封装及其制造方法与流程

本发明涉及高频信号器件的封装及其制造方法。

背景技术

在被配置为处理包括数字相干光传输在内的高速差动信号的器件中，使用了包括差动共面线的高频信号器件封装，其中，两条接地线跨接布置于彼此相邻的两条信号线上。

这种类型的封装需要满足由OIF(Optical Internetworking Forum，光互论坛)定义的标准。作为这种封装的标准，存在CDM(Coherent Driver Modulator，相干驱动器调制器)和ICR(Intradyne Coherent Receiver，内差相干接收器)(参见非专利文献1、2和3)。

相关技术文献

非专利文献

非专利文献1：Physical and Link Layer(PLL)Working Group,Implementation Agreement for High Bandwidth Coherent Driver Modulator,Implementation Agreement created and approved by the Optical Internetworking Forum,2018。

非专利文献2：Physical and Link Layer(PLL)Working Group,“Implementation Agreement for Intradyne Coherent Receivers IA#OIF-DPC-RX-01.1”,Implementation Agreement to be revised and approved by the Optical Internetworking Forum,2011。

非专利文献3：Physical and Link Layer(PLL)Working Group,“Implementation Agreement for Intradyne Coherent Receivers IA#OIF-DPC-RX-01.2”,Implementation Agreement to be revised and approved by the Optical Internetworking Forum,2013。

技术实现要素：

本发明要解决的问题

在OIF标准规格中描述的ICR中，20个DC引脚设置于封装的纵向上的左右两侧的每一侧。在CDM中，在一侧设置40个DC引脚。为了对通过形成陶瓷封装外壳的导体层独立地连接至这40个DC引脚的DC线路进行配线，CDM中的导体层的数量几乎是ICR中所需的DC线路的导体层的数量的两倍，因为所有DC引脚都布置于一侧。这意味着布置于导体层之间的陶瓷层的数量也几乎增加了两倍。陶瓷封装的成本大致与陶瓷封装外壳的层数成正比。因此，与ICR中的成本相比，封装占据了CDM中的大部分成本，并且需要降低成本。

如上所述，通常，在CDM中，与ICR相比，以低成本制造封装是困难的，因为尽管使用了相同的绝缘材料，但是绝缘体的叠层的数量增加了。

为了解决上述问题而做出了本发明，并且本发明的目的在于以更低的成本制造CDM的封装。

解决问题的手段

根据本发明，提供一种封装的制造方法。所述封装包括：矩形底板部，所述底板部包括长边和短边、布置于所述底板部的两个短边的彼此相对位置的相应部分上的第一短侧面和第二短侧面、以及布置于所述底板部的两个长边的彼此相对位置的相应部分上的第一长侧面和第二长侧面；多个高频内部端子，排列在所述第一短侧面的内侧的内部端子部中，并且连接至安装于内部的高频光学器件；多个高频外部端子，排列在所述第一短侧面的外侧的所述底板部的外侧的第一外部端子部中，连接至所述内部端子并且连接至引脚；以及多个DC电极端子，排列在所述第一长侧面的外侧的第二外部端子部中。所述方法包括：第一步，制作第一框架，所述第一框架在平面图中具有大致L形状并且包括所述第一短侧面的部分和所述第一长侧面的部分，在所述第一框架中层叠有多个导体层和多个绝缘层，所述多个DC电极端子连接至所述多个导体层，所述多个绝缘层布置于所述多个导体层之间；第二步，制作第二框架，所述第二框架在平面图中具有大致L形状并且包括所述第二短侧面的部分和所述第二长侧面的部分；第三步，制作用作所述底板部的板状基材；以及第四步，将所述第一框架、所述第二框架和所述基材组合，以形成所述封装。

根据本发明，还提供一种封装。所述封装包括：矩形底板部，所述底板部包括长边和短边、布置于所述底板部的两个短边的彼此相对位置的相应部分上的第一短侧面和第二短侧面、以及布置于所述底板部的两个长边的彼此相对位置的相应部分上的第一长侧面和第二长侧面；多个高频内部端子，排列在所述第一短侧面的内侧的内部端子部中，并且连接至安装于内部的高频光学器件；多个高频外部端子，排列在所述第一短侧面的外侧的所述底板部的外侧的第一外部端子部中，连接至所述内部端子并且连接至引脚；以及多个DC电极端子，排列在所述第一长侧面的外侧的第二外部端子部中。所述封装包括：第一框架，所述第一框架在平面图中具有大致L形状并且包括所述第一短侧面的部分和所述第一长侧面的部分，在所述第一框架中层叠有多个导体层和多个绝缘层，所述多个DC电极端子连接至所述多个导体层，所述多个绝缘层布置于所述多个导体层之间；第二框架，所述第二框架在平面图中具有大致L形状并且包括所述第二短侧面的部分和所述第二长侧面的部分；以及用作所述底板部的板状基材。

