半导体封装件的制作方法
【专利摘要】在层叠陶瓷基板(1)上设置有金属制环(2)。在层叠陶瓷基板(1)上，在金属制环(2)内设置有半导体激光器(6)。带玻璃窗(9)的金属制帽(10)与金属制环(2)接合。金属制环(2)覆盖半导体激光器(6)。在金属制帽(10)的外侧面接合有外部散热器(11)。能够通过这些结构，提高高频特性、生产率以及散热性。
【专利说明】半导体封装件
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种光通信用的半导体封装件。
【背景技术】
[0002]在现有的光通信用的半导体封装件中，存在金属封装件和CAN封装件。金属封装件是将层叠陶瓷基板和金属制的箱体组合而形成的。CAN封装件是将金属制的杆穿过金属板的开口孔部，利用玻璃进行气密和绝缘，并焊接带窗的帽而形成的。
[0003]由于金属封装件使用层叠陶瓷基板，因此，高频特性优异。但是，构造复杂且部件数量较多，成本较高。另外，由于是箱型形状，因此，只能在封盖之前，从开口部侧(上侧)安装部件。
[0004]对于CAN封装件，能够在金属板的上表面从任意方向安装部件，另外，能够通过电气焊接将金属板和帽瞬时接合，生产率优异。但是，供给信号的引线相对于金属板通过玻璃封装而得到固定，因此，难于取得阻抗匹配，高频特性变差。
[0005]对此，提出了下述半导体封装件，即，将光半导体元件安装在层叠陶瓷基板的上表面的凹部中，并利用带窗的金属制帽将其覆盖(例如，参照专利文献I)。
[0006]专利文献1:日本特开2003 - 163382号公报
【发明内容】
[0007]层叠陶瓷基板是氧化铝陶瓷，因此，基座部与金属制的CAN封装件相比，散热性较差。
[0008]本发明就是为了解决上述课题而提出的，其目的在于得到一种能够提高高频特性、生产率以及散热性的半导体封装件。
[0009]本发明所涉及的半导体封装件的特征在于，具有:层叠陶瓷基板；金属制环，其设置在所述层叠陶瓷基板上；光半导体元件，其在所述层叠陶瓷基板上设置于所述金属制环内；带窗的金属制帽，其与所述金属制环接合，并覆盖所述光半导体元件；以及外部散热器，其与所述金属制帽的外侧面接合。
[0010]发明的效果
[0011]通过本发明，能够提高高频特性、生产率以及散热性。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1是表示本发明的实施方式I所涉及的半导体封装件的帽内部的侧视图。
[0013]图2是表示本发明的实施方式I所涉及的半导体封装件的外部散热器与外部的框体接合后的状态的剖视图。
[0014]图3是表示本发明的实施方式I所涉及的半导体封装件的外部散热器与外部的框体接合后的状态的剖视图。
[0015]图4是表示本发明的实施方式I所涉及的半导体封装件的变形例I的帽内部的侧视图。
[0016]图5是表示本发明的实施方式I所涉及的半导体封装件的变形例2的外部散热器与外部的框体接合后的状态的剖视图。
[0017]图6是表示本发明的实施方式2所涉及的半导体封装件的帽内部的侧视图。
[0018]图7是表示本发明的实施方式3所涉及的半导体封装件的帽内部的侧视图。
【具体实施方式】
[0019]下面，参照附图，对本发明的实施方式所涉及的半导体封装件进行说明。有时对相同或者相对应的结构要素标注相同的标号，并省略重复说明。
[0020]实施方式I
[0021]图1是表示本发明的实施方式I所涉及的半导体封装件的帽内部的侧视图。在由氧化铝等构成的层叠陶瓷基板I上设置有Fe、Ni等金属制环2。在层叠陶瓷基板I上，在金属制环2内设置有电极3。电极3与贯穿层叠陶瓷基板I的通路孔4连接。在层叠陶瓷基板I上，在金属制环2内设置有内部散热器5。
[0022]在内部散热器5上设置有面发光型的半导体激光器6。此外，也可以替代面发光型的半导体激光器6，而使用面受光型的受光元件。在内部散热器5的表面设置有配线7。半导体激光器6和配线7通过导线连接。
[0023]内部散热器5以电极3的一部分与配线7的一部分重叠的方式配置在层叠陶瓷基板I上。而且，电极3的一部分与配线7的一部分通过焊料、导电性树脂等导电性接合部件8接合。这样，由于不进行导线接合，因此，能够降低电极3和配线7的接合部分处的高频传送损耗，改善高频特性。而且，能够省略导线接合工序，因此提高生产率。
[0024]带玻璃窗9的金属制帽10电气焊接至金属制环2。金属制帽10由较薄的Fe或者Fe-Ni合金构成。金属制环2覆盖内部散热器5以及半导体激光器6。在金属制帽10的外侧面接合有外部散热器11。使用粘接剂12或者焊料填充两者之间的间隙。此外，也可以在将金属制帽10和外部散热器11焊接之后，使用散热脂等填充两者之间的间隙。
[0025]外部散热器11延伸至层叠陶瓷基板I的下表面。外部散热器11具有与外部的框体接合的接合平面13、14。接合平面13存在于外部散热器11的侧面。接合平面14存在于层叠陶瓷基板I的下表面侧。
[0026]图2以及图3是表示本发明的实施方式I所涉及的半导体封装件的外部散热器与外部的框体接合后的状态的剖视图。在图2中，外部散热器11的侧面即接合平面13与作为对方的框体15接合。在图3中，外部散热器11的下表面即接合平面14与作为对方的框体15接合。外部散热器11与框体15的间隙通过散热脂16或者柔软的散热板填埋。由半导体激光器6产生的热量经由内部散热器5、层叠陶瓷基板1、金属制环2、金属制帽10以及外部散热器11向外部的框体15散热。
