JPH1168244A - 光半導体素子収納用パッケージ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】光ファイバーが外れ、容器の気密封止が破れて
光半導体素子を安定に作動させることができず、また光
半導体素子と光ファイバーとの間に位置ズレが生じ、光
ファイバーと光半導体素子との間における光の授受の効
率が大きく低下する。 【解決手段】上面中央部に光半導体素子の載置部１ａ
が、外周部に前記載置部１ａを囲繞する枠部２を設けた
基体１と、前記枠部２を貫通するように設けられ、内部
に光ファイバー８が挿通され接着剤９を介して固定され
る貫通穴６と、前記枠部２の上面に取着され、該枠部２
の内側を塞ぐ蓋体３とから成る光半導体素子収納用パッ
ケージであって、前記枠部２の外表面側で貫通穴６の周
辺部に凹部７が設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は光半導体素子を収容
するための光半導体素子収納用パッケージに関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来、光通信に使用される電気信号を光
信号に変換するレーザーダイオードや光信号を電気信号
に変換するフォトダイオード等の光半導体素子を収容す
るための光半導体素子収納用パッケージは、図２に示す
ように、酸化アルミニウム質焼結体やエポキシ樹脂等の
電気絶縁材料から成り、その上面の略中央部に光半導体
素子Ｓを載置するための載置部２１ａを有し、かつ上面
外周部に貫通穴２３を設けた枠部２２を有する基体２１
と、該基体２１の枠部２２に設けた貫通穴２３に挿通さ
れ、ガラス、樹脂等の接着材２４を介して取着固定され
ている光ファイバー２５と、前記基体２１の枠部２２に
両端が枠部２２の内外部に突出するように設けられ、枠
部２２の外側に突出する一端が外部電気回路に接続され
る複数個のリード部材２６と、前記基体２１の枠部２２
上面に封止材を介して取着され枠部２２の内側を気密に
封止する蓋体２７とから構成されており、基体２１の載
置部２１ａ上にシリコンから成る光伝送モジュール基板
２８に実装された光半導体素子Ｓを載置固定するととも
に光半導体素子Ｓの各電極をリード部材２６にボンディ
ングワイヤ等の電気的接続手段２９を介して電気的に接
続させ、しかる後、枠部２２の上面に蓋体２７を封止材
を介して接合し、枠部２２を有する基体２１と蓋体２７
とから成る容器内部に光半導体素子Ｓを気密に収容する
ことによって製品として光半導体装置が完成する。

【０００３】かかる光半導体装置は光半導体素子Ｓにリ
ード部材２６を介して外部電気回路から供給される電気
信号を印加し、光半導体素子Ｓに光を励起させるととも
に該励起した光を光ファイバー２５に伝達させることに
よって、或いは光ファイバー２５を伝達する光を光半導
体素子Ｓに照射し、光半導体素子Ｓに照射された光に対
応する電気信号を発生させるととも該発生した電気信号
をリード部材２６を介し取り出すことによって光通信に
使用される。

【０００４】なお、図中、３０は光ファイバー２５を保
護するための保護膜であり、例えば光ファイバー２５の
表面にシリコンーン樹脂や紫外線硬化樹脂から成る第１
層とナイロンから成る第２層を順次被着させることによ
って形成されている。

【０００５】また前記上面外周部に枠部２２を有する基
体２１は、例えば、酸化アルミニウム質焼結体から成る
場合には、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セラミック原料粉末に有機バ
インダー、溶剤等を添加混合して泥漿物を作るとともに
該泥漿物をドクターブレード法やカレンダーロール法等
によりシート状に成形してセラミックグリーンシートを
得、しかる後、前記セラミックグリーンシートに所定の
打ち抜き加工を施すとともに複数枚積層し、約１５００
℃の高温で焼成することによって製作され、またエポキ
シ樹脂等の有機樹脂で形成される場合には、トランスフ
ァモールド法を採用することによって、具体的には所定
金型内にビスフェノールＡ型、０- クレーゾルノボラッ
ク型等のエポキシ樹脂と、シリカ、アルミナ等の充填材
（フィラー）と、その他の硬化剤、可とう化剤、難燃化
助剤、着色剤、離型剤等から成るタブレット状に成形さ
れたエポキシ樹脂の原料粉末を注入するとともにこれを
１５０℃〜２００℃の温度で熱硬化させることによって
製作される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来の光半導体素子収納用パッケージにおいては、光ファ
イバー２５の枠部２２への固定が、枠部２２に設けた貫
通穴２３に光ファイバー２５を挿通させるとともに貫通
穴２３の内面と光ファイバー２５の外表面とをガラス、
樹脂等の接着剤で接着することによって行われており、
貫通穴２３の内面と光ファイバー２５の外表面との対向
面積が狭いことから光ファイバー２５の固定強度が弱
く、光ファイバー２５に外力が印加されると該光ファイ
バー２５が貫通穴２３より外れて枠部２２を有する基体
２１と蓋体２７とから成る容器の気密封止が破れ、容器
内部に収容する光半導体素子Ｓ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。

