WO2013099936A1 - 入出力部材ならびに電子部品収納用パッケージおよび電子装置 - Google Patents

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真広 辻野
茂典 高谷
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京セラ株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to an input / output member used for an electronic component storage package in which an electronic component such as a semiconductor element is stored, an electronic component storage package using the input / output member, and an electronic apparatus.
  • an electronic device can be used for various electronic devices.
  • the distance excluding the input / output conductor pattern portion between the second grounding conductor patterns is set so that the portion covered by the third insulator layer is not covered by the third insulator layer. Compared to longer. As a result, matching of the characteristic impedance is performed between the portion covered by the third insulator layer and the portion not covered.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide an input / output member capable of performing good impedance matching, an electronic component storage package and an electronic apparatus using the input / output member.
  • An input / output member includes a first insulating member, a second insulating member joined to an upper surface of the first insulating member, and a central portion of the first insulating member and the first insulating member. And a wiring conductor sandwiched between the second insulating members.
  • the wiring conductor has an impedance matching portion having a wider line width than other portions at a boundary portion between the portion exposed from the second insulating member and the second insulating member.
  • the wiring conductor 13 is adjacent to the first portion 13 a and the first portion 13 a sandwiched between the first insulating member 11 and the second insulating member 12, and at the boundary portion exposed from the second insulating member 12. It has the 2nd site
  • the second portion 13b is a boundary portion between the first portion 13a sandwiched between the second insulating members 12 and the portion where the wiring conductor 13 is exposed from the second insulating member 12, and the second insulating portion 13b. It is located on the side exposed from the member 12. And the 2nd site
  • the substrate 5 in the present embodiment has a flat plate-shaped main body portion and screwing portions that are respectively pulled out from the four corners of the main body portion.
  • the flat plate portion has a placement area where the electronic component 3 is placed on the upper surface.
  • a screwing hole 5b is formed in each screwing portion.
  • the package 1 can be fixed to a mounting substrate (not shown) with the screw holes 5b.
  • the placement area means an area that overlaps the electronic component 3 when the substrate 5 is viewed in plan.
  • the size of the substrate 5 is, for example, a rectangle having a side of 5 mm to 50 mm in the main body. Further, the thickness of the substrate 5 is, for example, 0.3 mm to 3 mm.
  • the placement area is formed at the center of the upper surface of the substrate 5, but the present invention is not limited to this form.
  • An area where the electronic component 3 is placed is referred to as a placement area.
  • substrate 5 may have a some mounting area
  • the electronic component 3 is placed on the placement area on the upper surface of the substrate 5.
  • Examples of the electronic component 3 include an electronic component 3 such as an optical semiconductor element, an IC element, and a capacitor.
  • the optical semiconductor element include a light emitting element that emits light represented by an LD (Laser Diode) element or a light receiving element that receives light represented by a PD (Photo Detector) element.
  • LD Laser Diode
  • PD Photo Detector
  • the electrode of the electronic component 3 is electrically connected to the wiring conductor 13 of the input / output member 9 via a bonding wire (not shown) or the like.
  • the electronic component 3 can input / output signals to / from an external wiring circuit (not shown) via the bonding wire and the wiring conductor 13.
  • the substrate 5 is required to have high insulating properties in the portion where the electronic component 3 is installed.
  • a mixing member is prepared by mixing raw material powder containing these glass powder and ceramic powder, an organic solvent, and a binder.
  • a plurality of ceramic green sheets are produced by forming the mixed member into a sheet.
  • a plurality of laminated bodies are produced by laminating the produced ceramic green sheets.
  • the substrate 5 is produced by integrally firing the plurality of laminated bodies at a temperature of about 1600 ° C., respectively.
  • a metal material such as iron, copper, nickel, chromium, cobalt and tungsten, an alloy made of these metals, or a metal member composed of these metals can be used.
  • substrate 5 is producible by giving metal processing methods, such as a rolling method, a punching method, and a cutting method, to such an ingot of a metal material.
  • the mounting substrate 27 it is preferable to use a member having a good insulating property similarly to the insulating member.
  • a member having a good insulating property similarly to the insulating member.
  • an aluminum oxide sintered body, a mullite sintered body, a silicon carbide sintered body, a nitriding body is used.
  • Ceramic materials such as an aluminum sintered body and a silicon nitride sintered body can be used. Further, a glass ceramic material may be used instead of these ceramic materials.
  • the package 1 of the present embodiment includes a frame body 7 fixed to the upper surface of the substrate 5 so as to surround the mounting area.
  • the frame 7 has a rectangular cylindrical shape on the inner peripheral surface and the outer peripheral surface in plan view, and includes four side wall portions.
  • the frame body 7 is bonded to the substrate 5 via a bonding member (not shown) such as silver solder.
  • the outer periphery of the frame 7 when viewed in plan is, for example, 5 mm or more and 50 mm or less on one side of the length and width.
  • the thickness of the frame 7 which is the width between the outer periphery and the inner periphery is, for example, not less than 0.5 mm and not more than 2 mm.
  • the height of the frame 7 is 3 mm or more and 30 mm or less, for example.
  • a member having a good insulating property or a metal member is used in the same manner as the substrate 5.
  • members having good insulation include ceramic materials such as an aluminum oxide sintered body, a mullite sintered body, a silicon carbide sintered body, an aluminum nitride sintered body, and a silicon nitride sintered body.
  • the metal member for example, a metal material such as iron, copper, nickel, chromium, cobalt, and tungsten, an alloy made of these metal materials, or a metal member composed of these metals is used.
  • the frame body 7 has a through hole 7a that penetrates between the inner peripheral surface and the outer peripheral surface and has openings on the inner peripheral surface and the outer peripheral surface.
  • the through hole in the present embodiment has a shape that opens to the inner peripheral surface, the outer peripheral surface, and the lower surface. In other words, a part of the lower surface side of the frame body 7 is cut out.
  • the through hole 7a may have a shape in which the lower surface of the frame body 7 is cut out or a shape in which the upper surface is cut out.
  • the frame body 7 may have a plurality of such through holes 7a.
  • the input / output member 9 is inserted into the through hole 7a and fixed.
