(57)【要約】【課題】リード線が、絶縁端子の金属配線部に対して電気的なショート等に至らないように、容易にかつ安価に半田付けできること。【解決手段】電気配線を介して電気的入力もしくは出力を行う通電部品を固定する金属底板１と、金属底板１上に立設される金属枠体２と、金属枠体２の側壁の少なくとも内側に貫通突出し、金属枠体２の内外間を導通させる金属配線部７を有した絶縁端子３と、絶縁端子３の金属配線部７に貼着固定され、かつ、電気配線を固定する金属部材８とを備える。これによって、比較的脆い材料のセラミック等からなる絶縁端子３に切り欠き等の加工形成を行わないので、ひび割れ等の損傷を受けることを防止でき、金属部材８が絶縁端子３より突出しているので、リード線をろう付けで固定する際の半田の濡れ広がりや半田の回り込みがあっても金属部材８の周囲に半田がとどまる。【選択図】　　　図１
2004031653.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気配線を介して電気的入力もしくは出力を行う通電部品を固定する金属底板と、
前記金属底板上に立設される金属枠体と、
前記金属枠体の側壁の少なくとも内側に貫通突出し、前記金属枠体の内外間を導通させる金属配線部を有した絶縁端子と、
前記絶縁端子の金属配線部に貼着固定され、かつ、前記電気配線を固定する金属部材と、
を備えることを特徴とするパッケージ。
【請求項２】
前記絶縁端子がストレート部材であることを特徴とする請求項１に記載のパッケージ。
【請求項３】
前記金属部材は、前記絶縁端子から突出するように貼着固定されていることを特徴とする請求項１または２に記載のパッケージ。
【請求項４】
前記金属部材は、前記電気配線を固定する切り欠き、または、貫通孔の少なくとも一方を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載のパッケージ。
【請求項５】
前記金属部材の線膨張係数は、前記絶縁端子の線膨張係数と同等の値であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載のパッケージ。
【請求項６】
前記金属配線部は、前記絶縁端子の突出面の少なくとも一部に設けられていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載のパッケージ。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一つに記載のパッケージと、前記通電部品と、前記モジュール内部に固定される光半導体素子とを有する光半導体素子固定モジュールであって、
少なくとも、前記通電部品の前記電気配線は、前記金属部材に接合されていることを特徴とする光半導体素子固定モジュール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、内部に光学部品、光半導体素子、通電部品等を収納固定するパッケージおよび光半導体素子固定モジュールに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、光半導体素子等を固定するパッケージは、図１６に示すように、内部に構成する熱電クーラー１０等の通電部品やその他部品を固定する金属底板１と金属枠体２を有し、金属底板１上に構成される金属枠体２の側壁の両側に貫通突出したセラッミック等の材料からなる絶縁端子３を有している。絶縁端子３に設けられたパッケージの内外を電気的に導通する金属配線部７の所定の位置に、通電部品やその他部品のリード絶縁端子やリード線９（以後、リード部）と、通電部品やその他部品とを結ぶ金ワイヤ等の配線（以後、リード部を含めて、電気配線）を固定するため、従来は例えば特開平８−３７２４７号が開示するとおり、また、図１７〜図１９に示すように絶縁端子３に切り欠き３ｄまたは貫通孔３ｃを形成し、リード部の一部を金属配線部７に半田材やＹＡＧレーザ溶接等によって固定していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、絶縁端子３に、切り欠き３ｄまたは貫通孔３ｃを加工形成する際、比較的脆い材料である絶縁端子３には、ひび割れや欠け等の損傷を受けやすいため、製造しがたく、製造コストも余分にかかってしまう等の問題があった。
