(57)【要約】【課題】光信号および高周波信号の伝送効率に優れた光半導体素子収納用パッケージおよび光半導体装置を提供すること。【解決手段】上面に形成された凹部の底面に光半導体素子８の載置部１ａを有する樹脂製の基体１と、基体１の側壁部２の貫通孔２ａに挿通されるとともに貫通孔２ａの内周面に外周面の一部が直接密着して取着された光ファイバ７を保持するための筒状の保持部材６と、側壁部２の他の貫通孔２ｂに挿通されるとともに貫通孔２ｂの内周面に外周面の一部が直接密着して取着された、筒状の外周導体１０ａおよびその中心軸に設置された中心導体１０ｂならびにそれらの間に介在させた絶縁体１０ｃから成る同軸コネクタ１０とを具備し、中心導体１０ｂは、両端が絶縁体１０ｃより突出しているとともに側壁部２の内側に突出した先端部に厚さがその残部の１０乃至５０％とされた薄肉部１０ｄが形成されている。【選択図】　図１
2004119656.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面に形成された凹部の底面に光半導体素子を載置する載置部を有する樹脂製の基体と、該基体の側壁部に設けられた貫通孔に挿通されるとともに該貫通孔の内周面に外周面の一部が直接密着して取着された光ファイバを保持するための筒状の保持部材と、前記側壁部の他の貫通孔に挿通されるとともに該貫通孔の内周面に外周面の一部が直接密着して取着された、筒状の外周導体およびその中心軸に設置された中心導体ならびにそれらの間に介在させた絶縁体から成る同軸コネクタとを具備しており、前記中心導体は、両端が前記絶縁体より突出しているとともに前記側壁部の内側に突出した先端部に厚さがその残部の１０乃至５０％とされた薄肉部が形成されていることを特徴とする光半導体素子収納用パッケージ。
【請求項２】
前記基体の前記側壁部の厚さが０．５乃至５ｍｍとされ、前記保持部材の前記外周面の前記一部および前記同軸コネクタの前記外周導体の前記外周面の前記一部の算術平均粗さがそれぞれ０．４乃至８μｍとされていることを特徴とする請求項１記載の光半導体素子収納用パッケージ。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載の光半導体素子収納用パッケージと、前記載置部に載置固定されるとともに前記同軸コネクタに電気的に接続された光半導体素子と、前記基体の上面の前記凹部の周囲に接合された蓋体とを具備したことを特徴とする光半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信分野等に用いられ、光半導体素子を収納するための光半導体素子収納用パッケージおよび光半導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、光通信に使用される電気信号を光信号に変換する半導体レーザ（ＬＤ）や光信号を電気信号に変換するフォトダイオード（ＰＤ）等の光半導体素子を収納する光半導体素子収納用パッケージ（以下、パッケージともいう）には、光半導体素子と外部電気回路基板とを電気的に接続するための入出力端子として同軸コネクタが用いられている。この同軸コネクタを具備したパッケージを図４に断面図で示す。同図において、２１は基体、２２は枠体、２３は回路基板、２５は蓋体、２６は光ファイバの保持部材、３０は同軸コネクタである。基体２１は鉄（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四角形の板状体であり、その上面の略中央部には、ＬＤ，ＰＤ等の光半導体素子２８を搭載した回路基板２３を載置する載置部２１ａが形成されている。載置部２１ａには、光半導体素子２８が、例えばアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）質焼結体（アルミナセラミックス）等から成る回路基板２３に搭載された状態で載置固定される。
【０００３】
回路基板２３に搭載された光半導体素子２８は、その電極が回路基板２３に被着形成されている線路導体２３ａにボンディングワイヤ２９等を介して電気的に接続されている。
【０００４】
また、基体２１の上面の外周部には載置部２１ａを囲繞するようにして枠体２２が設けられており、枠体２２は基体２１とともにその内側に光半導体素子２８を収容する空所を形成する。この枠体２２は、基体２１と同様にＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金やＣｕ−Ｗ合金等から成り、基体２１と一体成形される、または基体２１に銀（Ａｇ）ろう等のろう材を介してろう付けされる、またはシーム溶接等の溶接法により接合されることによって基体２１の上面の外周部に設けられる。
【０００５】