本发明的效果

如上所述，根据本发明，由于多个导体层和多个绝缘层的多层结构仅形成第一框架的一部分，所以可以以较低的成本制造CDM的封装。

附图说明

图1A是示出中间步骤中的封装的状态的透视图，以便解释根据本发明的第一实施例的封装的制造方法；

图1B是示出中间步骤中的该封装的状态的透视图，以便解释根据本发明的第一实施例的该封装的制造方法；

图1C是示出中间步骤中的该封装的状态的透视图，以便解释根据本发明的第一实施例的该封装的制造方法；

图1D是示出中间步骤中的该封装的状态的透视图，以便解释根据本发明的第一实施例的该封装的制造方法；

图1E是示出中间步骤中的该封装的状态的透视图，以便解释根据本发明的第一实施例的该封装的制造方法；

图1F是示出中间步骤中的该封装的状态的透视图，以便解释根据本发明的第一实施例的该封装的制造方法；

图1G是示出中间步骤中的该封装的状态的透视图，以便解释根据本发明的第一实施例的该封装的制造方法；

图1H是示出中间步骤中的该封装的状态的透视图，以便解释根据本发明的第一实施例的该封装的制造方法；

图1I是示出中间步骤中的该封装的状态的透视图，以便解释根据本发明的第一实施例的该封装的制造方法；

图1J是示出中间步骤中的该封装的状态的透视图，以便解释根据本发明的第一实施例的该封装的制造方法；

图2A是示出中间步骤中的封装的状态的透视图，以便解释根据本发明的第二实施例的封装的制造方法；

图2B是示出中间步骤中的该封装的状态的透视图，以便解释根据本发明的第二实施例的该封装的制造方法；

图2C是示出中间步骤中的该封装的状态的透视图，以便解释根据本发明的第二实施例的该封装的制造方法；

图2D是示出中间步骤中的该封装的状态的透视图，以便解释根据本发明的第二实施例的该封装的制造方法；

图2E是示出中间步骤中的该封装的状态的透视图，以便解释根据本发明的第二实施例的该封装的制造方法；

图2F是示出中间步骤中的该封装的状态的透视图，以便解释根据本发明的第二实施例的该封装的制造方法；

图2G是示出中间步骤中的该封装的状态的透视图，以便解释根据本发明的第二实施例的该封装的制造方法；

图2H是示出中间步骤中的该封装的状态的透视图，以便解释根据本发明的第二实施例的该封装的制造方法；

图2I是示出中间步骤中的该封装的状态的透视图，以便解释根据本发明的第二实施例的该封装的制造方法；以及

图2J是示出中间步骤中的该封装的状态的透视图，以便解释根据本发明的第二实施例的该封装的制造方法。

具体实施方式

下面将描述根据本发明的实施例的封装及其制造方法。

【第一实施例】

首先将参考图1A至1J描述根据本发明的第一实施例的封装的制造方法。

首先，制作第一框架(第一步)，该第一框架在平面图中具有大致L形状。

例如，如图1A和图1B所示，制作组件120，在组件120中整合有多个框架组件121，每一个框架组件121形成两个第一框架101。在框架组件121中，整合有在平面图中相对于彼此旋转180°的两个第一框架101。

例如，将聚乙烯基粘合剂和表面活性剂添加到诸如Al2O3的预定金属氧化物的粉末(具有例如0.5μm至0.6μm的平均粒径)中，并且将它们分散在由诸如2-丙醇的有机溶剂构成的分散介质中，从而制作浆料。所制作的浆料通过例如公知的刮刀法模压以形成浆料层，并且通过从其中去除分散介质来干燥浆料层，从而形成生片。

另一方面，涂敷分散有钨等金属微粒的导电性膏，从而制作导体层片。在导体层片上，形成由导电膏形成并用作配线图案的膏图案。

接下来，交替地层叠多个导电片和生片，从而在烧结之前制作多层片，该多层片成为上述组件120。然后，在约900℃至1000℃的温度下烘烤多层片，从而获得整合有多个第一框架101的组件120，在第一框架101中层叠有多个导体层和多个绝缘层，该多个绝缘层布置于该多个导体层之间。

