(57)【要約】【課題】透光性部材表面の付着物が少なく、透光性部材を介して光信号を支障なく伝送することができ、内部を気密保持できる光素子用窓部材ならびに光素子収納用パッケージおよび光モジュールを提供すること。【解決手段】光素子用窓部材４は、透光性部材４ａの外周部の全周に銀−銅−チタン合金から成る金属層４ｂが被着され、金属層４ｂが半田４ｃを介して光素子収納用パッケージの光透過窓14部に接合される。金属層４ｂを低温で被着でき、高温処理に伴う飛散物を少なくできるので、透光性部材表面の付着物を少なくできる。また、低温半田で接合するので、透光性部材に生じる熱応力を小さくできる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光素子収納用パッケージの光透過窓部に取着される光素子用窓部材であって、透光性部材の外周部の全周に銀−銅−チタン合金から成る金属層が被着され、該金属層が半田を介して前記光透過窓部に接合されている光素子用窓部材。
【請求項２】
前記透光性部材はサファイアから成ることを特徴とする請求項１記載の光素子用窓部材。
【請求項３】
内部に光素子を載置する載置部を有する容器と、該容器に接合され内部を気密に封止するための蓋体と、前記光素子に対向するようにして前記容器または前記蓋体に設けられ、鉄−ニッケル−コバルト合金から成る光透過窓部と、該光透過窓部に接合された請求項１または請求項２記載の光素子用窓部材とを備えることを特徴とする光素子収納用パッケージ。
【請求項４】
内部に光素子を載置する載置部を有する容器と、該容器の開口部に接合される鉄−ニッケル−コバルト合金から成る環状部材に、請求項１または請求項２記載の光素子用窓部材が接合された蓋体とを備えていることを特徴とする光素子収納用パッケージ。
【請求項５】
前記容器は上側主面に光素子を載置する載置部を有する底板と、該底板の前記上側主面の外周部に前記載置部を囲繞するように設けられ、側部に貫通孔が形成された側壁と、前記貫通孔に嵌着され、透光性部材を保持する筒状の鉄−ニッケル−コバルト合金製の保持部材とから成り、該保持部材に請求項１または請求項２記載の光素子用窓部材が接合されていることを特徴とする請求項３記載の光素子収納用パッケージ。
【請求項６】
請求項３乃至請求項５のいずれかに記載の光素子収納用パッケージと、前記容器の前記載置部に前記透光性部材と光学的に結合するように載置固定された光素子と、前記容器に接合された蓋体とを備えて成ることを特徴とする光モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光素子から発する光信号を透過する光素子用窓部材および光素子を収納するための光素子収納用パッケージおよび光モジュールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、高速光通信等に使用される光モジュール、および光モジュールに用いられる光素子収納用パッケージには、光素子と光ファイバとの間で光信号を授受する箇所に貫通孔が形成されるとともに、この貫通孔を塞ぐようにしてガラスやサファイアから成る板状の透光性部材がロウ付けや半田付けによって接合されている。この透光性部材の一主面の外周部には、モリブデン（Ｍｏ）−マンガン（Ｍｎ）等のメタライズ層にニッケル（Ｎｉ）メッキ層や金（Ａｕ）メッキ層が被着された金属層が設けられており、この金属層がロウ付けや半田付けされることによって、透光性部材が光モジュール、および光モジュールに用いられる光素子収納用パッケージに取り付けられている（例えば、下記の特許文献１参照）。
【０００３】
また、透光性部材の一主面の外周部にチタン（Ｔｉ）リングを挟んで、鉄−コバルト−ニッケル合金等の金属リングを銀（Ａｇ）ロウ付けにより接合し、そしてこの金属リングと光モジュールとを低融点ロウ材を介して接合した光素子収納用パッケージおよび光モジュールが知られている（例えば、下記の特許文献２参照）。
【特許文献１】特開2003−338656号公報
【特許文献２】特開平６−318647号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に示される上記従来の光素子収納用パッケージおよび光モジュールにおいては、透光性部材にＭｏ−Ｍｎから成るメタライズ層を被着する場合、Ｍｏ，Ｍｎの金属粉末と有機溶剤とを混合して成る金属ペーストを予め作製しておき、この金属ペーストを透光性部材の一主面の外周部に印刷塗布し約1300℃の高温炉内で焼成することによってメタライズ層が形成されるのであるが、焼成時に透光性部材や金属ペースト等に含まれる成分、特にガラス成分が飛散し、その後、透光性部材や金属ペースト等に含まれる成分が透光性部材の光信号が透過する箇所に再付着してしまい、透光性部材の光透過性を低下させてしまう場合があった。Ｍｏ−Ｍｎから成るメタライズ層は還元雰囲気炉にて焼成するために、焼成時に炉内で対流が生じ易く、透光性部材や金属ペースト等に含まれる成分の透光性部材への再付着が生じ易い。その結果、光信号の伝送に支障を生じるという問題点が発生していた。
