素子収納用パッケージおよび光半導体装置
【課題】耐久性や気密性の良好な信頼性の高い素子収納用パッケージを提供する。
【解決手段】素子収納用パッケージ１は、上面に光半導体素子１１が載置される載置領域を有する基板３と、前記載置領域を囲むように基板３の上面に配設された、内側面および外側面に開口する貫通孔を有する枠体５と、前記貫通孔の内周面にロウ材を介して接合された筒状の第１の部分および枠体５の外側に位置する筒状の第２の部分を有し、前記第１の部分の内周面および前記第２の部分の内周面が連続している光ファイバ保持部材９とを備えている。そして、前記第２の部分の外周面に、前記貫通孔の貫通方向に沿って溝が形成されている。
【解決手段】素子収納用パッケージ１は、上面に光半導体素子１１が載置される載置領域を有する基板３と、前記載置領域を囲むように基板３の上面に配設された、内側面および外側面に開口する貫通孔を有する枠体５と、前記貫通孔の内周面にロウ材を介して接合された筒状の第１の部分および枠体５の外側に位置する筒状の第２の部分を有し、前記第１の部分の内周面および前記第２の部分の内周面が連続している光ファイバ保持部材９とを備えている。そして、前記第２の部分の外周面に、前記貫通孔の貫通方向に沿って溝が形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＰＤ（フォトダイオード）あるいはＬＤ（レーザダイオード）のような光半導体素子が収納される素子収納用パッケージおよびこれを用いた光半導体装置に関する。このような光半導体装置は、例えば光通信機器に用いることができる。
【背景技術】
【０００２】
光半導体素子を収納する素子収納用パッケージ（以下、単にパッケージともいう）としては、例えば、特許文献１に記載された光モジュールに用いられているパッケージが知られている。特許文献１に記載のパッケージは、光ファイバが固定されたフェルールを保持するためのフェルールホルダがパッケージ本体に取り付けられている。フェルールホルダによってパッケージ本体に固定された光ファイバは、光半導体素子と光学的に結合される。フェルールホルダは、一般的にロウ材のような接合部材を用いてパッケージ本体に接合される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２０４１０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
フェルールホルダをパッケージ本体に強固に接合するため、これらの部材を接合するロウ材は一般的に多めに用いられる。しかしながら、余剰となったロウ材が、パッケージ本体の表面あるいはフェルールホルダの表面における予想外の領域に濡れ広がる可能性がある。パッケージ本体あるいはフェルールホルダを構成する材料とロウ材を構成する材料との熱膨張係数の差に起因して、余剰となったロウ材からパッケージ本体あるいはフェルールホルダに予想外の応力が加わる可能性がある。そのため、パッケージの耐久性や気密性が低下する可能性がある。
【０００５】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、耐久性や気密性の良好な信頼性の高い素子収納用パッケージを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一つの態様に基づく素子収納用パッケージは、上面に光半導体素子が載置される載置領域を有する基板と、前記載置領域を囲むように前記基板の上面に配設された、内側面および外側面に開口する貫通孔を有する枠体と、前記貫通孔の内周面にロウ材を介して接合された筒状の第１の部分および前記枠体の外側に位置する筒状の第２の部分を有し、前記第１の部分の内周面および前記第２の部分の内周面が連続している光ファイバ保持部材とを備えている。そして、前記第２の部分の外周面に、前記貫通孔の貫通方向に沿って溝が形成されている。
【発明の効果】
【０００７】
上記態様の素子収納用パッケージにおいては、上述の通り、枠体の外側に位置する光ファイバ保持部材の筒状の第２の部分に、貫通孔の貫通方向に沿って溝が形成されている。そのため、第１の部分に隣接する第２の部分における上記の溝に枠体と光ファイバ保持部材とを接合するロウ材の余剰分を溜めることができる。従って、ロウ材が予想外の領域に濡れ広がることを抑制できる。また、溝に上記のロウ材の余剰分を溜めることができることから、過度に多量のロウ材を用いることなく安定して枠体と光ファイバ保持部材とを接
合できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１の実施形態の素子収納用パッケージおよびこれを備えた光半導体装置を示す分解斜視図である。
【図２】図１に示す素子収納用パッケージの平面図である。
【図３】図２に示す素子収納用パッケージのＸ−Ｘ断面における断面図である。
【図４】図３における領域Ａを示す拡大断面図である。
【図５】図１に示す素子収納用パッケージの側面図である。
【図６】図５における領域Ｂを示す拡大側面図である。
【図７】図６に示す素子収納用パッケージの第１の変形例を示す側面図である。
【図８】図４に示す素子収納用パッケージの第２の変形例を示す側面図である。
【図９】図６に示す素子収納用パッケージの第３の変形例を示す側面図である。
【図１０】第２の実施形態の素子収納用パッケージの断面図である。
【図１１】図１０における領域Ｃを示す拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、各実施形態の素子収納用パッケージ（以下、単にパッケージともいう）およびこれを備えた光半導体装置について、図面を用いて詳細に説明する。但し、以下で参照する各図は、説明の便宜上、実施形態の構成部材のうち、本発明を説明するために必要な主要部材のみを簡略化して示したものである。従って、本発明に係るパッケージおよび光半導体装置は、本明細書が参照する各図に示されていない任意の構成部材を備え得る。また、各図中の部材の寸法は、実際の構成部材の寸法および各部材の寸法比率等を忠実に表したものではない。
【００１０】
図１〜６に示すように、第１の実施形態のパッケージ１は、基板３と、この基板３の上面に配設され、内側面および外側面に開口する貫通孔７ａを有する枠体５と、この枠体５の貫通孔７ａに取り付けられた光ファイバ保持部材９とを備えている。
【００１１】
本実施形態における基板３は、四角板形状の平板部およびこの平板領域の四隅からそれぞれ側方に引き出されたネジ止め部を有している。平板部は、上面に光半導体素子１１が載置される載置領域３ａを有している。ネジ止め部には、それぞれネジ止め孔１３が形成されている。このネジ止め孔１３によってパッケージ１を実装基板（不図示）にネジ止め固定することができる。
【００１２】
なお、本実施形態において載置領域３ａとは、基板３を平面視した場合に光半導体素子１１と重なり合う領域を意味している。基板３の大きさとしては、例えば、平板部の一辺を５ｍｍ〜５０ｍｍに設定することができる。また、基板３の厚みとしては、例えば、０．３ｍｍ〜３ｍｍに設定することができる。
【００１３】
本実施形態においては載置領域３ａが基板３の上面の中央部に形成されているが、光半導体素子１１が載置される領域を載置領域３ａとしていることから、例えば、基板３の上面の端部に載置領域３ａが形成されていても何ら問題ない。また、本実施形態の基板３は一つの載置領域３ａを有しているが、基板３が複数の載置領域３ａを有し、それぞれの載置領域３ａに光半導体素子１１が載置されていてもよい。
【００１４】
基板３の上面における載置領域３ａには光半導体素子１１が配設される。光半導体素子１１としては、例えば、ＬＤ素子に代表される、光ファイバに対して光を出射する発光素子、ＰＤ素子に代表される、光ファイバからの光を受光する受光素子が挙げられる。このような光半導体素子１１は、後述する光ファイバとの間で光学結合が行われる。
