JP2006324391A - Package for storing electronic component, and electronic device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、熱電モジュールを具えた電子部品を収容するための電子部品収納用パッケージに関する。 The present invention relates to an electronic component storage package for storing an electronic component including a thermoelectric module.
従来の光通信分野等で使用されるレーザーダイオード(LD),フォトダイオード(PD)等の電子部品を収納するための電子部品収納用パッケージ(以下、パッケージともいう)を例にして、その断面図を図4に示す。同図において、101は金属から成る基体、102は金属から成り、一側部に貫通孔102aが形成され、他の側部には入出力端子103が嵌着された枠体をそれぞれ示す。104は金属から成る筒状の光ファイバ固定部材(以下、固定部材ともいう)であり、その筒内の枠体102の外側面に接合された一端側に透光性部材107bが接合され、その他端側に光アイソレータ109および光ファイバ111が嵌着された金属ホルダ112が接合されている。また、Cは電子部品(LD)、105は蓋体、106は電子部品Cの戴置用基台、107aはレンズ部材、107bは透光性部材、104は固定部材、110は樹脂などからなる接合材であり、113はペルチェ素子の集合体である熱電モジュールである。そして、これら基体101、枠体102、入出力端子103、固定部材104、熱電モジュール113、蓋体105とで電子部品CをパッケージAの内部に収納する容器が基本的に構成される。
Sectional view of an electronic component storage package (hereinafter also referred to as a package) for storing electronic components such as laser diodes (LD) and photodiodes (PD) used in the conventional optical communication field, etc. Is shown in FIG. In the figure, 101 is a base made of metal, 102 is made of metal, a
このパッケージAは、電子部品Cからの出射光を集光または平行光に変換するレンズ部材107aを固定する固定ホルダ108と電子部品Cとが熱電モジュール113上に搭載される載置部101aが形成された基体101を有する。基体101上面の外周部に、載置部101aを取り囲むように枠体102が銀ロウ等のロウ材により接合される。
This package A is formed with a
また、光を集光または平行光とする機能を有する透光性部材107bが内部に接合されるとともに、電子部品Cへの戻り光を防止する光アイソレータ109および光ファイバ111が挿着された金属ホルダ112が接合固定される固定部材104の一端側が、枠体102外側面の貫通孔102aの開口の周囲に銀ロウ等のロウ材で接合される。固定部材104は、枠体102に熱膨張係数が近似する鉄(Fe)−ニッケル(Ni)−コバルト(Co)合金等の金属から成り、内部にレンズ部材107bが半田材やガラス材等により接合されて、パッケージ内部の気密性を保つ。また、光アイソレータ109および光ファイバ111がガラス材や半田材,樹脂接着剤等の接合材110により嵌着された金属ホルダ112が、固定部材104の他端側にYAGレーザ溶接等により接合固定される。
In addition, a
また、枠体102の他の側部には入出力端子103が銀ロウ等のロウ材で接合される。また、蓋体105と枠体102は、それぞれの接合面に形成された金属層を介して金(Au)−錫(Sn)合金半田等の低融点ロウ材やシーム溶接等で接合される。入出力端子103はアルミナセラミックス等の誘電体から成り、例えば、誘電体から成る平板部103b上に入出力用電極103b−Aが枠体102の内外にかけて形成され、この入出力用電極103−Aの一部を挟むように誘電体から成る立壁部103aが平板部103b上に接合されて成る。そして、パッケージの内外に電気信号を入力または出力するとともに、パッケージ内外を気密に封止する機能を有する。
An input /
基体101は、銅(Cu)−タングステン(W)合金,鉄(Fe)−ニッケル(Ni)−コバルト(Co)合金等の比較的高い熱伝導性を有する金属から成る。また基体101は、熱電モジュール113を支持する支持部材としての機能も有する。
The
この熱電モジュール113は、熱電半導体を利用したヒートポンプとして機能し、P型半導体素子とN型半導体素子とを金属電極で接合した所謂π型直列回路を構成させて電流を流すと、ペルチェ効果によってπ型の上部で吸熱、下部で発熱が生じる現象を利用したものである。
This
熱電モジュール113の上下面には、これらP型,N型の半導体素子どうしが電気的短絡しないように、さらに熱電モジュール113の形状を保持させるために金属電極の上下面にセラミック板が接合されている。そして、複数個のP型半導体素子およびN型半導体素子を互い違いに列設させ、これらの素子どうしが直列接合となるように金属板で電気的に接続することで大きな冷却効果を得ることができ、電子部品Cの作動時の温度を一定に保つ働きをさせることができる。
Ceramic plates are bonded to the upper and lower surfaces of the metal electrodes to keep the shape of the
また、枠体102は、基体101の熱膨張係数に近似するFe−Ni−Co合金やCu−W合金等の金属から成り、一側部に貫通孔102aが形成され、他側部に貫通孔または切欠き部から成る入出力端子103の取付部(図示せず)が設けられる。
