(57)【要約】【課題】高周波信号の伝送損失を有効に防止することにより半導体素子の高周波信号の作動性を良好なものとし、また小型の入出力端子部における半導体素子収納用パッケージの気密性を向上させること。【解決手段】入出力端子４は、略直方体の誘電体から成り、上面と一側面との間に両端面間にわたって第一の段差４ａが形成されているとともに下面と他側面との間に両端面間にわたって第二の段差４ｂが形成されている端子本体部１４に、第一の段差４ａの底面および第二の段差４ｂの天井面に内部配線を介して互いに電気的に接続された線路導体４ｃが誘電体の長手方向に略直交するようにしてそれぞれ形成されている。【選択図】　図１
2004087683.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
略直方体の誘電体から成り、上面と一側面との間に両端面間にわたって第一の段差が形成されているとともに下面と他側面との間に両端面間にわたって第二の段差が形成されている端子本体部に、前記第一の段差の底面および前記第二の段差の天井面に内部配線を介して互いに電気的に接続された線路導体が前記誘電体の長手方向に略直交するようにしてそれぞれ形成されていることを特徴とする入出力端子。
【請求項２】
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、側部に貫通孔または切欠きから成る入出力端子の取付部が形成されている金属製の枠体と、前記取付部に前記第一の段差が前記枠体の内側に位置するようにして嵌着された請求項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３】
請求項２記載の半導体素子収納用パッケージと、前記載置部に載置固定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。
【発明の詳細な説明】
【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）をそれぞれ図３，図４に示す。
【０００３】
図３において、１０４ａはアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）質焼結体（セラミックス），窒化アルミニウム（ＡｌＮ）質焼結体，ムライト（３Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２）質焼結体等の誘電体から成る平板部であり、平板部１０４ａは、その上面に一辺から対向する他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、下面の略全面に線路導体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の一部を間に挟んで接合され、上面に上部接地導体１０４ｅを有するＡｌ２Ｏ３質焼結体，ＡｌＮ質焼結体，３Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２質焼結体等の誘電体から成る立壁部１０４ｂが設置される。平板部１０４ａおよび立壁部１０４ｂの両側面には、線路導体１０４ｃと同様のメタライズ層から成る側部接地導体１０４ｆが形成されている。
【０００４】
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。
【０００５】
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が一対の両端に形成された、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、長辺側の両側部に光半導体素子１０９と外部電気回路とを電気的に接続する入出力端子１０４を嵌着するための取付部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、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。
【０００６】
枠体１０２の取付部１０２ａに、入出力端子１０４を嵌着してＡｇロウ等のロウ材を介して接合し、線路導体１０４ｃの枠体１０２外側の部位にリード端子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内側の部位と光半導体素子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。
【０００７】
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。
【０００８】
