(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
略直方体とされ、上面に形成された凹部の底面に光半導体素子を載置する載置部が設けられているとともに一側部に貫通孔が形成されている絶縁材料から成る基体と、前記貫通孔に嵌着されるかまたは前記貫通孔の前記基体外面側開口の周囲に一端が接合された筒状の光ファイバ固定部材と、前記基体の他の側部の外面の下端に形成された第一のメタライズ層と、該第一のメタライズ層の周りを一定間隔で囲むとともに前記他の側部の外面の略全面に形成された第二のメタライズ層と、前記第一のメタライズ層上に上端が接合され下端が下方に延設された信号リード端子と、前記第二のメタライズ層上に前記信号リード端子と略平行にかつ前記基体の下面からの上端の高さが略同じになるように上端が接合された接地リード端子とを具備して成り、前記接地リード端子の横に、前記接地リード端子の長手方向に沿って幅が０．０３〜０．５ｍｍのスリット状の前記第二のメタライズ層の非形成部が前記他の側部の外面の下辺から前記接地リード端子の上端よりも０．１ｍｍ以上高い位置まで設けら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、前記載置部に載置固定されるとともに前記第一のメタライズ層および前記第二のメタライズ層を介して前記信号リード端子および前記接地リード端子に電気的に接続された光半導体素子と、前記基体の上面に接合された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、およびその光半導体素子収納用パッケージを用いた光半導体装置に関する。
【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、光半導体パッケージという）を図４に斜視図で示す（特開２００１−１２７３７１号参照）。この光半導体パッケージは、上面に凹部１０１ａを有する略直方体の絶縁材料から成り、凹部１０１ａの底面に光半導体素子１０６を載置する載置部を有するとともに、一側部に貫通孔１０１ｂが形成された基体１０１と、貫通孔１０１ｂに嵌着されるかまたは基体１０１外面側開口の周囲に接合された光ファイバ固定部材（以下、固定部材という）１０２とを有する。
【０００３】
また光半導体パッケージは、他の側部の外面の下端に形成された信号リード端子接続用の第一のメタライズ層１０１ｃと、第一のメタライズ層１０１ｃの周りを一定間隔で囲むように形成された接地リード端子接続用の第二のメタライズ層１０１ｄと、第一のメタライズ層１０１ｃ上に上端が接合された信号リード端子１０５ａと、信号リード端子１０５ａと略平行で略同じ高さとなるように第二のメタライズ層１０１ｄ上に上端が接合された接地リード端子１０５ｂとを具備している。また、基体１０１の上面には、蓋体１０４をシーム溶接するための金属製のシールリング１０３が接合されている。
【０００４】
なお、第二のメタライズ層１０１ｄが第一のメタライズ層１０１ｃの周りを一定間隔で囲んでいることにより、信号リード端子１０５ａに数１０ＧＨｚ程度以上の高周波信号を入出力させた場合、信号リード端子１０５ａの上方側および側方側への高周波信号の放射を有効に防止することができる。即ち、高周波信号が高周波化することによる透過損失の増大を防止することにより、光半導体パッケージへの高周波信号の低損失な入出力を可能するものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、１０〜１００ＧＨｚ程度の高周波帯域の高周波信号を光半導体パッケージに入出力させる場合に透過損失の増大を防止するために、即ち接地電位（グランド）をより強化するために、第二のメタライズ層１０１ｄを第一のメタライズ層１０１ｃの周りにより大きな面積で設けることが考えられるが、この場合、第二のメタライズ層１０１ｄと接地リード端子１０５ｂとをロウ付けする際に、ロウ材が第二のメタライズ層１０１ｄの表面で濡れ広がるという問題点があった。
【０００６】
