CN116783698A - 半导体装置 - Google Patents

半导体装置 Download PDF

Info

Publication number
CN116783698A
CN116783698A CN202180091236.9A CN202180091236A CN116783698A CN 116783698 A CN116783698 A CN 116783698A CN 202180091236 A CN202180091236 A CN 202180091236A CN 116783698 A CN116783698 A CN 116783698A
Authority
CN
China
Prior art keywords
semiconductor device
dielectric substrate
conductor
base body
main surface
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202180091236.9A
Other languages
English (en)
Inventor
白崎昭生
小坂尚希
岛田征明
畑端佳
广重直
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Publication of CN116783698A publication Critical patent/CN116783698A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

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

本公开所涉及的半导体装置具备：基体，具有第1面和与第1面相反侧的第2面，并形成有从第1面贯通到第2面的贯通孔；引线，通过贯通孔并向基体的第1面侧延伸；密封体，填埋引线与基体的形成贯通孔的侧面之间；电介质基板，具有第1主面和第2主面，第1主面相对于基体的第1面以立起的状态设置，第2主面为与第1主面相反侧的面，并且相对于基体的第1面以立起的状态设置；半导体激光器，设置于电介质基板的第1主面侧；信号线路，设置于电介质基板的第1主面，与半导体激光器电连接；连接部件，将信号线路与引线电连接；以及背面导体，设置于电介质基板的第2主面，在从与第1面垂直的方向观察时，密封体设置在背面导体的正下方。