这样制作的组件120被分割为多个部分，例如，如图1C所示，并且组件120的每个已分割部分又被分割为框架组件121(图1D)。结果，如图1E所示，可以制作第一框架101，该第一框架在平面图中具有大致L形状并且包括第一短侧面(侧壁)101a和第一长侧面(侧壁)101b。例如，第一短侧面101a和第一长侧面101b在平面图中相互垂直。

在每个第一框架101中，层叠有多个导体层和多个绝缘层，多个DC电极端子连接至该多个导体层，并且该多个绝缘层布置于该多个导体层之间。稍后将描述DC电极端子。此外，在第一短侧面101a的内侧的内部端子部102中形成有多个高频内部端子103。另外，在该示例中，每个第一框架101包括第一接头104，该第一接头用于接合稍后描述的第二框架105。在第一实施例中，当框架组件121被分割时，可以制作两个第一框架101。由层叠有陶瓷层和导体层的烧结体形成第一框架101。

接下来，如图1F所示，制作第二框架105，该第二框架在平面图中具有大致L形状并且包括第二短侧面(侧壁)105a和第二长侧面(侧壁)105b(第二步)。第二短侧面105a和第二长侧面105b例如在平面图中相互垂直。在该示例中，第二框架105包括用于接合第一框架101的第二接头107。在第二框架105中，第二短侧面105a包括通孔108。通孔108可以用作被储存(被安装)于封装中的高频光学器件的光信号输入/输出窗口。此外，制作用作底板部的板状基材106(第三步)。稍后将描述底板部。第二框架105和基材106可以由例如Kovar制成，Kovar是铁、钴和镍的合金。Kovar是一种合金，其特征是具有接近陶瓷的线膨胀系数。此外，从被安装于封装中的高频光学器件的散热的角度来看，铜和钨的合金CuW经常用作基材106。作为特点，CuW具有高导热率和低线膨胀系数，并且可以用作陶瓷或Kovar的周边材料。

接下来，如图1G所示，在第一长侧面101b的外表面上形成多个DC电极端子109。接下来，如图1H所示，将第一框架101、第二框架105和基材106组合，以形成封装(第四步)。在该示例中，第一框架101的第一接头104和第二框架105的第二接头107是榫接的，从而组合第一框架101和第二框架105。虽然在该示例中使用了榫接，但是当然也可以实施使用银焊料等进行平面的永久性连接。例如，第一接合面设置于第一框架101的与第二框架105的接合部中，并且第二接合面设置于第二框架105的与第一框架101的接合部中。第一接合面和第二接合面永久地接合，从而结合第一框架101和第二框架105。

封装包括矩形底板部106a，该底板部包括：长边和短边；布置于底板部106a的短边的部分上的第一短侧面101a和第二短侧面105a；以及布置于底板部106a的长边的部分上的第一长侧面101b和第二长侧面105b。第一短侧面101a和第二短侧面105a布置于底板部106a的两个短边的彼此相对位置的部分上。第一长侧面101b和第二长侧面105b布置于底板部106a的两个长边的彼此相对位置的部分上。

另外，封装包括多个高频内部端子103，这些高频内部端子排列在第一短侧面101a内侧的内部端子部102中并且连接至安装于内部的高频光学器件。此外，封装包括多个高频外部端子(未示出)，这些高频外部端子排列在第一短侧面101a一侧的底板部106a外侧的第一外部端子部中，连接至高频内部端子103并且连接至引脚。此外，封装包括多个DC电极端子109，这些DC电极端子排列在第一长侧面101b外侧的第二外部端子部中。

在此，封装由在平面图中具有大致L形状的第一框架101、在平面图中具有大致L形状的第二框架105、以及用作底板部106a的基材106形成，如上所述。第一框架101包括第一短侧面101a的部分和第一长侧面101b的部分，在第一框架101中层叠有多个导体层和多个绝缘层，多个DC电极端子109连接至该多个导体层，该多个绝缘层布置于该多个导体层之间。另一方面，第二框架105包括第二短侧面105a的部分和第二长侧面105b的部分，并且不具有包括交替地层叠的绝缘层和导体层的结构。

