JPH10322044A - 気密パッケージ - Google Patents

気密パッケージ

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JPH10322044A
JPH10322044A JP10129975A JP12997598A JPH10322044A JP H10322044 A JPH10322044 A JP H10322044A JP 10129975 A JP10129975 A JP 10129975A JP 12997598 A JP12997598 A JP 12997598A JP H10322044 A JPH10322044 A JP H10322044A
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JP
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layer
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hydrogen
lid
package according
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JP10129975A
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English (en)
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Jr Gustav Edward Derkits
エドワード ダーキッツ，ジュニア グスタフ
John Lopata
ロパタ ジョン
Franklin Richard Nash
リチャード ナッシュ フランクリン
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Nokia of America Corp
Original Assignee
Lucent Technologies Inc
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Publication date
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    • 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
    • H10W76/00—Containers; Fillings or auxiliary members therefor; Seals
    • H10W76/40—Fillings or auxiliary members in containers, e.g. centering rings
    • H10W76/42—Fillings
    • H10W76/48—Fillings including materials for absorbing or reacting with moisture or other undesired substances
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/022—Mountings; Housings
    • H01S5/02208—Mountings; Housings characterised by the shape of the housings
    • H01S5/02216—Butterfly-type, i.e. with electrode pins extending horizontally from the housings
    • H—ELECTRICITY
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 密閉パッケージの内部からの水素を低減・除
去するようなパッケージ構造体を提供すること。 【解決手段】 密閉パッケージの内部（蓋１９）に搭載
される本発明の水素除去部材３１は、第１層３３と第１
層３３の上に形成された第２層３２とを有する。この第
１層３３が水素化物を形成し、第２層３２は貴金属製で
水素溶融化合物を形成して表面酸化物の形成を阻止し
て、パッケージ周囲から第１層３３へのみ水素が移動す
るような一方向バルブとして機能する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光学および／また
はマイクロエレクトロニクス用密閉パッケージに関し、
特にパッケージからの水素を低減・除去するような構造
体に関する。
【０００２】
【従来の技術】水素は、光学およびマイクロエレクトロ
ニクス素子および回路の故障の原因である。例えばチタ
ン／プラチナ／金の金属領域は、光学パッケージおよび
マイクロエレクトロニクスパッケージの様々な分野で用
いられ、そしてこれらの混合回路は、水素に侵されやす
い。このような損傷は、これらの素子が密閉パッケージ
内に配置されたときに特に大きい。その理由は、パッケ
ージ材料とパッケージされた素子とは、長期間にわたっ
て水素を放出するからである。パッケージ材料からの水
素は、パッケージ内の全圧の１〜３％にまで達する。こ
の種の問題は、パッケージが容易に修理、あるいは置換
できないような海底ケーブルシステムの場合に特に大き
くなる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、パッケージの内部からのガス状水素を低減、あるい
は除去するようなパッケージ構造体を提供することであ
る。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明の気密パッケージ
は、請求項１に記載した特徴を有する。本発明の水素除
去部材は、第１層と第１層の上に形成された第２層とを
有する。この第２層が、表面酸化物の形成を阻止して、
パッケージ周囲から第１層への水素の移動に対する一方
向バルブとして機能し、水素を水素化物として固定する
よう機能する。
【０００５】
【発明の実施の形態】図１、２を用いて、本発明の光学
電子パッケージについて説明する。同図において本発明
のパッケージ１０は光学電子パッケージであり、光学電
子素子を収納するための空洞３０を形成するハウジング
１１を有する。この光学電子素子は、レーザ１２と、レ
ーザ光を集光する球状レンズ１３と、レーザ光をモニタ
する光検知器１４とを有する。これらの素子１２〜１４
