(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上側主面に光半導体素子を載置する載置部を有する基体と、
該基体の前記上側主面の外周部に前記載置部を囲繞するように接合され、側部に貫通孔が形成された枠体と、
前記貫通孔に嵌着され、透光性部材を保持する円筒状の保持部材と、
該保持部材の前記載置部側の端面に一主面の外周部に略全周にわたって形成されたメタライズ層がロウ付けされた板状の前記透光性部材と、
を具備した光半導体素子収納用パッケージにおいて、
前記保持部材は、前記載置部側の端面と内周面との間が全周にわたって面取り部とされており、
前記メタライズ層は、その内周端が前記保持部材の前記内周面よりも前記保持部材の中心軸側に位置しているとともに、前記内周面よりも前記中心軸側に位置する部位の幅が前記面取り部の径方向の幅以下であり、
前記メタライズ層と前記面取り部とで挟まれた領域にロウ材が溜まっ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】
上側主面に光半導体素子を載置する載置部を有する基体と、
該基体の前記上側主面の外周部に前記載置部を囲繞するように接合され、側部に貫通孔が形成された枠体と、
前記貫通孔に嵌着されるとともに前記載置部側の端面から内周面にかけて全周にわたって段差部が形成された、透光性部材を保持する円筒状の保持部材と、
該保持部材の前記段差部の前記内周面に略垂直な面に一主面の外周部に略全周にわたって形成されたメタライズ層がロウ付けされた板状の前記透光性部材と、
を具備した光半導体素子収納用パッケージにおいて、
前記保持部材は、前記段差部の前記内周面に略垂直な面と前記内周面との間が全周にわたって面取り部とされており、
前記メタライズ層は、その内周端が前記保持部材の前記内周面よりも前記保持部材の中心軸側に位置しているとともに、前記内周面よりも前記中心軸側に位置する部位の幅が前記面取り部の径方向の幅以下であり、
前記メタライズ層と前記面取り部とで挟まれた領域にロウ材が溜まっ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】
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と、
前記載置部に前記透光性部材に光学的に結合するように載置固定された光半導体素子と、
前記枠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、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），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容するため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は透光性部材、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）合金や銅（Ｃｕ）−タングステン（Ｗ）合金等の金属やアルミナ（Ａｌ2Ｏ3），窒化アルミニウム（ＡｌＮ），ムライト（３Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2）等のセラミックスから成り、その上側主面の略中央部には、ＬＤ，ＰＤ等の光半導体素子28が載置される載置部21ａが形成されている。載置部21ａには、光半導体素子28が、回路基板やサブキャリア等の載置用基台29を介して載置固定される。
【０００４】
基体21の上側主面の外周部には、載置部21ａ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，ＡｌＮ，３Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2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】
さらに、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等の金属から成り、中央部の軸方向に貫通孔25ａが形成された、透光性部材24と光ファイバ26とを保持するための円筒状の保持部材25が、貫通孔22ａに嵌着されてその内面に接合される。保持部材25の貫通孔25ａの載置部21ａ側の開口を塞ぐように、貫通孔25ａの開口の周囲に透光性部材24が接合される。この透光性部材24はガラスやサファイア等から成る円板状等の部材であり、その両主面は光学研磨され、光信号を無駄なく透過させる。図６に示すように、透光性部材24の一主面の外周部にメタライズ層24ａを略全周にわたって形成し、メタライズ層24ａと保持部材25とをロウ付けにより接合することによって、保持部材25に気密に接合される。