  • the input / output member 9 is a member that electrically connects the inside and outside of the frame body 7.
  • the substrate 5 has a notch portion 5a in a portion located below the through hole 7a.
  • the input / output member 9 is fixed so that the side surface of the one insulating member 11 contacts.
  • the first insulating member 11 has a through hole penetrating from the upper surface to the lower surface, and a through conductor 29 is formed in the through hole.
  • the through conductor 29 is electrically connected to the end of the wiring conductor 13.
  • the wiring conductor 13 is connected to the lower surface side of the package 1 by the through conductor 29.
  • a lead terminal 31 is disposed on the lower surface of the first insulating member 11.
  • the lead terminal 31 is electrically connected to the lower end of the through conductor 29.
  • the lead terminal 31 is a member for electrically connecting an external wiring circuit and the through conductor 29. Note that ground terminals 31 a connected to the ground conductor 14 are shown on both sides of the lead terminal 31.
  • the first insulating member 11 has a square plate shape. As an exemplary size of the first insulating member 11, one side parallel to the line direction of the wiring conductor 13 in a plan view is about 1 to 10 mm, and one side intersecting the line direction of the wiring conductor 13 in a plan view. Is about 5 to 50 mm, and the thickness is about 0.5 to 2 mm.
  • the second insulating member 12 has a square plate shape like the first insulating member 11.
  • An exemplary size of the second insulating member 12 is such that one side parallel to the line direction of the wiring conductor 13 when viewed in plan is about 0.5 to 5 mm in the line direction of the wiring conductor 13 when viewed in plan.
  • One side orthogonal to each other is about 5 to 50 mm, and the thickness is about 0.5 to 2 mm.
  • a dielectric member having good insulation properties is preferably used as the first insulating member 11 and the second insulating member 12.
  • an aluminum oxide sintered body having a relative dielectric constant of about 9.4 a mullite sintered body having a relative dielectric constant of about 7.5, a silicon carbide sintered body having a relative dielectric constant of about 40,
  • a ceramic material such as an aluminum nitride sintered body having a relative dielectric constant of about 8.5 and a silicon nitride sintered body having a relative dielectric constant of about 9.6, or a glass ceramic material is used as the first insulating member.
  • 11 and the second insulating member 12. In order to transmit a signal satisfactorily in the wiring conductor 13, the first insulating member 11 and the second insulating member 12 are made of a dielectric having a relative dielectric constant of about 4 to 50 as in the above members. Is preferred.
  • the lower surface of the first insulating member 11 is located above the lower surface of the substrate 5. This is because when the lead terminal 31 is joined to the lower surface of the first insulating member 11, the lead terminal 31 can be prevented from projecting below the lower surface of the substrate 5. Therefore, when the substrate 5 is fixed to the mounting substrate, the substrate 5 can be brought into close contact with the mounting substrate so as not to prevent heat dissipation.
  • the line width W1 at the first portion 13a of the wiring conductor 13 is, for example, about 0.05 to 0.5 mm, and the line width W2 at the second portion 13b is, for example, about 0.15 to 1.5 mm.
  • the line width W3 at 13c is, for example, about 0.1 to 1 mm.
  • the line widths of the first part 13a, the second part 13b, and the third part 13c are based on the transmission characteristics required for the wiring conductor 13, and the dielectric constants of the first insulating member 11 and the second insulating member 12 are used. As appropriate.
  • the above line width assumes that the wiring conductor 13 forms a coplanar line.
  • the wiring conductor 13 is, for example, a microstrip line that does not have the ground conductor 14 on both sides, the line width is generally larger than the above.
  • the line width W1 in the first part 13a is surrounded by the first part 13a and the second insulating member 12. Therefore, the line width W1 is set such that the dielectric has a high frequency line width having a characteristic impedance of, for example, 50 ⁇ .
  • the third portion 13c is disposed in the air with the dielectric constant below the wiring conductor 13 and the relative dielectric constant approximately 1 above. Therefore, the line width W3 in the third portion 13c is determined so as to have a high-frequency line width having a characteristic impedance of, for example, 50 ⁇ under such conditions.
  • the line width W3 of the third portion 13c and the first portion 13a is different from the line width W1 before and after sandwiching the second portion 13b as the impedance matching portion.
  • the line width W1 of the first part 13a is formed narrower than the line width W3 of the third part 13c.
  • the second portion 13b determines the line width of a shape having a capacitance component that can cancel a high impedance value generated by an inductance component or the like at the boundary. These can also be obtained by simulation.
  • the wiring conductor 13 is a coplanar line, a gap of 0.05 mm to 1 mm is provided between the wiring conductor 13 and the ground conductor 14.
  • the wiring conductors 13 are arranged at intervals of about 0.3 to 2 mm.
  • the line width W2 in the second part 13b is larger than the line widths W1 and W3 in the first part 13a and the third part 13c, and the width of the wiring conductor 13 is not constant.
  • both the width of the gap between the ground conductor 14 and the second portion 13b and the width of the gap between the ground conductor 14 and the third portion 13c are set to the minimum width. That is, it is preferable that the edge of the ground conductor 14 facing the wiring conductor 13 is not a linear shape, but has a shape having a gap of a constant width according to a change in the width of the wiring conductor 13. Thereby, the signal transmission efficiency in the coplanar line can be increased.
  • grounding means being electrically connected to an external reference potential (not shown) as a so-called ground potential. Therefore, the ground potential as the reference potential does not necessarily have to be 0V.
  • the wiring conductor 13 and the ground conductor 14 it is preferable to use a member having good conductivity.
  • a metal material such as tungsten, molybdenum, nickel, copper, silver and gold can be used as the wiring conductor 13.
  • the above metal materials may be used alone or as an alloy.
  • the first insulating member 11 and the second insulating member 12 are made of an alumina (Al 2 O 3 ) ceramic
  • they are manufactured as follows. Add appropriate organic binder, organic solvent, plasticizer, dispersant, etc. to raw material powders such as alumina (Al 2 O 3 ), silicon oxide (SiO 2 ), magnesium oxide (MgO), calcium oxide (CaO).
