JP2005332895A - 高周波用パッケージ - Google Patents

Abstract

【課題】パッケージの伝送特性の劣化を防止する安価な高周波用パッケージを提供する。
【解決手段】半導体素子を搭載するための載置部を有する基体１３と、載置部を囲繞するように接合される枠体１１からなり、枠体１１の一側壁に穿設された取付部１５にアダプター１６を有すると共に、アダプター１６に枠体１１外側で大きい開口径となる段差部２０を有する挿通孔２１に同軸コネクター１９がコネクター芯線支持部２２の一方の端面を段差部２０に当接して位置決め固定して接合される高周波用パッケージ１０において、コネクター芯線支持部２２の一方の端面から突出するコネクター芯線２４の一方の端部を接続するための信号線２７を備えた伝送基板２５が枠体１１内側に露出するアダプター１６表面に一側面を当接させて設けられ、信号線２７の先端が一側面の稜線まで達しない引き下がり部２８を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、光通信用の半導体素子を収容して高周波信号を流すための高周波用パッケージに係り、より詳細には、高周波信号を流す同軸コネクターを接合して有する高周波用パッケージに関する。

大容量通信が可能となる光通信モジュールでは、パッケージに高周波信号を流すことができる形態のものが必要となる。このような高周波用パッケージには、本体がセラミック製や、金属製からなるのものが必要となる。図７（Ａ）〜（Ｃ）を参照しながら、例えば、本体が金属製の従来の高周波用パッケージ５０を説明する。ここに、図７（Ａ）は高周波用パッケージ５０の平面図、図７（Ｂ）はＣ−Ｃ’線拡大縦断面図、図７（Ｃ）はＤ−Ｄ’線拡大横断面図である。図７（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、高周波用パッケージ５０は、基体５１が放熱性に優れた金属部材で、枠体５２がセラミックと熱膨張係数が近似する金属部材で形成されている。基体５１と枠体５２とで形成されるキャビティ部５３は、例えば、レーザーダイオード等の発光素子からの光波を搬送波として用いるような半導体素子を搭載するために設けられている。また、高周波用パッケージ５０は、枠体５２の一側壁に穿設された貫通孔に、金属部材からなり光ファイバーの光の入出口となる金属製固定部材５４を挿入してろう付け接合している。更に、高周波用パッケージ５０は、金属製固定部材５４が接合された枠体５２の側壁に隣接する側壁に穿設された窓枠状切り欠き部に、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）等のセラミック材からなるフィードスルー基板５６を接合している。このフィードスルー基板５６は、キャビティ部５３側から枠体５２の外側にかけて導通して形成される導体パターン５５、５５ａを備えている。枠体５２の外側部分の導体パターン５５ａには、外部からの電気的接続をするための金属部材からなる外部接続端子５７をろう付け接合している。

この高周波用パッケージ５０は、フィードスルー基板５６を設けた側壁と対向する枠体５２の側壁に穿設された取付部に、同軸コネクター５８を接合するための挿通孔５９を側壁部に備えたアダプター６０を接合している。同軸コネクター５８は、外周が金属製筒体からなるコネクター芯線支持部６１の軸線中心部にコネクター芯線６２を絶縁体で固定して有している。挿通孔５９には、内部に段差部６３を有し、この段差部６３にコネクター芯線支持部６１の端面を当接させて、コネクター芯線支持部６１の外周を覆っている金属製筒体の外表面とアダプター６０の挿通孔５９の外表面との間にろう材を加熱、溶融させて、アダプター６０に同軸コネクター５８をろう付け接合している。キャビティ部５３の内部に延設する同軸コネクター５８のコネクター芯線６２の先端部分は、アダプター６０の台座部６４上に接合されたアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等のセラミックや、樹脂等の誘電体部材からなる伝送基板６５上に形成された導体配線パターンの信号線６６に半田等で接合している。この信号線６６は、コネクター芯線６２の延設方向に沿って並行に伝送基板６５の対向する２辺間上面に設けられている。

また、高周波用パッケージ５０は、枠体５２の上方に接合し、半導体素子を実装した後、蓋体を接合してキャビティ部５３内を気密に封止するための金属製のシールリング６７を有している。そして、この高周波用パッケージ５０には、キャビティ部５３に半導体素子が搭載され、半導体素子とフィードスルー基板５６のキャビティ部５３側の導体パターン５５とボンディングワイヤ等で接続し、外部接続端子５７と半導体素子とを導通状態にする。また、半導体素子と伝送基板６５の信号線６６や、グランドパターン（図示せず）等をボンディングワイヤ等で接続し、同軸コネクター５８と半導体素子とを導通状態にする。更に、光ファイバー部材を金属製固定部材５４に接続した後、シールリング６７の上面に金属板等からなる蓋体をろう付け接合することで光半導体モジュールが形成され、この光半導体モジュールは、固定用孔６８を介してねじでボード等にねじ止め固定される。

