(57)【要約】【課題】  高出力の半導体素子を温度制御する熱電モジュールを収容する熱電装置用パッケージの部品点数を削減することを可能にし、組立が簡単容易なパッケージを提供する。【解決手段】  本発明のパッケージは、箱形形状の側壁を有するフレーム部２１ａと、該フレーム部２１ａの底板となるベース部２１ｂが一体的に形成されたパッケージ本体を備えている。ベース部２１ｂの中央部に熱電モジュール１５を配設するための凹部２１ｇが形成されているとともに、この凹部２１ｇの外周部に形成された段部上に半導体素子や熱電モジュール１５に電気接続するための複数の内部電極ｃ２（ｄ２，ｅ２，ｆ２，ｇ２，ｈ２）が形成されている。そして、フレーム部２１ａあるいはベース部２１ｂに外部回路に電気接続するための複数の外部電極が形成されていて、パッケージ本体は多層基板からなり、多層基板中に内部電極と外部電極とを接続する配線を埋設して備えるようにしている。【選択図】  図７
2006157070.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子と該半導体素子を温度制御する熱電モジュールを収容する熱電装置用パッケージであって、
箱形形状の側壁を有するフレーム部と、該フレーム部の底板となるベース部が一体的に形成されたパッケージ本体を備え、
前記ベース部の中央部に前記熱電モジュールを配設するための凹部が形成されているとともに、
前記凹部の外部に形成された段部上に前記半導体素子や前記熱電モジュールに電気接続するための複数の内部電極が形成されており、
前記フレーム部あるいは前記ベース部に外部回路に電気接続するための複数の外部電極が形成されていて、
前記パッケージ本体は多層基板からなり、当該多層基板中に前記内部電極と前記外部電極とを接続する配線を埋設して備えていることを特徴とする熱電装置用パッケージ。
【請求項２】
前記内部電極と前記熱電モジュールの上部との高低差が小さくなるように前記凹部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の熱電装置用パッケージ。
【請求項３】
前記ベース部が前記熱電モジュールの下基板を兼ねていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の熱電装置用パッケージ。
【請求項４】
前記熱電モジュールを配設するための凹部上に当該熱電モジュールを接合するためのメタライズ部が形成されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の熱電装置用パッケージ。
【請求項５】
前記フレーム部の外側に外部回路に電気接続するための複数の外部電極が形成されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の熱電装置用パッケージ。
【請求項６】
前記ベース部の裏面に外部回路に電気接続するための複数の外部電極が形成されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の熱電装置用パッケージ。
【請求項７】
前記フレーム部の外側面に外部回路に電気接続するための複数の外部電極が形成されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の熱電装置用パッケージ。
【請求項８】
前記外部電極に前記外部回路に接続するためのリードを接続したことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載の熱電装置用パッケージ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信装置などに使用される半導体素子（例えば、半導体レーザ）と、この半導体素子を温度制御する熱電モジュールを収容する熱電装置用パッケージに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、インターネットの急速な発展に伴って、大容量のデータ（情報）を高速に伝送する必要性が益々増大している。そこで、既に敷設されている光ファイバー網を使用してデータ（情報）を伝送すると、データ（情報）の高速伝送が可能になることから、ここ数年において、光ファイバー網の利用が急激に増加するようになった。この場合、１本の光ファイバに異なる波長の光を通してチャネルを多重化する、いわゆるＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing：波長分割多重）あるいはＤＷＤＭ（Dense Wavelength Division Multiplexing：高密度波長分割多重）等の広帯域の光ネットワーク技術を利用することにより、大容量のデータを双方向で高速伝送することが可能になる。
