(57)【要約】  素子収納用パッケージであって、上面に半導体素子９が設けられる載置部１ａを有する基体１と、基体１上に載置部１ａを取り囲むように設けられた、側壁を切り欠いて形成された切欠き部２ｂを有する枠体２と、半導体素子９に電気的に接続される配線導体層３ａを有する、切欠き部２ｂに取り付けられた入出力端子３と、枠体２の上部に設けられたシールリング５と、を備えている。さらに、枠体２の側壁は、平面視して隣り合った側壁同士の外側の角部２ｃが曲面形状であって、平面視して角部２ｃがシールリング５と重なる領域内に収まっていることを特徴とする。
2012043313.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面に半導体素子が設けられる載置部を有する基体と、
前記基体上に前記載置部を取り囲むように設けられた、側壁を切り欠いて形成された切欠き部を有する枠体と、
前記半導体素子に電気的に接続される配線導体層を有する、前記切欠き部に取り付けられた入出力端子と、
前記枠体の上部に設けられたシールリングと、を備えており、
前記枠体の側壁は、平面視して隣り合った側壁同士の外側の角部が曲面形状であって、前記角部が平面視して前記シールリングと重なる領域内に収まっ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】
請求項１に記載の素子収納用パッケージであって、
前記シールリングは、平面視したときの外形が矩形枠状であって、平面視して前記シールリングで囲まれる領域に前記枠体の上部の一部が露出していることを特徴とする素子収納用パッケージ。
【請求項３】
請求項２に記載の素子収納用パッケージであって、
前記枠体の側壁は、平面視して隣り合った側壁同士の内側の角部が曲面形状であることを特徴とする素子収納用パッケージ。
【請求項４】
請求項３に記載の素子収納用パッケージであって、
前記枠体の露出した前記一部は、平面視して前記枠体の外側の角部と前記枠体の内側の角部との間に挟まれた個所に位置していることを特徴とする素子収納用パッケージ。
【請求項５】
請求項４に記載の素子収納用パッケージであって、
前記枠体の側壁のうち前記切欠き部が設けられた側壁と隣接する側壁は、平面視して前記枠体の外形と前記シールリングの外形とが一致することを特徴とする素子収納用パッケージ。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の素子収納用パッケージと、
前記素子収納用パッケージの前記載置部に設けられた半導体素子と、
前記素子収納用パッケージの前記シールリング上に設けられた蓋体と、を備えたことを特徴とする電子装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、半導体素子などを収納するための素子収納用パッケージに用いられる素子収納用パッケージおよびこれを用いた電子装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
素子収納用パッケージにおいて、枠体の上面にシールリングを介して蓋体を接合したものがある。このような素子収納用パッケージとしては、例えば、特開平１１−１４５３１７号公報に開示されている。【０００３】
上記の素子収納用パッケージは、シーム溶接等によって蓋体をシールリングに接合する際に、枠体、シールリングおよび蓋体の熱膨張または熱収縮により枠体とシールリングとの接合部に応力が集中しやすく、該接合部にはクラックや剥がれ等が発生しやすい。【０００４】
本発明は、枠体とシールリングとの接合部における応力を緩和することができる素子収納用パッケージおよびこれを備えた電子装置を提供することを目的とする。
【発明の開示】
【０００５】
本発明の一実施形態に係る素子収納用パッケージは、上面に半導体素子が設けられる載置部を有する基体と、基体上に載置部を取り囲むように設けられた、側壁を切り欠いて形成された切欠き部を有する枠体と、半導体素子に電気的に接続される配線導体層を有する、切欠き部に取り付けられた入出力端子と、枠体の上部に設けられたシールリングと、を備えている。さらに、枠体の側壁は、平面視して隣り合った側壁同士の外側の角部が曲面形状であって、平面視して角部がシールリングと重なる領域内に収まっていることを特徴とする。
【０００６】
