(57)【要約】【課題】光半導体素子と光ファイバとの光結合効率を向上させるとともに放熱性を高めることのできる光半導体素子収納用パッケージおよび光半導体装置を提供すること。【解決手段】光半導体素子収納用パッケージは、上面に凹部を有する樹脂製の基体１と、基体１の上面の凹部の周囲に接着され、下面に凹部と略同じ深さで内寸法が凹部よりも大きい凹みが形成されている、基体１と略同じ高さを有する樹脂製の蓋体９とを具備し、基体１の底部の厚みをＡ、基体１の側壁部の厚さをＢ、蓋体９の天井部の厚みをＣ、蓋体９の側壁部の厚さをＤとしたとき、０．８≦Ａ／Ｃ≦１．２５かつ０．５≦Ｄ／Ｂ＜１とされ、基体１の凹部の底面に略全面に上面が略面一とされた第一の金属板３ａが埋め込まれており、蓋体９の凹みの天井面の略全面に下面が略面一とされた第二の金属板９ａが埋め込まれている。【選択図】　図１
2004146752.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面に形成された凹部の底面に光半導体素子を載置するための載置部を有する樹脂製の基体と、該基体の側壁部の上面に一端部の端面が前記側壁部の内面に略面一になるようにして埋め込まれ、他端部が前記側壁部の外側に突出するように設けられたリード端子と、前記基体の上面の前記凹部の周囲に接着され、下面に前記凹部と略同じ深さで内寸法が前記凹部よりも大きい凹みが形成されているとともに前記基体と略同じ高さを有する樹脂製の蓋体とを具備しており、前記基体の底部の厚みをＡ、前記基体の側壁部の厚さをＢ、前記蓋体の天井部の厚みをＣ、前記蓋体の側壁部の厚さをＤとしたとき、０．８≦Ａ／Ｃ≦１．２５かつ０．５≦Ｄ／Ｂ＜１とされ、前記基体の前記凹部の底面の略全面に上面が略面一とされた第一の金属板が埋め込まれており、前記蓋体の前記凹みの天井面の略全面に下面が略面一とされた第二の金属板が埋め込ま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】
前記第一の金属板は前記基体に埋め込まれている下面の外周部に複数の半球状の突起が全周にわたって略等間隔に設けられており、前記第二の金属板は前記蓋体に埋め込まれている上面の外周部に複数の半球状の突起が全周にわたって略等間隔に設けられていることを特徴とする請求項１記載の光半導体素子収納用パッケージ。
【請求項３】
前記第一および第二の金属板はそれぞれ外周部に複数の貫通孔が全周にわたって略等間隔に設けられており、前記第一の金属板の前記貫通孔には前記基体を形成する樹脂が埋入されているとともに、前記第二の金属板の前記貫通孔には前記蓋体を形成する樹脂が埋入されていることを特徴とする請求項１記載の光半導体素子収納用パッケージ。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の光半導体素子収納用パッケージと、前記載置部に載置固定されるとともに前記リード端子の前記一端部に電気的に接続された光半導体素子と、前記基体の上面の前記凹部の周囲に接着された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、光通信分野等に用いられ、光半導体素子を収納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装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、光通信分野に使用される電気信号を光信号に変換する半導体レーザ（ＬＤ）や光信号を電気信号に変換するフォトダイオード（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（以下、半導体パッケージともいう）を図８に示す。同図に示すように、半導体パッケージは、上面に形成された凹部の底面の略中央部に光半導体素子１５を載置するための載置部１３を有し、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂、ポリフェニレンサルファイト（ＰＰＳ）や液晶ポリマー（ＬＣＰ）等のエンジニアリングプラスチック等の電気的に絶縁性の樹脂から成る基体１１と、両端が基体１１の側壁部１２の内外に突出するように取着され、側壁部１２の外側に突出する一端が外部電気回路に接続される複数のリード端子１７と、基体１１の側壁部１２上面に封止材１８を介して取着されて内側を気密に封止する蓋体１９とから主に構成されている（例えば、下記の特許文献１参照）。
【０００３】
なお、蓋体１９は、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂、ＰＰＳやＬＣＰ等のエンジニアリングプラスチック等から成る樹脂製の平板状のものや、鉄（Ｆｅ）−ニッケル（Ｎｉ）合金等から成る金属製の平板状のものが使用される。
【０００４】