は、通常シリコン製の基板１５上に搭載される。次にこ
の基板１５は、空洞３０の底部表面に搭載される。
【０００６】図１に示すように、シリコン製基板１５
は、その表面に金属領域１６を有し、レーザ１２と光検
知器１４に対し電気的接点を与える。金属領域１６は、
空洞３０の棚上の金属領域１７にワイヤボンディングで
接続され、これによりこれらの素子は、パッケージの側
面から外側に延びたピン１８を介して外部回路と電気的
に接続される。金属領域１６、１７は、通常チタン／プ
ラチナ／金の層から形成される。空洞３０は、図２に示
すように、はんだ２０により、ハウジングの上部表面に
結合される蓋１９により気密にシールされる。レーザ１
２は、空洞３０の壁２３に形成された開口２１を介して
光ファイバ２２に接続される。
【０００７】空洞３０は、蓋１９により気密にシールさ
れるが、金属領域１６、１７は、水素ガスにより裂ける
ことがある。理由は、ハウジング１１の材料が水素ガス
を放出するからである。ある場合においては、パッケー
ジ雰囲気内の水素ガスの量は、全内圧の１〜３％にも達
することがある。
【０００８】空洞３０内の水素ガスの量を低減するため
に、空洞３０は水素吸収部材３１を有する。この水素吸
収部材３１は、この実施例においては、蓋１９の内側表
面に接着されているが、キャビティ内の如何なる場所に
も搭載することができる。この水素吸収部材３１の詳細
を図３に示す。水素吸収部材３１は、パッケージの雰囲
気にさらされる第２層３２を有する。この第２層３２
は、プラチナのような貴金属製で、通常その厚さは５０
ｎｍから５００ｎｍである。この第２層３２は、第１層
３３の上に真空蒸着、スパッタリング、あるいは他の公
知技術を用いて形成される。この第１層３３は、チタン
またはジルコニウムのような水素化物を形成する材料製
で、その厚さは２００ｎｍ以上である。この２層構造が
蓋１９の内側表面に、例えばはんだのような接合層３４
により接着される。
【０００９】別の方法として、２つの層、第２層３２と
第１層３３を、例えば真空蒸着、スパッタリング、ある
いは他の技術を用いて蓋１９上に堆積することも可能で
ある。次に述べるように、大量の水素を吸収するため
に、水素吸収部材３１の表面積は、パッケージの内側面
積の１％以上、あるいは保護すべき素子が水素にさらさ
れるリスク材料の全表面積の１０倍以上の面積のうちい
ずれか大きい方である。ここで水素にさらされるリスク
材料とは、水素損傷に敏感なパッケージ内の材料であ
る。通常、１個の回路、あるいは小さな混成電気パッケ
ージにおいては、その面積は０．１〜０．４ｃｍ2であ
る。
【００１０】次に水素吸収部材３１の機能について説明
する。パッケージの雰囲気から出た水素は、第２層３２
の表面に吸収され、この金属構造体内で水素分子（mole
cular hydrogen）から水素溶媒化合物（solvated hydro
gen）に変わることにより、その層の内部に透過してい
く。この反応は、吸熱性であり、プラチナの場合には図
４のエネルギーグラフに示すように、Ｈ原子当たり０．
５ｅＶ必要とする。水素溶媒化合物は、原子当たり１．
１ｅＶを放出する吸熱反応により、第１層３３内に移動
する。水素溶媒化合物は、原子当たり０．２ｅＶを放出
する別の吸熱反応で、チタンハイドライド（titanium h
ydride）として沈殿（凝固）する。この吸熱反応は、チ
タン製の第１層３３内で水素を固定するよう機能し、そ
れが第２層３２に戻ってくるのを阻止する。これは、そ
れにより生成されたエネルギーバリアの存在に起因す
る。貴金属製の第２層３２を使用すると、反応性（水素
化物を生成しやすい）および金属製の第１層３３上で酸
化表面の形成を阻止し、それにより表面をオープンな状
態に維持して水素を受け入れやすくする。さらにまた、
エネルギーバリアの存在により水素が水素化物形成金属
内に移動しやすくなるが、これは二次的な機能である。
かくして、貴金属製の第２層３２は、水素化物形成用の
第１層３３内に水素を受け入れやすくする一方向バルブ
として機能する。
【００１１】水素吸収部材３１は、金属をパッケージの
蓋内に堆積することにより、いくつかの標準的なポンプ
レーザパッケージ内に組み込まれ、パッケージを気密に
シールして、その内部雰囲気をＮ2で満たすようにす
る。このパッケージを１００℃で１８４０時間の劣化試
験を行った。その結果、これらのパッケージ内では水素
は検出不可能で、パッケージのハウジング内には多くの
水蒸気は存在しなかった。
【００１２】本発明の変形例としては、水素化物形成層
である第１層３３は、鉄−チタン合金のような金属間化
合物、あるいは合金で形成できる。このような場合この
合金は、酸化表面がスパッタで取り除かれ、そしてＰｔ
またはＰｂがこの表面上に堆積するような真空チェンバ
内に配置される。このようにして得られた水素吸収部材
は、はんだであるいは機械的に、パッケージの内壁ある
いは蓋に取り付けることができる。さらにまた第２層３
２は、この実施例においてはプラチナであったが、パラ
ジウム層も使用することができる。
【００１３】特許請求の範囲に記載した参照番号は発明
の容易なる理解のためで、発明を限定的に解釈すべきも
のではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例によるパッケージの部分断面
図。
【図２】図１のパッケージの一部断面側面図。
【図３】図１の実施例の水素吸収部材の断面図。
【図４】本発明の動作を説明するエネルギー図。
【符号の説明】
１０ 本発明のパッケージ １１ ハウジング １２ レーザ １３ 球状レンズ １４ 光検知器 １５ 基板 １６、１７ 金属領域 １８ ピン １９ 蓋 ２０ はんだ ２１ 開口 ２２ 光ファイバ ２３ 壁 ３０ 空洞 ３１ 水素吸収部材 ３２ 第２層 ３３ 第１層 ３４ 接合層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 596077259 600 Ｍｏｕｎｔａｉｎ Ａｖｅｎｕｅ, Ｍｕｒｒａｙ Ｈｉｌｌ， Ｎｅｗ Ｊｅ ｒｓｅｙ 07974−0636Ｕ．Ｓ．Ａ. (72)発明者 グスタフ エドワード ダーキッツ，ジュ ニア アメリカ合衆国，07974 ニュージャージ ー，ニュー プロヴィデンス，ホルメス オーバル 55 (72)発明者 ジョン ロパタ アメリカ合衆国，07060 ニュージャージ ー，ノース プレインフィールド，ウェス ターベルト アベニュー ＃１ 160 (72)発明者 フランクリン リチャード ナッシュ アメリカ合衆国，08540 ニュージャージ ー，プリンストン，キャナルロード 1069

