(57)【要約】【課題】円柱状のレンズに歪みが生じるのを防止して、光半導体素子から発光した光信号を光ファイバに効率よく集光させ、光信号の伝送効率に優れたものとすること。【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８を載置するための載置部５ａを上面に有する基台５が接合された基体１と、基体１の上側主面の外周部に基台５を囲繞するように接合され、側部に光ファイバ６を挿通し固定するための貫通孔２ａが形成された枠体２と、側周面に金属層４ａが形成され、基台５の上面の載置部５ａと貫通孔２ａとの間の部位に一端面が貫通孔２ａに対向するとともに他端面が載置部５ａに向くように金属層４ａの下面が基台５の上面にロウ付けされている円柱状のレンズ４と、内面がレンズ４の側周面に接するとともに基台５の上面に下端面がロウ付けされた屋根状の保持部材９とを具備している。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上側主面の中央部に光半導体素子を載置するための載置部を上面に有する基台が接合された基体と、該基体の前記上側主面の外周部に前記基台を囲繞するように接合され、側部に光ファイバを挿通し固定するための貫通孔が形成された枠体と、側周面に金属層が形成され、前記基台の前記上面の前記載置部と前記貫通孔との間の部位に一端面が前記貫通孔に対向するとともに他端面が前記載置部に向くように前記金属層の下面が前記基台の前記上面にロウ付けされている円柱状のレンズと、内面が前記レンズの側周面に接するとともに前記基台の前記上面に下端面がロウ付けされた屋根状の保持部材とを具備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】
前記保持部材は、前記レンズの軸方向に直交する断面における断面形状が逆Ｕ字状または逆Ｖ字状であ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】
前記保持部材は、その下端面の端部が、前記基台の前記上面に形成されるとともに前記レンズの側周面に接する４つの凸部の上面にそれぞれロウ付けされていることを特徴とする請求項１または請求項２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、前記枠体の前記貫通孔に挿通されて固定された光ファイバと、前記載置部に載置固定されるとともに前記レンズを介して前記光ファイバに光学的に結合された光半導体素子と、前記枠体の上面に取着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】
【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】
従来の光通信分野等で用いられ高い周波数で作動する半導体レーザ（ＬＤ）等の光半導体素子を気密封止して収容するための光半導体素子収納用パッケージ（以下、単にパッケージともいう）の例を図５に断面図で示す。同図において、２１は基体、２２は枠体、２４は円柱状のレンズ、２５は基台、２６は光ファイバ、２８は光半導体素子である。
【０００３】
基体２１は、鉄（Ｆｅ）−ニッケル（Ｎｉ）−コバルト（Ｃｏ）合金，銅（Ｃｕ）−タングステン（Ｗ）合金等の金属やアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）質焼結体，窒化アルミニウム（ＡｌＮ）質焼結体，ムライト（３Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２）質焼結体等のセラミックスから成り、その上側主面の中央部には、ＬＤ，ＰＤ等の光半導体素子２８が載置される載置部２５ａを上面に有するＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等の金属製の基台２５が載置固定される。
【０００４】
基体２１の上側主面の外周部には、基台２５を囲繞するようにして接合され、一側部に光信号の入出力部となる貫通孔２２ａを有する、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等の金属やＡｌ２Ｏ３質焼結体，ＡｌＮ質焼結体，３Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２質焼結体等のセラミックスから成る枠体２２が接合され立設されている。
【０００５】
また、基台２５は、上面の載置部２５ａと貫通孔２２ａとの間の部位に光半導体素子２８から発光する光信号を集光するための円柱状のレンズ２４を保持するための貫通孔を有する垂直部が設けられている。
【０００６】
円柱状のレンズ２４はガラス等からなり、基台２５の垂直部の貫通孔に挿通され半田等で固定されている。
【０００７】
