(57)【要約】モジュール型半導体ダイパッケージが提供される。半導体ダイパッケージは、少なくとも１つの半導体ダイをマウントするための高分子材ベースを有する。高分子材キャップがベースに被せて作用的に固定されて、空洞を形成する。キャップは光透過部材を有し、光透過部材は、ダイの表面の少なくとも一部と光透過部材の間のあらかじめ定められた波長の光の通過を可能にするように作用的に配置される。キャビティ内に配置された（１つまたは複数の）半導体ダイとの接続を形成するため、複数本の導電リードがベースを貫通して延びている。
2005518673.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ダイパッケージにおいて、
下側表面及び上側表面を有し、前記上側表面が少なくとも１つの半導体ダイをマウントするための表面である高分子材ベース、
前記ベースの前記上側表面の少なくとも一部に被せて作用的に固定されて空洞を形成し、光透過部材を有し、前記光透過部材が、前記ベースの前記上側表面の少なくとも一部と前記光透過部材の間のあらかじめ定められた波長の光の通過を可能にするように作用的に配置されている高分子材キャップ、及び
前記ベースの前記下側表面から前記ベースを貫通して前記空洞まで延びている複数本の導電リード、
を備えることを特徴とする半導体ダイパッケージ。
【請求項２】
縦横配列半導体ダイパッケージにおいて、
複数の高分子材ベースを有し、前記複数のベースのそれぞれが少なくとも１つの半導体ダイをマウントするための表面を有する縦横配列ベース、
前記縦横配列ベースに被せて作用的に固定される複数の高分子材キャップを有し、前記ベースと前記キャップの組合せのそれぞれが空洞を形成し、前記複数のキャップのそれぞれが光透過部材を有し、前記光透過部材が、対応するベースの少なくとも１つの半導体ダイをマウントするための前記表面と前記光透過部材の間のあらかじめ定められた波長の光の通過を可能にするように作用的に配置されている縦横配列キャップ、及び
前記複数のベースのそれぞれの外部表面から前記それぞれのベースを貫通して、対応する、前記キャップと前記ベースの組合せのそれぞれにより形成される前記空洞まで延びている複数本の導電リード、
を備えることを特徴とする縦横配列半導体ダイパッケージ。
【請求項３】
半導体ダイパッケージの作成方法において、
下側表面及び上側表面を有し、前記上側表面が少なくとも１つの半導体ダイをマウントするための表面である高分子材ベースを形成する工程、
前記ベースの前記上側表面の少なくとも一部に被せて作用的に固定され、光透過部材を有し、前記光透過部材が、前記ベースの前記上側表面の少なくとも一部と前記光透過部材の間のあらかじめ定められた波長の光の通過を可能にするように作用的に配置されている高分子材キャップを形成する工程、及び
前記ベースの前記下側表面から前記ベースを貫通して前記空洞まで延びている複数本の導電リードを形成する工程、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項４】
縦横配列半導体ダイパッケージの作成方法において、
複数の高分子材ベースを有し、前記複数のベースのそれぞれが少なくとも１つの半導体ダイをマウントするための表面を有する縦横配列ベースを形成する工程、
前記縦横配列ベースに被せて作用的に固定される複数の高分子材キャップを有し、前記ベースと前記キャップの組合せのそれぞれが空洞を形成し、前記複数のキャップのそれぞれが光透過部材を有し、前記光透過部材が、対応するベースの少なくとも１つの半導体ダイをマウントするための前記表面と前記光透過部材の間のあらかじめ定められた波長の光の通過を可能にするように作用的に配置されている縦横配列キャップを形成する工程、及び
前記複数のベースのそれぞれの外部表面から前記それぞれのベースを貫通して、対応する、前記キャップと前記ベースの組合せのそれぞれにより形成される前記空洞まで延びている複数本の導電リードを配置する工程、
を含むことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体ダイパッケージに関し、さらに詳しくは、レーザダイオード及び光検出器といった、発光および／または受光半導体素子のためのモジュール型半導体ダイパッケージ、並びにその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光送信器及び光受信器は、例えば、遠距離通信、コンピューティング、エンターテイメント及び医用装置を含む様々な用途に広く用いられている。縦型キャビティ表面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）などのレーザダイオードは、トランジスタアウトラインスタイル・カンケース（ＴＯカンケース）にマウントされることが多い。光学用途のＴＯカンケースは、光の通過を可能にする窓付上部を一般に有する金属パッケージである。例えば、ＴＯ−４６フラット窓金属カンケースを含む、様々なベース直径及びリード構成に対応できるいくつかの工業規格金属ＴＯカンケースがある。その他のパッケージには、より高出力のレーザダイオードに用いられるＴＯ−３パッケージがある。従来のＴＯパッケージは一般に、一部には構造にモジュール性が欠けていることから製造コストが高く、したがって、製造におけるスケールメリットを得るに適していない。
