(57)【要約】【課題】低コストで製造され、かつ十分な放熱性が得られる共に、リードを容易に溶接できる光半導体素子用パッケージを提供する。【解決手段】アイレット１２と、アイレット１２の内部に埋め込まれた埋設部１４ａと、埋設部１４ａから上側に繋がって立設する素子実装部１４ｂとにより構成され、アイレット１２と異なる金属よりなる放熱部１４と、アイレット１２に設けられたリード１６ａ〜１６ｃとを含み、放熱部１４の埋設部１４ａの下面はアイレット１２によって被覆されている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アイレットと、
前記アイレットの内部に埋め込まれた埋設部と、該埋設部から上側に繋がって立設する素子実装部とにより構成され、前記アイレットと異なる金属よりなる放熱部と、
前記アイレットに設けられたリードとを有し、
前記放熱部の前記埋設部の下面は前記アイレットによって被覆されていることを特徴とする光半導体素子用パッケージ。
【請求項２】
前記アイレットは、鉄、ニッケル、又は鉄―ニッケル合金からなり、前記放熱部は、銅又は銅合金からなることを特徴とする請求項１に記載の光半導体素子用パッケージ。
【請求項３】
前記リードは、前記アイレット及び前記放熱部の前記埋設部に設けられた貫通孔に挿通して封着されたリードと、前記アイレットの下面に溶接されたリードとを含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の光半導体素子用パッケージ。
【請求項４】
前記放熱部の前記埋設部の下面を被覆する前記アイレットの被覆部の厚みは、０．１ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の光半導体素子用パッケージ。
【請求項５】
前記放熱部の前記埋設部は、前記アイレット及び前記埋設部からなる全体体積に対して７０〜９０％の占有体積で前記アイレットに埋め込まれていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の光半導体素子用パッケージ。
【請求項６】
中央部に開口部が設けられてリング状に立設する第１金属部と、前記第１金属部の前記開口部に立設し、前記第１金属部と異なる金属よりなる第２金属部とにより構成される複合金属板を用意する工程と、
前記複合金属板に対して第１のプレス加工を行うことにより、前記第２金属部を上側に立設させて突出部を形成すると共に、前記第１金属部を前記第２金属部の下面側に押し出して前記第２金属部の下面を第１金属部で被覆する工程と、
第２のプレス加工により、前記突出部に実装側面を形成すると共に、前記第１金属部で被覆された面を平坦化する工程とを有することを特徴とする光半導体素子用パッケージの製造方法。
【請求項７】
前記第２のプレス加工を行う工程の後に、
前記第２金属部及び前記第１金属部の被覆部を貫通する貫通孔を形成する工程と、
前記貫通孔にリードを挿通させて封着すると共に、前記第１金属部の前記被覆部の下面にリードを溶接する工程とをさらに有することを特徴とする請求項６に記載の光半導体素子用パッケージの製造方法。
【請求項８】
前記第１金属部は、鉄、ニッケル、又は鉄―ニッケル合金からなり、前記第２金属部は、銅又は銅合金からなることを特徴とする請求項６又は７に記載の光半導体素子用パッケージの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光半導体素子用パッケージ及びその製造方法に係り、さらに詳しくは、光通信装置や光ディスク装置などに適用される半導体レーザ素子などが実装される光半導体素子用パッケージ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体レーザ素子や受光素子などが実装される光半導体素子用パッケージがある。図１に示すように、従来の光半導体素子用パッケージは、円板状のアイレット１００とその上に立設された素子実装部１１０とアイレット１００に設けられた第１〜第３リード１２０ａ，１２０ｂ、１２０ｃとにより基本構成されている。
【０００３】
