(57)【要約】【課題】高出力の半導体素子を温度制御する熱電モジュールを収容する熱電装置用パッケージの部品点数を削減することを可能にし、組立が簡単容易なパッケージを提供する。【解決手段】本発明のパッケージは、パッケージ本体となるフレーム部材１１と、このフレーム部材１１の底板となるベース部材１２を備えるとともに、半導体レーザや熱電モジュールに電気接続するための複数の内部電極と、外部回路に電気接続するための複数の外部電極とをベース部材１２に備えるようにしている。このように、ベース部材１２に複数の内部電極と外部電極とを備えるようにすると、パッケージを作製するための部品点数を削減することが可能になるとともに、この組立も簡単容易になって、この種のパッケージを安価に作製することが可能になる。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子と該半導体素子を温度制御する熱電モジュールを収容する熱電装置用パッケージであって、
フレーム部材と、該フレーム部材の底板となるベース部材とからなるパッケージ本体を備えるとともに、
前記半導体素子や前記熱電モジュールに電気接続するための複数の内部電極と、外部回路に電気接続するための複数の外部電極と、前記内部電極と前記外部電極とを接続する配線を前記ベース部材に備えるようにしたことを特徴とする熱電装置用パッケージ。
【請求項２】
前記ベース部材は多層基板から構成され、当該多層基板中に前記内部電極と前記外部電極とを接続する配線を埋設して備えるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の熱電装置用パッケージ。
【請求項３】
前記ベース部材が前記熱電モジュールの下基板を兼ねていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の熱電装置用パッケージ。
【請求項４】
前記外部電極に前記外部回路に接続するためのリードを接続したことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の熱電装置用パッケージ。
【請求項５】
前記複数の内部電極を前記ベース部材の表面に備えるとともに、前記複数の外部電極を前記ベース部材の裏面に備え、前記内部電極と前記外部電極とを接続する導体が当該ベース部材中に埋設されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の熱電装置用パッケージ。
【請求項６】
半導体素子と該半導体素子を温度制御する熱電モジュールを収容する熱電装置用パッケージであって、
フレーム部と、該フレーム部の底板となるベース部が一体的に形成されたパッケージ本体を備えるとともに、
前記半導体素子や前記熱電モジュールに電気接続するための複数の内部電極と、外部回路に電気接続するための複数の外部電極と、前記内部電極と前記外部電極とを接続する配線を前記パッケージ本体に備えるようにしたことを特徴とする熱電装置用パッケージ。
【請求項７】
前記パッケージ本体は多層基板から構成され、当該多層基板中に前記内部電極と前記外部電極とを接続する配線を埋設して備えるようにしたことを特徴とする請求項６に記載の熱電装置用パッケージ。
【請求項８】
前記パッケージ本体の前記ベース部が前記熱電モジュールの下基板を兼ねていることを特徴とする請求項６または請求項７に記載の熱電装置用パッケージ。
【請求項９】
前記外部電極に前記外部回路に接続するためのリードを接続したことを特徴とする請求項６から請求項８のいずれかに記載の熱電装置用パッケージ。
【請求項１０】
前記複数の内部電極を前記パッケージ本体の前記ベース部の表面に備えるとともに、前記複数の外部電極を前記パッケージ本体の前記ベース部の裏面に備え、前記内部電極と前記外部電極とを接続する導体が当該パッケージ本体の前記フレーム部の中に埋設されていることを特徴とする請求項６から請求項９のいずれかに記載の熱電装置用パッケージ。
【請求項１１】
前記複数の内部電極を前記パッケージ本体の前記ベース部の表面に備えるとともに、前記複数の外部電極を前記パッケージ本体の前記フレーム部の外側面に備え、前記内部電極と前記外部電極とを接続する導体が当該パッケージ本体の前記ベース部中およびおよび前記フレーム中に埋設されていることを特徴とする請求項６から請求項９のいずれかに記載の熱電装置用パッケージ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信装置などに使用される半導体素子（例えば、半導体レーザ）と、この半導体素子を温度制御する熱電モジュールを収容する熱電装置用パッケージに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、インターネットの急速な発展に伴って、大容量のデータ（情報）を高速に伝送する必要性が益々増大している。そこで、既に敷設されている光ファイバー網を使用してデータ（情報）を伝送すると、データ（情報）の高速伝送が可能になることから、ここ数年において、光ファイバー網の利用が急激に増加するようになった。この場合、１本の光ファイバに異なる波長の光を通してチャネルを多重化する、いわゆるＷＤＭ（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ　Ｄｉｖｉｓｉｏｎ　Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：波長分割多重）あるいはＤＷＤＭ（Ｄｅｎｓｅ　Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ　Ｄｉｖｉｓｉｏｎ　Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：高密度波長分割多重）等の広帯域の光ネットワーク技術を利用することにより、大容量のデータを双方向で高速伝送することが可能になる。
【０００３】
ここで、光ファイバ中を転送するデータ（情報）は、レーザー光を変調した信号であり、これは光半導体モジュールと呼ばれる半導体レーザー等を収容した電子装置から発信される。また、光ファイバを用いてデータ（情報）を伝送する中間地点で信号強度を増幅する、いわゆる光アンプにもこの光半導体モジュールが用いられている。ところで、半導体レーザーの発振波長は温度によって大きく影響を受けるので、半導体レーザーの動作時には、その温度を厳密に制御することが不可欠となる。この温度制御には、通常、多数のペルチェ素子を搭載した熱電モジュールあるいは電子クーラー（ＴＥＣ：Ｔｈｅｒｍｏ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｃｏｏｌｅｒ）と呼ばれる電子デバイスが使用されている。
【０００４】
そして、半導体レーザー、ＴＥＣ等の電子部品を収容する容器は、一般的にはパッケージと呼ばれ、図２１〜図２２に示すような構造となっている。なお、図２１はパッケージに用いられる構成部品を示しており、図２２はこれらの構成部品を組み立てる状態を示している。ここで、光半導体モジュール用パッケージ６０を形成する主要な構成部品は、フレーム６１と、窓ホルダ６２と、底板となるベース６３と、シールリング６４と、セラミックフィードスルー６５，６５と、一対のリード６６，６６と、カバー（図示せず）とからなる。この場合、フレーム６１、ベース６３、セラミックフィードスルー６５、リード６６、シールリング６４およびロウ材（図示せず）を、図２２（ａ）に示すような配置構成になるように配置して加熱処理する。
【０００５】