【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以上の高周波帯域のものになると、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、リード端子１０５とボンディングワイヤ部において、反射損失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という問題点があった。
【０００９】
即ち、リード端子１０５およびボンディングワイヤは、線路導体１０４ｃと光半導体素子１０９との間の高さの差、および線路導体１０４ｃと外部電気回路との間の高さの差があるため、それらの長さが長くなってしまう。その結果、リード端子１０５およびボンディングワイヤにおいて高周波信号のインピーダンスを整合することが困難となり、リード端子１０５およびボンディングワイヤで高周波信号の反射損失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。
【００１０】
また、線路導体１０４ｃを伝送する高周波信号が１０ＧＨｚ以上の高周波帯域となる場合、誘電体損失を低減させるために入出力端子１０４を小型化する必要があるが、その場合立壁部１０４ｂが薄肉となって、入出力端子１０４を枠体１０２の取付部１０２ａに取着すると、枠体１０２との熱膨張差によって入出力端子１０４にクラック等の破損が生じるという問題点もあった。
【００１１】
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、入出力端子における高周波信号の伝送損失を有効に防止することにより、半導体素子の高周波信号の作動性を良好なものとすることにある。また、小型化しても、枠体との熱膨張差によってクラック等の破損が生じない入出力端子とすることである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の入出力端子は、略直方体の誘電体から成り、上面と一側面との間に両端面間にわたって第一の段差が形成されているとともに下面と他側面との間に両端面間にわたって第二の段差が形成されている端子本体部に、前記第一の段差の底面および前記第二の段差の天井面に内部配線を介して互いに電気的に接続された線路導体が前記誘電体の長手方向に略直交するようにしてそれぞれ形成されていることを特徴とする。
【００１３】
本発明の入出力端子は、第一の段差の底面および第二の段差の天井面に内部配線を介して互いに電気的に接続された線路導体が誘電体の長手方向に略直交するようにしてそれぞれ形成されていることから、第一の段差の底面と第二の段差の天井面の高さが互いに異なっており、そして、第一の段差を枠体内側に位置させて半導体素子収納用パッケージの枠体に設けて枠体内側の線路導体をボンディングワイヤを介して半導体素子に電気的に接続する際に、半導体素子は半導体素子収納用パッケージの基体の上面に載置されており半導体素子の上面の電極と入出力端子の枠体内側の線路導体とを略同じ高さとすることができるため、ボンディングワイヤの長さを短くすることができる。
【００１４】
また、枠体外側の線路導体をリード端子を介して外部電気回路に接続する際に、外部電気回路は、一般に、半導体素子収納用パッケージが設置された基板上に形成されているか、または半導体素子収納用パッケージが設置された基板上に別個に設けられた他の基板上に形成されているため、外部電気回路は、半導体素子収納用パッケージの基体の下面と略同じ高さかまたは基体の上面付近に位置することとなる。その結果、リード端子と外部電気回路とを近づけることができ、リード端子の長さを極力短くすることができる。
【００１５】
従って、高周波信号のインピーダンス整合が困難なボンディングワイヤの長さとリード端子の長さをきわめて短くすることができ、入出力端子の線路導体で伝送される高周波信号の伝送損失の発生を抑えることができ、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。その結果、半導体素子を正常に作動させることができる。また、製品によって半導体素子収納用パッケージ内部の半導体素子の高さおよびリード端子の高さが変化したとしても、本発明の入出力端子の第一の段差と第二の段差の高さを調整することにより、ボンディングワイヤおよびリード端子の長さを最短とすることができ、高周波信号の伝送効率を良好にすることができる。
【００１６】
また、入出力端子を小型化しても、従来の立壁部のように薄肉となる部位がなくなり、入出力端子にクラック等の破損が生ずることを防止でき、半導体素子収納用パッケージにおける気密信頼性が向上する。
【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、側部に貫通孔または切欠きから成る入出力端子の取付部が形成されている金属製の枠体と、前記取付部に前記第一の段差が前記枠体の内側に位置するようにして嵌着された本発明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、入出力端子における高周波信号の伝送特性に優れまた気密性に優れた、高性能および高信頼性のものとなる。
