(57)【要約】  【課題】  量産性が高いとともにさらなる小型化ができる放熱性に優れ光半導体素子の動作信頼性の高い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】  本発明の光半導体素子収納用パッケージは、金属製の基体１と、金属製の蓋体３と、透光性部材４と、貫通穴１ａを覆って基体１の上側主面に接合された入出力端子５とを具備しており、入出力端子５は、誘電体から成る四角形状の第一の平板部5-1と、基体１側の一辺から対向する他辺にかけて形成された線路導体５ａと、四角形状の誘電体から成り、基体１側の一端面が第一の平板部5-1と面一とされて積層された第二の平板部5-2と、第一の平板部5-1よりも高い四角形状であり、基体１側の一端面が第一の平板部5-1と面一とされて積層された金属板10とを具備しているとともに、入出力端子５の下面の貫通穴１ａの内側の部位に線路導体５ａに電気的に接続されたリード端子15が取着されている。【選択図】  図１
2005159277.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下主面間を貫通する貫通穴が形成された平板状の金属製の基体と、上端面の中央部に貫通孔が形成されているとともに下端が開かれた筒状とされており、前記基体の上側主面の外周部に前記下端が接合される金属製の蓋体と、該蓋体の前記貫通孔の開口の周囲に接合された透光性部材と、前記貫通穴を覆って前記基体の上側主面に接合された入出力端子とを具備しており、該入出力端子は、前記上側主面の前記貫通穴をまたがって立設された誘電体から成る四角形状の第一の平板部と、該第一の平板部の一方の主面に前記基体側の一辺から対向する他辺にかけて形成された線路導体と、四角形状の誘電体から成り、前記基体側の一端面が前記第一の平板部と面一とされて前記第一の平板部の前記一方の主面に積層された第二の平板部と、前記第一の平板部よりも高い四角形状であり、前記基体側の一端面が前記第一の平板部と面一とされて前記第一の平板部の他方の主面に積層された金属板とを具備しているとともに、前記入出力端子の下面の前記貫通穴の内側の部位に前記線路導体に電気的に接続されたリード端子が取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】
上下主面間を貫通する貫通穴が形成された平板状の金属製の基体と、上端面の中央部に貫通孔が形成されているとともに下端が開かれた筒状とされており、前記基体の上側主面の外周部に前記下端が接合される金属製の蓋体と、該蓋体の前記貫通孔の開口の周囲に接合された透光性部材と、前記貫通穴を覆って前記基体の上側主面に接合された入出力端子とを具備しており、該入出力端子は、前記上側主面の前記貫通穴をまたがって立設された誘電体から成る四角形状の第一の平板部と、該第一の平板部の一方の主面に前記基体側の一辺から対向する他辺にかけて形成された線路導体と、四角形状の誘電体から成り、前記基体側の一端面が前記第一の平板部と面一とされて前記第一の平板部の前記一方の主面に積層された第二の平板部と、前記第一の平板部よりも高い四角形状であり、前記第一の平板部の他方の主面に積層されているとともに、前記基体側の一端面が前記第一の平板部および前記基体の下側主面よりも下側に突出するように前記貫通穴に挿通されている金属板とを具備しているとともに、前記入出力端子の下面の前記貫通穴の内側の部位に前記線路導体に電気的に接続されたリード端子が取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３】
前記入出力端子は、前記第二の平板部の前記基体側の一端面の前記線路導体と接する部位に前記線路導体の一端部を露出させる切り欠きが設けられており、前記リード端子が前記線路導体の一端部に電気的に接続され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、前記金属板の前記第一の平板部側の面の上端の露出部に取着されるとともに前記線路導体に電気的に接続された光半導体素子と、前記透光性部材を前記光半導体素子の受光部または発光部に対向させて前記基体の上側主面の外周部に下端が接合された蓋体とを具備していることを特徴とする光半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信等の分野に用いられる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。
【背景技術】
【０００２】
従来の光通信等の分野において高い周波数で作動する光半導体レーザ（ＬＤ），フォトダイオード（ＰＤ）等の光半導体素子を気密封止して収納した光半導体装置の例を図５に示す。図５は光半導体素子としてＬＤを内部に収納した光半導体装置の断面図である。同図において、21は基体、22は光半導体素子、23は金属製の蓋体、24は透光性部材、26は光ファイバである。
【０００３】