【０００６】
枠体22の上面には、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等の金属から成る蓋体23がロウ付け法やシームウエルド法等の溶接法で接合され、基体21、枠体22、蓋体23、透光性部材24および保持部材25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する。そして、光ファイバ26固定用の枠状や筒状の金属製の光ファイバ固定部材（以下、固定部材ともいう）27が、保持部材25の貫通孔25ａの枠体22外側の一端に溶接され、光ファイバ26が固定部材27に外部から挿通固定されて枠体22の一側部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。
【０００７】
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、この光を透光性部材24、光ファイバ26の順に透過させ、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。または、外部から光ファイバ26を伝送されてくる光信号を、透光性部材24を透過させ、光半導体素子28に受光させて光信号を電気信号に変換することによって、高速光通信等に使用される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の光半導体パッケージにおいて、透光性部材24のメタライズ層24ａをロウ付けによって保持部材25に接合すると、メタライズ層24ａに保持部材25との熱膨張差による熱応力が加わり、メタライズ層24ａの内周端の透光性部材24との界面に透光性部材24から剥がれようとする応力が加わる。そして、透光性部材24にメタライズ層24ａの内周端との界面を起点に外周側に伸びるクラックが入り、このクラックは時間を経るにしたがって透光性部材24内で成長し、透光性部材24の主面と側面間を貫通するクラックとなる。その場合、光半導体パッケージ内を気密に保持できなくなるという問題点があった。
【０００９】
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、透光性部材にクラックが発生することを防止して、光半導体パッケージの内部に収容する光半導体素子を気密に収容し、光半導体素子を長期にわたり正常かつ安定に作動させ、また光信号を効率よく伝送させ得る光半導体パッケージを提供することにある。
【００１０】
【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、上側主面に光半導体素子を載置する載置部を有する基体と、該基体の前記上側主面の外周部に前記載置部を囲繞するように接合され、側部に貫通孔が形成された枠体と、前記貫通孔に嵌着され、透光性部材を保持する円筒状の保持部材と、該保持部材の前記載置部側の端面に一主面の外周部に略全周にわたって形成されたメタライズ層がロウ付けされた板状の前記透光性部材と、を具備した光半導体素子収納用パッケージにおいて、前記保持部材は、前記載置部側の端面と内周面との間が全周にわたって面取り部とされており、前記メタライズ層は、その内周端が前記保持部材の前記内周面よりも前記保持部材の中心軸側に位置しているとともに、前記内周面よりも前記中心軸側に位置する部位の幅が前記面取り部の径方向の幅以下であり、前記メタライズ層と前記面取り部とで挟まれた領域にロウ材が溜まっていることを特徴とする。
【００１１】
本発明の光半導体素子収納用パッケージは、上記の構成により、透光性部材のメタライズ層の内周端に保持部材と透光性部材との熱膨張差による応力が加わるのを防ぐことができる。また、面取り部に適度にロウ材を溜めることができ、透光性部材を保持部材に強固に接合できる。その結果、透光性部材にメタライズ層の内周端を起点としたクラックが発生するのを防止できるとともに、透光性部材を保持部材に強固に接合でき、光半導体素子収納用パッケージ内部に収容する光半導体素子を気密に収容できる。従って、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とともに、光信号を効率よく伝送させ得るものとすることができる。
【００１２】
