(57)【要約】【課題】光ファイバと光半導体素子とを容易に光結合でき、また枠体の光ファイバ導入部において光半導体素子収納用パッケージを容易に気密封止できるようにすること。【解決手段】光半導体素子収納用パッケージは、上面に光半導体素子７の載置部１ａを有する基体１と、基体１の上面に載置部１ａを囲繞するように取着され、側部の上面に光ファイバ８を通してロウ付けするための断面形状が略Ｕ字状の溝から成る光ファイバ導入部２ｃを有し、上面に蓋体９がロウ付けされる枠体２とを具備し、基体１および枠体２は、露出する表面が略全面にわたって金メッキ層が被着されているとともに、枠体２の上面の光ファイバ導入部２ｃの両側で枠体２の内周縁に沿った部位に、枠体２の厚み方向の幅ｄが０．１乃至０．５ｍｍとされ枠体２の内周縁に沿った方向の長さｃが０．１乃至１５ｍｍとされた金メッキ層の非形成部２ｄが設けられている。【選択図】　図１
2004109683.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面に光半導体素子が載置される載置部を有する基体と、該基体の上面に前記載置部を囲繞するように取着され、側部の上面に光ファイバを通してロウ付けするための断面形状が略Ｕ字状の溝から成る光ファイバ導入部を有し、上面に蓋体がロウ付けされる枠体と、該枠体の側部または前記基体の前記枠体の内側の部位に形成された貫通孔または切欠き部から成る入出力端子取付部に嵌着された入出力端子とを具備し、前記基体および前記枠体は、露出する表面に略全面にわたって金メッキ層が被着されているとともに、前記枠体の上面の前記光ファイバ導入部の両側で前記枠体の内周縁に沿った部位に、前記枠体の厚み方向の幅が０．１乃至０．５ｍｍとされ前記枠体の前記内周縁に沿った方向の長さが０．１乃至１５ｍｍとされた前記金メッキ層の非形成部が設けられていることを特徴とする光半導体素子収納用パッケージ。
【請求項２】
請求項１記載の光半導体素子収納用パッケージと、前記載置部に載置された光半導体素子と、前記光ファイバ導入部に通されてロウ付けされた光ファイバと、前記枠体の上面にロウ付けされた、前記光半導体素子および前記光ファイバ導入部を気密に封止する蓋体とを具備したことを特徴とする光半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体レーザ（ＬＤ），フォトダイオード（ＰＤ）等の光半導体素子を収容するための光半導体素子収納用パッケージ、および光半導体素子収納用パッケージに光半導体素子を収容した後に光ファイバに光結合させた光半導体装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の光半導体素子収納用パッケージ（以下、光半導体パッケージともいう）を図６に斜視図で示す。同図は、光半導体素子に２方向から光ファイバが接続されて光スイッチ等として用いられる、光半導体素子を収容するための光半導体パッケージの例を示すものである。この光半導体パッケージに光半導体素子を収容した後に光ファイバに光結合させた光半導体装置を図７に斜視図で示す。
【０００３】
光半導体パッケージは、上面に光半導体素子１７が載置される載置部１１ａを有するとともに、外部電気回路基板（図示せず）にネジ止めされるように外周部に設けられたフランジ部１１ｂを有する基体１１と、載置部１１ａを囲繞するように取着され、相対する一両側面に貫通孔または切欠き部から成る入出力端子取付部（以下、取付部という）１２ａを有するとともに相対する他両側面の略中央部に光ファイバ１８を導入するための貫通孔から成る光ファイバ導入部（以下、導入部という）１２ｃを有し、さらに導入部１２ｃの相対する外側側面にパイプ取着部（以下、取着部という）１２ｂを有する枠体１２と、取着部１２ｂを囲繞するように接合されるとともに光ファイバ１８を導入部１２ｃに導くためのパイプ１３と、取付部１２ａに嵌着されるとともに上面にメタライズ層１４ａと外部リード１４ｂとを有する入出力端子１４とから主に構成される（例えば、下記の特許文献１参照）。