図５の光半導体装置は、平板状の金属製の基体21と、上端面23ａの中央部に貫通孔23ｂが形成されているとともに下端23ｃが開かれた筒状であり、基体21の上側主面の外周部に下端23ｃが接合された金属製の蓋体23と、貫通孔23ｂの上端面23ａ側開口の周囲に接合された透光性部材24とを具備し、基体21の上下主面間を貫通するように形成された貫通穴21ａに、上面に一辺から対向する他辺にかけて線路導体25ｃが形成された誘電体から成る平板部25ｂと、平板部25ｂの上面に線路導体25ｃを間に挟んで接合された誘電体から成る立壁部25ａとが金属板30に載置された状態で構成された入出力端子25が嵌着されており、金属板30の光半導体装置内側の先端に窒化アルミニウム（ＡｌＮ）質セラミックスから成る基台28を介して光半導体素子22が載置されている。
【０００４】
基体21は、円板状、長方形等の平板状であり、鉄（Ｆｅ）−ニッケル（Ｎｉ）−コバルト（Ｃｏ）合金や銅（Ｃｕ）−タングステン（Ｗ）等の金属から成る。この基体21には、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）質セラミックス等の誘電体から成る平板部25ｂと、Ａｌ２Ｏ３質セラミックス等の誘電体から成る立壁部25ａと、平板部25ｂの下面に接合された金属板30とを具備した入出力端子25を挿入するために、基体21の上下主面間を貫通する貫通穴21ａが設けられている。この貫通穴21ａに、光半導体装置内外を導通する入出力端子25を挿通し、入出力端子25と貫通穴21ａとの隙間に銀（Ａｇ）ろう等のろう材を充填させ、基体21と入出力端子25とをろう付けして気密に接合する。この金属板30によって光半導体素子22から発生した熱を基体21に良好に伝達して基体21や蓋体23から良好に放散させることができ、放熱性に優れ光半導体素子22の動作信頼性の高いものとすることができる。
【０００５】
また、入出力端子25の平板部25ｂおよび立壁部25ａは以下のようにして作製される。例えば、Ａｌ２Ｏ３質セラミックスから成る場合、先ず酸化アルミニウム、酸化珪素（ＳｉＯ２）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）および酸化カルシウム（ＣａＯ）等の原料粉末に適当な有機バインダー、可塑剤、溶剤等を添加混合して泥漿状と成す。これ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テープ成形技術により複数のセラミックグリーンシートを得る。次に、このセラミックグリーンシートに、Ｗやモリブデン（Ｍｏ）等の高融点金属粉末に適当な有機バインダー、可塑剤、溶剤等を添加混合して得た金属ペーストを、スクリーン印刷法等の厚膜形成技術により印刷塗布して、線路導体25ｃとなるメタライズ配線層を所定パターンに形成する。また、平板部25ｂの下面には、金属板30をＡｇろう等によりろう付けできるように、メタライズ層を全面に印刷塗布しておく。その後、セラミックグリーンシートを複数枚積層し、これを還元雰囲気中、約1600℃の温度で焼成することにより製作される。このようにして、入出力端子25に特性インピーダンスに整合された線路導体25ｃが形成される。
【０００６】
金属板30は、長方形状であり、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金やＣｕ−Ｗ等の金属から成り、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所定形状に製作される。この金属板30の平板部が載置された主面の光半導体装置内側の先端部には、ＡｌＮ質セラミックスからなる光半導体素子22を載置するための直方体状の基台28がＡｇろう等によりろう付けされている。
【０００７】
また、基体21の上側主面の外周部には、上端面23ａの中央部に貫通孔23ｂが形成され下端が開かれた筒状である蓋体23が設けられる。蓋体23の下端23ｃは、鉛（Ｐｂ）−錫（Ｓｎ）半田等の半田による半田付けや溶接等によって基体21と気密に接合される。
【０００８】
蓋体23は、断面形状（横断面形状）が円形状または長方形等の多角形状の筒状であり、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等の金属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所定形状に製作される。
【０００９】
蓋体23には、貫通孔23ｂを塞ぐように貫通孔23ｂの上端面23ａ側開口の周囲に、透光性部材24がガラス接合や半田付け等により気密に接合される。透光性部材24は、ガラスやサファイア等から成る円板状，レンズ状，球状または半球状等のものである。
【００１０】
また、光ファイバ26は、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等の金属から成る円筒状の金属製固定部材27の上端面に固定されており、金属製固定部材27の下端面が蓋体23の外周面にレーザ溶接法等の溶接によって接合される。光ファイバ26が金属製固定部材27を介して透光性部材24の上方に固定されることによって、製品としての光半導体装置となる。これにより、光ファイバ26を介して内部に収容する光半導体素子22と外部との光信号の授受が可能となる（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開2003−198028号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、従来の構成においては、基体21に入出力端子25を接合して封止する際に、貫通穴21ａに入出力端子25を挿通しなければならず、貫通穴21ａおよび入出力端子25の金属板30，平板部25および立壁部25ａそれぞれの寸法およびこれらの組立て精度を高いものとしなければならなかった。そのため、貫通穴21ａおよび入出力端子25を加工するためには高い寸法精度に仕上げるための工程が必要であり、基体21および入出力端子25の量産性が低下するという問題点があった。