【０００４】
また、半田１１がパッケージの側壁２や、隣接する金属配線部７と近接しているため、リード線９を絶縁端子３に半田１１によって固定する際、例えば図２０に示すように隣接する金属配線部７まで半田１１が濡れ広がる。または、例えば図２１に示すように半田１１が下方に回り込んでしまう。このため、絶縁端子３上面や下面において、側壁２や隣接する金属配線部７に接触してしまい、金属配線部７に形成されていた所望の配線パターンとの電気的特性が得られず、最悪の場合には、例えば、電気的なショートを起こしてしまうという問題があった。
【０００５】
この発明は、上記した問題を解決し、リード線９が絶縁端子３の金属配線部７に対して、電気的なショート等に至らないように、容易にかつ安価に半田付けできるパッケージおよび光半導体素子固定モジュールを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本願請求項１記載の発明にかかるパッケージは、電気配線を介して電気的入力もしくは出力を行う通電部品等を固定する金属底板と、前記金属底板上に立設される金属枠体と、前記金属枠体の側壁の少なくとも内側に貫通突出し、前記金属枠体の内外間を導通させる金属配線部を有した絶縁端子と、前記絶縁端子の金属配線部に貼着固定され、かつ、前記電気配線を固定する金属部材を有することを特徴とする。
【０００７】
本願請求項２記載の発明にかかるパッケージは、前記絶縁端子がストレート部材であることを特徴とする。
【０００８】
本願請求項３記載の発明にかかるパッケージは、前記金属部材が、前記絶縁端子から突出するように貼着固定されていることを特徴とする。
【０００９】
本願請求項４記載の発明にかかるパッケージは、前記金属部材が、前記電気配線を固定する切り欠き、または、貫通孔の少なくとも一方を有することを特徴とする。
【００１０】
本願請求項５記載の発明にかかるパッケージは、前記金属部材の線膨張係数が、前記絶縁端子の線膨張係数と同等の値であることを特徴とする。
【００１１】
本願請求項６記載の発明にかかるパッケージは、前記金属配線部が、前記絶縁端子の突出面の少なくとも一部に設けられたことを特徴とする。
【００１２】
本願請求項７記載の発明にかかる光半導体素子固定モジュールは、本願請求項１〜６のいずれか一つに記載のパッケージと、前記通電部品と、前記モジュール内部に固定される光半導体素子とを有する光半導体素子固定モジュールであって、少なくとも、前記通電部品の前記電気配線は、前記金属部材に接合されていることを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、この発明の実施の形態であるパッケージおよび光半導体素子固定モジュールについて説明する。
【００１４】
（実施の形態１）
図１は、この発明の実施の形態１であるパッケージの構成を示す斜視図である。図１において、このパッケージは、金属底板１と金属枠体２を有するとともに、金属枠体２の側壁の内側および外側に貫通突出したセラミック等によって実現される絶縁性材料からなる絶縁端子３を有する。絶縁端子３は、金属枠体２の内外を導通する金属配線部７を有する。金属枠体２の外側の金属配線部７にリード端子５が貼着固定される。
【００１５】
ここで、金属枠体２内側の金属配線部７は内部に構成する部品、部材、素子や通電部品等との電気的接続に用いるものであり、金属配線部７にはリード線９を固定する金属部材８が、図示しない半田等によって貼着固定される。また、金属部材８は、例えば銅やニッケル、鉄−ニッケル合金等の加工性が良く、かつ、電気伝導性を有する材料で形成される。したがって、金属部材８に、例えば切り欠き８ａを形成しておき、図５に示すように、リード線９を半田１１により固定することができ、しかも、絶縁端子３に切り欠き等を形成する加工を行う必要がない。このため、比較的脆い材料である絶縁端子３に、ひび割れや欠け等の損傷が生じにくくなるので、製造し易くなる。また、製造コストも抑えることが可能になるパッケージおよび光半導体素子固定モジュールを実現できる。
【００１６】
（実施の形態２）