【０００５】
また、特許文献２に示される上記従来の光素子収納用パッケージおよび光モジュールにおいては、透光性部材の一主面の外周部にＴｉリングを挟んで金属リングをＡｇロウ付けにより接合するため、約800〜900℃の高温でＡｇロウ材を溶融させて透光性部材と金属リングとを接合するが、その後の冷却時に、透光性部材に金属リングとの熱膨張係数差による大きな熱応力が生じてしまい、この熱応力によって透光性部材にクラック等の破損が生じ易くなっていた。
【０００６】
透光性部材にクラック等の破損が生じると、破損した箇所で光透過性が低下して、光信号の伝送に支障を生じるとともに、光素子収納用パッケージおよび光モジュールの内部の気密を保持できなくなるという問題点が発生してしまう。
【０００７】
本発明は上記問題点に鑑み案出されたもので、その目的は、透光性部材を介して光信号を支障なく伝送することができ、内部を気密保持できる光素子用窓部材ならびに光素子収納用パッケージおよび光モジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の光素子用窓部材は、光素子収納用パッケージの光透過窓部に取着される光素子用窓部材であって、透光性部材の外周部の全周に銀−銅−チタン合金から成る金属層が被着され、該金属層が半田を介して前記光透過窓部に接合されていることを特徴とする。
【０００９】
本発明の光素子用窓部材において、好ましくは、前記透光性部材はサファイアから成ることを特徴とする。
【００１０】
本発明の光素子収納用パッケージは、内部に光素子を載置する載置部を有する容器と、該容器に接合され内部を気密に封止するための蓋体と、前記光素子に対向するようにして前記容器または前記蓋体に設けられ、鉄−ニッケル−コバルト合金から成る前記光透過窓部と、該光透過窓部に接合された上記構成の光素子用窓部材とを備えることを特徴とする。
【００１１】
本発明の光素子収納用パッケージにおいて、好ましくは、内部に光素子を載置する載置部を有する容器と、該容器の開口部に接合される鉄−ニッケル−コバルト合金から成る環状部材に、請求項１または請求項２記載の光素子用窓部材が接合された蓋体とを備えていることを特徴とする。
【００１２】
本発明の光素子収納用パッケージにおいて、好ましくは、前記容器は上側主面に光素子を載置する載置部を有する底板と、該底板の前記上側主面の外周部に前記載置部を囲繞するように設けられ、側部に貫通孔が形成された側壁と、前記貫通孔に嵌着され、透光性部材を保持する筒状の鉄−ニッケル−コバルト合金製の保持部材とから成り、該保持部材に上記構成の光素子用窓部材が接合されていることを特徴とする。
【００１３】
本発明の光モジュールは、上記構成の光素子収納用パッケージと、前記容器の前記載置部に前記透光性部材と光学的に結合するように載置固定された光素子と、前記容器に接合された蓋体とを備えて成ることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の光素子用窓部材は、透光性部材の外周部の全周に銀−銅−チタン合金から成る金属層が被着され、この金属層が半田を介して光透過窓部に接合されていることから、銀−銅−チタン合金から成る金属層の被着時の焼成を約800〜900℃で行なうことができ、従来のＭｏ−Ｍｎから成るメタライズ層を被着するときの焼成温度約1300℃よりも低温で焼成できる。焼成温度を約800〜900℃とできることにより、焼成時に焼成炉内で透光性部材や金属ペースト等に含まれる成分、特にガラス成分が飛散し難くなる。
【００１５】
また、透光性部材と光素子収納用パッケージの光透過窓部とが半田を介して接合されていることにより、接合後に透光性部材に作用する熱応力を低減させ、透光性部材にクラック等の破損が生じるのを防止することができる。
【００１６】
従って、透光性部材を介して光信号を支障なく伝送することができ、内部を気密保持できる光素子用窓部材を提供することができる。
【００１７】
本発明の光素子用窓部材において、好ましくは、前記透光性部材がサファイアから成る場合、サファイアは抗折強度が高いので、透光性部材に熱応力が作用した際においてもクラック等の破損が生じ難いものとなる。
【００１８】
本発明の光素子収納用パッケージは、内部に光素子を載置する載置部を有する容器と、この容器に接合され内部を気密に封止するための蓋体と、光素子に対向するようにして容器または蓋体に設けられ、鉄−ニッケル−コバルト合金から成る光透過窓部と、この光透過窓部に接合された上記構成の光素子用窓部材とを備えることから、接合時の容器または蓋体の熱膨張が小さく抑えられて透光性部材の熱膨張と近似し、接合後に透光性部材に作用する熱応力を低減させることができる。したがって、熱応力によって透光性部材が破損し難く、光信号を支障なく伝送することができ、内部を気密保持できる光素子収納用パッケージを提供することができる。
【００１９】
