CN103985768A - 半导体光接收装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及半导体光接收装置。提供了一种能减少对头部上表面的引线接合数的半导体光接收装置。半导体光接收装置（10）具备头部（20）、高频放大器（AMP）以及次黏着基台（SB）。高频放大器（AMP）设置在头部（20）上，并具有上表面，在该上表面具备高频接地焊盘（62）。在次黏着基台（SB）的上表面设置有比次黏着基台的上表面小的半导体光接收元件（APD）。次黏着基台（SB）的上表面具有接合半导体光接收元件（APD）的电极焊盘（67）和设置在其旁边的电极焊盘（66）。高频接地焊盘（62）与电极焊盘（66）通过引线（53）而被连接。

Description

半导体光接收装置
技术领域
本发明涉及半导体光接收装置。
背景技术
以往，已知例如像在日本特开2006-253676号公报中所公开的那样，对被称为干部（stem）或头部（header）的固定构件设置凹部，在该凹部内装载有电子部件的半导体光接收装置。具体地说，该公报的半导体光接收装置在干部上装载有半导体光接收元件和前置放大器IC。干部的主面中的装载有这些光接收元件和前置放大器IC的装载区域与其它区域相比低一级地形成。由此，能使从前置放大器IC的电极朝向干部表面的接合线（bonding wire）的长度变短。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2006-253676号公报；
专利文献2：日本实开平5-004534号公报；
专利文献3：日本特开2003-134051号公报。
发明要解决的课题
上述现有技术的半导体光接收装置采用所谓的CAN封装构造，对头部上表面进行引线接合（wire bonding）。在这样的情况下，不得不在头部上表面确保固定的空间，必须不可避免地较宽地获取头部上表面的区域。因此，存在不得不使头部上表面变大或降低电子部件的安装密度等问题。
发明内容
本发明是为了解决上述那样的课题而完成的，其目的在于，提供一种能减少对头部上表面的引线接合数的半导体光接收装置。
用于解决课题的方案
本发明提供了一种半导体光接收装置，其特征在于，具备：
头部；
高频放大器，设置在所述头部上，并且具有上表面，在该上表面具备高频接地焊盘（grounding pad）；
次黏着基台（submount），设置在所述头部上，并且具有上表面；以及
半导体光接收元件，设置在所述次黏着基台的上表面，所述半导体光接收元件比所述次黏着基台的上表面小，
所述次黏着基台的上表面具有接合所述半导体光接收元件的第一电极焊盘和设置在所述第一电极焊盘的旁边的第二电极焊盘，
所述高频接地焊盘与所述第二电极焊盘通过引线而被连接。
发明效果
根据本发明的半导体光接收装置，能利用次黏着基台的上表面比半导体光接收元件大的这一点，在次黏着基台的上表面中的空余空间设置高频接地用的电极焊盘。由此，能有效利用次黏着基台上表面的空间来确保高频接地用的引线连接，因此，能减少对头部上表面的引线接合数。
附图说明
图1是示出本发明实施方式的半导体光接收装置10的外观结构的图。
图2是示出本发明实施方式的半导体光接收装置10的内部结构的图。
图3是在箭头方向上观察图2的沿着X-X’线的截断构造的图。
图4是对本发明实施方式的半导体光接收装置10的次黏着基台SB等的周边结构进行放大后的立体上表面图。
图5是示出本发明实施方式的半导体光接收装置10的次黏着基台SB的上表面的结构的图。
图6是示出本发明实施方式的半导体光接收装置10的变形例的结构的图。
图7是示出本发明实施方式的半导体光接收装置10的变形例的结构的图。
图8是示出本发明实施方式的半导体光接收装置10的变形例的结构的图。
