(57)【要約】【課題】線路導体と外部回路基板との接続部において、伝播モードおよび特性インピーダンスがばらつく。【解決手段】誘電体層１Ａを積層して成り、一端面に光半導体素子Ｓの搭載部１ａを有する誘電体基板１と、誘電体層１Ａの一主面に一端面から他端面に向けて形成された、一端面側の端部が光半導体素子Ｓの電極と電気的に接続され、他端面側の端部が露出されて外部回路基板６の一主面に形成された直線状の配線導体７に平行に接合される線路導体２と、誘電体層１Ａの一主面の線路導体２の両側にそれぞれ形成された、外部回路基板６の配線導体７の両側にそれぞれ形成された接地導体８と接合される同一面接地導体３と、他の誘電体層１Ａの一主面に形成された、線路導体２・同一面接地導体３と外部回路基板６の反対側で対向する接地導体層４と、同一面接地導体３と接地導体層４と電気的に接続する複数の接地用貫通導体５とを具備する。【選択図】  図１
2004207361.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の誘電体層を積層して成り、一端面に光半導体素子の搭載部を有する誘電体基板と、前記誘電体層の一主面に前記一端面から他端面に向けて形成された、前記一端面側の端部が前記光半導体素子の電極と電気的に接続されるとともに、前記他端面側の端部が露出されて外部回路基板の一主面に形成された直線状の配線導体に平行に接合される線路導体と、前記誘電体層の前記一主面の前記線路導体の両側にそれぞれ形成された、前記外部回路基板の前記配線導体の両側にそれぞれ形成された接地導体と接合される同一面接地導体と、他の前記誘電体層の一主面に形成された、前記線路導体および前記同一面接地導体と前記外部回路基板の反対側で対向する接地導体層と、前記同一面接地導体と前記接地導体層とをそれぞれ電気的に接続する複数の接地用貫通導体とを具備す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】
前記線路導体と前記接地導体層との距離をＨ、前記線路導体に沿って並んで位置する前記接地用貫通導体間の前記線路導体に平行な方向における距離をＰ、前記線路導体を挟んで対向して位置する前記接地用貫通導体間の前記線路導体に直交する方向における距離をＤ、前記線路導体により伝送される高周波信号の波長をλとしたとき、Ｈ＜λ／４、Ｐ＜λ／４およびＤ＜λ／２であ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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光半導体デバイスに使用する光半導体素子収納用パッケージに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、光通信分野で用いられているＬＤ（レーザーダイオード）やＰＤ（フォトダイオ−ド）等の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を用いた光半導体装置を図４（ａ）〜（ｃ）に示す。ここで図４（ａ）は、光半導体装置の断面図、図４（ｂ）は蓋体を外した状態での上面図、図４（ｃ）は、下面図である。
【０００３】
この従来の光半導体装置は、上面の略中央部に光半導体素子Ｓ’の搭載部101ａを有するとともにこの搭載部101ａの近傍に上面から下面にかけて形成された直径0.5〜２ｍｍの貫通孔101ｂを有する、鉄（Ｆｅ）−ニッケル（Ｎｉ）−コバルト（Ｃｏ）合金や鉄（Ｆｅ）−ニッケル（Ｎｉ）合金等の金属から成る略円板状の金属基板101と、貫通孔101ｂに挿通され、少なくとも下面側の端部が貫通孔101ｂから突出するように封止材102を介して固定された、上面側の端部が光半導体素子Ｓ’の電極と電気的に接続される、鉄（Ｆｅ）−ニッケル（Ｎｉ）−コバルト（Ｃｏ）合金や鉄（Ｆｅ）−ニッケル（Ｎｉ）合金等の金属から成る金属製端子103と、搭載部101ａに搭載されてその電極が金属製端子103の上面側の端部と電気的に接続された光半導体素子Ｓ’と、主面にその一辺から対向する辺にかけて形成された直線状の配線導体104を有し、金属基板101に配線導体104と金属製端子103の下面側に突出した部位とが平行に接合するように取着された外部回路基板105とを具備している。
