(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た筒状の保持部材と、該保持部材の前記枠体側の一端に一主面の外周部がろう付けされて保持された板状の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、前記貫通孔が形成された前記側部の内面に前記枠体の上面から前記貫通孔の上端にかけて切欠き部が形成されており、該切欠き部は前記枠体の上面側の幅が前記貫通孔の上端側の幅よりも大きくなるように段差が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、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納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もいう）を図３に示す。同図のように、光半導体パッケージは、上側主面にＬＤ，ＰＤ等の光半導体素子105が載置される載置部101ａを有する鉄（Ｆｅ）−ニッケル（Ｎｉ）−コバルト（Ｃｏ）合金や銅（Ｃｕ）−タングステン（Ｗ）合金から成り、略四角形の板状体である基体101と、載置部101ａを囲繞するようにして基体101の上側主面に銀ロウ等のロウ材を介して取着され、光信号の授受を行うための貫通孔102ａを有する枠体102とから主に構成されている。そして、載置部101ａに光半導体素子105が載置され、枠体102の上面に光半導体素子105を気密封止する蓋体104が接合されて光半導体装置となる。
【０００３】
また、枠体102の側部には、枠体102の貫通孔102ａに嵌入接合された透光性部材103ａを保持するための筒状の保持部材103が設けられている。保持部材103の内側には集光レンズ等用の透光性部材103ａが取着されている。また、枠体102の他の側部には貫通孔または切欠きから成る入出力端子の取付部が形成されており、光半導体素子105に駆動用の高周波信号を入出力させるための入出力端子（図示せず）が取り付けられている。その入出力端子は、枠体102の内外を導通するメタライズ層から成る線路導体を有し、その線路導体の枠体102外側の部位に外部リード端子（図示せず）が接続されている。
【０００４】
そして、基体101の載置部101ａに回路基板等を搭載した基台108を介して光半導体素子105を接着固定するとともに、光半導体素子105の各電極をボンディングワイヤを介して入出力端子の線路導体に接続することにより外部リード端子に電気的に接続し、次に枠体102の上面に蓋体104を取着し、基体101と枠体102と蓋体104とから成る容器内部に光半導体素子105を収容し、最後に保持部材103に、光ファイバ106の端部に取着されたステンレススチールから成るフランジ107をＹＡＧレーザ光の照射によるレーザ溶接によって接合し、光ファイバ106を保持部材103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。
【０００５】
この光半導体装置は、例えば外部電気回路から供給される駆動信号によって光半導体素子105に光を励起させ、励起された光を光ファイバ106を介して外部に伝達することによって高速通信等に使用される。
【０００６】
なお、このような光半導体パッケージは、基体101や枠体102の表面に予め金（Ａｕ）メッキが施されており、基体101と枠体102の酸化腐食を有効に防止するとともに、光半導体素子105を載置部101ａに強固に接合することができる。
【０００７】
【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は、保持部材103の枠体102内側の一端に透光性部材103ａが接合されているとともに透光性部材103ａが枠体102の内部（側壁部内）に位置しているため、枠体102上面にシールリング109をロウ接合した際に保持部材103の透光性部材103ａの取付部にロウ材が流れ込んでしまうという問題点があった。即ち、保持部材103の透光性部材103ａの取付部にロウ材が流れ込んで付着してしまうため、透光性部材103ａをシールリング109接合後に接合した際に透光性部材103ａに傾きが生じて光軸がずれるという問題点があった。
【０００８】
上記の問題点を解決するために、枠体102を薄くして保持部材103を枠体102の内側に突出させる構成が考えられるが、この場合、枠体102を薄くすることによってその剛性が低下してしまう。その結果、基体101の端部のネジ取付部（図示せず）の貫通孔にネジを通して外部電気回路基板に基体101をネジ止め固定した際に生じる基体101の歪みを、枠体102で吸収できずに枠体102が大きく変形するため、光ファイバ106の光入出力端面が光半導体素子105の光入出力端面に対して位置がずれ、これらの光結合効率が劣化す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、その目的は、透光性部材をシールリング接合後に接合した際に、保持部材の透光性部材の取付部にロウ材が流れ込んで付着し、このロウ材により透光性部材に傾きが生じて光軸がずれるのを有効に防止することである。そして、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光半導体パッケージを提供することである。