【０００３】
半導体レーザまたは検出器に用いられる従来の金属ＴＯカンケースでは、窓がレーザビームの放射方向に対して垂直な平面に配置されている。窓から反射する光の半導体発光素子への再入及びレーザとの干渉または反射光によるレーザ損傷を防止するため、反射防止（ＡＲ）膜が窓に施される。しかし、ＡＲ膜は製造へのプロセス工程の付加を必要とするから、ユニット当りの製造コスト増大の一因となり得る。したがって、パッケージの窓から反射される光の半導体発光素子への再入及び半導体発光素子との干渉を防止し、同時に、高結合効率及び低挿入損失を維持する、パッケージの窓への反射防止膜の使用を必要としない、費用効率が高い方法が必要とされている。
【０００４】
ある光通信システムでは、例えば、通信速度が１０ＧＨｚさらには４０ＧＨｚにも達するかまたは超える場合がある。したがって、不要なＲＦ干渉を発生することなく、光用途に付随する高速通信要件に適合できるリードを備える精密モジュール型パッケージが必要とされている。
【０００５】
さらに、従来の金属ＴＯカンケースは本来、正確な位置合せを必要とする精密光コンポーネントではなく、トランジスタを収めることを目的としていたから、金属ＴＯカンケースでは光用途における自動化組立に必要とされる厳密な許容差が得られないことが多い。例えば、金属ＴＯパッケージが用いられる場合、厳密な許容差が保たれることを保証するため、半導体素子とパッケージの手作業による位置合せが製造中に必要とされることが多いが、これは自動化を阻害し、製造コストを増大させるものである。金属ＴＯカンケースのような、従来の半導体レーザパッケージでは、高い材料コスト及びガラスまたはプラスチックの窓を金属カンケースに一体化するための特別な製造工程の必要性といった別の欠点がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、高度の自動化を可能とし、スケールメリットをもたらすと同時に、材料の無駄を減らしつつ完成品の精度及び許容差設定を向上させた、改善された光半導体パッケージ及び製造方法が必要とされている。さらに、共通のパッケージ構造において様々なマウント法（例えば、表面マウント、スルーホールマウント等）を適用できるモジュール型パッケージが必要とされている。スルーホールマウントのための延長ピンのような厄介な素子の個別処理をパッケージの最終組立前に可能にするモジュール型パッケージ構造も必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
半導体ダイパッケージが提供される。本半導体ダイパッケージは下側表面及び上側表面を有する高分子材ベースを備え、上側表面は少なくとも１つの半導体ダイをマウントするための表面である。高分子材キャップがベースの上側表面の少なくとも一部に被せて作用的に固定されて空洞を形成し、キャップは光透過部材を有し、光透過部材は、あらかじめ定められた波長の光の、ベースの上側表面の少なくとも一部と光透過部材の間の通過を可能にするように作用的に配置される。複数本の導電リードが、ベースの下側表面からベースを貫通して空洞まで延びている。
【０００８】
縦横配列半導体ダイパッケージも提供される。縦横配列半導体ダイパッケージは複数の高分子材ベースを有する縦横配列ベースを備え、それぞれのベースは少なくとも１つの半導体ダイをマウントするための表面を有する。縦横配列半導体ダイパッケージは縦横配列ベースに被せて適切に固定される複数の高分子材キャップを有する縦横配列キャップも備え、ベースとキャップの組合せのそれぞれが空洞を形成し、それぞれのキャップは光透過部材を有し、それぞれの光透過部材は、あらかじめ定められた波長の光の、対応する、ベースの少なくとも１つの半導体ダイをマウントするための表面と光透過部材の間の通過を可能にするように作用的に配置される。複数本の導電リードが、それぞれのベースの外部表面からそれぞれのベースを貫通して、対応する、キャップとベースの組合せのそれぞれで形成される空洞まで延びている。
【０００９】
半導体ダイパッケージの作成方法がさらに提供される。半導体ダイパッケージの作成方法は、下側表面及び上側表面を有する高分子材ベースを形成する工程、ベースの上側表面の少なくとも一部に被せて作用的に固定されて空洞を形成する高分子材キャップを形成する工程及びベースの下側表面からベースを貫通して空洞まで延びる複数本の導電リードを形成する工程を含み、上側表面は少なくとも１つの半導体ダイをマウントするための表面であり、キャップは光透過部材を有し、光透過部材は、あらかじめ定められた波長の光の、ベースの上側表面の少なくとも一部と光透過部材の間の通過を可能にするように作用的に配置される。
