JPH03219675A

JPH03219675A - 光駆動半導体装置

Info

Publication number: JPH03219675A
Application number: JP1361690A
Authority: JP
Inventors: Akira Ishida; 石田　昭; Shigeharu Nonoyama; 野々山　茂晴
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1990-01-25
Filing date: 1990-01-25
Publication date: 1991-09-27

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、絶縁外囲器を貫通して該外囲器に金属接着さ
れた金属筒の内部に、光信号導入用の光伝送路が挿入さ
れて構成されている光駆動半導体装置に係り、特に、前
記金属筒の内面と光伝送路の外面とを接着封止する部分
の強度信頼性の向上を図った光駆動半導体装置に関する
。

［従来の技術］光駆動半導体装置の１つとして、例えば、光駆動型サイ
リスタが知られている。光駆動型サイリスタは、光信号
の照射により、サイリスタを順方向阻止状態から導通状
態にスイッチする機能を有している。そして、光駆動型
サイリスタは、通常の電気ゲートサイリスタと比較して
、主回路とゲート回路とを電気的に絶縁することができ
るため、ゲート回路の構成を簡単にすることができる、
電磁誘導によるノイズに対して強い等の利点を有してい
る。

このため、近年、光駆動型サイリスタの開発、実用化が
進められている。しかし、これまでの光駆動型サイリス
タには、解決しなければならない課題として、光駆動型
サイリスタの絶縁外囲器内の受光部へ、外囲器の外側か
ら光信号を導く光伝送路と絶縁外囲器との間の気密性に
関する高信頼度化がある。

以下、前述の従来技術による光駆動型サイリスタの一例
を図面により説明する。

第７図は従来技術の構造を示す断面図、第８図は要部拡
大断面図である。第７図、第８図において、ｌは第１の
金属筒、２は第２の金属筒、３は連結筒、４は光伝送路
、５は絶縁外囲器、６は金属接着層、７は接着剤、８は
接着部、１０はカソード外部電極、１１はアノード外部
電極、１２はサイリスタ素子、１４はカソード側緩衝板
、１８〜２０は金属フランジである。

従来技術による光駆動型サイリスタは、第７図に示すよ
うに、サイリスタ素子１２のカソード側にカソード側緩
衝板１４を介したカソード外部電極１０を備え、サイリ
スタ素子１２の他方の側にアノード外部電極１１を備え
た基本構造を有している。そして、前記画体部電極１０
．１１は、その周囲に配置される円筒状の絶縁外囲器５
との間が金属フランジ１８〜２０により気密に接続され
て、サイリスタ素子１２に対して気密構造を形成してい
る。

絶縁外囲器５には、該外囲器５を貫通して第１の金属筒
ｌが設けられており、該第１の金属筒１の内部には、第
２の金属筒２と、該第２の金属筒２の外形寸法を一部小
さくした部分に嵌め込まれ、溶着された連結筒３とによ
る円筒体が挿入されている。そして、第１の金属筒ｌと
連結筒３とは、溶接部１５により、気密に封止されてい
る。第２の金属筒２の内部には、光伝送路４が固定され
て貫通しており、該光伝送路４を介して光信号が気密封
止された半導体装置の内部及び外部相互間を結合してい
る。光伝送路４は、光サイリスタ素子１２の受光部に光
信号を導くため、その半導体装置内部で湾曲しており、
絶縁外囲器５外の端面が光導入端部となっている。

前述のように構成される光半導体装置において、光伝送
路４を装置外部から装置内部に導入する構造の気密封止
は、次のように行われている。

すなわち、第１の金属筒ｌは、絶縁外囲器５に設けられ
た貫通孔の内面にメタライズ層２１を介して金属接着層
６、例えば、銀ろう等により気密に固定される。

また、第２の金属筒２は、光信号導入側の外形寸法が、
予め小さく仕上げられており、この小さな外形寸法の部
分に連結筒３が規定の長さ寸法まで入れられ、第２の金
属筒２と連結筒３とは、第２の金属筒２の長さ途中の継
目の部分で、銀ろう等による連結溶着部１７を介して気
密に固定されている。

