JP2004031815A - 蓋体およびこれを用いた光デバイス収納用パッケージ - Google Patents
蓋体およびこれを用いた光デバイス収納用パッケージ Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004031815A JP2004031815A JP2002188456A JP2002188456A JP2004031815A JP 2004031815 A JP2004031815 A JP 2004031815A JP 2002188456 A JP2002188456 A JP 2002188456A JP 2002188456 A JP2002188456 A JP 2002188456A JP 2004031815 A JP2004031815 A JP 2004031815A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- window
- region
- metal frame
- optical device
- opening
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10W72/00—Interconnections or connectors in packages
- H10W72/851—Dispositions of multiple connectors or interconnections
- H10W72/874—On different surfaces
- H10W72/884—Die-attach connectors and bond wires
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10W90/00—Package configurations
- H10W90/701—Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts
- H10W90/731—Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts of die-attach connectors
- H10W90/734—Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts of die-attach connectors between a chip and a stacked insulating package substrate, interposer or RDL
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10W90/00—Package configurations
- H10W90/701—Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts
- H10W90/751—Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts of bond wires
- H10W90/754—Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts of bond wires between a chip and a stacked insulating package substrate, interposer or RDL
Landscapes
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
- Light Receiving Elements (AREA)
Abstract
【課題】半導体素子収納用パッケージにおいて、熱応力あるいは外部からの機械的衝撃による接合破壊を有効に防止できない。
【解決手段】光を透過させるための開口部を有する金属枠体３ａと、開口部内に設置される第１の領域Ｘおよびこの第１の領域Ｘの金属枠体３ａの上面側または下面側に設置される第２の領域Ｙから成る透光性の窓体３ｂとで構成された略平板状の蓋体３であって、窓体３ｂは、第２の領域Ｙの周囲が開口部から外周側に張り出しているとともに、軟化点が３００℃を超えるガラス材で形成されており、かつ２０〜３００℃における金属枠体３ａの熱膨張係数の差を０．４〜１．０×１０−６／℃としてあり、金属枠体３ａと窓体３ｂの第１の領域とは、両者を軟化点を超えて加熱した後冷却して収縮させた焼嵌により直接接合されていることを特徴とする。
【選択図】 図１
【解決手段】光を透過させるための開口部を有する金属枠体３ａと、開口部内に設置される第１の領域Ｘおよびこの第１の領域Ｘの金属枠体３ａの上面側または下面側に設置される第２の領域Ｙから成る透光性の窓体３ｂとで構成された略平板状の蓋体３であって、窓体３ｂは、第２の領域Ｙの周囲が開口部から外周側に張り出しているとともに、軟化点が３００℃を超えるガラス材で形成されており、かつ２０〜３００℃における金属枠体３ａの熱膨張係数の差を０．４〜１．０×１０−６／℃としてあり、金属枠体３ａと窓体３ｂの第１の領域とは、両者を軟化点を超えて加熱した後冷却して収縮させた焼嵌により直接接合されていることを特徴とする。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属枠体および透光性の窓体から成る蓋体、およびこれを用いた外部からの機械的衝撃あるいは水分の浸入から光デバイスを保護するための光デバイス収納用パッケージに関し、特にＣＣＤ・ＣＭＯＳ等の撮像素子、光スイッチ・ミラーデバイス等のＭＥＭＳ、ＣＤ・ＤＶＤ用のＬＤ・ＰＤ等のレーザ部品の蓋体およびこれを用いた光デバイス収納用パッケージに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、移動体通信機器は軽薄短小化が急激に進展し、これに伴って搭載される光デバイスを気密に封止する光デバイス収納用パッケージも軽薄短小化が進んでいる。
【０００３】
このような光デバイス収納用パッケージは、一般に酸化アルミニウム質焼結体や窒化アルミニウム質焼結体・ムライト質焼結体・窒化珪素質焼結体等の電気絶縁材料から成り、光デバイスを搭載するための凹部を有する絶縁基体と、絶縁基体の上面に半田やろう材等により接合され、光を透過するための開口部を有する枠体および開口部内に設置された透光性の窓体から成る略平板状の蓋体とから構成されている。なお、枠体の材料としては、光デバイス収納用パッケージの軽薄短小化に併せ、薄型加工が可能な鉄−ニッケル−コバルト合金等の金属が用いられており、窓体としてはホウ珪酸ガラスが用いられ、低融点ガラスあるいは半田等の接合材により接合されている。
【０００４】
しかしながら、このような光デバイス収納用パッケージでは、熱膨張係数の異なる枠体と窓体とを、弾性率が高く歪み等の応力を緩和しにくい低融点ガラスあるいは半田等の接合材により接合しているために、光デバイスが作動する際に発生する熱によって枠体と窓体との間に大きな応力が発生するとともにこの応力が接合材に作用して接合材と被着体との界面剥離が発生し、その結果、容器の気密封止が破れ、内部に収容する光デバイスを長期間にわたり正常、かつ安定に作動させることができないという欠点を有していた。
【０００５】
他方、枠体と窓体との接合を、弾性率の低い樹脂接着剤により行なう方法が提案されている。この提案によれば、例えば熱硬化性のエポキシ系樹脂をスクリーン印刷法やディスペンサ法を用いて枠体と窓体との接合部分に塗布し、枠体と窓体との接合部分を重ね合わせ加圧・加熱して枠体と窓体とを接合することにより、光デバイスが作動する際に発生する熱によって熱膨張係数の異なる枠体と窓体との間に大きな応力が発生したとしても、弾性率の低い樹脂接着剤が応力を緩和して接合材と被着体との界面に剥離が生じることを有効に防止できるというものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような樹脂接着剤による接合では樹脂の３次元網目構造の隙間からの水分の浸入が避けられず、容器の気密信頼性が低下してしまうという問題点を有していた。