【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、前記載置部に載置固定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、高性能および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ならびに半導体装置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としての光半導体パッケージを図１，図２に示す。図１（ａ）は入出力端子の斜視図、（ｂ）は入出力端子の断面図、（ｃ）は入出力端子について実施の形態の他の例を示す線路導体の上面図、（ｄ）は（ｃ）のＡ−Ａ’線における断面図、（ｅ）は（ｄ）のＢ−Ｂ’線における断面図、（ｆ）は内部配線について実施の形態の他の例を示す（ｄ）のＢ−Ｂ’線における断面図である。また、図２（ａ）は光半導体パッケージの上面図、（ｂ）は光半導体パッケージの半導体素子部における正面断面図である。
【００２２】
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を収容する容器が構成され、シールリング６上面に蓋体１５を取着することにより半導体装置が構成される。
【００２３】
本発明の光半導体パッケージは、上面に光半導体素子９が載置される載置部１ａを有する金属製の基体１と、基体１の上面に載置部１ａを囲繞するように取着され、側部に貫通孔または切欠きから成る入出力端子４の取付部２ａが形成されている金属製の枠体２と、取付部２ａに第一の段差４ａが枠体２の内側に位置するようにして嵌着された入出力端子４とを具備している。
【００２４】
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の作動時に発する熱を外部に効率良く放散する機能を有する。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。さらに、基体１は、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層とをメッキ法により順次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上面に光半導体素子９を強固に接合固定できる。
【００２５】
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、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と同様の金属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。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し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、図１（ａ）に示すように、略直方体の誘電体から成り、上面と一側面との間に両端面間にわたって第一の段差４ａが形成されているとともに下面と他側面との間に両端面間にわたって第二の段差４ｂが形成されている端子本体部１４に、第一の段差４ａの底面および第二の段差４ｂの天井面に内部配線を介して互いに電気的に接続された線路導体４ｃが誘電体の長手方向に略直交するようにしてそれぞれ形成されている。
【００２８】
即ち、入出力端子４は、第一の段差４ａの底面には第一の線路導体４ｃ−１が形成され、第二の段差４ｂの天井面には第二の線路導体４ｃ−２が形成されている。第一の線路導体４ｃ−１と第二の線路導体４ｃ−２とは、内部配線を介して電気的に接続されている。
【００２９】
入出力端子４は、Ａｌ２Ｏ３質焼結体（Ａｌ２Ｏ３セラミックス），ＡｌＮ質焼結体，３Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２質焼結体等の誘電体から成り、Ｗ，Ｍｏ等のメタライズ層から成る線路導体４ｃが形成されている。入出力端子４の下面には略全面に線路導体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、上面には略全面に線路導体４ｃと同様のメタライズ層から成る上部接地導体４ｅが形成され、側面には線路導体４ｃと同様のメタライズ層から成る側部接地導体４ｆが形成されている。
【００３０】