枠体２２の側部には、光ファイバ２７を枠体２２内外を挿通させ枠体２２の側部に保持するための円筒状の保持部材２６が嵌着される円形の貫通孔２２ａと、同軸コネクタ３０が嵌着される円形の貫通孔２２ｂとが形成されている。そして、貫通孔２２ａに保持部材２６を、貫通孔２２ｂに同軸コネクタ３０をそれぞれ嵌め込んで、半田等の封着材を貫通孔２２ａ，２２ｂ内の隙間に挿入し、しかる後、加熱して封着材を溶融させ、溶融した封着材を毛細管現象により保持部材２６と貫通孔２２ａ内面との隙間および同軸コネクタ３０と貫通孔２２ｂ内面との隙間にそれぞれ充填させることにより、保持部材２６が貫通孔２２ａに、同軸コネクタ３０が貫通孔２２ｂに封着材を介してそれぞれ嵌着接合される。
【０００６】
同軸コネクタ３０は、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等の金属から成る円筒状の外周導体３０ａの中心軸部分に、信号線路としてＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等の金属から成る棒状の中心導体３０ｂが絶縁体３０ｃを介して固定されて成る。そして、接地導体としての外周導体３０ａが封着材を介して枠体２２に電気的に接続されており、特性インピーダンスに整合された同軸線路モードの信号線路を形成している。また、中心導体３０ｂが半田等から成る導電性接着材を介して回路基板２３の線路導体２３ａに電気的に接続される。線路導体２３ａは、所定の特性インピーダンスに整合されたマイクロストリップ線路となっている。
【０００７】
そして、枠体２２の上面に蓋体２５をろう付け法やシームウエルド法等の溶接法によって接合し、基体２１、枠体２２および蓋体２５から成る容器内部に光半導体素子２８を収容し気密に封止することによって製品としての光半導体装置となる。この光半導体装置は、光半導体素子２８に同軸コネクタ３０を介して外部電気回路から供給される駆動信号を入力し、光半導体素子２８に光を励起させ、励起した光を光ファイバ２７で伝送させることによって、または光ファイバ２７を伝送する光を光半導体素子２８に受光させ、光半導体素子２８で受光された光に対応する電気信号を発生させてその電気信号を同軸コネクタ３０を介して取り出すことによって光通信に使用される（例えば、特許文献１参照）。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００１−２３７４８２号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のパッケージにおいては、基体２１に保持部材２６を嵌着接合する際、枠体２２に保持部材２６の外径寸法よりも若干大きな内径寸法を有する貫通孔２２ａを予め設けておき、貫通孔２２ａに保持部材２６を挿通させるとともに貫通孔２２ａの内面と保持部材２６の外周面とを封着材を介して嵌着接合するため、保持部材２６が貫通孔２２ａの所定位置に対して０．０５〜０．３ｍｍ程度ずれた位置に嵌着接合され易いという問題点があった。そのため、保持部材２６の貫通孔に光ファイバ２７を挿通し固定した際に、光ファイバ２７の光入出射端面を光半導体素子２８に対向させることができなくなり、光ファイバ２７と光半導体素子２８の光結合効率が劣化し、光ファイバ２７と光半導体素子２８との間で光信号を効率よく伝送できなくなるという問題点があった。
【００１０】
また、同軸コネクタ３０についても、枠体２２に外周導体３０ａの外径寸法よりも若干大きな内径寸法を有する貫通孔２２ｂを予め設けておき、貫通孔２２ｂに外周導体３０ａを挿通させるとともに貫通孔２２ｂの内面と外周導体３０ａの外周面とを封着材を介して嵌着接合するため、同軸コネクタ３０が貫通孔２２ａの所定位置に対して０．０５〜０．３ｍｍ程度ずれた位置に嵌着接合され易いという問題点があった。そのため、中心導体３０ｂの枠体２２内側の先端から光半導体素子２８までの距離が長くなり、中心導体３０ｂを伝送する高周波信号に反射損失や透過損失等の伝送損失が生じて、高周波信号を効率よく伝送できなくなるという問題点があった。
【００１１】
また、枠体２２内側に突出した同軸コネクタ３０の中心導体３０ｂの先端部は同軸構造となっていない。そのため、高周波信号の周波数が高くなると、上記先端部に発生するインピーダンスが非常に大きくなり、高周波信号の伝播モードにずれが生じていた。従って、中心導体３０ｂの枠体２２内側に突出していない部分と回路基板２３の線路導体２３ａとの間のインピーダンスのギャップおよび伝播モードのずれが非常に大きくなっていた。その結果、高周波信号の入出力時における反射損失が大きくなり、半導体素子２８の作動性が劣化するという問題点があった。
【００１２】
