KR20230119203A - 반도체 장치 - Google Patents
반도체 장치 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20230119203A KR20230119203A KR1020237024049A KR20237024049A KR20230119203A KR 20230119203 A KR20230119203 A KR 20230119203A KR 1020237024049 A KR1020237024049 A KR 1020237024049A KR 20237024049 A KR20237024049 A KR 20237024049A KR 20230119203 A KR20230119203 A KR 20230119203A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- semiconductor device
- dielectric substrate
- base
- conductor
- semiconductor laser
- Prior art date
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 155
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims abstract description 114
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 95
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims abstract description 26
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 claims abstract description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 47
- PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M copper(1+);methylsulfanylmethane;bromide Chemical compound Br[Cu].CSC PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 12
- 229910000833 kovar Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 10
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 claims description 5
- SBYXRAKIOMOBFF-UHFFFAOYSA-N copper tungsten Chemical compound [Cu].[W] SBYXRAKIOMOBFF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 3
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims 2
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 14
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 13
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 9
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 8
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 8
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 7
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 7
- 230000008646 thermal stress Effects 0.000 description 7
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 6
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 5
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 3
- 229910003271 Ni-Fe Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 2
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 2
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 2
- PIGFYZPCRLYGLF-UHFFFAOYSA-N Aluminum nitride Chemical compound [Al]#N PIGFYZPCRLYGLF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005219 brazing Methods 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 1
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 1
- 239000005394 sealing glass Substances 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
- H01S5/022—Mountings; Housings
- H01S5/02208—Mountings; Housings characterised by the shape of the housings
- H01S5/02212—Can-type, e.g. TO-CAN housings with emission along or parallel to symmetry axis
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/02—Containers; Seals
- H01L23/04—Containers; Seals characterised by the shape of the container or parts, e.g. caps, walls
- H01L23/043—Containers; Seals characterised by the shape of the container or parts, e.g. caps, walls the container being a hollow construction and having a conductive base as a mounting as well as a lead for the semiconductor body
- H01L23/045—Containers; Seals characterised by the shape of the container or parts, e.g. caps, walls the container being a hollow construction and having a conductive base as a mounting as well as a lead for the semiconductor body the other leads having an insulating passage through the base
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/02—Containers; Seals
- H01L23/04—Containers; Seals characterised by the shape of the container or parts, e.g. caps, walls
- H01L23/053—Containers; Seals characterised by the shape of the container or parts, e.g. caps, walls the container being a hollow construction and having an insulating or insulated base as a mounting for the semiconductor body
- H01L23/055—Containers; Seals characterised by the shape of the container or parts, e.g. caps, walls the container being a hollow construction and having an insulating or insulated base as a mounting for the semiconductor body the leads having a passage through the base
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/12—Mountings, e.g. non-detachable insulating substrates
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
- H01S5/022—Mountings; Housings
- H01S5/0225—Out-coupling of light
- H01S5/02257—Out-coupling of light using windows, e.g. specially adapted for back-reflecting light to a detector inside the housing
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
- H01S5/022—Mountings; Housings
- H01S5/023—Mount members, e.g. sub-mount members
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
- H01S5/022—Mountings; Housings
- H01S5/0233—Mounting configuration of laser chips
- H01S5/02345—Wire-bonding
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
- H01S5/022—Mountings; Housings
- H01S5/0235—Method for mounting laser chips
- H01S5/02355—Fixing laser chips on mounts
- H01S5/0236—Fixing laser chips on mounts using an adhesive
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
- H01S5/024—Arrangements for thermal management
- H01S5/02469—Passive cooling, e.g. where heat is removed by the housing as a whole or by a heat pipe without any active cooling element like a TEC
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
- H01S5/022—Mountings; Housings
- H01S5/023—Mount members, e.g. sub-mount members
- H01S5/02315—Support members, e.g. bases or carriers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/06—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
- H01S5/062—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium by varying the potential of the electrodes
- H01S5/06226—Modulation at ultra-high frequencies
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
본 개시에 따른 반도체 장치는, 제1 면과, 제1 면과 반대측의 제2 면을 갖고, 제1 면으로부터 제2 면에 관통하는 관통공이 형성된 기체와, 관통공을 통해, 기체의 제1 면측으로 연장되는 리드와, 리드와, 관통공을 형성하는 기체의 측면 사이를 메우는 밀봉체와, 기체의 제1 면에 대해서 선 상태로 설치된 제1 주면과, 제1 주면과 반대측의 면으로서, 기체의 제1 면에 대해서 선 상태로 설치된 제2 주면을 갖는 유전체 기판과, 유전체 기판의 제1 주면측에 설치된 반도체 레이저와, 유전체 기판의 제1 주면에 설치되고, 반도체 레이저와 전기적으로 접속된 신호 선로와, 신호 선로와 리드를 전기적으로 접속하는 접속 부재와, 유전체 기판의 제2 주면에 설치된 이면 도체를 구비하고, 제1 면과 수직인 방향으로부터 보아, 밀봉체는 이면 도체의 바로 아래에 설치된다.
Description
본 개시는, 반도체 장치에 관한 것이다.
특허문헌 1에는, 전자 부품 탑재용 패키지가 개시되고 있다. 이 패키지는, 금속판 형상 부재로 이루어지고, 두께 방향으로 관통하는 관통공이 설치된 기체를 구비한다. 기체는, 한쪽 주면에 전자 부품이 탑재되고, 한쪽 주면을 기준으로 하는 두께가 다른 부분에 비해 얇은 박층부를 갖는다. 관통공의 중심부에는, 기체의 주면에 대해서 직교하는 방향으로 연장되는 신호 선로 도체가 삽입된다. 신호 선로 도체와 관통공의 내주면 사이에는, 유전체가 설치된다. 기체의 한쪽 주면측에는, 전자 부품과 신호 선로 도체를 접속하는 접속 도체가 설치된다. 기체의 다른 쪽 주면측에는, 신호 선로 도체와 평행하게 연장되는 접지 도체가 설치된다. 신호 선로 도체의 기체의 한쪽 주면측에 돌출한 부분과 접속 도체는, 납재 등의 도전성 재료에 의해 접속되어 있다.
특허문헌 1에서는, 접속 도체인 신호 선로와 신호 선로 도체인 리드 핀과의 사이의 거리가 길어지면, 신호 선로와 리드 핀을 접합하는 금속 접합재가 두꺼워진다. 이것에 의해, 금속 접합재가 갖는 인덕턴스 성분이 커진다. 이 때, 전자 부품으로서 반도체 레이저를 탑재하는 경우, 주파수 특성의 악화에 의한 전송 손실의 증가 등이 생길 가능성이 있다. 따라서, 반도체 레이저에 전달되는 전기 신호의 품질 열화가 생길 우려가 있다.
본 개시는, 전기 신호의 품질 열화를 억제할 수 있는 반도체 장치를 얻는 것을 목적으로 한다.
