JP2004356380A

JP2004356380A - 半導体装置及びその実装構造

Info

Publication number: JP2004356380A
Application number: JP2003152281A
Authority: JP
Inventors: Takaharu Miyamoto; 隆春宮本
Original assignee: Shinko Electric Industries Co Ltd
Current assignee: Shinko Electric Industries Co Ltd
Priority date: 2003-05-29
Filing date: 2003-05-29
Publication date: 2004-12-16

Abstract

【課題】光半導体素子を具備する半導体装置が、実装基板に実装されたときの高周波特性を向上でき、且つ最終的に得られる通信装置等の装置を薄型化し得る半導体装置の実装構造を提供する。
【解決手段】金属製のヘッダー１０の一面側に搭載された光半導体素子１４と、光半導体素子１４やヘッダー１０と一端部が電気的に接続されていると共に、他端部がヘッダー１０の他面側から突出する複数本のリード１６ａ，１６ｂとを具備する半導体装置が、複数本のリード１６ａ，１６ｂの他端部が実装基板３０のパターン形成面に形成されたパッド３２，３２等に接続されて実装されている半導体装置の実装構造において、該ヘッダー１０の他面側に電気絶縁材料から成る絶縁層２８が形成されており、絶縁層２８と実装基板３０のパターン形成面に直交する側端面とが当接するように、前記半導体装置が実装基板３０に実装されていると共に、ヘッダー１０の他面側から突出する複数本のリード１６ａ，１６ｂの各他端部が、実装基板３０のパッド等３２，３２に直線状を保持して接続されていることを特徴とする。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体装置及びその実装構造に関し、更に詳細には金属製のヘッダーの一面側に搭載された光半導体素子と、前記光半導体素子やヘッダーと一端部が電気的に接続されていると共に、他端部が前記ヘッダーの他面側から突出し、実装基板のパターン形成面に形成されたパッド等に接続される複数本のリードとから成る半導体装置及びその実装構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光通信に用いられる光半導体素子を搭載した半導体装置には、例えば特許文献１に記載された半導体装置がある。
【０００３】
【特許文献１】
特開平９−４５９９２号公報
（第３頁第３欄第２３行目〜同頁第４欄第４９行目、図２）
【０００４】
かかる特許文献１に記載された半導体装置を図３に示す。図３に示す半導体装置では、金属製のヘッダー１００の一面側に形成されたマウント部１０２に搭載された光半導体素子１０４は、ヘッダー１００を貫通して一面側に突出するリード１０６ａの一端部と、ワイヤ１０８を介して電気的に接続されている。
更に、ヘッダー１００の一面側に形成された凹部１１０の底面を形成する傾斜面には、光半導体素子１０４をモニターするモニター素子１１２が搭載されている。
かかる光半導体素子１０４やモニター素子１１２は、天井部に光透過用窓１１４が形成されキャップ１１６によって気密に封止されている。このキャップ１１６は、そのフランジ状の接合端部１１６ａが、ヘッダー１００のフランジ部１０１に抵抗溶接等によって溶着されている。
尚、ヘッダー１００の他面側には、アースリードとしてのリード１０６ｂの一端が接続されており、ヘッダー１００の他面側からは、リード１０６ａ，１０６ｂの他端部が互いに平行となるように突出されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
図３に示す半導体装置に搭載されている光半導体素子１０４に信号を伝達するリード１０６ａ，１０６ｂは、光半導体素子１０４で処理する又は処理した高周波信号を伝達することを要する。このため、リード１０６ａ，１０６ｂを、曲折することなく直線状の状態で実装基板に実装することが、高周波特性の観点からは好ましい。
更に、光半導体素子１０４に対する光信号は、キャップ１１６の天井部に設けられた光透過用窓１１４から射出し又は受光しなければならず、光半導体素子１０４に光信号を射出し又は受光する部品を、キャップ１１６の天井部側に配設することを要する。
一方、光半導体素子１０４を具備する通信装置等の装置の厚さを実質的に増加することなく、光半導体素子１０４に光信号を射出し又は受光する部品を設置することが要請されている。
このため、本発明者は、図３に示す半導体装置を、図４に示す様に、実装基板２００のパターン等が形成されたパターン形成面に直交する側端面に実装し、その際に、ヘッダー１００の他面側から突出するリード１０６ａ，１０６ｂの各他端部を、実装基板１００のパターン形成面に形成されたパッド２０２，２０２に直線状を保持して接続することを試みた。
【０００６】