【０００７】また光ファイバー２５が貫通穴２３より外
れると光ファイバー２５と光半導体素子Ｓとが正確に対
向せず、光ファイバー２５と光半導体素子Ｓとの間にお
ける光の授受の効率が大きく低下してしまうという欠点
も有していた。

【０００８】本発明は上記欠点に鑑み案出されたもの
で、その目的は光ファイバーと光半導体素子とを正確に
対向させ、光ファイバーと光半導体素子との間における
光の授受を高効率にするとともに内部に収容する光半導
体素子を長期間にわたり正常、かつ安定に作動させるこ
とができる光半導体素子収納用パッケージを提供するこ
とにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、上面中央部に
光半導体素子の載置部が、外周部に前記載置部を囲繞す
る枠部を設けた基体と、前記枠部を貫通するように設け
られ、内部に光ファイバーが挿通され接着剤を介して固
定される貫通穴と、前記枠部の上面に取着され、該枠部
の内側を塞ぐ蓋体とから成る光半導体素子収納用パッケ
ージであって、前記枠部の外表面側で貫通穴の周辺部に
凹部が設けられていることを特徴とするものである。

【００１０】本発明の光半導体素子収納用パッケージに
よれば、基体の上面外周部に設けた枠部の外表面側で、
光ファイバーが挿通される貫通穴の周辺部に凹部を形成
したことから貫通穴に光ファイバーを挿通させるととも
に貫通穴の内面と光ファイバーの外表面とをガラス、樹
脂等の接着剤で接着することによって光ファイバーを枠
部に固定する際、接着剤の一部が凹部内に入り込んで光
ファイバーの枠部に対する固定強度を補強し、これによ
って光ファイバーに外力が印加されても該光ファイバー
が貫通穴より外れることは有効に防止され、枠部を有す
る基体と蓋体とから成る容器の気密封止を完全として容
器内部に収容する光半導体素子を長期間にわたり正常、
かつ安定に作動させることが可能となる。

【００１１】また光ファイバーが貫通穴より外れること
がないことから光ファイバーと光半導体素子とが常に正
確に対向し、光ファイバーと光半導体素子との間におけ
る光の授受の効率が極めて良好なものとなすことができ
る。

【００１２】

【発明の実施の形態】次に本発明を添付図面に基づき詳
細に説明する。図１は、本発明の光半導体素子収納用パ
ッケージの一実施例を示し、１は基体、２は基体１の上
面外周部に形成された枠部、３は蓋体である。この枠部
２を有する基体１と蓋体３とで内部に光半導体素子Ｓを
収容するための容器が構成される。

【００１３】前記基体１は光半導体素子Ｓを支持するた
めの支持部材として作用し、その上面の略中央部に光半
導体素子Ｓを載置するための載置部１ａを有しており、
この載置部１ａ上にはシリコン等により形成された光伝
送モジュール基板Ｌに実装された光半導体素子Ｓが載置
固定される。

【００１４】また前記基体１はその上面外周部に前記光
半導体素子Ｓが載置される載置部１ａを囲繞するように
して枠部２が形成されており、該枠部２はその内側に光
半導体素子Ｓを収容するための空所を形成する作用をな
す。