图9是示出本发明实施方式的变形例的半导体光接收装置90的图。
图10是图示了凹部100内的结构的立体上表面图。
图11是在箭头方向上观察图9的沿着X2-X2’线的截面构造的图。
图12是对图9的沿着B-B’线的截面构造中的高频放大器AMP附近进行放大后的图。
图13是在用切削加工设置了凹部100的情况下的对头部20的沿着B-B’线的截面构造的高频放大器AMP附近进行放大后的图。
图14是示出本发明实施方式的半导体光接收装置10所具备的次黏着基台SB的变形例的图。
图15是示出本发明实施方式的半导体光接收装置10所具备的次黏着基台SB的变形例的图。
图16是示出本发明实施方式的半导体光接收装置10所具备的次黏着基台SB的变形例的图。
图17是示出本发明实施方式的半导体光接收装置10所具备的次黏着基台SB的变形例的图。
图18是示出本发明实施方式的半导体光接收装置10所具备的次黏着基台SB的变形例的图。
图19是示出本发明实施方式的半导体光接收装置10所具备的次黏着基台SB的变形例的图。
图20是示出本发明实施方式的半导体光接收装置10所具备的次黏着基台SB的变形例的图。
图21是示出本发明实施方式的变形例的半导体光接收装置的图。
图22是示出对本发明实施方式的半导体光接收装置的比较例的图。
图23是示出对本发明实施方式的半导体光接收装置的比较例的图。
图24是示出对本发明实施方式的半导体光接收装置的比较例的图。
具体实施方式
实施方式.
[实施方式的装置的结构]
图1是示出本发明实施方式的半导体光接收装置10的外观结构的图。半导体光接收装置10是所谓的CAN封装，具备帽12、头部20、以及被帽12所罩住的头部20内的安装部件。帽12具备玻璃制的窗14，经由窗14用内部的半导体光接收元件APD进行光接收。帽12是金属制的帽。在头部20与帽12中，帽12的凸缘部与头部20的凸缘部20a通过电焊进行固定，被帽12所覆盖的内部被气密密封。密封气体是空气、干气（dry gas）或氮等。再有，在帽12是树脂制的情况下，用粘接剂粘接于头部20。
图2是示出本发明实施方式的半导体光接收装置10的内部结构的图。图3是在箭头方向上观察图2的沿着X-X’线的截断构造的图。图4是对本发明实施方式的半导体光接收装置10的次黏着基台SB等的周边结构进行放大后的立体上表面图。图5是示出本发明实施方式的半导体光接收装置10的次黏着基台SB的上表面的结构的图。
再有，“次黏着基台SB的上表面”意味着次黏着基台SB的朝向窗14侧的表面。此外，“次黏着基台高频放大器AMP的上表面”意味着高频放大器AMP的朝向窗14侧的表面。
如图2至4所示，半导体光接收装置10具备安装有各种部件的头部20。头部20具有凸缘部20a、圆盘部20b以及上表面20c，在该上表面20c设置有具备高频接地焊盘62的高频放大器AMP。高频放大器AMP是放大来自半导体光接收元件APD的输出信号的放大器。此外，在上表面20c，次黏着基台SB配置在高频放大器AMP的旁边。
次黏着基台SB具有接合了半导体光接收元件APD的电极焊盘67和设置在电极焊盘67的旁边的电极焊盘66。在次黏着基台SB的上表面接合有比次黏着基台SB的上表面小的半导体光接收元件APD。半导体光接收元件APD是雪崩光电二极管。
在头部20的表面实施了镀金。高频放大器AMP和次黏着基台SB通过银膏50被接合在头部20上。银膏50是包含银和粘合剂树脂的银膏。通过用银膏进行装配，从而能提高生产率。在头部20的上表面20c还装配有电容器C1和电容器C2。