  • a plurality of ceramic green sheets are obtained by forming a slurry and forming this into a sheet by a conventionally known doctor blade method.
  • a plurality of ceramic green sheets serving as the first insulating member 11 are prepared and subjected to appropriate punching, and the upper ceramic green sheet is suitable for metal powders such as W, Mo, manganese (Mn).
  • a conductive paste formed by mixing a binder and a solvent is printed and applied to a predetermined pattern of the wiring conductor 13 by a screen printing method, a gravure printing method, or the like.
  • the wiring conductor 13 is a coplanar line
  • the ground conductor 14 is simultaneously printed in a predetermined pattern.
  • the conductor paste is applied and formed on the outer surface of the input / output member 9 to be joined to the substrate 5 and the frame body 7 for brazing.
  • a plurality of ceramic green sheets serving as the second insulating member 12 are prepared, and a metal powder such as W, Mo, Mn or the like for brazing is attached to the surface to be joined to the frame body 7 of the ceramic green sheet as the upper layer.
  • a conductor paste formed by mixing an appropriate binder and solvent is applied in a predetermined pattern by screen printing, gravure printing or the like.
  • the laminated body that becomes the second insulating member 12 is laminated and pressure-bonded to the laminated body that becomes the first insulating member 11 to obtain a laminated body that becomes the input / output member 9 having a convex side surface.
  • the input / output member 9 is produced by printing and applying a conductive paste or the like that becomes a metal layer to be bonded to the frame 7 on the side surface of the obtained laminate, and finally baking at a temperature of about 1500 ° C. to 1600 ° C.
  • a metal layer such as a Ni (nickel) layer having a thickness of 0.5 to 9 ⁇ m or an Au (gold) layer having a thickness of 0.5 to 5 ⁇ m is deposited on the surface by a plating method.
  • the shape of the second portion 13b is different from the shape of the second portion 13b in the wiring conductor 13 of the embodiment shown in FIG.
  • the wiring conductor 13 in the first embodiment shown in FIG. 5 has a constant line width W2 at the second portion 13b, and the shape when viewed in plan is a substantially rectangular shape.
  • the line width W2 of the second part 13b gradually and linearly expands toward the first part 13a as shown in the plan view of FIG. . That is, the shape of the second portion 13b when viewed in plan is a trapezoidal shape.
  • the average value of the line widths of the second part 13b may be set to W2.
  • the surface of the wiring conductor 13 is plated with a metal such as Ni or Au.
  • a metal such as Ni or Au.
  • the second portion 13b is rectangular as shown in FIG. 5, the electric charge concentrates on the corners of the rectangle, and the plating may grow like a whisker from the corner to the outside. .
  • the plating layer grown like a beard narrows the gap between the ground conductor 14 and easily causes a short circuit between the wiring conductor 13 and the ground conductor 14.
  • the sharp corner of the second portion 13 b is eliminated, so that the phenomenon that the plating layer grows abnormally like a beard can be made difficult to occur.
  • the wiring conductor 13 of the present embodiment is different in the shape of the second portion 13b as shown in FIG. That is, the line width W2 in the second part 13b has a shape that gradually expands in a curve toward the first part 13a.
  • the outer periphery of the second portion 13b has a curved shape forming a part of an arc.
  • an acute corner is not formed in the second portion 13b, and the phenomenon that the plating layer grows abnormally like a beard can be made difficult to occur. Furthermore, the area of the 2nd site
  • the second portion 13b is circular in plan view. Therefore, similarly to the wiring conductor 13 shown in FIG. 7, the phenomenon that the plating layer abnormally grows like a beard can be made difficult to occur. Furthermore, the area can be increased while shortening the outer peripheral length of the second portion 13b, and the effect of the second portion 13b can be maximized as an impedance matching portion.
  • FIG. 10 and 11 show the simulation results of the high-frequency characteristics of the wiring conductor 13 when the second portion 13b is circular.
  • FIG. 10 shows the reflection loss when a high frequency signal of 50 GHz or less is propagated through the wiring conductor 13. What is indicated by a solid line is a circular second portion 13b. Moreover, what is shown with a broken line is a conventional one in which the second portion 13b is not provided.
  • FIG. 11 shows insertion loss when a high-frequency signal of 50 GHz or less is propagated through the wiring conductor 13. What is indicated by a broken line indicates an insertion loss of the linear wiring conductor 13 in which the second portion 13b is not provided. The solid line indicates the insertion loss of the wiring conductor 13 when the circular second portion 13b is provided. As can be seen from FIGS. 10 and 11, it is understood that the reflection loss or the insertion loss is reduced by providing the circular second portion 13b.
  • the wiring conductor 13 shown in FIG. 9 realizes the insulator layer 15 by forming a ceramic layer at the boundary covered by the second insulating member 12. This ceramic layer is formed by applying ceramic slurry to the boundary portion of the wiring conductor 13 before the second insulating member 12 is laminated on the upper surface of the first insulating member 11.
  • the insulator layer 15 may be provided so as to cover not only the boundary portion covered by the second insulating member 12 but also the acute angle portion of the wiring conductor 13 generated by providing the second portion 13b, and the plated layer grows abnormally. Can be prevented.
  • the example which provides the insulator layer 15 in embodiment of FIG. 5 was shown, it is applicable also to any embodiment of FIG. 6, FIG. 7, FIG. 8 other than FIG. preferable.
  • the electronic device 101 using the package 1 of the present embodiment is placed on the placement area of the substrate 5, the electronic component 3 connected to the wiring conductor 13, and a lid joined to the upper surface of the frame body 7.
  • a body 103 is provided.
  • the lid 103 is provided so as to seal the electronic component 3.
  • the lid body 103 is joined to the upper surface of the frame body 7.
  • the electronic component 3 is sealed in a space surrounded by the base body, the frame body 7 and the lid body 103.
  • the lid 103 for example, a metal member such as iron, copper, nickel, chromium, cobalt and tungsten, an alloy made of these metals, or a composite member in which these metals are combined can be used. Further, the frame body 7 and the lid body 103 may be joined using, for example, gold-tin solder.
  • the frame body 7 and the lid body 103 may be directly joined by seam welding or the like.