そして、基体１１の載置部１３上にシリコン（Ｓｉ）等から成る基板１４上に搭載された光半導体素子１５を載置固定するとともに、光半導体素子１５の各電極をリード端子１７にボンディングワイヤ等の電気的接続手段１６を介して電気的に接続し、しかる後、側壁部１２の上面に蓋体１９を樹脂接着剤等の封止材１８を介して接合し、基体１１と蓋体１９とから成る容器内部に光半導体素子１５を収容することによって、製品としての光半導体装置が完成する。この光半導体装置は、光半導体素子１５にリード端子１７を介して外部電気回路から供給される駆動信号を入力し、光半導体素子１５に光を励起させて励起した光を側壁部１２に形成された貫通孔１１ａに取着された光ファイバ２０で伝達させることによって、または光ファイバ２０を伝達する光を光半導体素子１５で受光させ、光半導体素子１５で受光された光に対応する電気信号を発生させ、発生した電気信号をリード端子１７を介して取り出すことによって作動する。このような光半導体装置は光通信分野に多用される。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１１−６４６８９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装置においては、作動時に光半導体素子１５が発熱すると、基体１１と蓋体１９とに熱膨張が生じるが、基体１１と蓋体１９との熱膨張係数が異なるため基体１１と蓋体１９とに反りが発生する。その結果、載置部１３に載置された光半導体素子１５の位置がずれたり、貫通孔１１ａに取着された光ファイバ２０の位置がずれて、光半導体素子１５と光ファイバ２０との光結合効率が低下してしまうという問題点があった。
【０００７】
また、上記従来の光半導体装置においては、基体１１と蓋体１９の熱放散性が悪い場合、作動時に光半導体素子１５の温度が限度を超えて上昇し、光半導体素子１５が正常に作動しなくなるという問題点もあった。
【０００８】
従って、本発明は上記問題点に鑑みて完成されたものであり、その目的は、光半導体素子の作動時の基体および蓋体の反りを抑え、光半導体素子と光ファイバの位置ずれを防止することにより、光半導体素子と光ファイバの光結合効率を向上させるとともに、基体と蓋体の放熱性を高めることのできる光半導体パッケージおよび光半導体装置を提供することにある。
【０００９】
【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、上面に形成された凹部の底面に光半導体素子を載置するための載置部を有する樹脂製の基体と、該基体の側壁部の上面に一端部の端面が前記側壁部の内面に略面一になるようにして埋め込まれ、他端部が前記側壁部の外側に突出するように設けられたリード端子と、前記基体の上面の前記凹部の周囲に接着され、下面に前記凹部と略同じ深さで内寸法が前記凹部よりも大きい凹みが形成されているとともに前記基体と略同じ高さを有する樹脂製の蓋体とを具備しており、前記基体の底部の厚みをＡ、前記基体の側壁部の厚さをＢ、前記蓋体の天井部の厚みをＣ、前記蓋体の側壁部の厚さをＤとしたとき、０．８≦Ａ／Ｃ≦１．２５かつ０．５≦Ｄ／Ｂ＜１とされ、前記基体の前記凹部の底面の略全面に上面が略面一とされた第一の金属板が埋め込まれており、前記蓋体の前記凹みの天井面の略全面に下面が略面一とされた第二の金属板が埋め込まれていることを特徴とする。
【００１０】
本発明の光半導体素子収納用パッケージは、基体の底部の厚みをＡ、基体の側壁部の厚さをＢ、蓋体の天井部の厚みをＣ、蓋体の側壁部の厚さをＤとしたとき、０．８≦Ａ／Ｃ≦１．２５かつ０．５≦Ｄ／Ｂ＜１とされていることから、基体と蓋体の熱膨張を近いものとして基体および蓋体の反りを抑えることができ、その結果、光半導体素子と光ファイバの位置ずれを防止することで、光半導体素子と光ファイバの光結合効率を向上させることができる。
【００１１】
また、基体の凹部の底面の略全面に上面が略面一とされた第一の金属板が埋め込まれており、蓋体の凹みの天井面の略全面に下面が略面一とされた第二の金属板が埋め込まれていることから、基体および蓋体が補強されて、基体および蓋体に反り等の変形が生じるのを有効に防止し、その結果、光半導体素子と光ファイバとの光結合効率を常により良好なものとすることができる。また、光半導体素子の作動時に発生する熱の放熱性を高めて光半導体素子を常に正常に作動させることができる。
【００１２】
本発明の光半導体素子収納用パッケージにおいて、好ましくは、前記第一の金属板は埋め込まれている下面の外周部に複数の半球状の突起が全周にわたって略等間隔に設けられており、前記第二の金属板は埋め込まれている上面の外周部に複数の半球状の突起が全周にわたって略等間隔に設けられていることを特徴とする。
【００１３】
本発明の光半導体素子収納用パッケージは、第一の金属板は埋め込まれている下面の外周部に複数の半球状の突起が全周にわたって略等間隔に設けられており、第二の金属板は埋め込まれている上面の外周部に複数の半球状の突起が全周にわたって略等間隔に設けられていることから、第一の金属板と基体との密着面積および第二の金属板と蓋体との密着面積を大きくしてこれらの密着性をより向上させることができ、その結果、光半導体素子の作動時に発生する熱の放熱性を高めて光半導体素子を常に正常に作動させることができる。
【００１４】
本発明の光半導体素子収納用パッケージにおいて、好ましくは、前記第一および第二の金属板はそれぞれ外周部に複数の貫通孔が全周にわたって略等間隔に設けられており、前記第一の金属板の前記貫通孔には前記基体を形成する樹脂が埋入されているとともに、前記第二の金属板の前記貫通孔には前記蓋体を形成する樹脂が埋入されていることを特徴とする。
【００１５】
