JP3850344B2

JP3850344B2 - 入出力端子および半導体素子収納用パッケージならびに半導体装置

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Publication number: JP3850344B2
Application number: JP2002178422A
Authority: JP
Inventors: 努杉本
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2002-06-19
Filing date: 2002-06-19
Publication date: 2006-11-29
Anticipated expiration: 2022-06-19
Also published as: JP2004022954A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高周波信号で作動する半導体素子を収納するための半導体素子収納用パッケージの信号入出力部に使用される入出力端子およびそれを用いた半導体素子収納用パッケージならびに半導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のマイクロ波帯やミリ波帯等の高周波信号を伝送する入出力端子、および半導体素子を気密に収容する半導体素子収納用パッケージ（以下、半導体パッケージともいう）について、それぞれ図３，図４に示す。
【０００３】
図３において、104ａはアルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）セラミックス，窒化アルミニウム（ＡｌＮ）セラミックス，ムライト（３Ａｌ₂Ｏ₃・２ＳｉＯ₂）セラミックス等の略長方形の誘電体から成る平板部であり、その上面に、一長辺から対向する他長辺にかけて形成され、タングステン（Ｗ），モリブデン（Ｍｏ）等のメタライズ層から成る線路導体104ｃを有するとともに、下面にはその全面に線路導体104ｃと同様のメタライズ層から成る下部接地導体104ｄを有する。この平板部104ａの上面には、線路導体104ｃの一部を狭持して接合されるとともに、上面に上部接地導体104ｅを有するＡｌ₂Ｏ₃セラミックス，ＡｌＮセラミックス，３Ａｌ₂Ｏ₃・２ＳｉＯ₂セラミックス等の誘電体から成る立壁部104ｂが設置される。平板部104ａと立壁部104ｂの側面には線路導体104ｃと同様のメタライズ層から成る側面接地導体104ｆを有する。
【０００４】
線路導体104ｃで伝送される高周波信号の周波数に応じて、平板部104ａの厚さを適宜調整することによって、線路導体104ｃと下部接地導体104ｄとの間の距離を調整し、線路導体104ｃを特性インピーダンスに整合させる。このように、線路導体104ｃを特性インピーダンスに整合させることによって、線路導体104ｃを伝送する高周波信号の伝送効率を良好なものとできる。
【０００５】
このように、入出力端子104は、平板部104ａと立壁部104ｂとから構成され、半導体パッケージ内外を気密に遮断し、その内部を封止している。
【０００６】
また、半導体パッケージの１種である光半導体パッケージは、図４に示すように、上面に半導体レーザ（ＬＤ），フォトダイオード（ＰＤ）等の光半導体素子109が載置される載置部101ａを有するとともに、外部電気回路基板（図示せず）にトルクをかけてネジ止めされるネジ止め孔101ｂが両端部に形成された、鉄（Ｆｅ）−ニッケル（Ｎｉ）−コバルト（Ｃｏ）合金や銅（Ｃｕ）−タングステン（Ｗ）合金等の金属から成る略長方形の基体101を有する。また、載置部101ａを囲繞するようにして基体101の上面に銀（Ａｇ）ロウ等のロウ材を介して接合されるとともに、長辺側の両側部に光半導体素子109と外部電気回路（図示せず）とを電気的に接続する入出力端子104嵌着用の取付部102ａが形成され、また短辺側の一側部に光半導体素子109と光結合するための光伝送路である貫通孔102ｂが形成された、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等の金属から成る略長方形の枠体102を有する。貫通孔102ｂには、光ファイバ108固定用でＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等の金属から成る円筒状の光ファイバ固定部材（以下、固定部材ともいう）103がＡｇロウ等のロウ材により接合される。