本発明において、好ましくは、図２（ｂ）に示すように入出力端子４の上面の幅Ａ１と下面の幅Ａ２は枠体２の厚さの１．５〜３倍であるのが良い。枠体２の厚さの１．５倍未満である場合、幅Ａ１，Ａ２が小さくなりすぎて、入出力端子４の上面と下面に枠体２と入出力端子４とを接合するロウ材のメニスカスが良好に形成できなくなり、入出力端子４を枠体２に強固に接合するのが困難になる。枠体２の厚さの３倍を超える場合、入出力端子４が大型化して枠体２の内外に突出する長さが長くなりすぎて、枠体２の内側に半導体素子９を載置したり、枠体２の外側に外部電気回路基板を設置する際に障害となり易い。
【００３１】
また好ましくは、第一の段差４ａの段差Ｂ１と第二の段差４ｂの段差Ｂ２は０．３〜３ｍｍであるのが良い。０．３ｍｍ未満の場合、段差Ｂ１，Ｂ２が小さくなりすぎて、枠体２と入出力端子４とを接合するためのロウ材が入出力端子４の上面から第一の段差４ａに、または入出力端子４の下面から第二の段差４ｂに流れ込んでしまい、上部接地導体４ｅと線路導体４ｃ、および下部接地導体４ｄと線路導体４ｃとが電気的短絡を起こし、半導体素子９が正常に作動できなくなる。３ｍｍを超える場合、入出力端子４の高さが必要以上に高くなり、それに伴って枠体２の高さも高くなって、半導体パッケージが大型化し、近時の半導体パッケージの小型化傾向に反することとなる。
【００３２】
この入出力端子４は、第一の段差４ａが枠体２の内側に、第二の段差４ｂが枠体２の外側に位置するようにして、枠体２の取付部２ａに嵌着接合され、第一の段差４ａの底面の高さが光半導体素子９の実装される高さ（光半導体素子９の上面の高さ）と略同じとなるように調整することができる。また、第二の段差４ｂの底面の高さは、リード端子５が外部電気回路基板の電極等に直接的に電気的に接続できる高さに調整することができる。
【００３３】
従って、入出力端子４を光半導体パッケージの枠体２に設けて、枠体２内側に位置する第一の線路導体４ｃ−１と光半導体素子９とをボンディングワイヤにより接続すると、ボンディングワイヤの長さがきわめて短くなり、高周波信号の伝送損失の発生が大幅に抑制され、光半導体素子９の作動性が高周波信号の伝送損失によって損なわれることを防止できる。また、枠体２外側に位置する第二の線路導体４ｃ−２をリード端子５を介して外部電気回路に接続したときに、リード端子５の長さを短くすることができ、リード端子５における高周波信号の伝送損失を抑制できる。
【００３４】
また、入出力端子４に薄肉部が生じないことから、枠体２との熱膨張差によって入出力端子４に破損が発生せず、入出力端子４部における光半導体パッケージの気密信頼性が向上する。
【００３５】
このような入出力端子４においては、図１（ｂ）に示すように、第一の段差４ａの底面に形成された第一の線路導体４ｃ−１と、第二の段差４ｂの天井面に形成された第二の線路導体４ｃ−２とは、第二の線路導体４ｃ−２を延出して成る内層線路導体４ｃ−３と、内層線路導体４ｃ−３の端部と第一の線路導体４ｃ−１とを電気的に接続する貫通導体４ｃ−４とによって、電気的に接続されている。即ち、内層線路導体４ｃ−３および貫通導体４ｃ−４は、第一および第二の線路導体４ｃ−１，４ｃ−２を接続する内部配線である。
【００３６】
第一および第二の線路導体４ｃ−１，４ｃ−２から成る線路導体４ｃ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、入出力端子４となる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。
【００３７】
線路導体４ｃで１０ＧＨｚ以上の高周波信号を伝送させる場合、第一および第二の線路導体４ｃ−１，４ｃ−２、内層線路導体４ｃ−３のそれぞれの両側に、同一面接地導体を設けてコプレーナ線路とするのがよく、また貫通導体４ｃ−４の周りには貫通導体４ｃ−４を中心とする同心円上に接地貫通導体を複数本設けて疑似同軸線路とするのが良い。この場合、高周波信号の伝送特性を大幅に改善することができる。例えば、入出力端子４の第一の段差４ａにおいて、図１（ｃ）に示すように、第一の線路導体４ｃ−１の周りに所定の間隔をもって第一の同一面接地導体４ｃ−５を設け、貫通導体４ｃ−４の周りには貫通導体４ｃ−４を中心とする同心円上に複数本の接地貫通導体４ｃ−６を設ける。また、第二の線路導体４ｃ−２および内層線路導体４ｃ−３の周りに所定間隔をもって第二の同一面接地導体４ｃ−９｛図１（ｄ）｝を設ける。
【００３８】
また、第一の段差４ａの底面と第二の段差４ｂの天井面との間の誘電体が複数の誘電体層からなる場合、図１（ｄ）に示すように、第一の線路導体４ｃ−１から内層線路導体４ｃ−３にかけて誘電体層間を貫通する貫通導体４ｃ−４の周囲に内層導体層４ｃ−７を設け、接地貫通導体４ｃ−６の周囲に内層接地導体層４ｃ−８を設けるのがよい。その場合、貫通導体４ｃ−４は、平面視形状が略円形の内層導体層４ｃ−７の略中心部を貫通して形成されている。
【００３９】