【０００７】
本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑み案出されたものであり、その目的は、熱応力あるいは外部からの機械的衝撃による接合破壊を有効に防止でき、かつ気密信頼性の高い封止を可能とする蓋体およびこれを用いた光デバイス収納用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】
本発明の蓋体は、光を透過させるための開口部を有する金属枠体と、開口部内に設置される第１の領域およびこの第１の領域の上面側または下面側の前記開口部外に設置される第２の領域から成る透光性の窓体とで構成された略平板状の蓋体であって、窓体は、第２の領域の周囲が開口部より外周側に張り出しているとともに、軟化点が３００℃を超えるガラス材で形成されており、かつ２０〜３００℃における金属枠体との熱膨張係数の差を０．４〜１．０×１０−６／℃としてあり、金属枠体と窓体の第１の領域とは、両者を軟化点を超えて加熱した後冷却して収縮させた焼嵌により直接接合されていることを特徴とするものである。
【０００９】
また、本発明の蓋体は、上記構成において、第２の領域の厚みが０．１〜０．８ｍｍであり、開口部の外周側への張り出し幅が０．２〜１．０ｍｍであることを特徴とするものである。
【００１０】
本発明の光デバイス収納用パッケージは、上面に光デバイスを搭載するための凹部およびこの凹部を取り囲む鉄系合金から成るシールリングを有する絶縁基体と、上記構成の蓋体とから成り、シールリングに蓋体を接合することによって凹部に光デバイスを気密に封止することを特徴とするものである。
【００１１】
本発明の蓋体によれば、金属枠体と窓体の第１の領域とが両者を軟化点を超えて加熱した後冷却して収縮させた焼嵌により直接接合されていることから、金属枠体と窓体とを接合した後に、窓体は金属枠体から常に圧縮方向の力が加えられることから両者の接合が非常に強固なものとなり、その結果、熱応力あるいは外部からの機械的衝撃に対して枠体と窓体との接合破壊が起こり難く、気密信頼性の良好な封止を可能とする蓋体とすることができる。また、窓体は第２の領域の周囲が開口部より外周側に張り出していることから、この張り出し部をパッケージの内部側あるいは外部側に設けることにより、容器の気密封止の際の加熱によって生じる容器内部の気圧増加による容器内部から外部にかけての圧力や、あるいはこの容器を用いた光デバイスがその使用環境において外部から容器内部にかけての圧力を受けた場合においても、窓体の第２の領域の張り出し部が金属枠体に引っ掛かることとなり、金属枠体と窓体との接合をより強固なものとすることができる。
【００１２】
また、窓体の第２の領域の厚みを０．１〜０．８ｍｍ、開口部の外周側への張り出し幅を０．２〜１．０ｍｍとしたことから、蓋体の厚みを極端に厚くすることなく、金属枠体と窓体との接合強度を増加させることができる。
【００１３】
本発明の光デバイス収納用パッケージによれば、上面に光デバイスを搭載するための凹部およびこの凹部を取り囲む鉄系合金から成るシールリングを有する絶縁基体と、上記の蓋体とから成りることから、金属枠体の窓体との接合が強度で気密信頼性に優れた光デバイス収納用パッケージとすることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の蓋体およびこれを用いた光デバイス収納用パッケージを添付の図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明の蓋体の実施の形態の一例を示す断面図であり、３ａは金属枠体、３ｂは窓体であり、これらで本発明の蓋体３が構成される。なお、蓋体３は光を透過させるための開口部を有する金属枠体３ａと、開口部内に設置される第１の領域Ｘおよびこの第１の領域Ｘの金属枠体３ａの開口部外の上面側または下面側に設置される第２の領域Ｙから成る透光性の窓体３ｂで構成されており、その形状は略平板状である。なお、図１には、第２の領域Ｙを第１の領域の上面側に設置した例を示している。
【００１５】
金属枠体３ａは、その外形寸法が３〜５０ｍｍ、開口部の寸法が１〜３０ｍｍ、厚みが０．２〜５ｍｍであり、その開口部に透光性の窓体３ｂが設置され、これを用いて光デバイス装置を製作した場合、光デバイスを容器内部に気密に封止する作用を成すとともに外部からの衝撃により光デバイスが破壊されることを防止する機能を有する。
【００１６】
このような金属枠体３ａは、鉄・アルミニウム・銅・タングステン・鉄−ニッケル合金・鉄−コバルト合金・鉄−ニッケル−コバルト合金等の金属材料により形成されている。なお、金属枠体３ａは、例えば鉄−ニッケル合金から成る場合であれば、鉄−ニッケル合金のインゴット（塊）を圧延し板状にしたものを、所定の突起形状に対応して製作したプレス金型により圧縮プレス成形するとともに、従来周知の打抜き加工法により所定の寸法に形成される。または、ケミカルエッチングにより形成および所定の外形寸法および開口部寸法への成形も可能である。
【００１７】
また、金属枠体３ａの開口部には、透光性の窓体３ｂが設置されている。窓体３ｂは、光デバイスが受発光する光を損失が少なく効率良く透過する機能を有し、ホウ珪酸ガラス等の光学ガラスにより形成されている。このような窓体３ｂは、窓体３ｂと成る母材を、一般に用いられる切断・研磨方法を用いて、所定の形状にすることにより製作される。
【００１８】
そして、本発明の蓋体３においては、窓体３ｂが金属枠体３ａの開口部内に設置される第１の領域Ｘおよびこの第１の領域Ｘの上面側または下面側の開口部外に設置される第２の領域Ｙから成り、窓体３ｂは第２の領域Ｙの周囲が開口部から外周側に張り出しているとともに、軟化点が３００℃を超えるガラス材で形成されており、かつ２０〜３００℃における金属枠体３ａとの熱膨張係数の差を０．４〜１．０×１０−６／℃としてあり、金属枠体３ａと窓体３ｂの第１の領域Ｘとは、両者を軟化点を超えて加熱した後冷却して収縮させた焼嵌により直接接合されている。また、本発明の蓋体３においては、このことが重要である。
【００１９】
本発明の蓋体３によれば、金属枠体３ａと窓体３ｂの第１の領域Ｘとが両者を軟化点を超えて加熱した後冷却して収縮させた焼嵌により直接接合されていることから、金属枠体３ａと窓体３ｂとを接合した後に、窓体３ｂは金属枠体３ａから常に圧縮方向の力が加えられることから両者の接合が非常に強固なものとなり、その結果、熱応力あるいは外部からの機械的衝撃に対して金属枠体３ａと窓体３ｂとの接合破壊が起こり難く、これを用いて光デバイスを製作した場合、気密信頼性の良好な封止を可能とする蓋体３とすることができる。
【００２０】
また、第２の領域Ｙの周囲が開口部から外周側に張り出していることから、この張り出し部を容器の内部側あるいは外部側に設けることにより、容器の気密封止の際の加熱によって生じる容器内部の気圧増加による容器内部から外部にかけての圧力や、あるいはこの容器を用いた光デバイスがその使用環境において外部から容器内部にかけての圧力を受けた場合においても、第２の領域Ｙの張り出し部が金属枠体３ａに引っ掛かることとなり、金属枠体３ａと窓体３ｂとの接合をより強固なものとすることができる。
【００２１】
なお、窓体３ｂの軟化点が３００℃以下の場合、光デバイスの動作環境において窓体３ｂが軟化し、窓体３ｂの脱落あるいは変形による光学特性劣化が起こりやすくなる傾向がある。従って、窓体３ｂの軟化点は３００℃以上とすることが好ましい。
【００２２】
また、金属枠体３ａと窓体３ｂの２０〜３００℃範囲での熱膨張係数の差が０．４×１０−６／℃未満の場合、金属枠体３ａと窓体３ｂとの熱膨張係数の差が小さく金属枠体３ａからの圧縮方向の力が弱くなり金属枠体３ａと窓体３ｂとの接合強度が低下し、窓体３ａが脱落しやすくなる傾向がある。さらに、金属枠体３ａと窓体３ｂの２０〜３００℃範囲での熱膨張係数の差が１．０×１０−６／℃を超える場合、金属枠体３ａと窓体３ｂとの熱膨張係数の差が大きく、金属枠体３ａからの圧縮方向の力が過剰に強くなり窓体３ｂが金属枠体３ａの圧縮応力に耐えきれず破壊しやすくなる傾向がある。従って、金属枠体３ａと窓体３ｂの２０〜３００℃範囲での熱膨張係数の差は０．４〜１．０×１０−６／℃の範囲とすることが重要である。