【００１５】
光半導体素子１１には、ボンディングワイヤ（不図示）が電気的に接続される。光半導体素子１１は、このボンディングワイヤおよびリード端子（不図示）などを介して外部の配線回路（不図示）との間で信号の入出力を行うことができる。このように、基板３の上面には光半導体素子１１が配設される。そのため、基板３としては、少なくとも光半導体素子１１が配設される部分には高い絶縁性を有していることが求められる。
【００１６】
高い絶縁性を有する基板３は、複数の絶縁性部材を積層することによって作製できる。そして、この基板３の載置領域３ａに光半導体素子１１が載置される。絶縁性部材としては、例えば、酸化アルミニウム質焼結体、ムライト質焼結体、炭化珪素質焼結体、窒化アルミニウム質焼結体および窒化珪素質焼結体のようなセラミック材料を用いることができる。また、これらのセラミック材料の代わりにガラスセラミック材料を用いてもよい。
【００１７】
これらのガラス粉末およびセラミック粉末を含有する原料粉末、有機溶剤並びにバインダを混ぜることにより混合部材を作製する。この混合部材をシート状に成形することにより複数のセラミックグリーンシートを作製する。作製された複数のセラミックグリーンシートを積層することにより複数の積層体を作製する。複数の積層体をそれぞれ約１６００度の温度で一体焼成することにより基板３が作製される。
【００１８】
なお、基板３としては、複数の絶縁性部材が積層された構成に限られるものではない。一つの絶縁性部材により基板３が構成されていてもよい。また、基板３として、少なくとも光半導体素子１１が配設される部分に高い絶縁性を有していることが求められることから、例えば、金属部材上に絶縁性部材を積層した構成としてもよい。特に、基板３に対して高い放熱性が求められる場合、基板３が上記の構成であることが好ましい。金属部材は高い放熱性を有しているからである。金属部材上に絶縁性部材を積層した構成とすることで、基板３の放熱性を高めることができる。
【００１９】
具体的には、本実施形態における基板３のように、絶縁性の載置基板１５を備えていてもよい。本実施形態における基板３では、基板３が金属部材からなり、この基板３の載置領域３ａ上に載置基板１５が配設されている。そして、この載置基板１５上に光半導体素子１１が載置されている。
【００２０】
金属部材としては、具体的には、鉄、銅、ニッケル、クロム、コバルトおよびタングステンのような金属部材、あるいはこれらの金属からなる合金を用いることができる。このような金属部材のインゴットに圧延加工法、打ち抜き加工法のような金属加工法を施すことによって基板３を構成する金属部材を作製することができる。
【００２１】
また、載置基板１５としては、絶縁性部材と同様に絶縁性の良好な部材を用いることが好ましく、例えば、酸化アルミニウム質焼結体、ムライト質焼結体、炭化珪素質焼結体、窒化アルミニウム質焼結体および窒化珪素質焼結体のようなセラミック材料、またはガラスセラミック材料を用いることができる。
【００２２】
本実施形態のパッケージ１は、載置領域３ａを囲むように基板３の上面に配設された枠体５を備えている。枠体５は、内側面および外側面に開口する貫通孔７ａ（第１の貫通孔７ａ）を有している。枠体５は、平面視した場合の内周面および外周面がそれぞれ四角形の筒形状であり、４つの側壁部分によって構成されている。枠体５は、銀ロウのような接合部材を介して基板３に接合されている。
【００２３】
枠体５は、平面視した場合の外周を一辺５ｍｍ以上５０ｍｍ以下に設定することができる。また、外周と内周との間の幅で示される枠体５の厚みは、例えば０．５ｍｍ以上２ｍ
ｍ以下に設定することができる。また、枠体５の高さとしては、例えば３ｍｍ以上３０ｍｍ以下に設定することができる。
【００２４】
枠体５としては、例えば、基板３と同様に、絶縁性の良好な部材、あるいは金属部材を用いることができる。絶縁性の良好な部材としては、例えば、酸化アルミニウム質焼結体、ムライト質焼結体、炭化珪素質焼結体、窒化アルミニウム質焼結体および窒化珪素質焼結体のようなセラミック材料を用いることができる。また、金属部材としては、例えば、鉄、銅、ニッケル、クロム、コバルトおよびタングステンのような金属材料、あるいはこれらの金属材料からなる合金を用いることができる。
【００２５】
第１の貫通孔７ａには、第１の部分９ａおよび第２の部分９ｂを有する筒状の光ファイバ保持部材９（以下、単に保持部材９ともいう）が取り付けられている。具体的には、第１の部分９ａは、第１の貫通孔７ａ内に位置して、第１の貫通孔７ａの内周面にロウ材１７を介して接合されている。また、第２の部分９ｂは、枠体５の外側に位置している。第１の部分９ａの内周面と前記第２の部分９ｂの内周面とは連続している。そして、第２の部分９ｂの外周面に、第１の貫通孔７ａの貫通方向に沿って溝１９が形成されている。
【００２６】
保持部材９は光ファイバを保持して固定するための部材である。保持部材９は、光ファイバを固定して位置決めを図るとともに、筒状であることによって、この筒形状の中空部分で光半導体素子１１と光ファイバとの間での光の伝達を行うことができる。
【００２７】
本実施形態のパッケージ１においては、枠体５の外側に位置する第２の部分９ｂに、第１の貫通孔７ａの貫通方向に沿って溝１９が形成されている。そのため、第１の部分９ａに隣接する第２の部分９ｂにおける上記の溝１９に、枠体５と光ファイバ保持部材９とを接合するロウ材１７の余剰分を溜めることができる。従って、ロウ材１７が予想外の領域に濡れ広がることを抑制できる。また、溝１９に上記のロウ材１７の余剰分を溜めることができることから、過度に多量のロウ材１７を用いることなく安定して枠体５と光ファイバ保持部材９とを接合できる。
【００２８】
このとき、第１の貫通孔７ａの中心軸Ｘから溝１９の底部までの距離Ｌ１が、第１の部分９ａの内径Ｌ２よりも大きく、かつ第１の部分９ａの外径Ｌ３よりも小さいことが好ましい。これは、第１の貫通孔７ａの内周面と第１の部分９ａとを接合するロウ材１７が安定して溝１９に溜まるようにするためである。本実施形態のパッケージ１においては、溝１９の深さＤ１が第１の部分９ａの厚みと第２の部分９ｂの厚みとの差Ｄ２よりも大きく、第１の部分９ａの側端面がパッケージ１の側方に露出している。そのため、上記のロウ材１７が溝１９に流れ出やすくなるので、安定してロウ材１７を溝１９に溜めることができる。
【００２９】
さらに、第１の部分９ａの側端面は、第１の貫通孔７ａの周囲における枠体５の内周面と面一であってもよい。結果、第１の貫通孔７ａと第１の部分９ａの外周部との隙間に充填されるロウ材１７は、枠体５の内側に露出される表面で作用する表面張力により、第１の部分９ａに漏れ広がり難くなるとともに保持部材９の内周面への濡れ広がりが抑制される。よって、第１の部分９ａの内径がロウ材１７によって小さくなることが抑制され、フェルールが第１の貫通孔７ａ内に挿入固定できなくなったり、透光性の窓材やレンズ部材等の光学部材が第１の貫通孔７ａ内に挿入固定できなくなったりすることが抑制される。
【００３０】
また、第１の貫通孔７ａの中心軸Ｘから溝１９の底部までの距離Ｌ１が、第１の部分９ａの内径Ｌ２よりも大きいことから、溝１９に溜まったロウ材１７が第１の貫通孔７ａの内周面に流れ出ることを抑制できる。そのため、第１の貫通孔７ａの内周面に流れ出たロウ材１７により、第１の部分９ａの内径が小さくなり、フェルールが第１の貫通孔７ａ内
に挿入固定できなくなったり、透光性の窓材やレンズ部材等の光学部材が第１の貫通孔７ａ内に挿入固定できなくなったりすることを抑制することができるとともに、光半導体素子１１と光ファイバとの間での光の伝達を良好なものにできる。
【００３１】