即ち、上記従来の構成では、外周導体３０ａの内周面に覆われた中心導体３０ｂの部位、およびマイクロストリップ線路構造である線路導体２３ａでの高周波信号の伝播モードはＴＥＭ（Ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ　Ｅｌｅｃｔｒｏ　Ｍａｇｎｅｔｉｃ）モードである。それに対して、枠体２２の内側に露出した中心導体３０ｂの部位で線路導体２３ａとの接続部以外の部位の伝播モードはＴＥ（Ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃ）モードである。従って、高周波信号は、ＴＥＭモード、ＴＥモード、ＴＥＭモードと伝播モードが変化するため、伝播モードの変化部でインピーダンスがステップ状に変化し、高周波信号の反射損失が大きくなる。
【００１３】
従って、本発明は上記問題点に鑑みて完成されたものであり、その目的は、光信号および高周波信号の伝送効率に優れたパッケージを提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の光半導体素子収納用パッケージは、上面に形成された凹部の底面に光半導体素子を載置する載置部を有する樹脂製の基体と、該基体の側壁部に設けられた貫通孔に挿通されるとともに該貫通孔の内周面に外周面の一部が直接密着して取着された光ファイバを保持するための筒状の保持部材と、前記側壁部の他の貫通孔に挿通されるとともに該貫通孔の内周面に外周面の一部が直接密着して取着された、筒状の外周導体およびその中心軸に設置された中心導体ならびにそれらの間に介在させた絶縁体から成る同軸コネクタとを具備しており、前記中心導体は、両端が前記絶縁体より突出しているとともに前記側壁部の内側に突出した先端部に厚さがその残部の１０乃至５０％とされた薄肉部が形成されていることを特徴とする。
【００１５】
本発明の光半導体素子収納用パッケージは、保持部材および同軸コネクタが、基体の側壁部の貫通孔にそれぞれ挿通されているとともに貫通孔の内周面に外周面の一部が直接密着して取着されていることから、保持部材および同軸コネクタが確実に側壁部の所定位置に固定され、保持部材と光半導体素子とを正確に対向させることができるとともに同軸コネクタと線路導体とを正確に接続できる。その結果、光ファイバと光半導体素子との光結合効率を良好なものとして光ファイバと光半導体素子との間で光信号を効率よく伝送させることができるとともに、同軸コネクタが確実に側壁部の所定位置に固定され、中心導体の側壁部の内側のから先端までの部位が長くなることを防止でき、中心導体を伝送する高周波信号の伝送損失を最小限に抑え、高周波信号を効率よく伝送させることができる。
【００１６】
また、同軸コネクタの中心導体は、両端が絶縁体より突出しているとともに側壁部の内側に突出した先端部に厚さがその残部の１０乃至５０％とされた薄肉部が形成されていることから、中心導体の側壁部内側に突出していない部分と、中心導体の先端に接続される回路基板の線路導体との間のインピーダンスのギャップを小さくすることができ、高周波信号の入出力時における反射損失を極めて小さくすることができる。
【００１７】
即ち、高周波信号の伝送時に回路基板の線路導体で発生する電界の大きさは、同軸コネクタの中心導体が側壁部内側にそのまま突出した場合にその部分に発生する電界の大きさよりも、中心導体の上記薄肉部に発生する電界の大きさに近くなる。そのため、上記薄肉部を線路導体に接続することにより、中心導体と線路導体との間の電界の変化を緩やかにできる。その結果、中心導体と線路導体との接続部でインピーダンスの急激な変化を抑えることができ、インピーダンスの変化により発生する反射損失を極めて小さくできる。
【００１８】
さらに、線路導体との接続部で中心導体に薄肉部が形成されていることから、特性インピーダンスに整合された線路導体の表面に中心導体が接合されても、接続部の容量成分の増加が最小限に抑えられ、接続部における信号線路のインピーダンスの低下を最小限に抑えることができる。その結果、接続部を特性インピーダンスに略整合させることができる。
【００１９】
以上より、信号線路の全体でインピーダンスの急激な変化が抑えられ、高周波信号の入出力時の反射損失を小さくすることができ、伝送特性が良好となる。
【００２０】
本発明の光半導体素子収納用パッケージは、好ましくは、前記基体の前記側壁部の厚さが０．５乃至５ｍｍとされ、前記保持部材の前記外周面の前記一部および前記同軸コネクタの前記外周導体の前記外周面の前記一部の算術平均粗さがそれぞれ０．４乃至８μｍとされていることを特徴とする。
【００２１】