【００２３】
さらに、窓体３ｂの第２の領域Ｙは、厚みを０．１〜０．８ｍｍ、開口部の外側への張り出し幅を０．２〜１．０ｍｍとすることが好ましく、この範囲とすることにより蓋体３の厚みを極端に厚くすることなく、金属枠体３ａと窓体３ｂとの接合強度を増加させることができる。
【００２４】
なお、開口部から外周側への張り出し幅が０．２ｍｍ未満の場合、窓体３ｂの金属枠体３ａへの張り出し幅が小さいものとなり、金属枠体３ａと窓体３ｂとの接合強度の増加が得られなくなる傾向があり、１．０ｍｍを超える場合、窓体３ｂと金属枠体３ａとの熱膨張差による金属枠体３ａの平面方向におけるずり応力が大きくなり窓体３ｂに界面剥がれが発生し、これが温度サイクル試験等の熱衝撃により成長し気密封止が保たれなくなる傾向がある。
【００２５】
また、第２の領域の厚みが０．１ｍｍ未満の場合、窓体３ｂが金属枠体３ａに張り出し部分の強度が低下し破壊し易くなり、金属枠体３ａと窓体３ｂとの接合強度の増加が得られなくなる傾向があり、１．０ｍｍを超える場合、窓体３ｂと金属枠体３ａとの熱膨張差による金属枠体３ａの平面方向におけるずり応力が大きくなり窓体３ｂに界面剥がれが発生し、これが温度サイクル試験等の熱衝撃により成長し気密が保たれなくなる傾向がある。従って、窓体３ｂの第２の領域Ｙは、厚みが０．１〜０．８ｍｍ、開口部の外周側への張り出し幅が０．２〜１．０ｍｍであることが好ましい。
【００２６】
なお、このような焼嵌は、表面を温度が６００〜８００℃程度の加熱により酸化させた金属枠体３ａに、金属枠体３ａの開口寸法に対して第１領域Ｘの外周寸法が２〜１０％小さく、第１領域Ｘと第２領域Ｙとの合計厚みが金属枠体３ａに対して１０〜３０％厚い寸法に加工した窓体３ｂを設置し、両者の軟化点を超える温度、例えば７００〜１０００℃の温度に加熱して窓体３を一旦軟化させ、金属枠体３ａの開口部に窓体３ｂの第１の領域を配置した後、冷却固化することにより接合される。この際、金属枠体３ａと窓体３ｂとは、位置合わせ治具を用いて所定の位置に互いを位置決めし、接合することが好ましい。また、加熱雰囲気は金属枠体３ａの過剰な酸化を防止するため、還元雰囲気が好ましく、リフロー炉等の連続炉で処理することが好ましい。
【００２７】
また、金属枠体３ａと窓体３ｂを接合して蓋体３を製作した後、窓体３ｂの表面を鏡面研磨し、窓体３ｂの材料本来の屈折率が得られるように加工を行なってもよい。
【００２８】
かくして本発明の蓋体によれば、熱応力あるいは外部からの機械的衝撃による接合破壊を有効に防止でき、かつこれを光デバイスに用いた場合に気密信頼性の高い封止を可能とする蓋体とすることができる。
【００２９】
次に、本発明の蓋体３を用いた光デバイス収納用パッケージをを図２に基づいて詳細に説明する。
【００３０】
図２は本発明の光デバイス収納用パッケージの実施の形態の一例を示す断面図であり、１は絶縁基体、２はシールリング、３は蓋体であり、主にこれらで本発明の光デバイス収納用パッケージが構成される。
【００３１】
絶縁基体１は、その凹部１ａ底面の略中央部に光デバイス７を搭載するための搭載部が設けてあり、この搭載部には光デバイス７がガラス・樹脂・ろう材等から成る接着剤を介して接着固定される。
【００３２】
このような絶縁基体１は、酸化アルミニウム質焼結体やムライト質焼結体・窒化アルミニウム質焼結体・窒化珪素質焼結体・炭化珪素質焼結体等の電気絶縁材料から成り、例えば、酸化アルミニウム質焼結体から成る場合であれば、酸化アルミニウム・酸化珪素・酸化マグネシウム・酸化カルシウム等の原料粉末に適当な有機バインダ・溶剤・可塑剤・分散剤を添加混合して泥漿物を作り、この泥漿物を従来周知のドクターブレード法やカレンダーロール法等のシート成形法を採用しシート状にしてセラミックグリーンシート（セラミック生シート）を得、しかる後、それらセラミックグリーンシートに適当な打抜き加工を施すとともにこれを複数枚積層し、約１６００℃の高温で焼成することによって製作される。
【００３３】
また、絶縁基体１には、搭載部周辺から下面にかけて複数の配線導体層６が被着形成されており、この配線導体層６の搭載部の周辺部には光デバイス７の各電極がボンディングワイヤ８を介して電気的に接続され、また、絶縁基体１の下面に導出された部位には外部電気回路（図示せず）が半田等の接続部材を介して電気的に接続される。
【００３４】
配線導体層６は、光デバイス７の各電極を外部電気回路に電気的に接続する際の導電路として作用し、例えばタングステン・モリブデン・マンガン等の高融点金属粉末に適当な有機溶剤・溶媒・可塑剤等を添加混合して得た金属ペーストを従来周知のスクリーン印刷法等の厚膜手法を採用して絶縁基体１となるセラミックグリーンシートにあらかじめ印刷塗布しておき、これをセラミックグリーンシートと同時に焼成することによって絶縁基体１の搭載部周辺から下面にかけて所定パターンに被着形成される。
【００３５】
なお、配線導体層６はその表面にニッケル・金等の良導電性で耐蝕性およびろう材との濡れ性が良好な金属をめっき法により１〜２０μｍの厚みに被着させておくと、配線導体層６の酸化腐蝕を有効に防止することができるとともに配線導体層６とボンディングワイヤ８との接続および配線導体層６と外部電気回路の配線導体との半田付けを強固となすことができる。従って、配線導体層６の酸化腐蝕を防止し、配線導体層６とボンディングワイヤ８との接続および配線導体層６と外部電気回路の配線導体との半田付けを強固となすためには、配線導体層６の表面にニッケル・金等をめっき法により１〜２０μｍの厚みに被着させておくことが好ましい。
【００３６】
また、絶縁基体１の上面には、鉄系合金から成るシールリング２が、銀ろう等のろう材を介して接合されている。シールリング２は、蓋体３を絶縁基体１に接合する機能を有し、鉄・アルミニウム・銅・タングステン・鉄−ニッケル合金・鉄−コバルト合金・鉄−ニッケル−コバルト合金等の金属材料により形成されている。このようなシールリング２は、例えば鉄−ニッケル合金から成る場合であれば、鉄−ニッケル合金のインゴット（塊）を圧延し板状にしたものを、所定の突起形状に対応して製作したプレス金型により圧縮プレス成形するとともに、従来周知の打抜き加工法により所定の寸法に形成される。または、ケミカルエッチングにより形成および所定の外寸への成形も可能である。
【００３７】
また、シールリング２の上面には、金属枠体３ａと窓体３ｂとから成る本発明の蓋体３が、シーム溶接法や銀ろう等のろう材を用いて接合されることにより、本発明の光デバイス収容用パッケージとなる。
【００３８】
本発明の光デバイス収容用パッケージによれば、上面に光デバイスを搭載するための凹部およびこの凹部を取り囲む鉄系合金から成るシールリングを有する絶縁基体と、上記の蓋体とから成りることから、金属枠体の窓体との接合が強度で気密信頼性に優れた光デバイス収納用パッケージとすることができる。
【００３９】
かくして、本発明の光デバイス収納用パッケージによれば、絶縁基体１の凹部１ａ底面に光デバイス７をガラス・樹脂・ろう材等の接着剤を介して接着固定するとともに光デバイス７の各電極を配線導体層６にボンディングワイヤ８を介して電気的に接続し、しかる後、絶縁基体１の上面に凹部１ａを覆うように蓋体３を被せ、シールリング２と蓋体３とをシーム溶接法により接合させ、絶縁基体１と蓋体３とから成る容器の内部に光デバイス７を気密に封止することによって最終製品としての光デバイスと成る。
以上により、本発明の蓋体およびこれを用いた半導体素子収納用パッケージが得られる。
【００４０】
【実施例】
（実施例１）
金属枠体に２０〜３００℃の温度範囲での熱膨張係数が４．８×１０−６／℃のＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金を用い、窓体に熱膨張係数が３．６×１０−６〜４．８×１０−６／℃の範囲のホウ珪酸ガラスを用いて蓋体の試料を製作して評価した。