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Abstract

電子部品収納用パッケージの入出力部材において、高周波信号損失を低減する必要がある。本発明の一実施態様に基づく入出力部材９は、第１の絶縁部材１１と、第１の絶縁部材１１の上面に接合された第２の絶縁部材１２と、中央部が第１の絶縁部材１１と第２の絶縁部材１２とに挟まれた配線導体１３を具備する。そして、配線導体１３が、第２の絶縁部材１２から露出する部分の第２の絶縁部材１２との境界部に、他の部位よりも線幅が広いインピーダンス整合部を有している。

Description

入出力部材ならびに電子部品収納用パッケージおよび電子装置
　本発明は、半導体素子のような電子部品が収納される電子部品収納用パッケージ等に用いられる入出力部材およびこれを用いた電子部品収納用パッケージ、電子装置に関する。このような電子装置は各種電子機器に用いることができる。
　電子部品を収納する電子部品収納用パッケージ（以下、単にパッケージともいう）としては、例えば、特開平９－６４２２３号公報に記載された電子部品用パッケージが知られている。このパッケージは、内部に収納される電子部品と外部の電気回路とを電気的に接続するための入出力用導体パターンを備えている。また、入出力用導体パターンを間に挟むように設けられた第２の接地用導体パターンを備えており、入出力用導体パターンと第２の接地用導体パターンとによってコプレーナ配線を形成している。
　このパッケージにおいて、第２の接地用導体パターンの間の入出力用導体パターン部分を除く距離を、第３の絶縁体層に覆われた部分が第３の絶縁体層に覆われていない部分に比べ長くしている。これによって、第３の絶縁体層に覆われた部分と覆われていない部分との間での特性インピーダンスの整合を行っている。
特開平９－６４２２３号公報
　しかしながら、絶縁体層に覆われた部分と覆われていない部分とにおける特性インピーダンスはそれぞれ整合することができるとしても、これらが連続する高周波線路の高周波特性は未だ十分なものではなかった。
　また、高周波信号を高出力とする場合には、高周波信号線路の耐圧性も考慮する必要がある。本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、良好なインピーダンス整合を行なうことのできる入出力部材ならびにこれを用いた電子部品収納用パッケージおよび電子装置を提供することを目的とする。
　本発明の１つの態様に基づく入出力部材は、第１の絶縁部材と、この第１の絶縁部材の上面に接合された第２の絶縁部材と、中央部が前記第１の絶縁部材と前記第２の絶縁部材とに挟まれた配線導体とを具備する。この配線導体は、前記第２の絶縁部材から露出する部分の前記第２の絶縁部材との境界部に、他の部位よりも線幅が広いインピーダンス整合部を有する。
　本発明の一実施形態に係る入出力部材によれば、配線導体が、第２の絶縁部材から露出する部分の第２の絶縁部材との境界部に、他の部位よりも線幅が広いインピーダンス整合部を有することから、境界部に生じるインピーダンス不整合を線幅が広いインピーダンス整合部によって整合し、第２の絶縁部材に覆われる部分と覆われない部分とが連続する配線導体の高周波特性を改善することができる。
第１の実施形態の電子部品収納用パッケージおよびこれを備えた電子装置の分解斜視図である。 図１に示す第１の実施形態の電子部品収納用パッケージの斜視図である。 図２に示す電子部品収納用パッケージにおけるＸ－Ｘ断面の断面図である。 図１，図２に示す電子部品収納用パッケージに用いられる入出力部材の分解斜視図である。 図４に示す入出力部材の平面図である。 第２の実施形態の電子部品収納用パッケージにおける入出力部材の平面図である。 第３の実施形態の電子部品収納用パッケージにおける入出力部材の平面図である。 第４の実施形態の電子部品収納用パッケージにおける入出力部材の平面図である。 第５の実施形態の電子部品収納用パッケージにおける入出力部材の平面図である。 第４の実施形態の電子部品収納用パッケージにおける入出力部材の高周波反射損失のシミュレーション結果を示す線図である。 第４の実施形態の電子部品収納用パッケージにおける入出力部材の高周波挿入損失のシミュレーション結果を示す線図である。
　以下、本発明の各実施形態の入出力部材、およびこれを備えた電子部品収納用パッケージ、電子装置について、図面を用いて詳細に説明する。但し、以下で参照する各図は、主な構成を簡略に示したものである。本発明に係る入出力部材、パッケージおよび電子装置は、本明細書が参照する各図に示されていない任意の構成部材や細部構成を備え得る。また、各図の縮尺は実際のものとは異なる。
　図１，図２，図３は、本発明の第１の実施形態のパッケージ１および電子装置１０１を示す。パッケージ１は、電子部品３が載置される載置領域を上面に有する基板５と、載置領域を囲むように基板５の上面に設けられた枠体７とを備える。枠体７は、内周面と外周面とに開口を有し、枠体７を貫通する貫通孔７ａを有している。貫通孔７ａには、枠体７で囲まれた領域の内側と外側との間で信号の入出力を行う入出力部材９が固定される。
　図４は、本実施形態における入出力部材９の分解斜視図を示す。入出力部材９は、第１の絶縁部材１１と、第１の絶縁部材１１の上面に接合される第２の絶縁部材１２とを備える。第１の絶縁部材１１の上面には配線導体１３が形成される。配線導体１３は一端部が第２の絶縁部材１２に挟まれて形成されている。第２の絶縁部材１２は配線導体１３の線路方向の幅が第１の絶縁部材１１よりも狭く、したがって配線導体１３の一端は露出されている。なお、配線導体１３の線路方向に沿った両側には、一定間隔を設けて接地導体１４を設けてもよい。配線導体１３および接地導体１４はコプレーナ線路を形成する。
