光半導体素子収納用パツケージ

【目的】リードピン支持板１２，１３の剥離が生じにくく、かつ光半導体素子の熱を効率良く外部に逃し得る光半導体素子収納用パッケージを提供する。
【構成】光半導体素子収納用パッケージ１は、表面に光半導体素子１７を固定する底体３（載置板）と、底体３の裏面に固定されたリードピン支持板１２，１３（絶縁基板）とを備えている。底体３は、高熱伝導性であり、かつ熱膨張率がリードピン支持板１２，１３の熱膨張率に実質的に等しくなるように積層された複数種の金属層（表面銅層５，裏面銅層６及びインバー合金層７）からなる。

【考案の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本考案は、パッケージ、特に光半導体素子収納用パッケージに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の光半導体素子収納用パッケージは、コバール合金からなる光半導体素子載置板と、固定板の裏面に固定されたアルミナ製絶縁基板とを備えている。絶縁基板は、光半導体素子に電気的に接続されたリードピンを支持している。
【０００３】
光半導体素子に電流が流されると、光半導体素子は発熱しながら発光する。光半導体素子から発せられた熱は、光半導体素子載置板を介して外部に放出される。なお、光半導体素子が高温になっても、コバール合金は絶縁基板と熱膨張率が近いため、絶縁基板が光半導体素子載置板から剥離しにくい。
【０００４】
【考案が解決しようとする課題】
前記従来例の光半導体素子収納用パッケージでは、熱膨張率の観点から光半導体素子載置板にはコバール合金が使用されているが、コバール合金は熱伝導率が０．０４ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・℃と低いため、光半導体素子から発生する熱を外部の冷却装置に効率良く伝達させることできない。このため、光半導体素子の温度が上昇しやすく、温度が上昇すると光半導体素子の光出力が不安定となる欠点を有していた。
【０００５】
そこで、光半導体素子載置板に熱伝導率の良い銅を用いることが考えられるが、銅はアルミナからなる絶縁基板と熱膨張率が大きく異なるため、絶縁基板が光半導体素子載置板から剥離しやすくなる。
【０００６】
本考案の目的は、絶縁基板の剥離が生じにくくかつ光半導体素子の熱を効率良く外部に逃がし得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。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本考案に係る光半導体素子収納用パッケージは、表面に光半導体素子が載置される載置板と、前記載置板上に取着され、一部に伝熱板が嵌め込まれた枠体と、前記載置板の裏面に固定された絶縁基板とを備えている。載置板は高熱伝導性で、かつ熱膨張率が前記絶縁基板の熱膨張率に実質的に等しくなるように複数の金属層を積層した金属体からなる。
【０００８】
【作用】
本考案に係る光半導体素子収納用パッケージでは、載置板は高熱伝導性であるため、光半導体素子から発せられた熱を枠体に嵌め込まれた伝熱板に効率良く逃がすことができる。また、載置板は熱膨張率が絶縁基板の熱膨張率に実質的に等しくなっているので、温度が変化しても絶縁基板が載置板から剥離しにくい。
【０００９】
【実施例】
図１に、本考案の一実施例としての光半導体素子収納用パッケージ１を示す。
光半導体素子収納用パッケージ１は、主に、枠体２と、底体３（光半導体素子載置板）と、蓋体４とから構成されている。枠体２は、コバール合金からなる矩形状である。枠体２の下部には底体３が銀ろう等のろう材により接合されており、上部には蓋体４がシーム溶接により接合されている。
【００１０】
底体３は、表面銅層５と裏面銅層６とがインバー合金層７を挟む積層状態に構成されている。各層の厚みの比は、表面銅層５：インバー合金層７：裏面銅層６が、１：２：１〜１：５：１の間に設定されている。この構成によれば、底体３の熱膨張率は、アルミナセラミックからなるリードピン支持板１２，１３（後述）の熱膨張率と実質的に等しくなる。また、図２に示すように、底体３には長手方向に沿って２本の溝３ａ，３ｂが形成されている。
【００１１】
底体３の裏面、つまり裏面銅層６の下面には、アルミナセラミック製の細い板からなる１対のリードピン支持板１２，１３が銀ろう等のろう材により接合されている。リードピン支持板１２，１３には、それぞれ２個ずつリードピン１４用の孔が形成されており、これらの孔内にリードピン１４が銀ろう等のろう材により接合されている。リードピン１４は、底体３の溝３ａ，３ｂを貫通して枠体２内に延びている。リードピン１４は、底体３には接触しておらず、底体３とは電気的に絶縁された状態にある。