【０００４】
なお、金属基板101と金属製端子103との接合は、鉛を主成分とする絶縁ガラスを介して行なわれ、絶縁ガラスによって金属基板101と金属製端子103とが電気的に絶縁されている。また、光半導体素子Ｓ’は、金属基板101に200〜400℃の融点を有する金（Ａｕ）−錫（Ｓｎ）等の低融点ロウ材によりロウ付け固定され、光半導体素子Ｓ’の電極がボンディングワイヤ106を介して金属端子103に電気的に接続される。
【０００５】
また、金属基板101の上面には、外周端から幅１ｍｍ以内の外周部に、光半導体素子Ｓ’の保護を目的として、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等から成る第1の蓋体107ａがＹＡＧレーザ溶接、シーム溶接またはロウ付け等により固定され、そして、金属基板101の上面に第１の蓋体107ａを、例えばＹＡＧレーザで溶接・接合し、さらに光半導体素子Ｓ’に対向する部位に光ファイバ108が固定される第2の蓋体107ｂを接合することにより、製品としての光半導体装置となる。
【０００６】
この光半導体装置は、外部電気回路（図示せず）から供給される駆動信号によって光半導体素子Ｓ’を光励起させ、励起した光を戻り光防止用の光アイソレータ（図示せず）を介して光ファイバ108に授受させるとともに光ファイバ108内を伝達させることによって、大容量の光通信等に使用される。そして、その適応範囲は40ｋｍ以下の伝送距離、かつ2.5Ｇｂｐｓ（Giga  bit  per  second）以下の伝送容量の範囲で多用されている。
【０００７】
近年、40ｋｍ以下の伝送距離での高速通信に対する需要が急激に増加しており、高速大容量伝送に関する研究開発が進められている。とりわけ、光通信装置において光信号を発信する光半導体装置等の光発信装置が注目されており、高周波信号の高速化が伝送容量を向上させるための課題となっている。また、従来の光半導体装置に用いられていた高周波信号は2.5Ｇｂｐｓ以下であったが、10Ｇｂｐｓ以上といった高速化が要求されてきている。
【０００８】
【特許文献１】
特開平８−130266号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の光半導体素子収納用パッケージに10Ｇｂｐｓ程度の高周波信号で駆動される光半導体素子を搭載した光半導体装置を構成しようとすると、
金属性端子内で伝搬モードが変化し、またそれに伴い特性インピーダンスも変化するために、光半導体素子が正常に作動し難く、特に10Ｇｂｐｓ以上の高周波信号の伝送特性が大きく劣化するという問題点があった。
【００１０】
これは、金属製端子の金属基板の貫通孔から突出したが部位が同軸構造となっておらず、そのため、伝送される高周波信号の周波数が高くなると、同軸構造になっていない部分の伝搬モードに大きなずれが生じ、またそれに伴い特性インピーダンスも大きく変化することによるものであり、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、光半導体素子の作動性が劣化してしまうことによるものである。
【００１１】