【００１０】
縦横配列半導体ダイパッケージの作成方法も提供される。縦横配列半導体ダイパッケージの作成方法は、複数の高分子材ベースを有する縦横配列ベースを形成する工程、縦横配列ベースに被せて作用的に固定される複数の高分子材キャップを有する縦横配列キャップを形成する工程、及びそれぞれのベースの外部表面からそれぞれのベースを貫通して、対応する、キャップとベースの組合せのそれぞれにより形成される空洞まで延びる複数本の導電リードを配置する工程を含み、それぞれのベースは少なくとも１つの半導体ダイをマウントするための表面を有し、ベースとキャップの組合せのそれぞれは空洞を形成し、それぞれのキャップは光透過部材を有し、光透過部材は、あらかじめ定められた波長の光の、対応する、ベースの少なくとも１つの半導体ダイをマウントするための表面と光透過部材の間の通過を可能とするように作用的に配置される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本明細書に組込まれて本明細書の一部を構成する添付図面は、現時点において好ましい本発明の実施形態を示し、上記の全般的説明及び下記の詳細な説明とともに、本発明の特徴の説明に役立つ。
【００１２】
ここで、添付図面に示される本発明の現在の（複数の）例示的実施形態を詳細に参照する。可能であれば必ず、全図面を通して同じまたは同様の要素を指すために同じ参照数字が用いられる。
【００１３】
図１Ａ〜１６は、本発明にしたがう（１つまたは複数の）半導体ダイをパッケージするための半導体ダイパッケージ１００の例示的実施形態を示す。図１Ａ〜１Ｄは図２〜１６に示される半導体ダイパッケージ部品の分解組立図を示す。図１Ａ〜１Ｃに示されるように、半導体ダイパッケージ１００は、１つまたはそれより多くの半導体ダイを保持するためのベース２００、（１つまたは複数の）半導体ダイとの電気的接続の形成に用いるためのベース２００に保持されるピン３００及び、必要に応じて予備形成された接着部材５００によりベース２００の上部周縁表面２１０に固定されるキャップ４００を有する。図１Ｄは、プリント回路基板上へのダイパッケージ１００のスルーホールマウントを可能にするためにベース２００の下側表面２２０に確実に取り付けることができる延長レッグ６００を示す。あるいは、延長レッグ６００が用いられない場合、従来の表面マウント技術のいずれかを用いて、ベース２００をプリント回路基板上に直接に表面マウントしてもよい。ベース２００の本体、キャップ４００及び延長レッグ６００は、有意な歪を示すことなく高温に耐えることができる、液晶プラスチック（ＬＣＰ）などの光吸収性暗色プラスチックまたは高分子材でモールド成形されることが好ましい。適する材料は、ヘキスト・テクニカル・ポリマーズ（Hoechst Technical Polymers）から市販されている液晶高分子材プラスチックであるＶＥＣＴＲＡ（登録商標）、アモコ・パフォーマンス・プロダクツ社（Amoco Performance Products, Inc.）から入手できるＴＨＥＲＭＡＬＧＲＡＰＨ（商標）、クール・ポリマーズ社（Cool Polymers, Inc.）から入手できる液晶高分子材プラスチックであるＣＯＯＬＰＯＬＹ（登録商標）Ｄ２、及びカーペンター・テクノロジー・コーポレーション（Carpenter Technology Corporation）から市販されているＫＯＶＡＲ（登録商標）などである。しかし、大きな機械的強度、高い耐電圧、高い熱伝導度及び小さい熱膨張係数を示す、その他の熱的に安定な材料を用いることもできる。温度管理のため、ベース２００、キャップ４００及び延長レッグ６００のいずれの組合せにも冷却フィンおよび／またはヒートシンクを備えることができる。好ましい実施形態において、ベース２００、キャップ４００および／または（存在すれば）延長レッグ６００は、例えばシールドまたは接地面を設けるために１つまたはそれより多くの表面を部分的または完全に金属被覆または金属メッキすることができる。
【００１４】