このようなパッケージの載置部２５ａに光半導体素子２８を載置固定し、あるいは、載置部２５ａにＡｌ２Ｏ３質焼結体等のセラミックスから成る絶縁基板２７を介して光半導体素子２８を載置固定し、枠体２２の上面にＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等の金属から成る蓋体２３をシームウエルド法等の溶接法やロウ付け法等で取着することによって基体２１、枠体２２および蓋体２３から構成される容器内部に光半導体素子２８を収容し気密に封止し、そして、光ファイバ２６を、その一端を貫通孔２２ａに挿通し、枠体２２の一側部に固定することによって、製品としての光半導体装置となる（例えば、下記の特許文献１参照）。
【０００８】
この光半導体装置は、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２８に光を励起させ、この光をレンズ２４で集光させて光ファイバ２６に透過させ、そして、光ファイバ２６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。
【０００９】
また、従来のパッケージの他の例として、図６に断面図を、図７に要部拡大図を示す。これらの図において、基台２５の上面には円柱状のレンズ２４を載置するための溝状からなる第一の凹部２５ｂを備え、この第一の凹部２５ｂの底面には光ファイバ２６と光半導体素子２８との軸線に対して直角方向に、溝状からなる１または複数の第二の凹部２５ｃを備えており、レンズ２４は、光ファイバ２６と光半導体素子２８との軸線に合わせて、第一の凹部２５ｂの底面の一箇所部分に、側面部の一部が接合されている構成である（例えば、下記の特許文献２参照）。
【００１０】
この構成により、レンズ２４は基台２５の第一の凹部２５ｂに安定して載置され、光ファイバ２６と光半導体素子２８との光軸を正確に合わせて接合できる。また、レンズ２４は側面部の一部が、第二の凹部２５ｃが形成された第一の凹部２５ｂの一箇所部分が接合されるので、接合部における、レンズ２４と基台２５の熱膨張係数の差による応力の影響を受けることが少なく、レンズ２４のクラック等の発生を防止することができる。
【００１１】
【特許文献１】
特開平５−１３６５１７号公報
【００１２】
【特許文献２】
特開２００３−１２１７０３号公報
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図５に示す従来のパッケージにおいては、レンズ２４を半田等によって金属製の基台２５の垂直部の貫通孔内面に接合すると、レンズ２４は円柱状の細長い部材であるため基台２５との熱膨張差による熱応力が大きく加わり易く、レンズ２４に歪みが生じたり、レンズ２４にクラック等の破損が生じ易くなり、その結果、光半導体素子２８から発光した光信号を光ファイバ２６に集光させることができなくなって光ファイバ２６と光半導体素子２８との光結合効率を低下させ、光信号を外部に効率よく伝送できなくなるという問題点があった。
【００１４】
また、図６，７に示す従来のパッケージにおいては、レンズ２４は側面部の一部が、第二の凹部２５ｃが形成された第一の凹部２５ｂの底面の一箇所部分で接合されるのみで、レンズ２４と基台２５との接合面積がわずかで接合強度が弱いものであり、パッケージに振動等が加わった場合、レンズ２４と基台２５との接合部に振動による繰り返し応力が加わって接合部の接合強度が徐々に低下し、最終的にはレンズ２４が基台２５から離れ易くなるという問題点があった。この場合、レンズ２４が基台２５の所定の位置に固定されなくなり、光半導体素子２８から発光した光信号を光ファイバ２６に集光させることができなくなって光ファイバ２６と光半導体素子２８との光結合効率を低下させ、光信号を外部に効率よく伝送できなくなるという問題点があった。
【００１５】
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、円柱状のレンズに歪みが生じるのを防止するとともに、光半導体素子から発光した光信号を光ファイバに効率よく集光させ、光信号の伝送効率に優れた光半導体素子収納用パッケージを提供することにある。
【００１６】
【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、上側主面の中央部に光半導体素子を載置するための載置部を上面に有する基台が接合された基体と、該基体の前記上側主面の外周部に前記基台を囲繞するように接合され、側部に光ファイバを挿通し固定するための貫通孔が形成された枠体と、側周面に金属層が形成され、前記基台の前記上面の前記載置部と前記貫通孔との間の部位に一端面が前記貫通孔に対向するとともに他端面が前記載置部に向くように前記金属層の下面が前記基台の前記上面にロウ付けされている円柱状のレンズと、内面が前記レンズの側周面に接するとともに前記基台の前記上面に下端面がロウ付けされた屋根状の保持部材とを具備していることを特徴とする。
【００１７】