本発明の一実施形態に係る電子装置は、素子収納用パッケージと、素子収納用パッケージの前記載置部に設けられた半導体素子と、素子収納用パッケージの前記シールリング上に設けられた蓋体と、を備えたことを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の一実施形態に係る電子装置の分解斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る電子装置の蓋体を除いた状態を示す平面図である。
【図３】図２の電子装置をＸ−Ｘで切断し蓋体を設けた電子装置の断面図である。
【図４】本実施形態の一変形例に係る電子装置の蓋体を除いた状態を示す平面図である。
【図５】図４に示す電子装置において、シールリングと枠体との配置関係を示す要部拡大図である。
【図６】本実施形態の一変形例に係る電子装置の蓋体を除いた状態を示す平面図である。
【図７】図６に示す電子装置において、シールリングと枠体との配置関係を示す要部拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の一実施形態に係る素子収納用パッケージ、およびこれを用いた電子装置について、図面を参照しながら説明する。
【０００９】
＜素子収納用パッケージの構成、および電子装置の構成＞
本発明の一実施形態に係る素子収納用パッケージは、上面に半導体素子９が設けられる載置部１ａを有する基体１と、基体１上に載置部１ａを取り囲むように設けられた、側壁を切り欠いて形成された切欠き部２ｂを有する枠体２と、半導体素子９に電気的に接続される配線導体層３ａを有する、切欠き部２ｂに取り付けられた入出力端子３と、枠体２の上部に設けられたシールリング５と、を備えている。さらに、枠体２の側壁は、隣り合った側壁同士の外側の角部２ｃが曲面形状であって、平面視して角部２ｃがシールリング５と重なる領域内に収まっている。
【００１０】
本発明の一実施形態に係る電子装置は、素子収納用パッケージと、素子収納用パッケージの載置部１ａに設けられた半導体素子９と、素子収納用パッケージのシールリング５上に設けられた蓋体７とを備えている。
【００１１】
基体１は、板状の部材である。基体１は、上側主面に、例えば、光半導体レーザ、フォトダイオード等の半導体素子９が素子載置用基台８を間に介して載置される載置部１ａを有している。基体１は、例えば、銅、鉄−ニッケル−コバルト合金または銅−タングステン合金等の金属材料から成る。基体１の熱膨張係数は、例えば、３（ｐｐｍ／℃）以上１５（ｐｐｍ／℃）以下に設定される。
【００１２】
基体１は、四隅部にネジ取り付け部が設けられている。ネジ取り付け部は、素子収納用パッケージと外部基板とをネジ等によってネジ止め固定するためのものである。なお、外部基板は、例えば、ヒートシンク板またはプリント回路基板等である。半導体素子９は、素子載置用基台８を介さずに載置部１ａに直接載置してもよい。
【００１３】
基体１は、例えば、金属材料を型枠に鋳込んで作製したインゴットを周知の切削加工または打ち抜き加工等の金属加工法を用いて所定の形状にして製作される。なお、基体１の厚みは、例えば、０．３（ｍｍ）以上３（ｍｍ）以下に設定されている。
【００１４】
基体１は、外表面にメッキ層が形成されている。メッキ層は、耐蝕性に優れ、かつロウ材との濡れ性が良い金属から成り、例えば、０．５（μｍ）以上９（μｍ）以下の厚みを有するニッケルメッキ層および０．５（μｍ）以上５（μｍ）以下のメッキ層厚みを有する金メッキ層を順次メッキ形成法により被着させたものである。メッキ層は、基体１が酸化腐蝕するのを有効に防止することができるとともに、基体１の上側主面に素子載置基台８を強固に接着固定することができる。
【００１５】
半導体素子９は、載置部１ａに素子載置基台８を載置し、その素子載置基台８の上面に設けられている。また、素子載置基台８は、半導体素子９から基体１へ熱を伝えるための伝熱媒体として機能する。基体１上に素子載置基台８を設けることによって、素子載置基台８の高さを調整することで、半導体素子９の高さ方向の位置決めが容易となり、半導体素子９と光ファイバ１０との光軸合わせの精度が向上し、光伝送効率が向上するという効果が得られる。
【００１６】
また、素子載置用基台８は、例えば、酸化アルミニウム質焼結体、窒化アルミニウム質焼結体またはムライト質焼結体等のセラミック材料から成る。また、素子載置用基台８は、配線パターンが設けられている。配線パターンの一端は、半導体素子９とボンディングワイヤ等で電気的に接続され、配線パターンの他端は入出力端子３の配線導体層３ａにボンディングワイヤ等で電気的に接続される。なお、素子載置用基体８の熱膨張係数は、例えば、４（ｐｐｍ／℃）以上８（ｐｐｍ／℃）以下に設定される。
【００１７】