図２〜６を参照すれば、ベース２００は、必要に応じて、半導体ダイを配置するための表面２３２を有するペデスタル２３０を備える。ペデスタル２３０は、ベース２００を形成するために用いられる材料と同じ材料で一体成形することができる。あるいは、ペデスタル２３０はベース２００を形成するために用いられる材料とは異なる材料で形成することができる。例えば、ペデスタル２３０はベース２００を形成するために用いられる材料とは異なる熱伝導度特性を有する材料で形成することができる。好ましい実施形態において、ペデスタル２３０は、（１つまたは複数の）ダイにかかる応力を低減するため、ペデスタル上にマウントされる（１つまたは複数の）ダイの熱膨張係数に厳密に一致するかまたはほぼ一致する熱膨張係数を有する材料で形成することができる。さらに、ペデスタル２３０は、ベース２００より高い熱伝導度を有し、よってダイにかかる熱応力を低減する材料で形成することができる。ペデスタル２３０のための例示的材料には、とりわけ、銅、銅−タングステン合金、窒化アルミニウム、セラミックおよび／またはダイアモンドがある。好ましい実施形態において、ペデスタル２３０はベース２００の熱伝導度より高い熱伝導度を有するプラスチックで形成することができる。図２はペデスタル表面２３２がベース２００の上表面２４０より上に配置されている例示的実施形態を示すが、代わりに、ペデスタル表面２３２をベース２００の上表面２４０と面一にするか、あるいはベース２００の上表面２４０より下げて配置することができる。ペデスタル２３０は、ベース２００にインサート成形するか、接着剤で固定するかまたは溶接することができる。あるいは、ペデスタル２３０は従来のいずれかの態様でベース２００に固定することができる。
【００１５】
図５及び６はベース２００の下側表面２２０からベース２００を貫通して上表面２４０まで延びる複数本の導電ピン３００を示す。ピン３００はベース２００の成形後にベース２００を通して挿入することができる。あるいは、ベース２００をピン３００の周りに成形することができる。図２を改めて参照すれば、好ましい実施形態において、ダイパッケージ１００の気密封止を可能にするためのシーラントを受け入れるためのウエル２５０が、ピンスルーホールの周縁を囲んで設けられる。図２は、ベース２００の上面２４０でピン３００の周縁を囲んで形成されているとしてウエル２５０を示しているが、ピン３００がベース２００の下側表面を通して延びている場合には、ピン３００の周縁を囲んで適切にウエル２５０をベース２００に形成することもできる。ピン３００は、図１２に関連してさらに詳細に説明する。
【００１６】
１つまたはそれより多くの半導体ダイ８００（図３）を、例えば、エポキシ樹脂のような接着剤またはその他の適するマウント手段により、ペデスタル２３０上に、および／またはベース２００の周囲構造上に直接、マウントすることができる。複数の半導体ダイが存在すれば、従来の相互接続法のいずれかを用いて電気的接続をダイ間で直接に形成することができる。
【００１７】
ボンディングワイア、自動化ボンディングテープ、ジャンパなどの導電材料（図示せず）および／またはその他の導電材料を使って、（１つまたは複数の）半導体ダイ８００にピン３００を電気的に接続することもできる。ピン３００の全てを（１つまたは複数の）半導体ダイ８００に電気的に接続する必要はない。幾本かのピン３００がベース２００上のいずれの導電素子にも接続されないことがあり得る。あるいは、またはさらに、ベース２００に対する内部または外部の電磁干渉（ＥＭＩ）または静電放電（ＥＳＤ）シールド、ベース２００内に含まれる接地面または電源面、あるいはベース２００内の別の電気部品に、幾本かのピン３００を電気的に接続することができる。
【００１８】
図７を参照すると、ベース２００に配置される導電ピン３００は、必要に応じて、外部導電層３１０が誘電体３２０及び中心導体３３０のまわりに同軸に配置された状態で形成してもよい。そのような同軸配置は、中心導体３３０を流れる電流により発生する電磁場を外部導電層３１０により形成される帰路に結合し、よって高通信速度を達成すると同時に不要なＲＦ干渉を低減することができる。例えば、ピンの特定の使用材料、電圧、幾何学的形状及び長さに依存して、４０ＧＨｚオーダーの通信速度が可能であり得ると考えられる。同軸ピンを達成する別の方法は、ベース２００のピンスルーホールに金属皮膜を施し、ピンをスルーホールに挿入する前に、ピンを誘電体で被覆することである。
【００１９】
図７に示されるように、中心導体３３０は正方形の断面を有することができる。中心導体３３０は、円形断面、長方形断面またはその他の適切な幾何学的形状のものであれば、どのような断面であってもよい。同様に、誘電体及び外部導電層３１０は、正方形断面、円形断面、長方形断面またはその他の適切な幾何学的形状のものであれば、どのような断面であってもよい。好ましい実施形態において、外部導電層３１０，誘電体３２０及び中心導体３３０は対応する、すなわち相似の幾何学的形状の断面を有する。同軸ピンとパッケージ内に配置される半導体ダイの間の電気的接続を形成するワイアボンディングは、ダイパッドの中心導体３３０を用いてなされることが好ましい。しかし、電気的接続は外部導電層３１０とダイパッド、あるいはダイパッケージ１００内に収められるかまたはダイパッケージ１００を形成するいずれかのコンポーネントの間に形成することができる。外部導電層３１０は、金、アルミニウム、ニッケル、スズ、銀、銅またはその他のいずれかの適する導電性金属あるいはこれらの組合せを含むことができる。中心導体３３０は、金、アルミニウム、ニッケル、スズ、銀、銅またはその他のいずれかの適する導電性金属あるいはこれらの組合せを含むことができる。誘電体３２０は、イー・アイ・デュポン・ド・ネマース・アンド・カンパニー（E. I. du Pont de Nemours and Co.）から入手できるテフロン（登録商標）を含むこともできるし、その他の誘電材料を用いることもできる。