【０００４】
また、光半導体装置は、図７に示すように載置部１１ａの上面に光半導体素子１７，光ファイバ整列器（以下、整列器という）１６が載置用基台１５を介して載置されるとともに、光ファイバ１８が導入部１２ｃを介してパイプ１３から光半導体素子１７にかけて導入され、光ファイバ１８を整列器１６上面の略Ｖ字状のＶ溝１６ａに沿って前後させることにより、光ファイバ１８と光半導体素子１７とが光結合される。光結合した後に、パイプ１３の外側の先端部に、外周面の一部にメタライズ層が被着された光ファイバ１８のそのメタライズ層の部位を半田付け等により接合し封止する。次に、蓋体１９を枠体１２の上面にシームウェルドや半田付けにより接合することによって、光半導体パッケージ内部が気密に封止された光半導体装置が作製される。この光半導体装置は光半導体素子１７を内部に気密に収容し、高速光通信等に用いられる。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１０−２２３９６２号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の光半導体パッケージにおいては、大容量の情報を光伝送するために複数の光ファイバ１８を光半導体パッケージ内部に導入する場合、複数の光ファイバ１８を光半導体パッケージ内部にパイプ１３および導入部１２ｃを介してそれぞれ挿入し、光半導体素子１７に各々の光ファイバ１８を光結合させるのは作業性が悪く、手間がかかるとともに非常に困難な作業である。また、上記従来の構成では、光ファイバ１８の半田封止工程および蓋体１９の封止工程と２度の封止工程を経る必要があり、封止作業に手間がかかり作業の効率が悪いという問題点があった。
【０００７】
また、光ファイバ１８を安定して載置固定する部位が整列器１６のＶ溝１６ａの部位のみであるため、光ファイバ１８が複数ある場合には、たとえ１本目の光ファイバ１８が光結合できたとしても他の光ファイバ１８を光結合させる際に１本目の光ファイバ１８の光結合が損なわれ易く、すなわち光軸がずれることがあるため、全ての光ファイバ１８の光軸を良好に合わせるのは非常に困難であるという問題点があった。また、作業が非常に煩雑であるため、作業中に光ファイバ１８を折ってしまう可能性も高いという問題点もあった。
【０００８】
また、たとえ複数の光ファイバ１８と光半導体素子１７とを光結合できたとしても、その後に光ファイバ１８をパイプ１３に半田付けする工程と、蓋体１９を枠体１２の上面に接合する工程の少なくとも２つの熱処理工程が必要であり、その際の熱履歴により、光ファイバ１８を歪ませる程度の応力が発生し、光半導体素子１７と光ファイバ１８との光結合がわずかながらも劣化するという問題点もあった。
【０００９】
そのため、従来の光半導体パッケージおよび光半導体装置においては、光半導体素子１７の作動性を良好とできず大容量の情報を光伝送できないことがあるという問題点があった。
【００１０】
従って、本発明は、上記問題点に鑑み完成されたものであり、その目的は、複数の光ファイバと光半導体素子とを容易に光学的に結合できるとともに光半導体パッケージを容易に気密封止できるようにすることにより、光半導体パッケージの実装工程を簡略化することにある。また、一本の光ファイバはもちろんのこと複数の光ファイバと光半導体素子との光信号の結合効率をも良好なものとすることができ、光半導体素子を長期にわたり正常かつ安定に作動させ得るものとすることである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の光半導体素子収納用パッケージは、上面に光半導体素子が載置される載置部を有する基体と、該基体の上面に前記載置部を囲繞するように取着され、側部の上面に光ファイバを通してロウ付けするための断面形状が略Ｕ字状の溝から成る光ファイバ導入部を有し、上面に蓋体がロウ付けされる枠体と、該枠体の側部または前記基体の前記枠体の内側の部位に形成された貫通孔または切欠き部から成る入出力端子取付部に嵌着された入出力端子とを具備し、前記基体および前記枠体は、露出する表面が略全面にわたって金メッキ層が被着されているとともに、前記枠体の上面の前記光ファイバ導入部の両側で前記枠体の内周縁に沿った部位に、前記枠体の厚み方向の幅が０．１乃至０．５ｍｍとされ前記枠体の前記内周縁に沿った方向の長さが０．１乃至１５ｍｍとされた前記金メッキ層の非形成部が設けられていることを特徴とする。