また、本発明の光半導体素子収納用パッケージは、上側主面に光半導体素子を載置する載置部を有する基体と、該基体の前記上側主面の外周部に前記載置部を囲繞するように接合され、側部に貫通孔が形成された枠体と、前記貫通孔に嵌着されるとともに前記載置部側の端面から内周面にかけて全周にわたって段差部が形成された、透光性部材を保持する円筒状の保持部材と、該保持部材の前記段差部の前記内周面に略垂直な面に一主面の外周部に略全周にわたって形成されたメタライズ層がロウ付けされた板状の前記透光性部材と、を具備した光半導体素子収納用パッケージにおいて、前記保持部材は、前記段差部の前記内周面に略垂直な面と前記内周面との間が全周にわたって面取り部とされており、前記メタライズ層は、その内周端が前記保持部材の前記内周面よりも前記保持部材の中心軸側に位置しているとともに、前記内周面よりも前記中心軸側に位置する部位の幅が前記面取り部の径方向の幅以下であり、前記メタライズ層と前記面取り部とで挟まれた領域にロウ材が溜まっていることを特徴とする。
【００１３】
本発明の光半導体素子収納用パッケージは、上記の構成により、透光性部材のメタライズ層の内周端に保持部材と透光性部材との熱膨張差による応力が加わるのを防ぐことができる。また、面取り部に適度にロウ材を溜めることができ、透光性部材を保持部材に強固に接合できる。その結果、透光性部材にメタライズ層の内周端を起点としたクラックが発生するのを防止できるとともに、透光性部材を保持部材に強固に接合でき、光半導体素子収納用パッケージ内部に収容する光半導体素子を気密に収容できる。また、透光性部材が保持部材の内部に位置するため光半導体素子収納用パッケージを小型化でき、また透光性部材を保持部材の貫通孔内に収容してロウ付けできるためその位置決めを容易に行なえる。さらに、保持部材の貫通孔の内面と透光性部材の側面との間には隙間が生じるため、保持部材から透光性部材に加わる応力を小さくして透光性部材の破損等を防ぐこともできる。また、透光性部材は保持部材を介して枠体に接合されることから、例えば光半導体素子収納用パッケージをネジ止め等により外部電気回路基板に実装するなどして枠体に歪みが加わった場合、保持部材で枠体から伝わる歪みを吸収し、枠体に歪みが加わっても透光性部材の破損を防ぐことができるという作用効果も有する。
【００１４】
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、前記載置部に前記透光性部材に光学的に結合するように載置固定された光半導体素子と、前記枠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。
【００１５】
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信頼性の高いものとなる。
【００１６】
【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，図２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それぞれ示す断面図であり、１は基体、２は枠体、４は透光性部材、５は保持部材、６は光ファイバ、８は光半導体素子である。また、図３は本発明の光半導体パッケージにおける保持部材５および透光性部材４の断面図である。
【００１７】
本発明の光半導体パッケージは、図１に示すように、上側主面に光半導体素子８を載置する載置部１ａを有する基体１と、基体１の上側主面の外周部に載置部１ａを囲繞するように接合され、側部に貫通孔２ａが形成された枠体２と、貫通孔２ａに嵌着され、透光性部材４を保持する円筒状の保持部材５と、保持部材５の載置部１ａ側の端面に一主面の外周部に略全周にわたって形成されたメタライズ層４ａがロウ付けされた板状の透光性部材４とを具備し、保持部材５は、載置部１ａ側の端面と内周面との間が全周にわたって面取り部５ｂとされており、メタライズ層４ａは、その内周端が保持部材５の内周面よりも保持部材５の中心軸側に位置しているとともに、保持部材５の内周面より中心軸側に位置する部位の幅が面取り部の径方向の幅以下である。
【００１８】
また図２に示すように、本発明の光半導体パッケージは、上側主面に光半導体素子８を載置する載置部１ａを有する基体１と、基体１の上側主面の外周部に載置部１ａを囲繞するように接合され、側部に貫通孔２ａが形成された枠体２と、貫通孔２ａに嵌着されるとともに載置部１ａ側の端面から内周面にかけて全周にわたって段差部が形成された、透光性部材４を保持する円筒状の保持部材５と、保持部材５の段差部の内周面に略垂直な面に一主面の外周部に略全周にわたって形成されたメタライズ層４ａがロウ付けされた板状の透光性部材４とを具備し、保持部材５は、段差部の内周面に略垂直な面と内周面との間が全周にわたって面取り部５ｂとされており、メタライズ層４ａは、その内周端が保持部材５の内周面よりも保持部材５の中心軸側に位置しているとともに、保持部材５の内周面よりも中心軸側に位置する部位の幅が面取り部の径方向の幅以下である。
