JP3989350B2 - ガラス端子 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガラス端子に関し、より詳細には光通信等で使用される高速通信用のガラス端子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ガラス端子は、金属からなるアイレットにリードをガラス封着し、ブロック状に形成した光素子搭載部をアイレット上に起立形状に設けたものであり、光素子搭載部に光素子（レーザ素子）を搭載し、リードと光素子とを電気的に接続することにより光半導体装置として使用される。図８は、光素子を搭載するガラス端子の従来の構成例を示す。同図で、１０がアイレット、１２がアイレット１０に設けた挿通孔に挿通してガラス封止したリード、１４が光素子搭載部、１６が光素子である。
【０００３】
ガラス端子を用いた光半導体装置は、光通信等の高周波信号を取り扱う通信装置等にも使用されるが、光通信等の高周波信号を取り扱う場合には、伝送路の特性インピーダンスをマッチングさせるといった信号の伝送特性について考慮する必要があり、高周波特性を改善したガラス端子の構造が考えられている。たとえば、アイレットにリードを挿通してガラスによって封着した部位はリードを芯線とした同軸構造となるから、この同軸構造部分で挿通孔の孔径やリードの径を調節したり、ガラスの表面にガラスとは誘電率の異なる被覆材を被覆したりして特性インピーダンスを調節するといった方法である（たとえば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平６−２９４５１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
高周波信号を取り扱う光半導体装置には専用の装置が開発されているが、これらの専用装置は高価であり、低コストでの生産が可能なガラス端子は量産に好適であるという利点がある。
ところで、取り扱う信号が１０ＧＨｚといったきわめて高周波の信号になってくると、図８に示すような従来形式のガラス端子では、仮に、リード１２の同軸構造部分で特性インピーダンスを調節したとしても、アイレット１０上にはリード１２がそのまま露出して配置されている等により特性インピーダンスをマッチングさせることが不可能であり、高周波信号についての伝送損失を無視することができなくなる。従来形式のガラス端子の場合、アイレット１０部分でのリード１２の特性インピーダンスは１５Ω〜２５Ωに調節できるが、アイレット１０の上方に露出している部分での特性インピーダンスは約２００Ω程度になる。
【０００６】
そこで、本発明はこれらの課題を解決すべくなされたものであり、その目的とするところは、アイレット上に延出するリード部分についても高周波信号の伝送特性を改善することができ、光通信等の高周波信号の伝送特性のすぐれたガラス端子として提供することができ、生産も容易で量産が可能なガラス端子を提供するにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するため次の構成を備える。
すなわち、光素子を搭載する光素子搭載部が形成されたアイレットに、信号用リードがガラス封着されたガラス端子において、前記光素子搭載部が、前記アイレットの前記信号用リードを挿通する挿通孔が配置される範囲を含む大きさに形成され、前記光素子搭載部を貫通して、前記挿通孔と同芯に、前記信号用リードよりも大径に形成された同軸孔が設けられ、前記挿通孔に前記信号用リードがガラス封着されるとともに、前記同軸孔に信号用リードが挿通して設けられ、前記同軸孔の外面となる光素子搭載部の側面がテーパ面となる切欠形状に形成され、前記同軸孔に挿通された信号線リードの先端側の露出部分が徐々に拡大するように、前記信号用リードの外面が露出して設けられていることを特徴とする。
【０００８】