【００１２】
本発明の光半導体素子収納用パッケージは、上面に光半導体素子が載置される載置部を有する基体と、基体の上面に載置部を囲繞するように取着され、側部の上面に光ファイバを通してロウ付けするための断面形状が略Ｕ字状の溝から成る光ファイバ導入部を有し、上面に蓋体がロウ付けされる枠体と、この枠体の側部または基体の枠体の内側の部位に形成された貫通孔または切欠き部から成る入出力端子取付部に嵌着された入出力端子とを具備したことから、従来のように光ファイバをパイプを介して光半導体素子収納用パッケージ内部に導入する必要がなく、また光ファイバを導入部に仮固定してパッケージの内部に載置される光半導体素子と正確に光結合させることができるので、少なくとも一本の光ファイバと光半導体素子との光結合の作業性を非常に効率の高いものとできるとともに少なくとも一本の光ファイバを安定して固定し保持することができる。また、光ファイバを枠体上部の光ファイバ導入部に通してロウ付けすることにより、従来のように蓋体を枠体の上面にＹＡＧ溶接またはロウ付けするとともに、パイプを介して光半導体素子収納用パッケージの内部に導入された光ファイバを半田付けすることが不要となり、蓋体を枠体の上面にロウ付けするのと同時に、同一の熱履歴によって光ファイバ導入部と光ファイバとの間の気密封止が実現できることから、熱履歴工程が１回で済むために、熱履歴が加わる毎に発生する応力を光ファイバを歪ませる程度に至らない大きさにまで非常に小さくすることができる。そのため、複数の光ファイバと光半導体素子との光信号の結合効率を良好なものとでき、光半導体素子を長期にわたり正常かつ安定に作動させることができる。
【００１３】
また、基体および枠体は、露出する表面が略全面にわたって金メッキ層が被着されているとともに、枠体の上面の光ファイバ導入部の両側で枠体の内周縁に沿った部位に、枠体の厚み方向の幅が０．１乃至０．５ｍｍとされ枠体の内周縁に沿った方向の長さが０．１乃至１５ｍｍとされた金メッキ層の非形成部が設けられていることから、光ファイバを光ファイバ導入部に半田付けする際に光ファイバ導入部から半田が必要以上に流れ出るのを防止して、光ファイバ導入部に適度に半田を溜めることができ、光ファイバ導入部において光ファイバを気密に接合することが可能となる。
【００１４】
本発明の光半導体装置は、上記本発明の光半導体素子収納用パッケージと、前記載置部に載置された光半導体素子と、前記光ファイバ導入部に通されてロウ付けされた光ファイバと、前記枠体の上面にロウ付けされた、前記光半導体素子および前記光ファイバ導入部を気密に封止する蓋体とを具備したことを特徴とする。
【００１５】
本発明の光半導体装置は、このような構成により、気密性に優れ大容量の情報を光伝送することの可能なものとなる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の光半導体素子収納用パッケージおよび光半導体装置について以下に詳細に説明する。図１は本発明の光半導体パッケージについて実施の形態の一例を示す斜視図であり、図２は本発明の光半導体パッケージにおける光ファイバ導入部（以下、導入部ともいう）およびその周辺部の部分拡大斜視図である。図１において、１は基体、２は枠体、４は入出力端子であり、これら基体１，枠体２，入出力端子４とで、光半導体素子７（図３）を収容する容器が基本的に構成される。
【００１７】
