JP3615697B2 - Package for storing semiconductor elements - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信やマイクロ波通信、ミリ波通信等の分野に用いられ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し、特にこの半導体素子収納用パッケージに設けられる入出力端子の改良に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、マイクロ波帯域やミリ波帯域の高周波信号や、光信号により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)には、半導体素子と外部電気回路との高周波信号の入出力を行うための入出力端子が設けられている。この半導体パッケージのうち、光通信分野に用いられている光半導体パッケージについて、図4,図5に斜視図を示す。
【0003】
これらの図に示すように、入出力端子104は、略長方形の平板部104aの上面に略直方体の立壁部104bが積層されて成り、半導体素子109と外部電気回路(図示せず)との高周波信号の入出力を行う機能を有するとともに、光半導体パッケージの内外を遮断する機能を有する。
【0004】
この平板部104aは、アルミナ(Al2O3)セラミックス,窒化アルミニウム(AlN)セラミックス,ムライト(3Al2O3・2SiO2)セラミックス等の誘電体から成り、その上面に、一長辺から対向する他の長辺にかけて、タングステン(W),モリブデン(Mo)−マンガン(Mn)等のメタライズ層から成る線路導体104a−Aが形成されるとともに、下面には、その全面に線路導体104a−Aと同様のメタライズ層から成る下部接地導体104a−Cが、また側面には、線路導体104a−Aと平行である側面の全面に線路導体104a−Aと同様のメタライズ層から成る側部接地導体104a−Bが形成される。
【0005】
メタライズ層から成る、これら線路導体104a−A,側部接地導体104a−B,下部接地導体104a−Cは、タングステン(W)、モリブデン(Mo)、マンガン(Mn)等で形成されている。例えばタングステン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、平板部104a用のセラミックグリーンシートに、予め従来周知のスクリーン印刷法により所定パターンに印刷塗布しておき、焼成することにより形成される。
【0006】
一方、立壁部104bは、平板部104aと同様の誘電体から成り、その上面の全面に線路導体104a−Aと同様のメタライズ層から成る上部接地導体104b−Aが、また側面には、平板部104aの側部接地導体104a−Bに接する面の全面に線路導体104a−Aと同様のメタライズ層から成る側面接地導体104b−Bが形成される。
【0007】
メタライズ層から成る、これら上部接地導体104b−A,側面接地導体104b−Bは、平板部104aに形成される線路導体104a−A,側部接地導体104a−B,下部接地導体104a−Cと同様の方法により所定パターンに印刷塗布しておき焼成することにより形成される。
【0008】
このように、入出力端子104は、これら上部接地導体104b−A、側面接地導体104b−B、側部接地導体104a−B、下部接地導体104a−Cとで、線路導体104a−Aを擬似同軸構造とし、高周波信号の入出力を良好なものとするとともに、枠体102に設けられた切欠部または貫通孔から成る取付部102aに銀ロウ等のロウ材を介して接合されることにより、光半導体パッケージ内外を遮断する機能を有する。
【0009】
この光半導体パッケージは、基体101と、その上面に接合された枠体102と、この枠体102の側部に嵌着された入出力端子104、枠体102の側部に接合された光ファイバ固定用の筒状の固定部材103と、枠体102上面に接合されたシールリング106とを具備している。
【0010】
基体101は、半導体素子109を載置する載置部101aを有し、半導体素子109の作動時に発する熱を外部に効率良く放散する機能を有する、銅(Cu)−タングステン(W)合金や鉄(Fe)−ニッケル(Ni)−コバルト(Co)合金等の金属材料から成る。
【0011】
枠体102は、基体101上面に載置部101aを囲繞するように銀ロウ等のロウ材で接合され、側部に入出力端子104を嵌着する取付部102aと、他の側部に光伝送路として機能する貫通孔102bとが形成されたものであり、銅(Cu)−タングステン(W)合金や鉄(Fe)−ニッケル(Ni)−コバルト(Co)合金等の金属材料から成る。
【0012】
入出力端子104は、取付部102aに銀ロウ等のロウ材で嵌着される。
【0013】
固定部材103は、その一面が貫通孔102bの開口を囲むように銀ロウ等のロウ材で接合され、もう片面には光ファイバ108を樹脂等の接着剤で取着した金属ホルダ107が金(Au)−錫(Sn)等の低融点ロウ材で接合される。
