(57)【要約】      （修正有）【課題】光ファイバと光半導体素子とを容易に光結合し、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、光半導体素子７の載置部１ａを有する基体１と、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字状の第一の溝２ｃ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２と、入出力端子４とを具備し、枠体２は、側部の光ファイバ導入部が設けられた部位の上面と外面との間に深さおよび幅がそれぞれ第一の溝２ｃより大きい段差２ｄが形成されており、段差２ｄに、上面に第一の溝２ｃと同じ断面形状の第二の溝３ａが形成された樹脂製の光ファイバ保持部材３が、第二の溝３ａを第一の溝２ｃに連続させて嵌着されている。【選択図】  図１
2004191422.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字状の第一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、前記枠体は、前記側部の前記光ファイバ導入部が設けられた部位の上面と外面との間に深さおよび幅がそれぞれ前記第一の溝より大きい段差が形成されており、該段差に、上面に前記第一の溝と同じ断面形状の第二の溝が形成された樹脂製の光ファイバ保持部材が、前記第二の溝を前記第一の溝に連続させて嵌着さ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、前記第一および第二の溝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、パッケージともいう）を図４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パッケージの例を示すものである。この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５に斜視図で示す。
【０００３】
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、導入部ともいう）１２ｃを有し、さらに導入部１２ｃの相対する外面にパイプ取着部１２ｂを有する枠体１２と、パイプ取着部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、入出力端子取付部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５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、整列器ともいう）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、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をパッケージ内部に導入する場合、複数の光ファイバ１８を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の実装の作業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、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にすることができ、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字状の第一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、前記枠体は、前記側部の前記光ファイバ導入部が設けられた部位の上面と外面との間に深さおよび幅がそれぞれ前記第一の溝より大きい段差が形成されており、該段差に、上面に前記第一の溝と同じ断面形状の第二の溝が形成された樹脂製の光ファイバ保持部材が、前記第二の溝を前記第一の溝に連続させて嵌着さ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字状の第一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た後にロウ付けして光半導体素子収納用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。
【００１３】
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。
【００１４】
さらに、枠体の光ファイバ導入部が設けられた部位の上面と外面との間に深さおよび幅がそれぞれ第一の溝より大きい段差が形成されており、この段差に、上面に第一の溝と同じ断面形状の第二の溝が形成された樹脂製の光ファイバ保持部材が、第二の溝を第一の溝に連続させて嵌着されていることから、金属加工により枠体の上面に第一の溝のみを形成するよりも成型法で作製可能な樹脂製の光ファイバ保持部材の方がより精度よくかつ容易に第二の溝を形成することできるため、光ファイバを位置精度よく固定することができる。即ち、光ファイバを、光ファイバ保持部材で固定された部位から光ファイバ先端にかけて歪がより小さくなるように固定することができるので、歪による応力で光ファイバ先端が所定の位置からずれようとするのを有効に抑制することができ、光ファイバと光半導体素子との光軸を長期にわたり良好な状態に維持することができる。また、光半導体素子収納用パッケージの外側で光ファイバが曲がることにより光ファイバ保持部材と光ファイバとの接合部付近に応力が生じても、樹脂製の光ファイバ保持部材がその応力を吸収することにより光ファイバが折れることもない。
【００１５】
