JP2001502845A - 二重接地を有するｒｆパワー・パッケージ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ＲＦパワートランジスタ・パッケージ１０が、多層ｐｃ板にあるヒート・シンクに取付くように構成され、且つセラミック基板１８上に位置されたトランジスタ・チップ１６から取付けフランジ３０までの、セラミック基板を通らない、例えば、上部に取付けた金属リードをフランジに電気的に接続するためにセラミック基板の外面を金属メッキすることによる、直接上側電気接地経路を含む。トランジスタ・チップから取付けフランジまでの直接接地経路は、セラミック基板を通る、メッキしたビア孔３４によっても形成される。上側接地経路は、取付けフランジがヒート・シンクに固着されたとき、多層ｐｃ板の中間接地基準層と接続し、トランジスタがこの中間層とヒート・シンクの両方で統一した接地電位と遭遇するようにも構成されている。この様にして、パワートランジスタ・パッケージは、ｐｃ板に取付けた他の素子と同じ基準電位に接地され、一方まだ接地経路ビア孔によってもたらされる高性能特性を有する。

Description

【発明の詳細な説明】 二重接地を有するＲＦパワー・パッケージ発明の分野 本発明は、無線周波数パワートランジスタ・パッケージの電気接地に関する。発明の背景 無線周波数（“ＲＦ”）パワートランジスタは、通信事業から家庭電子機器に 至るまで、例えば、高周波増幅器用として、産業界で多くの用途を持つ。そのよ うなトランジスタは、普通同じプリント回路（“ｐｃ”）板に取付けた他の回路 部品と関連して使うために、ｐｃ板に取付けるように設計されている。 典型的には、一つ以上のトランジスタ・セルがシリコン・ウェーハ上に作られ る（トランジスタ“チップ”と称する）。次に、このトランジスタ・チップは絶 縁層、通常、セラミック基板、に取付けられる。セラミック基板それ自体が取付 けフランジに取付けられ、基板とトランジスタチップの上に保護カバーが置かれ 、それによって部品トランジスタ“パッケージ”を作る。種々の電気伝導性（例 えば、金属）のリード線がパッケージに取付けられ、且つそこから延在し（即ち 、保護カバーの外側へ）、トランジスタ・チップの共通端子を外部回路素子、例 えば、このトランジスタ・パッケージと一緒にｐｃ板にある素子に接続する。例 えば、バイポーラ接合形トランジスタに於いては、パッケージに取付けられたそ れぞれの電気的リード線がトランジスタ・チップのベース、エミッタおよびコレ クタに接続される。 単層ｐｃ板--即ち、板のそれぞれの上端面および下端面の間に誘電媒質の単一 層がある--は、典型的にはやはり基準接地である金属の下端面を有する。この下 端面は、通常、ねじまたは半田で（金属の）ヒート・シンクに結合されて、その 結果ｐｃ板の底とヒート・シンクがこのｐｃ板に取付けられた回路素子に関して 同じ接地電位を有する。 単層ｐｃ板でトランジスタ・パッケージを接地に接続するために、二つの方法 の一つが使用される。第１の方法は、“上面”接地を設けることであり、一つ以 上の接地線がトランジスタ・チップのそれぞれのエミッタ、ベースまたはコレク タパッドを、通常、トランジスタ・チップに隣接するセラミック基板に取付けら れた“接地面”（“接地バー”としても知られる）に接続する。接地面はパッケ ージから延在している金属リードフレームの電気的一部である。このパッケージ がヒート・シンクに取付けられてから、リードフレームはそれぞれのｐｃ板の上 面に半田付けまたはその他の方法で（例えば、ワイヤクリップ装置によって）結 合されてもよく、その場合に、接地（即ち、板の下面）への電気経路が設けられ る。この方法によって接地経路が達成されるが、必ずしもエミッタ（またはベー ス）共通位置の各々から均一な長さではない。 単層ｐｃ板でＲＦトランジスタ・パッケージを接地するためのもう一つの方法 は、セラミック基板にある、メッキした“ビア孔”を使うことによる。特に、ビ ア孔がセラミック基板の上面から取付けフランジの上面まで伸び且つ電気伝導性 材料、例えば、金属でメッキされ、それによってそれらに電流を流れさせる。再 び、一つ以上の接地線がトランジスタ・チップのそれぞれのエミッタ、ベースま たはコレクタパッドを接地面に接続する。この接地面は、ビア孔の直接上に設け られ且つそれと電気的接触をしていて、それで電流がこの接地面からビア孔を通 って取付けフランジヘ流れる。次に、この取付けフランジは、通常、ねじによっ て、金属のヒート・シンクに結合され、そのシンクは、上記のように、この板の 下面と同等電位である。トランジスタ・チップのそれぞれのエミッタ、ベースま たはコレクタパッドの各々が接地電位までほぼ同じ電気的距離にあり、それによ って好ましくないインダクタンスを減らすように、適正なビア孔の間隔が望まし い。 単層ｐｃ板用の前述の接地方法の内で、ビア孔は、接地（例えば、ヒート・シ ンク面）への電気経路が全トランジスタ装置にわたってより直接的且つ均一であ るので、性能の見地から一般的に勝れていると考えられる。