JP6431441B2 - 電子部品搭載用パッケージおよびそれを用いた電子装置 - Google Patents

Description

本発明は、光通信分野等に用いられる光半導体素子等の電子部品を搭載するための電子部品搭載用パッケージおよびそれを用いた電子装置に関する。

近年、４０ｋｍ以下の伝送距離における高速通信に対する需要が急激に増加しており、光通信装置を用いて光信号を受発信する半導体装置等の電子装置の高速化が注目されている。このような半導体装置に代表される電子装置の光出力は０．２〜０．５ｍＷ程度であり、電子部品として用いられる半導体素子の駆動電力は５ｍＷ程度である。しかし、より大出力の半導体装置では、光出力が１ｍＷのレベルになってきており、半導体素子の駆動電力も１０ｍＷ以上が要求されている。さらに、従来の半導体装置による伝送速度は２．５〜１０Ｇｂｐｓ（Giga bit per second）程度であったが、近年では２５〜４０Ｇｂｐｓに対応する半導体素子が開発されてきており、半導体装置として、より高出力化させ、高速化させることが要求されている。

ＬＤ（Laser Diode：レーザダイオード）またはＰＤ（Photo Diode：フォトダイオ−ド）等の光半導体素子を含む電子部品が電子部品搭載用パッケージに搭載された従来の電子装置は、電子部品搭載用パッケージの信号端子と電子部品の端子とがボンディングワイヤを介して電気的に接続されており、ボンディングワイヤでのインダクタンスが大きいのでインピーダンスの整合がとれず、高周波信号の伝送損失が大きくなる。

上記のような、ボンディングワイヤを介して信号端子と電子部品の端子とが電気的に接続された構造の電子装置の問題点を解決する構成が、たとえば特許文献１，２に開示されている。特許文献１，２に開示される電子装置は、電子部品搭載用パッケージと電子部品とを含む。電子部品搭載用パッケージは、貫通孔を有する板状の基体と、一端部が基体の一主面から厚み方向一方側に露出するように基体の貫通孔に挿通された信号端子と、基体の前記一主面から厚み方向一方側に出た基板支持部と、該基板支持部に支持された、信号線路導体が形成された配線基板と、信号端子の一端部と配線基板の信号線路導体とを接合する接合材（ろう材）と、を含む。そして、特許文献１，２に開示される電子装置では、電子部品搭載用パッケージの配線基板に電子部品が搭載され、信号端子と電子部品の端子とが信号線路導体を介して電気的に接続されている。

特開２００４−２１４６５１号公報 特開２００４−３６３５５０号公報

特許文献１，２に開示されるような電子装置では、配線基板を介して対向する信号端子の一端部と基板支持部との間に、不要な容量成分が生じ、ある特性インピーダンスにインピーダンスマッチングをとっていても、特性インピーダンスがずれ、高周波信号の伝送特性が低下してしまうという問題がある。

本発明の目的は、高周波信号の伝送特性が良好な電子部品搭載用パッケージ、および該電子部品搭載用パッケージを用いた電子装置を提供することである。

本発明は、板状に形成され、厚み方向に貫通した一対の貫通孔を有する基体と、高周波信号を伝送する線状の導体から成る一対の信号端子であって、一端部が前記基体の一主面から厚み方向一方側に出て、前記一対の貫通孔のそれぞれに設けられた一対の信号端子と、前記一対の信号端子の前記一端部に対向して設けられる配線基板であって、前記一端部に面した対向面に、電子部品が搭載される部品搭載領域と、前記信号端子からの高周波信号を前記電子部品に伝送するための信号線路導体とが形成された配線基板と、前記一対の信号端子の前記一端部と、前記信号線路導体とを接合した接合材と、前記基体の前記一主面に設けられ、前記配線基板の前記対向面の裏面に当接して該配線基板を支持する金属から成る基板支持部であって、前記配線基板の前記対向面に垂直な方向から見たときに、前記一対の信号端子の前記一端部と重ならない前記基板支持部と、を含むことを特徴とする電子部品搭載用パッケージである。

また本発明は、前記電子部品搭載用パッケージと、前記電子部品搭載用パッケージにおける前記配線基板の、前記部品搭載領域に搭載された電子部品と、を含むことを特徴とする電子装置である。