本発明の光半導体パッケージは、上面に光半導体素子７が載置される載置部１ａを有する基体１と、基体１の上面に載置部１ａを囲繞するように取着され、側部の上面に光ファイバ８を通してロウ付けするための断面形状が略Ｕ字状の溝から成る光ファイバ導入部２ｃを有し、上面に蓋体９がロウ付けされる枠体２と、枠体２の側部または基体１の枠体２の内側の部位に形成された貫通孔または切欠き部から成る入出力端子取付部２ａに嵌着された入出力端子４とを具備し、基体１および枠体２は、露出する表面が略全面にわたって金メッキ層が被着されているとともに、枠体２の上面の光ファイバ導入部２ｃの両側で枠体２の内周縁に沿った部位に、枠体２の厚み方向の幅ｄ（図２）が０．１乃至０．５ｍｍとされ枠体２の内周縁に沿った方向の長さｃ（図２）が０．１乃至１５ｍｍとされた金メッキ層の非形成部２ｄが設けられている。
【００１８】
本発明の基体１は、光半導体素子７を支持するための支持部材ならびに光半導体素子７から発せられる熱を放散するための放熱板として機能し、その上面の略中央部に光半導体素子７を載置するための載置部１ａを有している。また、基体１の外周部で一対の端部には外部電気回路基板にネジ止めされるように貫通孔から成るフランジ部が形成されている。この基体１は、鉄（Ｆｅ）−ニッケル（Ｎｉ）−コバルト（Ｃｏ）合金や銅（Ｃｕ）−タングステン（Ｗ）合金等の金属から成り、例えばＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金から成る場合、そのインゴットに圧延加工や打ち抜き加工等の従来周知の金属加工法を施すことによって、略四角形等の所定形状に製作される。
【００１９】
また、基体１は、その上面に光半導体素子７が載置される載置部１ａを囲繞するように略四角形等の形状の枠体２が接合されており、枠体２の内側に光半導体素子７を収容するための空所が形成される。この枠体２は、基体１と同様の金属から成り、基体１と同様の加工法で所定形状に加工されて作製される。即ち、枠体２は、その側部に貫通孔または切欠き部から成る入出力端子取付部（以下、取付部ともいう）２ａが形成され、側部の上面に光ファイバ８（図３）を通してロウ付けするための断面形状が略Ｕ字状の溝から成る導入部２ｃが形成された形状である。また、枠体２は、その下面が基体１上面に敷設した適度なボリュームを有するプリフォームとされた銀（Ａｇ）ロウ等のロウ材を介して基体１上面にロウ付け接合される。その後、基体１および枠体２は露出する表面が略全面にわたってＡｕメッキ層が被着される。
【００２０】
本発明の枠体２に設けられる導入部２ｃは、光ファイバ８を通してロウ付けするための断面形状が略Ｕ字状の溝から成る。この導入部２ｃは、複数の光ファイバ８が取着されるように複数設けられていてもよい。また、導入部２ｃは、枠体２が四角形の場合には一辺に相当する枠部の上面の中央部にあってもよいし、枠部の端部にあってもよいが、光半導体素子７との位置合わせのし易さの点で枠部の上面の中央部にあるのがよい。
【００２１】
導入部２ｃは断面形状が略Ｕ字状の溝から成るが、溝はその内面が光ファイバ８の軸方向の中央部で凹んでいるのが好ましい。この場合、その凹みに半田の溜りが形成されて光ファイバ８が導入部２ｃに強固に接合される。また、その凹みは溝の両端間にわたる溝部であってもよい。
【００２２】
さらに、導入部２ｃを構成する断面形状が略Ｕ字状の溝は、その上端の幅（枠体２の内外面に沿った方向の幅）が、中央部の幅よりも若干狭くなっていることがよい。この場合、溝に通した光ファイバ８が溝から外れにくくなるとともに、光ファイバ８の外周面の大部分を均一の厚さの半田で接合できるため光ファイバ８に加わる歪みを緩和することができる。
【００２３】
枠体２の上面には蓋体９が接合されて光半導体素子７および導入部２ｃを気密に封止するが、蓋体９を接合するためのＡｕ−Ｓｎ半田等の半田９ａ（図３）は、予め枠状に成形されたものを蓋体９の下面に、融着や熱圧着等の方法で固定されている。そして、基体１の上面の載置部１ａに光半導体素子７を樹脂接着剤等で載置固定し、枠体２の取付部２ａに入出力端子４を嵌着し導入部２ｃに光ファイバ８をロウ付けた後、枠体２の上面に蓋体９を載せ、枠体２上面と蓋体９下面の外周部とをシームウェルドにより溶接することによって、気密封止を行うことができる。