본 개시에 따른 반도체 장치는, 제1 면과, 해당 제1 면과 반대측의 제2 면을 갖고, 해당 제1 면으로부터 해당 제2 면에 관통하는 관통공이 형성된 기체와, 해당 관통공을 통해, 해당 기체의 해당 제1 면측으로 연장되는 리드와, 해당 리드와, 해당 관통공을 형성하는 해당 기체의 측면과의 사이를 메우는 밀봉체와, 해당 기체의 해당 제1 면에 대해서 선 상태로 설치된 제1 주면과, 해당 제1 주면과 반대측의 면으로서, 해당 기체의 해당 제1 면에 대해서 선 상태로 설치된 제2 주면을 갖는 유전체 기판과, 해당 유전체 기판의 해당 제1 주면측에 설치된 반도체 레이저와, 해당 유전체 기판의 해당 제1 주면에 설치되고, 해당 반도체 레이저와 전기적으로 접속된 신호 선로와, 해당 신호 선로와 해당 리드를 전기적으로 접속하는 접속 부재와, 해당 유전체 기판의 해당 제2 주면에 설치된 이면 도체를 구비하고, 해당 제1 면과 수직인 방향으로부터 보아, 해당 밀봉체는 해당 이면 도체의 바로 아래에 설치된다.
본 개시에 따른 반도체 장치에서는, 밀봉체가 이면 도체의 바로 아래까지 진입하고 있다. 이 때문에, 접속 부재를 짧게 할 수 있고, 접속 부재의 인덕턴스 성분을 억제할 수 있다. 따라서, 반도체 레이저에 전달되는 전기 신호의 품질 열화를 억제할 수 있다.
도 1은 실시의 형태 1에 따른 반도체 장치의 평면도이다.
도 2는 도 1을 A-A 직선으로 절단하는 것에 의해 얻어지는 단면도이다.
도 3은 실시의 형태 1의 제1 비교예에 따른 반도체 장치의 평면도이다.
도 4는 도 3을 A-A 직선으로 절단하는 것에 의해 얻어지는 단면도이다.
도 5는 실시의 형태 1의 제2 비교예에 따른 반도체 장치의 평면도이다.
도 6은 도 5를 A-A 직선으로 절단하는 것에 의해 얻어지는 단면도이다.
도 7은 실시의 형태 1의 변형예에 따른 반도체 장치의 평면도이다.
도 8은 실시의 형태 2에 따른 반도체 장치의 단면도이다.
도 9는 도 8을 B-B 직선으로 절단하는 것에 의해 얻어지는 단면도이다.
도 10은 도 9의 파선으로 둘러싼 부분의 확대도이다.
도 11은 실시의 형태 3에 따른 반도체 장치의 단면도이다.
도 12는 도 11을 B-B 직선으로 절단하는 것에 의해 얻어지는 단면도이다.
도 13은 도 12의 파선으로 둘러싼 부분의 확대도이다.
도 14는 실시의 형태 4에 따른 반도체 장치의 단면도이다.
도 15는 도 14를 B-B 직선으로 절단하는 것에 의해 얻어지는 단면도이다.
도 16은 도 15의 파선으로 둘러싼 부분의 확대도이다.
도 17은 실시의 형태 6에 따른 반도체 장치의 평면도이다.
도 18은 실시의 형태 6에 따른 반도체 장치의 단면도이다.
도 19는 실시의 형태 6에 따른 반도체 장치에 캡을 부착한 상태를 나타내는 단면도이다.
도 20은 실시의 형태 7에 따른 계측 시스템의 사시도이다.
도 21은 실시의 형태 7의 비교예에 따른 반도체 장치의 평면도이다.
도 22는 통전 지그에 비교예에 따른 반도체 장치를 부착한 상태를 나타내는 사시도이다.
도 23은 통전 지그에 실시의 형태 6에 따른 반도체 장치를 부착한 상태를 나타내는 사시도이다.
도 2는 도 1을 A-A 직선으로 절단하는 것에 의해 얻어지는 단면도이다.
도 3은 실시의 형태 1의 제1 비교예에 따른 반도체 장치의 평면도이다.
도 4는 도 3을 A-A 직선으로 절단하는 것에 의해 얻어지는 단면도이다.
도 5는 실시의 형태 1의 제2 비교예에 따른 반도체 장치의 평면도이다.
도 6은 도 5를 A-A 직선으로 절단하는 것에 의해 얻어지는 단면도이다.
도 7은 실시의 형태 1의 변형예에 따른 반도체 장치의 평면도이다.
도 8은 실시의 형태 2에 따른 반도체 장치의 단면도이다.
도 9는 도 8을 B-B 직선으로 절단하는 것에 의해 얻어지는 단면도이다.
도 10은 도 9의 파선으로 둘러싼 부분의 확대도이다.
도 11은 실시의 형태 3에 따른 반도체 장치의 단면도이다.
도 12는 도 11을 B-B 직선으로 절단하는 것에 의해 얻어지는 단면도이다.
도 13은 도 12의 파선으로 둘러싼 부분의 확대도이다.
도 14는 실시의 형태 4에 따른 반도체 장치의 단면도이다.
도 15는 도 14를 B-B 직선으로 절단하는 것에 의해 얻어지는 단면도이다.
도 16은 도 15의 파선으로 둘러싼 부분의 확대도이다.
도 17은 실시의 형태 6에 따른 반도체 장치의 평면도이다.
도 18은 실시의 형태 6에 따른 반도체 장치의 단면도이다.
도 19는 실시의 형태 6에 따른 반도체 장치에 캡을 부착한 상태를 나타내는 단면도이다.
도 20은 실시의 형태 7에 따른 계측 시스템의 사시도이다.
도 21은 실시의 형태 7의 비교예에 따른 반도체 장치의 평면도이다.
도 22는 통전 지그에 비교예에 따른 반도체 장치를 부착한 상태를 나타내는 사시도이다.
도 23은 통전 지그에 실시의 형태 6에 따른 반도체 장치를 부착한 상태를 나타내는 사시도이다.
각 실시의 형태에 따른 반도체 장치에 대해 도면을 참조하여 설명한다. 동일한 또는 대응하는 구성 요소에는 동일한 부호를 붙이고, 설명의 반복을 생략하는 경우가 있다.
실시의 형태 1.
도 1은, 실시의 형태 1에 따른 반도체 장치(100)의 평면도이다. 도 2는, 도 1을 A-A 직선으로 절단하는 것에 의해 얻어지는 단면도이다. 반도체 장치(100)는, 예를 들면 25Gbps 대응 TO-CAN(Transistor Outline-CAN) 패키지 등의 반도체 레이저용 패키지이다.
반도체 장치(100)는 기체(2)를 구비한다. 기체(2)는, 제1 면과, 제1 면과 반대측의 제2 면을 갖는다. 기체(2)의 제1 면측에는, 반도체 레이저(1) 등의 전자 부품이 설치된다. 기체(2)에는, 제1 면으로부터 제2 면에 관통하는 한 쌍의 관통공이 형성된다. 기체(2)는 아일릿이라고도 불린다.
반도체 장치(100)는, 한 쌍의 리드(4)인 리드(4a, 4b)를 구비한다. 리드(4)는 리드 핀이라고도 불린다. 리드(4a, 4b)는, 기체(2)에 형성된 한 쌍의 관통공을 각각 통해, 기체(2)의 제1 면측으로 연장된다. 기체(2)의 관통공에는 한 쌍의 밀봉체(3)인 밀봉체(3a, 3b)가 설치된다. 리드(4a, 4b)와, 관통공을 형성하는 기체(2)의 측면과의 사이는, 밀봉체(3a, 3b)로 채워져 있다. 밀봉체(3a, 3b)는 예를 들면 밀봉 유리이다.