また、第２の部分９ｂの外径が、第１の部分９ａの外径よりも大きいことが好ましい。第２の部分９ｂがこのような構成である場合、第２の部分９ｂと枠体５の外側面との間に隙間が形成されるので、この部分にもロウ材１７を留めることができる。また、この隙間を伝ってロウ材１７が溝１９に流れ出やすくなる。従って、ロウ材１７が予想外の領域に濡れ広がることを抑制できる。さらには、保持部材９は、第１の貫通孔７ａに挿入固定される際の貫通方向に沿った位置決めが、第１の部分９ａの外径よりも大きい第２の部分９ｂによって行われることにより、保持部材９は枠体５の所望の部位に接合されるとともに光ファイバを所望の位置に固定することができる。
【００３２】
また、本実施形態のパッケージ１においては、溝１９が、上方に向かって開口している。このように溝１９が形成されている場合には、溝１９に溜まったロウ材１７が下方に向かって流れることを抑制でき、安定してロウ材１７を溝１９に留めることができるとともに、ロウ材１７と保持部材９との接合面積が大きくならないことから、ロウ材１７と保持部材９との熱膨張係数の違いに起因して生じる熱応力を小さくすることができる。
【００３３】
図６に示す溝１９は、側面視した場合の形状が２つの平らな側面からなるＶ字形状であるがこれに限られるものではない。例えば、図７に示すように、側面視した場合に、少なくとも底部が曲線形状であることが好ましい。
【００３４】
ロウ材１７と保持部材９との熱膨張係数の違いに起因して、ロウ材１７から保持部材９に熱応力が加わる場合がある。溝１９がＶ字形状である場合、溝１９の底部に上記の熱応力が集中する可能性がある。しかしながら、保持部材９を側面視した際、あるいは、第１の貫通孔７ａの貫通方向に垂直な断面において断面視した際に、溝１９の少なくとも底部が曲線形状である場合には、上記の応力集中を抑制できる。そのため、保持部材９の耐久性を向上させることができる。
【００３５】
本実施形態のパッケージ１における溝１９は、第１の貫通孔７ａの貫通方向に沿って、第２の部分９ｂの一端から他端にかけて突っ切るように形成されているが、このような形状に限られるものではない。上述のように、ロウ材１７が安定して溝１９に流れるようにするため、第２の部分９ｂにおける第１の部分９ａと連続する端部側に溝１９が開口している必要があるが、第２の部分９ｂにおける反対側の端部に溝１９が開口している必要はない。
【００３６】
しかしながら、多量のロウ材１７を溝１９に溜めることが求められている場合には、本実施形態における溝１９のように第２の部分９ｂの一端から他端にかけて突っ切るように形成されていることが好ましい。一方、用いられるロウ材１７が比較的少なく、第２の部分９ｂにおける第１の部分９ａと連続する端部とは反対側の端部からロウ材１７が流れ出ることを抑制するためには、溝１９が図８に示すような形状であることが好ましい。
【００３７】
また、本実施形態のパッケージ１において溝１９は、側面視において枠体５の上面からの保持部材９までの距離が最短となる位置、即ち、側面視において保持部材９の頂部に形成されてもよい。これにより、蓋体１０３を枠体９に取着する際に生じる、保持部材９と枠体５とロウ材１７および蓋体１０３との熱膨張係数差に起因して生じる熱応力が溝部１９で緩和され、保持部材９に熱応力が加えられることによって生じる、保持部材９および光ファイバの位置ズレが抑制される。その結果、保持部材９および光ファイバは、光半導体装置１０１内の光半導体素子１１との位置ズレが抑制されるとともに光信号の入出力が
円滑に行なわれ、光半導体装置１０１を正常かつ安定して作動させることができる。
【００３８】
また、本実施形態のパッケージ１においては溝１９が１つ形成されているが、これに限られるものではない。例えば、図９に示すように、複数の溝１９が形成されていてもよい。なお、図９においては、枠体５の外側に位置する第２の部分９ｂに、第１の貫通孔７ａの貫通方向に沿って３つの溝１９が形成されている。
【００３９】
保持部材９としては、少なくとも光ファイバを固定できる程度の強度を有していることが好ましい。具体的には、鉄、銅、ニッケル、クロム、コバルトおよびタングステンのような金属部材、あるいはこれらの金属からなる合金を用いることができる。このような金属部材のインゴットに圧延加工法、打ち抜き加工法のような金属加工法を施すことによって筒状の保持部材９を作製することができる。
【００４０】
特に、枠体５と保持部材９とが、同じ金属部材を用いて形成されていることが好ましい。枠体５と保持部材９との熱膨張差を小さくすることができるので、枠体５と保持部材９との間に生じる応力を小さくすることができるからである。
【００４１】
ロウ材１７としては、保持部材９を第１の貫通孔７ａに良好に接合できるものであれば特に限定されない。例えば、金−錫ロウあるいは銀ロウを用いることができる。
【００４２】
本実施形態の光半導体装置１０１の使用時においては、保持部材９の他方の端部にフェルール（不図示）が固定される。フェルールは、保持部材９の筒の内部に対して一方の端部が開口する第１の貫通孔７ａを有している。そして、この第１の貫通孔７ａに光ファイバが挿入固定される。このようにフェルールが保持部材９に挿入固定されることによって、光ファイバと光半導体素子１１との光学結合を行うことができる。
【００４３】
フェルールとしては、例えば、ジルコニア、アルミナ等のセラミック材料をもちいることができる。また、光ファイバとしては、石英ガラスのような透光性の材料を用いることができる。フェルールは筒状の保持部材９の内周面に接合されても保持部材９の他方の端部の端面に接合されてもどちらでもよい。
【００４４】
本実施形態のパッケージ１における枠体５は、上記第１の貫通孔７ａとは別に第２の貫通孔７ｂを有している。第２の貫通孔７ｂには、入出力部材２１が挿入固定されている。第２の貫通孔７ｂは、上記の第１の貫通孔７ａと同様に内側面から外側面にかけて貫通する貫通孔７ａの形状であっても良いが、枠体５の基体と接合する下面側であって、基板３および枠体５の間に部分的に枠体５の内周側および外周側に開口する形状であってもよい。
【００４５】
入出力部材２１は、絶縁部材２３および絶縁部材２３の上面に配設された複数の配線導体２５を有している。これらの配線導体２５を介して光半導体素子１１と外部の配線回路との間で信号の入出力を行うことができる。このように、絶縁部材２３の上面には配線導体２５が配設されることから、絶縁部材２３としては、高い絶縁性を有していることが求められる。絶縁部材２３の例示的な大きさとしては、平面視した場合の一辺が１〜２０ｍｍ程度であって、厚みが０．３〜３ｍｍ程度である四角板形状の部材を用いることができる。
【００４６】
絶縁部材２３としては、基板３と同様に、例えば、酸化アルミニウム質焼結体、ムライト質焼結体、炭化珪素質焼結体、窒化アルミニウム質焼結体および窒化珪素質焼結体のようなセラミック材料、またはガラスセラミック材料を用いることができる。配線導体２５としては、導電性の良好な部材を用いることが好ましい。具体的には、タングステン、モ
リブデン、ニッケル、銅、銀および金のような金属材料を配線導体２５として用いることができる。上記の金属材料を単一で用いてもよく、また、合金として用いてもよい。
【００４７】
次に、第２の実施形態の素子収納用パッケージ１について、図面を用いて詳細に説明する。なお、本実施形態にかかる各構成において、第１の実施形態と同様の機能を有する構成については、同じ参照符号を付記し、その詳細な説明を省略する。なお、図１０は、第１の実施形態のパッケージの断面図である図３における断面に対応する断面での断面図うを示している。
【００４８】