【００１９】
図２の場合、透光性部材４が保持部材５の内部に位置するため光半導体パッケージを小型化することができ、また透光性部材４を貫通孔５ａ内に収容してロウ付けできるためその位置決めを容易に行なえる。さらに、貫通孔５ａの内面と透光性部材４の側面との間には隙間が生じるため、保持部材５から透光性部材４に加わる応力を小さくして透光性部材４の破損等を防ぐこともできる。また、透光性部材４は保持部材５を介して枠体２に接合されることから、例えば光半導体パッケージをネジ止め等により外部電気回路基板に実装するなどして枠体２に歪みが加わった場合、保持部材５で枠体２から伝わる歪みを吸収し、枠体２に歪みが加わっても透光性部材４の破損を防ぐことができる。
【００２０】
本発明の基体１は、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金やＣｕ−Ｗ合金等の金属、またはＡｌ2Ｏ3，ＡｌＮ，３Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2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。また、基体１が例えばＡｌ2Ｏ3セラミックス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、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。
【００２１】
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１ａが形成されており、載置部１ａには光半導体素子８が回路基板やサブキャリア等の載置用基台９を介して載置固定される。
【００２２】
また、基体１の上側主面の外周部には、載置部１ａを囲繞するようにして接合されるとともに一側部に光信号の入出力部となる貫通孔２ａを有し、貫通孔２ａに光ファイバ６固定用の枠状や筒状の固定部材７が設けられた枠体２が接合され立設される。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は平面視形状が略長方形の枠状体であり、光ファイバ６を支持するものである。また、基体１と同様にＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金やＣｕ−Ｗ合金等の金属、またはＡｌ2Ｏ3，ＡｌＮ，３Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2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。
【００２３】
さらに、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等の金属から成り、貫通孔２ａに透光性部材４を保持するための筒状の保持部材５が嵌着される。この保持部材５の枠体２外側の一端には光ファイバ６を固定するための枠状や筒状の固定部材７が設けられる。保持部材５には、中央部の軸方向に貫通孔５ａが形成されているとともに、その載置部１ａ側の端面に面取り部５ｂが形成されており、貫通孔５ａを塞ぐように透光性部材４が貫通孔５ａの載置部１ａ側開口の周囲にＡｇロウ等によるロウ付け、またはＡｕ−Ｓｎ半田，Ｐｂ−Ｓｎ半田等の半田付けによって気密に接合される。
【００２４】
保持部材５を貫通孔２ａに嵌着することにより、枠体２に対する保持部材５の取り付けの位置ずれを抑制し、光ファイバ６の光軸と光半導体素子８の光軸との位置合わせを確実にできるとともに、透光性部材４と固定部材７の両方が保持部材５に接合されることから、光ファイバ６に対する透光性部材４の位置ずれも防止でき、光信号を無駄なく確実に伝送できる。
【００２５】
透光性部材４は、ガラスやサファイア等から成る円板状等の板状のものであり、図３のように、一主面の外周部に略全周にわたってメタライズ層４ａが形成されており、メタライズ層４ａを保持部材５にロウ付けすることによって、保持部材５に気密に接合される。その結果、光半導体パッケージの内部に収容する光半導体素子を気密に収容でき、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とともに、光信号を効率よく伝送させ得る光半導体パッケージとすることができる。