大量の、例えば、４０Ｇｂｐｓの情報量を流すような光半導体モジュールでは、パッケージに４０ＧＨｚ相当の高周波信号を流す必要があり、このような高周波信号を取り扱う高周波用パッケージ５０には、同軸コネクター５８と伝送基板６５の装着の必要性がより高くなっている。そして、この高周波用パッケージ５０は、信号通過時の損失を少なくするために、伝送基板６５の１辺をアダプター６０壁面に当接して接合すると同時に、アダプター６０の段差部６３の開口径ｃを、開口部に比誘電率１の空気等が満たされるいる場合で、通常の特性インピーダンス計算式を用いて、これに必要とする特性インピーダンス値を代入して逆算することで算出している。なお、この開口径ｃは、例えば、所望する特性インピーダンスが５０Ω系、且つ開口部に比誘電率１の空気等が満たされるいる場合で、信号線６６端と開口径ｃ端部との距離ｄに関係なく、通常、同軸コネクター５８のコネクター芯線６２直径の７／３倍になっている。

高周波用パッケージには、高周波信号の入出力時における伝送効率を向上させるために、反射損失を小さくすることを目的としてアダプターと同軸コネクターとの間に空間部を設けることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、高周波用パッケージには、高周波信号の入出力時における伝送効率を向上させるために、反射損失を小さくすることを目的として同軸コネクターのコネクター芯線先端部の厚さを薄くすることが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
特開２００３−１００９２７号公報 特開２００３−１３３４５５号公報

しかしながら、前述したような従来の高周波用パッケージにおいては、次のような問題がある。
（１）伝送基板の一側面をアダプター壁面に当接し、アダプターの段差部開口径ｃ（図７（Ｃ）参照）を特性インピーダンス計算式から求められる直径とし、開口部が比誘電率１の物質で満たされる高周波用パッケージは、伝送基板上の信号線端とアダプターの挿通孔の段差部の開口径端部との距離ｄ（図７（Ｃ）参照）が近接しすぎて余分な結合容量を持つようになり、伝送特性が劣化するという問題を有している。
（２）アダプターと同軸コネクターとの間に空間部を設ける場合の高周波用パッケージは、伝送基板上の信号線端とアダプター開口部端との距離の変化はなく、従来のように近接しすぎて余分な結合容量を持つようになり、伝送特性が劣化するという問題を有している。
（３）同軸コネクターのコネクター芯線先端部の厚さを薄くする場合の高周波用パッケージは、伝送基板上の信号線端とアダプター開口部端との距離の変化はなく、従来のように近接しすぎて余分な結合容量を持つようになり、伝送特性が劣化するという問題を有している。また、コネクター芯線の先端部を薄く加工したり、薄くなったコネクター芯線先端部を信号線に対して水平に位置合わせして接合させるのが難しく、高周波用パッケージのコストアップとなっている。
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであって、パッケージの伝送特性の劣化を防止する安価な高周波用パッケージを提供することを目的とする。

前記目的に沿う本発明に係る高周波用パッケージは、半導体素子を搭載するための載置部を有する金属製の基体と、基体に載置部を囲繞するように接合される金属製の枠体からなり、枠体の一側壁に穿設された切り欠きからなる取付部に金属製のアダプターを接合して有すると共に、アダプターに枠体外側で大きい開口径となる段差部を有する挿通孔に同軸コネクターがコネクター芯線支持部の一方の端面を段差部に当接して位置決め固定して接合される高周波用パッケージにおいて、コネクター芯線支持部の一方の端面から突出するコネクター芯線の一方の端部を接触させて接続するための導体配線パターンからなる信号線を備えた誘電体部材製の伝送基板が枠体内側に露出するアダプター表面に一側面を当接させて設けられ、コネクター芯線を接続する側の信号線の先端が一側面の稜線まで達しない引き下がり部を有する。
ここで、高周波用パッケージは、コネクター芯線を接続する側の信号線の先端の角部にパターン欠如部を有するのがよい。

前記目的に沿う本発明に係る高周波用パッケージは、半導体素子を搭載するための載置部を有する金属製の基体と、基体に載置部を囲繞するように接合される金属製の枠体からなり、枠体の一側壁に穿設された切り欠きからなる取付部に金属製のアダプターを接合して有すると共に、アダプターに枠体外側で大きい開口径となる段差部を有する挿通孔に同軸コネクターがコネクター芯線支持部の一方の端面を段差部に当接して位置決め固定して接合される高周波用パッケージにおいて、コネクター芯線支持部の一方の端面から突出するコネクター芯線の一方の端部を接触させて接続するための導体配線パターンからなる信号線を備えた誘電体部材製の伝送基板が枠体内側に露出するアダプター表面に一側面を当接させて設けられ、コネクター芯線を接続する側の信号線の先端が一側面の稜線まで達すると共に、信号線の先端の角部にパターン欠如部を有する。

前記目的に沿う本発明に係る高周波用パッケージは、半導体素子を搭載するための載置部を有する金属製の基体と、基体に載置部を囲繞するように接合される金属製の枠体からなり、枠体の一側壁に穿設された切り欠きからなる取付部に金属製のアダプターを接合して有すると共に、アダプターに枠体外側で大きい開口径となる段差部を有する挿通孔に同軸コネクターがコネクター芯線支持部の一方の端面を段差部に当接して位置決め固定して接合される高周波用パッケージにおいて、アダプターの段差部における開口径が所望する特性インピーダンス値から算出される値を超える大きさを有する。