Description

半导体装置
技术领域
本公开涉及半导体装置。
背景技术
专利文献1公开了电子部件搭载用封装。该封装具备由金属板状部件构成并且设置有在厚度方向上贯通的贯通孔的基体。基体在一个主面搭载有电子部件，具有以一个主面为基准的厚度比其他部分薄的薄层部。在贯通孔的中心部插通有在与基体的主面正交的方向上延伸的信号线路导体。在信号线路导体与贯通孔的内周面之间设置有电介质。在基体的一个主面侧设置有连接电子部件与信号线路导体的连接导体。在基体的另一个主面侧设置有与信号线路导体平行地延伸的接地导体。信号线路导体的向基体的一个主面侧突出的部分与连接导体通过钎料等导电性材料连接。
专利文献1：日本特开2012-64817号公报
在专利文献1中，若作为连接导体的信号线路与作为信号线路导体的引线引脚之间的距离变长，则接合信号线路与引线引脚的金属接合材料变厚。由此，金属接合材料所具有的电感成分变大。此时，在作为电子部件搭载半导体激光器的情况下，有可能产生由频率特性的恶化引起的传输损耗的增加等。因此，有可能产生传递到半导体激光器的电信号的品质劣化。
发明内容
本公开的目的在于，获得一种能够抑制电信号的品质劣化的半导体装置。
本公开所涉及的半导体装置具备：基体，具有第1面和与该第1面相反侧的第2面，并形成有从该第1面贯通到该第2面的贯通孔；引线，通过该贯通孔，并向该基体的该第1面侧延伸；密封体，填埋该引线与该基体的形成该贯通孔的侧面之间；电介质基板，具有第1主面和第2主面，该第1主面相对于该基体的该第1面以立起的状态设置，该第2主面为与该第1主面相反侧的面，并且相对于该基体的该第1面以立起的状态设置；半导体激光器，设置于该电介质基板的该第1主面侧；信号线路，设置于该电介质基板的该第1主面，与该半导体激光器电连接；连接部件，将该信号线路与该引线电连接；以及背面导体，设置于该电介质基板的该第2主面，在从与该第1面垂直的方向观察时，该密封体设置在该背面导体的正下方。
在本公开所涉及的半导体装置中，密封体进入到背面导体的正下方为止。因此，能够缩短连接部件，能够抑制连接部件的电感成分。因此，能够抑制向半导体激光器传递的电信号的品质劣化。
附图说明
图1是实施方式1所涉及的半导体装置的俯视图。
图2是通过用A-A直线切断图1而得到的剖视图。
图3是实施方式1的第1比较例所涉及的半导体装置的俯视图。
图4是通过用A-A直线切断图3而得到的剖视图。
图5是实施方式1的第2比较例所涉及的半导体装置的俯视图。
图6是通过用A-A直线切断图5而得到的剖视图。
图7是实施方式1的变形例所涉及的半导体装置的俯视图。
图8是实施方式2所涉及的半导体装置的剖视图。
图9是通过用B-B直线切断图8而得到的剖视图。
图10是图9的用虚线包围的部分的放大图。
图11是实施方式3所涉及的半导体装置的剖视图。
图12是通过用B-B直线切断图11而得到的剖视图。
图13是图12的用虚线包围的部分的放大图。
图14是实施方式4所涉及的半导体装置的剖视图。
图15是通过用B-B直线切断图14而得到的剖视图。
图16是图15的用虚线包围的部分的放大图。
图17是实施方式6所涉及的半导体装置的俯视图。
图18是实施方式6所涉及的半导体装置的剖视图。
图19是表示在实施方式6所涉及的半导体装置安装了盖的状态的剖视图。
图20是实施方式7所涉及的计测系统的立体图。
图21是实施方式7的比较例所涉及的半导体装置的俯视图。
图22是表示在通电夹具安装了比较例所涉及的半导体装置的状态的立体图。
图23是表示在通电夹具安装了实施方式6所涉及的半导体装置的状态的立体图。
具体实施方式
参照附图对各实施方式所涉及的半导体装置进行说明。对相同的或对应的构成要素标注相同的附图标记，有时省略重复说明。
实施方式1
图1是实施方式1所涉及的半导体装置100的俯视图。图2是通过用A-A直线切断图1而得到的剖视图。半导体装置100例如是25Gbps对应TO-CAN(Transistor Outline-CAN)封装等半导体激光器用封装。
半导体装置100具备基体2。基体2具有第1面和与第1面相反侧的第2面。在基体2的第1面侧设置有半导体激光器1等电子部件。在基体2形成有从第1面贯通到第2面的一对贯通孔。基体2也称为孔眼(eyelet)。
半导体装置100具备一对引线4即引线4a、4b。引线4也称为引线引脚。引线4a、4b分别通过形成于基体2的一对贯通孔，向基体2的第1面侧延伸。在基体2的贯通孔设置有一对密封体3即密封体3a、3b。引线4a、4b与基体2的形成贯通孔的侧面之间被密封体3a、3b填埋。密封体3a、3b例如为密封玻璃。
在基体2的第1面设置有导体块6。导体块6由金属形成。导体块6在基体2的第1面侧经由背面导体8保持电介质基板5。