つぎに、この発明の実施の形態２について説明する。図２は、この発明の実施の形態２であるパッケージに用いられる絶縁素子の構成を示す斜視図である。図２において、絶縁端子３は、断面が「凸」型の角柱形状をもったストレート部材である。この絶縁素子３は、金属枠体２の側壁に垂直な方向に突出した突出部３３ａが形成される。その他の構成は、実施の形態１と同じであり、同一構成部分には同一符号を付している。
【００１７】
このように、絶縁素子３は、各表面がフラットであるストレート部材によって形成されているため、絶縁端子３に切り欠き等を切削等によって形成加工しないので、比較的脆い材料である絶縁端子３にひび割れや欠け等の損傷が生じにくくなるので製造し易くなる。また、製造コストも抑えることが可能になるパッケージおよび光半導体素子固定モジュールを実現できる。
【００１８】
（実施の形態３）
つぎに、この発明の実施の形態３について説明する。図３〜図５は、この発明の実施の形態４であるパッケージにおける絶縁端子と金属部材との接合関係を示す斜視図である。その他のパッケージの構成は、実施の形態１に示した構成と同じであり、同一構成部分には同一符号を付している。図３〜図５において、金属部材８は、絶縁端子３の突出部３ａからさらに突出するように、絶縁端子３に貼着固定される。この結果、例えば図２０に示すように半田１１が濡れ広がったり、あるいは図２１に示すように半田１１が下方に回り込んでしまっても、金属枠体２の側壁や隣接する金属配線部７と金属部材８との距離が遠くなるため、金属部材８と、これら金属枠体２の側壁や隣接の金属配線部７とが接触しにくくなる。このため、所望の配線パターンと電気的特性を得やすいパッケージおよび光半導体素子固定モジュールを実現できる。
【００１９】
（実施の形態４）
つぎに、この発明の実施の形態４について説明する。図６〜１０は、この発明の実施の形態４であるパッケージに用いる金属部材の構成を示す斜視図である。その他の構成のパッケージの構成は、実施の形態１と同じであり、同一構成部分には同一符号を付している。
【００２０】
図６〜図１０に示した金属部材８は、切り欠き８ａあるいは貫通孔８ｂを有する。特に、図９および図１０では、金属部材８自体の形状を矩形以外の形状としている。また、金属部材８は、切り欠き８ａおよび貫通孔８ｂの双方を持たせるようにしてもよい。さらに、切り欠き８ａおよび貫通孔８ｂの形状は任意であり、図６〜図１０に示した形状には限定されない。また、材質は、金属であるので、切削加工やめっき等が比較的容易に製造できる。
【００２１】
（実施の形態５）
つぎに、この発明の実施の形態５について説明する。この実施の形態５では、上述した実施の形態１〜４に示したパッケージに用いる金属部材８の材料を、絶縁端子３の線膨張係数と線膨張係数が同等な材料、例えば、タングステン、銅−タングステン合金、鉄−ニッケル合金、鉄−ニッケル−コバルト合金（商標、コバール）等から任意に選択するようにしている。これによって、熱変形によって、金属部材８と前記絶縁端子３との線膨張係数差による歪みの発生を抑制することができるので、例えば、金属部材８が剥がれてしまう等の問題が起きにくくなり、信頼性の高いパッケージおよび光半導体素子固定モジュールを実現することができる。
【００２２】
（実施の形態６）
つぎに、この発明の実施の形態６について説明する。図１１は、この発明の実施の形態６であるパッケージに用いる絶縁素子３および金属部材８の構成を示す斜視図である。図１２は、図１１に示した絶縁素子３と金属部材８との接合関係を示す断面図である。その他のパッケージの構成は、実施の形態１と同じであり、同一構成部分には同一符号を付している。
【００２３】
図１１および図１２において、金属配線部７は、絶縁端子３の突出面３ａの少なくとも一部にも設けられている。この場合、例えば、図１２に示すように、金属部材８を半田１１で頬杖をつくように貼着固定できるため、金属部材８と金属配線部７とを一層、強固に固定できるパッケージおよび光半導体素子固定モジュールを実現することができる。
【００２４】
（実施の形態７）
つぎに、この発明の実施の形態７について説明する。図１３は、この発明の実施の形態７である光半導体素子固定モジュールの構成を示す断面図である。図１３に示したパッケージは、実施の形態１に示したパッケージであり、このパッケージの内部に収納固定される通電部品、例えば熱電クーラー（サーモモジュールともいう）１０と、光半導体素子とその他部品部材とを有し、通電部品のリード線９が、金属部材８に接合されるものである。