기체(2)의 제1 면에는, 도체 블럭(6)이 설치된다. 도체 블럭(6)은 금속으로 형성된다. 도체 블럭(6)은, 기체(2)의 제1 면측에서, 이면 도체(8)를 거쳐 유전체 기판(5)을 유지한다.
유전체 기판(5)은, 기체(2)의 제1 면에 대해서 선 상태로 설치된 제1 주면 및 제2 주면을 갖는다. 제2 주면은, 제1 주면과 반대측의 면이다. 유전체 기판(5)은 서브 마운트라고도 불린다. 유전체 기판(5)의 제1 주면측에는, 반도체 레이저(1)가 설치된다. 유전체 기판(5)의 제1 주면에는, 반도체 레이저(1)와 전기적으로 접속된 한 쌍의 신호 선로(7)인 신호 선로(7a, 7b)가 설치된다. 도 2에 나타나는 예에서는, 반도체 레이저(1)는 신호 선로(7b) 상에 설치되고, 신호 선로(7a)와 와이어로 접속되어 있다. 신호 선로(7a, 7b)와 리드(4a, 4b)는, 후술하는 접속 부재에 의해 각각 전기적으로 접속된다. 유전체 기판(5)의 제2 주면에는 이면 도체(8)가 설치된다.
도체 블럭(6)은 평면으로 보아 T자형이다. 도체 블럭(6) 중 이면 도체(8)와 대향하는 쪽의 일부만이, 이면 도체(8)와 접하고 있다. 구체적으로는, 이면 도체(8) 중 반도체 레이저(1)와 겹치는 중앙부만이 도체 블럭(6)에 고정되어 있다. 이면 도체(8) 중 리드(4a, 4b)와 겹치는 양단부 근방은, 도체 블럭(6)에 고정되지 않는다. 즉, 이면 도체(8)는, 유전체 기판(5)의 제1 주면과 수직인 방향으로부터 보아, 반도체 레이저(1)와 겹치는 부분에 도체 블럭(6)과의 접촉 부분을 갖는다. 또, 이면 도체(8)는, 기체(2)의 제1 면을 따른 방향에서의 도체 블럭(6)과의 접촉 부분의 양측에, 도체 블럭(6)과 떨어진 이간 부분을 갖는다. 여기서, 유전체 기판(5)의 제1 주면과 수직인 방향은, 도 1에 있어서의 y축 방향이다. 또, 이면 도체(8)에 있어서 기체(2)의 제1 면을 따른 방향은, 도 1에 있어서의 x축 방향이다.
기체(2)의 제1 면과 수직인 방향으로부터 보아, 밀봉체(3)는 이면 도체(8)의 바로 아래에 설치된다. 특히, 기체(2)의 제1 면과 수직인 방향으로부터 보아, 밀봉체(3)는, 이면 도체(8)에 대해서 유전체 기판(5)과 반대측의 영역에 설치된다. 즉, 기체(2)의 제1 면과 수직인 방향으로부터 보아 밀봉체(3)는, 이면 도체(8) 중 도체 블럭(6)과의 이간 부분과, 도체 블럭(6)과의 사이에 돌출하고 있다. 밀봉체(3)는, y축 방향에 있어서 이면 도체(8)와 도체 블럭(6)이 접하는 면보다 도체 블럭(6)측에 진입하고 있다.
반도체 장치(100)에 있어서, 리드(4)는 밀봉체(3)를 이용하여 유리 밀봉 기술(glass hermetic technique)에 의해 기체(2)에 고정된다. 리드(4)는, 기체(2)에 형성된 관통공의 중앙에 고정된다. 도체 블럭(6)과 기체(2)는, 동일한 금속으로 형성되어도 좋다. 도체 블럭(6)과 기체(2)의 형상은, 프레스 성형 또는 절삭 등에 의해 형성된다. 이면 도체(8)와 도체 블럭(6)은, 땜납 등의 접합재에 의해 고정된다. 또, 반도체 레이저(1)는 유전체 기판(5)의 제1 주면측에 땜납 등의 접합재에 의해 고정된다. 유전체 기판(5)은, 예를 들면 반도체 레이저(1)와 도체 블럭(6)과의 사이의 열 팽창 계수를 갖는다. 유전체 기판(5)은 세라믹으로 형성된다. 유전체 기판(5)은, 반도체 레이저(1)와 도체 블럭(6)과의 열 팽창 계수의 부정합에 기인하는 열 응력에 의해, 반도체 레이저(1)가 파손되는 것을 억제한다.
리드(4a, 4b)에는, 외부로부터 차동 신호가 입력된다. 신호 선로(7a, 7b)는, 리드(4a, 4b)로부터의 차동 신호를 반도체 레이저(1)의 애노드 전극 및 캐소드 전극에 전송한다. 반도체 장치(100)에서는, 신호 선로(7a, 7b)와 이면 도체(8)가, 유전체 기판(5)을 사이에 둔다. 이것에 의해, 마이크로 스트립 선로가 형성된다. 신호 선로(7a, 7b)의 특성 임피던스는, 리드(4a, 4b)에 입력된 전기 신호가 가장 저손실로 반도체 레이저(1)에 전송되도록 최적값으로 조정된다. 또한, 리드(4a, 4b)와 신호 선로(7a, 7b)는, 접속 부재로서, 땜납 등의 금속 접합재 또는 금속 와이어 등을 이용하여 전기적으로 접속된다.
휴대전화 서비스 등을 지원하는 모바일 네트워크에 있어서, 디지털 신호 처리를 행하는 키 스테이션과 무선 신호 송수신을 행하는 종속 스테이션을 연결하는 광회선을 모바일 프런트 홀이라고 부른다. 최근, 모바일 프런트 홀의 신호 전송 속도는 25Gbps에 달하고, 고속 동작이 가능한 반도체 레이저의 수요가 높아지고 있다. 모바일 프런트 홀에서는, 반도체 레이저의 패키지 형태는 TO-CAN이 주류이다.
도 3은, 실시의 형태 1의 제1 비교예에 따른 반도체 장치(800a)의 평면도이다. 도 4는, 도 3을 A-A 직선으로 절단하는 것에 의해 얻어지는 단면도이다. 반도체 장치(800a)는, 밀봉체(3)가 이면 도체(8)의 바로 아래까지 진입하고 있지 않는 점이 반도체 장치(100)와 다르다. 또, 반도체 장치(800a)는, 평판 형상의 도체 블럭(806)을 구비한다. 신호 선로(7a, 7b)와 리드(4a, 4b)는, 접합재(9a, 9b)를 거쳐 전기적으로 접속된다.
이러한 구조에 있어서, 신호 선로(7a, 7b)와 리드(4a, 4b)와의 사이의 거리가 길면, y축 방향에 있어서 접합재(9a, 9b)가 두꺼워진다. 이것에 의해, 접합재(9a, 9b)가 갖는 인덕턴스 성분이 커진다. 따라서, 반도체 레이저(1)에 전달되는 전기 신호의 품질 열화가 생길 가능성이 있다. 품질 열화는, 예를 들면 주파수 특성의 악화에 의한 전송 손실의 증가이다.