本発明の光半導体素子収納用パッケージは、基体の側壁部の厚さが０．５乃至５ｍｍとされていることから、保持部材および同軸コネクタが確実かつ強固に側壁部に固定される。また、保持部材の外周面の一部および同軸コネクタの外周導体の外周面の一部の算術平均粗さがそれぞれ０．４乃至８μｍとされていることから、保持部材および同軸コネクタの外周面の一部がアンカー効果により樹脂から成る側壁部の貫通孔により強固に直接密着することとなる。
【００２２】
本発明の光半導体装置は、上記本発明の光半導体素子収納用パッケージと、前記載置部に載置固定されるとともに前記同軸コネクタに電気的に接続された光半導体素子と、前記基体の上面の前記凹部の周囲に接合された蓋体とを具備したことを特徴とする。
【００２３】
本発明の光半導体装置は、上記の構成により、上記本発明の光半導体素子収納用パッケージを用いた、光信号および高周波信号の伝送効率に優れた高性能のものとなる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
本発明の光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。図１は、本発明のパッケージの実施の形態の一例を示し、１は基体、２は基体１の側壁部、３は回路基板、５は蓋体、６は光ファイバの保持部材、７は光ファイバ、８は光半導体素子、１０は同軸コネクタである。基体１と蓋体５とで内部に光半導体素子８を収容するための容器が基本的に構成される。
【００２５】
本発明のパッケージは、上面に形成された凹部の底面に光半導体素子８を載置する載置部１ａを有する樹脂製の基体１と、基体１の側壁部２に設けられた貫通孔２ａに挿通されるとともに貫通孔２ａの内周面に外周面の一部が直接密着して取着された光ファイバ７を保持するための筒状の保持部材６と、側壁部２の他の貫通孔２ｂに挿通されるとともに貫通孔２ｂの内周面に外周面の一部が直接密着して取着された、筒状の外周導体１０ａおよびその中心軸に設置された中心導体１０ｂならびにそれらの間に介在させた絶縁体１０ｃから成る同軸コネクタ１０とを具備し、中心導体１０ｂは両端が絶縁体１０ｃより突出しているとともに側壁部２の内側に突出した先端部に厚さがその残部の１０乃至５０％とされた薄肉部１０ｄが形成されている。
【００２６】
本発明の基体１は、光半導体素子８を支持する支持部材であり、その上面の略中央部にＬＤ，ＰＤ等の光半導体素子８を載置する載置部１ａを有しており、載置部１ａ上にシリコン（Ｓｉ）等から成り上面に線路導体３ａを有する回路基板３に搭載された状態で光半導体素子８が載置固定される。そして、基体１の側壁部２はその内側に光半導体素子８を収容するための空所を形成する。また基体１は、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂、ポリフェニレンサルファイト（ＰＰＳ）や液晶ポリマー（ＬＣＰ）等のエンジニアリングプラスチック等から成り、トランスファモールド法またはインジェクションモールド法により製作される。基体１をトランスファモールド法またはインジェクションモールド法により形成する際に、保持部材６と同軸コネクタ１０を予め金型内の所定位置に設置しておくことによって、側壁部２を貫通した状態で一体的に取着される。
【００２７】
円筒状等の筒状の保持部材６は、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金やＦｅ−Ｎｉ合金等の金属から成り、略中央部に側壁部２の内外を貫通し、光ファイバ７を挿通させるための貫通孔を有している。この保持部材６は、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等から成るインゴット（塊）に圧延加工法や打ち抜き加工法等の従来周知の金属加工法を施すことによって所定の形状、寸法に形成される。
【００２８】
同軸コネクタ１０は、パッケージ内部に収容する光半導体素子８を外部電気回路に電気的に接続するものであり、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等の金属から成る円筒状の外周導体１０ａの中心軸に同じくＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等の金属から成る中心導体１０ｂが絶縁体１０ｃを介して固定されて成る。中心導体１０ｂは、光半導体素子８へ駆動信号を外部から伝送する、または外部に光半導体素子８からの電気信号をに伝送するための高周波信号の伝送線路として作用する。中心導体１０ｂの側壁部２内側の先端は、回路基板３の線路導体３ａに半田等の導電性接着材を介して電気的に接続され、線路導体３ａの中心導体１０ｂに接続されない側の一端がボンディングワイヤ等の電気的接続手段９を介して光半導体素子８の電極に接続されることにより、中心導体１０ｂが光半導体素子８に接続される。また、中心導体１０ｂの側壁部２外側に突出する端部を外部電気回路に電気的に接続することにより、光半導体素子８の各電極は電気的接続手段９と中心導体１０ｂとを介して外部電気回路に電気的に接続される。