The frame 102 is made of a metal such as an Fe—Ni—Co alloy or Cu—W alloy that approximates the thermal expansion coefficient of the
また、載置用基台106はアルミナ(Al2O3)質焼結体(アルミナセラミックス)や窒化アルミニウム(AlN)質焼結体等の誘電体から成り、その上面には電子部品Cが載置される。
The mounting
そして、枠体102の上面に、Fe−Ni−Co合金等の金属またはアルミナセラミックス等のセラミックスから成る蓋体105を、Au−Sn合金半田等の低融点ロウ材や、あるいはシーム溶接で接合することにより、パッケージ内に電子部品Cを気密に収納しその動作性を良好なものとするパッケージとなる(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、上記従来のパッケージにおいては、電子部品Cの直下に熱電モジュール113が配置されており、熱電モジュール113の上下面にセラミック板が配置されているために、電子部品Cと基体101との間の接地を短い距離で、かつ効果的に行なうことができず、接地回路が長くなってインダクタンスが大きくなることにより高周波信号に歪みを発生させてしまうという問題点がある。
However, in the conventional package described above, the
また、熱電モジュール113は、パッケージ内部の戴置部101aに戴置される構造であるため、載置される熱電モジュール113の面積を大きくすることができず、電子部品Cの冷却効果を大きくしにくいという問題点がある。
Further, since the
さらに、熱電モジュール113を戴置部101aに載置するに際して、用いられる半田の固化時に半田にボイドが発生する場合があり、このとき、発生したボイド内に水分がトラップされて、蓋体105を封止後にこの水分が透光性部材107a,レンズ部材107bの表面に付着して光信号の透過率が低下するといった問題点を発生させることがあった。
Furthermore, when the
従って、本発明は上記の問題点に鑑みて完成されたものであり、その目的は、パッケージに載置される電子部品の接地回路においてインダクタンスの増大を抑え、また、パッケージの内部における水蒸気の発生等も抑制できる電子部品収納用パッケージおよび電子装置を提供することにある。 Accordingly, the present invention has been completed in view of the above problems, and its purpose is to suppress an increase in inductance in a ground circuit of an electronic component placed on the package, and to generate water vapor inside the package. It is an object of the present invention to provide an electronic component storage package and an electronic device that can suppress the above.
本発明の電子部品収納用パッケージは、上面に電子部品が戴置される載置部を有する金属基体と、一側部に貫通孔が形成され、前記金属基体の上面または側面に前記載置部を取り囲むように接合された枠体と、誘電体から成り、該誘電体の一端側から他端側にかけて内部に形成され、端部が露出された複数の線路導体を有するとともに、前記枠体の貫通孔に嵌着された入出力端子と、前記金属基体を貫通し外周が絶縁体で封止されているとともに一端が前記線路導体に電気的に接続された接続端子と、前記基体の下面の前記戴置部に対向する位置に取着され、電極が前記接続端子の他端に接続された熱電モジュールとを具備していることを特徴とする。 The electronic component storage package of the present invention includes a metal base having a placement portion on which an electronic component is placed on an upper surface, a through hole formed on one side, and the placement portion described above on the upper surface or side surface of the metal base. And a plurality of line conductors that are formed inside from one end side to the other end side of the dielectric body and have exposed end portions. An input / output terminal fitted in the through hole, a connection terminal penetrating the metal base and having an outer periphery sealed with an insulator, and one end electrically connected to the line conductor; and a bottom surface of the base The thermoelectric module is attached to a position facing the placement portion, and an electrode is connected to the other end of the connection terminal.