【０００３】
ここで、光ファイバ中を転送するデータ（情報）は、レーザー光を変調した信号であり、これは光半導体モジュールと呼ばれる半導体レーザー等を収容した電子装置から発信される。また、光ファイバを用いてデータ（情報）を伝送する中間地点で信号強度を増幅する、いわゆる光アンプにもこの光半導体モジュールが用いられている。ところで、半導体レーザーの発振波長は温度によって大きく影響を受けるので、半導体レーザーの動作時には、その温度を厳密に制御することが不可欠となる。この温度制御には、通常、多数のペルチェ素子を搭載した熱電モジュールあるいは電子クーラー（ＴＥＣ：Thermo Electric Cooler）と呼ばれる電子デバイスが使用されている。
【０００４】
そして、半導体レーザー、ＴＥＣ等の電子部品を収容する容器は、一般的にはパッケージと呼ばれ、図１２〜図１３に示すような構造となっている。なお、図１２はパッケージに用いられる構成部品を示しており、図１３はこれらの構成部品を組み立てる状態を示している。ここで、光半導体モジュール用パッケージ６０を形成する主要な構成部品は、フレーム６１と、窓ホルダ６２と、底板となるベース６３と、シールリング６４と、セラミックフィードスルー６５，６５と、一対のリード６６，６６と、カバー（図示せず）とからなる。この場合、フレーム６１、ベース６３、セラミックフィードスルー６５、リード６６、シールリング６４およびロウ材（図示せず）を、図１３（ａ）に示すような配置構成になるように配置して加熱処理する。
【０００５】
これにより、フレーム６１の一側壁に窓ホルダ６２がロウ付けされ、フレーム６１の下面に底板となるベース６３がロウ付けされて固着される。また、フレーム６１の一対の側壁に形成された切欠部にセラミックフィードスルー６５，６５がロウ付けにより固着される。さらに、これらのセラミックフィードスルー６５，６５の上に一対のリード６６，６６がロウ付けされ、これらのフレーム６１およびセラミックフィードスルー６５，６５の上にシールリング６４がロウ付けされる。そして、ＴＥＣ６７、半導体レーザー（図示せず）等の電子部品、あるいは光学系等をフレーム６１内に収容、固定する。この後、フレーム６１内を窒素ガスの雰囲気にし、最後にシールリング６４にカバー（図示せず）を溶接してパッケージ６０が形成される。これと同時に、光半導体モジュールも形成されることとなる。
【０００６】
なお、セラミックフィードスルー６５は所定の配線６５ａを有するセラミック材により形成されている。例えば、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）とバインダーからなるグリーンシートを所定の形状に形成するとともに、所定の配線６５ａを施したものを焼結することにより形成されている。この場合、半導体レーザーとベース６３との間にＴＥＣ６７を配置するようにして、半導体レーザーで発生した熱を能動的に外部に放出するようにしている。このため、ベース６３は高熱伝導性材料であるＣｕＷが用いられることが多い。また、フレーム６１、窓ホルダ６２およびシールリング６４は熱膨張係数が小さいコバール（Kovar）と呼ばれるＦｅＮｉＣｏ系合金が使用される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上述のようにして形成される光半導体モジュールにおいては、部品点数が多いとともに、それぞれの部品に加工を施す必要があるため、材料コストが高価になるという問題を生じた。また、各部品を高温度でロウ付けにより組み立て、かつ部品点数も多いために、組立歩留まりが低いという問題を生じた。また、高温での作業が必要であるため、これらを組み立てる装置も高価になり、得られたパッケージも必然的に高価になるという問題も生じた。
【０００８】
また、セラミックフィードスルーを用いた場合には、光半導体モジュールの内部の配線が複雑になるという問題も生じた。さらに、ＣｕＷ材料よりなるベースの下面にヒートシンクを接合して、半導体レーザで発生した熱を外部に放熱するようにしているため、放熱効率が悪く、素早く外部に放熱することが困難であるという問題も生じた。