头部20具备引脚（lead pin）22a、22b、22c、22d、22f。引脚22是棒状端子，虽然作为一个例子是引脚22为4根的情况，但是，也存在配设有更多根数的引脚22的情况。半导体光接收装置10是差动方式的，从两个端子（引脚22a、22b）输出。引脚22f焊接在头部20的背面且焊接在引脚22a、22b之间。该引脚22f是用于接地（GND）的引脚，焊接在头部20背面。引脚22f与其它引脚不同，不出现在头部20上表面，此外，也不像其它引脚那样在与头部20之间嵌入玻璃密封材料，而是头部20与引脚22f进行电连接。
头部20是金属制的圆板，例如是直径为3～10mm左右的铁制的圆板，与引脚22的个数对应地，穿孔有四个插入引脚22的贯通孔。引脚22a、22b、22c、22d通过玻璃制的密封材料24a、24b、24c、24d被固定在头部20。此外，通过该密封材料密封贯通孔与引脚22的间隙。
头部20上的各结构通过作为信号线的引线51～58进行电连接。这些引线51～58是金属线，在本实施方式中设为金线。引线51连接高频放大器AMP与引脚22b前端。引线52连接电容器C1与引脚22d前端。引线53连接高频放大器AMP与次黏着基台SB。引线54以将来自半导体光接收元件APD的输出传递给高频放大器AMP的方式对它们进行连接。引线55连接电容器C1与次黏着基台SB。引线56连接电容器C2与引脚22c前端。引线57连接高频放大器AMP与电容器C2。引线58连接高频放大器AMP与引脚22a前端。再有，在图2和图4中，各引线的端部中的示出了黑圆点的一侧的端部是球焊（ball bonding）中的进行第一接合连接的部位，另一侧的端部是进行第二接合的部位。
如图4所示，高频放大器AMP在其上表面具备电极焊盘61、高频接地焊盘62、电极焊盘63、电极焊盘64以及电极焊盘65。在各电极焊盘接合有上述的引线51、53、54、57、58。
如图5所示，在次黏着基台SB的上表面设置有电极焊盘66和电极焊盘67。次黏着基台SB具备长度为LA的长边和长度为LB的短边。在本实施方式中，电极焊盘66与电极焊盘67相比充分小，半导体光接收元件APD以位于次黏着基台SB的大致中央的方式与电极焊盘67接合。
高频接地焊盘62与电极焊盘66通过引线53而被连接。引线53的第一接合是高频接地焊盘62，引线53的第二接合位置是电极焊盘66。次黏着基台SB一般使用陶瓷等电介质材料，因此作为电容器进行工作，在DC中是绝缘体，但是在AC的高频区域中作为导体进行工作。因此，能经由次黏着基台SB进行引线53的接地连接。
通过这样，从而能利用次黏着基台SB的上表面比半导体光接收元件APD大这一点，在次黏着基台SB的上表面中的空余空间设置高频接地焊盘62。由此，因为能有效利用次黏着基台SB上表面的空间来确保高频接地用的引线连接，所以能减少对头部20的上表面20c的引线接合数。特别是，在本实施方式中，对头部20的上表面20c的引线接合数为零。
此外，通过使一个构件（次黏着基台SB）具有多个功能，从而能实现省空间化。在将高频接地用的引线与头部接合的情况下需要的头部区域产生空余等，设计的自由度增加。
此外，在本实施方式中，高频放大器AMP与次黏着基台SB的上表面高度大致相同。因此，通过在次黏着基台SB上形成第二接合，从而能使高频接地（GND）用的引线53非常短。其结果是，能减少引线53的阻抗（特别是电感），能实现高速响应。
再有，在与后述的图6的关系方面，将与头部20的上表面20c的法线方向垂直的方向设为高度方向。在该情况下，将头部20上与高频接地焊盘62之间的高度之差设为第一差H。将高频接地焊盘62与电极焊盘66之间的高度设为第二差h。在本实施方式中，次黏着基台SB与高频放大器AMP的高度实际上相同，第二差h实际上为零。其结果是，能在大致相同高度的两个面之间实施引线接合，由此，具有引线接合作业的难度降低的优点。
用银膏50对头部20接合次黏着基台SB、高频放大器AMP。在此，根据银膏的种类，存在树脂成分顺着头部20表面的镀金渗出而对引线接合的接合性造成影响的可能性。关于这一点，根据本实施方式，因为在次黏着基台SB上连接高频接地用的引线53来进行接地连接，所以在高频放大器AMP和次黏着基台SB的上表面、侧面没有镀金，并且具有即使使用银膏也可以不用担心引线接合性的劣化的优点。
