JP2006128261A - I / O terminal, electronic component storage package and electronic device using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、高周波信号で作動する電子部品を収納するための電子部品収納用パッケージの信号入出力部に使用される入出力端子ならびにこれを用いた電子部品収納用パッケージおよび電子装置に関する。 The present invention relates to an input / output terminal used in a signal input / output unit of an electronic component storage package for storing an electronic component that operates with a high-frequency signal, and an electronic component storage package and an electronic apparatus using the input / output terminal.
従来のマイクロ波帯やミリ波帯等の高周波信号を伝送する入出力端子、および電子部品を気密に収容する電子部品収納用パッケージ(以下、パッケージともいう)について、それぞれ図3,図4に示す。 A conventional input / output terminal for transmitting a high-frequency signal such as a microwave band or a millimeter wave band and an electronic component storage package (hereinafter also referred to as a package) for storing electronic components in an airtight manner are shown in FIGS. 3 and 4, respectively. .
図3において、104aはアルミナ(Al2O3)質セラミックス,窒化アルミニウム(AlN)質セラミックス,ムライト(3Al2O3・2SiO2)質セラミックス等の誘電体から成る矩形状の平板部であり、その上面に、一方の長辺から対向する他方の長辺にかけてタングステン(W),モリブデン(Mo)等のメタライズ層から成る線路導体104cが形成されるとともに、下面にはその全面に線路導体104cと同様のメタライズ層から成る下部接地導体104dが形成されている。この平板部104aの上面には、線路導体104cを狭持して接合されるとともに、上面に上部接地導体104eが形成されているAl2O3質セラミックス,AlN質セラミックス,3Al2O3・2SiO2質セラミックス等の誘電体から成る立壁部104bが設置される。平板部104aと立壁部104bとの側面には線路導体104cと同様のメタライズ層から成る側面接地導体104fが形成される。
In FIG. 3, 104a is a rectangular flat plate portion made of a dielectric material such as alumina (Al 2 O 3 ) ceramic, aluminum nitride (AlN) ceramic, mullite (3Al 2 O 3 · 2SiO 2 ) ceramic, A
そして、平板部104aの下部接地導体104dの表面に、Agロウ等のロウ材を介してFe−Ni−Co合金等から成る金属板104gが接合されている。この金属板104gは、取付部2aに入出力端子4をロウ付けした際に発生する、基体101底面の反りの発生を抑制する機能を有するとともに、線路導体104cの接地電位を強化し、高周波信号の伝送損失の劣化を抑制する機能を有する。
A
すなわち、線路導体104cに伝送される高周波信号の周波数に応じて、平板部104aの厚さを適宜調整することによって、線路導体104cと下部接地導体104dとの間の距離を調整し、線路導体104cの特性インピーダンスを整合させる。このように、線路導体104cを特性インピーダンスに整合させることによって、線路導体104cを伝送する高周波信号の伝送効率を良好なものとできる。
That is, the distance between the
このような入出力端子104は、平板部104aと立壁部104bとから構成され、枠体102の切欠き102a等に嵌着されることにより、パッケージ内外を気密に遮断し、その内部を封止している。
Such an input /
また、電子部品収納用パッケージの1種である光半導体素子収納用パッケージは、図4に示すように、上面にLD(半導体レーザ),PD(フォトダイオード)等の光半導体素子から成る電子部品109が載置される載置部101aを有するとともに、外部電気回路基板(図示せず)にネジ止めされるネジ止め孔101bが形成された、鉄(Fe)−ニッケル(Ni)−コバルト(Co)合金や銅(Cu)−タングステン(W)合金等の金属から成る長方形の基体101を有する。
Further, as shown in FIG. 4, an optical semiconductor element storage package, which is one type of electronic component storage package, has an
また、載置部101aを囲繞するようにして基体101の上面に銀(Ag)ロウ等のロウ材を介して接合されるとともに、長辺側の両側部に電子部品109と外部電気回路(図示せず)とを電気的に接続する入出力端子104嵌着用の取付部102aが形成され、また短辺側の一側部に電子部品109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合金等の金属から成る長方形の枠体102を有する。貫通孔102bには、光ファイバ108固定用でFe−Ni−Co合金等の金属から成る円筒状の光ファイバ固定部材(以下、固定部材ともいう)103がAgロウ等のロウ材により接合される。
Further, it is joined to the upper surface of the
取付部102aに、図3に示す入出力端子104をAgロウ等のロウ材を介して接合し、線路導体104cの枠体102外側の先端部にリード端子105をAgロウ等のロウ材で接合する。また、電子部品109を載置部101aに載置固定するとともに、線路導体104cの枠体102内側の先端部付近と電子部品109の電極とをボンディングワイヤ(図示せず)で電気的に接続し、光ファイバ108と電子部品109との光軸を調整した後、固定部材103の枠体102外側の端面に、光ファイバ108を樹脂等の接着剤で取着した金属ホルダ107をシーム溶接等により接合する。さらに、枠体102および入出力端子104の上面にFe−Ni−Co合金等の金属から成るシールリング106をAgロウ等のロウ材を用いて接合し、その上面に蓋体(図示せず)をシーム溶接等により接合することにより、製品としての電子装置となる(例えば、下記の特許文献1参照)。