【００２９】
保持部材６と同軸コネクタ１０とは、基体１をトランスファモールド法やインジェクションモールド法により形成する際に、側壁部２に一体的に取着されることから、保持部材６の外周面または同軸コネクタ１０の外周面と側壁部２の貫通孔２ａ，２ｂとの間に隙間が生じず、保持部材６および同軸コネクタ１０を側壁部２のそれぞれの所定位置に位置ずれをなくして取着することができる。その結果、保持部材６と光半導体素子８とを正確に対向させることができ、保持部材６の貫通孔に光ファイバ７を挿通することによって光ファイバ７を光半導体素子８に正確に対向させ、光ファイバ７と光半導体素子８の光結合効率を良好なものとできる。また、同軸コネクタ１０を側壁部２の他の位置に正確に固定し、中心導体１０ｂの側壁部２内側から光半導体素子８までの距離が長くなるのを防止でき、中心導体１０ｂを伝送する高周波信号の伝送損失を最小限に抑え、高周波信号を効率よく伝送させることができる。
【００３０】
また、中心導体１０ｂは、側壁部２の内側に突出した先端部に厚さがその残部の１０乃至５０％とされた薄肉部１０ｄが形成されている。これにより、中心導体１０ｂの側壁部２内側に突出していない部分と、回路基板３の線路導体３ａとの間のインピーダンスのギャップを小さくすることができ、高周波信号の入出力時における反射損失を極めて小さくすることができる。
【００３１】
即ち、高周波信号の伝送時に線路導体３ａで発生する電界の大きさは、中心導体１０ｂが側壁部２内側にそのまま突出した場合（薄肉部１０ｄがない場合）にその部分に発生する電界の大きさよりも、薄肉部１０ｄに発生する電界の大きさに近くなる。そのため、薄肉部１０ｄを線路導体３ａと接続することにより、線路導体３ａと中心導体１０ｂとの間の電界の変化を緩やかにできる。その結果、中心導体１０ｂと線路導体３ａとの接続部でインピーダンスの急激な変化を抑えて、インピーダンスの変化により発生する反射損失を極めて小さくできる。
【００３２】
さらに、中心導体１０ｂと線路導体３ａとの接続部（以下、単に「接続部」といえば線路導体３ａと中心導体１０ｂとの接続部をいう）では、中心導体１０ｂの厚みがその残部の１０乃至５０％とされた薄肉部１０ｄとなっている。この接続部では、ＴＥＭモードとＴＥモードが混在しているが、薄肉部１０ｄでの伝播モードはＴＥＭモードとなる。そのため、伝播モードの変化は非常に小さくなって、インピーダンスの変化が極めて緩やかになり、高周波信号の反射損失を非常に小さくすることができる。薄肉部１０ｄが線路導体３ａの一端部に接合されることにより線路導体３ａの表面に中心導体１０ｂが接続されても、接続部の容量成分の増加が最小限に抑えられ、接続部における信号線路のインピーダンスの低下を最小限に抑えることができる。その結果、接続部でのインピーダンスが特性インピーダンスに近い値となり、パッケージ内の信号線路の接続部で高周波信号の反射損失を低減させ、高周波信号を効率よく伝送させることができる。
【００３３】
即ち、線路導体３ａの容量成分は線路導体３ａと回路基板３下面の接地導体との間で発生しており、接続部ではほぼ中心導体１０ｂの表面積の分だけ容量成分を発生させる対向電極の面積が増大することになるが、本発明のように接続部で中心導体１０ｂを薄肉化することにより中心導体１０ｂの表面積が小さくなり、容量成分を発生させる対向電極の面積が減少して容量成分が小さくなる。
【００３４】
また、中心導体１０ｂの薄肉部１０ｄの厚みがその残部の厚みの１０％未満では、薄肉部１０ｄが薄すぎて折れ等の破損が生じ、中心導体１０ｂで高周波信号を伝送できなくなる可能性がある。５０％を超える場合、薄肉部１０ｄの接続部での容量成分の増加が大きくなり、接続部における信号線路のインピーダンスが大きく低下して、接続部における信号線路のインピーダンスが特性インピーダンスに比べ大幅に小さい値となり反射損失が大きくなる。
【００３５】
また、中心導体１０ｂは、絶縁体１０ｃより側壁部２内面に突出する部位から回路基板３の端面までの間の部位を起点とし、側壁部２内側の先端までを薄肉部１０ｄとするのがよく、中心導体１０ｂを伝送する高周波信号の反射損失をより抑制することができる。回路基板３の上面に位置する部位を起点とし先端までを薄肉部１０ｄとした場合、接続部で薄肉部１０ｄとされていない中心導体１０ｂが線路導体３ａに接合されることとなり、接続部の容量成分の増加が大きくなり、接続部における信号線路のインピーダンスが低下して、接続部における信号線路のインピーダンスが特性インピーダンスに比べ小さい値となり反射損失が大きくなる。中心導体１０ｂが、絶縁体１０ｃ内を起点とし側壁部２内側の先端までを薄肉部１０ｄとされている場合、絶縁体１０ｃ内で中心導体１０ｂが同軸構造とならず、絶縁体１０ｃ内で中心導体１０ｂを所定の特性インピーダンスに整合させることができなくなり、薄肉部１０ｄでの透過損失や反射損失が大きくなり、高周波信号の損失が増大する。