本発明によれば、高周波信号の伝送特性が良好な電子部品搭載用パッケージ、および該電子部品搭載用パッケージを用いた電子装置を提供することができる。

本発明の第１の実施形態に係る電子部品搭載用パッケージ１を、基体１１の一主面１１ａ側から見た斜視図である。 電子部品搭載用パッケージ１を、基体１１の他主面１１ｄ側から見た斜視図である。 電子部品搭載用パッケージ１を、配線基板１３に垂直な方向から該配線基板１３を透視して見たときの、要部を拡大して示す図である。 配線基板１３の、基体１１の一主面１１ａに対する位置関係について、配線基板１３の側方から見た拡大図である。 配線基板１３の構成を示す平面図である。 本実施形態に係る電子部品搭載用パッケージ１を備えた電子装置２の構成を示す斜視図である。 電子装置２を、配線基板１３に垂直な方向から見た図である。 電子装置２を、基体１１の一主面１１ａ側から見た図である。 電子装置２を、基体１１の他主面１１ｄ側から見た図である。 図８に示す電子装置２を切断面線Ａ−Ａから見た断面図である。 図８に示す電子装置２を切断面線Ｂ−Ｂから見た断面図である。 図８に示す電子装置２を切断面線Ｃ−Ｃから見た断面図である。 本発明の第２の実施形態に係る電子部品搭載用パッケージ１Ａを、基体１１の一主面１１ａ側から見た斜視図である。 電子部品搭載用パッケージ１Ａを、配線基板１３Ａに垂直な方向から見た図である。 電子部品搭載用パッケージ１Ａを、基体１１の一主面１１ａ側から見た図である。 本実施形態に係る電子部品搭載用パッケージ１Ａを備えた電子装置２Ａの構成を示す斜視図である。 電子装置２Ａを、配線基板１３Ａに垂直な方向から見た図である。 電子装置２Ａを、基体１１の一主面１１ａ側から見た図である。

本発明の実施形態に係る電子部品搭載用パッケージおよび電子装置について、添付の図面を参照しつつ詳細に説明する。図１〜図５は本発明の第１の実施形態に係る電子部品搭載用パッケージ１の構成を示す図であり、また図６〜図１２は本実施形態に係る電子部品搭載用パッケージ１を備えた電子装置２の構成を示す図である。

電子部品搭載用パッケージ１は電子部品２１を搭載するためのパッケージである。電子装置２は、光通信装置において光信号を受発信する半導体装置であり、電子部品搭載用パッケージ１と、該電子部品搭載用パッケージ１の配線基板１３に搭載された電子部品２１とを含んで構成される。

電子部品搭載用パッケージ１は、基体１１と、高周波信号を伝送する線状の導体から成る一対の信号端子１２と、電子部品２１が搭載される部品搭載領域を有する配線基板１３と、接合材１５と、配線基板１３を支持する金属から成る基板支持部１４と、を含んで構成される。なお、高周波信号とは、半導体装置の伝送速度が２．５Ｇｂｐｓ以上に対応した信号をいう。

基体１１は、板状に形成され、厚み方向に貫通した一対の貫通孔１１ｂを有する。各信号端子１２は、一対の貫通孔１１ｂのそれぞれに設けられ、一端部１２ａが基体１１の一主面１１ａから厚み方向一方側に出ている。配線基板１３は、一対の信号端子１２のそれぞれの一端部１２ａに対向して設けられ、前記一端部１２ａに面した対向面に、一対の信号端子１２からの高周波信号を電子部品２１に伝送するための一対の信号線路導体１３ａが形成されている。接合材１５は、一対の信号端子１２の各一端部１２ａと、配線基板１３の各信号線路導体１３ａとをそれぞれ接合する。基板支持部１４は、基体１１の一主面１１ａに設けられ、配線基板１３の対向面の裏面に当接して、配線基板１３を支持する。

すなわち、電子部品搭載用パッケージ１は、板状の基体１１に形成された一対の貫通孔１１ｂのそれぞれに設けられた一対の信号端子１２の、基体１１の一主面１１ａから厚み方向一方側に出た各一端部１２ａと、基体１１の一主面１１ａから厚み方向一方側に設けられた基板支持部１４に支持された配線基板１３の一対の信号線路導体１３ａと、が接合材１５で接合された構造を有する。そして、本実施形態の電子部品搭載用パッケージ１において、基板支持部１４は、図３に示すように、配線基板１３の各信号端子１２の一端部１２ａに面した対向面に垂直な方向から見たときに、各信号端子１２の一端部１２ａと重ならないように設けられる。すなわち、基板支持部１４の幅寸法は、一対の信号端子１２間の距離よりも小さい。そして、対向面と反対側の裏面のうち、配線基板１３の対向面の信号端子１２の一端部１２ａと対向した領域は空間に臨んでおり、該裏面の領域において配線基板１３は基板支持部１４に支持されていない。

このような電子部品搭載用パッケージ１によれば、金属から成る基板支持部１４が、配線基板１３の前記対向面に垂直な方向から見たときに、各信号端子１２の一端部１２ａと重ならないように設けられるので、信号端子１２の一端部１２ａと基板支持部１４との間に生じる不要な容量成分が抑制される。不要な容量成分が抑制されるので、ある特性インピーダンスにインピーダンスマッチングをとったときに、信号端子１２の一端部１２ａにおける特性インピーダンスがずれにくいものとすることができる。その結果、高周波信号の伝送特性を良好にすることができる。

基体１１は、熱伝導性の良い金属から成る。金属は熱伝導性も良く好適な材料である。金属の例としては、搭載される電子部品２１やセラミックス製の配線基板１３に近い熱膨張係数を有するもの、またコストの安いものとして、たとえば、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金やＦｅ−Ｍｎ合金等の鉄系の合金、ならびに純鉄等が選ばれる。より具体的には、Ｆｅ９９．６質量％−Ｍｎ０．４質量％系のＳＰＣ（Steel Plate Cold）材がある。たとえば基体１１がＦｅ−Ｍｎ合金から成る場合は、このインゴット（塊）に圧延加工や打ち抜き加工等の周知の金属加工方法を施すことによって基体１１が所定形状に作製される。貫通孔１１ｂはたとえばドリル加工によって形成される。