本発明の光半導体素子収納用パッケージは、第一および第二の金属板はそれぞれ外周部に複数の貫通孔が全周にわたって略等間隔に設けられており、第一の金属板の貫通孔には基体を形成する樹脂が埋入されているとともに、第二の金属板の貫通孔には蓋体を形成する樹脂が埋入されていることから、第一の金属板と基体および第二の金属板と蓋体とをアンカー効果によって強固に密着させることができ、光半導体素子の作動時に発生する熱により第一の金属板と基体および第二の金属板と蓋体との熱膨張差による応力が発生しても、第一および第二の金属板がそれぞれ基体および蓋体から剥離するのを有効に防止できる。
【００１６】
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、前記載置部に載置固定されるとともに前記リード端子の前記一端部に電気的に接続された光半導体素子と、前記基体の上面の前記凹部の周囲に接着された前記蓋体とを具備したことを特徴とする。
【００１７】
本発明の光半導体装置は、上記の構成により、上記本発明の光半導体素子収納用パッケージを用いた高性能で信頼性の高いものとなる。
【００１８】
【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を以下に詳細に説明する。本発明の光半導体パッケージは、図１に示すように、上面に形成された凹部の底面の略中央部に光半導体素子５を載置するための載置部３を有した第一の金属板３ａを有し、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂、ＰＰＳやＬＣＰ等のエンジニアリングプラスチック等から成る基体１と、基体１の側壁部２に一端部が埋め込まれ、外側に突出する他端部が外部電気回路に接続される複数のリード端子７と、基体１の側壁部２上面に樹脂接着剤等の封止材８を介して取着され、内側を気密に封止し第二の金属板９ａを有した蓋体９とから構成されている。
【００１９】
即ち、本発明の光半導体パッケージは、上面に形成された凹部の底面に光半導体素子５を載置するための載置部３を有する樹脂製の基体１と、基体１の側壁部２の上面に一端部の端面が側壁部２の内面に略面一になるようにして埋め込まれ、他端部が側壁部２の外側に突出するように設けられたリード端子７と、基体１の上面の凹部の周囲に接着され、下面に凹部と略同じ深さで内寸法が凹部よりも大きい凹みが形成されているとともに基体１と略同じ高さを有する樹脂製の蓋体９とを具備し、基体１の底部の厚みをＡ、基体１の側壁部２の厚さをＢ、蓋体９の天井部の厚みをＣ、蓋体９の側壁部の厚さをＤとしたとき、０．８≦Ａ／Ｃ≦１．２５かつ０．５≦Ｄ／Ｂ＜１とされている。また、基体１の凹部の底面の略全面に上面が略面一とされた第一の金属板３ａが埋め込まれており、蓋体９の凹みの天井面の略全面に下面が略面一とされた第二の金属板９ａが埋め込まれている。
【００２０】
本発明の基体１および蓋体９は、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂、ＰＰＳやＬＣＰ等のエンジニアリングプラスチック等から成り、トランスファモールド成型法またはインジェクションモールド成型法によって製作される。また、基体１および蓋体９は、熱膨張係数が同じになるように同じ樹脂から成るのがよく、あるいは熱膨張係数が近似した樹脂から成るのがよい。
【００２１】
第一の金属板３ａと第二の金属板９ａは、Ｆｅ−Ｎｉ−コバルト（Ｃｏ）合金，Ｆｅ−Ｎｉ合金，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合金等から成るインゴット（塊）に圧延加工法や打ち抜き加工法等の従来周知の金属加工法を施すことによって作製される。第一の金属板３ａの基体１への取着は、基体１をトランスファモールド成型法またはインジェクションモールド成型法により形成する際に予め金型内の所定位置に第一の金属板３ａをセットしておくことによって、凹部の底面に上面が露出するようにして埋め込まれた状態で一体的に取着される。第二の金属板９ａの蓋体９への取着は、蓋体９をトランスファモールド成型法またはインジェクションモールド成型法により形成する際に予め金型内の所定位置に第二の金属板９ａをセットしておくことによって、凹みの天井面に下面が露出するようにして埋め込まれた状態で一体的に取着される。
【００２２】
第一の金属板３ａと第二の金属板９ａは、その露出する表面に良導電性で耐蝕性に優れたＮｉや金（Ａｕ）等の金属をメッキ法により所定厚み（１〜２０μｍ）に被着させておくのがよく、第一の金属板３ａと第二の金属板９ａの酸化腐蝕を有効に防止できる。
【００２３】
基体１に第一の金属板３ａを設け、蓋体９に第二の金属板９ａを設けることにより、基体１および蓋体９を補強して、基体１と蓋体９に反り等の変形が生じるのを防止し、光半導体素子５と光ファイバ８との光結合効率を常に良好なものとすることができ、光半導体素子５の放熱性を高めて光半導体素子５を常に正常に作動させることができる。
【００２４】
また、第一の金属板３ａが基体１の凹部の底面の略全面に上面が略面一とされて埋め込まれていることにより、光半導体素子５と光ファイバ１０との光軸合わせが容易になり、第二の金属板９ａが蓋体９の凹みの天井面の略全面に下面が略面一とされて埋め込まれていることにより、第二の金属板９ａがボンディングワイヤ等の電気的接続手段６の障害にならないとともに光半導体素子５の放射熱を下面で吸収することができる。
【００２５】
また、第一の金属板３ａと第二の金属板９ａは、同一の材質から成り、略同形状であるのが良く、より基体１と蓋体９の反りを抑えて、光ファイバ１０と光半導体素子５との光結合効率をさらに向上させることができる。