また、光ファイバ保持部材の４つの面を枠体と接合させることにより光ファイバ保持部材が枠体に拘束されるため、光ファイバ保持部材の熱膨張を有効に抑制することができ、温度変化が生じても光ファイバの位置精度を良好に保持することができる。その結果、光ファイバと光半導体素子との光軸がずれるのを有効に抑制することができる。
【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。
【００１７】
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。
【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について以下に詳細に説明する。図１は、本発明の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。
【００１９】
本発明のパッケージは、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字状の第一の溝２ｃから成る光ファイバ導入部２ｂ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とを具備している。
【００２０】
これにより、従来のように光ファイバ８をパイプを介してパッケージ内部に導入する必要がなく、また光ファイバ８を導入部２ｂに仮固定した後にロウ付けしてパッケージの内部に載置される光半導体素子７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８と光半導体素子７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８を安定して固定し保持することができる。
【００２１】
また、光ファイバ８を枠体２上部の導入部２ｂに通してロウ付けすることにより、従来のように蓋体９を枠体２の上面にＹＡＧ溶接またはロウ付けするとともに、パイプを介してパッケージの内部に導入された光ファイバ８を半田付けすることが不要となり、蓋体９を枠体２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導入部２ｂと光ファイバ８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８を歪ませる程度に至らない大きさ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８と光半導体素子７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７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。
【００２２】
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１ｂ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、略四角形の所定形状に製作される。
【００２３】
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字状の第一の溝２ｃから成る導入部２ｂ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上面にロウ付けされる。
【００２４】
なお、基体１および枠体２は、酸化腐食を防止するためや光半導体素子７のロウ付け等による載置固定を良好にするため、蓋体９のロウ付けや溶接等による接合を良好にするため、露出した表面をＡｕめっき層で被着させておくとよい。
【００２５】
本発明の枠体２に設けられる導入部２ｂ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字状の第一の溝２ｃから成る。この導入部２ｂは、複数の光ファイバ８が取着されるように複数の第一の溝２ｃから構成されていてもよい。また、導入部２ｂ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。
【００２６】
導入部２ｂは断面形状が略Ｕ字状の第一の溝２ｃから成るが、第一の溝２ｃ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２ｂに強固に接合される。また、その凹みは第一の溝２ｃの両端間にわたる溝部であってもよい。
【００２７】
さらに、導入部２ｂを構成する断面形状が略Ｕ字状の第一の溝２ｃ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、第一の溝２ｃに通した光ファイバ８が第一の溝２ｃ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。
【００２８】
本発明の枠体２は、側部の導入部２ｂが設けられた部位の上面と外面との間に深さおよび幅がそれぞれ第一の溝２ｃより大きい段差２ｄが形成されており、この段差２ｄに、上面に第一の溝２ｃと同じ断面形状の第二の溝３ａが形成された樹脂製の光ファイバ保持部材３が、第二の溝３ａを第一の溝２ｃに連続させて嵌着されている。
【００２９】
これにより、金属加工により枠体２の上面に第一の溝２ｃのみを形成するよりも成型法で作製可能な樹脂製の光ファイバ保持部材３の方がより精度よくかつ容易に第二の溝３ａを形成することができるため、光ファイバ８を位置精度よく固定することができる。即ち、光ファイバ８を、光ファイバ保持部材３で固定された部位から光ファイバ８先端にかけて歪がより小さくなるように固定することができるので、歪による応力で光ファイバ８先端が所定の位置からずれようとするのを有効に抑制することができ、光ファイバ８と光半導体素子７との光軸を長期にわたり良好な状態に維持することができる。また、パッケージの外側で光ファイバ８が曲がることにより光ファイバ保持部材３と光ファイバ８との接合部付近に応力が生じても、樹脂製の光ファイバ保持部材３がその応力を吸収することにより光ファイバ８が折れることもない。
