(57)【要約】【課題】高周波信号の伝送特性のすぐれたガラス端子を提供する。【解決手段】ブロック状の放熱体が形成されたアイレット１０に、信号用リード２０がガラス封着されたガラス端子において、前記信号用リード２０が、前記アイレット１０に設けられた挿通孔２５に、リードの上端面とアイレットの上面とを面一に、所定の特性インピーダンス値に調節されて封着され、前記アイレット１０の上面に、所定の特性インピーダンス値に設定された導体パターン３２が形成された絶縁基板３０が、下端面をアイレット１０の上面に当接させ、裏面を前記放熱体の側面に接合して取り付けられているとともに、絶縁基板３０の基端部で前記導体パターン３２が前記信号用リード２０の上端面に電気的に接続されていることを特徴とする。【選択図】　　　　　図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブロック状の放熱体が形成されたアイレットに、信号用リードがガラス封着されたガラス端子において、
前記信号用リードが、前記アイレットに設けられた挿通孔に、リードの上端面とアイレットの上面とを面一に、所定の特性インピーダンス値に調節されて封着され、
前記アイレットの上面に、所定の特性インピーダンス値に設定された導体パターンが形成された絶縁基板が、下端面をアイレットの上面に当接させ、裏面を前記放熱体の側面に接合して取り付けられているとともに、絶縁基板の基端部で前記導体パターンが前記信号用リードの上端面に電気的に接続されていることを特徴とするガラス端子。
【請求項２】
絶縁基板が、アイレットに所定間隔離間して設けられている一対の信号用リードの上端面間にかけわたして配置されているとともに、
絶縁基板の導体パターンが設けられた面が、信号用リードの上端面と交差する配置に設けられていることを特徴とする請求項１記載のガラス端子。
【請求項３】
絶縁基板が、アイレットの上面に下端面がろう付けされて、導体パターンと信号用リードとが電気的に接続されていることを特徴とする請求項１または２記載のガラス端子。
【請求項４】
絶縁基板が、窒化アルミニウムを基材とし、導体パターンがメタライズパターンによって形成されていることを特徴とする請求項１、２または３記載のガラス端子。
【請求項５】
放熱体が、銅材によりアイレットとは別体に形成されていることを特徴とする請求項１、２、３または４記載のガラス端子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガラス端子に関し、より詳細には光通信等で使用される高速通信用のガラス端子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ガラス端子は、金属からなるアイレットにリードをガラス封着し、ブロック状に形成した光素子搭載部をアイレット上に起立形状に設けたものであり、光素子搭載部に光素子（レーザ素子）を搭載し、リードと光素子とを電気的に接続することにより光半導体装置として使用される。図６は、光素子を搭載するガラス端子の従来の構成例を示す。同図で、１０がアイレット、１２がアイレット１０に設けた挿通孔に挿通してガラス封止したリード、１４が光素子搭載部、１６が光素子である。
【０００３】
ガラス端子を用いた光半導体装置は、光通信等の高周波信号を取り扱う通信装置等にも使用されるが、光通信等の高周波信号を取り扱う場合には、伝送路の特性インピーダンスをマッチングさせるといった信号の伝送特性について考慮する必要があり、高周波特性を改善したガラス端子の構造が考えられている。たとえば、アイレットにリードを挿通してガラスによって封着した部位はリードを芯線とした同軸構造となるから、この同軸構造部分で挿通孔の孔径やリードの径を調節したり、ガラスの表面にガラスとは誘電率の異なる被覆材を被覆したりして特性インピーダンスを調節するといった方法である（たとえば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平６−２９４５１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
高周波信号を取り扱う光半導体装置には専用の装置が開発されているが、これらの専用装置は高価であり、低コストでの生産が可能なガラス端子は量産に好適であるという利点がある。