【０００７】
取付部102ａに、図３に示す入出力端子104をＡｇロウ等のロウ材を介して接合し、線路導体104ｃの枠体102外側の先端部にリード端子105をＡｇロウ等のロウ材で接合する。また、光半導体素子109を載置部101ａに載置固定するとともに、線路導体104ｃの枠体102内側の先端部付近と光半導体素子109とをボンディングワイヤ（図示せず）で電気的に接続し、光ファイバ108と光半導体素子109との光軸を調整した後、固定部材103の枠体102外側の端面に、光ファイバ108を樹脂等の接着剤で取着した金属ホルダ107をシーム溶接等により接合する。さらに、枠体102および入出力端子104の上面にＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等の金属から成るシールリング106をＡｇロウ等のロウ材を用いて接合し、その上面に蓋体（図示せず）をシーム溶接等により接合することにより、製品としての光半導体装置となる。
【０００８】
このような光半導体装置は、外部電気回路基板にトルクをかけてネジ止めされた後、外部電気回路から供給される駆動信号によって光半導体素子109を光励起させ、励起したレーザ光等の光を光ファイバ108に授受させるとともに、光ファイバ108内を伝送させることにより、大容量の情報を高速に伝送できる光電変換装置として機能し、光通信分野等に多く用いられる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の入出力端子104において、線路導体104ｃを伝送する高周波信号が10ＧＨｚ以上の高周波帯域になると、線路導体104ｃの枠体102外側の先端部にリード端子105をＡｇロウ等のロウ材で接合し、線路導体104ｃの枠体102内側の先端部付近と光半導体素子109とをボンディングワイヤで接続すると、線路導体104ｃのリード端子105接続部とボンディングワイヤ接続部において、伝搬遅延や透過損失等の高周波信号の伝送損失が大きくなり、入出力端子104において高周波信号を効率良く入出力できなくなる場合があった。
【００１０】
即ち、平板部104ａの下面にはメタライズ層から成る下部接地導体104ｄが形成されているが、下部接地導体104ｄは厚さが数μｍ〜数10μｍのオーダーと薄いため、その電気抵抗が大きくなり、線路導体104ｃに対する接地電位が不安定になり易い。そのため、線路導体104ｃを伝送する高周波信号に伝搬遅延や透過損失等の伝送損失が発生し、光半導体素子109に誤動作が生じるという問題点があった。
【００１１】
また、このような入出力端子104を用いた光半導体パッケージは、入出力端子104と枠体102、および入出力端子104とシールリング106との熱膨張差により、基体101の底面が反る場合があり、このような光半導体パッケージを光半導体装置とし、外部電気回路基板にトルクをかけてネジ止めした際、基体101の反り変形が矯正され、光半導体パッケージ全体が歪むこととなる。その結果、光ファイバ108と光半導体素子109との光軸がずれて、光結合効率が損なわれ、半導体素子109の光信号の作動性を良好なものとできないという問題点を有していた。
【００１２】
