JP4658313B2 - 半導体素子収納用パッケージ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信やマイクロ波通信，ミリ波通信等の高い周波数で作動する各種光半導体素子を収納する半導体素子収納用パッケージに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の光通信やマイクロ波通信またはミリ波通信等の高い周波数で作動する各種半導体素子を収納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いう）のうち、光通信分野に用いられる光半導体パッケージの断面図を図５に、同軸コネクタ周辺部の拡大断面図を図６に示す。
【０００３】
これらの図に示すように、光半導体パッケージは、一般に上面にＬＤ（半導体レーザ），ＰＤ（フォトダイオード）等の光半導体素子１０７が載置用基台１０８を介して載置される載置部１０１ａを有し、鉄（Ｆｅ）−ニッケル（Ｎｉ）−コバルト（Ｃｏ）合金や銅（Ｃｕ）−タングステン（Ｗ）合金等の金属材料から成る基体１０１を有する。また、載置部１０１ａを囲繞するようにして基体１０１の上面に銀ロウ等のロウ材を介して接合されるとともに、一側面に光半導体素子１０７と外部電気回路（図示せず）とを電気的に接続する同軸コネクタ１０３（ガラスビーズ端子ともいう）を嵌着するための貫通孔１０２ａが形成され、対向する側面に光半導体素子１０７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合金等の金属材料から成る枠体１０２を有する。
【０００４】
この枠体１０２の光伝送路である貫通孔１０２ｂの外側周辺部には、枠体１０２の熱膨張係数に近似するＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金，Ｆｅ−Ｎｉ合金等の金属材料から成り、戻り光防止用の光アイソレータ１１２と光ファイバ１１３とが樹脂接着剤等で接着された金属外周導体１１１と、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光半導体パッケージの内部を塞ぐ機能を有する透光性部材１０５とを固定する筒状の固定部材１０４が銀ロウ等のロウ材で接合される。
【０００５】
なお、この固定部材１０４と金属外周導体１１１とは、各々の端面同士がＹＡＧレーザ溶接等により固定され、一方、固定部材１０４と透光性部材１０５とは、固定部材１０４内周面に形成されたメッキ層に金（Ａｕ）−錫（Ｓｎ）合金半田等の低融点ロウ材を介して取着することにより固定される。
【０００６】
また、同軸コネクタ１０３は、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等の金属材料から成り貫通孔１０２ａ内周面にＡｕ−Ｓｎ合金半田等の低融点ロウ材によりロウ付けされる筒状の外周導体（ホルダー）１０３ａと、この外周導体１０３ａの内部に充填されたホウケイ酸ガラス等の絶縁体１０３ｂと、この外周導体１０３ａの中心軸部分に装着され光半導体パッケージ内外を導通させる中心導体（金属端子）１０３ｃとから成る。
【０００７】
また、この同軸コネクタ１０３は、高周波信号が伝送される中心導体１０３ｃと、その外周部、即ち金属材料から成る外周導体１０３ａ、および貫通孔１０２ａ内周面とが、高周波信号を伝送するときにインピーダンスの整合が可能である同軸構造を成している。
【０００８】
なお、この同軸コネクタ１０３と光半導体素子１０７との電気的接続は、中心導体１０３ｃの枠体１０２内側の部位と、この中心導体１０３ｃと貫通孔１０２ａ内周面により発生するインピーダンスと同じになるように回路基板１０９上面に形成されたマイクロストリップ線路であるメタライズ金属層１０９ａとを、錫（Ｓｎ）−鉛（Ｐｂ）半田等の低融点ロウ材を介して接合するとともに、このメタライズ金属層１０９ａと光半導体素子１０７とをボンディングワイヤ１１４により接続することによって成される。
【０００９】
このような光半導体パッケージは、それに光半導体素子１０７やインピーダンス整合用等の回路基板１０９を搭載した載置用基台１０８を樹脂接着剤，ロウ材等の接着剤を介して載置固定した後、中心導体１０３ｃの一端と回路基板１０９上面のメタライズ金属層１０９ａとをＳｎ−Ｐｂ半田等の低融点ロウ材により取着するとともに、光半導体素子１０７とメタライズ金属層１０９ａとをボンディングワイヤ１１４で電気的に接続し、その後、光アイソレータ１１２，光ファイバ１１３が固定された金属外周導体１１１を固定部材１０４に溶接し、枠体１０２上面に蓋体１０６をシーム溶接やロウ付け等により取着することにより、製品としての光半導体装置となる。
【００１０】
このような光半導体装置は、例えば外部から供給される高周波信号により光半導体素子１０７を光励起させ、励起したレーザ光等の光を透光性部材１０５を介して光ファイバ１１３に授受させ光ファイバ１１３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。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の光半導体パッケージにおいて、入出力される高周波信号の周波数が高くなると、枠体１０２内側の中心導体１０３ｃは同軸構造となっていないため、その部位に発生するインピーダンスが非常に大きくなり、貫通孔１０２ａ内部の中心導体１０３ｃとメタライズ金属層１０９ａとの間で発生するインピーダンスのギャップが大きくなる。また、中心導体１０３ｃおよびメタライズ金属層１０９ａを経由して伝送する高周波信号の伝搬モードの変化により発生する反射損失が光半導体素子１０７の作動性に対し無視できないほど大きくなる。
【００１２】
従って、本発明は上記問題点に鑑み完成されたものであり、その目的は、高周波信号を伝送する伝送線路に発生するインピーダンスのギャップを小さくしてインピーダンスを整合するとともに、高周波信号の伝搬モードの急激な変化により発生する反射損失を極めて小さくすることにより、光半導体パッケージに高周波信号を円滑に入出力し光半導体素子の作動性を良好なものとすることにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の半導体素子収納用パッケージは、上面に半導体素子および回路基板が載置用基台を介して載置される載置部を有する基体と、前記上面に前記載置部を囲繞するように取着されるとともに側部に貫通孔が形成された金属製の枠体と、筒状の外周導体および該外周導体の中心軸に設置させた中心導体ならびにそれらの間に介在させて前記中心導体の両端が突出するように設けた絶縁体から成るとともに前記貫通孔に嵌着されて前記回路基板および前記中心導体を電気的に接続する同軸コネクタとを具備した半導体素子収納用パッケージにおいて、前記同軸コネクタは、前記中心導体の前記枠体内側の先端が前記枠体の内面と面一となるように設けられ、かつ前記中心導体と前記回路基板とが板状の金属片を介して電気的に接続されており、さらに前記貫通孔は前記金属片の端に相当する位置から前記枠体の内面にかけて幅が大きくなっていることを特徴とする。
