半导体封装用管座的制作方法

1.本发明涉及半导体封装用管座。


背景技术：

2.在搭载发光元件的半导体封装用管座中，例如，已知在圆板状的孔圈上，设置有从孔圈的上面突出的金属块，使金属块的一面成为搭载发光元件的元件搭载面的结构。在孔圈设置插入引线的贯通孔，引线在贯通孔内通过玻璃等密封部被密封。
3.现有技术文献
4.专利文献
5.专利文献1：日本特开2009-176764号公报


技术实现要素：

6.发明所要解决的课题
7.上述那样的半导体封装用管座有时搭载激光器作为发光元件而用于高速的光通信，在这样的情况下，为了获得良好的高频特性，需要使引线的玻璃密封部的阻抗接近适当的值。因此，例如，作为孔圈、密封部等的材料，研究了与以往不同的材料。
8.然而，孔圈、密封部等的材料对于引线的密封性也带来影响，因此在使引线的玻璃密封部的阻抗接近适当的值时，具有引线的密封性变得不充分的担忧。
9.本发明是鉴于上述方面而提出的，其课题在于提供确保了引线的密封性的半导体封装用管座。
10.用于解决课题的方法
11.本半导体封装用管座具有形成有贯通孔的孔圈、插入至上述贯通孔的引线、以及在上述贯通孔内将上述引线进行密封的密封部，上述孔圈的主材料为45％ni-fe，上述孔圈的热膨胀系数比上述密封部的热膨胀系数大。
12.发明的效果
13.根据公开的技术，能够提供确保了引线的密封性的半导体封装用管座。
附图说明
14.图1a、图1b为例示本实施方式涉及的半导体封装用管座的图。
15.图2为例示本实施方式涉及的半导体封装用管座的平面图。
16.符号的说明
[0017]1ꢀꢀꢀ
半导体封装用管座
[0018]
10
ꢀꢀ
孔圈
[0019]
10a 上面
[0020]
10b 下面
[0021]
10x 贯通孔
[0022]
20
ꢀꢀ
金属块
[0023]
30
ꢀꢀ
基板
[0024]
30g 接地图案
[0025]
30s 信号图案
[0026]
41
ꢀꢀ
第1引线
[0027]
42
ꢀꢀ
第2引线
[0028]
43
ꢀꢀ
第3引线
[0029]
44
ꢀꢀ
第4引线
[0030]
45
ꢀꢀ
第5引线
[0031]
46
ꢀꢀ
第6引线
[0032]
50
ꢀꢀ
密封部。
具体实施方式
[0033]
以下，参照附图对于具体实施方式进行说明。另外，在各附图中，同一构成部分附上同一符号，有时省略重复的说明。
[0034]
图1a、图1b为例示本实施方式涉及的半导体封装用管座的图，图1a为立体图，图1b为引线附近的部分放大截面图。图2为例示本实施方式涉及的半导体封装用管座的平面图。
[0035]
如果参照图1a、图1b和图2，则本实施方式涉及的半导体封装用管座1具有孔圈10、金属块20、基板30、第1引线41、第2引线42、第3引线43、第4引线44、第5引线45、第6引线46、密封部50。半导体封装用管座1例如，能够作为光通信用激光器的管座来使用。另外，基板30根据需要来设置。
[0036]
孔圈10为圆板状的构件。孔圈10的直径没有特别限制，能够根据目的进行适当决定，例如，为φ3.8mm、φ5.6mm等。孔圈10的厚度没有特别限制，能够根据目的进行适当决定，例如，为1.0～1.5mm左右。孔圈10例如，能够由金属材料形成。可以对于孔圈10的表面实施金属镀覆等。
[0037]
另外，在本技术中，所谓圆板状，是指平面形状为大致圆形且具有规定的厚度的形状。不考虑厚度相对于直径的大小。此外，部分地形成有凹部、凸部、贯通孔等的形状也包含在内。此外，本技术中，所谓俯视，是指从孔圈10的上面10a的法线方向观察对象物，所谓平面形状，是指从孔圈10的上面10a的法线方向观察对象物的形状。
[0038]
在孔圈10的外缘部，俯视时，可以形成从外周侧向中心侧凹陷的形状的1个以上的缺口部。缺口部是例如，平面形状为大致三角状、大致矩形的凹坑。缺口部例如，能够用于在半导体封装用管座1上搭载发光元件时的元件搭载面的定位等。此外，缺口部例如，能够用于半导体封装用管座1的旋转方向的定位等。
[0039]
金属块20为在孔圈10的上面10a突起的柱状的构件。金属块20的朝向第1引线41侧的侧面为用于固定基板30的基板固定面。
[0040]
金属块20例如，能够由铁、铜等金属材料形成。金属块20例如，通过钎料等导电材料以与孔圈10接合。金属块20例如，为长方体状，如果为能够固定基板30的形状，则可以为任意的形状。
[0041]
基板30被固定于金属块20的基板固定面。基板30的表面(朝向第1引线41侧的面)