また、複数の接地貫通導体４ｃ−６が、内層導体層４ｃ−７の周囲に略一定間隔で内層導体層４ｃ−７を中心とした円周Ｄ｛図１（ｅ）｝上に形成された複数の内層接地導体層４ｃ−８の略中心部を、第一の同一面接地導体層４ｃ−５から第二の同一面接地導体層４ｃ−９にかけてそれぞれ貫通するように形成されることが好ましい。内層接地導体層４ｃ−８同士の間隔は、図１（ｅ）の場合、貫通導体４ｃ−４の中心Ｃ１に対する接地貫通導体４ｃ−６の中心Ｃ２間の角度は６０°以上がよく、接地貫通導体４ｃ−６の中心Ｃ２間の円周Ｄ上の間隔は０．５３ｍｍ程度（接地貫通導体４ｃ−６の直径が０．２ｍｍ程度）以上がよく、内層接地導体層４ｃ−８同士の間の円周Ｄ上の間隔は０．２５ｍｍ程度以上がよい。この場合、線路導体４ｃを伝送する高周波信号のインピーダンスを特性インピーダンスに略整合させることができ、高周波信号が１０ＧＨｚ以上の高周波帯域のものとなっても、高周波信号に反射損失や透過損失等が発生するのを抑制し、高周波信号を効率よく伝送させることができる。
【００４０】
より好ましくは、図１（ｆ）に示すように、内層接地導体層４ｃ−８は、接地貫通導体４ｃ−６の周囲に環状の導体層が貫通導体４ｃ−４側の一部を円周Ｄ上の半径Ｒに沿って切り取った形状となるように形成されており、貫通導体４ｃ−４の中心Ｃ１および接地貫通導体４ｃ−６の中心Ｃ２を通る直線Ｌと半径Ｒとのなす導体層側の角度が９０〜１２０°であることがよい。なお、図１（ｆ）でＬ１は直線Ｌのうち導体層側の線分であり、換言すると線分Ｌ１と半径Ｒとの角度が９０〜１２０°である。これにより、貫通導体４ｃ−４と接地貫通導体４ｃ−６との距離を非常に短くし得るとともに、内層導体層４ｃ−７と内層接地導体層４ｃ−８との短絡を防止し得るため、より高い周波数帯域の高周波信号を伝送できる。
【００４１】
第二の線路導体４ｃ−２には、外部電気回路に接続される、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。
【００４２】
本発明の入出力端子４において、第一の段差４ａの底面と第二の段差４ｂの天井面との高さの差は０．１〜１５ｍｍであることが好ましい。０．１ｍｍ未満では、ボンディングワイヤの長さおよびリード端子５の長さを短くすることができず、線路導体４ｃを伝送する高周波信号の伝送特性を改善できない。１５ｍｍを超えると、入出力端子４を製造する際に、第一の段差４ａの下方および第二の段差４ｂの上方で、入出力端子４となる複数のセラミックグリーンシートを積層する際に均一に圧力を加えるのが困難となり、セラミックグリーンシート同士を完全に密着させることができない箇所が生じてしまい、入出力端子４の製造が困難となる。
【００４３】
また、第二の段差４ｂの天井面の線路方向の幅は、第一の段差４ａの底面の線路方向の幅よりも大きいことが好ましい。即ち、第一の段差４ａは枠体２内側に位置するため、半導体パッケージの大型化を防ぐために、その底面の線路方向の幅には制約がある。また、第一の線路導体４ｃ−１はボンディングワイヤが接続できる領域が確保できればよい。一方、第二の段差４ｂは枠体２外側に位置するとともに、リード端子５を強固にロウ付けするための領域を確保する必要があることから、その天井面の線路方向の幅は第一の段差４ａの底面の幅よりも大きいことがよい。
【００４４】
また、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。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。
【００４５】
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Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等から成る蓋体１５をシーム溶接等により接合するための接合媒体として機能する。
【００４６】
かくして、本発明の入出力端子４は、線路導体４ｃに高周波信号を伝送させた際、その伝送損失を小さくできる。そのため、光半導体素子９の高周波信号や光信号の作動性が良好となる。
【００４７】
本発明の光半導体パッケージは、光半導体素子９を基体１の載置部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１５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、基体１のネジ止め孔１ｂにトルクをかけて外部電気回路基板にネジ止めされた後、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、光通信分野等に多く用いられる。
【００４８】
なお、本発明は上記実施の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内で種々の変更を施すことは何等差し支えない。例えば、上記実施の形態においては、貫通導体４ｃ−４は第一の線路導体４ｃ−１の下側に設けられているが、貫通導体４ｃ−４を第二の線路導体４ｃ−２の上側に設けて、第一の線路導体４ｃ−１を延出させた内層線路導体に貫通導体４ｃ−４を接続してもよい。また、貫通導体４ｃ−４を第一の線路導体４ｃ−１または第二の線路導体４ｃ−２に直接接続せずに、第一の線路導体４ｃ−１および第二の線路導体４ｃ−２をそれぞれ延出させた内層線路導体に接続するようにしてもよい。