前記同軸孔の外面となる光素子搭載部の側面がテーパ面となる切欠形状に形成され、前記同軸孔に挿通された信号用リードの先端側の露出部分が徐々に拡大するように設けられていることにより、同軸孔に信号用リードが挿通された同軸構造部分での特性インピーダンス値が、信号用リードの伝送路方向に徐々に変化し、高周波信号の反射を防止して伝送損失を抑えることが可能になる。とするガラス端子。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について図面とともに詳細に説明する。
図１は、本発明に係るガラス端子の一実施形態の構成を示す斜視図である。図はガラス端子に光素子を搭載した状態である。
１０は軟鋼製のアイレットであり、２０は信号用リード、２１はモニター用リード、２２はアースリードである。信号用リード２０とモニター用リード２１はアイレット１０に気密にガラス封止され、アースリード２２はアイレット１０の下面にろう付けして固定されている。
【００１０】
３０は銅等の熱伝導性の良好な材料を用いて、アイレット１０とは別体に形成した光素子搭載部であり、アイレット１０の上面に接合されている。光素子搭載部３０は図のようにブロック状に形成し、光素子からの熱放散が好適になされるようにしている。なお、光素子搭載部３０をアイレット１０と別体に形成せず、アイレット１０と一体に形成することも可能である。
本実施形態のガラス端子の構成において特徴的な構成は、アイレット１０の上面に接合する光素子搭載部３０のアイレット１０との接合領域を、アイレット１０に信号用リード２０を挿通する挿通孔が配置される範囲を含むように設け、光素子搭載部３０に信号用リード２０を貫通させる同軸孔３２を設け、信号用リード２０をアイレット１０の挿通孔に挿通するとともに、同軸孔３２に信号用リード２０を挿通するように設けた点にある。
【００１１】
図２に、信号用リード２０をアイレット１０に設けた挿通孔２３に気密にガラス封止し、光素子搭載部３０に設けた同軸孔３２に信号用リード２０を貫通して取り付けた状態の正面断面図を示す。信号用リード２０は挿通孔２３と同軸孔３２を挿通し、上端面が光素子搭載部３０の上面位置と一致するように封止されている。
２４は挿通孔２３と同芯に、信号用リード２０を挿通孔２３に気密に封止したガラスである。本実施形態の信号用リード２０、モニター用リード２１およびアースリード２２は、いずれも鉄−コバルト−ニッケル合金からなり、ガラス２４には軟質ガラスを使用している。
【００１２】
信号用リード２０を挿通する挿通孔２３は、アイレット１０の中心線に対して左右対称位置に１つずつ設けられ、各々の挿通孔２３と同芯に同軸孔３２が設けられている。
同軸孔３２の内径は信号用リード２０の外径よりも若干大径に形成され、挿通孔２３からアイレット１０の上方に延出する信号用リード２０の延出部２０ａの外周面と同軸孔３２の内周面との間には若干の空隙が形成されている。
すなわち、信号用リード２０がアイレット１０に気密に封止されている範囲はアイレット１０に設けた挿通孔２３の部分のみであり、同軸孔３２内にはメニスカス部分を除いてはガラス２４は進入していない。
【００１３】
図３に、同軸孔３２と信号用リード２０との配置、信号用リード２０と挿通孔２３、ガラス２４の断面配置を示す。同軸孔３２は挿通孔２３よりも縮径して形成されるから、同軸孔３２と挿通孔２３とが連結する部位で同軸孔３２の内面はテーパ面に形成されている。メニスカス状に信号用リード２０に付着するガラス２４は、同軸孔３２の内面（テーパ面）には付着していない。
【００１４】
図４に、アイレット１０に信号用リード２０、モニター用リード２１、アースリード２２を取り付けた状態の側面断面図を示す。２５がモニター用リード２１を挿通する挿通孔である。モニター用リード２１は、上端面がアイレット１０の上面と略同一高さとなるように挿通孔２５にガラス２４によって封着されている。
信号用リード２０のアイレット１０の上方に延出する延出部２０ａは光素子搭載部３０に設けた同軸孔３２を貫通するように設けられるが、同軸孔３２が形成されている光素子搭載部３０の側面は、図４に示すようにテーパ面３４に形成され、同軸孔３２の上部側が部分的に外部に露出するように形成されている。これによって、信号用リード２０の同軸孔３２に挿通している部位は、上部側で外周面の一部が同軸孔３２から露出するようになる。信号用リード２０の露出する上部側面はワイヤボンディング部となる。