また、本発明の電子部品収納用パッケージは、上面に電子部品が戴置される載置部を有するとともに一側部に切欠きが形成された金属基体と、該金属基体の切欠きと連続するように一側部に切欠部が形成され、前記金属基体の上面または側面に前記載置部を取り囲むように接合された枠体と、誘電体から成り、該誘電体の一端側から他端側にかけておよび一端側から他端側の下面にかけて内部に形成され、端部が露出された複数の線路導体を有するとともに、前記枠体の前記切欠部および前記金属基体の前記切欠きに嵌着された入出力端子と、前記基体の下面の前記戴置部に対向する位置に取着され、電極が前記入出力端子の他端側下面の線路導体に接続された熱電モジュールとを具備していることを特徴とする。 The electronic component storage package of the present invention has a metal base having a mounting portion on which an electronic component is placed on the upper surface and a notch formed on one side, and is continuous with the notch of the metal base. As described above, a cutout portion is formed on one side, and a frame body joined so as to surround the mounting portion on the upper surface or side surface of the metal base, and a dielectric, and from one end side to the other end side of the dielectric body And has a plurality of line conductors that are formed inside from one end side to the lower surface on the other end side and whose end portions are exposed, and are fitted into the notches in the frame body and the notches in the metal base. An input / output terminal, and a thermoelectric module attached to a position on the lower surface of the base body facing the mounting portion, and an electrode connected to a line conductor on the lower surface of the other end side of the input / output terminal. It is characterized by.
また、本発明の電子部品収納用パッケージは、上記構成において好ましくは、前記金属基体の下面に、前記熱電モジュールを取り囲むように前記熱電モジュールと同じ高さの金属側壁が形成されていることを特徴とする。 In the electronic component storage package of the present invention, preferably, a metal side wall having the same height as the thermoelectric module is formed on the lower surface of the metal base so as to surround the thermoelectric module. And
また、本発明の電子装置は、上記本発明の電子部品収納用パッケージと、前記載置部に戴置されるとともに前記入出力端子の前記線路導体に接続された電子部品と、前記枠体の上面に前記戴置部を気密に封止する蓋体とを具備していることを特徴とする。 An electronic device according to the present invention includes an electronic component storage package according to the present invention, an electronic component mounted on the mounting portion and connected to the line conductor of the input / output terminal, and the frame body. And a lid that hermetically seals the mounting portion on the upper surface.
本発明の電子部品収納用パッケージは、上面に電子部品が戴置される載置部を有する金属基体と、一側部に貫通孔が形成され、前記金属基体の上面または側面に載置部を取り囲むように接合された枠体と、誘電体から成り、この誘電体の一端側から他端側にかけて内部に形成され、端部が露出された複数の線路導体を有するとともに、枠体の貫通孔に嵌着された入出力端子と、金属基体を貫通し外周が絶縁体で封止されているとともに一端が線路導体に電気的に接続された接続端子と、基体の下面の載置部に対向する位置に取着され、電極が接続端子の他端に接続された熱電モジュールとを具備していることにより、電子部品が上下面にセラミック板を具えた熱電モジュールを介して金属基体の載置部に載置されることがないので、熱電モジュールのセラミック板によって接地回路が長くなり、インダクタンスが増えて高周波信号が歪むことを抑制することができる。 An electronic component storage package according to the present invention includes a metal base having a mounting portion on which an electronic component is placed on an upper surface, a through hole formed on one side, and the mounting portion on the upper surface or side surface of the metal base. A frame body joined so as to surround the dielectric body, and has a plurality of line conductors formed inside from one end side to the other end side of the dielectric body, the end portions being exposed, and a through hole of the frame body The input / output terminal fitted to the terminal, the connection terminal penetrating through the metal base and having the outer periphery sealed with an insulator, and one end electrically connected to the line conductor, and the mounting portion on the lower surface of the base And a thermoelectric module having an electrode connected to the other end of the connection terminal, so that the electronic component is placed on the metal substrate via the thermoelectric module having ceramic plates on the upper and lower surfaces. The thermoelectric module. Ground circuit is lengthened by a ceramic plate Lumpur, it is possible to prevent the high frequency signal is distorted increasing inductance.
また熱電モジュールが金属基体の下面に取着されることにより、熱電モジュールを接合するための半田接合部にトラップされる水分がパッケージ内で結露することを皆無とすることができ、この水分が結露して透光性部材やレンズ部材の表面に発生する曇りを皆無とすることができる。 In addition, by attaching the thermoelectric module to the lower surface of the metal substrate, moisture trapped in the solder joint for joining the thermoelectric module can be prevented from condensing inside the package. Thus, the fogging generated on the surface of the translucent member or the lens member can be eliminated.
また、本発明の電子部品収納用パッケージは、熱電モジュールの電極が金属基体の下面の接続端子の他端に接続されるので、熱電モジュールからの2本のリード線がパッケージの外側に引き回されて邪魔になることがなく、よってリード線を外側に引き回すための余分なスペースを必要としなくなり、パッケージの実装面積の削減を図ることができる。 In the electronic component storage package of the present invention, since the electrode of the thermoelectric module is connected to the other end of the connection terminal on the lower surface of the metal substrate, the two lead wires from the thermoelectric module are routed to the outside of the package. Therefore, an extra space for routing the lead wires to the outside is not required, and the mounting area of the package can be reduced.