アイレット１００には、その厚み方向に貫通する貫通孔１００ｘが設けられており、その貫通孔１００ｘ内に第１、第２リード１２０ａ，１２０ｂがガラス１３０によって封着された状態で挿通して固定されている。また、第３リード１２０ｃはアイレット１００の下面（鉄）に抵抗溶接によって固定されている。このようにして、第１、第２リード１２０ａ，１２０ｂはアイレット１００と電気的に絶縁されて設けられ、第３リード１２０ｃはアイレット１００に電気的に接続された状態で設けられている。
【０００４】
そして、半導体レーザ素子（不図示）が素子実装部１１０の実装側面Ｓに実装され、受光素子（不図示）がアイレット１００上に設けられたへこみ部１００ａに実装される。半導体レーザ素子及び受光素子は、ワイヤなどを介して所定のリード１２０ａ〜１２０ｃにそれぞれ電気接続される。
【０００５】
従来技術において、アイレットの上に素子実装部を立設する方法は各種の方法がある。第１の方法としては、鉄からなるアイレットの上に銅からなる素子実装部をろう付けする方法がある。また、第２の方法として、特許文献１には、鉄層／銅層／鉄層のクラッド材をプレス加工することによってアイレット上に素子実装部を立設する方法が記載されている。さらに、第３の方法として、特許文献２及び３には、中央部が銅からなり、外周側が鉄からなる円板状の金属板をプレス加工することにより、中央部が銅からなり、外周側が鉄からなるアイレットの上に銅からなるヒートシンクを立設する方法が記載されている。
【特許文献１】特開平６−２９１２２４号公報
【特許文献２】特開平１０−５１０７７号公報
【特許文献３】特開平１０−１６３５７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記した従来の第１の方法では、素子実装部を銅から形成して放熱性を高めることはできるものの、ろう付けや実装側面の位置調整などの煩雑な工程が必要であり、製造コストの上昇を招く問題がある。また上記した第２の方法では、比較的低コストで製造できるものの、素子実装部の表面に熱伝導性が銅より低い鉄層が残るので十分な放熱性が得られないことが多い。
【０００７】
また、一般的に、溶接リードはアイレットの鉄の面には容易に抵抗溶接できるが、電気抵抗の低い銅の面には上手く抵抗溶接できない。このため、上記した第３の方法では、アイレットの下面は中央部が銅からなり外周側は鉄からなるので、溶接箇所が制限されたり、リードを上手く溶接できないおそれがある。
【０００８】
本発明は以上の課題を鑑みて創作されたものであり、低コストで製造され、かつ十分な放熱性が得られる共に、リードを容易に溶接できる光半導体素子用パッケージ及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明は光半導体素子用パッケージに係り、アイレットと、前記アイレットの内部に埋め込まれた埋設部と、該埋設部から上側に繋がって立設する素子実装部とにより構成され、前記アイレットと異なる金属からなる第２金属よりなる放熱部と、前記アイレットに設けられたリードとを有し、前記放熱部の前記埋設部の下面は前記アイレットによって被覆されていることを特徴とする。
【００１０】
本発明の光半導体素子用パッケージでは、鉄などからなるアイレットの内部から上側にかけて銅などからなる放熱部が設けられている。放熱部はアイレットの内部に埋め込まれた埋設部とその上側に立設する素子実装部とによって構成されている。さらに、アイレットの中に埋め込まれた放熱部の埋設部の下面はアイレットによって被覆されている。
【００１１】
このような構成とすることにより、放熱部は素子実装部の他に埋設部が加算されて構成されるので、放熱部の表面積・体積を従来技術より格段に大きくすることができ、十分な放熱性が得られるようになる。また、放熱部の埋設部の下面はアイレットによって被覆されているので、高い放熱性を得るために放熱部を抵抗溶接が困難な銅から形成するとしても、アイレット（鉄など）の下面にリードを容易に抵抗溶接できるようになっている。
【００１２】
また、本発明は光半導体素子用パッケージの製造方法に係り、中央部に開口部が設けられてリング状に立設する第１金属部と、前記第１金属部の開口部に立設し、前記第１金属部と異なる第２金属部とにより構成される複合金属板を用意する工程と、前記複合金属板に対して第１のプレス加工を行うことにより、前記第２金属部を上側に立設させて突出部を形成すると共に、前記第１金属部を前記第２金属部の下面側に押し出して前記第２金属部の下面を第１金属部で被覆する工程と、第２のプレス加工により、前記突出部に実装側面を形成すると共に、前記第１金属部で被覆された面を平坦化する工程とを有することを特徴とする。