设置有包含信号图案30s和接地图案30g的配线。基板30的背面(朝向金属块20侧的面)中，接地图案30g被整面状地设置。基板30的表面的接地图案30g与背面的接地图案30g介由贯通基板30的通孔来电连接。
[0042]
基板30的背面侧通过钎料(例如，金锡合金)等导电材料，被固定于金属块20的基板固定面。由此，基板30的背面的接地图案30g与金属块20导通，金属块20成为gnd电位(基准电位)。
[0043]
基板30例如，为陶瓷制。更详细地说，基板30例如，为氧化铝(氧化铝)制、氮化铝制。信号图案30s和接地图案30g例如，能够由钨、钛、金等形成。在信号图案30s和接地图案30g的表面可以形成金属镀覆等。
[0044]
第1引线41、第2引线42、第3引线43、第4引线44、第5引线45和第6引线46在将孔圈10从上面10a侧贯通至下面10b侧的贯通孔10x内，将长度方向朝向孔圈10的厚度方向被插入。而且，第1引线41、第2引线42、第3引线43、第4引线44、第5引线45和第6引线46在各贯通孔10x内将周围密封于密封部50。
[0045]
第1引线41的一部分从孔圈10的上面10a向上侧突出。第1引线41从孔圈10的上面10a的突出量例如，为0～0.3mm左右。第2引线42、第3引线43、第4引线44、第5引线45和第6引线46的一部分从孔圈10的上面10a向上侧突出。第2引线42、第3引线43、第4引线44、第5引线45和第6引线46从孔圈10的上面10a的突出量例如，为0～2mm左右。
[0046]
此外，第1引线41、第2引线42、第3引线43、第4引线44、第5引线45和第6引线46的一部分从孔圈10的下面10b向下侧突出。第1引线41、第2引线42、第3引线43、第4引线44、第5引线45和第6引线46从孔圈10的下面10b的突出量例如，为6～10mm左右。
[0047]
第1引线41、第2引线42、第3引线43、第4引线44、第5引线45和第6引线46例如，由金属构成，密封部50例如，由玻璃等绝缘材料构成。第1引线41、第2引线42、第3引线43、第4引线44、第5引线45和第6引线46的表面上，可以形成金属镀覆等。
[0048]
第1引线41从孔圈10的上面10a向上侧突出的部分通过钎料(例如，金锡合金)等，与基板30的信号图案30s电连接。由此，能够取得阻抗匹配。第1引线41成为介由信号图案30s与搭载于半导体封装用管座1的发光元件电连接的信号通过的通路。第2引线42、第3引线43、第4引线44、第5引线45和第6引线46例如，成为gnd、搭载于半导体封装用管座1的元件、与传感器电连接的信号通过的通路。所谓搭载于半导体封装用管座1的元件、传感器，例如，为珀尔帖元件、温度传感器。另外，引线的根数不受限定，可以根据需要进行增减。
[0049]
第1引线41、第2引线42、第3引线43、第4引线44、第5引线45和第6引线46的线径(直径)为例如，0.2mm以上0.4mm以下左右。如上述那样，第1引线41成为与搭载于半导体封装用管座1的发光元件电连接的信号通过的通路。因此，为了增大阻抗，第1引线41优选线径尽量细。如果考虑强度和阻抗，则第1引线41的线径优选为0.2mm以上0.25mm以下。
[0050]
另一方面，gnd等所使用的第2引线42～第6引线46的线径优选为一定程度粗而减小阻抗的线径，具体而言，优选也考虑制品的大小，设为0.3mm以上0.4mm以下。这样，优选在半导体封装用管座1中，成为与搭载于半导体封装用管座1的发光元件电连接的信号通过的通路的引线的线径比其它引线的线径细。
[0051]
〈阻抗〉
[0052]
以往，在光通信用(25gbps用等)所使用的半导体封装用管座中，引线的玻璃密封
部的阻抗为20ω左右。然而，近年来，进一步逐渐需要与大容量相对应的光通信用(100gbps用等)所使用的半导体封装用管座，在该情况下，具有要使引线的玻璃密封部的阻抗接近50ω这样的要求。
[0053]
为了增大引线的玻璃密封部的阻抗，考虑了增大插入引线的贯通孔、使引线的线径变细、密封引线的密封部使用介电常数低的材料等。其中，由于制品的尺寸限制等，难以增大插入引线的贯通孔。因此，在半导体封装用管座1中，使成为信号通过的通路的第1引线41的线径比其它引线的线径小的同时，密封部50使用与以往相比介电常数低的材料。
[0054]
以往的半导体封装用管座的密封部所使用的玻璃的介电常数(1mhz，25℃)为8以上9以下左右。与此相对，半导体封装用管座1中，作为密封部50所使用的材料，为了增大引线的玻璃密封部的阻抗，使用与以往相比介电常数低的玻璃。