【００２６】
本発明において、第一の金属板３ａおよび第二の金属板９ａは、厚さが０．１〜５ｍｍであることが好ましい。０．１ｍｍ未満では、基体１および蓋体９の補強効果が低下するため、光半導体素子５と光ファイバ１０との間の光結合効率が劣化し易くなり、５ｍｍを超えると、光半導体素子収納用パッケージを小型化するのが困難になる。
【００２７】
また、第一の金属板３ａが第二の金属板９ａよりも厚いことが好ましい。第一の金属板３ａの上面には光半導体素子５が載置されているため、第一の金属板３ａに光半導体素子５の熱が直接的に伝熱することとなり、熱伝導性の良い金属からなる第一の金属板３ａを厚くして放熱性を高めることが好ましい。一方、第二の金属板９ａは熱が直接伝熱されるわけではないので、補強効果が得られればよく、第一の金属板３ａよりも薄くても構わない。
【００２８】
本発明において、第一の金属板３ａは下面や側面に凸部が形成された構成（構成ａ）とされていてもよく、この場合、第一の金属板３ａの基体１に対する密着力が向上する。同じく、第一の金属板３ａの基体１に対する密着力を向上させる目的で、第一の金属板３ａの断面形状を台形状にする構成（構成ｂ）、第一の金属板３ａの下面や側面に凹部を形成する構成（構成ｃ）、第一の金属板３ａに上下面間を貫通する貫通孔を設ける構成（構成ｄ）、または第一の金属板３ａの下面や側面に１つまたは複数の溝を形成する構成（構成ｅ）を採ることができる。また、これらの構成ａ〜ｅを組み合わせることも可能である。
【００２９】
特に、図３，図４に示すように、第一の金属板３ａは埋め込まれている下面の外周部に複数の半球状の突起３ｂが全周にわたって略等間隔に設けられているのがよい。これにより、第一の金属板３ａと基体１との密着面積を大きくしてこれらの密着性をより向上させることができ、その結果、光半導体素子５の作動時に発生する熱の放熱性を高めて光半導体素子５を常に正常に作動させることができる。
【００３０】
あるいは、図５，図６に示すように、第一の金属板３ａは外周部に複数の貫通孔３ｃが全周にわたって略等間隔に設けられており、この貫通孔３ｃには基体１を形成する樹脂が埋入されているのがよい。これにより、第一の金属板３ａと基体１とをアンカー効果によって強固に密着させることができ、光半導体素子５の作動時に発生する熱により第一の金属板３ａと基体１との熱膨張差による応力が発生しても、第一の金属板３ａが基体１から剥離するのを有効に防止できる。
【００３１】
また、第二の金属板９ａについても、その上面や側面に凸部が形成された構成（構成ａ１）とされていてもよく、この場合、第二の金属板９ａの蓋体９に対する密着力が向上する。同じく、第二の金属板９ａの蓋体９に対する密着力を向上させる目的で、第二の金属板９ａの断面形状を逆台形状にする構成（構成ｂ１）、第二の金属板９ａの上面や側面に凹部を形成する構成（構成ｃ１）、第二の金属板９ａに上下面間を貫通する貫通孔を設ける構成（構成ｄ１）、または第二の金属板９ａの上面や側面に１つまたは複数の溝を形成する構成（構成ｅ１）を採ることができる。また、これらの構成ａ１〜ｅ１を組み合わせることも可能である。
【００３２】
特に、図３，図４に示すように、第二の金属板９ａは埋め込まれている上面の外周部に複数の半球状の突起９ｂが全周にわたって略等間隔に設けられているのがよい。これにより、第二の金属板９ａと蓋体９との密着面積を大きくしてこれらの密着性をより向上させることができ、その結果、光半導体素子５の作動時に発生する熱の放熱性を高めて光半導体素子５を常に正常に作動させることができる。
【００３３】
あるいは、図５，図６に示すように、第二の金属板９ａは外周部に複数の貫通孔９ｃが全周にわたって略等間隔に設けられており、この貫通孔９ｃには基体１を形成する樹脂が埋入されているのがよい。これにより、第二の金属板９ａと蓋体９とをアンカー効果によって強固に密着させることができ、光半導体素子５の作動時に発生する熱により第二の金属板９ａと蓋体９との熱膨張差による応力が発生しても、第二の金属板９ａが蓋体９から剥離するのを有効に防止できる。
【００３４】
第一および第二の金属板３ａ，９ａにそれぞれ突起３ｂ，９ｂが設けられている場合、突起３ｂ，９ｂは直径が０．５〜３ｍｍであることが好ましい。０．５ｍｍ未満では、第一の金属板３ａと基体１との密着面積および第二の金属板９ａと蓋体９との密着面積を大きくする効果が小さく、光半導体素子の作動時に発生する熱の放熱性を高める効果が小さくなる。また、３ｍｍを超えると、光半導体素子収納用パッケージを小型化し難くなる。
【００３５】
また、突起３ｂ，９ｂ同士の間隔は０．１〜１０ｍｍがよい。０．１ｍｍ未満では、第一の金属板３ａを基体１に埋め込む際および第二の金属板９ａを蓋体９に埋め込む際に突起３ｂ，９ｂ同士の間に樹脂が入り込み難くなってボイドが生じ易くなる。また、１０ｍｍを超えると、第一の金属板３ａと基体１との密着面積および第二の金属板９ａと蓋体９との密着面積を大きくする効果が小さく、光半導体素子の作動時に発生する熱の放熱性を高める効果が小さくなり易い。
【００３６】
突起３ｂ，９ｂは、図４に示すように第一の金属板３ａ，第二の金属板９ａの四隅や四隅の突起３ｂ，９ｂ間に設けられるのがよい。これにより、第一および第二の金属板３ａ，９ａを全周にわたってそれぞれ基体１，蓋体９に強固に密着させることができる。
【００３７】
