(57)【要約】【課題】光半導体素子に対する載置部の寸法精度が高く、光ファイバーと光半導体素子との間における光の授受の効率が低下を抑制する。【解決手段】上面中央部に光半導体素子Ｓの載置部１ａを有するセラミック基板１と、このセラミック基板１の上面に載置部１ａを取り囲むように取着された、側部に光ファイバー７取付け用の貫通孔６が形成された樹脂製枠体２と、載置部１ａを覆うように樹脂製枠体２の上面に取着される蓋体３とを具備して成る光半導体素子収納用パッケージ１０であって、樹脂製枠体２は、繊維状充填材Ｊを含む樹脂２ａを射出成形して形成され、かつ光ファイバー７の光軸方向と平行に形成された側部において、繊維状充填材Ｊが光ファイバー７の光軸方向と略平行に配向している。【選択図】　図１
2004095737.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面中央部に光半導体素子の載置部を有するセラミック基板と、該セラミック基板の上面に前記載置部を取り囲むように取着された、側部に光ファイバー取付け用の貫通孔が形成された樹脂製枠体と、前記載置部を覆うように前記樹脂製枠体の上面に取着される蓋体とを具備して成る光半導体素子収納用パッケージであって、前記樹脂製枠体は、繊維状充填材を含む樹脂を射出成形して形成され、かつ前記光ファイバーの光軸方向と平行に形成された側部において、前記繊維状充填材が前記光ファイバーの光軸方向と略平行に配向し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】
前記樹脂製枠体は、表面に半径が１０乃至１００オングストロームの細孔を有する吸湿材を１乃至４０重量％含有し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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は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に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、加入者ネットワークへの光ファイバー伝送システムの本格的導入のため、電気信号を光信号に変換するレーザダイオードや光信号を電気信号に変換するフォトダイオード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に対して低コスト化の強い要求がある。この観点からパッケージング技術に関しては、これまで光半導体素子分野で主流であったメタルパッケージあるいはセラミックパッケージによる気密封止方法に代わり、樹脂封止方法いわゆるプラスチックパッケージ方法が有力である。
【０００３】
従来のプラスチックパッケージとしては、例えばパッケージが樹脂キャビティタイプの場合、一般に熱硬化性樹脂あるいは熱可塑性樹脂等の電気絶縁材料から成り、中央部に光半導体素子を収容するための凹部を有するとともに、側面に凹部内と外部とを貫通する光ファイバー取付け用の貫通孔を有する樹脂製基体と、樹脂製基体の内部から外部にかけて導出する複数個の外部リード端子と、樹脂製基体の上面に封止材を介して取着され、樹脂製基体を塞ぐ蓋体とから構成されている。そして、光ファイバー取付け用の貫通孔に光ファイバーを挿通するとともにこれらを接着剤を介して貫通孔に固定し、次に、樹脂製基体の凹部の底面に光半導体素子を樹脂製接着材を介して取着するとともにこの半導体素子の各電極を外部リード端子の一端にボンディングワイヤを介して電気的に接続し、しかる後、樹脂製基体の上面に蓋体を樹脂製封止材を介して接合させ、光半導体素子を樹脂製基体と蓋体とから成る容器内部に気密に収容することによって製品としての光半導体装置と成る。
【０００４】
また、他の従来例として、特開平１２−１３８３０５号公報では、複数のリードフレームを狭持した樹脂製枠体とセラミック基板を接着剤により接合することにより、載置面の寸法精度が高く、かつ熱放散性に優れる半導体受光素子収納用容器が提案されている。
【０００５】
これらの半導体装置において、樹脂製基体または樹脂製枠体は一般にエポキシ樹脂から成り、トランスファーモールド（移送成形）法によって製作されている。しかしながら、トランスファーモールド法は金型内に注入した樹脂に１８０℃程度の温度で１０００ＭＰａ程度の圧力を１０〜１００秒程度加え、樹脂を熱硬化させることによって樹脂製基体または樹脂製枠体を成形した後、さらに１８０℃程度の温度で５時間程度後硬化させる必要があった。
【０００６】
