JP3071525B2 - 半導体パッケージ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、導体チップ、例えばフ
ォトダイオードなどのような受光素子、半導体レーザな
どの発光素子などを気密封止する半導体パッケージに関
する。

【０００２】

【従来の技術】半導体パッケージには、受光素子や発光
素子などの熱放散、半導体チップの取付け／取扱いを簡
便にするための固定、酸素等の活性化ガスによる腐食防
止／湿気による腐食や絶縁低下の防止のための気密保
持、などの機能が必要である。図13〜図15は、従来の各
種半導体パッケージを例示する図で、半導体受光素子の
パッケージに適用した例である。

【０００３】図13(a) は、いわゆるヘッドオン型パッケ
ージと呼ばれる種類のパッケージの典型的な例であり、
金属ブロック１に固定されているリード端子２と入射光
９が平行になっている。金属ブロック１に、セラミック
あるいはガラス等の絶縁物３を介してリード端子２を挿
通固定した状態で、キャップ４を被せて外周を封止し、
キャップ４のガラス窓５から、金属ブロック１上の半導
体受光素子（以下「受光素子」と略す）６の受光面７
に、入射光９が導入される。

【０００４】図13(b) は金属ブロック１の内部を拡大し
た斜視図で、受光素子６に形成された電極８とリード端
子２間が、金ワイヤ１０で接続されている。従来の受光
素子に要求されていた応答速度は２ＧHz程度であり、こ
の程度の周波数域では、図13に示すような従来構造の半
導体パッケージでも、大きな電気的損失は発生しなかっ
た。

【０００５】しかしながら、これより高周波数の信号に
対しては、損失が大きくなる欠点がある。すなわち、リ
ード端子２と電極８間を接続する金ワイヤが長いため高
周波特性が低下する、外形が大形化する、複数個の受光
素子を接近して実装するのが困難、などの問題がある。

【０００６】これに対し、図14に示す半導体パッケージ
は、いわゆるＤＩＰ型パッケージと呼ばれるもので、１
本の入射光との結合に用いられる例である。受光素子６
は、セラミック等の絶縁体からなるブロック11に貼りつ
け固定されており、該絶縁体ブロック11に形成された配
線パターン12とリード端子２間が、金ワイヤ10で接続さ
れている。

【０００７】そして、絶縁体ブロック11を収納している
気密封止ケーシング15の側壁に金属パイプ13を挿通し、
その中に光導波路（具体的にはメタライズされたテーパ
ー先球付光ファイバー）14を挿入して、受光素子６の受
光面７と対向させ、カバー16で密封する。

【０００８】このタイプを変形した例で、リード端子２
が光導波路と平行に設けられたタイプがあり、バタフラ
イ型と呼ばれている。更にバタフライ型では、リード端
子をマイクロストリップラインとしたものも作られてい
る。

【０００９】しかしながら、これらの従来構造では、金
属パイプ13の孔に光導波路14を貫通させ、受光面７との
位置調整を行った後、金属パイプ13とメタライズドファ
イバー14とを半田付け固定するため、光軸が１本の場合
に限って気密封止できる。従って、２本以上の光導波路
を有するアレイ状の場合には、ファイバー間隔を一定に
保ったうえで隙間なく半田を流し込んで気密封止する固
定構造は実現できない。また、金ワイヤ10の両端を同じ
方向からワイヤボンディングできるように、複雑な導体
パターン12を形成しなければならず、その長さのため
に、図13の従来構造と同様に高周波特性が低下するとい
った問題が避けられない。

【００１０】これに対し、図15に示す構造は、単一の半
導体チップ６に、複数の受光素子を形成し、それぞれの
受光面７に、複数の入射光９を入射させるようになって
いる。半導体チップ６と同一面に、複数本のリード端子
２が配設され、各リード端子２と各受光面７の周りの電
極８間が、金ワイヤ10でボンディングされている。その
結果、入射光９の進行方向とリード端子２を電気信号が
進む方向17とが直交することになる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】この従来構造は、複数
の入射光に適用できる利点はあるが、例えばプリント基
板に搭載し、複数枚のプリント基板を重ねて架台（ラッ
ク）に実装する場合、各プリント基板のピッチを狭くす
ることが困難で、高密度実装に適しない。すなわち、光
ファイバーが導入されるＺ方向、受光面７の列方向Ｘお
よびリード端子２の引き出し方向Ｙの総ての寸法が大き
く、パッケージされた受光装置はあらゆる方向の寸法が
大きくなる欠点がある。そのため高密度実装が不可能と
なり、大形な装置となるため、大きな設置スペースを要
するという欠点がある。