基体１１の形状は、たとえば平板状であり、その形状には特に制限はない。基体１１は、たとえば直径が３〜１０ｍｍの円板状、半径が１．５〜８ｍｍの円板の一部を切り取った半円板状、一辺が３〜１５ｍｍの四角板状等所用の形状を有する。基体１１の厚みは一様でなくてもよい。たとえば、基体１１の外周縁端部の厚みを厚くすると、電子装置２を収納する筐体等の放熱体となるものを密着させやすくなる。このようにすると、電子部品２１から発生した熱を基体１１を介して外部に放出しやすくなるので好ましい。

図６に示す例では、２つの貫通孔１１ｂを有する基体１１に１個の電子部品２１を搭載しているが、複数の電子部品２１を搭載したり、電子部品２１の数や電子部品２１の端子の数に応じて、信号端子１２が設けられる貫通孔１１ｂを３つ以上形成してもよい。

基体１１の厚みは０．５ｍｍ以上２ｍｍ以下が好ましい。厚みが０．５ｍｍ未満の場合は、電子部品２１を保護するための金属製の蓋体（不図示）を金属製の基体１１の一主面１１ａに接合する際に、接合温度等の接合条件によって基体１１が曲がるなどの変形を生じやすくなる。基体１１の変形によって気密性が低下するおそれがある。厚みが２ｍｍを超えると、電子部品搭載用パッケージ１や電子装置２の厚みが厚くなり、小型化が困難になる。

基体１１の一主面１１ａには、耐食性に優れ、電子部品２１や配線基板１３あるいは蓋体を接合し固定するための接合材（ろう材）との濡れ性に優れた、厚さが０．５〜９μｍのＮｉ層と厚さが０．５〜５μｍのＡｕ層とをめっき法によって順次被着させておくのがよい。これにより、基体１１が酸化腐食するのを有効に防止できるとともに電子部品２１や配線基板１３あるいは蓋体を基体１１に良好にろう接（接合）することができる。

本実施形態では、基板支持部１４は、熱伝導性の良い金属から成る。基板支持部１４は、基体１１と一体に形成されており、基体１１の一主面１１ａから厚み方向一方側に設けられる。この基板支持部１４は、配線基板１３の、各信号端子１２の各一端部１２ａに面した対向面の裏面に当接して配線基板１３を支持する。基板支持部１４は、配線基板１３の裏面に当接する部分に平面を有し、例えば一主面１１ａに垂直な四角柱状に形成されている。基板支持部１４は、熱伝導性の良い金属から成るので、配線基板１３に搭載される電子部品２１が発生する熱を放散させる。基板支持部１４から放散された熱は、多くが基体１１に伝えられる。ここで、基体１１は、熱伝導性の良い金属から成るので、基板支持部１４から放散されて基体１１に伝えられた熱を電子部品搭載用パッケージ１の外部に放散させる。このようにして、電子部品２１が発生する熱は、基板支持部１４および基体１１から電子部品搭載用パッケージ１の外部に放散されるので、熱膨張による基体１１の変形が抑制される。

また、基板支持部１４は、先端部が基部よりも細く形成されていることが好ましい。これによって、基板支持部１４と配線基板１３とを接合する際に、基板支持部１４の先端部と配線基板１３との間の隙間にろう材だまりが形成されるので、接合強度の減少を補うことができる。基板支持部１４の先端部の形状は、特に限定されるものではなく、たとえば、半球状、円錐台形状、四角錐台形状、四角錘の頭頂部が曲面状に形成された形状などが挙げられる。これらの中でも、四角錘の頭頂部が曲面状に形成された形状が好ましい。これによって、基板支持部１４の先端部と配線基板１３との間の隙間にろう材だまりが形成されやすくなり、接合強度をより高めることができる。

また、図４に示すように、基板支持部１４に支持された配線基板１３は、基体１１の一主面１１ａから離れていることが好ましい。配線基板１３と一主面１１ａとの間隔を適切に設定することによって、配線基板１３の一端部１２ａに接続される部位と基体１１との間に生じる静電結合を小さくすることができる。その結果、一端部１２ａにおいて、特性インピーダンスの変化を小さくすることができる。

さらにまた、前述したように、基板支持部１４は、配線基板１３に垂直な方向から見たときに、一対の信号端子１２の一端部１２ａと重ならないように設けられる。基板支持部１４と、各信号端子１２の一端部１２ａとの位置関係について、詳細に説明する。

配線基板１３において、一対の信号端子１２の一端部１２ａに面した対向面には、一対の信号端子１２の各一端部１２ａと接続される一対の信号線路導体１３ａと、一方の信号線路導体１３ａの一部分であって、電子部品２１が搭載されて電子部品２１の下面の接地電極と接続される部品搭載領域となる接地用導体１３ｂとが、それぞれ形成されている。また、配線基板１３の対向面とは反対側の裏面には、配線基板１３が基板支持部１４に搭載されたときに該基板支持部１４と接合される搭載用導体が形成されていてもよい。