【００１４】
本発明は、このような構成により、光半導体パッケージに入出力する高周波信号の周波数が高くなっても、同軸コネクタの中心導体，金属片，回路基板上面のメタライズ金属層を経由する伝送路におけるインピーダンスの急激な変化を抑えることによりインピーダンスを整合できる。また、この伝送路における高周波信号の伝搬モードの変化を緩やかにすることができる。その結果、高周波信号を伝送するときに伝送路において発生する反射損失を極めて小さくでき、光半導体素子と外部電気回路との高周波信号の入出力を円滑に行うことができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の半導体パッケージの一種である光半導体パッケージについて、以下に詳細に説明する。図１は、本発明の光半導体パッケージの一実施形態を示す断面図、図２は図１の貫通孔や同軸コネクタおよびその周辺部の要部拡大断面図である。
【００１６】
これらの図において、１は容器本体の底面を構成する基体、２は容器本体の側壁用の枠体、３は高周波信号の入出力端子である同軸コネクタ、４は透光性部材５や金属外周導体１１を設置固定するための筒状の固定部材、５は透光性部材、６は蓋体、７はＬＤ，ＰＤ等の光半導体素子である。これら基体１、枠体２、同軸コネクタ３、固定部材４、透光性部材５および蓋体６とで、内部に光半導体素子７を収納するための容器が基本的に構成される。
【００１７】
また、従来技術と同様に、固定部材４の外部側の端面には、光アイソレータ１２と光ファイバ１３とが樹脂接着剤等で接着された金属外周導体１１が、ＹＡＧレーザ溶接等により固定される。
【００１８】
本発明の基体１は、光半導体素子７を支持するための支持部材ならびに光半導体素子７から発せられる熱を放散するための放熱板として機能し、その上面の略中央部に光半導体素子７が載置用基台８を介して載置される載置部１ａを有している。この載置部１ａに、載置用基台８がＳｎ−Ｐｂ半田等の低融点ロウ材を介して接着固定されるとともに、この低融点ロウ材を介して光半導体素子７から発せられた熱が伝えられ、外部に効率良く放散され、光半導体素子７の作動性を良好なものとする。
【００１９】
この基体１は、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金やＣｕ−Ｗ合金等の金属材料から成り、そのインゴットに圧延加工や打ち抜き加工等の従来周知の金属加工法を施すことによって所定の形状に製作される。また、その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０．５〜９μｍのＡｕ層を順次メッキ法により被着させておくと、基体１が酸化腐食するのを有効に防止することができるとともに、基体１上面に載置用基台８を介して光半導体素子７を強固に被着固定させることができる。従って、所定の形状に製作された基体１の表面に０．５〜９μｍのＮｉ層や０．５〜９μｍのＡｕ層等の金属層をメッキ法により被着させておくことが好ましい。
【００２０】
また、この載置用基台８はシリコン（Ｓｉ）やＣｕ−Ｗ合金等の熱伝導性の高い金属材料から成り、光半導体素子７から基体１へ熱を伝えるための媒体として機能するとともに、その高さを適宜設定することにより透光性部材５と光半導体素子７との光軸が合うように調節する機能を有する。また、その上面には、高周波信号の伝送線路としてのメタライズ金属層９ａが形成された、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）セラミックス等のセラミックスから成るインピーダンス整合等用の回路基板９が接合される。
【００２１】
また、このメタライズ金属層９ａは、モリブデン（Ｍｏ），マンガン（Ｍｎ），タングステン（Ｗ）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、回路基板９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焼結することにより形成される。
【００２２】
さらに、このメタライズ金属層９ａは、中心導体３ｃと貫通孔２ａ内部に発生するインピーダンスと同じになるように形成されたマイクロストリップ線路であり、光半導体素子７とボンディングワイヤ１４により電気的に接続される。また、従来の中心導体１０３ｃ（図５）の枠体１０２内側に突出した部位に発生する電界に対し、メタライズ金属層９ａに発生する電界の大きさに近くなるような金属片１０を用いて枠体２内側の中心導体３ｃとメタライズ金属層９ａとを電気的に接続する。その結果、中心導体３ｃと金属片１０との接続部、金属片１０とメタライズ金属層９ａとの接続部で発生する電界の変化を緩やかにし急激なインピーダンスの変化を抑えることにより、高周波信号が伝送する伝送路の反射損失を小さくする。
【００２３】
この金属片１０は、側面からみた断面形状が略長方形状またはメタライズ金属層９ａに向かって先細り状とされたテーパ状を有しており、その厚さは１０〜１００μｍの範囲であれば良く、１０μｍ未満の場合製造が困難となり、１００μｍを超える場合高周波信号の反射損失が非常に大きくなる。
【００２４】
また、金属片１０は、その平面形状が略長方形状またはメタライズ金属層９ａに向かって先細り状とされたテーパ状を有しており、その最も狭い部位の幅が、中心導体３ｃ，メタライズ金属層９ａにＳｎ−Ｐｂ半田等の低融点ロウ材で強固に接合できる程度の幅であれば良く、一方、最も広い部位の幅が、中心導体３ｃの直径以下であれば良く、最も広い部位の幅が中心導体３ｃの直径を超える場合、高周波信号の反射損失が非常に大きくなる。
【００２５】
また、金属片１０は、その主面とメタライズ金属層９ａの表面の延長面との成す角の角度θ１が０〜９０°の範囲であれば良く、その範囲を外れる場合高周波信号の反射損失が非常に大きくなる。より好ましくは、θ１は０〜３０°がよく、さらには１０°以下がよく、０°に近い方がよい。
【００２６】