また、本発明の光素子収納用パッケージは、内部に光素子を載置する載置部を有する容器と、この容器の開口部に接合される鉄−ニッケル−コバルト合金から成る環状部材に、上記構成の光素子用窓部材が接合された蓋体とを備えていることから、光素子用窓部材と環状部材とを400℃以下で半田接合する際に環状部材の熱膨張を小さいものとでき、接合後に光素子用窓部材に生じる熱応力を小さく抑えることができる。したがって、熱応力によって透光性部材が破損し難く、光信号を支障なく伝送することができ、内部を気密保持できる光素子収納用パッケージを提供することができる。
【００２０】
本発明の光素子収納用パッケージにおいて、好ましくは、容器は上側主面に光素子を載置する載置部を有する底板と、この底板の上側主面の外周部に載置部を囲繞するように設けられ、側部に貫通孔が形成された側壁と、貫通孔に嵌着され、透光性部材を保持する筒状の鉄−ニッケル−コバルト合金製の保持部材とから成り、この保持部材に上記構成の光素子用窓部材が接合されている場合、光信号の伝送が良好で内部の気密信頼性が高い光素子収納用パッケージを提供することができる。
【００２１】
本発明の光モジュールは、上記構成の光素子収納用パッケージと、容器の載置部に透光性部材と光学的に結合するように載置固定された光素子と、容器に接合された蓋体とを備えて成ることから、上記本発明の光素子収納用パッケージを用いた信頼性の高い光モジュールとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明の光素子用窓部材ならびに光素子収納用パッケージ（以下、単にパッケージともいう）および光モジュールについて以下に詳細に説明する。本発明の光素子収納用パッケージおよび光モジュールを図１，図２および図３に示す。図１（ａ）は本発明の光素子収納用パッケージおよび光モジュールの実施の形態の一例を示す断面図、（ｂ）は図１（ａ）に示す光素子収納用パッケージおよび光モジュールの平面図である。図２は本発明の光素子収納用パッケージおよび光モジュールの実施の形態の他の例を示す断面図である。図３は本発明の光素子収納用パッケージおよび光モジュールの実施の形態のさらに他の例を示す断面図である。
【００２３】
本発明の光素子用窓部材４は、透光性部材４ａの外周部の全周に銀−銅−チタン合金から成る金属層４ｂが被着され、金属層４ｂが半田４ｃを介して光素子収納用パッケージの光透過窓14の周囲に接合されるものである。
【００２４】
本発明の光素子収納用パッケージは、内部に光素子８を載置する載置部１ａを有する金属またはセラミックスから成る容器10と、容器10に接合され内部を気密に封止するための蓋体３と、光素子８に対向するようにして容器10または蓋体３に設けられた光透過窓14部に接合された透光性部材４とを備え、光透過窓14の透光性部材４との接合部が鉄−ニッケル−コバルト合金から成り、光透過窓14部に上記構成の光素子用窓部材４が接合されているものである。
【００２５】
本発明の光モジュールは、上記構成の光素子収納用パッケージと、容器10の載置部１ａに透光性部材４ａと光学的に結合するように載置固定された光素子８と、容器10に接合された蓋体とを備えて成るものである。
【００２６】
以下、図１に示す形態を本発明の第１の実施の形態、図２に示す形態を本発明の第２の実施の形態、図３に示す形態を本発明の第３の実施の形態として本発明の光素子用窓部材４ならびに光素子収納用パッケージおよび光モジュールの各実施形態の例を説明する。なお、以下は一例であって、この他にも種々の形態とすることは可能である。
【００２７】
まず本発明の第１の実施の形態のパッケージについて説明する。本発明の第１の実施の形態のパッケージにおいて、図１に示すように、本発明の光素子用窓部材４は、透光性部材４ａの外周部に全周にわたって銀−銅−チタン合金から成る金属層４ｂが被着され、金属層４ｂが半田４ｃを介して光透過窓14の周囲の部材に接合される。この光素子用窓部材４が光透過窓14の周囲の環状部材３ａに接合されることによって光素子用窓部材４と環状部材３ａとで成る蓋体３が構成されている。第１の実施の形態のパッケージは、この蓋体３を内部に光素子８を載置する載置部１ａを有する金属またはセラミックスから成る容器10の内部を気密に封止するための蓋体３として用い、光素子用窓部材４が光素子８に対向するようにして接合される形態のパッケージである。
【００２８】
ここで、容器10は上側主面に光素子８を載置する載置部１ａを有する底板１と、底板１の上側主面の外周部に載置部１ａを囲繞するように設けられた側壁２とから成る。底板１と側壁２によって、光素子８を収納する収納部10ａを形成する。底板１と側壁２は一体に作製されてもよいし、別々に作製された後に接合されてもよい。
【００２９】
容器10は、鉄（Ｆｅ）−ニッケル（Ｎｉ）−コバルト（Ｃｏ）合金，ステンレス鋼（ＳＵＳ），銅（Ｃｕ）−タングステン（Ｗ）合金，Ｃｕ−モリブデン（Ｍｏ）合金等の金属、またはアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）質セラミックス，窒化アルミニウム（ＡｌＮ）質セラミックス，ムライト（３Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２）質セラミックス等のセラミックスから成る。金属から成る場合、そのインゴットに圧延加工や打ち抜き加工，切削加工等の従来周知の金属加工法を施すことによって所定形状に作製される。