従って、本発明は上記問題点に鑑み完成されたもので、その目的は、高周波信号の伝送損失を有効に防止するとともに基体の歪みを有効に防止することにより、光半導体素子の高周波信号や光信号の作動性を良好なものとすることにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の入出力端子は、略長方形の誘電体から成り、上面に一長辺から対向する他長辺にかけて線路導体が形成されている平板部と、該平板部の上面に前記線路導体の一部を間に挟んで接合された誘電体から成る立壁部と、前記平板部の下面に接合され、該下面の前記線路導体直下の部位を覆うとともに前記長辺の方向の両端がそれぞれ前記平板部の両端よりも前記長辺の0.025〜0.075倍だけ前記下面の中心側に位置しており幅が前記平板部の短辺と略同じである金属板とを具備したことを特徴とする。
【００１４】
本発明の入出力端子は、半導体素子収納用パッケージに用いた際に平板部下面に金属板が接合されていることから、接地電位が強化され、線路導体の枠体外側の先端部にリード端子を接合し線路導体の枠体内側の先端部付近にボンディングワイヤを接続しても、線路導体のリード端子接続部とボンディングワイヤ接続部において、高周波信号の伝搬遅延や透過損失等の伝送損失が発生するのを抑制することができ、入出力端子において高周波信号を効率良く入出力し得る。即ち、金属板は従来のメタライズ層から成る下部接地導体に比べて電気抵抗が小さくなり、線路導体に対する接地電位が強化されて高周波信号の伝送特性が向上することとなる。
【００１５】
また、本発明の入出力端子が半導体素子収納用パッケージの金属製の枠体の取付部に嵌着され、シールリングおよび枠体で挟持されても、それらの熱膨張係数差による金属製の基体の底面の反りを発生させることはなく、この半導体素子収納用パッケージを光半導体装置と成し、基体を外部電気回路基板にトルクをかけてネジ止めしても、光半導体装置が歪むことがない。その結果、光ファイバと光半導体素子との光結合効率が損なわれて光半導体素子の光信号の作動性が損なわれることはない。
【００１６】
さらに、金属板の長辺方向の両端は平板部の両端よりも長辺の0.025〜0.075倍だけ前記下面の中心側に位置しており幅が平板部の短辺と略同じであることから、平板部に金属板との熱膨張差による応力が加わるのを抑制し、平板部にクラック等の破損が生ずるのを有効に防止できる。
【００１７】
本発明の半導体素子収納用パッケージは、上面に半導体素子が載置される載置部を有する金属製の基体と、該基体の上面に前記載置部を囲繞するように取着された金属製の枠体と、該枠体の側部に形成された貫通孔または切欠きから成る入出力端子の取付部と、該取付部に嵌着された請求項１記載の入出力端子とを具備したことを特徴とする。
【００１８】
本発明の半導体素子収納用パッケージは、上記の構成により、上記したように入出力端子における高周波信号の伝送特性に優れ、基体の反りの発生が防止され、また入出力端子の平板部にクラック等の破損が生ずるのを有効に防止できるという作用効果を有する。
【００１９】
本発明の半導体装置は、上記本発明の半導体素子収納用パッケージと、前記載置部に載置されるとともに前記入出力端子に電気的に接続された半導体素子と、前記枠体の上面に接合された蓋体とを具備したことを特徴とする。
【００２０】
本発明の半導体装置は、上記の構成により、上記本発明の半導体素子収納用パッケージを用いた信頼性の高いものとなる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明の入出力端子および半導体素子収納用パッケージについて以下に詳細に説明する。本発明の入出力端子および半導体パッケージを図１，図２に示す。図１（ａ）は本発明の入出力端子の斜視図、（ｂ）は本発明の入出力端子の平板部の下面図、図２は図１の入出力端子を用いた半導体パッケージの斜視図である。これらの図において、１は基体、２は枠体、３は光ファイバ８が取着された金属ホルダ７を固定する筒状の固定部材、４は入出力端子、６はシールリングである。これら基体１と枠体２と固定部材３と入出力端子４とシールリング６とで、内部に半導体素子としてのＬＤ，ＰＤ等の光半導体素子９を収納しシールリング６上面に蓋体を取着することにより容器が基本的に構成される。