【００３６】
また、薄肉部１０ｄはその残部との間に段差を形成しており、その段差は、図２（ａ）のように薄肉部１０ｄに略垂直な平面である構成、図２（ｂ）のように円弧状のなだらかにくぼんだ曲面である構成、図２（ｃ）のように傾斜面である構成等の種々の構成とすることができる。図２（ｂ），図２（ｃ）のように、段差をなだらかな形状とすることが好ましく、表皮効果によって信号線路の表面近くを伝送する高周波信号の反射損失を抑えることができる。図２（ｃ）において、段差である傾斜面の傾斜角は３０〜６０°が良く、信号線路の表面近くを伝送する高周波信号の反射損失を最小限に抑え、高周波信号を効率よく伝送させることができる。
【００３７】
薄肉部１０ｄと線路導体３ａとの接続部の構成は、図２（ａ）〜（ｃ）に示すような中心導体１０ｂの先端部の上側を切り欠いて形成した薄肉部１０ｄが線路導体３ａに接続されている構成、図２（ｄ）に示すような中心導体１０ｂの先端部の下側を切り欠いて形成した薄肉部１０ｄが線路導体３ａに接続される構成、図２（ｅ）に示すような中心導体１０ｂの先端部の上側と下側とを切り欠いて形成した薄肉部１０ｄが線路導体３ａに接続される構成とし得る。
【００３８】
回路基板３は、図３に示すように、線路導体３ａと中心導体１０ｂとの接続部が中心導体１０ｂの幅の０．７〜０．９倍の幅狭部３ｂとされ、残部が中心導体１０ｂと略同じ幅とされているのがよい。即ち、幅狭部３ｂを除く線路導体３ａの幅をＷ１、幅狭部３ｂの幅をＷ２、中心導体１０ｂの幅をｄとしたとき、０．７ｄ≦Ｗ２≦０．９ｄ，Ｗ１＞Ｗ２となっているのが良い。なお、Ｗ１とｄについては、０．９ｄ＜Ｗ１＜１．１ｄといった程度の範囲内で同じ幅であればよい。これにより、幅狭部３ｂを除く線路導体３ａの部分を特性インピーダンスに略整合させ、幅狭部３ｂでは特性インピーダンス値よりも高いインピーダンス値とすることができる。
【００３９】
なお、幅狭部３ｂと線路導体３ａの残部との間で線路幅に段差が生じるが、この段差部については、幅狭部３ｂから幅の広い線路導体３ａへ変化している傾斜部の線路導体３ａに対する傾斜角度θを３０〜６０°として連続的に漸次線路幅を変化させるのがよく、この場合反射損失による高周波信号の減衰を抑制できる。
【００４０】
線路導体３ａと中心導体１０ｂとの接続部では、信号線路が中心導体１０ｂ、線路導体３ａおよび導電性接着材からなっている。線路導体３ａのみが信号線路である場合と比して、信号線路の容量成分が増加し、接続部のインピーダンスが低下することとなる。従って、接続部における線路導体３ａを幅狭部３ｂとして、幅狭部３ｂ単体のインピーダンス値は特性インピーダンスより高い値とし、中心導体１０ｂを接続して接続部のインピーダンスが低下することにより、接続部を特性インピーダンスに略整合させることができる。また接続部では、中心導体１０ｂと線路導体３ａとを接続する導電性接着材の量を適宜調整して、信号線路のインピーダンスを整合できる。このようにして、パッケージ内において、反射損失や透過損失等の伝送損失の小さい良好な伝送特性の信号線路が形成される。
【００４１】
線路導体３ａおよび中心導体１０ｂは、その露出する表面に良導電性で耐蝕性に優れたＮｉや金（Ａｕ）等の金属をめっき法により所定厚み（１〜２０μｍ）に被着させておくのがよく、線路導体３ａおよび中心導体１０ｂの酸化腐蝕を有効に防止することができるとともに、線路導体３ａおよび中心導体１０ｂを伝送する高周波信号に伝送損失が発生するのを有効に防止して、高周波信号の伝送効率をより良好にすることができる。
【００４２】
保持部材６の貫通孔には、光ファイバ７を側壁部２の内外を貫通するように挿通させ、側壁部２内側の先端を光半導体素子８に対向させた状態で固定し、エポキシ樹脂やアクリル樹脂等から成る樹脂接着材やＡｕ−Ｓｎ半田等の半田を貫通孔内面と光ファイバ外周面との間に充填し固化させることによって、光ファイバ７を固定する。この光ファイバ７は、一端を光半導体素子８の光出射部または受光部に対向させた状態で保持部材６に固定され保持されることによって、光半導体素子８が発する光信号を外部に伝送する、または外部から伝送されてきた光信号を光半導体素子８に受光させるための光伝送路として機能する。
【００４３】