[0055]
密封部50所使用的玻璃的介电常数(1mhz，25℃)优选为4以上7以下，更优选为4以上6以下，进一步优选为4以上5以下。作为介电常数(1mhz，25℃)为4以上7以下的玻璃，可举出例如，包含na2o、bao和sio2的玻璃、包含na2o、al2o3、b2o3和sio2的玻璃。从能够进一步降低介电常数方面来看，优选为后者。此外，为了获得良好的高频特性，密封部50所使用的玻璃的tanδ(1mhz，25℃)优选为5
×
10-4
以下。
[0056]
例如，在使第1引线41的线径为0.2mm以上0.25mm以下，贯通孔10x的直径为0.75mm以上0.85mm以下，密封部50所使用的玻璃的介电常数(1mhz，25℃)为4的情况下，第1引线41的阻抗为40ω左右。
[0057]
〈气密密封〉
[0058]
半导体封装用管座1中，使孔圈10的热膨胀系数比密封部50、各引线的热膨胀系数大。在半导体封装用管座1的制造工序中，向孔圈10所形成的贯通孔10x中插入各引线，在各引线的周围填充成为密封部50的玻璃。而且，将成为密封部50的玻璃与孔圈10一起加热使其熔融后，冷却使其固化时，使用与密封部50、各引线相比热膨胀系数大的孔圈10的热收缩力，介由密封部50在孔圈10将各引线进行气密密封。即，以在将孔圈10的上面侧用盖(cover)(没有图示)覆盖时，能够将孔圈10和盖所包围的内部的空间气密的方式，通过密封部50将贯通孔10x进行密封。
[0059]
半导体封装用管座1中，孔圈的主材料优选为45％ni-fe(含有45％ni的feni合金)。这里，所谓主材料，是指占据全部材料的50质量％以上的材料。孔圈10例如，除了主材料以外可以包含镀覆成分等。45％ni-fe的热膨胀系数为70
×
10-7
/℃以上80
×
10-7
/℃以下。
[0060]
此外，如上述那样，密封部50的主材料优选是介电常数(1mhz，25℃)为4以上7以下的玻璃。密封部50例如，除了主材料以外可以包含填料等。成为密封部50的主材料的玻璃的热膨胀系数为30
×
10-7
/℃以上35
×
10-7
/℃以下。在该情况下，孔圈10的热膨胀系数与密封部50的热膨胀系数的差成为35
×
10-7
/℃以上50
×
10-7
/℃以下左右，利用上述原理进行的气密密封成为可能。
[0061]
此外，各引线的热膨胀系数比孔圈10的热膨胀系数小，并且比密封部50的热膨胀系数大即可，优选接近密封部50的热膨胀系数。各引线的主材料优选为可伐合金(kovar)。各引线例如，除了主材料以外可以包含镀覆成分等。可伐合金的热膨胀系数为45
×
10-7
/℃以上55
×
10-7
/℃以下，比孔圈10的热膨胀系数小，并且比密封部50的热膨胀系数大。通过使
各引线的热膨胀系数比孔圈10的热膨胀系数小，并且比密封部50的热膨胀系数大，从而能够有助于气密密封。
[0062]
[表1]
[0063][0064]
表1为制作半导体封装用管座1的样品10个，确认了改变环境温度时有无发生泄漏的结果。在半导体封装用管座1的各样品中，作为孔圈10的主材料，使用了热膨胀系数为75
×
10-7
/℃的45％ni-fe。此外，作为密封部50的主材料，使用了介电常数(1mhz，25℃)为4，热膨胀系数为31.5
×
10-7
/℃的玻璃。此外，作为第1引线41的主材料，使用可伐合金，使线径为0.22mm。此外，作为其它引线的主材料，使用可伐合金，使线径为0.35mm。泄漏的测定通过he泄漏检测器来进行。
[0065]
如表1所示那样，对于任一样品，在各温度都不能确认泄漏。即，能够确认通过各样品的制作所使用的上述主材料的组合，从而使用了孔圈10的热收缩力的气密密封成为可能。
[0066]
这样，半导体封装用管座1中，作为密封部50的主材料使用介电常数(1mhz，25℃)为4以上7以下的玻璃，并且使第1引线41的线径小径化为0.2mm以上0.25mm以下。由此，能够使成为与搭载于半导体封装用管座1的发光元件电连接的信号通过的通路的第1引线41的阻抗接近50ω。
[0067]
此外，半导体封装用管座1中，使孔圈10的热膨胀系数比密封部50、各引线的热膨胀系数大。具体而言，作为密封部50的主材料，使用介电常数(1mhz，25℃)为4以上7以下的玻璃，作为孔圈10的主材料，使用45％ni-fe。由此，使用了上述那样的孔圈10的热收缩力的气密密封成为可能。
[0068]
以上，对于优选的实施方式进行了详细说明，但并不限制于上述实施方式，能够不脱离权利要求所记载的范围，对于上述实施方式施加各种变形和置换。