CN100472775C - 搭载高频电子电路的高频用封装 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及搭载高频电子电路的高频用封装，其中具有：在内部搭载有高频电子电路、具有气密性且被导体屏蔽的箱状的高频封装；一部分被导出到该高频封装外部的输入端子及输出端子；一端与上述输入端子连接、另一端与上述高频电子电路连接、且具有预定特性阻抗的输入侧馈通部；及一端与上述输出端子连接、另一端与上述高频电子电路连接、且具有从上述输出端子侧看的特性阻抗比上述输入侧馈通部的特性阻抗更低的特性阻抗的输出侧馈通部。

Description

搭载高频电子电路的高频用封装
参考相关申请本申请以2005年9月14日申请的日本专利申请2005—266938的优先权为基础。在此，引用该日本申请的内容，使其与本申请一体化。
技术领域
本发明涉及高频用封装(package)，特别是涉及可以输出大电流的高性能高频用封装。
背景技术
在微波领域中，从器件到测量仪器、系统一般以50Ω类型进行设计。
同样，在内置有高频用元件及匹配电路的高频用封装中，从输入端子或输出端子看的特性阻抗一般也以50Ω设计。而且，通常，无论流过的电流的大小，都使输入端子和输出端子的形状、大小相同。但是，信号通过内置在高频封装中的高频用元件电路而被放大的情况较多，因此与输入端子相比，输出端子流过大的电流。
例如在被0.6mm厚的陶瓷夹着的馈通部(feed through section)中，当其特性阻抗为50Ω时，线宽为0.6mm，另外为了夹在陶瓷中间得到气密性，其金属厚度限制在0.1μm左右，若电流流到该电阻较高的线上则产生大的欧姆损耗。由此，存在电压不能有效地传送到半导体芯片、在输出端子侧产生因电流流过该电阻成分而产生焦耳热(Joule heat)导致引线熔断的问题，不能得到充足的电流容量。
另外，如日本特开平7—94649号公报中揭示的那样，已知一种GaAsFET封装，其输入侧的栅极端子宽度变窄，阻抗变高，作为噪声系数匹配电路的一部分。但是，即使在这样的封装中，输出侧的电阻成分变高而不能得到充足的电流容量，恐怕会发生上述的问题。另外，还存在当输入端子或输出端子的线路宽度急剧地变化时损害高频特性的缺点。
发明内容
本发明是鉴于上述问题而提出的，目的在于提供高性能的搭载高频电子电路的高频用封装，能够确保在输出部所需充足的电流容量，进而频率特性好。
根据本发明的一个观点，提供一种搭载高频电子电路的高频用封装，其特征在于具备：在内部搭载有高频电子电路且被具有气密性的导体屏蔽的箱状的高频封装；一部分被导出到该高频封装外部的输入端子及输出端子；一端与上述输入端子连接，另一端与上述高频电子电路连接，且具有预定特性阻抗的输入侧馈通部；一端与上述输出端子连接，另一端与上述高频电子电路连接，且具有从上述输出端子侧看的特性阻抗比上述输入侧馈通部的特性阻抗更低的特性阻抗的输出侧馈通部。
若采用本发明，则与输入侧相比，使输出侧的馈通部的特性阻抗在与内置的高频电路匹配的范围内降低，由此能增大高频用封装的输出侧的电流容量。
附图说明
图1是从斜上方看本发明的一个实施方式的高频用封装的图。
图2A是表示该实施方式的输出侧的馈通部的剖面构造的图。
图2B是表示输出侧的馈通部的构造的立体图。
图3A是该实施方式的输入侧的馈通部的平面图。
图3B是表示该实施方式的高频用封装构造的俯视图。
图3C是该实施方式的输出侧的馈通部的平面图。
图3D是在图3C的X—X′部分切开，看该实施方式的高频封装一侧的图。
具体实施方式
以下，对本发明的实施方式进行详细地说明。