また、金属片１０は、中心導体３ｃとメタライズ金属層９ａとを電気的に接続する際に、それらの熱歪みを有効に防止するために熱膨張係数の近似するＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金やＦｅ−Ｎｉ合金等の金属材料を用いるのが好ましい。
【００２７】
また、枠体２には、その一側面に光半導体素子７と外部電気回路とを電気的に接続するとともに光半導体パッケージ内部を気密に塞ぐ機能を有する同軸コネクタ３を嵌着するための貫通孔２ａを形成し、対向する側面には光半導体素子７と光結合するための光伝送路の機能を有する貫通孔２ｂを形成する。
【００２８】
また、同軸コネクタ３は、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等の金属材料から成り、貫通孔２ａ内周面にＡｕ−Ｓｎ合金半田等の低融点ロウ材によりロウ付けされる筒状の外周導体３ａと、この外周導体３ａ内部に充填されたホウケイ酸ガラス等から成る絶縁体３ｂと、外周導体３ａの中心軸に設置されるように絶縁体３ｂに挿入固定され光半導体パッケージ内外を導通する中心導体３ｃとから成る。なお、この同軸コネクタ３は、金属材料から成る外周導体３ａと貫通孔２ａ内周面および中心導体３ｃとが、高周波信号が伝送するときのインピーダンスを整合することができる同軸構造と成っている。従って、光半導体パッケージに入出力される高周波信号の周波数が高くなっても中心導体３においてはインピーダンスの整合が困難になる部位が出現することはない。
【００２９】
なお、同軸コネクタ３は、枠体２内側の中心導体３ｃの先端が枠体２内面と面一となるよう貫通孔２ａに嵌着される。この中心導体３ｃの先端が枠体２内面よりも貫通孔２ａの内側にある場合には、貫通孔２ａ内周面の形状によりその内部に発生するインピーダンスを整合させることが困難となる。その結果、光半導体パッケージの高周波信号の伝送路における反射損失を小さくできず、円滑な高周波信号の入出力を行うことが困難となる。
【００３０】
また、枠体２内側の中心導体３ｃの先端が枠体２内面より突出する場合には、同軸構造である貫通孔２ａ内部の中心導体３ｃと、同軸構造と成らない枠体２内面より突出する中心導体３ｃとの間にインピーダンスのギャップが発生し、インピーダンスの整合が困難となる。その結果、高周波信号の伝送路における反射損失が大きくなり、外部電気回路と光半導体素子７との高周波信号の入出力が円滑に行われない。
【００３１】
また、貫通孔２ａは、図２に示すように金属片１０の中心導体３ｃ側の端に相当する位置から枠体２の内面にかけてその幅（貫通孔２ａの断面が円形の場合直径である）が大きくなっている。同図のように、貫通孔２ａの断面が円形であってその幅が枠体２の内面に向かって漸次大きくなる場合、貫通孔２ａ内部の金属片１０の端に相当する位置から枠体２内面すなわち中心導体３ｃ先端までの距離をｄ、同軸コネクタ３の中心軸から基体１または蓋体６までの近い方の距離をｒ１、金属片１０が接続されていない枠体２内側の中心導体３ｃの部位を取り囲む貫通孔２ａの部位の半径をｒ２、中心導体３ｃの軸方向と貫通孔２ａの内周面のうち直径が漸次大きくなっている箇所（傾斜面）とのなす角度をθ２とした場合、０°＜θ２≦ｔａｎ −１ ｛（ｒ１−ｒ２）／ｄ｝とすることが好ましい。
【００３２】
このような構成により、貫通孔２ａ内部の金属片１０が接続されていない中心導体３ｃの部位と、金属片１０が接続されている中心導体３ｃの部位と、枠体２内面より突出した金属片１０の部位とにそれぞれ発生するインピーダンスの変化を緩やかにすることによりインピーダンスを整合することができる。その結果、高周波信号の伝送路の反射損失を低減することができ、光半導体素子７に対する高周波信号の入出力を効率よく円滑に行うことができる。
【００３３】
また、θ２がθ２＞ｔａｎ −１ ｛（ｒ１−ｒ２）／ｄ｝の場合、貫通孔２ａの幅が貫通孔２ａ内部の金属片１０の端に相当する位置から枠体２内面に向かって漸次大きく成るものの、貫通孔２ａと基体１とが交差するか貫通孔２ａと蓋体６とが交差するため、インピーダンスの整合が困難となる。従って、高周波信号の反射損失を低減できず円滑な高周波信号の伝送が困難となる。
【００３４】
具体的には、θ２を３０〜７０°とするのがよく、その場合高周波信号の反射損失が有効に低減される。
【００３５】
なお、図３に、本発明の実施の形態の一例として、貫通孔２ａの幅が貫通孔２ａ内部の金属片１０の端に相当する位置から枠体２内面に向かって段階的に大きくなる構成を示す。同図のように、貫通孔２ａに金属片１０の端に相当する位置から枠体２内面にかけて幅が均一な切欠部２ｃを設ける。この切欠部２ｃの幅は、金属片１０が接続されていない中心導体３ｃの部位と、中心導体３ｃと金属片１０を接続した部位とを取り囲む貫通孔２ａおよび枠体２内面より突出した金属片１０にそれぞれ発生するインピーダンスを整合するように設定することができる。その結果、光半導体パッケージに入出力される高周波信号の周波数が高くなっても高周波信号の伝送路のインピーダンスの不整合による反射損失を小さくできることから、円滑な高周波信号の伝送が行なえる。
【００３６】
さらに、図４に示すように、貫通孔２ａ内部の金属片１０の端に相当する位置から枠体２ａ内面にかけて、貫通孔２ａの幅が漸次拡がる部位と幅が一定となる部位を設けることによっても、金属片１０が接続されていない中心導体３ｃの部位と、中心導体３ｃに金属片１０が接続されている部位とを取り囲む貫通孔２ａおよび枠体２内面より突出した金属片１０にそれぞれ発生するインピーダンスを整合することができる。
【００３７】
また、枠体２は基体１との接合における熱歪みを小さくし接合を強固なものとするとともに、光半導体パッケージの外部に対する電磁遮蔽（シールド）を行うために、基体１の熱膨張係数に近似するＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金やＦｅ−Ｎｉ合金等の金属材料を用いるのがよい。
【００３８】
また、枠体２は、基体１と同様にその材料のインゴットに圧延加工や打ち抜き加工等の従来周知の金属加工法を施すことにより所定の形状に製作され、その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０．５〜９μｍのＡｕ層を順次メッキ法により被着させておくと、枠体２が酸化腐食するのを有効に防止できるとともに、貫通孔２ａ，２ｂにそれぞれ同軸コネクタ３、透光性部材５を強固に嵌着接合できる。従って、所定の形状に製作された枠体２の表面に０．５〜９μｍのＮｉ層や０．５〜９μｍのＡｕ層等の金属層をメッキ法により被着させておくことが好ましい。
【００３９】