このため、近年、コストダウンや成形サイクルタイムの短縮・工程短縮の要求から、インジェクション成形（射出成形）により成形体を形成する方法が採用されつつある。この場合、樹脂としては、例えば液晶ポリマー（ＬＣＰ）やポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂等の熱可塑性樹脂が用いられる。また、一般に、これらの樹脂は熱膨張係数の低減・強度や弾性率等の機械的特性向上のために、ガラス繊維を含有しており、これらの樹脂を成形して得られた樹脂製基体または樹脂製枠体を用いた光半導体素子収納用パッケージは環境温度変化や外部応力等に対して寸法・熱・機械的安定性が向上したものとなる。
【０００７】
なお、射出成形により樹脂製基体または樹脂製枠体を製造する方法としては、外部リード端子を金型内の所定位置にあらかじめセットしておき、金型の樹脂注入口より金型のキャビティ内にサイドゲートやピンゲート・サブマリンゲート等を介してガラス繊維を配合した樹脂を射出して成形する方法が採用される。これにより、外部リード端子が樹脂製基体または樹脂製枠体の内部から外部にかけて一体的に取着された成形体が得られる。
【０００８】
これらの光半導体素子収納用パッケージに対し、光ファイバー取付け用の貫通孔に光ファイバーを挿通させるとともに接着剤を介して固定し、次に基体の載置部上にシリコンから成る光伝送モジュール基板に実装され光半導体素子を載置固定するとともに光半導体素子の各電極を外部リード端子にボンディングワイヤ等の電気的接続手段を介して電気的に接続させ、しかる後、枠部の上面に蓋体を封止材を介して接合し、枠部を有する基体と蓋体とから成る容器内部に光半導体素子を気密に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。
【０００９】
そして光半導体装置は、光半導体素子に外部リード端子を介して外部電気回路から供給される電気信号を印加し、光半導体素子に光を励起させるとともにこの励起した光を光ファイバーに伝達させることによって、あるいは光ファイバーを伝達する光を光半導体素子に照射し、光半導体素子に照射された光に対応する電気信号を発生させるとともに、この発生した電気信号を外部リード端子を介して取り出すことによって光通信に使用される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平１２−１３８３０５号公報に提案された半導体受光素子収納用容器では、光半導体素子の載置面の寸法精度や熱放散性に優れるものの、光半導体素子と光ファイバーとの間の光結合に位置ずれを生じて、光半導体素子に励起した光を高効率に光ファイバーに伝達させることや、光ファイバーを伝達する光を光半導体素子に照射し、光半導体素子に電気信号を高効率に発生させることが困難となる場合があった。
【００１１】
これは、次に述べる理由によるものである。
図２は、金型内での樹脂の流れを説明するための金型の断面図および成形中の樹脂製枠体の平面図であり、この図に示すように、樹脂製枠体４２を成形するための金型４０は、その金型４０内に樹脂製枠体４２を形成するための突起体４０ａが設けてあり、樹脂４２ａは、樹脂製枠体４２の一側部の側面に形成された樹脂注入口４０ｂより射出され、矢印で示すように、金型４０内を樹脂注入口４０ｂ側の側部から対向する側部へ向かって進んでいく。そのとき、金型４０内には突起体４０ａがあるため、ここで樹脂注入口４０ｂより射出された樹脂４２ａの流れは左右に分かれ、突起体４０ａの後方で再び合流し、ウェルド部Ｗが形成される。
【００１２】
そしてこのような、樹脂流動が分かれる樹脂注入口４０ｂおよび樹脂流動が合流するウェルド部Ｗにおける線膨張係数および弾性率等の樹脂特性は、繊維状充填材および樹脂の分子鎖の配向に起因して不連続となるため、樹脂製枠体４２の少なくとも光ファイバーの光軸方向と平行に形成された側部において、この樹脂注入口４０ｂおよび樹脂ウェルド部Ｗが存在する場合には、その熱膨張係数や弾性率等の樹脂特性が不連続なものとなり、光半導体素子と光ファイバーとの間の光結合に位置ずれを生じやすくなるという理由によるものである。
【００１３】
また、一般に樹脂製枠体は、セラミックスに比べて空気中の水分を吸収し易く、長期間の使用により空気中の水分がパッケージ内部に浸入して、この水分が光半導体素子の電極やボンディングワイヤ等の電気的接続手段、あるいは外部リード端子に酸化腐蝕を発生させ、光半導体素子を長期に渡って正常、かつ安定に作動させることができないという問題点を有していた。
【００１４】