第一および第二の金属板３ａ，９ａにそれぞれ貫通孔３ｃ，９ｃが設けられている場合、貫通孔３ｃ，９ｃの直径は０．５〜３ｍｍであることが好ましい。０．５ｍｍ未満では、第一の金属板３ａの貫通孔３ｃと基体１の樹脂との密着面積および第二の金属板９ａの貫通孔９ｃと蓋体９の樹脂との密着面積が小さくなってアンカー効果が小さくなり易い。その結果、光半導体素子５の作動時に発生する熱によって第一の金属板３ａと基体１および第二の金属板９ａと蓋体９との熱膨張差による応力が発生し、第一および第二の金属板３ａ，９ａがそれぞれ基体１および蓋体９から剥離し易くなる。また、貫通孔３ｃ，９ｃに樹脂が入り込み難くなってボイドが生じ易くなり、光半導体素子５の作動時に発生する熱の放熱性を高める効果が小さくなり易い。また、３ｍｍを超えると、光半導体素子収納用パッケージを小型化し難くなるとともに、第一および第二の金属板３ａ，９ａの強度が小さくなり、基体１および蓋体９に反り等の変形が生じ易くなる。
【００３８】
また、貫通孔３ｃ，９ｃ同士の間隔は、０．１〜１０ｍｍがよい。０．１ｍｍ未満では、貫通孔３ｃ，９ｃ同士の間隔が小さすぎて貫通孔３ｃ，９ｃを加工するのが困難になる。また、１０ｍｍを超えると、第一の金属板３ａの貫通孔３ｃと基体１の樹脂との密着面積および第二の金属板９ａの貫通孔９ｃと蓋体９の樹脂との密着面積が小さくなってアンカー効果が小さくなり易く、第一および第二の金属板３ａ，９ａがそれぞれ基体１および蓋体９から剥離し易くなる。
【００３９】
貫通孔３ｃ，９ｃは、図６に示すように第一および第二の金属板３ａ，９ａの四隅や四隅の貫通孔３ｃ，９ｃ間に設けられるのがよい。これにより、第一および第二の金属板３ａ，９ａを全周にわたってそれぞれ基体１および蓋体９に強固に密着させることができる。
【００４０】
また、貫通孔３ｃ，９ｃは、図７の断面図に示すように第一の金属板３ａにおいては、第一の金属板３ａの上面側の直径が下面側の直径よりも大きくなっているのがよい。また、第二の金属板９ａにおいては、第二の金属板９ａの下面側の直径が上面側の直径よりも大きくなっているのがよい。これにより、第一および第二の金属板３ａ，９ａのアンカー効果を高めてそれぞれ基体１および蓋体９に強固に密着させることができ、第一および第二の金属板３ａ，９ａがそれぞれ基体１および蓋体９から剥離するのを有効に抑制できる。
【００４１】
リード端子７はＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金やＦｅ−Ｎｉ合金等の金属から成り、例えばＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等から成るインゴット（塊）に圧延加工法や打ち抜き加工法等の従来周知の金属加工法を施すことによって作製される。リード端子７の側壁部２への取着は、基体１をトランスファモールド成型法またはインジェクションモールド成型法により形成する際に予め金型内の所定位置にリード端子７をセットしておくことによって側壁部２の上面に一端部が埋め込まれ、他端部が側壁部２の外側に突出した状態で一体的に取着される。
【００４２】
そして、図２（図１のＦ方向からみたリード端子７部の拡大断面図）に示すように、リード端子７の側壁部２内側の一端部の端面は側壁部２の内面と略面一であり、その一端部の上面にボンディングワイヤ等の電気的接続手段６を接続する際、その一端部が側壁部２の上面に固定されているため、電気的接続手段６との接続が容易となり、半導体素子５と外部電気回路とを電気的接続手段６を介して確実に電気的に接続できる。このように、リード端子７の一端部が電気的接続手段６に接続されるようにするために、少なくともリード端子７の部位において、蓋体９の下面の凹みの内寸法が基体１の上面の凹部よりも大きいようにする。
【００４３】
リード端子７は、その露出する表面に良導電性で耐蝕性に優れたＮｉやＡｕ等の金属をメッキ法により所定厚み（１〜２０μｍ）に被着させておくのがよく、リード端子７の酸化腐蝕を有効に防止できるとともに、リード端子７とボンディングワイヤ等の電気的接続手段６との接続およびリード端子７と外部電気回路との接続を信頼性の高いものとなすことができる。
【００４４】
さらに、基体１の側壁部２上には樹脂接着剤等から成る封止材８を介して蓋体９が接合され、蓋体９で側壁部２の内側を塞ぐことよって基体１と蓋体９とで構成される容器内に光半導体素子５が収容される。なお、樹脂接着剤等から成る封止材８は、エポキシ樹脂やアクリル樹脂等を主成分とした比較的強度および耐熱性の高い樹脂を用いる。例えば、エポキシ樹脂から成る樹脂接着剤であれば、具体的にはビスフェノールＡ型エポキシ樹脂やノボラック型エポキシ樹脂、グリシジアルアミン型エポキシ樹脂等のエポキシ樹脂にアミン系硬化剤やイミダゾール系硬化剤、酸無水物硬化剤等の硬化剤を添加した樹脂接着剤を用いる。
【００４５】
本発明の光半導体パッケージは、基体１の底部の厚みをＡ、基体１の側壁部２の厚さをＢ、蓋体９の天井部の厚みをＣ、蓋体９の側壁部の厚さをＤとしたとき、０．８≦Ａ／Ｃ≦１．２５かつ０．５≦Ｄ／Ｂ＜１とされている。Ａ／Ｃ＜０．８の場合、基体１の底部の厚みＡが蓋体９の天井部の厚みＣに比べて薄くなり、作動時に光半導体素子５が発熱すると、基体１の底面が大きく反り、載置部３に載置された光半導体素子５の位置ずれが大きくなって、光ファイバ１０と光半導体素子５との間で位置ずれが生じ、光結合効率が低下してしまう。
【００４６】
