JP2009302167A - パッケージ - Google Patents

Abstract

【課題】基板から突き出した金属ピンと光／電気デバイス或いはプリント基板等とを電気接続する場合に、インピーダンス不整合を抑制したパッケージを提供することにある。
【解決手段】一定の厚さを有する金属キャリア１１に厚み方向に貫通した複数の貫通穴１２が形成され、各々の貫通穴１２には複数の導電性を有するピン１３，１４が差し込まれており、且つ、当該ピン１３，１４と金属キャリア１１とが電気的な絶縁を保つように、貫通穴１２に第一の誘電体１５，１６が充填されたパッケージにおいて、ピン１４における金属キャリア１１の両側に突き出した当該ピン側面の全体が、第一の誘電体１６で覆われており、且つ、当該第一の誘電体１６の全体が、導電体２２で覆われて、同軸線路２１を形成している。
【選択図】図１

Description

本発明は、パッケージに関し、特に光／電気モジュールに用いられるパッケージに関する。

近年では、インターネットの発展により、光通信システムの高速化、低コスト化が強く求められてきており、このシステムに用いられる光／電気モジュールの一層の高速化、低コスト化が必須となってきている。

光／電気モジュールに用いられる低コストパッケージとして、ＴＯ（Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ Ｏｕｔｌｉｎｅｄ）パッケージと呼ばれる形態が広く用いられている（例えば、非特許文献１参照）。

ここで、従来のＴＯパッケージを用いた光／電気モジュール（ＴＯパッケージ型の光／電気モジュール）の一例を示した模式図である図１２を参照して具体的に説明する。なお、封止キャップ等は省略している。
このＴＯパッケージの構造は、図１２に示すように、一定の厚さを有する円板状の金属キャリア１０１と、金属キャリア１０１を貫通した複数の貫通金属ピン１０３Ａ，１０３Ｂ，１０４Ａ，１０４Ｂと、これら複数の貫通金属ピン１０３Ａ，１０３Ｂ，１０４Ａ，１０４Ｂの固定を行う複数のガラス１０５，１０６で構成されている。すなわち、貫通金属ピン１０３Ａ，１０３Ｂ，１０４Ａ，１０４Ｂが、金属キャリア１０１に形成された４つの貫通穴１０２のそれぞれに挿通して配置され、ガラス１０５，１０６で当該貫通穴１０２に固定されている。

このような構造のＴＯパッケージを用い、最初に、金属キャリア１０１の上に複数の光／電気デバイス、ここでは、トランスインピーダンスアンプ１１１、ホトダイオード１１２及びサーミスタ１１３を実装する。その後、これら光／電気デバイスと貫通金属ピン１０３Ａ，１０３Ｂ，１０４Ａ，１０４Ｂとを金ワイヤ１１４で接続し、光／電気モジュールが作製される。なお、トランスインピーダンスアンプ１１１とホトダイオード１１２も金ワイヤ１１４で接続している。

このＴＯパッケージ型の光／電気モジュールでは、貫通金属ピン１０３Ａ，１０３Ｂ，１０４Ａ，１０４Ｂが電気入出力用のピンとして使用され、外部、例えばプリント基板などと接続される。貫通金属ピン１０３Ａ，１０３Ｂ，１０４Ａ，１０４Ｂの中で、高速の信号を扱う貫通金属ピン１０４Ａ，１０４Ｂは、金属キャリア１０１にガラス１０６で固定されている金属ピン部分が所望の特性インピーダンス（例えば、５０Ω）に設計された同軸線路１１５になっている。このため、貫通金属ピン１０４Ａ，１０４Ｂと光／電気デバイス間や貫通金属ピン１０４Ａ，１０４Ｂとプリント基板間とのインピーダンス不整合による信号劣化を一定程度抑制することが可能となる。しかしながら、信号速度が１０Ｇｂｐｓ以上と高速になると、貫通金属ピン１０４Ａ，１０４Ｂにおける金属キャリア１０１から突き出した部分１１６や金ワイヤ１１４では特性インピーダンスが５０Ωとなっていないため、インピーダンス不整合による電気反射が生じ、特性の劣化要因となっていた。

Ｊ．Ｍ．Ｂａｅｋ，ｅｔ ａｌ．，「Ｈｉｇｈ Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ １０−Ｇｂ／ｓ ＡＰＤ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｒｅｃｅｉｖｅｒｓ ｉｎ Ｌｏｗ−Ｃｏｓｔ ＴＯ−Ｃａｎ−Ｔｙｐｅ Ｐａｃｋａｇｅｓ」，ＩＥＥＥ ＰＨＯＴＯＮＩＣＳ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＬＥＴＴＥＲＳ，ＶＯＬ．１７，ＮＯ．１，ＪＡＮＵＡＲＹ ２００５，１８１〜１８３頁 Ａｍｒ Ｍ．Ｅ．Ｓａｆｗａｔ，ｅｔ ａｌ．，「ＮＯＶＥＬ ＤＥＳＩＧＮ ＦＯＲ ＣＯＰＬＡＮＡＲ ＷＡＶＥＧＵＩＤＥ ＴＯ ＭＩＣＲＯＳＴＲＩＰ ＴＲＡＮＳＩＴＩＯＮ」，２００１ ＩＥＥＥ ＭＴＴ−Ｓ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ Ｄｉｇｅｓｔ，Ｖｏｌｕｍｅ ２，２００１年５月１９日発行，ｐ．６０７−６１０