本発明は上記問題点に鑑み案出されたもので、その目的は光ファイバーと光半導体素子とを常に正確に対向させて光ファイバーと光半導体素子との間における光の授受を高効率にすることができる安価な光半導体素子収納用パッケージを提供することにある。
【００１５】
【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、上面中央部に光半導体素子の載置部を有するセラミック基板と、このセラミック基板の上面に前記載置部を取り囲むように取着された、側部に光ファイバー取付け用の貫通孔が形成された樹脂製枠体と、前記載置部を覆うように前記樹脂製枠体の上面に取着される蓋体とを具備して成る光半導体素子収納用パッケージであって、前記樹脂製枠体は、繊維状充填材を含む樹脂を射出成形して形成され、かつ前記光ファイバーの光軸方向と平行に形成された側部において、前記繊維状充填材が前記光ファイバーの光軸方向と略平行に配向していることを特徴とするものである。
【００１６】
また本発明の光半導体素子収納用パッケージは、上記構成において、前記樹脂製枠体が、表面に半径が１０乃至１００オングストロームの細孔を有する吸湿材を１乃至４０重量％含有していることを特徴とするものである。
【００１７】
本発明の光半導体素子収納用パッケージによれば、樹脂製枠体は、繊維状充填材を含む樹脂を射出成形して形成され、かつ光ファイバーの光軸方向と平行に形成された側部において、繊維状充填材が光ファイバーの光軸方向と略平行に配向していることから、樹脂製枠体の光ファイバーの光軸方向と平行に形成された側部において低熱膨張係数および高弾性率の方向が光ファイバーの光軸方向と略平行となるとともに連続的なものとなって、光半導体素子と光ファイバーとの間の光結合に位置ずれを生じ難くなり、その結果、光半導体素子に励起した光を高効率に光ファイバーに伝達させることが可能となるとともに、光ファイバーを伝達する光を光半導体素子に照射し、光半導体素子に電気信号を高効率に発生させることが可能となる。
【００１８】
また、本発明の光半導体素子収納用パッケージによれば、上記構成において、樹脂製枠体が、表面に半径が１０乃至１００オングストロームの細孔を有する吸湿材を１乃至４０重量％含有している場合には、大気中に含まれる水分が樹脂製枠体を介して内部に浸入しようとしてもその浸入は吸湿材によって有効に阻止され、その結果、内部に浸入した水分によって光半導体素子の電極やボンディングワイヤ等の電気的接続手段、あるいは外部リード端子に酸化腐蝕が発生することはなく、光半導体素子を常に正常、かつ安定に作動させることが可能となる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の光半導体素子収納用パッケージを添付の図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明の光半導体素子収納用パッケージの実施の形態の一例を示す断面図である。図１において、１は略四角形のセラミック基板、２はセラミック基板１と外形が略同じ寸法を有する樹脂製枠体、３は蓋体であり、主にこれらで、内部に光半導体素子Ｓを収容するための容器が構成される。なお、１ａは光半導体素子Ｓの載置部、Ｌは光伝送モジュール基板、４は外部リード端子、５はワイヤボンディング等の電気的接続手段、６は樹脂製枠体２の側部に形成された貫通孔、７は光ファイバー、８は光ファイバー保護部材、９は樹脂製封止材、１０は光半導体素子収納用パッケージである。
【００２０】
セラミック基板１は略四角形の板状体から成り、その上面の樹脂製枠体２に囲まれた領域の略中央部に光半導体素子Ｓを載置するための載置部１ａを有しており、この載置部１ａ上には光伝送モジュール基板Ｌに実装された、シリコン等から成る光半導体素子Ｓが載置固定される。
【００２１】
本発明では、この載置部１ａは、光半導体素子収納用パッケージ１０を構成した状態で長辺方向の平坦度（反り）、具体的にはセラミック基板１表面の樹脂製枠体２の内側に位置する領域の長辺方向の平坦度が２０μｍ以下、より好適には１０μｍ以下の凹状とすることが好ましく、これにより光伝送モジュール基板Ｌに実装された、シリコン等から成る光半導体素子Ｓを光学系に対して必要な精度で載置することができ、載置部１ａの大きな反りから生じる光軸のずれ等のない正確な位置精度で載置を行なうことができる。
【００２２】
なお、載置部１ａの長辺方向の平坦度が０μｍ以下（載置部１ａが上に凸状の場合をマイナスとする）であると、光半導体素子Ｓを載置した場合に、光伝送モジュール基板Ｌに実装された光半導体素子Ｓが傾いて位置精度が低下したり、セラミック基板１表面と光伝送モジュール基板Ｌ下面との間に隙間ができて接着力が低下し易いものとなる傾向がある。一方、平坦度が１０μｍを超えると、樹脂製枠体２の接合後に樹脂製枠体２がセラミック基板１よりも大きく収縮した場合、載置部１ａの平坦度を２０μｍ以下とすることが困難となる傾向がある。このような寸法精度のセラミック基板１は、セラミック基板１を成形する金型の調整や研磨等により製作することができる。