前記目的に沿う本発明に係る高周波用パッケージは、半導体素子を搭載するための載置部を有する金属製の基体と、基体に載置部を囲繞するように接合される金属製の枠体からなり、枠体の一側壁に穿設された切り欠きからなる取付部に金属製のアダプターを接合して有すると共に、アダプターに枠体外側で大きい開口径となる段差部を有する挿通孔に同軸コネクターがコネクター芯線支持部の一方の端面を段差部に当接して位置決め固定して接合される高周波用パッケージにおいて、コネクター芯線支持部の一方の端面から突出するコネクター芯線の一方の端部を接触させて接続するための導体配線パターンからなる信号線を備えた誘電体部材製の伝送基板が枠体内側に露出するアダプター表面に一側面を当接させて設けられ、コネクター芯線を接続する側の信号線の先端が一側面の稜線まで達しない引き下がり部を有すると共に、アダプターの段差部における開口径が所望する特性インピーダンス値から算出される値を超える大きさを有する。
ここで、高周波用パッケージは、コネクター芯線を接続する側の信号線の先端の角部にパターン欠如部を有するのがよい。

前記目的に沿う本発明に係る高周波用パッケージは、半導体素子を搭載するための載置部を有する金属製の基体と、基体に載置部を囲繞するように接合される金属製の枠体からなり、枠体の一側壁に穿設された切り欠きからなる取付部に金属製のアダプターを接合して有すると共に、アダプターに枠体外側で大きい開口径となる段差部を有する挿通孔に同軸コネクターがコネクター芯線支持部の一方の端面を段差部に当接して位置決め固定して接合される高周波用パッケージにおいて、コネクター芯線支持部の一方の端面から突出するコネクター芯線の一方の端部を接触させて接続するための導体配線パターンからなる信号線を備えた誘電体部材製の伝送基板が枠体内側に露出するアダプター表面に一側面を当接させて設けられ、コネクター芯線を接続する側の信号線の先端が一側面の稜線まで達すると共に、信号線の先端の角部にパターン欠如部を有し、しかもアダプターの段差部における開口径が所望する特性インピーダンス値から算出される値を超える大きさを有する。

請求項１及びこれに従属する請求項２記載の高周波用パッケージは、コネクター芯線支持部の一方の端面から突出するコネクター芯線の一方の端部を接触させて接続するための導体配線パターンからなる信号線を備えた誘電体部材製の伝送基板が枠体内側に露出するアダプター表面に一側面を当接させて設けられ、コネクター芯線を接続する側の信号線の先端が一側面の稜線まで達しない引き下がり部を有するので、伝送基板上の信号線端とアダプター開口部端との距離を調整する調整部を信号線上に設けることができ、余分な結合容量を低減して、伝送特性を改善することができる。
特に、請求項２記載の高周波用パッケージは、コネクター芯線を接続する側の信号線の先端の角部にパターン欠如部を有するので、伝送基板上の信号線端とアダプター開口部端との距離を調整する調整幅を増加することができてアダプター開口部との余分な結合容量を確実に低減して、伝送特性を改善することができる。

請求項３記載の高周波用パッケージは、コネクター芯線支持部の一方の端面から突出するコネクター芯線の一方の端部を接触させて接続するための導体配線パターンからなる信号線を備えた誘電体部材製の伝送基板が枠体内側に露出するアダプター表面に一側面を当接させて設けられ、コネクター芯線を接続する側の信号線の先端が一側面の稜線まで達すると共に、信号線の先端の角部にパターン欠如部を有するので、伝送基板上の信号線端とアダプター開口部端との距離を調整する調整部を信号線上に設けることができ、余分な結合容量を低減して、伝送特性を改善することができる。

請求項４記載の高周波用パッケージは、アダプターの段差部における開口径が所望する特性インピーダンス値から算出される値を超える大きさを有するので、伝送基板上の信号線端とアダプター開口部端との距離を調整する調整部をアダプターに設けることができ、アダプター開口部との余分な結合容量を低減して、伝送特性を改善することができる。

請求項５及びこれに従属する請求項６記載の高周波用パッケージは、コネクター芯線支持部の一方の端面から突出するコネクター芯線の一方の端部を接触させて接続するための導体配線パターンからなる信号線を備えた誘電体部材製の伝送基板が枠体内側に露出するアダプター表面に一側面を当接させて設けられ、コネクター芯線を接続する側の信号線の先端が一側面の稜線まで達しない引き下がり部を有すると共に、アダプターの段差部における開口径が所望する特性インピーダンス値から算出される値を超える大きさを有するので、伝送基板上の信号線端とアダプター開口部端との距離を調整する調整部を信号線上及びアダプターに設けることができ、調整幅を増加することができてアダプター開口部との余分な結合容量を確実に低減して、伝送特性を改善することができる。
特に、請求項６記載の高周波用パッケージは、コネクター芯線を接続する側の信号線の先端の角部にパターン欠如部を有するので、伝送基板上の信号線端とアダプター開口部端との距離を調整する調整幅を増加することができてアダプター開口部との余分な結合容量を確実に低減して、伝送特性を改善することができる。

