(57)【要約】      （修正有）【課題】基板の表面側に搭載される発光素子に対する投入電力を容易に増大でき、パッケージ内部の気密性を確実に維持できる発光素子搭載用パッケージを提供する。【解決手段】基板３と、基板の裏面５側に配設されるリードピン３０と、基板の裏面側の対向表面２１および対向裏面２２を有するセラミック板２０とを備え、基板は、表・裏面間を貫通する第１貫通穴１１を有し、セラミック板は、対向表・裏面間を貫通する第２貫通穴１２を有し、且つ第２貫通穴の内壁面と、対向表・裏面側の開口部の周辺部とに連なる導体部２３〜２５を有し、第２貫通穴における対向裏面側の開口部の周辺部に形成された導体部２４に、リードピンの軸部３１から径方向に延びた鍔部３２が接合され、第２貫通穴における対向表面側の開口部周辺に形成された導体部に導電部材１８が接合され、セラミック板は、第１貫通穴内に導電部材の一部が配置されるように基板の裏面側に接合されている。【選択図】図３
2019021759.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向する表面および裏面ならびに該表面側に発光素子の搭載部を有する基板と、該基板の裏面側に配設されるリードピンと、前記基板の裏面と対向する対向表面および該対向表面と対向する対向裏面を有するセラミック板と、を備えた発光素子搭載用パッケージであって、
上記基板は、上記表面と裏面との間を貫通する第１貫通穴を有し、
上記セラミック板は、少なくとも対向裏面に形成された導体部を有すると共に、前記対向裏面と該セラミック板との少なくとも一方には、一端が上記導体部に接続され、且つ他端が該セラミック板の外周まで延びた接続配線が形成されており、
上記セラミック板の対向裏面側に形成された上記導体部には、上記リードピンの軸部から径方向に延び、且つ該軸部の直径よりも大きな直径の鍔部を介して上記リードピンが接合されおり、
上記リードピンは、第１貫通穴を介して、上記発光素子の搭載部に追って搭載される発光素子と電気的に接続されるように、上記セラミック板が上記基板の第１貫通穴における裏面側の開口部の周辺に接合されている、
ことを特徴とする発光素子搭載用パッケージ。
【請求項２】
前記セラミック板は、前記対向表面と対向裏面との間を貫通する第２貫通穴を有し、前記導体部は、少なくとも前記第２貫通穴の上記対向裏面側における開口部の周辺部に形成されていると共に、上記セラミック板は、平面視で前記基板の第１貫通穴内に前記リードピンの軸部が配置されるように、上記基板の裏面側に接合されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の発光素子搭載用パッケージ(１)。
【請求項３】
前記導体部は、前記第２貫通穴を構成する内壁面、前記対向表面側の開口部の周辺部、および前記対向裏面側の開口部の周辺部に亘って連続して形成されており、上記第２貫通穴における対向表面側の開口部の周辺部に形成された導体部には、第２貫通穴の内径よりも大きい直径の導電部材が接合されていると共に、該導電部材の少なくとも一部は、前記基板の第１貫通穴内に配置され、且つ該第１貫通穴の内壁面とは離間している、
ことを特徴とする請求項２に記載の発光素子搭載用パッケージ。
【請求項４】
前記リードピンの鍔部の直径は、前記第２貫通穴の内径よりも大きく、且つ前記導電部材の直径は、前記第１貫通穴の内径よりも小さい、
ことを特徴とする請求項３に記載の発光素子搭載用パッケージ。
【請求項５】
前記セラミック板の対向表面において、該対向表面側における前記第２貫通穴の開口部の周辺部に形成された前記導体部は、前記基板の第１貫通穴を構成する内壁面に囲まれ、且つ該内壁面と離間していると共に、
上記基板と上記セラミック板との接合は、上記第２貫通穴の開口部の周辺部に形成された上記導体部を囲み、且つ該導体部から離間して上記対向表面に形成されたメタライズ層と、該メタライズ層の上に沿って形成されたロウ材層と、を介して成されている、
ことを特徴とする請求項３または４に記載の発光素子搭載用パッケージ。
【請求項６】
前記第２貫通穴の内壁面に形成された導体部の内側は、該導体部と同じ導体により充填されているか、あるいは、前記リードピンの鍔部と前記導電部材との間を接続する接続導体が配置されている、、
ことを特徴とする請求項３乃至５の何れか一項に記載の発光素子搭載用パッケージ。
【請求項７】
前記基板と前記発光素子の搭載部とは、別体であり、該発光素子の搭載部は、前記基板よりも熱伝導率が大きい放熱体に含まれ、該放熱体は、上記基板の表面と裏面との間を貫通して形成された第３貫通孔に挿入された姿勢で上記基板に接合されている、
ことを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載の発光素子搭載用パッケージ。
【請求項８】
前記第３貫通穴は、平面視で長方形状、正方形状、あるいは円形状であり、前記放熱体は、直方体形状、立方体形状、あるいは円柱体形状を呈し、その底面の周辺に沿って、前記基板の裏面における第３貫通穴の開口部の周辺との接合を可能とするフランジを有している、
ことを特徴とする請求項７に記載の発光素子搭載用パッケージ。
【請求項９】
前記基板と、前記セラミック板との線膨張係数の差は、５ｐｐｍ（Ｋ-1）以下である、
ことを特徴とする請求項１乃至８の何れか一項に記載の発光素子搭載用パッケージ。
【請求項１０】
対向する表面および裏面ならびに該表面側に発光素子の搭載部を有する基板と、該基板の裏面側に配設されるリードピンと、前記基板の裏面と対向する対向表面および該対向表面と対向する対向裏面を有するセラミック板と、を備えた発光素子搭載用パッケージの製造方法であって、
対向する表面と裏面との間を貫通する第１貫通穴を有する上記基板を準備する工程と、
追って上記基板の裏面と対向する対向表面と、該対向表面と対向する対向裏面と、追って分割して除去する耳部とを有するセラミック板において、該セラミック板の少なくとも対向裏面に導体部を形成し、上記耳部の外側面にメッキ用電極を形成すると共に、該セラミック板の内部および対向裏面の少なくとも一方で、且つ前記メッキ用電極と上記導体部との間に接続配線が形成されたセラミック板を準備する工程と、