試料は、まず表面を６００℃の温度で酸化させた金属枠体に、金属枠体の開口寸法に対して外周寸法が５％小さく、厚みが１０％厚い寸法に加工した窓体を用い、両者を８００℃の温度に加熱して窓体を一旦軟化させるとともに膨張させ、金属枠体の開口部に窓体を挿入し、しかる後、冷却固化することにより製作した。試料は、焼嵌め後の目視検査およびＨｅリークテストを行ない評価した。結果を、表１に示す。
【００４１】
【表１】
【００４２】
表１から、金属枠体の熱膨張係数と蓋体の熱膨張係数との差が１．１×１０−６／℃（試料Ｎｏ．１）では、窓体が割れてしまった。また、Ｈｅリークテストにおいても、Ｈｅのリークが確認された。さらに、金属枠体の熱膨張係数と窓体の熱膨張係数との差が０．３×１０−６／℃（試料Ｎｏ．５）では、窓体が金属枠体から外れるとともに、Ｈｅリークテストにおいても、Ｈｅのリークが確認された。
【００４３】
これに対して、本発明の請求範囲内の金属枠体の熱膨張係数と窓体の熱膨張係数との差が０．４〜１．２×１０−６／℃（試料Ｎｏ．２〜４）では、外観上問題は見られず、またＨｅリークテストでも１×１０−８Ｐａ・ｍｍ３／ｓ以下と良好な結果が得られた。従って、金属枠体と窓体の２０〜３００℃範囲での熱膨張係数の差は０．４〜１．０×１０−６／℃の範囲とすることが好ましいことがわかった。
【００４４】
（実施例２）
次に、金属枠体３ａにＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金を用い、窓体にホウ珪酸ガラスを用いて、窓体が金属枠体に図１の断面図のように覆い被さるように固着し、金属枠体上に張り出す幅が０．１〜１．１ｍｍ、厚みが０．０５〜１．０ｍｍとなるように、蓋体の試料を製作して評価した。なお、実施例２では、窓体の熱膨張係数が４．２×１０−６／℃、金属枠体と窓体との熱膨張係数差が０．６×１０−６／℃の試料を用いた。
試料は、まず表面を６００℃の温度で酸化させた枠体に、枠体の開口寸法に対して外周寸法が５％小さく、厚みが１０％厚い寸法に加工した窓体を用い、両者を８００℃の温度に加熱して窓体を一旦軟化させるとともに膨張させ、枠体の開口部に窓体を挿入し、冷却固化し、しかる後、研磨により枠体に第２の領域の厚みを変えることにより製作した。試料は、焼嵌め後と熱衝撃試験後の目視検査およびせん断強度試験を行ない評価した。結果を、表２に示す。
【００４５】
【表２】
【００４６】
表２から、窓体の第２領域の張り出し幅が０．１ｍｍ（試料Ｎｏ．６〜８）では、せん断強度が２５Ｎ程度で強度のアップに繋がらなかった。また、第２領域の張り出し幅が１．１ｍｍ（試料Ｎｏ．２４〜２８）では、窓体との界面剥がれの発生がみられた。さらに、窓体の第２領域の張り出し幅が０．２ｍｍ、０．５ｍｍ、１．０ｍｍの試料（試料Ｎｏ．９〜２３）では、第２領域の厚みが０．０５ｍｍ（試料Ｎｏ．９，１４，１９）では、せん断強度が２５Ｎ程度で強度のアップに繋がらなかった。また、第２領域の厚みが０．９ｍｍ（試料Ｎｏ．１３，１８，２３）では、窓体との界面剥がれの発生がみられた。
【００４７】
これに対して、本発明の請求範囲内の枠体に覆い被さる幅が０．２〜１．０ｍｍ、厚みが０．１〜０．８ｍでは、外観上問題は見られず、またＨｅリークテストでも１×１０−８Ｐａ・ｍｍ３／ｓ以下と良好な結果が得られ、せん断強度試験においても２０％以上の強度向上が得られた。従って、窓体の第２の領域は、厚みが０．１〜０．８ｍｍ、開口部の金属枠体の端部側への張り出し幅が０．２〜１．０ｍｍであることが好ましいことがわかった。
【００４８】
【発明の効果】
本発明の蓋体によれば、金属枠体と窓体の第１の領域とが両者を軟化点を超えて加熱した後冷却して収縮させた焼嵌により直接接合されていることから、金属枠体と窓体とを接合した後に、窓体は金属枠体から常に圧縮方向の力が加えられることから両者の接合が非常に強固なものとなり、その結果、熱応力あるいは外部からの機械的衝撃に対して枠体と窓体との接合破壊が起こり難く、気密信頼性の良好な封止を可能とする蓋体とすることができる。また、窓体の第２の領域の周囲が開口部から外周側に張り出していることから、この張り出し部をパッケージの内部側あるいは外部側に設けることにより、容器の気密封止の際の加熱によって生じる容器内部の気圧増加による容器内部から外部にかけての圧力や、あるいはこの容器を用いた光デバイスがその使用環境において外部から容器内部にかけての圧力を受けた場合においても、窓体の第２の領域の張り出し部が金属枠体に引っ掛かることとなり、金属枠体と窓体との接合をより強固なものとすることができる。
【００４９】
また、窓体の第２の領域の厚みを０．１〜０．８ｍｍ、開口部から外周側への張り出し幅を０．２〜１．０ｍｍとしたことから、蓋体の厚みを極端に厚くすることなく、金属枠体と窓体との接合強度を増加させることができる。
【００５０】
本発明の光デバイス収納用パッケージによれば、上面に光デバイスを搭載するための凹部およびこの凹部を取り囲む鉄系合金から成るシールリングを有する絶縁基体と、上記の蓋体とから成りることから、金属枠体の窓体との接合が強度で気密信頼性に優れた光デバイス収納用パッケージとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の蓋体の実施の形態の一例を示す断面図である。
【図２】本発明の光デバイス収納用パッケージの実施の形態の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
１・・・・・・絶縁基体
１ａ・・・・・・凹部
２・・・・・・シールリング
３・・・・・・蓋体
３ａ・・・・・金属枠体
３ｂ・・・・・窓体
６・・・・・・配線導体層
７・・・・・・光デバイス
Ｘ・・・・・・窓体の第１の領域
Ｙ・・・・・・窓体の第２の領域
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属枠体および透光性の窓体から成る蓋体、およびこれを用いた外部からの機械的衝撃あるいは水分の浸入から光デバイスを保護するための光デバイス収納用パッケージに関し、特にＣＣＤ・ＣＭＯＳ等の撮像素子、光スイッチ・ミラーデバイス等のＭＥＭＳ、ＣＤ・ＤＶＤ用のＬＤ・ＰＤ等のレーザ部品の蓋体およびこれを用いた光デバイス収納用パッケージに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、移動体通信機器は軽薄短小化が急激に進展し、これに伴って搭載される光デバイスを気密に封止する光デバイス収納用パッケージも軽薄短小化が進んでいる。
【０００３】
このような光デバイス収納用パッケージは、一般に酸化アルミニウム質焼結体や窒化アルミニウム質焼結体・ムライト質焼結体・窒化珪素質焼結体等の電気絶縁材料から成り、光デバイスを搭載するための凹部を有する絶縁基体と、絶縁基体の上面に半田やろう材等により接合され、光を透過するための開口部を有する枠体および開口部内に設置された透光性の窓体から成る略平板状の蓋体とから構成されている。なお、枠体の材料としては、光デバイス収納用パッケージの軽薄短小化に併せ、薄型加工が可能な鉄−ニッケル−コバルト合金等の金属が用いられており、窓体としてはホウ珪酸ガラスが用いられ、低融点ガラスあるいは半田等の接合材により接合されている。
【０００４】
しかしながら、このような光デバイス収納用パッケージでは、熱膨張係数の異なる枠体と窓体とを、弾性率が高く歪み等の応力を緩和しにくい低融点ガラスあるいは半田等の接合材により接合しているために、光デバイスが作動する際に発生する熱によって枠体と窓体との間に大きな応力が発生するとともにこの応力が接合材に作用して接合材と被着体との界面剥離が発生し、その結果、容器の気密封止が破れ、内部に収容する光デバイスを長期間にわたり正常、かつ安定に作動させることができないという欠点を有していた。
【０００５】