【００２０】
図２及び３を参照すれば、ペデスタル表面２３２上での半導体ダイの位置決めのようなプロセス工程時の精密位置合せのための基準点を与えるために、（１つまたは複数の）光学位置合せマークすなわちレチクル２９５をベース２００の上表面２４０に設けることができる。パッケージの正しい配位が製造中に維持されることを保証するため、例えばベース２００の周縁領域に沿って、ノッチまたは突起の形態の位置合せ基準２６０をベース２００に設けることもできる。ノッチまたは突起の形態の位置合せ基準２６０は、図２及び３に示されるような半円形、図４に示されるような角形、またはその他のいずれか適する形状とすることができる。図１Ａ及び１Ｄに示されるように、キャップ４００及び必要に応じて用いられる延長レッグ６００（存在すれば）は、ダイパッケージ１００が組み立てられるときに、ベース２００のノッチまたは突起の形態の位置合せ基準２６０と位置が合う、対応するノッチまたは突起の形態の位置合せ基準２６０を備えて形成されることが好ましい。
【００２１】
図８〜１０は組立済のダイパッケージ１００の図である。導電ピン３００は、プリント回路基板へのダイパッケージ１００の表面マウントを可能にするに十分な長さで、下側表面２２０から延びる。（ダイパッケージ１００が表面マウントされる場合）ダイパッケージ１００とプリント回路基板の間に一様なスペースを確保するため、または（ダイパッケージ１００がスルーホールマウントされる場合）延長レッグ６００の上側表面に形成された（図１Ｄ及び１１に示される）対応する陥凹部６２０に嵌合させるため、ベース２００の下側表面２２０に必要に応じて（図８に示される）離隔台２９０を設けることができる。図８に示されるように、離隔台２９０が存在する場合、ピン３００は離隔台２９０の高さより若干短い長さで下側表面から離れる方向に延びることが好ましい。もちろん、特定の用途に応じて、ピン３００を離隔台２９０と面一にしてもよいし、または離隔台より若干先まで延ばしてもよい。ベース２００がプリント回路基板に直接に表面マウントされるべき用途では、ハンダリフロー法、ハンダボールまたは従来のマウント方法のいずれかを用いてベース２００をマウントできる。
【００２２】
図１１〜１３を参照すれば、例えば、プリント回路基板上でのベース２００のスルーホールマウントを可能にするためにモジュール型延長レッグ６００を設けてもよい。延長レッグ６００は、延長レッグ６００の本体部分を貫通して延びる複数本の導電ピン６１０を有する。ピン６１０は延長レッグ６００の本体の成形後に延長レッグ６００の本体を通して挿入できる。あるいは、延長レッグ６００の本体をピン６１０の周りに成形できる。延長レッグ６００の上側表面は、ベース２００と延長レッグ６００の正しい位置合せを保証する、ベースの離隔台２９０に嵌合するための陥凹部６２０を有することができる。図１３に示されるように、延長レッグの導電ピン６１０は、ハンダリフロー、ハンダボールまたは従来方法のいずれかにより、ベース２００の下側表面２２０から延びるピン３００と電気的に結合させてもよい。あるいは、またはさらに、延長レッグ６００の本体を、延長レッグのピン６１０をベースのピン３００とハンダ付けすることによるか、ベース２００を延長レッグ６００に接着することによるか、ベース２００を延長レッグ６００に溶接するか、延長レッグの（図１Ｄ及び１１に示される）陥凹部６２０とのベースの（図８に示される）離隔台２９０の締り嵌めによるか、ベース２００を延長レッグ６００にクリップ止めすることによるか、または従来方法のいずれかにより、ベース２００と物理的に結合させてもよい。
【００２３】
図１４〜１６を参照すれば、キャップ４００は、ペデスタル２３０に対向する表面に光学窓４１０を有することが好ましい。ベース２００にペデスタル２３０が存在しない場合には、窓４１０をベース２００の上表面２４０に対向して配置することができる。窓４１０は可視光透過性であってもよいし、または可視光不透過性であってもよい。さらに、窓４１０はオプチカルフラットとすることができ、あるいは窓４１０はレンズを形成することができる。レンズが用いられる場合、レンズは、球レンズ、分布屈折率（ＧＲＩＮ）レンズ、円柱レンズ、二重レンズまたは用途に適するタイプのその他のいずれかのレンズとすることができる。例えば、ペデスタル２３０上にＶＣＳＥＬが備えられている場合は、球レンズを用いることができる。窓４１０（またはレンズ）は、ガラス、プラスチックまたはその他の適する光透過性材料であれば、どれで形成してもよい。好ましい実施形態においては、ガラス窓４１０（またはレンズ）が用いられる。ガラスではない窓またはレンズに適する材料には、ＰＭＭＡ（アクリル樹脂）、ポリスチレン、ポリカーボネート、環状オレフィン重合体及び、スチレン−メチルメタクリレート（ＭＭＡ）共重合体である、ＮＡＳ（登録商標）などの、光学高分子材及び光学共重合高分子材がある。プラスチックレンズは一般に低コストであるが、ガラスより温度に敏感であり、ガラスに比べて近赤外光透過率が比較的低く（透過率がガラスではほぼ９９％であるのに対してプラスチックではほぼ８０％）、ガラスと比較して複屈折が生じる可能性がより高いことがわかっている。