【００１２】光通信システムの高速化に伴ない、10ＧHz
程度の高周波で使用可能なパッケージが要求されるよう
になっており、さらに並列処理による高速化をめざし
て、アレイ状の受光素子とアレイ状の光導波路との結合
が必要となってきた。このような高速のアレイ状受光素
子のパッケージには、図13〜図15の従来構造における総
ての問題点を解決することが必要である。

【００１３】すなわち、図13のヘッドオン型パッケージ
におけるリード端子２に起因する高周波損失や大型化の
問題、図14のＤＩＰ型パッケージにおけるアレイ導波路
に対応できないという問題、図15のアレイ構造において
パッケージ外寸が総ての方向に大型化するという問題、
の総てを解決しなければならない。

【００１４】図16は、これらの問題を一掃するための、
本発明の達成目標を示す断面図である。複数の受光素子
を有するアレイ状の半導体チップ６がケーシング18中に
封入されており、リード端子を光導波路14と平行方向に
引き出すことで、光導波路14と電気信号の流れる方向17
を一致させ、Ｙ方向の寸法Ｗを縮小し、半導体パッケー
ジの幅が狭くなるようにする。

【００１５】また、レンズを用いなくても、光導波路ア
レイ14から出射した光を全部受光できるように、受光素
子６の受光面７と光導波路14の先端との距離Z1、窓５と
受光素子６の受光面７との距離Z2を共に縮小可能な構造
とする。

【００１６】本発明の技術的課題は、このような問題に
着目し、高周波損失が少なく、かつ複数の受光素子を薄
型のパッケージに気密封止できる半導体パッケージを実
現することにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】図１は本発明による半導
体パッケージの基本原理を説明する平面図と縦断面図で
ある。請求項１の半導体パッケージは、半導体チップ６
を貼り付けるための板状金属ブロック１と、セラミック
等の誘電体物質の表面にストライプパターン12を有する
ストリップライン線路板21を有している。

【００１８】そして、該板状金属ブロック１に開けられ
た長孔1bにストリップライン線路板21を挿通して気密に
固定することによって、金属ブロック１とストリップラ
イン線路板21が直交している。該ストリップライン線路
板21を形成するストライプ状の導体パターン12の先端に
は、ストリップラインの信号伝達方向と直角方向に曲げ
られたワイヤボンディング面19を有している。

【００１９】請求項２の半導体パッケージは、前記のス
トリップライン線路板21を形成するストライプパターン
12の先端に、金属チップ20を溶接し、該金属チップ20の
ストリップラインの信号伝達方向と直角な面を平坦に研
磨し、ワイヤボンディング面20ａとしたものである。

【００２０】請求項３は、請求項１、２の半導体パッケ
ージにおいて、ストリップライン線路板21を形成する誘
電体ブロックと板状金属ブロック１との間が、低融点ガ
ラス粉末あるいは低融点ガラスペーストを塗布した後、
高温で焼結して、気密封止したものである。

【００２１】請求項４は、請求項１、２の半導体パッケ
ージにおいて、ストリップライン線路板21を形成する誘
電体ブロックと板状金属ブロック１との間が、低融点金
属を塗布して半田付けし、気密封止したものである。

【００２２】請求項５は、請求項１〜４記載の板状金属
ブロック１において、半導体チップを貼り付ける面1aの
外周を囲むように金属製の前向き筒状部24ａを一体形成
し、該前向き筒状部24ａの先端に、窓付きカバー４をシ
ーム溶接するとともに、板状金属ブロック１に対し、前
記前向き筒状部24ａとは反対側の位置に、スペーサ部Ｓ
をおいて、該板状金属ブロック１と平行に両側に突出す
るフランジ25、25を一体形成したものである。

【００２３】請求項６は、金属製の筒状部24ｂの前端
に、請求項１〜４記載の金属ブロック１を一体化し、後
端の外周に、金属ブロック１の半導体チップ貼り付け面
1aと平行な鍔部31を一体形成してあり、一端に光入射用
の窓５を有する筒状キャップ4c中に、該後向き筒状部24
ｂを挿入し、その鍔部31を筒状キャップ4cの開口縁に重
ねてシーム溶接することで、気密封止してなる構成であ
る。

【００２４】請求項７は、金属ブロック１と平行にかつ
両側に突出するフランジ25、25を、請求項６記載の筒状
キャップ4cに、後向き筒状部24ｂとの溶接部から間隔ｈ
をおいて一体形成し、該フランジ25、25の窓５側の面33
を、窓５と同一面か、あるいはそれよりも突出させた構
成である。

【００２５】請求項８は、請求項５〜７記載の半導体パ
ッケージにおいて、前向き筒状部24ａのカバー４または
筒状キャップ4cの窓５を有する面上に、金属製のガイド
筒35を接合し、その中に、複数の光導波路を有する光導
波路アレイを挿入してなる構成である。