The input /
このような電子装置は、外部電気回路基板にネジ止めされた後、外部電気回路から供給される駆動信号によって電子部品109としての光半導体装置を光励起させ、励起したレーザ光等の光を光ファイバ108に授受させるとともに、光ファイバ108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するとともに、光通信分野等に多く用いられる。
しかしながら、特許文献1に示されるような従来の入出力端子104を用いた電子部品収納用パッケージでは、入出力端子104と枠体102、および入出力端子104とシールリング106との熱膨張差により、基体101の底面が反る場合があり、このようなパッケージを電子装置とし、外部電気回路基板にネジ止めした際、基体101の反り変形が矯正されるとともに、パッケージ全体が歪むこととなる。その結果、基体101に載置される電子部品109に曲げ応力が作用してクラック等の破損が生ずる場合があった。
However, in the conventional electronic component storage package using the input /
また、電子部品109がLD,PD等の光半導体素子である場合、光ファイバ108と電子部品109との光軸がずれて、光結合効率が損なわれる場合があった。
Further, when the
また、入出力端子104が長い場合、パッケージ全体が歪んだ際に、入出力端子104に曲げ応力が加わって入出力端子104にクラック等の破損が生じてしまい、パッケージ内部を気密に封止できなくなる場合があった。
Also, if the input /
それらの結果、電子部品109の作動性を良好なものとできないという問題点を有していた。
As a result, there is a problem that the operability of the
従って、本発明は上記問題点に鑑み完成されたもので、その目的は、基体の歪みを有効に防止することにより、高周波信号や光信号の伝送特性が良好な電子部品収納用パッケージを提供することにある。 Accordingly, the present invention has been completed in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an electronic component storage package having good high-frequency signal and optical signal transmission characteristics by effectively preventing distortion of the substrate. There is.
本発明の入出力端子は、矩形状を成す上面の一方の長辺から対向する他方の長辺にかけて形成された線路導体を有する誘電体の平板部と、該平板部の上面に前記線路導体の一部を間に挟んで接合された誘電体の立壁部と、前記平板部の下面に、その長手方向にわたり接合された縦弾性係数が180GPa以上の金属板とを具備したことを特徴とする。 The input / output terminal of the present invention includes a flat plate portion of a dielectric having a line conductor formed from one long side of the upper surface of the rectangular shape to the opposite long side, and an upper surface of the flat plate portion. It is characterized by comprising a standing wall portion of a dielectric material joined with a part interposed therebetween, and a metal plate having a longitudinal elastic modulus of 180 GPa or more joined to the lower surface of the flat plate portion in the longitudinal direction.
好ましくは、本発明の入出力端子において、前記金属板は、銅−タングステン合金または銅−モリブデン合金から成ることを特徴とする。 Preferably, in the input / output terminal of the present invention, the metal plate is made of a copper-tungsten alloy or a copper-molybdenum alloy.
また好ましくは、本発明の入出力端子において、前記金属板は、長手方向の中央部と両端部に幅広部を有することを特徴とする。 Preferably, in the input / output terminal according to the present invention, the metal plate has a wide portion at a central portion and both end portions in a longitudinal direction.
本発明の電子部品収納用パッケージは、上面に電子部品が載置される載置部を有する金属製の基体と、該基体の上面に前記載置部を囲繞するように取着された金属製の枠体と、該枠体の内外を連通する貫通孔または切欠きから成る入出力端子の取付部と、該取付部に嵌着された上記構成の入出力端子とを具備したことを特徴とする。 An electronic component storage package according to the present invention includes a metal base having a placement portion on which an electronic component is placed on an upper surface, and a metal attached to the upper surface of the base so as to surround the placement portion. And a mounting portion for an input / output terminal comprising a through hole or a notch communicating between the inside and the outside of the frame body, and an input / output terminal having the above-described configuration fitted to the mounting portion. To do.