これにより、フレーム６１の一側壁に窓ホルダ６２がロウ付けされ、フレーム６１の下面に底板となるベース６３がロウ付けされて固着される。また、フレーム６１の一対の側壁に形成された切欠部にセラミックフィードスルー６５，６５がロウ付けにより固着される。さらに、これらのセラミックフィードスルー６５，６５の上に一対のリード６６，６６がロウ付けされ、これらのフレーム６１およびセラミックフィードスルー６５，６５の上にシールリング６４がロウ付けされる。そして、ＴＥＣ６７、半導体レーザー（図示せず）等の電子部品、あるいは光学系等をフレーム６１内に収容、固定する。この後、フレーム６１内を窒素ガスの雰囲気にし、最後にシールリング６４にカバー（図示せず）を溶接してパッケージ６０が形成される。これと同時に、光半導体モジュールも形成されることとなる。
【０００６】
なお、セラミックフィードスルー６５は所定の配線６５ａを有するセラミック材により形成されている。例えば、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）とバインダーからなるグリーンシートを所定の形状に形成するとともに、所定の配線６５ａを施したものを焼結することにより形成されている。この場合、半導体レーザーとベース６３との間にＴＥＣ６７を配置するようにして、半導体レーザーで発生した熱を能動的に外部に放出するようにしている。このため、ベース６３は高熱伝導性材料であるＣｕＷが用いられることが多い。また、フレーム６１、窓ホルダ６２およびシールリング６４は熱膨張係数が小さいコバール（Ｋｏｖａｒ）と呼ばれるＦｅＮｉＣｏ系合金が使用される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述のようにして形成される光半導体モジュールにおいては、部品点数が多いとともに、それぞれの部品に加工を施す必要があるため、材料コストが高価になるという問題を生じた。また、各部品を高温度でロウ付けにより組み立て、かつ部品点数も多いために、組立歩留まりが低いという問題を生じた。また、高温での作業が必要であるため、これらを組み立てる装置も高価になり、得られたパッケージも必然的に高価になるという問題も生じた。
【０００８】
また、セラミックフィードスルーを用いた場合には、光半導体モジュールの内部の配線が複雑になるという問題も生じた。さらに、ＣｕＷ材料よりなるベースの下面にヒートシンクを接合して、半導体レーザで発生した熱を外部に放熱するようにしているため、放熱効率が悪く、素早く外部に放熱することが困難であるという問題も生じた。
【０００９】
そこで、本発明は上記の如き問題点を解決するためになされたものであって、半導体レーザなどの半導体素子と、この半導体素子を温度制御する熱電モジュール（ＴＥＣ：Ｔｈｅｒｍｏ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｃｏｏｌｅｒ）を収容するパッケージの部品点数を削減することを可能にするとともに、組立が簡単容易なパッケージを提供できるようにすることを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の熱電装置用パッケージは、フレーム部材と、該フレーム部材の底板となるベース部材とからなるパッケージ本体を備えるとともに、半導体素子や熱電モジュールに電気接続するための複数の内部電極と、外部回路に電気接続するための複数の外部電極と、内部電極と外部電極とを接続する配線をベース部材に備えるようにしている。
【００１１】
このように、ベース部材に複数の内部電極と外部電極とを備えるようにすると、セラミックフィードスルーを設ける必要がなくなるとともに、カバーをフレームに直接溶接することが可能となるため、シールリングも設けることが不可欠でなくなる。この結果、この種の熱電装置用パッケージを作製するための部品点数を削減することが可能になるとともに、その組立も簡単容易になって、この種の熱電装置用パッケージを安価に作製することが可能になる。
【００１２】
この場合、ベース部材は多層基板から構成され、この多層基板中に内部電極および外部電極に接続される複数の配線を埋設して備えるようにすると、ベース部材の表面にフレーム部材を配置することが可能になるとともに、ベース部材を端子部材に兼用させることが可能となる。これにより、構造が簡単になって容易に製造できるようになる。また、ベース部材が熱電モジュールの下基板を兼ねていると、熱電モジュールからの発熱を直接ベース部材に伝導させることができるので、熱電モジュールの放熱効率を向上させることが可能となる。
【００１３】
なお、フレーム部と、該フレーム部の底板となるベース部が一体的に形成されたパッケージ本体を備えるとともに、半導体素子や熱電モジュールに電気接続するための複数の内部電極と、外部回路に電気接続するための複数の外部電極と、内部電極と外部電極とを接続する配線をパッケージ本体に備えるようにしてもよい。この場合のパッケージ本体においては、フレーム部とベース部とが一体的に形成されているので、さらに部品点数を減らすことが可能となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明を光半導体モジュールに適用した場合において、フレーム部材とベース部材を別体で形成したパッケージ本体を用いた第１実施形態と、フレーム部とベース部を一体的に形成したパッケージ本体を用いた第２実施形態について、図に基づいて詳細に説明する。
【００１５】
１．第１実施形態
以下に、フレーム部材とベース部材を別体で形成したパッケージ本体を用いた第１実施形態の光半導体モジュール用パッケージおよびこのパッケージを用いた光半導体モジュールについて図１〜図９に基づいて説明する。なお、図１は、本第１実施形態のパッケージを構成する部品の分解斜視図であり、図２は、図１の部品を組み立てた状態のパッケージの概略構成を示す斜視図である。図３はべース部材に形成された電極パターンあるは導体パターンを示す上面図であり、図３（ａ）はべース部材の表面に形成された電極パターンを示し、図３（ｂ）はべース部材の内部に形成された導体パターンを示している。
【００１６】
また、図４はべース部材にフレーム部材を接合するとともに、べース部材上に熱電モジュールを接合した状態を示す図であり、図４（ａ）はその上面図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）のＡ−Ａ断面を示す図であり、図４（ｃ）は図４（ａ）のＢ−Ｂ断面を示す図である。図５は変形例のべース部材を示す図であり、図５（ａ）はその表面に形成された電極パターンを示す上面図であり、図５（ｂ）はその下面に形成された導体パターンを示す下面図である。図６は下基板が設けられた熱電モジュールを接合する場合の変形例のべース部材の電極パターンを示す上面図である。
【００１７】
また、図７はべース部材の電極パターンに熱電モジュールを接合する状態を示す断面図であり、図７（ａ）は下基板がない熱電モジュールを接合する状態を示す断面図であり、図７（ｂ）は下基板が設けられた変形例の熱電モジュールを接合する状態を示す断面図である。図８はべース部材に形成された内部電極と熱電モジュール上に配設された半導体素子をワイヤーボンディングする状態を模式的に示す図であり、図８（ａ）は通常の状態を示す断面図であり、図８（ｂ）はボンディング台を設けた状態を示す断面図であり、図８（ｃ）はボンディング台を示す斜視図である。
【００１８】
さらに、図９はべース部材に形成された内部電極と熱電モジュール上に配設された半導体素子をワイヤーボンディングする改善例を模式的に示す図であり、図９（ａ）は下基板がない熱電モジュールを接合した状態を示し、図９（ｂ）は下基板が設けられた変形例の熱電モジュールを接合した状態を示す断面図である。
【００１９】
（１）パッケージ（光半導体モジュール用パッケージ）
本第１実施形態の光半導体モジュール用パッケージ１０は、図１、図２に示すように、略箱形形状で一側壁に略円筒形状の窓ホルダ１１ａを備えたフレーム部材１１と、フレーム部材１１の底板となるべース部材１２と、フレーム部材１１のカバーとなるキャップ部材１３とからなる。これらのフレーム部材１１とべース部材１２がロウ付けあるいは半田付けされて一体化されている。そして、べース部材１２上に熱電モジュール１５（図４参照）が配設され、この熱電モジュール１５上に半導体レーザーや光学系が配置され、フレーム部材１１の上にキャップ部材１３がシーム溶接で接合されて、光半導体モジュールが形成されるようになされている。