【００２４】
光学窓４１０（またはレンズ）は、円形、楕円形、長方形、正方形またはその他のいずれかの幾何学的形状とすることができる。しかし、好ましい実施形態では、製造可能性を改善し、無駄を少なくするために、窓４１０（またはレンズ）は正方形である。正方形の窓４１０（またはレンズ）は、他の形状の窓４１０（またはレンズ）より容易に切り出して、キャップ４００の成形時に挿入できることが確かめられている。さらに、金属ＴＯカンケースのような金属ダイパッケージにおいて非円形窓またはレンズを高い費用効果で量産することは非現実的であると考えられるから、この点において、プラスチックのような成形可能な非金属材料からのキャップ４００の形成が製造可能性を大きく改善すると判断される。
【００２５】
図１７Ａ〜１７Ｄは、円形または正方形のオプチカルフラット窓を備えるために用いることができる例示的な窓４１０の寸法を示す。本例においては、厚さが０.４ｍｍ±０.０５ｍｍ（図１７Ｂ及び１７Ｄ）のガラスで、波長が８５０ｎｍの光に対する優れた透過率特性が得られることがわかっている。しかし、厚さ０.５ｍｍ±０.０５ｍｍのガラスで、あるタイプのＶＣＳＥＬの動作波長に相当する波長８５０ｎｍの光に対して満足できる性能が得られることもわかっている。（図１８に示される）光学窓４１０には、必要に応じて、片面または両面に反射防止（ＡＲ）膜を施すことができる。本例においては、円形窓（図１７Ａ）の直径を３.５ｍｍとし、正方形窓（図１７Ｃ）の辺長を３.５ｍｍ±０.１５ｍｍとしたが、他の形状及び寸法の窓も用いることができる。例えば、直径（または辺長）１〜４ｍｍで、厚さ０.３〜０.６５ｍｍの窓を用いることができる。
【００２６】
図１８及び１９に示されるように、光学窓４１０（またはレンズ）は、ペデスタル２３０の表面２３２（または、ペデスタルが用いられない場合はベース２００の上表面２４０）に平行な平面にあるように、キャップ４００に取り付けることができる。あるいは、図２０及び２１に示されるように、光学窓４１０（またはレンズ）は、ペデスタル２３０の表面２３２（または、ペデスタルが用いられない場合はベース２００の上表面２４０）に平行な平面に対してゼロではない角度をなす平面にあるように、キャップ４００に取り付けることができる。この“傾斜窓”または“傾斜レンズ”実施形態は、図２２に示されるように、窓４１０（またはレンズ）から反射されるいかなる光も発光半導体の活性領域の外に向けられ、レーザとの干渉またはレーザへの損傷印加を防止するであろうから、発光半導体が半導体ダイパッケージ１００に収められている場合に特に有利である。この態様においては、発光半導体素子に再入する反射光の問題を、コストがかかり得る窓４１０（またはレンズ）上の反射防止（ＡＲ）膜に頼ることなく、排除することができる。それにもかかわらず、“傾斜窓”または“傾斜レンズ”実施形態で、窓４１０（またはレンズ）の内表面上、外表面上または両表面上にＡＲ膜を用いることができる。好ましい実施形態において、半導体パッケージ１００に収められた発光半導体の活性領域の外に反射光を向けるために、断面が台形またはくさび形の窓４１０を用いることができる。
【００２７】
好ましい実施形態において、ガラスまたはプラスチックの窓４１０（またはレンズ）は、ある波長の光を濾光するようにドープしてもよい。ドープされた窓４１０（またはレンズ）の実施形態は、受光器がある波長だけを有する光を検出するために用いられる場合に、特に有用であり得る。もちろん、ドープされた窓４１０（またはレンズ）の実施形態は発光半導体実施形態にも同様に用いることができる。
【００２８】
図２２〜２４を参照すれば、変調またはレーザを制御するため、あるいはそうではなくとも、レーザの性能をモニタするために、ビームの反射された部分を、半導体パッケージ内にマウントされた検出器８１０に方向付けることができるという、“傾斜窓”または“傾斜レンズ”実施形態の別の利点が示される。レーザダイオードの用途の多くにおいては、レーザ出力の変調及び一定のパワーレベルの維持のため、レーザダイオードの出力ビームをフォトダイオードのような、受光器８１０でモニタすることが望ましい。例えば、発光素子としてＶＣＳＥＬレーザが用いられる場合、光の反射された部分を受け、ＶＣＳＥＬ出力を変調するためのフィードバックループを形成するために、ダイパッケージ１００内に検出器８１０をマウントすることができる。図２３に示されるように、検出器８１０は、例えば、ペデスタル２３０の表面２３２上またはベース２００の上表面２４０上に配置することができる。検出器８１０は、ＰＩＮダイオード受光器またはその他のいずれかの適する受光素子からなることができる。図２２に示されるように、８°の窓の傾きで、ＶＣＳＥＬから十分外に反射ビームが発散し、同時に、十分な透過率（低挿入損失）及び検出器８１０に十分な強度の反射信号が得られることが確かめられている。もちろん、傾き角はレーザからの光の発散及びレーザから窓までの距離に影響される。