【００２４】
このとき、蓋体９に固定された半田９ａはシームウェルドによる熱で溶け、枠体２上面の接触部に濡れ広がるが、導入部２ｃでは枠体２の内外面へ流れ出る傾向がある。枠体２上面のうち導入部２ｃを除く部位では、充分に気密封止できるように半田９ａが濡れ広がるが、導入部２ｃでは半田９ａが流れ出ることにより、半田９ａの量が減少してしまい易い。その場合、光ファイバ８と導入部２ｃと蓋体９との隙間を半田９ａが充分に埋めることができず、ボイドが発生して気密封止が困難になる。そこで、本発明のように、枠体２の上面の導入部２ｃの両側で枠体２の内周縁に沿った部位に金メッキ層の非形成部２ｄ（図２）を設けることにより、導入部２ｃから半田９ａが必要以上に流れ出すのを防ぐことができ、光ファイバ８と導入部２ｃと蓋体９との隙間を半田９ａで確実に過不足なく埋めることができ、光半導体パッケージの気密封止を良好に行なうことができる。
【００２５】
本発明において、金メッキ層の非形成部２ｄは、枠体２の厚み方向の幅（枠体２の枠部の厚み方向の幅）が０．１乃至０．５ｍｍとされ枠体２の内周縁に沿った方向の長さが０．１乃至１５ｍｍとされていることにより、導入部２ｃから枠体２の内面へ半田９ａが必要以上に流れ出すのを防ぐことができる。半田９ａの流れ出しを適度に防ぐことで、光ファイバ８と導入部２ｃと蓋体９との隙間を半田９ａで確実に過不足なく埋めることができる。これにより、基体１，枠体２，蓋体９とから主に構成される光半導体パッケージの内部を気密に封止することができる。
【００２６】
非形成部２ｄの幅が０．１ｍｍ未満では、半田９ａの流れ出しが多くなり、光ファイバ８と導入部２ｃと蓋体９との隙間の半田９ａにボイドが発生して、光半導体パッケージの気密性が劣化し易くなる。非形成部２ｄの長さが０．１ｍｍ未満では、同様に、光半導体パッケージの気密性が劣化し易くなる。非形成部２ｄの幅が０．５ｍｍを超えると、枠体２上面の導入部２ｃの両側で枠体２と蓋体９との接合強度が劣化して気密封止が破れ易くなる。非形成部２ｄの長さが１５ｍｍを超えると、同様に、枠体２上面の導入部２ｃの両側で枠体２と蓋体９との接合強度が劣化して気密封止が破れ易くなる。
【００２７】
非形成部２ｄは、図４に示すように、枠体２の内面の導入部２ｃ周囲に延設してもよい。この場合、延設部の幅ｄ１は０．１乃至０．５ｍｍであるのがよく、延設部の幅ｄ１が０．１ｍｍ未満であると、導入部２ｃからの半田９ａの流れ出しを有効に防ぐことが困難になる。延設部の幅ｄ１が０．５ｍｍを超えると、非形成部２ｄの面積が必要以上に大きくなり、非形成部２ｄから枠体２が腐食する場合がある。
【００２８】
導入部２ｃが連続した複数の溝からなる場合、図５に示すように、非形成部２ｄの延設部も連続するようにして設けてもよい。
【００２９】
また、非形成部２ｄは、枠体２の外面にあると、非形成部２ｄで枠体２が外部の雰囲気により腐食し易くなるため、非形成部２ｄは枠体２の外面に設けないのがよい。
【００３０】
さらに、枠体２の上面において、非形成部２ｄの枠体２外面側の端から枠体２の外面までの距離が０．５ｍｍ以上であるのがよい。即ち、図２に示すｔ−ｄが０．５ｍｍ以上であるのがよい。この構成により、枠体２上面の非形成部２ｄ付近で光半導体パッケージ内部の気密が破れるのを防止できる。
【００３１】
本発明の非形成部２ｄは、基体１と枠体２とを接合した後にそれらの全面に厚さ０．５〜５μｍ程度の金メッキ層を被着する際に非形成部２ｄとなる部位にレジスト樹脂膜等から成るマスクを設けておく方法、基体１および枠体２の全面に金メッキ層を被着した後に非形成部２ｄとなる部位を研削やエッチングで除去する方法等によって、設けることができる。
【００３２】