すなわち、従来の構成では、金属基板、金属製端子の貫通孔の内部に位置する部位、および外部回路基板に形成された配線導体での高周波信号の伝播モードはＴＥＭ（Transverse  Electro  Magnetic）モードであり、それに対して、金属製端子の金属基板の貫通孔から突出した部位であって、外部回路基板の配線導体との接合部以外の部位の伝播モードはＴＥ（Transverse  Electric）モードであり、このため高周波信号はＴＥＭモード、ＴＥモード、ＴＥＭモードと伝播モードが変化する、および特性インピーダンスについては、金属製端子の金属基板の貫通孔から突出したが部位であって、外部回路基板の配線導体との接合部以外の部位では、誘導成分が支配的となり、特性インピーダンスが急激に高くなる。これらにより、高周波信号の反射損失が大きくなってしまうことによるものである。
【００１２】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、光半導体素子パッケージと外部回路基板との接合部近傍における伝搬モード、および特性インピーダンスを整合させ、その結果、10Ｇｂｐｓ以上の高周波信号であっても良好な伝送特性の得られ、光半導体素子を正常に作動させることができる光半導体素子パッケージを提供することにある。
【００１３】
【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、複数の誘電体層を積層して成り、一端面に光半導体素子の搭載部を有する誘電体基板と、前記誘電体層の一主面に前記一端面から他端面に向けて形成された、前記一端面側の端部が前記光半導体素子の電極と電気的に接続されるとともに、前記他端面側の端部が露出されて外部回路基板の一主面に形成された直線状の配線導体に平行に接合される線路導体と、前記誘電体層の前記一主面の前記線路導体の両側にそれぞれ形成された、前記外部回路基板の前記配線導体の両側にそれぞれ形成された接地導体と接合される同一面接地導体と、他の前記誘電体層の一主面に形成された、前記線路導体および前記同一面接地導体と前記外部回路基板の反対側で対向する接地導体層と、前記同一面接地導体と前記接地導体層とをそれぞれ電気的に接続する複数の接地用貫通導体とを具備することを特徴とするものである。
【００１４】
本発明の半導体素子収納用パッケージによれば、同一面接地導体、接地導体層および複数の接地用貫通導体が、光半導体素子と外部回路基板の配線導体とを接続する線路導体を覆うように設けられていることから、線路導体から回路基板の配線導体にかけての高周波信号の伝播モードが全てＴＥＭモードとなり伝播モードの変化を抑えることができ、また誘電体層、同一面接地導体、接地導体層および複数の接地用貫通導により線路導体に容量成分が付加されることにより特性インピーダンスの急激な変化を抑えることができ、高周波信号の反射損失を極めて小さくすることができ、その結果、10Ｇｂｐｓ以上の高周波信号であっても良好な伝送特が実現できる。
【００１５】
また、本発明の光半導体素子収納用パッケージは、前記線路導体と前記接地導体層との距離をＨ、前記線路導体に沿って並んで位置する前記接地用貫通導体間の前記線路導体に平行な方向における距離をＰ、前記線路導体を挟んで対向して位置する前記接地用貫通導体間の前記線路導体に直交する方向における距離をＤ、前記線路導体により伝送される高周波信号の波長をλとしたとき、Ｈ＜λ／４、Ｐ＜λ／４およびＤ＜λ／２であることを特徴とするものである。
【００１６】
本発明の光半導体素子収納用パッケージによれば、上記構成において、線路導体と接地導体層との距離をＨ、線路導体に沿って並んで位置する接地用貫通導体間の線路導体に平行な方向における距離をＰ、線路導体を挟んで対向して位置する接地用貫通導体間の線路導体に直交する方向における距離をＤ、線路導体により伝送される高周波信号の波長をλとしたときに、Ｈ＜λ／４、Ｐ＜λ／４およびＤ＜λ／２とした場合には、各導体間の距離が高周波信号の波長λに対して十分短いので各導体間で定在波等が発生し難くなるために、特に線路導体近傍の誘電体層に発生する高次モードを抑える、すなわち伝播モードの変化を良好に抑えることができ、その結果、10Ｇｂｐｓ以上の高周波信号であっても良好な伝送特性が実現できる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の光半導体素子収納用パッケージを添付の図面に基づいて詳細に説明する。