他方、枠体と窓体との接合を、弾性率の低い樹脂接着剤により行なう方法が提案されている。この提案によれば、例えば熱硬化性のエポキシ系樹脂をスクリーン印刷法やディスペンサ法を用いて枠体と窓体との接合部分に塗布し、枠体と窓体との接合部分を重ね合わせ加圧・加熱して枠体と窓体とを接合することにより、光デバイスが作動する際に発生する熱によって熱膨張係数の異なる枠体と窓体との間に大きな応力が発生したとしても、弾性率の低い樹脂接着剤が応力を緩和して接合材と被着体との界面に剥離が生じることを有効に防止できるというものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような樹脂接着剤による接合では樹脂の３次元網目構造の隙間からの水分の浸入が避けられず、容器の気密信頼性が低下してしまうという問題点を有していた。
【０００７】
本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑み案出されたものであり、その目的は、熱応力あるいは外部からの機械的衝撃による接合破壊を有効に防止でき、かつ気密信頼性の高い封止を可能とする蓋体およびこれを用いた光デバイス収納用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】
本発明の蓋体は、光を透過させるための開口部を有する金属枠体と、開口部内に設置される第１の領域およびこの第１の領域の上面側または下面側の前記開口部外に設置される第２の領域から成る透光性の窓体とで構成された略平板状の蓋体であって、窓体は、第２の領域の周囲が開口部より外周側に張り出しているとともに、軟化点が３００℃を超えるガラス材で形成されており、かつ２０〜３００℃における金属枠体との熱膨張係数の差を０．４〜１．０×１０−６／℃としてあり、金属枠体と窓体の第１の領域とは、両者を軟化点を超えて加熱した後冷却して収縮させた焼嵌により直接接合されていることを特徴とするものである。
【０００９】
また、本発明の蓋体は、上記構成において、第２の領域の厚みが０．１〜０．８ｍｍであり、開口部の外周側への張り出し幅が０．２〜１．０ｍｍであることを特徴とするものである。
【００１０】
本発明の光デバイス収納用パッケージは、上面に光デバイスを搭載するための凹部およびこの凹部を取り囲む鉄系合金から成るシールリングを有する絶縁基体と、上記構成の蓋体とから成り、シールリングに蓋体を接合することによって凹部に光デバイスを気密に封止することを特徴とするものである。
【００１１】
本発明の蓋体によれば、金属枠体と窓体の第１の領域とが両者を軟化点を超えて加熱した後冷却して収縮させた焼嵌により直接接合されていることから、金属枠体と窓体とを接合した後に、窓体は金属枠体から常に圧縮方向の力が加えられることから両者の接合が非常に強固なものとなり、その結果、熱応力あるいは外部からの機械的衝撃に対して枠体と窓体との接合破壊が起こり難く、気密信頼性の良好な封止を可能とする蓋体とすることができる。また、窓体は第２の領域の周囲が開口部より外周側に張り出していることから、この張り出し部をパッケージの内部側あるいは外部側に設けることにより、容器の気密封止の際の加熱によって生じる容器内部の気圧増加による容器内部から外部にかけての圧力や、あるいはこの容器を用いた光デバイスがその使用環境において外部から容器内部にかけての圧力を受けた場合においても、窓体の第２の領域の張り出し部が金属枠体に引っ掛かることとなり、金属枠体と窓体との接合をより強固なものとすることができる。
【００１２】
また、窓体の第２の領域の厚みを０．１〜０．８ｍｍ、開口部の外周側への張り出し幅を０．２〜１．０ｍｍとしたことから、蓋体の厚みを極端に厚くすることなく、金属枠体と窓体との接合強度を増加させることができる。
【００１３】
本発明の光デバイス収納用パッケージによれば、上面に光デバイスを搭載するための凹部およびこの凹部を取り囲む鉄系合金から成るシールリングを有する絶縁基体と、上記の蓋体とから成りることから、金属枠体の窓体との接合が強度で気密信頼性に優れた光デバイス収納用パッケージとすることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の蓋体およびこれを用いた光デバイス収納用パッケージを添付の図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明の蓋体の実施の形態の一例を示す断面図であり、３ａは金属枠体、３ｂは窓体であり、これらで本発明の蓋体３が構成される。なお、蓋体３は光を透過させるための開口部を有する金属枠体３ａと、開口部内に設置される第１の領域Ｘおよびこの第１の領域Ｘの金属枠体３ａの開口部外の上面側または下面側に設置される第２の領域Ｙから成る透光性の窓体３ｂで構成されており、その形状は略平板状である。なお、図１には、第２の領域Ｙを第１の領域の上面側に設置した例を示している。
【００１５】
金属枠体３ａは、その外形寸法が３〜５０ｍｍ、開口部の寸法が１〜３０ｍｍ、厚みが０．２〜５ｍｍであり、その開口部に透光性の窓体３ｂが設置され、これを用いて光デバイス装置を製作した場合、光デバイスを容器内部に気密に封止する作用を成すとともに外部からの衝撃により光デバイスが破壊されることを防止する機能を有する。
【００１６】
このような金属枠体３ａは、鉄・アルミニウム・銅・タングステン・鉄−ニッケル合金・鉄−コバルト合金・鉄−ニッケル−コバルト合金等の金属材料により形成されている。なお、金属枠体３ａは、例えば鉄−ニッケル合金から成る場合であれば、鉄−ニッケル合金のインゴット（塊）を圧延し板状にしたものを、所定の突起形状に対応して製作したプレス金型により圧縮プレス成形するとともに、従来周知の打抜き加工法により所定の寸法に形成される。または、ケミカルエッチングにより形成および所定の外形寸法および開口部寸法への成形も可能である。
【００１７】
また、金属枠体３ａの開口部には、透光性の窓体３ｂが設置されている。窓体３ｂは、光デバイスが受発光する光を損失が少なく効率良く透過する機能を有し、ホウ珪酸ガラス等の光学ガラスにより形成されている。このような窓体３ｂは、窓体３ｂと成る母材を、一般に用いられる切断・研磨方法を用いて、所定の形状にすることにより製作される。
【００１８】
そして、本発明の蓋体３においては、窓体３ｂが金属枠体３ａの開口部内に設置される第１の領域Ｘおよびこの第１の領域Ｘの上面側または下面側の開口部外に設置される第２の領域Ｙから成り、窓体３ｂは第２の領域Ｙの周囲が開口部から外周側に張り出しているとともに、軟化点が３００℃を超えるガラス材で形成されており、かつ２０〜３００℃における金属枠体３ａとの熱膨張係数の差を０．４〜１．０×１０−６／℃としてあり、金属枠体３ａと窓体３ｂの第１の領域Ｘとは、両者を軟化点を超えて加熱した後冷却して収縮させた焼嵌により直接接合されている。また、本発明の蓋体３においては、このことが重要である。
【００１９】
本発明の蓋体３によれば、金属枠体３ａと窓体３ｂの第１の領域Ｘとが両者を軟化点を超えて加熱した後冷却して収縮させた焼嵌により直接接合されていることから、金属枠体３ａと窓体３ｂとを接合した後に、窓体３ｂは金属枠体３ａから常に圧縮方向の力が加えられることから両者の接合が非常に強固なものとなり、その結果、熱応力あるいは外部からの機械的衝撃に対して金属枠体３ａと窓体３ｂとの接合破壊が起こり難く、これを用いて光デバイスを製作した場合、気密信頼性の良好な封止を可能とする蓋体３とすることができる。
【００２０】
また、第２の領域Ｙの周囲が開口部から外周側に張り出していることから、この張り出し部を容器の内部側あるいは外部側に設けることにより、容器の気密封止の際の加熱によって生じる容器内部の気圧増加による容器内部から外部にかけての圧力や、あるいはこの容器を用いた光デバイスがその使用環境において外部から容器内部にかけての圧力を受けた場合においても、第２の領域Ｙの張り出し部が金属枠体３ａに引っ掛かることとなり、金属枠体３ａと窓体３ｂとの接合をより強固なものとすることができる。
【００２１】
なお、窓体３ｂの軟化点が３００℃以下の場合、光デバイスの動作環境において窓体３ｂが軟化し、窓体３ｂの脱落あるいは変形による光学特性劣化が起こりやすくなる傾向がある。従って、窓体３ｂの軟化点は３００℃以上とすることが好ましい。
【００２２】