【００２３】
セラミック基板１の長さおよび幅は、載置する光伝送モジュール基板Ｌの寸法に応じて必要な載置部１ａの面積を確保するために適宜設定されるが、一般に長さが３〜４５ｍｍ程度、幅が３〜４５ｍｍ程度のものが用いられる。また、セラミック基板１の厚みは０．５〜３．０ｍｍの範囲内とすることが好適である。セラミック基板１の厚みが０．５ｍｍ未満となると、セラミック基板１の強度が弱くなりすぎて、樹脂製枠体２との接合によるクラック等の発生や光半導体素子Ｓを載置した後の取扱いにおける割れの発生等の不具合を生じ易くなり、３．０ｍｍを超えると、セラミック基板１の強度が強くなりすぎて、樹脂製枠体２との接合時の応力により、樹脂製枠体２の剥離やクラック等の不具合を生じ易くなる傾向がある。
【００２４】
また、セラミック基板１上面の載置部１ａの寸法は、光伝送モジュール基板Ｌおよびセラミック基板１の仕様および寸法に応じて適宜設定されるが、具体的には長さが１〜４０ｍｍ程度、幅が１〜４０ｍｍ程度である。
【００２５】
このようなセラミック基板１は、例えば酸化アルミニウム質焼結体から成る場合であれば、酸化アルミニウム・酸化珪素・酸化マグネシウム・酸化カルシウム等の原料粉末に適当な有機バインダ・溶剤・可塑剤・分散剤等を添加混合して泥漿物を作り、この泥漿物を従来周知のドクターブレード法やカレンダーロール法等のシート成形法を採用しシート状に成形してセラミックグリーンシート（セラミック生シート）を得、しかる後、それらセラミックグリーンシートに適当な打ち抜き加工を施すとともに、これを必要に応じて複数枚積層し、約１６００℃の高温で焼成することによって製作される。
【００２６】
なお、セラミック基板１のセラミックス材料には、酸化アルミニウム質焼結体の他、ムライト質焼結体、窒化アルミニウム質焼結体、窒化珪素質焼結体、炭化珪素質焼結体やガラスセラミックス等の種々のセラミックス材料を用いることができ、寸法精度や強度、熱放散性等の要求特性に応じて適宜選択すればよい。中でも、酸化アルミニウム質焼結体を用いると、好適な熱伝導率を有し、研磨等による加工が容易なことから、所望の寸法精度の載置部１ａを有し、強度や信頼性、熱放散性に優れた、良好な特性の光半導体素子収納用パッケージ１０を得ることができる。
【００２７】
次に、樹脂製枠体２は、セラミック基板１の上面に樹脂製封止材９により接合されて内側の載置部１ａを囲む領域に光半導体素子Ｓを収納する空間を形成し、セラミック基板１とともに光半導体素子収納用パッケージ１０を構成する。
【００２８】
樹脂製枠体２は、繊維状充填材を含む樹脂から成り、射出成形によってセラミック基板１と略同じ外形寸法を有する、載置部１ａを囲む略四角形の樹脂製枠体２として形成される。また、樹脂製枠体２は、その内外部を貫通するように光ファイバー７の取付け用の貫通孔６が形成され、挿通される光ファイバー７を支持する作用をなす。なお、光ファイバー７は、樹脂製枠体２の側部にその光軸方向が、隣接する側部と平行となるように取着される。
【００２９】
そして、本発明の光半導体素子収納用パッケージ１０においては、樹脂製枠体２は、繊維状充填材を含む樹脂を射出成形して形成され、光ファイバー７の光軸方向と平行に形成された側部において、繊維状充填材が光ファイバー７の光軸方向と略平行に配向している。また、このことが重要である。
【００３０】
本発明の光半導体素子収納用パッケージ１０によれば、樹脂製枠体２の光ファイバー７の光軸方向と平行に形成された側部において、繊維状充填材が光ファイバー７の光軸方向と略平行に配向していることから、樹脂製枠体２の光ファイバー７の光軸方向と平行に形成された側部において低熱膨張係数および高弾性率の方向が光ファイバー７の光軸方向と略平行となるとともに連続的なものとなって、光半導体素子Ｓと光ファイバー７との間の光結合に位置ずれを生じ難くなり、その結果、光半導体素子Ｓに励起した光を高効率に光ファイバー７に伝達させることが可能となるとともに、光ファイバー７を伝達する光を光半導体素子Ｓに照射し、光半導体素子Ｓに電気信号を高効率に発生させることが可能となる。
【００３１】
なお、本発明において、樹脂製枠体２の光ファイバー７の光軸方向と平行に形成された側部において、繊維状充填材が光ファイバー７の光軸方向と略平行に配向しているとは、後述するように樹脂製枠体２の光ファイバー７の光軸方向と平行に形成されている側部が、樹脂注入口２０ｂやウェルド部Ｗを有していないということを指す。