【００３０】
また、容器10が例えばＡｌ２Ｏ３質セラミックスから成る場合以下のようにして作製される。Ａｌ２Ｏ３，酸化珪素（ＳｉＯ２），酸化カルシウム（ＣａＯ），酸化マグネシウム（ＭｇＯ）等の原料粉末に適当な有機バインダや可塑剤，分散剤，溶剤等を添加混合して泥漿状となす。
【００３１】
これを従来周知のドクターブレード法でシート状となすことによって複数枚のセラミックグリーンシートを得る。
【００３２】
しかる後、これらのセラミックグリーンシートに適当な打ち抜き加工を施し積層し、還元雰囲気中で約1600℃の温度で焼成することによって作製される。
【００３３】
底板１の上側主面には、半導体レーザー（ＬＤ），フォトダイオード（ＰＤ）等の光素子８が載置される載置部１ａが形成されており、載置部１ａには光素子８の発光面または受光面が光素子用窓部材４に対向するようにして載置固定される。光素子８は１個だけ載置されてもよいし、複数個載置されていてもよい。光素子８が１個だけ載置される場合、複数箇所の光入出力部が設けられている光素子８が１個載置されている形態であってもよい。
【００３４】
ここで、蓋体３は、光素子用窓部材４と光素子用窓部材４の外周部に全周にわたって接合された環状部材３ａとから成り、光素子用窓部材４と成る透光性部材４ａの環状部材３ａが接合される箇所に金属層４ｂが被着され、金属層４ｂと環状部材３ａとが融点400℃以下の半田４ｃを介して接合され、光素子用窓部材４が光透過窓14として機能する環状部材３ａの貫通孔３ｂを塞ぐようにして取り付けられている。
【００３５】
環状部材３ａは、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金から成り、中央部に光素子用窓部材４を介して光信号を透過させるための円形や四角形等の貫通孔３ｂが設けられた円板や四角板から成る環状の部材である。この環状部材３ａは、環状部材３ａと成るインゴットに圧延加工や打ち抜き加工，切削加工等の従来周知の金属加工法を施すことによって所定形状に作製される。
【００３６】
Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金の熱膨張係数は400〜500℃の間で急激に上昇することが知られている。環状部材３ａがＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金から成ることにより、光素子用窓部材４の金属層４ｂとＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金製の環状部材３ａとが融点400℃以下の半田４ｃを介して接合される場合、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金製の環状部材３ａの熱膨張係数を小さく抑えることができる。接合時の環状部材３ａの熱膨張が小さく抑えられるので、光素子用窓部材４の熱膨張と近いものになり、接合後に光素子用窓部材４に作用する熱応力を低減させることができる。従って、光素子用窓部材４にクラック等の破損が生じることのない蓋体３を提供することができる。
【００３７】
透光性部材４ａは、ガラスやサファイア等から成る円板状，四角板状等の板状や球状，半球状，レンズ状のものである。
【００３８】
図１においては、透光性部材４ａは図１（ｂ）に示すように四角板状から成り、環状部材３ａは四角形の貫通孔３ｂが設けられた四角板状のものを示す。
【００３９】
透光性部材４ａの一主面（図１（ａ）においては下面）の外周部には全周にわたってＡｇ−Ｃｕ−チタン（Ｔｉ）合金から成る金属層４ｂが被着され、金属層４ｂと環状部材３ａとを融点400℃以下の半田４ｃを介して接合することによって、光素子用窓部材４とされ、環状部材３ａに気密に接合される。
【００４０】
金属層４ｂは活性金属としてＴｉが含有されており、活性金属メタライズ法によって透光性部材４ａに被着形成される。Ａｇ−Ｃｕ−Ｔｉ合金から成る金属層４ｂのメタライズペーストは、Ａｇ粉末とＣｕ粉末と水素化チタン（ＴｉＨ２）粉末をエチルセルロースを溶解したテルピネオールやブチルカルビトール等の溶剤と混合して成り、このメタライズペーストを透光性部材４ａの所定の箇所にスクリーン印刷法等を用いて印刷塗布した後、真空雰囲気中、約800〜900℃で焼成することで金属層４ｂが形成される。
【００４１】
透光性部材４ａに金属層４ｂを被着するときの焼成温度は約800〜900℃であり、従来のＭｏ−Ｍｎから成るメタライズ層を被着するときの焼成温度約1300℃よりも低温である。焼成温度を約800〜900℃とすることができることにより、焼成時に焼成炉内で透光性部材４ａや金属ペースト等に含まれる成分、特にガラス成分が飛散し難くなる。また、金属層４ｂは真空炉にて焼成されるため、焼成時の高温炉中での対流が少なく、飛散成分が気中に漂って透光性部材４ａの光信号が透過する箇所に再付着することがない。その結果、透光性部材４ａの光透過性を良好なものとすることができ、光信号を遮ることなく正確に伝送することができる。
