熱伝導性の第１金属層１０２の両端面に、抵抗溶接法に適した鉄からなる第２金属層１０３が形成されており、ヒートシンク１０１の第２金属層１０３とベース１０４とが抵抗溶接法で接合され光半導体装置用気密端子１０９が構成されていた。
【０００５】
その製造方法は、ヒートシンク１０１を、銅または銅合金からなる高熱伝導性の第１金属層１０２の両端面に、抵抗溶接法に適した鉄からなる第２金属層１０３が形成されたクラッド材を用いて形成する。ヒートシンク１０１の第２金属層１０３をベース１０４に抵抗溶接法により接合し、ヒートシンク１０１をベース１０４に接合した際の、ヒートシンク１０１とベース１０４の熱膨張を、零に近い状態に抑えて、ベース１０４に対してヒートシンク１０１を位置決めするための治具と、それに組み込むベース１０４とヒートシンク１０１との間のクリアランスを、零に近い状態まで狭めて、ベース１０４に対するヒートシンク１０１の取り付け位置精度出しをしていた。
【特許文献１】特開平１１−８７５７７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、ヒートシンク１０１は第１金属層１０２と第２金属層１０３とが略同一断面形状のブロック体となる構成を採っているので、ベース１０４上にヒートシンク１０１を配置した時、ベース１０４との接着面積が小さいためにベース１０４への熱伝導が低く、ヒートシンク１０１を載置したとき非常に不安定である。また、ヒートシンク１０１は高熱伝導性の第１金属層１０２の両端面に、抵抗溶接法に適した鉄からなる第２金属層１０３が形成されているので、その頂部には必ず第２金属層１０３が被装される。そのため、放熱性が低下する。
【０００７】
さらに、鉄からなる第２金属層１０３は抵抗率が９．８×１０-8Ω・ｍであり、銅からなる第１金属層１０２の１．５５×１０-8Ω・ｍに比べ非常に高く、第２金属層１０３とベース１０４とを溶融接続し抵抗発熱させる抵抗値としては十分な構成である。しかし、第１金属層１０２の熱伝導率が３７０〜４００Ｗ／ｍｋと高熱伝導率であるため、抵抗溶接に必要な抵抗発熱が第１金属層１０２から放熱される。また、抵抗溶接に必要な加圧力をヒートシンク１０１の頂部に加えることになるので、第１金属層１０２を構成する軟質材の銅が加圧力で変形するという課題を有していた。
【０００８】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、ベースへのヒートシンクの接着位置精度に優れ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着する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】
【０００９】
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、貫通孔に挿通されたリード端子と、ベース部材とリード端子とを貫通孔で接着する絶縁体と、ベース上面に半導体素子が搭載されるヒートシンクが略垂直に接着された光半導体装置用気密端子であって、ヒートシンクが高熱伝導の第１金属層と高抵抗率の第２金属層とからなり、ヒートシンクに鍔部を備えている。これによれば、第１金属層と第２金属層との接着面積が大きく熱伝導に優れる。さらに、ヒートシンク１の頂部は高熱伝導性の第１金属層２が露出しており放熱性に優れる。また、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貫通孔で封着し、ベースの第１主面に高熱伝導の第１金属層と高抵抗率の第２金属層とからなるヒートシンクを略垂直に接着する光半導体装置用気密端子の製造方法であって、ベースの第１主面にヒートシンクの第２金属層が接触するように配置し、ベースの第２主面に一対の溶接電極の第１電極を当接し、ヒートシンクの鍔部に第２電極を当接し、ベースとヒートシンクとを抵抗溶接する工程を備える。これによれば、ヒートシンクを抵抗溶接時の加圧力を頂部に加えることなくベースに接着出来るので、ヒートシンクの変形を防ぐことができる。
【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、ヒートシンクに設けた鍔部により、第１金属層と第２金属層との接着面積が大きくなりベースへの熱伝導に優れる。また、ヒートシンク１の頂部は高熱伝導性の第１金属層２が露出しており放熱性に優れる。
【００１１】
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。また、ヒートシンクの頂部に第１金属層が露出しており放熱性に優れる。また、抵抗率が高いベースと第２金属層のみに溶接電極が当接するので放熱が小さく効率良く抵抗溶接ができる。さらに、抵抗溶接に必要な大きな加圧力を軟質材の第１金属層に加えることがないのでヒートシンクの変形を防止することができる。
【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９を示した断面図である。
【００１４】
図１において、１は光半導体素子６が搭載されるヒートシンクであり、ヒートシンク１はクラッド材により形成されており、熱伝導率に優れた本体部の第１金属層２と第１金属層２の一端面に高抵抗率の第２金属層３が形成され、ベース４の一主面に略垂直に接着されている。
【００１５】
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。
【００１６】