【００３２】
図３は、図２に示す樹脂注入口４０ｂ付近およびウェルド部Ｗ付近の繊維状充填材Ｊの配向の様子を示している。図３に示すように、樹脂注入口４０ｂおよびウェルド部Ｗにおいて、繊維状充填材Ｊが光ファイバー７の光軸方向と略平行に配向せず、または不連続となり、樹脂製枠体２の光ファイバー７の光軸方向と平行に形成された側部において、この樹脂注入口２０ｂおよびウェルド部Ｗが存在する場合には、光半導体素子Ｓと光ファイバー７との間の光結合に位置ずれを生じやすくなる場合がある。
【００３３】
従って、本発明の光半導体素子収納用パッケージ１０においては、光ファイバー７の光軸方向と平行な方向に位置する側部において、繊維状充填材Ｊが光ファイバー７の光軸方向と略平行に配向している、すなわち樹脂製枠体２を成形する際の樹脂流動が分かれる樹脂注入口２２および樹脂流動が合流するウェルド部Ｗに起因した不連続点がなく、かつ低熱膨張係数および高弾性率の方向が光ファイバー７の光軸方向と略平行となることから、セラミック基板１と樹脂製枠体２とを樹脂製封止材９を介して１２０〜１５０℃程度の温度で硬化接合させて光半導体素子収納用パッケージを製作した場合、１２０〜１５０℃程度の封止温度から常温に降温させる場合や、この半導体装置の使用環境において温度サイクル等の負荷が作用した場合等に、接合後の残留応力や熱応力がセラミック基板１の載置部１ａの光ファイバー７の光軸に沿う方向に対して均一に作用し、樹脂製枠体２の強度が比較的強い場合でも載置部１ａがねじれ等の変形を生じたり、場合によっては載置部１ａが上に凸状となり、半導体素子Ｓの剥がれや割れ等の不具合が生じるということもほとんどなく、載置部１ａの寸法精度を高く保持することができる。その結果、光半導体素子Ｓと光ファイバー７との間に位置ずれが生じることがなく、光ファイバー７と光半導体素子Ｓとの間における光授受が高効率である光半導体素子収納用パッケージ１０とすることができる。
【００３４】
なお、樹脂製枠体２の厚みは１．０〜３．０ｍｍが好ましく、１．０ｍｍ未満となると、樹脂製枠体２の強度が弱くなり、セラミック基板１との接合の際にクラックが発生しやすくなる傾向があり、３．０ｍｍを超えると、セラミック基板１との接合により外側方向に応力が生じて載置部１ａが上に凸状となり、光半導体素子Ｓに剥がれや割れ等の不具合が生じ易くなる傾向がある。
【００３５】
また、セラミック基板１の上面に樹脂製枠体２を接合させる樹脂製封止材９としては、具体的には、ビスフェノール型エポキシ樹脂やノボラック型エポキシ樹脂・ナフタレン型エポキシ樹脂・ビフェニル型エポキシ樹脂等のエポキシ樹脂が用いられる。樹脂製封止材９が、例えばビスフェノール型エポキシ樹脂から成る場合は、ビスフェノール型エポキシ樹脂に芳香族アミン系硬化剤や酸無水物系硬化剤などの硬化剤を適量、必要に応じてイミダゾール系硬化促進剤・ジシアンジアミド系硬化促進剤等の硬化促進剤を添加混合してペースト状となすとともに、これをセラミック基板１の上面外周部に従来周知のスクリーン印刷法を採用して枠状に印刷塗布し、しかる後、ペーストを約８０℃の温度で半硬化状の樹脂製封止材前駆体となすことによってセラミック基板１の上面に予め被着される。
【００３６】
なお、樹脂製封止材９に、セラミック基板１と樹脂製枠体２との熱膨張係数の相違に起因する熱ストレスを吸収する目的で、軟質粒子やアクリル系ゴム粒子等の可撓化材を含有させたり、樹脂製封止材９を介してセラミック基板１と樹脂製枠体２との接合体と蓋体３とから成る容器内部に水分が入り込むのを防止する目的で後述する吸湿性フィラーを含有させてもよい。
【００３７】
樹脂製枠体２を構成する樹脂としては、例えば、液晶ポリマー（ＬＣＰ）やポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂等の熱可塑性樹脂が用いられる。とりわけ、樹脂の流れ方向に剛直な分子を配向させて繊維状充填材との相乗効果により樹脂製枠体２をより低熱膨張係数および高強度高弾性率にして、得られた半導体素子収納用パッケージ１０を環境温度変化や外部応力等に対して寸法・熱・機械的安定性を向上させるという観点からは、ＬＣＰを用いることが好ましい。
【００３８】
また、樹脂製枠体２に含有される繊維状充填材としては、例えば、ガラス繊維や炭素繊維・芳香族ポリアミド繊維・チタン酸カリウム繊維・石コウ繊維・黄銅繊維・ステンレス繊維・スチール繊維・セラミック繊維・ボロンウィスカ繊維等が用いられる。これらの繊維充填材は、樹脂の補強材としての作用を示すものであり、特に、樹脂製枠体２における低熱膨張係数および高強度高弾性率等の機械的特性向上が安価に得られるという観点からは、ガラス繊維が好ましい。この樹脂を成形して得られた樹脂製枠体２を用いた半導体素子収納用パッケージ１０は環境温度変化や外部応力等に対して寸法・熱・機械的安定性が向上したものとなる。