【００４２】
また、融点400℃以下の半田４ｃとしては、例えば、Ａｕが80質量％と錫（Ｓｎ）が20質量％とから成るＡｕ−Ｓｎ半田（融点が280℃），Ａｕが88質量％とゲルマニウム（Ｇｅ）が12質量％とから成るＡｕ−Ｇｅ半田，Ｓｎ−Ａｇ系半田，Ｓｎ−アンチモン（Ｓｂ）系半田，Ｓｎ−ビスマス（Ｂｉ）系半田，Ｓｎ−鉛（Ｐｂ）系半田等の半田が挙げられる。
【００４３】
好ましくは、半田４ｃが比較的融点の高いＡｕ−Ｓｎ半田またはＡｕ−Ｇｅ半田から成るのが良く、光素子８の作動時に光素子８から発生した熱やパッケージ周囲の温度上昇等でパッケージが温度上昇した場合においても、半田４ｃが軟化して、気密接合が破れないようにすることができる。
【００４４】
そして、環状部材３ａと透光性部材４ａとが金属層４ｂと融点400℃以下の半田４ｃとを介することによって接合されて成る蓋体３は、環状部材３ａが容器10の上面にシーム溶接法等の溶接法やロウ材や半田等を用いたロウ付け接合法によって気密に接合され光素子８が収納された収納部10ａ内部を気密に封止することができる。
【００４５】
その結果、パッケージの内部に収納する光素子８を気密に収納でき、光素子８を長期にわたり正常かつ安定に作動させ得るとともに、透光性部材４ａの光透過性が良好で光信号を正確に伝送させ得るパッケージとすることができる。
【００４６】
好ましくは、光素子用窓部材３において、透光性部材４ａがサファイアから成るのがよい。サファイアはガラス等の他の透光性材料に比べ抗折強度が高く、透光性部材４ａに熱応力等が作用した際においてもクラック等の破損が生じ難いものとできる。また、サファイアは、単結晶を成長させて形成されるため、透光性部材４ａの内部に気泡等が巻き込まれることがなく、透光性部材４ａの光透過性を良好なものとすることができる。従って、透光性部材４ａの光信号伝送特性を向上することができ、内部の気密保持信頼性も向上できる光素子用窓部材３を提供することができる。
【００４７】
また、光素子収納用窓部材４に環状部材３ａを接合した蓋体３が容器10の開口部10ｂに接合され、透光性部材４ａや金属ペースト等に含まれる成分が透光性部材４ａに再付着し難く、透光性部材４ａの光透過性を阻害することが透光性部材４ａの全箇所で生じ難いので、光透過性が良好で光信号を正確に伝送させることができるパッケージとなる。即ち、複数個の光素子８に対して光信号を入出力する場合、透光性部材４ａの表面に小さな再付着が１箇所あるだけでも、複数個の光素子８のうちの１個に対し、光信号の入出力ができなくなる場合があり、再付着による影響が大きくなるが、このような構成の蓋体３では、複数個の光素子８を載置する場合の作動信頼性を向上することができる。
【００４８】
また、透光性部材４ａに複数の光信号を透過させるために、透光性部材４ａの光信号透過面を面積の大きいものとする必要があるが、このような構成の蓋体３においては、透光性部材４ａが大きなものになっても、透光性部材４ａに環状部材３ａを接合する際の環状部材３ａとの熱膨張差が小さく、透光性部材４ａに作用する熱応力を軽減することができ、透光性部材４ａにクラック等の破損が生じ難い。この結果、透光性部材４ａの光透過性が良好で光信号を正確に伝送することができるとともにパッケージ内部の気密性を保持するパッケージとすることができる。
【００４９】
従ってこの構成により、載置部１ａに複数個の光素子８を載置し、複数個の光素子８から発せられる光信号をそれぞれ外部に正確に伝送することができ、複数個の光素子８から発せられる光信号をそれぞれ入出力するのに適したパッケージとなる。
【００５０】
好ましくは、蓋体３の環状部材３ａはシーム溶接法等の溶接法によって容器10の上面に接合されるのがよい。この構成により、蓋体３の環状部材３ａを容器10に接合する際に、環状部材３ａと透光性部材４ａとを気密に接合している半田４ｃ部に熱を加わり難くして、半田４ｃが軟化するのを防止することができる。そして、半田４ｃ部における気密信頼性を保持することができる。また、溶接法により、光素子用窓部材３を容器10に接合する作業の作業性を向上することもできる。また、環状部材３ａがＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金から成ることから、環状部材３ａの熱伝導率が適度で溶接時に加える熱が直ちに拡散され難く、溶接部のみを局部的に加熱しやすいので、容器10との溶接接合性を良好なものとすることができる。
【００５１】
また、環状部材３ａの光素子用窓部材４との接合面を全体的に傾斜面としたり、容器10の上面を全体的に傾斜面としたりして、光素子用窓部材４の表面が光信号の光軸に対して直角に交わらないように光素子用窓部材４を傾斜させて接合してもよい。
【００５２】
この場合、光素子用窓部材４の表面での光の反射、特に正反射（光の入射面への垂直入射による反射）を防ぐことにより生じる通信ノイズを抑制することができる。
【００５３】