【００２０】
フレーム部材１１は熱膨張係数が小さいＦｅＮｉＣｏ系合金（例えば、コバール（Ｋｏｖａｒ））から構成され、このＦｅＮｉＣｏ系合金をＭＩＭ（Ｍｅｔａｌ　Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ　Ｍｏｌｄｉｎｇ）法あるいは鋳造法により、略箱形形状で一対の側壁底部に取付部１１ｂを備えるように形成されている。なお、窓ホルダ１１ａは別部材としてフレーム部材１１に接合してもよいし、初めからフレーム部材１１と一体化している同一部材でもよい。取付部１１ｂはフレーム部材１１と一体化している同一部材の方が望ましい。また、キャップ部材１３はフレーム部材１１と同様に、熱膨張係数が小さいＦｅＮｉＣｏ系合金（例えば、コバール（Ｋｏｖａｒ））から構成され、このＦｅＮｉＣｏ系合金の薄板をプレス打ち抜き等により平板状に形成されている。
【００２１】
べース部材１２は、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、窒化アルミナ（ＡｌＮ）、炭化珪素（ＳｉＣ）などのセラミック材を基材とする多層基板により構成されている。そして、このべース部材１２の内部には、図３（ｂ）に示すような、所定の導体パターンａ〜ｈが形成されて埋設されている。また、その表面には、図３（ａ）に示すような、導体パターンａ〜ｈに導通する所定の外部電極パターンａ１〜ｈ１および内部電極パターンａ２〜ｈ２と、熱電モジュール接合用メタライズ部ｉと、フレーム部材接合用メタライズ部ｊとが形成されている。
【００２２】
なお、導体パターンａ〜ｈ、外部電極パターンａ１〜ｈ１、内部電極パターンａ２〜ｈ２、熱電モジュール接合用メタライズ部ｉおよびフレーム部材接合用メタライズ部ｊは、Ｃｕ、Ｗ，Ｍｏ，Ｍｎ，Ａｇ等の金属、あるいはこれらの金属の合金により形成されている。そして、外部電極パターンａ１〜ｈ１、熱電モジュール接合用メタライズ部ｉ、フレーム部材接合用メタライズ部ｊおよび内部電極パターンａ２〜ｈ２の上にはＮｉメッキが施され、場合によっては、さらにＮｉメッキの上にＡｕメッキが施されている。
【００２３】
そして、このような多層基板からなるベース部材１２とフレーム部材１１とがフレーム部材接合用メタライズ部ｊで、Ａｇロウ、Ｃｕロウ、Ａｕロウなどを用いたロウ付け、あるいはＡｕＳｎ合金、ＡｕＳｉ合金、ＡｕＧｅ合金などの半田を用いた半田付けにより接合、一体化されてパッケージ本体１０が形成されることとなる。そして、このベース部材１２の表面に形成された外部接続用の各外部電極パターンａ１〜ｈ１には、リード１４ａがＡｇロウ、Ｃｕロウ、Ａｕロウなどを用いたロウ付け、あるいはＡｕＳｎ合金、ＡｕＳｉ合金、ＡｕＧｅ合金などの半田を用いた半田付けにより接合されている。
【００２４】
なお、リード部材１４は、図１に示すように、串歯部（後に切断されてリードとなる）１４ａと連結部１４ｂとからなるＦｅＮｉＣｏ系合金（Ｋｏｖａｒ）、Ｃｕ系合金あるいはＣｕなどの金属あるいは合金製の薄板を串歯状に成形することにより形成されている。そして、この串歯状のリード部材１４は必要に応じてメッキを施し、これらの串歯部１４ａを各外部電極パターンａ１〜ｈ１およびこれらの間に形成された電極に接合した後、その串歯部１４ａの根本で連結部１４ｂを切断（図２参照）することにより、残存した串歯部がリード１４ａとして形成されるものである。
【００２５】
（２）光半導体モジュール
ここで、べース部材１２の熱電モジュール接合用メタライズ部ｉには、図４（ａ）に示すように、熱電モジュール１５が接合されている。この熱電モジュール１５は、図４（ｂ）および図４（ｃ）に示すように、上基板１５ａに形成された電極パターン（導電層）１５ｂと、下基板（この場合は、べース部材１２となる）に形成されたメタライズ部ｉの電極パターンとの間に、多数のペルチェ素子１５ｃが電気的に直列接続されて形成されている。なお、ペルチェ素子１５ｃは、Ｐ型半導体化合物素子とＮ型半導体化合物素子とからなるものである。また、より電極パターンの電気抵抗を減らすために、メタライズ部ｉとペルチェ素子１５ｃの間に薄板状のＣｕ片をメタライズ部ｉの電極パターンと同じ形状になるように挿入してもよい。
【００２６】
そして、これらがＰ，Ｎ，Ｐ，Ｎの順に電気的に直列に接続されるように、上基板１５ａの電極パターン１５ｂあるいはべース部材１２のメタライズ部ｉの電極パターンに、ＳｎＳｂ合金またはＳｎＡｓＣｕ合金からなる半田により半田付けされている。このような熱電モジュール１５は電子クーラー（ＴＥＣ：ＴｈｅｒｍｏＥｌｅｃｔｒｉｃ　Ｃｏｏｌｅｒ）とも呼ばれる電子デバイスである。なお、上基板１５ａは、下基板（べース部材１２）と同様なアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、窒化アルミナ（ＡｌＮ）、炭化珪素（ＳｉＣ）などのセラミック材により構成されており、この基板１５ａ上に、銅（Ｃｕ）メッキとエッチングにより電極パターン１５ｂが形成されている。この場合、銅（Ｃｕ）メッキの上に更にニッケル（Ｎｉ）メッキを形成しておくのが好ましい。また、ニッケル（Ｎｉ）メッキ上に更に金（Ａｕ）メッキを形成しておいてもよい。
【００２７】
この熱電モジュール１５上に図示しない半導体レーザーを配置し、かつ半導体レーザーの光軸上に光学系を配置した後、フレーム部材１１の上部にキャップ部材１３を配置し、フレーム部材１１とキャップ部材１３とをＡｇロウ、Ｃｕロウ、Ａｕロウなどを用いたロウ付け、あるいはＡｕＳｎ合金、ＡｕＳｉ合金、ＡｕＧｅ合金などの半田を用いた半田付け、あるいはシーム溶接などにより気密に接合して、光半導体モジュールを形成するようにしている。
【００２８】
（３）製造工程
ａ．実施例１
ついで、上述のような構成となるパッケージ１０の具体な作製例、およびこのパッケージ１０を用いた光半導体モジュールの具体な作製例を、製造工程順に以下に詳細に説明する。まず、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、窒化アルミナ（ＡｌＮ）、炭化珪素（ＳｉＣ）などのセラミック材を主成分とするセラミックグリーンシートを２枚用意する。ついで、これらの２枚のセラミックグリーンシートに、実質的に同じ金型やパンチングマシーン等を使って、複数個の位置合わせ用のガイド孔を穿設した。その後、一方のセラミックグリーンシートにスクリーン印刷で、図３（ｂ）に示すような所定の導体パターンａ〜ｈを形成した。
【００２９】
また、他方のセラミックグリーンシートにスクリーン印刷で、図３（ａ）に示すような、図３（ｂ）の導体パターンａ〜ｈに導通するスルーホール導体と、所定の外部電極パターンａ１〜ｈ１およびそれらの間の電極パターン並びに内部電極パターンａ２〜ｈ２と、熱電モジュール接合用メタライズ部ｉと、フレーム部材接合用メタライズ部ｊとを形成した。ついで、先に形成したガイド孔を使って、これらの２層を形成する各セラミックグリーンシートを位置合わせした後重ね合わせ、例えば、８０〜１５０℃、５０〜２５０ｋｇ／ｃｍ２で熱圧着して一体化し、さらにセラミックグリーンシート積層体（多層基板）を焼成してベース部材１２とした。なお、必要に応じて基板表面にでているメタライズ層表面にはＮｉメッキを施した。
【００３０】