[实施方式的实施例]
图6是示出本发明实施方式的半导体光接收装置10的变形例的结构的图。即使在次黏着基台SB与高频放大器AMP的高度不同的情况下，也优选第二差h比第一差H小。因为H>h，所以能以与在上表面20c进行接合相比更小的高低差即第二差h进行引线接合，能抑制在进行引线接合时的接合位置的高低差。其结果是，具有引线接合作业的难度降低的优点。
图7和图8是示出本发明实施方式的半导体光接收装置10的变形例的结构的图。如图7所示，可以以高频放大器AMP与次黏着基台SB相接的方式将高频放大器AMP与次黏着基台SB邻接地配置在上表面20c。由此，能尽可能地使引线53、54的长度变短。在图7中，为了简单，以高频放大器AMP的侧面和次黏着基台SB的侧面都是平坦的且使两侧面紧贴的状态进行图示。可是，根据实际部件的构造，例如在高频放大器AMP的侧面存在端子等突起的情况下，通过使该突起与次黏着基台SB侧面接触，从而“高频放大器AMP与次黏着基台SB相接”。图8是图7所示的结构的立体上表面图。
图9是示出本发明实施方式的变形例的半导体光接收装置90的图。半导体光接收装置90在头部20的上表面20c具备凹部100。除了在该凹部100内设置有高频放大器AMP和次黏着基台SB这一点以外，具备与半导体光接收装置10同样的结构。凹部100具备底面104和包围底面的侧面102。在底面104上，用银膏50接合有高频放大器AMP和次黏着基台SB。图10是图示了凹部100内的结构的立体上表面图，图11是在箭头方向上观察图9的沿着X2-X2’线的截面构造的图。可知，利用凹部100来抑制高频放大器AMP、次黏着基台SB、半导体光接收元件APD的高度。此外，还可知，能抑制连接电容器C1与次黏着基台SB的引线55的长度，或者能使高度位置大致相同，也能减少引线接合的难度。图12是对图9的沿着B-B’线的截面构造中的高频放大器AMP附近进行放大后的图。如图12所示，底面104与侧面102以超过90度的角度θ连结。
凹部100通常通过冲压加工而被形成在头部20的上表面20c，在该情况下，凹部100的边缘部成为R形状。由于该R形状，在使高频放大器AMP靠近凹部100的边缘方面存在限度。如果假定从高频接地焊盘62向上表面20c进行引线接合，则即使为了使该引线布线变短而向头部20的上表面的引线区域接近地配置，也只能靠近到不干扰R形状的范围为止。
此外，如果不是冲压加工而是切削加工，则能消除该边缘部的R形状。图13是在用切削加工设置了凹部100的情况下的对头部20的沿着B-B’线的截面构造的高频放大器AMP附近进行放大后的图。可是，在切削加工的情况下，存在头部的加工费变高的问题。此外，即使是切削加工，也会如图13那样不可避免地产生距离L2。
关于这一点，在本变形例的半导体光接收装置90中，从高频放大器AMP的高频接地焊盘62起的引线53不是与上表面20c连接，而是与次黏着基台SB的电极焊盘66连接。因此，能避免由于与凹部100的关系而不得不使引线53变长的弊病。
在此，在平面视图中，将“凹部100的边缘”与“高频接地焊盘62上的引线的连接点”之间的距离设为第一距离，将“高频接地焊盘62上的引线的连接点”与“电极焊盘66上的引线的连接点”之间的距离设为第二距离。在该情况下，在第二距离比第一距离小的情况下，能在平面方向上使引线长度变短，使引线53充分短。
图14至20是示出本发明实施方式的半导体光接收装置10所具备的次黏着基台SB的变形例的图。再有，如根据与图5的对比可明确的那样，在图14至20中的纸面下方侧存在高频放大器AMP。这些图分别是对上述实施方式变更了设置在次黏着基台SB上的电极焊盘的结构的图。