本実施形態のパッケージ１は、第１の実施形態のパッケージ１と比較して、光ファイバ保持部材９の形状が異なっている。具体的には、本実施形態のパッケージ１における保持部材９は、筒状であって、枠体５の外側面における貫通孔７ａの周囲にロウ材１７を介して接合されている。すなわち、第１の実施形態における保持部材９は、枠体５の貫通孔７ａにロウ材１７を介して接合された第１の部分９ａを有しているが、本実施形態における保持部材９は、この第１の部分９ａを有していない。そして、本実施形態における保持部材９は、上記の通り、枠体５の外側面における貫通孔７ａの周囲にロウ材１７を介して接合されている。
【００４９】
そして、本実施形態における保持部材９もまた、第１の実施形態における保持部材９と同様に、溝１９を有している。つまり、本実施形態のパッケージ１は、上面に光半導体素子１１が載置される載置領域３ａを有する基板３と、載置領域３ａを囲むように基板３の上面に配設された、内側面および外側面に開口する貫通孔７ａを有する枠体５と、枠体５の外側面における貫通孔７ａの周囲にロウ材１７を介して接合された筒状の光ファイバ保持部材９とを備え、光ファイバ保持部材９の外周面に、貫通孔７ａの貫通方向に沿って溝１９が形成されていることを特徴としている。
【００５０】
そのため、この溝１９に枠体５と光ファイバ保持部材９とを接合するロウ材１７の余剰分を溜めることができる。従って、ロウ材１７が予想外の領域に濡れ広がることを抑制できる。また、溝１９に上記のロウ材１７の余剰分を溜めることができることから、過度に多量のロウ材１７を用いることなく安定して枠体５と光ファイバ保持部材９とを接合できる。
【００５１】
本実施形態のパッケージ１において、貫通孔７ａの中心軸から溝１９の底部までの距離が、貫通孔７ａの内径よりも大きいことが好ましい。溝１９に溜まったロウ材１７が貫通孔７ａの内周面に流れ出ることを抑制できるからである。そのため、第１の貫通孔７ａの内周面に流れ出たロウ材１７により、第１の部分９ａの内径が小さくなり、フェルールが第１の貫通孔７ａ内に挿入固定できなくなったり、透光性の窓材やレンズ部材等の光学部材が第１の貫通孔７ａ内に挿入固定できなくなったりすることを抑制することができるとともに、光半導体素子１１と光ファイバとの間での光の伝達を良好なものにできる。
【００５２】
また、図１０に示す溝１９は、側面視した場合の形状が２つの平らな側面からなるＶ字形状であるが、第１の貫通孔７ａの貫通方向に垂直な断面において断面視した場合に、少なくとも底部が曲線形状であることが好ましい。第１の実施形態のパッケージ１において示したように、溝１９の底部に応力が集中することを抑制して保持部材９の耐久性を向上させることができるからである。
【００５３】
次に、一実施形態の光半導体装置１０１について、図面を用いて詳細に説明する。本実施形態の光半導体装置１０１は、上記の実施形態に代表される素子収納用パッケージ１と、素子収納用パッケージ１の載置領域３ａ内に載置された光半導体素子１１と、枠体５と接合された、光半導体素子１１を封止する蓋体１０３とを備えている。なお、図１には第
１の実施形態のパッケージ１を備えた光半導体装置１０１を例示している。
【００５４】
本実施形態の光半導体装置１０１においては、基板３の載置領域３ａに光半導体素子１１が載置されている。光半導体素子１１は、ボンディングワイヤを介して入出力部材２１の配線導体２５に電気的に接続される。この光半導体素子１１に配線導体２５などを介して外部信号を入出力することによって光半導体素子１１から所望の入出力を得ることができる。
【００５５】
蓋体１０３は、枠体５と接合され、光半導体素子１１を封止するように設けられている。蓋体１０３は、枠体５の上面に接合されている。そして、基板３、枠体５および蓋体１０３で囲まれた空間において光半導体素子１１を封止している。このように光半導体素子１１を封止することによって、長期間のパッケージ１の使用による光半導体素子１１の劣化を抑制することができる。
【００５６】
蓋体１０３としては、例えば、鉄、銅、ニッケル、クロム、コバルトおよびタングステンのような金属部材、あるいはこれらの金属からなる合金を用いることができる。また、枠体５と蓋体１０３は、例えばシーム溶接法によって接合することができる。また、枠体５と蓋体１０３は、例えば、金−錫ロウを用いて接合してもよい。
【００５７】
特に、金−錫ロウなどのロウ材を用いて蓋体１０３を枠体５に接合する場合であって、溝１９が上方に向かって開口している場合には、枠体５と蓋体１０３とを接合するロウ材もまた溝１９に溜めることができる。そのため、枠体５と蓋体１０３とを接合するロウ材が予想外の領域に流れ出ることも抑制できる。
【００５８】
また、枠体５と蓋体１０３とは直接に接合されていても良いが、例えば、平面視した場合に枠体５と重なり合うようなリング形状である金属部材、いわゆるシールリング１０５を間に挟んで接合されていても良い。
【００５９】
以上、各実施形態の素子収納用パッケージ１およびこれを備えた光半導体装置１０１について説明してきたが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではない。すなわち、本発明の要旨を逸脱しない範囲内であれば種々の変更や実施形態の組み合わせを施すことは何等差し支えない。
【符号の説明】
【００６０】
１・・・素子収納用パッケージ（パッケージ）
３・・・基板
３ａ・・・載置領域
５・・・枠体
７ａ・・・貫通孔（第１の貫通孔）
７ｂ・・・第２の貫通孔
９・・・光ファイバ保持部材（保持部材）
９ａ・・・第１の部分
９ｂ・・・第２の部分
１１・・・光半導体素子
１３・・・ネジ止め孔
１５・・・載置基板
１７・・・ロウ材
１９・・・溝
２１・・・入出力部材
２３・・・絶縁部材
２５・・・配線導体
１０１・・・光半導体装置
１０３・・・蓋体
１０５・・・シールリング
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＰＤ（フォトダイオード）あるいはＬＤ（レーザダイオード）のような光半導体素子が収納される素子収納用パッケージおよびこれを用いた光半導体装置に関する。このような光半導体装置は、例えば光通信機器に用いることができる。
【背景技術】
【０００２】
光半導体素子を収納する素子収納用パッケージ（以下、単にパッケージともいう）としては、例えば、特許文献１に記載された光モジュールに用いられているパッケージが知られている。特許文献１に記載のパッケージは、光ファイバが固定されたフェルールを保持するためのフェルールホルダがパッケージ本体に取り付けられている。フェルールホルダによってパッケージ本体に固定された光ファイバは、光半導体素子と光学的に結合される。フェルールホルダは、一般的にロウ材のような接合部材を用いてパッケージ本体に接合される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２０４１０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
フェルールホルダをパッケージ本体に強固に接合するため、これらの部材を接合するロウ材は一般的に多めに用いられる。しかしながら、余剰となったロウ材が、パッケージ本体の表面あるいはフェルールホルダの表面における予想外の領域に濡れ広がる可能性がある。パッケージ本体あるいはフェルールホルダを構成する材料とロウ材を構成する材料との熱膨張係数の差に起因して、余剰となったロウ材からパッケージ本体あるいはフェルールホルダに予想外の応力が加わる可能性がある。そのため、パッケージの耐久性や気密性が低下する可能性がある。
【０００５】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、耐久性や気密性の良好な信頼性の高い素子収納用パッケージを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一つの態様に基づく素子収納用パッケージは、上面に光半導体素子が載置される載置領域を有する基板と、前記載置領域を囲むように前記基板の上面に配設された、内側面および外側面に開口する貫通孔を有する枠体と、前記貫通孔の内周面にロウ材を介して接合された筒状の第１の部分および前記枠体の外側に位置する筒状の第２の部分を有し、前記第１の部分の内周面および前記第２の部分の内周面が連続している光ファイバ保持部材とを備えている。そして、前記第２の部分の外周面に、前記貫通孔の貫通方向に沿って溝が形成されている。