一方、熱膨張係数が小さいＦｅＮｉＣｏ系合金（例えば、コバール（Ｋｏｖａｒ））をＭＩＭ（Ｍｅｔａｌ　Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ　Ｍｏｌｄｉｎｇ）法あるいは鋳造法により、略箱形形状で一対の側壁に取付部１１ｂが形成されているフレーム部材１１を作製した。また、ＭＩＭ法あるいは鋳造法により作製した略円筒形状の窓ホルダ部材１１ａをこのフレーム部材１１に接合して一体化した。なお、窓ホルダ部材１１ａが予め一体化されたフレーム部材１１をＭＩＭ法あるいは鋳造法により作製してもよい。また、フレーム部材１１と同様のＦｅＮｉＣｏ系合金をプレス打ち抜き法により、平板状のキャップ部材１３を作製した。さらに、ＦｅＮｉＣｏ系合金（Ｋｏｖａｒ）、Ｃｕ系合金あるいはＣｕなどの金属あるいは合金製の薄板をプレス加工することにより、串歯部１４ａと連結部１４ｂとからなる串歯状のリード部材１４を作製した。
【００３１】
ついで、上述のようにして作製した多層基板からなるベース部材１２を治具内に配置した後、フレーム部材接合用メタライズ部ｊの上にＡｇロウなどのロウ材を介してフレーム部材１１を配置した。また、リード部材１４の串歯部１４ａを、Ａｇロウなどのロウ材を介して、ベース部材１２の外部接続用の各外部電極パターンａ１〜ｈ１およびこれらの間に形成された電極上に配置した。
【００３２】
ついで、この治具を加熱処理することにより、ベース部材１２の上にフレーム部材１１が接合され、かつ外部接続用の各外部電極パターンａ１〜ｈ１およびこれらの間に形成された電極上に各リード１４ａが接合されたパッケージ１０が作製されることとなる。なお、これらのフレーム部材１１とリード１４ａをベース部材１２に接合するに際しては、Ｃｕロウ、Ａｕロウなどを用いたロウ付け、あるいは半田付けなどにより接合するようにしてもよい。
【００３３】
この場合、ベース部材１２とフレーム部材１１を接合した後、ベース部材１２にリード１４ａを接合するようにしてもよいし、あるいはベース部材１２にリード１４ａを接合した後、ベース部材１２とフレーム部材１１を接合するようにしてもよい。この後、フレーム部材１１、リード１４ａ、およびベース部材１２の表面に形成された内部電極パターンａ２〜ｈ２、熱電モジュール接合用メタライズ部ｉに必要に応じてＮｉメッキあるいはＰｄメッキを施した後、この上にＡｕメッキを施した。
【００３４】
また、図７（ａ）に示すように、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、窒化アルミナ（ＡｌＮ）、炭化珪素（ＳｉＣ）などのセラミック材により構成された上基板１５ａに銅（Ｃｕ）メッキとエッチングにより電極パターン１５ｂを形成し、銅（Ｃｕ）メッキ上にはＮｉメッキ、更にはＡｕメッキを施した。ついで、この電極パターン（導電層）１５ｂを介してペルチェ素子１５ｃを上基板１５ａに半田接合し、このペルチェ素子１５ｃの極性がＰ，Ｎ，Ｐ，Ｎの順に交互に配列されるように接続して、半完成の熱電モジュール１５を作製した。なお、この熱電モジュール１５においては、ペルチェ素子１５ｃの下部（電極パターン１５ｂと反対側）には、導電層はないがＣｕなどの導電層を設けるようにするのが望ましい。この場合、片側しか基板がない熱電モジュールをベース部材１２に接合することになる。
【００３５】
この後、この熱電モジュール１５の各ペルチェ素子１５ｃが半田を介して、べース部材１２のメタライズ部ｉの電極パターンおよび内部電極パターンａ２，ｂ２上に電気的に直列接続されるように配置した後、所定の温度になるように加熱して半田を溶融させた。これにより、上基板１５ａの電極パターン１５ｂに接合された各ペルチェ素子１５ｃは、Ｐ，Ｎ，Ｐ，Ｎの順に交互に配列されることとなる。これにより、ベース部材１２のメタライズ部ｉの電極パターンおよび内部電極パターンａ２，ｂ２上に各ペルチェ素子１５ｃが接合されて、熱電モジュール（ＴＥＣ：Ｔｈｅｒｍｏ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｃｏｏｌｅｒ）１５が作製される。なお、上基板１５ａにペルチェ素子１５ｃを半田接合する工程と、ベース部材１２のメタライズ部ｉの電極パターンおよび内部電極パターンａ２，ｂ２と各ペルチェ素子１５ｃを接合する工程を同時に行っても良い。
【００３６】
ついで、この熱電モジュール１５の上に図示しない半導体レーザー（ＬＤ）、フォトダイオード（ＰＤ）、サーミスタなどの半導体素子を配置した後、半導体レーザーの光軸上にレンズ系などを配置してレーザ装置を固定した。ついで、半導体素子とベース部材１２の表面に形成された内部電極パターンａ２〜ｈ２とをワイヤーボンディングにより接合した。この後、フレーム部材１１の開口部にキャップ部材１３を配置した後、これをシーム溶接により気密に接合した。
【００３７】
ついで、リード部材１４の連結部１４ｂをリード１４ａの根本で切断して、図２に示すような光半導体モジュールを作製した。この場合、ベース部材１２の下面にシリコーングリースを介して図示しないヒートシンクを配置し、このヒートシンクをねじ止めによりベース部材１２に取り付けることにより、放熱特性に優れた光半導体モジュールとすることが可能になる。
【００３８】
ｂ．実施例２
ついで、上述のような構成となるパッケージ１０の実施例２の作製法を以下に説明する。まず、上述した実施例１と同様に、内部に導体パターンａ〜ｈが形成され、これに導通するスルーホール導体が形成され、かつ外部電極パターンａ１〜ｈ１およびそれらの間の電極パターン並びに内部電極パターンａ２〜ｈ２と、熱電モジュール接合用メタライズ部ｉと、フレーム部材接合用メタライズ部ｊが表面に形成されたベース部材１２を作製した。なお、必要に応じて基板表面にでているメタライズ層表面にはＮｉメッキを、更にはＡｕメッキを施した。
【００３９】
ついで、上述した実施例１と同様に、片側しか基板がない熱電モジュール１５を作製した後、この熱電モジュール１５の各ペルチェ素子１５ｃが半田を介して、べース部材１２のメタライズ部ｉの電極パターンおよび内部電極パターンａ２，ｂ２上に電気的に直列接続されるように配置して接合した。ついで、この熱電モジュール１５の上に図示しない半導体レーザー（ＬＤ）、フォトダイオード（ＰＤ）、サーミスタなどの半導体素子を配置した後、半導体レーザーの光軸上にレンズ系などを配置してレーザ装置を固定した。
【００４０】
また、上述した実施例１と同様に作製した、略箱形形状で一側壁に略円筒形状の窓ホルダ部１１ａを備え、一対の側壁に取付部１１ｂを備えたフレーム部材１１と、平板状のキャップ部材１３と、串歯部１４ａと連結部１４ｂとを備えたリード部材１４を用意した。ついで、治具内にベース部材１２を配置した後、フレーム部材接合用メタライズ部ｊの上に接合材を介してフレーム部材１１を配置した。また、リード部材１４の串歯部１４ａを、接合材を介して、ベース部材１２の外部接続用の各外部電極パターンａ１〜ｈ１およびこれらの間に形成された電極上に配置した。
【００４１】
ついで、加熱処理することにより、ベース部材１２の上にフレーム部材１１が接合され、かつ外部接続用の各外部電極パターンａ１〜ｈ１およびこれらの間に形成された電極上に各リード１４ａが接合されたパッケージ１０が作製されることとなる。この場合、ベース部材１２とフレーム部材１１を接合する接合部材は、ベース部材１２に熱電モジュール１５を接合する際に用いた接合材（この場合は半田）よりも融点が同等以下となる材質のものを用いる必要がある。
【００４２】
なお、ベース部材１２とフレーム部材１１を接合した後、ベース部材１２にリード１４ａを接合するようにしてもよいし、あるいはベース部材１２に予めリード１４ａを接合した後、ベース部材１２とフレーム部材１１を接合するようにしてもよい。また、熱電モジュール１５がベース部材１２上に形成され、更にフレーム部材１１がベース部材１２に接合された後、熱電モジュール１５上に、図示しないＬＤ、ＰＤ、サーミスタ、レンズ系等を固定してもよい。
【００４３】
ついで、半導体素子とベース部材１２の表面に形成された内部電極パターンａ２〜ｈ２とをワイヤーボンディングにより接合した後、フレーム部材１１の上部にキャップ部材１３を配置した。この後、これをシーム溶接により気密に接合した。ついで、リード部材１４の連結部１４ｂをリード１４ａの根本で切断して、図２に示すような光半導体モジュールを作製した。この場合、ベース部材１２の下面にシリコーングリースを介して図示しないヒートシンクを配置し、このヒートシンクをねじ止めによりベース部材１２に取り付けることにより、放熱特性に優れた光半導体モジュールとすることが可能になる。
