JPS59213189A - 半導体装置 - Google Patents

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】 〔技術分野〕 本発明は半導体装置、特に光を発する発光装置に関する
。

〔背景技術〕

半導体装置の一つとして、オーディオディス久ビデオデ
ィスク、光通信等の発光源となる半導体レーザ装置が、
たとえば１９８１年９月１４日付発行の日経エレクトロ
ニクス誌１３８〜１５１％にも記載されているように開
発市販されている。

この半導体レーザ装置は半導体レーザ素子の共振器端面
の劣化防止、レーザ光をモニタする受光素子のアルミニ
ウムからなる配線層の酸化防止等のタメニ、パッケージ
の内部は不活性雰囲気ガス（Ｎｔ　ガス）Ｋよって置換
されるとともに、パッケージはハーメチック・シール構
造となっている。

また、パッケージの窓部分には透明な平面ガラス板が低
融点ガラスによって取り付けられている。

しかし、このような構造の半導体レーザ装置では下記の
ようないくつかの問題点が生じることが本発明者によっ
てあきらかとされた。

（１）ガラス板はＦｅ系合金（たとえば、ｐｅ−Ｎｉ−
ＣＯ合金）からなるパッケージ部品であるキャップの窓
部分に低融点ガラスによって接合されているが、キャッ
プと低融点ガラスとの接着強度は弱く、比較的軽微な衝
撃によってもその接着部分が破壊され、パッケージの気
密性維持が困難となり易い。

（２）従来のこの種半導体レーザ装置はキャップの外表
面の酸化防止のために、ガラス板接着後ＶｃＡｕあるい
はＮｉ等をめっきしている。このめっき処理にあっては
、その前工程として、ガラス板を接着したキャンプの脱
脂、酸洗い処理が行なわれる。

そして、この処理時の処理液がキャップと低融点ガラス
との接着部分に作用して、接着部分を劣化させ、ハーメ
チック・シール効果を低下させてしまうことも判明した
。

（３）従来の半導体レーザ装置は、その製造時、低融点
ガラスとキャンプとの接着性を向上させるために、接着
工程前にキャップを加熱処理してキャップの表面の酸化
を図り、この酸化物と低融点ガラスとの接着性が良いこ
とを利用して良好な接着性を得ようとしている。しかし
、キャップ表面の酸化物は厚すぎると酸化物とギャップ
素地との界面で剥離が生じたりして気密接着が損なわれ
、酸化物が薄すぎると低融点ガラスとキャップとの間の
良好な接着性が得られず、適正な厚さの酸化物を得るこ
とが難しい。

〔発明の目的〕

本発明の目的は低融点ガラスを用いてガラス板を金属キ
ャップに接着する構造において、気密接着が可能な構造
を提供することにより、半導体装置の耐湿性向上、寿命
向上を図ることにある。

本発明の前記ならびにそのはかの目的と新規な特徴は、
本明細書の記述および添付図面からあきらかになるであ
ろう。

〔発明の概要〕

本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば、下記のとおりである。

すなわち、本発明は鉄系合金で形成されたキャップの窓
部分に低融点ガラスによって透明な平面ガラス板を気密
接着するに先立って、キャップの平面ガラス板取付面に
あらかじめアルミニウム層からなる低融点ガラスとの接
着性の良好な物質な被着させておくことＫより、低融点
ガラスとキャップどの気密接着性を向上させ、機械強度
の高いパッケージ構造を提供し、耐湿性に優れ、寿命の
長い半導体装置の提供を達成するものである。

〔実施例１〕 第１図（ａｌ〜（ｃｌは本発明を半導体レーザ装置の製
造に適用した例を示す斜視図および断面図である。

同図ｆａｌに示すように、−面に低融点ガラスと強固に
接着する物質、たとえばアルミニウム（ＡＩ３）を被着
したキャップ製造素材ｌを用意する。キャップ製造素材
ｌは鉄（Ｆｅ）系合金、たとえば、Ｆｅ−Ｎｉ　−Ｃｒ
　、　Ｆｅ　−Ｎｊ　−Ｃｏ　、　Ｆｅ　−Ｎｉ　。

＼ Ｆｅ−Ｃｒ　　（ここでＮｉはニッケル、Ｃｒはクロム
、Ｃｏはコバルト）からなり、１ｍｓ以下の薄い平板と
なっている。また、Ａ４膜２はクラッド法、蒸着法、め
っき法等によって形成され、０．０１μｍ〜数ｌＯμｍ
Ａの厚さとなっている。

つぎに、このようなキャップ製造素材１をブレスによっ
て打ち抜くとともに絞り、同図（ｂ）に示すような鍔部
３を有する帽子型のキャップ４を形成する。また、キャ
ップ４の中央部は打ち抜かれて円形状の窓５が設ゆられ
ている。この際、Ａβ膜２が内壁を形成するように打ち
抜く。