本発明の電子装置は、上記構成の電子部品収納用パッケージと、前記載置部に載置されるとともに前記入出力端子に電気的に接続された電子部品と、前記枠体の上面に前記載置部を覆うように接合された蓋体とを具備したことを特徴とする。 An electronic device according to the present invention includes an electronic component storage package having the above-described configuration, an electronic component that is mounted on the mounting portion and is electrically connected to the input / output terminal, and an upper surface of the frame. And a lid joined so as to cover the placing portion.
本発明の入出力端子は、矩形状を成す上面の一方の長辺から対向する他方の長辺にかけて形成された線路導体を有する誘電体の平板部と、平板部の上面に線路導体の一部を間に挟んで接合された誘電体の立壁部と、平板部の下面に、その長手方向にわたり接合された縦弾性係数が180GPa以上の金属板とを具備したことにより、パッケージを電子装置と成して基体を外部電気回路基板にネジ止めした際に、入出力端子の下面に接合された金属板が補強板の役割を果たし、パッケージが歪むのを有効に抑制することができる。その結果、基体に載置される電子部品に曲げ応力が作用するのを有効に防止し、電子部品にクラック等の破損が生ずるのを防止することができる。 The input / output terminal of the present invention includes a flat plate portion of a dielectric having a line conductor formed from one long side of a rectangular upper surface to the opposite long side, and a part of the line conductor on the upper surface of the flat plate portion. And a metal plate having a longitudinal elastic modulus of 180 GPa or more bonded to the lower surface of the flat plate portion and the longitudinal direction of the flat plate portion. When the base is screwed to the external electric circuit board, the metal plate joined to the lower surface of the input / output terminal serves as a reinforcing plate, and the package can be effectively prevented from being distorted. As a result, it is possible to effectively prevent the bending stress from acting on the electronic component placed on the base and to prevent the electronic component from being damaged such as a crack.
また、パッケージが歪むのを有効に抑制することによって、電子部品がLD,PD等の光半導体素子である場合には、光ファイバと電子部品との光結合効率が損なわれることがなく、電子部品が発する光信号の伝送特性が良好なものとなる。 In addition, when the electronic component is an optical semiconductor element such as an LD or PD by effectively suppressing the distortion of the package, the optical coupling efficiency between the optical fiber and the electronic component is not impaired, and the electronic component The transmission characteristic of the optical signal emitted from the light becomes good.
また、入出力端子が長い場合であっても、電子部品収納用パッケージが歪んだ際の曲げ応力で入出力端子がクラック等によって破損するのを防止することができる。 Even when the input / output terminals are long, it is possible to prevent the input / output terminals from being damaged by cracks or the like due to bending stress when the electronic component storage package is distorted.
また、下部接地導体の接地電位が金属板によって強化されるので、入出力端子をパッケージに用い、線路導体に電子部品を駆動させるための高周波信号を伝送させても、高周波信号に生じる伝送損失を少なくし、効率よく高周波信号を伝送させることができる。 In addition, since the ground potential of the lower ground conductor is reinforced by the metal plate, transmission loss that occurs in the high-frequency signal is reduced even if the input / output terminals are used in the package and the line conductor transmits a high-frequency signal for driving electronic components. The frequency can be reduced and the high-frequency signal can be transmitted efficiently.
好ましくは、本発明の入出力端子において、金属板はCu−W合金またはCu−Mo合金から成ることにより、これら合金の縦弾性係数が大きく硬いことより、金属板として好適であり、パッケージが歪むのを好適に抑制することができ、また、入出力端子がクラック等によって破損するのを好適に防止する。さらに、入出力端子がセラミックスから成る場合は、これら合金の熱膨張係数が近似するので、入出力端子に接合する金属板として好適である。 Preferably, in the input / output terminal of the present invention, since the metal plate is made of a Cu-W alloy or a Cu-Mo alloy, the alloy plate is suitable as a metal plate because its longitudinal elastic modulus is large and hard, and the package is distorted. Can be suitably suppressed, and the input / output terminals are preferably prevented from being damaged by cracks or the like. Further, when the input / output terminal is made of ceramics, the thermal expansion coefficients of these alloys are approximated, and therefore, it is suitable as a metal plate joined to the input / output terminal.