【００４４】
（４）変形例
本第１実施形態においては、上述した例に限らず種々の変形を加えて実施することが可能である。以下では、本第１実施形態の変形例について説明する。
（ａ）第１変形例
上述した第１実施形態においては、べース部材１２の表面に外部電極パターンａ１〜ｈ１を設けて、この電極パターンａ１〜ｈ１にリード１４ａを接続する例について説明したが、べース部材１２の裏面あるいは側面に外部回路用電極を形成することが可能である。
【００４５】
この場合、例えば図５に示すように、べース部材１２の表面に、内部電極パターンａ２〜ｈ２と、熱電モジュール接合用メタライズ部ｉと、フレーム部材接合用メタライズ部ｊとを形成するようにし、かつべース部材１２の裏面に外部電極パターンａ１〜ｈ１を形成するように、多層基板からなるベース部材１２を形成するようにすればよい。
【００４６】
これにより、べース部材１２の表面に外部電極パターンａ１〜ｈ１を設ける必要がなくなるので、ベース部材１２を、フレーム部材１１の平面形状の大きさに小型化することが可能となる。また、リード１４ａを接続する必要もなくなることから製造の簡略化が可能となる。もちろんリード線を接合するようにしてもよい。また、裏面の外部電極パターンａ１〜ｈ１は、べース部材１２の裏面ではなく側面であってもよい。
【００４７】
（ｂ）第２変形例
上述した第１実施形態においては、図７（ａ）に示すように、上基板１５ａに電極パターン１５ｂを介してペルチェ素子１５ｃを接合した半完成の熱電モジュール１５を用いる例について説明した。このため、ペルチェ素子１５ｃがＰ，Ｎ，Ｐ，Ｎの順に交互に直列に配列されるように、べース部材１２のメタライズ部ｉの電極パターンを形成されている。
【００４８】
本変形例においては、図７（ｂ）に示すように、上基板１５ａに電極パターン１５ｂを介してペルチェ素子１５ｃが接合されているとともに、各ペルチェ素子１５ｃがＰ，Ｎ，Ｐ，Ｎの順に交互に直列に接続されるように、未接合部に電極パターン１５ｄが形成されている下基板１５ｅを接合した熱電モジュール１５を用いることもできる。この場合は、べース部材１２の表面に、図６に示すように、熱電モジュール１５の下面の形状に一致する接合用のメタライズ部ｉを設けるとともに、熱電モジュール１５の下基板１５ｅに形成されたスルーホール（このスルーホール内には導電層が形成されている）１５ｆに対応する位置に内部電極パターン（給電用電極パターン）ａ２，ｂ２を設けるようにすればよい。なお、下基板１５ｅの電極パターン１５ｄが形成されている面と反対側の面には、メタライズ部ｉや内部電極パターン（給電用電極パターン）ａ２，ｂ２と接合するための複数のメタライズ層（図示せず）が形成されている。
【００４９】
（ｃ）第３変形例
上述した第１実施形態においては、半導体素子とベース部材１２の表面に形成された内部電極パターンｃ２〜ｈ２とをワイヤーボンディングにより接合する例について説明した。しかしながら、半導体素子は熱電モジュール１５の上に配置されているため、内部電極パターンｃ２〜ｈ２から半導体素子までが高くて、ワイヤーボンディングがし難いという問題を生じる。そこで、本変形例においては、内部電極パターンｃ２〜ｈ２の上に熱電モジュール１５の高さにほぼ等しい高さのワイヤー台１６を配設するようにした。
【００５０】
なお、このワイヤー台１６は、図８（ｃ）に示すように、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、窒化アルミナ（ＡｌＮ）、炭化珪素（ＳｉＣ）などのセラミック材により構成された基板１６ａに、Ｃｕ，Ｎｉ等の金属のメッキ層１６ｂを複数層設けるようにした。これを図８（ｂ）に示すように、これらのメッキ層１６ｂとベース部材１２の表面に形成された内部電極パターンｃ２〜ｈ２とを半田などで接合するようにしている。これにより、ワイヤー台１６の上部のメッキ層１６ｂと半導体素子とをワイヤーボンディングにより接合すれば、これらの高さがほぼ等しいためにワイヤーボンディングが容易になる。
【００５１】
（ｄ）第４変形例
半導体素子とベース部材１２の表面に形成された内部電極パターンｃ２〜ｈ２との高さ差を小さくする手段は他にも考えられる。本変形例においては、図９に示すように、ベース部材１２の中央部に凹部１２ａを形成し、この凹部１２ａ内に熱電モジュール１５を配設するとともに、ベース部材１２の段部に内部電極パターンｃ２〜ｈ２を配設するようにしている。これにより、ベース部材１２の段部に形成された内部電極パターンｃ２〜ｈ２と熱電モジュール１５の上部に配設された半導体素子とを接合しても、これらの高さ差が小さくなるために、ワイヤーボンディングが容易になる。
【００５２】
２．第２実施形態
以下に、フレーム部とベース部を一体的に形成したパッケージ本体を用いた第２実施形態のパッケージ、およびこのパッケージを用いた光半導体モジュールについて、図１０〜図１６に基づいて詳細に説明する。なお、図１０は、本第２実施形態のパッケージを構成する部品の分解斜視図であり、図１１は、図１０の部品を組み立てた状態のパッケージの概略構成を示す斜視図である。図１２は図１０のべース部に形成された電極パターンあるいは導体パターンを示す図である。図１３は変形例のパッケージ本体に形成された電極パターンあるいは導体パターンを示す図であり、図１３（ａ）はその上面図であり、図１３（ｂ）はその下面図である。
【００５３】
また、図１４は下基板が設けられた熱電モジュールを接合する場合の別の変形例のパッケージ本体を示す上面図である。図１５は他の変形例のパッケージ本体を示す図であり、図１５（ａ）はその上面図であり、図１５（ｂ）はその下面図であり、図１５（ｃ）は図１５（ａ）のＣ−Ｃ断面を示す断面図である。図１６はパッケージ本体に形成された内部電極と熱電モジュール上に配設された半導体素子をワイヤーボンディングする改善例を模式的に示す図であり、図１６（ａ）は下基板がない熱電モジュールを接合した状態を示し、図１６（ｂ）は下基板が設けられた熱電モジュールを接合した状態を示す断面図である。
【００５４】
（１）パッケージ（光半導体モジュール用パッケージ）
本第２実施形態の光半導体モジュール用パッケージ２０は、図１０、図１１に示すように、パッケージ本体２１と、このパッケージ本体２１のカバーとなるキャップ部材２２とからなる。この場合、パッケージ本体２１は、側壁となる箱形形状のフレーム部２１ａと、底壁となる平板状のベース部２１ｂとが一体成形により形成されている。なお、箱形形状のフレーム部２１ａの一側壁には円形開口２１ｃが形成されている。また、ベース部２１ｂの長手方向の両端部にはフレーム部２１ａより外方に延出する取付部２１ｄが形成されており、ベース部２１ｂの幅方向の両端部にはフレーム部２１ａより外方に延出する端子部２１ｅが形成されている。そして、取付部２１ｄには取付孔２１ｆが形成されている。
【００５５】
パッケージ本体２１は熱膨張係数が小さいアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、窒化アルミナ（ＡｌＮ）、炭化珪素（ＳｉＣ）などのセラミック材からなる多層基板の一体成形により形成されている。また、キャップ部材２２はパッケージ本体２１と同様に、熱膨張係数が小さいアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、窒化アルミナ（ＡｌＮ）、炭化珪素（ＳｉＣ）などのセラミック材、あるいはＦｅＮｉＣｏ合金（例えば、コバール）などの金属薄板から構成され、平板状に形成されている。
【００５６】