【００１８】
図１（ａ）は、本発明の光半導体素子収納用パッケージに光半導体素子を搭載して成る光半導体装置の実施の形態の一例を示した断面図、図１（ｂ）および（ｃ）は、図１（ａ）に示す光半導体装置の蓋体を外した状態での、それぞれ上面図および下面図、図１（ｄ）は、図１（ａ）に示す光半導体素子収納用パッケージを構成する誘電体層の、線路導体および同一面接地導体が形成された一主面の平面図である。
【００１９】
これらの図において、１は誘電体基板、１Ａは誘電体層、２は線路導体、３は同一面接地導体、４は接地導体層、５は接地用貫通導体、６は外部回路基板、７は配線導体、８は接地導体であり、主にこれらで本発明の光半導体素子収納用パッケージが構成され、また、主にこの光半導体素子収納用パッケージと光半導体素子Ｓとで光半導体装置が構成される。
【００２０】
誘電体基板１は、誘電体層１Ａを複数積層して成り、その一端面には光半導体素子Ｓの搭載部１ａを有している。このような誘電体基板１は、光半導体素子Ｓを搭載するとともに、光半導体素子Ｓと外部回路基板６の配線導体７とを電気的に接続する線路導体を支持する機能を有する。
【００２１】
このような誘電体基板１を構成する誘電体層１Ａは、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）セラミックス，ムライト（３Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２）セラミックス等のセラミック材料やガラスセラミックス等の無機系材料、四フッ化エチレン樹脂（ポリテトラフルオロエチレン；ＰＴＦＥ），四フッ化エチレン−エチレン共重合樹脂（テトラフルオロエチレン−エチレン共重合樹脂；ＥＴＦＥ），四フッ化エチレン−パーフルオロアルコキシエチレン共重合樹脂（テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合樹脂；ＰＦＡ）等のフッ素樹脂，ガラスエポキシ樹脂，ポリフェニレンエーテル樹脂，液晶ポリエステル，ポリイミド等の樹脂系材料から成り、その形状・寸法（厚み・幅・長さ）は、使用される高周波信号の周波数や特性インピーダンス等に応じて適宜設定される。
【００２２】
また、誘電体層１Ａの一主面には、その一端面から他端面にかけて線路導体２が被着形成されている。線路導体２は、誘電体基板１の一端面に形成された搭載部１ａに搭載される光半導体素子Ｓの電極と、後述する外部回路基板６の配線導体７とを電気的に接続する作用をなす。このような線路導体２は、高周波信号伝送用として適した金属材料の導体層、例えばＣｕ層，Ｍｏ−Ｍｎ層，Ｗ層，Ｍｏ−Ｍｎメタライズ層上にＮｉめっき層およびＡｕめっき層を被着させたもの，Ｗメタライズ層上にＮｉめっき層およびＡｕめっき層を被着させたもの，Ｃｒ−Ｃｕ合金層，Ｃｒ−Ｃｕ合金層上にＮｉめっき層およびＡｕめっき層を被着させたもの，Ｔａ２Ｎ層上にＮｉ−Ｃｒ合金層およびＡｕめっき層を被着させたもの，Ｔｉ層上にＰｔ層およびＡｕめっき層を被着させたもの，またはＮｉ−Ｃｒ合金層上にＰｔ層およびＡｕめっき層を被着させたものから成り、厚膜印刷法あるいは各種の薄膜形成法やめっき処理法等により形成され、その厚みや幅は伝送される高周波信号の周波数や特性インピーダンス等に応じて設定される。
【００２３】
さらに、誘電体層１Ａの一主面の線路導体２の両側には同一面接地導体３が、また、他の誘電体層１Ａの一主面には、線路導体２および同一面接地導体３と外部回路基板６の反対側で対向する接地導体層４が、線路導体２と同様の材料および同様の方法により形成されている。なお、線路導体２と同一面接地導体３および接地導体層４との間隔は、伝送される高周波信号の周波数や特性インピーダンスなどに応じて設定される。
【００２４】