即ち、図４の従来構成では、第二のメタライズ層１０１ｄと接地リード端子１０５ｂとの間にロウ材のメニスカスが形成されて、第二のメタライズ層１０１ｄと接地リード端子１０５ｂとの接合が強固になっていたが、接地電位をより強化しようとして第二のメタライズ層１０１ｄの面積を大きくすると、ロウ材が第二のメタライズ層１０１ｄの表面で濡れ広がり、メニスカスが形成されなくなる。その結果、第二のメタライズ層１０１ｄと接地リード端子１０５ｂとの接合力が低下するという問題があった。
【０００７】
従って、本発明は上記従来の問題点に鑑み完成されたものであり、その目的は、接地リード端子の基体への接合を強固にするとともに、１０〜１００ＧＨｚ程度の高周波帯域の高周波信号を低損失で入出力できる光半導体パッケージを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の光半導体パッケージは、略直方体とされ、上面に形成された凹部の底面に光半導体素子を載置する載置部が設けられているとともに一側部に貫通孔が形成されている絶縁材料から成る基体と、前記貫通孔に嵌着されるかまたは前記貫通孔の前記基体外面側開口の周囲に一端が接合された筒状の光ファイバ固定部材と、前記基体の他の側部の外面の下端に形成された第一のメタライズ層と、該第一のメタライズ層の周りを一定間隔で囲むとともに前記他の側部の外面の略全面に形成された第二のメタライズ層と、前記第一のメタライズ層上に上端が接合され下端が下方に延設された信号リード端子と、前記第二のメタライズ層上に前記信号リード端子と略平行にかつ前記基体の下面からの上端の高さが略同じになるように上端が接合された接地リード端子とを具備して成り、前記接地リード端子の横に、前記接地リード端子の長手方向に沿って幅が０．０３〜０．５ｍｍのスリット状の前記第二のメタライズ層の非形成部が前記他の側部の外面の下辺から前記接地リード端子の上端よりも０．１ｍｍ以上高い位置まで設けられていることを特徴とする。
【０００９】
本発明は、上記の構成により、１０〜１００ＧＨｚ程度の非常に高い周波数帯域の高周波信号を光半導体パッケージに入出力させた場合においても、高周波信号の透過損失の増大を防ぐことが可能である。また、第二のメタライズ層と接地リード端子との接合を強固なものとし得る。
【００１０】
本発明の光半導体装置は、上記本発明の光半導体パッケージと、前記載置部に載置固定されるとともに前記第一のメタライズ層および前記第二のメタライズ層を介して前記信号リード端子および前記接地リード端子に電気的に接続された光半導体素子と、前記基体の上面に接合された蓋体とを具備したことを特徴とする。
【００１１】
本発明は、上記の構成により、光半導体素子に非常に高い周波数帯域の高周波信号を低損失で入出力できるとともに、接地リード端子の接合力が向上した信頼性の高い高性能の光半導体装置を提供できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の光半導体パッケージについて以下に詳細に説明する。図１は本発明の光半導体パッケージについて実施の形態の例を示す。同図において、１は、上面に凹部１ａを有する略直方体の絶縁材料から成り、凹部１ａの底面に光半導体素子６を載置する載置部を有するとともに、一側部に凹部１ａから基体１の外側面にかけて貫通するように形成された貫通孔１ｂを有する基体である。２は、貫通孔１ｂの基体１外面側開口の周囲に一端が接合されるかまたは貫通孔１ｂに嵌着された筒状の固定部材（光ファイバ固定部材）、３は、基体１の上面に接合され蓋体４のシーム溶接を可能とする金属製のシールリング、５ａ，５ｂは、基体１の他の側部で対向する側部の外面に被着された第一のメタライズ層１ｃ，第二のメタライズ層１ｄの上面に接合された信号リード端子，接地リード端子である。これら基体１、固定部材２、シールリング３、信号リード端子５ａ、接地リード端子５ｂで、光半導体パッケージが主に構成される。
【００１３】
本発明の基体１は、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）セラミックスや窒化アルミニウム（ＡｌＮ）セラミックス等のセラミックスから成る絶縁材料であり、その誘電率や熱膨張係数等の特性と光半導体素子６の特性に応じて適宜選定される。