本発明の光半導体素子収納用パッケージは、側周面に金属層が形成され、基台の上面の載置部と貫通孔との間の部位に一端面が貫通孔に対向するとともに他端面が載置部に向くように金属層の下面が前記基台の上面にロウ付けされている円柱状のレンズを具備することにより、円柱状のレンズを側周面の全面ではなく一部分だけで基台に接合することができるため、レンズと基台との熱膨張差によってレンズに応力が加わるのを有効に抑制することができる。また、レンズと基台とがロウ材を介して接合されているため、応力をロウ材によって有効に吸収することができる。その結果、レンズに歪みやクラックが生じ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結合効率を向上させ、光信号を外部に効率よく伝送することができる。
【００１８】
また、内面がレンズの側周面に接するとともに基台の上面に下端面がロウ付けされた屋根状の保持部材とを具備していることにより、レンズが基台と接合される面積を大きくすることなく、保持部材によってレンズを基台に安定に保持することができる。従って、光半導体素子収納用パッケージに振動等が加わっても、レンズと基台との接合部に振動による繰り返し応力を加わり難くすることができ、接合部の接合強度が低下するのを抑制し、レンズが基台から離れるのを有効に防止できる。
【００１９】
さらに、レンズは保持部材と接しているだけでロウ付けされていないため、光半導体素子収納用パッケージに熱が加わって保持部材とレンズとの熱膨張差が生じても、レンズと保持部材との界面に大きな応力が加わることはなく、レンズの歪みや破損、位置ずれを有効に抑制することができる。
【００２０】
これらの結果、レンズを長期にわたって所定の位置に保持固定し、光ファイバと光半導体素子との光結合効率を向上させ、光信号を外部に効率よく伝送させることができる。
【００２１】
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、前記保持部材は、前記レンズの軸方向に直交する断面における断面形状が逆Ｕ字状または逆Ｖ字状であることを特徴とする。
【００２２】
本発明の光半導体素子収納用パッケージは、保持部材のレンズの軸方向に直交する断面における断面形状が逆Ｕ字状または逆Ｖ字状であることから、光半導体素子収納用パッケージに振動等が加わったり、保持部材とレンズとの熱膨張差が生じたりすることによりレンズに応力が生じても、保持部材のＶ字およびＵ字の直線部分が適度に変形して応力を緩和することができる。
【００２３】
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、前記保持部材は、その下端面の端部が、前記基台の前記上面に形成されるとともに前記レンズの側周面に接する４つの凸部の上面にそれぞれロウ付けされていることを特徴とする。
【００２４】
本発明の光半導体素子収納用パッケージは、保持部材の下端面の端部が、基台の上面に形成されるとともにレンズの側周面に接する４つの凸部の上面にそれぞれロウ付けされていることから、４つの凸部でレンズの側周面を保持することができ、光半導体素子収納用パッケージに振動等が加わっても、レンズと基台との接合部に振動による繰り返し応力が加わるのをより有効に抑制することができる。また、レンズおよび保持部材を４つの凸部で正確に位置合わせすることができ、レンズを一端面が貫通孔に対向するとともに他端面が載置部に向くように位置精度よく固定して光ファイバと光半導体素子との光結合効率を高くすることができる。その結果、光信号の伝送効率を非常に良好なものとすることができる。
【００２５】
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、前記枠体の前記貫通孔に挿通されて固定された光ファイバと、前記載置部に載置固定されるとともに前記レンズを介して前記光ファイバに光学的に結合された光半導体素子と、前記枠体の上面に取着された蓋体とを具備していることを特徴とする。
【００２６】
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光信号伝送性およびレンズの接合の信頼性に優れたものとなる。
【００２７】
【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例を示す断面図であり、１は基体、２は枠体、４は円柱状のレンズ、５は基台、６は光ファイバ、８は光半導体素子である。また、図２（ａ）は本発明のパッケージにおける保持部材９の拡大上面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）の拡大側面図である。
【００２８】