【００２６】請求項９は、請求項８のガイド筒35中に、
外部形状がガイド筒35の筒部と相似形状の光導波路アレ
イ36を挿入し、該光導波路アレイと、金属ブロック１に
貼り付けたアレイ状の素子とを突き合わせ、一括して光
結合を行なった状態で、ガイド筒35中に光導波路アレイ
36を固定してなる構成である。

【００２７】

【作用】請求項１に示すように、半導体チップ６を貼り
付けた板状金属ブロック１にストリップライン線路板21
を挿通して直交させ、該ストリップライン線路板21と該
板状金属ブロック１を気密に接合しているため、半導体
チップ６への入射光９とリード端子を兼ねるストリップ
ライン線路板21とが平行となり、幅方向の寸法Ｗを薄く
できる。

【００２８】また、該ストリップライン線路板21を形成
するストライプ状の導体パターン12の先端に、半導体チ
ップ貼り付け面と平行に曲げたワイヤボンディング面19
を有しているため、ワイヤの両端を同じ方向からボンデ
ィングでき、作業性が向上し、ワイヤの長さも短くでき
る。さらに、半導体パッケージの内部と外部の接続リー
ドの周波数特性が向上する。

【００２９】請求項２のように、ストリップライン線路
板21を形成する導体パターン12の先端に、金属チップ20
を接合し、該金属チップ20の半導体チップ貼り付け面1a
と平行な面を平坦に研磨し、ワイヤボンディング面20ａ
とした構成なため、ワイヤの両端を同じ方向から容易に
ボンディングでき、ワイヤ10の長さも短くできる。

【００３０】請求項３のように、ストリップライン線路
板21を形成する誘電体板26と板状金属ブロック１との間
が、低融点ガラス粉末あるいは低融点ガラスペーストを
塗布した後、高温で焼結して封止されているため、気密
性を阻害するピンホール等を塞ぐことができ、気密封止
の信頼性が向上する。

【００３１】請求項４のように、ストリップライン線路
板21を形成する誘電体ブロックと板状金属ブロック１と
の間が、低融点金属を塗布して半田付けした構成なた
め、請求項３と同様に、気密性を阻害するピンホール等
を塞いで、気密封止の信頼性を向上できる。

【００３２】請求項５の発明は、請求項１〜４記載の板
状金属ブロック１に、半導体チップを貼り付ける面1aの
外周を囲むように金属製の前向き筒状部24ａが一体形成
され、前記前向き筒状部24ａとは反対側の位置に、スペ
ーサ部Ｓをおいて、該板状金属ブロック１と平行に両側
に突出するフランジ25、25が一体形成されているため、
フランジ25、25と窓付きカバー４との間に、シーム溶接
に必要な間隔ｈができ、該前向き筒状部24ａの先端に窓
付きカバー４を容易にシーム溶接できる。

【００３３】請求項６の発明は、一端に光入射用の窓５
を有する筒状キャップ4c中に、金属ブロック１と一体の
後向き筒状部24ｂを挿入し、その外周の鍔部31を筒状キ
ャップ4cの開口縁に重ねてシーム溶接した構成なため、
シーム溶接の邪魔になる部分が存在せず、筒状キャップ
4cへのシーム溶接を容易にかつ確実に行なうことができ
る。

【００３４】請求項７の発明は、半導体チップ貼り付け
用の金属ブロック１と平行にかつ両側に突出するフラン
ジ25、25が、請求項６記載の筒状キャップ4cに、後向き
筒状部24ｂとの溶接部から間隔ｈをおいて一体形成され
ているため、フランジ25、25と後向き筒状部24ｂの鍔部
31との間に、シーム溶接に必要な間隔ｈができ、該筒状
キャップ4cの開口部に後向き筒状部24ｂを容易にシーム
溶接できる。

【００３５】請求項８の発明は、請求項５〜７の前向き
筒状部24ａのカバー４または筒状キャップ4cの窓５を有
する面上に、金属製のガイド筒35を接合し、その中に光
導波路アレイ36が挿入されるため、光導波路アレイ36と
パッケージ中の素子６との位置合わせ／固定が容易にな
る。

【００３６】請求項９の発明は、請求項８のガイド筒35
中に、外形がガイド筒35の筒部とほぼ相似形の光導波路
アレイを挿入して固定する構造なため、光導波路アレイ
と金属ブロック１に貼り付けたアレイ状の素子６を突き
合わせ、一括して光結合を行うことができ、位置合わせ
／固定が容易となる。光導波路アレイは、複数個の光導
波路あるいは光ファイバーをアレイ状に一体化したもの
である。