Ａ／Ｃ＞１．２５の場合、蓋体９の天井部の厚みＣが基体１の底部の厚みＡに比べて薄くなり、作動時に光半導体素子５が発熱すると、蓋体９の天井部が大きく反り、反りによる弾性力が封止材８を介して基体１の側壁部２に伝わり、側壁部２の貫通孔１ａに取り付けられた光ファイバ１０の位置ずれが大きくなって、光ファイバ１０と光半導体素子５との間で位置ずれが生じ、光結合効率が低下してしまう。
【００４７】
Ｄ／Ｂ＜０．５の場合、蓋体９の側壁部の厚さＤが基体１の側壁部２の厚さＢに比べて薄くなり、作動時に光半導体素子５が発熱すると、蓋体９の側壁部が大きく変形し易くなり、基体１との接合部に熱応力が加わりやすくなるとともに、基体１との接合面積が小さく基体１との接合強度が弱くなるため、封止材８と蓋体９の境界部でクラック等の破損が生じて基体１と蓋体９とからなる容器内部を気密に保持できなくなる傾向がある。
【００４８】
また、Ｄ／Ｂ≧１の場合、リード端子７の側壁部２の内側の先端の上面にボンディングワイヤ等の電気的接続手段６を介して半導体素子５を電気的に接続することができなくなってしまう。
【００４９】
なお、蓋体９は下面に凹みがある凹形状となっており、基体１と同じ材質である方がよく、その場合、基体１と蓋体９との熱膨張差による基体１および蓋体９の反りを抑えて、光ファイバ１０と光半導体素子５との間で位置ずれが発生するのを防止することで、光ファイバ１０と光半導体素子５との光結合効率を向上させることができる。
【００５０】
また、封止材８は、基体１または蓋体９との熱膨脹係数差が３０×１０−６／℃以下であるのが好ましく、封止材８と基体１または蓋体９との熱応力を軽減し、封止材８と基体１または蓋体９との剥離を確実に防止することができる。
【００５１】
さらに、基体１の側壁部２の下端等の外面に略全周にわたって少なくとも一段の鍔部を設けるのがよく、この場合、基体１が補強されて光半導体素子５の熱によって基体１が変形するのをより抑えることができるとともに、基体１の放熱性も向上する。このような鍔部は蓋体９にも設けることができる。
【００５２】
かくして、本発明の光半導体装置によれば、基体１の載置部３に基板４に搭載した光半導体素子５を載置固定し、光半導体素子５の各電極を所定のリード端子７にボンディングワイヤ等の電気的接続手段６を介して電気的に接続し、しかる後、側壁部２の上面に蓋体９を封止材８を介して接合し、基体１と蓋体９とから成る容器内部に光半導体素子５を収容することによって、製品としての光半導体装置となる。この光半導体装置は、光半導体素子５にリード端子７を介して外部電気回路から供給される駆動信号を印加し、光半導体素子５に光を励起させて励起した光を側壁部２の貫通孔１ａに取着された光ファイバ１０に伝達させることによって、または光ファイバ１０から伝達される光を光半導体素子５に受光させ、光半導体素子５で受光された光に対応する電気信号を発生させて、発生した電気信号をリード端子７を介し取り出すことによって作動する。
【００５３】
【実施例】
（実施例１）
本発明の光半導体装置の実施例を以下に説明する。
【００５４】
図１，図８に示した、本発明および従来の光半導体装置を、オルソクレゾールノボラック型エポキシ系熱硬化性樹脂を用いたトランスファモールド成型法により以下のように作製した。
【００５５】
まず、以下の３種類の光半導体装置のサンプルを作製した。下面に凹みを有し基体１と同じ材料から成る蓋体９を有したサンプルＰ（基体１の外形寸法が縦７．４ｍｍ×横１３．２ｍｍ×高さ２．８ｍｍ、蓋体９の外形寸法が縦７．４ｍｍ×横１３．２ｍｍ×高さ２．８ｍｍ）を、厚みが１．３ｍｍの平板状であり基体１１と同じ材料から成る蓋体１９を有したサンプルＱ（基体１１の外形寸法が縦７．４ｍｍ×横１３．２ｍｍ×高さ４．３ｍｍ）を、平板状であり厚みが０．５ｍｍの４２アロイ（Ｆｅ−Ｎｉ合金）からなる蓋体１９を有したサンプルＲ（基体１１の外形寸法が縦７．４ｍｍ×横１３．２ｍｍ×高さ４．３ｍｍ）を、それぞれ作製した。
【００５６】
なお、サンプルＰにおいて、基体１の底部の厚さＡは１．３ｍｍ、側壁部２の厚さＢは２．０ｍｍ、蓋体９の天井部の厚みＣは１．３ｍｍ、蓋体９の側壁部の厚みＤは１．７ｍｍであり、基体１，１１の凹部の底部には、４２アロイからなり、外形寸法が縦３．０ｍｍ×横８．８ｍｍ×厚さ０．２５ｍｍの第一の金属板３ａがその上面が凹部の底面の略全面に面一となるようにして埋め込まれ、蓋体９の凹みの天井面の略全面に下面が面一とされた、４２アロイからなり、外形寸法が縦３．０ｍｍ×横８．８ｍｍ×厚さ０．２５ｍｍの第二の金属板９ａが埋め込まれている。
【００５７】
また、サンプルＱ，Ｒにおいて、基体１１の底部の厚さは１．３ｍｍ、側壁部１２の厚さは２．０ｍｍとした。
【００５８】
これらのサンプルＰ〜Ｒを温度サイクル試験装置（株式会社タバイエスペック製「ＴＳＡ−２０１Ｓ」）内にセットし、温度サイクル（−４０℃〜８５℃）を１サイクル（７時間）加えた。そして、基体１，１１の底面の略中央部の半導体素子５，１５が載置されるＭ点（図１，図８）と、側壁部２，１２に設けられた貫通孔１ａ，１１ａの中心をＮ点（図１，図８）との高さの差を測定した。常温（２５℃）でのＭ点とＮ点との高さの差を基準として、温度サイクルが加わった後のＭ点とＮ点の高さの差の最大変動量を測定した結果を表１に示す。
【００５９】
【表１】
2004146752.tif 000003
【００６０】