また、光半導体パッケージと外部電気回路基板との電気的接続を行うために、枠体２の側部に設けられた取付部２ａに入出力端子４が嵌着されている。この入出力端子４は、その一部に形成されたメタライズ層４ａと光半導体素子７とをボンディングワイヤ（図示せず）で電気的に接続することにより、光半導体素子７に高周波信号を入出力する。この入出力端子４は、高周波信号が伝送する線路導体や接地導体としてのメタライズ層４ａが枠体２の内外を導通するように形成された、略直方体状の誘電体から成る平板部と、この平板部の上面にメタライズ層４ａの一部を間に挟んで接合され、枠体２内外を遮断するように設けられた略直方体状の誘電体から成る立壁部とから成る。平板部および立壁部の材料としては、誘電率や熱膨張係数等の特性を考慮して、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）質焼結体（セラミックス）や窒化アルミニウム（ＡｌＮ）質焼結体等が適宜選定される。
【００３３】
そして、入出力端子４は以下のようにして作製される。メタライズ層４ａとなるタングステン（Ｗ），モリブデン（Ｍｏ），マンガン（Ｍｎ）等の粉末に有機溶剤，溶媒を添加混合して得た金属ペーストを作製する。また、平板部および立壁部となる原料粉末に適当な有機バインダや溶剤等を添加混合しペースト状と成し、このペーストをドクターブレード法やカレンダーロール法によってセラミックグリーンシートを作製する。次に、このセラミックグリーンシートの所望の部位に、上記金属ペーストを従来周知のスクリーン印刷法により所望のパターンに印刷塗布し、約１６００℃の高温で焼結することにより作製される。
【００３４】
また、枠体２の外側に位置するメタライズ層４ａ上面には、光半導体パッケージと外部電気回路基板とを電気的に接続する外部リード４ｂがＡｇロウ等のロウ材を介して接合される。この外部リード４ｂは、入出力端子４との接合を強固なものとするために、入出力端子４の熱膨張係数に近似する材料からなる。例えば、外部リード４ｂは、入出力端子４の平板部がＡｌ２Ｏ３セラミックスから成る場合、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金やＦｅ−Ｎｉ合金から成る。
【００３５】
なお、メタライズ層４ａおよび外部リード４ｂの露出する部分には、耐蝕性に優れ、ロウ材との濡れ性に優れ、かつワイヤボンディング性に優れる金属、具体的には厚さ０．５〜９μｍのＮｉ層および厚さ０．５〜５μｍのＡｕ層を順次メッキ法により被着させるのが良く、この場合酸化腐食を有効に防止できるとともにメタライズ層４ａおよび光半導体素子７をボンディングワイヤで強固に接続できる。
【００３６】
このような本発明の光半導体パッケージは、載置部１ａの上面に光半導体素子７，整列器６が載置用基台５を介して載置されるとともに、光ファイバ８が導入部２ｃを介して外部から光半導体素子７にかけて導入され、光ファイバ８を整列器６上面のＶ溝６ａ上に樹脂接着剤等で載置固定されることにより光半導体素子７に光結合される。その後、下面に金（Ａｕ）−錫（Ｓｎ）ロウ材等の低温ロウ材９ａが融着、熱圧着等により形成されている蓋体９を、導入部２ｃを含む枠体２の上面にシームウェルドによる熱でロウ付けすることにより、光半導体パッケージ内部が気密に封止された光半導体装置が作製される。
【００３７】
この光半導体装置は、導入部２ｃに固定される光ファイバ８の部位の保護用の被覆（樹脂被覆等）を剥がして石英ガラスから成る光ファイバ８の芯線を露出させ、その芯線の外周面の全面にＮｉ，Ａｕ等のメッキ層を順次被着させておくことにより、光ファイバ８の外周面がメッキ層を介して導入部２ｃおよび蓋体９にロウ付けされ導入部２ｃが気密封止されることになる。そして、この光半導体装置は大容量の情報を光伝送することが可能なものとなる。
【００３８】
【実施例】
本発明の光半導体素子収納用パッケージの実施例を以下に説明する。
【００３９】
図１の光半導体パッケージを以下のようにして製作した。縦４２ｍｍ×横２０ｍｍ×高さ１ｍｍでＣｕ−Ｗ合金から成る直方体状の基体１の上面に、外形寸法が縦３２ｍｍ×横２０ｍｍ×高さ３．５ｍｍで枠部の厚さｔ（図２）が１ｍｍであるＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金から成る枠体２を、Ａｇロウ材で接合した。枠体２には、対向する一対の側部に貫通孔から成る取付部２ａを設けるとともに、対向する他の一対の側部の上面の略中央部に断面形状が略Ｕ字状の溝から成る導入部２ｃを、一つの側部に８個ずつの計１６個設けた。導入部２ｃの開口の幅Ａ（図２）は０．２ｍｍとし、深さＢ（図２）は０．３ｍｍとした。