【００２２】
本発明の基体１は、その上面に光半導体素子９を載置する載置部１ａを有しており、光半導体素子９を支持する支持部材として機能するとともに、光半導体素子９の熱を外部に効率良く放散する機能を有する。また、基体１は両端部にネジ止め孔１ｂを有しており、このネジ止め孔１ｂを介して外部電気回路基板にトルクをかけてネジ止めされる。この基体１は、略長方形であり、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金やＣｕ−Ｗ合金等の金属から成る。また基体１は、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等のインゴットに圧延加工やプレス加工等の金属加工を施すことにより所定形状に成形される。
【００２３】
なお、基体１は、その表面に耐蝕性に優れかつロウ材との濡れ性に優れる金属、具体的には厚さ0.5〜９μｍのＮｉ層と、厚さ0.5〜５μｍのＡｕ層とを順次メッキ法により被着させておくのがよく、基体１が酸化腐食するのを有効に防止できるとともに、基体１の上面に光半導体素子９を強固に接着固定できる。
【００２４】
また、基体１の上面には、載置部１ａを囲繞するようにしてＡｇロウ等のロウ材を介して接合されるとともに、長辺側の両側部に光半導体素子９と外部電気回路とを電気的に接続する入出力端子４嵌着用の貫通孔または切欠きから成る取付部２ａが形成され、さらに短辺側の一側部に光半導体素子９と光結合するための光伝送路である貫通孔２ｂが形成された、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等の金属から成る略長方形の枠体２を有する。この枠体２は、基体１と同様の合金のインゴットに圧延加工やプレス加工等の金属加工を施すことにより所定形状に成形される。
【００２５】
なお、枠体２の基体１への接合は基体１上面と枠体２下面とを、基体１上面に敷設したプリフォーム状のＡｇロウ等のロウ材を介して接合される。さらに、枠体２表面には、基体１と同様に厚さ0.5〜９μｍのＮｉ層や厚さ0.5〜５μｍのＡｕ層等の金属層をメッキ法により被着させておくと良い。
【００２６】
また、枠体２の取付部２ａには光半導体素子９と外部電気回路との高周波信号の入出力を行う機能を有するとともに、光半導体パッケージの内外を遮断する機能を有する入出力端子４がＡｇロウ等のロウ材で接合される。
【００２７】
本発明の入出力端子４は、略長方形の誘電体から成り、上面に一長辺から対向する他長辺にかけて線路導体４ｃが形成されている平板部４ａと、平板部４ａの上面に線路導体４ｃの一部を間に挟んで接合された誘電体から成る立壁部４ｂと、平板部４ａの下面に接合され、その下面の線路導体４ｃ直下の部位を覆うとともに長辺の方向の両端がそれぞれ平板部４ａよりも長辺の0.025〜0.075倍だけ平板部４ａの下面の中心側に位置しており幅が平板部４ａの短辺と略同じである金属板４ｇとを具備した構成である。
【００２８】
この入出力端子４は、略長方形の平板部４ａの上面に、横倒しにされた四角柱状の立壁部４ｂが積層されて成るとともに、平板部４ａの下面に金属板４ｇが接合されている。平板部４ａはＡｌ₂Ｏ₃セラミックス，ＡｌＮセラミックス，３Ａｌ₂Ｏ₃・２ＳｉＯ₂セラミックス等の誘電体から成り、その上面には、一長辺から対向する他長辺にかけて形成され、Ｗ，Ｍｏ等のメタライズ層から成る線路導体４ｃが形成されており、下面にはその全面に線路導体４ｃと同様のメタライズ層から成る下部接地導体４ｄが形成されている。
【００２９】
