JP2003115630A - 半導体素子収納用パッケージ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 同軸ケーブルと同軸コネクタとの接続部で、
同軸コネクタの接地電位が不安定となり高周波信号を効
率よく伝送させることができないという問題があった。 【解決手段】 枠体２の貫通孔２ａに外側から嵌着され
た同軸コネクタ３は、外周導体３ａの枠体２外側の端に
鍔部が形成されており、かつ絶縁体３ｂの枠体２外側の
端面が鍔部の枠体２外側の面から枠体２内側に所定距離
後退している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光通信分野やマイ
クロ波通信，ミリ波通信等で使用される、高い周波数で
作動する各種半導体素子を収納する半導体素子収納用パ
ッケージに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の光通信分野、マイクロ波通信また
はミリ波通信等で使用される高い周波数で作動する各種
半導体素子を収納する半導体素子収納用パッケージ（以
下、半導体パッケージという）を図３に示す。

【０００３】同図に示すように、半導体パッケージは、
一般に上面に半導体レーザ（ＬＤ），フォトダイオード
（ＰＤ）等の半導体素子105が載置用基台110を介して載
置される載置部101aを有する鉄（Ｆｅ）−ニッケル（Ｎ
ｉ）−コバルト（Ｃｏ）合金や銅（Ｃｕ）−タングステ
ン（Ｗ）合金等の金属材料から成る基体101を有する。
また、載置部101aを囲繞するようにして基体101の上面
に銀ロウ等のロウ材を介して接合されるとともに、側部
に半導体素子105と外部電気回路（図示せず）とを電気
的に接続する同軸コネクタ（ガラスビーズ端子ともい
う）103を嵌着するための貫通孔102aが形成されＦｅ−
Ｎｉ−Ｃｏ合金等の金属材料から成る枠体102を有す
る。

【０００４】同軸コネクタ103は、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合
金等の金属材料から成り、貫通孔102a内周面にＡｕ−Ｓ
ｎ合金半田等の低融点ロウ材108によりロウ付けされる
筒状の外周導体（ホルダー）103aと、外周導体103aの内
部に充填されたホウケイ酸ガラス等の誘電体から成る絶
縁体としてのガラス103b、外周導体103aの中心軸部分に
ガラス103bを介して装着され、半導体パッケージ内外を
導通させる中心導体103Cとから成る。そして、同軸コネ
クタ103は、外部電気回路と半導体素子105とを電気的に
接続する機能を有するとともに半導体パッケージ内部を
塞ぐ機能を有する。

【０００５】また、同軸コネクタ103は、高周波信号が
伝送される中心導体103cと、その外周部、即ち金属材料
から成る外周導体103a部および貫通孔102aの内周面部と
が、高周波信号伝送時のインピーダンスの整合が可能な
同軸構造を成している。

【０００６】なお、同軸コネクタ103と半導体素子105と
の電気的接続は、中心導体103cの貫通孔102a内部のイン
ピーダンスと同じになるように形成されたマイクロスト
リップ線路であるメタライズ金属層106aと中心導体103c
の先端部とを、錫（Ｓｎ）−鉛（Ｐｂ）半田等の低融点
ロウ材を介して接合するとともに、メタライズ金属層10
6aと半導体素子105とをボンディングワイヤ107で接続す
ることによりなされる。

【０００７】また、貫通孔102a内周面への同軸コネクタ
103の接合は、貫通孔102a内周面へ同軸コネクタ103aを
挿入するとともに、リング状のＡｕ−Ｓｎ合金半田等の
低融点ロウ材108を貫通孔102a内周面と外周導体103aと
の間に挿入保持させ、しかる後、低融点ロウ材108を加
熱溶融させて、貫通孔102a内周面と同軸コネクタ103と
の間の隙間に全周にわたり封着材108を充填することに
よって行なわれる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の半導体パッケージにおいて、同軸コネクタ103に外
部の同軸ケーブル109を接続した際に、接地部である同
軸ケーブル109の外周導体109aが半導体パッケージの枠
体102に接することにより、接地電位が外周導体109aか
ら封着材108を介して同軸コネクタ103の外周導体103cに
伝わるという経路を辿るため、封着材108の流れが悪い
場合、同軸コネクタ103の接地電位（グランド）が不安
定となり、高周波信号を効率よく伝送させることができ
なくなる。また、外部の同軸ケーブル109から同軸コネ
クタ103までの接地電位の伝搬経路が長くなるため、高
周波信号の伝送性が劣化し易くなり、半導体素子105の
作動性が損なわれ易いという問題点があった。