また、誘電体基板１の内部には、同一面接地導体３と接地導体層４とを電気的に接続する接地用貫通導体５が形成されている。このような接地用貫通導体５は、例えば誘電体層１Ａにスルーホール導体やビアホール導体を形成することにより、あるいは金属板，金属棒または金属パイプ等を埋設することにより設けることができる。
【００２５】
このような、誘電体基板１は、次に述べる方法により製作される。
【００２６】
例えば誘電体層１Ａがアルミナセラミックスから成る場合であれば、まず誘電体層１Ａとなるアルミナセラミックスのグリーンシートを準備し、これにパンチング法等を用いて所定の打ち抜き加工を施して貫通孔を穿孔する。次に、線路導体２，同一面接地導体３，接地導体層４および接地用貫通導体５がＷメタライズから成る場合であれば、複数枚の誘電体層１Ａの所定の表面にＷペーストを従来周知のスクリーン印刷法により印刷塗布して線路導体２，同一面接地導体３および接地導体層４を形成するとともに、貫通孔の内部にＷペーストを充填して接地用貫通導体５を形成する。次に、所定の位置に線路導体２，同一面接地導体３，接地導体層４および接地用貫通導体５を形成した誘電体層１Ａを、順番に複数枚積層して加圧して、誘電体基板１と成る積層体を得る。
【００２７】
なお、この積層体の一端面は光半導体素子Ｓを搭載する搭載部１ａとなり、線路導体２の他端面側は外部回路基板６の配線導体７と平行に接合されるよう端部が露出するように形成されている。
【００２８】
また、この場合、この搭載部１ａとなる一端面に、線路導体２の一部が露出するように形成しておく。あるいは、積層体の搭載部１ａとなる一端面に、線路導体２と電気的に接続するように、Ｗペーストを印刷塗布して、搭載する光半導体素子Ｓと電気的に接続する端面電極を印刷塗布する。そして、これらを約1600℃の温度で焼成し、最後に表面に露出する各Ｗメタライズ表面にＮｉめっきおよびＡｕめっき施すことによって製作される。
【００２９】
さらに、線路導体２は外部回路基板６の表面に形成された配線導体７と電気的に接続している。外部回路基板６は、配線導体７を支持する支持基盤としての作用をなし、上述の誘電体層１Ａと同様な材料・方法により形成される。また、配線導体７は、線路導体２と外部電気回路基板の配線導体（図示せず）とを電気的に接続する作用をなし、上述した線路導体２と同様な材料・方法により外部回路基板６の表面に形成される。さらに、外部回路基板６の表面の配線導体７の両側には、それぞれ接地導体８が配線導体７と同様な材料・方法により形成されている。なお、接地導体８は配線導体７を伝送する高周波信号をシールドする機能を有する。そしてこれら誘電体基板１および外部回路基板６は、線路導体２と配線導体７とを、および同一面接地導体３と接地導体８とをロウ材等により平行に接合することにより接合されている。
【００３０】
そして、本発明の光半導体素子収納用パッケージは、上述のように複数の誘電体層１Ａを積層して成り、一端面に光半導体素子Ｓの搭載部１ａを有する誘電体基板１と、誘電体層１Ａの一主面に一端面から他端面に向けて形成された、一端面側の端部が光半導体素子Ｓの電極と電気的に接続されるとともに、他端面側の端部が露出されて外部回路基板６の一主面に形成された直線状の配線導体７に平行に接合される線路導体２と、誘電体層１Ａの一主面の線路導体２の両側にそれぞれ形成された、外部回路基板６の配線導体７の両側にそれぞれ形成された接地導体８と接合される同一面接地導体３と、他の誘電体層１Ａの一主面に形成された、線路導体２および同一面接地導体３と外部回路基板６の反対側で対向する接地導体層４と、同一面接地導体３と接地導体層４とをそれぞれ電気的に接続する複数の接地用貫通導体５とを具備している。また、このことが重要である。
【００３１】