また、素子載置基台８は、例えば、銅−タングステン合金、銅−モリブデン合金等の材料から成る台座に絶縁性の基板を接合した構成であってもよい。また、素子載置基台８は、半導体素子９を載置固定することができるものであればよく、例えば、ペルチェ素子等の電子冷却素子に、絶縁性の基板を接合した構成であってもよい。
【００１８】
枠体２は、外形が矩形状の枠状部材であり、基体１の上側主面に載置部１ａを取り囲むように設けられている。枠体２は、枠体２の内側に半導体素子９を収容するための空所が存在している。また、枠体２の側壁は、光ファイバを設けるための貫通孔２ａが設けられている。また、枠体２の側壁は、側壁の上部を切り欠いて形成された切欠き部２ｂが設けられている。
【００１９】
また、枠体２は、平面視して隣り合った側壁同士の外側の角部２ｃが曲面形状に形成されている。すなわち、角部２ｃは、隣り合った側壁が交差する外側の角部であって、曲面形状を有している部分をいう。
【００２０】
シールリング５は、平面視したときの外形が矩形枠状であって、枠体２上に載置して設けられている。シールリング５は、枠体２と重なる領域から枠体２と重ならない枠体２外の領域に張り出している。そして、枠体２の角部２ｃは、平面視してシールリング５と重なる領域内に収まっている。すなわち、シールリング５は、枠体２の外側の角部２ｃがシールリング５に収まるように枠体２の上面に設けられている。なお、シールリング５の四隅の内側または外側の角部の形状は、角状に限らず、曲面形状を有していてもよい。
【００２１】
また、シールリング５は、シールリング５の内側の四隅が、平面視して、枠体２の外側面と枠体２の内側面との間に位置している。そして、枠体２の上面の一部を露出している。また、シールリング５は、シールリング５の内側の四隅以外の個所が、平面視して、枠体２の内側面と一致して配置されている。なお、ここで、一致するとは、シールリング５の内側面と枠体２の内側面の差が、０．３０（ｍｍ）以下の範囲にあることをいう。ここで、図２の斜線の個所が、枠体２のシールリング５から露出した部分ｅｘである。
【００２２】
また、枠体２の外側の角部２ｃの曲率半径は、例えば、枠体２の側壁の厚さが１（ｍｍ）の場合、０．１（ｍｍ）以上３（ｍｍ）以下に設定される。
【００２３】
また、枠体２の内側の角部は、平面視して曲面形状に形成されている。すなわち、枠体２は、隣り合った側壁同士の内側の角部が、平面視して曲面形状に形成されている。
【００２４】
また、仮に、枠体２の内側の四隅とシールリング５の内側の四隅が全て一致して配置されている場合は、シールリング５の内側の角部が枠体２の上面に接合されず、シールリング５と枠体２との熱膨係数の違いによって、シールリング５と枠体２の角部に熱応力が集中する。その結果、熱応力が集中する角部を起点にして、クラック等が生じる虞がある。すなわち、シールリング５の内側の角部の曲率半径が、枠体２の内側の角部の曲率半径よりも大きい場合に、シールリング５の内側の角部のみが枠体２に接合されない部分が生じ、クラック等が生じる虞がある。そこで、本実施形態に係る素子収納用パッケージは、シールリング５の内側の角部の曲率半径が、枠体２の内側の角部の曲率半径よりも小さくなるように設定されている。
【００２５】
また、本実施形態に係る素子収納用パッケージは、シールリング５の内側の角部が、平面視して、枠体２の外側面と枠体２の内側面との間に位置している。そして、シールリング５の内側の角部と枠体２の上面との間に、ロウ材溜まりができやすく、シールリング５の内側の四隅と枠体２の内側四隅とを強固に接続することができる。その結果、シールリング５と枠体２の角部にクラック等が生じるのを抑制できる。また、シールリング５の内側の角部と枠体２の内側の角部を平面視してずらすことで、枠体２およびシールリング５の内側の角部に集中する応力を分散させることができ、シールリング５の内側の角部と枠体２の内側の角部にクラック等が発生するのを抑制することができる。
【００２６】
また、枠体２の側壁の厚みは、枠体２の剛性を保ちつつ、入出力端子３との接合性を向上させる点、放熱性を向上させる点から、例えば、０．３（ｍｍ）以上１．５（ｍｍ）以下に設定される。
【００２７】
枠体２は、例えば、鉄−ニッケル−コバルト合金または鉄−ニッケル合金等の金属材料から成る。または、枠体２は、例えば、酸化アルミニウム質焼結体、窒化アルミニウム質焼結体等のセラミック材料から成る。枠体２の熱膨張係数は、例えば、４（ｐｐｍ／℃）以上２０（ｐｐｍ／℃）以下に設定される。枠体２は、例えば、鉄−ニッケル−コバルト合金のインゴットを周知のプレス加工により所定の枠状となすことによって製作される。
