电子部件搭载用封装体以及使用其的电子装置的制作方法

本公开涉及一种用于搭载在光通信领域等中使用的光半导体元件等电子部件的电子部件搭载用封装体、以及使用其的电子装置。

背景技术：

近年来，对高速通信的需求正在急剧增加，不断要求使用光通信装置来收发光信号的半导体装置等电子装置的高输出化、高速化。对于在光通信中使用的半导体装置，使用了例如如日本特开2015-122466号公报所记载的那样的被称为to-can型的电子部件搭载用封装体，其将在板状基体的贯通孔中插通的信号端子的、从基体的一个主面露出的一个端部与设置在基体的一个主面上的基板搭载部所搭载的半导体元件连接。

技术实现要素：

在高输出化、高速化所对应的电子部件搭载用封装体中，为了提高高频信号的传输特性，期望接地电位(基准电位)的稳定化。

因此，提供了一种高频信号的传输特性良好的电子部件搭载用封装体、以及使用该电子部件搭载用封装体的电子装置。

本公开的实施方式的电子部件搭载用封装体具备：

基体；

基座，其从所述基体的第一面突出；

安装基板，其位于所述基体的所述第一面一侧；以及

散热器，所述安装基板位于其表面，

所述安装基板与所述基座和所述散热器中的至少一者电连接，

该电子部件搭载用封装体具备：将所述散热器与所述基座电连接的引线构件。

此外，本公开的实施方式的电子装置具备：

上述的电子部件搭载用封装体；以及

安装于所述安装基板的电子部件。

根据本公开的实施方式的电子部件搭载用封装体，通过将散热器与基座电连接，使基准电位稳定化，高频信号的传输特性变得良好。

根据本公开的实施方式的电子装置，通过使用上述那样的电子部件搭载用封装体，能够作为高频信号的传输特性良好的电子装置。

附图说明

本公开的目的、特点以及优点，通过下述的详细说明和附图而变得更加明确。

图1是从安装基板侧观察到本公开的第一实施方式的电子部件搭载用封装体的立体图。

图2是从与图1相反的散热器侧观察到本公开的第一实施方式的电子部件搭载用封装体的立体图。

图3是从基体的第一面侧观察到本公开的第一实施方式的电子部件搭载用封装体的平面图。

图4是从安装基板侧观察到本公开的第二实施方式的电子部件搭载用封装体的立体图。

图5是从安装基板侧观察到本公开的第三实施方式的电子部件搭载用封装体的立体图。

图6是从与图5相反的散热器侧观察到本公开的第三实施方式的电子部件搭载用封装体的立体图。

图7是从安装基板侧观察到本公开的实施方式的电子装置的分解立体图。

-符号说明-

1、1a、1b电子部件搭载用封装体；

11基体；

11a第一面；

11b贯通孔；

12、12a基座；

13安装基板；

14、14a散热器；

15、19引线构件；

16布线基板；

17电元件；

18连接端子；

18a一个端部；

20盖体；

20a窗构件；

21电子部件；

100电子装置；

120、120a第一基座部分；

121、121a第二基座部分。

具体实施方式

一边参照附图一边详细说明本公开的实施方式的电子部件搭载用封装体和电子装置。

<第一实施方式>

图1是从安装基板侧观察到第一实施方式的电子部件搭载用封装体的立体图。图2是从与图1相反的散热器侧观察到第一实施方式的电子部件搭载用封装体的立体图。图3是从基体的第一面侧观察到第一实施方式的电子部件搭载用封装体的平面图。以下，为了使说明易于理解，当从基体11的第一面11a的一侧观察第一面11a时，即，朝向图3的纸面，将安装基板13所位于的方位设为上侧，将散热器14所位于的方位设为下侧，还规定了与该上下方向对应的左右方向。此外，将从第一面11a远离的一侧设为跟前侧，将靠近第一面11a的一侧设为里侧。有时，使用上下方向和左右方向，例如将各部位的面等称为上表面、左侧面等。

电子部件搭载用封装体1是用于搭载光半导体元件等电子部件21的封装体。电子装置100是使用光通信装置来收发光信号的半导体装置，构成为包含电子部件搭载用封装体1、以及搭载于所述电子部件搭载用封装体1的电子部件21。

电子部件搭载用封装体1具备：基体11、从基体11的第一面11a突出的基座12、位于基体11的第一面11a一侧的安装基板13、与位于表面14a的安装基板13电连接的散热器14、以及将散热器14与基座12电连接的引线构件15。在本实施方式中，进一步具备：位于基座12的表面12a并与安装基板13电连接的布线基板16、为基体11与散热器14之间的热移动充当媒介的热电元件17、以及在贯通孔11b中插通并与安装基板13电连接的连接端子18。