平板部４ａの上面には、線路導体４ｃの一部を間に狭んで接合されるとともに、上面に上部接地導体４ｅを有するＡｌ₂Ｏ₃セラミックス，ＡｌＮセラミックス，３Ａｌ₂Ｏ₃・２ＳｉＯ₂セラミックス等の誘電体から成る立壁部４ｂが設置される。平板部４ａおよび立壁部４ｂの側面には線路導体４ｃと同様のメタライズ層から成る側面接地導体４ｆが形成されている。平板部４ａの下部接地導体４ｄ表面に、Ａｇロウ等のロウ材を介してＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等から成る金属板４ｇが接合されている。この金属板４ｇは、取付部２ａに入出力端子４をロウ付けした際に発生する、基体１底面の反りの発生を抑制する機能を有するとともに、線路導体４ｃの接地電位を強化し、高周波信号の伝送損失の劣化を抑制する機能を有する。
【００３０】
この金属板４ｇは、その長さをｌとし、平板部４ａの長さをＬとしたとき、0.85Ｌ≦ｌ≦0.95Ｌであり、また平板部４ａと略同一幅である。即ち、金属板４ｇの両端は、平板部４ａよりも0.025Ｌ〜0.075Ｌだけ短くなっている。この結果、平板部４ａの両端部に金属板４ｇとの熱膨張差による応力が加わるのを抑制できる。
【００３１】
ｌ＞0.95Ｌの場合、平板部４ａの両端面と金属板４ｇの両端面の位置が近くなり、平板部４ａの端面に加わる金属板４ｇとの熱膨張差による応力が、平板部４ａの上側の立壁部４ｂとの境界部付近に集中する。その結果、強度の弱い平板部４ａと立壁部４ｂとの境界部に高い応力が発生し、入出力端子４にクラック等の破損が生じ易くなる。また、ｌ＜0.85Ｌの場合、金属板４ａの長さが短いため、枠体２と入出力端子４との熱膨張差の影響が大きくなり、枠体２の変形が大きくなる。その結果、枠体２に接合される基体１に大きな反り変形が生じ易くなる。
【００３２】
また、金属板４ｇの厚さは0.1〜２ｍｍが良く、0.1ｍｍ未満の場合、厚さが薄いためロウ付け時の入出力端子４の熱膨張を金属製の基体１や枠体２の熱膨張に近づけることができなくなり、基体１の底面の反りの発生を抑制できなくなるとともに、線路導体４ｃに対する接地電位を十分に強化することができない。一方、２ｍｍを超える場合、平板部４ａと金属板４ｇとの間の熱膨張差により平板部４ａに加わる応力が非常に大きくなり、入出力端子４にクラック等の破損が発生し易くなる。
【００３３】
この金属板４ｇは、例えばＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等のインゴットに圧延加工やプレス加工等の金属加工を施すことにより所定形状に成形される。また、基体１と同様に厚さ0.5〜９μｍのＮｉ層や厚さ0.5〜５μｍのＡｕ層等の金属層をメッキ法により被着させておくと金属板４ｇ表面の酸化を有効に防止できる。
【００３４】
また、金属板４ｇの四隅に、Ｃ面等の直線的な面取り部、円弧状等の曲線的な面取り部を形成するのがよく、平板部４ａと金属板４ｇとの熱膨張差による応力が集中し易い金属板４ｇの四隅において応力を分散させることができ、平板部４ａにクラック等が発生しにくくなる。
【００３５】
また、金属板４ｇの幅（短辺）は平板部４ａの短辺よりも若干（0.1〜0.5ｍｍ程度）短い方が好ましい。これにより、金属板４ｇの短辺方向の両端が平板部４ａの短辺方向の両端よりも若干短くなり、平板部４ａと金属板４ｇとの熱膨張差によって平板部４ａの長辺部にクラック等が発生しにくくなる。
【００３６】
このように、入出力端子４は下面に金属板４ｇが設けられていることにより、入出力端子４を光半導体パッケージに用い、線路導体４ｃに光半導体素子９を駆動させるための高周波信号を伝送させても、高周波信号に伝送損失が生じて光半導体素子９の作動性が損なわれることはない。また、入出力端子４が取付部２ａに嵌着され、シールリング６および枠体２で挟持されても、それらの熱膨張係数差によって基体１の底面に反りが発生するのを防ぐことができる。従って、光半導体パッケージを光半導体装置と成し、外部電気回路基板にトルクをかけてネジ止めしても、光半導体装置が歪むことがない。そのため、光ファイバ８と光半導体素子９との光結合効率が損なわれて光半導体素子９の光信号の作動性が損なわれることはない。
【００３７】