【００２８】
枠体２は、枠体２の側壁を貫通して設けられた貫通孔２ａを有している。貫通孔２ａは、半導体素子９と光学的に結合する光ファイバを設けるためのものである。また、枠体２は、貫通孔２ａが形成された側壁に対して、隣接する枠体２の側壁の上部を切り欠いて形成された切欠き部２ｂを有している。貫通孔２ａには、光ファイバ固定部材６が設けられ、切欠き部２ｂには、入出力端子３が取り付けられる。
【００２９】
入出力端子３は、上面の一辺側から対向する他辺側にかけて形成された配線導体層３ａを有する平坦部、および平坦部の上に配線導体層３ａを挟んで接合された立壁部から構成されている。また、平坦部は、枠体２の内外に突出する突出部を有している。
【００３０】
また、入出力端子３の枠体２の内側に位置している配線導体層３ａは、半導体素子９の上面に設けられている電極にボンディングワイヤ等で電気的に接続される。または、半導体素子９が載置された素子載置用基台８に形成された配線パターンにボンディングワイヤ等で電気的に接続される。また、入出力端子３の枠体２の外側に位置している配線導体層３ａが、外部リード端子４に電気的に接続される。入出力端子３は、枠体２の切欠き部２ｂに銀ロウまたは銀−銅ロウ等のロウ材を介して取り付けられる。なお、入出力端子３は、枠体２およびシールリング５との接合部にメタライズ層が形成されている。また、素子載置用基台８が、ペルチェ素子等の電子冷却素子である場合には、電子冷却素子のリード線と配線導体層３ａが電気的に接続される。
【００３１】
入出力端子３は、例えば、酸化アルミニウム質焼結体または窒化アルミニウム質焼結体等のセラミック材料から成る。また、入出力端子３の平坦部に形成されている配線導体層３ａは、タングステン、モリブデンまたはマンガン等で形成されている。
【００３２】
配線導体層３ａは、例えば、タングステン、モリブデンまたはマンガン等の粉末に有機溶剤、溶媒を添加混合してなる金属ペーストをセラミックグリーンシートに予め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くことによって入出力端子３の平坦部に形成される。そして、配線導体層３ａは半導体素子９の上面に設けられている電極とボンディングワイヤ等で電気的に接続される。あるいは、配線導体層３ａは半導体素子９が載置された素子載置用基台８に形成された配線パターンにボンディングワイヤ等で電気的に接続される。そして、外部電気回路基板に電気的に接続されることになる。なお、配線導体層３ａ上には、メッキ形成方法によって、ニッケルメッキ層または金メッキ層が形成されている。
【００３３】
外部リード端子４は、外部電気回路と入出力端子３との高周波信号の入出力を行うものである。すなわち、外部リード端子４は、半導体素子９を外部電気回路に電気的に接続する作用を有し、外部リード端子４を外部電気回路に接続することによって、半導体素子９は、配線導体層３ａおよび外部リード端子４を介して外部電気回路に接続されることになる。外部リード端子４は、枠体２の外側の入出力端子３の配線導体層３ａに銀ロウまたは銀−銅ロウ等のロウ材を介して接合される。
【００３４】
また、外部リード端子４は、例えば、鉄−ニッケル−コバルト合金または鉄−ニッケル合金等の金属材料から成る。外部リード端子４は、これらの金属のインゴットを周知の圧延加工法や打ち抜き加工法、エッチング加工法等の金属加工法を採用することによって、所定の形状となるように製作される。
【００３５】
シールリング５は、枠体２上に設けられ、シールリング５の上面に蓋体７をシーム溶接等により接合するための接合媒体として設けられる。また、シールリング５は、その少なくとも一部を枠体２の上面に当接させて設けられている。すなわち、シールリング５は、枠体２の上面および入出力端子３の上面に設けられている。
【００３６】
また、シールリング５は、枠体２の上面および入出力端子３の上面に銀ロウまたは銀−銅ロウ等のロウ材で接合される。また、シールリング５は、鉄−ニッケル−コバルト合金または鉄−ニッケル合金等の金属材料から成る。また、シールリング５の熱膨張係数は、例えば、５（ｐｐｍ／℃）以上１５（ｐｐｍ／℃）以下に設定される。
【００３７】
光ファイバ固定部材６は、枠体２の側壁に設けられ、光ファイバ１０を枠体２に固定するための筒状の部材である。光ファイバ固定部材６は、貫通孔２ａの枠体２の外側開口の周囲または貫通孔２ａの内面に銀ロウまたは銀−銅ロウ等のロウ材を介して接合される。そして、光ファイバ１０は光ファイバ固定部材６を介して取着される。また、光ファイバ固定部材６は、鉄−ニッケル−コバルト合金または鉄−ニッケル合金等の金属から成り、例えば、鉄−ニッケル−コバルト合金のインゴットを周知のプレス加工することにより所定の筒状にして製作される。