さらに、また、本発明の電子部品収納用パッケージは、上面に電子部品が戴置される載置部を有するとともに一側部に切欠きが形成された金属基体と、この金属基体の切欠きと連続するように一側部に切欠部が形成され、金属基体の上面または側面に載置部を取り囲むように接合された枠体と、誘電体からなり、この誘電体の一端側から他端側にかけておよび一端側から他端側の下面にかけて内部に形成され、端部が露出された複数の線路導体を有するとともに、枠体の切欠部および金属基体の切欠きに嵌着された入出力端子と、基体の下面の戴置部に対向する位置に取着され、電極が入出力端子の他端側下面の線路導体に接続された熱電モジュールとを具備していることにより、熱電モジュールの電極の接続部を入出力端子の下面にまとめて、パッケージの小型化を促進することができるとともに、接続端子取着用の貫通孔を金属基体に設ける必要がなく、これによりパッケージの封止性をよくできることに加えて、製造歩留りを高めることが可能となり、よって製造コストの削減も同時に実現することができる。 Furthermore, an electronic component storage package according to the present invention includes a metal base having a mounting portion on which an electronic component is placed on an upper surface and a notch formed on one side, and a notch of the metal base. A notched part is formed in one side part so as to be continuous, and is composed of a frame body joined so as to surround the mounting part on the upper surface or side surface of the metal substrate, and one end side to the other end side of the dielectric body And a plurality of line conductors that are formed inside from one end side to the lower surface on the other end side and exposed at the ends, and input / output terminals that are fitted into the notches in the frame and the notches in the metal base; The thermoelectric module is attached to a position opposite to the mounting portion on the lower surface of the base body, and the electrode is connected to the line conductor on the lower surface on the other end side of the input / output terminal. Consolidate connections on bottom of input / output terminals In addition to facilitating the downsizing of the package, it is not necessary to provide a through hole for attaching the connection terminal to the metal substrate, thereby improving the sealing performance of the package and increasing the manufacturing yield. Therefore, the manufacturing cost can be reduced at the same time.
また、本発明の電子部品収納用パッケージは、上記構成において好ましくは、金属基体の下面に、熱電モジュールを取り囲むように熱電モジュールと同じ高さの金属側壁が形成されていることから、この金属側壁によっても熱放散が行われることで、電子部品の温度を効率よく所望の温度に保つことが可能となる。 In the electronic component storage package of the present invention, the metal side wall having the same height as the thermoelectric module is preferably formed on the lower surface of the metal base so as to surround the thermoelectric module. As a result of heat dissipation, the temperature of the electronic component can be efficiently maintained at a desired temperature.
また、本発明の電子装置は、上記本発明の電子部品収納用パッケージと、載置部に載置されるとともに入出力端子の線路導体に接続された電子部品と、枠体の上面に戴置部を気密に封止する蓋体とを具備していることにより、内部に搭載する電子部品の作動時の信頼性が高い、かつ量産性に優れる電子装置とすることができる。 The electronic device of the present invention is placed on the electronic component storage package of the present invention, the electronic component mounted on the mounting portion and connected to the line conductor of the input / output terminal, and the upper surface of the frame. By providing the lid that hermetically seals the part, it is possible to provide an electronic device that has high reliability during operation of an electronic component mounted therein and excellent mass productivity.
本発明の電子部品収納用パッケージについて以下に詳細に説明する。なお、以下では電子部品収納用パッケージの一形態としてレーザーダイオード(LD)やフォトダイオード(PD)等を収納する光半導体素子収納用パッケージを例にして説明する。図1(a)は本発明の電子部品収納用パッケージの実施の形態の一例を示す平面図、図1(b)はそのX−X’線における側断面図である。また、図2(a)は本発明の電子部品収納用パッケージの実施の形態の他の例を示す平面図、図2(b)はそのY−Y’線における側断面図、図2(c)は図2(b)の要部拡大断面図である。 The electronic component storage package of the present invention will be described in detail below. In the following description, as an example of an electronic component storage package, an optical semiconductor element storage package for storing a laser diode (LD), a photodiode (PD), or the like will be described. FIG. 1A is a plan view showing an example of an embodiment of an electronic component storage package according to the present invention, and FIG. 1B is a side sectional view taken along line X-X ′. 2A is a plan view showing another example of the embodiment of the electronic component storage package of the present invention, FIG. 2B is a side sectional view taken along the line YY ′, and FIG. ) Is an enlarged cross-sectional view of the main part of FIG.