【０００９】
そこで、本発明は上記の如き問題点を解決するためになされたものであって、半導体レーザなどの半導体素子と、この半導体素子を温度制御する熱電モジュール（ＴＥＣ：Thermo Electric Cooler）を収容するパッケージの部品点数を削減することを可能にするとともに、組立が簡単容易なパッケージを提供できるようにすることを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明の熱電装置用パッケージは、箱形形状の側壁を有するフレーム部と、該フレーム部の底板となるベース部が一体的に形成されたパッケージ本体を備え、ベース部の中央部に熱電モジュールを配設するための凹部が形成されているとともに、この凹部の外部に形成された段部上に半導体素子や熱電モジュールに電気接続するための複数の内部電極が形成されており、フレーム部あるいはベース部に外部回路に電気接続するための複数の外部電極が形成されていて、パッケージ本体は多層基板からなり、当該多層基板中に内部電極と外部電極とを接続する配線を埋設して備えるようにしている。
【００１１】
このように、凹部の外部に形成された段部上に半導体素子や熱電モジュールに電気接続するための複数の内部電極が形成されており、フレーム部あるいはベース部に外部回路に電気接続するための複数の外部電極が形成されていると、セラミックフィードスルーを設ける必要がなくなるとともに、カバーをフレームに直接溶接することが可能となるため、シールリングも設けることが不可欠でなくなる。これにより、この種の熱電装置用パッケージを作製するための部品点数を削減することが可能になるとともに、その組立も簡単容易になって、この種の熱電装置用パッケージを安価に作製することが可能になる。この場合のパッケージ本体は、フレーム部とベース部とが一体的に形成されているので、さらに部品点数を減らすことが可能となる。
【００１２】
この場合、ベース部の中央部に熱電モジュールを配設するための凹部が形成されているとともに、この凹部の外部に形成された段部上に半導体素子や熱電モジュールに電気接続するための複数の内部電極が形成されていると、内部電極と熱電モジュールの上部との高さ差が小さくなるため、熱電モジュールの上部に配設された半導体素子とのワイヤーボンディングが容易になる。また、パッケージ本体は多層基板から構成され、この多層基板中に内部電極および外部電極に接続される複数の配線を埋設して備えるようにすると、構造が簡単になって容易に製造できるようになる。さらに、ベース部が熱電モジュールの下基板を兼ねていると、熱電モジュールからの発熱を直接ベース部材に伝導させることができるので、熱電モジュールの放熱効率を向上させることが可能となる。
【発明の効果】
【００１３】
上述したように、本発明においては、フレーム部とベース部とが一体的に形成されたパッケージ本体を用いているので、部品点数が減少することとなる。これにより、この種の熱電装置用パッケージの組立がさらに簡単、容易になって、安価に作製することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に、本発明を光半導体モジュールに適用した場合のフレーム部とベース部を一体的に形成したパッケージ本体を用いた実施形態のパッケージ、およびこのパッケージを用いた光半導体モジュールについて、図１〜図７に基づいて詳細に説明する。なお、図１は、本実施形態のパッケージを構成する部品の分解斜視図であり、図２は、図１の部品を組み立てた状態のパッケージの概略構成を示す斜視図である。図３は図１のべース部に形成された電極パターンあるいは導体パターンを示す上面図であり、図３（ａ）はべース部の表面に形成された電極パターンを示し、図３（ｂ）はべース部の内部に形成された導体パターンを示している。
【００１５】
また、図４は変形例のパッケージ本体に形成された電極パターンあるいは導体パターンを示す図であり、図４（ａ）はその上面図であり、図４（ｂ）はその下面図である。図５は下基板が設けられた熱電モジュールを接合する場合の別の変形例のパッケージ本体を示す上面図である。図６は他の変形例のパッケージ本体を示す図であり、図６（ａ）はその上面図であり、図６（ｂ）はその下面図であり、図６（ｃ）は図６（ａ）のＣ−Ｃ断面を示す断面図である。図７はパッケージ本体に形成された内部電極と熱電モジュール上に配設された半導体素子をワイヤーボンディングする改善例を模式的に示す図であり、図７（ａ）は下基板がない熱電モジュールを接合した状態を示し、図７（ｂ）は下基板が設けられた熱電モジュールを接合した状態を示す断面図である。