また、金属枠体３ａと窓体３ｂの２０〜３００℃範囲での熱膨張係数の差が０．４×１０−６／℃未満の場合、金属枠体３ａと窓体３ｂとの熱膨張係数の差が小さく金属枠体３ａからの圧縮方向の力が弱くなり金属枠体３ａと窓体３ｂとの接合強度が低下し、窓体３ａが脱落しやすくなる傾向がある。さらに、金属枠体３ａと窓体３ｂの２０〜３００℃範囲での熱膨張係数の差が１．０×１０−６／℃を超える場合、金属枠体３ａと窓体３ｂとの熱膨張係数の差が大きく、金属枠体３ａからの圧縮方向の力が過剰に強くなり窓体３ｂが金属枠体３ａの圧縮応力に耐えきれず破壊しやすくなる傾向がある。従って、金属枠体３ａと窓体３ｂの２０〜３００℃範囲での熱膨張係数の差は０．４〜１．０×１０−６／℃の範囲とすることが重要である。
【００２３】
さらに、窓体３ｂの第２の領域Ｙは、厚みを０．１〜０．８ｍｍ、開口部の外側への張り出し幅を０．２〜１．０ｍｍとすることが好ましく、この範囲とすることにより蓋体３の厚みを極端に厚くすることなく、金属枠体３ａと窓体３ｂとの接合強度を増加させることができる。
【００２４】
なお、開口部から外周側への張り出し幅が０．２ｍｍ未満の場合、窓体３ｂの金属枠体３ａへの張り出し幅が小さいものとなり、金属枠体３ａと窓体３ｂとの接合強度の増加が得られなくなる傾向があり、１．０ｍｍを超える場合、窓体３ｂと金属枠体３ａとの熱膨張差による金属枠体３ａの平面方向におけるずり応力が大きくなり窓体３ｂに界面剥がれが発生し、これが温度サイクル試験等の熱衝撃により成長し気密封止が保たれなくなる傾向がある。
【００２５】
また、第２の領域の厚みが０．１ｍｍ未満の場合、窓体３ｂが金属枠体３ａに張り出し部分の強度が低下し破壊し易くなり、金属枠体３ａと窓体３ｂとの接合強度の増加が得られなくなる傾向があり、１．０ｍｍを超える場合、窓体３ｂと金属枠体３ａとの熱膨張差による金属枠体３ａの平面方向におけるずり応力が大きくなり窓体３ｂに界面剥がれが発生し、これが温度サイクル試験等の熱衝撃により成長し気密が保たれなくなる傾向がある。従って、窓体３ｂの第２の領域Ｙは、厚みが０．１〜０．８ｍｍ、開口部の外周側への張り出し幅が０．２〜１．０ｍｍであることが好ましい。
【００２６】
なお、このような焼嵌は、表面を温度が６００〜８００℃程度の加熱により酸化させた金属枠体３ａに、金属枠体３ａの開口寸法に対して第１領域Ｘの外周寸法が２〜１０％小さく、第１領域Ｘと第２領域Ｙとの合計厚みが金属枠体３ａに対して１０〜３０％厚い寸法に加工した窓体３ｂを設置し、両者の軟化点を超える温度、例えば７００〜１０００℃の温度に加熱して窓体３を一旦軟化させ、金属枠体３ａの開口部に窓体３ｂの第１の領域を配置した後、冷却固化することにより接合される。この際、金属枠体３ａと窓体３ｂとは、位置合わせ治具を用いて所定の位置に互いを位置決めし、接合することが好ましい。また、加熱雰囲気は金属枠体３ａの過剰な酸化を防止するため、還元雰囲気が好ましく、リフロー炉等の連続炉で処理することが好ましい。
【００２７】
また、金属枠体３ａと窓体３ｂを接合して蓋体３を製作した後、窓体３ｂの表面を鏡面研磨し、窓体３ｂの材料本来の屈折率が得られるように加工を行なってもよい。
【００２８】
かくして本発明の蓋体によれば、熱応力あるいは外部からの機械的衝撃による接合破壊を有効に防止でき、かつこれを光デバイスに用いた場合に気密信頼性の高い封止を可能とする蓋体とすることができる。
【００２９】
次に、本発明の蓋体３を用いた光デバイス収納用パッケージをを図２に基づいて詳細に説明する。
【００３０】
図２は本発明の光デバイス収納用パッケージの実施の形態の一例を示す断面図であり、１は絶縁基体、２はシールリング、３は蓋体であり、主にこれらで本発明の光デバイス収納用パッケージが構成される。
【００３１】
絶縁基体１は、その凹部１ａ底面の略中央部に光デバイス７を搭載するための搭載部が設けてあり、この搭載部には光デバイス７がガラス・樹脂・ろう材等から成る接着剤を介して接着固定される。
【００３２】
このような絶縁基体１は、酸化アルミニウム質焼結体やムライト質焼結体・窒化アルミニウム質焼結体・窒化珪素質焼結体・炭化珪素質焼結体等の電気絶縁材料から成り、例えば、酸化アルミニウム質焼結体から成る場合であれば、酸化アルミニウム・酸化珪素・酸化マグネシウム・酸化カルシウム等の原料粉末に適当な有機バインダ・溶剤・可塑剤・分散剤を添加混合して泥漿物を作り、この泥漿物を従来周知のドクターブレード法やカレンダーロール法等のシート成形法を採用しシート状にしてセラミックグリーンシート（セラミック生シート）を得、しかる後、それらセラミックグリーンシートに適当な打抜き加工を施すとともにこれを複数枚積層し、約１６００℃の高温で焼成することによって製作される。
【００３３】
また、絶縁基体１には、搭載部周辺から下面にかけて複数の配線導体層６が被着形成されており、この配線導体層６の搭載部の周辺部には光デバイス７の各電極がボンディングワイヤ８を介して電気的に接続され、また、絶縁基体１の下面に導出された部位には外部電気回路（図示せず）が半田等の接続部材を介して電気的に接続される。
【００３４】
配線導体層６は、光デバイス７の各電極を外部電気回路に電気的に接続する際の導電路として作用し、例えばタングステン・モリブデン・マンガン等の高融点金属粉末に適当な有機溶剤・溶媒・可塑剤等を添加混合して得た金属ペーストを従来周知のスクリーン印刷法等の厚膜手法を採用して絶縁基体１となるセラミックグリーンシートにあらかじめ印刷塗布しておき、これをセラミックグリーンシートと同時に焼成することによって絶縁基体１の搭載部周辺から下面にかけて所定パターンに被着形成される。
【００３５】
なお、配線導体層６はその表面にニッケル・金等の良導電性で耐蝕性およびろう材との濡れ性が良好な金属をめっき法により１〜２０μｍの厚みに被着させておくと、配線導体層６の酸化腐蝕を有効に防止することができるとともに配線導体層６とボンディングワイヤ８との接続および配線導体層６と外部電気回路の配線導体との半田付けを強固となすことができる。従って、配線導体層６の酸化腐蝕を防止し、配線導体層６とボンディングワイヤ８との接続および配線導体層６と外部電気回路の配線導体との半田付けを強固となすためには、配線導体層６の表面にニッケル・金等をめっき法により１〜２０μｍの厚みに被着させておくことが好ましい。
【００３６】
また、絶縁基体１の上面には、鉄系合金から成るシールリング２が、銀ろう等のろう材を介して接合されている。シールリング２は、蓋体３を絶縁基体１に接合する機能を有し、鉄・アルミニウム・銅・タングステン・鉄−ニッケル合金・鉄−コバルト合金・鉄−ニッケル−コバルト合金等の金属材料により形成されている。このようなシールリング２は、例えば鉄−ニッケル合金から成る場合であれば、鉄−ニッケル合金のインゴット（塊）を圧延し板状にしたものを、所定の突起形状に対応して製作したプレス金型により圧縮プレス成形するとともに、従来周知の打抜き加工法により所定の寸法に形成される。または、ケミカルエッチングにより形成および所定の外寸への成形も可能である。
【００３７】
また、シールリング２の上面には、金属枠体３ａと窓体３ｂとから成る本発明の蓋体３が、シーム溶接法や銀ろう等のろう材を用いて接合されることにより、本発明の光デバイス収容用パッケージとなる。
【００３８】
本発明の光デバイス収容用パッケージによれば、上面に光デバイスを搭載するための凹部およびこの凹部を取り囲む鉄系合金から成るシールリングを有する絶縁基体と、上記の蓋体とから成りることから、金属枠体の窓体との接合が強度で気密信頼性に優れた光デバイス収納用パッケージとすることができる。
【００３９】
かくして、本発明の光デバイス収納用パッケージによれば、絶縁基体１の凹部１ａ底面に光デバイス７をガラス・樹脂・ろう材等の接着剤を介して接着固定するとともに光デバイス７の各電極を配線導体層６にボンディングワイヤ８を介して電気的に接続し、しかる後、絶縁基体１の上面に凹部１ａを覆うように蓋体３を被せ、シールリング２と蓋体３とをシーム溶接法により接合させ、絶縁基体１と蓋体３とから成る容器の内部に光デバイス７を気密に封止することによって最終製品としての光デバイスと成る。