　配線導体１３は、第１の絶縁部材１１および第２の絶縁部材１２に挟まれている第１の部位１３ａ、第１の部位１３ａに隣接し、第２の絶縁部材１２から露出した境界部に位置する第２の部位１３ｂ、ならびに第２の絶縁部材１２から露出し、第２の部位１３ｂに隣り合う第３の部位１３ｃを有している。第２の部位１３ｂは、第２の絶縁部材１２に挟まれている第１の部位１３ａと配線導体１３が第２の絶縁部材１２から露出する部分との境界部であって、第２の絶縁部材１２から露出する側に位置する。そして、第２の部位１３ｂは、第１の部位１３ａおよび第３の部位１３ｃよりも線幅Ｗ２が広くなるように形成される。
　このように、第２の部位１３ｂの線幅Ｗ２を第１の部位１３ａの線幅Ｗ１および第３の部位１３ｃの線幅Ｗ３よりも広くすることによって、第１の部位１３ａおよび第３の部位１３ｃよりも第２の部位１３ｂにおいて高周波インピーダンスが低くなる。そのため、境界部に生じる高インピーダンスを緩和してインピーダンスの不連続を緩和することができる。このように、第２の部位１３ｂがインピーダンス整合部として機能し、第１の部位１３ａと第３の部位１３ｃとの間でのインピーダンス整合を行うことができる。
　本実施形態における基板５は、平板形状の本体部およびこの本体部の四隅からそれぞれ側方に引き出されたネジ止め部を有している。平板部は、上面に電子部品３が載置される載置領域を有している。ネジ止め部には、それぞれネジ止め孔５ｂが形成されている。このネジ止め孔５ｂによってパッケージ１を実装基板（不図示）にネジ止め固定することができる。
　なお、本実施形態において載置領域とは、基板５を平面視した場合に電子部品３と重なり合う領域を意味する。基板５の大きさとしては、例えば、本体部において一辺が５ｍｍ～５０ｍｍの長方形である。また、基板５の厚みは、例えば、０．３ｍｍ～３ｍｍである。
　本実施形態においては載置領域が基板５の上面の中央部に形成されているが、この形態には限定されない。電子部品３が載置される領域を載置領域と呼称するものであり、例えば、基板５の上面の端部に載置領域が形成されていても何ら問題ない。また、基板５が複数の載置領域を有し、それぞれの載置領域に電子部品３が載置されていてもよい。
　基板５の上面における載置領域には電子部品３が載置される。電子部品３の例としては、光半導体素子、ＩＣ素子およびコンデンサのような電子部品３を挙げることができる。光半導体素子の例としては、例えば、ＬＤ（Laser Diode）素子に代表される光を出射する発光素子、あるいは、ＰＤ(Photo Detector)素子に代表される光を受光する受光素子が挙げられる。
　電子部品３の電極は、ボンディングワイヤ（不図示）等を介して入出力部材９の配線導体１３に電気的に接続される。電子部品３は、このボンディングワイヤおよび配線導体１３等を介して外部の配線回路（不図示）との間で信号の入出力を行うことができる。基板５として、電子部品３が設置される部分には高い絶縁性が求められる場合がある。
　高い絶縁性を有する基板５は、絶縁性部材によって作製される。絶縁性部材としては、例えば、酸化アルミニウム質焼結体、ムライト質焼結体、炭化珪素質焼結体、窒化アルミニウム質焼結体および窒化珪素質焼結体のようなセラミック材料を用いることができる。また、これらのセラミック材料の代わりにガラスセラミック材料を用いてもよい。
　これらのガラス粉末およびセラミック粉末を含有する原料粉末、有機溶剤ならびにバインダを混ぜることにより混合部材を作製する。この混合部材をシート状に成形することにより複数のセラミックグリーンシートを作製する。作製された複数のセラミックグリーンシートを積層することにより複数の積層体を作製する。複数の積層体をそれぞれ約１６００℃の温度で一体焼成することにより基板５が作製される。
　なお、基板５としては、複数の絶縁性部材が積層された構成に限られるものではない。１つの絶縁性部材により基板５が構成されていてもよい。また、基板５として、例えば、金属部材の上に絶縁性部材を載置した構成としてもよい。特に、基板５に対して高い放熱性が求められる場合は、基板５が金属部材を含む構成であることが好ましい。金属部材は高い放熱性を有しているからである。金属部材の上に絶縁性部材を載置した構成とすることで、基板５の放熱性を高めることができる。
　例えば、本実施形態における基板５のように、絶縁性の載置基板２７を備えていてもよい。本実施形態のパッケージ１では、基板５が金属部材からなり、この基板５の載置領域上に載置基板２７が載置されている。そして、この載置基板２７上に電子部品３が載置される。
　金属部材としては、鉄、銅、ニッケル、クロム、コバルトおよびタングステンのような金属材料、あるいはこれらの金属からなる合金またはこれらの金属を複合した金属部材を用いることができる。このような金属材料のインゴットに圧延加工法、打ち抜き加工法、切削加工法のような金属加工法を施すことによって基板５を構成する金属部材を作製することができる。
　また、載置基板２７としては、絶縁性部材と同様に絶縁性の良好な部材を用いることが好ましく、例えば、酸化アルミニウム質焼結体、ムライト質焼結体、炭化珪素質焼結体、窒化アルミニウム質焼結体および窒化珪素質焼結体のようなセラミック材料を用いることができる。また、これらのセラミック材料の代わりにガラスセラミック材料を用いてもよい。
　本実施形態のパッケージ１は、載置領域を囲むように基板５の上面に固定された枠体７を備えている。枠体７は、平面視した場合の内周面および外周面がそれぞれ四角形の筒形状であり、４つの側壁部分によって構成されている。枠体７は、銀ロウ等の接合部材（不図示）を介して基板５に接合されている。
　平面視した場合の枠体７の外周は、例えば、縦横の一辺が５ｍｍ以上５０ｍｍ以下である。また、外周と内周との間の幅である枠体７の厚みは、例えば０．５ｍｍ以上２ｍｍ以下である。また、枠体７の高さは、例えば３ｍｍ以上３０ｍｍ以下である。
　枠体７としては、例えば、基板５と同様に、絶縁性の良好な部材、あるいは金属部材が用いられる。絶縁性の良好な部材としては、例えば、酸化アルミニウム質焼結体、ムライト質焼結体、炭化珪素質焼結体、窒化アルミニウム質焼結体および窒化珪素質焼結体のようなセラミック材料が用いられる。また、金属部材としては、例えば、鉄、銅、ニッケル、クロム、コバルトおよびタングステンのような金属材料、あるいはこれらの金属材料からなる合金またはこれらの金属を複合した金属部材が用いられる。