そして、べース部２１ｂの内部には、図１２に示すような、上述した第１実施形態と同様に、所定の導体パターンａ〜ｈ（図１２の点線部分で、図３（ｂ）参照のこと）が埋設形成されている。また、べース部２１ｂの端子部２１ｅの表面には、導体パターンａ〜ｈに導通する所定の外部電極パターンａ１〜ｈ１が形成されている。また、べース部２１ｂのフレーム部２１ａ内の表面に、導体パターンａ〜ｈに導通する所定の内部電極パターンａ２〜ｈ２と、熱電モジュール接合用メタライズ部ｉ（熱電モジュールに形成された電極パターンに対応する箇所）とが形成されている。
【００５７】
なお、導体パターンａ〜ｈ、外部電極パターンａ１〜ｈ１、内部電極パターンａ２〜ｈ２および熱電モジュール接合用メタライズ部ｉは、Ｃｕ、Ｗ，Ｍｏ，Ｍｎ，Ａｇ等の金属、あるいはこれらの金属の合金により形成されている。そして、これらの上にはＮｉメッキが施され、場合によっては、さらにＮｉメッキの上にＡｕメッキが施されている。そして、外部電極パターンａ１〜ｈ１の表面には、リード２３がＡｇロウ、Ｃｕロウ、Ａｕロウなどを用いたロウ付け、あるいはＡｕＳｎ合金、ＡｕＳｉ合金、ＡｕＧｅ合金などの半田を用いた半田付けにより接合されている。
【００５８】
なお、リード２３は、図１０に示すように、串歯部２３ａと連結部２３ｂとからなるＦｅＮｉＣｏ系合金（Ｋｏｖａｒ）、Ｃｕ系合金あるいはＣｕなどの金属あるいは合金製の薄板を串歯状に形成している。そして、この串歯状のリード２３は必要に応じてメッキを施し、これらの串歯部２３ａを各外部電極パターンａ１〜ｈ１およびこれらの間に形成された電極に接合した後、その串歯部２３ａの根本で連結部２３ｂを切断（図１１参照）することにより、残存した串歯部２３ａがリード２３として形成されるものである。
【００５９】
ここで、べース部２１ｂの熱電モジュール接合用メタライズ部ｉには、上述した第１実施形態と同様に、熱電モジュール（図示せず）が接合されている。そして、この熱電モジュール上に図示しない半導体レーザーを配置し、かつ半導体レーザーの光軸上に光学系を配置した後、フレーム部２１ａの上部にキャップ部材２２を配置し、フレーム部２１ａとキャップ部材２２とをＡｇロウ、Ｃｕロウ、Ａｕロウなどを用いたロウ付け、あるいはＡｕＳｎ合金、ＡｕＳｉ合金、ＡｕＧｅ合金などの半田を用いた半田付け、あるいはシーム溶接などにより気密に接合して、光半導体モジュールを形成している。なお、フレーム部２１ａの上部にキャップ部材２２を半田付け、ロウ付け、あるいは溶接にて接合する場合、より接合性を良好なものにするために、キャップ部材２２との接合前に、フレーム部２１ａの上部に、図２１に示されるようなシールリング６４を予め接合しておいた方が望ましい。これにより、キャップ部材２２を直接フレーム部２１ａの上部に接合する場合よりも、接合性が向上する。特に、シーム溶接の際には、より接合性が向上する。
【００６０】
（２）製造工程
ついで、上述のような構成となる本第２実施形態のパッケージ２０の具体な作製例、およびこのパッケージ２０を用いた光半導体モジュールの具体な作製例を、製造工程順に以下に詳細に説明する。
まず、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、窒化アルミナ（ＡｌＮ）、炭化珪素（ＳｉＣ）などのセラミック材を主成分とするセラミックグリーンシートを各壁面につき２枚づつ（即ち、全部で５面となるので１０枚を）用意した。ついで、これらの各２枚づつのセラミックグリーンシートに、実質的に同じ金型やパンチングマシーン等を使って、複数個の位置合わせ用のガイド孔を穿設した。その後、ベース部２１ｂとなる一方のセラミックグリーンシートにスクリーン印刷で、図１２に示すような所定の導体パターンａ〜ｈ（図１２の点線部分）を形成した。
【００６１】
また、ベース部２１ｂとなる他方のセラミックグリーンシートにスクリーン印刷で、図１２に示すような、導体パターンａ〜ｈに導通するスルーホール導体と、所定の外部電極パターンａ１〜ｈ１およびそれらの間の電極パターン並びに内部電極パターンａ２〜ｈ２と、熱電モジュール接合用メタライズ部ｉとを形成した。ついで、先に形成したガイド孔を使って、これらのベース部２１ｂとなる２層を形成する各セラミックグリーンシートを位置合わせして重ね合わせた。
【００６２】
この後、この上にフレーム部２１ａの側壁となる２層のセラミックグリーンシートの４組（この場合、１組は円形開口２１ｃが形成されている）を箱形形状になるように配置した。ついで、例えば、８０〜１５０℃、５０〜２５０ｋｇ／ｃｍ２で熱圧着して一体化し、これらを焼成して多層基板からなるパッケージ本体２１を作製した。この場合、必要に応じて基板表面にでているメタライズ層表面にはＮｉメッキを施した。なお、２層のセラミックグリーンシートの１組に円形開口２１ｃを形成したものを用いることに代えて、上述した第１実施形態で示した窓ホルダを形成したものを用いるようにしてもよい。そして、窓ホルダがセラミック製の場合は、そのセラミックグリーン体をパッケージ本体２１に接合した後、同時に焼成して作製する。また、窓ホルダが金属製の場合は、焼成後のパッケージ本体２１に接合して完成させる。
【００６３】
一方、熱膨張係数が小さいＦｅＮｉＣｏ系合金（例えば、Ｋｏｖａｒ）をプレス打ち抜き法により、平板状のキャップ部材２２を作製した。さらに、ＦｅＮｉＣｏ系合金（Ｋｏｖａｒ）、Ｃｕ系合金あるいはＣｕなどの金属あるいは合金製の薄板をプレス加工することにより、串歯部２３ａと連結部２３ｂとからなる串歯状のリード部材２３を作製した。ついで、パッケージ本体２１を治具内に配置した後、リード部材２３の串歯部２３ａを、Ａｇロウなどのロウ材を介して、ベース部２１ｂの外部接続用の各外部電極パターンａ１〜ｈ１およびこれらの間に形成された電極上に配置した。
【００６４】
ついで、この治具を加熱処理することにより、外部接続用の各外部電極パターンａ１〜ｈ１およびこれらの間に形成された電極上に各リード２３ａが接合されたパッケージ２０が作製されることとなる。この後、リード２３ａ、およびベース部２１ｂの表面に形成された内部電極パターンａ２〜ｈ２、熱電モジュール接合用メタライズ部ｉに必要に応じてＮｉメッキあるいはＰｄメッキを施した後、この上にＡｕメッキを施した。
【００６５】
ついで、上述した第１実施形態と同様に、べース部２１ｂの熱電モジュール接合用メタライズ部ｉに片側しか基板がない熱電モジュール（図示せず）を接合して熱電モジュール（ＴＥＣ）を作製した。この後、この熱電モジュール上に図示しない半導体レーザーを配置し、かつ半導体レーザーの光軸上に光学系を配置した後、フレーム部２１ａの上にキャップ部材２２を配置し、フレーム部２１ａとキャップ部材２２とをＡｇロウ、Ｃｕロウ、Ａｕロウなどを用いたロウ付け、あるいはＡｕＳｎ合金、ＡｕＳｉ合金、ＡｕＧｅ合金などの半田を用いた半田付け、あるいはシーム溶接などにより気密に接合した。
【００６６】
ついで、リード部材２３の連結部２３ｂをリード２３ａの根本で切断して、図１１に示すような光半導体モジュールを作製した。この場合、パッケージ本体２１のベース部２１ｂの下面にシリコーングリースを介して図示しないヒートシンクを配置し、ベース部２１ｂの取付部２１ｄに形成された取付孔２１ｆにねじを螺着してヒートシンクがパッケージ本体２１に取り付けることにより、放熱特性に優れた光半導体モジュールとすることが可能になる。なお、シーム溶接によりフレーム部２１ａとキャップ部材２２とを接合する場合は、フレーム部２１ａの上面にコバール製のリングをロウ付け等により接合するのが望ましい。
【００６７】
上述したように、本第２実施形態においては、フレーム部２１ａとベース部２１ｂとが一体的に形成されたパッケージ本体２１を用いているので、上述した第１実施形態の場合よりも部品点数が減少することとなる。これにより、この種の熱電装置用パッケージの組立がさらに簡単、容易になって、安価に作製することが可能になる。なお、フレーム部２１ａとベース部２１ｂは同じセラミック材を用いる必要はなく、例えば、ベース部２１ｂは熱伝導率が大きなＡｌＮからなるセラミック材とし、フレーム部２１ａは熱伝導率が比較的小さなＡｌ２Ｏ３からなるセラミック材としてもよい。