【００１６】
（１）パッケージ（光半導体モジュール用パッケージ）
本実施形態の光半導体モジュール用パッケージ２０は、図１、図２に示すように、パッケージ本体２１と、このパッケージ本体２１のカバーとなるキャップ部材２２とからなる。この場合、パッケージ本体２１は、側壁となる箱形形状のフレーム部２１ａと、底壁となる平板状のベース部２１ｂとが一体成形により形成されている。なお、箱形形状のフレーム部２１ａの一側壁には円形開口２１ｃが形成されている。また、ベース部２１ｂの長手方向の両端部にはフレーム部２１ａより外方に延出する取付部２１ｄが形成されており、ベース部２１ｂの幅方向の両端部にはフレーム部２１ａより外方に延出する端子部２１ｅが形成されている。そして、取付部２１ｄには取付孔２１ｆが形成されている。
【００１７】
パッケージ本体２１は熱膨張係数が小さいアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、窒化アルミナ（ＡｌＮ）、炭化珪素（ＳｉＣ）などのセラミック材からなる多層基板の一体成形により形成されている。また、キャップ部材２２はパッケージ本体２１と同様に、熱膨張係数が小さいアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、窒化アルミナ（ＡｌＮ）、炭化珪素（ＳｉＣ）などのセラミック材、あるいはＦｅＮｉＣｏ合金（例えば、コバール）などの金属薄板から構成され、平板状に形成されている。
【００１８】
そして、べース部２１ｂの内部には、図３に示すような、所定の導体パターンａ〜ｈ（図３（ａ）の点線部分で、図３（ｂ）参照のこと）が埋設形成されている。また、べース部２１ｂの端子部２１ｅの表面には、導体パターンａ〜ｈに導通する所定の外部電極パターンａ１〜ｈ１が形成されている。また、べース部２１ｂのフレーム部２１ａ内の表面に、導体パターンａ〜ｈに導通する所定の内部電極パターンａ２〜ｈ２と、熱電モジュール接合用メタライズ部ｉ（熱電モジュールに形成された電極パターンに対応する箇所）とが形成されている。
【００１９】
なお、導体パターンａ〜ｈ、外部電極パターンａ１〜ｈ１、内部電極パターンａ２〜ｈ２および熱電モジュール接合用メタライズ部ｉは、Ｃｕ、Ｗ，Ｍｏ，Ｍｎ，Ａｇ等の金属、あるいはこれらの金属の合金により形成されている。そして、これらの上にはＮｉメッキが施され、場合によっては、さらにＮｉメッキの上にＡｕメッキが施されている。そして、外部電極パターンａ１〜ｈ１の表面には、リード２３がＡｇロウ、Ｃｕロウ、Ａｕロウなどを用いたロウ付け、あるいはＡｕＳｎ合金、ＡｕＳｉ合金、ＡｕＧｅ合金などの半田を用いた半田付けにより接合されている。
【００２０】
なお、リード２３は、図１に示すように、串歯部２３ａと連結部２３ｂとからなるＦｅＮｉＣｏ系合金（Ｋｏｖａｒ）、Ｃｕ系合金あるいはＣｕなどの金属あるいは合金製の薄板を串歯状に形成している。そして、この串歯状のリード２３は必要に応じてメッキを施し、これらの串歯部２３ａを各外部電極パターンａ１〜ｈ１およびこれらの間に形成された電極に接合した後、その串歯部２３ａの根本で連結部２３ｂを切断（図２参照）することにより、残存した串歯部２３ａがリード２３として形成されるものである。
【００２１】
ここで、べース部２１ｂの熱電モジュール接合用メタライズ部ｉには、熱電モジュール（図７参照）が接合されている。そして、この熱電モジュール上に半導体レーザーを配置し、かつ半導体レーザーの光軸上に光学系を配置した後、フレーム部２１ａの上部にキャップ部材２２を配置し、フレーム部２１ａとキャップ部材２２とをＡｇロウ、Ｃｕロウ、Ａｕロウなどを用いたロウ付け、あるいはＡｕＳｎ合金、ＡｕＳｉ合金、ＡｕＧｅ合金などの半田を用いた半田付け、あるいはシーム溶接などにより気密に接合して、光半導体モジュールを形成している。
【００２２】