电介质基板5具有以相对于基体2的第1面立起的状态设置的第1主面以及第2主面。第2主面是与第1主面相反侧的面。电介质基板5也被称为次基台。在电介质基板5的第1主面侧设置有半导体激光器1。在电介质基板5的第1主面设置有与半导体激光器1电连接的一对信号线路7即信号线路7a、7b。在图2所示的例子中，半导体激光器1设置于信号线路7b上，并通过金属线与信号线路7a连接。信号线路7a、7b与引线4a、4b通过后述的连接部件分别电连接。在电介质基板5的第2主面设置有背面导体8。
导体块6在俯视观察时为T字型。在导体块6中只有与背面导体8相对的一侧的一部分与背面导体8相接。具体而言，在背面导体8中只有与半导体激光器1重叠的中央部固定于导体块6。在背面导体8中与引线4a、4b重叠的两端部附近不固定于导体块6。即，在从与电介质基板5的第1主面垂直的方向观察时，背面导体8在与半导体激光器1重叠的部分具有与导体块6接触的接触部分。另外，背面导体8在沿着基体2的第1面的方向上的与导体块6接触的接触部分的两侧具有与导体块6分开的分离部分。这里，与电介质基板5的第1主面垂直的方向为图1中的y轴方向。另外，在背面导体8中沿着基体2的第1面的方向为图1中的x轴方向。
在从与基体2的第1面垂直的方向观察时，密封体3设置在背面导体8的正下方。特别是，在从与基体2的第1面垂直的方向观察时，密封体3设置在相对于背面导体8而言与电介质基板5相反侧的区域。即，在从与基体2的第1面垂直的方向观察时密封体3向背面导体8中的与导体块6分开的分离部分与导体块6之间突出。密封体3在y轴方向上比背面导体8与导体块6相接的面向导体块6侧进入。
在半导体装置100中，引线4使用密封体3通过玻璃密封技术而固定于基体2。引线4固定在形成于基体2的贯通孔的中央。导体块6和基体2也可以由相同的金属形成。导体块6和基体2的形状通过冲压成形或切削等而形成。背面导体8和导体块6通过焊料等接合材料而固定。另外，半导体激光器1通过焊料等接合材料而固定于电介质基板5的第1主面侧。电介质基板5例如具有半导体激光器1与导体块6之间的热膨胀系数。电介质基板5由陶瓷形成。电介质基板5抑制由半导体激光器1与导体块6的热膨胀系数的不匹配引起的热应力而导致半导体激光器1破损的情况。
从外部向引线4a、4b输入差动信号。信号线路7a、7b将来自引线4a、4b的差动信号传输到半导体激光器1的阳极电极以及阴极电极。在半导体装置100中，信号线路7a、7b和背面导体8夹着电介质基板5。由此，形成微带线。信号线路7a、7b的特性阻抗以使得输入到引线4a、4b的电信号以最低损耗传输到半导体激光器1的方式被调整为最佳值。此外，引线4a、4b与信号线路7a、7b使用作为连接部件的焊料等金属接合材料或金属线等而电连接。
在支持移动电话服务等的移动网络中，将连接进行数字信号处理的主站和进行无线信号收发的子站的光线路称为移动前向回传。近年，移动前向回传的信号传输速度达到25Gbps，而对可进行高速动作的半导体激光器的需求提高。在移动前向回传中，半导体激光器的封装形态以TO-CAN为主流。
图3是实施方式1的第1比较例所涉及的半导体装置800a的俯视图。图4是通过用A-A直线切断图3而得到的剖视图。半导体装置800a在密封体3未进入到背面导体8的正下方这一点上与半导体装置100不同。另外，半导体装置800a具备平板状的导体块806。信号线路7a、7b与引线4a、4b经由接合材料9a、9b而电连接。
在这样的构造中，若信号线路7a、7b与引线4a、4b之间的距离长，则在y轴方向上接合材料9a、9b变厚。由此，接合材料9a、9b所具有的电感成分变大。因此，有可能产生向半导体激光器1传递的电信号的品质劣化。品质劣化例如是由频率特性的恶化引起的传输损耗的增加。
图5是实施方式1的第2比较例所涉及的半导体装置800b的俯视图。图6是通过用A-A直线切断图5而得到的剖视图。在半导体装置800b中，电介质基板805b比半导体装置800a厚。这样，通过加厚电介质基板805b，能够缩短信号线路7a、7b与引线4a、4b的距离。由此，能够在y轴方向上使接合材料9a、9b变薄，能够减少接合材料9a、9b所具有的电感成分。
但是，在微带线中，若电介质基板变厚，则特性阻抗变大。另外，若表面侧的信号线路的线路宽度变大，则特性阻抗变小。因此，在半导体装置800b中，为了将信号线路7a、7b的特性阻抗调整为与半导体装置800a相同的值，而使半导体装置800b的信号线路7a、7b的线路宽度W2大于半导体装置800a的信号线路7a、7b的线路宽度W1。因此，电介质基板805b的面积变大，导致封装大型化。
与此相对，在本实施方式的半导体装置100中，密封体3进入到背面导体8的正下方。因此，在半导体装置100中，与半导体装置800a、800b相比，能够在将电介质基板5的厚度保持得薄的状态下，缩短引线4与信号线路7之间的距离。因此，能够使接合材料9a、9b变薄，能够抑制接合材料9a、9b的电感成分。因此，能够抑制向半导体激光器传递的电信号的品质劣化，能够得到高频特性优异的半导体装置100。