基体11例如是板状，具有在厚度方向上的一侧的第一面11a。此外，具有在厚度方向上贯通的贯通孔11b。基体11具有将搭载的电子部件21所产生的热释放到电子部件搭载用封装体1的外部的功能，并且还具有与外部的接地布线(基准电位布线)电连接而作为电子部件搭载用封装体1的接地导体的功能。基体11由热传导性优良的金属材料构成，作为与搭载于电子装置100的电子部件21、陶瓷制的布线基板16的热膨胀系数接近的材料、成本低的材料，例如可选择fe-ni-co合金、fe-mn合金等铁系合金、纯铁等金属。更具体地，存在fe99.6质量％-mn0.4质量％系的spc(steelplatecold，冷钢板)材。例如，在基体11由spc材构成的情况下，通过对该钢锭(块)实施压延加工、冲孔加工等公知的金属加工方法来制作成预定形状，贯通孔11b例如通过钻头加工而形成。

基体11的形状例如是厚度为0.5～2mm的平板状，对其形状没有特别的限制，例如是直径为3～10mm的圆板状、将半径为1.5～8mm的圆周的一部分切取而得的半圆板状、一边为3～15mm的方形板状等。基体11的厚度可以是不同的，例如，当使基体11的外侧的厚度增厚时，容易使作为收纳电子装置100的壳体等散热体的部件密封，因而使从电子部件21产生的热经由基体11而更容易地放出到外部，因此，是优选的。

在基体11的第一面11a，可以通过镀覆法依次覆盖耐腐蚀性优异且与用于将电子部件21、布线基板16或后述的盖体接合并固定的接合材(焊料)的润湿性优异的、厚度例如为0.5～9μm的ni层以及厚度例如为0.2～5μm的au层。由此，能够有效地防止基体11发生氧化腐蚀，并且能够将盖体等良好地焊接(接合)到基体11。

基座12被设置在基体11的第一面11a上，并从第一面11a突出。基座12可以与基体11一体地形成，也可以接合到基体11的第一面11a。基座12可以利用与基体11相同的金属材料而形成，如果具有导电性则也可以是不同的材料。对于基座12的形状，可以是具有能够配置布线基板16的表面12a的形状，例如，可以是长方体形状或棱柱形状等。基座12与基体11电连接，基座12也与基体11同样地作为接地导体发挥功能。

此外，如本实施方式，基座12还可以包括从第一面11a的彼此分离的部位突出的第一基座部分120和第二基座部分121。如图3所示，第一基座部分120和第二基座部分121左右分离地设置，分别地，第一基座部分120位于右侧，第二基座部分121位于左侧。第一基座部分120和第二基座部分121可以是相同形状，也可以是不同形状。此外，可以包含三个以上的基座部分。

安装基板13配置在散热器14的表面(上表面)14a上，并安装了电子部件21。在安装基板13上设置有例如用于将从外部供给的高频信号传输给所安装的电子部件21的信号线路导体等。信号线路导体包括信号线布线、以及接地布线(基准电位布线)。

安装基板13是在由氧化铝(氧化铝：al2o3)质烧结体、氮化铝(aln)质烧结体等陶瓷绝缘材料等构成的绝缘基板上形成包含信号线路导体的布线导体而得的。在绝缘基板由例如氧化铝质烧结体构成的情况下，首先，在氧化铝(al2o3)、硅石(sio2)、氧化钙(cao)、氧化镁(mgo)等原料粉末中添加适当的有机溶剂、溶媒并混合而成为泥浆状，将其通过公知的刮刀法、压延辊法等，成形为薄片状，得到陶瓷生片(以下也称为生片)。之后，将生片冲孔加工成预定形状，并且根据需要将多个进行层叠，并将其在约1600℃的温度下进行烧成，由此来制作。

在安装基板13中，包含信号线路导体的布线导体的形成方法有如下方法：与绝缘基板同时烧成、或者在制作了绝缘基板之后形成金属金属化层的公知方法；在制作了绝缘基板之后通过蒸镀法、光刻蚀法来形成的方法。在电子装置100为小型的情况下，安装基板13会更小，因此布线导体成为微小部件，因而通过蒸镀法、光刻蚀法来形成的方法是优选的。