例えば、配線基板１３において信号端子１２の一端部１２ａに面した対向面と反対側の裏面に搭載用導体が設けられ、配線基板１３に垂直な方向から見て、搭載用導体が一対の信号端子１２の一端部１２ａと重ならないように設けられる場合には、一端部１２ａと基板支持部１４とを結ぶ最短距離を、信号端子１２および信号線路導体１３ａを伝送する高周波信号の波長の１／４以下にすることが好ましい。これにより、高周波信号が信号端子１２を伝送する際に生じる共振を抑制できる。

なお、配線基板１３において対向面と反対側の裏面に搭載用導体が設けられていない場合にも前述と同様に、一端部１２ａと基板支持部１４とを結ぶ最短距離を、信号端子１２および信号線路導体１３ａを伝送する高周波信号の波長の１／４以下にすることが好ましく、これにより、前述と同様に、高周波信号が信号端子１２を伝送される際に生じる共振を抑制できる。

また、配線基板１３において対向面と反対側の裏面に搭載用導体が設けられ、配線基板１３に垂直な方向から見て、搭載用導体が一対の信号端子１２の一端部１２ａと重なるように設けられる場合には、搭載用導体を通過しないように結ぶ、一端部１２ａと基板支持部１４との最短距離を、信号端子１２および信号線路導体１３ａを伝送する高周波信号の波長の１／４以下にすることが好ましい。これにより、高周波信号が信号端子１２を伝送する際に生じる共振を抑制できる。

信号端子１２は、一端部１２ａを基体１１の一主面１１ａから信号線路導体１３ａと重なるまで突出させ、他端部を基体１１の他主面１１ｄから１〜２０ｍｍ突出させて、貫通孔１１ｂ内に充填された封止材１１ｃによって固定される。たとえば、図６に示す例のように、信号端子１２の一端部１２ａと電子部品２１とを信号線路導体１３ａを介して電気的に接続するとともに、信号端子１２の他端部を外部電気回路（不図示）に電気的に接続することによって、信号端子１２は電子部品２１と外部電気回路との間の入出力信号を伝送する機能を果たす。

封止材１１ｃは、ガラスやセラミックスなどの絶縁性の無機材料から成り、信号端子１２と基体１１との絶縁間隔を確保するとともに、信号端子１２を基体１１の貫通孔１１ｂ内に固定する。このような封止材１１ｃの例としては、ホウケイ酸ガラス、ソーダガラス等のガラス、およびこれらのガラスに封止材１１ｃの熱膨張係数や比誘電率を調整するためのセラミックフィラーを加えたものが挙げられ、インピーダンスマッチングのためにその比誘電率を適宜選択する。比誘電率を低下させるセラミックフィラーとしては、酸化リチウム等が挙げられる。

信号端子１２は、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金やＦｅ−Ｎｉ合金等の金属から成る。たとえば信号端子１２がＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金から成る場合には、この合金のインゴット（塊）に圧延加工や打ち抜き加工、切削加工等の周知の金属加工を施すことによって、長さが１．５〜２２ｍｍで直径が０．１〜１ｍｍの線状の信号端子１２が作製される。信号端子１２の強度を確保しながらより高い特性インピーダンスでのマッチングを行ないつつ小型化するには、信号端子１２の直径は０．１５〜０．２５ｍｍであることが好ましい。信号端子１２の直径が０．１５ｍｍよりも小さくなると、電子部品搭載用パッケージ１を実装する際に、信号端子１２が曲がりやすくなり、実装時の作業性が低下するおそれがある。また、信号端子１２の直径が０．２５ｍｍよりも大きくなると、インピーダンス整合させた場合の貫通孔１１ｂの径が信号端子１２の径に伴い大きくなるので、小型化が困難になる。

貫通孔１１ｂに充填された封止材１１ｃを貫通して信号端子１２を固定するには、たとえば、封止材１１ｃがガラスから成る場合は、まず、周知の粉体プレス法や押し出し成形法によってガラス粉末を成形して、内径を信号端子１２の外径に合わせ、外径を貫通孔１１ｂの形状に合わせた筒状の、封止材１１ｃの成形体を作製する。次に、この筒状の封止材１１ｃの成形体に信号端子１２を挿通して成形体を型に挿入し、所定の温度に加熱してガラスを溶融させた後、冷却してガラスを固化させることによって、信号端子１２が固定された所定形状の封止材１１ｃを形成する。その後、この信号端子１２が固定された封止材１１ｃを基体１１の貫通孔１１ｂ内に挿入し、所定の温度に加熱した炉内を通過させて基体１１と信号端子１２とを封止材１１ｃを介して固定する。これにより、封止材１１ｃによって貫通孔１１ｂが気密に封止されるとともに、封止材１１ｃによって信号端子１２が基体１１と絶縁されて固定される。貫通孔１１ｂに固定された信号端子１２と基体１１とは、同軸線路を形成する。あらかじめ貫通孔１１ｂの形状に合わせた筒状の封止材１１ｃだけを形成しておき、これを貫通孔１１ｂに挿入するとともに信号端子１２も封止材１１ｃに通し、封止材１１ｃと貫通孔１１ｂの内面との接合、および封止材１１ｃと信号端子１２の外面との接合を同時に行なってもよい。