上記セラミック板の対向裏面に位置する導体部に、リードピンの軸部から径方向に延び、且つ該軸部の直径よりも直径が大きい鍔部を接合して、該リードピンを上記セラミック板の対向裏面側に接合する工程と、
上記メッキ用電極に通電して、少なくとも上記リードピンの軸部と鍔部との外部に露出する表面に対し電解金属メッキを施して、金属膜を被覆するメッキ工程と、
上記リードピンが、上記第１貫通穴を介して、上記発光素子の搭載部に追って搭載される発光素子と電気的に接続されるように、上記セラミック板を上記基板の裏面側に接合する接合工程と、を含む、
ことを特徴とする発光素子搭載用パッケージの製造方法。
【請求項１１】
前記セラミック板を準備する工程において、前記対向表面と対向裏面との間を貫通する第２貫通穴を形成し、前記導体部は、少なくとも該第２貫通穴における上記対向裏面側の開口部の周辺部に形成されており、
前記接合工程において、上記セラミック板は、平面視で前記基板の第１貫通穴内に前記リードピンの軸部が配置されるように、上記基板の裏面側に接合される、
ことを特徴とする請求項１０に記載の発光素子搭載用パッケージの製造方法。
【請求項１２】
前記セラミック板を準備する工程において、前記導体部は、前記第２貫通穴を構成する内壁面、前記対向表面側の開口部の周辺部、および前記対向裏面側の開口部の周辺部に亘って連続して形成され、
更に、上記セラミック板の対向表面側における第２貫通穴の開口部の周辺部に位置する導体部の上に、該第２貫通穴の内径よりも大きい直径の導電部材を接合する工程を有し、
前記接合工程において、上記導電部材の少なくとも一部が、前記基板の第１貫通穴内に位置し、且つ該第１貫通穴の内壁面とは離間するように配置する、
ことを特徴とする請求項１１に記載の発光素子搭載用パッケージの製造方法。
【請求項１３】
前記接合工程は、前記メッキ工程の前に行われる、
ことを特徴とする請求項１０または１２に記載の発光素子搭載用パッケージの製造方法。
【請求項１４】
前記メッキ工程の後に、前記セラミック板から耳部を除去する工程を有する、
ことを特徴とする請求項１０乃至１３の何れか一項に記載の発光素子搭載用パッケージの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザーダイオードなどの発光素子を搭載するための発光素子搭載用パッケージ、およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、金属製のベースプレートと、その表面上に接合され金属製で且つ平面視が矩形枠状のフレームと、該フレームの一側壁に形成され、且つ光ファイバーの一端に装着されたホルダーを貫通させるホルダー挿入部と、前記フレームの前記一側壁に隣接し且つ対向する一対の側壁に配置され、該一対の側壁を個別に貫通する一対のセラミック基板と、該セラミック基板ごとを貫通して形成され、且つ上記フレームの内外方向に沿ったタングステンやモリブデンからなる複数の導体部と、該複数の導体部の外端側に個別に接合される複数のリードと、を備えた光通信用パッケージが開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
しかし、前記光通信用パッケージのように、前記導体部を介して発光素子に電力を投入する場合、タングステンなどからなる前記導体部の電気抵抗が高いため、前記発光素子に投入すべき電力を十分に増加させることができなかった。
更に、前記導体部を有するセラミック基板を、前記フレームの側壁に空けた矩形状の貫通孔に挿入して固着するため、該貫通孔の内寸法と上記セラミック基板の外寸法との寸法公差を厳しく管理しないと、該セラミック基板の挿入が困難となったり、あるいは、該セラミック基板と上記貫通孔との間に隙間が過度に形成され、パッケージ内部の気密性が維持できなくなる、という問題があった。
【０００４】
一方、金属製で且つ直方体状の箱形パッケージにおいて対向する一対の側面に空けた複数の貫通穴に、複数の中継端子（リードピン）を水平姿勢で個別に貫通させ、該中継端子と前記貫通穴との隙間ごとをガラス半田などで封止した半導体レーザポンプモジュールの気密パッケージ構造も提案されている（例えば、特許文献２参照）。
しかし、上記気密パッケージ構造によれば、上記箱形パッケージの側面に空けた貫通穴ごとに、挿入した中継端子の周囲にガラス半田個別に充填するための煩雑な工程が必要となり、且つ安定した気密性を保ちにくい、という問題があった。
加えて、互いに電気的に独立している複数の中継端子（リードピン）の表面に金などの金属膜を被覆する場合、前記中継端子ごとに無電解メッキを施すか、あるいは、複数の前記中継端子同士を電解メッキ時のみに互いに導通可能とすることが必要になるため、製造工数が増大する、という問題もあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−１２６８４０号公報（第１〜５頁、図１〜５）
【特許文献２】特開平０４−８８４７５号公報（第１〜５頁、図１〜８）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、背景技術で説明した問題点の少なくとも一部を解決し、追って基板の表面側に搭載される発光素子に対する投入電力を容易に増大でき、且つパッケージ内部の気密性を確実に維持できる発光素子搭載用パッケージ、および該パッケージを比較的少ない工数で得るための製造方法を提供する、ことを課題とする。
【課題を解決するための手段および発明の効果】
【０００７】
本発明は、前記課題を解決するため、リードピンを支持し且つ外部から電気的に絶縁するセラミック板を、上記第１貫通孔における一方の開口部の周辺に接合すると共に、前記セラミック板の耳部に接続配線を形成する、ことに着想して成されたものである。