つぎ忙、キ。ヤップ４の窓５の内側に低融点ガラス６を
介して透明なガラス板７を接着する。ガラス板７は後述
するレーザ光が歪むことなく透過するように平行度、平
坦度の良好なものが使われる。

低融点ガラスはキャップ４の窓内周面あるいはガラス板
周面にあらかじめ付着形成しておくか、またはリング状
に形成した接続体をガラス板７とキャップ４との間に介
在させ、この状態で加熱（４００〜５ｏｏｔ；）して低
融点ガラスの再溶融によりガラス板７をキャップ４に接
着する。

つぎに、このようにガラス板７を取り付けたキャップ４
を窒素雰囲気下で行なわれるリングウェルドによってス
テム８に固定し、同図（ｃｌに示すような半導体レーザ
装置９を製造する。ステム８は熱伝導性の良好な金属、
たとえばＣｕ　（銅）がらなり、キャップ４によって被
われるパッケージ側面には熱伝導性の良好な金属、たと
えばＣｕからなるヒートブロック１０が固定されている
。また、このヒートブロックｌＯの上端−側面にはサブ
マウント１１を介して半導体レーザ素子（チップ）１２
が固定されている。前記サブマウントｌｌはチップ１２
とヒートブロック１０とによって生じる熱ストレスの吸
収板として作用する。レーザ光１３はチップ１２の上端
および下端の共振器端面から発振される。また、チップ
１２の下端から発振するレーザ光１３をモニタする受光
素子１４がステム８上に固定されている。また、ステム
８には所望本数のり−ド１５が絶縁的あるいは導電的に
取り付けられ、それぞれワイヤ等を介して半導体Ｖ−ザ
素子１２および受光素子１４の電極と電気的に接続され
ている。

なお、キャップ４をステム８に溶接する際、ＡＢ膜２は
抵抗が小さく、充分な発熱が生じない場合には、キャッ
プ４の鍔部３の下面にプロジェクションを設けておいて
、確実な溶接ができるようにする方法を採用してもよい
。

このような製造方法によれば、ガラス板７とキャップ４
とは気密的に接着され、かつその接着強度も高いものと
なる。すなわち、キャップ４に被着されたＡｇ膜２はク
ラッド法、蒸着法、めっき法によって被着されるため、
接着強度は高い。また、ガラス板７と低融点ガラス６と
は両者がガラスであることから濡れ性もよく、その接着
強度も太キい。また、Ａ４膜２はＡＩで形成されている
が、Ａｉは本来酸化し易く、大気中に放置されるだけで
その表面は酸化されＡＩ３　ｔ　Ｏ＊という酸化膜が形
成される。この酸化膜はＡ［母材とは強固に接合してい
るとともに、ガラスとの濡れ性もよく接着性も高い。こ
のようなことから、ガラス板７とキャップ４とは強固か
つ気密的に接着される。また、キャップ４はステム８に
溶接によって接着されることから、気密的にかつ強固に
接着される。

したがって、ガラス板７とキャップ４とが前記のように
気密的にかつ強固に接着されることもあって、チップ等
は気密的に封止（パッケージ）され、かつ各接着部の機
械的強度も高くなる。この結果、比較的軽微な衝撃等で
は最も機械的強度が低いと推定できる低融点ガラス６と
キャップ４との接着部分は破損せず、半導体レーザ装置
の耐湿性が向上する。また、耐湿性の向上によって、半
導体レーザ素子、受光素子の劣化も起きにくくなり、半
導体レーザ装置の信頼性の向上、長寿命化が図れる。

また、キャップ４と低融点ガラス６との密着性向上の結
果、キャップ４０表面にＡｕ　（金）あるいはＮｉ等を
めっきする場合であっても、前処理の酸洗い時の処理液
に対して強くなり、キャップ４と低融点ガラス６との機
械的強度低下は起き難くなる。このため、めっき処理に
起因する気密性低下は生じ難くなる。

また、このような半導体レーザ装置はその製造時、低融
点ガラスに対する接着性向上処理としてのキャップの酸
化処理が不要となるため、工程数低減圧よる生産コスト
の軽減化が図れる。

〔実施例２〕 第２図は本発明の他の実施例による半導体レーザ装置を
示す断面図である。この実施例ではキャップ４は表裏面
にＡβ膜２を設けたキャップ製造素材から製造する。こ
の半導体レーザ装置は前記実施例と同様な効果を奏する
が、キャップ４の外面にもＡ［膜２が設けられているこ
とから、このＡＩ膜２をキャップ４の酸化防止保護膜と
して利用すること九より、従来性なっていためっき処理
を廃止することができるという新な効果を得ることがで
きる。