【００１３】
本発明の製造方法を用いることにより、上述した構造の光半導体素子用パッケージを容易に製造することができる。また、高精度なプレス加工によって複合金属板を成形してアイレット及び放熱部を形成することから、アイレットの上に放熱部をろう付けする方法と違って、ろう付けや実装側面の位置調整などの煩雑な工程を必要としないので、低コストで製造することができる。
【発明の効果】
【００１４】
以上説明したように、本発明の光半導体素子用パッケージは、低コストで製造され、かつ十分な放熱性が得られる共に、リードを容易に抵抗溶接できるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について、添付の図面を参照して説明する。
【００１６】
図２は本発明の実施形態の光半導体素子用パッケージを示す斜視図、図３は図２のＩ−Ｉに沿った断面図である。
【００１７】
図２及び図３に示すように、本実施形態の光半導体素子用パッケージ１は、アイレット１２とその内部から上側に立設する放熱部１４とによって構成される基体部１０に３つのリード１６（第１〜第３リード１６ａ〜１６ｃ）が設けられて基本構成されている。放熱部１４はアイレット１２の中央主要部に埋め込まれた埋設部１４ａとその一端から上側に繋がって立設する立体状の素子実装部１４ｂとによって構成される。放熱部１４の素子実装部１４ｂの側面には、半導体レーザ素子などの発光素子が実装される実装側面Ｓが設けられている。
【００１８】
また、図３に示すように、アイレット１２の中央主要部に埋設された放熱部１４の埋設部１４ａの下面にはアイレット１２が薄板状になって設けられた被覆部１２ａが形成されている。このようにして、放熱部１４の埋設部１４ａの下面はアイレット１２の被覆部１２ａによって覆われている。アイレット１２の被覆部１２ａの厚みは０．１ｍｍ程度以下に設定される。アイレット１２は、その下面側の被覆部１２ａにリードを容易に抵抗溶接できるように、鉄、ニッケル、又は４２アロイ（鉄−４２％ニッケル合金）などから形成される。
【００１９】
また、放熱部１４の材料としては、銅（Ｃｕ）や銅（Ｃｕ）合金などの熱伝導性の高い金属が使用される。放熱部１４は、埋設部１４ａと立体状の素子実装部１４ｂにより構成されることから十分な表面積・体積を有するので、実装側面Ｓに発光素子が実装される際に高い放熱性が得られる。
【００２０】
本実施形態では、アイレット１２とその内部に埋め込まれた埋設部１４ａとからなる全体体積に対して、埋設部１４ａの占有体積が７０〜９０％になるように設定することができる。このように、熱伝導性の低い鉄からなるアイレット１２の所要部分を放熱部１４として利用するようにしたので、素子実装部１４ｂのみで放熱部１４を形成する場合よりも放熱部の表面積・体積を格段に大きくすることができ、十分な放熱性を得ることができる。
【００２１】
また、放熱部１４の埋設部１４ａ及びアイレット１２の被覆部１２ａにはそれらの厚み方向に貫通する２つの貫通孔（第１、第２貫通孔１１ａ，１１ｂ）が設けられている。そして、第１、２リード１６ａ，１６ｂが第１、第２貫通孔１１ａ，１１ｂにそれぞれ挿通され、ガラス１８によって第１、第２貫通孔１１ａ，１１ｂにそれぞれ封着されて固定されている。
【００２２】
また、第３リード１６ｃ（溶接リード）が素子実装部１４ｂの下方のアイレット１２の被覆部１２ａの下面に抵抗溶接（スポット溶接）されており、第３リード１６ｃはアイレット１２及び放熱部１４に電気的に接続された状態で固定されている。リード１６の材料としては、銅（Ｃｕ）、鉄（Ｆｅ）、又はコバール（鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）及びコバルト（Ｃｏ）からなる合金）などが使用される。
【００２３】