このとき、光素子用窓部材４の中心軸と光素子８の光軸とのなす角度は１〜10°が好ましい。
【００５４】
１°未満では、光素子８がＬＤである場合、光素子８からの光が光素子用窓部材４表面で正反射し、その反射光が光素子８に戻って、反射光により、光素子８の発振周波数がずれる等の光素子８の誤作動を招く場合がある。
【００５５】
また光素子８がＰＤである場合、外部からの光信号が光素子用窓部材４表面で正反射し、その反射光が光信号の入射先に戻って、通信ノイズが発生する原因となる。
【００５６】
10°を超えると、光素子用窓部材４表面での斜め入射による反射光の強度が大きくなり、光素子用窓部材４で光信号を効率よく通過させることが困難になる。
【００５７】
次に本発明の第２の実施の形態のパッケージについて説明する。本発明の第２の実施の形態のパッケージは、図２に示すように、容器10は上側主面に光素子８を載置する載置部１ａを有する底板１と、底板１の上側主面の外周部に載置部１ａを囲繞するように設けられ、側部に貫通孔２ａが形成された側壁２と、貫通孔２ａに嵌着され、透光性部材４を保持する筒状のＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金製の保持部材５とから成り、保持部材５に、透光性部材４ａの外周部の全周にＡｇ−Ｃｕ−Ｔｉ合金から成る金属層４ｂが被着され、金属層４ｂが融点400℃以下の半田４ｃを介して接合された上記構成の光素子用窓部材４を有するものである。
【００５８】
本発明の第２の実施の形態のパッケージの底板１は、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金，ＳＵＳ，Ｃｕ−Ｗ合金，Ｃｕ−Ｍｏ合金等の金属、またはＡｌ２Ｏ３，ＡｌＮ，３Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２等のセラミックスから成る。金属から成る場合、従来周知の金属加工法を施すことによって所定形状に作製される。また、底板１がセラミックスから成る場合、複数枚のセラミックグリーンシートを作製し、これらのセラミックグリーンシートに適当な打ち抜き加工を施して積層し、還元雰囲気中で約1600℃の温度で焼成することによって作製される。
【００５９】
底板１の上側主面には、ＬＤ，ＰＤ等の光素子８が載置される載置部１ａが形成されており、載置部１ａには光素子８が回路基板やサブキャリア等の載置用基台９を介して載置固定される。
【００６０】
また、底板１の上側主面の外周部には、載置部１ａを囲繞するようにして接合されるとともに一側部に光信号の入出力部となる貫通孔２ａを有し、貫通孔２ａに光ファイバ６固定用の枠状や筒状の固定部材７が設けられた側壁２が接合され立設される。
【００６１】
この側壁２は、底板１とともにその内側（内部空間）に光素子８を収納する空所を形成する。側壁２は平面視形状が長方形や円形等の枠状体であり、保持部材５を支持する。
【００６２】
また、側壁２は、底板１と同様にＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金，ＳＵＳ，Ｃｕ−Ｗ合金，Ｃｕ−Ｍｏ合金等の金属、またはＡｌ２Ｏ３，ＡｌＮ，３Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２等のセラミックスから成り、底板１と一体成形される、または底板１にＡｇ−Ｃｕロウ等のロウ材でロウ付けされる、またはシーム溶接法等の溶接法により接合されることによって、底板１の上側主面の外周部に接合される。
【００６３】
さらに、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金から成り、貫通孔２ａに光素子用窓部材４を保持するための筒状の保持部材５が側壁２に嵌着される。光素子用窓部材４の保持部材５は、金属のインゴットに圧延加工や打ち抜き加工等の従来周知の金属加工法を施すことによって所定形状に作製される。保持部材５は、Ａｇロウ等によるロウ付け、Ａｕ−Ｓｎ半田等による半田付けにより貫通孔２ａに接合され、透光性部材４ａとともにパッケージの光透過窓14と成る貫通孔２ａを気密に塞ぐ。
【００６４】
この保持部材５の側壁２外側の一端には光ファイバ６を固定するための枠状や筒状の固定部材７が設けられる。透光性部材４ａの接合は、図２に示すように透光性部材４ａの中心軸と貫通孔５ａの中心軸（保持部材５の中心軸５ｃ）とが一致するようにして接合される。
【００６５】
また、保持部材５の透光性部材４ａとの接合面を傾斜面として、透光性部材４ａの表面と信号光の光軸が直角にならないように、透光性部材４ａの中心軸と貫通孔５ａの中心軸とを傾斜させて接合してもよい。
【００６６】
この場合、透光性部材４ａの表面での光の反射、特に正反射（光の入射面への垂直入射による反射）を防ぐことにより、光の反射による損失を抑制することができる。
【００６７】
このとき、透光性部材４ａの中心軸と光素子８の光軸とのなす角度は１〜10°が好ましい。
【００６８】