即ち、本発明の発光素子搭載用パッケージ（請求項１）は、対向する表面および裏面ならびに該表面側に発光素子の搭載部を有する基板と、該基板の裏面側に配設されるリードピンと、前記基板の裏面と対向する対向表面および該対向表面と対向する対向裏面を有するセラミック板と、を備えた発光素子搭載用パッケージであって、上記基板は、上記表面と裏面との間を貫通する第１貫通穴を有し、上記セラミック板は、少なくとも対向裏面に形成された導体部を有すると共に、前記対向裏面と該セラミック板との少なくとも一方には、一端が上記導体部に接続され、且つ他端が該セラミック板の外周まで延びた接続配線が形成されており、上記セラミック板の対向裏面側に形成された上記導体部には、上記リードピンの軸部から径方向に延び、且つ該軸部の直径よりも大きな直径の鍔部を介して上記リードピンが接合されおり、上記リードピンは、第１貫通穴を介して、上記発光素子の搭載部に追って搭載される発光素子と電気的に接続されるように、上記セラミック板が上記基板の第１貫通穴における裏面側の開口部の周辺に接合されている、ことを特徴とする。
【０００８】
前記発光素子搭載用パッケージは、以下の効果（１）、（２）を有している。
（１）前記リードピンは、その径方向に延びた前記鍔部を介して、前記セラミック板における対向裏面側の第２貫通穴の開口部の周辺に面接合により固定され、且つ該セラミック板は、前記基板に設けた第１貫通穴の周辺に面接合により固定されている。そのため、上記リードピンは、上記鍔部とセラミック板の対向裏面との接合面、および、該セラミック板の対向表面と前記基板の裏面との接合面、という２つの接合面（平面）を介して前記基板に支持されるので、従来のような厳しい寸法交差の管理をすることなく、パッケージ内部の気密性を確実且つ容易に維持することができる。
（２）前記セラミック板の対向裏面と該セラミック板の内部との少なくとも一方には、一端が前記導体部に接続され、他端が該セラミック板の外周まで延びた接続配線が形成されている。そのため、例えば、製造時において、前記セラミック板に複数の導体部が形成され、該複数の導体部に対し、複数の前記リードピンを個別に接合する場合、前記導体部ごとに個別に接続された接続配線を１箇所のメッキ用電極に接続することで、各リードピンの表面に対し、個別に電気的接続を取ることなく、金などの金属膜が確実に被覆された前記パッケージとされている。
【０００９】
尚、前記基板は、その表面上に前記搭載部を囲むフレームを接合（ロウ付けなど）した形態や、追って発光素子を搭載した後に、金属板をプレス加工などにより箱形状に成形したキャップを接合して外部から封止する形態としても良い。上記フレーム（枠体）は、全体が角筒形状あるいは円筒形状を呈し、その開口部は、追って前記搭載部に発光素子が搭載された後、金属製の蓋板によって外部から封止される。
また、前記発光素子は、例えば、レーザーダイオード（ＬＤ）や発光ダイオード（ＬＥＤ）などである。
更に、前記基板、リードピン、および後述する導電部材は、例えば、コバール（Ｆｅ−２９％Ｎｉ−１７％Ｃｏ）、４２アロイ（Ｆｅ−４２％Ｎｉ）、１９４合金（Ｃｕ−２．３％Ｆｅ−０．０３％Ｐ）などからなる。
【００１０】
また、前記基板、リードピン、および後述する導電部材の表面には、例えば、所要の厚みのニッケル膜を介して、所要の厚みの金膜が順次被覆されている。
更に、前記第１貫通穴は、上記基板の互いに離れた位置に、一対が断面円形状などにして形成されている。
また、前記セラミック板は、アルミナ、窒化アルミニウム、ムライト、あるいは、ガラス−セラミックなどからなる。
加えて、前記導体部は、タングステン（以下、単にＷと記載する）やモリブデン（以下、単にＭｏと記載する）などからなる。
【００１１】
また、本発明には、前記セラミック板は、前記対向表面と対向裏面との間を貫通する第２貫通穴を有し、前記導体部は、少なくとも前記第２貫通穴の上記対向裏面側における開口部の周辺部に形成されていると共に、上記セラミック板は、平面視で前記基板の第１貫通穴内に前記リードピンの軸部が配置されるように、上記基板の裏面側に接合されている、発光素子搭載用パッケージ（請求項２）も含まれる。
これによれば、前記効果（１）、（２）をより確実に得ることが可能となる。
尚、上記第２貫通穴は、前記セラミック板に複数個が互いに並列且つ直線状に形成されている。
【００１２】
更に、本発明には、前記導体部は、前記第２貫通穴を構成する内壁面、前記対向表面側の開口部の周辺部、および前記対向裏面側の開口部の周辺部に亘って連続して形成されており、上記第２貫通穴における対向表面側の開口部の周辺部に形成された導体部には、第２貫通穴の内径よりも大きい直径の導電部材が接合されていると共に、該導電部材の少なくとも一部は、前記基板の第１貫通穴内に配置され、且つ該第１貫通穴の内壁面とは離間している、発光素子搭載用パッケージ（請求項３）も含まれる。
これによれば、以下の効果（３）を得ることが可能となる。
（３）前記基板に設けた第１貫通穴の内側に配設されており、且つ前記セラミック板の第２貫通穴の内径よりも大きい直径を有する導電部材を介して、前記基板の表面側の前記搭載部に追って搭載される発光素子と、前記リードピンとの電気的接続を、ボンディングワイヤーなどを介して取ることができる。従って、メタライズ層のみを介して、発光素子とリードピンとを電気的に接続する場合に比べて、上記発光素子に投入すべき電力の増加に伴った十分な電流を給電することが可能となる。
【００１３】
また、本発明には、前記リードピンの鍔部の直径は、前記第２貫通穴の内径よりも大きく、且つ前記導電部材の直径は、前記第１貫通穴の内径よりも小さい、発光素子搭載用パッケージ（請求項４）も含まれる。
これによれば、前記リードピンの鍔部（頭部）を、前記セラミック板の対向裏面における第２貫通穴の周辺部に形成された前記導体部に確実に接合できると共に、前記導電部材を前記基板の第１貫通穴の内壁面に接触させずに、上記セラミック板の対表裏面における第２貫通穴の周辺部に形成された前記導体部に確実に接合できる。従って、前記パッケージの構造を確実に保証することができる。
【００１４】
更に、本発明には、前記セラミック板の対向表面において、該対向表面側における前記第２貫通穴の開口部の周辺部に形成された前記導体部は、前記基板の第１貫通穴を構成する内壁面に囲まれ、且つ該内壁面と離間していると共に、上記基板と上記セラミック板との接合は、上記第２貫通穴の開口部の周辺部に形成された上記導体部を囲み、且つ該導体部から離間して上記対向表面に形成されたメタライズ層と、該メタライズ層の上に沿って形成されたロウ材層と、を介して成されている、発光素子搭載用パッケージ（請求項５）も含まれる。