【００２９】
図２５〜２８を参照すれば、光ファイバ用途のため、必要に応じて、キャップ４００に光ファイバピグテイル４３０を受け入れることができるコネクタ４２０を設けることができる。コネクタ４２０は、図示されるように、円筒形雄型ねじ込みコネクタであってもよいし、あるいは従来タイプのいずれかのねじ込みまたは非ねじ込み光コネクタであってもよい。コネクタ４２０はキャップ４００と一体成形することができ、あるいはコネクタ４２０は別個に形成し、後に従来手段のいずれかによりキャップに取り付けてもよい。レンズ４４０を必要に応じて適切にコネクタ４２０またはピグテイル４３０のコネクタ４３０に配置することができる。コネクタ４２０及び（存在すれば）レンズ４４０を介して光ファイバピグテイル４３０から送られる光信号を受けるため、ＰＩＮダイオードのような、（図２３に示される）受光器８１０をベース２００またはペデスタル２３０上に配置することができる。あるいは、または組み合せて、（存在すれば）レンズ４４０及びコネクタ４２０を介して光ファイバピグテイル４３０に光信号を送るため、ＶＣＳＥＬレーザダイオードのような発光素子をベース２００またはペデスタル２３０上に配置することができる。ファイバ用途に用いることができる光結合の組合せの例には、球レンズ結合、非球面レンズ結合、ＧＲＩＮレンズ結合、突合せ結合及びレンズ付ファイバ結合がある。
【００３０】
図２９に示されるように、ダイパッケージ１００はバッチ処理によりスケールメリットを得て、製造コストを下げるため、積重ね縦横配列アレイに組み立て得ることが好ましい。例えば、予備形成された延長レッグ副集成部品６００の縦横配列からなる縦横配列延長レッグ層７００（図３０）を予備形成されたベース副集成部品２００の縦横配列からなる縦横配列ベース層７１０（図３１）に結合することができ、続いて、縦横配列ベース層７１０を予備形成されたキャップ４００の縦横配列からなる縦横配列キャップ層７３０（図３２）に結合することができる。これらの層は任意の順序で組み立てることができる。例えば、（存在すれば）縦横配列延長レッグ層７００を縦横配列ベース層７１０に取り付ける前に、縦横配列ベース層７１０を縦横配列キャップ層７３０に嵌め合わせることができる。あるいは、縦横配列キャップ層７３０を縦横配列ベース層７１０に取り付ける前に、縦横配列ベース層７１０を（存在すれば）縦横配列延長レッグ層７００に嵌め合わせることができる。組立後のダイパッケージ１００の容易な分離を提供するため、それぞれの縦横配列層に、あらかじめ定められた“ｖ溝”形の分離線７５０が個々のコンポーネントの間に成形されることが好ましい。組立中の正確な層間位置合せを確保するため、必要に応じて、位置合せ穴７５０をそれぞれの層の縁辺に形成することができる。
【００３１】
さらに効率のよい組立を可能にするために、縦横配列ベース層７１０（図３１）と縦横配列キャップ層７３０（図３２）を予備形成された縦横配列接着部材層７２０（図３３）を用いて１つに結合することができる。予備形成された縦横配列接着部材層７２０は、図３４に示されるような複数のエポキシ樹脂リング５００を有することが好ましい。あるいは、またはさらに、キャップ層７３０をベース層７１０に取り付けるため、いずれか適する接着方法またはその他の結合方法を用いることができる。
【００３２】
再び図４〜６を参照すれば、製造工程中に縦横配列ベース層７１０の隣り合うベース２００を連結するために用いられるタブ２７０がベース２００の周縁から径方向に外側に延びることができる。縦横配列から分離される場合、タブ２７０は、縦横配列ベース層７１０の隣り合うベース間に形成された、あらかじめ定められた“ｖ溝”形の分離線７４０に相当する面取りされた、すなわちベベルがつけられた前縁２８０を有していてもよい。図１１及び１４に示されるように、面取りされた、すなわちベベルがつけられた前縁２８０を有する同様のタブ２７０を、キャップ４００及び（存在すれば）選択的に用いられる延長レッグ６００にも形成することができる。タブ２７０は、組立後、プリント回路基板上への完成ダイパッケージ１００の組込み中に完成ダイパッケージ１００を保持するためのヘッダーとして有効に用いることができる。タブ２７０は、完成ダイパッケージ１００をマウントするために用いることもできる。
【００３３】