【００３８】
また、光ファイバ固定部材６は、外部より光ファイバ固定部材６の貫通孔に光ファイバ１０の一端を挿通するとともに光ファイバ１０を半田等の接着剤やレーザ溶接により固定する。これによって、光ファイバ１０は半導体素子９と光軸を合わせるように固定される。これにより、半導体素子９と光ファイバ１０が光学的に結合されて、内部に収容される半導体素子９と外部との光信号の授受が可能となる。
【００３９】
蓋体７は、上面視したときに矩形状であり、半導体素子９を気密に封止するために、蓋体７の外周部がシールリング５の上面に接合されている。蓋体７およびシールリング５は、略同一の外形で、シールリング５の上面に蓋体７がちょうど重なるように設けられる。また、蓋体７およびシールリング５の外形が、略同一の外形とは、蓋体７とシールリング５の外形の差が、０．５（ｍｍ）の範囲内にあることをいう。
【００４０】
また、蓋体７は、鉄−ニッケル−コバルト合金または鉄−ニッケル合金等の金属材料から成る。蓋体７は、シーム溶接によって枠体２の上面に接合されているシールリング５に接合される。また、蓋体７の熱膨張係数は、例えば、５（ｐｐｍ／℃）以上２０（ｐｐｍ／℃）以下に設定される。
【００４１】
また、接合強度を向上させるという点から、蓋体７を平面視して、蓋体７の外周がシールリング５の外周の外側に位置するように、蓋体７がシールリング７よりもひと回り大きくなるように設けてもよい。蓋体７の外周をシールリング７の外周よりも、例えば、０．１（ｍｍ）以上１．０（ｍｍ）以下外側に位置させておくとよい。
【００４２】
また、蓋体７は、基体１と枠体２と入出力端子３とシールリング５とからなる内部に半導体素子９を気密に封止することになる。なお、蓋体７は、例えば、鉄−ニッケル−コバルト合金または鉄−ニッケル合金等のインゴットを周知のプレス加工により所定の形状となすことによって製作される。
【００４３】
半導体素子９は、基体１の上側主面の載置部１ａに素子載置基台８を間に介して接着固定される。そして、半導体素子９の上面に設けられている電極がボンディングワイヤ等を介して配線導体層３ａに接続される。あるいは、素子載置用基台８に形成された配線パターンに半田やボンディングワイヤ等で電気的に接続される。次に、枠体２の上面にシールリング５を介して蓋体７をシーム溶接等の溶接法で接合し、基体１、枠体２、入出力端子３、シールリング５および蓋体７の内部に半導体素子９が気密に収納されて電子装置となる。すなわち、少なくとも半導体素子９を搭載した後、蓋体７で密封することにより電子装置となる。
【００４４】
また、枠体２の光ファイバ固定部材６に光ファイバ支持部材１０ａを介して光ファイバ１０の一端を固定させたり、挿通させたりする。そして、半田等の接着剤やレーザ溶接によって、光ファイバ１０が光ファイバ固定部材６に固定される。この電子装置において、光ファイバ１０は電子装置が外部電気回路基板等に搭載された後に設けることもできる。または、製品として電子装置自体に設けておくこともできる。そして、光ファイバ１０を介して内部に収容する半導体素子９と外部との光信号の授受が可能となる。
【００４５】
シールリング５と蓋体７を接合する際には、シールリング５の上面に蓋体７の外周部がシーム溶接等により接合される。これによって、シールリング５と蓋体７を接合する際に、例えば、９００（℃）以上１８００（℃）以下の高い温度の熱がシールリング５と蓋体７および枠体２にかかるため、シールリング５と蓋体７とをシーム溶接する際には、熱膨張または熱収縮によって熱応力が、シールリング５と蓋体７および枠体２に発生する。
【００４６】
したがって、蓋体７がシーム溶接等によってシールリング５に接合される際には、シーム溶接による熱によって、枠体２、シールリング５および蓋体７の熱膨張係数差による熱膨張または熱収縮に起因する応力が発生しやすくなる。これによって、枠体２とシールリング５との接合部において、枠体２の角部２ｃの周辺の接合部に応力が集中して枠体２の角部２ｃとシールリング５との接合部にクラックや剥がれ等が発生する虞がある。
【００４７】