【００１５】前記上面外周部に枠部２を有する基体１は
酸化アルミニウム質焼結体やエポキシ樹脂等の電気絶縁
材料から成り、例えば、酸化アルミニウム質焼結体から
成る場合には、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セラミック原料粉末に有
機バインダー、溶剤等を添加混合して泥漿物を作るとと
もに該泥漿物をドクターブレード法やカレンダーロール
法等によりシート状に成形してセラミックグリーンシー
トを得、しかる後、前記セラミックグリーンシートに所
定の打ち抜き加工を施すとともに複数枚積層し、約１５
００℃の高温で焼成することによって製作され、またエ
ポキシ樹脂等の有機樹脂で形成される場合には、トラン
スファモールド法を採用することによって、具体的には
所定金型内にビスフェノールＡ型、０- クレーゾルノボ
ラック型等のエポキシ樹脂と、シリカ、アルミナ等の充
填材（フィラー）と、その他の硬化剤、可とう化剤、難
燃化助剤、着色剤、離型剤等から成るタブレット状に成
形されたエポキシ樹脂の原料粉末を注入するとともにこ
れを１５０℃〜２００℃の温度で熱硬化させることによ
って製作される。

【００１６】なお、前記上面外周部に枠部２を有する基
体１をエポキシ樹脂等の有機樹脂で形成すると該エポキ
シ樹脂等の有機樹脂は耐衝撃性に優れていることから枠
部２を有する基体１に外部より衝撃力が印加されても枠
部２を有する基体１にクラックや割れ等が発生すること
はなく、その結果、枠部２を有する基体１と蓋体３とか
ら成る容器の気密封止の信頼性が大きく向上し、容器内
部に収容する光半導体素子Ｓ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る。

【００１７】また前記枠部２を有する基体１をエポキシ
樹脂等の有機樹脂で形成する場合、該有機樹脂は一般に
耐湿性に劣るため内部に、表面に半径が１０乃至１００
オングストロームの細孔を有する吸湿材を１．０乃至５
０重量％含有させておくと大気中に含まれる水分が枠部
２を有する基体１を介して内部に侵入しようとしてもそ
の侵入は吸湿材によって有効に阻止され、その結果、内
部に侵入した水分によって光半導体素子Ｓの電極や後述
するボンディングワイヤ等の電気的接続手段５、或いは
外部リード端子４に酸化腐蝕が発生することはなく、光
半導体素子Ｓを常に正常、かつ安定に作動させることが
可能となる。従って、前記枠部２を有する基体１はその
内部に、表面に半径が１０乃至１００オングストローム
の細孔を有する吸湿材を１乃至５０重量％含有させてお
くことが好ましい。

【００１８】前記枠部２を有する基体１をエポキシ樹脂
等の有機樹脂で形成し、内部に吸湿材を含有させる場
合、エポキシ樹脂の原料粉末をトランスファモールドす
ることによって枠部２を有する基体１を形成する際、エ
ポキシ樹脂の原料粉末に予め球状のシリカ粒子等から成
る吸湿材を所定量含有させておくことによって枠部２を
有する基体１の内部に含有される。

【００１９】また前記枠部２を有する基体１をエポキシ
樹脂等の有機樹脂で形成し、内部に吸湿材を含有させて
おく場合、吸湿材表面の細孔半径が１０オングストロー
ム未満であると基体１に侵入した水分を吸湿材に完全に
吸着させることが困難となり、また１００オングストロ
ームを超えると吸湿材の比重が軽くなり、吸湿材を枠部
２を有する基体１の全体に分散含有させるのが困難とな
る。従って、前記枠部２を有する基体１の内部に吸湿材
を含有させておく場合、吸湿材表面の細孔半径は１０オ
ングストローム〜１００オングストロームの範囲として
おくことが好ましい。

【００２０】更に前記枠部２を有する基体１をエポキシ
樹脂等の有機樹脂で形成し、内部に吸湿材を含有させて
おく場合、吸湿材の含有量が１重量％未満であると枠部
２を有する基体１における水分の通過が有効に阻止され
ず、また５０重量％を超えるとエポキシ樹脂の原料粉末
をトランスファモールドすることによって枠部２を有す
る基体１を形成する際、エポキシ樹脂の流れ性が悪くな
って所望形状の枠部２を有する基体１が得られなくなる
危険性がある。従って、前記枠部２を有する基体１の内
部に吸湿材を含有させておく場合、吸湿材の含有量は１
乃至５０重量％の範囲としておくことが好ましい。