【００３０】
また、光ファイバ保持部材３の４つの面を枠体２と接合させることにより光ファイバ保持部材３が枠体２に拘束されるため、光ファイバ保持部材３の熱膨張を有効に抑制することができ、温度変化が生じても光ファイバ８の位置精度を良好に保持することができる。その結果、光ファイバ８と光半導体素子７との光軸がずれるのを有効に抑制することができる。
【００３１】
光ファイバ保持部材３は、ポリイミド樹脂，エポキシ樹脂，フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂、ポリフェニレンサルファイドや熱溶融型の液晶ポリマー等の熱可塑性樹脂などの樹脂からなり、射出成型法やトランスファー成型法等により作製される。好ましくは、光ファイバ保持部材３となる樹脂材料にはガラスフィラー等の充填材を添加するのが良く、光ファイバ保持部材３の耐熱温度，熱膨張係数，耐蝕性等の物性値を適宜調整することが可能となる。
【００３２】
光ファイバ保持部材３は、高さおよび幅がそれぞれ段差２ｄの深さおよび幅と略同一あるいは若干小さいものであり、枠体２の段差２ｄに低融点ガラス，有機系接着材，ロウ材等の接合材を介して嵌着接合される。
【００３３】
このような低融点ガラスとしては、接合時に枠体２と光ファイバ保持部材３との熱膨張差が大きくなって接合材や光ファイバ保持部材３にクラックが生じるのを防止するため、比較的低い温度で接合することのできる低融点の鉛（Ｐｂ）ホウ酸系のもの（融点２８０℃）を用いるのがよい。有機系接着材としては、接着時の温度が低く、枠体２との熱膨張係数の相違により発生する応力を吸収し得るゴム粒子等の弾性体を含有したエポキシ樹脂やポリイミド樹脂などを用いるのがよい。また、ロウ材としては、接合時に枠体２と光ファイバ保持部材３との熱膨張差が大きくなってロウ材や光ファイバ保持部材３にクラックが生じるのを防止するため、比較的低い温度で接合することのできるＡｕ−Ｓｎ半田（融点１９０℃），Ｐｂ−Ｓｎ半田（融点２５０℃）等の低融点のロウ材を用いるのがよい。
【００３４】
なお、光ファイバ保持部材３を枠体２の段差２ｄに嵌着する際に用いる接合材がロウ材の場合、段差２ｄに接合される光ファイバ保持部材３の接合面に導電性ペーストの塗布や金属蒸着などの方法でメタライズ層を形成しておくとよい。
【００３５】
光ファイバ保持部材３の厚さｄは、０．３〜２ｍｍであるのがよい。これにより、光ファイバ８を光ファイバ保持部材３の第二の溝３ａで位置精度よく固定することができるとともに、パッケージの外側で光ファイバ８が曲がることにより光ファイバ保持部材３と光ファイバ８との接合部付近に応力が生じても、樹脂製の光ファイバ保持部材３がその応力を吸収することにより光ファイバ８が折れることもない。
【００３６】
光ファイバ保持部材３の厚さｄが０．３ｍｍ未満であると、光ファイバ保持部材３で光ファイバ８を位置精度よく固定し難くなり、光ファイバ８を、光ファイバ保持部材３で固定された部位から光ファイバ８先端にかけて歪がより小さくなるように固定すること困難になり易い。また、光ファイバ８の曲げ応力を吸収し難くなり、光ファイバ８が折れ易くなる。一方、厚さｄが２ｍｍを超えると、光ファイバ保持部材３の厚さ方向の熱膨張による寸法変化が光ファイバ保持部材３の側面に接しているロウ材や枠体２の寸法変化よりも大きくなり、温度変化により光ファイバ保持部材３に応力が加わって光ファイバ保持部材３にクラックが生じ易くなる。
【００３７】
また、枠体２の導入部２ｂの部位の厚さｔは、０．３〜２ｍｍであるのがよい。これにより、枠体２の導入部２ｂにおいて光ファイバ保持部材３を拘束して光ファイバ保持部材３の熱膨張を有効に抑制することができるとともに、枠体２の光ファイバ保持部材３と接合している部位の機械的強度も維持でき、外部応力により枠体２が変形してパッケージ内部の気密性が損なわれるのを防止することができる。
【００３８】
枠体２の導入部２ｂの部位の厚さｔが０．３ｍｍ未満であると、光ファイバ保持部材３を拘束するのが困難になり易く、光ファイバ保持部材３の熱膨張を有効に抑制し難くなって光ファイバ８と光半導体素子７との光軸がずれ易くなる。また、枠体２の導入部２ｂの部位で機械的強度が低下し外力により変形し易くなってパッケージ内部の気密性が低下し易くなる。一方、厚さｔが２ｍｍを超えると、パッケージを小型化，軽量化するのが困難になり易い。
【００３９】
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２ｂを気密に封止するが、蓋体９を接合するためにＡｕ−Ｓｎ半田等のロウ材９ａ（図３）を、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しておくとよい。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を嵌着し第一および第二の溝２ｃ，３ａに光ファイバ８をロウ付けした後、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、気密封止を行なうことができる。
【００４０】
なお、光ファイバ保持部材３の上面および第二の溝３ａの内面は、光ファイバ保持部材３の上面と蓋体９および第二の溝３ａと光ファイバ８とを半田等のロウ材を介して良好に接合するために、導電性ペーストの塗布や金属蒸着等の方法でメタライズ層を形成しておくとよい。
【００４１】
また、パッケージと外部電気回路基板との電気的接続を行なうために、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）質焼結体や窒化アルミニウム（ＡｌＮ）質焼結体等のセラミックスが適宜選定される。
【００４２】
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。
【００４３】