【0014】
リード端子105は、入出力端子104の線路導体104a−Aに銀ロウ等のロウ材を介して接合され、外部電気回路と入出力端子104との高周波信号の入出力を行うものであり、鉄(Fe)−ニッケル(Ni)−コバルト(Co)合金等の金属材料から成る。
【0015】
シールリング106は、枠体102上面に銀ロウ等のロウ材で接合され入出力端子104を挟持するとともに、上面に蓋体(図示せず)をシーム溶接等により接合するための媒体として機能する。
【0016】
このような光半導体パッケージに、光半導体素子としての半導体素子109を載置部101aにSn−Pb半田等の低融点ロウ材で載置固定するとともに、線路導体104a−Aと半導体素子109とをボンディングワイヤ(図示せず)で電気的に接続し、さらに固定部材103に、光ファイバ108を樹脂等の接着剤で取着した金属ホルダ107を、金(Au)−錫(Sn)等の低融点ロウ材で接合した後、シールリング106上面に蓋体(図示せず)をシーム溶接等により接合することにより、製品としての光半導体装置となる。
【0017】
このような光半導体装置は、例えば外部電気回路から供給される駆動信号によって光半導体素子109を光励起させ、励起したレーザ光等の光を光ファイバ108に授受させるとともに、光ファイバ108内を伝送させることにより、大容量の情報を高速に伝送できる光電変換装置として機能するとともに、光通信分野等に多く用いられる。
【0018】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の入出力端子104において、これを取付部102aに銀ロウ等のロウ材で嵌着させた際に、このロウ材が、側部接地導体104a−Bと金属材料から成る枠体102内壁面とのわずかな隙間を埋めるように流れて、その隙間にロウ材溜まりを発生させる場合があった。その場合、ロウ材と平板部104aの半導体パッケージ内に位置する部位との間、およびロウ材と枠体102内壁面との間のそれぞれの間の熱膨張差により、最も弾性の低い平板部104aに熱歪みが発生し、クラックが発生するという問題点を有していた。
【0019】
なお、この問題点を解決する方法として、側部接地導体104a−Bと枠体102内壁面との隙間を十分に大きくすることが考えられ、この場合、枠体102を大きくするか、または入出力端子104を小さくするかのいずれかとなる。枠体102を大きくした場合、半導体パッケージを大型化することになり、近時の半導体パッケージの小型軽量化の動向から外れることとなる。一方、入出力端子104を小さくした場合、これに形成される線路導体104a−Aの幅も狭くしなければならず、リード端子105のロウ材による接合が脆弱なものとなり、外部電気回路と入出力端子104との高周波信号の損失が増大したり、リード端子105が外れて高周波信号の入出力ができなくなる場合がある。
【0020】
また、平板部104aの、線路導体104a−Aと平行である側面のロウ材溜まりが発生する部位のみに、側部接地導体104a−Bを形成しないことにより、ロウ材がこの部位に流れてこないようにすることも考えられるが、メタライズ層の形成のために印刷工程が必要になり作業効率が非常に低下する。
【0021】
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、半導体パッケージに嵌着される入出力端子に発生するクラックを有効に防止するとともに、半導体パッケージが大型化することや、高周波信号の入出力が損なわれることを防止することにある。
【0022】
【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を有する基体と、該基体上面に前記載置部を囲繞するように取着された金属製の枠体と、該枠体を貫通してまたは切り欠いて形成された入出力端子の取付部と、上面に一辺から対向する他辺にかけて形成された線路導体を有する誘電体から成る平板部および該平板部の上面に前記線路導体を間に挟んで接合された誘電体から成る立壁部を有するとともに前記取付部に嵌着接合された入出力端子とを具備する半導体素子収納用パッケージにおいて、前記平板部の側面の前記枠体内側の部位に、前記立壁部の前記枠体内側の側面と略面一に切り欠かれた面を有する切欠部が形成されており、前記平板部の側面の前記切欠部以外の部分にメタライズ層が形成されていることを特徴とする。
【0023】
本発明は、上記の構成により、入出力端子を取付部に銀ロウ等のロウ材で嵌着させた際に、このロウ材が、平板部の側部接地導体と金属材料から成る枠体の内壁面とのわずかな隙間を埋めるように流れることはない。即ち、その隙間にロウ材溜まりを発生させることはない。そのため、ロウ材と平板部の枠体に接合される側面の枠体内側に位置する部位との間、およびロウ材と枠体の内壁面との間のそれぞれの間の熱膨張差により、最も弾性の低い平板部に熱歪みによるクラックを発生させることがなくなる。従って、半導体パッケージが大型化することや、高周波信号の入出力が損なわれることを防止でき、半導体素子を長期間にわたり正常かつ安定に作動させ得る。
【0024】
また従来、平板部の上面においてロウ材は平板部と立壁部の境界部にメニスカスを形成し易いためその境界部に沿って濡れ易く、その結果ロウ材が平板部の枠体に接合される側面から平板部の上面に侵入していたが、立壁部の枠体内側の側面と略面一に切り欠かれた面を有する切欠部が形成されていることにより、ロウ材が上記境界部にメニスカスを形成せず、平板部の上面に侵入することがなくなる。従って、平板部の上面に侵入したロウ材により、境界部付近にクラックが発生するのを防ぐことができる。
【0025】
本発明において、好ましくは、前記切り欠かれた面の長さが0.1mm以上であることを特徴とする。
【0026】
上記の構成により、ロウ材溜まりが発生するのを有効に防止し、またロウ材が平板部と立壁部の境界部に沿って濡れることを有効に防止することができる。
【0027】
【発明の実施の形態】
本発明の光半導体パッケージについて以下に説明する。図1は本発明の光半導体パッケージの斜視図、図2はこの半導体パッケージに設けられる入出力端子の拡大斜視図を示し、これらの図において、1は基体、2は枠体、3は光ファイバが取着された金属ホルダ7を固定する筒状の固定部材、4は入出力端子、6はシールリングである。これら基体1と枠体2と固定部材3と入出力端子4とシールリング6とで、内部にLD,PD等の光半導体素子としての半導体素子9を収納し、シールリング6上面に蓋体を取着することにより容器が構成される。
【0028】
基体1は、その上面に半導体素子9を載置する載置部1aを有し、半導体素子9を支持する支持部材として機能するとともに、半導体素子9の作動時に発する熱を外部に効率良く放散する機能を有する。
【0029】
この基体1は、その形状は略直方体であり、銅(Cu)−タングステン(W)合金やFe−Ni−Co合金等の金属材料から成る。また、その製作は合金のインゴットに圧延加工やプレス加工等の金属加工を施すことにより所定の形状に成形される。
【0030】
なお、この基体1は、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0.5〜5μmのAu層とを順次メッキ法により被着させておくと、基体1が酸化腐食するのを有効に防止できるとともに、基体1上面に半導体素子9を強固に接着固定できる。従って、基体1表面には0.5〜9μmのNi層や厚さ0.5〜5μmのAu層等の金属層をメッキ法により被着させておくことが好ましい。
【0031】
また、この基体1の上面には、載置部1aを囲繞するように、側部に入出力端子4を嵌着するための貫通孔または切欠部から成る取付部2aと、他の側部に光伝送路として機能する貫通孔2bとが形成された枠体2が、銀ロウ等のロウ材で接合されており、この枠体2の内側に半導体素子9を収納するための空所が形成される。
【0032】
この枠体2は、基体1と同様の金属材料から成り、その製作は基体1と同様の加工法により、側部に取付部2aを、他の側部に貫通孔2bを有するような形状に加工される。
【0033】
なお、枠体2の基体1への接合は、基体1上面と枠体2下面とを、基体1上面に敷設した適度なボリュームを有するプリフォームとされた銀ロウ等のロウ材を介して接合される。さらに、枠体2表面には、基体1と同様に0.5〜9μmのNi層や厚さ0.5〜5μmのAu層等の金属層をメッキ法により被着させておくと良い。
【0034】
また、この枠体2の取付部2aには、半導体素子9と外部電気回路(図示せず)との高周波信号の入出力を行う機能を有するとともに、光半導体パッケージの内外部を遮断する機能を有する入出力端子4が、これに設けられているメタライズ層を介して銀ロウ等のロウ材で接合される。
【0035】
この入出力端子4は、略直方体で板状の平板部4aの上面に、略直方体で横倒しにされた四角柱状の立壁部4bが積層されて成る。
【0036】
この平板部4aは、アルミナ(Al2O3)セラミックス,窒化アルミニウム(AlN)セラミックス,ムライト(3Al2O3・2SiO2)セラミックス等の誘電体から成る。そして、平板部4aの上面には、長辺の1辺から対向する他辺にかけて、W,Mo−Mn等のメタライズ層から成る線路導体4a−Aが形成される。平板部4aの下面には、全面に線路導体4a−Aと同様のメタライズ層から成る下部接地導体4a−Cが形成され、また側面には、線路導体4a−Aと平行となる側面H(図2)の一部、即ち側面Hの平板部4aの枠体2内側に位置する部位を切り欠いて設けられた切欠部4c以外の部分に、線路導体4a−Aと同様のメタライズ層から成る側部接地導体4a−Bが形成される。
【0037】
この切欠部4cは、入出力端子4を取付部2aに銀ロウ等のロウ材で嵌着させた際に、このロウ材が、側部接地導体4a−Bと金属材料から成る枠体2内壁面とのわずかな隙間を埋めるように流れ込むのを有効に防止できる。なお、この隙間は、側面Hが2つあるため入出力端子4と枠体2との間に2箇所有る。即ち、切欠部4cを設けることにより、側部接地導体4a−Bと枠体2内壁面とのわずかな隙間にロウ材溜まりを発生させることはない。そのため、ロウ材と平板部4aの枠体2内側に位置する部位との間、およびロウ材と枠体2内壁面との間のそれぞれの間の熱膨張差により、最も弾性の低い平板部4aに熱歪みや、クラックを発生させることはない。
【0038】
なお、この切欠部4cは、平板部4aの枠体2に接合される側面の枠体2内側に、立壁部4bの枠体2内側の側面と略面一に切り欠かれた面P(図2)を有する切欠部4cであり、好ましくは面Pの長さが0.1mm以上であることがよい。この切欠部4cは、平板部4aに少なくとも1箇所設けられていれば良く、2箇所とも0.1mm未満で形成した場合、側部接地導体4a−Bと枠体2内壁面とのわずかな隙間に、2箇所ともロウ材溜まりが発生しやすくなる傾向にある。そのため、ロウ材と平板部4aの枠体2内側に位置する部位との間、およびロウ材と枠体2内壁面との間のそれぞれの間の熱膨張差により発生する熱歪みが大きなものとなり、その結果平板部4aに大きな圧縮熱応力が印加され、クラックを発生させ易くなる。
【0039】
一方、1箇所に0.1mm以上の切欠部4cを、もう1個所には切欠部4cを設けていない場合、切欠部4cを設けていない部位にロウ材溜まりが発生しても、もう片方の部位にはロウ材溜まりは発生しない。この場合、平板部4aには全くクラックが発生せず、この場合に平板部4aに印加される圧縮熱応力の大きさ程度では、平板部4aにクラックは発生しないことが分かった。
【0040】
従って、切欠部4cは、平板部4aの側面Hの枠体2内側に位置する部位において、立壁部4bの枠体2内側の側面と略面一に切り欠かれた面Pを有しており、その面Pの長さを0.1mm以上とし、そのような切欠部4cを少なくとも1箇所設ることが良い。
【0041】
なお、切欠部4cの内周面、即ち平板部4aの側面Hを切り欠くことにより形成される面は、R面やC面等種々の形状とし得る。また切欠部4cは、図2のように、必ずしも側面Hの平板部4aの枠体2内側の全面を切り欠くようにして形成しなくてもよく、面Pを含み平面視形状が半円状、長円状、凹状等の形状の切欠部4cとしてもよい。その場合、切欠部4cの線路導体4a−A方向の長さは、側面Hの平板部4aの枠体2内側の全面の長さの1/3以上あればよく、これによりロウ材溜まりの形成を有効に防ぐことができる。
【0042】
また、この切欠部4cは、半導体パッケージが光半導体パッケージの場合、入出力端子4の、光ファイバ8等を固定する固定部材3が接合される枠体2側部に近い側の側部に、設けられることが好ましい。即ち、切欠部4cが固定部材3が接合される側部に近い側部に設けられていない場合、半導体素子9と光ファイバ8との光軸を調整した後、半導体素子9を作動させた際、半導体素子9の発した熱が枠体2に伝わることにより、ロウ材と枠体2内壁面との間の残留熱応力と合わさって、枠体2に大きな熱歪みが発生することになる。そのため、光ファイバ8と半導体素子9との光軸がずれることとなり、半導体素子9の作動性を損なわせる。従って、切欠部4cは、半導体パッケージが光半導体パッケージの場合、入出力端子4の固定部材3が接合される枠体2側部に近い側の側部に設けられることが好ましい。
【0043】
なお、平板部4aと立壁部4bとの積層界面の周辺部、即ち平板部4aの枠体2に接合される側面の枠体2内側または枠体2外側に余分なメタライズ層が形成された場合、線路導体4a−Aと余分なメタライズ層との間の容量値が高くなり、高周波信号のインピーダンス不整合による反射等の伝送特性の低下を発生させる場合がある。従って、余分なメタライズ層が全く形成されないように、平板部4aの枠体2に接合される側面の枠体2内側の2箇所および枠体2外側の2箇所の4箇所に、切欠部4aを設けることが良い。
【0044】
さらに、平板部4aの枠体2に接合される側面の枠体2内側または枠体2外側に余分なメタライズ層が形成された場合、平板部4aの上面における平板部4aと立壁部4bとの境界部にロウ材がメニスカスを形成して濡れ易くなり、境界部に侵入する場合がある。その場合、境界部に侵入したロウ材が、線路導体4a−Aとの間で浮遊容量を発生させ、高周波信号の伝送特性を劣化させることとなる。従って、このような伝送特性の劣化を防ぐために、平板部4aの枠体2に接合される側面の枠体2内側の2箇所および枠体2外側の2箇所の4箇所に、切欠部4aを設けることが良い。
【0045】
このような切欠部4cが設けられた平板部4aの線路導体4a−A、側部接地導体4a−Bおよび下部接地導体4a−Cは、W,Mo,Mn等のメタライズ層で形成されており、例えば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、平板部4a用のセラミックグリーンシートに、予め従来周知のスクリーン印刷法により所定パターンに印刷塗布しておき、焼成することにより形成される。
【0046】
また、平板部4aの上面には立壁部4bが積層される。この立壁部4bは、平板部4aと同様の誘電体から成り、その上面の全面に線路導体4a−Aと同様のメタライズ層から成る上部接地導体4b−Aが、また平板部4aの側面Hの側部接地導体4a−Bに略面一で連続する側面の全面に、線路導体104a−Aと同様のメタライズ層から成る側面接地導体4b−Bが形成されている。
【0047】
立壁部4bの上部接地導体4b−A、側面接地導体4b−Bは、平板部4aに形成される線路導体4a−A、側部接地導体4a−Bおよび下部接地導体4a−Cと同様の方法により所定パターンに印刷塗布しておき、焼成することにより形成される。
【0048】
このように、入出力端子4は、これら上部接地導体4b−A、側面接地導体4b−B、側部接地導体4a−Bおよび下部接地導体4a−Cとで、線路導体4a−Aを擬似同軸構造とし、高周波信号の入出力を良好なものとするとともに、枠体2に設けられた切欠部または貫通孔から成る取付部2aに銀ロウ等のロウ材を介して接合されることにより、光半導体パッケージ内外を遮断する機能を有する。さらには、切欠部4cにより、ロウ材と平板部4aの枠体2内側に位置する部位との間、およびロウ材と枠体2内壁面との間のそれぞれの間の熱膨張差により、最も弾性の低い平板部4aに熱歪みや、クラックを発生させることはない。また、この切欠部4cは、半導体パッケージが光半導体パッケージの場合、入出力端子4の、光ファイバ8等を固定する固定部材3が接合される枠体2側部に近い側の側部に設けられることが、上述したように好ましい。
【0049】
この入出力端子4の線路導体4a−Aの枠体2外部に導出される部位には、外部電気回路と入出力端子104との高周波信号の入出力を行い、Fe−Ni−Co合金等の金属材料から成るリード端子5が銀ロウ等のロウ材で接合される。
【0050】
また、この入出力端子4が側部に嵌着される枠体2の他の側部には貫通孔2bが形成されており、一端面が貫通孔2bの開口を囲むように銀ロウ等のロウ材で接合され、他方の端面には光ファイバ8を樹脂等の接着剤で取着した金属ホルダ7がAu−Sn等の低融点ロウ材で接合される固定部材3が設けられる。この固定部材3は、基体1や枠体2と同様の材料を同様の加工法で所望の形状に加工作製されるとともに、その表面に0.5〜9μmのNi層や0.5〜5μmのAu層等の金属層をメッキ法により被着させておくと良い。
【0051】
このように入出力端子4および固定部材3が取着される枠体2上面にはシールリング6が銀ロウ等のロウ材で接合される。このシールリング6は、枠体2上面に銀ロウ等のロウ材で接合されて入出力端子4を挟持するとともに、その上面に、半導体素子9を封止するための蓋体をシーム溶接等により接合するための媒体として機能する。
【0052】
本発明の半導体パッケージとしての光半導体パッケージは、金属材料から成る基体1と、その上面に半導体素子9の載置部1aを囲繞するように接合され、取付部2a、貫通孔2bを有する金属材料から成る枠体2と、この取付部2aに銀ロウ等のロウ材で接合され、ロウ材と平板部4aの枠体2内側に位置する部位との間、およびロウ材と枠体2内壁面との間のそれぞれの間の熱膨張差により、平板部4aに熱歪みや、クラックが発生するのを有効に防止できる入出力端子4とを具備している。この入出力端子4は、平板部4aの枠体2内側に位置する部位の側面を切り欠いて設けられた切欠部4cが少なくとも1箇所形成されている。
【0053】
このような光半導体パッケージに、光半導体素子としての半導体素子9を載置部1aにSn−Pb半田等の低融点ロウ材で載置固定するとともに、線路導体4a−Aと半導体素子9とをボンディングワイヤで電気的に接続し、さらに固定部材3に、光ファイバ8を樹脂等の接着剤で取着した金属ホルダ7を、Au−Sn等の低融点ロウ材で接合した後、シールリング6上面に蓋体をシーム溶接等により接合することにより、製品としての光半導体装置となる。
【0054】
この光半導体装置は、例えば外部電気回路から供給される駆動信号によって光半導体素子9を光励起させ、励起したレーザ光等の光を光ファイバ8に授受させるとともに、光ファイバ8内を伝送させることにより、大容量の情報を高速に伝送できる光電変換装置として機能するものであり、光通信分野等に多く用いられる。
【0055】
かくして、本発明は、半導体パッケージに嵌着される入出力端子に発生するクラックを有効に防止する構造であるため、半導体パッケージを大型化しなければならなかったり、高周波信号の入出力が損なわれる等の問題を解消できる。その結果、半導体素子を長期間にわたり、正常かつ安定に作動させ得る。
【0056】
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において種々の変更を行うことは何等支障ない。例えば、図3に示すように、切欠部4cは平板部4aの側面の枠体2内側に位置する部位のみならず、平板部4aの側面の枠体2外側に位置する部位も切り欠いても良く、この場合、平板部4aの側面の枠体2外側に位置する部位と枠体2外側面とが交差する部位にもロウ材溜まりが発生することはない。その結果、入出力端子4を枠体2の取付部2aに嵌着させた際に発生する熱歪みを非常に小さいものとでき、それらの接合をより強固なものとできる。
【0057】
【発明の効果】
本発明は、誘電体から成る平板部と誘電体から成る立壁部とから構成された入出力端子を具備する半導体パッケージにおいて、平板部の側面の枠体内側の部位に、立壁部の枠体内側の側面と略面一に切り欠かれた面を有する切欠部が形成されており、平板部の側面の切欠部以外の部分にメタライズ層が形成されていることにより、この入出力端子を半導体パッケージにロウ材を介して設けた際、ロウ材と平板部の側面の枠体内側に位置する部位との間、およびロウ材と枠体内壁面との間のそれぞれの間の熱膨張差により、最も弾性の低い平板部に熱歪みや、クラックを発生させることはない。その結果、半導体パッケージが大型化することや、高周波信号の入出力が損なわれることを防止でき、半導体素子を長期間にわたり正常かつ安定に作動させ得る。
【0058】
また従来、ロウ材は平板部上面において平板部と立壁部の境界部にメニスカスを形成し易いためその境界部に沿って濡れ易く、その結果ロウ材が平板部の側面から平板部の上面に侵入していたが、立壁部の枠体内側の側面と略面一に切り欠かれた面を有する切欠部が形成されていることにより、ロウ材が上記境界部にメニスカスを形成せず、平板部の上面に侵入することがなくなる。従って、平板部の上面に侵入したロウ材により、境界部付近にクラックが発生するのを防ぐことができる。
【0059】
また本発明は、好ましくは、立壁部の枠体内側の側面と略面一に切り欠かれた面の長さが0.1mm以上であることにより、ロウ材溜まりの形成を有効に防止し、またロウ材が平板部と立壁部の境界部に沿って濡れることを有効に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の半導体パッケージの一実施形態を示す斜視図である。
【図2】図1の半導体パッケージ用の入出力端子の拡大斜視図である。
【図3】本発明の入出力端子の他の実施形態を示す拡大斜視図である。
【図4】従来の半導体パッケージの斜視図である。
【図5】図4の半導体パッケージ用の入出力端子である。
【符号の説明】
1:基体
1a:載置部
2:枠体
2a:取付部
4:入出力端子
4a:平板部
4b:立壁部
4c:切欠部
9:半導体素子[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a semiconductor element storage package for storing various semiconductor elements used in fields such as optical communication, microwave communication, and millimeter wave communication, and more particularly to improvement of input / output terminals provided in the semiconductor element storage package. It is.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a high frequency signal in a microwave band or a millimeter wave band, or a semiconductor element storage package (hereinafter referred to as a semiconductor package) that stores various semiconductor elements that are operated by an optical signal, is a high frequency signal between a semiconductor element and an external electric circuit. An input / output terminal is provided for performing input / output. Among these semiconductor packages, FIGS. 4 and 5 are perspective views of optical semiconductor packages used in the optical communication field.
[0003]
As shown in these drawings, the input /
[0004]
The
[0005]
These
[0006]
On the other hand, the standing
[0007]
These
[0008]
As described above, the input /
[0009]
The optical semiconductor package includes a
[0010]
The
[0011]
The
[0012]
The input /
[0013]
The
[0014]
The
[0015]
The
[0016]
In such an optical semiconductor package, the semiconductor element 109 as an optical semiconductor element is mounted and fixed to the mounting portion 101a with a low melting point solder such as Sn-Pb solder, and the
[0017]
Such an optical semiconductor device, for example, optically excites the optical semiconductor element 109 by a drive signal supplied from an external electric circuit, transmits and receives the excited light such as laser light to the
[0018]
[Problems to be solved by the invention]
However, when the conventional input /
[0019]
As a method for solving this problem, it is conceivable to sufficiently increase the gap between the
[0020]
Further, the brazing material does not flow into this part by not forming the
[0021]
Therefore, the present invention has been completed in view of the above problems, and its purpose is to effectively prevent cracks occurring in the input / output terminals fitted to the semiconductor package, and to increase the size of the semiconductor package, This is to prevent the high-frequency signal input / output from being damaged.
[0022]
[Means for Solving the Problems]
The semiconductor package of the present invention includes a base having a mounting portion on which a semiconductor element is mounted on the upper surface, a metal frame attached on the upper surface of the base so as to surround the mounting portion, and the frame A flat plate portion made of a dielectric having an input / output terminal mounting portion formed through the body or cut out, a line conductor formed on the upper surface from one side to the opposite side, and the upper surface of the flat plate portion; In a package for housing a semiconductor element, comprising a standing wall portion made of a dielectric material joined with a line conductor interposed therebetween and an input / output terminal fitted and joined to the mounting portion, the frame on the side surface of the flat plate portion A cutout portion having a surface that is substantially flush with the side surface of the frame body inside the standing wall portion is formed in a portion inside the body. And a metallized layer is formed on a portion of the side surface of the flat plate portion other than the notch portion. It is characterized by being.
[0023]
According to the present invention, when the input / output terminal is fitted to the mounting portion with a brazing material such as silver brazing, the brazing material has a frame body made of a side ground conductor of the flat plate portion and a metal material. It does not flow so as to fill a slight gap with the inner wall surface. That is, no brazing material pool is generated in the gap. Therefore, due to the difference in thermal expansion between the brazing material and the portion located inside the frame on the side surface joined to the frame of the flat plate portion, and between the brazing material and the inner wall surface of the frame, Cracks due to thermal strain are not generated in the flat plate portion having low elasticity. Therefore, it is possible to prevent the semiconductor package from becoming large and the input / output of the high frequency signal from being damaged, and the semiconductor element can be operated normally and stably over a long period of time.
[0024]
Conventionally, since the brazing material easily forms a meniscus at the boundary between the flat plate portion and the standing wall portion on the upper surface of the flat plate portion, the brazing material easily wets along the boundary portion, and as a result, the side surface where the brazing material is joined to the frame of the flat plate portion. However, the brazing material is formed at the boundary portion of the meniscus by forming a notch portion having a surface that is substantially flush with the side surface inside the frame body of the standing wall portion. Is not formed, and it does not enter the upper surface of the flat plate portion. Therefore, it is possible to prevent cracks from occurring near the boundary due to the brazing material that has entered the upper surface of the flat plate portion.
[0025]
In the present invention, preferably, the length of the cut-out surface is 0.1 mm or more.
[0026]
With the above configuration, it is possible to effectively prevent the brazing material from being generated and to effectively prevent the brazing material from getting wet along the boundary portion between the flat plate portion and the standing wall portion.
[0027]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The optical semiconductor package of the present invention will be described below. FIG. 1 is a perspective view of an optical semiconductor package of the present invention. FIG. 2 is an enlarged perspective view of input / output terminals provided in the semiconductor package. In these drawings, 1 is a base, 2 is a frame, and 3 is an optical fiber. A cylindrical fixing member for fixing the
[0028]
The
[0029]
The
[0030]
The
[0031]
Further, on the upper surface of the
[0032]
The
[0033]
Note that the
[0034]
The mounting
[0035]
The input /
[0036]
The
[0037]
When the input /
[0038]
In addition, this
[0039]
On the other hand, if the
[0040]
Therefore, the
[0041]
In addition, the inner peripheral surface of the
[0042]
In addition, when the semiconductor package is an optical semiconductor package, the
[0043]
In the case where an extra metallization layer is formed on the periphery of the laminated interface between the
[0044]
Furthermore, when an extra metallization layer is formed inside the
[0045]
The
[0046]
Further, the standing
[0047]
The
[0048]
As described above, the input /
[0049]
In a portion of the input /
[0050]
In addition, a through
[0051]
Thus, the seal ring 6 is joined to the upper surface of the
[0052]
An optical semiconductor package as a semiconductor package according to the present invention includes a
[0053]
In such an optical semiconductor package, the semiconductor element 9 as an optical semiconductor element is placed and fixed on the placement portion 1a with a low melting point solder such as Sn-Pb solder, and the
[0054]
In this optical semiconductor device, for example, the optical semiconductor element 9 is optically excited by a drive signal supplied from an external electric circuit, and the excited light such as laser light is transmitted to the optical fiber 8 and transmitted through the optical fiber 8. It functions as a photoelectric conversion device capable of transmitting a large amount of information at high speed, and is often used in the field of optical communications.
[0055]
Thus, since the present invention has a structure that effectively prevents cracks generated in the input / output terminals fitted in the semiconductor package, the semiconductor package must be enlarged or the input / output of high-frequency signals is impaired. Can solve the problem. As a result, the semiconductor element can be operated normally and stably over a long period of time.
[0056]
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications are not hindered without departing from the gist of the present invention. For example, as shown in FIG. 3, the
[0057]
【The invention's effect】
The present invention relates to a semiconductor package having an input / output terminal composed of a flat plate portion made of a dielectric and an upright wall portion made of a dielectric, and the inside of the frame body of the upright wall portion at a portion inside the frame body on the side surface of the flat plate portion. A notch portion having a surface that is substantially flush with the side surface of the A metallized layer is formed on the side of the flat plate other than the notch Therefore, when this input / output terminal is provided on the semiconductor package via the brazing material, the brazing material and the portion located inside the frame on the side surface of the flat plate portion, and between the brazing material and the wall surface of the frame body Due to the difference in thermal expansion between them, thermal distortion and cracks are not generated in the flat plate portion having the lowest elasticity. As a result, it is possible to prevent the semiconductor package from becoming large and the input / output of high-frequency signals from being damaged, and the semiconductor element can be operated normally and stably over a long period of time.
[0058]
Conventionally, brazing material easily forms a meniscus at the boundary between the flat plate portion and the standing wall portion on the upper surface of the flat plate portion, so that it easily wets along the boundary portion. As a result, the brazing material enters the upper surface of the flat plate portion from the side surface of the flat plate portion. However, the brazing material does not form a meniscus at the boundary portion by forming a notch portion having a surface that is substantially flush with the side surface inside the frame body of the standing wall portion. No longer penetrates into the top surface. Therefore, it is possible to prevent cracks from occurring near the boundary due to the brazing material that has entered the upper surface of the flat plate portion.
[0059]
In addition, the present invention preferably prevents the formation of a brazing material pool effectively by the length of the surface notched substantially flush with the side surface of the standing wall portion inside the frame, Further, it is possible to effectively prevent the brazing material from getting wet along the boundary portion between the flat plate portion and the standing wall portion.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of a semiconductor package of the present invention.
2 is an enlarged perspective view of an input / output terminal for the semiconductor package of FIG. 1;
FIG. 3 is an enlarged perspective view showing another embodiment of the input / output terminal of the present invention.
FIG. 4 is a perspective view of a conventional semiconductor package.
5 is an input / output terminal for the semiconductor package of FIG. 4;
[Explanation of symbols]
1: Substrate
1a: Placement part
2: Frame
2a: Mounting part
4: Input / output terminal
4a: Flat plate part
4b: Standing wall
4c: Notch
9: Semiconductor element
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