【００１５】
これによれば、前記基板とセラミック板との接合は、前記第２貫通穴の開口部の周辺部に形成された前記導体部を囲み、且つ該導体部から離間して上記対向表面の周辺側に形成されたメタライズ層と、該メタライズ層の上に沿って形成されたロウ材層と、を介して成されているので、前記効果（２）を確実に得られる。
更に、併せて以下の効果（４）を奏することもできる。
（４）前記セラミック板の対向表面に形成された前記メタライズ層は、該対向表面に開口する第２貫通穴の開口部の周辺部に形成された前記導体部から離間しているので、上記セラミック板を前記基板の裏面における第１貫通穴の周辺に固定する際に、上記メタライズ層の上に沿って配設されるロウ材などが前記リードピンに不用意に接触して、短絡などの不具合を生じ難くなっている。しかも、対向表面側における第２貫通穴の開口部の周辺部に形成された前記導体部は、前記基板の第１貫通穴を構成する内壁面に囲まれ、且つ該内壁面とは離間しているので、上記導体部と基板との不具合が生じ難くされている。
尚、前記メタライズ層も、ＷまたはＭｏやなどからなる。
また、前記ロウ材層は、銀ロウ（例えば、Ａｇ−Ｃｕ合金）が例示される。
【００１６】
更に、本発明には、前記第２貫通穴の内壁面に形成された導体部の内側は、該導体部と同じ導体により充填されているか、あるいは、前記リードピンの鍔部と前記導電部材との間を接続する接続導体が配置されている、発光素子搭載用パッケージ（請求項６）も含まれる。
これによれば、前記セラミック板に形成された前記導体部に囲まれた第２貫通穴の内側（中空部）に同様の導体が充填されているか、あるいは、前記リードピンの鍔部と前記導電部材との間を接続する接続導体が配置されているので、該リードピンと導電部材との間の電気的な接続を一層良好にできる（以下、効果（５）という）。
【００１７】
また、本発明には、前記基板と前記発光素子の搭載部とは、別体であり、該発光素子の搭載部は、前記基板よりも熱伝導率が大きい放熱体に含まれ、該放熱体は、上記基板の表面と裏面との間を貫通して形成された第３貫通孔に挿入された姿勢で上記基板に接合されている、発光素子搭載用パッケージ（請求項７）も含まれる。
これによれば、発光素子の搭載部を有する前記放熱体は、前記基板よりも熱伝導率が大きく、且つ前記第３貫通穴に挿入され且つ固定されているので、追って上記搭載部に搭載された発光素子が発する熱を、上記放熱体を介して、本パッケージの外部に効果的に放熱することが可能となる（以下、効果（６）という）。
尚、前記放熱体は、銅、銀、またはアルミニウム、あるいは、これらの何れかをベースとする合金からなる。
【００１８】
更に、本発明には、前記第３貫通穴は、平面視で長方形状、正方形状、あるいは円形状であり、前記放熱体は、直方体形状、立方体形状、あるいは円柱体形状を呈し、その底面の周辺に沿って、前記基板の裏面における第３貫通穴の開口部の周辺との接合を可能とするフランジを有している、発光素子搭載用パッケージ（請求項８）も含まれる。
これによれば、前記放熱体は、本体の底面の周辺に沿って一体に有するフランジと、前記基板の裏面における第３貫通穴の開口部の周辺とを、ロウ材などを介して接合されるので、前記効果（１），（５）を確実に奏することができる。
【００１９】
加えて、本発明には、前記基板と、前記セラミック板との線膨張係数の差は、５ｐｐｍ（Ｋ-1）以下である、発光素子搭載用パッケージ（請求項９）も含まれる。
これによれば、前記セラミック板と、前記基板との線膨張係数の差は、５ｐｐｍ（Ｋ-1）以下と比較的小さいため、前記セラミック板と基板との接合部に対して加えられる熱応力が緩和されるので、前記効果（１）をより確実に得ることができる。
【００２０】
一方、本発明による発光素子搭載用パッケージの製造方法（請求項１０）は、対向する表面および裏面ならびに該表面側に発光素子の搭載部を有する基板と、該基板の裏面側に配設されるリードピンと、前記基板の裏面と対向する対向表面および該対向表面と対向する対向裏面を有するセラミック板と、を備えた発光素子搭載用パッケージの製造方法であって、対向する表面と裏面との間を貫通する第１貫通穴を有する上記基板を準備する工程と、追って上記基板の裏面と対向する対向表面と、該対向表面と対向する対向裏面と、追って分割して除去する耳部とを有するセラミック板において、該セラミック板の少なくとも対向裏面に導体部を形成し、上記耳部の外側面にメッキ用電極を形成すると共に、該セラミック板の内部および対向裏面の少なくとも一方で、且つ前記メッキ用電極と上記導体部との間に接続配線が形成されたセラミック板を準備する工程と、該セラミック板の対向裏面に位置する導体部に、リードピンの軸部から径方向に延び、且つ該軸部の直径よりも直径が大きい鍔部を接合して、該リードピンを上記セラミック板の対向裏面側に接合する工程と、上記メッキ用電極に通電して、少なくとも上記リードピンの軸部と鍔部との外部に露出する表面に対し電解金属メッキを施して、金属膜を被覆するメッキ工程と、上記リードピンが、上記第１貫通穴を介して、上記発光素子の搭載部に追って搭載される発光素子と電気的に接続されるように、上記セラミック板を上記基板の裏面側に接合する接合工程と、を含む、ことを特徴とする。
【００２１】
前記製造方法によれば、前記効果（１）乃至（６）を併有する前記パッケージを、比較的少ない工程で確実に製造することができる（以下、効果（７）という）。特に、前記セラミック板が、前記接続配線の主要部とメッキ用電極とを有する耳部を併設しているので、複数の前記リードピンや複数の導電部材の表面に対し、例えば、ニッケル膜と金膜とを確実に電解メッキにより順次被覆することができる。
尚、前記セラミック板は、前記耳部を含むグリーンシートを１次焼成した後、前記導体部や接続配線やメッキ用電極を形成してから、更に２次焼成して形成する方法、あるいは、上記グリーンシートに上記導体部や接続配線やメッキ用電極を形成した後、これらと上記グリーンシートとを同時に焼成して形成する方法によって制作される。
前記メッキ工程では、前記導体部の表面に前記リードピンをロウ付けするためのロウ材の下地となるニッケル膜が被覆される。