도 5는, 실시의 형태 1의 제2 비교예에 따른 반도체 장치(800b)의 평면도이다. 도 6은, 도 5를 A-A 직선으로 절단하는 것에 의해 얻어지는 단면도이다. 반도체 장치(800b)에서는, 유전체 기판(805b)이 반도체 장치(800a)보다 두껍다. 이와 같이, 유전체 기판(805b)을 두껍게 하는 것으로, 신호 선로(7a, 7b)와 리드(4a, 4b)와의 거리를 단축할 수 있다. 이것에 의해, y축 방향에 있어서 접합재(9a, 9b)를 얇게 할 수 있고, 접합재(9a, 9b)가 갖는 인덕턴스 성분을 저감할 수 있다.
그러나, 마이크로 스트립 선로에서는, 유전체 기판이 두꺼워지면 특성 임피던스가 커진다. 또, 표면측의 신호 선로의 선로폭이 커지면, 특성 임피던스는 작아진다. 이 때문에, 반도체 장치(800b)에 있어서 신호 선로(7a, 7b)의 특성 임피던스를 반도체 장치(800a)와 동일한 값으로 조정하기 위해서는, 반도체 장치(800b)의 신호 선로(7a, 7b)의 선로폭 W2는, 반도체 장치(800a)의 신호 선로(7a, 7b)의 선로폭 W1보다 커진다. 이 때문에, 유전체 기판(805b)의 면적이 커지고, 패키지가 대형화한다.
이것에 대해 본 실시의 형태의 반도체 장치(100)에서는, 밀봉체(3)가 이면 도체(8)의 바로 아래까지 진입하고 있다. 이 때문에, 반도체 장치(100)에서는, 반도체 장치(800a, 800b)와 비교하여, 유전체 기판(5)의 두께를 얇게 유지한 채로, 리드(4)와 신호 선로(7)의 사이의 거리를 짧게 할 수 있다. 이 때문에, 접합재(9a, 9b)를 얇게 할 수 있고, 접합재(9a, 9b)의 인덕턴스 성분을 억제할 수 있다. 따라서, 반도체 레이저에 전달되는 전기 신호의 품질 열화를 억제할 수 있고, 고주파 특성이 뛰어난 반도체 장치(100)를 얻을 수 있다.
또, 반도체 장치(100)에서는 유전체 기판(5)이 얇기 때문에, 최적인 특성 임피던스를 얻기 위해 필요한 신호 선로(7a, 7b)의 선로폭 W1은, 반도체 장치(800b)의 선로폭 W2보다 작아진다. 따라서, 반도체 장치(100)에서는 반도체 장치(800b)보다 유전체 기판(5)의 면적을 작게 할 수 있다. 이것에 의해, 유전체 기판(5)을 저비용으로 제조할 수 있다. 또, 패키지를 소형화할 수 있다. 본 실시의 형태에서는, 유전체 기판(5)의 대형화를 억제하면서, 리드(4)와 신호 선로(7)와의 사이의 거리를 저감시킬 수 있다.
부가하여, 본 실시의 형태에서는 유전체 기판(5)이 얇기 때문에, 반도체 레이저(1)와 도체 블럭(6)과의 사이의 열저항을 저감할 수 있다. 따라서, 반도체 레이저(1)의 방열성을 향상할 수 있고, 반도체 레이저(1)의 발광 효율의 향상 및 장기 수명화가 가능하게 된다.
또한, 본 실시의 형태에서는 반도체 레이저(1)의 방열성을 향상할 수 있기 때문에, 이면 도체(8)에 도체 블럭(6)과의 이간 부분을 마련한 경우에도 충분한 방열성을 확보할 수 있다. 본 실시의 형태에서는, 이면 도체(8) 중 x축 방향의 양단부 근방은 도체 블럭(6)에 고정되지 않는다. 이것에 의해, 유전체 기판(5)과 도체 블럭(6)과의 접합 면적을 저감할 수 있다. 따라서, 도체 블럭(6)이 유전체 기판(5)에 미치는 열 응력을 저감하고, 반도체 장치(100)의 신뢰성을 향상할 수 있다.
도 7은, 실시의 형태 1의 변형예에 따른 반도체 장치(100a)의 평면도이다. 본 실시의 형태의 변형예로서, 이면 도체(8)는, 유전체 기판(5)의 제1 주면과 수직인 방향으로부터 보아 반도체 레이저(1)와 겹치는 부분의 적어도 한쪽에, 도체 블럭(6a)과 떨어진 이간 부분을 가져도 좋다. 또, 이면 도체(8)의 전면이 도체 블럭(6)에 고정되어 있어도 좋다.
또, 본 실시의 형태에서는 기체(2)의 제1 면과 수직인 방향으로부터 보아, 밀봉체(3)는 이면 도체(8) 중 도체 블럭(6)과의 이간 부분과, 도체 블럭(6)과의 사이에 돌출하고 있는 것으로 했다. 이것에 한정하지 않고, 기체(2)의 제1 면과 수직인 방향으로부터 보아, 밀봉체(3)는 이면 도체(8)의 바로 아래에 설치되면 좋다.
또, 본 실시의 형태의 도체 블럭(6) 및 유전체 기판(5)은, 기체(2)에 대해서 직립하고 있다. 이것에 한정하지 않고, 도체 블럭(6) 및 유전체 기판(5)은 기체(2)의 제1 면에 대해서 기울어져 있어도 좋다. 이것에 의해, 반도체 장치(100)의 레이저 광의 출사 방향을 소망의 각도로 조정할 수 있다. 예를 들면, 반도체 장치(100)가 출사한 레이저 광이 어떠한 반사체에 조사된 경우, 반사광이 반도체 레이저(1)에 돌아오는 일이 있다. 이 반사 복귀광은, 반도체 레이저(1)의 안정 동작을 저해하기 때문에, 작게 하는 것이 바람직하다. 그래서, 도체 블럭(6) 및 유전체 기판(5)과 기체(2)의 제1 면이 이루는 각도를, 직각이 아니라 반사 복귀광이 최소로 되는 각도로 조정하는 것에 의해, 반도체 레이저(1)의 동작의 안정화가 가능하다.
또, 반도체 레이저(1)는 차동 신호가 아니라, 싱글 엔드 신호로 구동되어도 좋다. 이 경우, 신호 선로(7)는 1개여도 좋고, 리드(4)는 1개여도 좋다.
상술한 변형은, 이하의 실시의 형태에 따른 반도체 장치에 대해 적절히 응용할 수 있다. 또한, 이하의 실시의 형태에 따른 반도체 장치에 대해서는 실시의 형태 1과의 공통점이 많기 때문에, 실시의 형태 1과의 차이점을 중심으로 설명한다.
실시의 형태 2.
도 8은, 실시의 형태 2에 따른 반도체 장치(200)의 단면도이다. 도 9는, 도 8을 B-B 직선으로 절단하는 것에 의해 얻어지는 단면도이다. 도 10은, 도 9의 파선으로 둘러싼 부분의 확대도이다. 반도체 장치(200)에 있어서, 리드(4a, 4b)와 신호 선로(7a, 7b)를 전기적으로 접속하는 접속 부재는, 와이어(10a, 10b)이다. 와이어(10a, 10b)는 금속으로 형성된다. 본 실시의 형태에서는, 리드(4)와 신호 선로(7)와의 사이의 거리를 짧게 하는 것으로, 와이어(10a, 10b)를 짧게 할 수 있다. 따라서, 와이어(10a, 10b)의 인덕턴스 성분을 억제할 수 있다.