このような入出力端子４の平板部４ａ上面には、１長辺から対向する他長辺にかけて、Ｗ，Ｍｏ−Ｍｎ等のメタライズ層から成る線路導体４ｃが形成されており、これは例えばＷ，Ｍｏ等の粉末に有機溶剤、溶媒を添加混合して得た金属ペーストを、平板部４ａ用のセラミックグリーンシートに、予め従来周知のスクリーン印刷法により所定パターンに印刷塗布しておき、焼成することにより形成される。また、平板部４ａ上面には立壁部４ｂが積層される。この立壁部４ｂは、平板部４ａ上面に線路導体４ｃの一部を間に挟んで接合された誘電体から成る。
【００３８】
線路導体４ｃの枠体２外側の部位には、外部電気回路と入出力端子４との高周波信号の入出力を行い、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等の金属から成るリード端子５がＡｇロウ等のロウ材で接合される。
【００３９】
本発明の枠体２の短辺側の一側部には貫通孔２ｂが形成されており、貫通孔２ｂの枠体２外側開口の周囲に筒状の固定部材３の一端がＡｇロウ等のロウ材で接合されるか、または貫通孔２ｂに固定部材３が嵌着されてロウ材で接合される。固定部材３の他方の端面には、光ファイバ８を樹脂等の接着剤で取着した金属ホルダ７がＡｕ−Ｓｎ等の低融点ロウ材で接合される。この固定部材３は、基体１や枠体２と同様のＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等の金属を同様の加工法で所望の形状に加工することによって作製され、その表面には厚さ0.5〜９μｍのＮｉ層や厚さ0.5〜５μｍのＡｕ層等の金属層をメッキ法により被着させておくと良い。
【００４０】
このように入出力端子４および固定部材３が取着される枠体２の上面には、シールリング６がＡｇロウ等のロウ材で接合される。シールリング６は、枠体２の上面にＡｇロウ等のロウ材で接合されて入出力端子４を枠体２とともに挟持し、その上面に光半導体素子９を封止するための蓋体をシーム溶接等により接合する接合媒体として機能する。
【００４１】
本発明の光半導体パッケージは、金属から成る基体１と、その上面に光半導体素子９の載置部１ａを囲繞するように接合され、取付部２ａを有する枠体２と、取付部２ａに嵌着された入出力端子４とを具備している。この構成により、線路導体４ｃに高周波信号を伝送させた際に伝送損失の発生を有効に防止できるとともに、基体１の歪みを有効に防止できる。そのため、光半導体素子９の高周波信号や光信号についての作動性が良好となる。
【００４２】
このような光半導体パッケージに、光半導体素子９を載置部１ａにＳｎ−Ｐｂ半田等の低融点ロウ材で載置固定するとともに、線路導体４ｃと光半導体素子９とをボンディングワイヤで電気的に接続し、さらに固定部材３に、光ファイバ８を樹脂等の接着剤で取着した金属ホルダ７を、Ａｕ−Ｓｎ等の低融点ロウ材で接合した後、シールリング６上面に蓋体をシーム溶接等により接合することにより、製品としての光半導体装置となる。この光半導体装置は、外部電気回路基板にトルクをかけてネジ止めされた後、外部電気回路から供給される駆動信号によって光半導体素子９を光励起させ、励起したレーザ光等の光を光ファイバ８に授受させるとともに光ファイバ８内を伝送させることにより、大容量の情報を高速に伝送できる光電変換装置として機能するものであり、光通信分野等に用いられる。
【００４３】
かくして、本発明は高周波信号や光信号によって作動する光半導体素子を長期にわたり正常かつ安定なものとできる。
【００４４】
【実施例】
本発明の入出力端子の実施例を以下に説明する。
【００４５】
図１（ａ），（ｂ）の入出力端子４を以下のように構成した。Ａｌ₂Ｏ₃セラミックスから成る略長方形の平板部４ａ上面の中央部に、Ｗのメタライズ層から成る一本の線路導体４ｃを形成し、下面の全面にＷのメタライズ層から成る下部接地導体４ｄを設けた。また、平板部４ａの上面に、Ｗのメタライズ層から成る上部接地導体４ｅを有したＡｌ₂Ｏ₃セラミックスから成る略直方体の立壁部４ｂを、線路導体４ｃの一部を間に挟んで積層した。平板部４ａおよび立壁部４ｂの線路方向に略平行な両側面には、線路導体４ｃと同様のメタライズ層から成る側面接地導体４ｆを設けた。また、平板部４ａの下面に、平板部４ａの長辺の長さＬに対して長さｌが0.95Ｌである（両端が平板部４ａの両端よりもそれぞれ0.025Ｌ短い位置にある）金属板４ｇをＡｇロウによって接合することにより、入出力端子４を作製した。この本発明の入出力端子４をサンプルＰ１とした。