【００１５】
図５に、光素子搭載部３０に設けた同軸孔３２と信号用リード２０との配置を拡大して示す。光素子搭載部３０の同軸孔３２を形成した側面部をテーパ面３４に形成しているのは、同軸孔３２に挿通した信号用リード２０がアイレット１０に近接した基部側が同軸孔３２内に囲まれ、先端側の露出部分が徐々に拡大するように設けるためである。
信号用リード２０と同軸孔３２との同軸構造部分については、信号用リード２０が導電体によって囲まれ、所定の特性インピーダンス値に近づけることができるとともに、信号用リード２０の開口部分を徐々に広げることにより、ワイヤボンディング部でのインピーダンス値に徐々に近づけることができる。ワイヤボンディング部は露出させなければならないから、インピーダンス値が徐々に変化するようにしなければならないからである。また、信号用リード２０は、その上端面が光素子搭載部３０から完全に露出しないようにするのがよい。
【００１６】
図６、７は本実施形態のガラス端子の高周波信号の伝送特性をシミュレーションした結果を示す。図６は入力信号に対する出力信号の周波数特性、図７は入力信号に対して入力側への反射信号の周波数特性を示す。図６に示すように、本実施形態のガラス端子によれば、従来のガラス端子（比較例）に比べて出力が増大し、図７に示すように入力信号の反射が抑えられて、信号の伝送特性が向上することがわかる。
【００１７】
上記ガラス端子に光素子を搭載する際は、図１に示すように、光素子搭載部３０の側面に、アイレット１０の上面に対して直交する面として形成された支持面３６に基板３８を接合し、基板３８と各々の信号用リード２０とをワイヤボンディングによって接続し、基板３８に搭載されている光素子４０と基板３８に形成されている配線との間をワイヤボンディングによって接続する。
アイレット１０の上面に形成した凹部にはモニター素子４２が搭載され、モニター素子４２とモニター用リード２１の上端面、信号用リード２０の上端面との間がワイヤボンディングによって接続されている。
【００１８】
【発明の効果】
本発明に係るガラス端子によれば、上述したように、同軸孔の外面となる光素子搭載部の側面をテーパ面となる切欠形状に形成することにより、同軸孔に挿通した信号用リードの先端側の露出部分が徐々に拡大するように設けることができ、同軸構造部分での特性インピーダンス値が信号用リードの伝送路方向に徐々に変化するようにして、高周波信号の伝送特性を改善したガラス端子として提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るガラス端子に光素子を搭載した光半導体装置の斜視図である。
【図２】ガラス端子の一実施形態の構成を示す正面断面図である。
【図３】信号用リードと同軸孔、挿通孔との配置を示す断面図である。
【図４】ガラス端子の一実施形態の構成を示す側面断面図である。
【図５】信号用リードと同軸孔との配置を示す説明図である。
【図６】本実施形態のガラス端子の高周波特性（入力信号−出力信号）を示すグラフである。
【図７】本実施形態のガラス端子の高周波特性（入力信号−入力側反射信号）を示すグラフである。
【図８】従来のガラス端子の正面図である。
【符号の説明】
１０ アイレット
２０ 信号用リード
２０ａ 延出部
２１ モニター用リード
２２ アースリード
２３、２５ 挿通孔
２４ ガラス
３０ 光素子搭載部
３２ 同軸孔
３４ テーパ面
３８ 基板
４０ 光素子
４２ モニター素子
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガラス端子に関し、より詳細には光通信等で使用される高速通信用のガラス端子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ガラス端子は、金属からなるアイレットにリードをガラス封着し、ブロック状に形成した光素子搭載部をアイレット上に起立形状に設けたものであり、光素子搭載部に光素子（レーザ素子）を搭載し、リードと光素子とを電気的に接続することにより光半導体装置として使用される。図８は、光素子を搭載するガラス端子の従来の構成例を示す。同図で、１０がアイレット、１２がアイレット１０に設けた挿通孔に挿通してガラス封止したリード、１４が光素子搭載部、１６が光素子である。