１°未満では、光素子８がＬＤである場合、光素子８からの光が透光性部材４ａ表面で正反射し、その反射光が光素子８に戻って、反射光により光素子８の温度が上昇したり、光素子８の発振周波数がずれて光素子８が誤作動する場合がある。
【００６９】
また光素子８がＰＤである場合、光ファイバ６からの光信号が透光性部材４ａ表面で正反射し、その反射光が光ファイバ６に戻って、光ファイバ６を伝送される光信号にノイズが発生する原因となる。
【００７０】
10°を超えると、透光性部材４ａ表面での斜め入射による反射光の強度が大きくなり、透光性部材４ａで光信号を効率よく通過させることが困難になる。
【００７１】
保持部材５には、中央部の軸方向に貫通孔５ａが形成されており、貫通孔５ａを塞ぐように透光性部材４ａの金属層４ｂが貫通孔５ａの載置部１ａ側開口の周囲に融点400℃以下の低温半田を介して気密に接合される。
【００７２】
また、好ましくは、図２に示すように、保持部材５には貫通孔５ａの載置部１ａ側の端面に段差部５ｂが形成されており、段差部５ｂに透光性部材４ａが嵌め込まれて接合されるのがよい。この構成により、保持部材５に対しての透光性部材４ａの位置合わせを容易なものとすることができ、パッケージの作製の作業性を向上することができる。また、透光性部材４ａの位置を正確に位置決めすることにより、透光性部材４ａとしてレンズを用いた場合に透光性部材４ａの焦点位置を所定の位置に配置することができ、光学特性に優れたパッケージとすることができる。
【００７３】
保持部材５を貫通孔２ａに嵌着することにより、側壁２に対する保持部材５の取り付けの位置ずれを抑制し、光ファイバ６の光軸と光素子８の光軸との位置合わせを確実にできるとともに、透光性部材４ａと固定部材７の両方が保持部材５に接合されることから、光ファイバ６に対する透光性部材４ａの位置ずれも防止でき、光信号を無駄なく確実に伝送できる。
【００７４】
透光性部材４ａは、ガラスやサファイア等から成る円板状等の板状や球状，半球状，レンズ状のものである。
【００７５】
図２においては、透光性部材４ａは板状から成り、透光性部材４ａの一主面の外周部には全周にわたって金属層４ｂが形成されており、金属層４ｂに半田４ｃを介して保持部材５に接合することによって、保持部材５に気密に接合されている。金属層４ｂと半田４ｃの構成は、本発明の第１の実施の形態と同様であり、透光性部材４ａの光透過性を良好なものとすることができ、光信号を正確に伝送することができる。
【００７６】
そして、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金やＦｅ−Ｎｉ合金等の金属、またはＡｌ２Ｏ３，ＡｌＮ，３Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２等のセラミックスから成る蓋体３を容器１０の上面にロウ材や半田等を用いたロウ付け接合法やシーム溶接法等の溶接法によって気密に接合し、光素子８が収納されたパッケージ内部を気密に封止することができる。
【００７７】
その結果、パッケージの内部に収納する光素子８を気密に収納でき、光素子８を長期にわたり正常かつ安定に作動させ得るとともに、透光性部材４ａの光透過性が良好で光信号を正確に伝送させ得るパッケージとすることができる。
【００７８】
図２に示すパッケージは、内部の気密信頼性が高いとともに、底板１を側壁２より外側に張り出させ、張り出した箇所を外部電気回路基板にネジ止め固定する構成であることによって、底板１を外部電気回路基板に密着固定させるのが容易であり、光素子８から発生する熱を底板１から良好に熱放散させることができる。従って、光素子８の作動時に発生する熱を容器１０の外部に効率良く熱放散でき、高速光通信に適した光素子収納用パッケージを提供することができる。特に、長距離伝送系の光通信用の光素子収納用パッケージとして好適に用いることができる。
【００７９】
光ファイバ６は、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等の金属から成る枠状や円筒状の固定部材７に固定されており、固定部材７の一端または一主面が保持部材５の側壁２外側の端面にレーザー溶接法等の溶接によって接合され、光ファイバ６が固定部材７を介して側壁２の一側部に接合される。
【００８０】
これにより、光ファイバ６を介してパッケージ内部に収納する光素子８と外部との光信号の授受が可能となる。
【００８１】
そして、本発明のパッケージは、光素子８の電極を外部電気回路に電気的に接続し、しかる後、側壁２の上面にＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等の金属から成る蓋体３を半田付け法やシームウエルド法により接合することにより、製品としての光モジュールとなる。
【００８２】
この光モジュールは、外部電気回路から供給される電気信号によって光素子８に光を励起させ、この光を透光性部材４ａ、光ファイバ６の順に透過させ、光ファイバ６を介して外部に伝送することによって、高速光通信等に使用される。
【００８３】