图1是表示从斜上方看本发明的一个实施例中的高频用封装的图。高频用封装下部的接地金属板13需要选择具有作为高频的地(ground)的特性和良好的热传导的金属。例如，可以选择Cu、CuW(铜钨)、CuMo(铜钼)等。使用0.6mm左右厚度的陶瓷作为端子形成基板，它将成为如下所述的下部电介质17b。
在接地金属板13的上部，接合有例如由宽约0.7mm、高5～8mm左右的Cu、或Fe和Ni和Co的合金等制作的金属框架12。
在金属框架12上有缺口，中间隔着馈通部14形成输入端子10、输出端子15。另外，在框架上部接合有金属性的盖11。考虑到使用热膨胀率大致相同的金属且容易对其进行加工，来选择这些接地金属板13、金属框架12和盖11。
图2A表示在本发明一个实施例的高频用封装的输入端子15附近的输出侧馈通部14b的剖面，图2B表示该部分构造的立体图。输出侧馈通部14形成为由上部电介质17a和下部电介质17b夹着作为贯通导体的信号线18的结构。这些上部电介质17a和下部电介质17b由陶瓷等形成。
形成为下部电介质17b比上部电介质17a长、且能使下部电介质17b在馈通部14的两侧分别与输出端子通过引线(wire)等的邦定(bonding)而连接的结构。在馈通部14的外侧，信号线18与输出端子15被焊接。因焊锡表面的张力形成衰减曲线的弯月(meniscus)形状16，因此这时信号线18与输出端子15被可靠性良好地接合。
在输入、输出侧分别设置馈通部，如图3A～图3D所示，14a表示输入侧馈通部，而14b表示输出侧馈通部。除尺寸外，这些馈通部14a、14b具有大致相同的结构。
该高频用封装由接地金属板13、金属框架12、盖11、输入侧馈通部14a、输出侧馈通部14b构成，通过氮气密封等保持其内部的气密性。
图3A、图3B、图3C、图3D是为了说明本发明的一个实施例的高频用封装的构造的图。
图3A是该高频用封装的输入侧馈通部14a的扩大图，图3B表示该封装内部的构成，图3C是输出侧馈通部14b的扩大图，图3D是从图3C中X—X′所示的剖面看高频用封装的图。
在图3B中，输入端子10经由输入侧馈通部14a通过邦定35与输入匹配电路33连接。在此，“邦定”意为通过引线邦定(wirebonding)、带式邦定(ribbon bonding)、倒装邦定(flip-chipbonding)等进行电连接(的构件)。
输入匹配电路33通过邦定35与构成电子电路34的场效应晶体管(FET)或单片微波集成电路(MMIC)连接，搭载在其内部的电子电路34通过邦定35与输出匹配电路36连接，该输出匹配电路36通过输出侧馈通部14b和邦定35与输出端子15连接。
如图2所示，输出侧馈通部14b由作为信号线15的贯通导体、陶瓷等制成的上部电介质17a、下部电介质17b形成。输出侧的微波传输带线路37、39形成在该陶瓷等下部电介质17b上，由与接地金属板13之间的静电电容和自己所持的电感成分决定从输入侧或输出侧看到的特性阻抗。
输入侧馈通部14a具有与如上所述的输出侧馈通部14b同样的结构。即，在被金属框架12包围的部分，信号线10被陶瓷等上侧电介质17a、下侧电介质17b夹在中间，被由金属框架12和接地金属板13构成的导体围住其周围。为了使其前后部分形成大致相同的阻抗，在被金属框架12包围的部分，输入侧的馈通线路31的宽度Wif比微波传输带线路30、32的线路宽度Wim更窄(参照图2B)。
图3A表示当特性阻抗50Ω时的输入侧馈通部14a，若考虑下部电介质17b的厚度，则输入侧的馈通线路31的线路宽度Wif是0.4mm左右，微波传输带线路30、32的线路宽度Wim是0.6mm左右。输入端子10被焊接在微波传输带线路30上。
为了使输入端子与信号线进行良好地接合，最好形成在图2A中说明的弯月构造，弯月区域最低需要0.1mm。由此，为了形成弯月区域，输入端子10的宽度需要比微波传输带线路30的宽度窄0.2mm左右，通过使输入端子10的宽度变细为0.4mm左右，能够良好地接合输入端子10与微波传输带线路30。