【０００３】
ガラス端子を用いた光半導体装置は、光通信等の高周波信号を取り扱う通信装置等にも使用されるが、光通信等の高周波信号を取り扱う場合には、伝送路の特性インピーダンスをマッチングさせるといった信号の伝送特性について考慮する必要があり、高周波特性を改善したガラス端子の構造が考えられている。たとえば、アイレットにリードを挿通してガラスによって封着した部位はリードを芯線とした同軸構造となるから、この同軸構造部分で挿通孔の孔径やリードの径を調節したり、ガラスの表面にガラスとは誘電率の異なる被覆材を被覆したりして特性インピーダンスを調節するといった方法である（たとえば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平６−２９４５１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
高周波信号を取り扱う光半導体装置には専用の装置が開発されているが、これらの専用装置は高価であり、低コストでの生産が可能なガラス端子は量産に好適であるという利点がある。
ところで、取り扱う信号が１０ＧＨｚといったきわめて高周波の信号になってくると、図８に示すような従来形式のガラス端子では、仮に、リード１２の同軸構造部分で特性インピーダンスを調節したとしても、アイレット１０上にはリード１２がそのまま露出して配置されている等により特性インピーダンスをマッチングさせることが不可能であり、高周波信号についての伝送損失を無視することができなくなる。従来形式のガラス端子の場合、アイレット１０部分でのリード１２の特性インピーダンスは１５Ω〜２５Ωに調節できるが、アイレット１０の上方に露出している部分での特性インピーダンスは約２００Ω程度になる。
【０００６】
そこで、本発明はこれらの課題を解決すべくなされたものであり、その目的とするところは、アイレット上に延出するリード部分についても高周波信号の伝送特性を改善することができ、光通信等の高周波信号の伝送特性のすぐれたガラス端子として提供することができ、生産も容易で量産が可能なガラス端子を提供するにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するため次の構成を備える。
すなわち、光素子を搭載する光素子搭載部が形成されたアイレットに、信号用リードがガラス封着されたガラス端子において、前記光素子搭載部が、前記アイレットの前記信号用リードを挿通する挿通孔が配置される範囲を含む大きさに形成され、前記光素子搭載部を貫通して、前記挿通孔と同芯に、前記信号用リードよりも大径に形成された同軸孔が設けられ、前記挿通孔に前記信号用リードがガラス封着されるとともに、前記同軸孔に信号用リードが挿通して設けられ、前記同軸孔の外面となる光素子搭載部の側面がテーパ面となる切欠形状に形成され、前記同軸孔に挿通された信号線リードの先端側の露出部分が徐々に拡大するように、前記信号用リードの外面が露出して設けられていることを特徴とする。
【０００８】
前記同軸孔の外面となる光素子搭載部の側面がテーパ面となる切欠形状に形成され、前記同軸孔に挿通された信号用リードの先端側の露出部分が徐々に拡大するように設けられていることにより、同軸孔に信号用リードが挿通された同軸構造部分での特性インピーダンス値が、信号用リードの伝送路方向に徐々に変化し、高周波信号の反射を防止して伝送損失を抑えることが可能になる。とするガラス端子。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について図面とともに詳細に説明する。