図４に示す半導体装置の実装構造によれば、半導体装置のリード１０６ａ，１０６ｂを、実装基板２００の端縁部に形成されたパッド２０２，２０２に、曲折することなく直線状を保持して接続できる。
更に、光半導体素子１０４に光信号を射出し又は受光する部品を、光半導体素子１０４を具備する通信装置等の装置を薄型化可能な設置位置である、実装基板２００の側端面側に設置できる。
しかし、半導体装置は、金属製のヘッダー１００が、実装基板２００のパターン形成面に形成されたパッド２０２，２０２の一部と接触して短絡を惹起することを防止すべく、ヘッダー１００と実装基板２００の側端面との間に空間部２１０を介して実装基板２００に実装される。
かかる空間部２１０の存在は、半導体装置と実装基板２００とのインピーダンスの調整を困難とし、高周波特性に悪影響を与えることが判明した。
そこで、本発明の課題は、光半導体素子を具備する半導体装置が、実装基板に実装されたときの高周波特性を向上でき、且つ最終的に得られる通信装置等の装置を薄型化し得る半導体装置及びその実装構造を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、前記課題を解決すべく検討を重ねた結果、半導体装置を構成する金属製のヘッダー１００の他面側に、絶縁層を形成することによって、ヘッダー１００と実装基板２００との側端面とを密着するように半導体装置を実装基板２００に実装でき、半導体装置と実装基板２００とのインピーダンスを容易に調整でき、高周波特性を向上できることを見出し、本発明に到達した。
すなわち、本発明は、金属製のヘッダーの一面側に搭載された光半導体素子と、前記光半導体素子やヘッダーと一端部が電気的に接続されていると共に、他端部が前記ヘッダーの他面側から突出し、実装基板のパターン形成面に形成されたパッド等に接続される複数本のリードとから成る半導体装置において、該半導体装置が、前記実装基板のパターン形成面に直交する側端面側に、前記ヘッダーの他面側が当接するように実装されたとき、前記ヘッダーの他面側が前記実装基板の端面に当接しても、前記ヘッダーと実装基板に形成されたパターン等と電気的に短絡されないように、前記ヘッダーの他面側に電気絶縁材料から成る絶縁層が形成されていると共に、前記複数本のリードの各他端部が、前記実装基板のパターン形成面に形成されたパッド等に直線状を保持して接続されるように形成されていることを特徴とする半導体装置にある。
【０００８】
また、本発明は、金属製のヘッダーの一面側に搭載された光半導体素子と、前記光半導体素子やヘッダーと一端部が電気的に接続されていると共に、他端部が前記ヘッダーの他面側から突出する複数本のリードとを具備する半導体装置が、前記複数本のリードの他端部が実装基板のパターン形成面に形成されたパッド等に接続されて実装されている半導体装置の実装構造において、該ヘッダーの他面側に電気絶縁材料から成る絶縁層が形成されており、前記絶縁層と実装基板のパターン形成面に直交する側端面とが当接するように、前記半導体装置が実装基板に実装されていると共に、前記ヘッダーの他面側から突出する複数本のリードの各他端部が、前記実装基板のパッド等に直線状を保持して接続されていることを特徴とする半導体装置の実装構造でもある。
【０００９】
かかる本発明において、絶縁層としては、半導体装置と実装基板とのインピーダンスを調整し得る誘電率の絶縁層とすることが好ましく、この絶縁層の誘電率としては、５〜２００とすることが好ましい。
また、ヘッダーとして、搭載した光半導体素子を気密に封止するキャップの接合端部を接合するフランジ部を形成したヘッダーを用い、前記ヘッダーの他面側に、前記フランジ部に対応する対応部を除いた部分に絶縁層を形成することによって、キャップの接合部とヘッダーのフランジ部に容易に抵抗溶接等によって溶着できる。
【００１０】
本発明によれば、半導体装置は、実装基板のパターン形成面に直交する側端面側に実装でき、半導体装置に搭載された光半導体素子に光信号を射出し又は受光する部品を、最終的に得られる通信装置等の装置を薄型化可能な設置位置である、実装基板の側端面側に設置できる。
また、半導体装置を形成する金属製のヘッダーの他面側と実装基板の端面とを当接しても、電気的な短絡が発生しないように、ヘッダーの他面側に絶縁層を形成することによって、半導体装置を、実装基板の端面との間に空間部を形成しないように実装基板に実装できると共に、ヘッダーの他面側から突出する複数本のリードの各他端部を、実装基板のパターン形成面に形成されたパッド等に直線状を保持して接続できる。
このため、半導体装置を実装基板の側端面に密着して実装できること、及び半導体装置のリードを、その直線状態を保持して実装基板のパッド等と接続できることが相俟って、半導体装置と実装基板とのインピーダンスを容易に調整でき、両者の高周波特性を向上できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明に係る半導体装置の一例を図１に示す。図１に示す半導体装置は、金属製のヘッダー１０の一面側に形成されたマウント部１２に搭載された光半導体素子１４は、ヘッダー１０を貫通して一面側に突出するリード１６ａの一端部と、ワイヤ１８を介して電気的に接続されている。