また好ましくは、本発明の入出力端子において、金属板は、長手方向の中央部と両端部に幅広部を有することにより、電子装置を外部電気回路基板にネジ止めする際に曲げ応力が最も大きく作用し易い入出力端子の中央部を補強することができるとともに、入出力端子を枠体にロウ付けするときに、熱膨張差による熱応力が最も大きく加わり易い入出力端子の両端部を補強することができる。この結果、入出力端子がクラック等によって破損するのを有効に防止することができる。 Preferably, in the input / output terminal of the present invention, the metal plate has wide portions at the center and both ends in the longitudinal direction, so that the bending stress is greatest when the electronic device is screwed to the external electric circuit board. It can reinforce the central part of the input / output terminal that is easy to act, and when the input / output terminal is brazed to the frame, it reinforces both ends of the input / output terminal where thermal stress due to thermal expansion difference is most likely to be applied. be able to. As a result, it is possible to effectively prevent the input / output terminals from being damaged by cracks or the like.
本発明の電子部品収納用パッケージは、上面に電子部品が載置される載置部を有する金属製の基体と、基体の上面に載置部を囲繞するように取着された金属製の枠体と、枠体の内外を連通する貫通孔または切欠きから成る入出力端子の取付部と、取付部に嵌着された本発明の入出力端子とを具備したことにより、入出力端子における高周波信号の伝送特性に優れ、基体の反りの発生が防止され、また入出力端子の平板部にクラック等の破損が生ずるのを有効に防止でき、さらに平板部に金属板を強固に接合できて気密信頼性の高いものとなる。 An electronic component storage package according to the present invention includes a metal base having a placement portion on which an electronic component is placed on an upper surface, and a metal frame attached so as to surround the placement portion on the upper surface of the base. And the input / output terminal mounting portion comprising a through hole or a notch communicating with the inside and the outside of the frame body, and the input / output terminal of the present invention fitted to the mounting portion, the high frequency in the input / output terminal Excellent signal transmission characteristics, prevents warping of the substrate, effectively prevents cracks and other damage to the flat part of the input / output terminals, and allows the metal plate to be firmly joined to the flat part to ensure airtightness. It will be highly reliable.
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に電気的に接続された電子部品と、枠体の上面に載置部を覆うように接合された蓋体とを具備したことにより、上記本発明の電子部品収納用パッケージを用いた信頼性の高いものとなる。 The electronic device of the present invention includes the electronic component storage package of the present invention, an electronic component that is mounted on the mounting portion and electrically connected to the input / output terminal, and a mounting portion on the upper surface of the frame. By providing the lid joined so as to cover, the reliability of the electronic component storage package of the present invention is high.
本発明の入出力端子および電子部品収納用パッケージを図1,図2に示す。図1(a)は本発明の入出力端子の実施の形態の一例を示す斜視図、(b)は(a)の入出力端子の平板部の下面図、(c)は本発明の入出力端子の実施の形態の他の例における平板部の下面図、図2は図1の入出力端子を用いたパッケージの実施の形態の一例を示し、電子部品としてLD,PD等の光半導体素子を収納するためのパッケ−ジの斜視図である。以下、電子部品として光半導体素子を搭載するパッケージを例にして説明する。 An input / output terminal and an electronic component storage package according to the present invention are shown in FIGS. 1A is a perspective view showing an example of an embodiment of an input / output terminal of the present invention, FIG. 1B is a bottom view of a flat plate portion of the input / output terminal of FIG. 1A, and FIG. FIG. 2 is a bottom view of a flat plate portion in another example of the embodiment of the terminal. FIG. 2 shows an example of the embodiment of the package using the input / output terminals of FIG. 1, and an optical semiconductor element such as an LD or PD is used as an electronic component. It is a perspective view of the package for accommodating. Hereinafter, description will be made by taking as an example a package on which an optical semiconductor element is mounted as an electronic component.