ところで、取り扱う信号が１０ＧＨｚといったきわめて高周波の信号になってくると、図６に示すような従来形式のガラス端子では、仮に、リード１２の同軸構造部分で特性インピーダンスを調節したとしても、アイレット１０上にはリード１２がそのまま露出して配置されている等により特性インピーダンスをマッチングさせることが不可能であり、高周波信号についての伝送損失を無視することができなくなる。
【０００６】
そこで、本発明はこれらの課題を解決すべくなされたものであり、その目的とするところは、図６に示すようなアイレット上に光素子を搭載する形式のガラス端子の高周波特性を改善して、光通信等の高周波信号を取り扱う光半導体装置として好適に使用することができるガラス端子を提供するにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するため次の構成を備える。
すなわち、ブロック状の放熱体が形成されたアイレットに、信号用リードがガラス封着されたガラス端子において、前記信号用リードが、前記アイレットに設けられた挿通孔に、リードの上端面とアイレットの上面とを面一に、所定の特性インピーダンス値に調節されて封着され、前記アイレットの上面に、所定の特性インピーダンス値に設定された導体パターンが形成された絶縁基板が、下端面をアイレットの上面に当接させ、裏面を前記放熱体の側面に接合して取り付けられているとともに、絶縁基板の基端部で前記導体パターンが前記信号用リードの上端面に電気的に接続されていることを特徴とする。
【０００８】
また、前記絶縁基板が、アイレットに所定間隔離間して設けられている一対の信号用リードの上端面間にかけわたして配置されているとともに、絶縁基板の導体パターンが設けられた面が、信号用リードの上端面と交差する配置に設けられていることにより、絶縁基板をアイレットに接合することによって、容易に導体パターンと信号用リードとを電気的に接続することができる。
また、前記絶縁基板が、アイレットの上面に下端面がろう付けされて、導体パターンと信号用リードとが電気的に接続されていることを特徴とする。ろう付けにより、絶縁基板がアイレットに確実に接合され、同時に導体パターンと信号用リードとが電気的に接続される。
また、前記絶縁基板が、窒化アルミニウムを基材とし、導体パターンがメタライズパターンによって形成されていることを特徴とする。
また、前記放熱体が、銅材によりアイレットとは別体に形成されていることにより、熱放散性にすぐれたガラス端子として提供することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について図面とともに詳細に説明する。
図１は、本発明に係るガラス端子の一実施形態の構成を示す正面図および平面図である。
１０は軟鋼製のアイレットであり、２０は信号用リード、２１はモニター用リードである。信号用リード２０とモニター用リード２１はアイレット１０に気密にガラス封止されている。本実施形態では信号用リード２０、モニター用リード２１およびアースリードに鉄−ニッケル−コバルト合金を使用し、封止用のガラスとして軟質ガラスを使用した。
【００１０】
３０はアイレット１０とは別体に形成された窒化アルミニウムからなる絶縁基板であり、アイレット１０の上面に起立させるようにして取り付けられている。絶縁基板３０の側面（アイレット１０の上面に対して垂直となっている面）に光素子１６を搭載するためのもので、絶縁基板３０の表面には、アイレット１０に挿通して取り付けた信号用リード２０と電気的に接続する導体パターン３２および所要の導体部が形成されている。
図１（ｂ）に示すように、アイレット１０の上面にはアイレット１０とは別体に形成されたブロック状の放熱体４０が接合され、絶縁基板３０はこの放熱体４０の側面に添わせるように接合して取り付けられている。
【００１１】
放熱体４０は光素子１６の熱放散性を向上させるために設けられているものであり、銅等の熱伝導性の良好な材料によって形成される。なお、放熱体４０をアイレット１０とは別体に設けずに、アイレット１０と一体に形成することも可能である。
絶縁基板３０は光素子１６と電気的に接続する導体パターン３２を形成するから、基材は電気的絶縁性を備えている必要がある。本実施形態において、絶縁基板３０の基材を窒化アルミニウムによって形成しているのは、窒化アルミニウムが熱伝導性の良好な電気的絶縁体であるからである。このように、絶縁基板３０として、熱伝導性にすぐれた電気的絶縁体を使用することにより、光素子１６で発生した熱を絶縁基板３０から放熱体４０に効率的に伝導させて、光素子１６から好適に熱放散させることができる。
【００１２】