另外，在半导体装置100中，由于电介质基板5薄，所以为了获得最佳的特性阻抗所需的信号线路7a、7b的线路宽度W1小于半导体装置800b的线路宽度W2。因此，在半导体装置100中，能够使电介质基板5的面积比半导体装置800b小。由此，能够以低成本制造电介质基板5。另外，能够实现封装的小型化。在本实施方式中，能够抑制电介质基板5的大型化并且减小引线4与信号线路7之间的距离。
此外，在本实施方式中由于电介质基板5薄，所以能够降低半导体激光器1与导体块6之间的热阻。因此，能够提高半导体激光器1的散热性，能够实现半导体激光器1的发光效率的提高以及长寿命化。
并且，在本实施方式中由于能够提高半导体激光器1的散热性，所以即使在背面导体8设置有与导体块6分开的分离部分的情况下也能够确保充分的散热性。在本实施方式中，背面导体8中的x轴方向的两端部附近不固定于导体块6。由此，能够减少电介质基板5与导体块6的接合面积。因此，能够降低导体块6对电介质基板5带来的热应力，能够提高半导体装置100的可靠性。
图7是实施方式1的变形例所涉及的半导体装置100a的俯视图。作为本实施方式的变形例，背面导体8也可以在从与电介质基板5的第1主面垂直的方向观察时在与半导体激光器1重叠的部分的至少一侧具有与导体块6a分开的分离部分。另外，也可以为背面导体8的整个面固定于导体块6。
另外，在本实施方式中，在从与基体2的第1面垂直的方向观察时，密封体3向背面导体8中的与导体块6分开的分离部分与导体块6之间突出。但不局限于此，也可以为，在从与基体2的第1面垂直的方向观察时，密封体3设置在背面导体8的正下方。
另外，本实施方式的导体块6以及电介质基板5相对于基体2直立。但不局限于此，导体块6以及电介质基板5也可以相对于基体2的第1面倾斜。由此，能够将半导体装置100的激光的射出方向调整为所希望的角度。例如，在半导体装置100所射出的激光照射到某些反射体的情况下，反射光有时会返回到半导体激光器1。由于该反射返回光阻碍半导体激光器1的稳定动作，因此优选减小该反射返回光。因此，通过将导体块6以及电介质基板5与基体2的第1面所成的角度调整为反射返回光变为最小的角度而不是直角，能够使半导体激光器1的动作稳定化。
另外，半导体激光器1也可以由单端信号驱动，而不是差动信号。在该情况下，信号线路7也可以是一个，引线4也可以是一根。
上述的变形能够对以下的实施方式所涉及的半导体装置适当地应用。此外，对于以下的实施方式所涉及的半导体装置，由于与实施方式1之间的共同点多，所以围绕与实施方式1之间的不同点进行说明。
实施方式2
图8是实施方式2所涉及的半导体装置200的剖视图。图9是通过用B-B直线切断图8而得到的剖视图。图10是图9的用虚线包围的部分的放大图。在半导体装置200中，将引线4a、4b与信号线路7a、7b电连接的连接部件为金属线10a、10b。金属线10a、10b由金属形成。在本实施方式中，通过缩短引线4与信号线路7之间的距离，能够缩短金属线10a、10b。因此，能够抑制金属线10a、10b的电感成分。
另外，在与基体2的第1面垂直的方向上，基体2的第1面与电介质基板5的距离大于基体2的第1面与引线4的电介质基板5侧的端部的距离。即，电介质基板5以及信号线路7的下端设置在比引线4的上端面41高的位置。金属线10a、10b将引线4a、4b的上端面41与信号线路7a、7b电连接。
在比较例所涉及的半导体装置800a、800b中，在引线4与导体块6之间插入信号线路7、电介质基板5以及背面导体8。在该构造中，由于引线4相对于基体2的固定位置的偏差，有可能无法在引线4与导体块6之间插入信号线路7、电介质基板5以及背面导体8。
与此相对，在本实施方式中，不需要在引线4与导体块6之间插入信号线路7、电介质基板5以及背面导体8。因此，不会产生上述的不良情况。
另外，一般而言，金属线10a、10b比信号线路7以及引线4容易变形。因此，能够降低在电介质基板5产生的应力，能够提高产品的可靠性。
另外，引线4a与信号线路7a以及引线4b与信号线路7b分别通过1根金属线连接。但不局限于此，引线4与信号线路7也可以通过2根以上的金属线连接。由此，能够降低金属线所带来的电感成分。因此，能够提高向半导体激光器1传递的电信号的品质。
实施方式3
图11是实施方式3所涉及的半导体装置300的剖视图。图12是通过用B-B直线切断图11而得到的剖视图。图13是图12的用虚线包围的部分的放大图。在半导体装置300中，将引线4a、4b与信号线路7a、7b电连接的连接部件为接合材料9a、9b。接合材料9a、9b例如为焊料等金属接合材料。另外，电介质基板5以及信号线路7的下端设置在比引线4的上端面41高的位置。接合材料9a、9b将引线4a、4b的上端面41与信号线路7a、7b电连接。