【００４６】
サンプルＰ１において、平板部４ａおよび金属板４ｇの平面視形状における幅を3.5ｍｍ、平板部４ａの長辺方向の長さを17ｍｍ、金属板４ｇの長辺方向の長さを16.15ｍｍ、平板部４ａの厚さを1.5ｍｍ、金属板４ｇの厚さを0.5ｍｍとし、線路導体４ｃの幅を0.5ｍｍとした。
【００４７】
上記と同様に作製して、金属板４ｇの長さｌがｌ＝0.9Ｌ（ｌ＝15.3ｍｍ）の入出力端子４をサンプルＰ２とし、ｌ＝0.85Ｌ（ｌ＝14.45ｍｍ）の入出力端子４をサンプルＰ３とした。
【００４８】
また、比較例として、平板部４ａおよび金属板４ｇの平面視形状における長辺方向の長さを17ｍｍ、幅を3.5ｍｍとし、平板部４ａの下面全面に金属板４ｇが接合された入出力端子４をサンプルＱとした。金属板４ｇの長辺方向の長さを13.6ｍｍとした入出力端子４をサンプルＲとした。また、図３に示すような金属板４ｇがない入出力端子４を作製し、これをサンプルＳとした。
【００４９】
これらのサンプルＰ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｑ，Ｒ，Ｓにおいて、常温（25℃）で、入出力端子４の本体部分を成すＡｌ₂Ｏ₃セラミックスについて、ヤング率は478Ｇｐａ（ギガパスカル）、ポアソン比は0.25、線膨張係数は5.74×10^-6／℃であり、金属板４ｇおよび枠体２を成すＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金について、ヤング率は128Ｇｐａ、ポアソン比は0.37、線膨張係数は5.95×10^-6／℃であり、Ａｇロウについて、ヤング率は87Ｇｐａ、ポアソン比は0.37、線膨張係数は18×10^-6／℃である。
【００５０】
そして、サンプルＰ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｑ，Ｒについて、平板部４ａに金属板４ｇをロウ付けした後の図１（ａ）のＸ点（平板部４ａの長辺方向の両端における立壁部４ｂとの境界部の中央部）における応力値を測定した。その結果、サンプルＰ１では72.2Ｍｐａ（メガパスカル）、サンプルＰ２では67.1Ｍｐａ、サンプルＰ３では72.5Ｍｐａ、サンプルＱでは86.1Ｍｐａ、サンプルＲでは85.4Ｍｐａであり、サンプルＱ、サンプルＲではＸ点を起点に入出力端子４にクラックが発生した。入出力端子４を破損することなく金属板４ｇを接合するためには、サンプルＰ１，Ｐ２，Ｐ３が有効であることが判った。
【００５１】
次に、サンプルＰ１，Ｐ３，Ｓについて、線路導体４ｃに１〜25ＧＨｚの高周波信号を入力してその透過損失を測定した結果を図５に示す。図５より、サンプルＰ１，Ｐ３はサンプルＳに比べて１〜25ＧＨｚの全周波数帯域で透過損失が改善された。特に、10ＧＨｚ以上のより高周波の帯域で透過損失が低減されており、より大容量の情報を高速で処理する半導体装置に対して有効なものとなった。なお、サンプルＰ１，Ｐ３の透過損失にはほとんど差が見られなかった。
【００５２】
なお、本発明は上記実施の形態および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内であれば種々の変更を施すことは何等差し支えない。
【００５３】
【発明の効果】