또, 기체(2)의 제1 면과 수직인 방향에 있어서, 기체(2)의 제1 면과 유전체 기판(5)과의 거리는, 기체(2)의 제1 면과 리드(4)의 유전체 기판(5)측의 단부와의 거리보다 크다. 즉, 유전체 기판(5) 및 신호 선로(7)의 하단은, 리드(4)의 상단면(41)보다 높은 위치에 설치된다. 와이어(10a, 10b)는, 리드(4a, 4b)의 상단면(41)과 신호 선로(7a, 7b)를 전기적으로 접속한다.
비교예에 따른 반도체 장치(800a, 800b)에서는, 리드(4)와 도체 블럭(6)과의 사이에 신호 선로(7), 유전체 기판(5) 및 이면 도체(8)가 삽입된다. 이 구조에서는, 기체(2)에 대한 리드(4)의 고정 위치의 편차에 의해, 리드(4)와 도체 블럭(6)과의 사이에 신호 선로(7), 유전체 기판(5) 및 이면 도체(8)를 삽입할 수 없을 가능성이 있다.
이것에 대해 본 실시의 형태에서는, 리드(4)와 도체 블럭(6)과의 사이에 신호 선로(7), 유전체 기판(5) 및 이면 도체(8)를 삽입할 필요가 없다. 이 때문에, 상기의 결점이 발생하는 경우가 없다.
또, 일반적으로 와이어(10a, 10b)는, 신호 선로(7) 및 리드(4)보다 변형하기 쉽다. 이 때문에, 유전체 기판(5)에 발생하는 응력을 저감할 수 있고, 제품의 신뢰성을 향상할 수 있다.
또, 리드(4a)와 신호 선로(7a) 및 리드(4b)와 신호 선로(7b)는, 각각 1개의 와이어로 접속된다. 이것에 한정하지 않고, 리드(4)와 신호 선로(7)는 2개 이상의 와이어로 접속되어도 좋다. 이것에 의해, 와이어에 의한 인덕턴스 성분을 저감할 수 있다. 따라서, 반도체 레이저(1)에 전달되는 전기 신호의 품질을 향상할 수 있다.
실시의 형태 3.
도 11은, 실시의 형태 3에 따른 반도체 장치(300)의 단면도이다. 도 12는, 도 11을 B-B 직선으로 절단하는 것에 의해 얻어지는 단면도이다. 도 13은, 도 12의 파선으로 둘러싼 부분의 확대도이다. 반도체 장치(300)에 있어서, 리드(4a, 4b)와 신호 선로(7a, 7b)를 전기적으로 접속하는 접속 부재는, 접합재(9a, 9b)이다. 접합재(9a, 9b)는, 예를 들면 땜납 등의 금속 접합재이다. 또, 유전체 기판(5) 및 신호 선로(7)의 하단은, 리드(4)의 상단면(41)보다 높은 위치에 설치된다. 접합재(9a, 9b)에서는, 리드(4a, 4b)의 상단면(41)과 신호 선로(7a, 7b)를 전기적으로 접속한다.
본 실시의 형태에 있어서도, 실시의 형태 2와 마찬가지로, 리드(4)와 도체 블럭(6)과의 사이에 신호 선로(7), 유전체 기판(5) 및 이면 도체(8)를 삽입할 필요가 없다. 또, 접속 부재로서 접합재(9a, 9b)를 이용하는 것으로, 접속 부재로서 와이어(10a, 10b)가 이용되는 경우보다 인덕턴스 성분을 저감할 수 있다. 따라서, 반도체 레이저(1)에 전달되는 전기 신호의 품질을 향상시킬 수 있다.
실시의 형태 4.
도 14는, 실시의 형태 4에 따른 반도체 장치(400)의 단면도이다. 도 15는, 도 14를 B-B 직선으로 절단하는 것에 의해 얻어지는 단면도이다. 도 16은, 도 15의 파선으로 둘러싼 부분의 확대도이다. 반도체 장치(400)에서는, 유전체 기판(5)의 제1 주면과 수직인 방향으로, 리드(4)와 신호 선로(7)는 대향한다. 리드(4) 중 신호 선로(7)와 대향하는 부분과, 신호 선로(7)는, 접합재(9a, 9b)에 의해 전기적으로 접속된다.
본 실시의 형태에서는, 실시의 형태 2, 3의 반도체 장치(200, 300)보다, 유전체 기판(5)을 얇게 할 수 있다. 따라서, 유전체 기판(5)의 면적을 축소할 수 있다.
실시의 형태 5.
유전체 기판(5)은, 예를 들면 알루미나(Al2O), 질화 알루미늄(AlN) 또는 탄화 규소(SiC)로 형성된다. 열 전도율은, SiC, AlN, Al2O3의 순서로 높다. 또, 열 팽창율은 SiC, AlN, Al2O3의 순서로 낮다.
도체 블럭(6)은, 예를 들면 SPCC(냉간 압연 강판, Steel Plate Cold Commercial), 코바(Kovar) 또는 구리 텅스텐으로 형성된다. 구리 텅스텐은, 예를 들면 CuW(10/90), CuW(20/80)이다. 열 전도율은, CuW(20/80), CuW(10/90), SPCC, 코바의 순서로 높다. 열 팽창율은 코바, CuW(10/90), CuW(20/80), SPCC의 순서로 낮다.
유전체 기판(5)과 도체 블럭(6)의 재질은, 열 응력에 의해 반도체 레이저(1) 및 유전체 기판(5)이 파손되지 않는 범위에서 적절히 조합할 수 있다. 실시의 형태 3, 4에 따른 반도체 장치(300, 400)는, 신호 선로(7)와 리드(4)와의 사이의 전기적 접속에 접합재(9a, 9b)가 이용된다. 이 때문에, 유전체 기판(5)에는 비교적 큰 열 응력이 걸릴 가능성이 있다. 따라서, 유전체 기판(5)과 도체 블럭(6)의 열 팽창율을 정합시키는 것이 바람직하다.
유전체 기판(5)의 재질로서 Al2O3를 이용한다면, 도체 블럭(6)의 재질은 예를 들면, CuW(10/90)를 이용하는 것이 바람직하다. Al2O3의 열 팽창율은 6.9~7.2ppm/K이며, CuW(10/90)의 열 팽창율은 7ppm/K이다. 유전체 기판(5)의 재질로서 AlN를 이용한다면, 도체 블럭(6)의 재질은 코바를 이용하는 것이 바람직하다. AlN의 열 팽창율은 4.6ppm/K이며, 코바의 열 팽창율은 5.1ppm/K이다.