在本实施方式中，也与实施方式2同样地，不需要在引线4与导体块6之间插入信号线路7、电介质基板5以及背面导体8。另外，通过使用接合材料9a、9b来作为连接部件，从而与使用连接部件来作为金属线10a、10b的情况相比，能够降低电感成分。因此，能够提高传递到半导体激光器1的电信号的品质。
实施方式4
图14是实施方式4所涉及的半导体装置400的剖视图。图15是通过用B-B直线切断图14而得到的剖视图。图16是图15的用虚线包围的部分的放大图。在半导体装置400中，在与电介质基板5的第1主面垂直的方向上，引线4与信号线路7相对。引线4中的与信号线路7相对的部分与信号线路7通过接合材料9a、9b而电连接。
在本实施方式中，与实施方式2、3的半导体装置200、300相比，能够使电介质基板5变薄。因此，能够缩小电介质基板5的面积。
实施方式5
电介质基板5例如由氧化铝(Al2O3)、氮化铝(AlN)或碳化硅(SiC)形成。热传导率按照SiC、AlN、Al2O3的顺序变高。另外，热膨胀率按照SiC、AlN、Al2O3的顺序变低。
导体块6例如由SPCC(冷轧钢板，Steel Plate Cold Commercial)、可伐合金或铜钨形成。铜钨例如为CuW(10/90)、CuW(20/80)。热传导率按照CuW(20/80)、CuW(10/90)、SPCC、可伐合金的顺序变高。热膨胀率按照可伐合金、CuW(10/90)、CuW(20/80)、SPCC的顺序变低。
电介质基板5和导体块6的材质能够在半导体激光器1以及电介质基板5不会因热应力而破损的范围内适当地组合。在实施方式3、4所涉及的半导体装置300、400中，接合材料9a、9b使用在信号线路7与引线4之间的电连接中。因此，有可能对电介质基板5施加比较大的热应力。因此，优选使电介质基板5与导体块6的热膨胀率匹配。
若使用Al2O3来作为电介质基板5的材质，则导体块6的材质例如优选使用CuW(10/90)。Al2O3的热膨胀率为6.9～7.2ppm/K，CuW(10/90)的热膨胀率为7ppm/K。若使用AlN来作为电介质基板5的材质，则导体块6的材质优选使用可伐合金。AlN的热膨胀率为4.6ppm/K，可伐合金的热膨胀率为5.1ppm/K。
如实施方式2所涉及的半导体装置200那样，在将金属线10a、10b使用在信号线路7与引线4之间的电连接的情况下，施加到电介质基板5的热应力比较小。因此，与使电介质基板5与导体块6的热膨胀系数匹配相比，也可以优先选择热传导率高的材质。由此，能够提高半导体激光器1的散热性。例如，可以使用AlN来作为电介质基板5的材质，并且使用CuW(20/80)来作为导体块6的材质。AlN的热传导率为170～200W/m·K，CuW(20/80)的热传导率为200W/m·K。
基体2和导体块6也可以由SPCC或可伐合金形成，并被一体化。一般而言，基体2的材质一般大多使用SPCC或可伐合金。因此，通过选择SPCC或可伐合金来作为导体块6的材质，从而能够使基体2与导体块6一体化。此时，能够通过冲压成形或切削等方法，集中形成基体2和导体块6的形状。
也可以使电介质基板5的材质为AlN，并且使导体块6的材质为SPCC。SPCC的热膨胀率为73.3W/m·K。由此，能够提高半导体激光器1的散热性，并且使基体2与导体块6一体化而提高生产率。
作为电介质基板5的材质而列举的SiC、Al2O3、AlN按照该顺序相对介电常数变高。相对介电常数越大，信号线路7的阻抗越小。因此，在欲将信号线路7的特性阻抗调整为预先决定的最佳值的情况下，可以使用相对介电常数高的Al2O3或SiC。由此，能够缩窄信号线路7a、7b的线路宽度，能够实现电介质基板5的小型化。
引线4例如由42合金、50合金或可伐合金形成。50合金为50％Ni-Fe，热膨胀率为9.9ppm/K。42合金为42％Ni-Fe，热膨胀率为5ppm/K。在使用SPCC来作为基体2的材质的情况下，例如使用50合金或42合金来作为引线4的材质。在使用可伐合金来作为基体2的材质的情况下，例如使用可伐合金来作为引线4的材质。
引线4的材质和电介质基板5的材质能够在电介质基板5和半导体激光器1不会因热应力而破损的范围内适当地组合。例如，在使用可伐合金或42合金来作为引线4a、4b的材质的情况下，通过使电介质基板5的材质为AlN而能够抑制热膨胀率的不匹配。因此，能够减轻施加到电介质基板5以及半导体激光器1的热应力，能够提高产品的可靠性。在使用50合金来作为引线4a、4b的材质的情况下，通过使电介质基板5的材质为Al2O3而能够抑制热膨胀率的不匹配。
实施方式6
图17是实施方式6所涉及的半导体装置500的俯视图。图18是实施方式6所涉及的半导体装置500的剖视图。在半导体装置500中，密封体3a、3b的直径φ2为φ0.95mm，引线4a、4b的直径φ1为φ0.43mm。另外，在俯视观察时，引线4a、4b的中心间的距离L1为2mm。另外，电介质基板5的厚度T1为0.2mm，材质为AlN，相对介电常数约为9。另外，形成于电介质基板5的信号线路7a、7b的厚度为0.5μm。另外，半导体激光器1的厚度T2为0.1mm以下。