または、外部から光ファイバ６を伝送されてくる光信号を、透光性部材４ａを透過させ、光素子８に受光させて光信号を電気信号に変換することによって、高速光通信等に使用される。
【００８４】
次に本発明の第３の実施の形態のパッケージについて説明する。本発明の第３の実施の形態のパッケージにＬＤ，ＰＤ等の光素子８を気密封止して収納した光モジュールの例を図３に断面図で示す。同図において、10は容器、８は光素子、３は金属製の蓋体、４は透光性部材、６は光ファイバである。
【００８５】
容器10はＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金，ＳＵＳ，Ｃｕ−Ｗ合金，Ｃｕ−Ｍｏ合金等の金属から成り、その上側主面の略中央部には載置部１ａが設けられ、光素子８が、Ａｌ２Ｏ３質セラミックス等のセラミックスから成る直方体の載置用基台９を介して容器10の上側主面に対して垂直な面に搭載固定される。図３において、容器10は板状であるが、外周部が全周にわたって上側に絞り加工した凹状であってもよい。
【００８６】
光素子８がこのように搭載されることにより、光素子８から発する光信号が容器10の上方へ出射される。
【００８７】
また、容器10の上側主面の外周部に接合され、上端が閉じられ下端が開かれた筒状であり上端面３ｄの中央部に光透過窓14と成る貫通孔３ｂが形成されており、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等の金属から成る蓋体３が設けられる。
【００８８】
蓋体３の下端３ｃは、例えば図３のような鍔状となっており、これにより容器10と蓋体３との接合面積が大きくなり、容器10と蓋体３とで構成される容器内部の気密信頼性が向上する。
【００８９】
さらに、貫通孔３ｂを塞ぐように、貫通孔３ｂの上端面３ｄ側開口の周囲に光素子用窓部材４が接合される。
【００９０】
光素子用窓部材４と成る透光性部材４ａは、ガラスやサファイア等から成る円板状等の板状や球状，半球状，レンズ状のものである。
【００９１】
好ましくは、透光性部材４ａがサファイアから成るのがよく、透光性部材４ａを介しての光信号伝送特性を向上することができ、内部の気密保持信頼性を向上できる。
【００９２】
図３においては、透光性部材４ａは板状であり、透光性部材４ａの一主面（下面）の外周部には全周にわたって金属層４ｂが形成されており、金属層４ｂを低融点半田４ｃを介して保持部材５に接合することによって、保持部材５に気密に接合されている。金属層４ｂと半田４ｃの構成は、本発明の第１の実施の形態、本発明の第２の実施の形態と同様であり、透光性部材４ａの光透過性を良好なものとすることができ、光信号を正確に伝送することができる。
【００９３】
またこの場合においても、蓋体３の透光性部材４ａとの接合面を傾斜面として、透光性部材４ａの中心軸と貫通孔３ｂの中心軸とを傾斜させて接合してもよい。
【００９４】
このような容器10、蓋体３および透光性部材４ａから本発明の第３の実施の形態のパッケージが形成され、このパッケージ内部に光素子８を収容し気密に封止する。
【００９５】
最後に、光ファイバ６固定用の筒状の固定部材７が、蓋体３の外周面に溶接され、光ファイバ６が固定部材７の上面の貫通孔に外部から挿通固定されて透光性部材４ａの上方に固定され、容器10に設けられた端子（図示せず）が外部電気回路（図示せず）に電気的に接続されることによって、光モジュールとなる。
【００９６】
この構成により、パッケージの内部に収納する光素子８を気密に収納でき、光素子８を長期にわたり正常かつ安定に作動させ得るとともに、透光性部材４ａの光透過性が良好で光信号を正確に伝送させ得るパッケージとすることができる。また、本発明の光モジュールは、上記本発明の光素子収納用パッケージを用いた信頼性の高いものとなる。
【００９７】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内であれば種々の変更を施すことは何等差し支えない。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】（ａ）は本発明の第１の実施の形態の光素子用窓部材，光素子収納用パッケージおよび光モジュールを示す断面図、（ｂ）は図１（ａ）の平面図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態の光素子用窓部材，光素子収納用パッケージおよび光モジュールを示す断面図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態の光素子用窓部材，光素子収納用パッケージおよび光モジュールを示す断面図である。
【符号の説明】
【００９９】
１：底板
１ａ：載置部
２：側壁
２ａ：貫通孔
３：蓋体
３ａ：環状部材
４：光素子用窓部材
４ａ：透光性部材
４ｂ：金属層
４ｃ：半田
５：保持部材
８：光素子
10：容器
10ｂ：開口
14：光透過窓
【図１】
2008277395.tif 000003
【図２】
2008277395.tif 000004
【図３】
2008277395.tif 000005