信号线路导体与电子部件21可以通过接合线来电连接，也可以是将电子部件21上设置的端子与信号线路导体通过焊锡等进行直接接合的凸块连接等。

接合引线是通过公知的引线接合(wirebonding)方法设置在电子部件21与信号线路导体之间的引线构件。作为接合引线，能够使用例如金线、铝线等。

散热器14是在其表面(上表面)14a上设置有安装基板13的传热构件。当向安装于安装基板13的电子部件21供给高频信号而动作时，产生焦耳热。在电子部件21例如是发光元件等的情况下，因本身的发热导致发光量下降，因元件的劣化而导致产生短寿命化等。在电子部件21中产生的热，一部分进行散热，一部分流至安装基板13。流至安装基板13被进一步传导至散热器14，由此，易于使电子部件21冷却。传导至散热器14的热，一部分从散热器14表面散热，一部分流向后述的热电元件17。散热器14由热传导性良好的金属材料构成，例如能够使用铜或铝等。散热器14是具有安装基板13所位于的表面14a的形状即可，通过使表面14a与安装基板13的尺寸相同，或者是安装基板13的尺寸以上的尺寸，能够增大与安装基板13的传热面积。本实施方式的散热器14是具有这样尺寸的表面14a的长方体形状。散热器14位于第一基座部分120与所述第二基座部分121之间。

此外，安装基板13与散热器14电连接，安装基板13的接地布线连接到散热器14即可。安装基板13与散热器14的电连接方式不受特别的限制。在本实施方式中，例如，通过使用了安装基板13的端面布线的城垛式封装(castellation)，将安装基板13的接地布线与散热器14的表面14a连接。散热器14除了具有传热/散热功能，还具有作为接地导体的功能。

热电元件17充当了基体11与散热器14之间的热移动的介质。在本实施方式中，热电元件17将从安装基板13传导到散热器14的热进一步向基体11传导。此外，也可以是使散热器14与基体11直接接触等从散热器14向基体11进行热传导的结构。将热电元件17配置在基体11与散热器14之间，使更多的热从散热器14向基体11传导，提高了在安装基板13上安装的电子部件21的冷却效果，抑制了电子部件21的动作温度的变动。热电元件17能够使用例如帕尔贴元件。在本实施方式中，热电元件17位于第一基座部分120与所述第二基座部分121之间。通过使热电元件17位于第一基座部分120与第二基座部分121之间，对基体11均匀地实施基于热电元件17的冷却功能等效果变得容易。

引线构件15将散热器14与基座12电连接。基座12和散热器14也是接地导体，通过将它们电连接，电子部件搭载用封装体1中的接地电位(基准电位)更稳定化。通过接地电位的稳定化，在安装基板13中传输的高频信号的信号传输特性变得良好。由于通过使散热器14与基座12电连接，与未连接的情况相比接地电位稳定化，因此，不论引线构件15的连接部位和连接数量(引线构件的数量)是怎样的结构，均能够实现效果。此外，在本实施方式中，散热器12位于第一基座部分120与第二基座部分121之间。由此，散热器14与基座12(第一基座部分120、第二基座部分121)的连接部位增加，能够使接地电位更加稳定化。

在本实施方式中，引线构件15例如将长方体形状的散热器14的面中作为远离基体11的第一面11a的一侧的端部的跟前侧的面14c、与基座12连接。详细地，第一基座部分120和第二基座部分121均是棱柱状，一个底面(里侧的面)分别接合到基体11的第一面11a。第一基座部分120和第二基座部分121的作为远离基体11的第一面11a的一侧的端部的另一个底面(跟前侧的面)120c、121c分别通过引线构件15与散热器14的面14c连接。在更靠近电子部件21所位于的安装基板13的位置，将散热器14与基座12(第一基座部分120、第二基座部分121)电连接，由此，具有使电子部件搭载用封装体1的接地电位稳定的效果。

在本实施方式中，进一步地，引线构件15将散热器14的与安装基板13所位于的表面(上表面)14a相反一侧的下表面14b、和基座12进行连接。详细地，第一基座部分120和第二基座部分121均是棱柱状，在第一基座部分120的四个侧面中的一个侧面(上表面)120a上设置有布线基板16，在第二基座部分121的四个侧面中的一个侧面(上表面)121a上也设置有布线基板16。与布线基板16所位于的侧面(上表面)120a、121a相反一侧的侧面(下表面)120b、121b与散热器14的下表面14b分别通过引线构件15而连接。通过在距离电子部件21更远的位置将散热器14与基座12连接，具有在实现电子部件搭载用封装体1的接地电位的稳定化的同时，还抑制从散热器14向基座12的热传导的效果。