請求項７記載の高周波用パッケージは、コネクター芯線支持部の一方の端面から突出するコネクター芯線の一方の端部を接触させて接続するための導体配線パターンからなる信号線を備えた誘電体部材製の伝送基板が枠体内側に露出するアダプター表面に一側面を当接させて設けられ、コネクター芯線を接続する側の信号線の先端が一側面の稜線まで達すると共に、信号線の先端の角部にパターン欠如部を有し、しかもアダプターの段差部における開口径が所望する特性インピーダンス値から算出される値を超える大きさを有するので、伝送基板上の信号線端とアダプター開口部端との距離を調整する調整部を信号線上及びアダプターに設けることができ、調整幅を増加することができてアダプター開口部との余分な結合容量を確実に低減して、伝送特性を改善することができる。

続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態について説明し、本発明の理解に供する。
ここに、図１（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ第１〜５の発明の一実施の形態に係る高周波用パッケージの平面図、Ａ−Ａ’線拡大縦断面図、図２（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ第１の発明の一実施の形態に係る高周波用パッケージのＢ−Ｂ’線拡大横断面図、同高周波用パッケージの変形例のＢ−Ｂ’線拡大横断面図、図３は第２の発明の一実施の形態に係る高周波用パッケージのＢ−Ｂ’線拡大横断面図、図４は第３の発明の一実施の形態に係る高周波用パッケージのＢ−Ｂ’線拡大横断面図、図５（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ第４の発明の一実施の形態に係る高周波用パッケージのＢ−Ｂ’線拡大横断面図、同高周波用パッケージの変形例のＢ−Ｂ’線拡大横断面図、図６は第５の発明の一実施の形態に係る高周波用パッケージのＢ−Ｂ’線拡大横断面図である。

図１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、第１〜５の発明の一実施の形態に係る高周波用パッケージ１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ、１０ｆは、金属製の枠体１１と、ボード等に取り付けるための固定用孔１２（本実施の形態では４個）を備えた金属製の基体１３とを高温ろう材でろう付け接合して、内部の基体１３上に高周波用の半導体素子の載置部であるキャビティ部１４を有している。枠体１１の一側壁には、キャビティ部１４に連通し、切り欠いて形成した取付部１５が設けられている。この取付部１５には、金属部材からなるアダプター１６の側壁部１７が高温ろう材を用いてろう付け接合されている。このアダプター１６には、側壁部１７に一体化されてキャビティ部１４に配置される台座部１８が設けられている。また、側壁部１７には、同軸コネクター１９を接合するための内部に段差部２０を設けた円柱状からなる挿通孔２１が設けられている。挿通孔２１には、同軸コネクター１９が挿入されており、同軸コネクター１９のコネクター芯線支持部２２の一方の端面を段差部２０に当接して位置決め固定されている。コネクター芯線支持部２２の金属製筒体２３の側面外周部と、挿通孔２１の壁面とは、ろう材等で接合されている。

コネクター芯線支持部２２の一方の端面から突出するコネクター芯線２４のキャビティ部１４内に突出する一方の側部は、アダプター１６の台座部１８上に接合されているセラミックや、樹脂等の誘電体部材製の伝送基板２５上での導体配線パターンに接合されている。コネクター芯線支持部２２の他方の端面からパッケージ外部に突出するコネクター芯線２４の他方は、アダプター１６に一体的に形成されている筒体部２６内部に露出している。この筒体部２６は、コネクター芯線２４の他方と接続するリード線との接続時の取付固定用として設けられている。図２（Ａ）に示すように、第１の発明の一実施の形態に係る高周波用パッケージ１０は、伝送基板２５上の信号線２７がコネクター芯線２４の一方の側部を接続する側の先端が伝送基板２５の一側面の稜線まで達しない引き下がり部２８を有している。また、図２（Ｂ）に示すように、第１の発明の一実施の形態に係る高周波用パッケージ１０の変形例の高周波用パッケージ１０ａは、伝送基板２５上の信号線２７ａがコネクター芯線２４の一方の側部を接続する側の先端に引き下がり部２８を有すると共に、先端の角部にＣ面形状や、Ｒ面形状や、階段形状等からなるパターン欠如部２９を有している。高周波用パッケージ１０、１０ａは、この引き下がり部２８や、パターン欠如部２９によって、信号線２７、２７ａ端と、アダプター１６の挿通孔２１に設けられた段差部２０の開口径ａ端部との距離ｂが調整されて余分な結合容量を低減することができるので、伝送特性を向上させることができる。

次に、図３を参照しながら、第２の発明の一実施の形態に係る高周波用パッケージ１０ｂを説明する。図３に示すように、高周波用パッケージ１０ｂは、上記の高周波用パッケージ１０、１０ａと基本的には同様の構成から形成されているが、伝送基板２５上の導体配線パターンからなる信号線２７ｂのコネクター芯線２４の一方の側部を接続する側の先端が伝送基板２５の一側面の稜線まで達する形状をしていると共に、先端の角部にＣ面形状や、Ｒ面形状や、階段形状等からなるパターン欠如部２９を有している。高周波用パッケージ１０ｂは、このパターン欠如部２９によって、信号線２７ｂ端と、アダプター１６の挿通孔２１に設けられた段差部２０の開口径ａ端部との距離ｂが調整されて余分な結合容量を低減することができるので、伝送特性を向上させることができる。