本実施形態に係る素子収納用パッケージによれば、枠体２は、隣り合った側壁同士の外側の角部２ｃが曲面形状を有し、シールリング５を平面視して、角部２ｃがシールリング５に収まった状態で枠体２の上面に当接されて設けられている。これによって、枠体２、シールリング５および蓋体７の熱膨張係数差による熱膨張または熱収縮に起因して発生する応力は、枠体２とシールリング５が接合している枠体２の角部２ｃの周辺の接合部において、枠体２の曲面形状を有する角部２ｃにおいて応力が曲面に沿って分散されることによって吸収、緩和される。また、枠体２の角部２ｃより外側に張り出しているシールリング５が変形することによって吸収、緩和される。したがって、枠体２とシールリング５の接合部において、局所的に集中する応力が抑制され、この応力によって枠体２の角部２ｃとシールリング５との接合部に生じるクラックや剥がれ等が発生するのを抑制することができる。
【００４８】
本実施形態に係る素子収納用パッケージによれば、シールリング５は、平面視したときの外形が矩形枠状であって、平面視してシールリング５で囲まれる領域に枠体２の上部の一部ｅｘが露出して形成されている。そして、枠体２の露出している上部には、枠体２の上面とシールリング５の下面とをロウ材で接続するときのロウ材溜まりを溜めやすくすることができる。その結果、枠体２とシールリング５との接合力を向上させることができ、封止性の優れた素子収納用パッケージおよび電子装置を実現することができる。
【００４９】
また、シールリング５で囲まれる枠体２の上面を露出することで、枠体２とシールリング５とを接続するロウ材を、枠体２の上部から流れ出にくくすることができ、枠体２とシールリング５とを接続するロウ材が枠体２の内壁面に流れ出るのを低減することができる。そして、枠体２の内壁面に流れ出たロウ材によって、入出力端子３の複数の配線導体層３ａ同士を電気的に短絡するのを抑制することができ、電気的不良が少ない製造歩留まりを向上させることが可能な素子収納用パッケージおよび電子装置を実現することができる。
【００５０】
また、本実施形態に係る素子収納用パッケージによれば、枠体２の側壁は、平面視して隣り合った側壁同士の内側の角部が曲面形状に形成されている。また、素子収納用パッケージの組み立て時または電子装置の駆動時に、パッケージ内の温度変化の影響によって、枠体２に熱応力が加わる。特に、枠体２の側壁同士をつながっている個所に熱応力が集中しやすいが、平面視して枠体２の側壁同士の内側の角部を曲面形状にすることで、集中する応力を緩和しやすくすることができ、枠体２が破壊されるのを抑制することができる。その結果、枠体２が基体１から剥離するのを抑制することができ、封止性の優れた素子収納用パッケージおよび電子装置を実現することができる。
【００５１】
また、本実施形態に係る素子収納用パッケージによれば、枠体２の上部の露出した一部ｅｘは、平面視して枠体２の外側の角部と枠体２の内側の角部との間の挟まれた個所に位置している。平面視して枠体２の側壁同士の内側の角部を曲面形状とし、シールリング５で囲まれる領域のうち、平面視して枠体２の外側の角部と枠体２の内側の角部との間の挟まれた個所を露出することで、露出された枠体２の上面にシールリング５を接合するためのロウ材が溜まる。そして、枠体２の上面とシールリング５内側の角部との間にロウ材からなるメニスカスが形成される。その結果、シールリング５内側の角部における枠体２との接合強度が向上することから、枠体２およびシールリング５が熱膨張または熱収縮することによって生じる、枠体２とシールリング５のクラックや剥がれが抑制される。
【００５２】
さらに、枠体２とシールリング５との四隅を一致させない構造とすることで、枠体２およびシールリング５が熱膨張または熱収縮することによって生じる応力が、基体１に対する枠体２の四隅の接合部に集中するのを抑制することができる。枠体２の上面とシールリング５の角部との間に形成されたメニスカスにも分散され、枠体２とシールリング５のクラックや剥がれが抑制される。
【００５３】
また、本実施形態に係る素子収納用パッケージによれば、枠体２の側壁のうち切欠き部２ｂが設けられている側壁と隣接する側壁は、平面視して枠体２の外形とシールリング５の外形が一致するように形成されている。枠体２の側壁のうち、入出力端子３が設けられていない側壁が、枠体２とシールリング５の外形を合わせることで、シールリング５をロウ材で枠体２に接合する際に、枠体２とシールリング５との接合面のみにロウ材を付けることができる。仮に、枠体２の側壁のうち切欠き部２ｂが設けられている側壁と隣接する側壁において、枠体２とシールリング５の外形が一致していない場合は、シールリングの予測できない余計な部位にロウ材が濡れ広がってしまう。一方、本実施形態に係る素子収納用パッケージは、枠体２の側壁のうち切欠き部２ｂが設けられている側壁と隣接する側壁において、枠体２とシールリング５の外形が一致することで、ロウ材の濡れ広がりのムラによる接合強度の低下が抑制され、封止性に優れたパッケージを実現することができる。