【００１２】
また、基体21の下面から入出力端子25が突出しており、近時のさらなる小型化の要求に応えられないという問題点もあった。
【００１３】
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、その目的は量産性の高いものとすることができるとともに、さらなる小型化ができる放熱性に優れ光半導体素子の動作信頼性の高い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にある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の光半導体素子収納用パッケージは、上下主面間を貫通する貫通穴が形成された平板状の金属製の基体と、上端面の中央部に貫通孔が形成されているとともに下端が開かれた筒状とされており、前記基体の上側主面の外周部に前記下端が接合される金属製の蓋体と、この蓋体の前記貫通孔の開口の周囲に接合された透光性部材と、前記貫通穴を覆って前記基体の上側主面に接合された入出力端子とを具備しており、この入出力端子は、前記上側主面の前記貫通穴をまたがって立設された誘電体から成る四角形状の第一の平板部と、この第一の平板部の一方の主面に前記基体側の一辺から対向する他辺にかけて形成された線路導体と、四角形状の誘電体から成り、前記基体側の一端面が前記第一の平板部と面一とされて前記第一の平板部の前記一方の主面に積層された第二の平板部と、前記第一の平板部よりも高い四角形状であり、前記基体側の一端面が前記第一の平板部と面一とされて前記第一の平板部の他方の主面に積層された金属板とを具備しているとともに、前記入出力端子の下面の前記貫通穴の内側の部位に前記線路導体に電気的に接続されたリード端子が取着されていることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の光半導体素子収納用パッケージは、上下主面間を貫通する貫通穴が形成された平板状の金属製の基体と、上端面の中央部に貫通孔が形成されているとともに下端が開かれた筒状とされており、前記基体の上側主面の外周部に前記下端が接合される金属製の蓋体と、この蓋体の前記貫通孔の開口の周囲に接合された透光性部材と、前記貫通穴を覆って前記基体の上側主面に接合された入出力端子とを具備しており、この入出力端子は、前記上側主面の前記貫通穴をまたがって立設された誘電体から成る四角形状の第一の平板部と、この第一の平板部の一方の主面に前記基体側の一辺から対向する他辺にかけて形成された線路導体と、四角形状の誘電体から成り、前記基体側の一端面が前記第一の平板部と面一とされて前記第一の平板部の前記一方の主面に積層された第二の平板部と、前記第一の平板部よりも高い四角形状であり、前記第一の平板部の他方の主面に積層されているとともに、前記基体側の一端面が前記第一の平板部および前記基体の下側主面よりも下側に突出するように前記貫通穴に挿通されている金属板とを具備しているとともに、前記入出力端子の下面の前記貫通穴の内側の部位に前記線路導体に電気的に接続されたリード端子が取着されていることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の光半導体素子収納用パッケージは、好ましくは、前記入出力端子は、前記第二の平板部の前記基体側の一端面の前記線路導体と接する部位に前記線路導体の一端部を露出させる切り欠きが設けられており、前記リード端子が前記線路導体の一端部に電気的に接続されていることを特徴とする。
【００１７】
本発明の光半導体装置は、上記構成の光半導体素子収納用パッケージと、前記金属板の前記第一の平板部側の面の上端の露出部に取着されるとともに前記線路導体に電気的に接続された光半導体素子と、前記透光性部材を前記光半導体素子の受光部または発光部に対向させて前記基体の上側主面の外周部に下端が接合された蓋体とを具備していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の光半導体素子収納用パッケージは、入出力端子が、基体の上側主面の貫通穴をまたがって立設された誘電体から成る四角形状の第一の平板部と、第一の平板部の一方の主面に基体側の一辺から対向する他辺にかけて形成された線路導体と、四角形状の誘電体から成り、基体側の一端面が第一の平板部と面一とされて第一の平板部の一方の主面に積層された第二の平板部と、第一の平板部よりも高い四角形状であり、基体側の一端面が第一の平板部と面一とされて第一の平板部の他方の主面に積層された金属板とを具備しているとともに、入出力端子の下面の貫通穴の内側の部位に線路導体に電気的に接続されたリード端子が取着されていることから、従来の光半導体素子収納用パッケージのように貫通穴に入出力端子を挿通する必要がなくなり、基体に入出力端子を接合する際には、基体の上側主面の貫通穴周囲に入出力端子の一端面を接合させるだけでよく、貫通穴および入出力端子の寸法精度を緩和することができる。その結果、貫通穴および入出力端子を高い寸法精度に仕上げるための工程が不要となり、基体および入出力端子を容易に作製することができ、本発明の光半導体素子収納用パッケージを量産に適したものとすることができる。