可以如图14那样将电极焊盘66变更为更大面积的电极焊盘200。也可以与此对应地，将电极焊盘67变更为电极焊盘202，将半导体光接收元件APD接合在电极焊盘202的靠高频放大器AMP的一端。
可以如图15那样，将两个电极焊盘204、206均形成为在长度LA方向上延伸的长方形。而且，也可以将两个电极焊盘204、206平行地排列在长度LB方向上。在图15中，在高频放大器AMP侧设置有电极焊盘206。
也可以使次黏着基台SB上的电极焊盘在阻抗改变的程度上变为长方形或更复杂的图案。这是因为，通过改变形状，从而能调整阻抗。其结果是，能将连接引线53、引线55等引线的各电极焊盘的阻抗调节为期望量。
例如，也可以如图16那样，在平面视图中，设置具备折弯部208c的电极焊盘208。电极焊盘208具备在长度LB方向上延伸的第一部分208a和在长度LA方向上延伸的第二部分208b，这些部分通过折弯部208c以角度90度进行连结。此外，代替电极焊盘67，小一圈地形成有电极焊盘210。
此外，也可以如图17所示那样，在平面视图中，设置凹型的电极焊盘212。电极焊盘212具备：配置在次黏着基台SB的图面左侧端的在长度LB方向上延伸的第一部分212a、配置在与次黏着基台SB的高频放大器AMP侧相反侧的一端的在长度LA方向上延伸的第二部分212b、以及配置在次黏着基台SB的图面右侧端的在长度LB方向上延伸的第三部分212e。第三部分212e与第一部分212a相比，在LB方向上的长度短，而且，在LA方向上的宽度宽。这三个部分经由折弯部212c和212d分别以角度90度进行连结。以进入到该凹部凹陷的位置的方式形成有电极焊盘214，电极焊盘214具备以正好被电极焊盘212包围的方式配置在次黏着基台SB的中央附近的主部214a。在该主部214a接合有半导体光接收元件APD。此外，电极焊盘214具备向第三部分212e侧突出的凸部214b。
也可以如图18那样，设置使图16的电极焊盘208旋转了180度的电极焊盘216。与此对应地，只要也对电极焊盘218和与其接合的半导体光接收元件APD的位置进行调节即可。
再有，在上述变形例中，将经由引线53与高频接地焊盘62电连接的电极焊盘66变更为具备折弯部的L字型或凹型的电极焊盘。然而，除了折弯部以外，还可以设置使电极焊盘的一部分成为部分地突出的形状的凸部。也可以设置该折弯部和凸部这两者。
也可以如图19所示那样，在电极焊盘208的第二部分208b侧的前端设置电阻图案部230。也就是说，可以使电极焊盘208具有与电极焊盘210相同材料的导体图案部和电阻比该导体图案部高的电阻图案部230。此外，也可以如图20那样，将电阻图案部230设置在第二部分208b的中途（中央部附近）。这样，能调节阻抗。
图21是示出本发明实施方式的变形例的半导体光接收装置的图，相当于图3等所示的位置、截面。在图21的变形例中，使引线53成为将引线上升部长出高度Hw地形成的引线253。例如，能设为200μm以上。通过这样，从而能调整引线长度，并且能调节阻抗。
[对实施方式的比较例]
图22至24是示出对本发明实施方式的半导体光接收装置的比较例的图。除了代替引线53而设置有引线353这一点以及在次黏着基台SB未设置有电极焊盘66这一点以外，该比较例具备与实施方式的变形例的半导体光接收装置90同样的结构。关于引线353，其一端与高频放大器AMP的高频接地焊盘62进行第一接合，其另一端与头部20的上表面20c进行第二接合。