また、貫通孔２ｂの外側周辺部には、枠体２の熱膨張係数に近似するＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金，Ｆｅ−Ｎｉ合金等の金属材料から成り、戻り光防止用の光アイソレータ１２と光信号の光伝送路として機能する光ファイバ１３とが樹脂接着剤で接着された金属外周導体１１、および非晶質ガラス等から成り集光レンズとして機能し光半導体パッケージ内部を塞ぐ機能を有する透光性部材５を固定する筒状の固定部材４が銀ロウ等のロウ材で接合される。
【００４０】
この固定部材４の内周部には、集光レンズとして機能するとともに光半導体パッケージ内部を塞ぐ非晶質ガラス等から成る透光性部材５が、その接合部の表面に形成されたメタライズ層を介して、２００〜４００℃の融点を有するＡｕ−Ｓｎ合金半田等の低融点ロウ材で接合される。
【００４１】
この透光性部材５は、熱膨張係数が４×１０ −６ 〜１２×１０ −６ ／℃（室温〜４００℃）のサファイア（単結晶アルミナ）や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、外部のレーザ光等の光を光ファイバ１３により伝送させて光半導体素子７に入力させる、または光半導体素子７で出力したレーザ光等の光を光ファイバ１３に入力させるための集光用部材として用いられる。透光性部材５が、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（ＳｉＯ ２ ），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。
【００４２】
また、この透光性部材５は、その熱膨張係数が枠体２のそれと異なっていても固定部材４が熱膨張差による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うことによって光の屈折率の変化を起こすようなことは発生しにくい。従って、このような透光性部材５を用いることにより光半導体素子７と光ファイバ１３との間の光の結合効率を高くできる。
【００４３】
また、蓋体６は、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等の金属材料やアルミナセラミックス等のセラミックスから成るとともに、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たり、ＹＡＧレーザ溶接等の溶接法により接合される。これによって、基体１と枠体２と蓋体６とから成る光半導体パッケージとしての容器の内部に光半導体素子７を収納し封止することによって、製品としての光半導体装置となる。
【００４４】
かくして、本発明は、図５に示す従来の同軸コネクタ１０３を用いた半導体パッケージと比べ、貫通孔２ａ内部の中心導体３ｃと、枠体２内面より突出した金属片１０および回路基板９上面のメタライズ金属層９ａとの間に発生するインピーダンスのギャップを小さくできる。また、貫通孔２ａ内部の金属片１０を接続していない中心導体３ｃの部位と、中心導体３ｃの金属片１０を接続している部位および枠体２内部に突出した金属片１０とを経由して入出力する高周波信号の伝搬モードの変化を緩やかにすることができる。
【００４５】
即ち、貫通孔２ａ内部の金属片１０を接続していない中心導体３ｃの部位は同軸構造によるＴＥＭモードであり、中心導体３ｃの金属片１０を接続している部位はＴＥＭモードとＴＥモードが混在し枠体２の内側に向かって徐々にＴＥモードとなるようにされ、金属片１０はＴＥモードであり、金属片１０とメタライズ金属層９ａとの接合部はＴＥＭモードとＴＥモードが混在しており、メタライズ金属層９ａはＴＥＭモードである。このように、中心導体３ｃの金属片１０を接続している部位において、伝搬モードが枠体２の内側に向かって徐々にＴＥモードに整合されていることから、伝搬モードの急激な変化が抑えられるため高周波信号の伝送損失が小さくなる。
【００４６】
かくして、本発明、半導体素子に入出力する高周波信号の周波数が高くなっても高周波信号の伝送路のインピーダンスの不整合、および急激な伝搬モードの変化により発生する高周波信号の反射損失を非常に小さくできる。
【００４７】
本発明において、高周波信号の周波数は１〜１００ＧＨｚ程度のＧＨｚ帯域であり、特に１０ＧＨｚ以上の周波数において従来インピーダンスおよび伝搬モードの変化が急激であったものを緩やかにすることができる。
【００４８】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更を行うことは何等支障ない。
【００４９】
【発明の効果】
本発明は、同軸コネクタは、中心導体の枠体内側の先端が枠体の内面と面一となるように設けられ、かつ中心導体と回路基板とが板状の金属片を介して電気的に接続されており、さらに貫通孔は金属片の端から枠体の内面にかけて幅が大きくなっていることにより、高周波信号の伝送路に発生するインピーダンスのギャップを小さくできるとともに、高周波信号の伝搬モードの変化を緩やかにすることができる。その結果、半導体素子に入出力する高周波信号の周波数が高くなっても高周波信号の伝送路に発生する反射損失を極めて小さくでき、半導体素子と外部電気回路との高周波信号の入出力を円滑に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】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一例を示す断面図である。
【図２】図１の同軸コネクタおよびその周辺部の要部拡大断面図である。
【図３】図１の同軸コネクタおよびその周辺部について実施の形態の一例を示す要部拡大断面図である。
【図４】図１の同軸コネクタおよびその周辺部について実施の形態の他の例を示す要部拡大断面図である。
【図５】従来の光半導体パッケージの断面図である。
【図６】従来の光半導体パッケージの同軸コネクタおよびその周辺部の拡大断面図である。
【符号の説明】
１：基体
１ａ：載置部
２：枠体
２ａ，２ｂ：貫通孔
３：同軸コネクタ
３ａ：外周導体
３ｂ：絶縁体
３ｃ：中心導体
７：光半導体素子
８：載置用基台
９：回路基板
１０：金属片
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信やマイクロ波通信，ミリ波通信等の高い周波数で作動する各種光半導体素子を収納する半導体素子収納用パッケージに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の光通信やマイクロ波通信またはミリ波通信等の高い周波数で作動する各種半導体素子を収納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いう）のうち、光通信分野に用いられる光半導体パッケージの断面図を図５に、同軸コネクタ周辺部の拡大断面図を図６に示す。