例えば、第１リード１６ａが発光素子用リードとなり、第２リード１６ｂが受光素子用リードとなり、第３リード１６ｃが共通グランドリードとなる。そして、素子実装部１４ｂの実装側面Ｓに実装される発光素子はワイヤを介して第１リード１６ａに電気接続される。また、素子実装部１４ｂの近傍の埋設部１４ａの上面にへこみ部１４ｘが設けられており、そのへこみ部１４ｘの底面に受光素子が実装され、受光素子はワイヤを介して受光素子用の第２リード１６ｂに電気接続される。さらに、発光素子及び受光素子は、ワイヤなどによって基体部１０を介して第３リード１６ｃ（共通グランドリード）に電気接続される。
【００２４】
なお、リードの数は光半導体素子の種類や個数、又は光モジュールに実装する際の仕様に合わせて適宜調整される。
【００２５】
また、アイレット１２には位置決め用の一対の三角形状の切り欠き部１０ｘと、方向表示用の四角形状の切り欠き部１０ｙとが設けられている。
【００２６】
以上のように、本実施形態の光半導体素子用パッケージ１では、放熱部１４として素子実装部１４ｂだけではなく、それに繋がる埋設部１４ａをアイレット１２の内部に埋め込んで設けるようにしたので、従来技術よりも放熱部１４の表面積・体積を大きくすることができ、十分な放熱性を得ることができる。しかも、アイレット１２の下面側には、抵抗溶接が困難な銅よりなる放熱部１４の埋設部１４ａが露出することなく、抵抗溶接が容易な鉄などよりなるアイレット１２を薄板状に残して被覆部１２ａを設けるようにしている。このため、アイレット１２の下面において溶接箇所が制限されることなく所望の位置に第３リード１６ｃを容易に溶接して固定することができる。
【００２７】
次に、本実施形態の半導体素子用パッケージ１の製造方法を説明する。
【００２８】
図４（ａ）に示すように、まず、柱状の銅部材２４の外周側に鉄部材２２が被覆された構造のクラッド金属棒２０ａを用意する。次いで、図４（ｂ）に示すように、そのクラッド金属棒２０ａを輪切り切断することにより、中央部に開口部が設けられてリング状に立設する鉄部材２２（第１金属部）とその開口部に銅部材２４（第２金属部）が立設した構造の円状の複合金属板２０を得る。
【００２９】
続いて、図５（ａ）に示すように、複合金属板２０の銅部材２４に対応する部分に凹部３０ｘが設けられた上型３０ａと、上面側に凹面３０ｙを備えた下型３０ｂとにより構成される第１金型３０を用意する。そして、複合金属板２０を上型３０ａと下型３０ｂの間に配置し、上型３０ａによって下型３０ｂ上の複合金属板２０を押圧する。
【００３０】
これにより、図５（ｂ）に示すように、複合金属板２０の鉄部材２２が押圧されることで銅部材２４が上型３０ａの凹部３０ｘ側に押し出されて突出部２４ｘをもつ銅材立体２４ａが形成される。またこのとき同時に、複合金属板２０の鉄部材２２が下型３０ｂの凹面３０ｙに押圧され、鉄部材２２が銅部材２４の下面側に発生する隙間に押し出されて銅材立体２４ａの下面を覆う鉄材延板２２ａが形成される。
【００３１】
これにより、鉄材延板２２ａの中央部に銅材立体２４ａの下部が埋め込まれ、鉄材延板２２ａの上面から銅材立体２４ａの突出部２４ｘが立設する構造の複合金属立体２５が得られる。
【００３２】
次いで、図６（ａ）に示すように、複合金属立体２５の銅材立体２４ａの突出部２４ｘを放熱部１４の素子実装部１４ｂ（図２及び図３）に加工するための凹部４０ｘが設けられた上型４０ａと、上面が平坦面４０ｙとなった下型４０ｂとより構成される第２金型４０を用意する。そして、上型４０ａと下型４０ｂとの間に複合金属立体２５を配置し、上型４０ａによって下型４０ｂ上の複合金属立体２５を押圧する。
【００３３】
これにより、図６（ｂ）に示すように、鉄材延板２２ａが成形されてアイレット１２が形成される同時に、その中央部に埋め込まれた埋設部１４ａとその上側に立設する実装側面Ｓをもつ素子実装部１４ｂとから構成される放熱部１４が形成される。さらに同時に、鉄材延板２２ａの下面が平坦化され、放熱部１４の埋設部１４ａの下面がアイレット１２の薄板状（厚み：０．１ｍｍ以下）の被覆部１２ａによって覆われる。
【００３４】
次いで、必要に応じてアイレット１２の外径を調整した後に、図７に示すように、プレス加工によって、放熱部１４の埋設部１４ａ及びアイレット１２の被覆部１２ａを貫通する第１、第２貫通孔１１ａ，１１ｂ（図２を加えて参照）を形成する。さらに、プレス加工によって、素子実装部１４ｂの前方の埋設部１４ａの上面に受光素子が実装されるへこみ部１４ｘを形成すると共に、外周部に切り欠け部１０ｘ，１０ｙ（図２を加えて参照）を形成する。これによって、前述した図２及び図３に示したアイレット１２と放熱部１４により構成される基体部１０が得られる。