【００１４】
また、基体１の一側部に形成された貫通孔１ｂは、光ファイバ（図示せず）から出力される光信号または光ファイバに入力される光信号の伝達経路として機能し、貫通孔１ｂに設けられる固定部材２の内周面には、光を集光するサファイア等から成るレンズ等の透光性部材（図示せず）が接合される。貫通孔１ｂに嵌着されるかまたは貫通孔１ｂの基体１外面側開口の周囲に一端が接合される固定部材２は、基体１との熱膨張係数差による熱歪みを有効に防止するものであり、光ファイバを樹脂等で接着固定した金属ホルダ（図示せず）をＹＡＧレーザ溶接するために、基体１の熱膨張係数に近似した金属から成る。その金属としては、鉄（Ｆｅ）−ニッケル（Ｎｉ）合金やＦｅ−Ｎｉ−コバルト（Ｃｏ）合金等がよく、例えばＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金のインゴット（塊）に圧延加工法や打ち抜き加工法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形成される。
【００１５】
また、基体１の他の側部で対向する側部の外面には、第一のメタライズ層１ｃと、第一のメタライズ層１ｃの周りを一定間隔で囲むように第二のメタライズ層１ｄとが被着されており、第一のメタライズ層１ｃ上には信号リード端子５ａの上端が、第二のメタライズ層１ｄ上には接地リード端子５ｂの上端が、銀（Ａｇ）ロウ等のロウ材で接合される。そして、図２に示すように、接地リード端子５ｂの横に、接地リード端子５ｂの長手方向に沿って幅が０．０３〜０．５ｍｍのスリット状の第二のメタライズ層１ｄの非形成部Ａが他の側部の外面の下辺から接地リード端子５ｂの上端よりも０．１ｍｍ以上高い位置（上方の位置）まで設けられている。
【００１６】
第二のメタライズ層１ｄは、接地電位強化をするとともに１０〜１００ＧＨｚ程度の高周波信号を光半導体パッケージに低損失で入出力させるために、第一のメタライズ層１ｃの周りに一定間隔が設けられた部位よりも、基体１の他の側部の上面側に延設される。即ち、第二のメタライズ層１ｄは他の側部の外面の略全面に形成される。その結果、１０〜１００ＧＨｚ程度の高周波信号が伝送された場合にその伝送特性が良好になる。
【００１７】
なお、第二のメタライズ層１ｄと第一のメタライズ層１ｃとの間隔は０．０３〜２ｍｍ程度がよく、０．０３ｍｍ未満では、第二のメタライズ層１ｄと第一のメタライズ層１ｃとが短絡し易くなる。２ｍｍを超えると、第二のメタライズ層１ｄの接地電位による高周波信号の漏洩抑制の効果が小さくなる。従って、この間隔を設けることにより、信号リード端子５ａからの高周波信号の放射による漏洩を防ぎ、高周波信号の損失が小さく効率のよい透過特性が得られるという効果がある。
【００１８】
この第二のメタライズ層１ｄは、図３に他の実施の形態を示すように、基体１の他の側部のみに限らず、一側部や基体１の下面に延長されていても良い。図３のように基体１の側部全面に被着すれば、光半導体パッケージ全体をグランドとして機能させることができ、接地電位強化の点で好ましい。また、図３の構成では、第二のメタライズ層１ｄは金属製のシールリング３に電気的に接続されるため、蓋体４が金属から成る場合光半導体装置自体をグランドとして機能させ得る。
【００１９】
また、第二のメタライズ層１ｄの接地リード端子５ｂの横にスリット状の非形成部Ａを設けることにより、第二のメタライズ層１ｄに接地リード端子５ｂを接合したときに、ロウ材が広がるのが非形成部Ａで阻止され、接地リード端子５ｂの接合部の周囲にロウ材の良好なメニスカスが形成される。そのため、接地リード端子５ｂの接合強度の劣化を有効に防止できるとともに、隣接する端子同士がロウ材によって接続されるのを防止できる。また、第二のメタライズ層１ｄが他の側部の外面の略全面に形成されているため、接地リード端子５ｂを接合するためのロウ材は接地リード端子５ｂの接合部から上方に広がり易くなっており、接地リード端子５ｂの接合部から上方に大きなロウ材のメニスカスを形成することができる。従って、接地リード端子５ｂの自由端（下端）側の主面に垂直な外力が加わることが多いが、その場合接地リード端子５ｂが基体１から剥がれるのを有効に防止することができる。