由差动信号驱动的半导体激光器用的驱动电路的差动阻抗大多被设定为50Ω。因此，通过将形成于电介质基板5的信号线路7a、7b的差动阻抗设为接近50Ω的值，从而能够向半导体激光器1传输高品质的电信号。在本实施方式中，若将信号线路7a、7b的差动阻抗调整为40Ω以上，则信号线路7a、7b的线路宽度W1变得小于1mm。由此，能够将电介质基板5的x轴方向的长度L2设计为小于3mm。此外，信号线路7a、7b的差动阻抗也可以是作为最佳值的50Ω。这样，能够在本实施方式中使一对信号线路7a、7b的差动阻抗为40Ω以上，使电介质基板5的沿着基体2的第1面的方向的长度L2小于3mm。
此外，在图5所示的密封体3未进入到背面导体8的正下方的比较例中，为了使引线4与信号线路7之间的距离与半导体装置500为相同程度，需要使电介质基板5的厚度T1为0.48mm左右。这是相当于密封体3的半径的厚度。在该情况下，为了使信号线路7a、7b的特性阻抗与半导体装置500为相同程度，需要使信号线路7a、7b的线路宽度为1.7mm以上。此时，电介质基板5的在x轴方向上的长度L2至少为3.4mm以上。
图19是表示在实施方式6所涉及的半导体装置500安装了盖12的状态的剖视图。在图19示出了TO-CAN的完成形式的一个例子。在盖12设置有使半导体激光器1发出的激光透射的玻璃开口部11。盖12对封装进行气密密封。由此，能够防止半导体激光器1由与外部空气接触引起的品质劣化。
这里，廉价流通的盖12的内径φ3一般约为φ3mm。在比较例所涉及的半导体装置800b中，电介质基板5的长度L2至少为3.4mm以上。因此，不能够应用内径为φ3mm左右的廉价的盖12。与此相对，在本实施方式中，能够将电介质基板5的长度L2设计为小于3mm。因此，能够容易地应用廉价的盖12。
实施方式7
图20是实施方式7所涉及的计测系统50的立体图。计测系统50测定半导体激光器用TO-CAN封装的电、光学特性。计测系统50具备通电夹具51、光纤53以及计测器54。通电夹具51具有供TO-CAN封装的引线4插入且用于对半导体激光器1进行通电的引线插入孔52。另外，光纤53将半导体激光器1所射出的激光导入计测器54。计测器54对从光纤53导入的激光计测各种电、光学特性。
光纤53的在xy平面上的位置与将两个引线插入孔52的中心彼此连接的线段的中点M2一致。在过去普及的传输速度为1Gbps左右的低速TO-CAN产品中，在俯视观察时半导体激光器的发光点位于将2根引线的中心彼此连接的线段的中点的产品多。因此，在计测系统50中，大多采用图20所示的结构。
图21是实施方式7的比较例所涉及的半导体装置900的俯视图。在半导体装置900中，密封体3在y轴方向上未进入比背面导体8与导体块6相接的面靠导体块6侧的位置。在该情况下，背面导体8与导体块6相接的面相对于将2根引线4a、4b的中心彼此连接的线段，在y轴方向上至少分开约0.48mm。这是相当于密封体3的半径的距离。这里，在比较例所涉及的半导体装置900中，为了缩小电介质基板5的面积，将电介质基板5的厚度T1减薄至与实施方式6同等的0.2mm左右。这样，在比较例所涉及的半导体装置900中，半导体激光器1的在xy平面上的发光点的位置比将引线4a、4b的中心彼此相连的线段向+y方向偏移。
图22是表示在通电夹具51安装了比较例所涉及的半导体装置900的状态的立体图。在该情况下，激光的主光线80与光纤53的光轴不一致。因此，导入于光纤53的光量不足。由此，电、光学特性的测定精度有可能降低。
图23是表示在通电夹具51安装了实施方式6所涉及的半导体装置500的状态的立体图。如图17所示，在半导体装置500中，在从一对引线4a、4b所延伸的方向观察时，将一对引线4a、4b的中心相连的线段的中点M1与半导体激光器1的发光点重叠。即，在xy平面上半导体激光器1的发光点位于将引线4a、4b的中心彼此相连的线段的中点M1。
此时，激光的主光线80与光纤53的光轴一致。因此，能够高效地将激光导入光纤53。由此，能够进行理想的电、光学特性的计测。
各实施方式中说明的技术特征也可以适当地组合来使用。
附图标记说明
1...半导体激光器；2...基体；3、3a、3b...密封体；4、4a、4b...引线；5...电介质基板；6、6a...导体块；7、7a、7b...信号线路；8...背面导体；9a、9b...接合材料；10a、10b...金属线；11...玻璃开口部；12...盖；41...上端面；50...计测系统；51...通电夹具；52...插入孔；53...光纤；54...计测器；80...主光线；100、100a、200、300、400、500、800a、800b...半导体装置；805b...电介质基板；806...导体块；900...半导体装置。