図２に示すように、基体１１には接地端子１６が接合される。接地端子１６は、信号端子１２と同様にして作製され、基体１１の他主面１１ｄに接合材１１ｅ（ろう材）等を用いて接合される。位置決めの容易性と接合強度の向上のために、予め基体１１の他主面１１ｄに穴を形成しておき、その穴に接地端子１６を挿入して接合してもよい。このようにして基体１１に接地端子１６を接合することによって、信号端子１２を外部電気回路に接続した際には、基体１１が接地導体としても機能する。

図１，３に示すように、配線基板１３は、該配線基板１３の前記対向面に垂直な方向から見たときに、基体１１の一主面１１ａに垂直な２つの短辺を有する矩形状である。そして、本実施形態では、配線基板１３は、配線基板１３の前記対向面に垂直な方向から見たときに、短辺側の両端部が一対の信号端子１２の各一端部１２ａから外方に延出している。

配線基板１３は、酸化アルミニウム（アルミナ：Ａｌ_２Ｏ_３）質焼結体、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）質焼結体等のセラミックス絶縁材料等から成る絶縁基板に信号線路導体１３ａを含む配線導体が形成されたものである。絶縁基板がたとえば酸化アルミニウム質焼結体から成る場合であれば、まずアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）やシリカ（ＳｉＯ_２）、カルシア（ＣａＯ）、マグネシア（ＭｇＯ）等の原料粉末に適当な有機溶剤、溶媒を添加混合して泥漿状とし、これを周知のドクターブレード法やカレンダーロール法等によってシート状に成形してセラミックグリーンシート（以下、グリーンシートともいう）を得る。その後、グリーンシートを所定形状に打ち抜き加工するとともに必要に応じて複数枚積層し、これを約１６００℃の温度で焼成することによって作製される。

配線基板１３は、配線導体として、たとえば、絶縁基板の上面（配線基板１３において信号端子１２の一端部１２ａに面した対向面）に形成された一対の信号線路導体１３ａおよび接地用導体１３ｂと、絶縁基板の下面（配線基板１３において対向面の裏面）に形成された搭載用導体と、を有する。一対の信号線路導体１３ａは、それぞれ、一対の信号端子１２の各一端部１２ａと接続される。接地用導体１３ｂは、電子部品２１が搭載されて電子部品２１の下面の接地電極と接続される部品搭載領域となる。搭載用導体は、配線基板１３が基板支持部１４に搭載されたときに該基板支持部１４と接合される。接地用導体１３ｂと搭載用導体とは、絶縁基板の側面に形成された接続導体、または絶縁基板を貫通して形成された接続導体によって接続される場合がある。または、接地用導体１３ｂは、接合材１５および信号端子１２を介して外部電気回路の接地導体に電気的に接続され、搭載用導体は、基板支持部１４および接地端子１６を介して外部電気回路の接地導体に電気的に接続される。

信号線路導体１３ａは、電子部品２１に信号端子１２からの高周波信号を伝送する機能を有する。また信号線路導体１３ａは、電子部品２１の種類によってその接続構造が異なり、電子部品２１の種類に応じて形成されるものである。また、電子部品２１と信号線路導体１３ａとはたとえばボンディングワイヤによって接続されるが、このボンディングワイヤを短くして信号の伝送損失を少なくするために、たとえば図５に示す例のように信号線路導体１３ａを屈曲させることによって、信号線路導体１３ａを伝送する信号の信号経路を屈曲させ、ボンディングワイヤの接続位置が電子部品２１にできるだけ近くなるようにするのが好ましい。

信号線路導体１３ａを伝送する信号の信号経路を屈曲させる場合には、その信号経路は、屈曲点を端点とする２つの半直線で表される第１の信号経路と、第２の信号経路とから成る。第１の信号経路と第２の信号経路とが成す内部の角度（屈曲角度）は、９０°よりも大きいことが好ましく、１２０°以上であることがより好ましい。これによって、信号線路導体１３ａにおける、信号経路が屈曲した屈曲部での反射による高周波の損失を少なくすることができる。信号経路を屈曲させる場合、複数の屈曲点を有するように段階的に信号経路を屈曲させてもよい。また、信号経路が屈曲した構造において、信号線路導体１３ａの外形を多角形状とする場合、信号経路が屈曲した屈曲部に対応して、複数の角部を組み合わせるのが好ましい。そして、信号経路が屈曲した屈曲部に対応した各角部の内角は、９０°よりも大きいことが好ましく、１２０°以上であることがより好ましい。これによって、角部による高周波の損失をより少なくすることができる。なお、図５に示す例では、信号線路導体１３ａは、信号経路が屈曲した屈曲部に対応して、外方側では複数の角部が組み合わされているが、内方側でも複数の角部が組み合わされるのが好ましい。また、信号線路導体１３ａの外形を多角形状とする場合、信号経路が屈曲した屈曲部に対応した角部の外形を、円弧状とすることが好ましい。これによって、高周波の損失をより少なくすることができる。

また、信号線路導体１３ａは、配線基板１３に垂直な方向から見て、基板支持部１４と重ならないように設けられることが好ましい。これによって、信号線路導体１３ａと、信号端子１２、配線基板１３、基板支持部１４および接合材（ろう材）１５との熱膨張係数差に起因して生じる熱応力が、接合材１５を介した信号端子１２と信号線路導体１３ａとの接合部に集中することを抑制できるので、接合材１５を介した信号端子１２と信号線路導体１３ａとの接合部に生じるクラックや剥がれを抑制できるとともに、信号端子１２と信号線路導体１３ａとの接合部における電気的な接続不良が生じることを抑制できる。