これらの図において、1は基体、2は枠体、3は光ファイバ8が取着された金属ホルダ7を固定する筒状の固定部材、4は入出力端子、6はシールリングである。これら基体1と枠体2と固定部材3と入出力端子4とシールリング6とで、内部にLD,PD等の電子部品9を収納し、シールリング6上面に蓋体を取着することによりパッケージが構成される。
In these drawings, 1 is a base, 2 is a frame, 3 is a cylindrical fixing member for fixing a
基体1は、その上面に電子部品9を載置する載置部1aを有しており、電子部品9を支持する支持部材として機能するとともに、電子部品9の作動時に発する熱を外部に効率よく放散する機能を有する。また、基体1はネジ止め孔1bを有しており、このネジ止め孔1bを介して外部電気回路基板にネジ止めされる。
The
この基体1は、長方形であり、Fe−Ni−Co合金やCu−W合金等の金属から成る。また基体1は、Fe−Ni−Co合金等のインゴットに圧延加工やプレス加工等の金属加工を施すことにより所定形状に成形される。
The
なお、基体1は、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0.5〜5μmのAu層とを順次メッキ法により被着させておくのがよく、基体1が酸化腐食するのを有効に防止できるとともに、基体1上面に電子部品9を強固に接着固定できる。
The
また、基体1の上面には、載置部1aを囲繞するようにして基体1の上面にAgロウ等のロウ材を介して接合されるとともに、長辺側の両側部に電子部品9と外部電気回路とを電気的に接続する入出力端子4嵌着用の貫通孔または切欠きから成る取付部2aが形成され、さらに短辺側の一側部に電子部品9と光結合するための光伝送路である貫通孔2bが形成された、Fe−Ni−Co合金等の金属から成る長方形の枠体2を有する。取付部2aは、図2に示すように、枠体2の上側を切欠いて枠体2の内外を連通する切欠きから成る場合の他に、枠体2の下側を切欠いた切欠きから成る場合、枠体2の側面中央を貫通する貫通孔から成る場合のいずれでもよい。
In addition, the upper surface of the
この枠体2は、基体1と同様の合金のインゴットに圧延加工やプレス加工等の金属加工を施すことにより所定形状に成形される。
The
なお、枠体2の基体1への接合は基体1上面と枠体2下面とを、基体1上面に敷設したプリフォーム状のAgロウ等のロウ材を介して接合される。さらに、枠体2表面には、基体1と同様に0.5〜9μmのNi層や厚さ0.5〜5μmのAu層等の金属層をメッキ法により被着させておくとよい。
The
また、枠体2の取付部2aには電子部品9と外部電気回路との高周波信号の入出力を行なう機能を有するとともに、パッケージの内外を遮断する機能を有する入出力端子4がAgロウ等のロウ材で接合される。
The mounting
この入出力端子4は、長方形の誘電体から成る平板部4aの上面の一方の長辺から他方の長辺にかけてW,Mo等のメタライズ層によって線路導体4cが形成されており、さらに、平板部4aの上面に横倒しにされた四角柱状の誘電体から成る立壁部4bが平板部4aの短辺方向のほぼ中央部に長手方向に沿って線路導体4cの一部を間に挟んで積層されて成る。また、平板部4aの下面には金属板4gが接合されている。
The input /
一方の長辺から相対向する他方の長辺にかけて形成されるW,Mo−Mn等のメタライズ層から成る線路導体4cは、例えば、W,Mo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、平板部4a用の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ておき、焼成することにより形成される。
The
平板部4aおよび立壁部4bは、Al2O3質セラミックス,AlN質セラミックス,3Al2O3・2SiO2質セラミックス等の誘電体から成り、平板部4aの下面にはその全面に線路導体4cと同様のメタライズ層から成る下部接地導体4dが形成されている。また、平板部4aと立壁部4bの側面には線路導体4cと同様のメタライズ層から成る側面接地導体4fが形成されており、立壁部4bの上面には同様に上部接地導体4eが形成されている。そして、下部接地導体4d表面に、その長手方向にわたりAgロウ等のロウ材を介してW,Mo,Cu−W合金,Cu−Mo合金等の縦弾性係数180GPa以上の金属から成る金属板4gが接合されている。
The
この構成により、パッケージを電子装置と成して基体1を外部電気回路基板にネジ止めした際に、入出力端子4の下面に接合された金属板4gがパッケージを補強する補強板の役割を果たし、パッケージが歪むのを有効に抑制することができる。その結果、基体1に載置される電子部品9に曲げ応力が作用するのを有効に防止し、電子部品9にクラック等の破損が生ずるのを防止することができる。