本発明のパッケージは、図１に示すように、上側主面の中央部に光半導体素子８を載置するための載置部５ａを上面に有する基台５が接合された基体１と、基体１の上側主面の外周部に基台１を囲繞するように接合され、側部に光ファイバ６を挿通し固定するための貫通孔２ａが形成された枠体２と、側周面に金属層４ａが形成されているとともに、基台５の上面の載置部５ａと貫通孔２ａとの間の部位に一端面が貫通孔２ａに対向するとともに他端面が載置部５ａに向くように金属層４ａの下面が基台５の上面にロウ付けされている円柱状のレンズ４と、内面がレンズ４の側周面に接するとともに基台５の上面に下端面がロウ付けされた屋根状の保持部材９とを具備している。
【００２９】
本発明の基体１は、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金やＣｕ−Ｗ等の金属、またはＡｌ２Ｏ３質焼結体，ＡｌＮ質焼結体，３Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２質焼結体等のセラミックスから成る。金属から成る場合、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所定形状に製作される。
【００３０】
また、基体１が例えばＡｌ２Ｏ３質焼結体から成る場合以下のようにして作製される。Ａｌ２Ｏ３，酸化珪素（ＳｉＯ２），酸化カルシウム（ＣａＯ），酸化マグネシウム（ＭｇＯ）等の原料粉末に適当な有機バインダや可塑剤，分散剤，溶剤等を添加混合して泥漿状となす。これを従来周知のドクターブレード法でシート状となすことによって複数枚のセラミックグリーンシートを得る。しかる後、これらのセラミックグリーンシートに適当な打ち抜き加工を施し、積層した後、還元雰囲気中で約１６００℃の温度で焼成することによって製作される。
【００３１】
基体１の上側主面には、ＬＤ，ＰＤ等の光半導体素子８が載置される載置部５ａを上面に有する基台５が接合されており、載置部５ａには光半導体素子８が直接、または、Ａｌ２Ｏ３質焼結体等のセラミックス等の絶縁体から成る絶縁基板７を介して載置固定される。
【００３２】
また、基体１の上側主面の外周部には、基台５を囲繞するようにして接合されるとともに側部に光ファイバ６を挿通し固定するための貫通孔２ａを有する枠体２が立設されている。この枠体２は、基体１とともにその内側（内部空間）に光半導体素子８を収容する空所を形成する。枠体２は平面視形状が長方形状の枠状体であり、基体１と同様にＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金やＣｕ−Ｗ等の金属、またはＡｌ２Ｏ３質焼結体，ＡｌＮ質焼結体，３Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２質焼結体等のセラミックスから成り、基体１と一体成形される、または基体１に銀（Ａｇ）ロウ等のロウ材でロウ付けされる、またはシーム溶接法等の溶接法により接合されることによって、基体１の上側主面の外周部に接合される。
【００３３】
基台５は、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金やＣｕ−Ｗ等の金属、Ａｌ２Ｏ３質焼結体，ＡｌＮ質焼結体，３Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２質焼結体等のセラミックスから成り、光半導体素子８が搭載されるとともに、上面の載置部５ａと貫通孔２ａとの間の部位に光半導体素子８から発光する光信号を集光するための円柱状のレンズ４が載置されている。この基台５は、基体１の上側主面にＡｇロウ等のロウ材によって接合される、または基体１と一体に形成される。
【００３４】
レンズ４は、ガラスやプラスチック等の透光性部材から成る円柱状のものであり、外周部に金属層４ａが形成されており、金属層４ａが基台５にロウ付けされている。これにより、円柱状のレンズ４を側周面の全面ではなく一部分だけで基台５に接合することができるため、レンズ４と基台５との熱膨張差によってレンズ４に応力が加わるのを有効に抑制することができる。また、レンズ４と基台５とがロウ材を介して接合されているため、応力をロウ材によって有効に吸収することができる。その結果、レンズ４に歪みやクラックが生じるのを有効に抑制することができ、光ファイバ６と光半導体素子８との光結合効率を向上させ、光信号を外部に効率よく伝送することができる。
【００３５】
また、レンズ４の端面の光信号透過部は、光学研磨が施されているとともに、透過する光信号の波長に合わせて材料、厚さが適宜選択された多層の誘電体層から成る反射防止層が形成されていてもよい。
【００３６】
金属層４ａは、レンズ４の側周面の一部または全面に形成されており、この金属層４ａと基台５とがレンズ４の下面側のみで第一のロウ材１４を介して接合されている。この構成により、レンズ４と基台５との接合面積が小さくなり、これらの熱膨張差による熱応力がレンズ４に加わるのを有効に抑制し、脆くて破損し易いレンズ４にクラックや欠け等の破損が生ずるのを有効に抑制することができる。
【００３７】