另外，在该示例中，第一框架101包括设置在与第二框架105的接合部中的第一接头104，第二框架105包括设置在与第一框架101的接合部中的第二接头107，并且第一框架101的第一接头104和第二框架105的第二接头107是榫接的。虽然在该示例中使用了榫接，但是如上所述，当然也可以实施使用银焊料等的平面的永久性连接。

在根据第一实施例的封装中，高频光学器件或光学部件可以安装于底板部106a上的由第一框架101和第二框架105围成的浴缸状结构中。

注意，如图1I和1J所示，DC引脚110连接至多个DC电极端子109。此外，多个高频外部端子112排列在第一短侧面101a侧的底板部106a外侧的第一外部端子部111中，并且RF引脚113连接至多个高频外部端子112。

如上所述，根据第一实施例，多个导体层和多个绝缘层的多层结构仅形成于第一框架的一部分中。因此，可以以较低的成本制造CDM的封装。

【第二实施例】

接下来将参考图2A至图2J描述根据本发明的第二实施例的封装的制造方法。

首先，制作第一框架(第一步)，该第一框架在平面图中具有大致L形状。

例如，如图2A和2所示，制作组件120a，在组件120a中整合有多个框架组件121a，每一个框架组件121a形成多个第一框架101’。在框架组件121a中，层叠有多个第一框架101’并由连接部122整体地连接该多个第一框架101’，同时保持第一框架在平面图中沿封装的长边方向平移的位置关系，使得内部端子部102从外侧可见。

例如，将聚乙烯基粘合剂和表面活性剂添加到诸如Al2O3的预定金属氧化物的粉末中，并且将它们分散在分散介质中，从而制作浆料。所制作的浆料被模压以形成浆料层，并且通过从其中去除分散介质来干燥浆料层，从而形成生片。

另一方面，涂敷分散有钨等金属微粒的导电性膏，从而制作导体层片。在导体层片上，形成由导电膏形成并用作配线图案的膏图案。

接下来，交替地层叠多个导电片和生片，从而在烧结之前制作多层片，该多层片成为上述组件120a。然后，在约900℃至1000℃的温度下烘烤多层片，从而获得组件120a。在组件120a中，多个第一框架101’被连接部122连接起来并一体化。通过层叠多个导体层和布置于多个导体层之间的多个绝缘层而形成多个第一框架101’。

这样制作的组件120a被分割为多个部分，例如，如图2C所示，并且通过将连接部122分离，将组件120a的每个已分割部分又分割为框架组件121a(图2D)。结果，如图2E所示，可以制作第一框架101’，该第一框架在平面图中具有大致L形状。由层叠有陶瓷层和导体层的烧结体形成第一框架101’。

接下来，如图2F所示，制作第二框架105’，该第二框架在平面图中具有大致L形状并且包括第二短侧面105a、第二长侧面105b和间隔件114(第二步)。第二短侧面105a和第二长侧面105b例如在平面图中相互垂直。在该示例中，第二框架105’包括用于接合第一框架101’的第二接头107。另外，在第二框架105’中，第二短侧面105a包括通孔108。通孔108可以用作被储存(被安装)于封装中的光学模块的光信号输入/输出窗口。注意，间隔件114和第二框架105’可以是一体成型的，也可以是分开地形成的。

此外，制作用作底板部的板状基材106(第三步)。在第二实施例中，基材106包括凸缘115，该凸缘是薄平板突起结构。第二框架105’、间隔件114和基材106可以由例如Kovar和镍的合金制成。此外，从散热的角度来看，基材106也可以采用铜和钨的合金。凸缘115不限于一个。在凸缘与基材106的底面位置匹配的状态下，可以在基材106的第二短侧面的一侧和第二长侧的一侧设置多个凸缘。

接下来，如图2G所示，在第一长侧面101b的外表面上形成多个DC电极端子109。在此，框架组件121a包括第一短侧面101a的部分和第一长侧面101b的部分，并且第一短侧面101a和第一长侧面101b例如在平面图中相互垂直。

在第一框架101’中，层叠有多个导体层和多个绝缘层，多个DC电极端子109连接至多个导体层，并且多个绝缘层布置于多个导体层之间。此外，在第一短侧面101a的内侧的内部端子部102中形成有多个高频内部端子103。另外，在该示例中，每个第一框架101’包括第一接头104，该第一接头用于接合稍后描述的第二框架105’。