　枠体７は、内周面と外周面との間を貫通し、内周面および外周面に開口を有する貫通孔７ａを有している。本実施形態における貫通孔は、内周面、外周面および下面に開口する形状を有している。言い換えれば、枠体７の下面側の一部を切り欠いた形状としている。このように、貫通孔７ａは、枠体７の下面を切り欠いた形状または上面を切り欠いた形状であっても良い。また枠体７は、このような貫通孔７ａを複数有していてもよい。
　貫通孔７ａには、入出力部材９が挿入されて固定される。入出力部材９は、枠体７の内外を電気的に接続する部材である。なお、図１，図２，図４，図５において、視覚的な理解を容易にするために配線導体１３および接地導体１４にハッチングを施した。
　本実施形態のパッケージ１においては、図１，図３から分かるように、基板５が、貫通孔７ａの下方に位置する部分に切欠き部５ａを有しており、この切欠き部５ａに第１の絶縁部材１１の側面が接するように入出力部材９が固定される。また、第１の絶縁部材１１には、上面から下面にかけて貫通する貫通孔が形成されており、この貫通孔には貫通導体２９が形成されている。貫通導体２９は配線導体１３の端部と電気的に接続されている。貫通導体２９によって、配線導体１３がパッケージ１の下面側に接続される。そして、第１の絶縁部材１１の下面にはリード端子３１が配置されている。リード端子３１は貫通導体２９の下端に電気的に接続されている。リード端子３１は、外部の配線回路と貫通導体２９とを電気的に接続するための部材である。なお、リード端子３１の両側には接地導体１４と接続されている接地端子３１ａが示されている。
　第１の絶縁部材１１は四角板形状である。第１の絶縁部材１１の例示的な大きさとしては、平面視した場合における配線導体１３の線路方向に平行な一辺が１～１０ｍｍ程度、平面視した場合における配線導体１３の線路方向に交わる一辺が５～５０ｍｍ程度、厚みが０．５～２ｍｍ程度である。
　第２の絶縁部材１２は、第１の絶縁部材１１と同様に四角板形状である。第２の絶縁部材１２の例示的な大きさとしては、平面視した場合における配線導体１３の線路方向に平行な一辺が０．５～５ｍｍ程度、平面視した場合における配線導体１３の線路方向に直交する一辺が５～５０ｍｍ程度、厚みが０．５～２ｍｍ程度である。
　第１の絶縁部材１１および第２の絶縁部材１２としては、好ましくは絶縁性の良好な誘電体部材が用いられる。例えば、比誘電率が９．４程度である酸化アルミニウム質焼結体、比誘電率が７．５程度であるムライト質焼結体、比誘電率が４０程度である炭化珪素質焼結体、比誘電率が８．５程度である窒化アルミニウム質焼結体および比誘電率が９．６程度である窒化珪素質焼結体のようなセラミック材料、またはガラスセラミック材料が、第１の絶縁部材１１および第２の絶縁部材１２として用いられる。配線導体１３において良好に信号を伝送するため、第１の絶縁部材１１および第２の絶縁部材１２が、上記部材のような比誘電率が４～５０程度である誘電体によって構成されていることが好ましい。
　第１の絶縁部材１１の下面が基板５の下面よりも上に位置していることが好ましい。リード端子３１が第１の絶縁部材１１の下面に接合される際に、リード端子３１が基板５の下面よりも下方に突出しないようにできるからである。そのため、基板５を実装基板に固定する際に、基板５を実装基板に密着させて、放熱を妨げないようにすることができる。
　配線導体１３の第１の部位１３ａにおける線幅Ｗ１は、例えば０．０５～０．５ｍｍ程度、第２の部位１３ｂにおける線幅Ｗ２は、例えば０．１５～１．５ｍｍ程度、第３の部位１３ｃにおける線幅Ｗ３は、例えば０．１～１ｍｍ程度である。第１の部位１３ａ、第２の部位１３ｂおよび第３の部位１３ｃの各線幅は、配線導体１３に求められる伝送特性を基に、第１の絶縁部材１１および第２の絶縁部材１２の誘電率によって適宜定められる。
　なお、上記線幅は配線導体１３がコプレーナ線路を形成している場合を仮定している。配線導体１３が、例えば両側に接地導体１４を有さないマイクロストリップ線路である場合は、一般的に上記よりも太い線幅とされる。
　第１の部位１３ａにおける線幅Ｗ１は、周囲が第１の部位１３ａおよび第２の絶縁部材１２に囲まれている。したがって、誘電体中で例えば５０Ωの特性インピーダンスを有するような高周波線路幅となるような線幅Ｗ１に定められる。
　第３の部位１３ｃは、配線導体１３の下方が誘電体で上方は比誘電率がほぼ１の空気中に配置される。したがって、第３の部位１３ｃにおける線幅Ｗ３は、このような条件下で例えば５０Ωの特性インピーダンスを有するような高周波線路幅となるように定められる。
　第３の部位１３ｃにおける配線導体１３の周囲の実効誘電率は、上記のように第１の部位１３ａにおける誘電率よりも小さくなるため、第３の部位１３ｃの線幅Ｗ３と第１の部位１３ａの線幅Ｗ１とはインピーダンス整合部としての第２の部位１３ｂを挟んだ前後で線幅が異なる。一般的に、第１の部位１３ａの線幅Ｗ１は第３の部位１３ｃの線幅Ｗ３よりも細く形成される。
　第２の部位１３ｂは、境界部のインダクタンス成分等で生じる高インピーダンス値をキャンセルできるキャパシタンス成分等を有する形状となる線幅を決める。これらはシミュレーションによって求めることもできる。
　なお、配線導体１３がコプレーナ線路である場合は、配線導体１３と接地導体１４との間に０．０５ｍｍ～１ｍｍの間隙が設けられる。また、配線導体１３が複数本配置される場合は、配線導体１３は０．３～２ｍｍ程度の間隔で配置される。
　本実施形態のパッケージ１においては、第２の部位１３ｂにおける線幅Ｗ２が、第１の部位１３ａおよび第３の部位１３ｃにおける線幅Ｗ１，Ｗ３よりも大きく、配線導体１３の幅が一定ではない。このとき、接地導体１４と第２の部位１３ｂとの間の間隙の幅、および接地導体１４と第３の部位１３ｃとの間の間隙の幅のどちらも最小幅とすることが好ましい。つまり、配線導体１３と対向する接地導体１４の縁が直線形状ではなく、配線導体１３の幅の変化に応じて一定幅の間隙を有する形状をしていることが好ましい。これにより、コプレーナ線路における信号の伝送効率を高めることができる。