With this configuration, when the package is formed as an electronic device and the
また、パッケージが歪むのを抑制することによって、電子部品9がLD,PD等の光半導体素子である場合には、光ファイバ8と電子部品9との光結合効率が損なわれることがなく、電子部品9が発する光信号の伝送特性が良好なものとなる。
Further, when the
また、入出力端子4が30〜100mm程度に長い場合、入出力端子4と枠体2および入出力端子4とシールリング6との熱膨張差により、パッケージに歪が生ずることがあるが、この場合においても、パッケージが歪んだ際の曲げ応力で入出力端子4がクラック等によって破損するのを防止することができる。すなわち、取付部2aに入出力端子4を取り付け、入出力端子4がシールリング6および枠体2で挟持された状態でロウ付けされると、それらの熱膨張係数差によって、基体1の底面に反りが発生してしまう場合がある。その反りが発生した基体1を外部電気回路基板にネジ止めすると、基体1の反りが矯正され、パッケージ全体に曲げ応力が作用することとなる。入出力端子4が長い場合、曲げ応力が大きく作用することとなるが、下面に金属板4gが接合されていることより、入出力端子4に曲げ応力が作用しても、金属板4gによって入出力端子4が曲がり難くなる。その結果、入出力端子4が長い場合であっても、入出力端子4にクラック等の破損が生ずるのを防止することができる。
When the input /
また、入出力端子4は下面に金属板4gが設けられていることにより、下部接地導体4dの接地電位が金属板4gによって強化され、入出力端子4をパッケージに用い、線路導体4cに電子部品9を駆動させるための高周波信号を伝送させても、高周波信号に伝送損失を生じさせることなく、効率よく高周波信号を伝送させることができ、高周波信号に対しても電子部品9の作動性を損なうことがない。
Further, since the input /
すなわち、線路導体4cと下部接地導体4dおよび金属板4gとの間の距離を調整し、線路導体4cの特性インピーダンスを所定のものに整合させることができるので、線路導体4cに効率よく高周波信号を伝送させることができる。
That is, the distance between the
なお、金属板4gは、その上面が平板部4aに埋め込まれるようにして接合されてもよく、インピーダンスを所定のものに整合させることにより平板部4aが薄くなっても、金属板4gにより補強されて入出力端子4の強度を維持することができるとともに、線路導体4cの両端部の平板部4aの厚みは薄くならないので、枠体2の内側にボンディングワイヤを接続する際の衝撃や、枠体2の外側にリード端子が接続され、リード端子に外力が加わった際の応力によって、入出力端子4が破損されにくいものとなる。
The
なお、金属板4gの縦弾性係数が180GPa以上であると、入出力端子4が長い場合であってもクラック等の破損を有効に防止することができ、180GPa未満であるとクラック等の破損を有効に防止できなくなる。従って、金属板4gは180GPa以上のものを用いる。
If the longitudinal elastic modulus of the
この金属板4gは、W(縦弾性係数:約500GPa),Mo(縦弾性係数:約330GPa),Cu−W合金(縦弾性係数:約300GPa),Cu−Mo合金(縦弾性係数:約200GPa)等の金属のインゴットに圧延加工やプレス加工等の金属加工を施すことにより所定形状に成形される。また、基体1と同様に厚さ0.5〜9μmのNi層や厚さ0.5〜5μmのAu層等の金属層をメッキ法により被着させておくと金属板4gの表面の酸化を有効に防止できる。
This
好ましくは、金属板4gは、Cu−W合金またはCu−Mo合金から成ることにより、これら合金の縦弾性係数が大きく硬いことより、金属板として好適であり、パッケージが歪むのを好適に抑制することができ、また、入出力端子がクラック等によって破損するのを好適に防止する。さらに、入出力端子がセラミックスから成る場合は、これら合金の熱膨張係数が近似するので、入出力端子に接合する金属板として好適である。
Preferably, the
さらに好ましくは、図1(c)に示すように、金属板4gは、長手方向の中央部と両端部に幅広部4g−1を有することにより、電子装置を外部電気回路基板にネジ止めする際に曲げ応力が最も大きく作用し易い入出力端子4の中央部を補強することができることができるとともに、入出力端子4を枠体2にロウ付けするときに、熱膨張差による熱応力が最も大きく加わり易い入出力端子4の両端部を補強することができる。この結果、入出力端子4がクラック等によって破損するのを有効に防止することができる。
More preferably, as shown in FIG. 1C, the
金属板4gの両端の側面は、平板部4aの両端の側面と完全に面一である必要はなく、入出力端子4に加わる熱応力から入出力端子4を保護するに十分な平板部4aの両端側面に近い端部であればよい。
The side surfaces of both ends of the