【００５４】
本実施形態に係る電子装置は、上述した素子収納用パッケージを用いることで、シーム溶接等によって蓋体７をシールリング５に接合する際に、発生する熱に起因した応力が、枠体２およびシールリング５の特定個所に集中して、枠体２とシールリング５の接合部にクラックまたは剥がれ等が発生するのを抑制することができる。
【００５５】
＜素子収納用パッケージ、および電子装置の製造方法＞
ここで、素子収納用パッケージ、およびこれを用いた電子装置の製造方法を説明する。基体１は、例えば、鉄−ニッケル−コバルト合金を型枠に鋳込んで作製したインゴットを周知の切削加工や打ち抜き加工等の金属加工法を用いて所定形状にして製作される。また、枠体２は、例えば、鉄−ニッケル−コバルト合金を型枠に鋳込んで作製したインゴットを周知の切削加工や打ち抜き加工等の金属加工法を用いて、角部２ｃや貫通孔２ａおよび切欠き部２ｂを設けて製作される。
【００５６】
また、蓋体７は、例えば、鉄−ニッケル−コバルト合金を型枠に鋳込んで作製したインゴットを周知の切削加工や打ち抜き加工等の金属加工法を用いて所定形状にして製作される。
【００５７】
また、入出力端子３は、平坦部と平坦部の上面に接合される立壁部から形成される。入出力端子３が、例えば、酸化アルミニウム質焼結体からなる場合、平坦部および立壁部のグリーンシートは、酸化アルミニウム、酸化珪素、酸化マグネシウムまたは酸化カルシウム等の原料粉末に、有機バインダー、可塑剤、溶剤または分散剤等を混合添加してペースト状とし、ドクターブレード法またはカレンダーロール法等によって形成される。そして、平板形状のグリーンシートに金型を用いた打ち抜きを施すことによってそれぞれの形状に合わせて製作される。
【００５８】
平坦部は、タングステン、モリブデンまたはマンガン等の高融点金属粉末に有機バインダー、可塑剤、溶剤等を添加してなる導電ペーストを、平坦部の上面の所定位置にスクリーン印刷法等によって印刷塗布して、配線導体層３ａとなる金属ペースト層が形成される。また、平坦部および立壁部は、枠体２、シールリング５との接合部に該当する位置に金属ペーストを印刷塗布してメタライズ層が形成される。
【００５９】
さらに、グリーンシート状態の平坦部上に、グリーンシート状態の立壁部を積層して、約１６００℃の温度で同時に焼成することにより、焼成後に、平坦部と立壁部が一体化されて、入出力端子３が製作される。
【００６０】
また、電解メッキ又は無電解メッキ等のメッキ形成方法によって、配線導体層３ａ上およびメタライズ層上にメッキ層の厚みが、１．０（μｍ）以上３．０（μｍ）以下のニッケルメッキ層が形成される。
【００６１】
外部リード端子４は、例えば、鉄−ニッケル−コバルト合金を型枠に鋳込んで作製したインゴットを周知の切削加工や打ち抜き加工等の金属加工法を用いて所定形状にして製作される。そして、外部リード端子４は、入出力端子３の枠体２の外側に位置している配線導体層３ａに銀ロウまたは銀−銅ロウ等のロウ材を介して接合される。
【００６２】
シールリング５は、例えば、鉄−ニッケル−コバルト合金を型枠に鋳込んで作製したインゴットを周知の切削加工や打ち抜き加工等の金属加工法を用いて所定形状にして製作される。
【００６３】
基体１と枠体２と入出力端子３とシールリング５が銀ロウまたは銀−銅ロウ等のロウ材を介して接合されることによって素子収納用パッケージが製作される。
【００６４】
また、素子収納用パッケージから露出している配線導体層３ａおよびメタライズ層は、電解メッキ又は無電解メッキ等のメッキ形成方法によって、既に形成されているニッケルメッキ層上に、さらに、メッキ層の厚みが、０．５（μｍ）以上３．０（μｍ）以下のニッケルメッキ層およびメッキ層の厚みが、０．５（μｍ）以上３．０（μｍ）以下の金メッキ層が形成される。
【００６５】
ここで、電子装置の製造方法について説明する。電子装置は、素子収納用パッケージの基体１の載置部１ａに素子載置用基台８を、例えば、金−錫半田または金−ゲルマニウム半田等の材料で接着固定する。そして、素子載置用基台８上に半導体素子９を金−錫半田等を介して接着固定する。素子載置用基台８に配線パターンが設けられている場合には、半導体素子９は、素子載置用基台８に形成された配線パターンの一端にボンディングワイヤ等で電気的に接続される。そして、配線パターンの他端は入出力端子３の配線導体層３ａにボンディングワイヤ等を介して電気的に接続される。次に、シールリング５の上面に蓋体７をシーム溶接等の溶接法によって接合し、基体１と枠体２と入出力端子３とシールリング５および蓋体７の内部に半導体素子９を気密に収容して電子装置とする。