図２に、ガラス端子の側面断面図を示す。絶縁基板３０が放熱体４０の側面に添うようにしてアイレット１０上に取り付けられている。放熱体４０の絶縁基板３０を接合する面は、放熱体４０をアイレット１０に接合した状態でアイレット１０の上面に対して垂直に起立した面に形成されており、放熱体４０の側面に平板状に形成された絶縁基板３０を接合することにより、絶縁基板３０の光素子１６を搭載する面はアイレット１０の上面に対して垂直面となる。
【００１３】
２３はモニター用リード２１を挿通するための挿通孔であり、モニター用リード２１はガラス２４により挿通孔２３に封着されている。なお、モニター用リード２１は、その上端面がアイレット１０の上面と略同一高さとなるように配置されている。
２２はアースリードである。アースリード２２はアイレット１０の下面にろう付けによって固定されている。アースリード２２によりアイレット１０はアース電位に設定され、アイレット１０に接合されている放熱体４０もアース電位となる。
【００１４】
図３は、絶縁基板３０の光素子１６を搭載する面を正面側から見た状態、アイレット１０に信号用リード２０をガラス封止した状態を示す正面断面図である。アイレット１０を正面方向から見て、中心線の左右に１本ずつ配置される信号用リード２０は、アイレット１０に設けた挿通孔２５にガラス２４によって気密に封着されている。従来のガラス端子では信号用リードはアイレットに設けた挿通孔を貫通して、アイレットの上方にリードの先端が延出するように設けられているが、本実施形態のガラス端子では、信号用リード２０は、リードの上端面がアイレット１０の上面と同一高さとなるように挿通孔２５に封着されている。
【００１５】
信号用リード２０の上端面の位置をアイレット１０の上面と同一面に設定しているのは、アイレット１０の上面に絶縁基板３０の下端面を当接させてアイレット１０に絶縁基板３０を接合した際に、絶縁基板３０に設けた導体パターン３２が信号用リード２０の上端面に接して、信号用リード２０と導体パターン３２とが電気的に接続するようにするためである。
実施形態の絶縁基板３０では窒化アルミニウムを基材とし、窒化アルミニウムの表面にメタライズパターンとして導体パターン３２、３２を形成している。導体パターン３２、３２は、絶縁基板３０の基部位置（アイレット１０の上面に絶縁基板３０が当接する位置）で、各々信号用リード２０に接続する配置となるようにパターンが形成されている。
【００１６】
図１（ｂ）に示すように、絶縁基板３０はアイレット１０に所定間隔離間して配置されている信号用リード２０、２０間をかけわたすようにして配置される幅寸法に形成されており、絶縁基板３０をアイレット１０上に配置する際に、絶縁基板３０の導体パターン３２、３２を形成した面が、信号用リード２０、２０の上端面と交差する配置となるようにする。
絶縁基板３０をアイレット１０の上面に接合する際には、絶縁基板３０の下端面および放熱体４０との接合面をろう付けによって接合するから、絶縁基板３０の導体パターン３２、３２を形成した面が信号用リード２０の上端面を交差するようにして接合することによって、導体パターン３２と信号用リード２０とが各々電気的に接続した状態で絶縁基板３０がアイレット１０に取り付けられる。
【００１７】
もちろん、絶縁基板３０に設けた導体パターン３２と信号用リード２０との電気的接続はろう付けに限らず、導電性接着剤を使用するといった方法によることも可能である。導体パターン３２と信号用リード２０とをろう付け等によって接続する際に、導体パターン３２がアイレット１０と電気的に短絡したりしないようにすることはもちろんである。
【００１８】
図３では、絶縁基板３０に設けた導体パターン３２、３２が各々、信号用リード２０に電気的に接続されている状態を示す。本実施形態においては、導体パターン３２は信号用リード２０の軸線方向と平行に光素子１６が搭載される絶縁基板３０の側面上部側に延出するように形成され、導体パターン３２の上端部はやや幅広のボンディング部３２ａに形成されている。
３４は導体パターン３２、３２の中間に設けられた導体部である。この導体部３４は光素子１６を搭載する搭載部を被覆するように形成されたもので、導体パターン３２と同様にメタライズパターンとして形成されている。導体部３４は絶縁基板３０の基端部でアイレット１０の上面に接合される。これによって導体部３４はアース電位となる。
【００１９】