【０００３】
これらの図に示すように、光半導体パッケージは、一般に上面にＬＤ（半導体レーザ），ＰＤ（フォトダイオード）等の光半導体素子１０７が載置用基台１０８を介して載置される載置部１０１ａを有し、鉄（Ｆｅ）−ニッケル（Ｎｉ）−コバルト（Ｃｏ）合金や銅（Ｃｕ）−タングステン（Ｗ）合金等の金属材料から成る基体１０１を有する。また、載置部１０１ａを囲繞するようにして基体１０１の上面に銀ロウ等のロウ材を介して接合されるとともに、一側面に光半導体素子１０７と外部電気回路（図示せず）とを電気的に接続する同軸コネクタ１０３（ガラスビーズ端子ともいう）を嵌着するための貫通孔１０２ａが形成され、対向する側面に光半導体素子１０７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合金等の金属材料から成る枠体１０２を有する。
【０００４】
この枠体１０２の光伝送路である貫通孔１０２ｂの外側周辺部には、枠体１０２の熱膨張係数に近似するＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金，Ｆｅ−Ｎｉ合金等の金属材料から成り、戻り光防止用の光アイソレータ１１２と光ファイバ１１３とが樹脂接着剤等で接着された金属外周導体１１１と、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光半導体パッケージの内部を塞ぐ機能を有する透光性部材１０５とを固定する筒状の固定部材１０４が銀ロウ等のロウ材で接合される。
【０００５】
なお、この固定部材１０４と金属外周導体１１１とは、各々の端面同士がＹＡＧレーザ溶接等により固定され、一方、固定部材１０４と透光性部材１０５とは、固定部材１０４内周面に形成されたメッキ層に金（Ａｕ）−錫（Ｓｎ）合金半田等の低融点ロウ材を介して取着することにより固定される。
【０００６】
また、同軸コネクタ１０３は、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等の金属材料から成り貫通孔１０２ａ内周面にＡｕ−Ｓｎ合金半田等の低融点ロウ材によりロウ付けされる筒状の外周導体（ホルダー）１０３ａと、この外周導体１０３ａの内部に充填されたホウケイ酸ガラス等の絶縁体１０３ｂと、この外周導体１０３ａの中心軸部分に装着され光半導体パッケージ内外を導通させる中心導体（金属端子）１０３ｃとから成る。
【０００７】
また、この同軸コネクタ１０３は、高周波信号が伝送される中心導体１０３ｃと、その外周部、即ち金属材料から成る外周導体１０３ａ、および貫通孔１０２ａ内周面とが、高周波信号を伝送するときにインピーダンスの整合が可能である同軸構造を成している。
【０００８】
なお、この同軸コネクタ１０３と光半導体素子１０７との電気的接続は、中心導体１０３ｃの枠体１０２内側の部位と、この中心導体１０３ｃと貫通孔１０２ａ内周面により発生するインピーダンスと同じになるように回路基板１０９上面に形成されたマイクロストリップ線路であるメタライズ金属層１０９ａとを、錫（Ｓｎ）−鉛（Ｐｂ）半田等の低融点ロウ材を介して接合するとともに、このメタライズ金属層１０９ａと光半導体素子１０７とをボンディングワイヤ１１４により接続することによって成される。
【０００９】
このような光半導体パッケージは、それに光半導体素子１０７やインピーダンス整合用等の回路基板１０９を搭載した載置用基台１０８を樹脂接着剤，ロウ材等の接着剤を介して載置固定した後、中心導体１０３ｃの一端と回路基板１０９上面のメタライズ金属層１０９ａとをＳｎ−Ｐｂ半田等の低融点ロウ材により取着するとともに、光半導体素子１０７とメタライズ金属層１０９ａとをボンディングワイヤ１１４で電気的に接続し、その後、光アイソレータ１１２，光ファイバ１１３が固定された金属外周導体１１１を固定部材１０４に溶接し、枠体１０２上面に蓋体１０６をシーム溶接やロウ付け等により取着することにより、製品としての光半導体装置となる。
【００１０】
このような光半導体装置は、例えば外部から供給される高周波信号により光半導体素子１０７を光励起させ、励起したレーザ光等の光を透光性部材１０５を介して光ファイバ１１３に授受させ光ファイバ１１３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。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の光半導体パッケージにおいて、入出力される高周波信号の周波数が高くなると、枠体１０２内側の中心導体１０３ｃは同軸構造となっていないため、その部位に発生するインピーダンスが非常に大きくなり、貫通孔１０２ａ内部の中心導体１０３ｃとメタライズ金属層１０９ａとの間で発生するインピーダンスのギャップが大きくなる。また、中心導体１０３ｃおよびメタライズ金属層１０９ａを経由して伝送する高周波信号の伝搬モードの変化により発生する反射損失が光半導体素子１０７の作動性に対し無視できないほど大きくなる。
【００１２】
従って、本発明は上記問題点に鑑み完成されたものであり、その目的は、高周波信号を伝送する伝送線路に発生するインピーダンスのギャップを小さくしてインピーダンスを整合するとともに、高周波信号の伝搬モードの急激な変化により発生する反射損失を極めて小さくすることにより、光半導体パッケージに高周波信号を円滑に入出力し光半導体素子の作動性を良好なものとすることにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の半導体素子収納用パッケージは、上面に半導体素子および回路基板が載置用基台を介して載置される載置部を有する基体と、前記上面に前記載置部を囲繞するように取着されるとともに側部に貫通孔が形成された金属製の枠体と、筒状の外周導体および該外周導体の中心軸に設置させた中心導体ならびにそれらの間に介在させて前記中心導体の両端が突出するように設けた絶縁体から成るとともに前記貫通孔に嵌着されて前記回路基板および前記中心導体を電気的に接続する同軸コネクタとを具備した半導体素子収納用パッケージにおいて、前記同軸コネクタは、前記中心導体の前記枠体内側の先端が前記枠体の内面と面一となるように設けられ、かつ前記中心導体と前記回路基板とが板状の金属片を介して電気的に接続されており、さらに前記貫通孔は前記金属片の端に相当する位置から前記枠体の内面にかけて幅が大きくなっていることを特徴とする。