次に、図４を参照しながら、第３の発明の一実施の形態に係る高周波用パッケージ１０ｃを説明する。図４に示すように、高周波用パッケージ１０ｃは、上記の高周波用パッケージ１０、１０ａ、１０ｂと基本的には同様の構成から形成されているが、伝送基板２５上の導体配線パターンからなる信号線２７ｃが従来の高周波用パッケージの信号線の形状であるコネクター芯線２４の一方の側部を接続する側の先端が伝送基板２５の一側面の稜線まで達する形状をしている。そして、高周波用パッケージ１０ｃは、アダプター１６の挿通孔２１に設けられた段差部２０の開口径ａ’が所望する特性インピーダンス値から算出される値を超える大きさを有している。この開口径ａ’の算出方法は、下記の数１で示される特性インピーダンス計算式に所望する特性インピーダンス値を代入して逆算することから算出することができる。この高周波用パッケージ１０ｃは、アダプター１６の挿通孔２１に設けられた段差部２０の開口径ａ’が所望する特性インピーダンス値から算出される値を超える大きさによって、信号線２７ｃ端と、アダプター１６の挿通孔２１に設けられた段差部２０の開口径ａ’端部との距離ｂが調整されて余分な結合容量を低減することができるので、伝送特性を向上させることができる。

次に、図５（Ａ）、（Ｂ）を参照しながら、それぞれ第４の発明の一実施の形態に係る高周波用パッケージ１０ｄ、変形例の高周波用パッケージ１０ｅを説明する。図５（Ａ）に示すように、高周波用パッケージ１０ｄは、上記の高周波用パッケージ１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃと基本的には同様の構成から形成されているが、伝送基板２５上の導体配線パターンからなる信号線２７には、コネクター芯線２４の一方の側部を接続する側の先端が伝送基板２５の一側面の稜線まで達しない引き下がり部２８を有すると共に、アダプター１６の挿通孔２１に設けられた段差部２０の開口径ａ’が上記の数１によって所望する特性インピーダンス値から算出される値を超える大きさを有している。また、図５（Ｂ）に示すように、高周波用パッケージ１０ｄの変形例の高周波用パッケージ１０ｅは、伝送基板２５上の信号線２７ａがコネクター芯線２４の一方の側部を接続する側の先端に引き下がり部２８を有すると共に、アダプター１６の挿通孔２１に設けられた段差部２０の開口径ａ’が上記の数１によって所望する特性インピーダンス値から算出される値を超える大きさを有し、しかもコネクター芯線２４の一方の側部を接続する側の先端の角部にＣ面形状や、Ｒ面形状や、階段形状等からなるパターン欠如部２９を有している。この高周波用パッケージ１０ｄ、１０ｅは、引き下がり部２８や、パターン欠如部２９による信号線２７、又は信号線２７ａ端と、アダプター１６の挿通孔２１に設けられた段差部２０の開口径ａ’が所望する特性インピーダンス値から算出される値を超える大きさの開口径ａ’端部との距離ｂの調整する幅が拡大でき、更にきめ細かく余分な結合容量を低減することができるので、伝送特性を向上させることができる。

次に、図６を参照しながら、第５の発明の一実施の形態に係る高周波用パッケージ１０ｆを説明する。図６に示すように、高周波用パッケージ１０ｆは、上記の高周波用パッケージ１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅと基本的には同様の構成から形成されているが、伝送基板２５上の導体配線パターンからなる信号線２７ｂには、コネクター芯線２４の一方の側部を接続する側の先端が伝送基板２５の一側面の稜線まで達すると共に、先端の角部にパターン欠如部２９を有し、しかも、アダプター１６の挿通孔２１に設けられた段差部２０の開口径ａ’が上記の数１で示される特性インピーダンス計算式に所望する特性インピーダンス値を代入して逆算することから算出される設計値上の大きさを超える大きさを有している。この高周波用パッケージ１０ｆは、パターン欠如部２９による信号線２７ｂ端と、アダプター１６の挿通孔２１に設けられた段差部２０の開口径ａ’が所望する特性インピーダンス値から算出される設計値上の大きさを超える大きさの開口径ａ’端部との距離ｂの調整する幅が拡大でき、更にきめ細かく余分な結合容量を低減することができるので、伝送特性を向上させることができる。

なお、高周波用パッケージ１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ、１０ｆは、アダプター１６が接合される枠体１１の側壁に対向する側壁に、セラミックからなるフィードスルー基板３０を有する。フィードスルー基板３０は、パッケージの内、外部を導通する導体配線パターン３１、３１ａを備え、枠体１１に設けられたキャビティ部１４に連通する窓枠状切り欠き部３２に嵌入され、高温ろう材でろう付け接合されている。枠体１１の外側の導体配線パターン３１ａには、外部と電気的接続を行うための外部接続端子３３がバタフライ型に高温ろう材でろう付け接合されている。キャビティ部１４側の導体配線パターン３１は、半導体素子とボンディングワイヤで接続するために用いられている。

また、アダプター１６、及びフィードスルー基板３０が接合されていない枠体１１の一側壁には、キャビティ部１４に連通する貫通孔３４が設けられており、この貫通孔３４に、光ファイバーの光の入出口となる金属製固定部材３５が挿入され、高温ろう材でろう付け接合されている。また、枠体１１の上方には、高温ろう材でろう付け接合した金属部材からなるシールリング３６が設けられている。このシールリング３６は、半導体素子を実装した後、蓋体（図示せず）を接合してキャビティ部１４内を気密に封止するために用いられている。