【００６６】
本発明は上述の実施形態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において種々の変更、改良等が可能である。以下、本実施形態の変形例について説明する。なお、本実施形態の変形例に係る素子収納用パッケージのうち、本実施形態に係る素子収納用パッケージと同様な部分については、同一の符号を付して適宜説明を省略する。
【００６７】
＜変形例１＞
本実施形態に係る変形例１の素子収納用パッケージでは、図４に示すように、シールリング５は、平面視したときに、外形が枠体２の外形以上の大きさであり、枠体２の切欠き部２ｂに取り付けられた入出力端子３の上面よりも外方に張り出して設けられていてもよい。ここで、図４の斜線の個所が、枠体２のシールリング５から露出した部分ｅｘである。また、図５は、シールリング５に斜線を入れて、シールリング５が入出力端子３の上面よりも外方に張り出している状態の要部拡大図である。なお、入出力端子３の上面とは、入出力端子３を構成している立壁部の上面をいう。
【００６８】
シーム溶接等によって蓋体５をシールリング５に接合する場合は、シーム溶接等によって加えられる熱が、直接、入出力端子３とシールリング５との接合部の上方に加えられず、入出力端子３の上面より外側に張り出したシールリング５と蓋体７の外周部に加えられる。そして、セラミック材料からなる入力出端子３と、金属からなるシールリング５との接合部に加えられる熱が低減される。その結果、入力出端子３とシールリング５との熱膨張係数差による熱膨張または熱収縮に起因して発生する応力、すなわち、入力出端子３とシールリング５との接合部における応力が低減される。これによって、入出力端子３とシールリング５の接合部において、応力によって生じるクラックや剥がれ等が発生するのを抑制することができる。
【００６９】
＜変形例２＞
本実施形態に係る変形例２の素子収納用パッケージでは、図６に示すように、シールリング５は、平面視したときに、外形が枠体２の外形以上の大きさであり、枠体２の貫通孔２ａを有する側壁よりも外方に張り出して設けられていてもよい。ここで、図６の斜線の個所が、枠体２のシールリング５から露出した部分ｅｘである。また、図７は、シールリング５に斜線を入れて、シールリング５が枠体２の貫通孔２ａを有する側壁よりも外方に張り出している状態の要部拡大図である。
【００７０】
蓋体７がシーム溶接等によってシールリング５に接合される際に、シーム溶接による熱によって、枠体２、シールリング５および蓋体７の熱膨張係数差による熱膨張または熱収縮が発生する。そして、熱膨張等に起因する応力により、貫通孔２ａが設けられている枠体２の側壁が変形し、貫通孔２ａに設けられた光ファイバ１０の光軸ずれが発生し、光信号の入出力の授受性が低下する虞がある。
【００７１】
しかしながら、シールリング５は、枠体２の貫通孔２ａを有する側壁よりも外方に張り出した状態で枠体２の上面に当接させて設けられているため、枠体２の貫通孔２ａを有する側壁よりも外側に張り出しているシールリング５が変形する。その結果、シールリング５および蓋体７の熱膨張係数差による熱膨張または熱収縮に起因する応力が吸収、緩和される。
【００７２】
また、シーム溶接の際に枠体２の貫通孔２ａを有する側壁よりも外側に張り出しているシールリング５に熱が付加されるため、枠体２の貫通孔２ａを有する側壁の上面とシールリング５との接合部に付加される熱が低減される。そして、熱膨張係数差による熱膨張または熱収縮に起因する応力、すなわち、枠体２の貫通孔２ａを有する側壁とシールリング５との接合部における応力が低減される。これによって、貫通孔２ａが設けられている枠体２の側壁が変形しにくくなり、貫通孔２ａに設けられた光ファイバ１０の光軸ずれの発生が抑制される。また、光信号の入出力の授受性が向上する。
【００７３】
また、枠体２の変形を低減することができるため、貫通孔２ａの変形が抑制され、貫通孔２ａへの光ファイバ１０の装着性が向上する。その結果、光結合効率の劣化を有効に抑制することができ、電子装置と外部との光信号の入出力を効率よく安定に行なうことができる。なお、貫通孔２ａの内面に光ファイバ固定部材６が設けられていても同様な効果を奏する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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