另一方面，图3C表示当假定特性阻抗约为30时的输出侧馈通部14b的尺寸(虽然馈通部或微波传输带线路的特性阻抗降低到30Ω，但从外部通过输出端子看元件时的输出阻抗始终是50Ω)。通过降低特性阻抗，考虑下部电介质17b的厚度，微波传输带线路37的线路宽度Wom能够扩大到0.9mm。另外，馈通线路38的线路宽度Wof能够扩大到0.7mm。
然后，使用于形成图2A、图2B中说明的弯月构造的区域各为0.1mm时，输出端子15的焊接区域的线路宽度Wc能够为0.7mm左右，与特性阻抗为50Ω时的输入端子10的宽度为0.4mm相比，能够扩大线路宽度。而且，为了与外部电路较好地匹配，微波传输带线路39的线路宽度与安装有本发明制品但未图示的外部基板的微波传输带线路的线路宽度大致相同(1～2mm)，比微波传输带线路37的线路宽度Wom更宽。
如图3C所示，输出端子15的宽度Wos为1～2mm左右，但在与微波传输带线路39的接合部，变窄为宽度Wc，且焊接时能够得到充分的弯月构造，得到良好的接合特性。
而且，从输出端子15的宽度Wos到与微波传输带线路39的利用焊锡的连接区域的部分，形成慢慢变窄的锥状。换而言之，输出端子15形成为在离开微波传输带线路39的端部的同时扩大为锥状的形状。
这样，若急剧地使外部端子的宽度改变，则在该部分产生反射波，且特性恶化，因此通过形成为锥状来抑制发生输出信号的反射。
如上所述，使输出端子侧的馈通部中的微波传输带线路及馈通部的线路宽度扩大，虽然特性阻抗下降到低于50Ω，但通过使其阻抗保持为30Ω左右，其电气长度限于1/4波长以下，加入端子的阻抗来设置封装内部的匹配电路，可以确保与输出侧的外部电路之间的匹配。
通过这样的方式，安装需要大电流输出的电路时，不存在输出端子侧的信号线路因焦耳热而熔化的情况。
若采用这样构成的本发明实施方式的高频用封装，通过使不需要电流容量的输入端子的线宽变细，保持特性阻抗为50Ω，从而输入侧能更容易地匹配。
通过仅对高频用封装的需要电流容量的输出端子，使其馈通部的线路宽度在与其内部电路能够匹配的范围内降低特性阻抗，能够将馈通部的线路设计得较宽，且通过连续地使外部输出端子的形状扩大来提高与外部电路基板的微波传输带线路宽度的匹配，使高频特性变好。这样一来，能够提供高输出、频率特性好的高性能半导体封装。
特别地，如上述实施方式所述，使微波传输带线路37的线路宽度扩大，能够增加连接的邦定引线的数量，防止因大电流导致邦定引线的熔断。另外，从防止因大电流导致熔断的观点看，最好使输出侧馈通部的馈通线路38的宽度扩大。这样，在与高频电子电路的匹配上被容许的范围内，使输出端子侧的馈通线路38的线路宽度及微波传输带线路37、39的线路宽度扩大，以便得到需要的电流容量，从而可以防止因输出侧的大电流导致的熔断。
另外，从使输出端子15的宽度扩大、且为了在输出端子15与微波传输带线路39的利用焊锡的连接部分得到良好的接合特性而形成充分的弯月的观点来看，最好使微波传输带线路39的宽度比微波传输带线路37的宽度更宽，
而且本发明的实施方式并不限于此，在不脱离其要旨的范围内能够具体化实施阶段。
上述实施方式中的输出侧馈通部的微波传输带线路37、39及馈通线路的线路宽度不仅限于上述实施方式的尺寸，也可以在与内置在高频封装中的高频电子电路的匹配上被容许的范围内，为了使从外部端子看的特性阻抗变低，使其扩大。对于外部端子的宽度也是一样。
另外，仅对作为高频用封装的作为需要电流容量的端子的输出端子进行了说明，但在输入端子侧需要电流容量时，在输入端子侧可以适用同样的结构。