【００３７】

【実施例】次に本発明による半導体パッケージが実際上
どのように具体化されるかを実施例で説明する。図２は
請求項１の発明の実施例を示す斜視図と縦断面図、図３
は同実施例の正面図と回路図である。

【００３８】21はストリップライン線路であり、セラミ
ック等の誘電体の板26の表面に、ストライプ状の導体パ
ターン12でリード端子を形成し、裏面全面に金属膜22が
形成されている。

【００３９】一方、表面に半導体チップ６を貼り付ける
ための板状金属ブロック１には、スリット状の孔1bが形
成され、その中にストリップライン線路板21が挿入さ
れ、互いに直交する状態において、気密に接合されてい
る。

【００４０】すなわち、ストリップライン線路板21の金
属膜22側は金属ブロック１と電気的に接続されるように
直接金属で接合され、導体パターン12側は、セラミック
などの絶縁体３を介して金属膜22で接合されている。ス
トリップライン線路板21の誘電体板26は、絶縁体３の外
周をメタライズしておき、このメタライズ部と金属ブロ
ック１間をロウ付けすることで、金属膜22が形成され
る。

【００４１】図２に示すように、前記のストライプ状の
導体パターン12を延長して、その先端を、半導体チップ
貼り付け面1aと平行となるようにＬ字状に形成し、ワイ
ヤボンディング面19を設けている。

【００４２】金属ブロック１のストリップライン線路板
21と隣接する位置1aが半導体チップの貼り付け位置とな
っており、図３のように例えば２個の受光素子を有する
面入射型のチップ６が、チップキャリヤ34を介して貼り
付けられている。そして、両受光素子のコモン端子が、
ストリップライン線路板21の中央の導体パターン12にワ
イヤボンディングされ、ＲＦ出力を得るようになってい
る。また、両受光素子の個別端子は、ストリップライン
線路板21の両側の導体パターン12にワイヤボンディング
され、直流バイアスが印加されるようになっている。

【００４３】この実施例では、図２に示すように、入射
光９の方向とストリップライン線路板21の方向が平行な
ため、複数の受光素子が実装されているにもかかわら
ず、ストリップライン線路板21の面と直角方向の寸法Ｗ
を充分小さくでき、薄型の半導体パッケージとなる。ま
た、受光素子６の端子と各ストライプ状導体パターン12
とを接近でき、しかもストライプパターン12の先端に、
半導体チップ貼り付け面と平行なボンディング面19を有
しているため、ワイヤ10の両端を同一方向からボンディ
ングでき、容易にかつ確実にボンディングできる。

【００４４】図４は請求項２の発明の実施例を示す断面
図である。この実施例では、ストリップライン線路板21
の導体パターン12の先端に、溶接やろう付けなどの手法
で、金属チップ20が接合されており、該金属チップ20の
先端面すなわち半導体チップ貼り付け面1aと平行な面20
ａが平坦に研磨され、ワイヤボンディング面となってい
る。したがって、図２のＬ字状ボンディング面19と同様
に、金ワイヤ10の両端を同じ方向からボンディングでき
る。

【００４５】図５は請求項３、４の発明の実施例を示す
断面図である。この実施例では、金属ブロック１の両面
において、ストリップライン線路板21の挿通孔1bの周囲
に窪み1c、1dを形成してあり、孔1bにストリップライン
線路板21を挿通し、金属膜22で固定した後、窪み1c、1d
中に低融点ガラス粉末あるいは低融点ガラスペーストを
塗布した後、高温で焼結してある。

【００４６】このように、金属膜22による封止部の両側
に低融点ガラスによる封止部23、23を有しており、三重
の封止が行われるので、気密封止が確実となる。また、
封止部23、23が低融点ガラスを溶融させて封止するた
め、ロウ付けや溶接による金属膜22におけるピンホール
等も塞ぐことができ、気密封止の信頼性が向上する。封
止部23、23は、低融点ガラスに代えて、低融点金属を塗
布して金属膜22におけるピンホール等を塞ぐこともでき
る。

【００４７】以上の各実施例において、金属ブロック１
の肉厚ｔは、ストリップライン線路板21におけるリード
端子部のインピーダンス整合を行なって、高周波特性の
劣化を防止するために、可能な限り小さくすることが望
ましいが、複数のリード端子が誘電体基板26に形成さ
れ、一体となったストリップライン線路板21を孔1bに挿
通して固定するため、肉厚ｔが小さくても、強固に固定
できる。

【００４８】各部の材質、実寸は、次のとおりである。
金属ブロック１は厚さ0.8mmのコバールで構成し、スト
リップライン線路板21は、誘電体板26として厚さ0.６mm
程度のアルミナセラミックスを用い、ストライプパター
ン12は、１μｍの厚さのNiCr合金上に３μｍの金薄膜を
積層して形成した。裏面の金属膜22は厚さ約３μｍの銅
タングステン合金である。