【００３９】
また、繊維状充填材の平均径は、３μｍ未満では補強効果が小さくなって、樹脂製枠体２を低熱膨張係数および高弾性率とすることが困難になる傾向があり、３０μｍを超えると成形性が低下してウェルド部Ｗの強度が低下したり、表面外観が悪化する傾向がある。従って、繊維状充填材の平均径は、３〜３０μｍが好ましく、好適には３〜１５μｍが好ましい。
【００４０】
なお、繊維状充填材の長さは特に制限はないが、成形する前の溶融混練した樹脂組成物中に存在する状態で、平均長さが０．０５〜２ｍｍのものが好適である。
【００４１】
また、繊維状充填材の含有量は樹脂製枠体２に対して強度・剛性・寸法安定性の観点からは５重量％以上とすることが好ましく、樹脂との混練性や樹脂製枠体２の成形性を良好にするという観点からは８０重量％以下とすることが好ましい。
従って、繊維状充填材の含有量は１０〜８０重量％とすることが好ましく、好適には１０〜６０重量％が好ましい。
【００４２】
さらに、繊維状充填材は樹脂との親和性を良くするために樹脂の種類に応じた表面処理がされていることが好ましく、例えば、シランカップリング剤やチタンカップリング剤などによる処理、および／またはエポキシ樹脂やウレタン樹脂・アクリル樹脂などの収束剤水溶液浸漬による集束のいずれでもよい。
【００４３】
また、樹脂製枠体２は、その内部に、表面に半径が１０乃至１００オングストロームの細孔を有する吸湿材を１．０乃至４０重量％含有させておくと、大気中に含まれる水分が樹脂製枠体２を介して内部に浸入しようとしてもその浸入は吸湿材によって有効に阻止され、その結果、内部に浸入した水分によって光半導体素子Ｓの電極や後述するボンディングワイヤ等の電気的接続手段５、あるいは外部リード端子４に酸化腐蝕が発生することはなく、光半導体素子Ｓを常に正常、かつ安定に作動させることが可能となる。従って、樹脂製枠体２はその内部に、表面に半径が１０乃至１００オングストロームの細孔を有する吸湿材を１乃至４０重量％含有させておくことが好ましい。
【００４４】
なお、ここで吸湿材とは、温度が５０℃の高温槽中に２４時間放置した粉末を温度が２５℃で相対湿度が９０％の高温高湿槽中に２４時間放置した後の重量が、放置する前の重量に対して２％以上増加する材料を指す。
【００４５】
また、吸湿材表面の細孔半径は、１０オングストローム未満であると樹脂製枠体２に浸入した水分を吸湿材に完全に吸着させることが困難となる傾向があり、１００オングストロームを超えると吸湿材の比重が軽くなり、吸湿材を樹脂組成物の全体に分散含有させることが困難となる傾向がある。従って、樹脂製枠体２の内部に吸湿材を含有させておく場合、吸湿材表面の細孔半径は１０〜１００オングストロームの範囲としておくことが好ましい。
【００４６】
さらに、吸湿材表面の細孔は、全容積が０．１乃至２．０ｍｌ／ｇとなるように形成されており、この細孔によって樹脂製枠体２に浸入した少量の水分を完全に吸着し、水分が光半導体素子Ｓやボンディングワイヤにまで浸入し、水分が接触するのを防止する。
【００４７】
なお、この吸湿材に形成する細孔は、その全容積が０．１ｍｌ／ｇ未満であると樹脂製枠体２に浸入した水分を完全に吸着させることができず、また２．０ｍｌ／ｇを超えると金型を用いて樹脂製枠体２を形成する際の成形性が悪くなって所定形状の樹脂製枠体２が得られなくなる傾向がある。従って、吸湿材に形成する細孔は、その全容積が０．１乃至２．０ｍｌ／ｇの範囲が好ましい。
【００４８】
また、吸湿材は直径が１乃至１０μｍの球状と成しておくと、分散が樹脂製枠体２の全体にわたって均一、かつ高密度となり、これによって樹脂製枠体２全体における水分の浸入を有効に阻止することが可能となる。従って、樹脂製枠体２に含有される吸湿材は直径が１乃至１０μｍの球状と成しておくことが好ましい。
【００４９】
このような細孔を有する吸湿材は、例えばまず、珪酸アルカリ金属やアルミン酸アルカリ金属・シリカゾル等の出発原料を混合するとともにこれを約８０〜１２０℃の温度で水熱反応を起こさせてゼオライトの結晶を析出させ、次にゼオライトと珪酸アルカリ金属とを含有する水性スラリーを作成するとともにこのスラリーに酸を添加してゼオライトから成る芯体に非晶質シリカから成る多孔質の被覆層を被着させた被覆粒子を形成し、しかる後、この被覆粒子に酸を作用させ、被覆粒子のゼオライト中のアルカリ金属成分およびアルミニウム成分の一部を溶出させることによって形成される。