【００６８】
（３）変形例
本第２実施形態においても、上述した第１実施形態と同様に、種々の変形を加えて実施することが可能である。この場合、図１３に示すように、べース部２１ｂの幅方向に端子部２１ｅを形成するのを省略して、べース部２１ｂの裏面に外部電極パターンａ１〜ｈ１を形成するようにしてもよい。そして、べース部２１ｂの表面に、内部電極パターンａ２〜ｈ２と、熱電モジュール接合用メタライズ部ｉとを形成するようにすればよい。これにより、べース部２１ｂの幅方向に端子部２１ｅを形成する必要がなくなるので、小型化するのが可能となる。また、リード２３ａを接続する必要もなくなることから製造の簡略化が可能となる。もちろんリード線を接合するようにしてもよい。
【００６９】
また、上基板に電極パターン１５ｂが接合され、かつ下基板にも電極パターンが接合された熱電モジュール（図７（ｂ）参照）を用いる場合は、べース部２１ｂの表面に、図１４に示すように、熱電モジュールの下面の形状に一致する接合用のメタライズ部ｉを設けるとともに、熱電モジュールの下基板に形成されたスルーホール（このスルーホール内には導電層が形成されている）に対応する位置に内部電極パターン（給電用電極パターン）ａ２，ｂ２を設けるようにすればよい。
【００７０】
また、図１５に示すように、べース部２１ｂの幅方向に端子部２１ｅを形成するのを省略して、フレーム部２１ａの側面に外部電極パターンａ１〜ｈ１を形成するようにしてもよい。この場合もリード線を接合しないで使用するようにしても、リード線を接合して使用するようにしてもよい。この場合、ベース部２１ｂとなる一方のセラミックグリーンシートにスクリーン印刷で所定の導体パターンａ〜ｈ（図１５（ａ）の点線部分）を形成し、フレーム部２１ａの一方壁となる一方のセラミックグリーンシートに導体パターンａ，ｃ，ｅ，ｇを形成し、かつフレーム部２１ａの他方壁となる一方のセラミックグリーンシートに導体パターンｂ，ｄ，ｆ，ｈを形成する。
【００７１】
また、ベース部２１ｂとなる他方のセラミックグリーンシートに導体パターンａ〜ｈに導通するスルーホール導体と、内部電極パターンａ２〜ｈ２と、熱電モジュール接合用メタライズ部ｉとを形成する。さらに、フレーム部２１ａの一方壁となる他方のセラミックグリーンシートに外部電極パターンａ１，ｃ１，ｅ１，ｇ１を形成し、フレーム部２１ａの他方壁となる他方のセラミックグリーンシートに外部電極パターンｂ１，ｄ１，ｆ１，ｈ１を形成するようにすればよい。
【００７２】
さらに、図１６（ａ）（ｂ）に示すように、ベース部２１ｂの内部中央部に凹部２１ｇを形成し、この凹部２１ｇ内に熱電モジュール１５を配設するとともに、ベース部２１ｂの内表面に内部電極パターンｃ２〜ｈ２を配設するようにしてもよい。これにより、内部電極パターンｃ２〜ｈ２と熱電モジュール１５の上部との高さ差が小さくなるため、熱電モジュール１５の上部に配設された半導体素子とのワイヤーボンディングが容易になる。
【００７３】
３．熱電モジュールの作製工程
ついで、熱電モジュールの作製方法のいくつかの具体例について、図１７〜図２０に基づいて以下に説明する。図１７および図１８は熱電モジュールを作製する実施例１の工程を模式的に示す図である。図１９は熱電モジュールを作製する実施例２の一連の工程を模式的に示す図である。図２０は熱電モジュールを作製する実施例３の一連の工程を模式的に示す図である。
【００７４】
（１）実施例１
まず、図１７（ａ）に示すように、厚みが１００μｍのＣｕ薄板３１の片面に、厚みが４μｍのＮｉメッキ３１ａを施した後、厚みが０．０５μｍのＡｕメッキ３１ｂを施した。ついで、図１７（ｂ）に示すように、Ａｕメッキ３１ｂ側が接着面になるようにして、耐熱性樹脂（例えば、ポリイミド樹脂）からなる樹脂フィルム３２を接着した。
【００７５】
ついで、Ｃｕ薄板３１の上にレジスト剤を塗布した後、露光、現像して、図１７（ｃ）に示すように、レジストパターン３３ａを形成した。この後、エッチングして、図１７（ｄ）に示すように、Ｃｕ薄板３１およびメッキ層３１ａ，３１ｂの不要部を除去した後、レジストを除去した。これにより、図１７（ｅ）に示すようなＣｕ薄片３１の配列パターン（この配列パターンがペルチェ素子を接合するための電極パターンとなる）が形成されることとなる。ついで、得られたＣｕ薄片の配列パターンの表面に、図１７（ｆ）に示すように、無電解メッキ法によりＮｉ（４μｍ厚）とＡｕ（０．０５μｍ厚）メッキ層３３を形成して、第１基板３４を作製した。
【００７６】
一方、表面にＣｕ薄片３６の配列パターンが形成されたセラミック基板３５を用意し、このＣｕ薄片３６の上に、図１８（ａ）に示すように、厚みが４μｍのＮｉメッキ３６ａを施した後、厚みが０．０５μｍのＡｕメッキ３６ｂを施して、第２基板３７を作製した。なお、セラミック基板３５は、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、窒化アルミナ（ＡｌＮ）、炭化珪素（ＳｉＣ）などのセラミック材により構成されている。ついで、図１８（ｂ）に示すように、得られた第２基板３７のＡｕメッキ３６ｂの上に半田３９を介在させて、両端面にＮｉメッキが施されたペルチェ素子３８を配置した。
【００７７】
また、上述のように作製した第１基板３４のメッキ層３３側を、半田３９を介在させてペルチェ素子３８の上に配置して積層体とした。ついで、得られた積層体を、ホットプレートあるいはリフロー炉に配置して、半田３９を溶解させて、複数のペルチェ素子３８がＣｕ薄片３１の配列パターンとＣｕ薄片３６の配列パターンとで接合されることとなる。この後、図１８（ｃ）に示すように樹脂フィルム３２を剥離することにより、複数のペルチェ素子３８がＰ，Ｎ，Ｐ，Ｎの順に交互に直列に接続された熱電モジュールが得られる。
【００７８】
（２）実施例２
まず、図１９（ａ）に示すように、耐熱性樹脂（例えば、ポリイミド樹脂）からなる樹脂シート４１の片面にＮｉ層（４μｍ厚）４２を形成した。この場合、Ｎｉ層（４μｍ厚）４２を形成する前にＡｕ層（０．０５μｍ厚）を樹脂シート４１上に形成してもよい。ついで、このＮｉ層４２の上にレジスト剤を塗布した後、露光、現像して、図１９（ｂ）に示すように、レジストパターン４３を形成した。この後、図１９（ｃ）に示すように、レジストパターン４３中にＣｕメッキを施して、Ｃｕ層４４を形成した。ついで、図１９（ｄ）に示すように、レジスト４３を除去した後、エッチングにより不要なＮｉ層も除去した。
【００７９】
これにより、図１９（ｅ）に示すように、樹脂シート４１上にＣｕ薄片４４の配列パターン（この配列パターンがペルチェ素子を接合するための電極パターンとなる）が形成されることとなる。ついで、得られたＣｕ薄片４４の配列パターンの表面に、図１９（ｆ）に示すように、無電解メッキ法によりＮｉ（４μｍ厚）とＡｕ（０．０５μｍ厚）のメッキ層４５を形成して、第１基板４６を作製した。そして、上述した実施例１と同様に第２基板を作製した後、第１基板４６のＣｕ薄片４４の配列パターンと、第２基板のＣｕ薄片の配列パターンとの間に複数のペルチェ素子を半田で接合した後、樹脂シート４１を剥離することにより、複数のペルチェ素子がＰ，Ｎ，Ｐ，Ｎの順に交互に直列に接続された、実施例２の熱電モジュールを得た。
【００８０】
（３）実施例３
まず、図２０（ａ）に示すように、厚みが１００μｍのＣｕ薄板５１の片面に、厚みが４μｍのＮｉメッキ５１ａを施した後、厚みが０．０５μｍのＡｕメッキ５１ｂを施した。ついで、図２０（ｂ）に示すように、Ｃｕ薄板５１側に第１ドライフィルム５２を配置し、Ａｕメッキ５１ｂ側に第２ドライフィルム５３を配置した。この後、真空ラミネータ装置を用いて、これらを圧着して積層体とした。ついで、第１ドライフィルム５２を露光し、現像した後、エッチングして、図２０（ｃ）に示すように、レジストパターン５２を形成した。
【００８１】