【００４９】ストライプパターン12のパターン幅は、金
属ブロック１に挟まれた部分が約 0.2mm、それ以外は約
0.6mmである。３本のストリップラインパターン12の間
隔は0.05インチである。図２のＬ字状ボンディング面19
のパターンの大きさは、幅０.6mm、高さ０.1mm、図４の
金属チップ20の大きさは、断面が０.1×０.1mm、長さが
0.2mmである。ワイヤ10としては、金ワイヤを用い、熱
圧着ボンディングで接続する。ワイヤ10の長さは３00μ
ｍ以下とする。

【００５０】図６〜図10はストリップライン線路板21が
固設された金属ブロック１を封入するケーシングであ
り、図６、図７は前向き筒状部24ａを用いた例、図８〜
図10は後向き筒状部24ｂを用いた例である。

【００５１】図６は請求項５の発明の実施例を示す分解
斜視図と完成状態の縦断面図である。半導体チップ６を
貼り付ける面1aの外周を囲むように、一体成型あるいは
溶接、接着などによって、金属製の筒状部24ａが金属ブ
ロック１に対し前向き（入射光側）に一体化されてい
る。

【００５２】そして、該前向き筒状部24ａの先端に、透
明窓５を有する板状カバー４がシーム溶接されており、
窓５と受光素子チップの実装面1aとの間隔Z2を小さくし
て、光導波路アレイと受光素子６との間隔を小さくでき
るように、前向き筒状部24ａの深さを浅くしている。

【００５３】また、板状金属ブロック１に対し、前記前
向き筒状部24ａとは反対側の位置に、スペーサ部Ｓをお
いて、該板状金属ブロック１と平行に左右に突出するフ
ランジ25、25が一体形成されている。両フランジ25、25
間には凹部37を形成して、金属ブロック１の肉厚ｔを薄
くするとともに、凹部37中にストリップライン線路板21
を突出させ、ストライプパターン12の長さＬが大きくな
って、高周波特性が劣化するのを防止している。28はシ
ーム溶接部である。

【００５４】図７は、透明窓５を有するカバー４を、該
前向き筒状部24ａの先端にシーム溶接している状態を示
す平面図である。シーム溶接は、前向き筒状部24ａ上の
カバー４の外縁に、一対のローラ状電極29、29を押し当
て、軸30を中心に回転させることで行われ、気密度の高
いことが特長である。

【００５５】したがって、付近にフランジ25、25が接近
して配置されていると、シーム溶接が困難になるが、図
示のように、フランジ25、25は、金属ブロック１から間
隔Ｓをおいて形成されているので、窓５と受光素子６の
受光面との間隔Z2を充分小さくしても、カバー４とフラ
ンジ25、25との間に充分な段差ｈができ、前向き筒状部
24ａの先端に、平板状の窓付きカバー４を容易にシーム
溶接できる。シーム溶接に必要な段差ｈは、通常1.５mm
程度あれば足りる。

【００５６】図８は請求項６の発明の実施例を示す分解
状態の斜視図と完成状態の縦断面図である。24ｂは金属
製の筒状部であり、その前端に、図２〜５の金属ブロッ
ク１が一体接合されている。そして、後端の外周に、金
属ブロック１の半導体チップ貼り付け面1aと平行な鍔部
31が一体形成されている。この筒状部24ｂは、金属ブロ
ック１に対し後向き（入射光に対し逆向き）なため、以
降「後向き筒状部24ｂ」と呼ぶ。

【００５７】図８(b) のように、後向き筒状部24ｂは、
光入射用の窓５を有する筒状のキャップ4cの中に挿入さ
れる。そして、筒状キャップ4cの開口部の縁に、後向き
筒状部24ｂの外周の鍔部31を重ねて、シーム溶接する。
図９に示すように、シーム溶接に必要な間隔ｈをおい
て、筒状キャップ4cの両側にフランジ25、25が一体形成
されている。

【００５８】図10は請求項７の発明の実施例を示す分解
斜視図と分解状態の平面図である。この実施例は、筒状
キャップ4cに左右に突出するフランジ25、25が、後向き
筒状部24ｂとの溶接部から間隔ｈをおいて一体形成され
ている点は、図９の実施例と同であるが、フランジ25、
25の前面33の位置が異なる。

【００５９】図９の実施例では、フランジ25、25の面33
が窓５より距離Ｓだけシーム溶接部側に後退しているの
に対し、図10(a) の実施例では、該フランジ25、25の面
33が、窓５と同一面となっている。また図10(b) では、
フランジ25、25の面33が窓５よりも突出している。この
ように、フランジ25、25を窓５側に寄せて、シーム溶接
部からの距離ｈを充分大きくすることで、シーム溶接を
容易に行なえるようにしている。