またこの場合、線路導体4cのうち、高周波信号の伝送線路となるものが、金属板4gの幅広部4g−1の直上に配置されるようにするのがよい。この構成によって、高周波信号の伝送線路に対する接地電位の強化を確実なものとし、高周波信号を効率よく伝送させることができる。そして、高周波信号の伝送線路となる線路導体4cの位置によっては、金属板4gの幅広部4g−1の長さを異なるものとしてもよい。
In this case, among the
そして、線路導体4cの枠体2外側の部位には、外部電気回路と入出力端子3との高周波信号の入出力を行なう、Fe−Ni−Co合金等の金属から成るリード端子5がAgロウ等のロウ材で接合される。
A lead terminal 5 made of a metal such as an Fe-Ni-Co alloy for inputting / outputting a high frequency signal between the external electric circuit and the input /
また、本発明のパッケージが光半導体素子を搭載するパッケージとして用いられる場合には、枠体2の短辺の一側部には貫通孔2bが形成されており、貫通孔2bの枠体2外側開口の周囲に筒状の固定部材3の一端がAgロウ等のロウ材で接合される。固定部材3の他方の端面には、光ファイバ8を樹脂等の接着剤で取着した金属ホルダ7がAu−Sn等の低融点ロウ材で接合される。この固定部材3は、基体1や枠体2と同様の金属を同様の加工法で所望の形状に加工することによって作製され、その表面には厚さ0.5〜9μmのNi層や厚さ0.5〜5μmのAu層等の金属層をメッキ法により被着させておくと良い。
When the package of the present invention is used as a package for mounting an optical semiconductor element, a through
このように入出力端子4および固定部材3が取着される枠体2の上面には、シールリング6がAgロウ等のロウ材で接合される。シールリング6は、枠体2の上面にAgロウ等のロウ材で接合されて入出力端子4を挟持するとともに、その上面に電子部品9を封止するための蓋体をシーム溶接等により接合するための接合媒体として機能する。
Thus, the
このようなパッケージに、電子部品9を載置部1aにSn−Pb半田等の低融点ロウ材で載置固定するとともに、入出力端子4の線路導体4cと電子部品9の電極とをボンディングワイヤ等で電気的に接続し、さらに固定部材3に、光ファイバ8を樹脂等の接着剤で取着した金属ホルダ7を、Au−Sn等の低融点ロウ材で接合した後、シールリング6上面に蓋体をシーム溶接等により載置部1aを覆うように接合することにより、製品としての電子装置となる。
In such a package, the
この電子装置は、外部電気回路基板にネジ止めされた後、外部電気回路から供給される駆動信号によって電子部品9を光励起させ、励起したレーザ光等の光を光ファイバ8に授受させるとともに、光ファイバ8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するものであり、光通信分野等に多く用いられる。
This electronic device is screwed to an external electric circuit board, and then optically excites the
かくして、本発明は高周波信号や光信号によって作動する電子部品を長期にわたり正常かつ安定なものとできる。 Thus, according to the present invention, an electronic component operated by a high-frequency signal or an optical signal can be made normal and stable for a long time.
本発明の入出力端子の実施例を以下に説明する。
図1(a),(b)の入出力端子を、Al2O3質セラミックスから成る長方形の平板部4a上面の中央に、Wのメタライズ層から成る線路導体4cを形成し、下面の全面にWのメタライズ層から成る下部接地導体4dを形成した。また、平板部4aの上面に、Wのメタライズ層から成る上部接地導体4eを形成したAl2O3質セラミックスから成る直方体の立壁部4bを、線路導体4cの一部を間に挟んで積層した。線路導体4cの線路方向に平行な平板部4aおよび立壁部4bの両側面にも、線路導体4cと同様のメタライズ層から成る側面接地導体4fを形成した。また、平板部4aの下面にCu−W合金,Cu−Mo合金またはFe−Ni−Co合金から成る金属板4gをAgロウで接合することにより、入出力端子4を作製した。
Examples of the input / output terminals of the present invention will be described below.