【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た筒状の保持部材と、該保持部材の前記枠体側の一端に一主面の外周部がろう付けされて保持された板状の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、前記貫通孔が形成された前記側部の内面に前記枠体の上面から前記貫通孔の上端にかけて切欠き部が形成されており、該切欠き部は前記枠体の上面側の幅が前記貫通孔の上端側の幅よりも大きくなるように段差が設けられ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、保持部材の透光性部材の取付部にロウ材が流れ込んでくるのを有効に防止できる。即ち、枠体の上面にシールリングをロウ接合した際に保持部材の透光性部材の取付部に流れ込んでこようとするロウ材を、ロウ材の濡れる面積を大きくしかつ段差を有する切欠き部によって、透光性部材の取付部に達する前に流れを止めることができる。その結果、透光性部材をシールリング接合後に接合した際に、透光性部材に傾きが生じて光軸がずれるのを有効に防止できる。
【００１２】
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、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。
【００１３】
本発明は、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光半導体装置を提供できる。
【００１４】
【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は本発明の光半導体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。同図に示すように、本発明の光半導体パッケージは、上側主面にＬＤ，ＰＤ等の光半導体素子５が載置される載置部１ａを有するＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金やＣｕ−Ｗ合金から成り、略四角形の板状体である基体１と、載置部１ａを囲繞するように基体１の上側主面に銀ロウ等のロウ材で取着され、光信号の授受を行うための貫通孔２ａを有する枠体２とから主に構成される。そして、載置部１ａに光半導体素子５が載置され、枠体２の上面に光半導体素子５を気密封止する蓋体４が接合されて光半導体装置となる。
【００１５】
枠体２の側部には、枠体２の貫通孔２ａに嵌着接合された円筒状等の筒状の保持部材３が設けられており、保持部材３の枠体２側の一端に、一主面の外周部がろう付けされて保持された集光レンズ等用の板状の透光性部材３ａが取着されている。また、枠体２の他の側部には貫通孔または切欠きから成る入出力端子の取付部に、光半導体素子５に駆動用の高周波信号を入出力させるための入出力端子（図示せず）が取り付けられている。その入出力端子は、枠体２の内外を導通するメタライズ層から成る線路導体を有し、その線路導体の枠体２外側の部位に外部リード端子（図示せず）が接合されている。
【００１６】
そして、基体１の載置部１ａに回路基板等を搭載した基台８を介して光半導体素子５を接着固定するとともに、光半導体素子５の各電極をボンディングワイヤを介して入出力端子の線路導体に接続することにより外部リード端子に電気的に接続し、次に枠体２の上面に蓋体４を取着し、基体１と枠体２と蓋体４とから成る容器内部に光半導体素子５を収納する。
【００１７】
本発明の基体１は、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金やＣｕ−Ｗの焼結材等から成り、そのインゴット（塊）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したり、射出成形と切削加工を施すことによって所定形状に製作される。その上側主面の略中央部には、ＬＤ，ＰＤ等の光半導体素子５を基台８を介して載置するための載置部１ａが設けられており、載置部１ａには、光半導体素子５を半田等の接合材により上側主面に接合した基台８が接着剤、低融点ガラス、半田等を介して載置固定される。光半導体素子５は、その電極が入出力端子の線路導体にボンディングワイヤ等を介して電気的に接続されている。