【００３５】
なお、アイレット１２とその内部に埋め込まれた埋設部１４ａとからなる全体体積に対する埋設部１４ａの占有体積は、要求される放熱特性に合わせて複合金属板２０（図４（ｂ））の鉄部材２２と銅部材２４の体積比によって調整することができる。例えば、複合金属板２０の内側の銅部材２４の径を全体の径の７０％程度とする場合、アイレット１２の全体体積に対する埋設部１４ａの占有体積が８０％程度となる。
【００３６】
その後に、同じく図７（図２を加えて参照）に示すように、基体部１０の第１、第２貫通孔１１ａ、１１ｂに第１、第２リード１６ａ，１６ｂを挿通し、ガラス封着して固定する。また、アイレット１２の下面に第３リード１６ｃを抵抗溶接によって固定する。
【００３７】
以上により、前述した図２及び図３で説明した本実施形態の光半導体素子用パッケージ１が製造される。
【００３８】
以上説明したように、本実施形態の光半導体素子用パッケージ１の製造方法では、まず、円板状の複合金属板２０を第１のプレス加工によって成形することにより、中央部の銅部材２４を上側に押し上げて突出部２４ｘを形成すると共に、外周部の鉄部材２２を銅部材２４の下面側に押し込むことによって銅部材２４の下面を鉄部材２２で被覆する。
【００３９】
さらに、第２のプレス加工により、銅部材２４の突出部２４ｘを、実装側面Ｓを備えた放熱部１４の素子実装部１４ｂに成形すると共に、銅部材２４が鉄部材２２で被覆された面を平坦化して放熱部１４の埋設部１４ａの下面にアイレット１２の被覆部１２ａを形成する。
【００４０】
その後に、アイレット１２及び埋設部１４ａに設けられた第１、第２貫通孔１１ａ，１１ｂに第１、第２リード１６ａ、１６ｂを封着すると共に、アイレット１２の下面に第３リード１６ｃを抵抗溶接する。
【００４１】
本実施形態の製造方法を採用することにより、従来技術と違って、ろう付けや実装側面を位置調整するなどの煩雑な工程は不要であり、複合金属板２０を簡易なプレス加工によってアイレット１２の上に放熱部１４を精度よく立設することができる。しかも、アイレット１２の内部に放熱部１４の埋設部１４ａ（銅など）が埋め込まれ、埋設部１４ａの下面がアイレット１２の被覆部１２ａ（鉄など）で覆われた構造を容易に製造することができる。これによって、放熱部１４の表面積・体積を大きくして放熱性を向上させることができると共に、第３リード１６ｃ（溶接リード）をアイレット１２の下面に容易に抵抗溶接することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】図１は従来技術の光半導体素子用パッケージを示す斜視図である。
【図２】図２は本発明の実施形態の光半導体素子用パッケージを示す斜視図である。
【図３】図３は図２の半導体素子用パッケージのＩ−Ｉに沿った断面図である。
【図４】図４（ａ）は本発明の実施形態の半導体素子用パッケージの製造方法で使用されるクラッド金属棒を示す斜視図、図４（ｂ）は図４（ａ）のクラッド金属棒を切断して得られる複合金属板を示す斜視図である。
【図５】図５（ａ）及び（ｂ）は本発明の実施形態の光半導体素子用パッケージの製造方法を示す断面図（その１）である。
【図６】図６（ａ）及び（ｂ）は本発明の実施形態の光半導体素子用パッケージの製造方法を示す断面図（その２）である。
【図７】図７は本発明の実施形態の光半導体素子用パッケージの製造方法を示す断面図（その３）である。
【符号の説明】
【００４３】
１…光半導体素子用パッケージ、１０…基体部、１０ｘ，１０ｙ…切り欠け部、１１ａ，１１ｂ…貫通孔、１２…アイレット、１４…放熱部、１４ａ…埋設部、１４ｂ…素子実装部、１６…リード、１６ａ〜１６ｃ…第１〜第３リード、１８…ガラス、２０…複合金属板、２２…鉄部材、２２ａ…鉄材延板、２４…銅部材、２４ａ…銅材立体、２４ｘ…突出部、２５…複合金属立体、Ｓ…実装側面。
【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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