【００１４】
本発明は、このような構成により、光半導体パッケージに入出力する高周波信号の周波数が高くなっても、同軸コネクタの中心導体，金属片，回路基板上面のメタライズ金属層を経由する伝送路におけるインピーダンスの急激な変化を抑えることによりインピーダンスを整合できる。また、この伝送路における高周波信号の伝搬モードの変化を緩やかにすることができる。その結果、高周波信号を伝送するときに伝送路において発生する反射損失を極めて小さくでき、光半導体素子と外部電気回路との高周波信号の入出力を円滑に行うことができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の半導体パッケージの一種である光半導体パッケージについて、以下に詳細に説明する。図１は、本発明の光半導体パッケージの一実施形態を示す断面図、図２は図１の貫通孔や同軸コネクタおよびその周辺部の要部拡大断面図である。
【００１６】
これらの図において、１は容器本体の底面を構成する基体、２は容器本体の側壁用の枠体、３は高周波信号の入出力端子である同軸コネクタ、４は透光性部材５や金属外周導体１１を設置固定するための筒状の固定部材、５は透光性部材、６は蓋体、７はＬＤ，ＰＤ等の光半導体素子である。これら基体１、枠体２、同軸コネクタ３、固定部材４、透光性部材５および蓋体６とで、内部に光半導体素子７を収納するための容器が基本的に構成される。
【００１７】
また、従来技術と同様に、固定部材４の外部側の端面には、光アイソレータ１２と光ファイバ１３とが樹脂接着剤等で接着された金属外周導体１１が、ＹＡＧレーザ溶接等により固定される。
【００１８】
本発明の基体１は、光半導体素子７を支持するための支持部材ならびに光半導体素子７から発せられる熱を放散するための放熱板として機能し、その上面の略中央部に光半導体素子７が載置用基台８を介して載置される載置部１ａを有している。この載置部１ａに、載置用基台８がＳｎ−Ｐｂ半田等の低融点ロウ材を介して接着固定されるとともに、この低融点ロウ材を介して光半導体素子７から発せられた熱が伝えられ、外部に効率良く放散され、光半導体素子７の作動性を良好なものとする。
【００１９】
この基体１は、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金やＣｕ−Ｗ合金等の金属材料から成り、そのインゴットに圧延加工や打ち抜き加工等の従来周知の金属加工法を施すことによって所定の形状に製作される。また、その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０．５〜９μｍのＡｕ層を順次メッキ法により被着させておくと、基体１が酸化腐食するのを有効に防止することができるとともに、基体１上面に載置用基台８を介して光半導体素子７を強固に被着固定させることができる。従って、所定の形状に製作された基体１の表面に０．５〜９μｍのＮｉ層や０．５〜９μｍのＡｕ層等の金属層をメッキ法により被着させておくことが好ましい。
【００２０】
また、この載置用基台８はシリコン（Ｓｉ）やＣｕ−Ｗ合金等の熱伝導性の高い金属材料から成り、光半導体素子７から基体１へ熱を伝えるための媒体として機能するとともに、その高さを適宜設定することにより透光性部材５と光半導体素子７との光軸が合うように調節する機能を有する。また、その上面には、高周波信号の伝送線路としてのメタライズ金属層９ａが形成された、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）セラミックス等のセラミックスから成るインピーダンス整合等用の回路基板９が接合される。
【００２１】
また、このメタライズ金属層９ａは、モリブデン（Ｍｏ），マンガン（Ｍｎ），タングステン（Ｗ）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、回路基板９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焼結することにより形成される。
【００２２】
さらに、このメタライズ金属層９ａは、中心導体３ｃと貫通孔２ａ内部に発生するインピーダンスと同じになるように形成されたマイクロストリップ線路であり、光半導体素子７とボンディングワイヤ１４により電気的に接続される。また、従来の中心導体１０３ｃ（図５）の枠体１０２内側に突出した部位に発生する電界に対し、メタライズ金属層９ａに発生する電界の大きさに近くなるような金属片１０を用いて枠体２内側の中心導体３ｃとメタライズ金属層９ａとを電気的に接続する。その結果、中心導体３ｃと金属片１０との接続部、金属片１０とメタライズ金属層９ａとの接続部で発生する電界の変化を緩やかにし急激なインピーダンスの変化を抑えることにより、高周波信号が伝送する伝送路の反射損失を小さくする。
【００２３】
この金属片１０は、側面からみた断面形状が略長方形状またはメタライズ金属層９ａに向かって先細り状とされたテーパ状を有しており、その厚さは１０〜１００μｍの範囲であれば良く、１０μｍ未満の場合製造が困難となり、１００μｍを超える場合高周波信号の反射損失が非常に大きくなる。
【００２４】
また、金属片１０は、その平面形状が略長方形状またはメタライズ金属層９ａに向かって先細り状とされたテーパ状を有しており、その最も狭い部位の幅が、中心導体３ｃ，メタライズ金属層９ａにＳｎ−Ｐｂ半田等の低融点ロウ材で強固に接合できる程度の幅であれば良く、一方、最も広い部位の幅が、中心導体３ｃの直径以下であれば良く、最も広い部位の幅が中心導体３ｃの直径を超える場合、高周波信号の反射損失が非常に大きくなる。
【００２５】
また、金属片１０は、その主面とメタライズ金属層９ａの表面の延長面との成す角の角度θ１が０〜９０°の範囲であれば良く、その範囲を外れる場合高周波信号の反射損失が非常に大きくなる。より好ましくは、θ１は０〜３０°がよく、さらには１０°以下がよく、０°に近い方がよい。
【００２６】
また、金属片１０は、中心導体３ｃとメタライズ金属層９ａとを電気的に接続する際に、それらの熱歪みを有効に防止するために熱膨張係数の近似するＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金やＦｅ−Ｎｉ合金等の金属材料を用いるのが好ましい。
【００２７】
また、枠体２には、その一側面に光半導体素子７と外部電気回路とを電気的に接続するとともに光半導体パッケージ内部を気密に塞ぐ機能を有する同軸コネクタ３を嵌着するための貫通孔２ａを形成し、対向する側面には光半導体素子７と光結合するための光伝送路の機能を有する貫通孔２ｂを形成する。