【００１８】
基体１は、その表面に耐蝕性に優れかつロウ材の濡れ性に優れる金属、具体的には厚さ0.5〜９μｍのＮｉ層と厚さ0.5〜５μｍのＡｕ層を順次メッキ法により被着させておくのがよく、基体１の酸化腐食を有効に防止できる。
【００１９】
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枠体２が立設されており、枠体２は基体１とともにその内側に光半導体素子５を収容する空所を形成する。枠体２は基体１と同様にＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金やＣｕ−Ｗの焼結材等の金属から成り、基体１と一体成形されることによって、または基体１に銀ロウ等のロウ材を介してろう付けされたり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立設される。
【００２０】
枠体２は、その表面に耐蝕性に優れかつロウ材の濡れ性に優れる金属、具体的には厚さ0.5〜９μｍのＮｉ層と厚さ0.5〜５μｍのＡｕ層を順次メッキ法により被着させておくのがよく、枠体２の酸化腐食を有効に防止できる。
【００２１】
枠体２の側部には入出力端子の取付部が形成されており、この取付部には、光半導体素子５と外部電気回路との高周波信号の入出力を行うとともに光半導体パッケージ内外を気密に塞ぐ機能を有する入出力端子が、これに形成されているメタライズ層を介して銀ロウ等のロウ材で接合される。
【００２２】
また、枠体２は他の側部に貫通孔２ａが設けられており、貫通孔２ａに筒状の保持部材３が嵌着接合されている。この保持部材３は、外周面が銀ロウ等のロウ材により貫通孔２ａに気密に接合されており、光ファイバ６が光半導体素子５と対向して光学的に結合するするようにフランジ７を介して接合され、これにより光ファイバ６と光半導体素子５との間で光信号の授受が行なわれる。この保持部材３は、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金やＦｅ−Ｎｉ合金等から成り、枠体２の貫通孔２ａには保持部材３が嵌着接合され、さらに保持部材３の枠体２外側の端面にはフランジ７が接合される。
【００２３】
そして、本発明においては、貫通孔２ａが形成された枠体２の側部の内面に枠体２の上面から貫通孔２ａの上端にかけて切欠き部２ｂが形成されており、切欠き部２ｂは枠体２の上面側の幅が貫通孔２ａの上端側の幅よりも大きくなるように段差が設けられている。切欠き部２ｂの寸法について、図２（ａ）に示すように、枠体２上面における幅Ｘは２〜８ｍｍが好ましい。２ｍｍ未満の場合、枠体２上面をシールリング９でロウ付けした際に保持部材３の透光性部材３ａの取付部にロウ材が流れ込み易くなる。その結果、透光性部材３ａを取付部に接合した際に透光性部材３ａに傾きが生じて光軸がずれる。一方、８ｍｍを超えると、枠体２上面に敷設してあるシールリング９接合用のロウ材が切欠き部２ｂ内に非常に伝わり易くなる。その結果、枠体２とシールリング９との接合部のロウ材が不足して、光半導体パッケージ内部の気密性が劣化し易くなる。
【００２４】
また、切欠き部２ｂの貫通孔２ａの上端における幅Ｘ１はＸと同様の範囲でＸ＞Ｘ１である。
【００２５】
図２（ａ）においては、切欠き部２ｂの枠体２の上面側の幅が貫通孔２ａの上端側よりも段階的に大きくなっており、これにより切欠き部２ｂの途中の段差でロウ材が濡れ広がるのを有効に抑えることができる。
【００２６】
切欠き部２ｂの上下方向の長さＺは0.2〜３ｍｍが好ましい。0.2ｍｍ未満の場合、枠体２上面にシールリング９をロウ付けした際に保持部材３の透光性部材３ａの取付部にロウ材が流れ込み易くなる。一方、３ｍｍを超えると、枠体２の剛性が低下し易くなる。その結果、光ファイバ６の光入出力端面が、光半導体素子５の光入出力端面に対してずれて、光半導体素子５と光ファイバ６との光結合効率が低下し易くなる。
【００２７】
また、図２（ｂ）に示すように、切欠き部２ｂの枠体２の厚さ方向の深さＹは0.1〜0.6ｍｍが好ましい。0.1ｍｍ未満の場合、枠体２上面にシールリング９をロウ付けした際に保持部材３の透光性部材３ａの取付部にロウ材が流れ込み易くなる。一方、0.6ｍｍを超えると、切欠き部２ｂで枠体２が薄くなるためその剛性が低下し易くなる。その結果、光ファイバ６の光入出力端面が光半導体素子５の光入出力端面に対してずれて、光半導体素子５と光ファイバ６との光結合効率が劣化し易くなる。また、枠体２の剛性を保持するうえでその厚さは0.6ｍｍ以上が好ましい。さらに、図２（ｃ）に示すように、切欠き部２ｂの内側面が凹んだ曲面となっていても良い。この場合、曲面となっていることにより角部に発生し易い応力を分散でき、枠体２の歪みを抑制できる。その結果、枠体２の歪みによる光軸のずれを防止できるという利点がある。
【００２８】