【００１９】
また、基体の下面から入出力端子が突出することがなく、近時の小型化傾向に適するものとなる。
【００２０】
また、リード端子を線路導体と同軸状に取着することができ、リード端子と線路導体との接続部に屈曲部がなくなってインピーダンスの急激な変化が生じにくくなり、非常に伝送特性に優れるものとなる。
【００２１】
さらに、光半導体素子が作動する際に発生する熱を金属板を介して基体に伝達する効果を維持しており、基体や蓋体から効率よく外部に放散させることができ、光半導体素子の温度上昇を抑制し、光半導体素子が誤作動等するのを防止し、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光半導体素子収納用パッケージとすることができる。
【００２２】
また、本発明の光半導体素子収納用パッケージは、入出力端子は、上側主面の貫通穴をまたがって立設された誘電体から成る四角形状の第一の平板部と、この第一の平板部の一方の主面に基体側の一辺から対向する他辺にかけて形成された線路導体と、四角形状の誘電体から成り、基体側の一端面が前記第一の平板部と面一とされて第一の平板部の一方の主面に積層された第二の平板部と、第一の平板部よりも高い四角形状であり、第一の平板部の他方の主面に積層されているとともに、基体側の一端面が第一の平板部および基体の下側主面よりも下側に突出するように貫通穴に挿通されている金属板とを具備していることから、貫通孔に挿通されて接合されるのは金属板のみであり、焼結させて形成される誘電体から成る第一の平板部および第二の平板部は、基体の上側主面の貫通孔周囲に基体側の一端面を接合できればよく、これらの寸法および組立て精度を緩和することができる。その結果、入出力端子を高い寸法精度に仕上げるための工程が不要となり、入出力端子を容易に作製することができ、本発明の光半導体素子収納用パッケージを量産に適したものとすることができる。
【００２３】
また、金属板の光半導体素子が取着される上端と同一面で連続している下端が、基体の下側に突出しているので、光半導体素子収納用パッケージの下方から見える部位であるこの突出する部位を基準に蓋体等を組み立てることにより、光半導体素子収納用パッケージ内の光半導体素子との位置合わせを容易にすることができ、また、光半導体素子収納用パッケージを外部電気回路基板に実装する際も、光半導体素子収納用パッケージの内部に実装された光半導体素子と外部電気回路基板との位置合わせを容易にすることができる。
【００２４】
また、上端に光半導体素子が取着される金属板の基体の下側に突出する部分の放熱性をよくすることで、光半導体素子から発生する熱を金属板を介して効率よく放散させることが可能となる。
【００２５】
また、本発明の光半導体素子収納用パッケージによれば、好ましくは、入出力端子は、第二の平板部の基体側の一端面の線路導体と接する部位に線路導体の一端部を露出させる切り欠きが設けられており、リード端子が線路導体の一端部に電気的に接続されていることから、切り欠きの奥行き方向に接続されるリード端子と線路導体との接合面積を大きくできるので、リード端子を線路導体に強固に接合することができる。同時に、切り欠きにより、線路導体部分に高周波インピーダンス不整合が生ずるのを緩和できる。これによって、線路導体部分において高周波信号を極めて効率良く伝送させることができるようになる。
【００２６】
本発明の光半導体装置は、上記構成の光半導体素子収納用パッケージと、金属板の第一の平板部側の面の上端の露出部に取着されるとともに線路導体に電気的に接続された光半導体素子と、透光性部材を光半導体素子の受光部または発光部に対向させて基体の上側主面の外周部に下端が接合された蓋体とを具備していることにより、上記本発明の光半導体素子収納用パッケージを用いた量産に適し、小型化できるものとなる。また、放熱性に優れ光半導体素子の動作信頼性の高いものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
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は本発明の光半導体素子収納用パッケージおよび光半導体装置の実施の形態の一例を示す断面図である。
【００２８】
図１において、１は基体、２は光半導体素子、３は金属製の蓋体、４は透光性部材、５は入出力端子、６は光ファイバである。これら基体１、入出力端子５および蓋体３で光半導体素子収納用パッケージが基本的に構成される。また、光半導体素子収納用パッケージに光半導体素子２を搭載し、透光性部材４が接合された蓋体３を気密に取着することにより光半導体装置となる。
【００２９】