そこで、本発明は、前述した問題に鑑み提案されたもので、基板から突き出した金属ピンと光／電気デバイス或いはプリント基板等とを電気接続する場合において、インピーダンス不整合を抑制したパッケージを提供することにある。

上述した課題を解決する第１の発明に係るパッケージは、
一定の厚さを有する導電性基板に厚み方向に貫通した貫通穴が一つ若しくは複数形成され、各々の前記貫通穴には一つ若しくは複数の導電性を有するピンが差し込まれており、且つ、当該ピンと前記導電性基板とが電気的な絶縁を保つように、当該貫通穴に第一の誘電体が充填されたパッケージにおいて、
前記ピンにおける前記導電性基板の片側或いは両側に突き出した当該ピン側面の一部若しくは全体が、前記第一の誘電体で覆われており、且つ、当該第一の誘電体の外側の一部若しくは全体が、導電体で覆われて、同軸線路を形成している
ことを特徴とする。

上述した課題を解決する第２の発明に係るパッケージは、
一定の厚さを有する導電性基板に厚み方向に貫通した貫通穴が一つ若しくは複数形成され、各々の前記貫通穴には一つ若しくは複数の導電性を有するピンが差し込まれており、且つ、当該ピンと前記導電性基板とが電気的な絶縁を保つように、当該貫通穴に第一の誘電体が充填されたパッケージにおいて、
前記ピンにおける前記導電性基板の片側或いは両側に突き出した当該ピン側面の一部若しくは全体が、前記第一の誘電体と異なる第二の誘電体で覆われており、且つ、当該第二の誘電体の外側の一部若しくは全体が、導電体で覆われて、同軸線路を形成している
ことを特徴とする。

上述した課題を解決する第３の発明に係るパッケージは、第１または第２の発明に係るパッケージであって、
前記第一或いは第二の誘電体でピン側面が覆われたピンから伸びる信号配線、及び、前記導電体から伸びる接地配線、及び、前記信号配線と前記接地配線の一部或いは全体が形成された第一或いは第二或いは第三の誘電体とで構成された伝送線路を備えている
ことを特徴とする。

上述した課題を解決する第４の発明に係るパッケージは、第１乃至第３の発明の何れか一つに係るパッケージであって、
前記導電体が網状に形成されたものである
ことを特徴とする。

上述した課題を解決する第５の発明に係るパッケージは、第１乃至第３の発明の何れか一つに係るパッケージであって、
前記導電性基板と前記導電体とが一体的に形成されている
ことを特徴とする。

上述した課題を解決する第６の発明に係るパッケージは、第１乃至第５の発明の何れか一つに係るパッケージであって、
前記ピンと前記導電体に半田バンプを備えた
ことを特徴とする。

上述した課題を解決する第７の発明に係るパッケージは、第１乃至第６の発明の何れか一つに係るパッケージであって、
前記第一或いは第二の誘電体でピン側面が覆われたピンの少なくとも一つがバーストＩＣ用のリセット信号ピンである
ことを特徴とする。

本発明に係るパッケージによれば、ピンにおける導電性基板の片側或いは両側に突き出した当該ピン側面の一部若しくは全体が、第一の誘電体で覆われており、且つ、当該第一の誘電体の外側若しくは全体が、導電体で覆われて、同軸線路を形成していることにより、特性インピーダンスを所望の値に設計でき、寄生のインダクタンスを低減できる。その結果、ピンの寄生インピーダンスを抑制できるので、高周波におけるインピーダンス不整合を抑制できる。よって、ピンにおける導電性基板から突き出した部分を所定のインピーダンスに設計していない従来のパッケージと比べ、高速化が可能となる。

本発明に係るパッケージによれば、ピンにおける導電性基板の片側或いは両側に突き出した当該ピン側面の一部若しくは全体が、第一の誘電体と異なる第二の誘電体で覆われており、且つ、当該第二の誘電体の外側の一部若しくは全体が、導電体で覆われて、同軸線路を形成していることにより、特性インピーダンスを所望の値に設計でき、寄生のインダクタンスを低減できる。その結果、ピンの寄生インピーダンスを抑制できるので、高周波におけるインピーダンス不整合を抑制できる。よって、ピンにおける導電性基板から突き出した部分を所定のインピーダンスに設計していない従来のパッケージと比べ、高速化が可能となる。さらに、前記従来のパッケージを利用して作製でき、製造コスト増を抑制できる。