以上により、本発明の蓋体およびこれを用いた半導体素子収納用パッケージが得られる。
【００４０】
【実施例】
（実施例１）
金属枠体に２０〜３００℃の温度範囲での熱膨張係数が４．８×１０−６／℃のＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金を用い、窓体に熱膨張係数が３．６×１０−６〜４．８×１０−６／℃の範囲のホウ珪酸ガラスを用いて蓋体の試料を製作して評価した。
試料は、まず表面を６００℃の温度で酸化させた金属枠体に、金属枠体の開口寸法に対して外周寸法が５％小さく、厚みが１０％厚い寸法に加工した窓体を用い、両者を８００℃の温度に加熱して窓体を一旦軟化させるとともに膨張させ、金属枠体の開口部に窓体を挿入し、しかる後、冷却固化することにより製作した。試料は、焼嵌め後の目視検査およびＨｅリークテストを行ない評価した。結果を、表１に示す。
【００４１】
【表１】
表１から、金属枠体の熱膨張係数と蓋体の熱膨張係数との差が１．１×１０−６／℃（試料Ｎｏ．１）では、窓体が割れてしまった。また、Ｈｅリークテストにおいても、Ｈｅのリークが確認された。さらに、金属枠体の熱膨張係数と窓体の熱膨張係数との差が０．３×１０−６／℃（試料Ｎｏ．５）では、窓体が金属枠体から外れるとともに、Ｈｅリークテストにおいても、Ｈｅのリークが確認された。
【００４３】
これに対して、本発明の請求範囲内の金属枠体の熱膨張係数と窓体の熱膨張係数との差が０．４〜１．２×１０−６／℃（試料Ｎｏ．２〜４）では、外観上問題は見られず、またＨｅリークテストでも１×１０−８Ｐａ・ｍｍ３／ｓ以下と良好な結果が得られた。従って、金属枠体と窓体の２０〜３００℃範囲での熱膨張係数の差は０．４〜１．０×１０−６／℃の範囲とすることが好ましいことがわかった。
【００４４】
（実施例２）
次に、金属枠体３ａにＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金を用い、窓体にホウ珪酸ガラスを用いて、窓体が金属枠体に図１の断面図のように覆い被さるように固着し、金属枠体上に張り出す幅が０．１〜１．１ｍｍ、厚みが０．０５〜１．０ｍｍとなるように、蓋体の試料を製作して評価した。なお、実施例２では、窓体の熱膨張係数が４．２×１０−６／℃、金属枠体と窓体との熱膨張係数差が０．６×１０−６／℃の試料を用いた。
試料は、まず表面を６００℃の温度で酸化させた枠体に、枠体の開口寸法に対して外周寸法が５％小さく、厚みが１０％厚い寸法に加工した窓体を用い、両者を８００℃の温度に加熱して窓体を一旦軟化させるとともに膨張させ、枠体の開口部に窓体を挿入し、冷却固化し、しかる後、研磨により枠体に第２の領域の厚みを変えることにより製作した。試料は、焼嵌め後と熱衝撃試験後の目視検査およびせん断強度試験を行ない評価した。結果を、表２に示す。
【００４５】
【表２】
表２から、窓体の第２領域の張り出し幅が０．１ｍｍ（試料Ｎｏ．６〜８）では、せん断強度が２５Ｎ程度で強度のアップに繋がらなかった。また、第２領域の張り出し幅が１．１ｍｍ（試料Ｎｏ．２４〜２８）では、窓体との界面剥がれの発生がみられた。さらに、窓体の第２領域の張り出し幅が０．２ｍｍ、０．５ｍｍ、１．０ｍｍの試料（試料Ｎｏ．９〜２３）では、第２領域の厚みが０．０５ｍｍ（試料Ｎｏ．９，１４，１９）では、せん断強度が２５Ｎ程度で強度のアップに繋がらなかった。また、第２領域の厚みが０．９ｍｍ（試料Ｎｏ．１３，１８，２３）では、窓体との界面剥がれの発生がみられた。
【００４７】
これに対して、本発明の請求範囲内の枠体に覆い被さる幅が０．２〜１．０ｍｍ、厚みが０．１〜０．８ｍでは、外観上問題は見られず、またＨｅリークテストでも１×１０−８Ｐａ・ｍｍ３／ｓ以下と良好な結果が得られ、せん断強度試験においても２０％以上の強度向上が得られた。従って、窓体の第２の領域は、厚みが０．１〜０．８ｍｍ、開口部の金属枠体の端部側への張り出し幅が０．２〜１．０ｍｍであることが好ましいことがわかった。
【００４８】
【発明の効果】
本発明の蓋体によれば、金属枠体と窓体の第１の領域とが両者を軟化点を超えて加熱した後冷却して収縮させた焼嵌により直接接合されていることから、金属枠体と窓体とを接合した後に、窓体は金属枠体から常に圧縮方向の力が加えられることから両者の接合が非常に強固なものとなり、その結果、熱応力あるいは外部からの機械的衝撃に対して枠体と窓体との接合破壊が起こり難く、気密信頼性の良好な封止を可能とする蓋体とすることができる。また、窓体の第２の領域の周囲が開口部から外周側に張り出していることから、この張り出し部をパッケージの内部側あるいは外部側に設けることにより、容器の気密封止の際の加熱によって生じる容器内部の気圧増加による容器内部から外部にかけての圧力や、あるいはこの容器を用いた光デバイスがその使用環境において外部から容器内部にかけての圧力を受けた場合においても、窓体の第２の領域の張り出し部が金属枠体に引っ掛かることとなり、金属枠体と窓体との接合をより強固なものとすることができる。
【００４９】
また、窓体の第２の領域の厚みを０．１〜０．８ｍｍ、開口部から外周側への張り出し幅を０．２〜１．０ｍｍとしたことから、蓋体の厚みを極端に厚くすることなく、金属枠体と窓体との接合強度を増加させることができる。
【００５０】
本発明の光デバイス収納用パッケージによれば、上面に光デバイスを搭載するための凹部およびこの凹部を取り囲む鉄系合金から成るシールリングを有する絶縁基体と、上記の蓋体とから成りることから、金属枠体の窓体との接合が強度で気密信頼性に優れた光デバイス収納用パッケージとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の蓋体の実施の形態の一例を示す断面図である。
【図２】本発明の光デバイス収納用パッケージの実施の形態の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
１・・・・・・絶縁基体
１ａ・・・・・・凹部
２・・・・・・シールリング
３・・・・・・蓋体
３ａ・・・・・金属枠体
３ｂ・・・・・窓体
６・・・・・・配線導体層
７・・・・・・光デバイス
Ｘ・・・・・・窓体の第１の領域
Ｙ・・・・・・窓体の第２の領域
Claims (3)
- 光を透過させるための開口部を有する金属枠体と、前記開口部内に設置される第１の領域および該第１の領域の上面側または下面側の前記開口部外に設置される第２の領域から成る透光性の窓体とで構成された略平板状の蓋体であって、前記窓体は、前記第２の領域の周囲が前記開口部より外周側に張り出しているとともに、軟化点が３００℃を超えるガラス材で形成されており、かつ２０〜３００℃における前記金属枠体との熱膨張係数の差を０．４〜１．０×１０−６／℃としてあり、前記金属枠体と前記窓体の前記第１の領域とは、両者を前記軟化点を超えて加熱した後冷却して収縮させた焼嵌により直接接合されていることを特徴とする蓋体。
- 前記第２の領域は厚みが０．１〜０．８ｍｍであり、前記開口部の外周側への張り出し幅が０．２〜１．０ｍｍであることを特徴とする請求項１記載の蓋体。
- 上面に光デバイスを搭載するための凹部および該凹部を取り囲む鉄系合金から成るシールリングを有する絶縁基体と、請求項１または請求項２記載の蓋体とを具備し、前記シールリングに前記凹部を覆うように前記蓋体を接合することによって前記凹部に前記光デバイスを気密に封止することを特徴とする光デバイス収納用パッケージ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002188456A JP2004031815A (ja) | 2002-06-27 | 2002-06-27 | 蓋体およびこれを用いた光デバイス収納用パッケージ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002188456A JP2004031815A (ja) | 2002-06-27 | 2002-06-27 | 蓋体およびこれを用いた光デバイス収納用パッケージ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004031815A true JP2004031815A (ja) | 2004-01-29 |