실시의 형태 2에 따른 반도체 장치(200)와 같이, 신호 선로(7)와 리드(4)와의 사이의 전기적 접속에 와이어(10a, 10b)를 이용하는 경우는, 유전체 기판(5)에 걸리는 열 응력은 비교적 작아진다. 따라서, 유전체 기판(5)과 도체 블럭(6)과의 열 팽창 계수를 정합시키는 것보다도, 열 전도율의 높은 재질을 선택하는 것을 우선해도 좋다. 이것에 의해, 반도체 레이저(1)의 방열성을 향상할 수 있다. 예를 들면, 유전체 기판(5)의 재질로서 AlN를 이용하고, 도체 블럭(6)의 재질로서 CuW(20/80)를 이용하는 것이 좋다. AlN의 열 전도율은 170~200W/m·K이며, CuW(20/80)의 열 전도율은 200W/m·K이다.
기체(2)와 도체 블럭(6)은 SPCC 또는 코바로 형성되고, 일체화되어 있어도 좋다. 기체(2)의 재질에는, 일반적으로 SPCC 또는 코바가 이용되는 경우가 많다. 따라서, 도체 블럭(6)의 재질로서 SPCC 또는 코바를 선택하는 것에 의해, 기체(2)와 도체 블럭(6)을 일체화할 수 있다. 이 때, 기체(2)와 도체 블럭(6)의 형상을, 프레스 성형 또는 절삭 등의 수법에 의해, 일괄하여 형성할 수 있다.
유전체 기판(5)의 재질을 AlN로 하고, 도체 블럭(6)의 재질을 SPCC라고 해도 좋다. SPCC의 열 팽창율은 73.3W/m·K이다. 이것에 의해, 반도체 레이저(1)의 방열성을 높이면서, 기체(2)와 도체 블럭(6)을 일체화하여 생산성을 높일 수 있다.
유전체 기판(5)의 재질로서 든 SiC, Al2O3, AlN는, 이 순서로 비유전률이 높다. 비유전률이 클수록, 신호 선로(7)의 임피던스는 작아진다. 따라서, 신호 선로(7)의 특성 임피던스를 미리 정해진 최적값으로 조정하려고 하는 경우, 비유전률이 높은 Al2O3 또는 SiC를 이용하면 좋다. 이것에 의해, 신호 선로(7a, 7b)의 선로폭을 좁게 할 수 있고, 유전체 기판(5)을 소형화할 수 있다.
리드(4)는 예를 들면 42 알로이, 50 알로이 또는 코바로 형성된다. 50 알로이는, 50% Ni-Fe이며, 열 팽창율이 9.9ppm/K이다. 42 알로이는 42% Ni-Fe이며, 열 팽창율이 5ppm/K이다. 기체(2)의 재질로서 SPCC를 이용하는 경우, 리드(4)의 재질로서 예를 들면 50 알로이 또는 42 알로이가 이용된다. 기체(2)의 재질로서 코바를 이용하는 경우, 리드(4)의 재질로서 예를 들면 코바가 이용된다.
리드(4)의 재질과 유전체 기판(5)의 재질은, 유전체 기판(5)과 반도체 레이저(1)가 열 응력에 의해 파손되지 않는 범위에서 적절히 조합할 수 있다. 예를 들면, 리드(4a, 4b)의 재질로서 코바 또는 42 알로이를 이용하는 경우, 유전체 기판(5)의 재질을 AlN로 하는 것으로 열 팽창율의 부정합을 억제할 수 있다. 따라서, 유전체 기판(5) 및 반도체 레이저(1)에 걸리는 열 응력을 경감할 수 있고, 제품의 신뢰성을 향상할 수 있다. 리드(4a, 4b)의 재질로서 50 알로이를 이용하는 경우, 유전체 기판(5)의 재질을 Al2O3로 하는 것에 의해 열 팽창율의 부정합을 억제할 수 있다.
실시의 형태 6.
도 17은, 실시의 형태 6에 따른 반도체 장치(500)의 평면도이다. 도 18은, 실시의 형태 6에 따른 반도체 장치(500)의 단면도이다. 반도체 장치(500)에 있어서, 밀봉체(3a, 3b)의 직경 φ2는 φ0.95mm, 리드(4a, 4b)의 직경 φ1은 φ0.43mm이다. 또, 평면으로 보아 리드(4a, 4b)의 중심 사이의 거리 L1은 2mm이다. 또, 유전체 기판(5)의 두께 T1은 0.2mm, 재질은 AlN, 비유전률은 약 9이다. 또, 유전체 기판(5)에 형성된 신호 선로(7a, 7b)의 두께는 0.5μm로 한다. 또, 반도체 레이저(1)의 두께 T2는 0.1mm 이하로 한다.
차동 신호로 구동되는 반도체 레이저용의 구동 회로의 차동 임피던스는 50Ω으로 설정되는 경우가 많다. 따라서, 유전체 기판(5)에 형성된 신호 선로(7a, 7b)의 차동 임피던스를 50Ω에 가까운 값으로 하는 것에 의해, 반도체 레이저(1)에 고품질인 전기 신호를 전송할 수 있다. 본 실시의 형태에서는, 신호 선로(7a, 7b)의 차동 임피던스를 40Ω 이상으로 조정하면, 신호 선로(7a, 7b)의 선로폭 W1은 1mm 미만으로 된다. 이것에 의해, 유전체 기판(5)의 x축 방향의 길이 L2를 3mm 미만으로 설계할 수 있다. 또한, 신호 선로(7a, 7b)의 차동 임피던스는, 최적값인 50Ω이어도 좋다. 이와 같이, 본 실시의 형태에서는 한 쌍의 신호 선로(7a, 7b)의 차동 임피던스를 40Ω 이상으로 하고, 유전체 기판(5)의 기체(2)의 제1 면을 따른 방향의 길이 L2를 3mm 미만으로 할 수 있다.
또한, 도 5에 나타나는 것과 같은 밀봉체(3)가 이면 도체(8)의 바로 아래까지 진입하고 있지 않는 비교예에서는, 리드(4)와 신호 선로(7)와의 사이의 거리를 반도체 장치(500)와 동일한 정도로 하기 위해서는, 유전체 기판(5)의 두께 T1을 0.48mm 정도로 할 필요가 있다. 이것은 밀봉체(3)의 반경에 상당하는 두께이다. 이 경우, 신호 선로(7a, 7b)의 특성 임피던스를 반도체 장치(500)와 동일한 정도로 하기 위해서는, 신호 선로(7a, 7b)의 선로폭을 1.7mm 이상으로 할 필요가 있다. 이 때, 유전체 기판(5)의 x축 방향에 있어서의 길이 L2는 적어도 3.4mm 이상으로 된다.
도 19는, 실시의 형태 6에 따른 반도체 장치(500)에 캡(12)을 부착한 상태를 나타내는 단면도이다. 도 19에는, TO-CAN의 완성형의 일례가 나타나고 있다. 캡(12)에는, 반도체 레이저(1)가 발생시키는 레이저 광을 투과시키는 유리 개구부(11)가 설치된다. 캡(12)은, 패키지를 기밀 밀봉한다. 이것에 의해, 반도체 레이저(1)가 외기에 닿는 것에 의한 품질 열화를 방지할 수 있다.
여기서, 염가로 유통하는 캡(12)의 내경 φ3은, 일반적으로 약 φ3mm이다. 비교예에 따른 반도체 장치(800b)에서는, 유전체 기판(5)의 길이 L2는 적어도 3.4 mm 이상으로 된다. 이 때문에, 내경이 φ3mm 정도의 염가의 캡(12)을 적용할 수 없다. 이것에 대해, 본 실시의 형태에서는, 유전체 기판(5)의 길이 L2를 3mm 미만으로 설계할 수 있다. 따라서, 염가의 캡(12)을 용이하게 적용할 수 있다.