本発明に係るパッケージによれば、第一或いは第二の誘電体でピン側面が覆われたピンから伸びる信号配線、及び、導電体から伸びる接地配線、及び、前記信号配線と前記接地配線の一部或いは全体が形成された第一或いは第二或いは第三の誘電体とで構成された伝送線路を備えていることにより、伝送線路自体を短くでき、その分、寄生のインダクタンスを低減できる。その結果、ピンの寄生インピーダンスを抑制できるので、高周波におけるインピーダンス不整合をより一層抑制できる。

本発明に係るパッケージによれば、導電体が網状に形成されたものであることにより、この導電体を誘電体に容易に取付けることができ、製造コスト増を抑制できる。

本発明に係るパッケージによれば、導電性基板と導電体とが一体的に形成されていることにより、導電体の作製が容易であり製造コスト増を抑制できる上に、導電体と導電性基板が接触しており、当該導電体を同軸線路のグランドとして確実に機能させることができる。

本発明に係るパッケージによれば、ピンと導電体に半田バンプを備えたことにより、この半田バンプを利用して他デバイスを設置でき、パッケージ自体の小型化に効果的に寄与することができる。

本発明に係るパッケージによれば、第一或いは第二の誘電体でピン側面を覆われたピンの少なくとも一つがバーストＩＣ用のリセット信号ピンであることにより、リセット信号の特性の劣化を防止してリセット信号を確実に送信でき、信号処理の品質の向上に効果的に寄与できる。

本発明に係るパッケージの最良の実施形態について、実施例にて詳細に説明する。

本発明の第１の実施例に係るパッケージについて、図１を参照して具体的に説明する。
図１は、本発明の第１の実施例に係るパッケージを用いた光受信モジュールの一例を示す模式図である。
この図１において、符号１１が金属キャリア（導電性基板）を示し、符号１２が金属キャリア１１の厚み方向に貫通して形成された貫通穴を示している。符号１３，１４が貫通金属ピンを示し、符号１５，１６がガラス（第一の誘電体）を示している。符号１７がトランスインピーダンスアンプを示し、符号１８がホトダイオードを示し、符号１９がサーミスタを示し、符号２０が金ワイヤを示している。さらに、符号２１が略円柱体形状の同軸線路を示し、符号２２が同軸線路２１を構成する外皮であり、この同軸線路２１のグランドとして機能する導電体を示している。

金属キャリア１１はコバール合金（Ｆｅ：５４％、Ｎｉ：２９％、Ｃｏ：１７％の合金）を切削加工等で平板状に加工したものである。金属キャリア１１には４つの貫通穴１２が形成されており、これら貫通穴１２には貫通金属ピン１３，１４が差し込まれている（挿入されている）。具体的には、２つの貫通穴１２には貫通金属ピン１３がそれぞれ差し込まれている。そして、貫通穴１２にはガラス１５が充填され、貫通金属ピン１３がガラス１５を介して金属キャリア１１に固定されている。よって、貫通金属ピン１３と金属キャリア１１との電気的な絶縁が保たれている。他方、残りの２つの貫通穴１２には、貫通金属ピン１４とガラス１６とを一体化して形成した同軸線路２１が差し込まれている。具体的には、貫通金属ピン１４の全長に亘って当該貫通金属ピン１４のピン側面の全体がガラス１６で覆われて形成された同軸線路２１が貫通穴１２に差し込まれている。よって、金属キャリア１１と貫通金属ピン１４との電気的な絶縁が保たれている。なお、金属キャリア１１と同軸線路２１とは、半田等によって固定されている。貫通金属ピン１３，１４は、その材質がコバール合金であり、円柱体状の細長いピンである。また、同軸線路２１のグランドとして機能する導電体２２は、すずメッキ銅等の金属薄膜である。

金属キャリア１１上には、トランスインピーダンスアンプ１７、ホトダイオード１８、及びサーミスタ１９が実装されている。トランスインピーダンスアンプ１７、ホトダイオード１８、及びサーミスタ１９は、金ワイヤ２０で所望の貫通金属ピン１３，１４に接続されている。なお、トランスインピーダンスアンプ１７とホトダイオード１８との間も金ワイヤ２０で接続されている。

次に、ホトダイオード１８の光受信動作を説明することによって、本実施例に係るパッケージの構造及び効果を説明する。最初に、ホトダイオード１８が、受信した光信号を電気信号に変換し、この電気信号を、金ワイヤ２０を介してトランスインピーダンスアンプ１７へ送信している。トランスインピーダンスアンプ１７は、受信した電気信号を増幅し、増幅した電気信号をトランスインピーダンスアンプ１７の差動出力端子（図１では詳細端子形状等は省略している）から出力している。この差動出力端子は金ワイヤ２０により同軸線路２１の貫通金属ピン１４と接続しており、差動出力信号は同軸線路２１へと伝搬する。この同軸線路２１は、金属キャリア１１の下面（トランスインピーダンスアンプ１７、ホトダイオード１８、及びサーミスタ１９が実装されていない側の面）へ通じており、図示されていないが、例えばＳＭＡコネクタ等の高周波コネクタや回路基板へと接続される。