同図において、1は上面に電子部品Cが載置される載置部1aを有する金属基体、1a−Aは載置部1aに載置された電子部品C,レンズ部材7a等が載置される戴置用基台、1bは接続端子4が貫通する金属基体1の接続端子用の貫通孔、2は金属基体1の上面または側面に載置部1aを取り囲むように接合された枠体、3は誘電体から成り枠体2の貫通孔2bに嵌着された入出力端子、3aは入出力端子の立壁部、3bは入出力端子の平板部、3cは入出力端子3の一端側から他端側にかけて内部に形成され、端部が露出された複数の線路導体、3dは線路導体3cのうちの直流配線用の線路導体(以下、直流線路導体という)、3d−Aは直流線路導体3dの外側露出部、3d−Bは直流線路導体3dの内側露出部、4は金属基体1の貫通孔1bを貫通し外周が絶縁体で封止された接続端子、5は熱電モジュール、5aは熱電モジュールの電極および接続端子4の他端に接続された熱電モジュール5のリード線、14は金属基体1の下面に熱電モジュール5を取り囲むように形成された熱電モジュール5と同じ高さの金属側壁、14aは金属側壁14に取り囲まれた凹部である。
In the figure, reference numeral 1 denotes a metal substrate having a mounting
また、図2(a)〜(c)において、1cは金属基体1の一側部に形成された切欠き、2aは金属基体1の切欠き1cと連続するように枠体2の一側部に形成された切欠部、3eは入出力端子3の他端側の下面に形成された入出力端子3の溝、3e−Aは溝3eに形成された導電部である。なお、図2において、その他の図1と共通する部分には同じ符合を付している。
2A to 2C, 1c is a notch formed in one side of the
これら金属基体1、枠体2、入出力端子3、熱電モジュール5とで、内部に電子部品Cを収納するための本発明の電子部品収納用パッケージA(以下、パッケージAともいう)が基本的に構成される。 The metal base 1, the frame 2, the input / output terminal 3, and the thermoelectric module 5 are basically the electronic component storage package A (hereinafter also referred to as package A) of the present invention for storing the electronic component C therein. Configured.
また、図3は本発明の電子装置の断面図を示し、同図において、Cは電子部品、7aはレンズ部材、1a−Aは電子部品C,レンズ部材7a等が上面に載置された載置用基台、15は枠体2の上面に載置部1aを気密に封止する蓋体である。その他の図1〜図2のパッケージAと共通する部分には同じ符合を付している。なお、載置用基台1a−Aは必要に応じて用いられるもので、載置用基台1a−Aを用いずに電子部品C等が直接載置部1aに載置されても構わない。
3 shows a cross-sectional view of the electronic device of the present invention, in which C is an electronic component, 7a is a lens member, 1a-A is an electronic component C, a
本発明の金属基体1は、鉄(Fe)−ニッケル(Ni)−コバルト(Co)合金,銅(Cu)−タングステン(W)合金,Cu−モリブデン(Mo)合金,Fe−Ni合金、Mo等の金属から成り、金属板を裁断加工する方法等により形成される。また、本発明のパッケージAにおいては、金属基体1の下面に、熱電モジュール5を取り囲むように熱電モジュール5と同じ高さの金属側壁14が形成されていてもよい。この場合、金属基体1の下面外周部に、金属基体1と近似する熱膨張係数を有し、熱伝導率のよいFe−Ni−Co合金,Cu−W合金,Cu−Mo合金,Fe−Ni合金、Mo等から成る枠状の金属側壁14を接合する方法の他に、金属基体1の下側主面を切削加工することによって、開口を下方に有するとともに周囲に金属側壁14を備えることによって熱電モジュール5が収容される凹部14aを形成してもよい。そして、この凹部14aの底面の、金属基体1の載置部1aに対向する位置に、金属側壁14と略同じ高さの熱電モジュール5が、例えば融点が232℃の錫鉛半田(95Sn5Sb)を介して取着される。
The metal substrate 1 of the present invention includes an iron (Fe) -nickel (Ni) -cobalt (Co) alloy, a copper (Cu) -tungsten (W) alloy, a Cu-molybdenum (Mo) alloy, an Fe-Ni alloy, Mo, and the like. And is formed by a method of cutting a metal plate. In the package A of the present invention, the
金属側壁14は、熱電モジュール5と略同じ高さであるので、熱電モジュール5の下面および金属側壁14の下面を外部電気回路基板(図示せず)または放熱フィン等の金属部材(図示せず)に接触するようにパッケージAを取着することができ、パッケージAからの放熱性を良好にすることができる。この目的から、熱電モジュール5の下面と金属側壁14の下面とは外部電気回路基板または放熱フィンにそれぞれが接触し、熱伝導が阻害されない程度の略同一面となるように形成するのが好ましい。加工上の問題から多少の段差が生じる場合は、熱伝導性のグリスや樹脂を用いればよい。