前記メッキ工程では、前記リードピンや導電部材の表面などに、ニッケル膜と金膜とが順次被覆される。
前記基板とセラミック板との接合や、セラミック板とリードピンあるいは後述する導電部材との接合に用いる接合材（ロウ材）は、アルミナ、ケイ酸、酸化ボロン（Ｂ2Ｏ3）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化鉛（ＰｂＯ）、カルシア（ＣａＯ）、銀（前記銀ロウを含む）、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、炭素（Ｃ）の少なくとも１つ、あるいはこれらのうち２種以上を含有している。
【００２２】
また、本発明には、前記セラミック板を準備する工程において、前記対向表面と、対向裏面との間を貫通する第２貫通穴を形成し、前記導体部は、少なくとも該第２貫通穴における上記対向裏面側の開口部の周辺部に形成されており、前記接合工程において、上記セラミック板は、平面視で前記基板の第１貫通穴内に前記リードピンの軸部が配置されるように、上記基板の裏面側に接合される、発光素子搭載用パッケージの製造方法（請求項１１）も含まれる。
これによれば、前記効果（７）を有する前記パッケージを確実に製造することができる。
【００２３】
更に、本発明には、前記セラミック板を準備する工程において、前記導体部は、前記第２貫通穴を構成する内壁面、前記対向表面側の開口部の周辺部、および前記対向裏面側の開口部の周辺部に亘って連続して形成され、更に、上記セラミック板の対向表面側における第２貫通穴の開口部の周辺部に位置する導体部の上に、該第２貫通穴の内径よりも大きい直径の導電部材を接合する工程を有し、前記接合工程において、上記導電部材の少なくとも一部が、前記基板の第１貫通穴内に位置し、且つ該第１貫通穴の内壁面とは離間するように配置する、発光素子搭載用パッケージの製造方法（請求項１２）も含まれる。
これによれば、前記効果（１）乃至（６）を併有する前記パッケージを確実に製造することができる。
尚、前述した金属膜の被覆は、対向表面側における第２貫通穴の開口部の周辺部ごとに形成された複数の前記導体部に、個別に接合される前記導電部材についても、前記と同様である。
【００２４】
また、本発明には、前記接合工程は、前記メッキ工程の前に行われる、発光素子搭載用パッケージの製造方法（請求項１３）も含まれる。
これによれば、前記基板の裏面側に前記セラミック板の対向表面側を接続した後で、前記メッキ工程が行われるので、複数のリードピンや複数の導電部材の表面に対し、一括して電解メッキを確実に行うことができる（以下、効果（８）という）。
更に、本発明には、前記メッキ工程の後に、前記セラミック板から耳部を除去する工程を有する、発光素子搭載用パッケージの製造方法（請求項１４）も含まれる。
これによれば、前記メッキ工程後に、前記セラミック板から耳部が除去されているので、例えば、複数のリードピン同士が前記接続配線およびメッキ用電極を介して、不用意に短絡する事態を確実に防止できる（以下、効果（９）という）。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明による一形態の発光素子搭載用パッケージを示す斜視図。
【図２】上記発光素子搭載用パッケージの異なる視覚による斜視図。
【図３】図１中のＸ−Ｘ線の矢視に沿った垂直断面図。
【図４】（Ａ）は上記パッケージに用いるセラミック板の対向表面側を示す斜視図、（Ｂ）は該セラミック板の対向裏面側を示す斜視図。
【図５】（Ａ）〜（Ｅ）は上記発光素子搭載用パッケージの各製造工程を示す概略図。
【図６】異なる形態のパッケージを示す前記同様の垂直断面図。
【図７】更に異なる形態のパッケージを示す前記同様の垂直断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下において、本発明を実施するための形態について説明する。
図１は、一形態の発光素子搭載用パッケージ（以下、単にパッケージと称する）１の上方からの視覚により示す斜視図、図２は、該パッケージ１の下方からの視覚により示す斜視図、図３は、図１中のＸ−Ｘ線の矢視に沿った垂直断面図である。
上記パッケージ１は、図１〜図３に示すように、全体が箱形状のパッケージ本体２と、その底面側に配設された一対のセラミック板２０と、当該セラミック板２０ごとの下側に接合され、且つ上記パッケージ本体２の底面側に上端（一端）側が位置する複数（３本）ずつのリードピン３０と、を備えている。
上記パッケージ本体２は、上下に対向する表面４および裏面５を有する平板の基板３と、該基板３の表面４側における周辺部から立設し、平面視が矩形（正方形または長方形）状を呈する内側面７および外側面８を有するフレーム（枠体）６とからなる。該フレーム６の内側面７に囲まれた上記基板３の表面４には、図示しない発光素子の搭載部を有しているか、あるいは、後述する放熱体に含まれる搭載部が位置している。
【００２７】
尚、前記基板３、フレーム６、およびリードピン３０は、例えば、コバールからなり、互いにロウ付けなどにより接合されて、前記パッケージ本体２を形成しており、該パッケージ本体２の全表面には、所要の厚みを有するニッケル膜と金膜とが順次被覆されている。また、上記基板３の表面４とフレーム６の内側面７とに囲まれた内側には、全体が直方体状のキャビティ９が形成されている。
図１，図３に示すように、前記基板３において対向する一対の辺ごとに沿って、その表面４と裏面５との間を貫通する複数（３つ）ずつの第１貫通穴１１が形成されている。該第１貫通穴１１は、平面視が円形状である。
また、上記基板３の裏面５側には、上記３つずつの第１貫通穴１１が形成されている箇所ごとに、該第１貫通穴１１を気密封止するように、左右一対の前記セラミック板２０が個別に接合（固定）されている。
【００２８】
前記セラミック板２０は、図４（Ａ），（Ｂ）に示すように、セラミック板（セラミック素板）２０ａに含まれ、その一部を構成している。該セラミック板２０ａは、例えば、アルミナからなり、前記基板３の裏面５と対向する対向表面２１と、該対向表面２１と対向する対向裏面２２とを有すると共に、仮想の切断予定面（外周）ｃｆを境界として、セラミック板２０と耳部２７とに区分されている。尚、前記基板３と、上記セラミック板２０ａ，２０との線膨張係数の差は、５ｐｐｍ（Ｋ-1）以下である。
図示のように、セラミック板２０には、対向表面２１と対向裏面２２との間を貫通し、且つ平面視が円形である３つの第２貫通穴１２が直線状に形成されている。該第２貫通穴１２ごとの内壁面と、当該第２貫通穴１２ごとの対向表面２１側および対向裏面２２側の開口部ごとの周辺部とに亘って、垂直断面がコ字形状を呈して連なる導体部２３，２４，２５が形成されている。更に、セラミック板２０の対向表面２１の周辺側には、平面視が長方形（矩形）状を呈し、上記３つの導体部２３と離間し且つこれら全体を囲むメタライズ層２６が形成されている。
【００２９】
前記耳部２７の外側面２７ａには、平面視が半円形状に凹み且つ半円弧形状を呈するメッキ用電極２９が形成されている。また、該耳部２７の対向裏面２２側には、前記メッキ用電極２９と前記３つの導体部２４ごととの間を接続する接続配線２８ａ，２８ｂ，２８ｃが形成されている。
尚、前記セラミック板２０は、前記セラミック板２０ａから切断予定面ｃｆに沿って、耳部２７を切断して除去したものである。また、前記導体部２３〜２５、メタライズ層２６、接続配線２８ａ〜２８ｃ、およびメッキ用電極２９は、ＷあるいはＭｏからなる。更に、上記セラミック板２０は、平面視におけるその外形に沿って矩形の切断予定面ｃｆが設定された複数個を、縦横に隣接して併設した形態の多数個取りのセラミック母板から切り出しても良い。
【００３０】
図２，図３に示すように、前記基板３の裏面５側には、前記３つずつの第１貫通穴１１の開口部ごとを塞ぐように、前記セラミック板２０の対向表面２１の周辺部側に位置する前記メタライズ層２６と、その上に沿って形成されたロウ材層３４とを介して、該一対のセラミック板２０が個別に接合されている。尚、前記ロウ材層３４は、例えば、銀ロウ（Ａｇ−Ｃｕ系合金）からなる。
また、上記セラミック板２０ごとの対向表面２１側に位置する３つずつの前記導体部２３ごとの上面には、全体が円柱形を呈する導電部材１８が、上記同様のロウ材層（図示せず）を介して、個別に接合されている。該導電部材１８ごとの外周面と、前記基板３の第１貫通穴１１ごとの内壁面との間は、互いに離間している。尚、上記導電部材１８も、前記同様のコバールからなる。
更に、上記セラミック板２０ごとの対向裏面２２側に位置する３つずつの前記導体部２４ごとの下面には、前記リードピン３０ごとにおける軸部３１の上端に位置し、且つ該軸部３１から径方向に延びる円盤状の鍔部（頭部）３２が、前記同様のロウ材層（図示せず）を介して、個別に接合されている。
【００３１】
図３中で示すように、前記リードピン３０の鍔部３２の直径ｄ２は、該リードピン３０の軸部３１の直径ｄ１よりも大きく、前記鍔部３２の直径ｄ２は、前記第２貫通穴１２の内径ｄ３よりも大きい。また、前記導電部材１８の直径ｄ４は、前記第１貫通穴１１の内径ｄ５よりも小さく設定されている。
また、図３中の右側で示すように、前記第２貫通穴１２の内壁面に形成された円筒形状の前記導体部２５の内側は、中空部（空間）のままでも良いが、図３中の左側で示すように、記第２貫通穴１２の内壁面に形成された導体部２５の内側には、前記導電部材１８と、前記リードピン３０の鍔部３２との間を接続する円柱形状で、且つ前記コバールからなる続導体３３を配置しても良い。あるいは、上記導体部２５の内側に、該導体部２５と同じＷなどからなる導体部（図示せず）を円柱形状にして充填しても良い。
【００３２】
更に、図１，図２に示すように、前記フレーム６における一つ側壁には、その内側面７と外側面８との間を貫通する比較的大径の透孔１０が形成されている。該透孔１０は、追って前記基板３の表面４側に搭載されるレーザーダイオードなどの発光素子が発光する光線を外部に照射したり、あるいは、上記外側面８側の開口部から突設するホルダーを介して、光ファイバー（何れも図示せず）の一端側を接続することなどに利用される。
図１〜図３に示すように、前記基板３において、上記透孔１０とは反対側のフレーム６の側壁側には、平面視が長方形状の第３貫通穴１３が、該基板３の表面４と裏面５との間を貫通して形成されている。該第３貫通穴１３には、直方体を呈する放熱体１４の本体１５が上記基板３の裏面５側から挿入されている。該放熱体１４は、その本体１５の底面の周辺に沿って、該本体１５の底面と相似形状に張り出したフランジ１６を、前記同様のロウ材層を介して、上記基板３の裏面５に接合することで、第３貫通穴１３を閉塞しつつ該基板３の裏面５側に固定されている。
尚、上記放熱体１４は、前記基板３よりも熱伝導率が大きい銅などからなる。
【００３３】
図３に示すように、前記放熱体１４の本体１５における上面で且つ搭載部１６には、追ってレーザーダイオードなどの発光素子１９が搭載される。該発光素子１９と前記複数の導電部材１８との間は、複数のボンディングワイヤー３６を介して、個別に導通可能とされる。
そして、上記発光素子１９の搭載後には、前記フレーム６の上端面に沿って、金属蓋板３７が溶接あるいはロウ付けにより接合される。その結果、上記発光素子１９を含む前記キャビティ９内は、外部から封止される。
【００３４】
以上のようなパッケージ１において、前記リードピン３０は、その径方向に延びた前記鍔部３２を介して、前記セラミック板２０の対向裏面２２側における第２貫通穴１２の開口部の周辺に面接合で固定され、且つ該セラミック板２０は、前記対向表面２１の周辺側に形成された前記メタライズ層２６を介して、前記基板３に設けた第１貫通穴１１の周辺に面接合で固定されている。そのため、上記リードピン３０は、上記鍔部３２とセラミック板２０の対向裏面２２との接合面、および、該セラミック板２０の対向表面２１と前記基板３の裏面５との接合面、という２つの接合面を介して前記基板３に支持されるので、前記キャビティ９内の気密性を確実且つ容易に維持できる。
【００３５】