なお、フレーム部２１ａの上部にキャップ部材２２を半田付け、ロウ付け、あるいは溶接にて接合する場合、より接合性を良好なものにするために、キャップ部材２２との接合前に、フレーム部２１ａの上部に、図１２に示されるようなシールリング６４を予め接合しておいた方が望ましい。これにより、キャップ部材２２を直接フレーム部２１ａの上部に接合する場合よりも、接合性が向上する。特に、シーム溶接の際には、より接合性が向上する。
【００２３】
（２）製造工程
ついで、上述のような構成となる本実施形態のパッケージ２０の具体な作製例、およびこのパッケージ２０を用いた光半導体モジュールの具体な作製例を、製造工程順に以下に詳細に説明する。
まず、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、窒化アルミナ（ＡｌＮ）、炭化珪素（ＳｉＣ）などのセラミック材を主成分とするセラミックグリーンシートを各壁面につき２枚づつ（即ち、全部で５面となるので１０枚を）用意した。ついで、これらの各２枚づつのセラミックグリーンシートに、実質的に同じ金型やパンチングマシーン等を使って、複数個の位置合わせ用のガイド孔を穿設した。その後、ベース部２１ｂとなる一方のセラミックグリーンシートにスクリーン印刷で、図３（ｂ）に示すような所定の導体パターンａ〜ｈを形成した。
【００２４】
また、ベース部２１ｂとなる他方のセラミックグリーンシートにスクリーン印刷で、図３（ａ）に示すような、導体パターンａ〜ｈに導通するスルーホール導体と、所定の外部電極パターンａ１〜ｈ１およびそれらの間の電極パターン並びに内部電極パターンａ２〜ｈ２と、熱電モジュール接合用メタライズ部ｉとを形成した。ついで、先に形成したガイド孔を使って、これらのベース部２１ｂとなる２層を形成する各セラミックグリーンシートを位置合わせして重ね合わせた。
【００２５】
この後、この上にフレーム部２１ａの側壁となる２層のセラミックグリーンシートの４組（この場合、１組は円形開口２１ｃが形成されている）を箱形形状になるように配置した。ついで、例えば、８０〜１５０℃、５０〜２５０ｋｇ／ｃｍ2で熱圧着して一体化し、これらを焼成して多層基板からなるパッケージ本体２１を作製した。この場合、必要に応じて基板表面にでているメタライズ層表面にはＮｉメッキを施した。なお、２層のセラミックグリーンシートの１組に円形開口２１ｃを形成したものを用いることに代えて、窓ホルダを形成したものを用いるようにしてもよい。そして、窓ホルダがセラミック製の場合は、そのセラミックグリーン体をパッケージ本体２１に接合した後、同時に焼成して作製する。また、窓ホルダが金属製の場合は、焼成後のパッケージ本体２１に接合して完成させる。
【００２６】
一方、熱膨張係数が小さいＦｅＮｉＣｏ系合金（例えば、Ｋｏｖａｒ）をプレス打ち抜き法により、平板状のキャップ部材２２を作製した。さらに、ＦｅＮｉＣｏ系合金（Ｋｏｖａｒ）、Ｃｕ系合金あるいはＣｕなどの金属あるいは合金製の薄板をプレス加工することにより、串歯部２３ａと連結部２３ｂとからなる串歯状のリード部材２３を作製した。ついで、パッケージ本体２１を治具内に配置した後、リード部材２３の串歯部２３ａを、Ａｇロウなどのロウ材を介して、ベース部２１ｂの外部接続用の各外部電極パターンａ１〜ｈ１およびこれらの間に形成された電極上に配置した。
【００２７】
ついで、この治具を加熱処理することにより、外部接続用の各外部電極パターンａ１〜ｈ１およびこれらの間に形成された電極上に各リード２３ａが接合されたパッケージ２０が作製されることとなる。この後、リード２３ａ、およびベース部２１ｂの表面に形成された内部電極パターンａ２〜ｈ２、熱電モジュール接合用メタライズ部ｉに必要に応じてＮｉメッキあるいはＰｄメッキを施した後、この上にＡｕメッキを施した。
【００２８】
ついで、べース部２１ｂの熱電モジュール接合用メタライズ部ｉに片側しか基板がない熱電モジュール（図７（ａ）参照）を接合して熱電モジュール（ＴＥＣ）を作製した。この後、この熱電モジュール上に図示しない半導体レーザーを配置し、かつ半導体レーザーの光軸上に光学系を配置した後、フレーム部２１ａの上にキャップ部材２２を配置し、フレーム部２１ａとキャップ部材２２とをＡｇロウ、Ｃｕロウ、Ａｕロウなどを用いたロウ付け、あるいはＡｕＳｎ合金、ＡｕＳｉ合金、ＡｕＧｅ合金などの半田を用いた半田付け、あるいはシーム溶接などにより気密に接合した。
【００２９】