另外，在上述说明中，对在高频封装内设置FET或MMIC作为高频电子电路的情况进行了叙述，但对于双极型晶体管，这样的考虑方法也是有效的。另外，在上述实施方式中，对设置有输入匹配电路33、输出匹配电路36的情况进行了说明。但这些匹配电路，当被包含在搭载的高频电子电路自身内时，不需要这些匹配电路。

Claims (8)

1.一种搭载高频电子电路的高频用封装，具备：
在内部搭载有高频电子电路且被导体屏蔽的箱状的高频封装；
一部分被导出到该高频封装外部的输入端子及输出端子；及
为了使这些输入端子及输出端子在保持气密的同时与搭载在上述高频封装内的上述高频电子电路连接而设置的输入侧馈通部及输出侧馈通部；
上述输入侧馈通部及上述输出侧馈通部分别包括：与上述高频电路连接的第1微波传输带线路，与上述输出端子及上述输入端子连接的第2微波传输带线路，及使这些第1、第2微波传输带线路在保持气密的同时相互连接的馈通线路；
使上述输出端子侧的馈通线路的线路宽度及上述第1、第2微波传输带线路的线路宽度，在与上述高频电子电路的匹配上被容许的范围内扩大，以便得到需要的电流容量。
2.如权利要求1所述的搭载高频电子电路的高频用封装，其特征在于，形成为上述输出端子的宽度比上述第2微波传输带线路的线路宽度窄、且在离开上述第2微波传输带线路端的同时扩大为锥状的形状。
3.一种搭载高频电子电路的高频用封装，其特征在于具备：
在内部搭载有高频电子电路、具有气密性且被导体屏蔽的箱状的高频封装；
一部分被导出到该高频封装外部的输入端子及输出端子；
一端与上述输入端子连接、另一端与上述高频电子电路连接、且具有预定特性阻抗的输入侧馈通部；及
一端与上述输出端子连接、另一端与上述高频电子电路连接、且具有从上述输出端子侧看的特性阻抗比上述输入侧馈通部的特性阻抗更低的特性阻抗的输出侧馈通部。
4.如权利要求3所述的搭载高频电子电路的高频用封装，其特征在于：
上述输入侧馈通部及上述输出侧馈通部分别包括：与上述高频电路连接的第1微波传输带线路，与预定线路宽度的上述输出端子或上述输入端子连接的第2微波传输带线路，及使这些第1、第2微波传输带线路连接的馈通线路；
至少上述输出侧馈通部的馈通线路的线路宽度比上述输入侧馈通部的馈通线路的线路宽度更宽，且上述输出端子的宽度比上述输入端子的宽度更宽。
5.如权利要求4所述的搭载高频电子电路的高频用封装，其特征在于，上述输出端子在通过焊锡与上述输出侧馈通部的第2微波传输带线路连接的部分的宽度，比该第2微波传输带线路的线路宽度更窄，以形成弯月构造。
6.一种搭载高频电子电路的高频用封装，其特征在于具备：
在内部搭载有高频电子电路及与该高频电子电路分别连接的输入匹配电路和输出匹配电路、具有气密性且被导体屏蔽的箱状的高频封装；
一部分被导出到该高频封装外部的输入端子及输出端子；
一端与上述输入端子连接、另一端与上述输入匹配电路连接、且具有预定特性阻抗的输入侧馈通部；及
一端与上述输出端子连接、另一端与上述输出匹配电路连接、且具有从上述输出端子侧看的特性阻抗比上述输入侧馈通部的特性阻抗更低的特性阻抗的输出侧馈通部。
7.如权利要求6所述的搭载高频电子电路的高频用封装，其特征在于：
上述输入侧馈通部和上述输出侧馈通部分别包括：与上述输入匹配电路或上述输出匹配电路连接的第1微波传输带线路，与预定线路宽度的上述输出端子或上述输入端子连接的第2微波传输带线路，及使这些第1、第2微波传输带线路连接的馈通线路，
至少上述输出侧馈通部的馈通线路的线路宽度比上述输入侧馈通部的馈通线路的线路宽度更宽，且上述输出端子的宽度比上述输入端子的宽度更宽。
8.如权利要求7所述的搭载高频电子电路的高频用封装，其特征在于，上述输出端子在通过焊锡与上述输出侧馈通部的第2微波传输带线路连接的部分的宽度，比该第2微波传输带线路的线路宽度更窄，以形成弯月构造。
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