図１は、本発明に係るガラス端子の一実施形態の構成を示す斜視図である。図はガラス端子に光素子を搭載した状態である。
１０は軟鋼製のアイレットであり、２０は信号用リード、２１はモニター用リード、２２はアースリードである。信号用リード２０とモニター用リード２１はアイレット１０に気密にガラス封止され、アースリード２２はアイレット１０の下面にろう付けして固定されている。
【００１０】
３０は銅等の熱伝導性の良好な材料を用いて、アイレット１０とは別体に形成した光素子搭載部であり、アイレット１０の上面に接合されている。光素子搭載部３０は図のようにブロック状に形成し、光素子からの熱放散が好適になされるようにしている。なお、光素子搭載部３０をアイレット１０と別体に形成せず、アイレット１０と一体に形成することも可能である。
本実施形態のガラス端子の構成において特徴的な構成は、アイレット１０の上面に接合する光素子搭載部３０のアイレット１０との接合領域を、アイレット１０に信号用リード２０を挿通する挿通孔が配置される範囲を含むように設け、光素子搭載部３０に信号用リード２０を貫通させる同軸孔３２を設け、信号用リード２０をアイレット１０の挿通孔に挿通するとともに、同軸孔３２に信号用リード２０を挿通するように設けた点にある。
【００１１】
図２に、信号用リード２０をアイレット１０に設けた挿通孔２３に気密にガラス封止し、光素子搭載部３０に設けた同軸孔３２に信号用リード２０を貫通して取り付けた状態の正面断面図を示す。信号用リード２０は挿通孔２３と同軸孔３２を挿通し、上端面が光素子搭載部３０の上面位置と一致するように封止されている。
２４は挿通孔２３と同芯に、信号用リード２０を挿通孔２３に気密に封止したガラスである。本実施形態の信号用リード２０、モニター用リード２１およびアースリード２２は、いずれも鉄−コバルト−ニッケル合金からなり、ガラス２４には軟質ガラスを使用している。
【００１２】
信号用リード２０を挿通する挿通孔２３は、アイレット１０の中心線に対して左右対称位置に１つずつ設けられ、各々の挿通孔２３と同芯に同軸孔３２が設けられている。
同軸孔３２の内径は信号用リード２０の外径よりも若干大径に形成され、挿通孔２３からアイレット１０の上方に延出する信号用リード２０の延出部２０ａの外周面と同軸孔３２の内周面との間には若干の空隙が形成されている。
すなわち、信号用リード２０がアイレット１０に気密に封止されている範囲はアイレット１０に設けた挿通孔２３の部分のみであり、同軸孔３２内にはメニスカス部分を除いてはガラス２４は進入していない。
【００１３】
図３に、同軸孔３２と信号用リード２０との配置、信号用リード２０と挿通孔２３、ガラス２４の断面配置を示す。同軸孔３２は挿通孔２３よりも縮径して形成されるから、同軸孔３２と挿通孔２３とが連結する部位で同軸孔３２の内面はテーパ面に形成されている。メニスカス状に信号用リード２０に付着するガラス２４は、同軸孔３２の内面（テーパ面）には付着していない。
【００１４】
図４に、アイレット１０に信号用リード２０、モニター用リード２１、アースリード２２を取り付けた状態の側面断面図を示す。２５がモニター用リード２１を挿通する挿通孔である。モニター用リード２１は、上端面がアイレット１０の上面と略同一高さとなるように挿通孔２５にガラス２４によって封着されている。
信号用リード２０のアイレット１０の上方に延出する延出部２０ａは光素子搭載部３０に設けた同軸孔３２を貫通するように設けられるが、同軸孔３２が形成されている光素子搭載部３０の側面は、図４に示すようにテーパ面３４に形成され、同軸孔３２の上部側が部分的に外部に露出するように形成されている。これによって、信号用リード２０の同軸孔３２に挿通している部位は、上部側で外周面の一部が同軸孔３２から露出するようになる。信号用リード２０の露出する上部側面はワイヤボンディング部となる。
【００１５】
図５に、光素子搭載部３０に設けた同軸孔３２と信号用リード２０との配置を拡大して示す。光素子搭載部３０の同軸孔３２を形成した側面部をテーパ面３４に形成しているのは、同軸孔３２に挿通した信号用リード２０がアイレット１０に近接した基部側が同軸孔３２内に囲まれ、先端側の露出部分が徐々に拡大するように設けるためである。