この差動出力信号を波形劣化なく伝搬させるため、接続される高周波コネクタや回路基板とインピーダンス不整合がないように、同軸線路２１は構造設計されている。貫通金属ピン１４は、その断面が円形をしており、その直径は２５０ミクロンである。同軸線路２１の特性インピーダンスが５０Ωとなるように、その直径は１６００ミクロンに設定されている。なお、特性インピーダンス設計に当たり、同軸線路２１を構成するガラス１６（貫通金属ピン１４のピン側面を覆っているガラス１６）の誘電率を５とした。他の貫通金属ピン１３は金属キャリア１１の上下に突き出しており、貫通金属ピン１３における金属キャリア１１より突き出した部分の表面がむき出しになっている。このため、この突き出した部分での寄生インピーダンスが大きくなる。他方、同軸線路２１の貫通金属ピン１４は、金属キャリア１１の上下に突き出た部分も、特性インピーダンスが５０Ωに保たれたままとなっており、寄生のインダクタンスが低減されている。

以上説明したように、貫通金属ピン１４に高速な電気信号を伝送させるようとする場合において、貫通金属ピン１４の寄生インピーダンスを抑制できるので、高周波におけるインピーダンス不整合を解消することができ、高周波特性を改善することが可能となる。よって、ピンにおける導電性基板から突き出した部分を所定のインピーダンスに設計していない従来のパッケージと比べ、高速化が可能となる。

なお、上記例では、同軸線路２１を構成する外皮である導電体２２として、すずメッキ銅等の金属薄膜を例に挙げたが、本発明の第１の実施例に係るパッケージを具備する光／電気モジュールの他例の模式図である図２に示すように、網目状の金属網からなる導電体２３とすることも可能である。このように同軸線路２１を構成する外皮を金属網の導電体２３としたパッケージであっても、この導電体２３をガラス１６に容易に取付けることができ、その製造コスト増を抑制できる上に、導電体２３と金属キャリア１１が接触しており、導電体２３を同軸線路２１のグランドとして確実に機能させることができる。また、上記では、同軸線路２１を構成する導電体として金属薄膜の導電体２２や金属網の導電体２３を用いて説明したが、導電体は同軸線路のグランドとして効果を奏すればどのような構造であっても実施可能である。

また、上記例では、貫通金属ピン１４における金属キャリア１１の両側に突き出したピン側面をその全長に亘ってガラス１６で覆って同軸線路２１を形成したパッケージを用いて説明したが、貫通金属ピンにおける金属キャリアの片側に突き出したピン側面の一部若しくは全体をガラスで覆い、且つ当該ガラスの側面の一部若しくは全体を導電体で覆ったり、貫通金属ピンにおける金属キャリアの両側に突き出したピン側面の一部をガラスで覆い、且つ当該ガラスの一部若しくは全体を導電体で覆ったりして同軸線路を形成したパッケージとすることも可能である。

本発明の第２の実施例に係るパッケージについて、図３を参照して具体的に説明する。
図３は、本発明の第２の実施例に係るパッケージを用いた光受信モジュールの模式図である。

本実施例に係るパッケージは、上述した第１の実施例に係るパッケージが具備する同軸線路２１を構成する外皮である、金属薄膜の導電体２２や金属網の導電体２３を変更したものであり、それ以外は同一の構造を具備する。
本実施例に係るパッケージにおいて、上述した第１の実施例に係るパッケージと同一の構造には同一符号を付記しその説明を省略する。

本実施例では、図３に示すように、貫通金属ピン１４の周囲に金属が覆うように、金属キャリア１１と一体的に加工し、同軸線路２１を構成する外皮であり、この同軸線路２１のグランドとして機能する導電体３２を形成したものとなっている。

このような構造にすることによって、第１の実施例に係るパッケージと同様に、貫通金属ピン１４が金属キャリア１１の上下から突き出している部分（ピンの突き出し部）において、寄生インダクタンスを抑制できるので、高周波におけるインピーダンス不整合を低減できる。その結果、高周波特性を改善することが可能となる。さらに、導電体３２の作製が容易であり製造コスト増を抑制できる上に、導電体３２と金属キャリア１１が接触しており、当該導電体３２を同軸線路２１のグランドとして確実に機能させることができる。

本発明の第３の実施例に係るパッケージについて、図４、図５（ａ）および図５（ｂ）を参照して具体的に説明する。
図４は、本発明の第３の実施例に係るパッケージを用いた光受信モジュールの模式図であり、図５（ａ）はパッケージが具備する同軸線路の上面図であり、図５（ｂ）は同軸線路の側面図である。

本実施例に係るパッケージは、上述した第２の実施例に係るパッケージが具備する同軸線路２１を構成する外皮である導電体３２の形状を変更し、貫通金属ピン１４から伸びる信号電極を追加したものであり、それ以外は同一の構造を具備する。
本実施例に係るパッケージにおいて、上述した第２の実施例に係るパッケージと同一の構造には同一符号を付記しその説明を省略する。