さらに、側壁部２の上面にはエポキシ樹脂やアクリル樹脂等から成る封止材を介して、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂、ＰＰＳやＬＣＰ等のエンジニアリングプラスチック、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金やＦｅ−Ｎｉ合金等の金属等の材料から成る蓋体５が接合され、蓋体５で側壁部２の内側を塞ぐことよって基体１と蓋体５とで構成される容器内に光半導体素子８が収容される。
【００４４】
本発明において、基体１の側壁部２の厚さは０．５乃至５ｍｍが良い。０．５ｍｍ未満では、保持部材６および同軸コネクタ１０を確実かつ強固に側壁部２に固定するのが困難になる。５ｍｍを超えると、側壁部２が厚いため基体１が重量化し、また基体１の凹部の内容積が小さくなって光半導体素子８を収容するのが困難になったり、収容の作業性が悪くなる。また、保持部材６および同軸コネクタ１０の外周導体１０ａの側壁部２の貫通孔２ａ，２ｂに直接密着している外周面の一部の算術平均粗さは、０．４乃至８μｍが好ましい。０．４μｍ未満では、保持部材６および同軸コネクタ１０の外周面の一部がアンカー効果により樹脂から成る側壁部２により強固に直接密着することが困難になる。８μｍを超えると、保持部材６および同軸コネクタ１０の外周面の一部に対する樹脂の着きまわりが劣化して、それらの外周面の一部の周囲に隙間や空孔が発生し、保持部材６および同軸コネクタ１０の密着性が劣化し易くなる。
【００４５】
かくして、本発明の光半導体素子収納用パッケージは、基体１の載置部１ａに回路基板３に搭載された光半導体素子８を載置固定し、光半導体素子８の電極を線路導体３ａおよび電気的接続手段９を介して中心導体１０ｂに電気的に接続し、光ファイバ７を保持部材６を介して光半導体素子８と対向するように側壁部２に固定し、しかる後、側壁部２の上面に蓋体５を封止材を介して接合し、基体１と蓋体５とから成る容器内部に光半導体素子８を収納することによって、製品としての光半導体装置が完成する。この光半導体装置は、光半導体素子８に中心導体１０ｂを介して外部電気回路から供給される駆動信号を入力し、光半導体素子８に光信号を励起させ、励起した光信号を光ファイバ７に伝送させることによって、または光ファイバ７を伝送する光信号を光半導体素子８に受光させ、光半導体素子８で受光された光信号に対応する電気信号を発生させ、その電気信号を中心導体１０ｂを介して取り出すことによって、光通信に使用される。
【００４６】
【実施例】
本発明の光半導体素子収納用パッケージの実施例を以下に説明する。
【００４７】
図１に示した本発明のパッケージを、オルソクレゾールノボラック型エポキシ系熱硬化性樹脂を用いたトランスファモールド成型法により以下のように作製した。上面に凹部が形成され、外形寸法が縦７．４ｍｍ×横１３．２ｍｍ×高さ４．３ｍｍで底部の厚みが１．３ｍｍである略直方体状の基体１に、外周面の直径が２ｍｍの保持部材６と、外周導体１０ａの外周面の直径が１．５ｍｍの同軸コネクタ１０とを、側壁部２の対向する側部をそれぞれ貫通するようにして設けた。そして、基体１の側壁部２の厚さを０．３，０．４，０．５，０．８，１，３，５，７（ｍｍ）となるようにし、保持部材６および同軸コネクタ１０の外周導体１０ａの側壁部２に直接密着している外周面の一部の算術平均粗さを０．１，０．２，０．３，０．４，０．８，１．６，３．２，６．４，８，１０（μｍ）となるようにして、合計８０種類のサンプルを各１０個作製した。
【００４８】
これら８０種類のサンプルを、温度サイクル試験装置（株式会社タバイエスペック製「ＴＳＡ−２０１Ｓ」）内にセットし、温度サイクル（−４０℃〜８５℃）を１サイクル（７時間）加えた。そして、これらのサンプルをＭＩＬ−ＳＴＤ８８３（米国軍規格８８３）の方法に準じて、１２５℃としたフロロカーボン溶液中に６０秒間浸してグロスリーク（バブルリーク）試験を行ない評価した。フロロカーボン溶液中に浸したサンプルを１０倍の光学顕微鏡で観察し、気泡を検知したものを不良品とした。このグロスリーク試験により不良品となったサンプルの不良率を表１に示す。
【００４９】
【表１】
2004119656.tif 000003
【００５０】
表１より、基体１の側壁部２の厚さが０．５〜７ｍｍで、保持部材６および同軸コネクタ１０の外周導体１０ａにおける側壁部２の貫通孔２ａ，２ｂに直接密着している外周面の部分の算術平均粗さが０．４〜８μｍであるとき、保持部材６および同軸コネクタ１０を良好に側壁部２に保持できることが判った。なお、側壁部２の厚さはパッケージを小型化するために５ｍｍ以下とするのが好ましい。
【００５１】
なお、本発明は上述の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であれば種々の変更は可能である。