〔実施例３〕 第３図は本発明の他の実施例による半導体レーザ装置を
示す断面図である。この実施例ではキャップ４の外面に
のみＡ７膜２を設けた例を示す。

したがって、ガラス板７はキャップ４の外側に低融点ガ
ラス６を用いて接着した構造となる。この半導体レーザ
装置は前記実施例１と同様にキャップ４とガラス板７と
の接合強度向上に伴ない耐湿性向上、長寿命化、高信頼
度化が図れる。また、製造にあっては、キャップの酸化
処理工程、キャップのめつき処理工程を廃止できること
がら生産コストの低減が図れる。

また、キャップ４とステム８との溶接にあっては、Ｆｅ
とＦｅ系合金が溶接されるため、ＡＰとＦｅとの接触に
よるものよりも接触抵抗が太きい。

したがって、キャップ４の鍔部３にグロジェクションを
設けなくとも良好な溶接（気密的溶接）ができる効果が
ある。

〔効果〕

（１）本発明は金属キャップとガラス板とを低融点ガラ
スによって接着するに際して、金属キャップと低融点ガ
ラスとの濡れ性向上、接着強度向上用の物質を両者間に
介在させることによって、気密接着化および高接着強度
化が可能となり、パッケージングの信頼度が向上した。

この結果、光モニター用のフォトダイオードの耐圧劣化
、レーザ素子のパッジページＷノ破壊、窓ガラスへの水
滴付着、Ａβ腐食等が防止でき半導体装置の気密性。

耐湿性向上、長寿命化が可能となる。

（２）本発明はキャップの外面に低融点ガラスとの接着
強度向上用の被膜を形成した場合、物質によってはキャ
ップの酸化防止膜として作用することから、従来性なっ
ていためつき処理を廃止でき、生産コストの低減化が図
れる。

（３）　　本発明はキャップをＡＰ膜等を被着したクラ
ツド材等から製造することにより、キャップと低融点ガ
ラスとの接着促進処理である酸化処理を廃止できるため
、生産コストの低減化が図れる。

（４）上記（１）〜（３）により、耐湿性向上、生産コ
スト低減化の作用で、高い品質の製品を安価に提供でき
るとも・う相乗効果が得られる。

以上本発明者によってなされた発明を実施例にもとづき
具体的に説明１〜だが、本発明は上記実施例に限定され
るものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更
可能であることはいうまでもない。たとえば、キャップ
の表裏面に／Ｌｇ膜等を設ける方法としては、Ｆｅ系合
金板を打ち抜き絞ってキャップを製造した後、これらキ
ャップヶディップ方式のめつき処理によってＡｌ１膜を
形成するようにしても、低コストでに、Ｑ膜付きキャッ
プを製造することができろ。

〔利用分野〕

以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその背景となった利用分野である半導体レーザ装置の
製造技術に適用した場合について説明したが、それに限
定されるものではなく、たとえば、発光ダイオード装置
製造技術、あるいは発光ダイオード、レーザダイオード
、受光素子を＃１−７／、込んだ半導体装置製造技術に
適用できる。本発明は少なくとも光の授受を必要とする
条件の半導体装置（電子装置）には適用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図［ａｌ〜ｆｃｌは本発明の一実施例による半導体
レーザ装置の製造例を示す斜視図および断面図、第２図
は同じ（他の実施例による半導体レーザ装置の断面図、 第３図は同じく他の実施例による半導体レーザ装置の断
面図である。 １・・・キャップ製造素材、２・・・ＡＰ膜、３・・・
鍔部、４・・・キャップ、５・・・窓、６・・・低融点
ガラス、７・・・ガラス板、８・・・ステム、９・・・
半導体レーザ装置、１０・・・ヒートブロック、１１・
・・サブマウント、１２・・・半導体レーザ素子（チッ
プ）、１３・・・レーザ光、１４・・・受光素子、１５
・・・リード。 代理人　弁理士　　高　橋　明　夫　。 シーＩ″ 第　　１　　図 第　　２　図 第　　３　　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 】、半導体装置を構成するパッケージ部品の一部に、ガ
   ラス材と、アルミニウム膜とを介して、ガラス板が接着
   されていることを特徴とする半導体装置。 ２、発光素子と該発光素子を封止する封止体とを有し前
   記封止体の一部に開口部が設けられ、前記間［１部の全
   面を覆うように、前記発光素子から出射される光を透過
   する物質からなる部材が取りつけられている発光装置で
   あって、前記部材は、ガラス拐とアルミニウム膜とを介
   して前記封止体に固定されていることを特徴とする発光
   装置。