また、貫通孔２ａの中心を通る上下方向の線によって幅Ｘを左右に分割した場合、片側の長さは一方の片側の長さの１／３〜３倍であるのがよく、ロウ材の流れを左右で均等にでき、透光性部材３ａの取付部に達する前にロウ材流れを止めることができる。さらに、切欠き部２ｂは貫通孔２ａの中心を通る上下方向の線に対して、ほぼ左右対称になっていることが好ましく、さらにロウ材の流れを左右で均等にでき、透光性部材３ａの取付部に達する前にロウ材流れを止めることができる。
【００２９】
保持部材３は、その表面に耐蝕性に優れかつロウ材の濡れ性に優れる金属、具体的には厚さ0.5〜９μｍのＮｉ層と厚さ0.5〜５μｍのＡｕ層を順次メッキ法により被着させておくのがよく、保持部材３の酸化腐食を有効に防止できる。また、保持部材３の内側には透光性部材３ａがロウ材を介して接合されているが、この透光性部材３ａはサファイア等から成る。また、透光性部材３ａの表面で光軸を中心とした略円形の光透過部には、透過する光信号の波長に合わせて厚さや屈折率が適宜選択された反射防止膜が施されている。
【００３０】
枠体２の側部には貫通孔または切欠きから成る入出力端子の取付部が形成されており、光半導体素子５に駆動用の高周波信号を入出力させる入出力端子が取り付けられている。その入出力端子は、枠体２の内外を導通するメタライズ層から成る線路導体を有し、その線路導体の枠体２外側の部位に外部リード端子が接続されている。
【００３１】
そして、基体１の載置部１ａに回路基板等を搭載した基台８を介して光半導体素子５を接着固定するとともに、光半導体素子５の各電極をボンディングワイヤを介して入出力端子の線路導体に接続することにより外部リード端子に電気的に接続し、次に枠体２の上面に蓋体４を取着し、基体１と枠体２と蓋体４とから成る容器内部に光半導体素子５を収容し、最後に保持部材３に、光ファイバ６の端部に取着されたステンレススチールから成るフランジ７をＹＡＧレーザ光の照射によるレーザ溶接によって接合し、光ファイバ６を保持部材３に固定することによって、製品としての光半導体装置になる。
【００３２】
この光半導体装置は、外部電気回路から供給される駆動信号によって光半導体素子５に光を励起させ、励起された光を光ファイバ６を介して外部に伝達することによって高速光通信等に使用される。
【００３３】
なお、このような光半導体パッケージは、基体１や枠体２の表面に予めＡｕメッキが施されており、基体１と枠体２の酸化腐食を有効に防止するとともに、光半導体素子５を載置部１ａに強固に接合することができる。
【００３４】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、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ら差し支えない。
【００３５】
【発明の効果】
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、基体の上側主面の外周部に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、貫通孔に嵌着された筒状の保持部材と、保持部材の枠体側の一端に一主面の外周部がろう付けされて保持された板状の透光性部材とを具備し、貫通孔が形成された側部の内面に枠体の上面から貫通孔の上端にかけて切欠き部が形成されており、切欠き部は枠体の上面側の幅が貫通孔の上端側の幅よりも大きくなるように段差が設けられていることにより、保持部材の透光性部材の取付部にロウ材が流れ込んでくるのを有効に防止できる。即ち、枠体の上面にシールリングをロウ接合した際に保持部材の透光性部材の取付部に流れ込んでこようとするロウ材を、ロウ材の濡れる面積を大きくしかつ段差を有する切欠き部によって、保持部材の透光性部材の取付部に達する前に流れを止めることができる。その結果、透光性部材をシールリング接合後に接合した際に、透光性部材に傾きが生じて光軸がずれるのを有効に防止できる。
【００３６】
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光半導体装置を提供できる。
【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枠体のＡ部を枠体内側からみた拡大図、（ｂ）は枠体のＡ部の拡大平面図、（ｃ）は実施の形態の他の例を示す枠体のＡ部の拡大平面図である。
【図３】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。
【符号の説明】
１：基体
１ａ：載置部
２：枠体
２ａ：貫通孔
２ｂ：切欠き部
３：保持部材
３ａ：透光性部材
４：蓋体
５：光半導体素子
【図１】
0003825337.tif 000002
【図２】
0003825337.tif 000003
【図３】
0003825337.tif 000004