このようにして一体化された第２の金属筒２と連結筒３
の内径側に光伝送路４が貫通しており、該光伝送路４は
、第２の金属筒２の内面と光伝送路４の外面との間で、
低融点封着ガラス等の接着剤７により固定され、これに
より、第２の金属筒２と光伝送路４とが気密に封止され
ている。

前述したような光半導体装置における光導入部の構造は
、光伝送路４、第２の金属筒２及び連結筒３による構造
体をガラス焼成炉に挿入して製造することができ、この
ような構造体を、第１の金属筒１の内側に挿入し、第１
の金属筒ｌと連結筒３の端面を溶接ｓ１５で溶接すれば
内部の半導体素子１２を気密にした光半導体装置を形成
することができる。このため前述の従来技術による光半
導体装置は、作業性よく効率的にその組立てを行うこと
ができるという利点を有している。

なお、前述した従来技術において、半導体装置内部の半
導体素子１２の受光部へ光信号を導く光伝送路の内部側
は、予め、受光部から第１の金属筒１の端面近傍まで配
置されており、この光伝送路の端面ば、前述した光伝送
路４、第２の金属筒２及び連結筒３による構造体を第１
の金属筒１に挿入したとき、該構造体の側の光伝送路４
の端面と突き合わされ、この突き合わせ部を介して、半
導体装置内部へ光信号を内部に導入することができる。

前述したような光駆動半導体装置に関する従来技術とし
て、例えば、特開昭５８−２１５０７１号公報等に記載
された技術が知られている。

［発明が解決しようとする課題］前述した従来技術は、光伝送路４を第２の金属筒２の内
側に、低融点封着ガラス７等で気密に接着する場合の接
着部８に対して、充分な配慮がなされておらず、この部
分の熱応力に対する強度上の問題点を有している。

すなわち、前記従来技術は、第２の金属筒２の内側に光
伝送路４を挿入し、これらをガラス焼成炉に入れて、第
２の金属筒２の内側に光伝送路４を低融点ガラス７で接
着する際、第２の金属筒２と光伝送路４との間の間隙に
溶融ガラス７が、その軸方向に流れてしまうことがあり
、これにより接着部８が軸方向に不均一となり、この部
分の熱応力が不均一になってこの部分の曲げ強度が低下
し、半導体装置の信頼性を低下させるという問題点を有
している。

本発明の目的は、前記従来技術の問題点を解決し、第２
の金属筒２と光伝送路４とのガラス封着部の接着長さを
、軸対称となるように、周方向、軸方向共に均一になる
ようにして、この部分の熱応力による曲げ強度の問題点
を解決し、信頼性の高い光導入部構造を有する光駆動半
導体装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］本発明によれば前記目的は、第２の金属筒２の内側に光
伝送路４を貫通させ、これらを低融点封着ガラス等の接
着剤７で接着する構造に関し、両者を接着させる軸長Ω
、の範囲にある第２の金属筒２の内径寸法Ｄ２と光伝送
路４の外径寸法ＤＨとの相対寸法差Ｄ　＊　−Ｄ　Ｈを
他の部分より小さくし、溶融した低融点封着ガラスの、
この間隙内への流れ込みを、毛細管現象等により容易に
し、かつ、前記接着させる軸長Ω１の範囲外の第２の金
属筒２の内径寸法Ｄ２と光伝送路４の外径寸法ＤＨとの
相対寸法差Ｄ　＊　−Ｄ　ｓを軸長Ｑ、の部分より大き
くし、溶融した低融点封着ガラスを、表面張力によって
間隙の小さい部分で止めるようにして、この部分に流れ
込まないようにすることにより達成される。

［作　用］第２の金属筒２と光伝送路４とを接着させる部分の、第
２の金属筒２の内径寸法り、と光伝送路４の外径寸法Ｄ
Ｈとの相対寸法差Ｄａ　　ＤＨを他の部分より小さくす
ることにより、この部分でのみ両者を接着するすること
ができる。