本実施例では、図４、図５（ａ）および図５（ｂ）に示すように、同軸線路２１が金属キャリア１１と一体的に加工された導電体３２で覆われて当該同軸線路２１の外皮を構成し、この導電体３２の一部が削られている。具体的には、導電体３２は、トランスインピーダンスアンプ１７、ホトダイオード１８、及びサーミスタ１９が実装されている側にて金属キャリア１１から突き出した部分にて削られている。この削られた部分４３は、同軸線路２１のガラス１６で埋め込まれている。貫通金属ピン１４の先端部に信号電極４４が設けられる。この信号電極４４は、ガラス１６の上部に位置し、貫通金属ピン１４から削られた部分４３に亘って延在して形成されている。すなわち、この信号電極４４は、導電体３２と接触せずに同軸線路２１の径方向に延在して形成されている。なお、この信号電極４４は金薄膜である。信号電極３２、ガラス１６及び導電体３２とでコプレーナ線路（ＣＰＷ：ＣｏＰｌａｎａｒ Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ）を形成している。このコプレーナ線路の特性インピーダンスは、所望の値（例えば５０Ω）に設計されている。

ここで、コプレーナ線路の他例を示す図である図６を参照して説明する。
この図６は、コプレーナ線路の構造例を示したものであり、トランスインピーダンスアンプ上に形成されたコプレーナ線路の差動出力端子から、コプレーナ線路の信号電極及び接地電極となる導電体へ金ワイヤによって接続した構造も例示している。

図６に示すように、トランスインピーダンスアンプ５５の両方の側部に同軸線路２１がそれぞれ設けられる。同軸線路２１は、貫通金属ピン１４と、この貫通金属ピン１４の周囲を覆うガラス１６とを具備する。そして、このガラス１６の周囲が導電体５３で覆われており、導電体５３が同軸線路２１を構成する外皮となり、この同軸線路２１のグランドとして機能している。この導電体５３には、トランスインピーダンスアンプ５５側の一部が削られており、この箇所にガラス１６が埋め込まれている。貫通金属ピン１４から前記削られた箇所に亘って信号電極５４が延在して形成されている。トランスインピーダンスアンプ５５には、その両方の側部近傍に位置して３個の電極パッド５６Ａ〜５６Ｃがそれぞれ設けられる。電極パッド５６Ａ，５６Ｃと導電体５３との間、電極パッド５６Ｂと信号電極５４との間は、金ワイヤ５７によってそれぞれ接続される。信号電極５４、ガラス１６及び導電体５３とでコプレーナ線路５０が形成される。

コプレーナ線路５０の基板となるガラス１６の厚みは十分厚いと仮定すると、特性インピーダンスを５０Ωとするため、線Ａ−Ａ’において信号電極５４の幅Ｌ１が１２００ミクロンとなっている。また、貫通金属ピン１４の中心から４００ミクロン離れたＢ−Ｂ’において、信号電極５４の幅Ｌ２が１０００ミクロンである。また、線Ｃ−Ｃ’（導電体５３の一部を削った部分）において、信号電極５４の幅Ｌ３が２５０ミクロンであり、ガラス１６の間隔Ｌ４が３５０ミクロンである。

以上の説明では、コプレーナ線路５０について３点の寸法しか示していないが、図６では特性インピーダンス５０Ωを大きく逸脱しない範囲内で、３点間を線で結んだものである。なお、上記寸法は１例であって、電磁界シミュレータを用いて、適宜設計すれば良い。

以上説明したような構成でパッケージを作製することによって、コプレーナ線路５０の差動出力端子を搭載したトランスインピーダンスアンプ５５と同軸線路２１とをインピーダンス不整合なく接続する場合において、上述した第１及び第２の実施例に係るパッケージと比べ、より短い金ワイヤ５７を用いることができるので、より高速な信号を伝搬する場合においても、インピーダンス不整合を抑制することができるというメリットを有する。

本発明の第４の実施例に係るパッケージについて、図７（ａ）および図７（ｂ）を参照して具体的に説明する。
図７は、本発明の第４の実施例に係るパッケージを模式的に示した図であり、図７（ａ）にその組立て前の状態を示し、図７（ｂ）にそれを組立てた状態を示す。

この図７において、符号６０が従来型のＴＯ（Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ Ｏｕｔｌｉｎｅｄ）パッケージを示し、符号６１が金属キャリア（導電性基板）を示し、符号６２が貫通穴を示している。符号６３，６４が貫通金属ピンを示し、符号６５がガラス（第一の誘電体）を示している。さらに、符号７１が金属板を示し、符号７３が貫通穴を示している。なお、説明を簡略化するために、ＴＯパッケージに搭載する光／電気デバイスは省略している。

本実施例は、従来型のＴＯパッケージ６０に、貫通穴７３の開いた金属板７１に高速信号が通る貫通金属ピン６４を挿入する形のものである。高速信号が通る貫通金属ピン６４では、金属キャリア６１の内部に構成されている同軸線路の特性インピーダンスが５０Ωに設定されている。誘電率が５のガラスを使用した場合、金属キャリア６１の貫通穴６２の直径は１６００ミクロンに設定されている。金属板７１は、貫通金属ピン６４の突き出した部分の長さに相当する厚みを有しており、この金属板７１に開いた貫通穴７３の中心と突き出した貫通金属ピン６４の中心とがほぼ一致するように、金属板７１を挿入し、金属キャリア６１と金属板７１との接触部分を半田や導電性の接着材により固定して十分な電気的接触を行っている。