【００２６】
本発明において、メタライズ層４ａは、その内周端が保持部材５の内周面よりも保持部材５の中心軸５ｃ（図３）側に位置するとともに、保持部材５の内周面よりも中心軸５ｃ側に位置する部位の幅が面取り部５ｂの径方向の幅以下である。即ち、図３に示すように、円板状の透光性部材４のメタライズ層４ａの内周端の直径をＡ、円筒状の保持部材５の貫通孔５ａの直径をＢ、面取り部５ｂの径方向の幅をＣとしたとき、メタライズ層４ａの保持部材５の内周面よりも中心軸５ｃ側に位置する部位の幅Ｄ＝（Ｂ−Ａ）／２が面取り部５ｂの径方向の幅Ｃ以下である。従って、（Ｂ−Ａ）／２≦Ｃであり、またＢ−２Ｃ≦Ａ≦Ｂである。
【００２７】
メタライズ層４ａの内周端の直径Ａをこのような大きさとすることにより、透光性部材４のメタライズ層４ａの内周端に透光性部材４と保持部材５との熱膨張差による熱応力が加わるのを抑制でき、透光性部材４にメタライズ層４ａの内周端との界面を起点にクラックが発生するのを有効に防止できる。また、面取り部５ｂに適度にロウ材を溜めることができ、透光性部材４を保持部材５に強固に接合できる。
【００２８】
Ａ＜Ｂ−２Ｃの場合、面取り部５ｂにロウ材が溜まりすぎ、面取り部５ｂに溜まったロウ材との熱膨張差によりメタライズ層４ａにクラックが発生する場合がある。また、面取り部５ｂにロウ材が溜まりすぎることによって、部分的に応力が集中してメタライズ層４ａにクラックが発生し易くなる。また、メタライズ層４ａの面積が大きくなり、透光性部材４において光信号を伝送できる部分が減少する点でも不都合である。Ａ＞Ｂの場合、面取り部５ｂに溜まるロウ材が不足するため、メタライズ層４ａを保持部材５に強固に接合するのが困難になる。
【００２９】
また、面取り部５ｂの幅Ｃは0.05〜0.2ｍｍが好ましい。Ｃが0.05mm未満の場合、面取り部５ｂが小さすぎてメタライズ層４ａの内周端に応力が集中するのを防止するのが困難になる。Ｃが0.2ｍｍを超える場合、面取り部５ｂにロウ材が溜まりすぎ、面取り部５ｂに溜まったロウ材との熱膨張差によりメタライズ層４ａにクラックが発生する場合がある。また、面取り部５ｂにロウ材が溜まりすぎることによって、部分的に応力が集中してメタライズ層４ａにクラックが発生し易くなる。
【００３０】
また、面取り部５ｂの形状は、図１〜図３に示すような平面的なＣ面、円弧状等の凸の曲面等とし得る。また、面取り部５ｂとメタライズ層４ａとのなす角度は10〜60°がよい。10°未満では、メタライズ層４ａの内周端に保持部材５との熱膨張差による応力が加わり、メタライズ層４ａの内周端でクラックが発生し易くなる。60°を超えると、面取り部５ｂにロウ材が溜まりすぎる場合があり、溜まったロウ材により部分的に応力が集中してメタライズ層４ａにクラックが発生し易くなる。
【００３１】
メタライズ層４ａは、モリブデン（Ｍｏ）−マンガン（Ｍｎ）等のメタライズ層の表面にＮｉメッキ層や金（Ａｕ）メッキ層を被着したもの、またはチタン（Ｔｉ）層を下地として、白金（Ｐｔ）層、Ａｕ層を順次被着したものである。さらに、透光性部材４の主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る。
【００３２】
透光性部材４の保持部材５は、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。透光性部材４の接合は、図３に示すように透光性部材４の中心軸と貫通孔５ａの中心軸（保持部材５の中心軸５ｃ）とが一致するようにして接合される。または、図４に示すように、保持部材５の透光性部材４との接合面を傾斜面として、透光性部材４の中心軸と貫通孔５ａの中心軸とを傾斜させて接合してもよい。この場合、透光性部材４の表面での光の反射、特に正反射（光の入射面への垂直入射による反射）を防ぐことにより、光の反射による損失を抑制することができる。
【００３３】
このとき、透光性部材４の中心軸と貫通孔５ａの中心軸とのなす角度は１〜10°が好ましい。１°未満では、光半導体素子８がＬＤである場合、光半導体素子８からの光が透光性部材４表面で正反射し、その反射光が光半導体素子８に戻って、反射光により光半導体素子８の温度が上昇したり、光半導体素子８の発振周波数がずれて光半導体素子８が誤作動する場合がある。また光半導体素子８がＰＤである場合、光ファイバ６からの光信号が透光性部材４表面で正反射し、その反射光が光ファイバ６に戻って、光ファイバ６を伝送される光信号にノイズが発生する原因となる。10°を超えると、透光性部材４表面での斜め入射による反射光の強度が大きくなり、透光性部材４で光信号を効率よく通過させることが困難になる。