对于引线构件15，能够使用在安装基板13中将信号线路导体与电子部件21连接的接合引线相同的引线。例如，能够使用金线、铝线等。

通过将引线构件15用于基座12与散热器14的连接，在将基座12与散热器14电连接的同时，抑制了从散热器14向基座12的热传导。例如，如果将基座12与散热器14在对置的面的彼此间通过焊锡进行接合，则在进行电连接的同时，也促进了从散热器14向基座12的热传导。通过使用引线构件15，对于热传导，从散热器14经由热电元件17向基体11的流动是主要的。因此，通过热电元件17来控制从配置在散热器14上的安装基板13、电子部件21所产生的热的传导变得容易。由此，能够抑制电子部件21的动作温度的变动，并使电子部件21稳定地工作。

连接端子18被形成为棒状，并在贯通孔11b中插通，以使一个端部18a在基体11的第一面11a侧露出。贯通孔11b的除了连接端子18以外的部分由绝缘材料填充，连接端子18被固定。绝缘材料由例如玻璃、陶瓷等绝缘性的无机电介质材料构成，能够确保连接端子18与基体11的绝缘间隔，并且能够将连接端子18在贯通孔11b内固定即可。

连接端子18是用于将电子部件搭载用封装体1与外部基板等电连接的端子。连接端子18与安装基板13电连接，将从外部供给的高频信号向安装基板13传输。连接端子18可以与安装基板13直接连接，也可以如本实施方式那样，将连接端子18与安装基板13经由布线基板16而连接。与安装基板13同样地，布线基板16是在绝缘基板上形成包含信号线路导体的布线导体而得的结构。连接端子18的一端部18a与布线基板16的信号线路导体电连接，布线基板16的信号线路导体与安装基板13的信号布线导体电连接。

散热器14和热电元件17中的至少一者与基座12，隔着间隔地设置。在本实施方式中，如图3所示那样，散热器14和热电元件17这二者与基座12隔着间隔地设置。由此，从散热器14或热电元件17向基座12的热传导被抑制，因而基于热电元件17的电子部件21的动作温度的控制变得容易。

<第二实施方式>

图4是从安装基板侧观察到第二实施方式的电子部件搭载用封装体的立体图。除了安装基板13与散热器14的连接方式不同之外，本实施方式的电子部件搭载用封装体1a与第一实施方式的电子部件搭载用封装体1相同，因此，针对相同结构赋予相同符号并省略说明。在第一实施方式的电子部件搭载用封装体1中，通过城垛式封装将安装基板13与散热器14电连接。在本实施方式中，通过引线构件19将安装基板13与散热器14电连接。

在散热器14的表面14a大于安装基板13的外形的情况下，即使将安装基板13配置在表面14a，表面14a的一部分也会露出。通过引线构件19将安装基板13的接地布线与表面14a露出的部分连接。对于引线构件19，能够使用与上述引线构件15相同的引线。例如，能够使用金线、铝线等。

<第三实施方式>

图5是从安装基板侧观察到第三实施方式的电子部件搭载用封装体的立体图。图6是从与图5相反的散热器侧观察到第三实施方式的电子部件搭载用封装体的立体图。除了基座12a和散热器14a的形状是不同的以外，本实施方式的电子部件搭载用封装体1b与第一实施方式的电子部件搭载用封装体1相同，因此，针对相同结构赋予相同符号并省略说明。在第一实施方式中，基座12和布线基板16在与第一面11a正交的方向的长度是相同的，然而，在本实施方式中，布线基板16在与第一面11a正交的方向的长度大于基座12在与第一面11a正交的方向的长度。布线基板16的一部分从基座12a的前端部分12ac起向跟前侧突出。一个散热器14a跨越基座12a的第一基座部分120a的前端部分120ac与第二基座部分121a的前端部分121ac地设置。散热器14a比基座12a更远离基体11的第一面11a地位于跟前侧。由此，能够更大地配置散热器，因此能够作为散热性优异的电子部件搭载用封装体。因此，当在布线基板16的厚度方向上观察时，布线基板16的一部分与散热器14的一部分是重叠的。尽管一部分发生了重叠，但是布线基板16的一部分与散热器14的一部分隔着间隙设置。换言之，布线基板16的一部分与散热器14的一部分并未被接合。因此，将布线基板16引到基座12a和散热器14a这二者，能够降低因机械应力而破损的危险。

安装基板13与散热器14a电连接，基座12a与散热器14a通过引线构件15电连接。如图6所示，引线构件15将散热器14a的与安装基板13所位于的表面(上表面)14aa相反一侧的下表面14ab、和基座12a进行连接。此外，也可以通过引线构件15将散热器14a的与安装基板13所位于的表面14aa正交的侧面、和基座12a进行连接。由此，能够使电子部件搭载用封装体1b中的接地电位更稳定化。