图23是在箭头方向上观察图22的A-A’截面构造的图，图24是示出图22的B-B’截面构造的图。引线353必须在作为高低差大的两个面的高频接地焊盘62与上表面20c之间进行引线接合。这会增加引线接合的难度，在制造上并不优选。此外，即使从引线长度的观点出发，也存在不得不不可避免地使引线按进行接合的两个面的高低差的量变长的缺点。关于这一点，在本实施方式的半导体光接收装置10、90中，因为在高频接地焊盘62与电极焊盘66之间对引线53进行引线接合，而且高频接地焊盘62与电极焊盘66的高低差小（因为是大致相同高度），所以，能减少接合难度，能将引线长度抑制得较短。作为一个例子，能实现100μm左右的缩短化。
此外，如图24所示，不得不在平面方向上使上表面20c中的引线353的第二接合位置错开侧面102的量。这是因为使用图12及图13来进行说明的理由。也就是说，在使高频放大器AMP靠近凹部100的边缘方面存在限度。关于这一点，在本变形例的半导体光接收装置90中，从高频放大器AMP的高频接地焊盘62起的引线53不是与上表面20c连接，而是与次黏着基台SB的电极焊盘66连接。因此，能避免由于与凹部100的关系而不得不使引线53变长的弊病。
附图标记的说明：
10、90 半导体光接收装置；12 帽；14 窗；20 头部；20a 凸缘部；20b 圆盘部；20c 上表面；22、22a、22b、22c、22d、22f 引脚；24a、24b、24c、24d 密封材料；50 银膏；51、52、53、54、55、56、57、58、253、353 引线；61、63、64、65、66、67 电极焊盘；62 高频接地焊盘；100 凹部；102 侧面；104 底面；200、202、204、206、208、210、212、214、216、218 电极焊盘；230 电阻图案部；AMP 高频放大器；APD 半导体光接收元件；C1、C2 电容器；SB 次黏着基台。

Claims (7)

1.一种半导体光接收装置，其特征在于，具备：
头部；
高频放大器，设置在所述头部上，并且具有上表面，在该上表面具备高频接地焊盘；
次黏着基台，设置在所述头部上，并且具有上表面；以及
半导体光接收元件，设置在所述次黏着基台的上表面，所述半导体光接收元件比所述次黏着基台的上表面小，
所述次黏着基台的上表面具有接合所述半导体光接收元件的第一电极焊盘和设置在所述第一电极焊盘的旁边的第二电极焊盘，
所述高频接地焊盘与所述第二电极焊盘通过引线而被连接。
2.根据权利要求1所述的半导体光接收装置，其特征在于，在将与所述头部的上表面垂直的方向设为高度方向的情况下，将所述头部的上表面与所述高频接地焊盘之间的高度设为第一差，将所述高频接地焊盘与所述第二电极焊盘之间的高度设为第二差，所述第二差比所述第一差小。
3.根据权利要求1所述的半导体光接收装置，其特征在于，
所述高频放大器与所述次黏着基台以所述高频放大器与所述次黏着基台相接的方式被邻接地配置在所述头部上。
4.根据权利要求1所述的半导体光接收装置，其特征在于，
所述头部具备凹部，
所述凹部具备底面和包围所述底面的侧面，所述底面与所述侧面以超过90度的角度进行连结，
在所述底面上设置有所述高频放大器和所述次黏着基台，
在平面视图中，将所述凹部的边缘与所述高频接地焊盘上的所述引线的连接点之间的距离设为第一距离，将所述高频接地焊盘上的所述引线的连接点与所述第二电极焊盘上的所述引线的连接点之间的距离设为第二距离，所述第二距离比所述第一距离小。
5.根据权利要求1所述的半导体光接收装置，其特征在于，
所述头部在表面实施了镀金，
所述高频放大器和所述次黏着基台的至少一方通过包含银和粘合剂树脂的银膏被接合在所述头部上。
6.根据权利要求1所述的半导体光接收装置，其特征在于，所述第二电极焊盘在平面视图中具备折弯部和凸部的至少一方。
7.根据权利要求1所述的半导体光接收装置，其特征在于，所述第二电极焊盘具有导体图案部和电阻比所述导体图案部高的电阻图案部。
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