【０００９】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、同軸コネクタと同軸ケーブル
の接続部での高周波信号の反射や減衰を小さくして、高
周波信号を効率よく伝送させることができる半導体素子
収納用パッケージを提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の半導体パッケー
ジは、上面に半導体素子が載置される載置部が設けられ
た基体と、該基体の上面に前記載置部を囲繞するように
取着され、側部に貫通孔から成る同軸コネクタの取付部
が形成された枠体と、筒状の外周導体およびその中心軸
に設置された中心導体ならびにそれらの間に介在させた
絶縁体から成り、前記取付部に前記枠体の外側から嵌着
された同軸コネクタとを具備した半導体素子収納用パッ
ケージにおいて、前記同軸コネクタは、前記外周導体の
前記枠体外側の端に鍔部が形成されており、かつ前記絶
縁体の前記枠体外側の端面が前記鍔部の前記枠体外側の
面から前記枠体内側に所定距離後退していることを特徴
とする。

【００１１】本発明は、同軸コネクタは、外周導体の枠
体外側の端に鍔部が形成されており、かつ絶縁体の枠体
外側の端面が鍔部の枠体外側の面から枠体内側に所定距
離後退していることにより、外部の同軸ケーブルの外周
導体を同軸コネクタの外周導体の鍔部に接触させて直接
接続することができる。その結果、従来のように封着材
を介する構成と比べて同軸コネクタの接地電位が安定
し、また接地電位の伝搬経路が短縮化されるため、同軸
コネクタと同軸ケーブルとの接続部で高周波信号の反射
や減衰が発生しにくくなり、高周波信号を効率よく伝送
させることができる。

【００１２】また、同軸コネクタの絶縁体の枠体外側の
端面が鍔部の枠体外側の面から枠体内側に所定距離後退
していることにより、外部の同軸ケーブルの外周導体を
同軸コネクタの外周導体に接触させて直接接続しても、
絶縁体にクラック等が発生せず良好な気密信頼性が得ら
れる。

【００１３】本発明において、好ましくは、前記所定距
離が0.01〜0.1ｍｍであることを特徴とする。

【００１４】本発明は、上記の構成により、絶縁体にク
ラックが発生しにくくなるとともに高周波信号を効率良
く伝送させることができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明の半導体パッケージについ
て以下に詳細に説明する。図１は、本発明の半導体パッ
ケージについて実施の形態の一例を示す断面図、図２は
図１の同軸コネクタ周辺部の要部拡大断面図である。こ
れらの図において、１は半導体素子を収容する容器本体
の底面を成す基体、２は容器本体の側壁を成す枠体、３
は高周波信号の入出力端子である同軸コネクタ、４は蓋
体、５はＬＤ，ＰＤ等の半導体素子である。これら基体
１、枠体２、同軸コネクタ３および蓋体４とで、内部に
半導体素子５を収容するための容器が主に構成される。

【００１６】本発明の基体１は、半導体素子５を支持す
るための支持部材および半導体素子５で発生した熱を放
熱するための放熱板として機能し、その上面の略中央部
に半導体素子５が載置用基台10を介して載置される載置
部１ａを有している。この載置部１ａに、載置用基台10
がＳｎ−Ｐｂ半田等の低融点ロウ材を介して接着固定さ
れる。この低融点ロウ材を介して半導体素子５で発生し
た熱が伝えられ、外部に効率良く放散され、半導体素子
５の作動性を良好なものとする。

【００１７】基体１は、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金やＣｕ−
Ｗ合金等の金属材料から成り、そのインゴットに圧延加
工や打ち抜き加工等の従来周知の金属加工法を施すこと
によって所定の形状に製作される。また、その表面に耐
蝕性に優れ、かつロウ材との濡れ性に優れる金属、具体
的には厚さ0.5〜９μｍのＮｉ層と厚さ0.5〜９μｍのＡ
ｕ層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するとともに基体１
上面に載置用基台10を介して半導体素子５を強固に接着
固定させることができる。

【００１８】また、載置用基台10はシリコン（Ｓｉ）や
Ｃｕ−Ｗ合金等の熱伝導性の高い金属から成り、半導体
素子５から基体１へ熱を伝えるための伝熱媒体として機
能する。載置用基台10の上面には、上面に高周波信号の
伝送線路としてのメタライズ金属層６ａが形成されたア
ルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）セラミックス等のセラミックスから
成るインピーダンス整合等用の回路基板６が載置され
る。

【００１９】メタライズ金属層６ａは、同軸コネクタ３
の中心導体３ｃのインピーダンスと同じになるように形
成されたマイクロストリップ線路であり、その一端側は
半導体素子５とボンディングワイヤ７を介して接続さ
れ、他端側は中心導体３ｃの先端部に接合され、中心導
体３ｃと半導体素子５とを電気的に接続する機能を有す
る。このメタライズ金属層６ａは、モリブデン（Ｍ
ｏ），マンガン（Ｍｎ），Ｗ等の粉末に有機溶剤、溶媒
を添加混合して得た金属ペーストを、回路基板６となる
セラミックス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で印刷塗布し焼結すること
により形成される。

【００２０】同軸コネクタ３は、枠体２の貫通孔２ａ内
周面にＡｕ−Ｓｎ合金半田等の低融点ロウ材によりロウ
付けされる筒状の外周導体３ａと、外周導体３ａの貫通
孔に充填されたホウケイ酸ガラス等から成る絶縁体３ｂ
と、外周導体３ａの中心軸部分に絶縁体３ｂを介して装
着され半導体パッケージ内外を導通させる中心導体３ｃ
とから成る。中心導体３ｃは両端部が絶縁体３ｂから突
出している。そして、同軸コネクタ３は、外部電気回路
と半導体素子５とを電気的に接続する機能を有するとと
もに半導体パッケージ内部を塞ぐ機能を有する。

【００２１】貫通孔２ａへの同軸コネクタ３の嵌着接合
は、貫通孔２ａに同軸コネクタ３を挿入するとともに、
リング状のＡｕ−Ｓｎ合金半田等の低融点ロウ材８を外
周導体３ａと貫通孔２ａ内周面との間に挿入保持させ、
しかる後、低融点ロウ材８を加熱溶融させて貫通孔２ａ
内周面と外周導体３ａとの間の隙間が全周にわたり封着
材８によって充填されることによって行なわれる。

【００２２】同軸コネクタ３と外部の同軸ケーブル９と
の接続は、接地部である同軸ケーブル９の外周導体9aが
同軸コネクタ３の外周導体３ａの鍔部に接して直接接続
される。これにより、最短経路で接地部の接続が可能と
なり、同軸コネクタ３と同軸ケーブル９との接続部で高
周波信号の反射や減衰が発生しにくくなる。

【００２３】また、同軸コネクタ３は、その絶縁体３ｂ
の枠体２外側の端面が鍔部の枠体２外側の面から枠体２
内側に所定距離後退していることにより、外部の同軸ケ
ーブル９の外周導体９ａを同軸コネクタ３の外周導体３
ａに直接接続した際に、絶縁体３ｂに外周導体９ａが当
接しないため、絶縁体３ｂにクラック等が発生せず、半
導体パッケージの良好な気密信頼性が得られる。

【００２４】本発明において、上記の所定距離が0.01〜
0.1ｍｍであることが好ましい。0.01ｍｍ未満の場合、
同軸コネクタ３の枠体２外側の端面に同軸ケーブル９を
直接接続する際に、同軸ケーブル９の接続部の表面凹凸
による突出部が絶縁体３ｂに接触し、その応力によって
絶縁体３ｂにクラックが発生する傾向がある。0.1ｍｍ
を超える場合、同軸コネクタ３の特性インピーダンスが
大きくなり、高周波信号の入出力時における反射損失が
大きくなる傾向がある。

【００２５】また、枠体２は、基体１との接合における
熱歪みを小さくし接合を強固なものとするとともに、半
導体パッケージ外部との電磁的遮蔽を行うために、基体
１の熱膨張係数に近似したＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金やＦｅ
−Ｎｉ合金等の金属材料からなるのがよい。この枠体２
は、基体１と同様に、その材料のインゴットに圧延加工
や打ち抜き加工等の従来周知の金属加工法を施すことに
より所定の形状に製作される。そして、その表面に耐蝕
性に優れかつロウ材との濡れ性に優れる金属、具体的に
は厚さ０．５〜９μｍのＮｉ層と厚さ０．５〜９μｍの
Ａｕ層を順次メッキ法により被着させておくのがよく、
枠体２が酸化腐食するのを有効に防止するとともに貫通
孔２ａに同軸コネクタ３を強固に接合できる。

【００２６】蓋体４は、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等の金属
材料やＡｌ₂Ｏ₃セラミックス等のセラミックスから成
り、枠体２上面にＡｕ−Ｓｎ合金半田等の低融点ロウ材
を介して接合されたり、シーム溶接等の溶接により接合
されて、半導体素子５を半導体パッケージ内に封止す
る。

【００２７】本発明の半導体パッケージは、上面に半導
体素子５が載置される載置部１ａが設けられた基体１
と、基体１の上面に載置部１ａを囲繞するように取着さ
れ、側部に貫通孔から成る同軸コネクタ３の取付部２ａ
が形成された枠体２と、筒状の外周導体３ａおよびその
中心軸に設置された中心導体３ｃならびにそれらの間に
介在させた絶縁体３ｂから成り、取付部２ａに枠体２の
外側から嵌着された同軸コネクタ３とを具備しており、
同軸コネクタ３は、外周導体３ａの枠体２外側の端に鍔
部が形成されており、かつ絶縁体３ｂの枠体２外側の端
面が鍔部の枠体２外側の面から枠体２内側に所定距離後
退している。これにより、外部の同軸ケーブル９の外周
導体９ａを同軸コネクタ３の外周導体３ａに直接接続す
ることができ、同軸コネクタ３と同軸ケーブル９との接
続部で高周波信号の反射や減衰が発生することはなく、
高周波信号を効率よく伝送させることができる。