실시의 형태 7.
도 20은, 실시의 형태 7에 따른 계측 시스템(50)의 사시도이다. 계측 시스템(50)은, 반도체 레이저용 TO-CAN 패키지의 전기, 광학 특성을 측정한다. 계측 시스템(50)은, 통전 지그(51), 광섬유(53) 및 계측기(54)를 구비한다. 통전 지그(51)는, TO-CAN 패키지의 리드(4)가 삽입되고, 반도체 레이저(1)에 통전을 행하기 위한 리드 삽입공(52)을 갖는다. 또, 광섬유(53)는, 반도체 레이저(1)가 출사한 레이저 광을 계측기(54)에 도입한다. 계측기(54)는, 광섬유(53)로부터 도입된 레이저 광에 대해, 여러 가지의 전기, 광학 특성을 계측한다.
광섬유(53)의 xy 평면에 있어서의 위치는, 2개의 리드 삽입공(52)의 중심끼리 연결하는 선분의 중점 M2와 일치한다. 과거에 보급되어 있던 전송 속도가 1 Gbps 정도의 저속 TO-CAN 제품에서는, 평면으로 보아 반도체 레이저의 발광점이 2개의 리드의 중심끼리 연결하는 선분의 중점에 위치하는 제품이 많았다. 이 때문에, 계측 시스템(50)에서는, 도 20에 나타나는 것과 같은 구성이 채용되고 있는 것이 많다.
도 21은, 실시의 형태 7의 비교예에 따른 반도체 장치(900)의 평면도이다. 반도체 장치(900)에서는, 밀봉체(3)가 y축 방향에 있어서 이면 도체(8)와 도체 블럭(6)이 접하는 면보다 도체 블럭(6)측에 진입하고 있지 않다. 이 경우, 이면 도체(8)와 도체 블럭(6)이 접하는 면은, 2개의 리드(4a, 4b)의 중심끼리 연결하는 선분에 대해서, y축 방향으로 적어도 약 0.48mm 떨어진다. 이것은 밀봉체(3)의 반경에 상당하는 거리이다. 여기서, 비교예에 따른 반도체 장치(900)에서는, 유전체 기판(5)의 면적을 축소하기 위해서, 유전체 기판(5)의 두께 T1을 실시의 형태 6과 동등한 0.2mm 정도로 얇게 하고 있는 것으로 한다. 이와 같이, 비교예에 따른 반도체 장치(900)에서는, 반도체 레이저(1)의 xy 평면에 있어서의 발광점의 위치는, 리드(4a, 4b)의 중심끼리 연결하는 선분보다 ＋y 방향으로 어긋난다.
도 22는, 통전 지그(51)에 비교예에 따른 반도체 장치(900)를 부착한 상태를 나타내는 사시도이다. 이 경우, 레이저 광의 주광선(80)이 광섬유(53)의 광축과 일치하지 않는다. 따라서, 광섬유(53)에 도입되는 광량이 부족하다. 이것에 의해, 전기, 광학 특성의 측정 정밀도가 저하할 우려가 있다.
도 23은, 통전 지그(51)에 실시의 형태 6에 따른 반도체 장치(500)를 부착한 상태를 나타내는 사시도이다. 도 17에 도시하는 바와 같이, 반도체 장치(500)에서는, 한 쌍의 리드(4a, 4b)가 연장되는 방향으로부터 보아, 한 쌍의 리드(4a, 4b)의 중심을 연결하는 선분의 중점 M1과, 반도체 레이저(1)의 발광점은 겹친다. 즉, xy 평면에 있어 반도체 레이저(1)의 발광점은, 리드(4a, 4b)의 중심끼리를 연결하는 선분의 중점 M1에 위치한다.
이 때, 레이저 광의 주광선(80)은 광섬유(53)의 광축과 일치한다. 따라서, 광섬유(53)에 효율 좋게 레이저 광을 도입할 수 있다. 이것에 의해, 이상적인 전기, 광학 특성의 계측이 가능하게 된다.
각 실시의 형태에서 설명한 기술적 특징은 적절히 조합하여 이용하여도 좋다.
1 반도체 레이저, 2 기체, 3, 3a, 3b 밀봉체, 4, 4a, 4b 리드, 5 유전체 기판, 6, 6a 도체 블럭, 7, 7a, 7b 신호 선로, 8 이면 도체, 9a, 9b 접합재, 10a, 10b 와이어, 11 유리 개구부, 12 캡, 41 상단면, 50 계측 시스템, 51 통전 지그, 52 삽입공, 53 광섬유, 54 계측기, 80 주광선, 100, 100a, 200, 300, 400, 500, 800a, 800b 반도체 장치, 805b 유전체 기판, 806 도체 블럭, 900 반도체 장치
Claims (18)
- 제1 면과, 상기 제1 면과 반대측의 제2 면을 갖고, 상기 제1 면으로부터 상기 제2 면에 관통하는 관통공이 형성된 기체와,
상기 관통공을 통해, 상기 기체의 상기 제1 면측으로 연장되는 리드와,
상기 리드와, 상기 관통공을 형성하는 상기 기체의 측면과의 사이를 메우는 밀봉체와,
상기 기체의 상기 제1 면에 대해서 선 상태로 설치된 제1 주면과, 상기 제1 주면과 반대측의 면으로서, 상기 기체의 상기 제1 면에 대해서 선 상태로 설치된 제2 주면을 갖는 유전체 기판과,
상기 유전체 기판의 상기 제1 주면측에 설치된 반도체 레이저와,
상기 유전체 기판의 상기 제1 주면에 설치되고, 상기 반도체 레이저와 전기적으로 접속된 신호 선로와,
상기 신호 선로와 상기 리드를 전기적으로 접속하는 접속 부재와,
상기 유전체 기판의 상기 제2 주면에 설치된 이면 도체
를 구비하고,
상기 제1 면과 수직인 방향으로부터 보아, 상기 밀봉체는 상기 이면 도체의 바로 아래에 설치되는 것을 특징으로 하는
반도체 장치. - 제1항에 있어서,
상기 제1 면과 수직인 방향으로부터 보아, 상기 밀봉체는, 상기 이면 도체에 대해서 상기 유전체 기판과 반대측의 영역에 설치되는 것을 특징으로 하는 반도체 장치. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 기체의 상기 제1 면측에서, 상기 이면 도체를 거쳐 상기 유전체 기판을 유지하는 도체 블럭을 구비하고,
상기 이면 도체는,
상기 유전체 기판의 상기 제1 주면과 수직인 방향으로부터 보아 상기 반도체 레이저와 겹치는 부분에 설치된 상기 도체 블럭과의 접촉 부분과,
상기 기체의 상기 제1 면을 따른 방향에서의 상기 접촉 부분의 적어도 한쪽에 설치되고, 상기 도체 블럭과 떨어진 이간 부분을 갖는 것을 특징으로 하는
반도체 장치. - 제3항에 있어서,
상기 기체의 상기 제1 면과 수직인 방향으로부터 보아, 상기 밀봉체는 상기 이간 부분과 상기 도체 블럭과의 사이에 돌출하고 있는 것을 특징으로 하는 반도체 장치. - 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기체의 상기 제1 면과 수직인 방향에서의, 상기 기체의 상기 제1 면과 상기 유전체 기판과의 거리는, 상기 기체의 상기 제1 면과 수직인 방향에서의, 상기 기체의 상기 제1 면과 상기 리드의 상기 유전체 기판측의 단부와의 거리보다 큰 것을 특징으로 하는 반도체 장치. - 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 접속 부재는 와이어인 것을 특징으로 하는 반도체 장치. - 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 접속 부재는 접합재인 것을 특징으로 하는 반도체 장치. - 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 유전체 기판의 상기 제1 주면과 수직인 방향으로, 상기 리드와 상기 신호 선로는 대향하고,
상기 리드 중 상기 신호 선로와 대향하는 부분과 상기 신호 선로는, 상기 접속 부재에 의해 전기적으로 접속되고,
상기 접속 부재는, 접합재인 것을 특징으로 하는
반도체 장치. - 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기체에 형성된 한 쌍의 상기 관통공을 각각 통해, 상기 기체의 상기 제1 면측으로 연장되는 한 쌍의 상기 리드와,
상기 반도체 레이저와 전기적으로 접속되고, 상기 한 쌍의 리드로부터의 차동 신호를 상기 반도체 레이저에 전송하는 한 쌍의 상기 신호 선로
를 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치. - 제9항에 있어서,
상기 한 쌍의 신호 선로의 차동 임피던스는 40Ω 이상인 것을 특징으로 하는 반도체 장치. - 제9항 또는 제10항에 있어서,
상기 유전체 기판의 상기 기체의 상기 제1 면을 따른 방향의 길이는 3mm 미만인 것을 특징으로 하는 반도체 장치. - 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 한 쌍의 리드가 연장되는 방향으로부터 보아, 상기 한 쌍의 리드의 중심을 연결하는 선분의 중점과, 상기 반도체 레이저의 발광점은 겹치는 것을 특징으로 하는 반도체 장치. - 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 유전체 기판은, 알루미나, 질화 알루미늄 또는 탄화 규소로 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 장치. - 제3항 또는 제4항에 있어서,