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 素子（１２〜１４）を収納するハウジン
    グ（１１）と、 前記ハウジング内に前記素子から分離して配置された部
    材（３１）と、を有し、前記部材（３１）は、 水素溶媒化合物にさらされたときに水素化物を形成する
    材料製の第１層（３３）と、 前記第１層（３３）上に形成され、前記水素分子にさら
    されたときに水素溶媒化合物を形成する貴金属材料製の
    第２層（３２）と、を有し、 前記部材（３１）の表面に酸化物が形成されるのを阻止
    することを特徴とする気密パッケージ。
  2. 【請求項２】 前記第１層（３３）は、チタンを含有
    し、 前記第２層（３２）は、プラチナを含有することを特徴
    とする請求項１に記載のパッケージ。
  3. 【請求項３】 前記第１層（３３）の厚さは、２００ｎ
    ｍ以上であり、 前記第２層（３２）の厚さは、５０ｎｍと５００ｎｍの
    範囲内にあることを特徴とする請求項１に記載のパッケ
    ージ。
  4. 【請求項４】 前記部材（３１）の表面積は、パッケー
    ジの内側表面の１％以上、または保護すべき素子（１２
    〜１４）の露出全表面積の１０倍以上のいずれか大きい
    方の面積であることを特徴とする請求項１に記載のパッ
    ケージ。
  5. 【請求項５】 前記パッケージは、ハウジングの内側を
    シールする蓋（１９）を有し、 前記部材（３１）は、前記蓋の内側に搭載されることを
    特徴とする請求項１に記載のパッケージ。
  6. 【請求項６】 前記部材（３１）は、蓋にはんだ（３
    ４）でもって固着されることを特徴とする請求項５に記
    載のパッケージ。
  7. 【請求項７】 前記第１層（３３）と第２層（３２）
    は、蓋の内側表面に堆積されることを特徴とする請求項
    ５に記載のパッケージ。
  8. 【請求項８】 前記素子（１２〜１４）は、光学素子ま
    たはマイクロエレクトロニクス素子を含むことを特徴と
    する請求項１に記載のパッケージ。
  9. 【請求項９】 前記第１層（３３）と第２層（３２）の
    材料は、第１層から第２層への水素の移動が、吸熱性反
    応となるような材料であることを特徴とする請求項１に
    記載のパッケージ。
  10. 【請求項１０】 前記部材（３１）は、パッケージの内
    側表面に機械的に取り付けられることを特徴とする請求
    項１に記載のパッケージ。
JP10129975A 1997-05-13 1998-05-13 気密パッケージ Pending JPH10322044A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US08/853735 1997-05-13
US08/853,735 US5861665A (en) 1997-05-13 1997-05-13 Structure for absorption of hydrogen in a package

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH10322044A true JPH10322044A (ja) 1998-12-04

Family

ID=25316764

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP10129975A Pending JPH10322044A (ja) 1997-05-13 1998-05-13 気密パッケージ

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US (1) US5861665A (ja)
EP (1) EP0878845B1 (ja)
JP (1) JPH10322044A (ja)
KR (1) KR19980086954A (ja)
DE (1) DE69809630T2 (ja)

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