【００６０】図11、図12は、図６〜図10の前向き筒状部
24ａや筒状キャップ4c等のケーシング部に、光導波路ア
レイを結合する構成である。図11は請求項８の発明の実
施例を示す分解斜視図であり、ケーシングを構成する筒
状キャップ4cまたは図６(b)におけるカバー４の窓５側
の面上に、金属製のガイド筒35を溶接または半田付け、
接着などによって接合し、その中に光ファイバアレイを
挿入する構造になっている。ガイド筒35中に光導波路ア
レイを挿入し、ケーシング中の受光素子と光軸を合わせ
た状態で、光導波路アレイをガイド筒35中に固定するこ
とで、位置合わせ固定が簡便となり、光ファイバアレイ
を安定して保持できる。

【００６１】図12は請求項９の発明の実施例を示す分解
斜視図である。この実施例では、ガイド筒35にフランジ
38、38が一体形成されており、ケーシング側のフランジ
25、25に重ね、両者の貫通孔27、タップ孔39にネジを挿
入して仮止めした状態で、両フランジ25、25と38、38間
を溶接する。図11のように、仮止めしないで直接接合す
ると、溶接などの際の熱で位置がずれる恐れがあるの
で、図12のように予めネジなどで仮止めするのが望まし
い。

【００６２】36は光導波路アレイであり、複数の光導波
路または光ファイバー14を平行に一体化したものであ
る。外部形状は、ガイド筒35の内部とほぼ相似な形状
に、かつ小さめに形成されており、ガイド筒35中に光導
波路アレイ36を挿入した状態で、該光導波路アレイ36
と、金属ブロック１に貼り付けたアレイ状の受光素子６
とを突き合わせ、位置合わせする。このように、一括し
て光結合を行なった状態で、接着剤や溶接、半田付けな
どによって、ガイド筒35中に光導波路アレイ36を固定す
る。

【００６３】この実施例における後向き筒状部24ｂのつ
ば部31の寸法は、10mm（左右）×７mm（上下）× 0.1mm
（厚さ）とし、後向き筒状部24ｂは６mm（左右）×５mm
（上下）× 2.5mm（高さ）とし、金属ブロック１の厚さ
は 0.8mmとした。従って、図８(b) のように、金属ブロ
ック１の後方は空洞になっており、この中をストリップ
ライン線路板21が通っている。

【００６４】次に、筒状キャップ4cは、24mm（左右）×
７mm（上下）とした。厚さは、フランジ25、25が１mm、
中央部分が３mmである。３mmの厚さのある部分の寸法は
10mm（左右）×７mm（上下）である。

【００６５】筒状キャップ4cには、８mm（左右）×６mm
（上下）、厚さ 0.2μｍのサファイヤ窓５が、フランジ
面25と同一面になるように取り付けられている。中央の
厚い部分には、６mm（左右）×５mm（上下）の穴が、サ
ファイア窓５に達するまで開けられており、その中に後
向き筒状部24ｂがはめ込まれる。この状態で、後向き筒
状部24ｂのつば部31を筒状キャップ4cの開口縁にシーム
溶接する。これにより、半導体チップ６の気密封止が完
了する。

【００６６】半導体チップ６としては、図３(a) に示す
ように、半導体による凸レンズ32が受光面上にモノリシ
ックに集積化されたピッチ２50μｍのＰＩＮアレイを用
い、レンズ先端と貼り付け面1aとの距離を２00μｍとし
た。このとき、レンズ先端から窓５の外側表面までの距
離は３00μｍとなる。レンズ32の直径を 100μｍにする
と、窓５の外側表面から見たNAは約0.32となる。NAが大
きいので、光導波路にＳＭＦ等を使用すると、突き合わ
せのみで充分高い光結合を得ることが可能となる。

【００６７】ガイド筒35は、フランジ38、38の部分の外
形が24mm（左右）×７mm（上下）、ガイド孔部の外形が
10mm（左右）×７mm（上下）、ガイド孔内形が 6.2mm
（左右）× 5.2mm（上下）、フランジ38、38は厚さ１m
m、孔付きの部分の厚さ30mmである。ガイド筒35中に挿
入される導波路アレイ36は、外形が 5.8mm（左右）×
4.8mm（上下）、長さ60mmである。導波路アレイ36は、
コア径１25μｍの光ファイバーを２50μｍピッチでアレ
イ化し、外周をステンレスとし、ポリイミド樹脂を充填
したものである。

【００６８】

【発明の効果】以上のように、請求項１、２の発明によ
れば、半導体チップ６を貼り付ける板状金属ブロック１
の長孔にストリップライン線路板21を挿通して直交さ
せ、気密に接合しているため、半導体パッケージの幅方
向の寸法を薄くできる。