金属層４ａは、例えば、蒸着やめっき等によりレンズ４の側周面に形成される。金属層４ａは一層だけでなく、二層以上であってもよい。好ましくは、金属層４ａは、レンズ４の側周面の全面に形成されたチタン（Ｔｉ）またはクロム（Ｃｒ）から成る第一の金属層と、基台５との接合部の第一の金属層の表面に形成された白金（Ｐｔ）または金（Ａｕ）から成る第二の金属層とから成るのがよい。これにより、ガラス等から成るレンズ４に強固に被着できるとともにレンズ４内を透過する光を高い光反射率で反射できるＴｉまたはＣｒから成る第一の金属層によって、レンズ４内で効率よく反射させることにより光がレンズ４の側周面から外部へもれるのを有効に抑制し、光信号の損失を効果的に小さくすることができる。また、レンズ４と基台５との接合部において、第一の金属層の表面にＰｔまたはＡｕから成る第二の金属層を形成することによりレンズ４とロウ材との接着性を非常に強固にすることができ、レンズ４と基台５との接合面積を小さくしてレンズ４と基台５との熱膨張差によって生じる応力をより小さくすることができる。
【００３８】
上記の第二の金属層は、レンズ４の側周面全面や全周にわたって帯状に形成されていてもよいが、基台５との接合部のみに形成されていてもよい。
【００３９】
本発明の保持部材９は、図２（ｂ）に示すように、内面がレンズ４の側周面に接するとともに基台５の上面に下端面が第二のロウ材１９によってロウ付けされている。これにより、レンズ４が基台５と接合される面積を大きくすることなく、保持部材９によってレンズ４を基台５に安定に保持することができる。従って、パッケージに振動等が加わっても、レンズ４と基台５との接合部に振動による繰り返し応力を加わり難くすることができ、接合部の接合強度が低下するのを抑制し、レンズ４が基台５から離れるのを有効に防止できる。
【００４０】
さらに、レンズ４は保持部材９と接しているだけでロウ付けされていないため、パッケージに熱が加わって保持部材９とレンズ４との熱膨張差が生じても、レンズ４と保持部材９との界面に大きな応力が加わることはなく、レンズ４の歪みや破損、位置ずれを有効に抑制することができる。
【００４１】
保持部材９は、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金やＦｅ−Ｎｉ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。
【００４２】
保持部材９は、外面と内面を貫通する貫通孔が形成されていてもよい。また、外面や内面に溝が形成されていてもよい。これらにより、保持部材９の熱膨張を貫通孔や溝によって緩和することができ、レンズ４や基台５との熱膨張差を小さくすることができる。
【００４３】
また保持部材９は、レンズ４の軸方向に直交する断面における断面形状が図２（ｂ）〜（ｄ）に示すように、逆Ｕ字状または逆Ｖ字状であるのがよい。これにより、パッケージに振動等が加わったり、保持部材９とレンズ４との熱膨張差が生じたりすることによりレンズ４に応力が生じても、保持部材９のＶ字およびＵ字の直線部分が適度に変形して応力を緩和することができる。
【００４４】
さらに好ましくは、保持部材９は、レンズ４の軸方向に直交する断面における断面形状が、図２（ｂ）のようなレンズ４の上半分と密着するＵ字状、図２（ｃ）のようなレンズ４の上側，左側および右側の３点で接触する逆Ｕ字状、または、図２（ｄ）のようなレンズ４の左上側および右上側の２点で接触する逆Ｖ字状であるのがよい。
【００４５】
これにより、図２（ｂ）のようなレンズ４の上半分と密着するＵ字状の場合は、レンズ４と保持部材９との接触面積を大きくすることができ、レンズ４をより安定に保持してレンズ４に伝わる振動を保持部材９で効果的に抑制することができる。また、図２（ｃ）のようなレンズ４の上側，左側および右側の３点で接触する逆Ｕ字状の場合、レンズ４の上側の接触点と左側の接触点との間に位置する保持部材９が適度に変形することができ、振動等によってレンズ４に加わる応力を有効に緩和することができる。また、図２（ｄ）のようなレンズ４の左上側および右上側の２点で接触する逆Ｖ字状である場合、保持部材９のレンズ４よりも上側に位置する部位が適度に変形することができ、振動等によってレンズ４に加わる応力を有効に緩和することができる。
【００４６】
また、図示しないが、保持部材９の下端の基台５とロウ付けされる部位には鍔部が形成されていてもよく、鍔部が形成されることにより、基台５と保持部材９とのロウ付け面積を大きくすることができ、基台５と保持部材９とをより強固にロウ付け接合させることができる。
【００４７】
好ましくは、保持部材９は、レンズ４の左右に位置する下端同士の間の距離がレンズ４の直径以上であるのがよい。この構成により、保持部材９の下側でレンズ４の外周面と保持部材９の内面との間を毛細管現象により第一のロウ材１４および第二のロウ材１９が這い上がるのを有効に防止することができる。その結果、レンズ４と保持部材９とのロウ付けの面積を小さく維持して、レンズ４にクラック等の破損が生ずるのを有効に防止できる。