【００２８】また、同軸コネクタ３の絶縁体３ｂの枠体
２外側の端面が鍔部の枠体２外側の面から枠体２内側に
所定距離後退していることにより、外部の同軸ケーブル
９を同軸コネクタ３の外周導体３ａに直接接続した際に
絶縁体３ｂにクラック等の発生がなく、半導体パッケー
ジの良好な気密信頼性が得られる。

【００２９】本発明において、高周波信号の周波数は１
〜１００ＧＨｚ程度であり、特に３０Ｈｚ以上の周波数
において、従来反射や減衰が発生していたのを抑制し、
高周波信号を効率よく伝送させることができる。

【００３０】本発明の半導体パッケージは、基体１の載
置部１ａに半導体素子５をこの半導体素子５の電極と電
気的に接続されたメタライズ金属層６ａを有する回路基
板６に実装した状態で搭載固定し、メタライズ金属層６
ａと中心導体３ｃとを半田を介して電気的に接合し、し
かる後、枠体２の上面に蓋体４を半田付け法やシーム溶
接法により接合することにより、製品としての半導体装
置となる。そして、同軸コネクタ３と同軸ケーブル９と
を接続することにより、半導体素子５が外部電気回路に
電気的に接続されることとなる。

【００３１】なお、本発明は上記実施の形態に限定され
ず、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更を行
うことは何等支障ない。例えば、基体１と枠体２とが一
体的に形成されたもの、例えばメタル・インジェクショ
ン・モールド(ＭＩＭ）法等によって作製されたもので
あっても良い。

【００３２】

【発明の効果】本発明は、枠体の貫通孔に外側から嵌着
された同軸コネクタは、外周導体の枠体外側の端に鍔部
が形成されており、かつ絶縁体の枠体外側の端面が鍔部
の枠体外側の面から枠体内側に所定距離後退しているこ
とにより、外部の同軸ケーブルの外周導体を同軸コネク
タの外周導体の鍔部に接触させて直接接続することがで
きる。その結果、従来のように封着材を介する構成と比
べて同軸コネクタの接地電位が安定し、また接地電位の
伝搬経路が短縮化されるため、同軸コネクタと同軸ケー
ブルとの接続部で高周波信号の反射や減衰が発生しにく
くなり、高周波信号を効率よく伝送させることができ
る。

【００３３】また、同軸コネクタの絶縁体の枠体外側の
端面が鍔部の枠体外側の面から枠体内側に所定距離後退
していることにより、外部の同軸ケーブルの外周導体を
同軸コネクタの外周導体に接触させて直接接続しても、
絶縁体にクラック等が発生せず良好な気密信頼性が得ら
れる。

【００３４】本発明は、好ましくは、所定距離が0.01〜
0.1ｍｍであることにより、絶縁体にクラックが発生し
にくくなるとともに高周波信号を効率良く伝送させるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の半導体パッケージについて実施の形態
の一例を示す断面図である。

【図２】図１の半導体パッケージにおける同軸コネクタ
周辺部の要部拡大断面図である。

【図３】従来の半導体パッケージの断面図である。

【図４】従来の半導体パッケージにおける同軸コネクタ
周辺部の要部拡大断面図である。

【符号の説明】 １：基体 １ａ：載置部 ２：枠体 ２ａ：貫通孔 ３：同軸コネクタ ３ａ：外周導体 ３ｂ：絶縁体 ３ｃ：中心導体 ５：半導体素子

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上面に半導体素子が載置される載置部が
   設けられた基体と、該基体の上面に前記載置部を囲繞す
   るように取着され、側部に貫通孔から成る同軸コネクタ
   の取付部が形成された枠体と、筒状の外周導体およびそ
   の中心軸に設置された中心導体ならびにそれらの間に介
   在させた絶縁体から成り、前記取付部に前記枠体の外側
   から嵌着された同軸コネクタとを具備した半導体素子収
   納用パッケージにおいて、前記同軸コネクタは、前記外
   周導体の前記枠体外側の端に鍔部が形成されており、か
   つ前記絶縁体の前記枠体外側の端面が前記鍔部の前記枠
   体外側の面から前記枠体内側に所定距離後退しているこ
   とを特徴とする半導体素子収納用パッケージ。
2. 【請求項２】 前記所定距離が0.01〜0.1ｍｍであるこ
   とを特徴とする請求項１記載の半導体素子収納用パッケ
   ージ。