1A and 1B, the
この入出力端子4において、平板部4aの平面視形状における幅は4.5mm、長さは33mm、平板部4aの厚さは1.27mmとし、金属板4gの厚さは0.6mm、長さは33mm、平面視形状における幅は2.3mmとした。
In this input /
そして、長方形の平板状でFe−Ni−Co合金から成る長辺の長さが40mmの基体1と、長方形の筒状でFe−Ni−Co合金から成る長辺の長さが36mmで取付部2aの長さが33mmの枠体2と、枠体2と同じ平面視形状を有する厚み1mmのシールリング6と、取付部2aに嵌め込むように取り付けた入出力端子4とを、それぞれAgロウで接合し電子部品収納用パッケージのサンプルを作製した。このパッケージのサンプルにおいて、金属板4gについては、Cu−W合金のCuとWの成分比を変えたもので3種類、Cu−Mo合金のCuとWの成分比を変えたもので3種類、Fe−Ni−Co合金で1種類の合計7種類を作製し、それぞれサンプルP1〜P7とした。なお、サンプルP1〜P7に用いたそれぞれの金属板4gの縦弾性係数と線膨張係数を表1に示す。
A rectangular flat plate-shaped
これらのサンプルP1〜P7において、常温(25℃)のAl2O3質セラミックスの縦弾性係数は301Gpa(ギガパスカル)、線膨張係数は5.74×10−6/℃であり、Fe−Ni−Co合金の縦弾性係数は138Gpa、線膨張係数は5.4×10−6/℃であり、Agロウの縦弾性係数は87Gpa、線膨張係数は18×10−6/℃である。 In these samples P1 to P7, the longitudinal elastic modulus of Al 2 O 3 ceramics at room temperature (25 ° C.) is 301 Gpa (gigapascal), the linear expansion coefficient is 5.74 × 10 −6 / ° C., and Fe—Ni—Co The longitudinal elastic modulus of the alloy is 138 Gpa, the linear expansion coefficient is 5.4 × 10 −6 / ° C., the longitudinal elastic modulus of Ag low is 87 Gpa, and the linear expansion coefficient is 18 × 10 −6 / ° C.
次に、サンプルP1〜P7について、パッケージを完成後、基体1の四隅に設けられたネジ止め部1bにネジを挿入し平板上にネジ止め固定し、基体1の底面を平板上に密着させた状態とした。その後、パッケージを平板から取り外して10倍の光学顕微鏡を用いて入出力端子4の表面のクラックの有無を確認した。
Next, for the samples P1 to P7, after completing the package, screws were inserted into the screw fixing portions 1b provided at the four corners of the
さらに、これらのサンプルP1〜P7について、基体1の四隅に設けられたネジ止め部1bにネジを挿入し平板上にネジ止め固定し、基体1の底面を平板上に密着させた状態とした場合に、入出力端子4に発生する最大主応力を有限要素法解析(mscsoftware社製、MSC.Marc)によって求めた。
Further, with respect to these samples P1 to P7, when screws are inserted into the screw fixing portions 1b provided at the four corners of the
入出力端子4に発生する最大主応力と入出力端子4の表面のクラックの有無の確認結果を表1に示す。
サンプルP6,P7では入出力端子4にクラックが発生した。従って、入出力端子4を破損させないためには、サンプルP1〜P5が有効であり、金属板4gの縦弾性係数は180GPa以上とすることが有効であることが判った。
In samples P6 and P7, a crack occurred in the input /
なお、本発明は上記実施の形態および実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内であれば種々の変更を施すことは何等差し支えない。例えば、上記実施の形態例は光パッケージを例にして説明したが、電子部品9は光半導体素子に限ることはなく、本発明のパッケージは、発光素子(LED),電界効果型トランジスタ(FET),集積回路素子(IC),コンデンサ,圧電素子等の電子部品9にも適用することができる。
The present invention is not limited to the above-described embodiments and examples, and various modifications may be made without departing from the scope of the present invention. For example, the above embodiment has been described by taking an optical package as an example, but the
また、図2において基体1と枠体2は平面視形状が四角形である場合について示したが、これに限定されるものではなく、基体1と枠体2との平面視形状が六角形,八角形,長円形等であってもよく、種々の形状とすることができる。
2 shows a case where the
1:基体
1a:載置部
2:枠体
2a:取付部
4:入出力端子
4a:平板部
4b:立壁部
4c:線路導体
4g:金属板
4g−1:幅広部
9:電子部品
1: Base 1a: Placement part 2:
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JP2004312153A JP2006128261A (en) | 2004-10-27 | 2004-10-27 | I / O terminal, electronic component storage package and electronic device using the same |
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JP2019169607A (en) * | 2018-03-23 | 2019-10-03 | 京セラ株式会社 | Package for semiconductor element and semiconductor device |
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- 2004-10-27 JP JP2004312153A patent/JP2006128261A/en active Pending
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