本発明の光半導体素子収納用パッケージは、図１に示すように、上下主面間を貫通する貫通穴１ａが形成された平板状の金属製の基体１と、上端面の中央部に貫通孔３ｂが形成されているとともに下端が開かれた筒状とされており、基体１の上側主面の外周部に下端が接合される金属製の蓋体３と、蓋体３の貫通孔３ｂの開口の周囲に接合された透光性部材４と、貫通穴１ａを覆って基体１の上側主面に接合された入出力端子５とを具備しており、入出力端子５は、基体１の上側主面の貫通穴１ａをまたがって立設された誘電体から成る四角形状の第一の平板部5-1と、第一の平板部5-1の一方の主面に基体１側の一辺から対向する他辺にかけて形成された線路導体５ａと、四角形状の誘電体から成り、基体１側の一端面が第一の平板部5-1の基体１側の一端面と面一とされて第一の平板部5-1の一方の主面に積層された第二の平板部5-2と、第一の平板部5-1よりも高い四角形状であり、基体１側の一端面が第一の平板部5-1の基体１側の一端面と面一とされて第一の平板部5-1の他方の主面に積層された金属板10とを具備しているとともに、入出力端子５の下面の貫通穴１ａの内側の部位に線路導体５ａに電気的に接続されたリード端子15が取着されている。
【００３０】
本発明の基体１は、円板状、長方形状等の平板状であり、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金やＣｕ−Ｗ，Ｃｕ−Ｍｏ等の金属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所定形状に製作される。
【００３１】
また、基体１には、中央部に長方形状等の貫通穴１ａが形成されている。そして、基体１の上側主面の貫通穴１ａ周囲に入出力端子５の下面に設けられたメタライズ層が、銀（Ａｇ）ロウ等のロウ材によって接合されることにより、貫通穴１ａを塞ぐようにして入出力端子５が気密に接合される。
【００３２】
本発明の入出力端子５は、図１に示すように、基体１側の一端部から他端部にかけて線路導体５ａが形成され、基体１と垂直な方向に向けて基体１の上側主面の貫通穴１ａ周囲に入出力端子５の下面が接合される。また、第一および第二の平板部5-1，5-2の側面には接地導体５ｂが形成されていてもよい。この構成によって、線路導体５ａに高周波信号を伝送させても、反射損失等の伝送損失が発生するのを最小限に抑えることができるようになる。
【００３３】
なお、第一の平板部5-1の線路導体５ａ側の主面と対向する面に形成された接地導体５ｂは、金属板10を第一の平板部5-1にＡｇロウ等のロウ材によってロウ付けするための接合部ともなる。
【００３４】
第一および第二の平板部5-1，5-2は、Ａｌ２Ｏ３質焼結体，ＡｌＮ質焼結体，３Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２質焼結体等の誘電体から成り、また、線路導体５ａは、ＷやＭｏ等のメタライズ層から成る。
【００３５】
このような第一および第二の平板部5-1，5-2は以下のようにして作製される。例えば、第一および第二の平板部5-1，5-2がＡｌ２Ｏ３質焼結体から成る場合、先ず酸化アルミニウム、酸化珪素（ＳｉＯ２）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）および酸化カルシウム（ＣａＯ）等の原料粉末に適当な有機バインダー、可塑剤、溶剤等を添加混合して泥漿状と成す。これ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テープ成形技術により複数のセラミックグリーンシートを得る。次に、このセラミックグリーンシートに、ＷやＭｏ等の高融点金属粉末に適当な有機バインダー、可塑剤、溶剤等を添加混合して得た金属ペーストを、スクリーン印刷法等の厚膜形成技術により印刷塗布して、線路導体５ａとなるメタライズ層を所定パターンに形成する。また、入出力端子５をＡｇロウ等を介して基体１にロウ付けするために、第一および第二の平板部5-1，5-2の基体１との接合部にも、線路導体５ａと同様にしてメタライズ層を所定パターンに形成する。しかる後、セラミックグリーンシートを複数枚積層し、これを還元雰囲気中、約1600℃の温度で焼成することにより製作される。
【００３６】
また、第一および第二の平板部5-1，5-2は、その貫通穴１ａ側の一端面に基体１との接合のためのメタライズ層を形成せずに焼成し、焼成後に第一および第二の平板部5-1，5-2積層体の表面をスライス切断加工あるいは研磨加工した後、そのスライス切断面あるいは研磨面にＷやＭｏ等を主成分とする金属ペーストをスクリーン印刷法等の厚膜形成技術により印刷塗布して、これを還元雰囲気中、約1300℃の温度で焼成することにより製作してもよい。これにより、第一および第二の平板部5-1，5-2積層体の表面を平坦にすることができ、基体１との接合をより良好にすることができる。
【００３７】