Since the
なお、金属側壁14は必須のものではなく、例えば、外部電気回路基板側に熱電モジュール5を収容するような貫通孔または凹部を設け、この中に熱電モジュール5を収容するようにパッケージAを設置し、金属基体1の下面外周部を外部電気回路基板の接地電位に接続する等の方法とすることもできる。金属基体1の下面外周部を外部電気回路基板の接地配線に接続する場合、金属側壁14の高さ分パッケージAの接地回路の長さが短くなり、インダクタンス成分を低減することができるという利点もある。
The
金属基体1の下面の、電子部品C等が載置される載置部1aと対向する位置には、ペルチェ効果を応用した熱電モジュール5が錫鉛半田等を介して取着される。これにより、金属基体1の上面に戴置用基台1a−Aを介して戴置された電子部品Cの接地回路は、熱電モジュール5を介して接続されないことにより、その長さを短くすることができ、インダクタンス成分が小さくなるので、従来発生していたインダクタンスに起因する高周波信号の歪みを低減することができる。
A thermoelectric module 5 to which the Peltier effect is applied is attached via a tin-lead solder or the like at a position on the lower surface of the metal substrate 1 that faces the
また電子部品Cが発する熱は、戴置用基台1a−Aを介するも、金属基体1の水平方向に速やかに広がりながら熱電モジュール5に伝わるので、熱電モジュール5がパッケージの内部に戴置され、電子部品Cがその上面に取着されている場合と比べて熱抵抗が低くなり、電子部品Cの良好な冷却効果が得られる。よって電子部品Cの温度を定温とすることができ、温度上昇に起因して発生する電子部品Cの誤作動を防止することができる。
Further, the heat generated by the electronic component C is transferred to the thermoelectric module 5 while spreading quickly in the horizontal direction of the metal substrate 1 through the mounting
また熱電モジュール5から延出されている2本のリード線5aは凹部14aの底面から戴置部1aの周囲にかけて予め形成された貫通孔1bに貫通させて外周が絶縁体で封止された接続端子4を介してパッケージA内に導入され、入出力端子3の直流線路導体3dの内側露出部3d−Bに接続されることで、熱電モジュール5として機能する。接続端子4は、例えば、外周に金属膜を有するセラミック板の上下面から突出するように2本の接続端子4が植設されてなる形態を有しており、リード線5aは、この接続端子4の下端に電気的に接続され、さらに接続端子4の上端と入出力端子3の直流線路導体3dの内側露出部3d−Bとがボンディングワイヤ等で接続されている。これにより、リード線5aをパッケージAの外側周囲に引き回す必要がなく、よってパッケージAの周囲に余分なスペースを必要としないためにパッケージAの実装面積を小さくすることができる。
Further, the two
また熱電モジュール5と入出力端子3との電気的接続は、図2(b),図2(c)に示すように、例えば入出力端子3における直流線路導体3dの外側露出部3d−Aがある一端側から入出力端子3の他端側の下面にかけて内部に形成され、入出力端子3の他端側の下面に形成されている2つの溝3eの内面に形成された導電部3e−Aに接続された内部配線を形成し、この導電部3e−Aにリード線5aの一端を接続させても良い。
The electrical connection between the thermoelectric module 5 and the input / output terminal 3 is such that, for example, the outside exposed
この接続方法によれば、リード線5aの一端を溝3eに差し込んでロウ付けすることができるので容易に接合でき、かつ位置ズレが発生しにくい。またこのように接合するだけで熱電モジュール5に直流電流を供給する導電路が構成されるので、パッケージAの実装面積を小さくできるとともに、接合部のロウ材不足やメニスカスの形成不良といったロウ付け時の不良を少なくすることができる。そして、リード線5aの接合の信頼性を飛躍的に増大させ、かつリード線5aを極めて容易に直流線路導体3dに接合できるので、製造歩留りを大きく向上させるといった副次的効果を得ることもできる。
According to this connection method, since one end of the
本発明のパッケージAは、外部電気回路基板に貫通孔または凹部を設け、この中に熱電モジュール5が収容されるように設置されるのが好ましい。熱電モジュール5の周囲に金属側壁14が形成されている場合は、金属側壁14も貫通孔または凹部の中に収容されるのが好ましい。そして、少なくとも熱電モジュール5の下面は、良熱伝導物に接触するようにし、熱伝導が妨げられるような空隙を避けるようにする。好ましくは、金属側壁14の下面および周囲も良熱伝導物に接触するようにする。熱伝導性のグリスや樹脂を介して接触させてもよい。