　なお、本実施形態において「接地」とは、いわゆるアース電位としての外部の基準電位（図示せず）に電気的に接続されていることを意味している。そのため、基準電位である接地としては必ずしも電位が０Ｖである必要はない。
　配線導体１３および接地導体１４としては、導電性の良好な部材を用いることが好ましい。例えば、タングステン、モリブデン、ニッケル、銅、銀および金のような金属材料を配線導体１３として用いることができる。上記の金属材料を単一で用いてもよく、また、合金として用いてもよい。
　入出力部材９の製造方法として、例えば第１の絶縁部材１１および第２の絶縁部材１２がアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）質セラミックスから成る場合であれば、以下のようにして作製される。アルミナ（Ａｌ２Ｏ３），酸化珪素（ＳｉＯ２），酸化マグネシウム（ＭｇＯ），酸化カルシウム（ＣａＯ）等の原料粉末に適当な有機バインダ，有機溶剤，可塑剤，分散剤等を添加混合してスラリー状となし、これを従来周知のドクターブレード法によってシート状となすことにより、複数枚のセラミックグリーンシートを得る。
　次に、第１の絶縁部材１１と成るセラミックグリーンシートを複数枚準備し、適当な打ち抜き加工を施すとともに、上層となるセラミックグリーンシートにはＷ，Ｍｏ，マンガン（Ｍｎ）等の金属粉末に適当なバインダ，溶剤を混合してなる導体ペーストをスクリーン印刷法，グラビア印刷法等により配線導体１３の所定パターンに印刷塗布する。配線導体１３がコプレーナ線路である場合は接地導体１４も同時に所定パターンに印刷塗布する。また、入出力部材９の外面の基板５および枠体７に接合される部位にはろう付け用に上記導体ペーストが塗布形成される。
　次に、第２の絶縁部材１２となるセラミックグリーンシートを複数枚準備し、上層となるセラミックグリーンシートの枠体７に接合される面にろう付け用のＷ，Ｍｏ，Ｍｎ等の金属粉末に適当なバインダ，溶剤を混合してなる導体ペーストをスクリーン印刷法，グラビア印刷法等により所定パターンに印刷塗布する。
　次に、第１の絶縁部材１１となる積層体に第２の絶縁部材１２となる積層体を積層圧着し、側面が凸型状の入出力部材９となる積層体を得る。得られた積層体の側面の枠体７に接合される金属層となる導体ペースト等を印刷塗布し、最後に１５００℃～１６００℃程度の温度で焼成することにより、入出力部材９が作製される。
　最後に、入出力部材９の配線導体１３等の導体層の表面には、酸化腐食を防止するため、ワイヤボンディング等の接合性を高めるため、電気抵抗を少なくするため、または半田付け性を高めるために、表面に厚さ０．５～９μｍのＮｉ（ニッケル）層や厚さ０．５～５μｍのＡｕ（金）層等の金属層がめっき法によって被着される。
　次に、配線導体１３の他の実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、本実施形態にかかる各構成において、第１の実施形態と同様の機能を有する構成については、同じ参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。また、図６，図７，図８，図９において、視覚的な理解を容易にするために配線導体１３および接地導体１４にハッチングを施した。
　図６に示す実施形態における配線導体１３は、第２の部位１３ｂの形状が、図５に示す実施形態の配線導体１３における第２の部位１３ｂの形状と異なる。図５に示す第１の実施形態における配線導体１３は、第２の部位１３ｂにおける線幅Ｗ２が一定であり、平面視した場合の形状が略長方形の形状であった。一方、第２の実施形態における配線導体１３は、図６に示す平面図のように、第２の部位１３ｂの線幅Ｗ２が、第１の部位１３ａに向かって直線的に徐々に拡がっている。すなわち、平面視した場合の第２の部位１３ｂの形状が台形の形状とされている。
　なお、本実施形態の配線導体１３のように、第２の部位１３ｂの線幅Ｗ２が一定でない場合には、第２の部位１３ｂの線幅の平均値をＷ２とすればよい。
　上述の製造方法において説明のとおり、配線導体１３の表面にはＮｉやＡｕ等の金属がめっきされる。その際、図５に示すように第２の部位１３ｂが長方形状であると、長方形の角部に電荷が集中して、角から外側に向けてヒゲ状にめっきが成長してしまう場合がある。このヒゲ状に成長しためっき層は、接地導体１４との間の間隙を狭め、配線導体１３と接地導体１４との間で短絡を生じやすくする。配線導体１３を図６に示す形状にすることによって、第２の部位１３ｂの鋭角である角部が無くなるので、このめっき層がヒゲ状に異常成長する現象を生じにくくすることができる。
　次に、第３の実施形態における配線導体１３の形状について、図７を参照しながら詳細に説明する。なお、本実施形態の各構成においても、第１の実施形態と同様の機能を有する部分については、同じ参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。
　本実施形態の配線導体１３は、第２の部位１３ｂの形状が、図７に示すように異なる。すなわち、第２の部位１３ｂにおける線幅Ｗ２が、第１の部位１３ａに向かって徐々に曲線的に拡がる形状を有している。例えば、第２の部位１３ｂの外周が円弧の一部を成す曲線形状とされている。
　本実施形態の配線導体１３においても、第２の部位１３ｂに鋭角となる角部が形成されず、めっき層がヒゲ状に異常成長する現象を生じにくくすることができる。さらに、第２の実施形態における第２の部位１３ｂよりも第２の部位１３ｂの面積を広く取ることができる。