本発明の光半導体素子収納用パッケージによれば、上述のような構成とし、同一面接地導体３、接地導体層４および複数の接地用貫通導体５で線路導体２を覆うようにしたことから、線路導体２から外部回路基板６の配線導体７にかけての高周波信号の伝播モードが全てＴＥＭモードとなり伝播モードの変化を抑えることができ、また誘電体層１Ａ、同一面接地導体３、接地導体層４および複数の接地用貫通導５により線路導体２に容量成分が付加されることにより特性インピーダンスの急激な変化を抑えることができ、高周波信号の反射損失を極めて小さくすることができ、その結果、10Ｇｂｐｓ以上の高周波信号であっても良好な伝送特が実現できる。
【００３２】
また、図１（ｃ）および（ｄ）に示すように、線路導体２と接地導体層４との距離をＨ、線路導体２に沿って並んで位置する接地用貫通導体５間の線路導体２に平行な方向における距離をＰ、線路導体２を挟んで対向して位置する接地用貫通導体５間の線路導体２に直交する方向における距離をＤ、線路導体２により伝送される高周波信号の波長をλとしたときに、Ｈ＜λ／４、Ｐ＜λ／４およびＤ＜λ／２とした場合には、各導体間の距離が高周波信号の波長λに対して十分短いので各導体間で定在波等が発生し難くなるために、特に線路導体２近傍の誘電体層１Ａに発生する高次モードを抑える、すなわち伝播モードの変化を良好に抑えることができ、その結果、10Ｇｂｐｓ以上の高周波信号であっても良好な伝送特性が実現できる。
【００３３】
なお、図２（ｄ）には、線路導体２を挟んで位置する接地用貫通導体５が、それぞれ同一直線上に位置するように記載されているが、全ての接地用貫通導体５が同一直線上に配置されている必要はなく、例えば千鳥状等に配置されていてもよい。また、線路導体２を挟んで位置する接地用貫通導体５同士が対向して配置されている必要もなく、線路導体２を挟んで位置する接地用貫通導体５全体を見たときに、接地用貫通導体５が千鳥状等に配置されていてもよい。
【００３４】
さらに、線路導体２や同一面接地導体５は、図１（ｄ）に示すように、一端面から他端面にかけて同一の幅である必要はなく、インピーダンスの整合等により、途中でその幅を変更してもよい。
【００３５】
そして、誘電体基板１の一端面の搭載部１ａに半導体素子Ｓを搭載するとともに、半導体素子Ｓの電極と線路導体２とをボンディングワイヤ等の接続部材12で電気的に接続し、次に、一端面の外周部に搭載部１ａを囲んで、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等から成るリング状の金属板９をロウ付け等により固定し、さらに、金属板９の外周端から１ｍｍ以内の外周部に、光半導体素子Ｓの保護を目的として、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等から成る第１の蓋体10ａをＹＡＧレーザ溶接やシーム溶接あるいはロウ付け等により固定し、次に、第１の蓋体10ａの外周部に、光ファイバ11と戻り光防止用の光アイソレータ（図示せず）とが樹脂接着剤等で接着された第２の蓋体10ｂをＹＡＧレーザ溶接等で接合することによって、製品としての光半導体装置となる。
【００３６】
なお、本発明は、上述の実施の形態の一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。
【００３７】
【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。
【００３８】
［本発明の光半導体素子収納用パッケージの第１の実施例］
比誘電率が9.4のアルミナセラミックスから成り、厚みが0.38ｍｍの誘電体層が積層されて成る誘電体基板の一主面に、線路導体として0.46ｍｍの線幅のＷメタライズ上にＮｉめっき層およびＡｕめっき層を被着させて成る導体を形成した。また、誘電体基板の一主面に同一面接地導体として、線路導体の両側に線路導体の特性インピーダンスが50Ωとなるように0.25ｍｍの間隔をもって、Ｗメタライズ上にＮｉめっき層およびＡｕめっき層を被着させて成る導体を形成した。
【００３９】