【発明の効果】
【０００７】
上記態様の素子収納用パッケージにおいては、上述の通り、枠体の外側に位置する光ファイバ保持部材の筒状の第２の部分に、貫通孔の貫通方向に沿って溝が形成されている。そのため、第１の部分に隣接する第２の部分における上記の溝に枠体と光ファイバ保持部材とを接合するロウ材の余剰分を溜めることができる。従って、ロウ材が予想外の領域に濡れ広がることを抑制できる。また、溝に上記のロウ材の余剰分を溜めることができることから、過度に多量のロウ材を用いることなく安定して枠体と光ファイバ保持部材とを接
合できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１の実施形態の素子収納用パッケージおよびこれを備えた光半導体装置を示す分解斜視図である。
【図２】図１に示す素子収納用パッケージの平面図である。
【図３】図２に示す素子収納用パッケージのＸ−Ｘ断面における断面図である。
【図４】図３における領域Ａを示す拡大断面図である。
【図５】図１に示す素子収納用パッケージの側面図である。
【図６】図５における領域Ｂを示す拡大側面図である。
【図７】図６に示す素子収納用パッケージの第１の変形例を示す側面図である。
【図８】図４に示す素子収納用パッケージの第２の変形例を示す側面図である。
【図９】図６に示す素子収納用パッケージの第３の変形例を示す側面図である。
【図１０】第２の実施形態の素子収納用パッケージの断面図である。
【図１１】図１０における領域Ｃを示す拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、各実施形態の素子収納用パッケージ（以下、単にパッケージともいう）およびこれを備えた光半導体装置について、図面を用いて詳細に説明する。但し、以下で参照する各図は、説明の便宜上、実施形態の構成部材のうち、本発明を説明するために必要な主要部材のみを簡略化して示したものである。従って、本発明に係るパッケージおよび光半導体装置は、本明細書が参照する各図に示されていない任意の構成部材を備え得る。また、各図中の部材の寸法は、実際の構成部材の寸法および各部材の寸法比率等を忠実に表したものではない。
【００１０】
図１〜６に示すように、第１の実施形態のパッケージ１は、基板３と、この基板３の上面に配設され、内側面および外側面に開口する貫通孔７ａを有する枠体５と、この枠体５の貫通孔７ａに取り付けられた光ファイバ保持部材９とを備えている。
【００１１】
本実施形態における基板３は、四角板形状の平板部およびこの平板領域の四隅からそれぞれ側方に引き出されたネジ止め部を有している。平板部は、上面に光半導体素子１１が載置される載置領域３ａを有している。ネジ止め部には、それぞれネジ止め孔１３が形成されている。このネジ止め孔１３によってパッケージ１を実装基板（不図示）にネジ止め固定することができる。
【００１２】
なお、本実施形態において載置領域３ａとは、基板３を平面視した場合に光半導体素子１１と重なり合う領域を意味している。基板３の大きさとしては、例えば、平板部の一辺を５ｍｍ〜５０ｍｍに設定することができる。また、基板３の厚みとしては、例えば、０．３ｍｍ〜３ｍｍに設定することができる。
【００１３】
本実施形態においては載置領域３ａが基板３の上面の中央部に形成されているが、光半導体素子１１が載置される領域を載置領域３ａとしていることから、例えば、基板３の上面の端部に載置領域３ａが形成されていても何ら問題ない。また、本実施形態の基板３は一つの載置領域３ａを有しているが、基板３が複数の載置領域３ａを有し、それぞれの載置領域３ａに光半導体素子１１が載置されていてもよい。
【００１４】
基板３の上面における載置領域３ａには光半導体素子１１が配設される。光半導体素子１１としては、例えば、ＬＤ素子に代表される、光ファイバに対して光を出射する発光素子、ＰＤ素子に代表される、光ファイバからの光を受光する受光素子が挙げられる。このような光半導体素子１１は、後述する光ファイバとの間で光学結合が行われる。
【００１５】
光半導体素子１１には、ボンディングワイヤ（不図示）が電気的に接続される。光半導体素子１１は、このボンディングワイヤおよびリード端子（不図示）などを介して外部の配線回路（不図示）との間で信号の入出力を行うことができる。このように、基板３の上面には光半導体素子１１が配設される。そのため、基板３としては、少なくとも光半導体素子１１が配設される部分には高い絶縁性を有していることが求められる。
【００１６】
高い絶縁性を有する基板３は、複数の絶縁性部材を積層することによって作製できる。そして、この基板３の載置領域３ａに光半導体素子１１が載置される。絶縁性部材としては、例えば、酸化アルミニウム質焼結体、ムライト質焼結体、炭化珪素質焼結体、窒化アルミニウム質焼結体および窒化珪素質焼結体のようなセラミック材料を用いることができる。また、これらのセラミック材料の代わりにガラスセラミック材料を用いてもよい。
【００１７】
これらのガラス粉末およびセラミック粉末を含有する原料粉末、有機溶剤並びにバインダを混ぜることにより混合部材を作製する。この混合部材をシート状に成形することにより複数のセラミックグリーンシートを作製する。作製された複数のセラミックグリーンシートを積層することにより複数の積層体を作製する。複数の積層体をそれぞれ約１６００度の温度で一体焼成することにより基板３が作製される。
【００１８】
なお、基板３としては、複数の絶縁性部材が積層された構成に限られるものではない。一つの絶縁性部材により基板３が構成されていてもよい。また、基板３として、少なくとも光半導体素子１１が配設される部分に高い絶縁性を有していることが求められることから、例えば、金属部材上に絶縁性部材を積層した構成としてもよい。特に、基板３に対して高い放熱性が求められる場合、基板３が上記の構成であることが好ましい。金属部材は高い放熱性を有しているからである。金属部材上に絶縁性部材を積層した構成とすることで、基板３の放熱性を高めることができる。
【００１９】
具体的には、本実施形態における基板３のように、絶縁性の載置基板１５を備えていてもよい。本実施形態における基板３では、基板３が金属部材からなり、この基板３の載置領域３ａ上に載置基板１５が配設されている。そして、この載置基板１５上に光半導体素子１１が載置されている。
【００２０】
金属部材としては、具体的には、鉄、銅、ニッケル、クロム、コバルトおよびタングステンのような金属部材、あるいはこれらの金属からなる合金を用いることができる。このような金属部材のインゴットに圧延加工法、打ち抜き加工法のような金属加工法を施すことによって基板３を構成する金属部材を作製することができる。
【００２１】
また、載置基板１５としては、絶縁性部材と同様に絶縁性の良好な部材を用いることが好ましく、例えば、酸化アルミニウム質焼結体、ムライト質焼結体、炭化珪素質焼結体、窒化アルミニウム質焼結体および窒化珪素質焼結体のようなセラミック材料、またはガラスセラミック材料を用いることができる。
【００２２】
本実施形態のパッケージ１は、載置領域３ａを囲むように基板３の上面に配設された枠体５を備えている。枠体５は、内側面および外側面に開口する貫通孔７ａ（第１の貫通孔７ａ）を有している。枠体５は、平面視した場合の内周面および外周面がそれぞれ四角形の筒形状であり、４つの側壁部分によって構成されている。枠体５は、銀ロウのような接合部材を介して基板３に接合されている。