接下来，如图2H和图2I所示，将第一框架101’、第二框架105’、基材106和间隔件114组合，以形成封装(第四步)。在该示例中，第一框架101’的第一接头104和第二框架105’的第二接头107是榫接的，从而组合第一框架101’和第二框架105’。另外，在该示例中，间隔件114布置于内部端子部102与基材106之间。

此外，在与间隔件114接触的内部端子部102的下表面上形成导体层，并且能够使它们导通。因此，内部端子部102设置有多个接地GSSG差动高频线路端(高频内部端子103)，并且线路端和安装于内部的电子器件彼此电连接以传播高频信号。由于间隔件114和封装内部的接地导体薄膜表面电连接，所以形成GSSG差动高频线路端的接地电位能够可靠地匹配封装接地线，并且预计可以稳定地获得封装的高频特性。更具体地，这有助于减少多条GSSG差动高频线路之间的串扰。

在此，封装包括矩形底板部106a，该底板部包括：长边和短边、布置于底板部106a的短边的部分上的第一短侧面101a和第二短侧面105a、以及布置于底板部106a的长边的部分上的第一长侧面101b和第二长侧面105b。第一短侧面101a和第二短侧面105布置于底板部106a的两个短边的彼此相对位置的部分上。第一长侧面101b和第二长侧面105b布置于底板部106a的两个长边的彼此相对位置的部分上。

另外，封装包括多个高频内部端子103，这些高频内部端子103排列在第一短侧面101a的内侧的内部端子部102中并且连接至存储元件。此外，封装包括多个高频外部端子(未示出)，这些高频外部端子排列在第一短侧面101a一侧的底板部106a外侧的第一外部端子部中，连接至高频内部端子103并且连接至引脚。此外，封装包括多个DC电极端子109，这些DC电极端子排列在第一长侧面101b外侧的第二外部端子部中。

如上所述，如上述第一实施例中那样，在封装的第一框架101’中层叠有多个导体层和布置于多个导体之间的多个绝缘层，多个DC电极端子109连接至多个导体层。另一方面，第二框架105’包括第二短侧面105a的部分和第二长侧面105b的部分，并且不具有包括交替地层叠的绝缘层和导体层的结构。

同样在根据第二实施例的封装中，如上述第一实施例中那样，高频光学器件或光学部件可以安装于底板部106a上的由第一框架101’和第二框架105’围成的浴缸状结构中。

注意，如图2J所示，DC引脚110连接至多个DC电极端子109。此外，多个高频外部端子112排列在第一短侧面101a侧的底板部106a外侧的第一外部端子部111中，并且RF引脚113连接至多个高频外部端子112。

如上所述，根据第二实施例，多个导体层和多个绝缘层的多层结构仅形成于第一框架的一部分中。因此，可以以较低的成本制造CDM的封装。

另外，在第二实施例中，基材106包括凸缘115。因此，当将封装安装在用于安装封装的安装板上时，可以抑制在引脚和焊料上产生应力载荷。

例如，当包括被安装于封装中的高频光学器件或光学部件的光学模块被安装在安装板上时，通常执行焊接安装。RF引脚或DC引脚通过焊料被固定在安装板上。通常，安装板的线膨胀系数大于封装的线膨胀系数。因此，如果安装基板随着环境温度的变化而发生热膨胀或热收缩，则在引脚的焊料安装密度相对较低的区域中产生作用于引脚和固定该引脚的焊料的应力载荷。在最坏的情况下，它们会破裂，致使射频引脚开路，并且阻碍高频信号的传播。

针对上述问题，使用了与基材一体的凸缘。当通过焊料等将凸缘连接并固定至安装基板时，能够抑制上述应力载荷的产生。因此，可以防止RF引脚开路，并且可以提供对于环境温度变化稳定的光学模块。

如上所述，根据本发明，由于多个导体层和多个绝缘层的多层结构形成第一框架的一部分，所以可以以较低的成本制造CDM的封装。

注意，本发明不限于上述实施例，显然，本领域技术人员可以在本发明的技术范围内做出许多修改和组合。

附图标记的说明

101…第一框架、101a…第一短侧面、101b…第一长侧面、102…内部端子部、103…高频内部端子、104…第一接头、105…第二框架、105a…第二短侧面、105b…第二长侧面、106…基材、107…第二接头、108…通孔、109…DC电极端子、110…DC引脚、111…第一外部端子部、112…高频外部端子、113…RF引脚、120…组件、121…框架组件。