【００２５】
図１３において、この光半導体素子固定モジュールは、金属底板１上に金属枠体２が立設され、その内部に、サーモモジュール１０が最も下部に配置され、その上部の固定部材１５上にレーザダイオード１２およびレーザダイオード１２の温度を検出するサーミスタ１４が配置されたヒートシンクと、レーザ光の出力をモニタするフォトダイオード１３が配置された固定台とが配設されるとともに、レーザダイオード１２の近傍に、レンズ固定部材１８によって光学レンズ１９ａが固定される。一方、レーザダイオード１２から出射されるレーザ光を外部に導くため、金属枠体２の側壁に口出し部６が設けられ、この口出し部６に、順次、ウィンドウ２０、光学レンズ１９ｂ、フェルール部品２１が配置され、フェルール部品２１に接続された光ファイバ２２からレーザ光が外部に導かれる。その後、パッケージ内部には、例えば窒素などが封入され、蓋部材１７によって封止される。
【００２６】
通電部品は、例えば、抵抗体、コンデンサ、コイル等や、それらの組み合わさった電気回路、または、ＩＣや回路実装基板等であっても良く、それらは電気配線を前記金属部材８に貼着固定することで電気的に接合する。
【００２７】
また、光半導体素子は、レーザ光を発するレーザダイオード１２、あるいは、受光するフォトダイオード１３等であるパッケージおよび光半導体素子固定モジュールを実現する。
【００２８】
（実施の形態８）
つぎに、この発明の実施の形態８について説明する。この実施の形態８は、上述した実施の形態１〜７に示した絶縁端子３の絶縁材料を、具体的に、セラミック、ガラス、エンジニアリングプラスチック、または、エポキシ等の樹脂等で形成するようにしている。
【００２９】
（実施の形態９）
つぎに、この発明の実施の形態９について説明する。この実施の形態９では、上述した実施の形態１〜８に示した金属部材８の少なくとも表面層の全体、または、所望の部分を、半田性の良い金属、例えば、Ｓｎ，Ｚｎ，Ａｕ，Ｎｉ等をめっきや蒸着等によって施すようにしている。
【００３０】
また、金属部材８表面に、あらかじめ半田、例えば、Ｐｂ−Ｓｎ，Ｚｎ−Ｓｎ，Ａｕ−Ｓｎ，Ａｕ−Ｓｉ等を貼着し、所定の温度に加熱することで表面の半田が溶融し貼着固定する、または、新たな半田を補いながら貼着固定するようにしている。
【００３１】
（実施の形態１０）
つぎに、この発明の実施の形態１０について説明する。図１４は、この発明の実施の形態１０であるパッケージに用いる絶縁素子と金属部材との接合状態を示す図である。この実施の形態１０では、上述した実施の形態１〜９において、リード線９を金属部材８にレーザ溶接を用いて貼着する。図１４では、溶接点１６によって、リード線９と金属部材８とが貼着されている。または、半田付けの際にリード線９が動かないようにレーザ溶接で固定したのち、半田１１にて貼着固定するようにする。
【００３２】
（実施の形態１１）
つぎに、この発明の実施の形態１１について説明する。図１５は、この発明の実施の形態１１であるパッケージにおける絶縁端子３とリード線との接合状態を示す図である。その他の構成は実施の形態１と同じであり、同一構成部分には同一符号を付している。
【００３３】
図１５に示すように、この実施の形態１１では、絶縁端子３から突出して貼着固定された金属部材８の切り欠け８ａ、または、貫通孔８ｂの上下に通じて半田１１が施されるようにしている。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明のパッケージおよび光半導体素子固定モジュールによれば、絶縁端子にリード線を固定するための切り欠け等を設ける必要がなくなるため、ひび割れや欠け等の損傷を受けてしまうことを防止できる。
【００３５】
そして、金属部材にリード線の一部を半田付けで固定することによって、前記金属部材に半田材がとどまりやすく、また、半田の濡れ広がりや、半田の回り込み等があっても、側壁や隣接する金属配線部まである程度距離がかせげるので接触しにくくなる。この結果、金属配線部に形成されていた所望の配線パターンと電気的特性が得られ、例えば、最悪の場合である電気的なショートが起こすことを有効に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１であるパッケージの概要構成を示す斜視図である。および光半導体素子固定モジュールの図である。