【００２０】
非形成部Ａの上端が、接地リード端子５ｂが接合される上端よりも０．１ｍｍ未満の高さに位置する場合、ロウ材が接地リード端子５ｂの上端部から隣接する端子側（横方向）に流れ出易くなり、大きなロウ材のメニスカスを形成するのが困難になる。また、非形成部Ａの幅が０．０３ｍｍ未満の場合、そのようなきわめて小さい幅の非形成部Ａを第二のメタライズ層１ｄに形成するのは困難である。一方、０．５ｍｍを超える場合、接地導体層としての第二のメタライズ層１ｄの面積が小さくなるため接地電位強化が難しくなる。
【００２１】
第一のメタライズ層１ｃ，第二のメタライズ層１ｄは、タングステン（Ｗ），モリブデン（Ｍｏ），マンガン（Ｍｎ）等の高融点金属粉末に適当な有機バインダ、溶剤等を添加混合して得た金属ペーストを、基体１となるセラミックグリーンシートに予め従来周知のスクリーン印刷法により所定パターンで印刷塗布し、焼成することによって基体１に被着形成される。
【００２２】
第一のメタライズ層１ｃ，第二のメタライズ層１ｄに接合される信号リード端子５ａ，接地リード端子５ｂは、基体１との熱膨張係数差による熱歪みを有効に防止するとともに高周波信号の伝送を可能とするために、基体１の熱膨張係数に近似した金属から成るのがよい。その金属としては、Ｆｅ−Ｎｉ合金やＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等がよく、例えばＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金のインゴット（塊）に圧延加工法や打ち抜き加工法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形成される。
【００２３】
また、基体１の上面には、基体１との熱膨張係数差による熱歪みを有効に防止するとともに基体１の上面に接合されて蓋体４のシーム溶接を可能とする金属製のシールリング３が、Ａｇロウ等のロウ材を介して接合される。その金属としてはＦｅ−Ｎｉ合金やＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等がよく、例えばＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金のインゴット（塊）に圧延加工法や打ち抜き加工法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形成される。
【００２４】
かくして、本発明の光半導体パッケージは、略直方体とされ、上面に形成された凹部１ａの底面に光半導体素子６を載置する載置部が設けられているとともに一側部に貫通孔１ｂが形成されている絶縁材料から成る基体１と、貫通孔１ｂに嵌着されるかまたは貫通孔１ｂの基体１外面側開口の周囲に一端が接合された筒状の固定部材２と、基体１の他の側部の外面の下端に形成された第一のメタライズ層１ｃと、第一のメタライズ層１ｃの周りを一定間隔で囲むとともに他の側部の外面の略全面に形成された第二のメタライズ層１ｄと、第一のメタライズ層１ｃ上に上端が接合され下端が下方に延設された信号リード端子５ａと、第二のメタライズ層１ｄ上に信号リード端子５ａと略平行にかつ基体１の下面からの上端の高さが略同じになるように上端が接合された接地リード端子５ｂとを具備し、接地リード端子５ｂの横に、接地リード端子５ｂの長手方向に沿って幅が０．０３〜０．５ｍｍのスリット状の第二のメタライズ層１ｄの非形成部Ａが他の側部の外面の下辺から接地リード端子５ｂの上端よりも０．１ｍｍ以上高い位置まで設けられている。
【００２５】