また、第一の平板部5-1の線路導体５ａ側の主面と対向する面には、Ｃｕ−Ｗ合金やＣｕ−Ｍｏ合金等の金属から成る金属板10が接合されている。この金属板10は入出力端子５の他端側において入出力端子５よりも突出した突出部10ａを有しており、突出部10ａの第一の平板部5-1側の露出面には光半導体素子２が載置される載置部10ｂが設けられている。この構成により、光半導体素子２が作動する際に発生する熱を、金属板10から基体１と蓋体３を経由して効率よく外部に放散させることができ、光半導体素子２が蓄熱して温度が上昇するのを抑制し、光半導体素子２が誤作動等するのを防止し、光半導体素子２を長期にわたり正常かつ安定に作動させ得る光半導体素子収納用パッケージとすることができる。
【００３８】
金属板10は、長方形状で、Ｃｕ−Ｗ合金やＣｕ−Ｍｏ合金等の金属から成り、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所定形状に製作される。
【００３９】
好ましくは、金属板10および基体１はＣｕ−Ｍｏ合金から成るのがよく、この構成により、熱伝導性に優れるＣｕ−Ｍｏ合金から成る金属板10および基体１を介して光半導体素子２から発生する熱をさらに効率よく外部に放散させることができる。その結果、光半導体素子２が蓄熱して温度が上昇するのを十分に抑制して、光半導体素子２が誤作動等するのを防止し、光半導体素子２を長期にわたり正常かつ安定に作動させ得る光半導体素子収納用パッケージとすることができる。
【００４０】
実際に、金属板10および基体１をＣｕ−Ｗ合金とした光半導体素子収納用パッケージのサンプル（これをサンプルＡとする）と、金属板10および基体１をＣｕ−Ｍｏ合金とした光半導体素子収納用パッケージのサンプル（これをサンプルＢとする）とを作製し、これらサンプルＡおよびＢのそれぞれの金属板10の載置部10ｂに光半導体素子２としてＬＤを載置するとともに100時間連続で作動させ、それぞれ作動中のＬＤ表面の最高温度を測定したところ、サンプルＡのＬＤ表面の最高温度は78.2℃となったのに対し、サンプルＢでは、ＬＤ表面の最高温度は74.4℃となり、金属板10および基体１をＣｕ−Ｍｏ合金としたときの放熱効果が確認できている。
【００４１】
また、Ｃｕ−Ｍｏ合金はＣｕ−Ｗ合金に比べて軟らかく、金型を用いた打ち抜き加工に適している。従って、金属板10および基体１がＣｕ−Ｍｏ合金から成ることによって、金属板10および基体１を打ち抜き加工で効率よく大量生産することができ、量産性に適したものとすることができる。
【００４２】
このような入出力端子５が基体１と垂直な方向に向けられた状態で基体１の上側主面の貫通穴１ａ周囲に下面が接合されることにより、従来の光半導体素子収納用パッケージのように貫通穴１ａに入出力端子５を挿通する必要がなくなり、貫通穴１ａおよび入出力端子５の寸法精度を緩和することができる。その結果、貫通穴１ａおよび入出力端子５の金属板10，第一の平板部5-1および第二の平板部5-2それぞれの寸法およびこれらの組立て精度を高いものに仕上げるための工程が不要となり、基体１および入出力端子５を容易に作製することができ、本発明の光半導体素子収納用パッケージを量産に適したものとすることができる。
【００４３】
また、基体１の下面から入出力端子５が突出することがなく、近時の小型化傾向に適するものとなる。
【００４４】
また、図２は、入出力端子５部分の実施の形態の他の例を示し、入出力端子５の金属板10は、第一の平板部5-1よりも高く、入出力端子５の他端側で第一の平板部5-1よりも突出している四角形状であり、第一の平板部5-1の他方の主面に積層されているとともに、基体１側の一端面（金属板10の下側の一端面）が第一の平板部5-1の基体１側の一端面および基体１の下側主面よりも下側に突出するように貫通穴１ａに挿通されている。そして、金属板10の第一の平板部5-1側の、上端に光半導体素子２が取着される面と連続する同じ面が基体１の下側に突出されて、光半導体素子収納用パッケージの外側に露出されている。
【００４５】
この構成により、貫通孔１ａに挿通されて接合されるのは、切削加工等により高精度に加工するのが容易な金属板10のみであり、焼結させて形成される誘電体から成る第一の平板部5-1および第二の平板部5-2は、基体１の上側主面の貫通孔１ａ周囲に基体１側の一端面を接合できればよく、これらの寸法および組立て精度を緩和することができる。その結果、入出力端子５を高い寸法精度に仕上げるための工程が不要となり、入出力端子５を容易に作製することができ、本発明の光半導体素子収納用パッケージを量産に適したものとすることができる。
【００４６】
また、この構成により、金属板10の光半導体素子２が取着される上端（他端側）と同一面で連続している下端（一端側）が、基体１の下側主面よりも下側に突出しているので、この突出している部位を基準に蓋体３や光ファイバ６が固定された固定部材７等を組み立てることにより、本発明の光半導体素子収納用パッケージ内に実装された光半導体素子２との位置合わせを容易にすることができ、また、本発明の光半導体素子収納用パッケージを外部電気回路基板（図示せず）に実装する際も、光半導体素子収納用パッケージの内部に実装された光半導体素子２と外部電気回路基板との位置合わせを容易にすることができる。
【００４７】