【００５０】
また、吸湿材の含有量が１重量％未満であると、樹脂製枠体２における水分の通過が有効に阻止されなくなる傾向があり、４０重量％を超えると、後述する方法で樹脂の原料ペレットと吸湿材を混錬する際、押出し機内で樹脂の流動性が悪くなって混錬が困難になり、ペレット化しにくくなる傾向がある。従って、樹脂製枠体２の内部に吸湿材を含有させておく場合、吸湿材の含有量は１乃至４０重量％の範囲としておくことが好ましい。
【００５１】
また、樹脂製枠体２には、機械的性質・電気的性質・熱的性質・表面性状・燃焼性などの改良やコスト低減などのために、ガラス繊維や吸湿材以外の充填材を本発明の目的を損なわない範囲内で含有させることも可能であり、例えば、マイカ・タルク・シリカ・炭酸カルシウム・ガラスビーズ・ガラスフレーク・ガラスマイクロバルーン・クレー・ワラステナイト・酸化チタン・酸化亜鉛・硫酸バリウム・グラファイト等の粒状あるいは板状の無機フィラーが挙げられる。
【００５２】
さらに、樹脂製枠体２を構成する樹脂には、公知の物質、例えば他の熱可塑性樹脂・相溶化剤・酸化防止剤や紫外線吸収剤等の安定剤・帯電防止剤・難燃剤・染料や顔料等の着色剤・潤滑剤・結晶化促進剤等を本発明の目的を損なわない範囲内で含有していても良い。
【００５３】
このような樹脂製枠体２を構成する樹脂やガラス繊維・吸湿材、その他の添加剤は、後述する成形方法で用いるために混練によりペレット化される。このようなペレットの製作方法としては、特に限定されず公知の方法でよく、例えば、樹脂やガラス繊維およびその他の添加剤をタンブルミキサーなどの混合手段を用いて混合した後、ベント式単軸押出機でペレット化する方法や、樹脂と添加剤とをスーパーミキサーなどの強力な混合手段を用いてあらかじめ混合したものを用意しておき、これをベント式二軸押出機で途中からガラス繊維を供給してペレット化する方法などの、一般に工業的に用いられている方法が適宜適用される。
【００５４】
射出成形により、樹脂製枠体２を製造するための方法としては、外部リード端子７を金型２０内の所定位置に予めセットしておき、金型キャビティ内にサイドゲートやピンゲート・サブマリンゲート等を用いて樹脂注入口２０ｂよりガラス繊維を配合した樹脂を射出することにより、外部リード端子４が樹脂製枠体２の内側から外側にかけて一体的に取着された成形体が得られる。
【００５５】
外部リード端子４は、樹脂製枠体２の両端に樹脂製枠体２の内外に突出するように複数個取着されており、この外部リード端子４の樹脂製枠体２内側に突出する領域に半導体素子Ｓの各電極をボンディングワイヤ等の電気的接続手段５を介して接続し、樹脂製枠体２の外側に突出する領域を外部電気回路（図示せず）に電気的に接続することにより、半導体素子Ｓの各電極が外部リード端子４を介し外部電気回路に電気的に接続されることとなる。
【００５６】
このような外部リード端子４は、鉄−ニッケル−コバルト合金や鉄−ニッケル合金等の金属材料から成り、例えば、鉄−ニッケル−コバルト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、従来周知の金属加工法を施すことによって所定の形成に形成される。
【００５７】
さらに、外部リード端子４は、その露出する外表面に良導電性で耐蝕性に優れ、かつろう材との濡れ性が良好なニッケルや金等の金属をめっき法により所定厚み（１〜２０μｍ）に被着させておくと、外部リード端子４の酸化腐蝕を有効に防止することができるとともに外部リード端子７とボンディングワイヤ等の電気的接続手段５との接続および外部リード端子７と外部電気回路との接続信頼性を高いものとなすことができる。従って、外部リード端子４はその露出する表面に良導電性で耐蝕性に優れ、かつろう材と濡れ性の良いニッケルや金等の金属をめっき法により１〜２０μｍの厚みに被着させておくことが好ましい。
【００５８】
外部リード端子４が取着された樹脂製枠体２はセラミック基板１と接合され、さらにその上面にガラス・セラミックス・金属・樹脂等の板材からなる蓋体３が樹脂製封止材９を介して取着され、蓋体３で載置部１ａを塞ぎ、セラミック基板１と樹脂製枠体２の接合体と蓋体３とから成る容器の内部を気密に封止し、容器内部に半導体素子Ｓを気密に収容する機能を有する。
【００５９】
かくして本発明の半導体素子収納用パッケージによれば、セラミック基板１と樹脂製枠体２との接合体の載置部１ａに半導体素子Ｓを樹脂製接着材９を介して接着固定させるとともに半導体素子Ｓの各電極を所定の外部リード端子４にボンディングワイヤ等の電気的接続手段５を介して電気的に接続し、しかる後、樹脂製枠体２の上面に蓋体３を樹脂製封止材９を介して接合させ、セラミック基板１と樹脂製枠体２との接合体と蓋体３とから成る容器内部に半導体素子Ｓを気密に収容することによって製品としての半導体装置が完成する。