The package A of the present invention is preferably installed so that the external electric circuit board is provided with a through hole or a recess and the thermoelectric module 5 is accommodated therein. When the
本発明のパッケージAをこのように設置することにより、入出力端子3の線路導体3cの高さを、外部電気回路基板の配線と略同じ高さにすることができるので、高周波信号をパッケージAの内外に導通させる場合に、外部電気回路基板の配線と入出力端子3の線路導体3cとを接続する導線を最短距離とすることができ、高周波信号の歪みを少なくできる。さらに、外部電気回路基板の配線と線路導体3cとを略直線状に配置できるので、高周波信号の反射ロス等も低減できる。同様に、パッケージA内においても、線路導体3cの高さと電子部品Cの電極の高さとをできるだけ同じ高さにするのが好ましい。電子部品Cが薄型化する傾向にある現在、図2に示すような、入出力端子3が枠体の切欠部および基体の切欠きに嵌着された形態は、この点で有利な形態である。
By installing the package A of the present invention in this way, the height of the
入出力端子3は、セラミックスや樹脂等の絶縁体で形成され、セラミックスで形成する場合は、例えば、四角平板状の平板部3bの上面の一辺から対向する他辺にかけてメタライズ層から成る複数の線路導体3cおよび直流線路導体3dを形成し、さらに平板部3bの上面に線路導体3cの一部を挟んで四角柱状の立壁部3aを接合し、これを高温で焼成して形成される。これによって、一端側(平板部3bの一辺側)から他端側(平板部3bの他辺側)にかけて平板部3bおよび立壁部3aに挟まれた内部に形成され、線路導体3cの端部が立壁部3aに挟まれずに露出された入出力端子3を得ることができる。また、入出力端子3の他端側の下面に直流線路導体3dを導出するには、入出力端子3の枠体2内側の内部露出部3d−Bから導電部3e−Aにかけて平板部3bに導電ビアを形成して導出すればよい。そして、入出力端子3の枠体2または枠体2および金属基体1との接合部に設けられたメタライズ層を介して枠体2および/または金属基体1にロウ材等で封止される。
The input / output terminal 3 is formed of an insulator such as ceramics or resin. When the input / output terminal 3 is formed of ceramics, for example, a plurality of lines made of a metallized layer from one side of the upper surface of the rectangular flat plate portion 3b to the opposite side. The
また、パッケージAが光半導体素子収納用パッケージAである場合は、例えば、枠体2の他側部にも貫通孔を設けるとともに、透光性部材7bが内側に取着された筒状の光ファイバ固定部材13を貫通孔の外面外周部に接合し、光ファイバ固定部材13の外側の端面には、内側に光アイソレータ9および光ファイバ11が半田やガラス材,樹脂等からなる接着剤10で接着された金属ホルダ12がYAGレーザ溶接等により固定される。光ファイバ固定部材13の内部には、電子部品Cより出射または電子部品Cに入射される光信号の劣化が生じない非晶質ガラス等から成り、集光レンズとして機能するとともにパッケージA内部を気密に塞ぐための透光性部材7bが、半田または低融点ガラス等の接合材により固定される。
Further, when the package A is the optical semiconductor element storage package A, for example, a cylindrical light in which a through hole is provided in the other side portion of the frame 2 and the translucent member 7b is attached to the inside. The
枠体2の他側部の貫通孔に設けられる光ファイバ固定部材13は、光ファイバ11を枠体2に固定するためのものであり、貫通孔の枠体2の外側開口の周囲、または貫通孔の内面に銀ロウ等のロウ材を介して接合される。この光ファイバ固定部材13は、枠体2の熱膨張係数に近似するFe−Ni−Co合金やCu−W合金等の金属からなり、Fe−Ni−Co合金等のインゴット(塊)をプレス加工で筒状とすることにより作製される。
The optical
レンズ部材7aおよび透光性部材7bは、例えば熱膨張係数が4×10−6〜12×10−6/℃(室温〜400℃)の非晶質ガラス等から成り、球状,半球状,凸レンズ状,ロッドレンズ状等とされる。そして、これらのレンズ部材7a,透光性部材7bは、電子部品Cからの出射光を集光したり平行光に変換したりして光ファイバ11に入力するための集光媒体として用いられる。また、レンズ部材7a,透光性部材7bは、例えば結晶軸の存在しない非晶質ガラスの場合、酸化珪素(SiO2),酸化鉛(PbO)を主成分とする鉛系、またはホウ酸やケイ砂を主成分とするホウケイ酸系のものを用いる。これにより、電子部品Cの出射光がレンズ部材7a,透光性部材7bにおいて複屈折の影響を及ぼされず、効率よく光ファイバ11に光信号を入力できる。
The