【００６９】また、該ストリップライン線路板21を形成
するストライプ状の導体パターン12の先端に、Ｌ字状や
金属チップ20によるワイヤボンディング面を有している
ため、ワイヤの両端を同じ方向から容易にボンディング
でき、ワイヤ10の長さも短くできる。

【００７０】請求項３、４によれば、ストリップライン
線路板21を形成する誘電体板26と板状金属ブロック１と
の間が、低融点ガラスや低融点金属を用いて封止されて
いるため、気密性を阻害するピンホール等を塞いで、気
密封止の信頼性を向上できる。

【００７１】請求項５のように、前記の板状金属ブロッ
ク１に、半導体チップを貼り付ける面の外周を囲むよう
に前向き筒状部24ａを一体形成し、スペーサ部Ｓをおい
てフランジ25、25を配置しているため、該前向き筒状部
24ａの先端に窓付きカバー４を容易にシーム溶接でき
る。

【００７２】請求項６は、一端に光入射用の窓５を有す
る筒状キャップ4c中に、金属ブロック１と一体の後向き
筒状部24ｂを挿入し、その外周の鍔部31を筒状キャップ
4cの開口縁に重ねてシーム溶接した構成なため、シーム
溶接の邪魔になる部分が存在せず、シーム溶接を容易に
かつ確実に行なうことができる。

【００７３】請求項７の発明は、請求項６記載の筒状キ
ャップ4cに、後向き筒状部24ｂの鍔部31との溶接部から
間隔ｈをおいて、フランジ25、25が一体形成されている
ため、フランジ25、25と鍔部31との間に充分な間隔がで
き、後向き筒状部24ｂの鍔部31を容易にシーム溶接でき
る。

【００７４】請求項８、９の発明は、請求項５〜請求項
７の前向き筒状部24ａのカバー４や筒状キャップ4cの窓
５を有する面上に、金属製のガイド筒35を接合し、その
中に光導波路アレイ36を挿入して固定するため、光導波
路アレイ36とパッケージ中の素子６との位置合わせ／固
定が容易になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明による半導体パッケージの基本原
理を説明する平面図と縦断面図である。

【図２】請求項１の発明の実施例を示す斜視図と縦断面
図である。

【図３】前記実施例の正面図と回路図である。

【図４】請求項２の発明の実施例を示す縦断面図と斜視
図である。

【図５】請求項３、４の発明の実施例を示す縦断面図で
ある。

【図６】請求項５の発明の実施例を示す斜視図と縦断面
図である。

【図７】シーム溶接方法を示す正面図である。

【図８】請求項６の発明の実施例を示す斜視図と縦断面
図である。

【図９】図８の筒状キャップにフランジを設けた実施例
を示す斜視図である。

【図10】請求項７の発明の実施例を示す斜視図と平面図
である。

【図11】請求項８の発明の実施例を示す斜視図である。

【図12】請求項９の発明の実施例を示す分解斜視図であ
る。

【図13】図13〜図15は、従来の各種半導体パッケージを
例示する図で、図13は従来のヘッドオン型の半導体パッ
ケージを示す斜視図である。

【図14】従来のＤＩＰ型の半導体パッケージを示す斜視
図である。

【図15】従来のアレイ状受光素子のパッケージを示す斜
視図である。

【図16】本発明の達成目標を示す縦断面図である。

【符号の説明】

１ 板状の金属ブロック ２ リード端子 ３ 絶縁物 ４ キャップ 4c 筒状キャップ ５ 透明窓 ６ 受光素子や発光素子などのような半導体装置のチッ
プ ７ 受光素子の受光面 ８ 受光素子の電極 ９ 入射光 10 金ワイヤ 11 絶縁体ブロック 12 ストライプパターン 13 金属パイプ 14 光導波路 15 気密封止用ケーシング 16 カバー 17 電気信号の伝播方向 18 気密封止用のケーシング 19 Ｌ字状のボンディング面 20 金属チップ 20a 金属チップにおけるボンディング面 21 ストリップライン線路板 22 金属薄膜 23 封止材料 24a 前向き筒状部 24b 後向き筒状部 25 フランジ 26 誘電体の板 27 ネジ穴 28 シーム溶接部分 29 溶接用電極 30 電極の中心軸 31 シーム溶接用の鍔部 32 レンズ 33 フランジ前面 34 チップキャリヤ 35 ガイド筒 36 光導波路アレイ 37 凹部 38 フランジ 39 タップ孔

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭55−151377（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−52063（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−208226（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−66809（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭58−122472（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭63−77365（ＪＰ，Ｕ) 実開 平２−60268（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 31/00 - 31/0392 H01L 21/58 H01L 33/00 H01S 5/00 - 5/50