本発明の入出力端子は、略長方形の誘電体から成り、上面に一長辺から対向する他長辺にかけて線路導体が形成されている平板部と、平板部の上面に線路導体の一部を間に挟んで接合された誘電体から成る立壁部と、平板部の下面に接合され、その下面の線路導体直下の部位を覆うとともに長辺の方向の両端がそれぞれ平板部の両端よりも長辺の0.025〜0.075倍だけ平板部の下面の中心側に位置しており幅が平板部の短辺と略同じである金属板とを具備したことにより、平板部下面の接地電位が強化され、線路導体の枠体外側の先端部にリード端子を接合し線路導体の枠体内側の先端部付近にボンディングワイヤを接続しても、線路導体のリード端子接続部とボンディングワイヤ接続部において、高周波信号の伝搬遅延や透過損失等の伝送損失が発生するのを抑制することができ、入出力端子において高周波信号を効率良く入出力し得る。
【００５４】
また、本発明の入出力端子が半導体素子収納用パッケージの金属製の枠体の取付部に嵌着され、シールリングおよび枠体で挟持されても、それらの熱膨張係数差による金属製の基体の底面の反りを発生させることはなく、半導体素子収納用パッケージを光半導体装置と成し、基体を外部電気回路基板にトルクをかけてネジ止めしても、光半導体装置が歪むことがない。その結果、光ファイバと光半導体素子との光結合効率が損なわれて光半導体素子の光信号の作動性が損なわれることはない。さらに、平板部に金属板との熱膨張差による応力が加わるのを抑制し、平板部にクラック等の破損が生ずるのを有効に防止できる。
【００５５】
本発明の半導体素子収納用パッケージは、上面に半導体素子が載置される載置部を有する金属製の基体と、基体の上面に載置部を囲繞するように取着された金属製の枠体と、枠体の側部に形成された貫通孔または切欠きから成る入出力端子の取付部と、取付部に嵌着された本発明の入出力端子とを具備したことにより、入出力端子における高周波信号の伝送特性に優れ、基体の反りの発生が防止され、また入出力端子の平板部にクラック等の破損が生ずるのを有効に防止できる。
【００５６】
本発明の半導体装置は、上記本発明の半導体素子収納用パッケージと、載置部に載置されるとともに入出力端子に電気的に接続された半導体素子と、枠体の上面に接合された蓋体とを具備したことにより、上記本発明の半導体素子収納用パッケージを用いた信頼性の高いものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明の入出力端子について実施の形態の例を示す斜視図、（ｂ）は（ａ）の入出力端子の下面図である。
【図２】図１の入出力端子を用いた本発明の半導体素子収納用パッケージの斜視図である。
【図３】従来の入出力端子の斜視図である。
【図４】図３の入出力端子を用いた従来の半導体素子収納用パッケージの斜視図である。
【図５】従来の入出力端子と本発明の入出力端子について高周波信号の透過損失を測定した結果のグラフである。
【符号の説明】
１：基体
１ａ：載置部
２：枠体
２ａ：取付部
４：入出力端子
４ａ：平板部
４ｂ：立壁部
４ｃ：線路導体
４ｇ：金属板
９：光半導体素子

Claims

略長方形の誘電体から成り、上面に一長辺から対向する他長辺にかけて線路導体が形成されている平板部と、該平板部の上面に前記線路導体の一部を間に挟んで接合された誘電体から成る立壁部と、前記平板部の下面に接合され、該下面の前記線路導体直下の部位を覆うとともに前記長辺の方向の両端がそれぞれ前記平板部の両端よりも前記長辺の0.025〜0.075倍だけ前記下面の中心側に位置しており幅が前記平板部の短辺と略同じである金属板とを具備したことを特徴とする入出力端子。
上面に半導体素子が載置される載置部を有する金属製の基体と、該基体の上面に前記載置部を囲繞するように取着された金属製の枠体と、該枠体の側部に形成された貫通孔または切欠きから成る入出力端子の取付部と、該取付部に嵌着された請求項１記載の入出力端子とを具備したことを特徴とする半導体素子収納用パッケージ。
請求項２記載の半導体素子収納用パッケージと、前記載置部に載置されるとともに前記入出力端子に電気的に接続された半導体素子と、前記枠体の上面に接合された蓋体とを具備したことを特徴とする半導体装置。