【００２８】
また、同軸コネクタ３は、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等の金属材料から成り、貫通孔２ａ内周面にＡｕ−Ｓｎ合金半田等の低融点ロウ材によりロウ付けされる筒状の外周導体３ａと、この外周導体３ａ内部に充填されたホウケイ酸ガラス等から成る絶縁体３ｂと、外周導体３ａの中心軸に設置されるように絶縁体３ｂに挿入固定され光半導体パッケージ内外を導通する中心導体３ｃとから成る。なお、この同軸コネクタ３は、金属材料から成る外周導体３ａと貫通孔２ａ内周面および中心導体３ｃとが、高周波信号が伝送するときのインピーダンスを整合することができる同軸構造と成っている。従って、光半導体パッケージに入出力される高周波信号の周波数が高くなっても中心導体３においてはインピーダンスの整合が困難になる部位が出現することはない。
【００２９】
なお、同軸コネクタ３は、枠体２内側の中心導体３ｃの先端が枠体２内面と面一となるよう貫通孔２ａに嵌着される。この中心導体３ｃの先端が枠体２内面よりも貫通孔２ａの内側にある場合には、貫通孔２ａ内周面の形状によりその内部に発生するインピーダンスを整合させることが困難となる。その結果、光半導体パッケージの高周波信号の伝送路における反射損失を小さくできず、円滑な高周波信号の入出力を行うことが困難となる。
【００３０】
また、枠体２内側の中心導体３ｃの先端が枠体２内面より突出する場合には、同軸構造である貫通孔２ａ内部の中心導体３ｃと、同軸構造と成らない枠体２内面より突出する中心導体３ｃとの間にインピーダンスのギャップが発生し、インピーダンスの整合が困難となる。その結果、高周波信号の伝送路における反射損失が大きくなり、外部電気回路と光半導体素子７との高周波信号の入出力が円滑に行われない。
【００３１】
また、貫通孔２ａは、図２に示すように金属片１０の中心導体３ｃ側の端に相当する位置から枠体２の内面にかけてその幅（貫通孔２ａの断面が円形の場合直径である）が大きくなっている。同図のように、貫通孔２ａの断面が円形であってその幅が枠体２の内面に向かって漸次大きくなる場合、貫通孔２ａ内部の金属片１０の端に相当する位置から枠体２内面すなわち中心導体３ｃ先端までの距離をｄ、同軸コネクタ３の中心軸から基体１または蓋体６までの近い方の距離をｒ１、金属片１０が接続されていない枠体２内側の中心導体３ｃの部位を取り囲む貫通孔２ａの部位の半径をｒ２、中心導体３ｃの軸方向と貫通孔２ａの内周面のうち直径が漸次大きくなっている箇所（傾斜面）とのなす角度をθ２とした場合、０°＜θ２≦ｔａｎ −１ ｛（ｒ１−ｒ２）／ｄ｝とすることが好ましい。
【００３２】
このような構成により、貫通孔２ａ内部の金属片１０が接続されていない中心導体３ｃの部位と、金属片１０が接続されている中心導体３ｃの部位と、枠体２内面より突出した金属片１０の部位とにそれぞれ発生するインピーダンスの変化を緩やかにすることによりインピーダンスを整合することができる。その結果、高周波信号の伝送路の反射損失を低減することができ、光半導体素子７に対する高周波信号の入出力を効率よく円滑に行うことができる。
【００３３】
また、θ２がθ２＞ｔａｎ −１ ｛（ｒ１−ｒ２）／ｄ｝の場合、貫通孔２ａの幅が貫通孔２ａ内部の金属片１０の端に相当する位置から枠体２内面に向かって漸次大きく成るものの、貫通孔２ａと基体１とが交差するか貫通孔２ａと蓋体６とが交差するため、インピーダンスの整合が困難となる。従って、高周波信号の反射損失を低減できず円滑な高周波信号の伝送が困難となる。
【００３４】
具体的には、θ２を３０〜７０°とするのがよく、その場合高周波信号の反射損失が有効に低減される。
【００３５】
なお、図３に、本発明の実施の形態の一例として、貫通孔２ａの幅が貫通孔２ａ内部の金属片１０の端に相当する位置から枠体２内面に向かって段階的に大きくなる構成を示す。同図のように、貫通孔２ａに金属片１０の端に相当する位置から枠体２内面にかけて幅が均一な切欠部２ｃを設ける。この切欠部２ｃの幅は、金属片１０が接続されていない中心導体３ｃの部位と、中心導体３ｃと金属片１０を接続した部位とを取り囲む貫通孔２ａおよび枠体２内面より突出した金属片１０にそれぞれ発生するインピーダンスを整合するように設定することができる。その結果、光半導体パッケージに入出力される高周波信号の周波数が高くなっても高周波信号の伝送路のインピーダンスの不整合による反射損失を小さくできることから、円滑な高周波信号の伝送が行なえる。
【００３６】
さらに、図４に示すように、貫通孔２ａ内部の金属片１０の端に相当する位置から枠体２ａ内面にかけて、貫通孔２ａの幅が漸次拡がる部位と幅が一定となる部位を設けることによっても、金属片１０が接続されていない中心導体３ｃの部位と、中心導体３ｃに金属片１０が接続されている部位とを取り囲む貫通孔２ａおよび枠体２内面より突出した金属片１０にそれぞれ発生するインピーダンスを整合することができる。
【００３７】
また、枠体２は基体１との接合における熱歪みを小さくし接合を強固なものとするとともに、光半導体パッケージの外部に対する電磁遮蔽（シールド）を行うために、基体１の熱膨張係数に近似するＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金やＦｅ−Ｎｉ合金等の金属材料を用いるのがよい。
【００３８】
また、枠体２は、基体１と同様にその材料のインゴットに圧延加工や打ち抜き加工等の従来周知の金属加工法を施すことにより所定の形状に製作され、その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０．５〜９μｍのＡｕ層を順次メッキ法により被着させておくと、枠体２が酸化腐食するのを有効に防止できるとともに、貫通孔２ａ，２ｂにそれぞれ同軸コネクタ３、透光性部材５を強固に嵌着接合できる。従って、所定の形状に製作された枠体２の表面に０．５〜９μｍのＮｉ層や０．５〜９μｍのＡｕ層等の金属層をメッキ法により被着させておくことが好ましい。
【００３９】
また、貫通孔２ｂの外側周辺部には、枠体２の熱膨張係数に近似するＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金，Ｆｅ−Ｎｉ合金等の金属材料から成り、戻り光防止用の光アイソレータ１２と光信号の光伝送路として機能する光ファイバ１３とが樹脂接着剤で接着された金属外周導体１１、および非晶質ガラス等から成り集光レンズとして機能し光半導体パッケージ内部を塞ぐ機能を有する透光性部材５を固定する筒状の固定部材４が銀ロウ等のロウ材で接合される。
【００４０】