信号用リード２０と同軸孔３２との同軸構造部分については、信号用リード２０が導電体によって囲まれ、所定の特性インピーダンス値に近づけることができるとともに、信号用リード２０の開口部分を徐々に広げることにより、ワイヤボンディング部でのインピーダンス値に徐々に近づけることができる。ワイヤボンディング部は露出させなければならないから、インピーダンス値が徐々に変化するようにしなければならないからである。また、信号用リード２０は、その上端面が光素子搭載部３０から完全に露出しないようにするのがよい。
【００１６】
図６、７は本実施形態のガラス端子の高周波信号の伝送特性をシミュレーションした結果を示す。図６は入力信号に対する出力信号の周波数特性、図７は入力信号に対して入力側への反射信号の周波数特性を示す。図６に示すように、本実施形態のガラス端子によれば、従来のガラス端子（比較例）に比べて出力が増大し、図７に示すように入力信号の反射が抑えられて、信号の伝送特性が向上することがわかる。
【００１７】
上記ガラス端子に光素子を搭載する際は、図１に示すように、光素子搭載部３０の側面に、アイレット１０の上面に対して直交する面として形成された支持面３６に基板３８を接合し、基板３８と各々の信号用リード２０とをワイヤボンディングによって接続し、基板３８に搭載されている光素子４０と基板３８に形成されている配線との間をワイヤボンディングによって接続する。
アイレット１０の上面に形成した凹部にはモニター素子４２が搭載され、モニター素子４２とモニター用リード２１の上端面、信号用リード２０の上端面との間がワイヤボンディングによって接続されている。
【００１８】
【発明の効果】
本発明に係るガラス端子によれば、上述したように、同軸孔の外面となる光素子搭載部の側面をテーパ面となる切欠形状に形成することにより、同軸孔に挿通した信号用リードの先端側の露出部分が徐々に拡大するように設けることができ、同軸構造部分での特性インピーダンス値が信号用リードの伝送路方向に徐々に変化するようにして、高周波信号の伝送特性を改善したガラス端子として提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るガラス端子に光素子を搭載した光半導体装置の斜視図である。
【図２】ガラス端子の一実施形態の構成を示す正面断面図である。
【図３】信号用リードと同軸孔、挿通孔との配置を示す断面図である。
【図４】ガラス端子の一実施形態の構成を示す側面断面図である。
【図５】信号用リードと同軸孔との配置を示す説明図である。
【図６】本実施形態のガラス端子の高周波特性（入力信号−出力信号）を示すグラフである。
【図７】本実施形態のガラス端子の高周波特性（入力信号−入力側反射信号）を示すグラフである。
【図８】従来のガラス端子の正面図である。
【符号の説明】
１０ アイレット
２０ 信号用リード
２０ａ 延出部
２１ モニター用リード
２２ アースリード
２３、２５ 挿通孔
２４ ガラス
３０ 光素子搭載部
３２ 同軸孔
３４ テーパ面
３８ 基板
４０ 光素子
４２ モニター素子
Claims (1)
- 光素子を搭載する光素子搭載部が形成されたアイレットに、信号用リードがガラス封着されたガラス端子において、
前記光素子搭載部が、前記アイレットの前記信号用リードを挿通する挿通孔が配置される範囲を含む大きさに形成され、
前記光素子搭載部を貫通して、前記挿通孔と同芯に、前記信号用リードよりも大径に形成された同軸孔が設けられ、
前記挿通孔に前記信号用リードがガラス封着されるとともに、前記同軸孔に信号用リードが挿通して設けられ、
前記同軸孔の外面となる光素子搭載部の側面がテーパ面となる切欠形状に形成され、前記同軸孔に挿通された信号線リードの先端側の露出部分が徐々に拡大するように、前記信号用リードの外面が露出して設けられていることを特徴とするガラス端子。
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