信号線路導体１３ａを含む配線導体を絶縁基板に形成する方法としては、絶縁基板と同時焼成で配線導体を形成する方法、あるいは絶縁基板を作製した後に金属メタライズを形成する周知の方法や、絶縁基板を作製した後に蒸着法やフォトリソグラフィ法によって配線導体を形成する方法がある。電子装置２が小型である場合には、それに搭載される配線基板１３は小さいので、配線導体は微細なものとなる。このような微細な配線導体を形成する場合には、配線導体の信号線路導体１３ａと信号端子１２との位置合わせ精度を高めるために、蒸着法やフォトリソグラフィ法によって配線導体を形成することが好ましい。この場合は、必要に応じて絶縁基板の主面に研磨加工を施す場合もある。

以下、配線導体を蒸着法やフォトリソグラフィ法によって形成する場合について詳細に説明する。配線導体は、たとえば密着金属層、拡散防止層および主導体層が順次積層された３層構造の導体層から成る。

密着金属層は、セラミックス等から成る絶縁基板との密着性を良好にするという観点からは、チタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）、タンタル（Ｔａ）、ニオブ（Ｎｂ）、ニッケル−クロム（Ｎｉ−Ｃｒ）合金、窒化タンタル（Ｔａ_２Ｎ）等の熱膨張率がセラミックスと近い金属のうちの少なくとも１種より成るのが好ましく、その厚みは０．０１〜０．２μｍが好ましい。密着金属層の厚みが０．０１μｍ未満では、密着金属層を絶縁基板に強固に密着することが困難となる傾向があり、０．２μｍを超えると、成膜時の内部応力によって密着金属層が絶縁基板から剥離し易くなる傾向がある。

拡散防止層は、密着金属層と主導体層との相互拡散を防ぐという観点からは、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）、ニッケル（Ｎｉ）、Ｎｉ−Ｃｒ合金、Ｔｉ−Ｗ合金等の熱伝導性の良好な金属のうち少なくとも１種より成ることが好ましく、その厚みは０．０５〜１μｍが好ましい。拡散防止層の厚みが０．０５μｍ未満では、ピンホール等の欠陥が発生して拡散防止層としての機能を果たしにくくなる傾向があり、１μｍを超えると、成膜時の内部応力によって拡散防止層が密着金属層から剥離し易く成る傾向がある。なお、拡散防止層にＮｉ−Ｃｒ合金を用いる場合は、Ｎｉ−Ｃｒ合金は絶縁基板との密着性が良好であるので、密着金属層を省くことも可能である。

主導体層は、電気抵抗の小さい金（Ａｕ）、Ｃｕ、Ｎｉ、銀（Ａｇ）の少なくとも１種より成ることが好ましく、その厚みは０．１〜５μｍが好ましい。主導体層の厚みが０．１μｍ未満では、電気抵抗が大きなものとなり配線基板１３の配線導体に要求される電気抵抗を満足できなくなる傾向があり、５μｍを超えると、成膜時の内部応力によって主導体層が拡散防止層から剥離し易く成る傾向がある。また、Ｃｕは酸化し易いので、その上にＮｉおよびＡｕからなる保護層を被覆してもよい。

このようにして作製した配線基板１３を基板支持部１４に接合し、信号端子１２の一端部１２ａと信号線路導体１３ａとを接合材（ろう材）１５で接続することによって、本実施形態に係る電子部品搭載用パッケージ１となる。

そして、電子部品２１を電子部品搭載用パッケージ１における配線基板１３上に搭載するとともに、必要に応じて基体１１に蓋体を接合することによって、図６〜図１２に示す例のような本実施形態の電子装置２となる。

本実施形態に係る電子装置２は、電子部品搭載用パッケージ１に電子部品２１が搭載されたものである。電子部品搭載用パッケージ１は、前述したように、不要な容量成分が生じることが抑制されて、特性インピーダンスがずれにくいものとすることができ、それ故、高周波信号の伝送特性を良好にすることができる、という効果を奏するものである。電子装置２は、前記効果を奏する電子部品搭載用パッケージ１に電子部品２１が搭載されたものであるから、高周波での動作が良好な電子装置となる。

電子部品２１としては、ＬＤ（レーザーダイオード）やＰＤ（フォトダイオ−ド）等の光半導体素子、半導体集積回路素子を含む半導体素子、水晶振動子や弾性表面波素子等の圧電素子、圧力センサー素子、容量素子、抵抗器等が挙げられる。

電子部品２１の配線基板１３への搭載は、ろう材や導電性樹脂等の導電性の接合材を用いて固定することによって行なうことが可能である。たとえば、配線基板１３を基板支持部１４に搭載した後に電子部品２１を配線基板１３上に搭載する場合は、配線基板１３の固定には金−錫（Ａｕ−Ｓｎ）合金や金−ゲルマニウム（Ａｕ−Ｇｅ）合金のろう材を接合材として用い、電子部品２１の固定には、これらよりも融点の低い錫−銀（Ｓｎ−Ａｇ）合金や錫−銀−銅（Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ）合金のろう材や、融点よりも低い温度で硬化可能な、Ａｇエポキシ等の樹脂から成る接着剤を接合材として用いればよい。