金属板７１の貫通穴７３は中空であって、誘電率が１であるので、金属板７１と貫通金属ピン６４とで構成される同軸線路の特性インピーダンスが５０Ωとなるには、金属板７１の貫通穴７３の直径は、５８０ミクロンに設定する必要がある。すなわち、金属板７１の貫通穴７３の中の空気が第二の誘電体をなす。この貫通穴７３の直径は、ＴＯパッケージ６０の貫通穴６２の直径（１６００ミクロン）よりも小さいが、寸法の不連続による構造分散による高周波特性劣化を抑制するため、貫通穴７３の直径をＴＯパッケージ６０の貫通穴６２と同じ大きさに設定し、貫通穴７３にガラス６５と類似の誘電率を有する接着剤等を流し込むといった方法を適用しても良い。

以上説明したような構造にすることによって、従来のＴＯパッケージで問題であった貫通金属ピン６４の突き出した部分における寄生インダクタンスの増大を低減でき、インピーダンス不整合による高周波特性劣化を抑制できる。

ここで、図８に、試作したＴＯパッケージにおいて、貫通金属ピンの突き出し量の分布につき調べた結果を示す。この図８において、横軸に貫通ピン（貫通金属ピン６４）の突き出し量を示し、縦軸に個数を示している。この図８に示すように、貫通金属ピン６４の突き出し量は、２７５ミクロンから３２５ミクロンが３３個と一番多く、これよりも突き出し量が長かったり、短かったりすると、個数は減少するといった分布となっていることが分かる。このような分布は、ＴＯパッケージを製造する装置に起因しており、あらかじめ実績値から予測することが可能である。

したがって、厚みの違う複数の金属板７１をあらかじめ用意すれば、従来のＴＯパッケージ６０に貫通穴７３を有した金属板７１を実装するだけでよく、低コストで本発明の構造を製造することが可能であるというメリットを有する。

本発明の第５の実施例に係るパッケージについて、図９（ａ）および図９（ｂ）を参照して具体的に説明する。
図９は、本発明の第５の実施例に係るパッケージを模式的に示す図であり、図９（ａ）にその組立て前の状態を示し、図９（ｂ）にそれを組み立てた状態を示す。

本実施例に係るパッケージは、上述した第４の実施例に係るパッケージが具備する金属板および貫通金属ピンにバンプ用の半田層を追加したものであり、それ以外は同一の構造を具備する。
本実施例に係るパッケージにおいて、上述した第４の実施例に係るパッケージと同一の構造には同一の符号を付記しその説明を省略する。

本実施例では、図９（ａ）および図９（ｂ）に示すように、金属板（線路基板）７１における貫通穴７３の両脇及び貫通穴７３に挿入される貫通金属ピン６４の先端部分に、バンプ用の半田層８２，８１がそれぞれ設けられている。そして、下面側にコプレーナ線路８４が形成された基板８３がバンプ実装される。

具体的には、誘電率９．８のアルミナ基板８３（第三の誘電体）を用いたコプレーナ線路８４は、基板８３の厚みが２００ミクロンである場合、特性インピーダンスが５０Ωとなる信号線路幅と信号線−接地線間のギャップ間隔がそれぞれ、３００ミクロン、１２０ミクロンになる。この場合、直径２５０ミクロンの貫通金属ピン６４と直径５８０ミクロンの貫通穴７３で構成される同軸線路と容易にバンプ接続が可能となる。なお、ＴＯパッケージ側の寸法は第４の実施例にて説明したものと同一である。

したがって、特性インピーダンスが例えば５０Ωに設計されたコプレーナ線路をバンプ実装することによって、金属キャリア６１上に実装したトランスインピーダンスアンプ等の光／電気デバイスと貫通金属ピン６４とを金ワイヤで接続する必要がなくなり、金ワイヤでのインピーダンス不整合を解消することができるというメリットを有する。

本発明の第６の実施例に係るパッケージについて、図１０（ａ）、図１０（ｂ）、図１１（ａ）、図１１（ｂ）、図１１（ｃ）および図１１（ｄ）を参照して具体的に説明する。
図１０は本発明の第６の実施例に係るパッケージを模式的に示す図であり、図１０（ａ）にその組立て前の状態を示し、図１０（ｂ）にそれを組み立てた後の状態を示す。図１１は本発明の第６の実施例に係るパッケージが具備する線路基板を示す図であって、図１１（ａ）に線路基板の平面を示し、図１１（ｂ）にその下面を示し、図１１（ｃ）に図１１（ａ）における矢線Ｃから視た矢視を示し、図１１（ｄ）に図１１（ａ）におけるＤ−Ｄ’線に沿う断面を示す。

本実施例に係るパッケージは、上述した第４の実施例に係るパッケージが具備する金属板（線路基板）を変更したものであり、それ以外は同一の構造を具備する。
本実施例に係るパッケージにおいて、上述した第４の実施例に係るパッケージと同一の構造には同一の符号を付記しその説明を省略する。