この固定部材４の内周部には、集光レンズとして機能するとともに光半導体パッケージ内部を塞ぐ非晶質ガラス等から成る透光性部材５が、その接合部の表面に形成されたメタライズ層を介して、２００〜４００℃の融点を有するＡｕ−Ｓｎ合金半田等の低融点ロウ材で接合される。
【００４１】
この透光性部材５は、熱膨張係数が４×１０ −６ 〜１２×１０ −６ ／℃（室温〜４００℃）のサファイア（単結晶アルミナ）や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、外部のレーザ光等の光を光ファイバ１３により伝送させて光半導体素子７に入力させる、または光半導体素子７で出力したレーザ光等の光を光ファイバ１３に入力させるための集光用部材として用いられる。透光性部材５が、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（ＳｉＯ ２ ），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。
【００４２】
また、この透光性部材５は、その熱膨張係数が枠体２のそれと異なっていても固定部材４が熱膨張差による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うことによって光の屈折率の変化を起こすようなことは発生しにくい。従って、このような透光性部材５を用いることにより光半導体素子７と光ファイバ１３との間の光の結合効率を高くできる。
【００４３】
また、蓋体６は、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等の金属材料やアルミナセラミックス等のセラミックスから成るとともに、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たり、ＹＡＧレーザ溶接等の溶接法により接合される。これによって、基体１と枠体２と蓋体６とから成る光半導体パッケージとしての容器の内部に光半導体素子７を収納し封止することによって、製品としての光半導体装置となる。
【００４４】
かくして、本発明は、図５に示す従来の同軸コネクタ１０３を用いた半導体パッケージと比べ、貫通孔２ａ内部の中心導体３ｃと、枠体２内面より突出した金属片１０および回路基板９上面のメタライズ金属層９ａとの間に発生するインピーダンスのギャップを小さくできる。また、貫通孔２ａ内部の金属片１０を接続していない中心導体３ｃの部位と、中心導体３ｃの金属片１０を接続している部位および枠体２内部に突出した金属片１０とを経由して入出力する高周波信号の伝搬モードの変化を緩やかにすることができる。
【００４５】
即ち、貫通孔２ａ内部の金属片１０を接続していない中心導体３ｃの部位は同軸構造によるＴＥＭモードであり、中心導体３ｃの金属片１０を接続している部位はＴＥＭモードとＴＥモードが混在し枠体２の内側に向かって徐々にＴＥモードとなるようにされ、金属片１０はＴＥモードであり、金属片１０とメタライズ金属層９ａとの接合部はＴＥＭモードとＴＥモードが混在しており、メタライズ金属層９ａはＴＥＭモードである。このように、中心導体３ｃの金属片１０を接続している部位において、伝搬モードが枠体２の内側に向かって徐々にＴＥモードに整合されていることから、伝搬モードの急激な変化が抑えられるため高周波信号の伝送損失が小さくなる。
【００４６】
かくして、本発明、半導体素子に入出力する高周波信号の周波数が高くなっても高周波信号の伝送路のインピーダンスの不整合、および急激な伝搬モードの変化により発生する高周波信号の反射損失を非常に小さくできる。
【００４７】
本発明において、高周波信号の周波数は１〜１００ＧＨｚ程度のＧＨｚ帯域であり、特に１０ＧＨｚ以上の周波数において従来インピーダンスおよび伝搬モードの変化が急激であったものを緩やかにすることができる。
【００４８】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更を行うことは何等支障ない。
【００４９】
【発明の効果】
本発明は、同軸コネクタは、中心導体の枠体内側の先端が枠体の内面と面一となるように設けられ、かつ中心導体と回路基板とが板状の金属片を介して電気的に接続されており、さらに貫通孔は金属片の端から枠体の内面にかけて幅が大きくなっていることにより、高周波信号の伝送路に発生するインピーダンスのギャップを小さくできるとともに、高周波信号の伝搬モードの変化を緩やかにすることができる。その結果、半導体素子に入出力する高周波信号の周波数が高くなっても高周波信号の伝送路に発生する反射損失を極めて小さくでき、半導体素子と外部電気回路との高周波信号の入出力を円滑に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】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一例を示す断面図である。
【図２】図１の同軸コネクタおよびその周辺部の要部拡大断面図である。
【図３】図１の同軸コネクタおよびその周辺部について実施の形態の一例を示す要部拡大断面図である。
【図４】図１の同軸コネクタおよびその周辺部について実施の形態の他の例を示す要部拡大断面図である。
【図５】従来の光半導体パッケージの断面図である。
【図６】従来の光半導体パッケージの同軸コネクタおよびその周辺部の拡大断面図である。
【符号の説明】
１：基体
１ａ：載置部
２：枠体
２ａ，２ｂ：貫通孔
３：同軸コネクタ
３ａ：外周導体
３ｂ：絶縁体
３ｃ：中心導体
７：光半導体素子
８：載置用基台
９：回路基板
１０：金属片
Claims (1)
- 上面に半導体素子および回路基板が載置用基台を介して載置される載置部を有する基体と、前記上面に前記載置部を囲繞するように取着されるとともに側部に貫通孔が形成された金属製の枠体と、筒状の外周導体および該外周導体の中心軸に設置させた中心導体ならびにそれらの間に介在させて前記中心導体の両端が突出するように設けた絶縁体から成るとともに前記貫通孔に嵌着されて前記回路基板および前記中心導体を電気的に接続する同軸コネクタとを具備した半導体素子収納用パッケージにおいて、前記同軸コネクタは、前記中心導体の前記枠体内側の先端が前記枠体の内面と面一となるように設けられ、かつ前記中心導体と前記回路基板とが板状の金属片を介して電気的に接続されており、さらに前記貫通孔は前記金属片の端に相当する位置から前記枠体の内面にかけて幅が大きくなっていることを特徴とする半導体素子収納用パッケージ。
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