この高周波用パッケージ１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ、１０ｆには、キャビティ部１４内に高周波用の半導体素子が実装され、金属製固定部材３５に光ファイバー部材が取付けられる。そして、金属部材から形成される蓋体をシールリング３６に低温ろう材でろう付け接合し、封止することで光通信用の高周波用半導体モジュールとして使用される。

次いで、第１〜第５の発明の一実施の形態に係る高周波用パッケージ１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ、１０ｆの製造方法を説明する。枠体１１は、セラミックと熱膨張係数が近似するＫＶ（Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ系合金、商品名「Ｋｏｖａｒ（コバール）」）や、４２アロイ（Ｆｅ−Ｎｉ系合金）等の金属塊を切削したり、パイプ状を輪切りにしてから押し曲げて形成する。この枠体１１の側壁には、上端部から切り欠いたキャビティ部１４に連通する実質的に矩形状の取付部１５を形成する。また、取付部１５に対向する枠体１１の側壁には、上端部から切り欠いたキャビティ部１４に連通する実質的に矩形状の窓枠状切り欠き部３２を形成する。更に、取付部１５、及び窓枠状切り欠き部３２が形成されていない枠体１１の一側壁には、キャビティ部１４に連通する実質的に円形からなる貫通孔３４を穿孔して形成する。

キャビティ部１４の底部を形成し、ボード等の取付部材にねじで取り付けるための固定用孔１２を備えた基体１３は、半導体素子からの発熱を放熱するのに優れるＣｕ−Ｗ（ポーラス状のタングステンに銅を含浸させたりして形成したもの）や、Ｃｕ−Ｍｏ−Ｃｕ（銅、モリブデン、銅の３層を接合して形成したもの）等の金属板から形成する。

枠体１１と基体１３は、Ｎｉめっきを施した後、接合部に高温ろう材の一例であるＡｇ−Ｃｕろう等を挟んで加熱し、ろう付け接合する。これにより、レーザーダイオード、フォトダイオード等の高周波用の半導体素子を内部に搭載するためのキャビティ部１４が形成される。

取付部１５には、ＫＶや４２アロイ等からなる金属製のアダプター１６を、その表面にＮｉめっきを施した後、Ａｇ−Ｃｕろう等の高温ろう材を接合部に挟んで加熱し、ろう付け接合する。ここで接合されるアダプター１６は、金属材を切削加工等によって、側壁部１７と台座部１８が直角に交わる角部を有するように一体的に形成される。また、側壁部１７には、同軸コネクター１９を接合するための小径孔と大径孔からなる段差部２０を設け、キャビティ部１４に連通する挿通孔２１が形成される。

一方、窓枠状切り欠き部３２には、セラミックからなるフィードスルー基板３０との接合面に形成された導体パターンにＮｉめっきを施した後、Ａｇ−Ｃｕろう等の高温ろう材を接合部に挟んで加熱し、フィードスルー基板３０をろう付け接合する。ここで接合されるフィードスルー基板３０を形成するセラミックには、セラミックの一例であるアルミナ等を用いることができる。このアルミナセラミックを作製するには、先ず、アルミナ粉末にマグネシア、シリカ、カルシア等の焼結助剤を適当量加えた粉末に、ジオクチルフタレート等の可塑剤と、アクリル樹脂等のバインダー、及びトルエン、キシレン、アルコール類等の溶剤を加え、十分に混練し、脱泡して粘度２０００〜４００００ｃｐｓのスラリーを作製する。次いで、ドクターブレード法等によって、例えば、厚み０．２５ｍｍのロール状のシートを形成し、適当な大きさに切断した矩形状の複数枚のセラミックグリーンシートを作製する。この複数枚のセラミックグリーンシートには、タングステンやモリブデン等の高融点金属からなる導体ペーストを用いてスクリーン印刷して導体配線パターン３１、３１ａ等が形成され、複数枚を積層し、約１５５０℃の還元雰囲気中で、セラミックと高融点金属を同時焼成してフィードスルー基板３０が作製される。

また、貫通孔３４には、ＫＶや、４２アロイ等からなる金属製固定部材３５との接合面にＮｉめっきを施した後、接合部にＡｇ−Ｃｕろう等の高温ろう材を挟んで加熱し、金属製固定部材３５をろう付け接合する。ここで接合される金属製固定部材３５は、金属塊から切削加工等によって外形部分と空洞孔を形成して作製される。この金属製固定部材３５には、キャビティ部１４に半導体素子が実装された後、半導体素子と光信号の授受を行う光ファイバー部材（図示せず）がＡｕ−Ｓｎ等の低温ろう材で接合されたり、ＹＡＧ等のレーザー溶接で接合される。

枠体１１の上方には、ＫＶや４２アロイ等の金属製からなり、プレス加工や、切削加工等で形成されるシールリング３６にＮｉめっきを施した後、Ａｇ−Ｃｕろう等の高温ろう材を接合部に挟んで加熱し、ろう付け接合する。
なお、上記のそれぞれの高温ろう材を用いたろう付け接合は、一度、又は複数回に分けてろう付けすることができる。