Family
ID=31183200
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002188456A Pending JP2004031815A (ja) | 2002-06-27 | 2002-06-27 | 蓋体およびこれを用いた光デバイス収納用パッケージ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2004031815A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005106964A1 (ja) * | 2004-04-27 | 2005-11-10 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | 受光素子、受光素子の製造方法、光ヘッド装置、及び光情報処理装置 |
| JP2013219224A (ja) * | 2012-04-10 | 2013-10-24 | Nec Corp | 真空パッケージ、真空パッケージの製造方法およびセンサ |
| US9225882B2 (en) | 2013-02-28 | 2015-12-29 | Canon Kabushiki Kaisha | Electronic component packaging that can suppress noise and electronic apparatus |
| JP2016122692A (ja) * | 2014-12-24 | 2016-07-07 | 日亜化学工業株式会社 | 発光装置およびその製造方法 |
| US9405051B2 (en) | 2014-03-04 | 2016-08-02 | Samsung Display Co., Ltd. | Backlight assembly and display device having the same |
-
2002
- 2002-06-27 JP JP2002188456A patent/JP2004031815A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005106964A1 (ja) * | 2004-04-27 | 2005-11-10 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | 受光素子、受光素子の製造方法、光ヘッド装置、及び光情報処理装置 |
| JP2013219224A (ja) * | 2012-04-10 | 2013-10-24 | Nec Corp | 真空パッケージ、真空パッケージの製造方法およびセンサ |
| US9225882B2 (en) | 2013-02-28 | 2015-12-29 | Canon Kabushiki Kaisha | Electronic component packaging that can suppress noise and electronic apparatus |
| US9405051B2 (en) | 2014-03-04 | 2016-08-02 | Samsung Display Co., Ltd. | Backlight assembly and display device having the same |
| JP2016122692A (ja) * | 2014-12-24 | 2016-07-07 | 日亜化学工業株式会社 | 発光装置およびその製造方法 |
| US10784647B2 (en) | 2014-12-24 | 2020-09-22 | Nichia Corporation | Light emitting device and method of manufacturing the same |
| US10916913B2 (en) | 2014-12-24 | 2021-02-09 | Nichia Corporation | Method of manufacturing light emitting device using shrink fitting |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20040183172A1 (en) | Package for housing semiconductor chip, and semiconductor device | |
| JPH05206356A (ja) | 集積回路用パッケージ | |
| JP2005191314A (ja) | 蓋体およびこれを用いた光半導体装置 | |
| JP2004146466A (ja) | 蓋体およびこれを用いた光デバイス収納用パッケージ | |
| JP2004031815A (ja) | 蓋体およびこれを用いた光デバイス収納用パッケージ | |
| JP2003282754A (ja) | 光デバイス収納用パッケージ | |
| JP2004146467A (ja) | 蓋体およびこれを用いた光デバイス収納用パッケージ | |
| JP7033974B2 (ja) | セラミック回路基板、パッケージおよび電子装置 | |
| JP2005093675A (ja) | 蓋体およびこれを用いた光半導体素子収納用パッケージ | |
| JP4854644B2 (ja) | パッケージおよび電子装置 | |
| JP2005311144A (ja) | 電子部品収納用パッケージおよび電子装置 | |
| JP2004253556A (ja) | 半導体素子収納用パッケージおよび半導体装置 | |
| JP2003318303A (ja) | 入出力端子および半導体素子収納用パッケージならびに半導体装置 | |
| JP7041020B2 (ja) | セラミック回路基板、パッケージおよび電子装置 | |
| JP2870501B2 (ja) | 半導体装置 | |
| JP2008198809A (ja) | 電子部品収納用パッケージの製造方法 | |
| JP3623179B2 (ja) | 半導体素子収納用パッケージおよび半導体装置 | |
| JP2003046180A (ja) | 入出力端子および光半導体素子収納用パッケージならびに光半導体装置 | |
| JP2003197803A (ja) | 半導体パッケージ | |
| JP2004296577A (ja) | 入出力端子および半導体素子収納用パッケージならびに半導体装置 | |
| JP2004014579A (ja) | 光半導体素子収納用パッケージ | |
| JP2006128183A (ja) | 半導体素子収納用パッケージおよび半導体装置 | |
| JP2002184885A (ja) | 電子部品収納用パッケージおよびその製造方法 | |
| JP2003037196A (ja) | 光半導体素子収納用パッケージ | |
| JP2004327562A (ja) | 電子部品収納用パッケージおよび電子装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20041203 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20060614 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060620 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060821 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070123 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20070522 |