【００４０】
そして、枠体２の非形成部２ｄとなる部位にレジスト樹脂膜から成るマスクを設けておき、その後基体１および枠体２の全面に厚さ２μｍの金メッキ層を被着し、マスクを除去することにより非形成部２ｄを設けた。このとき、下記の表１，表２のように、非形成部２ｄの幅ｄ、長さｃが種々の値となるように設定した。
【００４１】
次に、取付部２ａにＡｌ２Ｏ３セラミックスから成る平板部および立壁部とメタライズ層４ａとを有する入出力端子４をＡｇロウ材を介して嵌着し接合した。なお、本実施例は導入部２ｃにおける光ファイバ８の接合および気密性の信頼性を評価するものであるため、入出力端子４は外部電気回路との電気的な接続を行なわず、従って外部リード４ｂは設けなかった。
【００４２】
そして、図３に示すように、基板１の上面の載置部１ａに、載置用基台５，整列器６，光半導体素子７を錫（Ｓｎ）−鉛（Ｐｂ）半田等の低温ロウ材でそれぞれ接合して載置固定し、また、直径が０．１２５ｍｍの光ファイバ８を導入部２ｃにそれぞれ通して上記低温ロウ材から成る半田９ａで接合固定し、光ファイバ８と光半導体素子７との光結合を行なった。このとき、光ファイバ８を固定するための半田９ａの量は、枠体２と蓋体９とを気密に接合するとともに導入部２ｃと光ファイバ８との隙間を埋めて導入部２ｃを気密封止するのに十分な適宜の量とした。
【００４３】
次に、下面に半田９ａがクラッドされている蓋体９を、導入部２ｃを含む枠体２の上面に半田９ａを介して接合することによって、同時に各光ファイバ８を各導入部２ｃにロウ付けして、光半導体装置の各種試料を作製した。これらの試料においては、導入部２ｃに通してロウ付けされる光ファイバ８の部位において、樹脂から成る保護用の被覆を剥がして石英ガラスから成る光ファイバ８の芯線を露出させ、その芯線の外周面の全面に厚さ１μｍのＮｉメッキ膜および厚さ１μｍのＡｕメッキ膜を順次被着しておき、光ファイバ８の芯線の外周面のＮｉメッキ膜，Ａｕメッキ膜が導入部２ｃにロウ付けされるようにした。
【００４４】
得られた各試料について気密性の評価を以下の手順で行った。まず、各試料をフロリナート系の揮発性の高い液体中に浸漬しグロスリーク試験を行い、液体中への気泡の発生の有無を評価し、気泡の生じない試料を良品とし、気泡の生じた試料を不良品とした。さらに、グロスリーク試験で良品であった試料について、４９００Ｐａ（パスカル）で２時間Ｈｅ加圧を行った後にＨｅリーク試験を実施し、即ち光半導体装置の内部にＨｅを加圧侵入させ、その後光半導体装置の外部へ漏れ出てくるＨｅを検出する試験を実施し、Ｈｅの検出量が５．０×１０−９Ｐａ・ｍ３／ｓｅｃ以下の試料を最終的に良品とし、検出量が５．０×１０−９Ｐａ・ｍ３／ｓｅｃを超える試料を不良品とした。評価結果を表１，表２に示す。
【００４５】
なお、表１は非形成部２ｄの長さｃを０．１ｍｍとして幅ｄを変化させた１０種の試料を各２０個ずつ作製して評価した結果であり、表２は幅ｄを０．１ｍｍとして長さｃを変化させた１４種の試料を各２０個ずつ作製して評価した結果である。
【００４６】
【表１】
2004109683.tif 000003
【００４７】
【表２】
2004109683.tif 000004
【００４８】
表１より、幅ｄが０．１ｍｍ未満では導入部２ｃで気密性不良が発生し、０．５ｍｍを超えると枠体２と蓋体９との接合部で気密性不良が発生した。
【００４９】
表２より、長さｃが０．１ｍｍ未満では導入部２ｃで気密性不良が発生し、１５ｍｍを超えると枠体２と蓋体９との接合部で気密性不良が発生した。
【００５０】
以上より、非形成部２ｄの幅ｄが０．１乃至０．５ｍｍ、長さｃが０．１乃至１５ｍｍであるときに、光半導体装置内部の気密を良好に保持できることが判った。