同軸コネクター１９は、アダプター１６に形成された挿通孔２１にＡｕ−Ｓｎろうや、Ａｕ−Ｇｅろう等からなる低温ろう材を介して挿入され、同軸コネクター１９のガラスや樹脂等の誘電体からなるコネクター芯線支持部２２の一方の端部の端面を小径孔と大径孔からなる段差部２０に当接して位置決め固定している。また、同軸コネクター１９は、コネクター芯線支持部２２の他方の端部をアダプター１６の側壁部１７の表面から露出させて載置されている。そして、加熱されることで、アダプター１６と同軸コネクター１９は、アダプター１６の挿通孔２２の壁面と、同軸コネクター１９の金属製筒体２３の外周面とでろう付け接合される。

キャビティ部１４内に突出しているコネクター芯線支持部２２で支持されているコネクター芯線２４の一方の端部は、アダプター１６の台座部１８の上に接合されている伝送基板２５に形成された信号線２７、２７ａ、２７ｂに、Ａｕ−Ｓｎろうや、Ａｕ−Ｇｅろう等からなる低温ろう材でろう付け接合されている。ここで、伝送基板２５には、セラミックや、樹脂等の誘電体部材が用いられている。例えば、伝送基板２５がアルミナ等のセラミックからなる場合には、フィードスルー基板３０を作製するのに用いられるセラミックグリーンシートと同様なセラミックグリーンシートを使用している。そして、伝送基板２５上に形成される信号線２７、２７ａ、２７ｂは、セラミックグリーンシート上にフィードスルー基板３０を作製するのに用いられる高融点金属と同様な高融点金属でスクリーン印刷で引き下がり部２８や、パターン欠如部２９を形成した導体配線パターンを形成している。そして、セラミックグリーンシートと、導体配線パターンは、同時焼成されて、伝送基板２５と、この上に信号線２７、２７ａ、２７ｂ形成している。なお、伝送基板２５と、この上に形成される信号線２７、２７ａ、２７ｂは、焼成して形成したセラミック基板上にスパッタ等で薄膜メタライズで引き下がり部２８や、パターン欠如部２９を有する導体配線パターンを形成する製造方法で作製される場合もある。

本発明者は、信号線がコネクター芯線の一方の側部を接続する側の先端に伝送基板の一側面の稜線まで達しない引き下がり部を有する実施例１の高周波用パッケージと、信号線が従来と同様の伝送基板の一側面の稜線まで達する形状で、アダプターの挿通孔に設けられた段差部の開口径が所望する特性インピーダンス値から算出される値を超える大きさを有する実施例２の高周波用パッケージを準備した。併せて、本発明者は、信号線が伝送基板の一側面の稜線まで達し、段差部の開口径が計算値通りの従来例の高周波用パッケージを準備した。そして、本発明者は、それぞれの高周波用パッケージの伝送特性を有限要素法を使用したＳパラメーターのシミュレーション解析を行った。その結果のグラフを表１に示す。なお、表１に示すＳパラメーターのグラフは、横軸に周波数、縦軸にそれぞれの周波数におけるＳ１１（反射特性）をデシベル（ｄＢ）で表示し、３０ＧＨｚ以上の高周波帯域におけるＳ１１のマイナス（−）値が大きいほど反射が小さく、伝送特性が優れていることを示している。

表１に示すように、実施例１のＳ１１は、−２１．５ｄＢ〜−２５．４ｄＢ、実施例２のＳ１１は、−１８．５ｄＢ〜−２５．６ｄＢであり、従来例のＳ１１は、−１４．３ｄＢ〜−１６．５ｄＢであるので、実施例１及び実施例２の伝送特性は、従来例の伝送特性より優れていることが判る。

本発明の高周波用パッケージは、高周波の信号を通過させるための高周波用半導体モジュールと用いることができる。

（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ第１〜５の発明の一実施の形態に係る高周波用パッケージの平面図、Ａ−Ａ’線拡大縦断面図である。 （Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ第１の発明の一実施の形態に係る高周波用パッケージのＢ−Ｂ’線拡大横断面図、同高周波用パッケージの変形例のＢ−Ｂ’線拡大横断面図である。 第２の発明の一実施の形態に係る高周波用パッケージのＢ−Ｂ’線拡大横断面図である。 第３の発明の一実施の形態に係る高周波用パッケージのＢ−Ｂ’線拡大横断面図である。 （Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ第５の発明の一実施の形態に係る高周波用パッケージのＢ−Ｂ’線拡大横断面図、同高周波用パッケージの変形例のＢ−Ｂ’線拡大横断面図である。 第５の発明の一実施の形態に係る高周波用パッケージのＢ−Ｂ’線拡大横断面図である。 （Ａ）〜（Ｃ）はそれぞれ従来の高周波用パッケージの平面図、Ｃ−Ｃ’線拡大縦断面図、Ｄ−Ｄ’線拡大横断面図である。

符号の説明

１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ、１０ｆ：高周波用パッケージ、１１：枠体、１２：固定用孔、１３：基体、１４：キャビティ部、１５：取付部、１６：アダプター、１７：側壁部、１８：台座部、１９：同軸コネクター、２０：段差部、２１：挿通孔、２２：コネクター芯線支持部、２３：金属製筒体、２４：コネクター芯線、２５：伝送基板、２６：筒体部、２７、２７ａ、２７ｂ：信号線、２８：引き下がり部、２９：パターン欠如部、３０：フィードスルー基板、３１、３１ａ：導体配線パターン、３２：窓枠状切り欠き部、３３：外部接続端子、３４：貫通孔、３５：金属製固定部材、３６：シールリング