Claims (18)

1.一种半导体装置，其特征在于，
所述半导体装置具备：
基体，具有第1面和与所述第1面相反侧的第2面，并形成有从所述第1面贯通到所述第2面的贯通孔；
引线，通过所述贯通孔，并向所述基体的所述第1面侧延伸；
密封体，填埋所述引线与所述基体的形成所述贯通孔的侧面之间；
电介质基板，具有第1主面和第2主面，所述第1主面相对于所述基体的所述第1面以立起的状态设置，所述第2主面为与所述第1主面相反侧的面，并且相对于所述基体的所述第1面以立起的状态设置；
半导体激光器，设置于所述电介质基板的所述第1主面侧；
信号线路，设置于所述电介质基板的所述第1主面，与所述半导体激光器电连接；
连接部件，将所述信号线路与所述引线电连接；以及
背面导体，设置于所述电介质基板的所述第2主面，
在从与所述第1面垂直的方向观察时，所述密封体设置在所述背面导体的正下方。
2.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，
在从与所述第1面垂直的方向观察时，所述密封体设置在相对于所述背面导体而言与所述电介质基板相反侧的区域。
3.根据权利要求1或2所述的半导体装置，其特征在于，
具备导体块，该导体块在所述基体的所述第1面侧经由所述背面导体保持所述电介质基板，
所述背面导体具有：
接触部分，在从与所述电介质基板的所述第1主面垂直的方向观察时设置在与所述半导体激光器重叠的部分，且与所述导体块接触；和
分离部分，设置在所述接触部分的在沿着所述基体的所述第1面的方向上的至少一侧，且与所述导体块分开。
4.根据权利要求3所述的半导体装置，其特征在于，
在从与所述基体的所述第1面垂直的方向观察时，所述密封体向所述分离部分与所述导体块之间突出。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的半导体装置，其特征在于，
所述基体的所述第1面与所述电介质基板的在与所述基体的所述第1面垂直的方向上的距离，大于所述基体的所述第1面与所述引线的所述电介质基板侧的端部的在与所述基体的所述第1面垂直的方向上的距离。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的半导体装置，其特征在于，
所述连接部件为金属线。
7.根据权利要求1～5中任一项所述的半导体装置，其特征在于，
所述连接部件为接合材料。
8.根据权利要求1～4中任一项所述的半导体装置，其特征在于，
在与所述电介质基板的所述第1主面垂直的方向上，所述引线与所述信号线路相对，
所述引线中的与所述信号线路相对的部分与所述信号线路通过所述连接部件而电连接，
所述连接部件为接合材料。
9.根据权利要求1～8中任一项所述的半导体装置，其特征在于，
所述半导体装置具备：
一对所述引线，分别通过形成于所述基体的一对所述贯通孔，并向所述基体的所述第1面侧延伸；和
一对所述信号线路，与所述半导体激光器电连接，将来自所述一对引线的差动信号向所述半导体激光器传输。
10.根据权利要求9所述的半导体装置，其特征在于，
所述一对信号线路的差动阻抗为40Ω以上。
11.根据权利要求9或10所述的半导体装置，其特征在于，
所述电介质基板的在沿着所述基体的所述第1面的方向上的长度小于3mm。
12.根据权利要求9～11中任一项所述的半导体装置，其特征在于，
在从所述一对引线所延伸的方向观察时，将所述一对引线的中心相连而成的线段的中点与所述半导体激光器的发光点重叠。
13.根据权利要求1～12中任一项所述的半导体装置，其特征在于，
所述电介质基板由氧化铝、氮化铝或碳化硅形成。
14.根据权利要求3或4所述的半导体装置，其特征在于，
所述导体块由SPCC、可伐合金或铜钨形成。
15.根据权利要求3或4所述的半导体装置，其特征在于，
所述基体和所述导体块由SPCC形成，并被一体化。
16.根据权利要求3或4所述的半导体装置，其特征在于，
所述基体和所述导体块由可伐合金形成，并被一体化。
17.根据权利要求1～16中任一项所述的半导体装置，其特征在于，所述引线由42合金、50合金或可伐合金形成。
18.根据权利要求3或4所述的半导体装置，其特征在于，
所述连接部件为金属线，
所述电介质基板由氮化铝形成，所述导体块由铜钨形成。
CN202180091236.9A 2021-01-28 2021-01-28 半导体装置 Pending CN116783698A (zh)