【００６０】
【実施例】
次に、以下のサンプルを製作し、本発明の光半導体素子収納用パッケージの評価を行なった。
まず、液晶ポリエステル樹脂とガラス繊維（３ｍｍ長、１０μｍ径チョップドストランド）および多孔質シリカを表１に示す配合比で予備混合したのち、３００〜３６０℃に設定した３０ｍｍφベント式二軸押出機により溶融混錬し、ペレット化した。
【００６１】
次に、得られたペレットを１２０℃、５時間以上予備乾燥後、射出成形機に供給し、８ピンの４２アロイ製外部リードをセットした所定金型内に、成形温度３００〜３８０℃、金型温度７０〜１００℃の条件で、１３．２×７．４×２．５ｍｍの樹脂製枠体を成形した。ここで、樹脂製枠体は、パッケージの耐湿性を評価するため光ファイバー取付け用貫通孔を有しない構造とした。
【００６２】
得られた樹脂製枠体を、１３．５×７．７×１．２７ｍｍのセラミック基板に接着し、パッケージを製作した。
耐湿性の評価は、得られたパッケージにガラス製の蓋体を接着し、温度８５℃、相対湿度８５％中に所定時間放置し、その後、パッケージを取り出し室温中に１時間放置後、ガラス製蓋体上面を２５℃の金属板に１０秒間接触させ、蓋体内面に結露が発生する時間を求めた。
なお、平均細孔半径は、水銀圧入法で測定した細孔分布曲線においてその平均値を求めた。結果を表１に示す。
【００６３】
【表１】
2004095737.tif 000003
【００６４】
表１より、比較例１〜４に対して、実施例１〜３の本発明のパッケージは５００時間以上の耐湿性を示し、成形性にも優れたものであった。
なお、本発明は上述の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あれば種々の変更は可能である。
【００６５】
【発明の効果】
本発明の光半導体素子収納用パッケージによれば、樹脂製枠体は、繊維状充填材を含む樹脂を射出成形して形成され、かつ光ファイバーの光軸方向と平行に形成された側部において、繊維状充填材が光ファイバーの光軸方向と略平行に配向していることから、樹脂製枠体の光ファイバーの光軸方向と平行に形成された側部において低熱膨張係数および高弾性率の方向が光ファイバーの光軸方向と略平行となるとともに連続的なものとなって、光半導体素子と光ファイバーとの間の光結合に位置ずれを生じ難くなり、その結果、光半導体素子に励起した光を高効率に光ファイバーに伝達させることが可能となるとともに、光ファイバーを伝達する光を光半導体素子に照射し、光半導体素子に電気信号を高効率に発生させることが可能となる。
【００６６】
また、本発明の光半導体素子収納用パッケージによれば、上記構成において、樹脂製枠体が、表面に半径が１０乃至１００オングストロームの細孔を有する吸湿材を１乃至４０重量％含有している場合には、大気中に含まれる水分が樹脂製枠体を介して内部に浸入しようとしてもその浸入は吸湿材によって有効に阻止され、その結果、内部に浸入した水分によって光半導体素子の電極やボンディングワイヤ等の電気的接続手段、あるいは外部リード端子に酸化腐蝕が発生することはなく、光半導体素子を常に正常、かつ安定に作動させることが可能となる。
【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の実施の形態の一例を示す断面図である。
【図２】樹脂製枠体を成形する際の金型内での樹脂流れを説明するための金型の断面図および樹脂製枠体の平面図である。
【図３】（ａ）、（ｂ）は、それぞれ樹脂製枠体を成形する際の樹脂流れを説明するための金型キャビティ内の樹脂注入口部の平面図およびウェルド部の平面図である。
【符号の説明】
１・・・・・・・・・セラミック基板
１ａ・・・・・・・・載置部
２・・・・・・・・・樹脂製枠体
３・・・・・・・・・蓋体
４・・・・・・・・・外部リード端子
５・・・・・・・・・電気接続手段
６・・・・・・・・・貫通孔
７・・・・・・・・・光ファイバー
８・・・・・・・・・光ファイバー保護部材
９・・・・・・・・・樹脂製封止材
１０・・・・・・・・・光半導体素子収納用パッケージ
Ｌ・・・・・・・・・光伝送モジュール基板
Ｊ・・・・・・・・・繊維状充填材
Ｓ・・・・・・・・・光半導体素子
【図１】
2004095737.tif 000004
【図２】
2004095737.tif 000005
【図３】
2004095737.tif 000006