Claims (7)

1. 半導体素子を搭載するための載置部を有する金属製の基体と、該基体に前記載置部を囲繞するように接合される金属製の枠体からなり、該枠体の一側壁に穿設された切り欠きからなる取付部に金属製のアダプターを接合して有すると共に、該アダプターに前記枠体外側で大きい開口径となる段差部を有する挿通孔に同軸コネクターがコネクター芯線支持部の一方の端面を前記段差部に当接して位置決め固定して接合される高周波用パッケージにおいて、
   前記コネクター芯線支持部の一方の端面から突出するコネクター芯線の一方の端部を接触させて接続するための導体配線パターンからなる信号線を備えた誘電体部材製の伝送基板が前記枠体内側に露出する前記アダプター表面に一側面を当接させて設けられ、前記コネクター芯線を接続する側の前記信号線の先端が前記一側面の稜線まで達しない引き下がり部を有することを特徴とする高周波用パッケージ。
2. 請求項１記載の高周波用パッケージにおいて、前記コネクター芯線を接続する側の前記信号線の先端の角部にパターン欠如部を有することを特徴とする高周波用パッケージ。
3. 半導体素子を搭載するための載置部を有する金属製の基体と、該基体に前記載置部を囲繞するように接合される金属製の枠体からなり、該枠体の一側壁に穿設された切り欠きからなる取付部に金属製のアダプターを接合して有すると共に、該アダプターに前記枠体外側で大きい開口径となる段差部を有する挿通孔に同軸コネクターがコネクター芯線支持部の一方の端面を前記段差部に当接して位置決め固定して接合される高周波用パッケージにおいて、
   前記コネクター芯線支持部の一方の端面から突出するコネクター芯線の一方の端部を接触させて接続するための導体配線パターンからなる信号線を備えた誘電体部材製の伝送基板が前記枠体内側に露出する前記アダプター表面に一側面を当接させて設けられ、前記コネクター芯線を接続する側の前記信号線の先端が前記一側面の稜線まで達すると共に、前記信号線の先端の角部にパターン欠如部を有することを特徴とする高周波用パッケージ。
4. 半導体素子を搭載するための載置部を有する金属製の基体と、該基体に前記載置部を囲繞するように接合される金属製の枠体からなり、該枠体の一側壁に穿設された切り欠きからなる取付部に金属製のアダプターを接合して有すると共に、該アダプターに前記枠体外側で大きい開口径となる段差部を有する挿通孔に同軸コネクターがコネクター芯線支持部の一方の端面を前記段差部に当接して位置決め固定して接合される高周波用パッケージにおいて、
   前記アダプターの前記段差部における開口径が所望する特性インピーダンス値から算出される値を超える大きさを有することを特徴とする高周波用パッケージ。
5. 半導体素子を搭載するための載置部を有する金属製の基体と、該基体に前記載置部を囲繞するように接合される金属製の枠体からなり、該枠体の一側壁に穿設された切り欠きからなる取付部に金属製のアダプターを接合して有すると共に、該アダプターに前記枠体外側で大きい開口径となる段差部を有する挿通孔に同軸コネクターがコネクター芯線支持部の一方の端面を前記段差部に当接して位置決め固定して接合される高周波用パッケージにおいて、
   前記コネクター芯線支持部の一方の端面から突出するコネクター芯線の一方の端部を接触させて接続するための導体配線パターンからなる信号線を備えた誘電体部材製の伝送基板が前記枠体内側に露出する前記アダプター表面に一側面を当接させて設けられ、前記コネクター芯線を接続する側の前記信号線の先端が前記一側面の稜線まで達しない引き下がり部を有すると共に、前記アダプターの前記段差部における開口径が所望する特性インピーダンス値から算出される値を超える大きさを有することを特徴とする高周波用パッケージ。
6. 請求項５記載の高周波用パッケージにおいて、前記コネクター芯線を接続する側の前記信号線の先端の角部にパターン欠如部を有することを特徴とする高周波用パッケージ。
7. 半導体素子を搭載するための載置部を有する金属製の基体と、該基体に前記載置部を囲繞するように接合される金属製の枠体からなり、該枠体の一側壁に穿設された切り欠きからなる取付部に金属製のアダプターを接合して有すると共に、該アダプターに前記枠体外側で大きい開口径となる段差部を有する挿通孔に同軸コネクターがコネクター芯線支持部の一方の端面を前記段差部に当接して位置決め固定して接合される高周波用パッケージにおいて、
   前記コネクター芯線支持部の一方の端面から突出するコネクター芯線の一方の端部を接触させて接続するための導体配線パターンからなる信号線を備えた誘電体部材製の伝送基板が前記枠体内側に露出する前記アダプター表面に一側面を当接させて設けられ、前記コネクター芯線を接続する側の前記信号線の先端が前記一側面の稜線まで達すると共に、前記信号線の先端の角部にパターン欠如部を有し、しかも前記アダプターの前記段差部における開口径が所望する特性インピーダンス値から算出される値を超える大きさを有することを特徴とする高周波用パッケージ。

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