【００２３】
枠体５は、平面視した場合の外周を一辺５ｍｍ以上５０ｍｍ以下に設定することができる。また、外周と内周との間の幅で示される枠体５の厚みは、例えば０．５ｍｍ以上２ｍ
ｍ以下に設定することができる。また、枠体５の高さとしては、例えば３ｍｍ以上３０ｍｍ以下に設定することができる。
【００２４】
枠体５としては、例えば、基板３と同様に、絶縁性の良好な部材、あるいは金属部材を用いることができる。絶縁性の良好な部材としては、例えば、酸化アルミニウム質焼結体、ムライト質焼結体、炭化珪素質焼結体、窒化アルミニウム質焼結体および窒化珪素質焼結体のようなセラミック材料を用いることができる。また、金属部材としては、例えば、鉄、銅、ニッケル、クロム、コバルトおよびタングステンのような金属材料、あるいはこれらの金属材料からなる合金を用いることができる。
【００２５】
第１の貫通孔７ａには、第１の部分９ａおよび第２の部分９ｂを有する筒状の光ファイバ保持部材９（以下、単に保持部材９ともいう）が取り付けられている。具体的には、第１の部分９ａは、第１の貫通孔７ａ内に位置して、第１の貫通孔７ａの内周面にロウ材１７を介して接合されている。また、第２の部分９ｂは、枠体５の外側に位置している。第１の部分９ａの内周面と前記第２の部分９ｂの内周面とは連続している。そして、第２の部分９ｂの外周面に、第１の貫通孔７ａの貫通方向に沿って溝１９が形成されている。
【００２６】
保持部材９は光ファイバを保持して固定するための部材である。保持部材９は、光ファイバを固定して位置決めを図るとともに、筒状であることによって、この筒形状の中空部分で光半導体素子１１と光ファイバとの間での光の伝達を行うことができる。
【００２７】
本実施形態のパッケージ１においては、枠体５の外側に位置する第２の部分９ｂに、第１の貫通孔７ａの貫通方向に沿って溝１９が形成されている。そのため、第１の部分９ａに隣接する第２の部分９ｂにおける上記の溝１９に、枠体５と光ファイバ保持部材９とを接合するロウ材１７の余剰分を溜めることができる。従って、ロウ材１７が予想外の領域に濡れ広がることを抑制できる。また、溝１９に上記のロウ材１７の余剰分を溜めることができることから、過度に多量のロウ材１７を用いることなく安定して枠体５と光ファイバ保持部材９とを接合できる。
【００２８】
このとき、第１の貫通孔７ａの中心軸Ｘから溝１９の底部までの距離Ｌ１が、第１の部分９ａの内径Ｌ２よりも大きく、かつ第１の部分９ａの外径Ｌ３よりも小さいことが好ましい。これは、第１の貫通孔７ａの内周面と第１の部分９ａとを接合するロウ材１７が安定して溝１９に溜まるようにするためである。本実施形態のパッケージ１においては、溝１９の深さＤ１が第１の部分９ａの厚みと第２の部分９ｂの厚みとの差Ｄ２よりも大きく、第１の部分９ａの側端面がパッケージ１の側方に露出している。そのため、上記のロウ材１７が溝１９に流れ出やすくなるので、安定してロウ材１７を溝１９に溜めることができる。
【００２９】
さらに、第１の部分９ａの側端面は、第１の貫通孔７ａの周囲における枠体５の内周面と面一であってもよい。結果、第１の貫通孔７ａと第１の部分９ａの外周部との隙間に充填されるロウ材１７は、枠体５の内側に露出される表面で作用する表面張力により、第１の部分９ａに漏れ広がり難くなるとともに保持部材９の内周面への濡れ広がりが抑制される。よって、第１の部分９ａの内径がロウ材１７によって小さくなることが抑制され、フェルールが第１の貫通孔７ａ内に挿入固定できなくなったり、透光性の窓材やレンズ部材等の光学部材が第１の貫通孔７ａ内に挿入固定できなくなったりすることが抑制される。
【００３０】
また、第１の貫通孔７ａの中心軸Ｘから溝１９の底部までの距離Ｌ１が、第１の部分９ａの内径Ｌ２よりも大きいことから、溝１９に溜まったロウ材１７が第１の貫通孔７ａの内周面に流れ出ることを抑制できる。そのため、第１の貫通孔７ａの内周面に流れ出たロウ材１７により、第１の部分９ａの内径が小さくなり、フェルールが第１の貫通孔７ａ内
に挿入固定できなくなったり、透光性の窓材やレンズ部材等の光学部材が第１の貫通孔７ａ内に挿入固定できなくなったりすることを抑制することができるとともに、光半導体素子１１と光ファイバとの間での光の伝達を良好なものにできる。
【００３１】
また、第２の部分９ｂの外径が、第１の部分９ａの外径よりも大きいことが好ましい。第２の部分９ｂがこのような構成である場合、第２の部分９ｂと枠体５の外側面との間に隙間が形成されるので、この部分にもロウ材１７を留めることができる。また、この隙間を伝ってロウ材１７が溝１９に流れ出やすくなる。従って、ロウ材１７が予想外の領域に濡れ広がることを抑制できる。さらには、保持部材９は、第１の貫通孔７ａに挿入固定される際の貫通方向に沿った位置決めが、第１の部分９ａの外径よりも大きい第２の部分９ｂによって行われることにより、保持部材９は枠体５の所望の部位に接合されるとともに光ファイバを所望の位置に固定することができる。
【００３２】
また、本実施形態のパッケージ１においては、溝１９が、上方に向かって開口している。このように溝１９が形成されている場合には、溝１９に溜まったロウ材１７が下方に向かって流れることを抑制でき、安定してロウ材１７を溝１９に留めることができるとともに、ロウ材１７と保持部材９との接合面積が大きくならないことから、ロウ材１７と保持部材９との熱膨張係数の違いに起因して生じる熱応力を小さくすることができる。
【００３３】
図６に示す溝１９は、側面視した場合の形状が２つの平らな側面からなるＶ字形状であるがこれに限られるものではない。例えば、図７に示すように、側面視した場合に、少なくとも底部が曲線形状であることが好ましい。
【００３４】
ロウ材１７と保持部材９との熱膨張係数の違いに起因して、ロウ材１７から保持部材９に熱応力が加わる場合がある。溝１９がＶ字形状である場合、溝１９の底部に上記の熱応力が集中する可能性がある。しかしながら、保持部材９を側面視した際、あるいは、第１の貫通孔７ａの貫通方向に垂直な断面において断面視した際に、溝１９の少なくとも底部が曲線形状である場合には、上記の応力集中を抑制できる。そのため、保持部材９の耐久性を向上させることができる。
【００３５】
本実施形態のパッケージ１における溝１９は、第１の貫通孔７ａの貫通方向に沿って、第２の部分９ｂの一端から他端にかけて突っ切るように形成されているが、このような形状に限られるものではない。上述のように、ロウ材１７が安定して溝１９に流れるようにするため、第２の部分９ｂにおける第１の部分９ａと連続する端部側に溝１９が開口している必要があるが、第２の部分９ｂにおける反対側の端部に溝１９が開口している必要はない。
【００３６】
しかしながら、多量のロウ材１７を溝１９に溜めることが求められている場合には、本実施形態における溝１９のように第２の部分９ｂの一端から他端にかけて突っ切るように形成されていることが好ましい。一方、用いられるロウ材１７が比較的少なく、第２の部分９ｂにおける第１の部分９ａと連続する端部とは反対側の端部からロウ材１７が流れ出ることを抑制するためには、溝１９が図８に示すような形状であることが好ましい。
【００３７】
また、本実施形態のパッケージ１において溝１９は、側面視において枠体５の上面からの保持部材９までの距離が最短となる位置、即ち、側面視において保持部材９の頂部に形成されてもよい。これにより、蓋体１０３を枠体９に取着する際に生じる、保持部材９と枠体５とロウ材１７および蓋体１０３との熱膨張係数差に起因して生じる熱応力が溝部１９で緩和され、保持部材９に熱応力が加えられることによって生じる、保持部材９および光ファイバの位置ズレが抑制される。その結果、保持部材９および光ファイバは、光半導体装置１０１内の光半導体素子１１との位置ズレが抑制されるとともに光信号の入出力が