更に、前記セラミック板２０の対向表面２１に形成されたメタライズ層２６は、該対向表面２１に開口する第２貫通穴１２ごとの開口部の周辺部に形成された前記導体部２３から離間しているので、該セラミック板２０を前記基板３の裏面５における第１貫通穴１１の周辺に接合する際、上記メタライズ層２６の上に沿って配設されるロウ材などが前記リードピン３０に不用意に接触して、短絡などの不具合を生じ難くされている。
また、製造時において、前記セラミック板２０に複数の第２貫通穴１２が形成され、それらの対向表面２１および対向裏面２２側の開口部の周辺部ごとに形成された複数の導体部２３，２４に、前記導電部材１８やリードピン３０を個別に接合した際に、前記導体部２４ごとに個別に接続された接続配線２８ｃを１箇所のメッキ用電極２９に接続することで、各導電部材１８や各リードピン３０の表面に対し、個別に電気的接続を取ることなく、金などの金属膜が確実に被覆されている。
【００３６】
しかも、前記セラミック板２０に形成された導体部２５に囲まれた第２貫通穴１２の内側（中空部）に、前記リードピン３０の鍔部３２と前記導電部材１８との間を接続する接続導体３３を配置した形態では、該リードピン３０と導電部材１８との間の電気的な接続を一層良好にできる。
加えて、前記発光素子１９の搭載部１６を有する前記放熱体１４は、前記基板３よりも熱伝導率が大きく、且つ前記第３貫通穴１３に挿入され且つ固定されているので、追って上記搭載部１６に搭載される発光素子１９が発する熱を、上記放熱体１４を介して、本パッケージの外部に効果的に放熱することができる。
従って、前記パッケージ１は、前記効果（１）乃至（６）を併有している。
【００３７】
以下において、前記パッケージ１の製造方法について説明する。
予め、前記基板３となる金属素板に対し、複数の第１貫通穴１１を穿孔する。
別途に、前記図４（Ａ），（Ｂ）で示したように、追って前記基板３の裏面５と対向する対向表面２１と該対向表面２１と対向する対向裏面２２との間を貫通する複数の第２貫通穴１２と、該第２貫通穴１２のない耳部２７と、を有するセラミック板２０ａにおいて、前記第２貫通穴１２の内壁面と、該第２貫通穴１２の対向表面２１および対向裏面２２における開口部の周辺部とに亘って、一体の導体部２３〜２５を形成し、上記耳部２７の外側面２７ａに１つのメッキ用電極２９を形成すると共に、該セラミック板２０ａの対向裏面２２において、前記メッキ用電極２９と上記導体部２４，２５との間に接続配線２８ａ〜２８ｃが形成されたセラミック板２０ａを常法によって製作した。
【００３８】
次いで、図５（Ａ），（Ｂ）に示すように、前記セラミック板２０ａのセラミック板２０における対向裏面２２側の導体部２４ごとに対し、鍔部３２の上面の周辺部にロウ材層３４を環状に配置したリードピン３０を個別に接合した。
次に、図５（Ｃ）に示すように、上記セラミック板２０ａのセラミック板２０における対向表面２１側の導体部２３ごとに対し、底面の周辺部にロウ材層３４を環状に配置した導電部材１８を個別に接合した。この際、第２貫通穴１２と、導電部材１８と、リードピン３０の軸部３１とは、互いに同軸心状となっていた。
尚、前記円筒形状の導体部２５の内側（中空部）に、予め、該導体部２５と同じ材料の導体を充填しておくか、または、前記接続導体３３を挿入しても良い。
【００３９】
更に、図５（Ｄ）に示すように、３つの前記導電部材１８と、３本の前記リードピン３０とを上下に接合した前記セラミック板２０ａを、予め前記フレーム６を表面４の周辺部に接合してある前記基板３の裏面５側から、上記導電部材１８ごとが第１貫通穴１１ごとの中心側に個別に位置するように挿入し、予めセラミック板２０の対向表面２１における周辺部に形成された前記メタライズ層２６の上に沿って配置されたロウ材層３４を介して、上記番３の裏面５側に接合した。
かかる状態で、上記セラミック板２０ａの耳部２７における前記メッキ用電極２９に電極棒（図示せず）を接触させ、図示しない電解ニッケル浴と電解金浴とに順次浸漬すると共に、上記電極棒と図示しない対電極とに対して通電することにより、電解ニッケルメッキと電解金メッキとを順次施した。
【００４０】
その結果、図５（Ｄ）中の一点鎖線部分Ｙの部分拡大図で例示するように、前記リードピン３０の軸部３１や鍔部３２で外部に露出する表面と、前記導電部材１８において外部に露出する表面と対し、所要の厚みずつのニッケル膜３８および金膜３９を被覆することができた。この際、前記基板３やフレーム６にも電極棒（図示せず）を接触させて、パッケージ本体２の表面にも所要の厚みずつのニッケル膜３８および金膜３９を被覆することとしても良い。
そして、図５（Ｅ）に示すように、前記セラミック板２０ａごとの切断予定面ｃｆに沿って、図示しないカッターを挿入するか、あるいはレーザーを照射するか、予め、前記切断予定面ｃｆに沿って形成したブレーク溝（図示せず）に沿ってブレークすることにより、該セラミック板２０ａから前記耳部２７を除去し、且つセラミック板２０のみを残留させた。その結果、前記図１〜図３で示した前記パッケージ１を得ることができた。
【００４１】
以上のようなパッケージ１の製造方法によれば、前記効果（７）〜（９）が得られると共に、前記パッケージ１の前記効果（１）を得るための原因ともなっている。
【００４２】
本発明は、前述した形態に限定されるものではない。
例えば、前記基板３、フレーム６、導電部材１８、リードピン３０、および蓋板３７は、４２アロイ、あるいは１９４合金からなるものとしても良い。
また、前記セラミック板２０，２０ａは、窒化アルミニウム、ムライト、あるいはガラス−セラミックの何れか１つからなるものとしても良い。
更に、前記発光素子は、発光ダイオードなどとしても良い。
また、前記フレーム６の透孔１０における外側面８側には、前記透孔１０の内径と同じ内径を有する円筒形の光ファイバー保持用のホルダーを突設しても良い。
更に、前記第３貫通穴は、平面視で円形、楕円形、あるいは長円形とし、且つ前記放熱体２０の本体も平面視で前記円形などと相似形の形態としても良い。
加えて、前記リードピン３０の鍔部３２は、平面視で楕円形状、長円形状、あるいは矩形状を呈する形態としても良い。
【００４３】
また、前記パッケージ１は、フレーム６を有していたが、該フレーム６のない前記基板３からなるパッケージとしても良い。かかる形態の場合、前記金属蓋板３７に替えて、上面と側面とを併有し、且つ底面が開口する筒形状のキャップを基板３の表面４における周辺部に接合（固定）することで気密封止が可能となる。