以上、本発明をある好ましい実施形態を参照して開示したが、添付される特許請求の範囲に定められる本発明の本領及び範囲を逸脱することなく、説明した実施形態に対する数多くの改変、変更及び変形が可能である。したがって、本発明は、説明した実施形態に限定されるものではなく、添付される特許請求の範囲の用言及びそれらの等価物により定められる全範囲を包含するとされる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１Ａ】本発明にしたがう半導体ダイパッケージの例示的実施形態の分解組立図の一部である
【図１Ｂ】本発明にしたがう半導体ダイパッケージの例示的実施形態の分解組立図の一部である
【図１Ｃ】本発明にしたがう半導体ダイパッケージの例示的実施形態の分解組立図の一部である
【図１Ｄ】本発明にしたがう半導体ダイパッケージの例示的実施形態の分解組立図の一部である
【図２】本発明の原理にしたがうベースの例示的実施形態を示す
【図３】本発明の原理にしたがうベースの例示的実施形態を示す
【図４】本発明の原理にしたがうベースの例示的実施形態を示す
【図５】本発明の原理にしたがうベース及びキャップの例示的実施形態を示す
【図６】本発明の原理にしたがう例示的ベースの底面図を示す
【図７】本発明の原理にしたがう同軸ピンの例示的実施形態を示す
【図８】本発明の原理にしたがう表面マウントのための組立済のベース及びキャップの例示的実施形態を示す
【図９】本発明の原理にしたがう組立済のベース及び窓付キャップの例示的実施形態を示す
【図１０】本発明の原理にしたがう窓付キャップの例示的実施形態の平面図を示す
【図１１】本発明の原理にしたがう延長レッグリードベースの例示的実施形態を示す
【図１２】本発明の原理にしたがう組立済のキャップ、ベース及び延長レッグリードベースの例示的実施形態を示す
【図１３】本発明の原理にしたがう組立済の延長レッグを備えるベース及び傾斜窓付キャップの例示的実施形態を示す
【図１４】本発明の原理にしたがう窓及び位置合せ用突起インジケータを有するキャップの例示的実施形態を示す
【図１５】本発明の原理にしたがう窓及び位置合せ用突起インジケータを有するキャップの例示的実施形態を示す
【図１６】本発明の原理にしたがう窓付キャップの例示的実施形態の断面図を示す
【図１７】本発明の原理にしたがう例示的な窓の実施形態を示す
【図１８】本発明の原理にしたがう、予備形成された接着部材をもつベースと合せて組み立てられた、レンズ付キャップの例示的実施形態の断面図を示す
【図１９】本発明の原理にしたがう、延長レッグを有するベースと合せて組み立てられた、レンズ付キャップの例示的実施形態の断面図を示す
【図２０】本発明の原理にしたがう、離隔台を備えるベース及び傾斜窓付キャップの例示的実施形態を示す
【図２１】本発明の原理にしたがう、延長レッグ及びピンを囲む封入剤ウエルを備えるベース並びに傾斜窓付キャップの例示的実施形態を示す
【図２２】本発明の原理にしたがう、傾斜窓から反射され、検出器で受信される信号の例を示す
【図２３】本発明の原理にしたがう、例示的な窓付キャップ、並びに発光ダイ及び検出ダイを備えるベースを示す
【図２４】本発明の原理にしたがう例示的なＶＣＳＥＬビーム発散を示す
【図２５】本発明の原理にしたがう例示的な光ファイバ結合を示す
【図２６】本発明の原理にしたがう例示的な光ファイバ結合を示す
【図２７】本発明の原理にしたがう例示的なレンズによる光ファイバ結合を示す
【図２８】本発明の原理にしたがう、例示的な、レンズによる光ファイバ結合を示す
【図２９】本発明の原理にしたがう、例示的な、積重ね組立品の縦横配列またはアレイ配列のダイパッケージを示す
【図３０】本発明の原理にしたがう例示的な縦横配列延長レッグを示す
【図３１】本発明の原理にしたがう例示的な縦横配列ベースを示す
【図３２】本発明の原理にしたがう例示的な縦横配列キャップを示す
【図３３】本発明の原理にしたがう例示的な縦横配列接着部材を示す
【図３４】本発明の原理にしたがう例示的な予備形成された接着部材を示す
【符号の説明】
【００３５】
１００    半導体ダイパッケージ
２００    ベース
２３０    ペデスタル
３００    導電ピン
４００    キャップ
４１０    光学窓
５００    接着部材
６００    延長レッグ
６１０    導電リード
７００    縦横配列延長レッグ層
７１０    縦横配列ベース層
７２０    縦横配列接着部材層
７３０    縦横配列キャップ層
８００    半導体ダイ
【図１Ａ】
2005518673.tif 000003
【図１Ｂ】
2005518673.tif 000004
【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【国際調査報告】
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