【００５２】
【発明の効果】
本発明の光半導体素子収納用パッケージは、上面に形成された凹部の底面に光半導体素子を載置する載置部を有する樹脂製の基体と、基体の側壁部に設けられた貫通孔に挿通されるとともに貫通孔の内周面に外周面の一部が直接密着して取着された光ファイバを保持するための筒状の保持部材と、側壁部の他の貫通孔に挿通されるとともにその貫通孔の内周面に外周面の一部が直接密着して取着された、筒状の外周導体およびその中心軸に設置された中心導体ならびにそれらの間に介在させた絶縁体から成る同軸コネクタとを具備し、中心導体は、両端が絶縁体より突出しているとともに側壁部の内側に突出した先端部に厚さがその残部の１０乃至５０％とされた薄肉部が形成されていることにより、保持部材および同軸コネクタが確実に側壁部の所定位置に固定され、保持部材と光半導体素子とを正確に対向させることができるとともに同軸コネクタと線路導体とを正確に接続できる。その結果、光ファイバと光半導体素子との光結合効率を良好なものとして光ファイバと光半導体素子との間で光信号を効率よく伝送させることができるとともに、同軸コネクタが確実に側壁部の所定位置に固定され、中心導体の側壁部の内側のから先端までの部位が長くなることを防止でき、中心導体を伝送する高周波信号の伝送損失を最小限に抑え、高周波信号を効率よく伝送させ得る。
【００５３】
また、同軸コネクタの中心導体は、両端が絶縁体より突出しているとともに側壁部の内側に突出した先端部に厚さがその残部の１０乃至５０％とされた薄肉部が形成されていることから、中心導体の側壁部内側に突出していない部分と、中心導体の先端に接続される回路基板の線路導体との間のインピーダンスのギャップを小さくすることができ、高周波信号の入出力時における反射損失を極めて小さくすることができる。即ち、高周波信号の伝送時に回路基板の線路導体で発生する電界の大きさは、同軸コネクタの中心導体が側壁部内側にそのまま突出した場合にその部分に発生する電界の大きさよりも、上記薄肉部に発生する電界の大きさに近くなる。そのため、上記薄肉部を線路導体に接続することにより、中心導体と線路導体との間の電界の変化を緩やかにできる。その結果、中心導体と線路導体との接続部でインピーダンスの急激な変化を抑えることができ、インピーダンスの変化により発生する反射損失を極めて小さくできる。
【００５４】
さらに、線路導体との接続部で中心導体に薄肉部が形成されていることから、特性インピーダンスに整合された線路導体の表面に中心導体が接合されても、接続部の容量成分の増加が最小限に抑えられ、接続部における信号線路のインピーダンスの低下を最小限に抑えることができる。その結果、接続部を特性インピーダンスに略整合させることができる。
【００５５】
本発明の光半導体素子収納用パッケージは、好ましくは、基体の側壁部の厚さが０．５乃至５ｍｍとされ、保持部材の外周面の一部および同軸コネクタの外周導体の外周面の一部の算術平均粗さがそれぞれ０．４乃至８μｍとされていることにより、保持部材および同軸コネクタが確実かつ強固に側壁部に固定される。また、保持部材および同軸コネクタの外周面の一部がアンカー効果により樹脂から成る側壁部の貫通孔により強固に直接密着することとなる。
【００５６】
本発明の光半導体装置は、上記本発明の光半導体素子収納用パッケージと、載置部に載置固定されるとともに同軸コネクタに電気的に接続された光半導体素子と、基体の上面の凹部の周囲に接合された蓋体とを具備したことにより、上記本発明の光半導体素子収納用パッケージを用いた、光信号および高周波信号の伝送効率に優れた高性能のものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光半導体素子収納用パッケージについて実施の形態の例を示す断面図である。
【図２】（ａ）〜（ｅ）は本発明の光半導体素子収納用パッケージについて実施の形態の各種例を示し、光半導体素子収納用パッケージ内に収容された回路基板の線路導体と同軸コネクタの中心導体との接続部の断面図である。
【図３】本発明の光半導体素子収納用パッケージについて実施の形態の他の例を示し、光半導体素子収納用パッケージ内に収容された回路基板の平面図である。
【図４】従来の光半導体素子収納用パッケージの断面図である。
【符号の説明】
１：基体
１ａ：載置部
２：側壁部
６：光ファイバの保持部材
７：光ファイバ
８：光半導体素子
１０：同軸コネクタ
１０ａ：外周導体
１０ｂ：中心導体
１０ｃ：絶縁体
１０ｄ：薄肉部
【図１】
2004119656.tif 000004
【図２】
2004119656.tif 000005
【図３】
2004119656.tif 000006
【図４】
2004119656.tif 000007