【００１２】
枠体２の側面には、四角形の枠孔８が形成されており、枠孔８に銅等からなる伝熱板９が嵌め込まれ、銀ろう等のろう材により接合されている。伝熱板９の底面には、底体３の表面銅層５が接触し、銀ろう等のろう材により接合されている。伝熱板９の外側には、銅からなる固定板１０が銀ろう等のろう材により接合されている。固定板１０は２つの孔１０ａを有している。固定板１０により、光半導体素子収納用パッケージ１は冷却装置（図示せず）に固定され得る。なお、前記固定板１０は伝熱板９と同一材料とし、一体的に形成しておいてもよい。
【００１３】
枠体２のもう一方の側面には、円形の孔２ａが形成されている。孔２ａには円筒状のパイプ１１が挿入されて固定されている。パイプ１１内には、光ファイバーケーブル（図示せず）が固定される。
【００１４】
底体３の上面、つまり表面銅層５の上面には、ペルチェ素子１５が固定されている。ペルチェ素子１５は、リードピン１４に電気的に接続されている。ペルチェ素子１５上には、絶縁材料からなるチップキャリア１６を介して光半導体素子１７が固定されている。光半導体素子１７は、チップキャリア１６上に形成されたボンディングパッド（図示せず）とボンディングワイヤ１８とを介して、リードピン１４に電気的に接続されている。
【００１５】
次に動作について説明する。
外部の図示しない制御装置から、リードピン１４及びボンディングワイヤ１８を通じて光半導体素子１７とペルチェ素子１５に電流を流す。すると、光半導体素子１７は、入力信号に応じたレーザ光を発射する。光半導体素子１７から発射された光信号は、パイプ１１内に固定された光ファイバーケーブルによって外部に搬送される。
【００１６】
光半導体素子１７から発せられた熱は、電流が流されたペルチェ素子１５により吸収され、底体３側に伝達される（ペルチェ効果）。この結果、光半導体素子１７は一定の温度（２５℃）に維持される。底体３の表面銅層５に伝達された熱は、伝熱板９及び固定板１０を介して図示しない冷却装置に伝達される。このようにして、ペルチェ素子１５からの熱は、熱伝導率の良い銅製の部分のみを介して外部に伝達されるので、光半導体素子１７から発せられた熱を効率良く外部に逃すことができ、光半導体素子１７に高温による光出力の不安定さを招来することは皆無となる。
【００１７】
底体３は表面銅層５、インバー合金層７、裏面銅層６が前記比率で積層されているために、リードピン支持板１２，１３と熱膨張率が実質的に等しくなっている。そのため、光半導体素子１７の発熱時に、大きな熱膨張率差によりリードピン支持板１２，１３から底体３から剥離することはない。しかも、表面銅層５と同じ厚みの裏面銅層６がインバー合金層７を間に挟んで配置されているため、底体３の熱変形は防止される。
【００１８】
〔他の実施例〕
前記実施例では、表面銅層５及び裏面銅層６の間にインバー合金層７を挟んだ状態で底体３を形成したが、インバー合金の代わりにコバール合金を用いてもよい。コバール合金を用いた場合に、底体３とリードピン支持板１２，１３との熱膨張率を実質的に等しくするためには、表面銅層：コバール合金：裏面銅層の比率を１：３：１〜１：８：１の間に設定する。
【００１９】
【考案の効果】
本考案に係る光半導体素子収納用パッケージでは、載置板が高熱伝導性であり、かつ熱膨張率が絶縁基板の熱膨張率に実質的に等しくなるように複数の金属層を積層した金属体からなっている。したがって、光半導体素子から発せられた熱は効率良く外部に逃げ、しかも絶縁基板が光半導体素子載置板から剥離しにくい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本考案の一実施例としての光半導体素子収納用パッケージの縦断面図。
【図２】その分解斜視図。
【符号の説明】
１光半導体素子収納用パッケージ
３底体
５表面銅層
６裏面銅層
７インバー合金層
９伝熱板
１２，１３リードピン支持板
１７光半導体素子

【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】表面に光半導体素子が載置される載置板と、前記載置板上に取着され、一部に伝熱板が嵌め込まれた枠体と、前記載置板の裏面に固定された絶縁基板とを備えた光半導体素子収納用パッケージにおいて、前記載置板は、高熱伝導性で、かつ熱膨張率が前記絶縁基板の熱膨張率に実質的に等しくなるように複数の金属層を積層した金属体からなり、その一部が枠体に嵌め込まれた伝熱板に接触し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。

【図１】