ついで、得られたレジストパターン５２をマスクとしてエッチングし、図２０（ｄ）に示すように、Ｃｕ薄板５１の不要部を除去した後、レジストパターン５２を除去した。これにより、Ｃｕ薄板５１の配列パターン（この配列パターンがペルチェ素子を接合するための電極パターンとなる）が形成されることとなる。ついで、得られたＣｕ薄板の配列パターンの表面に、実施例１と同様に無電解メッキ法によりＮｉメッキ（４μｍ厚）とＡｕメッキ（０．０５μｍ厚）を形成して、第１基板を作製した。
【００８２】
そして、上述した実施例１と同様に第２基板を作製した後、第１基板のＣｕ薄板５１の配列パターンと、第２基板のＣｕ薄板の配列パターンとの間に複数のペルチェ素子を半田で接合した後、第２ドライフィルム５３を剥離することにより、複数のペルチェ素子がＰ，Ｎ，Ｐ，Ｎの順に交互に直列に接続された、実施例３の熱電モジュールを得た。
【００８３】
【発明の効果】
上述したように、本発明の第１実施形態においては、ベース部材１１に複数の外部電極パターンａ１〜ｈ１と内部電極パターンａ２〜ｈ２とを備えているので、セラミックフィードスルーを設ける必要がなくなるとともに、キャップ（カバー）１３をフレーム部材１１に直接溶接することが可能となる。このため、シールリングも設けることが不要となる。この結果、この種の熱電装置用パッケージを作製するための部品点数を削減することが可能になるとともに、その組立も簡単容易になって、この種の熱電装置用パッケージを安価に作製することが可能になる。また、本発明の第２実施形態においては、フレーム部２１ａとベース部２１ｂとが一体的に形成されたパッケージ本体２１を用いているので、第１実施形態の場合よりも部品点数が減少することとなる。これにより、この種の熱電装置用パッケージの組立がさらに簡単、容易になって、安価に作製することが可能になる。
【００８４】
なお、上述した実施の形態においては、本発明を光通信装置などに使用される半導体レーザと、この半導体レーザを温度制御する熱電モジュールを収容する熱電装置用パッケージについて説明したが、本発明は半導体レーザに限らず、高出力が要求される半導体素子を用い、この半導体素子を熱電モジュールで温度制御する場合のパッケージに適用するのが有効である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施の形態のパッケージを構成する部品の分解斜視図である。
【図２】図１の部品を組み立てた状態のパッケージの概略構成を示す斜視図である。
【図３】べース部材に形成された導体パターンあるは電極パターンを示す上面図であり、図３（ａ）はべース部材の表面に形成された電極パターンを示し、図３（ｂ）はべース部材の内部に形成された導体パターンを示している。
【図４】べース部材にフレーム部材を接合するとともに、べース部材上に熱電モジュールを接合した状態を示す図であり、図４（ａ）はその上面図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）のＡ−Ａ断面を示す図であり、図４（ｃ）のＢ−Ｂ断面を示す図である。
【図５】変形例のべース部材を示す図であり、図５（ａ）はその表面に形成された電極パターンを示す上面図であり、図５（ｂ）はその下面に形成された導体パターンを示す下面図である。
【図６】下基板が設けられた熱電モジュールを接合する場合の変形例のべース部材の電極パターンを示す上面図である。
【図７】べース部材の電極パターンに熱電モジュールを接合する状態を示す断面図であり、図７（ａ）は下基板がない熱電モジュールを接合する状態を示す断面図であり、図７（ｂ）は下基板が設けられた変形例の熱電モジュールを接合する状態を示す断面図である。
【図８】べース部材に形成された内部電極と熱電モジュール上に配設された半導体素子をワイヤーボンディングする状態を模式的に示す図であり、図８（ａ）は通常の状態を示す断面図であり、図８（ｂ）はボンディング台を設けた状態を示す断面図であり、図８（ｃ）はボンディング台を示す斜視図である。
【図９】べース部材に形成された内部電極と熱電モジュール上に配設された半導体素子をワイヤーボンディングする改善例を模式的に示す図であり、図９（ａ）は下基板がない熱電モジュールを接合した状態を示し、図９（ｂ）は下基板が設けられた変形例の熱電モジュールを接合した状態を示す断面図である。
【図１０】本発明の第２実施の形態のパッケージを構成する部品の分解斜視図である。
【図１１】図１０の部品を組み立てた状態のパッケージの概略構成を示す斜視図である。
【図１２】図１０のパッケージ本体に形成された電極パターンあるは導体パターンを示す上面図である。
【図１３】変形例のパッケージ本体に形成された電極パターンあるは導体パターンを示す図であり、図１３（ａ）は上面図であり、図１３（ｂ）は下面図である。
【図１４】下基板が設けられた熱電モジュールを接合する場合の別の変形例のパッケージ本体を示す上面図である。
【図１５】他の変形例のパッケージ本体を示す図であり、図１５（ａ）は上面図であり、図１５（ｂ）は下面図であり、図１５（ｃ）は図１５（ａ）のＣ−Ｃ断面を示す断面図である。
【図１６】パッケージ本体に形成された内部電極と熱電モジュール上に配設された半導体素子をワイヤーボンディングする改善例を模式的に示す図であり、図１６（ａ）は下基板がない熱電モジュールを接合した状態を示し、図１６（ｂ）は下基板が設けられた熱電モジュールを接合した状態を示す断面図である。
【図１７】熱電モジュールを作製する実施例１の一連の工程の前半部を模式的に示す図である。
【図１８】熱電モジュールを作製する実施例１の一連の工程の後半部を模式的に示す図である。
【図１９】熱電モジュールを作製する実施例２の一連の工程を模式的に示す図である。
【図２０】熱電モジュールを作製する実施例３の一連の工程を模式的に示す図である。
【図２１】従来例のパッケージに用いられる構成部品を示す斜視図である。
【図２２】図２１の構成部品を用いてパッケージを組み立てる状態を示す斜視図である。
【符号の説明】
１０…パッケージ、１１…フレーム部材、１１ａ…窓ホルダ、１１ｂ…取付部、１２…ベース部材、１２ａ…凹部、１３…キャップ部材（カバー）、１４…リード部材、１４ａ…リード、１４ｂ…枠部材、１５…熱電モジュール、１５ａ…上基板、１５ｂ…電極パターン、１５ｃ…ペルチェ素子、１５ｄ…電極パターン、１５ｅ…下基板、１６…ワイヤー台、１６ａ…基板、１６ｂ…メッキ層、ａ１〜ｈ１…外部電極パターン、ａ２〜ｈ２…内部電極パターン、ａ〜ｈ…導体パターン、ｉ…熱電モジュール接合用メタライズ部、ｊ…フレーム部材接合用メタライズ部、２０…パッケージ、２１…パッケージ本体、２１ａ…フレーム部、２１ｂ…ベース部、２１ｃ…円形開口、２１ｄ…取付部、２１ｅ…端子部、２１ｆ…取付孔、２２…キャップ部材、２３…リード、２３ａ…串歯部、２３ｂ…連結部、３１…Ｃｕ薄板、３１ａ…Ｎｉメッキ、３１ｂ…Ａｕメッキ、３２…樹脂フィルム、３３…メッキ層、３４…第１基板、３５…セラミック基板、３６…Ｃｕ薄片、３６ａ…Ｎｉメッキ、３６ｂ…Ａｕメッキ、３７…第２基板、３８…ペルチェ素子、３９…クリーム半田、４１…樹脂シート、４２…Ｎｉ層、４３…レジストパターン、４４…Ｃｕ層、４５…メッキ層、４６…第１基板、５１…Ｃｕ薄板、５１ａ…Ｎｉメッキ、５１ｂ…Ａｕメッキ、５２…ドライフィルム、５３…ドライフィルム、
【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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【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】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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