【００４９】
【発明の効果】
本発明の入出力端子は、略直方体の誘電体から成り、上面と一側面との間に両端面間にわたって第一の段差が形成されているとともに下面と他側面との間に両端面間にわたって第二の段差が形成されている端子本体部に、第一の段差の底面および第二の段差の天井面に内部配線を介して互いに電気的に接続された線路導体が誘電体の長手方向に略直交するようにしてそれぞれ形成されていることにより、第一の段差の底面と第二の段差の天井面の高さが互いに異なっており、そして、第一の段差を枠体内側に位置させて半導体素子収納用パッケージの枠体に設けて枠体内側の線路導体をボンディングワイヤを介して半導体素子に電気的に接続する際に、半導体素子は半導体素子収納用パッケージの基体の上面に載置されており半導体素子の上面の電極と入出力端子の枠体内側の線路導体とを略同じ高さとすることができるため、ボンディングワイヤの長さを短くすることができる。
【００５０】
また、枠体外側の線路導体をリード端子を介して外部電気回路に接続する際に、外部電気回路は、一般に、半導体素子収納用パッケージが設置された基板上に形成されているか、または半導体素子収納用パッケージが設置された基板上に別個に設けられた他の基板上に形成されているため、外部電気回路は、半導体素子収納用パッケージの基体の下面と略同じ高さかまたは基体の上面付近に位置することとなる。その結果、リード端子と外部電気回路とを近づけることができ、リード端子の長さを極力短くすることができる。
【００５１】
従って、高周波信号のインピーダンス整合が困難なボンディングワイヤの長さとリード端子の長さをきわめて短くすることができ、入出力端子の線路導体で伝送される高周波信号の伝送損失の発生を抑えることができ、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。その結果、半導体素子を正常に作動させることができる。また、製品によって半導体素子収納用パッケージ内部の半導体素子の高さおよびリード端子の高さが変化したとしても、本発明の入出力端子の第一の段差と第二の段差の高さを調整することにより、ボンディングワイヤおよびリード端子の長さを最短とすることができ、高周波信号の伝送効率を良好にすることができる。
【００５２】
また、入出力端子を小型化しても、従来の立壁部のように薄肉となる部位がなくなり、入出力端子にクラック等の破損が生ずることを防止でき、半導体素子収納用パッケージにおける気密信頼性が向上する。
【００５３】
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、側部に貫通孔または切欠きから成る入出力端子の取付部が形成されている金属製の枠体と、取付部に第一の段差が枠体の内側に位置するようにして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また気密性に優れた、高性能および高信頼性のものとなる。
【００５４】
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、載置部に載置固定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、高性能および信頼性の高いものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の入出力端子を示し、（ａ）は入出力端子の斜視図、（ｂ）は入出力端子の断面図、（ｃ）は入出力端子について実施の形態の他の例を示す線路導体の上面図、（ｄ）は（ｃ）のＡ−Ａ’線における断面図、（ｅ）は（ｄ）のＢ−Ｂ’線における断面図、（ｆ）は内部配線について実施の形態の他の例を示す（ｄ）のＢ−Ｂ’線における断面図である。
【図２】本発明の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し、（ａ）は半導体素子収納用パッケージの平面図、（ｂ）は半導体素子収納用パッケージの半導体素子部における正面断面図である。
【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。
【符号の説明】
１：基体
１ａ：載置部
２：枠体
２ａ：入出力端子の取付部
４：入出力端子
４ａ：第一の段差
４ｂ：第二の段差
４ｃ：線路導体
９：半導体素子
【図１】
2004087683.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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