本実施例は、図１０に示すように、貫通金属ピン６４における金属キャリア６１から突き出した部分に線路基板９１を設置したものである。この線路基板９１は直方体状であり、その略中心には貫通穴９３が線路基板９１の厚み方向に貫通して形成されている。線路基板９１はアルミナ基板９２（第三の誘電体）である。このアルミナ基板９２には、図１１（ａ）〜（ｄ）に示すように、貫通穴９３の内壁部、アルミナ基板９２の上面部９２ａ、右側面部９２ｂ（図１１（ａ）中にて上部側）、左側面部９２ｃ（図１１（ａ）中にて下部側）、アルミナ基板９２の前面部９２ｄ（図１１（ａ）中にて右側の側部）、アルミナ基板９２の背面部９２ｅ（図１１（ａ）中にて左側の側部）、アルミナ基板９２の下面部９２ｆにはそれぞれ金薄膜などの導電体９４が施されている。

ただし、アルミナ基板９２の上面部９２ａおよび前面部９２ｄの一部は、金薄膜などの導電体９４を施さず、アルミナ基板９２が露出している。そして、この露出部分にて、アルミナ基板９２の上面部９２ａにおける貫通穴９３と前面部９２ｄとの間に信号電極９５が設けられる。なお、アルミナ基板９２への金薄膜を施す手段としては、薄膜の接着やめっきなど種々の方法が挙げられる。

上述した貫通穴９３のほぼ中心に貫通金属ピン６４を挿入した場合に、挿入部分に形成される同軸線路の特性インピーダンスが５０Ωとなるように、貫通穴９３の直径は５８０ミクロン程度に設定されている。すなわち、線路基板９１の貫通穴９３の中の空気が第二の誘電体をなす。そして、上述したように、アルミナ基板９２の上面部９２ａと下面部９２ｆおよび周囲（右側面部９２ｂ、左側面部９２ｃ、前面部９２ｄ、背面部９２ｅ）も金薄膜が施されており、信号配線９５と接地配線９６で、アルミナ基板９２と共にコプレーナ線路を形成している。

例えば、アルミナ基板９２の厚みが２００ミクロンである場合、信号配線９５の幅を１８０ミクロン、信号配線９５と接地配線９６とのギャップ間隔が２００ミクロンで特性インピーダンスはほぼ５０Ωとなる。このような構造の配線基板９１を、ＴＯパッケージ６０の貫通金属ピン６４に挿入し、線路基板９１の信号配線９５と貫通金属ピン６４の先端部とを金ワイヤ９７等で接続する。

また、アルミナ基板９２の厚みが４５０ミクロンである場合、信号配線９５の幅を２５０ミクロン、信号配線９５と接地配線９６とのギャップ間隔が１５０ミクロンで特性インピーダンスはほぼ５０Ωとなる。

このような構造にすることによって、貫通金属ピン６４の突き出した部分での寄生インピーダンスによる高周波特性劣化を抑制することが可能となる。

なお、本実施例ではアルミナ基板９２を用いたが、その他の材料を例えば、窒化アルミニウム等のセラミック、ガリウムヒ素基板等の半導体、あるいはポリイミドといった高分子材料など種々材質が使用可能である。

以上示した実施例では、特性インピーダンスとして５０Ωを例に挙げたが、用途に応じ、設定すべき特性インピーダンスの値を変更することは可能である。また、各実施例では、コプレーナ線路を適用した構造を示したが、非特許文献２に記載されるようなマイクロストリップ線路とコプレーナ線路との混成線路を用いることも可能である。本発明に係るパッケージを高速信号が通る貫通金属ピンが２本必要な差動出力型の光受信モジュールに適用した例を示したが、バースト光受信用にリセット信号ピンを追加した光受信モジュールにも適用可能である。このような構造にすることによって、リセット信号の特性の劣化を防止してリセット信号を確実に送信でき、信号処理の品質の向上に効果的に寄与できる。

また、受信モジュールに限らず、光送信モジュールや、その他ベースバンド電気信号の入出力インターフェースが必要な各種モジュールに適用可能である。

また、本発明の範囲および精神を逸脱することなく様々に変形が可能であるということは、当該技術分野における常識的な知識を持つ者には明らかであり、本発明の範囲は、上述の実施形態に限定されるべきではなく、特許請求の範囲の記載およびこれと均等なものの範囲内で定められるべきものである。

本発明に係るパッケージは、当該パッケージから突き出した金属ピンと光／電気デバイス或いはプリント基板等とを電気接続する場合に、インピーダンス不整合を抑制でき、高周波特性に優れている上に、低コストであるため電気機器産業などにおいて、極めて有益に利用することができる。