また、電子部品２１を配線基板１３上に搭載した後に配線基板１３を基板支持部１４に搭載してもよく、その場合は上記とは逆に、配線基板１３を基板支持部１４に搭載する際に用いる接合材の融点の方を低くすればよい。いずれの場合であっても、配線基板１３上に接合材のペーストを周知のスクリーン印刷法を用いて印刷したり、フォトリソグラフィ法によって接合材層を形成したり、接合材となる低融点ろう材のプリフォームを載置するなどすればよい。

電子装置２において必要に応じて基体１１の一主面１１ａ上に設けられる蓋体は、基体１１の外周領域に沿った外形で、基体１１の一主面１１ａ上の配線基板１３や基板支持部１４を覆うような空間を有する形状のものである。蓋体には、電子部品２１と対向する部分に光を透過させる窓を設けてもよいし、窓に換えて、または窓に加えて光ファイバおよび戻り光防止用の光アイソレータを接合したものでもよい。本実施形態に係る電子装置２は、外部と光学的に接続する光学素子の電子部品２１を実装する場合には、電子部品２１からの熱を外部に放散させる基板支持部１４および基体１１の機能によって、熱膨張による基体１１の変形が抑制されるので、外部と電子部品２１との光学接続のずれを小さくすることができ、光学特性を良好に維持することができる。

蓋体は、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金やＦｅ−Ｎｉ合金、Ｆｅ−Ｍｎ合金等の金属から成り、これらの板材にプレス加工や打ち抜き加工等の周知の金属加工を施すことによって作製される。蓋体の材料としては、基体１１の材料と同程度の熱膨張係数を有するものが好ましく、基体１１の材料と同じものを用いるのがより好ましい。蓋体が窓を有する場合は、電子部品２１と対向する部分に孔を設けたものに、平板状やレンズ状のガラス製の窓部材を低融点ガラスなどによって接合する。

蓋体の基体１１への接合は、シーム溶接やＹＡＧレーザ溶接等の溶接またはＡｕ−Ｓｎろう材等の接合材によるろう接によって行われる。

図１３〜図１５は本発明の第２の実施形態に係る電子部品搭載用パッケージ１Ａの構成を示す図である。また図１６〜図１８は本実施形態に係る電子部品搭載用パッケージ１Ａを備えた電子装置２Ａの構成を示す図である。

電子部品搭載用パッケージ１Ａは、配線基板１３Ａに係る構成が前述した配線基板１３と異なること以外は、電子部品搭載用パッケージ１と同様に構成される。また、電子装置２Ａは、配線基板１３Ａを有する電子部品搭載用パッケージ１Ａを備えたこと以外は、電子装置２と同様に構成される。このように本実施形態の電子部品搭載用パッケージ１Ａおよび電子装置２Ａは、前述した第１の実施形態に係る電子部品搭載用パッケージ１および電子装置２と同様の部分を有する。したがって、以下の説明および図において、対応する同様の部分については同一の参照符号を付すとともに、説明を省略する。

電子部品搭載用パッケージ１Ａは、板状の基体１１に形成された一対の貫通孔１１ｂのそれぞれに設けられた一対の信号端子１２の、基体１１の一主面１１ａから厚み方向一方側に出た各一端部１２ａと、基体１１の一主面１１ａから厚み方向一方側に設けられた基板支持部１４に支持された配線基板１３Ａの一対の信号線路導体１３Ａａと、が接合材１５で接合された構造を有する。電子部品搭載用パッケージ１Ａにおいて、基板支持部１４は、配線基板１３Ａの各信号端子１２の一端部１２ａに面した対向面に垂直な方向から見たときに、各信号端子１２の一端部１２ａと重ならないように設けられる。これによって、前述したように、信号端子１２の一端部１２ａと基板支持部１４との間に、生じる不要な容量成分が生じることが抑制され、ある特性インピーダンスにインピーダンスマッチングをとったときに、信号端子１２の一端部１２ａにおける特性インピーダンスがずれにくいものとすることができる。その結果、高周波信号の伝送特性を良好にすることができる。

さらに、本実施形態において、配線基板１３Ａの前記対向面は、基体１１の一主面１１ａに垂直な矩形状であり、２つの短辺１３Ａｂが一主面１１ａに垂直となっている。すなわち、配線基板１３Ａは、該配線基板１３Ａの前記対向面に垂直な方向から見たときに、基体１１の一主面１１ａに垂直な２つの短辺１３Ａｂを有する矩形状である。そして、配線基板１３Ａにおいて、前記２つの短辺１３Ａｂは、それぞれ、前記対向面に垂直な方向から見たときに、一対の信号端子１２の各一端部１２ａと重なる。すなわち、配線基板１３Ａは、前記対向面に垂直な方向から見たときに、一対の信号端子１２の各一端部１２ａから外方に延出している部分がなく、長辺の長さが前述した配線基板１３よりも短いものである。また、配線基板１３Ａは、各一端部１２ａよりも内方に短辺が位置するものよりも長辺の長さが長い。