ついで、リード部材２３の連結部２３ｂをリード２３ａの根本で切断して、図２に示すような光半導体モジュールを作製した。この場合、パッケージ本体２１のベース部２１ｂの下面にシリコーングリースを介して図示しないヒートシンクを配置し、ベース部２１ｂの取付部２１ｄに形成された取付孔２１ｆにねじを螺着してヒートシンクがパッケージ本体２１に取り付けることにより、放熱特性に優れた光半導体モジュールとすることが可能になる。なお、シーム溶接によりフレーム部２１ａとキャップ部材２２とを接合する場合は、フレーム部２１ａの上面にコバール製のリングをロウ付け等により接合するのが望ましい。
【００３０】
上述したように、本実施形態においては、フレーム部２１ａとベース部２１ｂとが一体的に形成されたパッケージ本体２１を用いているので、部品点数が減少することとなる。これにより、この種の熱電装置用パッケージの組立がさらに簡単、容易になって、安価に作製することが可能になる。なお、フレーム部２１ａとベース部２１ｂは同じセラミック材を用いる必要はなく、例えば、ベース部２１ｂは熱伝導率が大きなＡｌＮからなるセラミック材とし、フレーム部２１ａは熱伝導率が比較的小さなＡｌ2Ｏ3からなるセラミック材としてもよい。
【００３１】
（３）変形例
本実施形態においては、種々の変形を加えて実施することが可能である。この場合、図４に示すように、べース部２１ｂの幅方向に端子部２１ｅを形成するのを省略して、べース部２１ｂの裏面に外部電極パターンａ１〜ｈ１を形成するようにしてもよい。そして、べース部２１ｂの表面に、内部電極パターンａ２〜ｈ２と、熱電モジュール接合用メタライズ部ｉとを形成するようにすればよい。これにより、べース部２１ｂの幅方向に端子部２１ｅを形成する必要がなくなるので、小型化するのが可能となる。また、リード２３ａを接続する必要もなくなることから製造の簡略化が可能となる。もちろんリード線を接合するようにしてもよい。
【００３２】
また、上基板に電極パターン１５ｂが接合され、かつ下基板にも電極パターンが接合された熱電モジュール（図７（ｂ）参照）を用いる場合は、べース部２１ｂの表面に、図５に示すように、熱電モジュールの下面の形状に一致する接合用のメタライズ部ｉを設けるとともに、熱電モジュールの下基板に形成されたスルーホール（このスルーホール内には導電層が形成されている）に対応する位置に内部電極パターン（給電用電極パターン）ａ２，ｂ２を設けるようにすればよい。
【００３３】
また、図６に示すように、べース部２１ｂの幅方向に端子部２１ｅを形成するのを省略して、フレーム部２１ａの側面に外部電極パターンａ１〜ｈ１を形成するようにしてもよい。この場合もリード線を接合しないで使用するようにしても、リード線を接合して使用するようにしてもよい。この場合、ベース部２１ｂとなる一方のセラミックグリーンシートにスクリーン印刷で所定の導体パターンａ〜ｈ（図６（ａ）の点線部分）を形成し、フレーム部２１ａの一方壁となる一方のセラミックグリーンシートに導体パターンａ，ｃ，ｅ，ｇを形成し、かつフレーム部２１ａの他方壁となる一方のセラミックグリーンシートに導体パターンｂ，ｄ，ｆ，ｈを形成する。
【００３４】
また、ベース部２１ｂとなる他方のセラミックグリーンシートに導体パターンａ〜ｈに導通するスルーホール導体と、内部電極パターンａ２〜ｈ２と、熱電モジュール接合用メタライズ部ｉとを形成する。さらに、フレーム部２１ａの一方壁となる他方のセラミックグリーンシートに外部電極パターンａ１，ｃ１，ｅ１，ｇ１を形成し、フレーム部２１ａの他方壁となる他方のセラミックグリーンシートに外部電極パターンｂ１，ｄ１，ｆ１，ｈ１を形成するようにすればよい。
【００３５】
さらに、図７（ａ）（ｂ）に示すように、ベース部２１ｂの内部中央部に凹部２１ｇを形成し、この凹部２１ｇ内に熱電モジュール１５を配設するとともに、ベース部２１ｂの内表面（図７（ａ）（ｂ）に示された凹部２１ｇの外部に形成された段部上）に内部電極パターンｃ２〜ｈ２を配設するようにしてもよい。これにより、内部電極パターンｃ２〜ｈ２と熱電モジュール１５の上部との高さ差が小さくなるため、熱電モジュール１５の上部に配設された半導体素子ＸとのワイヤーボンディングＹが容易になる。
【００３６】
３．熱電モジュールの作製工程
ついで、熱電モジュールの作製方法のいくつかの具体例について、図８〜図１１に基づいて以下に説明する。図８および図９は熱電モジュールを作製する実施例１の工程を模式的に示す図である。図１０は熱電モジュールを作製する実施例２の一連の工程を模式的に示す図である。図１１は熱電モジュールを作製する実施例３の一連の工程を模式的に示す図である。
【００３７】
（１）実施例１
まず、図８（ａ）に示すように、厚みが１００μｍのＣｕ薄板３１の片面に、厚みが４μｍのＮｉメッキ３１ａを施した後、厚みが０．０５μｍのＡｕメッキ３１ｂを施した。ついで、図８（ｂ）に示すように、Ａｕメッキ３１ｂ側が接着面になるようにして、耐熱性樹脂（例えば、ポリイミド樹脂）からなる樹脂フィルム３２を接着した。
【００３８】
ついで、Ｃｕ薄板３１の上にレジスト剤を塗布した後、露光、現像して、図８（ｃ）に示すように、レジストパターン３３ａを形成した。この後、エッチングして、図８（ｄ）に示すように、Ｃｕ薄板３１およびメッキ層３１ａ，３１ｂの不要部を除去した後、レジストを除去した。これにより、図８（ｅ）に示すようなＣｕ薄片３１の配列パターン（この配列パターンがペルチェ素子を接合するための電極パターンとなる）が形成されることとなる。ついで、得られたＣｕ薄片の配列パターンの表面に、図８（ｆ）に示すように、無電解メッキ法によりＮｉ（４μｍ厚）とＡｕ（０．０５μｍ厚）メッキ層３３を形成して、第１基板３４を作製した。
【００３９】
一方、表面にＣｕ薄片３６の配列パターンが形成されたセラミック基板３５を用意し、このＣｕ薄片３６の上に、図９（ａ）に示すように、厚みが４μｍのＮｉメッキ３６ａを施した後、厚みが０．０５μｍのＡｕメッキ３６ｂを施して、第２基板３７を作製した。なお、セラミック基板３５は、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、窒化アルミナ（ＡｌＮ）、炭化珪素（ＳｉＣ）などのセラミック材により構成されている。ついで、図９（ｂ）に示すように、得られた第２基板３７のＡｕメッキ３６ｂの上に半田３９を介在させて、両端面にＮｉメッキが施されたペルチェ素子３８を配置した。
【００４０】
また、上述のように作製した第１基板３４のメッキ層３３側を、半田３９を介在させてペルチェ素子３８の上に配置して積層体とした。ついで、得られた積層体を、ホットプレートあるいはリフロー炉に配置して、半田３９を溶解させて、複数のペルチェ素子３８がＣｕ薄片３１の配列パターンとＣｕ薄片３６の配列パターンとで接合されることとなる。この後、図９（ｃ）に示すように樹脂フィルム３２を剥離することにより、複数のペルチェ素子３８がＰ，Ｎ，Ｐ，Ｎの順に交互に直列に接続された熱電モジュールが得られる。
【００４１】
（２）実施例２
まず、図１０（ａ）に示すように、耐熱性樹脂（例えば、ポリイミド樹脂）からなる樹脂シート４１の片面にＮｉ層（４μｍ厚）４２を形成した。この場合、Ｎｉ層（４μｍ厚）４２を形成する前にＡｕ層（０．０５μｍ厚）を樹脂シート４１上に形成してもよい。ついで、このＮｉ層４２の上にレジスト剤を塗布した後、露光、現像して、図１０（ｂ）に示すように、レジストパターン４３を形成した。この後、図１０（ｃ）に示すように、レジストパターン４３中にＣｕメッキを施して、Ｃｕ層４４を形成した。ついで、図１０（ｄ）に示すように、レジスト４３を除去した後、エッチングにより不要なＮｉ層も除去した。
【００４２】
これにより、図１０（ｅ）に示すように、樹脂シート４１上にＣｕ薄片４４の配列パターン（この配列パターンがペルチェ素子を接合するための電極パターンとなる）が形成されることとなる。ついで、得られたＣｕ薄片４４の配列パターンの表面に、図１０（ｆ）に示すように、無電解メッキ法によりＮｉ（４μｍ厚）とＡｕ（０．０５μｍ厚）のメッキ層４５を形成して、第１基板４６を作製した。そして、上述した実施例１と同様に第２基板を作製した後、第１基板４６のＣｕ薄片４４の配列パターンと、第２基板のＣｕ薄片の配列パターンとの間に複数のペルチェ素子を半田で接合した後、樹脂シート４１を剥離することにより、複数のペルチェ素子がＰ，Ｎ，Ｐ，Ｎの順に交互に直列に接続された、実施例２の熱電モジュールを得た。
【００４３】
（３）実施例３
まず、図１１（ａ）に示すように、厚みが１００μｍのＣｕ薄板５１の片面に、厚みが４μｍのＮｉメッキ５１ａを施した後、厚みが０．０５μｍのＡｕメッキ５１ｂを施した。ついで、図１１（ｂ）に示すように、Ｃｕ薄板５１側に第１ドライフィルム５２を配置し、Ａｕメッキ５１ｂ側に第２ドライフィルム５３を配置した。この後、真空ラミネータ装置を用いて、これらを圧着して積層体とした。ついで、第１ドライフィルム５２を露光し、現像した後、エッチングして、図１１（ｃ）に示すように、レジストパターン５２を形成した。
【００４４】
ついで、得られたレジストパターン５２をマスクとしてエッチングし、図１１（ｄ）に示すように、Ｃｕ薄板５１の不要部を除去した後、レジストパターン５２を除去した。これにより、Ｃｕ薄板５１の配列パターン（この配列パターンがペルチェ素子を接合するための電極パターンとなる）が形成されることとなる。ついで、得られたＣｕ薄板の配列パターンの表面に、実施例１と同様に無電解メッキ法によりＮｉメッキ（４μｍ厚）とＡｕメッキ（０．０５μｍ厚）を形成して、第１基板を作製した。
【００４５】
そして、上述した実施例１と同様に第２基板を作製した後、第１基板のＣｕ薄板５１の配列パターンと、第２基板のＣｕ薄板の配列パターンとの間に複数のペルチェ素子を半田で接合した後、第２ドライフィルム５３を剥離することにより、複数のペルチェ素子がＰ，Ｎ，Ｐ，Ｎの順に交互に直列に接続された、実施例３の熱電モジュールを得た。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
なお、上述した実施の形態においては、本発明を光通信装置などに使用される半導体レーザと、この半導体レーザを温度制御する熱電モジュールを収容する熱電装置用パッケージについて説明したが、本発明は半導体レーザに限らず、高出力が要求される半導体素子を用い、この半導体素子を熱電モジュールで温度制御する場合のパッケージに適用するのが有効である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の実施の形態のパッケージを構成する部品の分解斜視図である。
【図２】図１の部品を組み立てた状態のパッケージの概略構成を示す斜視図である。
【図３】図１のべース部に形成された電極パターンあるいは導体パターンを示す上面図であり、図３（ａ）はべース部の表面に形成された電極パターンを示し、図３（ｂ）はべース部の内部に形成された導体パターンを示している。
【図４】変形例のパッケージ本体に形成された電極パターンあるは導体パターンを示す図であり、図４（ａ）は上面図であり、図４（ｂ）は下面図である。
【図５】下基板が設けられた熱電モジュールを接合する場合の別の変形例のパッケージ本体を示す上面図である。
【図６】他の変形例のパッケージ本体を示す図であり、図６（ａ）は上面図であり、図６（ｂ）は下面図であり、図６（ｃ）は図６（ａ）のＣ−Ｃ断面を示す断面図である。
【図７】パッケージ本体に形成された内部電極と熱電モジュール上に配設された半導体素子をワイヤーボンディングする改善例を模式的に示す図であり、図７（ａ）は下基板がない熱電モジュールを接合した状態を示し、図７（ｂ）は下基板が設けられた熱電モジュールを接合した状態を示す断面図である。
【図８】熱電モジュールを作製する実施例１の一連の工程の前半部を模式的に示す図である。
【図９】熱電モジュールを作製する実施例１の一連の工程の後半部を模式的に示す図である。
【図１０】熱電モジュールを作製する実施例２の一連の工程を模式的に示す図である。
【図１１】熱電モジュールを作製する実施例３の一連の工程を模式的に示す図である。
【図１２】従来例のパッケージに用いられる構成部品を示す斜視図である。
【図１３】図１２の構成部品を用いてパッケージを組み立てる状態を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００４８】
２０…パッケージ、２１…パッケージ本体、２１ａ…フレーム部、２１ｂ…ベース部、２１ｃ…円形開口、２１ｄ…取付部、２１ｅ…端子部、２１ｆ…取付孔、２２…キャップ部材、２３…リード、２３ａ…串歯部、２３ｂ…連結部、３１…Ｃｕ薄板、３１ａ…Ｎｉメッキ、３１ｂ…Ａｕメッキ、３２…樹脂フィルム、３３…メッキ層、３４…第１基板、３５…セラミック基板、３６…Ｃｕ薄片、３６ａ…Ｎｉメッキ、３６ｂ…Ａｕメッキ、３７…第２基板、３８…ペルチェ素子、３９…クリーム半田、４１…樹脂シート、４２…Ｎｉ層、４３…レジストパターン、４４…Ｃｕ層、４５…メッキ層、４６…第１基板、５１…Ｃｕ薄板、５１ａ…Ｎｉメッキ、５１ｂ…Ａｕメッキ、５２…ドライフィルム、５３…ドライフィルム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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