更に、ヘッダー１０の一面側に形成された凹部２０の底面を形成する傾斜面には、光半導体素子１４をモニターするモニター素子２２が搭載されている。
かかる光半導体素子１４やモニター素子２２は、天井部に光透過用窓２４が形成されキャップ２６によって気密に封止されている。このキャップ２６は、そのフランジ状の接合端部２６ａが、ヘッダー１０のフランジ部２１に抵抗溶接等によって溶着されている。
尚、ヘッダー１０の他面側には、アースリードとしてのリード１６ｂの一端が接続されており、ヘッダー１０の他面側からは、リード１６ａ，１６ｂの他端部が互いに平行となるように突出されている。
【００１２】
図１に示す半導体装置では、ヘッダー１０の他面側に、電気絶縁材料から成る絶縁層２８が、フランジ部２１に対応する対応部を除いた部分に形成されている。キャップ２６のフランジ状の接合端部２６ａと、ヘッダー１０のフランジ部２１とを抵抗溶接等によって溶着するためである。
かかる絶縁層２８は、半導体装置と実装基板３０とのインピーダンスを容易に調整し得る誘電率の電気絶縁材料を用いて所定形状に成形した後、ヘッダー１０の他面側に溶着又は接着によって接合できる。
この絶縁層２８としては、誘電率（ε）が５〜２００、特に５〜１００のものが好ましい。
かかる絶縁層２８は、例えばエポキシ等の樹脂のみによって形成した絶縁層２８は、誘電率（ε）が約５程度であるが、空気の誘電率（ε＝１）よりも高い誘電率を呈するため、図４に示す如く、ヘッダー１００と実装基板２００の側端面との間に空間部２１０が形成されている場合に比較して、半導体装置と実装基板３０とのインピーダンスを容易に調整できる。
更に、高い誘電率を呈する絶縁層２８としては、例えばアルミナが混入されたガラスから成る絶縁層［誘電率（ε）＝１０］、セラミックプレートから成る絶縁層［誘電率（ε）＝１０］、或いは所定のフィラーが混入されたエポキシ樹脂等の樹脂から成るプリプレグから成る絶縁層［誘電率（ε）＝１６］を挙げることができる。
ここで、プリプレグ中に混入するフィラーとしては、ＢａＴｉＯ_３、ＰｂＺｒＯ_３、ＰｂＴｉＯ_３から成るフィラーが好ましい。かかるフィラーは、プリプレグを形成する樹脂が異なると混入フィラー量も異なるため、採用する樹脂との関係で形成した絶縁層の誘電率が所望の値となるように、フィラーの混入量を予め試験的に求めておくことが好ましい。
尚、絶縁層２８の厚さは、０．０５〜０．３ｍｍ程度とすることが好ましい。
【００１３】
図１に示す半導体装置は、図２に示す様に、実装基板３０のパターン等を形成したパターン形成面に直交する側端面に、ヘッダー１０の他面側に形成した絶縁層２８を当接して実装する。この際に、半導体装置のヘッダー１０の他面側から突出する直線状のリード１６ａ，１６ｂの各他端部を、その直線状を保持した状態で実装基板３０のパターン形成面に形成したパッド３２，３２に接続する。この接続は、はんだ付けによって行うことができる。
この様に、リード１６ａ，１６ｂの各他端部を、その直線状を保持した状態で実装基板３０のパターン形成面に形成したパッド３２，３２に接続することによって、リード１６ａ，１６ｂを曲折してパッド３２，３２に接続した場合に比較して、高周波数特性を向上できる。
【００１４】
また、半導体装置のヘッダー１０の他面側に形成した絶縁層２８と実装基板３０の側端面とが当接して密着しているため、半導体装置のヘッダー１０の他面側に形成した絶縁層２８と実装基板３０の他面側との間には、実質的に空気層が存在せず、半導体装置と実装基板３０とのインピーダンスを容易に調整でき、リード１６ａ，１６ｂの各他端部を、その直線状を保持した状態で実装基板３０のパターン形成面に形成したパッド３２，３２に接続することと相俟って、両者の高周波特性を向上できる。
更に、半導体装置の光半導体素子１４に光信号を射出し又は受光する部品を、実装基板３０の側端面側に配設することができ、最終的に得られる光通信装置等の装置を薄型化できる。
【００１５】
【発明の効果】
本発明によれば、光半導体素子を具備する半導体装置が、実装基板に実装されたときの高周波特性を向上でき、且つ最終的に得られる通信装置等の装置を薄型化できるため、薄型化された光通信装置等の高周波信号を用いる装置の信頼性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る半導体装置の一例を説明する断面図である。
【図２】図１に示す半導体装置を実装基板に実装した状態を説明する部分断面図である。
【図３】従来の半導体装置を説明する断面図である。
【図４】従来の半導体装置を実装基板に実装した状態を説明する部分断面図である。
【符号の説明】
１０ヘッダー
１２マウント部
１４光半導体素子
１６ａ，１６ｂリード
１８ワイヤ
２０凹部
２２モニター素子
２４光透過用窓
２６キャップ
２６ａ接合端部
２８絶縁層
３０実装基板
３２パッド