本実施形態のガラス端子において、アイレット１０にガラス封着する信号用リード２０の上端面をアイレット１０の上端面と面一に設け、アイレット１０の上面に絶縁基板３０を接合することにより、信号用リード２０に絶縁基板３０の表面に設けた導体パターン３２を電気的に接続する構成としているのは、絶縁基板３０の表面に設けた導体パターン３２による伝送路を高周波信号に対する特性インピーダンスをマッチングさせた伝送路として形成するためである。
【００２０】
すなわち、絶縁基板３０を形成する際に、導体パターン３２の特性インピーダンス値を調節するため、絶縁基板３０の放熱体４０に接合する面の全面がアース電位となる導体層を設けて、マイクロストリップライン構造を形成するといった方法により導体パターン３２を所定の特性インピーダンス値に調節することを可能としている。また、絶縁基板３０の内部にもアース電位となる導体層を設けることによって、さらに低インピーダンス化を図ることが可能となる。このように、導体パターン３２の特性インピーダンス値を調節することにより、信号用リード２０と光素子１６とを接続する伝送路の部分についての高周波特性を改善することができ、すぐれた高周波特性を備えたガラス端子を提供することができる。
【００２１】
絶縁基板３０にメタライズパターンとして導体パターン３２を形成したり、絶縁基板３０の裏面や内部に、マイクロストリップライン構造を構成するための導体パターンを形成することは、従来のセラミック回路基板における導体パターンの形成方法を利用することができる。導体パターンを複数の層構造に形成すること、導体パターンを層間で電気的に接続するビアを形成することも容易に可能であり、導体パターン３２が所要の特性インピーダンス値となるように設計して形成することは容易である。
【００２２】
上記ガラス端子は、絶縁基板３０の導体部３４に光素子１６を搭載し、光素子１６と導体パターン３２とをワイヤボンディングすることによって光半導体装置として使用する。
この光半導体装置は、信号用リード２０をアイレット１０の挿通孔２５にガラス封止する部位では同軸構造に形成されているから、信号用リード２０の径寸法と挿通孔２５の内径寸法、ガラス２５の誘電率から、たとえば２５Ωといった所定の特性インピーダンス値に調節することができ、信号用リード２０と光素子１６とを電気的に接続する導体パターン３２の部分についても、上述したように、所定の特性インピーダンス値に調節することができることから、光半導体装置における伝送路の全体が特性インピーダンス値をマッチングさせた伝送路となり、高周波信号の伝送損失を抑えた、高周波特性のすぐれたガラス端子として提供することが可能になる。
【００２３】
図４、５は、上記構成によるガラス端子の高周波伝送特性を検証するために、ガラス端子の内外が２５Ωのインピーダンスポートに接続されたときのインピーダンスのミスマッチによる特性変化を算出したシミュレーション結果を示すグラフである。図４は入力信号に対する出力信号の周波数特性、図５は入力信号に対する反射信号の周波数特性を示す。図４に示すように、本実施形態のガラス端子によれば、従来のガラス端子に比べて出力が増大し、図５に示すように入力信号の反射が抑えられて、信号の伝送特性が向上することがわかる。
【００２４】
【発明の効果】
本発明に係るガラス端子は、信号用リードと、信号用リードと光素子とを電気的に接続する伝送路が、所要の特性インピーダンス値に調節されてなるから、高周波信号の伝送特性のすぐれたガラス端子として提供することができ、光通信等の高周波信号を取り扱う装置に好適に利用することができる。また、本発明に係るガラス端子は、製造が容易であり量産性にすぐれる等の利点を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るガラス端子の正面図および平面図である。
【図２】ガラス端子の側面断面図である。
【図３】ガラス端子の正面断面図である。
【図４】本実施形態のガラス端子の伝送特性を示すグラフである。
【図５】本実施形態のガラス端子の反射特性を示すグラフである。
【図６】従来のガラス端子の正面図である。
【符号の説明】
１０　アイレット
１６　光素子
２０　信号用リード
２１　モニター用リード
２２　アースリード
２３、２５　挿通孔
２４　ガラス
３０　絶縁基板
３２　導体パターン
３４　導体部
４０　放熱体
【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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