この目的のために、例えば、金属板10の第一の平板部5-1側の面の上端の突出部10ａに搭載される光半導体素子２の搭載部10ｂの位置決めは、または、この搭載部10ｂに光半導体素子２を取着する際の光半導体素子２の位置決めは、金属板10の下端の基体１の下側主面よりも下側に突出している部位の２つの角部、好ましくは、第一の平板部5-1側の面に接する２つの角部を基準に、またはこの部位や光半導体素子収納用パッケージの下方から確認できる部位の第一の平板部5-1側の面内に予め設けられている２つの位置マーカーを基準にして行なえばよい。これにより、光半導体素子収納用パッケージの外部となる２つの角部または２つの位置マーカーおよび金属板10の第一の平板部5-1側の面の位置から金属板10の上端に取着されている光半導体素子２の位置を特定することができる。従って、光半導体素子収納用パッケージの蓋体３や光ファイバ６が固定された固定部材７等の組立て、光半導体素子２と光ファイバ６とのアラインメント、光半導体素子収納用パッケージを外部電気回路基板に実装するときの位置合わせを容易にすることができる。
【００４８】
また、上記構成により、基体１を介さない金属板10の基体１の下側に突出する部分から直接光半導体素子２が発生する熱を外部電気回路や外部電気回路に設けられた冷却装置等へ放散させることができるので、より効率よく光半導体素子２からの熱を放散させることが可能となる。
【００４９】
さらに好ましくは、図４に示す入出力端子の実施の形態の他の例のように、金属板10の上端の突出部10ａ側の上端面（金属板10の基体１側の一端面に対向する他端面）は、光ファイバ６と光半導体素子２の発光部または受光部を結ぶ線に直角でない傾斜面10ｃとされるのがよく、この構成により、傾斜面10ｃで反射された光が他の部位に多重反射しながら光ファイバ６や光半導体素子２に向かってしまって、光半導体素子２と光ファイバ６との間の光信号にこの反射光によるノイズが加わってしまい、光信号のＳ／Ｎ比を悪化させる虞が少なくなる。
【００５０】
また、入出力端子５は、下面の貫通穴１ａの内側の部位に、リード端子15を線路導体５ａや接地導体に電気的に接続するためのＷやＭｏ等の高融点金属を主成分とするメタライズ層から成る接続用パッド５ｃが設けられる。そして、この接続用パッド５ｃにＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等の金属から成るリード端子15が接合され、このリード端子15が外部電気回路基板等の外部電気回路に電気的に接続されることにより、光半導体素子２と外部電気回路との間で電気信号の入出力が行なわれる。なお、リード端子15はＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等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棒状の所定形状に製作される。
【００５１】
入出力端子５にリード端子15を接続する他の実施の形態の例として、図３に示すように、第二の平板部5-2の基体１側の一端部の線路導体５ａと接する部位の周辺に線路導体５ａの一端部を露出させる切り欠き５ｃを設け、この線路導体５ａの一端部の露出された部位にＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等の金属から成るリード端子15をロウ材等で電気的に接合してもよい。この場合、線路導体５の幅を変化させる接続用パッド５ｃや、これと接合するためにリード端子15の先端にフォーミング加工（つぶし加工）等を行なうことにより設けられたリード端子15の径よりも太い頭部を設ける必要がないので、この接続部で線路導体５に流れる高周波電気信号がインピーダンス不整合を起こして反射し、高周波電気信号の導通に支障を生じる虞が減る。
【００５２】
また、切り欠き５ｃの奥行き方向に接続されるリード端子15と線路導体５ａとの接合面積を大きくできるので、リード端子15を線路導体５ａに強固に接合することができる。同時に、リード端子15が線路導体５ａと接続される部位に切り欠き５ｃが設けられるので、線路導体５ａの切り欠き５ｃ上方の平板部5-2で覆われた部位の高周波インピーダンスとリード端子15の基体１の下側の高周波インピーダンスとの中間になるように切り欠き５ｃの形状を決めることにより線路導体５ａを伝送する高周波信号のインピーダンス不整合による反射が生ずるのを緩和できる。これによって、線路導体５ａ部分において高周波信号を極めて効率良く伝送させることができるようになる。
【００５３】
好ましくは、この第二の平板部5-2の切り欠きは、線路導体５の基体１側の一辺から線路導体５に沿って切り欠きの奥へ行くに従って線路導体５に向かって切り欠きの幅が漸次または段階的に狭くなるようにするのがよく、これにより、接続部におけるインピーダンス不整合をより生じにくくすることができる。また、さらに線路導体５の幅も漸次または段階的に狭くなるようにするのが好ましい。
【００５４】
また、リード端子15を線路導体５ａと同軸状に取着することができ、リード端子15と線路導体５ａとを一直線状に接続できることから、接続部に屈曲部がなくなってインピーダンスの急激な変化が生じにくくなり、非常に伝送特性に優れるものとなる。
【００５５】
また、基体１の上側主面の外周部には、上端面３ａの中央部に貫通孔３ｂが形成され下端３ｃが開かれた筒状である蓋体３が設けられる。蓋体３の下端３ｃは、鉛（Ｐｂ）−錫（Ｓｎ）半田等の半田による半田付けや溶接等によって基体１と気密に接合される。なお、下端３ｃは、基体１との接合面積を大きくして、基体１と蓋体３とで構成される容器内部の気密信頼性を向上させるために、図１に示すような鍔状であることが好ましい。