Claims

金属製のヘッダーの一面側に搭載された光半導体素子と、前記光半導体素子やヘッダーと一端部が電気的に接続されていると共に、他端部が前記ヘッダーの他面側から突出し、実装基板のパターン形成面に形成されたパッド等に接続される複数本のリードとから成る半導体装置において、
該半導体装置が、前記実装基板のパターン形成面に直交する側端面側に、前記ヘッダーの他面側が当接するように実装されたとき、前記ヘッダーの他面側が前記実装基板の端面に当接しても、前記ヘッダーと実装基板に形成されたパターン等と電気的に短絡されないように、前記ヘッダーの他面側に電気絶縁材料から成る絶縁層が形成されていると共に、
前記複数本のリードの各他端部が、前記実装基板のパターン形成面に形成されたパッド等に直線状を保持して接続されるように形成されていることを特徴とする半導体装置。
絶縁層が、半導体装置と実装基板とのインピーダンスを調整し得る誘電率の絶縁層である請求項１記載の半導体装置。
絶縁層の誘電率が、５〜２００である請求項１又は請求項２記載の半導体装置。
ヘッダーが、搭載した光半導体素子を気密に封止するキャップの接合端部を接合するフランジ部が形成されたヘッダーであって、前記ヘッダーの他面側には、前記フランジ部に対応する対応部を除いた部分に絶縁層が形成されている請求項１〜３のいずれか一項記載の半導体装置。
金属製のヘッダーの一面側に搭載された光半導体素子と、前記光半導体素子やヘッダーと一端部が電気的に接続されていると共に、他端部が前記ヘッダーの他面側から突出する複数本のリードとを具備する半導体装置が、前記複数本のリードの他端部が実装基板のパターン形成面に形成されたパッド等に接続されて実装されている半導体装置の実装構造において、
該ヘッダーの他面側に電気絶縁材料から成る絶縁層が形成されており、前記絶縁層と実装基板のパターン形成面に直交する側端面とが当接するように、前記半導体装置が実装基板に実装されていると共に、
前記ヘッダーの他面側から突出する複数本のリードの各他端部が、前記実装基板のパッド等に直線状を保持して接続されていることを特徴とする半導体装置の実装構造。
絶縁層が、半導体装置と実装基板とのインピーダンスを調整し得る誘電率の絶縁層である請求項５記載の半導体装置の実装構造。
絶縁層の誘電率が、５〜２００である請求項５又は請求項６記載の半導体装置の実装構造。
ヘッダーが、搭載した光半導体素子を気密に封止するキャップの接合端部を接合するフランジ部が形成されたヘッダーであって、前記ヘッダーの他面側には、前記フランジ部に対応する対応部を除いた部分に絶縁層が形成されている請求項５〜７のいずれか一項記載の半導体装置の実装構造。