本発明は、これにより、接着部分の軸長がΩ１で、均一
な接着部を得ることができ、また、前記間隙の大きい部
分に溶融ガラスが流れた場合にも、人員の溶融ガラスが
流れ込むことがなく、この部分で第２の金属筒２の内側
と光伝送路４とが接着することを防止することができる
。

［実施例］以下、本発明による光駆動半導体装置の実施例を図面に
より詳細に説明する。

第１図は本発明の第１の実施例の構造を示す断面図、第
２図はその要部拡大断面図、第３図、第４図は組み立て
前の光導入部の断面図である。第１図〜第４図において
、１０１は第２の金属筒、１０２は接着部、１０３は非
接着部であり、他の符号は第７図、第８図の場合と同一
である。

本発明の第１の実施例は、第２図、第４図に示すように
、第２の金属筒１０１の内径が、２種の寸法を持って構
成されている点に特徴を有する。

すなわち、本発明による第２の金属筒１０１は、第２の
金属筒１０１と光伝送路４とを、低融点封着ガラス等の
接着剤７で接着固定する接着部１０２の軸長Ｑ、の範囲
を予め決定しておき、この部分の第２の金属筒１０１の
内径が他の部分より小さくなるように形成される。この
ため、この部分の第２の金属筒１０１の内面と光伝送路
４との間の間隙は、他の非接着部１０３となる部分より
小さくなり、溶融した封着ガラス等の接着剤７は、毛細
管現象等により、流れ込みやすくなる。

一方、第２の金属筒１０１と光伝送路４との接着を行わ
ない非接着部１０３は、第２の金属筒１０１の内径が前
記接着部１０２の部分より大きく生成されている。この
結果、非接着部１０３の軸長範囲は、第２の金属筒１０
１の内面と光伝送路４との間の相対寸法差が、接着部１
０２より大きくなり、これにより生じる間隙部には、溶
融した封着ガラスが流れ込むことがなく、この部分で第
２の金属筒１０１と光伝送路４とが接着されることはな
い。

すなわち、本発明による第２の金属筒１０１と光伝送路
４との接着は、第２の金属筒１０１と光伝送路４との間
隙の小さい部分に、溶融した封着がラスが毛細管現象に
より均一に流れ込むことにより行われる。そして、前記
間隙の大きい部分に対しては、溶融した封着ガラスは、
その表面張力により流れ込むことがなく、また、万−流
れ込んだ場合にも、両部材間の間隙が大きいので、両部
材がこの部分で接着固定されることがない。

なお、前述した接着剤７として用いる低融点封着ガラス
は、その熱膨張係数が光伝送路４を構成するガラスの熱
膨張係数と近い値のものである。

前述した本発明の第１の実施例において、接着部１０２
における第２の金属筒１０１の内径と光伝送路４の外径
との差による間隙は、前述した実施例では、溶融した封
着ガラスが毛細管現象により流れ込む程度に小さいとし
たが、それほど小さくする必要はなく、非接着部の間隙
より小さければよい。

前述した本発明の第１の実施例によれば、第４図に示す
ように、第２の金属筒１０１と光伝送路４とを固定する
接着部１０２の軸長範囲を規定の長さに均一に作成する
ことができ、その結果、熱応力に対するガラス封着部の
強度信頼性の高い光導入部の構造を得ることができる。

なお、第４図に示すように作成された光導入部の構造体
は、第３図に示すように、絶縁外囲器５に貫通して、金
属接着層６により接着固定されている第１の金属筒１の
内部に挿入され、該第１の金属筒１の端面と連結筒３の
端面とを溶接部１５により気密に封着することにより、
光駆動半導体装置に組み立てられる。

第５図は本発明の第２の実施例の構造を示す断面図であ
る。第５図において、１６は溜り部であり、他の符号は
第１図〜第４図の場合と同一である。

この本発明の第２の実施例による光導入部の構造体は、
第２の金属筒１０１の軸方向の一部分の内径部に矩形状
の溜り部１６を設け、さらに、前述した本発明の第１の
実施例の場合と同様に、第２の金属筒１　’Ｏｌと光伝
送路４とを、低融点封着ガラス等の接着剤７で接着固定
する接着部１０２の軸長Ｑ、の範囲を予め決定しておき
、この部分の第２の金属筒１０１の内径が前記溜り部よ
り小さくなるように形成したものである。