円滑に行なわれ、光半導体装置１０１を正常かつ安定して作動させることができる。
【００３８】
また、本実施形態のパッケージ１においては溝１９が１つ形成されているが、これに限られるものではない。例えば、図９に示すように、複数の溝１９が形成されていてもよい。なお、図９においては、枠体５の外側に位置する第２の部分９ｂに、第１の貫通孔７ａの貫通方向に沿って３つの溝１９が形成されている。
【００３９】
保持部材９としては、少なくとも光ファイバを固定できる程度の強度を有していることが好ましい。具体的には、鉄、銅、ニッケル、クロム、コバルトおよびタングステンのような金属部材、あるいはこれらの金属からなる合金を用いることができる。このような金属部材のインゴットに圧延加工法、打ち抜き加工法のような金属加工法を施すことによって筒状の保持部材９を作製することができる。
【００４０】
特に、枠体５と保持部材９とが、同じ金属部材を用いて形成されていることが好ましい。枠体５と保持部材９との熱膨張差を小さくすることができるので、枠体５と保持部材９との間に生じる応力を小さくすることができるからである。
【００４１】
ロウ材１７としては、保持部材９を第１の貫通孔７ａに良好に接合できるものであれば特に限定されない。例えば、金−錫ロウあるいは銀ロウを用いることができる。
【００４２】
本実施形態の光半導体装置１０１の使用時においては、保持部材９の他方の端部にフェルール（不図示）が固定される。フェルールは、保持部材９の筒の内部に対して一方の端部が開口する第１の貫通孔７ａを有している。そして、この第１の貫通孔７ａに光ファイバが挿入固定される。このようにフェルールが保持部材９に挿入固定されることによって、光ファイバと光半導体素子１１との光学結合を行うことができる。
【００４３】
フェルールとしては、例えば、ジルコニア、アルミナ等のセラミック材料をもちいることができる。また、光ファイバとしては、石英ガラスのような透光性の材料を用いることができる。フェルールは筒状の保持部材９の内周面に接合されても保持部材９の他方の端部の端面に接合されてもどちらでもよい。
【００４４】
本実施形態のパッケージ１における枠体５は、上記第１の貫通孔７ａとは別に第２の貫通孔７ｂを有している。第２の貫通孔７ｂには、入出力部材２１が挿入固定されている。第２の貫通孔７ｂは、上記の第１の貫通孔７ａと同様に内側面から外側面にかけて貫通する貫通孔７ａの形状であっても良いが、枠体５の基体と接合する下面側であって、基板３および枠体５の間に部分的に枠体５の内周側および外周側に開口する形状であってもよい。
【００４５】
入出力部材２１は、絶縁部材２３および絶縁部材２３の上面に配設された複数の配線導体２５を有している。これらの配線導体２５を介して光半導体素子１１と外部の配線回路との間で信号の入出力を行うことができる。このように、絶縁部材２３の上面には配線導体２５が配設されることから、絶縁部材２３としては、高い絶縁性を有していることが求められる。絶縁部材２３の例示的な大きさとしては、平面視した場合の一辺が１〜２０ｍｍ程度であって、厚みが０．３〜３ｍｍ程度である四角板形状の部材を用いることができる。
【００４６】
絶縁部材２３としては、基板３と同様に、例えば、酸化アルミニウム質焼結体、ムライト質焼結体、炭化珪素質焼結体、窒化アルミニウム質焼結体および窒化珪素質焼結体のようなセラミック材料、またはガラスセラミック材料を用いることができる。配線導体２５としては、導電性の良好な部材を用いることが好ましい。具体的には、タングステン、モ
リブデン、ニッケル、銅、銀および金のような金属材料を配線導体２５として用いることができる。上記の金属材料を単一で用いてもよく、また、合金として用いてもよい。
【００４７】
次に、第２の実施形態の素子収納用パッケージ１について、図面を用いて詳細に説明する。なお、本実施形態にかかる各構成において、第１の実施形態と同様の機能を有する構成については、同じ参照符号を付記し、その詳細な説明を省略する。なお、図１０は、第１の実施形態のパッケージの断面図である図３における断面に対応する断面での断面図うを示している。
【００４８】
本実施形態のパッケージ１は、第１の実施形態のパッケージ１と比較して、光ファイバ保持部材９の形状が異なっている。具体的には、本実施形態のパッケージ１における保持部材９は、筒状であって、枠体５の外側面における貫通孔７ａの周囲にロウ材１７を介して接合されている。すなわち、第１の実施形態における保持部材９は、枠体５の貫通孔７ａにロウ材１７を介して接合された第１の部分９ａを有しているが、本実施形態における保持部材９は、この第１の部分９ａを有していない。そして、本実施形態における保持部材９は、上記の通り、枠体５の外側面における貫通孔７ａの周囲にロウ材１７を介して接合されている。
【００４９】
そして、本実施形態における保持部材９もまた、第１の実施形態における保持部材９と同様に、溝１９を有している。つまり、本実施形態のパッケージ１は、上面に光半導体素子１１が載置される載置領域３ａを有する基板３と、載置領域３ａを囲むように基板３の上面に配設された、内側面および外側面に開口する貫通孔７ａを有する枠体５と、枠体５の外側面における貫通孔７ａの周囲にロウ材１７を介して接合された筒状の光ファイバ保持部材９とを備え、光ファイバ保持部材９の外周面に、貫通孔７ａの貫通方向に沿って溝１９が形成されていることを特徴としている。
【００５０】
そのため、この溝１９に枠体５と光ファイバ保持部材９とを接合するロウ材１７の余剰分を溜めることができる。従って、ロウ材１７が予想外の領域に濡れ広がることを抑制できる。また、溝１９に上記のロウ材１７の余剰分を溜めることができることから、過度に多量のロウ材１７を用いることなく安定して枠体５と光ファイバ保持部材９とを接合できる。
【００５１】
本実施形態のパッケージ１において、貫通孔７ａの中心軸から溝１９の底部までの距離が、貫通孔７ａの内径よりも大きいことが好ましい。溝１９に溜まったロウ材１７が貫通孔７ａの内周面に流れ出ることを抑制できるからである。そのため、第１の貫通孔７ａの内周面に流れ出たロウ材１７により、第１の部分９ａの内径が小さくなり、フェルールが第１の貫通孔７ａ内に挿入固定できなくなったり、透光性の窓材やレンズ部材等の光学部材が第１の貫通孔７ａ内に挿入固定できなくなったりすることを抑制することができるとともに、光半導体素子１１と光ファイバとの間での光の伝達を良好なものにできる。
【００５２】
また、図１０に示す溝１９は、側面視した場合の形状が２つの平らな側面からなるＶ字形状であるが、第１の貫通孔７ａの貫通方向に垂直な断面において断面視した場合に、少なくとも底部が曲線形状であることが好ましい。第１の実施形態のパッケージ１において示したように、溝１９の底部に応力が集中することを抑制して保持部材９の耐久性を向上させることができるからである。
【００５３】
次に、一実施形態の光半導体装置１０１について、図面を用いて詳細に説明する。本実施形態の光半導体装置１０１は、上記の実施形態に代表される素子収納用パッケージ１と、素子収納用パッケージ１の載置領域３ａ内に載置された光半導体素子１１と、枠体５と接合された、光半導体素子１１を封止する蓋体１０３とを備えている。なお、図１には第
１の実施形態のパッケージ１を備えた光半導体装置１０１を例示している。
【００５４】
本実施形態の光半導体装置１０１においては、基板３の載置領域３ａに光半導体素子１１が載置されている。光半導体素子１１は、ボンディングワイヤを介して入出力部材２１の配線導体２５に電気的に接続される。この光半導体素子１１に配線導体２５などを介して外部信号を入出力することによって光半導体素子１１から所望の入出力を得ることができる。
【００５５】