【００５１】
なお、本発明は上記実施の形態および実施例に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を行なうことは何等差し支えない。
【００５２】
【発明の効果】
本発明の光半導体素子収納用パッケージは、基体および枠体は、露出する表面が略全面にわたって金メッキ層が被着されているとともに、枠体の上面の光ファイバ導入部の両側で枠体の内周縁に沿った部位に、枠体の厚み方向の幅が０．１乃至０．５ｍｍとされ枠体の内周縁に沿った方向の長さが０．１乃至１５ｍｍとされた金メッキ層の非形成部が設けられていることにより、従来のように光ファイバをパイプを介して光半導体素子収納用パッケージ内部に導入する必要がなく、また光ファイバを導入部に仮固定してパッケージの内部に載置される光半導体素子と正確に光結合させることができるので、少なくとも一本の光ファイバと光半導体素子との光結合の作業性を非常に効率の高いものとできるとともに少なくとも一本の光ファイバを安定して固定し保持することができる。また、光ファイバを枠体上部の光ファイバ導入部に通してロウ付けすることにより、従来のように蓋体を枠体の上面にＹＡＧ溶接またはロウ付けするとともに、パイプを介して光半導体素子収納用パッケージの内部に導入された光ファイバを半田付けすることが不要となり、蓋体を枠体の上面にロウ付けするのと同時に、同一の熱履歴によって光ファイバ導入部と光ファイバとの間の気密封止が実現できることから、熱履歴工程が１回で済むために、熱履歴が加わる毎に発生する応力を光ファイバを歪ませる程度に至らない大きさにまで非常に小さくすることができる。そのため、複数の光ファイバと光半導体素子との光信号の結合効率を良好なものとでき、光半導体素子を長期にわたり正常かつ安定に作動させることができる。
【００５３】
また、基体および枠体は、露出する表面が略全面にわたって金メッキ層が被着されているとともに、枠体の上面の光ファイバ導入部の両側で枠体の内周縁に沿った部位に、枠体の厚み方向の幅が０．１乃至０．５ｍｍとされ枠体の内周縁に沿った方向の長さが０．１乃至１５ｍｍとされた金メッキ層の非形成部が設けられていることから、光ファイバを光ファイバ導入部に半田付けする際に光ファイバ導入部から半田が必要以上に流れ出るのを防止して、光ファイバ導入部に適度に半田を溜めることができ、光ファイバ導入部において光ファイバを気密に接合することが可能となる。
【００５４】
本発明の光半導体装置は、上記本発明の光半導体素子収納用パッケージと、載置部に載置された光半導体素子と、光ファイバ導入部に通されてロウ付けされた光ファイバと、枠体の上面にロウ付けされた、光半導体素子および光ファイバ導入部を気密に封止する蓋体とを具備したことにより、気密性に優れ大容量の情報を光伝送することが可能なものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光半導体素子収納用パッケージについて実施の形態の一例を示す斜視図である。
【図２】本発明の光半導体素子収納用パッケージにおける光ファイバ導入部およびその周辺部の部分拡大斜視図である。
【図３】本発明の光半導体装置について実施の形態の一例を示す斜視図である。
【図４】本発明の光半導体素子収納用パッケージについて実施の形態の他の例を示す斜視図である。
【図５】本発明の光半導体素子収納用パッケージについて実施の形態の他の例を示す斜視図である。
【図６】従来の光半導体素子収納用パッケージの斜視図である。
【図７】従来の光半導体装置の斜視図である。
【符号の説明】
１：基体
１ａ：載置部
２：枠体
２ａ：入出力端子取付部
２ｃ：光ファイバ導入部
２ｄ：金メッキ層の非形成部
７：光半導体素子
８：光ファイバ
９：蓋体
【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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