次に、線路導体が形成された一主面と外部回路基板の反対側で対向する他の一主面に、線路導体が形成された一主面から2.28ｍｍの間隔をもって、接地導体層を形成した。同一面接地導体および接地導体層を接続する複数の接地用貫通導体は、横断面形状が直径0.15ｍｍの略円形でＷメタライズから成り、線路導体に沿って並んで位置する接地用貫通導体間の線路導体に平行な方向における距離を0.8ｍｍ、線路導体を挟んで対向して位置する接地用貫通導体間の線路導体に直交する方向における距離を1.6ｍｍとなるように配置した。これにより、実施例用の試料１を得た。
【００４０】
一方、比較例の構成は、以下のようにした。金属基板を、切削加工して、基板を厚みが１ｍｍ、直径5.6ｍｍの円板状とした。金属基板の中央部には、打ち抜き加工により金属製端子を気密封止するための円形の貫通孔を形成した。さらに金属基板の表面には、厚み２μｍのＮｉ層と厚さ２μｍのＡｕ層をめっき法により順次被着した。そして、金属基板の貫通孔に金属製端子を挿入し、ガラス封止材で接合した。これにより、比較用の試料２を得た。
【００４１】
これら試料１および試料２について、光半導体素子であるＶＣＳＥＬをＡｕ−Ｓｎろう材を用いて実装した後、ボンディングワイヤにて電気的に接続した。一方、比誘電率が4.1のポリイミド樹脂から成り、主面に配線導体および接地導体と成るパターンをＣｕめっきした、厚み1.6ｍｍ×縦30ｍｍ×横15ｍｍの外部回路基板を半田を介して試料１および試料２に電気的に接続し、配線導体および接地導体をウェハープローブを用いてネットワークアナライザに接続し、高周波信号に対する反射損失の測定を行なった。その結果を図２に示す。
【００４２】
図２は、試料１および試料２における反射損失の周波数特性を示すグラフであり、横軸は周波数（単位：ＧＨｚ）を、縦軸は反射損失（単位：ｄＢ）を表している。また、特性曲線のうち実線は試料１の、破線は試料２の反射損失の周波数特性をそれぞれ示している。
【００４３】
図２より、本発明の実施例である試料１においては、周波数15ＧＨｚ迄、反射損失が−17ｄＢ以下の良好な周波数特性を実現していることが分かる。これに対し、比較例の試料２においては2.5ＧＨｚ以上の周波数で反射損失が増大しており、その値は−10ｄＢを超えている。本発明の実施例である試料１においては、図示した周波数範囲においてそのような特性劣化は見られず、良好な特性が得られた。
【００４４】
［本発明の光半導体素子収納用パッケージの第２の実施例］
本発明の光半導体素子収納用パッケージの第２の実施例として、上述の試料１と同様にして、誘電体基板、誘電体層、線路導体、同一面接地導体、接地導体層および接地用貫通導体を形成した。ここで、線路導体の線幅Ｗ、線路導体と同一面接地導体との間隔Ｓ、線路導体と接地導体層との距離Ｈ、線路導体に沿って並んで位置する接地用貫通導体間の線路導体に平行な方向における距離Ｐ、および線路導体を挟んで対向して位置する接地用貫通導体間の線路導体に直交する方向における距離Ｄについては、表１に示した通りである。これにより、試料３〜14を得た。
【００４５】
【表１】
2004207361.tif 000003
【００４６】
これらの試料３〜14について、上述の第１の実施例と同様にして、光半導体素子および外部回路基板を電気的に接続した後、ウェハープローブを用いてネットワークアナライザに接続し、高周波信号に対する反射損失の測定を行なった。試料１の結果とあわせて、その結果を図３に示す。
【００４７】
図３は、試料１、および試料３から試料14における15ＧＨｚまでの周波数範囲における最大反射損失を示したグラフであり、横軸は高周波信号の波長λと距離Ｈ、ＰおよびＤとの比を、縦軸は反射損失（単位：ｄＢ）を表している。また、Ｈに関する試料として試料１〜６（試料２を除く）を、Ｐに関する試料として試料３および試料７〜10を、Ｄに関する試料として試料３および試料11〜14を各破線にて繋いでいる。
【００４８】