상기 도체 블럭은, SPCC, 코바(Kovar) 또는 구리 텅스텐으로 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 장치. - 제3항 또는 제4항에 있어서,
상기 기체와 상기 도체 블럭은 SPCC로 형성되고, 일체화되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체 장치. - 제3항 또는 제4항에 있어서,
상기 기체와 상기 도체 블럭은 코바로 형성되고, 일체화되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체 장치. - 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 리드는 42 알로이, 50 알로이 또는 코바로 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 장치. - 제3항 또는 제4항에 있어서,
상기 접속 부재는 와이어이며,
상기 유전체 기판은 질화 알루미늄으로 형성되고, 상기 도체 블럭은 구리 텅스텐으로 형성되는 것을 특징으로 하는
반도체 장치.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/JP2021/003036 WO2022162835A1 (ja) | 2021-01-28 | 2021-01-28 | 半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20230119203A true KR20230119203A (ko) | 2023-08-16 |
Family
ID=78282066
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020237024049A KR20230119203A (ko) | 2021-01-28 | 2021-01-28 | 반도체 장치 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20240006839A1 (ko) |
| JP (1) | JP6958772B1 (ko) |
| KR (1) | KR20230119203A (ko) |
| CN (1) | CN116783698A (ko) |
| DE (1) | DE112021006940T5 (ko) |
| WO (1) | WO2022162835A1 (ko) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7507682B2 (ja) * | 2020-12-28 | 2024-06-28 | 新光電気工業株式会社 | 半導体パッケージ用ステム |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012064817A (ja) | 2010-09-16 | 2012-03-29 | Kyocera Corp | 電子部品搭載用パッケージおよび通信用モジュール |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004342882A (ja) * | 2003-05-16 | 2004-12-02 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 半導体ステム |
| JP2005286305A (ja) * | 2004-03-02 | 2005-10-13 | Mitsubishi Electric Corp | 光半導体装置 |
| JP2010062512A (ja) * | 2008-07-02 | 2010-03-18 | Kyocera Corp | 電子部品搭載用パッケージおよびそれを用いた電子装置 |
-
2021
- 2021-01-28 DE DE112021006940.3T patent/DE112021006940T5/de active Pending
- 2021-01-28 WO PCT/JP2021/003036 patent/WO2022162835A1/ja active Application Filing
- 2021-01-28 CN CN202180091236.9A patent/CN116783698A/zh active Pending
- 2021-01-28 KR KR1020237024049A patent/KR20230119203A/ko active Search and Examination
- 2021-01-28 US US18/255,758 patent/US20240006839A1/en active Pending
- 2021-01-28 JP JP2021537195A patent/JP6958772B1/ja active Active
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012064817A (ja) | 2010-09-16 | 2012-03-29 | Kyocera Corp | 電子部品搭載用パッケージおよび通信用モジュール |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE112021006940T5 (de) | 2023-11-16 |
| JPWO2022162835A1 (ko) | 2022-08-04 |
| JP6958772B1 (ja) | 2021-11-02 |
| WO2022162835A1 (ja) | 2022-08-04 |
| US20240006839A1 (en) | 2024-01-04 |
| TW202230917A (zh) | 2022-08-01 |
| CN116783698A (zh) | 2023-09-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108732691B (zh) | 光组件、光模块、以及光传输装置 | |
| US7463659B2 (en) | Can-type optical transmitting module utilizing a laser diode with impedance matching resistors | |
| US20200144151A1 (en) | Optical trnsceiver having heat dissipation | |
| JP2004047830A (ja) | 光半導体用パッケージ | |
| US11923652B2 (en) | Header for semiconductor package, and semiconductor package | |
| JP4279134B2 (ja) | 半導体用パッケージ及び半導体デバイス | |
| CN110957278B (zh) | 电子部件搭载用封装体以及使用其的电子装置 | |
| US10916912B2 (en) | Optical module | |
| JP4212845B2 (ja) | 光半導体素子モジュール | |
| US20180145003A1 (en) | Electronic component mounting package and electronic device using the same | |
| KR20230119203A (ko) | 반도체 장치 | |
| CN114142335A (zh) | 用于电子元件的接头 | |
| JP2004093606A (ja) | 光モジュール及び光伝送装置 | |
| JP2008103774A (ja) | 高周波光伝送モジュールおよび光伝送器 | |
| JP4105647B2 (ja) | 半導体レーザモジュール及び光伝送器 | |
| JP2004335584A (ja) | 半導体パッケージ | |
| US20220173571A1 (en) | Optical module | |
| US7192201B2 (en) | Optical transmitting module having a de-coupling inductor therein | |
| TWI845854B (zh) | 半導體裝置 | |
| JP2007109734A (ja) | 光モジュール用基板及び光モジュール | |
| JP2004259880A (ja) | 光半導体装置 | |
| JP2728104B2 (ja) | 半導体レーザモジュール | |
| JP2001257415A (ja) | 光半導体装置 | |
| US20230344193A1 (en) | Stem for semiconductor package and semiconductor package | |
| JP7246590B1 (ja) | 半導体レーザ光源装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination |