(57)【要約】【課題】製造コストを低減できるセラミクスパッケージ製造方法及びグリーンセラミクス成型体を提供することを目的とする。【解決手段】本発明に係るセラミクスパッケージ製造方法は、内部に空洞部を有する直方体のセラミクス中間体５１を形成する中間体形成工程と、前記中間体形成工程で形成されたセラミクス中間体５１を、セラミクス中間体５１の対向する一組の面（１１ａ、１１ｂ）の間で切断面が前記空洞部を通るように切断する切断工程と、を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に空洞部を有する直方体のセラミクス中間体を形成する中間体形成工程と、
前記中間体形成工程で形成された前記セラミクス中間体を、前記セラミクス中間体の対向する一組の面の間で切断面が前記空洞部を通るように切断する切断工程と、
を行うセラミクスパッケージ製造方法。
【請求項２】
前記切断工程では
前記切断面が前記一組の面に対して傾斜するように前記セラミクス中間体を切断することを特徴とする請求項１に記載のセラミクスパッケージ製造方法。
【請求項３】
前記中間体形成工程では、
前記セラミクス中間体の前記一組の面と異なる他の一組の面のそれぞれに、前記空洞部を貫通する直線上にあるように孔を形成することを特徴とする請求項１又は２に記載のセラミクスパッケージ製造方法。
【請求項４】
前記中間体形成工程では、
複数の前記空洞部が整列するセラミクス成型体から前記空洞部間を切断分離して前記セラミクス中間体を形成する分離過程を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のセラミクスパッケージ製造方法。
【請求項５】
前記中間体形成工程では、
前記分離過程前に、前記セラミクス成型体の複数の前記空洞部を貫通する直線上にあるように孔を形成する孔形成過程を有することを特徴とする請求項４に記載のセラミクスパッケージ製造方法。
【請求項６】
前記切断工程では、前記切断面が前記孔を通るように前記セラミクス中間体を切断することを特徴とする請求項３又は５に記載のセラミクスパッケージ製造方法。
【請求項７】
格子状の枠と、
前記枠のうち外周にある１の外周枠から対向する他の外周枠まで、前記１の外周枠と垂直な前記枠と非接触で前記１の外周枠と平行な前記枠のそれぞれに存在する直線的な溝と、
を有するグリーンセラミクス成型体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種半導体の封止用として用いられているセラミクスパッケージの製造方法及びセラミクスパッケージの製造時に用いられるグリーンセラミクス成型体に関する。
【背景技術】
【０００２】
セラミクスパッケージは各種半導体の封止用として広く用いられている。セラミクスパッケージは通常グリーンセラミクス成型体と呼ばれるセラミクス原料とバインダーを混合して成型したシート状成型体を積層圧着して一体化し、これを電気炉中で加熱焼成して製造する（例えば、特許文献１を参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−０３１７５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
シート状成型体を積層して製造するために、パッケージ底面と上面は平行となる。ＩＣやトランジスタなどの電子部品に於いては、平行面から形成されるパッケージを用いていても特に不都合が生じるものではない。
【０００５】
しかしながら、レーザーダイオードや光ダイオード（以降ＰＤと略記）用のパッケージでは、外部と光の入出力を行うためにパッケージの一面に設けた窓が光軸と直交する構成となる。このため、反射光が直接光源側に戻り、当該モジュールを組み込んだシステムの動作や当該モジュール自身の動作が不安定になることがある。
【０００６】
システムやモジュールの不安定動作を回避する第一の方法は、窓材に無反射コーティングを施し、窓材での反射を抑制する方法である。しかし、第一の方法は、光学薄膜を多層にコーティングすることによって無反射コーティングを形成するため、手間がかかりコスト上昇の要因となっている。さらに、無反射コーティングは、反射防止性能に限界があり通常の光学システムで要求する反射減衰量４０ｄＢ以上（反射率０．０１％未満）を実現することは困難である。
【０００７】
システムやモジュールの不安定動作を回避する第二の方法は、窓材を光軸に対して斜めに設置して光源側への直接反射を防ぐ方法である。窓材を光軸に対して斜めに設置することで、４０ｄＢ以上の反射減衰量を容易に達成できる。しかし、窓材をパッケージ底面に対して斜めに設置するためには、斜め面をセラミクスパッケージ上に形成する必要がある。上述のように従来のセラミクスパッケージは平行面から構成されているため上面を底面に対して斜めに形成しようとした場合、不要な部分を切削あるいは研磨により取り除くという作業が必要となる。切削により不要部分を除去する方法では材料が無駄になり、製造コストが上昇するという課題がある。また、研磨により不要部分を除去する方法では研磨に要する作業時間は通常数時間にも及ぶため大幅なコスト上昇につながるという課題があった。
【０００８】
そこで、システムやモジュールの不安定動作を回避する第二の方法の課題を解決するために、本発明は、製造コストを低減できるセラミクスパッケージ製造方法及びグリーンセラミクス成型体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】
上記目的を達成するために、本発明は、セラミクスパッケージを対向させて接合した構造のセラミクス中間体を生成し、これを切断して同時に２個のセラミクスを得ることとした。
【００１０】
具体的には、本発明に係るセラミクスパッケージ製造方法は、内部に空洞部を有する直方体のセラミクス中間体を形成する中間体形成工程と、前記中間体形成工程で形成された前記セラミクス中間体を、前記セラミクス中間体の対向する一組の面の間で切断面が前記空洞部を通るように切断する切断工程と、を行う。
【００１１】
中間体形成工程でセラミクス中間体を形成し、これを切断工程で切断することで同時に２つのセラミクスパッケージを得ることができる。従って、本発明は、製造コストを低減できるセラミクスパッケージ製造方法を提供することができる。
【００１２】
本発明に係るセラミクスパッケージ製造方法の前記切断工程では、前記切断面が前記一組の面に対して傾斜するように前記セラミクス中間体を切断することを特徴とする。セラミクス中間体を切断工程で底面に対して斜めに切断すれば、窓材を配置する斜めの切断面を容易に形成できる。
【００１３】
本発明に係るセラミクスパッケージ製造方法の前記中間体形成工程では、前記セラミクス中間体の前記一組の面と異なる他の一組の面のそれぞれに、前記空洞部を貫通する直線上にあるように孔を形成することを特徴とする。
【００１４】
セラミクス中間体に設けた孔は、内部空洞部と外部とを結合しておりグリーンセラミクス成型品の焼成中に自由に雰囲気ガスが出入りできるようにするためのものである。この孔は、内部空洞部内の空気が焼成時に膨張してセラミクス中間体の形状を変化させることを防止できる。
【００１５】
本発明に係るセラミクスパッケージ製造方法の前記中間体形成工程では、複数の前記空洞部が整列するセラミクス成型体から前記空洞部間を切断分離して前記セラミクス中間体を形成する分離過程を有することを特徴とする。
【００１６】
セラミクス成型体からセラミクス中間体を切り分けることでセラミクスパッケージを大量生産することができ、製造コストを大幅に削減することができる。
【００１７】
本発明に係るセラミクスパッケージ製造方法の前記中間体形成工程では、前記分離過程前に、前記セラミクス成型体の複数の前記空洞部を貫通する直線上にあるように孔を形成する孔形成過程を有することを特徴とする。上述のようにセラミクス中間体の形状が変化することを防止できる。
【００１８】
本発明に係るセラミクスパッケージ製造方法の前記切断工程では、前記切断面が前記孔を通るように前記セラミクス中間体を切断することを特徴とする。孔は切断工程での切りしろで消滅し、セラミクスパッケージに孔の跡を残さず切断することができる。切断工程後の研磨量及び研磨時間を減らすことができ、製造コストを削減することができる。
【００１９】
本発明に係るグリーンセラミクス成型体は、格子状の枠と、前記枠のうち外周にある１の外周枠から対向する他の外周枠まで、前記１の外周枠と垂直な前記枠と非接触で前記１の外周枠と平行な前記枠のそれぞれに存在する直線的な溝と、を有する。上述のセラミクスパッケージ製造方法の中間体形成工程において、２枚の本グリーンセラミクス成型体を溝が向き合うように張り合わせることで容易に孔が形成されたセラミクス中間体を形成することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明は、製造コストを低減できるセラミクスパッケージ製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に係るセラミクスパッケージ製造方法を説明する図である。（ａ）はセラミクス中間品を示す図である。（ｂ）はセラミクス中間品の切断箇所を示す図である。（ｃ）は切断工程後に得られるセラミクスパッケージの一方を示す図である。
【図２】本発明に係るセラミクスパッケージ製造方法を説明する図である。（ａ）はセラミクス中間体が一列に３つ配置されたセラミクス成型体を示す図である。（ｂ）及び（ｃ）はセラミクス成型体を切断用治具の窪みに設置した状態を説明する図である。
【図３】本発明に係るセラミクスパッケージ製造方法を説明する図である。（ａ）は本発明に係るグリーンセラミクス成型体を説明する図である。（ｂ）はグリーンセラミクス成型体を利用してセラミクス成型体を形成する過程を説明する図である。
【図４】２４チャネルのアレイ状ＰＤ用セラミクスパッケージを示す図である。
【図５】本発明に係るセラミクスパッケージ製造方法を説明する図である。
【図６】本発明に係るセラミクスパッケージ製造方法を説明する図である。（ａ）は積層したグリーンセラミクス成型体を焼成して得られたセラミクス成型体を説明する図である。（ｂ）は（ａ）の点線部で切断したセラミクス成型体を切断用治具の窪みに設置した状態を説明する図である。
【図７】セラミクスパッケージ内部に２４チャネルＰＤアレイを搭載する２４チャネルＰＤアレイ素子の組立図である。
【図８】２４心ファイバアレイを接続した２４チャネルＰＤアレイ素子を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施例であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。
【００２３】
（実施形態１）
図１は、本実施形態のセラミクスパッケージ製造方法を説明する図である。本実施形態のセラミクスパッケージ製造方法は、内部に空洞部を有する直方体のセラミクス中間体５１を形成する中間体形成工程と、前記中間体形成工程で形成されたセラミクス中間体５１を、セラミクス中間体５１の対向する一組の面（１１ａ、１１ｂ）の間で切断面が前記空洞部を通るように切断する切断工程と、を行う。
【００２４】
図１（ａ）はセラミクス中間体５１を示す図である。セラミクス中間体５１は、一組の面（１１ａ、１１ｂ）と異なる他の一組の面（１２ａ、１２ｂ）のそれぞれに、前記空洞部を貫通する直線上にあるように孔１０が形成されている。図１（ａ）では内部の空洞部を示していない。セラミクス中間体５１に設けた孔１０は、内部空洞部と外部とを結合しグリーンセラミクス成型品の焼成中に自由に雰囲気ガスが出入りできるようにするためのものである。この孔の設置により内部空洞部内の空気が焼成時に膨張してセラミクス中間体５１の形状が変化するのを防止している。
【００２５】
図１（ｂ）はセラミクス中間体５１を切断する切断工程を説明する図である。ここで、切断面が一組の面（１１ａ、１１ｂ）に対して傾斜するように、且つ、切断面が孔１０を通るようにセラミクス中間体５１を切断する。切断工程では、切削により除去される領域（切りしろ）が孔１０を内包するような加工幅をもった切削砥石を用いてセラミクス中間体５１を切断する。このように切断することで孔１０が切断と共に除去され切断面が平滑なものとなる。
【００２６】
図１（ｃ）は切断工程後に得られるセラミクスパッケージ１０１の一方を示す図である。切断面１８は孔１０を通る面であれば良く、一組の面（１１ａ、１１ｂ）に対する角度は任意に設定できるため、セラミックパッケージ底面１１ｂ’に対して斜めの面を形成することができる。本セラミクスパッケージ製造方法は、図１（ｃ）のようにセラミックパッケージ底面１１ｂ’に対して斜めに切断された切断面１８を窓部とするセラミクスパッケージ１０１を製造することができた。