[0027]在本实施方式中，能够通过使用层叠陶瓷基板1，从而提高高频特性。而且，能够将层叠陶瓷基板I上的金属制环2与金属制帽10瞬时电气焊接。在焊接金属制帽10之前的层叠陶瓷基板I由于不存在侧壁等障碍物，因此，易于安装半导体激光器6等。由此，能够提闻生广率。
[0028]另外，金属制帽10自身也作为一种散热器起作用，但是，由于材质的厚度较薄，因此，散热效果较小。对此，在本实施方式中，在金属制帽10的外侧面接合有外部散热器11，因此，能够提高散热性。
[0029]图4是表示本发明的实施方式I所涉及的半导体封装件的变形例I的帽内部的侧视图。在变形例I中，面发光型的半导体激光器6 (或者面受光型的受光元件)直接安装在层叠陶瓷基板I上。由此，即使在省略内部散热器5的情况下，也能够得到与上述相同的效果O
[0030]图5是表示本发明的实施方式I所涉及的半导体封装件的变形例2的外部散热器与外部的框体接合后的状态的剖视图。在外部散热器11的侧面即接合平面13与作为对方的框体15接合的情况下，外部散热器11的下表面无需与层叠陶瓷基板I的下表面对齐。因此，在变形例2中，通过使两者不对齐，增大外部散热器11，从而提高散热性。
[0031]实施方式2
[0032]图6是表示本发明的实施方式2所涉及的半导体封装件的帽内部的侧视图。在本实施方式中，金属制环2的厚度比电极3厚。由此，能够提高从产品侧面的散热性。
[0033]另外，金属制环2的内端部与内部散热器5接触。由此，能够不经由热传导率低的层叠陶瓷基板I而是从内部散热器5向热传导率高的金属制环2传递热量。其结果，能够进一步提闻散热性。
[0034]另外，金属制环2的外端部与层叠陶瓷基板I的外端部对齐。这样，能够将金属制环2的面积扩大至与层叠陶瓷基板I相同的大小，从而进一步提高散热性。
[0035]实施方式3
[0036]图7是表示本发明的实施方式3所涉及的半导体封装件的帽内部的侧视图。本实施方式是在实施方式2的结构中追加有与实施方式I相同的外部散热器11而形成的。外部散热器11与金属制帽10的外侧面以及金属制环2的外端部接合。由此，能够进一步提高散热性。
[0037]此外，在实施方式I?3中，作为层叠陶瓷基板I的材料，优选使用热传导率比氧化铝高的AIN。AlN与氧化铝相比，具有大于或等于8倍的热传导率，因此，能够得到散热性优异的半导体封装件。
[0038]另外,在光半导体兀件是半导体激光器6的情况下,也可以将玻璃窗9改为透镜。虽然从半导体激光器6射出的光随着距离的增加而不断扩散，但由于通过透镜进行聚光，因此能够提高光的耦合效率。
[0039]标号的说明
[0040]I层叠陶瓷基板
[0041]2金属制环
[0042]3 电极
[0043]5内部散热器
[0044]6半导体激光器(光半导体元件)
[0045]7 配线
[0046]9玻璃窗(窗)
[0047]10金属制帽
[0048]11外部散热器
[0049]13、14接合平面
[0050]15 框体
【权利要求】
1.一种半导体封装件，其特征在于，具有: 层叠陶瓷基板； 金属制环，其设置在所述层叠陶瓷基板上； 光半导体元件，其在所述层叠陶瓷基板上设置于所述金属制环内； 带窗的金属制帽，其与所述金属制环接合，并覆盖所述光半导体元件；以及 外部散热器，其与所述金属制帽的外侧面接合。
2.根据权利要求1所述的半导体封装件，其特征在于， 所述外部散热器具有与外部的框体接合的接合平面。
3.根据权利要求2所述的半导体封装件，其特征在于， 所述外部散热器延伸至所述层叠陶瓷基板的下表面， 所述接合平面存在于所述层叠陶瓷基板的下表面侧。
4.一种半导体封装件，其特征在于，具有: 层叠陶瓷基板； 金属制环，其设置在所述层叠陶瓷基板上； 电极，其在所述层叠陶瓷基板上设置于所述金属制环内； 光半导体元件，其在所述层叠陶瓷基板上设置于所述金属制环内，并与所述电极连接；以及 带窗的金属制帽，其与所述金属制环接合，并覆盖所述光半导体元件， 所述金属制环的厚度比所述电极厚。
5.根据权利要求4所述的半导体封装件，其特征在于， 所述半导体封装件还具有内部散热器，该内部散热器在所述层叠陶瓷基板上设置于所述金属制环内， 所述光半导体元件设置在所述内部散热器上， 所述金属制环的内端部与所述内部散热器接触。
6.一种半导体封装件，其特征在于，具有: 层叠陶瓷基板； 金属制环，其设置在所述层叠陶瓷基板上； 内部散热器，其在所述层叠陶瓷基板上设置于所述金属制环内； 光半导体元件，其设置在所述内部散热器上；以及 带窗的金属制帽，其与所述金属制环接合，并覆盖所述光半导体元件， 所述金属制环的内端部与所述内部散热器接触。
7.根据权利要求4至6中任一项所述的半导体封装件，其特征在于， 所述金属制环的外端部与所述层叠陶瓷基板的外端部对齐。
8.根据权利要求4至7中任一项所述的半导体封装件，其特征在于， 还具有外部散热器，该外部散热器与所述金属制环的外端部接合。
【文档编号】H01L31/02GK104303380SQ201280072899
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2012年5月1日 优先权日:2012年5月1日
【发明者】松末明洋 申请人:三菱电机株式会社