第１金属層２の一端面に形成された第２金属層３には鍔部８が形成され、高抵抗率で溶接に適した材料を用いる。例えば、鉄またはニッケルが挙げられる。
【００１７】
このとき、鍔部８はヒートシンク１の放熱性を考慮し薄く形成することが好ましい。好適には０．２ｍｍ〜０．５ｍｍである。これによれば、第１金属層と第２金属層との接着面積が大きく熱伝導に優れ、ヒートシンク１の頂部は高熱伝導性の第１金属層２が露出しており放熱性に優れる。また、第２金属層３に形成された鍔部８により、ベース４との接触面積を大きく確保でき搭載安定性に優れる。
【００１８】
ベース４は鉄または鉄合金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７が封着された気密端子である。
【００１９】
ベース４の第一主面に略垂直にヒートシンク１が接着されている。このとき、ヒートシンク１は抵抗溶接法により接着されているので接着時の位置精度に優れる。例えば、中心軸に対する位置精度は±０．０３ｍｍである。これによれば、従来よく行われていたヒートシンク１をベース４に接着した後、さらにプレス加工を施し光半導体素子６搭載部の位置精度出しが省略されている。
【００２０】
ヒートシンク１にシリコン基板からなるサブマウント５を介して光半導体素子６が実装されている。
【００２１】
なお、本実施の形態において、ベース部４の第２主面部にグランド端子となるアースリード（図示せず）や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。
【００２２】
（実施の形態２）
図２（ａ）〜（ｃ）は、本発明の実施の形態２の光半導体装置用気密端子とその製造方法の工程フローに沿った断面図である。
【００２３】
図２（ａ）〜（ｃ）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。
【００２４】
図２（ａ）〜（ｃ）において、１０ａ、１０ｂは銅または銅−タングステン合金、銅−ニッケル−ベリリウム合金などの銅合金からなる溶接電極である。
【００２５】
ベース４は整合封着法または圧縮封着法の何れかの従来から用いられている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絶縁リード７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絶縁リード７を熱膨張率の差で圧縮封着する形態が挙げられる。
【００２６】
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絶縁リード７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絶縁リード７を封着する整合封着の形態が挙げられる。また、ベース部４の第２主面にグランド端子となるアースリード（図示せず）やコイニングと称する凹部（図示せず）を形成する場合もある。
【００２７】
ベース４の第１主面のヒートシンク１配置部にヒートシンク１を載置し、ベース４の第２主面に第１電極１０ａを当接し、第２金属層３に形成した鍔部８にのみに第２電極１０ｂを当接して加圧力を加えた状態で電流を流し抵抗発熱を起こし抵抗溶接する（図２（ｂ））。このとき、ヒートシンク１は鍔部８のみに圧力が加えられることになるので、軟質材の銅の変形を防止する。また、第１電極と第２電極との一対の電極が鉄からなる高抵抗の材料同士を直接挟圧するので、抵抗発熱した際の放熱が小さいので効率良く抵抗溶接ができる。これによれば、電圧、加圧などの溶接条件をコントロールすることが容易となり、抵抗溶接により互いの金属が強固に結合されたナゲットと称される形成部が互いの接合金属の接合境界付近にバランス良く形成され易くなる。
【００２８】
一対の溶接電極１０を開放し、光半導体装置用気密端子９となる（図２（ｃ））。光半導体装置用気密端子９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〜１．０μｍ施した形態が挙げられる。
【００２９】
なお、本実施の形態において、ヒートシンク１に設けた鍔部８にプロジェクションと称される突起部を設けても良い。これによれば、効率よく抵抗発熱することが可能となり小さなエネルギー抵抗溶接ができる。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
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、特に抵抗溶接法で光半導体素子が搭載されるヒートシンクを高精度に設置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】
【００３１】
【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製造方法の工程フローに沿った断面図
【符号の説明】
【００３２】
１  ヒートシンク
２  第１金属層
３  第２金属層
４  ベース
５  サブマウント
６  光半導体素子
７  絶縁リード
８  鍔部
９  光半導体装置用気密端子
１０ａ  溶接電極
１０ｂ  溶接電極
１０１  ヒートシンク
１０２  第１金属層
１０３  第２金属層
１０４  ベース
１０５  サブマウント
１０６  光半導体素子
１０７  絶縁リード
１０９  光半導体装置用気密端子
【図１】
2006140322.tif 000003
【図２】
2006140322.tif 000004
【図３】
2006140322.tif 000005