【００２７】
（実施形態２）
図２は、本実施形態のセラミクスパッケージ製造方法を説明する図である。本実施形態のセラミクスパッケージ製造方法の中間体形成工程では、複数の空洞部（不図示）が整列するセラミクス成型体５２から空洞部間を切断分離してセラミクス中間体５１を形成する分離過程を有する。
【００２８】
図２（ａ）は、セラミクス成型体５２を説明する図である。前記分離過程前に、セラミクス成型体５２の複数の空洞部を貫通する直線上にあるように孔１０を形成する孔形成過程を有する。このため、セラミクス成型体５２は、孔１０を一軸上に配列されるように３つのセラミクス中間体５１を配置している。セラミクス成型体５２は、点線部５３で切断することで、３つのセラミクス中間体５１に分離できる構造である。
【００２９】
図２（ｂ）及び（ｃ）は分離過程を説明する図である。図２（ｂ）のように、セラミクス成型体５２を切断用治具７１の窪み７２にはめ込む。切断用治具７１に設けた窪み７２はセラミクス成型体５２の切断箇所１７が水平面に対して垂直となるようにセラミクス成型体５２をはめ込むことができる形状となっている。
【００３０】
図２（ｃ）はセラミクス成型体５２を切断用治具７１の窪み７２にはめ込んだ状態を説明する図である。図２（ｃ）のようにセラミクス成型体５２を切断用治具７１の窪み７２にはめ込んだ後、実線でしめす切断ライン７３で切断すると、図１（ｃ）のセラミクスパッケージ１０１が６個同時に得られる。このように、セラミクス中間体５１を周期的に配置したセラミクス成型体５２を製造することにより切断加工を効率的に行えるため生産効率が向上する。
【００３１】
（実施形態３）
図３は、本実施形態のセラミクスパッケージ製造方法を説明する図である。図３（ａ）は本実施形態のグリーンセラミクス成型体８１を説明する図である。グリーンセラミクス成型体８１は、格子状の枠８２と、前記枠８２のうち一方の方向の前記枠８２ａに平行且つ非接触な直線上にあるように他方の方向の前記枠８２ｂに形成された溝８５と、を有する。
【００３２】
図３（ａ）は、グリーンセラミクス成型体８１の上面図と側面図を示すものである。グリーンセラミクス成型体８１は、枠８２で囲まれる空間８３が３段７列に周期的に配置され、３段に並んだ空間８３の短辺を直線状に貫くように溝８５が施してある。
【００３３】
図３（ｂ）はグリーンセラミクス成型体８１を利用してセラミクス成型体５２を形成する過程を説明する図である。この過程は、２枚のグリーンセラミクス成型体８１の溝８５を対向させて張り合わせ、その両側からシート状グリーンセラミクス成型体８０で挟み込む。セラミクス成型体５２をこの過程で形成することで、グリーンセラミクス成型体８１の空間８３が空洞部１４となり、溝８５が孔１０となる。従って、本過程で形成されたセラミクス成型体５２は、空洞部が孔１０で外部とつながるので焼成時に空洞部にある雰囲気ガスが外部と自由に出入りでき、変形することなく所望の形状のまま焼結することができる。
【００３４】
（実施形態４）
図４は、２４チャネルのアレイ状ＰＤ用セラミクスパッケージ１０２を示す図である。セラミクスパッケージ１０２は電気配線層９２と封止層９１の２領域から構成されている。電気配線層９２は、セラミクスパッケージ１０２本体を構成すると共にセラミクスパッケージ１０２内部に設置されたＰＤとセラミクスパッケージ１０２外部に設置した電極パッド（不図示）間の電気導通をとるための電気配線が内蔵された領域である。電気配線層９２は、電極パターンを形成した複数の層を積層することにより構成されている。
【００３５】
封止層９１は、ＰＤをセラミクスパッケージ１０２内部に封止し、且つ光信号を透過させるための窓材を設置するための層であり、切断面１８が底面９３に対し８度の斜度をもつように加工されている。封止層９１の切断面１８には窓材を半田封止するためのメタライズ加工が施してある。
【００３６】
セラミクスパッケージ１０２内には２４チャネルＰＤを搭載し、セラミクスパッケージ１０２内に設置したパッド９４からＰＤの各チャンネルに対しワイヤボンディングを行う。パッド９４とセラミクスパッケージ１０２外部に設置した電極ピン９５間は電気配線層を経由して電気的に導通されている。