【００３４】
保持部材５は、Ａｇロウ等によるロウ付け、Ａｕ−Ｓｎ半田，Ｐｂ−Ｓｎ半田等の半田付けにより貫通孔２ａに接合され、透光性部材４とともに貫通孔２ａを気密に塞ぐ。
【００３５】
光ファイバ６は、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等の金属から成る枠状や円筒状の固定部材７に固定されており、固定部材７の一端または一主面が保持部材５の枠体２外側の端面にレーザ溶接法等の溶接によって接合され、光ファイバ６が固定部材７を介して枠体２の一側部に接合される。これにより、光ファイバ６を介して光半導体パッケージ内部に収容する光半導体素子８と外部との光信号の授受が可能となる。
【００３６】
そして、本発明の光半導体パッケージは、光半導体素子８の電極を外部電気回路に電気的に接続し、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を半田付け法やシームウエルド法により接合することにより、製品としての光半導体装置となる。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。または、外部から光ファイバ６を伝送されてくる光信号を、透光性部材４を透過させ、光半導体素子８に受光させて光信号を電気信号に変換することによって、高速光通信等に使用される。
【００３７】
【実施例】
本発明の光半導体素子収納用パッケージの実施例を以下に説明する。
【００３８】
図１の光半導体パッケージを以下の工程［１］〜［２］によって作製した後、光半導体装置内部の気密性をヘリウム（Ｈｅ）リークディテクター（「ＵＬ200」インフィコン社製）を用いて検査した。
【００３９】
［１］Ｃｕ−Ｗ合金から成る略長方形の基体１の上側主面の載置部を囲繞するように、上側主面の外周部にＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金から成る略長方形の枠体２をＡｇロウで接合するとともに、枠体２の側部の貫通孔２ｂには、径方向の幅Ｃが0.1ｍｍである面取り部５ｂが形成された、内周の直径Ｂが２ｍｍである円筒状の保持部材５をＡｇロウで接合した。
【００４０】
［２］保持部材５の載置部１ａ側の端面に、サファイヤから成り、一主面の外周部に略全周にわたってＭｏ−Ｍｎから成るメタライズ層４ａを形成した円板状の透光性部材５をＡｕ−Ｓｎ合金ロウ材で接合した。
【００４１】
このようにして、メタライズ層４ａの内周端の直径Ａが種々に設定された光半導体パッケージを各20個作製した。そして、光半導体パッケージ内部の気密性をＨｅリークディテクターを用いて検査した。具体的には、光半導体パッケージ上面の開口部よりも小さく、かつＨｅリークディテクターに接続された、中央部に貫通孔を有するシリコン系ゴムから成る板部材を用意し、この貫通孔を光半導体パッケージ上面の開口部が取り囲むようにして板部材に光半導体パッケージを接触させる。そして、光半導体パッケージ内部の空気を吸引して真空にする。その後、外部から光半導体パッケージに向けてＨｅガスを３秒間吹き付ける。光半導体パッケージにその内外を貫通するクラック等の破損が有れば、光半導体パッケージ内部に侵入したＨｅガスをＨｅリークディテクターが感知して、気密が破れた不良品として判断した。なお、良品の場合は真空度は１×10-9（Ｐａ・ｍ3／ｓｅｃ）以下である。
【００４２】
表１に評価結果を示す。表１で、○は気密性が良好であった良品を示し、×は気密が破れた不良品を示す。
【００４３】
【表１】
0004045123.tif 000002
【００４４】
表１より、メタライズ層４ａの内周端の直径Ａが1.8ｍｍ未満、即ちメタライズ層４ａの内周端が保持部材５の内周面よりも中心軸側に位置し、かつ内周面よりも中心軸側に位置するメタライズ層４ａの幅が面取り部５ｂの径方向の幅Ｃを超える場合は不良品が発生した。一方、メタライズ層４ａの内周端の直径Ａが２ｍｍを超える場合、即ちメタライズ層４ａの内周端が保持部材５の内周面よりも中心軸に関して外側に位置する場合にも不良品が発生した。
【００４５】
なお、本発明は上記実施の形態および実施例に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更を行うことは何等差し支えない。例えば、光半導体装置は、内部または外部に、例えば保持部材５の枠体２内側または外側に、あるいは枠体２外側の光ファイバの途中に、戻り光防止用の光アイソレータを設けても良い。この場合、光半導体素子８と光ファイバ６との光の結合効率がさらに良好なものとなる。