【００２１】前記基体１の枠部２にはまた両端が枠部２
の内外に突出する複数個のリード部材４が設けてあり、
該リード部材４の枠部２内側に突出する領域に光半導体
素子Ｓの各電極をボンディングワイヤ等の電気的接続手
段５を介して接続させ、枠部２の外側に突出する領域を
外部電気回路に電気的に接続させれば光半導体素子Ｓの
各電極はリード部材４を介し外部電気回路に電気的に接
続されることとなる。

【００２２】前記リード部材４は枠部２を有する基体１
が酸化アルミニウム質焼結体から成る場合にはタングス
テン、モリブデン等の金属から成り、該金属粉末に有機
溶剤、溶媒を添加混合して得た金属ペーストを基体１と
なるセラミックグリーンシートにスクリーン印刷法等に
より予め所定パターンに印刷塗布しておくことによって
枠部２の内側から外側にかけて形成され、また枠部２を
有する基体１がエポキシ樹脂等の有機樹脂から成る場合
には鉄ーニッケルーコバルト合金や鉄ーニッケル合金等
の金属板から成り、枠部２を有する基体１をトランスフ
ァモールド法により形成する際に予め金型内の所定位置
にリード部材４をセットしておくことによって枠部２の
所定位置に両端を枠部２の内外部に突出させた状態で一
体的に取着される。

【００２３】前記リード部材４はその露出する外表面に
良導電性で耐蝕性に優れ、かつロウ材と濡れ性の良いニ
ッケルや金等の金属をめっき法により所定厚み（１〜２
０μｍ）に被着させておくと、リード部材４の酸化腐蝕
を有効に防止することができるとともにリード部材４と
ボンディングワイヤ等の電気的接続手段５との接続及び
リード部材４と外部電気回路との接続を信頼性の高いも
のとなすことができる。従って、前記リード部材４はそ
の露出する外表面に良導電性で耐蝕性に優れ、かつロウ
材と濡れ性の良いニッケルや金等の金属をめっき法によ
り１〜２０μｍの厚みに被着させてることが好ましい。

【００２４】更に前記基体１の枠部２には枠部２を貫通
する貫通穴６が形成されており、該貫通穴６は後述する
光ファイバー８の先端を光半導体素子Ｓに対向させた状
態で固定する作用をなし、その内部に光ファイバー８が
該光ファイバー８の先端を光半導体素子Ｓと対向するよ
うに挿通され、しかる後、光ファイバー８の外表面と貫
通穴６の内面とをガラス、樹脂等の接着剤９で接着する
ことによって光ファイバー８は枠部２の貫通穴６内に固
定される。

【００２５】前記枠部２の貫通穴６は枠部２にドリルや
レーザーを用いた穴開け加工を施すことによって、或い
は枠部２を有する基体１を形成する際に予め金型を工夫
しておいたり、グリーンシートの所定位置に予め穴開け
加工を施しておくことによって所定位置に所定形状に形
成される。

【００２６】また更に前記枠部２の外表面側で貫通穴６
の周辺部には凹部７が形成されており、該凹部７は貫通
穴６に光ファイバー８を接着剤９を介して固定する際、
接着剤９の一部が入り込んで光ファイバー８の枠部２に
対する固定強度を補強する作用をなし、光ファイバー８
の枠部２に対する固定強度が凹部７内に入り込んだ接着
剤９により補強されていることから光ファイバー８に外
力が印加されても該光ファイバー８が貫通穴６より外れ
ることは殆どなく、その結果、枠部２を有する基体１と
蓋体３とから成る容器の気密封止が完全となり容器内部
に収容する光半導体素子Ｓを長期間にわたり正常、かつ
安定に作動させることが可能となる。同時に光ファイバ
ー８が貫通穴６より外れることがないことから光ファイ
バー８と光半導体素子Ｓとが常に正確に対向し、光ファ
イバー８と光半導体素子Ｓとの間における光の授受の効
率が極めて良好なものとなる。

【００２７】前記凹部７は前記貫通穴６と同様の方法に
よって、具体的にはドリルやレーザーを用いた穴開け加
工法を採用することによって、或いは枠部２を有する基
体１を形成する際に予め金型を工夫しておいたり、グリ
ーンシートの所定位置に予め穴開け加工を施しておくこ
とによって枠部２の外表面側で貫通穴６の周辺部に形成
される。