また、本発明の光半導体装置は、本発明の光半導体パッケージと、載置部に載置固定されるとともに第一のメタライズ層１ｃおよび第二のメタライズ層１ｄを介して信号リード端子５ａおよび接地リード端子５ｂに電気的に接続された光半導体素子６と、基体１の上面に接合された蓋体４とを具備している。具体的には、光半導体パッケージの載置部に光半導体素子６をガラス，樹脂，ロウ材等の接着剤を介して接着固定するとともに、光半導体素子６の各電極をボンディングワイヤ（図示せず）を介して光半導体パッケージ内部の所定のメタライズ配線層１ｅに接続し、しかる後、基体１上面に蓋体４をシーム溶接等により接合して封止することにより、光半導体素子６を内部に気密に封止した光半導体装置となる。光半導体パッケージ内部のメタライズ配線層１ｅは、セラミック層等を多層積層して成る基体１の側部を貫通して形成されることにより、基体１外面の第一のメタライズ層１ｃおよび第二のメタライズ層１ｄに電気的に接続されている。そして、光半導体素子６と外部電気回路基板（図示せず）とは、信号リード端子５ａ，接地リード端子５ｂを介して電気的に接続されることになる。
【００２６】
なお、本発明は上記実施の形態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種々の変更を施すことは何等差し支えない。例えば非形成部Ａは基体１の側部を切り欠いて成るものでも良く、この場合、第二のメタライズ層１ｄをスクリーン印刷法により所定パターンに形成した際、塗布された第二のメタライズ層１ｄが非形成部Ａを埋めるのを有効に防止できる。即ち、切り欠かれて成る非形成部Ａの内面の横方向（幅方向）の距離が増大して、焼成前の第二のメタライズ層１ｄの滲みによって非形成部Ａが埋まるのを有効に防止できる。
【００２７】
【発明の効果】
本発明は、接地リード端子の横に、接地リード端子の長手方向に沿って幅が０．０３〜０．５ｍｍのスリット状の第二のメタライズ層の非形成部が他の側部の外面の下辺から接地リード端子の上端よりも０．１ｍｍ以上高い位置まで設けられていることにより、接地導体層としての第二のメタライズ層が他の側部の外面の略全面に形成されるため、基体の接地電位強化がなされて、１０〜１００ＧＨｚ程度の非常に高い周波数帯域の高周波信号を光半導体パッケージに入出力させた場合においても、高周波信号を低損失で入出力することができる。
【００２８】
また、第二のメタライズ層と接地リード端子との接合が強固になるとともに、隣接する端子同士がろう材によって接続されるのを防止できる。さらに、第二のメタライズ層が他の側部の外面の略全面に形成されているため、接地リード端子を接合するためのロウ材は接地リード端子の接合部から上方に広がり易くなっており、接地リード端子の接合部から上方に大きなロウ材のメニスカスを形成することができる。従って、接地リード端子の自由端（下端）側の主面に垂直な外力が加わることが多いが、その場合接地リード端子が基体から剥がれるのを有効に防止することができる。
【００２９】
本発明の光半導体装置は、本発明の光半導体パッケージと、載置部に載置固定されるとともに第一のメタライズ層および第二のメタライズ層を介して信号リード端子および接地リード端子に電気的に接続された光半導体素子と、基体の上面に接合された蓋体とを具備したことにより、光半導体素子に非常に高い周波数帯域の高周波信号を低損失で入出力できるとともに、接地リード端子の接合力が向上した信頼性の高い高性能の光半導体装置となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光半導体パッケージについて実施の形態の例を示す斜視図である。
【図２】図１の光半導体パッケージの要部拡大斜視図である。
【図３】本発明の光半導体パッケージについて実施の形態の他の例を示す斜視図である。
【図４】従来の光半導体パッケージの斜視図である。
【符号の説明】
１：基体
１ａ：凹部
１ｂ：貫通孔
１ｃ：第一のメタライズ層
１ｄ：第二のメタライズ層
２：光ファイバ固定部材
４：蓋体
５ａ：信号リード端子
５ｂ：接地リード端子
６：光半導体素子
Ａ：非形成部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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