このような、配線基板１３よりも長辺の長さが短い配線基板１３Ａは、前記対向面の裏面において基板支持部１４に当接されていない領域が小さくなるので、この領域の歪みが少ないものとなる。歪みを少なくできると、一端部１２ａ、配線基板１３Ａ、信号線路導体１３Ａａおよび搭載用導体の相互の位置関係のずれを少なくできる。これにより、これらの周囲に生じる電界分布のずれも小さくなるので、特性インピーダンスが所望の値からずれることを抑制することができる。その結果、高周波信号の伝送特性をより安定なものにすることができる。

なお、一対の信号線路導体１３Ａａは、それぞれ、できるだけ短辺１３Ａｂに接近させて設けられる。好ましくは、一対の信号線路導体１３Ａａは、それぞれ、短辺１３Ａｂのエッジまで設けられる。したがって、一対の信号線路導体１３Ａａと一対の信号端子１２の各一端部１２ａとの間を接合材１５によってブリッジさせて電気的接続を図ることができる。

また、電子部品２１を電子部品搭載用パッケージ１Ａにおける配線基板１３Ａ上に搭載するとともに、必要に応じて基体１１に蓋体を接合することによって、図１６〜図１８に示す例のような電子装置２Ａとなる。電子装置２Ａは、特性インピーダンスがずれにくい本実施形態に係る電子部品搭載用パッケージ１Ａに電子部品２１が搭載されているので、高周波での動作が良好な電子装置となる。

なお、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を行なうことは何等差し支えない。

たとえば、上述の実施形態では、図１，１３に示すような円形の基体１１を用いた円柱状の電子部品搭載用パッケージ１，１Ａを例として説明したが、角柱状の電子部品搭載用パッケージでも構わない。

また、電子部品２１の発熱が大きい場合は、電子部品２１（および配線基板１３，１３Ａ）と基板支持部１４との間に、ペルチェ素子等を搭載して、電子部品２１を冷却するようにしてもよい。

１，１Ａ 電子部品搭載用パッケージ
２，２Ａ 電子装置
１１ 基体
１１ｂ 貫通孔
１２ 信号端子
１３，１３Ａ 配線基板
１３ａ，１３Ａａ 信号線路導体
１４ 基板支持部

Claims (7)

1. 板状に形成され、厚み方向に貫通した一対の貫通孔を有する基体と、
   高周波信号を伝送する線状の導体から成る一対の信号端子であって、一端部が前記基体の一主面から厚み方向一方側に出て、前記一対の貫通孔のそれぞれに設けられた一対の信号端子と、
   前記一対の信号端子の前記一端部に対向して設けられる配線基板であって、前記一端部に面した対向面に、電子部品が搭載される部品搭載領域と、前記信号端子からの高周波信号を前記電子部品に伝送するための信号線路導体とが形成された配線基板と、
   前記一対の信号端子の前記一端部と、前記信号線路導体とを接合した接合材と、
   前記基体の前記一主面に設けられ、前記配線基板の前記対向面の裏面に当接して該配線基板を支持する金属から成る基板支持部であって、前記配線基板の前記対向面に垂直な方向から見たときに、前記一対の信号端子の前記一端部と重ならない前記基板支持部と、を含み、
   前記配線基板の前記対向面は、前記基体の前記一主面に垂直な矩形状であり、前記一主面に垂直な２つの辺が、前記配線基板の前記対向面に垂直な方向から見たときに、それぞれ前記一対の信号端子の前記各一端部と重なることを特徴とする電子部品搭載用パッケージ。
2. 板状に形成され、厚み方向に貫通した一対の貫通孔を有する基体と、
   高周波信号を伝送する線状の導体から成る一対の信号端子であって、一端部が前記基体の一主面から厚み方向一方側に出て、前記一対の貫通孔のそれぞれに設けられた一対の信号端子と、
   前記一対の信号端子の前記一端部に対向して設けられる配線基板であって、前記一端部に面した対向面に、電子部品が搭載される部品搭載領域と、前記信号端子からの高周波信号を前記電子部品に伝送するための信号線路導体とが形成された配線基板と、
   前記一対の信号端子の前記一端部と、前記信号線路導体とを接合した接合材と、
   前記基体の前記一主面に設けられ、前記配線基板の前記対向面の裏面に当接して該配線基板を支持する金属から成る基板支持部であって、前記配線基板の前記対向面に垂直な方向から見たときに、前記一対の信号端子の前記一端部と重ならない前記基板支持部と、を含み、
   前記基板支持部は、先端部が基部よりも細く形成されていることを特徴とする電子部品搭載用パッケージ。
3. 前記基板支持部の前記先端部が、四角錐台形状であることを特徴とする請求項２記載の電子部品搭載用パッケージ。
4. 前記基板支持部の前記先端部は、頭頂部が曲面状に形成された形状であることを特徴とする請求項２または３記載の電子部品搭載用パッケージ。
5. 前記基体と前記基板支持部とが、一体に形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の電子部品搭載用パッケージ。
6. 前記配線基板が、前記基体の前記一主面から離れていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の電子部品搭載用パッケージ。
7. 請求項１〜６のいずれか１つに記載の電子部品搭載用パッケージと、
   前記電子部品搭載用パッケージにおける前記配線基板の、前記部品搭載領域に搭載された電子部品と、を含むことを特徴とする電子装置。

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