また、透光性部材7bは、例えばその表面の一部に全周にわたってメタライズ層を被着し、メタライズ層と光ファイバ固定部材13の内面とをAu−Sn半田等の低融点ロウ材で接合してもよい。これにより、電子部品Cを収納した電子装置Bの気密が保たれ、電子部品Cを長期にわたり正常かつ安定に作動させ得る。透光性部材7bは、その熱膨張係数が枠体2と異なっていても、光ファイバ固定部材13が熱膨張係数差による内部応力を吸収し緩和するので、結晶軸が応力のためにある方向に揃って光の屈折率の変化を起こすようなことが発生しにくい。従って、この透光性部材7bを用いることにより、電子部品Cと光ファイバ11との間の光結合効率の変動を小さく抑えることができ、安定した光信号の入出力を行なうことができる。
Further, the translucent member 7b is formed by, for example, depositing a metallized layer on a part of its surface over the entire circumference, and joining the metallized layer and the inner surface of the optical
また、レンズ部材7aを固定する固定ホルダ8は載置用基台1a−Aの熱膨張係数と近似する金属から成り、固定ホルダ8に形成された貫通孔にレンズ部材7aが嵌着される。そして、固定ホルダ8は、電子部品Cとレンズ部材7aとの光軸が一致するように調整された後に、戴置用基台1a−Aの上面に半田やYAGレーザ溶接等の溶接法により固定される。
The fixed holder 8 for fixing the
また、蓋体15は、Fe−Ni−Co合金等の金属やアルミナセラミックス等のセラミックスから成り、枠体2上面にAu−Sn合金半田等の低融点ロウ材を介して接合されるか、もしくはシーム溶接等の溶接法により接合される。
The
かくして、本発明のパッケージAは、例えば図3に示すように、その下面側に形成された凹部14内にこの凹部14を囲む金属側壁14aの高さと略同じ高さの熱電モジュール5が吸熱側を金属基体1の載置部1aに対向する下面に接触させた状態で接合された後、熱電モジュール5の電極から延出されている2本のリード線5aが入出力端子3の直流線路導体3dに接続端子4を介してまたは直接接合され、次いで、金属基体1の載置部1aに戴置用基台1a−Aを介して電子部品Cが戴置され、この電子部品C上の電極と入出力端子3上の線路導体3cとがボンディングワイヤ等で電気的に接続され、しかる後、枠体2上面に蓋体15を接合し、基体1と、枠体2と、入出力端子3と、熱電モジュール5とで基本的に構成されるパッケージAの内部に電子部品Cを収納した製品としての電子装置Bとなる。
Thus, for example, as shown in FIG. 3, the package A of the present invention has a thermoelectric module 5 having a height approximately equal to the height of the
なお、本発明は上記実施の形態および実施例に限定されず、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支障ない。例えば、本実施の形態例では電子部品がレーザーダイオードなどの光半導体素子である場合について説明したが、本発明は無線通信用の半導体素子収納用パッケージにも適用できることは勿論であり、その際には、光ファイバーに代えて同軸ケーブルが枠体の側部に設けられることがある。 It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments and examples, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention. For example, although the case where the electronic component is an optical semiconductor element such as a laser diode has been described in the present embodiment, the present invention can be applied to a package for housing a semiconductor element for wireless communication. In some cases, a coaxial cable is provided on the side of the frame instead of the optical fiber.
1:金属基体
1a:載置部
1a−A:戴置用基台
1b:接続端子用貫通孔
1c:切欠き
2:枠体
2a:切欠部
3:入出力端子
3a:立壁部
3b:平板部
3c:線路導体
3d:直流線路導体
3d−A:外側露出部
3d−B:内側露出部
3e:溝
3e−A:導電部
4:接続端子
5:熱電モジュール
5a:リード線
7a:レンズ部材
7b:透光性部材
13:光ファイバ固定部材
14:金属側壁
14a:凹部
15:蓋体
A:電子部品収納用パッケージ
B:電子装置
C:電子部品
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1: Metal base |
13: Optical fiber fixing member
14: Metal side wall
14a: recess
15: Lid A: Electronic component storage package B: Electronic device C: Electronic component
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