　さらに、図８に示す第３の実施形態における配線導体１３は、第２の部位１３ｂが平面視において円形状である。したがって、上記図７に示す配線導体１３と同様にめっき層がヒゲ状に異常成長する現象を生じにくくすることができる。さらに、第２の部位１３ｂの外周長を短くしながら面積を広く取ることができ、インピーダンス整合部として第２の部位１３ｂの効果を最大限高めることができる。
　図１０および図１１に、第２の部位１３ｂが円形状である場合の配線導体１３の高周波特性のシミュレーション結果を示す。図１０は、配線導体１３に５０ＧＨｚ以下の高周波信号を伝播させたときの反射損失を示すものである。実線で示すものが円形状の第２の部位１３ｂを設けたものである。また、破線で示すものは、第２の部位１３ｂを設けない従来のものである。
　図１１は、配線導体１３に５０ＧＨｚ以下の高周波信号を伝播させたときの挿入損失を示す。破線で示すものは、第２の部位１３ｂを設けない、直線状の配線導体１３の挿入損失を示す。実線で示すものは円形状の第２の部位１３ｂを設けた場合の配線導体１３の挿入損失を示す。図１０，図１１から分かるように、円形状の第２の部位１３ｂを設けることによって、反射損失または挿入損失が減少することが分かる。
　上記のような第２の部位１３ｂの線幅Ｗ２が一定でないいずれの場合においても、第２の部位１３ｂの線幅の平均値をＷ２とすればよい。
　さらに、めっき層がヒゲ状に異常成長する現象を生じにくくする解決手段として、めっき層がヒゲ状に異常成長する部位を絶縁体層１５で覆ってもよい。例えば、図９に示す配線導体１３は、第２の絶縁部材１２によって覆われる境界部にセラミック層を形成することによって絶縁体層１５を実現している。このセラミック層は、第２の絶縁部材１２を第１の絶縁部材１１の上面に積層する前に、配線導体１３の境界部にセラミックスラリーを塗布しておくことによって形成される。
　セラミック層の厚みは、例えば１０μｍ程度である。この程度の厚みであれば誘電率が変化することによる高周波特性に大きな影響を与えることはない。また、めっき層が異常成長するのを妨げるのに十分な厚みである。
　絶縁体層１５は、第２の絶縁部材１２が覆う境界部の他、第２の部位１３ｂを設けることによって生じる配線導体１３の鋭角部も覆うように設けてもよく、めっき層が異常成長するのを妨げることができる。なお、絶縁体層１５を図５の実施形態に設ける例を示したが、図５の他、図６，図７，図８のいずれの実施形態に対しても適用可能であり、設けるのが好ましい。
　次に、本実施形態のパッケージ１を用いた電子装置１０１は、基板５の載置領域に載置され、配線導体１３に接続された電子部品３、および枠体７の上面に接合された蓋体１０３を備えている。蓋体１０３は、電子部品３を封止するように設けられている。蓋体１０３は、枠体７の上面に接合されている。そして、基体、枠体７および蓋体１０３で囲まれた空間において電子部品３を封止している。このように電子部品３を封止することによって、長期間のパッケージ１の使用による電子部品３の劣化を抑制することができる。
　蓋体１０３としては、例えば、鉄、銅、ニッケル、クロム、コバルトおよびタングステンのような金属部材、あるいはこれらの金属からなる合金またはこれらの金属が複合された複合部材を用いることができる。また、枠体７と蓋体１０３は、例えば、金－錫ロウ等を用いて接合してもよい。
　また、枠体７と蓋体１０３とはシーム溶接等によって直接に接合されていてもよいが、例えば、平面視した場合に枠体７と重なり合うようなリング形状である金属部材、いわゆるシールリングを間に挟んで接合されていてもよい。
　以上、各実施形態の素子収納用パッケージおよびこれを備えた電子装置について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではない。すなわち、本発明の要旨を逸脱しない範囲内であれば種々の変更や実施形態の組合せを行なうことは何等差し支えない。
　１：電子部品収納用パッケージ（パッケージ）
　３：電子部品
　５：基板
　５ｂ：ネジ止め孔
　７：枠体
　９：入出力部材
１１：第１の絶縁部材
１２：第２の絶縁部材
１３：配線導体
　１３ａ：第１の部位
　１３ｂ：第２の部位
　１３ｃ：第３の部位
１４：接地導体
１５：絶縁体層
２７：載置基板
２９：貫通導体
３１：リード端子
１０１：電子装置
１０３：蓋体

Claims (8)

  1. 第１の絶縁部材と、該第１の絶縁部材の上面に接合された第２の絶縁部材と、中央部が前記第１の絶縁部材と前記第２の絶縁部材とに挟まれた配線導体とを具備し、該配線導体が、前記第２の絶縁部材から露出する部分の前記第２の絶縁部材との境界部に、他の部位よりも線幅が広いインピーダンス整合部を有することを特徴とする入出力部材。
  2. 前記配線導体は、前記インピーダンス整合部の前後で線幅が異なることを特徴とする請求項１記載の入出力部材。
  3. 前記インピーダンス整合部は、平面視において曲線形状を有して線幅が拡がっていることを特徴とする請求項１または２記載の入出力部材。
  4. 前記インピーダンス整合部は、平面視において円弧形状を有して線幅が拡がっていることを特徴とする請求項３記載の入出力部材。
  5. 前記インピーダンス整合部は、平面視において円形状であることを特徴とする請求項４記載の入出力部材。
  6. 前記配線導体は、前記境界部において絶縁体層に覆われていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１つに記載の入出力部材。
  7. 電子部品が載置される載置領域を上面に有する基板と、
    前記載置領域を囲むように前記基板の上面に設けられた、内周面および外周面に開口する貫通孔を有する枠体と、
    前記貫通孔を塞ぐように固定された請求項１乃至６のいずれか１つに記載の入出力部材とを有することを特徴とする電子部品収納用パッケージ。
  8. 請求項７に記載の電子部品収納用パッケージと、
    該電子部品収納用パッケージの前記載置領域に載置されて前記配線導体に接続された電子部品とを備えた電子装置。
     
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