在本实施方式中，引线构件15例如将长方体形状的散热器14a的面中与安装基板13所位于的表面(上表面)14aa相反一侧的下表面14ab、和基座12a进行连接。详细地，在第一基座部分120a的四个侧面中的一个侧面(上表面)120aa上设置有布线基板16，在第二基座部分121a的四个侧面中的一个侧面(上表面)121aa上也设置有布线基板16。与布线基板16所位于的侧面(上表面)120aa、121aa相反一侧的侧面(下表面)120ab、121ab与散热器14的下表面14ab分别通过引线构件15而连接。

在本实施方式中，进一步地，引线构件15将散热器14的与安装基板13所位于的表面(上表面)14aa邻接的面中与第一面11a平行的方向即左右方向上邻接的一对侧面(右侧面和左侧面)14ad、和基座12a进行连接。详细地，将第一基座部分120a中布线基板16所位于的侧面(上表面)120aa在与第一面11a平行的方向上所邻接的侧面(右侧面)120ad、以及第二基座部分121a的布线基板16所位于的侧面(上表面)121aa在与第一面11a平行的方向上所邻接的侧面(左侧面)121ad，分别与散热器14a的一对侧面(右侧面和左侧面)14ad通过引线构件15来连接。此外，基座120a的侧面(右侧面)120ad和基座121a的侧面(左侧面)121ad是彼此在左右方向上面向外方的侧面。

图7是从安装基板侧观察电子装置而得的分解立体图。在电子装置100中，在电子部件搭载用封装体1的安装基板13上安装有电子部件21。电子部件搭载用封装体1还具备覆盖基体11的第一面11a侧的盖体20，在安装了电子部件之后，通过盖体20将基体11的第一面11a侧密封并保护。

作为在电子装置100中搭载的电子部件21，列举了ld(laserdiode，激光二极管)、pd(photodiode，光电二极管)等光半导体元件、包含半导体集成回路元件的半导体元件、石英晶体振荡器、声表面波元件等压电元件、压力传感器元件、电容元件、电阻器等。通过利用钎焊料、导电性树脂等导电性接合材进行固定，来进行电子部件21向布线基板16的安装即可。

盖体20是沿着基体11的外周区域的外形，是具有对基体11的第一面11a上的电子部件21、安装基板13、基座12、散热器14、布线基板16、热电元件17等进行覆盖的空间的形状。在电子部件21是ld(激光二极管)、pd(光电二极管)等光半导体元件的情况下，可以在盖体的与电子部件21对置的部分设置使光透过的窗构件20a，也可以代替该窗构件地，接合光纤和回光防止用的光隔离器。

盖体20由fe-ni-co合金、fe-ni合金、fe-mn合金等金属构成，并通过对这些的板材实施冲压加工、冲孔加工等公知的金属加工方法来制作。盖体20优选具有与基体11的材料相同程度的热膨胀系数，可以使用与基体11的材料相同的材料。在盖体20具有窗构件20a的情况下，在与电子部件21对置的部分设置孔，通过低熔点玻璃来接合平板状、透镜状的玻璃制的窗构件20a即可。

此外，本公开不限于上述实施方式，在不脱离本公开的要旨的范围内当然能够进行各种变更。

例如，在上述实施方式中，以使用圆形基体11的电子部件搭载用封装体1为例进行了说明，然而也可以是箱型的电子部件搭载用封装体。

对于基座12与散热器14的连接，热难以传导，可以进行电连接，因此可以不使用接合引线。例如，如果是各向异性导电性膜(afc)这样的材料，则难以通过树脂膜来传导热，膜内部的导电性粒子连成线状(wire)，能够将基座12与散热器14电连接。

在上述实施方式中，以安装基板13与散热器14电连接的结构为例进行了说明，但是，安装基板13与基座12和散热器14中的至少一者电连接即可，可以是安装基板13与基座12电连接，且基座与散热器14通过引线构件15连接的结构，可以是安装基板13与基座12和散热器14这二者电连接，且基座与散热器通过引线构件15连接的结构。

本公开在不脱离其精神或主要特征的情况下，能够通过其他各种方式来实施。因此，前述实施方式在各个方面只不过是示例，本公开的范围是权利要求书所表示的内容，并不受说明书正文的任何限制。此外，属于权利要求范围的变形、变更全部是本公开的范围内的内容。