表１より、本発明のサンプルＰが従来例のサンプルＱ，Ｒよりも最大変動量が小さくなり、光半導体素子５と光ファイバ１０との間の位置ずれが抑えられ、光半導体素子５と光ファイバ１０との光結合効率が従来よりも向上することが判った。
【００６１】
次に、サンプルＰにおいて、基体１の底部の厚さＡ、側壁部２の厚さＢ、蓋体９の天井部の厚さＣおよび蓋体９の側壁部の厚さＤの寸法比を、Ａ／Ｃ＝０．３，０．８，１，１．２５，１．５，２、Ｄ／Ｂ＝０．３，０．５，０．８，１となるようにして、２４種類のサンプルを作製して、上記と同様の温度サイクルを加え、Ｍ点とＮ点との高さの差を測定した。常温（２５℃）でのＭ点とＮ点との高さの差を基準として、温度サイクルが加わった後のＭ点とＮ点との高さの差の最大変動量を測定した結果を表２に示す。
【００６２】
【表２】
2004146752.tif 000004
【００６３】
表２より、０．８≦Ａ／Ｃ≦１．２５、０．５≦Ｄ／Ｂ≦１のとき、Ｍ点とＮ点との高さの差の最大変動量が１５μｍ以下となり、光半導体素子５と光ファイバ１０との光結合効率を良好なものにできることが判った。
【００６４】
なお、Ｄ／Ｂ＝１の場合、リード端子７の側壁部２の内側の先端の上面にボンディングワイヤ等の電気的接続手段６を介して半導体素子５を電気的に接続することができなくなるため、０．５≦Ｄ／Ｂ＜１とする必要がある。
【００６５】
次に、以下の光半導体装置のサンプルを作製した。下面に凹みを有し基体１と同じ材料から成る蓋体９を有し第一および第二の金属板３ａ，９ａが設けられていないサンプルＰ１（基体１の外形寸法が縦７．４ｍｍ×横１３．２ｍｍ×高さ２．８ｍｍ、蓋体９の外形寸法が縦７．４ｍｍ×横１３．２ｍｍ×高さ２．８ｍｍ）を作製した。
【００６６】
なお、基体１の底部の厚みＡは１．３ｍｍ、側壁部２の厚さＢは２．０ｍｍ、蓋体９の天井部の厚みＣは１．３ｍｍ、蓋体９の側壁部の厚みＤは１．７ｍｍである。
【００６７】
サンプルＰ，Ｐ１の各１０個について、光半導体素子５を強制加熱（常温から１５０℃まで１０分で加熱）したときに光半導体素子５が正常に作動するかどうか作動性を調べた。なお、表３において、全て正常に作動した場合に○とし、正常に作動しないものが１個でも発生した場合に×とした。
【００６８】
【表３】
2004146752.tif 000005
【００６９】
表３より、サンプルＰは全て正常に作動したが、サンプルＰ１は正常に作動しないものがあった。このことから、基体１と蓋体９にそれぞれ第一および第二の金属板３ａ，９ａを設けていることにより、光半導体素子５の熱を良好に放熱させて、光半導体素子５を正常に作動させ得ることがわかった。
【００７０】
（実施例２）
図３に示した本発明の光半導体装置を下記の第一および第二の金属板３ａ，９ａを用いること以外は実施例１と同様に作製した（サンプルＳ）。
【００７１】
サンプルＳに用いた第一の金属板３ａ（第二の金属板９ａも同形状のものを使用）は、図４に示すように、基体１（第二の金属板９ａの場合は蓋体９）に埋め込まれている側の下面（第二の金属板９ａの場合は上面）の外周部に１８個の直径が０．７ｍｍの半球状の突起３ｂ（９ｂ）が等間隔（０．３ｍｍ間隔）に配置されたものとした。
【００７２】
このサンプルＳに対して実施例１と同様に温度サイクルを加え、常温（２５℃）でのＭ点とＮ点との高さの差を基準として、温度サイクルが加わった後のＭ点とＮ点の高さの差の最大変動量を測定した。この結果、サンプルＳの最大変動量は１１μｍであり優れていることがわかった。
【００７３】
次に、サンプルＳにおいて、Ａ，Ｂ，ＣおよびＤの寸法比を種々に設定してサンプル（表４参照）を作製して、実施例１と同様の温度サイクルを加え、Ｍ点とＮ点との高さの差を測定した。常温（２５℃）でのＭ点とＮ点との高さの差を基準として、温度サイクルが加わった後のＭ点とＮ点との高さの差の最大変動量を測定した結果を表４に示す。
【００７４】
【表４】
2004146752.tif 000006
【００７５】
表４より、０．８≦Ａ／Ｃ≦１．２５、０．５≦Ｄ／Ｂ≦１のとき、Ｍ点とＮ点との高さの差の最大変動量が１５μｍ以下となり、光半導体素子５と光ファイバ１０との光結合効率を良好なものにできることが判った。
【００７６】
なお、Ｄ／Ｂ＝１の場合、リード端子７の側壁部２の内側の先端の上面にボンディングワイヤ等の電気的接続手段６を介して半導体素子５を電気的に接続することができなくなるため、０．５≦Ｄ／Ｂ＜１とする必要がある。
【００７７】
次に、サンプルＳと実施例１で用いたサンプルＰ，Ｐ１の各１０個について、光半導体素子５を強制加熱（常温から１５０℃まで１０分で加熱および常温から２００℃まで１０分で加熱）したときに光半導体素子５が正常に作動するかどうか作動性を調べた。なお、表５において、全て正常に作動した場合に○とし、正常に作動しないものが１個でも発生した場合に×とした。
【００７８】
【表５】
2004146752.tif 000007
【００７９】
表５より、常温から１５０℃まで１０分で加熱したときに、サンプルＰ１は正常に作動しないものがあったのに対し、サンプルＳ，Ｐは全て正常に作動した。また、より高温の条件にするために常温から２００℃まで１０分で加熱した場合、サンプルＰ１はほとんど正常に作動せず、また、サンプルＰは正常に作動しないものが多少あったのに対し、サンプルＳは全て正常に作動した。このことから、基体１と蓋体９にそれぞれ第一および第二の金属板３ａ，９ａを設けることにより半導体素子５の熱を良好に放熱させることができ、さらに、これらの第一および第二の金属板３ａ，９ａの主面の外周部に複数の半球状の突起３ｂ，９ｂが全周にわたって等間隔に設けられていることにより、光半導体素子５の熱を放熱させる効果がより大きくなることがわかった。