本発明の第１の実施例に係るパッケージを用いた光／電気モジュールの一例を示した模式図である。 本発明の第１の実施例に係るパッケージを用いた光／電気モジュールの他例を示した模式図である。 本発明の第２の実施例に係るパッケージを用いた光／電気モジュールの一例を示した模式図である。 本発明の第３の実施例に係るパッケージを用いた光／電気モジュールの一例を示した模式図である。 本発明の第３の実施例に係るパッケージを用いた光／電気モジュールが具備する同軸線路の模式図である。 本発明の第３の実施例に係るパッケージが具備するコプレーナ線路の他例を示す図である。 本発明の第４の実施例に係るパッケージの説明図である。 貫通金属ピンの突き出し長さと個数との関係を示すグラフである。 本発明の第５の実施例に係るパッケージの説明図である。 本発明の第６の実施例に係るパッケージの説明図である。 本発明の第６の実施例に係るパッケージが具備する線路基板の模式図である。 従来のパッケージを用いた光／電気モジュールの一例を示した模式図である。

符号の説明

１１ 金属キャリア
１２ 貫通穴
１３，１４ 貫通金属ピン
１５，１６ ガラス
１７ トランスインピーダンスアンプ
１８ ホトダイオード
１９ サーミスタ
２０ 金ワイヤ
２１ 同軸線路
２２，２３，３２ 導電体
４３ 削られた部分
４４ 信号電極
５０ コプレーナ線路
５３ 導電体
５４ 信号電極
５５ トランスインピーダンスアンプ
５６Ａ，５６Ｂ，５６Ｃ 電極パッド（コプレーナ型パッド電極）
５７ 金ワイヤ
６０ ＴＯパッケージ
６１ 金属キャリア
６２ 貫通穴
６３，６４ 貫通金属ピン
６５ ガラス
７１ 金属板（基板）
７３ 貫通穴
８１，８２ 半田バンプ
８３ 基板
８４ コプレーナ線路
９１ 配線基板（線路基板）
９２ アルミナ基板（誘電体基板）
９３ 貫通穴
９４ａ アルミナ基板の上面部
９４ｂ アルミナ基板の右側面部
９４ｃ アルミナ基板の左側面部
９４ｄ アルミナ基板の前面部
９４ｅ アルミナ基板の背面部
９４ｆ アルミナ基板の底面部
９５ 信号配線
９６ 接地配線
９７ 金ワイヤ
１０１ 金属キャリア
１０２ 貫通穴
１０３Ａ，１０３Ｂ 貫通金属ピン
１０４Ａ，１０４Ｂ 貫通金属ピン
１０５，１０６ ガラス
１１１ トランスインピーダンスアンプ
１１２ ホトダイオード
１１３ サーミスタ
１１４ 金ワイヤ
１１５ 同軸線路
１１６ 貫通金属ピンの突き出し部分

Claims (7)

1. 一定の厚さを有する導電性基板に厚み方向に貫通した貫通穴が一つ若しくは複数形成され、各々の前記貫通穴には一つ若しくは複数の導電性を有するピンが差し込まれており、且つ、当該ピンと前記導電性基板とが電気的な絶縁を保つように、当該貫通穴に第一の誘電体が充填されたパッケージにおいて、
   前記ピンにおける前記導電性基板の片側或いは両側に突き出した当該ピン側面の一部若しくは全体が、前記第一の誘電体で覆われており、且つ、当該第一の誘電体の外側の一部若しくは全体が、導電体で覆われて、同軸線路を形成している
   ことを特徴とするパッケージ。
2. 一定の厚さを有する導電性基板に厚み方向に貫通した貫通穴が一つ若しくは複数形成され、各々の前記貫通穴には一つ若しくは複数の導電性を有するピンが差し込まれており、且つ、当該ピンと前記導電性基板とが電気的な絶縁を保つように、当該貫通穴に第一の誘電体が充填されたパッケージにおいて、
   前記ピンにおける前記導電性基板の片側或いは両側に突き出した当該ピン側面の一部若しくは全体が、前記第一の誘電体と異なる第二の誘電体で覆われており、且つ、当該第二の誘電体の外側の一部若しくは全体が、導電体で覆われて、同軸線路を形成している
   ことを特徴とするパッケージ。
3. 請求項１または請求項２に記載されたパッケージであって、
   前記第一或いは第二の誘電体でピン側面が覆われたピンから伸びる信号配線、及び、前記導電体から伸びる接地配線、及び、前記信号配線と前記接地配線の一部或いは全体が形成された第一或いは第二或いは第三の誘電体とで構成された伝送線路を備えている
   ことを特徴とするパッケージ。
4. 請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載されたパッケージであって、
   前記導電体が網状に形成されたものである
   ことを特徴とするパッケージ。
5. 請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載されたパッケージであって、
   前記導電性基板と前記導電体とが一体的に形成されている
   ことを特徴とするパッケージ。
6. 請求項１乃至請求項５の何れか一項に記載されたパッケージであって、
   前記ピンと前記導電体に半田バンプを備えた
   ことを特徴とするパッケージ。
7. 請求項１乃至請求項６の何れか一項に記載されたパッケージであって、
   前記第一或いは第二の誘電体でピン側面が覆われたピンの少なくとも一つがバーストＩＣ用のリセット信号ピンである
   ことを特徴とするパッケージ。

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