【００５６】
蓋体３は、断面形状（横断面形状）が円形状または長方形等の多角形状の筒状であり、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等の金属から成り、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所定形状に製作される。なお、蓋体３は、筒状部と上端面３ａが個々に製作され、それらをロウ付け、半田付け、溶接等によって接合したものであってもよい。
【００５７】
また、蓋体３には、貫通孔３ｂを塞ぐように貫通孔３ｂの上端面３ａ側開口の周囲に、透光性部材４がガラス接合や半田付け等により気密に接合される。透光性部材４は、ガラスやサファイア等から成る円板状，レンズ状，球状または半球状等のものであり、球状の場合全周にわたる帯状部で、円板状やレンズ状の場合一主面の外周部で、半球状の場合平面部の外周部で蓋体３に接合される。
【００５８】
本発明において、透光性部材４は貫通孔３ｂの上端面３ａ側開口の周囲に接合されるのが好ましく、この場合以下の点で有利である。即ち、蓋体３の外周の鍔状部に固定部材７を溶接する際の熱が蓋体３に局所的に加わり、蓋体３の透光性部材４との接合面に熱膨張による引っ張り応力が加わると、透光性部材４が蓋体３から剥がれ易くなるが、光半導体装置は内部を気密にするため外側から内側に気圧が加わり易く、気圧によって透光性部材４が蓋体３に押し付けられて剥がれにくくなる。
【００５９】
このような光半導体素子収納用パッケージは、金属板10に設けられた光半導体素子２の載置部10ｂに、光半導体素子２をＳｎ−Ｐｂ半田等の低融点ロウ材で載置固定するとともに、線路導体５ａと光半導体素子２の電極とをボンディングワイヤ等の電気的接続手段９で電気的に接続し、基体１の上側主面の外周部に蓋体３をシーム溶接等により接合することにより、光半導体装置となる。なお、第二の平板部5-2は、線路導体５ａの端部を露出させて電気的接続手段９が良好に接続されるようにするため、第一の平板部5-1よりも低くなっているのがよい。
【００６０】
そして、光半導体装置の蓋体３の外周の鍔状部には、光ファイバ６が上端面に固定されたＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等の金属から成る円筒状の固定部材７の下端面がレーザ溶接法等の溶接によって接合される。これにより、光ファイバ６が固定部材７を介して透光性部材４の上方に固定されることにより、光ファイバ６を介して内部に収容する光半導体素子２と外部との光信号の授受が可能となる。
【００６１】
本発明の光半導体装置は、光半導体素子２の電極が外部電気回路に電気的に接続され、例えば外部電気回路から供給される電気信号によって光半導体素子２にレーザ光等の光を励起させ、この光を透光性部材４、光ファイバ６の順に透過させ、光ファイバ６を介して外部に伝送することによって、高速光通信等に使用される光半導体装置として機能する。
【００６２】
なお、本発明は上記実施の形態の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内であれば種々の変更を施すことは何等差し支えない。例えば、光ファイバ６はセラミックスから成るフェルールを介して固定部材７に固定されていてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
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は、作動時に多量の熱を発生する光半導体素子を収容する光半導体素子収納用パッケージおよび光半導体装置として利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【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】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他の例を示す断面図である。
【図３】本発明の光半導体素子収納用パッケージの実施の形態の他の例を示す断面図である。
【図４】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他の例を示す断面図である。
【図５】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】
【００６５】
１：基体
１ａ：貫通穴
２：光半導体素子
３：蓋体
３ａ：上端面
３ｂ：貫通孔
３ｃ：下端
４：透光性部材
５：入出力端子
5-1：第一の平板部
5-2：第二の平板部
５ａ：線路導体
５ｃ：切り欠き
10：金属板
【図１】
2005159277.tif 000003
【図２】
2005159277.tif 000004
【図３】
2005159277.tif 000005
【図４】
2005159277.tif 000006
【図５】
2005159277.tif 000007