【００８０】
なお、本発明は上記実施の形態および実施例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で種々の変更を施すことは何等差し支えない。
【００８１】
【発明の効果】
本発明の光半導体素子収納用パッケージは、上面に形成された凹部の底面に光半導体素子を載置するための載置部を有する樹脂製の基体と、基体の側壁部の上面に一端部の端面が側壁部の内面に略面一になるようにして埋め込まれ、他端部が側壁部の外側に突出するように設けられたリード端子と、基体の上面の凹部の周囲に接着され、下面に凹部と略同じ深さで内寸法が凹部よりも大きい凹みが形成されているとともに基体と略同じ高さを有する樹脂製の蓋体とを具備し、基体の底部の厚みをＡ、基体の側壁部の厚さをＢ、蓋体の天井部の厚みをＣ、蓋体の側壁部の厚さをＤとしたとき、０．８≦Ａ／Ｃ≦１．２５かつ０．５≦Ｄ／Ｂ＜１とされ、基体の凹部の底面の略全面に上面が略面一とされた第一の金属板が埋め込まれており、蓋体の凹みの天井面の略全面に下面が略面一とされた第二の金属板が埋め込まれていることにより、基体と蓋体の熱膨張を近いものとして基体および蓋体の反りを抑えることができ、その結果、光半導体素子と光ファイバの位置ずれを防止することで、光半導体素子と光ファイバの光結合効率を向上させることができる。
【００８２】
また、基体および蓋体が補強されて、基体および蓋体に反り等の変形が生じるのを有効に防止し、その結果、光半導体素子と光ファイバとの光結合効率を常により良好なものとすることができる。また、光半導体素子の作動時に発生する熱の放熱性を高めて光半導体素子を常に正常に作動させることができる。
【００８３】
本発明の光半導体素子収納用パッケージは、上記光半導体素子収納用パッケージにおいて、第一の金属板は埋め込まれている下面の外周部に複数の半球状の突起が全周にわたって略等間隔に設けられており、第二の金属板は埋め込まれている上面の外周部に複数の半球状の突起が全周にわたって略等間隔に設けられていることにより、第一の金属板と基体との密着面積および第二の金属板と蓋体との密着面積を大きくしてこれらの密着性をより向上させることができ、その結果、光半導体素子の作動時に発生する熱の放熱性を高めて光半導体素子を常に正常に作動させることができる。
【００８４】
本発明の光半導体素子収納用パッケージは、上記光半導体素子収納用パッケージにおいて、第一および第二の金属板はそれぞれ外周部に複数の貫通孔が全周にわたって略等間隔に設けられており、第一の金属板の貫通孔には基体を形成する樹脂が埋入されているとともに、第二の金属板の貫通孔には蓋体を形成する樹脂が埋入されていることにより、第一の金属板と基体および第二の金属板と蓋体とをアンカー効果によって強固に密着させることができ、光半導体素子の作動時に発生する熱により第一の金属板と基体および第二の金属板と蓋体との熱膨張差による応力が発生しても、第一および第二の金属板がそれぞれ基体および蓋体から剥離するのを有効に防止できる。
【００８５】
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、載置部に載置固定されるとともにリード端子の一端部に電気的に接続された光半導体素子と、基体の上面の凹部の周囲に接着された蓋体とを具備したことにより、上記本発明の光半導体素子収納用パッケージを用いた高性能で信頼性の高いものとなる。
【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例を示す断面図である。
【図２】本発明の光半導体素子収納用パッケージにおけるリード端子部の拡大断面図である。
【図３】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断面図である。
【図４】図３の光半導体素子収納用パッケージの第一の金属板の下面図である。
【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断面図である。
【図６】図５の光半導体素子収納用パッケージの第一の金属板の下面図である。
【図７】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要部拡大断面図である。
【図８】従来の光半導体素子収納用パッケージの例を示す断面図である。
【符号の説明】
１：基体
２：側壁部
３：載置部
３ａ：第一の金属板
３ｂ：第一の金属板に設けられた突起
３ｃ：第一の金属板に設けられた貫通孔
５：光半導体素子
７：リード端子
９：蓋体
９ａ：第二の金属板
９ｂ：第二の金属板に設けられた突起
９ｃ：第二の金属板に設けられた貫通孔
【図１】
2004146752.tif 000008
【図２】
2004146752.tif 000009
【図３】
2004146752.tif 000010
【図４】
2004146752.tif 000011
【図５】
2004146752.tif 000012
【図６】
2004146752.tif 000013
【図７】
2004146752.tif 000014
【図８】
2004146752.tif 000015