このような本発明の第２の実施例は、第２の金属筒ｌｏ
ｔと光伝送路４とを、低融点封着ガラス等によって固定
する場合、接着部１０２を所定の均一な軸長島とするこ
とができ、前述した本発明の第１の実施例と同様な効果
を奏することができる。

第６図は本発明の第３の実施例の構造を示す断面図であ
る。第６図において、１０４は間隙部であり、他の符号
は第１図〜第４図の場合と同一である。

この本発明の第３の実施例は、第２の金属筒１０１と光
伝送路４とを低融点封着ガラス等によって封着固定する
接着部１０２の部分の、軸方向の一部に比較的短いより
小さな間隙部１０４を構成したものである。

この本発明の第３の実施例は、溶融した封着ガラスが、
前述した小さな間隙部１０４に、毛細管現象により流れ
込み、また、その表面張力により、封着ガラスが前記小
さな間隙部１０４の外部に流れ出すことがないので、軸
方向に均一な軸長Ω。

の接着部１０２を得ることができ、前述した本発明の第
１、第２の実施例と同様な効果を奏することができる。

［発明の効果］以上説明したように本発明によれば、光駆動半導体装置
における。外部から光信号を導入する光伝送路を、第２
の金属筒の内径側に、軸対称状に気密に接着することが
でき、接着軸長を全周均一とすることができるので、熱
応力による曲げモーメントがガラス封着部に作用しなく
なり、この光導入部の強度信頼性の向上を図ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例の構造を示す断面図、第
２図はその要部拡大断面図、第３図、第４図は組み立て
前の光導入部の断面図、第５図は本発明の第２の実施例
の構造を示す断面図、第６図は本発明の第３の実施例の
構造を示す断面図、第７図は従来技術の構造を示す断面
図、第８図は要部拡大断面図である。ｌ・・・・・・第１の金属筒、２、ｌＯｌ・・・・・・
第２の金属筒、３・・・・・・連結筒、４・・・・・・
光伝送路、５・・・・・・絶縁外囲器、６・・・・・・
金属接着層、７・・・・・・接着剤、８・・・・・・接
着部、１０・・・・・・カソード外部電極、１１・・・
・・・アノード外部電極、１２・・・・・・サイリスタ
素子、１４・・・・・・カソード側緩衝板、１６・・・
・・・溜り部、１８〜２０・・・・・・金属フランジ、
１０２・・・・・・接着部、１０３・・・・・・非接着
部、１０４・・・・・・間隙部。第６図第２図蔦　４　図第５図第図０２第図０８第図

Claims

【特許請求の範囲】１、光信号によって作動する半導体素子と、該半導体素
子を気密封止する絶縁外囲器と、該外囲器を貫通して接
着され、その内部に光伝送路を通す金属筒とを備えた光
駆動半導体装置において、前記金属筒の内面と光伝送路
とを、所定の均一の接着長さとなるように接着したこと
を特徴とする光駆動半導体装置。２、前記金属筒は、その内面の光伝送路と接着される部
分の内径寸法が、他の部分より小さく形成されることを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光駆動半導体装
置。３、前記金属筒は、その内面の光伝送路と接着される部
分に隣接して、その内径寸法が接着される部分より大き
い溜り部分を備えて形成されることを特徴とする特許請
求の範囲第１項または第２項記載の光駆動半導体装置。４、前記金属筒は、その内面の光伝送路と接着される部
分の軸長の一部に、その内径寸法と光伝送路の外径寸法
との寸法差による間隙が極めて小さくなる部分を備えて
形成されることを特徴とする特許請求の範囲第１項また
は第２項記載の光駆動半導体装置。５、前記金属筒の内面と光伝送路との接着は、光伝送路
の熱膨張係数とほぼ同一の熱膨張係数を有する接着剤に
より行われることを特徴とする特許請求の範囲第１項な
いし第４項のうち１項記載の光駆動半導体装置。