また、枠体２の外側に位置するメタライズ層４ａの上面には、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の平板部がアルミナセラミックスから成る場合、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金やＦｅ−Ｎｉ合金から成るのがよい。
【００４４】
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層を順次めっき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。
【００４５】
このような本発明のパッケージは、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２ｂ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の先端部を整列器６上面のＶ溝６ａ上に樹脂接着剤等で載置固定す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２ｂ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、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。
【００４６】
この光半導体装置は、導入部２ｂ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２ｂおよび蓋体９にロウ付けされ、導入部２ｂ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。
【００４７】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、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。例えば、上記実施の形態では、光ファイバ保持部材３を、図１〜図３に示すように幅、高さおよび厚さｄがそれぞれ段差２ｄの幅、深さおよび厚さと略一致するような直方体のものについて説明したが、光ファイバ保持部材３が枠体２の外面より外側に延出されていてもよい。その場合、光ファイバ保持部材３の枠体２の外面より外側に延出されている部位は、幅および高さがそれぞれ段差２ｄの幅および深さと同じであってもよく、大きくてもよい。また、光ファイバ保持部材３の枠体２の外面より外側に延出された部位は、第二の溝３ａよりも大きい範囲内であれば、幅および高さがそれぞれ段差２ｄの幅および深さよりも小さくてもよい。
【００４８】
【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字状の第一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、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、枠体は、側部の光ファイバ導入部が設けられた部位の上面と外面との間に深さおよび幅がそれぞれ第一の溝より大きい段差が形成されており、段差に、上面に第一の溝と同じ断面形状の第二の溝が形成された樹脂製の光ファイバ保持部材が、第二の溝を第一の溝に連続させて嵌着されていることから、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た後にロウ付けして光半導体素子収納用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。
【００４９】
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。
【００５０】
さらに、金属加工により枠体の上面に第一の溝のみを形成するよりも成型法で作製可能な樹脂製の光ファイバ保持部材の方がより精度よくかつ容易に第二の溝を形成することができるため、光ファイバを位置精度よく固定することができる。即ち、光ファイバを、光ファイバ保持部材で固定された部位から光ファイバ先端にかけて歪がより小さくなるように固定することができるので、歪による応力で光ファイバ先端が所定の位置からずれようとするのを有効に抑制することができ、光ファイバと光半導体素子との光軸を長期にわたり良好な状態に維持することができる。また、光半導体素子収納用パッケージの外側で光ファイバが曲がることにより光ファイバ保持部材と光ファイバとの接合部付近に応力が生じても、樹脂製の光ファイバ保持部材がその応力を吸収することにより光ファイバが折れることもない。
【００５１】
また、光ファイバ保持部材の４つの面を枠体と接合させることにより光ファイバ保持部材が枠体に拘束されるため、光ファイバ保持部材の熱膨張を有効に抑制することができ、温度変化が生じても光ファイバの位置精度を良好に保持することができる。その結果、光ファイバと光半導体素子との光軸がずれるのを有効に抑制することができる。
【００５２】
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の可能なものとなる。
【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】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５】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
２ｂ：光ファイバ導入部
２ｃ：第一の溝
２ｄ：段差
３：光ファイバ保持部材
３ａ：第二の溝
４：入出力端子
７：光半導体素子
８：光ファイバ
９：蓋体
【図１】
2004191422.tif 000003
【図２】
2004191422.tif 000004
【図３】
2004191422.tif 000005
【図４】
2004191422.tif 000006
【図５】
2004191422.tif 000007