図３の結果より、Ｈ＜λ／４、Ｐ＜λ／４およびＤ＜λ／２を満足する試料３〜５、試料７、試料８、試料11および試料12については、反射損失−20ｄＢ以下と、試料１よりさらに反射損失が改善されていることが分かった。
【００４９】
従って、本発明の光半導体素子収納用パッケージによれば、線路導体と接地導体層との距離Ｈ、線路導体に沿って並んで位置する接地用貫通導体間の線路導体に平行な方向における距離Ｐ、および線路導体を挟んで対向して位置する接地用貫通導体間の線路導体に直交する方向における距離Ｄを、高周波信号の波長λに対して所定の範囲にしたことから、特に線路導体近傍の誘電体層に発生する高次モードを抑える、すなわち伝播モードの変化を抑えることができ、その結果、10Ｇｂｐｓ以上の高周波信号であっても良好な伝送特性が実現できることが確認できた。
【００５０】
【発明の効果】
本発明の半導体素子収納用パッケージによれば、同一面接地導体、接地導体層および複数の接地用貫通導体が、光半導体素子と外部回路基板の配線導体とを接続する線路導体を覆うように設けられていることから、線路導体から回路基板の配線導体にかけての高周波信号の伝播モードが全てＴＥＭモードとなり伝播モードの変化を抑えることができ、また誘電体層、同一面接地導体、接地導体層および複数の接地用貫通導により線路導体に容量成分が付加されることにより特性インピーダンスの急激な変化を抑えることができ、高周波信号の反射損失を極めて小さくすることができ、その結果、10Ｇｂｐｓ以上の高周波信号であっても良好な伝送特が実現できる。
【００５１】
本発明の光半導体素子収納用パッケージによれば、上記構成において、線路導体と接地導体層との距離をＨ、線路導体に沿って並んで位置する接地用貫通導体間の線路導体に平行な方向における距離をＰ、線路導体を挟んで対向して位置する接地用貫通導体間の線路導体に直交する方向における距離をＤ、線路導体により伝送される高周波信号の波長をλとしたときに、Ｈ＜λ／４、Ｐ＜λ／４およびＤ＜λ／２とした場合には、各導体間の距離が高周波信号の波長λに対して十分短いので各導体間で定在波等が発生し難くなるために、特に線路導体近傍の誘電体層に発生する高次モードを抑える、すなわち伝播モードの変化を良好に抑えることができ、その結果、10Ｇｂｐｓ以上の高周波信号であっても良好な伝送特性が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は、本発明の光半導体素子収納用パッケージに光半導体素子を搭載して成る光半導体装置の実施の形態の一例を示した断面図、（ｂ）および（ｃ）は、それぞれ（ａ）に示す光半導体装置の蓋体を外した状態での上面図および下面図、（ｄ）は、（ａ）に示す光半導体素子収納用装置を構成する誘電体層の、線路導体および同一面接地導体が形成された一主面の平面図である。
【図２】本発明の光半導体収納用パッケージおよび従来の光半導体収納用パッケージにおける周波数と反射損失との関係を示した図である。
【図３】本発明の光半導体収納用パッケージにおける高周波信号の波長λと距離Ｈ、ＰおよびＤとの各々における比と反射損失との関係を示した図である。
【図４】（ａ）は、従来の光半導体収納用パッケージの断面図であり、（ｂ）および（ｃ）は、それぞれ（ａ）の蓋体を外した状態での上面図および下面図である。
【符号の説明】
１・・・・・・・誘電体基板
１Ａ・・・・・・誘電体層
１ａ・・・・・・搭載部
２・・・・・・・線路導体
３・・・・・・・同一面接地導体
４・・・・・・・接地導体層
５・・・・・・・接地用貫通導体
６・・・・・・・外部回路基板
７・・・・・・・配線導体
８・・・・・・・接地導体
Ｓ・・・・・・・光半導体素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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