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体チップ(6) を貼り付けるための板
   状金属ブロック(1)と、セラミック等の誘電体物質の表
   面にストライプパターン(12)を有するストリップライン
   線路板(21)とを有し、 該板状金属ブロック(1) に開けられた長孔(1b)にストリ
   ップライン線路板(21)を挿通して気密に固定することに
   よって、金属ブロック(1) とストリップライン線路板(2
   1)を直交させ、 該ストリップライン線路板(21)のストライプパターン(1
   2)の先端に、ストリップラインの信号伝達方向と直角方
   向に曲げてＬ字状のワイヤボンディング面(19)を備えた
   こと、 を特徴とする半導体パッケージ。
2. 【請求項２】 半導体チップ(6) を貼り付けるための板
   状金属ブロック(1)と、セラミック等の誘電体物質の表
   面にストライプパターン(12)を有するストリップライン
   線路板(21)とを有し、 該板状金属ブロック(1) に開けられた長孔(1b)にストリ
   ップライン線路板(21)を挿通して気密に固定することに
   よって、金属ブロック(1) とストリップライン線路板(2
   1)を直交させ、 該ストリップライン線路板(21)を形成する導体パターン
   (12)の先端に、金属チップ(20)を溶接し、該金属チップ
   (20)のストリップラインの信号伝達方向と直角な面を平
   坦に研磨し、ワイヤボンディング面(20a) としたこと、 を特徴とする半導体パッケージ。
3. 【請求項３】 ストリップライン線路板(21)を形成する
   誘電体板(26)と板状金属ブロック(1) との間が、低融点
   ガラス粉末あるいは低融点ガラスペーストを塗布した
   後、高温で焼結して、気密封止されていることを特徴と
   する請求項１および請求項２記載の半導体パッケージ。
4. 【請求項４】 ストリップライン線路板(21)を形成する
   誘電体板(26)と板状金属ブロック(1) との間が、低融点
   金属を塗布して半田付けし、気密封止されていることを
   特徴とする請求項１および請求項２記載の半導体パッケ
   ージ。
5. 【請求項５】 請求項１〜４記載の半導体パッケージの
   板状金属ブロック(1) において、 半導体チップを貼り付ける面(1a)の外周を囲むように前
   向き筒状部(24a) を一体形成して、その先端に窓付きカ
   バー(4) をシーム溶接し、 板状金属ブロック(1) に対し、前記前向き筒状部(24a)
   とは反対側の位置に、スペーサ部(S) をおいて、該板状
   金属ブロック(1) と平行に両側に突出するフランジ(25
   、25) を一体形成してなることを特徴とする半導体パ
   ッケージ。
6. 【請求項６】 金属製の筒状部(24b) の前端に、請求項
   １〜４記載の金属ブロック(1) を一体結合し、後端の外
   周に、金属ブロック(1)の半導体チップ貼り付け面と平
   行な鍔部(31)を一体形成し、 一端に光入射用の窓(5) を有する筒状キャップ(4c)中
   に、該後向き筒状部(24b) を挿入し、その鍔部(31)を筒
   状キャップ(4c)の開口縁に重ねて、シーム溶接すること
   で気密封止してなることを特徴とする請求項１〜４記載
   の半導体パッケージ。
7. 【請求項７】 金属ブロック(1) と平行にかつ両側に突
   出するフランジ(25、25) が、請求項６記載の筒状キャ
   ップ(4c)に、後向き筒状部(24b) の鍔部(31)との溶接部
   から間隔(h) をおいて一体形成されており、 しかも該フランジ(25 、25) の窓(5) 側の面(33)が、窓
   (5) と同一面か、あるいはそれよりも突出していること
   を特徴とする請求項６記載の半導体パッケージ。
8. 【請求項８】 請求項５〜請求項７記載の半導体パッケ
   ージにおいて、前向き筒状部(24a) のカバー(4) または
   筒状キャップ(4c)の窓(5) を有する面上に、金属製のガ
   イド筒(35)を接合し、その中に、複数の光導波路を有す
   る光導波路アレイ(36)を挿入して固定してなることを特
   徴とする請求項５〜７記載の半導体パッケージ。
9. 【請求項９】 請求項８記載の半導体パッケージのガイ
   ド筒(35)中に、外部形状がガイド筒(35)の筒部とほぼ相
   似な形状の光導波路アレイ(36)を挿入し、 該光導波路アレイ(36)と、金属ブロック(1) に貼り付け
   たアレイ状の素子(6)とを突き合わせ、一括して光結合
   を行なった状態で、ガイド筒(35)の中に、光導波路アレ
   イ(36)を固定してなることを特徴とする請求項８記載の
   半導体パッケージ。