【００３７】
図５は、セラミクスパッケージ１０２の製造方法を説明する図である。セラミクスパッケージ１０２を製造するにあたり、図５に示すように、複数のグリーンセラミクス成型体層を積層した電気配線層９２を２枚と封止層９１として図３で説明したグリーンセラミクス成型体８１を２枚用意する。図３で説明したようにグリーンセラミクス成型体８１を溝８５が対向して接するように張り合わせ、その両側を電気配線層９２で挟み込み、グリーンセラミクス成型体の積層物１１０を作る。図５は、セラミクスパッケージ１０２が上下一対となり周期的に縦３列横７列に配置した例である。
【００３８】
図６は、セラミクスパッケージ１０２の製造方法を説明する図である。図５の説明のようにして得られた積層物１１０を焼成して図６（ａ）に示すセラミクス成型体１１１を製造する。セラミクス成型体１１１は図６（ａ）の点線部で切断され７分割し棒状のセラミクス成型体（５２−１〜７）となる。このセラミクス成型体（５２−１〜７）には縦方向に３対のセラミクス中間体５１が含まれる。
【００３９】
図６（ｂ）は、図２（ｂ）及び（ｃ）で説明した切断用治具７１に棒状のセラミクス成型体５２をはめ込むことを説明する図である。図２（ｂ）及び（ｃ）で説明したように切断すると６個のセラミクスパッケージが得られる。このセラミクスパッケージに電極ピン９５を取り付け、封止層開放面にメタライズ加工を施してセラミクスパッケージ１０２が完成する。
【００４０】
図７は、セラミクスパッケージ１０２内部に２４チャネルＰＤアレイを搭載する２４チャネルＰＤアレイ素子３０１の組立図である。２４チャネルＰＤアレイ素子３０１は次のように製造する。セラミクスパッケージ１０２の内部に２４チャネルＰＤアレイ１５３を搭載し、ボンディングワイヤ１３１でセラミクスパッケージ１０２のボンディングパット９４と接続する。さらに、切断面１８に半田１５１及び窓材１５２を設置し、半田１５１を加熱溶融することにより窓材１５２をセラミックスパッケージ１０２に接着封止する。
【００４１】
図８は、２４心ファイバアレイ３０２を接続した２４チャネルＰＤアレイ素子３０１を説明する図である。２４チャネルＰＤアレイ素子３０１には、先端を８度研磨を施した２４心ファイバアレイ３０２が接続され、２４心ファイバアレイ３０２の光ファイバを介して光入力が結合される。セラミクスパッケージ１０２はパッケージ底面９３が光軸と直交し、側面９６が光軸と平行となっている。このため、２４チャネルＰＤアレイ素子３０１と２４心ファイバアレイ３０２とを接続する際、光軸と平行関係にある２４心ファイバアレイ３０２の底面３１１とセラミクスパッケージ１０２の側面９６とを平行に設置できるため、２４チャネルＰＤアレイ素子３０１を保持する治具の基準面の設定が容易である。２４チャネルＰＤアレイ素子３０１の構造とすることで、接続精度の向上と治具構造の簡易化が図れる。
【００４２】
図８の２４心ファイバアレイ３０２を接続した２４チャネルＰＤアレイ素子３０１で反射減衰量を測定したところ全チャンネルで４５ｄＢ以上が得られた。本実施形態のセラミクスパッケージ製造方法で製造されたセラミクスパッケージは反射減衰量を改善することができることを確認できた。
【符号の説明】
【００４３】
１０：孔
１１a、１１ｂ：一組の面
１１ｂ’：底面
１２ａ、１２ｂ：一組の面
１４：空洞部
１７：切断箇所
１８：切断面
５１：セラミクス中間体
５２：セラミクス成型体
５３：点線部
７１：切断用治具
７２：窪み
７３：切断ライン
８０：シート状グリーンセラミクス成型体
８１：グリーンセラミクス成型体
８２、８２ａ、８２ｂ：枠
８３：空間
８５：溝
９１：封止層
９２：電気配線層
９３：底面
９４：パッド
９５：電極ピン
９６：側面
９７：パッド
１０１、１０２：セラミクスパッケージ
１１０：積層物
１１１：セラミクス成型体
１３１：ボンディングワイヤ
１５１：半田
１５２：窓材
１５３：２４チャネルＰＤアレイ
３０１：２４チャネルＰＤアレイ素子
３０２：２４心ファイバアレイ
【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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