【００２８】更に前記枠部２の貫通穴６内には光ファイ
バー８が挿通固定されており、該光ファイバー８は光半
導体素子Ｓが発する光を外部に伝達する、或いは外部か
ら光を光半導体素子Ｓに伝達するための光の伝達路とし
て作用する。

【００２９】また更に前記基体１の上面外周部に設けた
枠部２上には有機樹脂等から成る封止材を介して蓋体３
が接合され、該蓋体３で枠部２の内側を塞ぐことよって
枠部２を有する基体１と蓋体３とで構成される容器内に
光半導体素子Ｓが気密に収容される。

【００３０】前記蓋体２はエポキシ樹脂等の有機樹脂や
鉄ーニッケルーコバルト合金や鉄ーニッケル合金等の金
属材料から成り、従来周知の形成方法によって所定の板
状に形成される。

【００３１】かくして本発明の光半導体素子収納用パッ
ケージによれば、基体１の載置部１ａに光伝送モジュー
ル基板Ｌに実装させた光半導体素子Ｓを載置固定させる
とともに光半導体素子Ｓの各電極を所定のリード部材４
にボンディングワイヤ等の電気的接続手段５を介して電
気的に接続し、次に枠部２の貫通穴６の内部に光ファイ
バー８を挿通させ、その先端を光半導体素子Ｓと対向す
るようにして接着剤９により固定し、しかる後、枠部２
の上面に蓋体３を封止材を介して接合させ、枠部２を有
する基体１と蓋体３とから成る容器内部に光半導体素子
Ｓを気密に収容することによって製品としての光半導体
装置が完成する。

【００３２】かかる光半導体装置は光半導体素子Ｓにリ
ード部材４を介して外部電気回路から供給される電気信
号を印加し、光半導体素子Ｓに光を励起させるとともに
該励起した光を光ファイバー８に伝達させることによっ
て、或いは光ファイバー８を伝達する光を光半導体素子
Ｓに照射し、光半導体素子Ｓに照射された光に対応する
電気信号を発生させるとともに該発生した電気信号をリ
ード部材４を介し取り出すことによって光通信に使用さ
れる。

【００３３】なお、本発明は上述の実施例に限定される
ものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば
種々の変更は可能である。

【００３４】

【発明の効果】本発明の光半導体素子収納用パッケージ
によれば、基体の上面外周部に設けた枠部の外表面側
で、光ファイバーが挿通される貫通穴の周辺部に凹部を
形成したことから貫通穴に光ファイバーを挿通させると
ともに貫通穴の内面と光ファイバーの外表面とをガラ
ス、樹脂等の接着剤で接着することによって光ファイバ
ーを枠部に固定する際、接着剤の一部が凹部内に入り込
んで光ファイバーの枠部に対する固定強度を補強し、こ
れによって光ファイバーに外力が印加されても該光ファ
イバーが貫通穴より外れることは有効に防止され、枠部
を有する基体と蓋体とから成る容器の気密封止を完全と
して容器内部に収容する光半導体素子を長期間にわたり
正常、かつ安定に作動させることが可能となる。

【００３５】また光ファイバーが貫通穴より外れること
がないことから光ファイバーと光半導体素子とが常に正
確に対向し、光ファイバーと光半導体素子との間におけ
る光の授受の効率が極めて良好なものとなすことができ
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の一実
施例を示す断面図である。

【図２】従来の光半導体素子収納用パッケージの一実施
例を示す断面図である。

【符号の説明】

１・・・基体 １ａ・・載置部 ２・・・枠部 ３・・・蓋体 ４・・・リード部材 ６・・・貫通穴 ７・・・凹部 ８・・・光ファイバー ９・・・接着剤

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】上面中央部に光半導体素子の載置部が、外
   周部に前記載置部を囲繞する枠部を設けた基体と、前記
   枠部を貫通するように設けられ、内部に光ファイバーが
   挿通され接着剤を介して固定される貫通穴と、前記枠部
   の上面に取着され、該枠部の内側を塞ぐ蓋体とから成る
   光半導体素子収納用パッケージであって、前記枠部の外
   表面側で貫通穴の周辺部に凹部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。