【００４８】
また好ましくは、図２（ａ）に示すようにレンズ４の側周面の長さをＬ１とすると、保持部材９の長さＬ２は、０．５×Ｌ１≦Ｌ２≦Ｌ１とするのがよく、この構成により、レンズ４を保持部材９でより安定に保持することができる。Ｌ２＜０．５×Ｌ１であると、基台５と保持部材９との接合長さが短く、接合面積が不十分で、保持部材９を基台５に強固にロウ付けするのが困難となり、レンズ４を保持部材９でより安定に保持するのが困難になる。また、Ｌ２＞Ｌ１であると、保持部材９が必要以上に長くなり基台５が大型化するとともに、保持部材９と基台５との熱膨張差が大きくなって保持部材９に歪みが生じ易くなる。
【００４９】
さらに好ましくは、図３（ａ）に上面図、図３（ｂ）に側面図を示すように、保持部材９は、その下端面の端部が、基台５の上面に形成されるとともにレンズ４の側周面に接する４つの凸部５ｂの上面にそれぞれロウ付けされているのがよい。この構成により、４つの凸部５ｂでレンズ４の側周面を保持することができ、パッケージに振動等が加わっても、レンズ４と基台５との接合部に振動による繰り返し応力が加わるのをより有効に抑制することができる。また、レンズ４および保持部材９を４つの凸部５ｂで正確に位置合わせすることができ、レンズ４を一端面が貫通孔２ａに対向するとともに他端面が載置部５ａに向くように位置精度よく固定して光ファイバ６と光半導体素子８との光結合効率を高くすることができる。その結果、光信号の伝送効率を非常に良好なものとすることができる。
【００５０】
また好ましくは、図４に示すように、基台５は上面に、レンズ４の貫通孔２ａ側の一端面の縁部に接する突出部５ｂが設けられているのがよい。
【００５１】
この構成により、突出部５ｂを基準としてレンズ４の貫通孔２ａ側の一端面を精度よく位置合わせでき、光半導体素子８からレンズ４を介して光ファイバ６に向けて集光する光信号の焦点を確実に光ファイバ６の先端に位置合わせすることができる。その結果、光半導体素子８と光ファイバ６との光結合効率を非常に良好なものとすることができる。
【００５２】
また、基台５がＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金やＣｕ−Ｗ合金等の金属から成る場合、従来周知の金属加工法によって突出部５ｂが設けられる。この場合、図４に示すように基台５の上面に突出部５ｂに沿って溝部５ｃを設けるのがよい。これにより、突出部５ｂの付け根に削り残しが生じることを完全に防止できる。即ち、金属加工法により突出部５ｂを形成すると、基台５の上面と突出部５ｂの側面との間に削り残しが生じ易くなって基台５の上面と突出部５ｂの側面とを直角にするのが困難になり、レンズ４を突出部５ｂに接触させてレンズ４を精度よく位置合わせし難くなるため、溝部５ｃを形成することで削り残しを防止して基台５の上面と突出部５ｂの側面とを直角にすることができる。その結果、レンズ４の位置を正確に合わせることができ、光半導体素子８と光ファイバ６との光結合効率をさらに良好なものとすることができる。
【００５３】
このようなパッケージの載置部５ａに光半導体素子８を直接、あるいは、絶縁基板７を介して載置固定し、光半導体素子８の電極とパッケージの内外を導通する導電体（図示せず）とを電気的に接続し、しかる後、枠体２の上面にＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等の金属から成る蓋体３をシームウエルド法等の溶接法やロウ付け法等で取着することによって基体１、枠体２および蓋体３から構成される容器内部に光半導体素子８を収容して気密に封止し、そして、光ファイバ６を、その一端を貫通孔２ａに挿通し、Ａｕ−錫（Ｓｎ）半田，鉛（Ｐｂ）−Ｓｎ半田等で半田付けすることにより貫通孔２ａに接合固定されることによって、製品としての光半導体装置を作製することができる。
【００５４】
この光半導体装置は、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８に光を励起させ、この光をレンズ４で集光させて光ファイバ６に透過させ、そして、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。
【００５５】
なお、本発明は以上の実施の形態の例に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更を施すことは何等差し支えない。例えば、保持部材９はレンズ４を屋根状に覆って下端面がレンズ４の両側の基台５の上面に接合されているものを説明したが、レンズ４の一方側の下端面のみが基台５に接合されており、他方の下端面は基台５には接合されていなくてもよい。
【００５６】
【発明の効果】