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
CN116783698A true CN116783698A (zh) 2023-09-19

Family

ID=78282066

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202180091236.9A Pending CN116783698A (zh) 2021-01-28 2021-01-28 半导体装置

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20240006839A1 (zh)
JP (1) JP6958772B1 (zh)
KR (1) KR20230119203A (zh)
CN (1) CN116783698A (zh)
DE (1) DE112021006940T5 (zh)
TW (1) TWI845854B (zh)
WO (1) WO2022162835A1 (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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
JP4067521B2 (ja) * 2004-10-21 2008-03-26 富士通株式会社 光集積デバイス
JP4923542B2 (ja) * 2005-11-30 2012-04-25 三菱電機株式会社 光素子用ステムとこれを用いた光半導体装置
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
JP5616178B2 (ja) 2010-09-16 2014-10-29 京セラ株式会社 電子部品搭載用パッケージおよび通信用モジュール
JP6929113B2 (ja) * 2017-04-24 2021-09-01 日本ルメンタム株式会社 光アセンブリ、光モジュール、及び光伝送装置

Also Published As

Publication number Publication date
KR20230119203A (ko) 2023-08-16
TW202230917A (zh) 2022-08-01
JP6958772B1 (ja) 2021-11-02
DE112021006940T5 (de) 2023-11-16
JPWO2022162835A1 (zh) 2022-08-04
US20240006839A1 (en) 2024-01-04
TWI845854B (zh) 2024-06-21
WO2022162835A1 (ja) 2022-08-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108732691B (zh) 光组件、光模块、以及光传输装置
US7217958B2 (en) Feed through structure for optical semiconductor package
US7463659B2 (en) Can-type optical transmitting module utilizing a laser diode with impedance matching resistors
WO2019006238A1 (en) OPTICAL TRANSMITTER-RECEIVER WITH HEAT DISSIPATION
US11923652B2 (en) Header for semiconductor package, and semiconductor package
EP2428989A2 (en) High-frequency circuit package and high-frequency circuit device
CN109309341B (zh) 配有具有接收过量焊料的结构的承载件的半导体光学组件
US20030128552A1 (en) Light generating module
JP2004214651A (ja) 光モジュール
EP3965147A1 (en) Header for an electronic or opto-electronic component and process for manufacturing of such
CN215816823U (zh) 光发射次模块和光模块
CN116783698A (zh) 半导体装置
JP2004093606A (ja) 光モジュール及び光伝送装置
CN114142335A (zh) 用于电子元件的接头
JP2004047833A (ja) 光半導体素子モジュール
US20040131318A1 (en) Optical element housing package and optical module
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
US7192201B2 (en) Optical transmitting module having a de-coupling inductor therein
JP2007109734A (ja) 光モジュール用基板及び光モジュール
US7873086B2 (en) Semiconductor device
JP2004259880A (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
JP2004335573A (ja) 半導体ステム

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination