JP3910774B2 - 光伝送モジュール - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光伝送モジュールに関する物であり特に光伝送モジュールのパッケージに関する物である。
【０００２】
【従来の技術】
半導体レーザモジュールとして、例えば、特開平４−３３２１８６号や、谷他”１Ｇｂ／ｓ−１０チャンネル光並列インターコネクションモジュールの特性”、信学技報ＬＱＥ９６−１５１（１９９７−０２）に記載されるものがある。最近では、多チャンネルの伝送を行なうため、モジュールではセラミックパッケージを用い、更にレーザチップ、光学系を実装している。また、この半導体モジュールでは各部品をセラミック又は、メタルのパッケージを用いてろう付け又は半田によって固定していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、セラミックパッケージを用いる場合、パッケージの製作は、多層のセラミックにメッキを施し、伝送ラインを形成するため、実装性の自由度が制限され、更にコスト高な物となっていた。成形性の自由度が低いため、リード部のインピーダンスマッチング等は、設計段階で行なわれシュミレーションを行なう割に、完成品に所望の性能が現れないことが多かった。また、高周波伝送を行なう際、配線はなるべく短くし、更にコプレーナ又はマイクロストリップライン構造を用いる必要があり、これを実現するには、パッケージ自体にこれらの構造を持たせる必要がある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、パッケージにプラスチックパッケージを用い、更にセラミックと同様にメッキを施し、成形性、設計の余裕度の拡大、低コスト化を同時に実現する。
【０００５】
また、リードフレームは、銅材を使用し、これを樹脂によってインジェクション成型により挟み、底辺部を形成する。これにフレームを挟むように樹脂表面に金属メッキを施し、再度インジェクション成型を行ないプラスチックパッケージの壁部を形成する。フレーム上には、半導体レーザ素子がダイスボンドされ、更にリードフレームのリード電極とリードフレームのアイランド上にマウントされた半導体光素子の電極パッドを金線にてワイヤーボンディングを施す。また、プラスチックパッケージ自体にコプレーナ又は、マイクロストリップライン構造による高周波伝送路を有する。以上を組み合わせ使用した光伝送モジュールを提供する。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図を用いて説明する。本発明でメッキ前処理とは、公知の方法である。たとえば、メッキを施す面を薬品で荒らし、メッキのための触媒を付加する工程を意味するものとする。
【０００７】
また、以下の実施形態でのメッキ可能樹脂は、メッキ前処理をしてメッキが施せる樹脂であれば、どのような樹脂でも利用可能である。本発明で低誘電率樹脂とは、メッキ可能樹脂より誘電率の低い樹脂を意味するものとする。 以下の実施形態では、メッキ可能樹脂と、低誘電率樹脂にポリスチレン系の樹脂を用いている。
【０００８】
図１は、本発明の第１の実施形態を示す図である。図１（ａ）は斜視図、（ｂ）は断面図である。
第１の実施形態は、図１に示すようにリード端子１を持つリードフレーム２は、コバルト４０％含有の４２アロイもしくは、銅材を使用する。次に、リードフレーム２にメッキ可能樹脂５によりインジェクション成形を行ない、プラスチックパッケージ５の底辺にあたる底辺部３を形成する。
リードフレーム２の先端のプラスチックパッケージ５外に出る部分は通常のＤＩＰ（Ｄｕａｌ Ｉｎｌｉｎｅ Ｐａｃｋａｇｅ）型のリードのようにリード加工を施してある。
【０００９】
リードフレーム２上には、半導体光素子、たとえば半導体レーザ素子７がダイスボンドし、半導体レーザ素子７の周辺部にあるボンディングパッドとリードフレームのリード電極とを金線８を使用してワイヤーボンディングを行う。次に、インジェクション成型により、プラスチックパッケージ５の壁部6を形成する。
【００１０】
リードフレーム２とメッキ可能樹脂１９表面の金属メッキ４までの距離はメッキ可能樹脂の誘電率により所望の使用周波数領域において、インピーダンスが５０Ωになるような厚みにしてある。
【００１１】
尚、プラスチックパッケージ５の金属メッキ４はグランド端子にショートされている。
【００１２】
以上のように、信号ラインとなるリードフレーム２と金属メッキ４とがコプレーナライン状の導体パーターンとなり、インピーダンスマッチングさせることができ、高周波信号が効率よく通せるようにできる。
図２は、本発明の第２の実施形態を示す図である。図２（ａ）は断面図、（ｂ）は上面図である。第２の実施形態は、図２に示すように前述の第１の実施形態でのリードフレーム２の上面とプラスチックパッケージ５の底辺部３の樹脂上面とを一致させ平坦化し、金属メッキ４を施し、金属メッキ４にて配線を行なう構成にしたものである。
以下、第２の実施形態の作用について、図２にしたがって説明する。
【００１３】
リードフレーム２に厚さ０．２ｍｍの銅材を使用した場合、リードフレーム２の最小幅は、０．４ｍｍでリード同士の最小間隔も０．４ｍｍである。一方、金属メッキ４のメッキパターンは、最小幅が０．２ｍｍでメッキパターン同士の最小間隔も０．２ｍｍである。半導体レーザ素子７で示したチップ周辺のワイヤボンド位置からリードフレーム２に向かい、放射線状に広がったようなパターンとなる。
【００１４】
半導体レーザ素子７で示したチップから配線パターンにワイヤーボンディングし、リードフレーム２とパターンは金属メッキ４によりショートしているため、外部のリードピンと導通が取れる。
【００１５】
図２（ａ）の金属メッキ４のメッキパターンは、第１の実施形態のようにプラスチックパッケージ５の壁部６で挟み、グランドの金属メッキ４を施してもよい。
【００１６】
以上のように、半導体光素子のチップに半導体レーザアレイ素子を用いるとチップのワイヤボンドパッド間隔は狭く、リードフレーム2のリード間隔の方が広くなる。インピーダンスマッチングした構造にすれば、ワイヤーボンディングしたときの金線８の長さを短くできるので高周波信号を通しやすくなる。
【００１７】
図３は、本発明の第３の実施形態を示す図である。図３（ａ）は斜視図、（ｂ）は断面図、（ｃ）は部分拡大図である。第３の実施形態は、リードフレームを使わず、樹脂でパッケージ筐体を構成するものである。まず、メッキ可能樹脂を用いてインジェクション成型し底辺部３を成型する。底辺部３のパッケージ内側に当たる部分に、配線パターンと半導体レーザ素子をマウントするダイスボンドパッド部を金属メッキで形成する。次に、半導体レーザ素子７を配置する部分の金属メッキ４上にダイスボンドパッド９を介して半導体レーザ素子７を設置する。次に金属メッキ４で形成された配線パターン部とダイスボンドパッド９を金線８でワイヤーボンディングを行う。次に、プラスチックパッケージ５にするために、メッキ可能樹脂で壁部６をインジェクション成型する。次に、半導体レーザ素子７を覆う壁部６は、前記半導体光素子部分と金属メッキで施された前記配線部分とワイヤボンデングされた部分以外をすべて使って接着される。詳しくは、プラスチックパッケージ５の壁部６はプラスチックパッケージ５が完成した時に、底辺部３よりも覆い部分が外にはみ出す様に形成する。底辺部３から外にはみ出した壁部６には、底辺部３のプラスチックパッケージ６の内部に当たる部分に金属メッキ４で形成した配線パターンと、外部との接続のためにリード電極のような配線パターンが施されている。また、図３（ｂ）に示す様に、底辺部３のプラスチックパッッケージ５の外側に当たる部分へ金属メッキ４を施す。また、壁部６のプラスチックパッケージ５の内側に当たる部分の底辺部と接着する面以外にもメッキを施す。又、ダイスボンドパターンもメッキ可能樹脂上に金属メッキ４を施した構造とした物である。
【００１８】
配線パターンは図３（ａ）に示すように外部に出ていて、外部に出ている部分を通じて内部素子と導通を行なう。又、図３（ｂ）、（ｃ）に示すようにワイヤボンド長を短くするため、ダイスボンドパッド９と配線部の金属メッキ４部分の幅Ｌを狭くする。
【００１９】
以上のように、プラスチックパッケージに配線まで施されているため、リードフレーム2を使う必要がなくなる。そのため気密性が高く、また、第１及び第２の実施形態と同様にインピーダンスマッチングが取られているため高周波信号が通りやすくなる。本実施形態の場合、プラスチックパッケージの外部に全面メッキを施す場合、メッキの配線パターン部以外に全面メッキを施す。
【００２０】
図４は、本発明の第４の実施形態を示す図である。図４の（ａ）は、斜視図（ｂ）、（ｃ）は、側面図である。
第４の実施形態は、前述の第２の実施形態にある、プラスチックパッケージ５のリードフレーム２部分のメッキ可能樹脂に、インピーダンスマッチング用の金属メッキ４が施してあるのは同じ構成であるが、リード端子１間の中間に当たる部分の樹脂部にＶ形状の溝（以下Ｖ溝１０）を形成した物である。金属メッキ４は接地端子にショートされている。リード端子１と金属メッキ４間の樹脂厚が一様になるように形成し、更にインピーダンスが５０Ωとなるように形成する。本実施形態では、Ｖ溝１０を入れ、八角形の断面の連続になるが、図４の（ｃ）のように角がない長円形状の連続になるように溝１１を入れてもよい。
以上のように、リード端子間にＶ溝１０を入れる事により、リード間の信号のクロストークを押さえることができる。そのため、高周波信号が通りやすくなる。
【００２１】
図５は、本発明の第５の実施形態を示す図である。図５の（ａ）は、斜視図（ｂ）は断面図である。
【００２２】
第５の実施形態は図５（ａ）に示すようにシリコン、ガラス又は、セラミックの基板１２上にポリイミド１３層を形成し，ポリイミド１３層中に光伝送路及び配線パターンを形成する。
【００２３】
まず、図５（ｂ）に示すように基板１２上に全面グランドとなる金属メッキ４を施す。次に、クラッド部１４となるポリイミド１３を形成する。次に、ポリイミド１３上に配線パターン１５と光伝送路コア部１６を形成する。詳しくは、光伝送路コア部１６もポリイミド１３にて形成し、この時このポリイミド１３の屈折率は、クラッド部１４のポリイミド１３より大きい。
【００２４】
次に、配線パターン１５と光伝送コア部１６とを、先ほどのポリイミド１３と挟み込む様にクラッド用ポリイミド１３を形成する。最後に、クラッド部１４の上面のポリイミド１３全面に、グランドとなる金属メッキ４を施すものである。このポリイミド１３の厚みは、クラッド部１４となるポリイミド１３の誘電率と配線パターン幅Ｌより、インピーダンスが５０Ωになるようにする。又、金属メッキ４はグランドに設置されている。
基板１２には半導体レーザ素子７をダイスボンディングする。半導体レーザ素子７から出た光は、ポリイミド１３内の光伝送コア部１６を通り伝送される。又、配線パターン１５もポリイミド１３内を通す。
【００２５】
以上のような形状にすることにより、配線を半導体レーザ素子の後ろからのみではなく、半導体レーザ素子前面のポリイミド１３を通すことによって、前面方向から電気信号を取り出すことができるためパッケージの小型化が可能となる。
【００２６】
図６は、本発明の第６の実施形態を示す断面図である。
第６の実施形態では、壁部６に外部との光伝送用窓が開いたプラスチックパッケージ５の底辺部３に第５の実施形態の基板１２をダイスボンドする。前述の第５の実施形態のポリイミド１３のコア部をパッケージの壁部６に外部と内部をつなぐ窓として使用している。更に、リードフレーム２及び伝送配線が施されている。また、金属メッキ４は、前述の第５の実施形態と同様に施す。
【００２７】
このとき、ポリイミド１３のコア部は、プラスチックパッケージ５の窓部に挿入され、プラスチックパッケージ５との間隔はシリコンゴム系接着剤１７で埋め、気密性を高めたものである。配線は金線８でワイヤボンドによりリードフレーム２に配線される。半導体レーザ素子７から出た光は、ポリイミド１３で形成されたコア部を通り、外部に取り出される。プラスチックパッケージ５完成時には、この部分にファイバーアレイを結合させ光伝送する。リードフレーム２、ポリイミド１３の配線部はすべてインピーダンスマッチングが施されている。
【００２８】
ポリイミド部を気密窓として使用するため、光伝送用の窓、ファイバなどを特別に設ける必要がない。そのため、パッケージの小型化が可能となる。又、全ての配線がインピーダンスマッチングされているため、小型で高周波伝送が行なえる光モジュールを実現できる。
【００２９】
図７は、本発明の第７の実施形態を示す図である。図７（ａ）はプラスチックパッケージ５の断面図、図７（ｂ）はＡ−Ａ断面図である。第７の実施形態は、基板１２上にメッキ可能樹脂をインジェクション成型により形成する。次に、メッキ可能樹脂上に配線パターン１５を金属メッキ４により形成する。その後、更にインジェクション形成を行ない、配線パターン１５の上にメッキ可能樹脂をインジェクション成型により形成する。次に、メッキ可能樹脂の上面に金属メッキ４を施すものである。配線パターン１５は、金属メッキ４と、基板１２とでコプレーナラインとなるように樹脂厚、配線幅をインピーダンスマッチングするように設計する。
【００３０】
また、基板１２は、グランドにショートされている。半導体レーザ素子７は、下面がカソード面になるようにダイスボンドし、金線８によって金属メッキ４とワイヤーボンディングする。また、半導体レーザ素子は、温度により特性が変動する。しかも、半導体レーザ素子自体が発光時に発熱するため、熱を効率よくパッケージの外に逃すことが要求される。
【００３１】
第７の実施形態では、半導体レーザ素子７が基板１２にボンディングされ、基板１２裏面に樹脂がないため基板１２がヒートスプレッダーの役目をし、効率よく熱が逃げる。第７の実施形態で基板１２は、例えば金属板を使用するものとする。一方、配線部分は、インピーダンスマッチングを施した金属メッキによって形成されているため、高周波信号の伝送が可能となる。
【００３２】
図８は、本発明の第８の実施形態を示す図である。図８は斜視図である。リードフレーム２は、銅または、４２アロイでできており表面に金メッキを施してある。リードフレーム２の側面及び下面は、低誘電率樹脂１８が半円柱状に形成されている。更に低誘電率樹脂１８の曲面上の表面にメッキ可能樹脂２０で覆うように形成する。メッキ可能樹脂２０の表面には、金属メッキを施す。低誘電率樹脂１８用いるのは、リードフレーム２に高周波の電気信号を伝搬させた時、信号伝送路がコプレーナ伝送ライン構造となっている必要がある。そのため、リードフレーム２自体を誘電率の低い樹脂で囲み、更に誘電率の高い樹脂で囲む必要がある。
【００３３】
図９の断面図を用いて、低誘電率樹脂１８の形状について説明する。リードフレーム２には高周波の電気信号を伝搬させる。メッキ可能樹脂２０の金属メッキ４部分は接地されている。リードフレーム２と接地されたメッキ可能樹脂２０のメッキ部分との間で、メッキ可能樹脂２０の誘電率に応じたインピーダンスが得られる。リードフレーム２上面側もしくは、低誘電率樹脂１８の上面側では、インピーダンスは、リードフレーム２とメッキ可能樹脂２０の距離Ｌ1で決まるコプレーナ伝送ラインとなる。一方、リードフレーム２の側面では側面の接地も信号伝送路への影響に関るようになるので、リードフレーム２とメッキ可能樹脂２０の距離Ｌ２をリードフレーム２の面から常に一定になるように半円形状もしくは、それに近い形に形成する。リードフレーム2は、幅を持つため幅に応じて低誘電率樹脂１８の形状は、図９に示すように底面が平坦で、側面が弧を描くような形状になる。
【００３４】
次に、図１０を使ってこの伝送路の形成方法を示す。まず、一次成型として、図１０（ａ）のようにメッキ可能樹脂２０のみをインジェクション成型により形成する。次に、図１０（ｂ）のように、メッキ可能樹脂２０の表面に、メッキするためのメッキ前処理を施す。次に、二次成型として、図１０（ｃ）のように、リードフレーム２をメッキ可能樹脂２０に設置し、低誘電率樹脂１８を用いてインジェクション成型を施す。次に、図１０（ｄ）のように成型したものに、メッキ処理を行なう。メッキ処理は、電界メッキでも無電界メッキでも良い。メッキはメッキ前処理された一次形成の樹脂と金属部分であるリードフレーム２にしか施されない。
【００３５】
この様に、インピーダンスマッチングを取るために、リードフレーム２上面のメッキ部とメッキ可能樹脂２０のメッキ部とでコプレーナラインに構成されている。しかし、プラスチックパッケージ側面にもメッキを施すため側面ではコプレーナラインではなくなる。つまり、インピーダンスが側面とでは異なってしまう。そこでメッキ可能樹脂２０を半円状、もしくはそれに近い形にくぼませて形成し、リードフレーム２端面とメッキの距離を一定にすることでインピーダンスのずれを小さくすることができる。
【００３６】
図１１は、本発明の第９の実施形態を示す斜視図である。図１２は、本発明の第９の実施形態を示す斜視図である。第８の実施形態と形状は同じであるが、メッキ可能樹脂２０の中に、カーボンの粉末もしくは導電性のフィラが混入されている。
【００３７】
つまり、メッキ可能樹脂２０の中にカーボンの粉末もしくは導電性のフィラが混入されていることによって、樹脂にメッキを施し接地をするとカーボンの粉末もしくは、導電性のフィラを介して、メッキ可能樹脂２０全体が接地されていることと同様な効果を持つ。つまり、どの断面についても図１２に示すような、形状の伝送路が形成される。この時、インピーダンスが最適となる様に、リードフレーム2とメッキ可能樹脂２０の距離Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３を、低誘電率樹脂１８の誘電率と、使用する周波数領域において所望の値になるよう設計する。
【００３８】
第８の実施形態では、グランドラインは、金属メッキ４のみによって構成されている。そのため、メッキ可能樹脂２０の端面以外の部分では、インピーダンスマッチングは、リードフレーム２上面のメッキされた面とメッキ可能樹脂２０上に施されたメッキの間でのみ生じる。つまりリードフレーム２下面のメッキされていない部分は、グランドが形成さていないことになる。このリードフレーム２下面を通じて隣接する信号ラインとの間にクロストークを生じることになる。
【００３９】
しかし、第9の実施形態ではメッキ可能樹脂２０の中に、カーボンの粉末もしくは、導電性のフィラが混入されていることによって、プラスチックパッケージ５の、どの部分でもグランドとなり、隣接する信号ラインにノイズが伝わることがなく、クロストークを著しく低減させることができる。
【００４０】
図１３は、本発明の第１０の実施形態を示す。第８および第９の実施形態では、低誘電率樹脂１８で形成されている部分は、メッキ可能樹脂２０とは、樹脂の濡れ性だけで接着しているため、力が加わった場合簡単に抜けとれることが想定される。そこで、低誘電率樹脂１８の形状を少なくとも一部がリードフレーム下面に向かって末広形状にし、抜け防止を行うものである。
【００４１】
一般に、インジェクション成形では樹脂の種類にも依るが、樹脂充填をするための幅と同じ分の深さだけ樹脂を充填することになる。今回の溝の深さに充填するための幅は０．４ｍｍ以上が要求される。しかし、溝の深さに対して充填のための深さを変化させるリードフレーム２の厚さは、tのみである。つまり溝のｔより深い部分は、充填幅よりも広い溝の部分になる。よって、本実施形態では図１３に示すように、リードフレーム２とメッキ可能樹脂２０の距離Ｌ１が０．３ｍｍ程度であるが樹脂は十分に充填することができる。つまり、充填するための幅は狭いが、狭い区間はリードフレーム２の厚みｔ分だけなので樹脂は充填される。
【００４２】
そこで、一次成型として、メッキ可能樹脂２０でパッケージ形状を成型する。次に、メッキ前処理を表面に施す。次に、リードフレーム２をセットし低誘電率樹脂１８を２次形成で充填する。その後、メッキ処理を無電解メッキで施す。 一般に、インピーダンスは、リードフレーム２とメッキ可能樹脂２０の距離Ｌ１で決まる。リードフレーム２の厚み分のリードフレーム２側面に依る影響もあるが、リードフレーム２の厚みｔでは、プラスチックパッケージのメッキ面との距離は大きく変わらないので設計値に対してインピーダンスが大きくずれることは考えにくい。グランドコプレーナ伝送ラインでは裏面のグランド配線とインピーダンスを調節するため、リードフレーム２とメッキ可能樹脂２０の距離Ｌ１を大きくとることができる。しかし、コプレーナラインでは、この距離が短くなり樹脂充填をすることが難しくなる。しかし、第１０の実施形態では、表面の配線から離れるほど樹脂充填のための幅が広がり問題はなくなる。樹脂充填のための幅が問題となるのは、リードフレーム２の厚みである。
例えば、リードフレーム２の厚さが０．３ｍｍ以下であり、リードフレーム２とメッキ可能樹脂２０の距離Ｌ１が０．２ｍｍ以上であれば問題なく樹脂を充填することができる。また、成形後金属メッキ４されない樹脂は、逆メサ構造になっているためメッキ可能樹脂２０との濡れ性が悪くても抜けることがない。また、この形状は、逆メサ構造を一部に持ち、抜け防止を目的とするものであるから、図１３（ｂ）のような形状でも良い。
【００４３】
図１４は、本発明の第１１の実施形態を示す図である。プラスチックパッケージ５は、リード端子１部分を外部に出しながら、外部との遮断をする壁部６が重要になる。この壁部６を、第１０の実施形態に示す様に低誘電率樹脂１８部分を逆メサ形状にすると、壁部６では信号ラインとグランド部分の距離が異なるため、インピーダンスマッチングが崩れてしまう。そのため、第１１の実施形態では、壁部６でのインピーダンスマッチングの崩れを、小さくするものである。
【００４４】
プラスチックパッケージ５の壁部６では、壁部６のメッキ可能樹脂２０部分とリード端子１部分を十分に離すように行う。詳しくは、図１４の（ｂ）に示すように、リードフレーム２とメッキ可能樹脂２０の距離Ｌ１よりも、リードフレーム２に対して、逆メサ形状になっていない側のメッキ可能樹脂２０との距離Ｌ４を十分に大きくとる。樹脂の充填方法や、形成方法は、第１０の実施形態と同様に行う。リードフレーム２に対して、逆メサ形状になっていない側のメッキ可能樹脂２０部分との距離Ｌ４をリードフレーム２とメッキ可能樹脂２０の距離Ｌ１の距離の３倍以上にとるとリードフレーム２に対して、リードフレーム２とメッキ可能樹脂２０の距離Ｌ４が短いことに対してのインピーダンスの影響はなくなる。
【００４５】
よって、メッキ可能樹脂２０にメッキを施した場合。プラスチックパッケージ２の壁部６では、リードフレーム２に対しグランドに当たる壁部６のメッキが、インピーダンスに影響しやすくなり、その部分でインピーダンスマッチングが崩れる。インピーダンスマッチングが崩れると、リードフレーム２の入力伝送信号に反射を生じさせ、入力電気信号の反射特性も悪化する。しかし本実施形態では、影響するグランド部分を伝送路から十分離すため、インピーダンスの不整合が小さくすみ、信号の反射等が生じた場合でも反射を小さく押さえることができる。
【００４６】
図１５は、本発明の第１２の実施形態を示す図である。プラスチックパッケージ５の壁部６のリードフレーム２周辺に形成される、低誘電率樹脂１８の形状を断面で小判型にしたものである。低誘電率樹脂１８の充填方法や、形成方法は、第１０の実施形態と同様に行う。ただし、本実施形態では、メッキ可能樹脂２０はカーボンの粉末もしくは、導電性のフィラが混入されている。よってメッキを施した場合パッケージの側壁部分でも、インピーダンスマッチングさせることができる。
【００４７】
図１５（ｂ）に示すように、リードフレーム２とメッキ可能樹脂２０の距離Ｌ５、Ｌ６は低誘電率樹脂１８の誘電率と、誘電正接から所望の値になるように設計する。ここで、メッキ可能樹脂２０は、カーボンの粉末もしくは、導電性のフィラが混入されて、更にグランドショート端子にショートされている。
【００４８】
リードフレーム２の周囲に一定の距離を誘電体が囲み、更にその周囲をグランドレベルの配線で囲まれ、いわゆる同軸ケーブルと同様な形状および構成となっているため、インピーダンスを精度良く得ることができる。また、側壁部分以外のリードフレーム２とのインピーダンスマッチングも良く、側壁部での入力信号の反射を低減することができる。
【００４９】
図１６は、本発明の第１３の実施形態を示すプラスチックパッケージの壁部６の断面図である。ここで、Ｔｐは、パッケージ壁部６の厚さである。また、図１７は、プラスチックパッケージの壁部６の図１６でのＡ-Ａ’に当たる断面図である。
【００５０】
プラスチックパッケージの壁部６内のリードフレーム２を、一旦２本に分けその間にできた隙間に、低誘電率樹脂１８が充填されるようにした。詳しくは、リードフレーム２の周辺は低誘電率樹脂１８で囲まれており、更にその周りは、メッキ可能樹脂２０で囲まれている。
【００５１】
ここで、メッキ可能樹脂２０が、カーボンの粉末もしくは導電性のフィラが混入されていて、導電性を持つ場合には、インピーダンスマッチングが取れるようにリードフレーム２とメッキ可能樹脂２０との間隔は、一定に形成する。メッキ可能樹脂２０に導電性を持たせない場合は、リードフレーム２とメッキ可能樹脂２０との距離は特に規定しない。
【００５２】
図１７（ａ）のように、リードフレーム２は壁部内で２本に分けられている。２本に分れている部分と１本のリードフレーム２になっている部分とでは、低誘電率樹脂１８の充填量が異なることになる。リードフレーム２が２本になっている部分は１本になっている部分に比べ低誘電率樹脂１８の断面積が広くなるため、充填スピードが変化する。インジェクション成形では断面積をなるべく一定にすることにより、充填スピードを安定させることができる。
【００５３】
そこで図１７（ｂ）のようにリードフレーム２間の樹脂の形状に凸部５１を設けた形状とする。凸部５１を設けることによって、リードフレーム２の２本に分れている部分の低誘電率樹脂１８の断面積が狭くなるため成形性が安定する。したがって、壁部６内でのリードフレーム２の１本の部分と２本に分れている部分との成形性のばらつきを低減できる。
【００５４】
この様に、リードフレーム２が壁部６内で２本に分れていることによって、外部からリードフレーム２に引っ張る力が掛かっても簡単に抜けることがない。更に、メッキ可能樹脂２０に、カーボンの粉末もしくは、導電性のフィラが混入されていて導電性を持つときは、リードフレーム２との間でインピーダンスマッチングがなされる。よって、壁部６のリードフレーム２では信号の反射は生じない。よって、壁部６での入力信号の反射をなくすことができる。
【００５５】
図１８は、本発明の第１４の実施形態を示すプラズチックパッケージの壁部６の断面図である。
プラスチックパッケージの壁部６に当たる部分のリードフレーム２の幅Ｗ２を、もとのリードフレーム２幅Ｗ１の半分程度の幅とする。リードフレーム２の周辺は低誘電率樹脂１８で囲まれており、更にその周りは、メッキ可能樹脂２０で囲まれている。ここで、メッキ可能樹脂２０がカーボンの粉末もしくは導電性のフィラが混入されていて、導電性を持つ場合には、インピーダンスマッチングが取れるようにリードフレーム２とメッキ可能樹脂２０との距離は、一定になる様に形成する。
【００５６】
壁部６内で２本にする場合、隣接したリードのとの距離が近くなる。そのため、隣接するリード間隔を拡げる必要がある。しかし、壁部６内で細くした場合、壁部６内で２本にする場合に比べて実装上のリードフレーム２のピッチを左右しないため、パッケージを小型化することができる。特に、多チャンネル時の配線ラインでは有効である。
【００５７】
この様に、壁部６内でリードフレーム２が細くなっていることによって、外部からリードフレーム２に引っ張る力が掛かっても抜けることがない。また、壁部６内ではリードフレーム２が２本に分岐されず１本だけになる。よって、同軸ケーブルのような構造になり、外周の導電性樹脂によるインピーダンスによる影響が計算しやすい。つまり、形成時にインピーダンスの設計値の再現性が良くなる。
【００５８】
図１９は、本発明の第１５の実施形態を示すパッケージ内部の図である。
第８の実施形態でパッケージ内部のリードフレーム２は、リードフレーム２上面にメッキが施されており、カーボンの粉末もしくは、導電性のフィラが混入されていて導電性を持つパッケージとの間でインピーダンスマッチングが取られていた。
【００５９】
第１５の実施形態では、まず、パッケージ内部のリードフレーム２は、上面に限らずメッキを施さない。リードフレーム２下部と、カーボンの粉末もしくは導電性のフィラが混入されていて導電性を持つメッキ可能樹脂２０で出来たパッケージの部分で、リードフレーム２は接地がとられている。次に、リードフレーム２上面を低誘電率樹脂１８でリードフレーム２から一定の距離になるように形成する。詳しくは、リードフレーム２を低誘電率樹脂１８で断面が小判型になるように形成する。次に、パッケージ内部の低誘電率樹脂１８に金属メッキ４を施す。つまり、外周部分のメッキ可能樹脂２０部分と金属メッキ４によって接地がとられている。 よって、リードフレーム２は同軸ケーブルのような形状となり、形成時のインピーダンスの設計値の再現性も良くなる。また、隣接した伝送路とは、完全に接地されたメッキによって分離されているため、伝送される信号のクロストークの発生をなくすことが出来る。
【００６０】
図２０は、本発明の第１６の実施形態を示す斜視図である。
まず、一次成型として、リードフレーム２を通す部分にくぼみ５２を設けたプラスチックパッケージ５をメッキ可能樹脂２０でインジェクション成型する。次に、成型したプラスチックパッケージ５に、メッキを施すための前処理を行う。次に、二次成型のための型に、リードフレーム２と一次成型部分とを組み込む。次に、リードフレーム２とプラスチックパッケージ５の間に、二次成型部分として、低誘電率樹脂１８をインジェクション成型する。次に、二次成型後に無電解メッキで一次成型部の表面に現れているメッキ前処理を施した部分に金属メッキ４を施す。
【００６１】
二次成型部の上面は、一次成型部の上面より少し下がって形成される。一次成型部に施した、金属メッキ４はグランドラインに用いる。リードフレーム２部分は信号ラインとなる。信号ラインとグランドラインとの間隔は、利用する信号の周波数と二次成型時の低誘電率樹脂の誘電率を基にインピーダンスマッチングするように設計する。
【００６２】
一次成型後、メッキ前処理を施すと成型部品は、メッキ前処理液により多少エッチングされ、成型時よりやせてしまう。このエッチング量は、多少ばらつきがある。しかし、第１６の実施形態では、一次成型部と二次成型部の上面に段差があるため、多少エッチングされても一次成型部の上面に、二次成型部の低誘電率樹脂が流れ込むことがない。このため、リードフレーム２とメッキされている部分までの距離は一定に保たれる。つまり信号ラインとグランドライン部分との間隔を一定に保てるためインピーダンスを一定に保つことが出来る。
【００６３】
図２１は、本発明の第１７の実施形態を示す斜視図である。
本実施形態では、プラスチックパッケージ５に金属メッキ４で信号ラインとグランドラインを形成する。まず、一次成型として、信号ラインとなる凸部５３を形成するために、一対の溝５８を形成したプラスチックパッケージ５をメッキ可能樹脂２０でインジェクション成型する。次に、成型したプラスチックパッケージ５に、メッキを施すための前処理を行う。
【００６４】
次に、二次成型として、プラスチックパッケージ５の溝部に、低誘電率樹脂１８をインジェクション成型する。詳しくは、溝５８に充填する樹脂の上面は一次成型時の上面より低く成型する。次に、メッキ前処理を施した部分に、無電解メッキによってメッキを施す。二本の溝５８に挟まれた凸部５３に施された金属メッキ４が信号ラインとなる。信号ライン以外の金属メッキ４を施された一次成型部分は、グランドライン部分となる。また、信号ラインとグランドライン部分との間の溝は、利用する信号の周波数と二次成型時の低誘電率樹脂１８の誘電率を基にインピーダンスマッチングするように設計する。
【００６５】
本実施形態によって、二次成型が溝の中への成型になるため、一次成形部の上面に二次成型時の樹脂が及ぶことを少なくできる。よって、二次形成時の低誘電率樹脂１８による信号ラインとグランドラインの間隔を一定に保つことが出来る。また、信号ラインとグランドライン部分が一次成型で同時に成型できるため信号ラインの両側の溝の間隔を一定に保つことができ、インピーダンスの成型によるばらつきを小さく押さえることができる。
【００６６】
図２２は、本発明の第１８の実施形態を示す斜視図である。
まず、一次成型として、図２２に示すようにリードフレーム２を通す部分にくぼみ５２を設けたプラスチックパッケージ５をメッキ可能樹脂２０でインジェクション成型する。この時、リードフレーム２を通すくぼみ５２以外の部分にプラスチックパッケージ５を貫通する穴を形成する。これをスルーホール２２と呼ぶ。この時スルーホール２２の直径は０．５ｍｍ程度とする。
【００６７】
次に、成型したプラスチックパッケージ５に、メッキを施すための前処理を行う。次に、二次成型のための型に、リードフレーム２と一次成型部分とを組み込む。次に、リードフレーム２とプラスチックパッケージ５の間に、二次成型部分として低誘電率樹脂１８をインジェクション成型する。次に、二次成型後に一次成型部のメッキ前処理を施した部分に無電解メッキによって金属メッキ４を施す。ここで、リードフレーム２が信号ラインとなり、金属メッキ４部分がグランドラインとなる。信号ラインとグランドラインとの間隔は、利用する信号の周波数と二次成型時の低誘電率樹脂１８の誘電率を基にインピーダンスマッチングするように設計する。
【００６８】
本実施形態のように、スルーホール２２を施すことによりパッケージ全面のグランドを共通することができる。よって、パッケージの下面にグランドの接地面を持ってきてもパッケージ内部でグランドを取ることが容易にできる。つまり、通常パッケージ内部でグランドを取る場合のグランド用リード配線を施さなくても良い。また、リードフレーム２自体は、一次形成のメッキ前処理後に挿入するため、メッキ前処理によるエッチングの影響を受けない。
【００６９】
図２３（ａ）は、本発明の第１９の実施形態を示す斜視図である。図２３（ｂ）は本発明の第１９の実施形態を示す断面図である。本発明の第１７の実施形態ではパッケージ内部の配線を形成した。つまり、プラスチックパッケージ５自体に信号ラインとグランドラインを形成した。
【００７０】
本実施形態では、一次成型として、プラスチック内部の信号ラインとなる凸部５３と、外部への信号ラインとなるリードフレーム２を通すための溝５４を形成する。リードフレーム２を通すための溝５４は、プラスチックパッケージ５内部の信号ライン下部に当たる部分に形成する。凸部５３を形成するための一対の溝と凸部５３の裏側に当たる部分に溝５４を形成したプラスチックパッケージ５をインジェクション成型する。
【００７１】
次に、プラスチックパッケージ５内部の信号ラインとなる凸部５３にプラスチックパッケージ５を貫通する穴を形成する。詳しくは、凸部５３とリードフレーム２を通すための溝５４との間を貫通させる。これをスルーホール２２と呼ぶ。この時、スルーホール２２の直径は０．５ｍｍ程度とする。
【００７２】
次に、成型したプラスチックパッケージ５に、メッキを施すための前処理を行う。次に、二次成型のための型に、リードフレーム２と一次成型部分とを組み込む。詳しくは、凸部５３の裏側に当たる部分の溝５４にリードフレーム２を組み込む。次に、プラスチックパッケージ５の溝５４部へ、メッキを施さない低誘電率の樹脂をインジェクション成型する。詳しくは、凸部５３の両側の溝に充填する樹脂の上面は一次成型時の上面より低く成型する。また、リードフレーム２を組み込んだ溝５４は、溝５４を埋め込み更に低誘電率樹脂１８で一次成型部を覆うように形成する。
【００７３】
次に、メッキ前処理を施した部分に、無電解メッキによって金属メッキ４を施す。二本の溝に挟まれた凸部５４に施した金属メッキ４がプラスチックパッケージ５内部の信号ラインとなる。プラスチックパッケージ５内部の信号ライン以外のメッキを施された一次成型部分は、グランドライン部となる。
【００７４】
また、プラスチックパッケージ５内部の信号ラインとグランド部との間の溝は、利用する信号の周波数と二次成型時の樹脂の誘電率を基にインピーダンスマッチングするように設計する。
【００７５】
本実施形態によって、二次成型で凸部５３の両側の溝への成型は、一次成形部の上面に二次成型時の樹脂が及ぶことを少なくできる。よって、二次形成時の樹脂によるプラスチックパッケージ内部の信号ラインとグランドラインの間隔を一定に保つことが出来る。また、信号ラインとグランド部が一次成型で同時に成型できるためプラスチックパッケージ５内部の信号ラインの両側の溝の間隔を一定に保つことができ、インピーダンスの成型によるばらつきを小さく押さえることができる。また、リードフレーム２自体は、一次成型のメッキ前処理後に挿入するため、メッキ前処理によるエッチングの影響を受けない。
【００７６】
図２４（ａ）は、本発明の第２０の実施形態を示す斜視図である。図２４（ｂ）は図２４（ａ）のａ−ａでの断面を示す図である。図２４（ｃ）は図２４（ａ）のｂ−ｂでの断面を示す図である。図２４（ｄ）は、一次成型後のプラスチックパッケージを示す斜視図である。
【００７７】
本実施形態は、プラスチックパッケージ内部でのリードフレーム２と、メッキによる信号伝送路の結合部に関するものである。図２４（ａ）のＡ部５５はプラスチックパッケージ自体へのメッキによって、信号伝送路を形成している部分である。図２４（ａ）のＢ部５６は、リードフレーム２を信号伝送路として利用している部分である。図２４（ａ）のＢ部のリードフレーム２部分は、パッケージ外部の配線のための端子となる。
【００７８】
図２４（ｂ）のＡ部５５は、本発明の第１７の実施形態と同様の構造である。図２４（ｃ）のＢ部５６は、本発明の第１６の実施形態と同様の構造である。まず、一次成型として、リードフレーム２を通す部分にくぼみ５２を設けた部分と、信号ラインとなる凸部５３を形成するために、一対の溝５８を形成したプラスチックパッケージをインジェクション成型する。次に、一次成型したプラスチックパッケージに、メッキを施すための前処理を行う。
【００７９】
次に、図２４（ｄ）のように、Ａ部５５のプラスチックパッケージ自体がメッキによって信号伝送路になっている位置と、Ｂ部５６を形成した時のリードフレーム２の位置が同じになるようにメッキ可能樹脂２０でインジェクション成型する。詳しくは、二本の溝に挟まれた凸部５３とリードフレーム２が一本のラインとなるように設計する。ただし、プラスチックパッケージ内部の信号ラインとグランド部との間の溝５８と、リードフレーム２の信号ラインとグランド配線との間隔は、利用する信号の周波数と二次成型時の樹脂の誘電率を基にインピーダンスマッチングするように設計する
次に、二次成型用の型にリードフレーム２を設計した位置で合わせる。次に、二次成型としてプラスチックパッケージの溝５８部とくぼみ５２とに、メッキを施さない低誘電率樹脂１８をインジェクション成型する。詳しくは、溝５８とくぼみ５２とに充填する樹脂の上面は一次成型時の上面より低く成型する。この時、図２４（ａ）のＢ部５６のリードフレーム２は、低誘電率樹脂１８で固定される。また、図２４（ａ）のＢ部５６には、プラスチックパッケージの壁部になる部分も同時に成型しても良い。次に、メッキ前処理を施した部分に、無電解メッキによって金属メッキ４を施す。
【００８０】
次に、図２４（ａ）のＡ部５５のプラスチックパッケージ自体が金属メッキ４によって信号伝送路になっている部分と、図２４（ａ）のＢ部５６のリードフレーム２を金線８でワイヤボンディングにより結線する。
【００８１】
図２４（ａ）のＡ部５５は、二本の溝に挟まれ、メッキを施された凸部５３が信号ラインとなる。信号ライン以外のメッキを施された一次成型部分は、グランドライン部となる。Ｂ部５６は、リードフレーム２部分が信号ラインとなり、一次成型部に施した、金属メッキ４はグランドライン部となる。
【００８２】
一次成型後、メッキ前処理を施すと成型部品は、メッキ前処理液により多少エッチングされ、成型時よりやせてしまう。このエッチング量は、多少ばらつきがある。しかし、リードフレーム２自体は一次形成のメッキ前処理後に挿入するため、メッキ前処理によるエッチングの影響を受けない。また、一次成型部と二次成型部の上面に段差があるため、多少エッチングされても一次成型部の上面に、二次成型部の樹脂が流れ込むことがない。このため、リードフレーム２とメッキ部までの距離は一定に保たれる。つまり、信号ラインとグランドライン部との間隔を一定に保てるためインピーダンスも一定に保つことが出来る。
【００８３】
また、プラスチックパッケージ自体が金属メッキ４によって信号伝送路になっている部分と、リードフレーム２の信号伝送路が一本のラインとなるように設計されているためＡ部５５とＢ部５６でのインピーダンスのばらつきがなくなり、電気信号の反射を押さえることができる。
【００８４】
図２５（ａ）は、本発明の第２１の実施形態を示す図である。図２５（ｂ）は図２５（ａ）のｂ−ｂでの断面を示す図である。図２５（ｃ）は、一次成型後のプラスチックパッケージを示す斜視図である。
【００８５】
本実施形態は、プラスチックパッケージ内部でのリードフレーム２と、金属メッキ４による信号伝送路の結合部に関するものである。
【００８６】
図２５（ａ）のＡ部５５はプラスチックパッケージ自体が、金属メッキ４によって信号伝送路になっている部分である。図２５（ａ）のＢ部５６は、リードフレーム２を信号伝送路として利用している部分である。図２５（ａ）のＢ部のリードフレーム２部分は、パッケージ外部の配線のための端子となる。本実施形態は、図２５（ｂ）に示すように、Ａ部５５とＢ部５６の結合部で、Ａ部５５にまでＢ部５６のリードフレーム２を張り出させるものである。結合部の結合にワイヤボンディングが不要となる。
【００８７】
まず、一次成型として、図２５（ｃ）に示す様に、リードフレーム２を通す部分に段差部５７を設けた部分と信号ラインとなる凸部５３を形成した、プラスチックパッケージをメッキ可能樹脂２０でインジェクション成型する。詳しくは、信号ラインとなる凸部５３を形成するために一対の溝を形成し、図２５（ａ）のＡ部と図２５（ａ）のＢ部との境にある凸部５３の形状を、図２５（ａ）のＢ部から張り出したリードフレーム２が収まる様にリードフレーム２の厚さの分だけ段差を設けた段差部５７を形成する。つまり、二本の溝に挟まれた凸部５３とリードフレーム２が、組み込んだ時に一本のラインとなるように設計する。詳しくは、プラスチックパッケージ内部の信号ラインとグランドライン部との間の溝と、リードフレーム２の信号ラインとグランドライン部との間隔は、利用する信号の周波数と二次成型時の樹脂の誘電率を基にインピーダンスマッチングするように設計する。
【００８８】
次に、一次成型したプラスチックパッケージに、メッキを施すための前処理を行う。次に、二次成型用の型にリードフレーム２をＡ部５５の凸部５３の段差部５７の位置に組み合わせる。次に、二次成型としてプラスチックパッケージの溝部に、メッキを施さない低誘電率樹脂１８をインジェクション成型する。詳しくは、溝に充填する樹脂の上面は一次成型時の上面より低く成型する。この時、図２５（ａ）のＢ部のリードフレーム２は、低誘電率の樹脂で固定される。また、図２５（ａ）のＢ部には、プラスチックパッケージの壁部になる部分も同時に成型しても良い。次に、メッキ前処理を施した部分に、無電解メッキによって金属メッキ４を施す。よって、図２５（ａ）のＡ部５５は、二本の溝に挟まれ、メッキを施された凸部５７が信号ラインとなる。信号ライン以外のメッキを施された一次成型部分は、グランドライン部となる。図２５（ａ）のＢ部５６は、リードフレーム２部分が信号ラインとなり、一次成型部に施した、金属メッキ４はグランドライン部となる。
【００８９】
次に、図２５（ａ）のＡ部のプラスチックパッケージ自体がメッキによって信号伝送路になっている部分と図２５（ａ）のＢ部のリードフレーム２は、金属メッキ４によって結線される。つまり、ワイヤレスボンディングとなる。そのため、ワイヤボンディングの金線やＡｌ線によるインピーダンスの乱れがなくなる。また、二次成型後のメッキ処理によって伝送路が結線、形成されるため作製工程の削減もはかれる。
一次成型後、メッキ前処理を施すと成型部品は、メッキ前処理液により多少エッチングされ、成型時よりやせてしまう。このエッチング量は、多少ばらつきがある。しかし、リードフレーム２自体は、一次形成のメッキ前処理後に挿入するため、メッキ前処理によるエッチングの影響を受けない。また、一次成型部と二次成型部の上面に段差があるため、多少エッチングされても、一次成型部の上面に、二次成型部の樹脂が流れ込むことがない。このため、リードフレーム２とメッキ部までの距離は、一定に保たれる。したがって信号ラインとグランド部との間隔を一定に保てるためインピーダンスを一定に保つことが出来る。
【００９０】
また、プラスチックパッケージ自体がメッキによって信号伝送路になっている部分と、リードフレーム２の信号伝送路が一本のラインとなるように設計されているためＡ部５５とＢ部５６でのインピーダンスのばらつきがなくなり、電気信号の反射を押さえることができる。
【００９１】
図２６（ａ）は、本発明の第２２の実施形態を示す図である。図２６（ｂ）は金属製の蓋２４で封入後を示す断面図である。本実施形態は、本発明でのプラスチックパッケージ５を封入するための金属製の蓋２４との結合部に関するものである。プラスチックパッケージ５の封入時に抵抗溶接である、シーム溶接を用いる。
【００９２】
まず、図２６（ａ）の様に、プラスチックパッケージ５の側壁の上面部にシーム溶接用の金具をインサート成型で設ける。詳しくは、プラスチックパッケージ５の側壁の上面部分に、プラズチックパッケージの側壁部の上面部分と同じ大きさの、断面がＬ字型の金具をインサート成形する。この断面がＬ字型の金属をシーム溶接用金具２３と呼ぶ。詳しくは、プラスチックパッケージ５の側壁の上面部分の、厚さ０．８ｍｍの部分にシーム溶接用金具２３をインサート成形する。シーム溶接用金具２３の断面の厚さは０．５ｍｍ程度である。プラスチックパッケージ５の外周部分と、インサート後のシーム溶接用金具２３のプラスチックパッケージ５の外周に当たる部分は、段差のない面となる。
【００９３】
次に、シーム溶接用金具２３の露出部している部分に金属メッキ４を施す。この時、シーム溶接用金具２３にもメッキを施す。次に、シーム溶接用金具２３の上に金属製のプラスチックパッケージ５の蓋２４をセットする。次に、金属製の蓋２４とシーム溶接用金具２３をシーム溶接する。
【００９４】
通常、パッケージ内部に半導体レーザ素子等を実装した時は、一般のトランスファーモールド法で成型する。しかし、樹脂の周りに高温の液状化した樹脂が直接素子の周りを覆うことになる。この場合、樹脂の線膨張係数と素子の線膨張係数の違いが大きいため、素子に応力がかかり続け素子の劣化を招く。また、パッケージの蓋２４を接着剤等で固定すると、水分がパッケージ内部に入り込んでしまう。一般に、気密性を保持するために利用されるシーム溶接は、信頼性が高い。現在、最高品質を謳うセラミックパッケージの多くの物に用いられている。
【００９５】
本実施形態では、パッケージを樹脂で構成する際、インサート成型により、シーム溶接用金具２３を同時に成型することができる。プラスチックパッケージ５にメッキを施す際にシーム溶接用金具２３も同時にメッキを施すことによって、シーム溶接時の通電が良くなりシーム溶接時の発熱量を小さくすることができる。この様に、発熱量を小さくすることによってプラスチックパッケージ５でもシーム溶接が可能となる。更に、プラスチックパッケージ５をシーム溶接によって封入することによって、セラミックパッケージと同等の高気密性を保つことができる。
【００９６】
図２７（ａ）は、本発明の第２３の実施形態を示す断面図である。図２７（ｂ）は、本実施形態における蓋２４の加工後を示す斜視図である。本実施形態は、本発明におけるプラスチックパッケージの金属製の蓋２４部分に関するものである。
【００９７】
金属製の蓋２４は図２７（ｂ）に示すように、厚さは０．５ｍｍ程度である。また、蓋２４の両面に形成する樹脂部分の、樹脂の厚さは０．５ｍｍ程度とする。詳しくは、金属製の蓋２４が、シーム溶接に使用される部分以外に、メッキ可能樹脂１９を用いて、樹脂部分ををインサート成型する。
【００９８】
次に、成型した蓋２４全面に金メッキを施す。次に、メッキを施した蓋２４を、本発明の第２２の実施形態と同様に、プラスチックパッケージのシーム溶接用金具２３へシーム溶接する。シーム溶接される部分は樹脂部がないので、シーム溶接は、問題なく行える。図２７（ａ）に示す様に完全に密閉される。また、樹脂部の厚みがあるため、外部の熱がパッケージ内部に及ぶのを遮断できる。更に、メッキが施されているため外部からの熱を反射させる。そのため、温度特性が良く、外部の温度変化に対し安定した特性を保つことができる。
【００９９】
図２８は、本発明の第２４の実施形態を示す断面図である。
本実施形態は、本発明におけるプラスチックパッケージの金属製の蓋２４部分に関するものである。本発明の第２３の実施形態で、金属製の蓋２４部分に形成する樹脂部分に関するものである。
【０１００】
まず、金属製の蓋２４の縁部分以外の両面に、樹脂部分を設ける。詳しくは、金属製の蓋２４のうちプラスチックパッケージの外側になる部分には、厚さ０．５ｍｍ程度となる様に低誘電率樹脂１９でインジェクション成型する。また、パッケージの内側になる部分の樹脂部は、パッケージ内のキャビティー部分を埋めるように低誘電率樹脂１９でインジェクション成型する。詳しくは、プラスチックパッケージ内の素子等の上面との隙間が、０．２ｍｍ程度となる様な樹脂部分を形成する。
【０１０１】
次に、成型した蓋２４全面に金属メッキ４を施す。次に、金属メッキ４を施した蓋２４を、本発明の第２２の実施形態と同様に、プラスチックパッケージのシーム溶接用金具２３へシーム溶接する。シーム溶接される部分は樹脂部分がないのでシーム溶接は、問題なく行える。図２８に示す様に完全に密閉される。
【０１０２】
この様に、シーム溶接を施した後のプラスチックパッケージの内部は、素子等の近傍までメッキを施した樹脂で囲むことになる。メッキを施した樹脂は、シーム溶接によってパッケージ外部のメッキ部および配線を通して接地される。そのため、パッケージ内部の素子に対してグランドラインを近づけることになる。高周波を伝送するような、パッケージでは、内部キャビティーを少量にすることで、信号反射を抑制して波形歪みによる誤作動を抑制することができる。また、従来は金属を切削しキャビティー部を埋める切片を挿入していたが、本実施形態を用いれば樹脂で、一体成型でき更に切削では、成型しにくい複雑な形状も成型できる。また、蓋２４に形成する樹脂部分を、カーボンの粉末もしくは導電性のフィラが混入されていて、導電性を持つメッキ可能樹脂で形成しても良い。
以上のように本発明では、光伝送モジュールへの適用における実施形態を示しているが、受光モジュール、電界吸収型光モジュールについても適用可能である。
【０１０３】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、信号ラインのリードフレーム２端子がインピーダンスマッチングした構造であるので、高周波信号が効率よく通せるようになり、また、パッケージの小型化が可能となる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す図である。
【図２】本発明の第２の実施形態を示す図である。
【図３】本発明の第３の実施形態を示す図である。
【図４】本発明の第４の実施形態を示す図である。
【図５】本発明の第５の実施形態を示す図である。
【図６】本発明の第６の実施形態を示す図である。
【図７】本発明の第７の実施形態を示す図である。
【図８】本発明の第８の実施形態を示す図である。
【図９】本発明の第８の実施形態を示す図である。
【図１０】本発明の第８の実施形態を示す図である。
【図１１】本発明の第９の実施形態を示す図である。
【図１２】本発明の第９の実施形態を示す図である。
【図１３】本発明の第１０の実施形態を示す図である。
【図１４】本発明の第１１の実施形態を示す図である。
【図１５】本発明の第１２の実施形態を示す図である。
【図１６】本発明の第１３の実施形態を示す図である。
【図１７】本発明の第１３の実施形態を示す図である。
【図１８】本発明の第１４の実施形態を示す図である。
【図１９】本発明の第１５の実施形態を示す図である。
【図２０】本発明の第１６の実施形態を示す図である。
【図２１】本発明の第１７の実施形態を示す図である。
【図２２】本発明の第１８の実施形態を示す図である。
【図２３】本発明の第１９の実施形態を示す図である。
【図２４】本発明の第２０の実施形態を示す図である。
【図２５】本発明の第２１の実施形態を示す図である。
【図２６】本発明の第２２の実施形態を示す図である。
【図２７】本発明の第２３の実施形態を示す図である。
【図２８】本発明の第２４の実施形態を示す図である。
【符号の説明】
１、リード端子
２、リードフレーム
３、底辺部
４、金属メッキ
５、プラスチックパッケージ
６、壁部
７、半導体レーザ
８、金線
９、ダイスボンド
１０、Ｖ溝
１１、溝
１２、基板
１３、ポリイミド
１４、クラッド部
１５、配線パターン
１６、光伝送コア部
１７、接着剤
１８、低誘電率樹脂
１９、メッキ可能樹脂
２０、メッキ可能樹脂（カーボン・フィラ入り）
２１、メッキを施さない樹脂
２２、スルーホール
２３、シーム溶接用金具
２４、蓋
５１、凸部
５２、くぼみ
５３、凸部
５４、溝
５５、Ａ部
５６、Ｂ部
５７、段差部
【発明の属する技術分野】
本発明は、光伝送モジュールに関する物であり特に光伝送モジュールのパッケージに関する物である。
【０００２】
【従来の技術】
半導体レーザモジュールとして、例えば、特開平４−３３２１８６号や、谷他”１Ｇｂ／ｓ−１０チャンネル光並列インターコネクションモジュールの特性”、信学技報ＬＱＥ９６−１５１（１９９７−０２）に記載されるものがある。最近では、多チャンネルの伝送を行なうため、モジュールではセラミックパッケージを用い、更にレーザチップ、光学系を実装している。また、この半導体モジュールでは各部品をセラミック又は、メタルのパッケージを用いてろう付け又は半田によって固定していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、セラミックパッケージを用いる場合、パッケージの製作は、多層のセラミックにメッキを施し、伝送ラインを形成するため、実装性の自由度が制限され、更にコスト高な物となっていた。成形性の自由度が低いため、リード部のインピーダンスマッチング等は、設計段階で行なわれシュミレーションを行なう割に、完成品に所望の性能が現れないことが多かった。また、高周波伝送を行なう際、配線はなるべく短くし、更にコプレーナ又はマイクロストリップライン構造を用いる必要があり、これを実現するには、パッケージ自体にこれらの構造を持たせる必要がある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、パッケージにプラスチックパッケージを用い、更にセラミックと同様にメッキを施し、成形性、設計の余裕度の拡大、低コスト化を同時に実現する。
【０００５】
また、リードフレームは、銅材を使用し、これを樹脂によってインジェクション成型により挟み、底辺部を形成する。これにフレームを挟むように樹脂表面に金属メッキを施し、再度インジェクション成型を行ないプラスチックパッケージの壁部を形成する。フレーム上には、半導体レーザ素子がダイスボンドされ、更にリードフレームのリード電極とリードフレームのアイランド上にマウントされた半導体光素子の電極パッドを金線にてワイヤーボンディングを施す。また、プラスチックパッケージ自体にコプレーナ又は、マイクロストリップライン構造による高周波伝送路を有する。以上を組み合わせ使用した光伝送モジュールを提供する。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図を用いて説明する。本発明でメッキ前処理とは、公知の方法である。たとえば、メッキを施す面を薬品で荒らし、メッキのための触媒を付加する工程を意味するものとする。
【０００７】
また、以下の実施形態でのメッキ可能樹脂は、メッキ前処理をしてメッキが施せる樹脂であれば、どのような樹脂でも利用可能である。本発明で低誘電率樹脂とは、メッキ可能樹脂より誘電率の低い樹脂を意味するものとする。 以下の実施形態では、メッキ可能樹脂と、低誘電率樹脂にポリスチレン系の樹脂を用いている。
【０００８】
図１は、本発明の第１の実施形態を示す図である。図１（ａ）は斜視図、（ｂ）は断面図である。
第１の実施形態は、図１に示すようにリード端子１を持つリードフレーム２は、コバルト４０％含有の４２アロイもしくは、銅材を使用する。次に、リードフレーム２にメッキ可能樹脂５によりインジェクション成形を行ない、プラスチックパッケージ５の底辺にあたる底辺部３を形成する。
リードフレーム２の先端のプラスチックパッケージ５外に出る部分は通常のＤＩＰ（Ｄｕａｌ Ｉｎｌｉｎｅ Ｐａｃｋａｇｅ）型のリードのようにリード加工を施してある。
【０００９】
リードフレーム２上には、半導体光素子、たとえば半導体レーザ素子７がダイスボンドし、半導体レーザ素子７の周辺部にあるボンディングパッドとリードフレームのリード電極とを金線８を使用してワイヤーボンディングを行う。次に、インジェクション成型により、プラスチックパッケージ５の壁部6を形成する。
【００１０】
リードフレーム２とメッキ可能樹脂１９表面の金属メッキ４までの距離はメッキ可能樹脂の誘電率により所望の使用周波数領域において、インピーダンスが５０Ωになるような厚みにしてある。
【００１１】
尚、プラスチックパッケージ５の金属メッキ４はグランド端子にショートされている。
【００１２】
以上のように、信号ラインとなるリードフレーム２と金属メッキ４とがコプレーナライン状の導体パーターンとなり、インピーダンスマッチングさせることができ、高周波信号が効率よく通せるようにできる。
図２は、本発明の第２の実施形態を示す図である。図２（ａ）は断面図、（ｂ）は上面図である。第２の実施形態は、図２に示すように前述の第１の実施形態でのリードフレーム２の上面とプラスチックパッケージ５の底辺部３の樹脂上面とを一致させ平坦化し、金属メッキ４を施し、金属メッキ４にて配線を行なう構成にしたものである。
以下、第２の実施形態の作用について、図２にしたがって説明する。
【００１３】
リードフレーム２に厚さ０．２ｍｍの銅材を使用した場合、リードフレーム２の最小幅は、０．４ｍｍでリード同士の最小間隔も０．４ｍｍである。一方、金属メッキ４のメッキパターンは、最小幅が０．２ｍｍでメッキパターン同士の最小間隔も０．２ｍｍである。半導体レーザ素子７で示したチップ周辺のワイヤボンド位置からリードフレーム２に向かい、放射線状に広がったようなパターンとなる。
【００１４】
半導体レーザ素子７で示したチップから配線パターンにワイヤーボンディングし、リードフレーム２とパターンは金属メッキ４によりショートしているため、外部のリードピンと導通が取れる。
【００１５】
図２（ａ）の金属メッキ４のメッキパターンは、第１の実施形態のようにプラスチックパッケージ５の壁部６で挟み、グランドの金属メッキ４を施してもよい。
【００１６】
以上のように、半導体光素子のチップに半導体レーザアレイ素子を用いるとチップのワイヤボンドパッド間隔は狭く、リードフレーム2のリード間隔の方が広くなる。インピーダンスマッチングした構造にすれば、ワイヤーボンディングしたときの金線８の長さを短くできるので高周波信号を通しやすくなる。
【００１７】
図３は、本発明の第３の実施形態を示す図である。図３（ａ）は斜視図、（ｂ）は断面図、（ｃ）は部分拡大図である。第３の実施形態は、リードフレームを使わず、樹脂でパッケージ筐体を構成するものである。まず、メッキ可能樹脂を用いてインジェクション成型し底辺部３を成型する。底辺部３のパッケージ内側に当たる部分に、配線パターンと半導体レーザ素子をマウントするダイスボンドパッド部を金属メッキで形成する。次に、半導体レーザ素子７を配置する部分の金属メッキ４上にダイスボンドパッド９を介して半導体レーザ素子７を設置する。次に金属メッキ４で形成された配線パターン部とダイスボンドパッド９を金線８でワイヤーボンディングを行う。次に、プラスチックパッケージ５にするために、メッキ可能樹脂で壁部６をインジェクション成型する。次に、半導体レーザ素子７を覆う壁部６は、前記半導体光素子部分と金属メッキで施された前記配線部分とワイヤボンデングされた部分以外をすべて使って接着される。詳しくは、プラスチックパッケージ５の壁部６はプラスチックパッケージ５が完成した時に、底辺部３よりも覆い部分が外にはみ出す様に形成する。底辺部３から外にはみ出した壁部６には、底辺部３のプラスチックパッケージ６の内部に当たる部分に金属メッキ４で形成した配線パターンと、外部との接続のためにリード電極のような配線パターンが施されている。また、図３（ｂ）に示す様に、底辺部３のプラスチックパッッケージ５の外側に当たる部分へ金属メッキ４を施す。また、壁部６のプラスチックパッケージ５の内側に当たる部分の底辺部と接着する面以外にもメッキを施す。又、ダイスボンドパターンもメッキ可能樹脂上に金属メッキ４を施した構造とした物である。
【００１８】
配線パターンは図３（ａ）に示すように外部に出ていて、外部に出ている部分を通じて内部素子と導通を行なう。又、図３（ｂ）、（ｃ）に示すようにワイヤボンド長を短くするため、ダイスボンドパッド９と配線部の金属メッキ４部分の幅Ｌを狭くする。
【００１９】
以上のように、プラスチックパッケージに配線まで施されているため、リードフレーム2を使う必要がなくなる。そのため気密性が高く、また、第１及び第２の実施形態と同様にインピーダンスマッチングが取られているため高周波信号が通りやすくなる。本実施形態の場合、プラスチックパッケージの外部に全面メッキを施す場合、メッキの配線パターン部以外に全面メッキを施す。
【００２０】
図４は、本発明の第４の実施形態を示す図である。図４の（ａ）は、斜視図（ｂ）、（ｃ）は、側面図である。
第４の実施形態は、前述の第２の実施形態にある、プラスチックパッケージ５のリードフレーム２部分のメッキ可能樹脂に、インピーダンスマッチング用の金属メッキ４が施してあるのは同じ構成であるが、リード端子１間の中間に当たる部分の樹脂部にＶ形状の溝（以下Ｖ溝１０）を形成した物である。金属メッキ４は接地端子にショートされている。リード端子１と金属メッキ４間の樹脂厚が一様になるように形成し、更にインピーダンスが５０Ωとなるように形成する。本実施形態では、Ｖ溝１０を入れ、八角形の断面の連続になるが、図４の（ｃ）のように角がない長円形状の連続になるように溝１１を入れてもよい。
以上のように、リード端子間にＶ溝１０を入れる事により、リード間の信号のクロストークを押さえることができる。そのため、高周波信号が通りやすくなる。
【００２１】
図５は、本発明の第５の実施形態を示す図である。図５の（ａ）は、斜視図（ｂ）は断面図である。
【００２２】
第５の実施形態は図５（ａ）に示すようにシリコン、ガラス又は、セラミックの基板１２上にポリイミド１３層を形成し，ポリイミド１３層中に光伝送路及び配線パターンを形成する。
【００２３】
まず、図５（ｂ）に示すように基板１２上に全面グランドとなる金属メッキ４を施す。次に、クラッド部１４となるポリイミド１３を形成する。次に、ポリイミド１３上に配線パターン１５と光伝送路コア部１６を形成する。詳しくは、光伝送路コア部１６もポリイミド１３にて形成し、この時このポリイミド１３の屈折率は、クラッド部１４のポリイミド１３より大きい。
【００２４】
次に、配線パターン１５と光伝送コア部１６とを、先ほどのポリイミド１３と挟み込む様にクラッド用ポリイミド１３を形成する。最後に、クラッド部１４の上面のポリイミド１３全面に、グランドとなる金属メッキ４を施すものである。このポリイミド１３の厚みは、クラッド部１４となるポリイミド１３の誘電率と配線パターン幅Ｌより、インピーダンスが５０Ωになるようにする。又、金属メッキ４はグランドに設置されている。
基板１２には半導体レーザ素子７をダイスボンディングする。半導体レーザ素子７から出た光は、ポリイミド１３内の光伝送コア部１６を通り伝送される。又、配線パターン１５もポリイミド１３内を通す。
【００２５】
以上のような形状にすることにより、配線を半導体レーザ素子の後ろからのみではなく、半導体レーザ素子前面のポリイミド１３を通すことによって、前面方向から電気信号を取り出すことができるためパッケージの小型化が可能となる。
【００２６】
図６は、本発明の第６の実施形態を示す断面図である。
第６の実施形態では、壁部６に外部との光伝送用窓が開いたプラスチックパッケージ５の底辺部３に第５の実施形態の基板１２をダイスボンドする。前述の第５の実施形態のポリイミド１３のコア部をパッケージの壁部６に外部と内部をつなぐ窓として使用している。更に、リードフレーム２及び伝送配線が施されている。また、金属メッキ４は、前述の第５の実施形態と同様に施す。
【００２７】
このとき、ポリイミド１３のコア部は、プラスチックパッケージ５の窓部に挿入され、プラスチックパッケージ５との間隔はシリコンゴム系接着剤１７で埋め、気密性を高めたものである。配線は金線８でワイヤボンドによりリードフレーム２に配線される。半導体レーザ素子７から出た光は、ポリイミド１３で形成されたコア部を通り、外部に取り出される。プラスチックパッケージ５完成時には、この部分にファイバーアレイを結合させ光伝送する。リードフレーム２、ポリイミド１３の配線部はすべてインピーダンスマッチングが施されている。
【００２８】
ポリイミド部を気密窓として使用するため、光伝送用の窓、ファイバなどを特別に設ける必要がない。そのため、パッケージの小型化が可能となる。又、全ての配線がインピーダンスマッチングされているため、小型で高周波伝送が行なえる光モジュールを実現できる。
【００２９】
図７は、本発明の第７の実施形態を示す図である。図７（ａ）はプラスチックパッケージ５の断面図、図７（ｂ）はＡ−Ａ断面図である。第７の実施形態は、基板１２上にメッキ可能樹脂をインジェクション成型により形成する。次に、メッキ可能樹脂上に配線パターン１５を金属メッキ４により形成する。その後、更にインジェクション形成を行ない、配線パターン１５の上にメッキ可能樹脂をインジェクション成型により形成する。次に、メッキ可能樹脂の上面に金属メッキ４を施すものである。配線パターン１５は、金属メッキ４と、基板１２とでコプレーナラインとなるように樹脂厚、配線幅をインピーダンスマッチングするように設計する。
【００３０】
また、基板１２は、グランドにショートされている。半導体レーザ素子７は、下面がカソード面になるようにダイスボンドし、金線８によって金属メッキ４とワイヤーボンディングする。また、半導体レーザ素子は、温度により特性が変動する。しかも、半導体レーザ素子自体が発光時に発熱するため、熱を効率よくパッケージの外に逃すことが要求される。
【００３１】
第７の実施形態では、半導体レーザ素子７が基板１２にボンディングされ、基板１２裏面に樹脂がないため基板１２がヒートスプレッダーの役目をし、効率よく熱が逃げる。第７の実施形態で基板１２は、例えば金属板を使用するものとする。一方、配線部分は、インピーダンスマッチングを施した金属メッキによって形成されているため、高周波信号の伝送が可能となる。
【００３２】
図８は、本発明の第８の実施形態を示す図である。図８は斜視図である。リードフレーム２は、銅または、４２アロイでできており表面に金メッキを施してある。リードフレーム２の側面及び下面は、低誘電率樹脂１８が半円柱状に形成されている。更に低誘電率樹脂１８の曲面上の表面にメッキ可能樹脂２０で覆うように形成する。メッキ可能樹脂２０の表面には、金属メッキを施す。低誘電率樹脂１８用いるのは、リードフレーム２に高周波の電気信号を伝搬させた時、信号伝送路がコプレーナ伝送ライン構造となっている必要がある。そのため、リードフレーム２自体を誘電率の低い樹脂で囲み、更に誘電率の高い樹脂で囲む必要がある。
【００３３】
図９の断面図を用いて、低誘電率樹脂１８の形状について説明する。リードフレーム２には高周波の電気信号を伝搬させる。メッキ可能樹脂２０の金属メッキ４部分は接地されている。リードフレーム２と接地されたメッキ可能樹脂２０のメッキ部分との間で、メッキ可能樹脂２０の誘電率に応じたインピーダンスが得られる。リードフレーム２上面側もしくは、低誘電率樹脂１８の上面側では、インピーダンスは、リードフレーム２とメッキ可能樹脂２０の距離Ｌ1で決まるコプレーナ伝送ラインとなる。一方、リードフレーム２の側面では側面の接地も信号伝送路への影響に関るようになるので、リードフレーム２とメッキ可能樹脂２０の距離Ｌ２をリードフレーム２の面から常に一定になるように半円形状もしくは、それに近い形に形成する。リードフレーム2は、幅を持つため幅に応じて低誘電率樹脂１８の形状は、図９に示すように底面が平坦で、側面が弧を描くような形状になる。
【００３４】
次に、図１０を使ってこの伝送路の形成方法を示す。まず、一次成型として、図１０（ａ）のようにメッキ可能樹脂２０のみをインジェクション成型により形成する。次に、図１０（ｂ）のように、メッキ可能樹脂２０の表面に、メッキするためのメッキ前処理を施す。次に、二次成型として、図１０（ｃ）のように、リードフレーム２をメッキ可能樹脂２０に設置し、低誘電率樹脂１８を用いてインジェクション成型を施す。次に、図１０（ｄ）のように成型したものに、メッキ処理を行なう。メッキ処理は、電界メッキでも無電界メッキでも良い。メッキはメッキ前処理された一次形成の樹脂と金属部分であるリードフレーム２にしか施されない。
【００３５】
この様に、インピーダンスマッチングを取るために、リードフレーム２上面のメッキ部とメッキ可能樹脂２０のメッキ部とでコプレーナラインに構成されている。しかし、プラスチックパッケージ側面にもメッキを施すため側面ではコプレーナラインではなくなる。つまり、インピーダンスが側面とでは異なってしまう。そこでメッキ可能樹脂２０を半円状、もしくはそれに近い形にくぼませて形成し、リードフレーム２端面とメッキの距離を一定にすることでインピーダンスのずれを小さくすることができる。
【００３６】
図１１は、本発明の第９の実施形態を示す斜視図である。図１２は、本発明の第９の実施形態を示す斜視図である。第８の実施形態と形状は同じであるが、メッキ可能樹脂２０の中に、カーボンの粉末もしくは導電性のフィラが混入されている。
【００３７】
つまり、メッキ可能樹脂２０の中にカーボンの粉末もしくは導電性のフィラが混入されていることによって、樹脂にメッキを施し接地をするとカーボンの粉末もしくは、導電性のフィラを介して、メッキ可能樹脂２０全体が接地されていることと同様な効果を持つ。つまり、どの断面についても図１２に示すような、形状の伝送路が形成される。この時、インピーダンスが最適となる様に、リードフレーム2とメッキ可能樹脂２０の距離Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３を、低誘電率樹脂１８の誘電率と、使用する周波数領域において所望の値になるよう設計する。
【００３８】
第８の実施形態では、グランドラインは、金属メッキ４のみによって構成されている。そのため、メッキ可能樹脂２０の端面以外の部分では、インピーダンスマッチングは、リードフレーム２上面のメッキされた面とメッキ可能樹脂２０上に施されたメッキの間でのみ生じる。つまりリードフレーム２下面のメッキされていない部分は、グランドが形成さていないことになる。このリードフレーム２下面を通じて隣接する信号ラインとの間にクロストークを生じることになる。
【００３９】
しかし、第9の実施形態ではメッキ可能樹脂２０の中に、カーボンの粉末もしくは、導電性のフィラが混入されていることによって、プラスチックパッケージ５の、どの部分でもグランドとなり、隣接する信号ラインにノイズが伝わることがなく、クロストークを著しく低減させることができる。
【００４０】
図１３は、本発明の第１０の実施形態を示す。第８および第９の実施形態では、低誘電率樹脂１８で形成されている部分は、メッキ可能樹脂２０とは、樹脂の濡れ性だけで接着しているため、力が加わった場合簡単に抜けとれることが想定される。そこで、低誘電率樹脂１８の形状を少なくとも一部がリードフレーム下面に向かって末広形状にし、抜け防止を行うものである。
【００４１】
一般に、インジェクション成形では樹脂の種類にも依るが、樹脂充填をするための幅と同じ分の深さだけ樹脂を充填することになる。今回の溝の深さに充填するための幅は０．４ｍｍ以上が要求される。しかし、溝の深さに対して充填のための深さを変化させるリードフレーム２の厚さは、tのみである。つまり溝のｔより深い部分は、充填幅よりも広い溝の部分になる。よって、本実施形態では図１３に示すように、リードフレーム２とメッキ可能樹脂２０の距離Ｌ１が０．３ｍｍ程度であるが樹脂は十分に充填することができる。つまり、充填するための幅は狭いが、狭い区間はリードフレーム２の厚みｔ分だけなので樹脂は充填される。
【００４２】
そこで、一次成型として、メッキ可能樹脂２０でパッケージ形状を成型する。次に、メッキ前処理を表面に施す。次に、リードフレーム２をセットし低誘電率樹脂１８を２次形成で充填する。その後、メッキ処理を無電解メッキで施す。 一般に、インピーダンスは、リードフレーム２とメッキ可能樹脂２０の距離Ｌ１で決まる。リードフレーム２の厚み分のリードフレーム２側面に依る影響もあるが、リードフレーム２の厚みｔでは、プラスチックパッケージのメッキ面との距離は大きく変わらないので設計値に対してインピーダンスが大きくずれることは考えにくい。グランドコプレーナ伝送ラインでは裏面のグランド配線とインピーダンスを調節するため、リードフレーム２とメッキ可能樹脂２０の距離Ｌ１を大きくとることができる。しかし、コプレーナラインでは、この距離が短くなり樹脂充填をすることが難しくなる。しかし、第１０の実施形態では、表面の配線から離れるほど樹脂充填のための幅が広がり問題はなくなる。樹脂充填のための幅が問題となるのは、リードフレーム２の厚みである。
例えば、リードフレーム２の厚さが０．３ｍｍ以下であり、リードフレーム２とメッキ可能樹脂２０の距離Ｌ１が０．２ｍｍ以上であれば問題なく樹脂を充填することができる。また、成形後金属メッキ４されない樹脂は、逆メサ構造になっているためメッキ可能樹脂２０との濡れ性が悪くても抜けることがない。また、この形状は、逆メサ構造を一部に持ち、抜け防止を目的とするものであるから、図１３（ｂ）のような形状でも良い。
【００４３】
図１４は、本発明の第１１の実施形態を示す図である。プラスチックパッケージ５は、リード端子１部分を外部に出しながら、外部との遮断をする壁部６が重要になる。この壁部６を、第１０の実施形態に示す様に低誘電率樹脂１８部分を逆メサ形状にすると、壁部６では信号ラインとグランド部分の距離が異なるため、インピーダンスマッチングが崩れてしまう。そのため、第１１の実施形態では、壁部６でのインピーダンスマッチングの崩れを、小さくするものである。
【００４４】
プラスチックパッケージ５の壁部６では、壁部６のメッキ可能樹脂２０部分とリード端子１部分を十分に離すように行う。詳しくは、図１４の（ｂ）に示すように、リードフレーム２とメッキ可能樹脂２０の距離Ｌ１よりも、リードフレーム２に対して、逆メサ形状になっていない側のメッキ可能樹脂２０との距離Ｌ４を十分に大きくとる。樹脂の充填方法や、形成方法は、第１０の実施形態と同様に行う。リードフレーム２に対して、逆メサ形状になっていない側のメッキ可能樹脂２０部分との距離Ｌ４をリードフレーム２とメッキ可能樹脂２０の距離Ｌ１の距離の３倍以上にとるとリードフレーム２に対して、リードフレーム２とメッキ可能樹脂２０の距離Ｌ４が短いことに対してのインピーダンスの影響はなくなる。
【００４５】
よって、メッキ可能樹脂２０にメッキを施した場合。プラスチックパッケージ２の壁部６では、リードフレーム２に対しグランドに当たる壁部６のメッキが、インピーダンスに影響しやすくなり、その部分でインピーダンスマッチングが崩れる。インピーダンスマッチングが崩れると、リードフレーム２の入力伝送信号に反射を生じさせ、入力電気信号の反射特性も悪化する。しかし本実施形態では、影響するグランド部分を伝送路から十分離すため、インピーダンスの不整合が小さくすみ、信号の反射等が生じた場合でも反射を小さく押さえることができる。
【００４６】
図１５は、本発明の第１２の実施形態を示す図である。プラスチックパッケージ５の壁部６のリードフレーム２周辺に形成される、低誘電率樹脂１８の形状を断面で小判型にしたものである。低誘電率樹脂１８の充填方法や、形成方法は、第１０の実施形態と同様に行う。ただし、本実施形態では、メッキ可能樹脂２０はカーボンの粉末もしくは、導電性のフィラが混入されている。よってメッキを施した場合パッケージの側壁部分でも、インピーダンスマッチングさせることができる。
【００４７】
図１５（ｂ）に示すように、リードフレーム２とメッキ可能樹脂２０の距離Ｌ５、Ｌ６は低誘電率樹脂１８の誘電率と、誘電正接から所望の値になるように設計する。ここで、メッキ可能樹脂２０は、カーボンの粉末もしくは、導電性のフィラが混入されて、更にグランドショート端子にショートされている。
【００４８】
リードフレーム２の周囲に一定の距離を誘電体が囲み、更にその周囲をグランドレベルの配線で囲まれ、いわゆる同軸ケーブルと同様な形状および構成となっているため、インピーダンスを精度良く得ることができる。また、側壁部分以外のリードフレーム２とのインピーダンスマッチングも良く、側壁部での入力信号の反射を低減することができる。
【００４９】
図１６は、本発明の第１３の実施形態を示すプラスチックパッケージの壁部６の断面図である。ここで、Ｔｐは、パッケージ壁部６の厚さである。また、図１７は、プラスチックパッケージの壁部６の図１６でのＡ-Ａ’に当たる断面図である。
【００５０】
プラスチックパッケージの壁部６内のリードフレーム２を、一旦２本に分けその間にできた隙間に、低誘電率樹脂１８が充填されるようにした。詳しくは、リードフレーム２の周辺は低誘電率樹脂１８で囲まれており、更にその周りは、メッキ可能樹脂２０で囲まれている。
【００５１】
ここで、メッキ可能樹脂２０が、カーボンの粉末もしくは導電性のフィラが混入されていて、導電性を持つ場合には、インピーダンスマッチングが取れるようにリードフレーム２とメッキ可能樹脂２０との間隔は、一定に形成する。メッキ可能樹脂２０に導電性を持たせない場合は、リードフレーム２とメッキ可能樹脂２０との距離は特に規定しない。
【００５２】
図１７（ａ）のように、リードフレーム２は壁部内で２本に分けられている。２本に分れている部分と１本のリードフレーム２になっている部分とでは、低誘電率樹脂１８の充填量が異なることになる。リードフレーム２が２本になっている部分は１本になっている部分に比べ低誘電率樹脂１８の断面積が広くなるため、充填スピードが変化する。インジェクション成形では断面積をなるべく一定にすることにより、充填スピードを安定させることができる。
【００５３】
そこで図１７（ｂ）のようにリードフレーム２間の樹脂の形状に凸部５１を設けた形状とする。凸部５１を設けることによって、リードフレーム２の２本に分れている部分の低誘電率樹脂１８の断面積が狭くなるため成形性が安定する。したがって、壁部６内でのリードフレーム２の１本の部分と２本に分れている部分との成形性のばらつきを低減できる。
【００５４】
この様に、リードフレーム２が壁部６内で２本に分れていることによって、外部からリードフレーム２に引っ張る力が掛かっても簡単に抜けることがない。更に、メッキ可能樹脂２０に、カーボンの粉末もしくは、導電性のフィラが混入されていて導電性を持つときは、リードフレーム２との間でインピーダンスマッチングがなされる。よって、壁部６のリードフレーム２では信号の反射は生じない。よって、壁部６での入力信号の反射をなくすことができる。
【００５５】
図１８は、本発明の第１４の実施形態を示すプラズチックパッケージの壁部６の断面図である。
プラスチックパッケージの壁部６に当たる部分のリードフレーム２の幅Ｗ２を、もとのリードフレーム２幅Ｗ１の半分程度の幅とする。リードフレーム２の周辺は低誘電率樹脂１８で囲まれており、更にその周りは、メッキ可能樹脂２０で囲まれている。ここで、メッキ可能樹脂２０がカーボンの粉末もしくは導電性のフィラが混入されていて、導電性を持つ場合には、インピーダンスマッチングが取れるようにリードフレーム２とメッキ可能樹脂２０との距離は、一定になる様に形成する。
【００５６】
壁部６内で２本にする場合、隣接したリードのとの距離が近くなる。そのため、隣接するリード間隔を拡げる必要がある。しかし、壁部６内で細くした場合、壁部６内で２本にする場合に比べて実装上のリードフレーム２のピッチを左右しないため、パッケージを小型化することができる。特に、多チャンネル時の配線ラインでは有効である。
【００５７】
この様に、壁部６内でリードフレーム２が細くなっていることによって、外部からリードフレーム２に引っ張る力が掛かっても抜けることがない。また、壁部６内ではリードフレーム２が２本に分岐されず１本だけになる。よって、同軸ケーブルのような構造になり、外周の導電性樹脂によるインピーダンスによる影響が計算しやすい。つまり、形成時にインピーダンスの設計値の再現性が良くなる。
【００５８】
図１９は、本発明の第１５の実施形態を示すパッケージ内部の図である。
第８の実施形態でパッケージ内部のリードフレーム２は、リードフレーム２上面にメッキが施されており、カーボンの粉末もしくは、導電性のフィラが混入されていて導電性を持つパッケージとの間でインピーダンスマッチングが取られていた。
【００５９】
第１５の実施形態では、まず、パッケージ内部のリードフレーム２は、上面に限らずメッキを施さない。リードフレーム２下部と、カーボンの粉末もしくは導電性のフィラが混入されていて導電性を持つメッキ可能樹脂２０で出来たパッケージの部分で、リードフレーム２は接地がとられている。次に、リードフレーム２上面を低誘電率樹脂１８でリードフレーム２から一定の距離になるように形成する。詳しくは、リードフレーム２を低誘電率樹脂１８で断面が小判型になるように形成する。次に、パッケージ内部の低誘電率樹脂１８に金属メッキ４を施す。つまり、外周部分のメッキ可能樹脂２０部分と金属メッキ４によって接地がとられている。 よって、リードフレーム２は同軸ケーブルのような形状となり、形成時のインピーダンスの設計値の再現性も良くなる。また、隣接した伝送路とは、完全に接地されたメッキによって分離されているため、伝送される信号のクロストークの発生をなくすことが出来る。
【００６０】
図２０は、本発明の第１６の実施形態を示す斜視図である。
まず、一次成型として、リードフレーム２を通す部分にくぼみ５２を設けたプラスチックパッケージ５をメッキ可能樹脂２０でインジェクション成型する。次に、成型したプラスチックパッケージ５に、メッキを施すための前処理を行う。次に、二次成型のための型に、リードフレーム２と一次成型部分とを組み込む。次に、リードフレーム２とプラスチックパッケージ５の間に、二次成型部分として、低誘電率樹脂１８をインジェクション成型する。次に、二次成型後に無電解メッキで一次成型部の表面に現れているメッキ前処理を施した部分に金属メッキ４を施す。
【００６１】
二次成型部の上面は、一次成型部の上面より少し下がって形成される。一次成型部に施した、金属メッキ４はグランドラインに用いる。リードフレーム２部分は信号ラインとなる。信号ラインとグランドラインとの間隔は、利用する信号の周波数と二次成型時の低誘電率樹脂の誘電率を基にインピーダンスマッチングするように設計する。
【００６２】
一次成型後、メッキ前処理を施すと成型部品は、メッキ前処理液により多少エッチングされ、成型時よりやせてしまう。このエッチング量は、多少ばらつきがある。しかし、第１６の実施形態では、一次成型部と二次成型部の上面に段差があるため、多少エッチングされても一次成型部の上面に、二次成型部の低誘電率樹脂が流れ込むことがない。このため、リードフレーム２とメッキされている部分までの距離は一定に保たれる。つまり信号ラインとグランドライン部分との間隔を一定に保てるためインピーダンスを一定に保つことが出来る。
【００６３】
図２１は、本発明の第１７の実施形態を示す斜視図である。
本実施形態では、プラスチックパッケージ５に金属メッキ４で信号ラインとグランドラインを形成する。まず、一次成型として、信号ラインとなる凸部５３を形成するために、一対の溝５８を形成したプラスチックパッケージ５をメッキ可能樹脂２０でインジェクション成型する。次に、成型したプラスチックパッケージ５に、メッキを施すための前処理を行う。
【００６４】
次に、二次成型として、プラスチックパッケージ５の溝部に、低誘電率樹脂１８をインジェクション成型する。詳しくは、溝５８に充填する樹脂の上面は一次成型時の上面より低く成型する。次に、メッキ前処理を施した部分に、無電解メッキによってメッキを施す。二本の溝５８に挟まれた凸部５３に施された金属メッキ４が信号ラインとなる。信号ライン以外の金属メッキ４を施された一次成型部分は、グランドライン部分となる。また、信号ラインとグランドライン部分との間の溝は、利用する信号の周波数と二次成型時の低誘電率樹脂１８の誘電率を基にインピーダンスマッチングするように設計する。
【００６５】
本実施形態によって、二次成型が溝の中への成型になるため、一次成形部の上面に二次成型時の樹脂が及ぶことを少なくできる。よって、二次形成時の低誘電率樹脂１８による信号ラインとグランドラインの間隔を一定に保つことが出来る。また、信号ラインとグランドライン部分が一次成型で同時に成型できるため信号ラインの両側の溝の間隔を一定に保つことができ、インピーダンスの成型によるばらつきを小さく押さえることができる。
【００６６】
図２２は、本発明の第１８の実施形態を示す斜視図である。
まず、一次成型として、図２２に示すようにリードフレーム２を通す部分にくぼみ５２を設けたプラスチックパッケージ５をメッキ可能樹脂２０でインジェクション成型する。この時、リードフレーム２を通すくぼみ５２以外の部分にプラスチックパッケージ５を貫通する穴を形成する。これをスルーホール２２と呼ぶ。この時スルーホール２２の直径は０．５ｍｍ程度とする。
【００６７】
次に、成型したプラスチックパッケージ５に、メッキを施すための前処理を行う。次に、二次成型のための型に、リードフレーム２と一次成型部分とを組み込む。次に、リードフレーム２とプラスチックパッケージ５の間に、二次成型部分として低誘電率樹脂１８をインジェクション成型する。次に、二次成型後に一次成型部のメッキ前処理を施した部分に無電解メッキによって金属メッキ４を施す。ここで、リードフレーム２が信号ラインとなり、金属メッキ４部分がグランドラインとなる。信号ラインとグランドラインとの間隔は、利用する信号の周波数と二次成型時の低誘電率樹脂１８の誘電率を基にインピーダンスマッチングするように設計する。
【００６８】
本実施形態のように、スルーホール２２を施すことによりパッケージ全面のグランドを共通することができる。よって、パッケージの下面にグランドの接地面を持ってきてもパッケージ内部でグランドを取ることが容易にできる。つまり、通常パッケージ内部でグランドを取る場合のグランド用リード配線を施さなくても良い。また、リードフレーム２自体は、一次形成のメッキ前処理後に挿入するため、メッキ前処理によるエッチングの影響を受けない。
【００６９】
図２３（ａ）は、本発明の第１９の実施形態を示す斜視図である。図２３（ｂ）は本発明の第１９の実施形態を示す断面図である。本発明の第１７の実施形態ではパッケージ内部の配線を形成した。つまり、プラスチックパッケージ５自体に信号ラインとグランドラインを形成した。
【００７０】
本実施形態では、一次成型として、プラスチック内部の信号ラインとなる凸部５３と、外部への信号ラインとなるリードフレーム２を通すための溝５４を形成する。リードフレーム２を通すための溝５４は、プラスチックパッケージ５内部の信号ライン下部に当たる部分に形成する。凸部５３を形成するための一対の溝と凸部５３の裏側に当たる部分に溝５４を形成したプラスチックパッケージ５をインジェクション成型する。
【００７１】
次に、プラスチックパッケージ５内部の信号ラインとなる凸部５３にプラスチックパッケージ５を貫通する穴を形成する。詳しくは、凸部５３とリードフレーム２を通すための溝５４との間を貫通させる。これをスルーホール２２と呼ぶ。この時、スルーホール２２の直径は０．５ｍｍ程度とする。
【００７２】
次に、成型したプラスチックパッケージ５に、メッキを施すための前処理を行う。次に、二次成型のための型に、リードフレーム２と一次成型部分とを組み込む。詳しくは、凸部５３の裏側に当たる部分の溝５４にリードフレーム２を組み込む。次に、プラスチックパッケージ５の溝５４部へ、メッキを施さない低誘電率の樹脂をインジェクション成型する。詳しくは、凸部５３の両側の溝に充填する樹脂の上面は一次成型時の上面より低く成型する。また、リードフレーム２を組み込んだ溝５４は、溝５４を埋め込み更に低誘電率樹脂１８で一次成型部を覆うように形成する。
【００７３】
次に、メッキ前処理を施した部分に、無電解メッキによって金属メッキ４を施す。二本の溝に挟まれた凸部５４に施した金属メッキ４がプラスチックパッケージ５内部の信号ラインとなる。プラスチックパッケージ５内部の信号ライン以外のメッキを施された一次成型部分は、グランドライン部となる。
【００７４】
また、プラスチックパッケージ５内部の信号ラインとグランド部との間の溝は、利用する信号の周波数と二次成型時の樹脂の誘電率を基にインピーダンスマッチングするように設計する。
【００７５】
本実施形態によって、二次成型で凸部５３の両側の溝への成型は、一次成形部の上面に二次成型時の樹脂が及ぶことを少なくできる。よって、二次形成時の樹脂によるプラスチックパッケージ内部の信号ラインとグランドラインの間隔を一定に保つことが出来る。また、信号ラインとグランド部が一次成型で同時に成型できるためプラスチックパッケージ５内部の信号ラインの両側の溝の間隔を一定に保つことができ、インピーダンスの成型によるばらつきを小さく押さえることができる。また、リードフレーム２自体は、一次成型のメッキ前処理後に挿入するため、メッキ前処理によるエッチングの影響を受けない。
【００７６】
図２４（ａ）は、本発明の第２０の実施形態を示す斜視図である。図２４（ｂ）は図２４（ａ）のａ−ａでの断面を示す図である。図２４（ｃ）は図２４（ａ）のｂ−ｂでの断面を示す図である。図２４（ｄ）は、一次成型後のプラスチックパッケージを示す斜視図である。
【００７７】
本実施形態は、プラスチックパッケージ内部でのリードフレーム２と、メッキによる信号伝送路の結合部に関するものである。図２４（ａ）のＡ部５５はプラスチックパッケージ自体へのメッキによって、信号伝送路を形成している部分である。図２４（ａ）のＢ部５６は、リードフレーム２を信号伝送路として利用している部分である。図２４（ａ）のＢ部のリードフレーム２部分は、パッケージ外部の配線のための端子となる。
【００７８】
図２４（ｂ）のＡ部５５は、本発明の第１７の実施形態と同様の構造である。図２４（ｃ）のＢ部５６は、本発明の第１６の実施形態と同様の構造である。まず、一次成型として、リードフレーム２を通す部分にくぼみ５２を設けた部分と、信号ラインとなる凸部５３を形成するために、一対の溝５８を形成したプラスチックパッケージをインジェクション成型する。次に、一次成型したプラスチックパッケージに、メッキを施すための前処理を行う。
【００７９】
次に、図２４（ｄ）のように、Ａ部５５のプラスチックパッケージ自体がメッキによって信号伝送路になっている位置と、Ｂ部５６を形成した時のリードフレーム２の位置が同じになるようにメッキ可能樹脂２０でインジェクション成型する。詳しくは、二本の溝に挟まれた凸部５３とリードフレーム２が一本のラインとなるように設計する。ただし、プラスチックパッケージ内部の信号ラインとグランド部との間の溝５８と、リードフレーム２の信号ラインとグランド配線との間隔は、利用する信号の周波数と二次成型時の樹脂の誘電率を基にインピーダンスマッチングするように設計する
次に、二次成型用の型にリードフレーム２を設計した位置で合わせる。次に、二次成型としてプラスチックパッケージの溝５８部とくぼみ５２とに、メッキを施さない低誘電率樹脂１８をインジェクション成型する。詳しくは、溝５８とくぼみ５２とに充填する樹脂の上面は一次成型時の上面より低く成型する。この時、図２４（ａ）のＢ部５６のリードフレーム２は、低誘電率樹脂１８で固定される。また、図２４（ａ）のＢ部５６には、プラスチックパッケージの壁部になる部分も同時に成型しても良い。次に、メッキ前処理を施した部分に、無電解メッキによって金属メッキ４を施す。
【００８０】
次に、図２４（ａ）のＡ部５５のプラスチックパッケージ自体が金属メッキ４によって信号伝送路になっている部分と、図２４（ａ）のＢ部５６のリードフレーム２を金線８でワイヤボンディングにより結線する。
【００８１】
図２４（ａ）のＡ部５５は、二本の溝に挟まれ、メッキを施された凸部５３が信号ラインとなる。信号ライン以外のメッキを施された一次成型部分は、グランドライン部となる。Ｂ部５６は、リードフレーム２部分が信号ラインとなり、一次成型部に施した、金属メッキ４はグランドライン部となる。
【００８２】
一次成型後、メッキ前処理を施すと成型部品は、メッキ前処理液により多少エッチングされ、成型時よりやせてしまう。このエッチング量は、多少ばらつきがある。しかし、リードフレーム２自体は一次形成のメッキ前処理後に挿入するため、メッキ前処理によるエッチングの影響を受けない。また、一次成型部と二次成型部の上面に段差があるため、多少エッチングされても一次成型部の上面に、二次成型部の樹脂が流れ込むことがない。このため、リードフレーム２とメッキ部までの距離は一定に保たれる。つまり、信号ラインとグランドライン部との間隔を一定に保てるためインピーダンスも一定に保つことが出来る。
【００８３】
また、プラスチックパッケージ自体が金属メッキ４によって信号伝送路になっている部分と、リードフレーム２の信号伝送路が一本のラインとなるように設計されているためＡ部５５とＢ部５６でのインピーダンスのばらつきがなくなり、電気信号の反射を押さえることができる。
【００８４】
図２５（ａ）は、本発明の第２１の実施形態を示す図である。図２５（ｂ）は図２５（ａ）のｂ−ｂでの断面を示す図である。図２５（ｃ）は、一次成型後のプラスチックパッケージを示す斜視図である。
【００８５】
本実施形態は、プラスチックパッケージ内部でのリードフレーム２と、金属メッキ４による信号伝送路の結合部に関するものである。
【００８６】
図２５（ａ）のＡ部５５はプラスチックパッケージ自体が、金属メッキ４によって信号伝送路になっている部分である。図２５（ａ）のＢ部５６は、リードフレーム２を信号伝送路として利用している部分である。図２５（ａ）のＢ部のリードフレーム２部分は、パッケージ外部の配線のための端子となる。本実施形態は、図２５（ｂ）に示すように、Ａ部５５とＢ部５６の結合部で、Ａ部５５にまでＢ部５６のリードフレーム２を張り出させるものである。結合部の結合にワイヤボンディングが不要となる。
【００８７】
まず、一次成型として、図２５（ｃ）に示す様に、リードフレーム２を通す部分に段差部５７を設けた部分と信号ラインとなる凸部５３を形成した、プラスチックパッケージをメッキ可能樹脂２０でインジェクション成型する。詳しくは、信号ラインとなる凸部５３を形成するために一対の溝を形成し、図２５（ａ）のＡ部と図２５（ａ）のＢ部との境にある凸部５３の形状を、図２５（ａ）のＢ部から張り出したリードフレーム２が収まる様にリードフレーム２の厚さの分だけ段差を設けた段差部５７を形成する。つまり、二本の溝に挟まれた凸部５３とリードフレーム２が、組み込んだ時に一本のラインとなるように設計する。詳しくは、プラスチックパッケージ内部の信号ラインとグランドライン部との間の溝と、リードフレーム２の信号ラインとグランドライン部との間隔は、利用する信号の周波数と二次成型時の樹脂の誘電率を基にインピーダンスマッチングするように設計する。
【００８８】
次に、一次成型したプラスチックパッケージに、メッキを施すための前処理を行う。次に、二次成型用の型にリードフレーム２をＡ部５５の凸部５３の段差部５７の位置に組み合わせる。次に、二次成型としてプラスチックパッケージの溝部に、メッキを施さない低誘電率樹脂１８をインジェクション成型する。詳しくは、溝に充填する樹脂の上面は一次成型時の上面より低く成型する。この時、図２５（ａ）のＢ部のリードフレーム２は、低誘電率の樹脂で固定される。また、図２５（ａ）のＢ部には、プラスチックパッケージの壁部になる部分も同時に成型しても良い。次に、メッキ前処理を施した部分に、無電解メッキによって金属メッキ４を施す。よって、図２５（ａ）のＡ部５５は、二本の溝に挟まれ、メッキを施された凸部５７が信号ラインとなる。信号ライン以外のメッキを施された一次成型部分は、グランドライン部となる。図２５（ａ）のＢ部５６は、リードフレーム２部分が信号ラインとなり、一次成型部に施した、金属メッキ４はグランドライン部となる。
【００８９】
次に、図２５（ａ）のＡ部のプラスチックパッケージ自体がメッキによって信号伝送路になっている部分と図２５（ａ）のＢ部のリードフレーム２は、金属メッキ４によって結線される。つまり、ワイヤレスボンディングとなる。そのため、ワイヤボンディングの金線やＡｌ線によるインピーダンスの乱れがなくなる。また、二次成型後のメッキ処理によって伝送路が結線、形成されるため作製工程の削減もはかれる。
一次成型後、メッキ前処理を施すと成型部品は、メッキ前処理液により多少エッチングされ、成型時よりやせてしまう。このエッチング量は、多少ばらつきがある。しかし、リードフレーム２自体は、一次形成のメッキ前処理後に挿入するため、メッキ前処理によるエッチングの影響を受けない。また、一次成型部と二次成型部の上面に段差があるため、多少エッチングされても、一次成型部の上面に、二次成型部の樹脂が流れ込むことがない。このため、リードフレーム２とメッキ部までの距離は、一定に保たれる。したがって信号ラインとグランド部との間隔を一定に保てるためインピーダンスを一定に保つことが出来る。
【００９０】
また、プラスチックパッケージ自体がメッキによって信号伝送路になっている部分と、リードフレーム２の信号伝送路が一本のラインとなるように設計されているためＡ部５５とＢ部５６でのインピーダンスのばらつきがなくなり、電気信号の反射を押さえることができる。
【００９１】
図２６（ａ）は、本発明の第２２の実施形態を示す図である。図２６（ｂ）は金属製の蓋２４で封入後を示す断面図である。本実施形態は、本発明でのプラスチックパッケージ５を封入するための金属製の蓋２４との結合部に関するものである。プラスチックパッケージ５の封入時に抵抗溶接である、シーム溶接を用いる。
【００９２】
まず、図２６（ａ）の様に、プラスチックパッケージ５の側壁の上面部にシーム溶接用の金具をインサート成型で設ける。詳しくは、プラスチックパッケージ５の側壁の上面部分に、プラズチックパッケージの側壁部の上面部分と同じ大きさの、断面がＬ字型の金具をインサート成形する。この断面がＬ字型の金属をシーム溶接用金具２３と呼ぶ。詳しくは、プラスチックパッケージ５の側壁の上面部分の、厚さ０．８ｍｍの部分にシーム溶接用金具２３をインサート成形する。シーム溶接用金具２３の断面の厚さは０．５ｍｍ程度である。プラスチックパッケージ５の外周部分と、インサート後のシーム溶接用金具２３のプラスチックパッケージ５の外周に当たる部分は、段差のない面となる。
【００９３】
次に、シーム溶接用金具２３の露出部している部分に金属メッキ４を施す。この時、シーム溶接用金具２３にもメッキを施す。次に、シーム溶接用金具２３の上に金属製のプラスチックパッケージ５の蓋２４をセットする。次に、金属製の蓋２４とシーム溶接用金具２３をシーム溶接する。
【００９４】
通常、パッケージ内部に半導体レーザ素子等を実装した時は、一般のトランスファーモールド法で成型する。しかし、樹脂の周りに高温の液状化した樹脂が直接素子の周りを覆うことになる。この場合、樹脂の線膨張係数と素子の線膨張係数の違いが大きいため、素子に応力がかかり続け素子の劣化を招く。また、パッケージの蓋２４を接着剤等で固定すると、水分がパッケージ内部に入り込んでしまう。一般に、気密性を保持するために利用されるシーム溶接は、信頼性が高い。現在、最高品質を謳うセラミックパッケージの多くの物に用いられている。
【００９５】
本実施形態では、パッケージを樹脂で構成する際、インサート成型により、シーム溶接用金具２３を同時に成型することができる。プラスチックパッケージ５にメッキを施す際にシーム溶接用金具２３も同時にメッキを施すことによって、シーム溶接時の通電が良くなりシーム溶接時の発熱量を小さくすることができる。この様に、発熱量を小さくすることによってプラスチックパッケージ５でもシーム溶接が可能となる。更に、プラスチックパッケージ５をシーム溶接によって封入することによって、セラミックパッケージと同等の高気密性を保つことができる。
【００９６】
図２７（ａ）は、本発明の第２３の実施形態を示す断面図である。図２７（ｂ）は、本実施形態における蓋２４の加工後を示す斜視図である。本実施形態は、本発明におけるプラスチックパッケージの金属製の蓋２４部分に関するものである。
【００９７】
金属製の蓋２４は図２７（ｂ）に示すように、厚さは０．５ｍｍ程度である。また、蓋２４の両面に形成する樹脂部分の、樹脂の厚さは０．５ｍｍ程度とする。詳しくは、金属製の蓋２４が、シーム溶接に使用される部分以外に、メッキ可能樹脂１９を用いて、樹脂部分ををインサート成型する。
【００９８】
次に、成型した蓋２４全面に金メッキを施す。次に、メッキを施した蓋２４を、本発明の第２２の実施形態と同様に、プラスチックパッケージのシーム溶接用金具２３へシーム溶接する。シーム溶接される部分は樹脂部がないので、シーム溶接は、問題なく行える。図２７（ａ）に示す様に完全に密閉される。また、樹脂部の厚みがあるため、外部の熱がパッケージ内部に及ぶのを遮断できる。更に、メッキが施されているため外部からの熱を反射させる。そのため、温度特性が良く、外部の温度変化に対し安定した特性を保つことができる。
【００９９】
図２８は、本発明の第２４の実施形態を示す断面図である。
本実施形態は、本発明におけるプラスチックパッケージの金属製の蓋２４部分に関するものである。本発明の第２３の実施形態で、金属製の蓋２４部分に形成する樹脂部分に関するものである。
【０１００】
まず、金属製の蓋２４の縁部分以外の両面に、樹脂部分を設ける。詳しくは、金属製の蓋２４のうちプラスチックパッケージの外側になる部分には、厚さ０．５ｍｍ程度となる様に低誘電率樹脂１９でインジェクション成型する。また、パッケージの内側になる部分の樹脂部は、パッケージ内のキャビティー部分を埋めるように低誘電率樹脂１９でインジェクション成型する。詳しくは、プラスチックパッケージ内の素子等の上面との隙間が、０．２ｍｍ程度となる様な樹脂部分を形成する。
【０１０１】
次に、成型した蓋２４全面に金属メッキ４を施す。次に、金属メッキ４を施した蓋２４を、本発明の第２２の実施形態と同様に、プラスチックパッケージのシーム溶接用金具２３へシーム溶接する。シーム溶接される部分は樹脂部分がないのでシーム溶接は、問題なく行える。図２８に示す様に完全に密閉される。
【０１０２】
この様に、シーム溶接を施した後のプラスチックパッケージの内部は、素子等の近傍までメッキを施した樹脂で囲むことになる。メッキを施した樹脂は、シーム溶接によってパッケージ外部のメッキ部および配線を通して接地される。そのため、パッケージ内部の素子に対してグランドラインを近づけることになる。高周波を伝送するような、パッケージでは、内部キャビティーを少量にすることで、信号反射を抑制して波形歪みによる誤作動を抑制することができる。また、従来は金属を切削しキャビティー部を埋める切片を挿入していたが、本実施形態を用いれば樹脂で、一体成型でき更に切削では、成型しにくい複雑な形状も成型できる。また、蓋２４に形成する樹脂部分を、カーボンの粉末もしくは導電性のフィラが混入されていて、導電性を持つメッキ可能樹脂で形成しても良い。
以上のように本発明では、光伝送モジュールへの適用における実施形態を示しているが、受光モジュール、電界吸収型光モジュールについても適用可能である。
【０１０３】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、信号ラインのリードフレーム２端子がインピーダンスマッチングした構造であるので、高周波信号が効率よく通せるようになり、また、パッケージの小型化が可能となる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す図である。
【図２】本発明の第２の実施形態を示す図である。
【図３】本発明の第３の実施形態を示す図である。
【図４】本発明の第４の実施形態を示す図である。
【図５】本発明の第５の実施形態を示す図である。
【図６】本発明の第６の実施形態を示す図である。
【図７】本発明の第７の実施形態を示す図である。
【図８】本発明の第８の実施形態を示す図である。
【図９】本発明の第８の実施形態を示す図である。
【図１０】本発明の第８の実施形態を示す図である。
【図１１】本発明の第９の実施形態を示す図である。
【図１２】本発明の第９の実施形態を示す図である。
【図１３】本発明の第１０の実施形態を示す図である。
【図１４】本発明の第１１の実施形態を示す図である。
【図１５】本発明の第１２の実施形態を示す図である。
【図１６】本発明の第１３の実施形態を示す図である。
【図１７】本発明の第１３の実施形態を示す図である。
【図１８】本発明の第１４の実施形態を示す図である。
【図１９】本発明の第１５の実施形態を示す図である。
【図２０】本発明の第１６の実施形態を示す図である。
【図２１】本発明の第１７の実施形態を示す図である。
【図２２】本発明の第１８の実施形態を示す図である。
【図２３】本発明の第１９の実施形態を示す図である。
【図２４】本発明の第２０の実施形態を示す図である。
【図２５】本発明の第２１の実施形態を示す図である。
【図２６】本発明の第２２の実施形態を示す図である。
【図２７】本発明の第２３の実施形態を示す図である。
【図２８】本発明の第２４の実施形態を示す図である。
【符号の説明】
１、リード端子
２、リードフレーム
３、底辺部
４、金属メッキ
５、プラスチックパッケージ
６、壁部
７、半導体レーザ
８、金線
９、ダイスボンド
１０、Ｖ溝
１１、溝
１２、基板
１３、ポリイミド
１４、クラッド部
１５、配線パターン
１６、光伝送コア部
１７、接着剤
１８、低誘電率樹脂
１９、メッキ可能樹脂
２０、メッキ可能樹脂（カーボン・フィラ入り）
２１、メッキを施さない樹脂
２２、スルーホール
２３、シーム溶接用金具
２４、蓋
５１、凸部
５２、くぼみ
５３、凸部
５４、溝
５５、Ａ部
５６、Ｂ部
５７、段差部
Claims (5)
- 基板表面に金属メッキを施し、前記金属メッキ上に半導体レーザ素子をダイスボンドし、前記半導体レーザ部分以外の前記金属メッキ上面にポリイミドでクラッド部を形成し、前記クラッド部上に金属メッキで配線パターン部とポリイミドで光伝送路コア部を形成し、前記配線パターン部と、前記光伝送路コア部とを、更にポリイミドで挟み込むように形成し、前記ポリイミド上に金属メッキを施した部分を備えたプラスチックパッケージを用いることを特徴とする光伝送モジュール。
- 前記ポリイミドで形成された光伝送路コア部の端面をパケージの光入出力窓として使用したことを特徴とする請求項１記載の光伝送モジュール。
- 光伝送モジュール用のメッキ可能樹脂で形成されたプラスチックパッケージであって、基板上にメッキ可能樹脂で底辺部が形成され、前記底辺部に金属メッキによって形成された配線と、ダイスボンドした半導体レーザ素子とを備え、前記金属メッキの配線を前記メッキ可能樹脂で上下から挟み込むように形成し、
前記メッキ可能樹脂は導電性の粉末を混入させたものを用い、
前記メッキ可能樹脂下面に前記基板を位置させ、前記メッキ可能樹脂上面にはメッキ処理を施し、
リードフレームの側面および下部のみメッキ可能樹脂より誘電率が低い低誘電率樹脂で形成し、前記低誘電率樹脂の周りを前記メッキ可能樹脂で形成し、
前記メッキ可能樹脂にメッキ処理を施し、
前記プラスチックパッケージの壁部で、リードフレームの周辺をメッキ可能樹脂より誘電率が低い低誘電率樹脂で形成し、
前記リードフレームを外部との信号の配線として備え、前記メッキ可能樹脂の少なくとも前記低誘電率樹脂の周りにメッキ処理を施し、
前記プラスチックパッケージの壁部に形成された外部との信号の配線のリードフレームと低誘電率樹脂とメッキ可能樹脂とでコプレーナライン状の導体パターンになっている
ことを特徴とする光伝送モジュール。 - 光伝送モジュール用のメッキ可能樹脂で形成されたプラスチックパッケージであって、基板上にメッキ可能樹脂で底辺部が形成され、前記底辺部に金属メッキによって形成された配線と、ダイスボンドした半導体レーザ素子とを備え、前記金属メッキの配線を前記メッキ可能樹脂で上下から挟み込むように形成し、
前記メッキ可能樹脂は導電性の粉末を混入させたものを用い、
前記メッキ可能樹脂下面に前記基板を位置させ、前記メッキ可能樹脂上面にはメッキ処理を施し、
リードフレームの側面および下部のみメッキ可能樹脂より誘電率が低い低誘電率樹脂で形成し、前記低誘電率樹脂の周りを前記メッキ可能樹脂で形成し、
前記メッキ可能樹脂にメッキ処理を施し、
前記プラスチックパッケージの壁部で、リードフレームの周辺をメッキ可能樹脂より誘電率が低い低誘電率樹脂で形成し、
前記リードフレームを外部との信号の配線として備え、前記メッキ可能樹脂の少なくとも前記低誘電率樹脂の周りにメッキ処理を施し、
前記メッキ可能樹脂で形成されたプラスチックパッケージの壁部内のリードフレームを、外部のリードフレームより幅広にし、前記壁部内のリードフレームの幅広部分の中央部に穴を形成し、前記中央部の穴に低誘電率の樹脂を流し込み、前記壁部内へ固定し、
前記プラスチックパッケージの壁部に形成された外部との信号の配線のリードフレームと低誘電率樹脂とメッキ可能樹脂とでコプレーナライン状の導体パターンになっている
ことを特徴とする光伝送モジュール。 - 光伝送モジュール用のメッキ可能樹脂で形成されたプラスチックパッケージであって、基板上にメッキ可能樹脂で底辺部が形成され、前記底辺部に金属メッキによって形成された配線と、ダイスボンドした半導体レーザ素子とを備え、前記金属メッキの配線を前記メッキ可能樹脂で上下から挟み込むように形成し、
前記メッキ可能樹脂は導電性の粉末を混入させたものを用い、
前記メッキ可能樹脂下面に前記基板を位置させ、前記メッキ可能樹脂上面にはメッキ処理を施し、
リードフレームの側面および下部のみメッキ可能樹脂より誘電率が低い低誘電率樹脂で形成し、前記低誘電率樹脂の周りを前記メッキ可能樹脂で形成し、
前記メッキ可能樹脂にメッキ処理を施し、
前記プラスチックパッケージの壁部で、リードフレームの周辺をメッキ可能樹脂より誘電率が低い低誘電率樹脂で形成し、
前記リードフレームを外部との信号の配線として備え、前記メッキ可能樹脂の少なくとも前記低誘電率樹脂の周りにメッキ処理を施し、
前記メッキ可能樹脂で形成されたプラスチックパッケージの壁部内のリードフレームを、壁部外のリードフレームの幅より細くし、前記壁部内のリードフレームを低誘電率樹脂で囲むように形成し、前記リードフレームを前記壁部内へ固定し、
前記プラスチックパッケージの壁部に形成された外部との信号の配線のリードフレームと低誘電率樹脂とメッキ可能樹脂とでコプレーナライン状の導体パターンになっている
ことを特徴とする光伝送モジュール。
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