本発明の光半導体素子収納用パッケージは、側周面に金属層が形成され、基台の上面の載置部と貫通孔との間の部位に一端面が貫通孔に対向するとともに他端面が載置部に向くように金属層の下面が前記基台の上面にロウ付けされている円柱状のレンズを具備することにより、円柱状のレンズを側周面の全面ではなく一部分だけで基台に接合することができるため、レンズと基台との熱膨張差によってレンズに応力が加わるのを有効に抑制することができる。また、レンズと基台とがロウ材を介して接合されているため、応力をロウ材によって有効に吸収することができる。その結果、レンズに歪みやクラックが生じ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結合効率を向上させ、光信号を外部に効率よく伝送することができる。
【００５７】
また、内面がレンズの側周面に接するとともに基台の上面に下端面がロウ付けされた屋根状の保持部材とを具備していることにより、レンズが基台と接合される面積を大きくすることなく、保持部材によってレンズを基台に安定に保持することができる。従って、光半導体素子収納用パッケージに振動等が加わっても、レンズと基台との接合部に振動による繰り返し応力を加わり難くすることができ、接合部の接合強度が低下するのを抑制し、レンズが基台から離れるのを有効に防止できる。
【００５８】
さらに、レンズは保持部材と接しているだけでロウ付けされていないため、光半導体素子収納用パッケージに熱が加わって保持部材とレンズとの熱膨張差が生じても、レンズと保持部材との界面に大きな応力が加わることはなく、レンズの歪みや破損、位置ずれを有効に抑制することができる。
【００５９】
これらの結果、レンズを長期にわたって所定の位置に保持固定し、光ファイバと光半導体素子との光結合効率を向上させ、光信号を外部に効率よく伝送させることができる。
【００６０】
本発明の光半導体素子収納用パッケージは、保持部材のレンズの軸方向に直交する断面における断面形状が逆Ｕ字状または逆Ｖ字状であることから、光半導体素子収納用パッケージに振動等が加わったり、保持部材とレンズとの熱膨張差が生じたりすることによりレンズに応力が生じても、保持部材のＶ字およびＵ字の直線部分が適度に変形して応力を緩和することができる。
【００６１】
本発明の光半導体素子収納用パッケージは、保持部材の下端面の端部が、基台の上面に形成されるとともにレンズの側周面に接する４つの凸部の上面にそれぞれロウ付けされていることから、４つの凸部でレンズの側周面を保持することができ、光半導体素子収納用パッケージに振動等が加わっても、レンズと基台との接合部に振動による繰り返し応力が加わるのをより有効に抑制することができる。また、レンズおよび保持部材を４つの凸部で正確に位置合わせすることができ、レンズを一端面が貫通孔に対向するとともに他端面が載置部に向くように位置精度よく固定して光ファイバと光半導体素子との光結合効率を高くすることができる。その結果、光信号の伝送効率を非常に良好なものとすることができる。
【００６２】
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、枠体の貫通孔に挿通されて固定された光ファイバと、載置部に載置固定されるとともにレンズを介して光ファイバに光学的に結合された光半導体素子と、枠体の上面に取着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光信号伝送性およびレンズの接合の信頼性に優れたものとなる。
【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】（ａ）は図１の光半導体素子収納用パッケージにおけるレンズ，基台および保持部材を示す要部拡大上面図、（ｂ）は（ａ）の要部拡大側面図、（ｃ），（ｄ）は本発明の光半導体素子収納用パッケージにおける保持部材について実施の形態の各種例を示す要部拡大側面図である。
【図３】（ａ）は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上面図、（ｂ）は（ａ）の要部拡大側面図である。
【図４】本発明の光半導体素子収納用パッケージについて実施の形態の他の例を示す要部拡大側面図である。
【図５】従来の光半導体素子収納用パッケージを示す断面図である。
【図６】従来の光半導体素子収納用パッケージを示す断面図である。
【図７】（ａ）は図６の要部拡大上面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’線における断面図である。
【符号の説明】
１：基体
２：枠体
２ａ：貫通孔
３：蓋体
４：レンズ
４ａ：金属層
５：基台
５ａ：載置部
５ｂ：凸部
６：光ファイバ
８：光半導体素子
９：保持部材
【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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