【００４６】
【発明の効果】
本発明の光半導体素子収納用パッケージは、枠体の側部の貫通孔に嵌着された円筒状の保持部材は、載置部側の端面と内周面との間が全周にわたって面取り部とされており、保持部材の載置部側の端面に一主面の外周部に略全周にわたって形成されたメタライズ層は、その内周端が保持部材の内周面よりも保持部材の中心軸側に位置しているとともに、内周面よりも中心軸側に位置する部位の幅が面取り部の径方向の幅以下であり、メタライズ層と面取り部とで挟まれた領域にロウ材が溜まっていることにより、透光性部材のメタライズ層の内周端に保持部材と透光性部材との熱膨張差による応力が加わるのを防ぐことができる。また、面取り部に適度にロウ材を溜めることができ、透光性部材を保持部材に強固に接合できる。その結果、透光性部材にメタライズ層の内周端を起点としたクラックが発生するのを防止できるとともに、透光性部材を保持部材に強固に接合でき、光半導体素子収納用パッケージ内部に収容する光半導体素子を気密に収容できる。従って、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とともに、光信号を効率よく伝送させ得るものとすることができる。
【００４７】
また、本発明の光半導体素子収納用パッケージは、枠体の側部の貫通孔に嵌着されるとともに載置部側の端面から内周面にかけて全周にわたって段差部が形成されている円筒状の保持部材は、段差部の内周面に略垂直な面と内周面との間が全周にわたって面取り部とされており、保持部材の段差部の内周面に略垂直な面に一主面の外周部に略全周にわたって形成されたメタライズ層は、その内周端が保持部材の内周面よりも保持部材の中心軸側に位置しているとともに、内周面よりも中心軸側に位置する部位の幅が面取り部の径方向の幅以下であり、メタライズ層と面取り部とで挟まれた領域にロウ材が溜まっていることにより、透光性部材のメタライズ層の内周端に保持部材と透光性部材との熱膨張差による応力が加わるのを防ぐことができる。また、面取り部に適度にロウ材を溜めることができ、透光性部材を保持部材に強固に接合できる。その結果、透光性部材にメタライズ層の内周端を起点としたクラックが発生するのを防止できるとともに、透光性部材を保持部材に強固に接合でき、光半導体素子収納用パッケージ内部に収容する光半導体素子を気密に収容できる。また、透光性部材が保持部材の内部に位置するため光半導体素子収納用パッケージを小型化でき、また透光性部材を保持部材の貫通孔内に収容してロウ付けできるためその位置決めを容易に行なえる。さらに、保持部材の貫通孔の内面と透光性部材の側面との間には隙間が生じるため、保持部材から透光性部材に加わる応力を小さくして透光性部材の破損等を防ぐこともできる。また、透光性部材は保持部材を介して枠体に接合されることから、例えば光半導体素子収納用パッケージをネジ止め等により外部電気回路基板に実装するなどして枠体に歪みが加わった場合、保持部材で枠体から伝わる歪みを吸収し、枠体に歪みが加わっても透光性部材の破損を防ぐことができる。
【００４８】
本発明の光半導体装置は、本発明の光半導体素子収納用パッケージと、載置部に透光性部材に光学的に結合するように載置固定された光半導体素子と、枠体の上面に接合された蓋体とを具備したことにより、上記本発明の光半導体素子収納用パッケージを用いた信頼性の高いものとなる。
【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】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における透光性部材および保持部材を示す要部断面図である。
【図４】本発明の光半導体素子収納用パッケージについて実施の形態の他の例を示し、透光性部材および保持部材を示す要部断面図である。
【図５】従来の光半導体素子収納用パッケージの例の断面図である。
【図６】従来の光半導体素子収納用パッケージにおける透光性部材および保持部材を示す断面図である。
【符号の説明】
１：基体
１ａ：載置部
２：枠体
２ａ：貫通孔
４：透光性部材
４ａ：メタライズ層
５：保持部材
５ｂ：面取り部
８：光半導体素子
【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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