【図２】この発明の実施の形態２であるパッケージにおける絶縁端子の構成を示す斜視図である。
【図３】この発明の実施の形態３であるパッケージにおける絶縁端子と金属部材との接合状態を示す図である。
【図４】図３に示した接合状態においてリード線を配置した状態を示す図である。
【図５】図４に示した接合状態において半田によってリード線を固定した状態を示す図である。
【図６】この発明の実施の形態４であるパッケージに用いられる金属部材の構成の一例を示す斜視図である。
【図７】この発明の実施の形態４であるパッケージに用いられる金属部材の構成の一例を示す斜視図である。
【図８】この発明の実施の形態４であるパッケージに用いられる金属部材の構成の一例を示す斜視図である。
【図９】この発明の実施の形態４であるパッケージに用いられる金属部材の構成の一例を示す斜視図である。
【図１０】この発明の実施の形態４であるパッケージに用いられる金属部材の構成の一例を示す斜視図である。
【図１１】この発明の実施の形態６であるパッケージにおける絶縁端子と金属部材の構成を示す斜視図である。
【図１２】この発明の実施の形態６であるパッケージにおける絶縁端子と金属部材との接合状態を示す断面図である。
【図１３】この発明の実施の形態７である光半導体素子固定モジュールの構成を示す断面図である。
【図１４】この発明の実施の形態１０であるパッケージにおける絶縁端子と金属部材との接合状態を示す図である。
【図１５】この発明の実施の形態１１であるパッケージにおける絶縁端子と金属部材とリード線との接合状態を示す図である。
【図１６】従来のパッケージの構成を示す斜視図である。
【図１７】従来のパッケージに用いられる絶縁素子の斜視図と正面図である。
【図１８】図１７における絶縁素子にリード線が配置された状態を示す斜視図と正面図である。
【図１９】図１８における絶縁素子とリード線とが半田によって固定された状態を示す斜視図と正面図である。
【図２０】図１９における半田固定において、隣接する金属配線部まで半田が濡れ広がった一例を示す正面図である。
【図２１】図１９における半田固定において下方に半田が回り込んだ一例を示す正面図である。
【符号の説明】
１　　　金属底板
２　　　金属枠体
３　　　絶縁端子
３ａ，３ｂ　　突出部
３ｄ，８ａ　　切り欠き
３ｃ，３ｅ，８ｂ　　貫通孔
４　　　封止部材
５　　　リード端子
６　　　口出し部
７　　　金属配線部
８　　　金属部材
９　　　リード線
１０　　　熱電クーラー（サーモモジュール）
１１　　　半田
１２　　　レーザダイオード
１３　　　フォトダイオード
１４　　　サーミスタ
１５　　　固定部材
１６　　　溶接点
１７　　　蓋部材
１８　　　レンズ固定部材
１９ａ，１９ｂ　　光学レンズ
２０　　　ウィンドウ
２１　　　フェルール部品
２２　　　光ファイバ
【図１】
2004031653.tif 000003
【図２】
2004031653.tif 000004
【図３】
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【図４】
2004031653.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
2004031653.tif 000009
【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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【図１４】
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【図１５】
2004031653.tif 000017
【図１６】
2004031653.tif 000018
【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
2004031653.tif 000021
【図２０】
2004031653.tif 000022
【図２１】
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