【００４４】
更に、前記パッケージ１は、導電部材１８を有していたが、図６に示すように、該導電部材１８がなく、且つリードピン３０ａの前記軸部３１が、前記基板３の第１貫通穴１１とセラミック板２０ｂの第２貫通穴１２とを連続して貫通するように配置したパッケージ１ａとしても良い。
尚、上記セラミック板２０ｂは、前記セラミック板２０ａと同様のセラミック板から前記同様の耳部２７を除去したものである。
上記形態の場合、予め、軸部３１が、前記鍔部３２の上方と下方との双方に延びる形態のリードピン３０ａを用意し、該リードピン３０ａの鍔部３２を介してセラミック板２０ｂの対向裏面２２側における第２貫通穴１２の開口部の周辺部に位置する導体部２４に接合（固定）される。尚、上記セラミック板２０ｂのように、前記導体部２３，２５を省略しても良い。本形態のパッケージ１ａによれば、リードピン３０ａと、基板３の表面４側に追って搭載される発光素子１９との電気的接続を、ボンディングワイヤー３６などを介して、直接取ることができるので、上記発光素子１９に投入すべき電力の増加に伴った十分な電瑠を給電することが可能となる。
【００４５】
また、前記パッケージ１では、セラミック板２０，２０ａは、第２貫通穴１２を有していたが、図７に示すように、第２貫通穴１２を欠き、且つ前記対向表面２１に位置する導体部（パッド）２３と対向裏面２２に位置する導体部２４との間を、該セラミック板２０ｃの内部に形成した内層配線４０と複数のビア導体４１とを介して、電気的に接続した形態のパッケージ１ｂとしても良い。尚、上記セラミック板２０ｃも、前記セラミック板２０ａと同様のセラミック板から前記同様の耳部２７を除去したものである。
上記パッケージ１ｂによれば、上記内層配線４０およびビア導体４１の配置により、平面視でセラミック板２０ｃの対向表面２１に形成した導体部２３の位置と、対向裏面２２に形成した導体部２４の位置とをずらして配置できるので、該導体部２４に接合するリードピン３０の位置を自由に設定することがてきる。
【００４６】
更に、前述した形態では、前記接続配線２８ａ〜２８ｃをセラミック板２０，２０ａの対向裏面２２に形成したが、該接続配線２８ａ〜２８ｃをセラミック板２０，２０ａ〜２０ｃの内部に形成した形態としても良い。例えば、複数のセラミック層を積層してなるセラミック板２０，２０ａ〜２０ｃの層間に接続配線２８ａ〜２８ｃを形成し、これらを介して、前記メッキ用電極２９と、導体部２３，２４，２５の何れかとの間を電気的に接続することが可能となる。
【００４７】
また、前記実施の形態では、セラミック板２０は、板形状としたが、該セラミック板は、少なくとも前記基板３と平面で接合できる板状部を有する構成であれば良い。例えば、セラミック板２０の対向表面２１から立設し、該対向表面２１側の開口部を囲むように形成された筒状部を有するセラミック板としても良い。かかる形態によれば、前記筒状部を基板３に形成された第１貫通穴１１内に挿入し、且つ、該セラミック板と基板３とを面で接合することにより、本パッケージ内部の気密性を確保できると共に、第１貫通穴１１を構成する内壁面と、該第１貫通穴１１を貫通するリードピン３０、あるいは前記導電部材１８との不用意な接触による短絡を防ぐこともできる。
【００４８】
加えて、前記実施の形態において、セラミック板２０と基板３との線膨張係数の差を５ｐｐｍ（Ｋ-1）以下としたが、セラミック板２０と基板３との接合箇所において、気密封止性が確保される限りにおいては、これに限るものではない。例えば、セラミック板２０と基板３との面での接合における最大直線長さが５ｍｍ以下である場合には、上記線膨張係数の差が５ｐｐｍ（Ｋ-1）よりも大きくても、気密性を確保した接合が可能となる。更に、セラミック板２０と基板３との面での接合を行う際に、両者の間に応力を緩和する部材を介在させる場合において、上記線膨張係数の差を５ｐｐｍ（Ｋ-1）よりも大きくしても、気密性を確保した接合が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明によれば、追って基板の表面側に搭載される発光素子に対する投入電力を容易に増大でき、且つパッケージ内部の気密性を確実に維持できる発光素子搭載用パッケージ、および該パッケージを比較的少ない工数で得るための製造方法を確実に提供できる。
【符号の説明】
【００５０】
１，１ａ，１ｂ……………………発光素子搭載用パッケージ
３……………………………………基板
４……………………………………表面
５……………………………………裏面
１１…………………………………第１貫通穴
１２…………………………………第２貫通穴
１３…………………………………第３貫通穴
１４…………………………………放熱体
１６…………………………………搭載面／上面
１７…………………………………フランジ
１８…………………………………導電部材
１９…………………………………発光素子
２０，２０ａ，２０ｂ，２０ｃ…セラミック板
２１…………………………………対向表面
２２…………………………………対向裏面
２３〜２５…………………………導体部
２６…………………………………メタライズ層
２７…………………………………耳部
２８ａ〜２８ｃ……………………接続配線
２９…………………………………メッキ用電極
３０，３０ａ………………………リードピン
３１…………………………………軸部
３２…………………………………鍔部／頭部
３３…………………………………接続導体
３４…………………………………ロウ材層
３８，３９…………………………金属膜
ｄ１〜ｄ５…………………………直径／内径
ｃｆ…………………………………切断予定面（外周）
【図１】
2019021759.tif 000003
【図２】
2019021759.tif 000004
【図３】
2019021759.tif 000005
【図４】
2019021759.tif 000006
【図５】
2019021759.tif 000007
【図６】
2019021759.tif 000008
【図７】
2019021759.tif 000009