蓋体１０３は、枠体５と接合され、光半導体素子１１を封止するように設けられている。蓋体１０３は、枠体５の上面に接合されている。そして、基板３、枠体５および蓋体１０３で囲まれた空間において光半導体素子１１を封止している。このように光半導体素子１１を封止することによって、長期間のパッケージ１の使用による光半導体素子１１の劣化を抑制することができる。
【００５６】
蓋体１０３としては、例えば、鉄、銅、ニッケル、クロム、コバルトおよびタングステンのような金属部材、あるいはこれらの金属からなる合金を用いることができる。また、枠体５と蓋体１０３は、例えばシーム溶接法によって接合することができる。また、枠体５と蓋体１０３は、例えば、金−錫ロウを用いて接合してもよい。
【００５７】
特に、金−錫ロウなどのロウ材を用いて蓋体１０３を枠体５に接合する場合であって、溝１９が上方に向かって開口している場合には、枠体５と蓋体１０３とを接合するロウ材もまた溝１９に溜めることができる。そのため、枠体５と蓋体１０３とを接合するロウ材が予想外の領域に流れ出ることも抑制できる。
【００５８】
また、枠体５と蓋体１０３とは直接に接合されていても良いが、例えば、平面視した場合に枠体５と重なり合うようなリング形状である金属部材、いわゆるシールリング１０５を間に挟んで接合されていても良い。
【００５９】
以上、各実施形態の素子収納用パッケージ１およびこれを備えた光半導体装置１０１について説明してきたが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではない。すなわち、本発明の要旨を逸脱しない範囲内であれば種々の変更や実施形態の組み合わせを施すことは何等差し支えない。
【符号の説明】
【００６０】
１・・・素子収納用パッケージ（パッケージ）
３・・・基板
３ａ・・・載置領域
５・・・枠体
７ａ・・・貫通孔（第１の貫通孔）
７ｂ・・・第２の貫通孔
９・・・光ファイバ保持部材（保持部材）
９ａ・・・第１の部分
９ｂ・・・第２の部分
１１・・・光半導体素子
１３・・・ネジ止め孔
１５・・・載置基板
１７・・・ロウ材
１９・・・溝
２１・・・入出力部材
２３・・・絶縁部材
２５・・・配線導体
１０１・・・光半導体装置
１０３・・・蓋体
１０５・・・シールリング
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面に光半導体素子が載置される載置領域を有する基板と、
前記載置領域を囲むように前記基板の上面に配設された、内側面および外側面に開口する貫通孔を有する枠体と、
前記貫通孔の内周面にロウ材を介して接合された筒状の第１の部分および前記枠体の外側に位置する筒状の第２の部分を有し、前記第１の部分の内周面および前記第２の部分の内周面が連続している光ファイバ保持部材とを備えた素子収納用パッケージであって、
前記第２の部分の外周面に、前記貫通孔の貫通方向に沿って溝が形成されていることを特徴とする素子収納用パッケージ。
【請求項２】
前記貫通孔の中心軸から前記溝の底部までの距離が、前記第１の部分の内径よりも大きく、かつ前記第１の部分の外径よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の素子収納用パッケージ。
【請求項３】
前記第２の部分の外径が、前記第１の部分の外径よりも大きいことを特徴とする請求項２に記載の素子収納用パッケージ。
【請求項４】
前記溝が、上方に向かって開口していることを特徴とする請求項１に記載の素子収納用パッケージ。
【請求項５】
前記溝は、前記貫通孔の貫通方向に垂直な断面において、少なくとも底部が曲線形状であることを特徴とする請求項１に記載の素子収納用パッケージ。
【請求項６】
上面に光半導体素子が載置される載置領域を有する基板と、
前記載置領域を囲むように前記基板の上面に配設された、内側面および外側面に開口する貫通孔を有する枠体と、
前記枠体の前記外側面における前記貫通孔の周囲にロウ材を介して接合された筒状の光ファイバ保持部材とを備えた素子収納用パッケージであって、
前記光ファイバ保持部材の外周面に、前記貫通孔の貫通方向に沿って溝が形成されていることを特徴とする素子収納用パッケージ。
【請求項７】
前記貫通孔の中心軸から前記溝の底部までの距離が、前記貫通孔の内径よりも大きいことを特徴とする請求項６に記載の素子収納用パッケージ。
【請求項８】
前記溝は、前記貫通孔の貫通方向に垂直な断面において、少なくとも底部が曲線形状であることを特徴とする請求項６に記載の素子収納用パッケージ。
【請求項９】
請求項１または請求項６に記載の素子収納用パッケージと、
該素子収納用パッケージの前記載置領域に載置された光半導体素子と、
前記枠体の上面に接合された、前記光半導体素子を封止する蓋体とを備えた光半導体装置。
【請求項１】
上面に光半導体素子が載置される載置領域を有する基板と、
前記載置領域を囲むように前記基板の上面に配設された、内側面および外側面に開口する貫通孔を有する枠体と、
前記貫通孔の内周面にロウ材を介して接合された筒状の第１の部分および前記枠体の外側に位置する筒状の第２の部分を有し、前記第１の部分の内周面および前記第２の部分の内周面が連続している光ファイバ保持部材とを備えた素子収納用パッケージであって、
前記第２の部分の外周面に、前記貫通孔の貫通方向に沿って溝が形成されていることを特徴とする素子収納用パッケージ。
【請求項２】
前記貫通孔の中心軸から前記溝の底部までの距離が、前記第１の部分の内径よりも大きく、かつ前記第１の部分の外径よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の素子収納用パッケージ。
【請求項３】
前記第２の部分の外径が、前記第１の部分の外径よりも大きいことを特徴とする請求項２に記載の素子収納用パッケージ。
【請求項４】
前記溝が、上方に向かって開口していることを特徴とする請求項１に記載の素子収納用パッケージ。
【請求項５】
前記溝は、前記貫通孔の貫通方向に垂直な断面において、少なくとも底部が曲線形状であることを特徴とする請求項１に記載の素子収納用パッケージ。
【請求項６】
上面に光半導体素子が載置される載置領域を有する基板と、
前記載置領域を囲むように前記基板の上面に配設された、内側面および外側面に開口する貫通孔を有する枠体と、
前記枠体の前記外側面における前記貫通孔の周囲にロウ材を介して接合された筒状の光ファイバ保持部材とを備えた素子収納用パッケージであって、
前記光ファイバ保持部材の外周面に、前記貫通孔の貫通方向に沿って溝が形成されていることを特徴とする素子収納用パッケージ。
【請求項７】
前記貫通孔の中心軸から前記溝の底部までの距離が、前記貫通孔の内径よりも大きいことを特徴とする請求項６に記載の素子収納用パッケージ。
【請求項８】
前記溝は、前記貫通孔の貫通方向に垂直な断面において、少なくとも底部が曲線形状であることを特徴とする請求項６に記載の素子収納用パッケージ。
【請求項９】
請求項１または請求項６に記載の素子収納用パッケージと、
該素子収納用パッケージの前記載置領域に載置された光半導体素子と、
前記枠体の上面に接合された、前記光半導体素子を封止する蓋体とを備えた光半導体装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１３−１１５１４９（Ｐ２０１３−１１５１４９Ａ）
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５８２９３（Ｐ２０１１−２５８２９３）
【出願日】平成２３年１１月２５日（２０１１．１１．２５）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月２５日（２０１１．１１．２５）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
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