他方、性能要件が許 せば、上面“リードフレーム”法は、ビア孔がなく、パッケージの製造が低廉で あるので好ましい。 部品サイズを減らす必要で、増幅器設計者は、多層ｐｃ板用ＲＦパワートラン ジスタを開発することを余儀なくされていて、その場合、適正な接地が更に困難 になる。特に、多層ｐｃ板では、ｐｃ板のそれぞれの下面と上面の間に少なくと も二つ、しばしばそれ以上の誘電体絶縁材料の層があり、二つの誘電体層の間に 追加の金属層がある。この追加の金属層がｐｃ板の上面に取付けられた部品のた めの接地基準として作用する。それで、この板の底がヒート・シンクに結合され ると、二つの接地面：--ｐｃ板の誘電体層間の金属層とヒート・シンクがある。 これら二つの接地面は接続されているが、ｐｃ板の上面に取付けられた部品は、 まだヒート・シンク表面の接地面より遥かに多く中間の金属層の接地面と“遭遇 ”する。 増幅器設計者が多層ｐｃ板のＲＦパワートランジスタを使う必要があり、その 性能要件が接地するために、即ち、接地経路全体にわたる共通リードのインダク タンスを最小にするために、メッキしたビア孔を別に使う必要があるとき、この ＲＦパワートランジスタが、主な接地面としてそれが直接取付けられているヒー ト・シンクを使うのに対して、この板に取付けた他の回路素子が主な接地面とし て中間金属層を使うという問題がある。 特に、このＲＦパワートランジスタは、超高周波で作動し、それが二つの接地 面の間の好ましくない分離を生ずることがある。この分離は、トランジスタ電流 の高周波成分がｐｃ板の中間金属層からヒート・シンクの底へ流れるのを妨げる 。次に、これがトランジスタを中間金属層でヒート・シンクと異なる電圧と“遭 遇”させる。同じｐｃ板の種々の電気部品に対して異なる基準電圧を有すること が不安定性、低生産歩留りおよび一般的低信頼性に繋がることがある。 それで、多層ｐｃ板に使うように設計したＲＦパワートランジスタ・パッケー ジのための、特に、パッケージと支持回路装置の間の共通リードのインダクタン スが最小の接地方法を提供することは、好ましい目的である。発明の概要 本発明は、トランジスタ電流用接地への多重経路を有するＲＦパワートランジ スタ・パッケージを提供することによって、従来の接地技術の前述の障害を克服 する。 好適実施例に於いては、ＲＦパワートランジスタ・パッケージが、中間（“接 地基準”）層を有する多層ｐｃ板にあるヒート・シンクに取付くように構成され ている。特に、パッケージは、セラミック基板上に位置するトランジスタ・チッ プから取付けフランジまでの、このセラミック基板を通らない、直上側電気接地 経路を含む。この上側接地経路は、それぞれのトランジスタ・チップ素子と取付 けフランジの間の共通リードのインダクタンスを最小にする方法で設けられるの が好ましい。例えば、ある好適実施例では、上部に取付けた金属リードフレーム をフランジに電気的に接続するために、セラミック基板の外側が金属メッキされ ている。代替好適実施例では、対称に配置された金属コネクタがそれぞれのリー ドフレーム・タブとフランジを接続する。トランジスタ・チップから取付けフラ ンジまでの直接接地経路は、セラミック基板を通るメッキしたビア孔によっても 形成される。 この発明の一般的面によれば、この上側接地経路は、取付けフランジがヒート ・シンクに固着されるとき、この多層ｐｃ板の中間接地基準層と接続するように も構成されている。それで、トランジスタがこの中間層とヒート・シンクの両方 で、--即ち、上側接地経路をヒート・シンクと中間接地層の両方に接続すること によって、統一した接地電位が見られる。この様にして、この好適パワー・パッ ケージ構成は、このｐｃ板に取付けられた他の素子と同じ基準電位に接地され、 一方まだ接地経路ビア孔によってもたらされる高性能特性も有する。 本発明のこれおよびその他の側面、目的、利点および特徴は、添付の図面と共 に提示する以下の詳細な説明を検討すれば、当業者がより完全に理解し、評価す るだろう。図面の簡単な説明 図面は、本発明の好適実施例の設計および有用性の両方を図解する。これらの 図面で： 図１は、本発明の第１の観点による好適ＲＦパワートランジスタ・パッケージ の平面図であり； 図２は、図１のＲＦパワートランジスタ・パッケージの側面図であり； 図３は、図１のＲＦパワートランジスタ・パッケージの取付けフランジの側面 図であり；および 図４は、本発明の別の観点による、代替好適ＲＦパワートランジスタ・パッケ ージの側面図である。詳細な説明 図１を参照すると、ＲＦパワートランジスタ・パッケージ１０が、シリコン・ ダイ１４上に作られた複数のトランジスタ・セル１２を含み、それによってトラ ンジスタ・チップ１６を形成する。トランジスタ・チップ１６は、好ましくは、 例えば、酸化ベリリウムのように、電気的に絶縁性であるが、熱的に伝導性のセ ラミック配合物である、非導電性基板１８の上面に取付けられる。やはりこの基 板１８の上面に取付けられているのは、一つ以上の接地バー２０で、それらはま とまってトランジスタ・チップ１６のセル１２用の共通接地面として作用する。 特に、第１の複数の線（図示せず）がそれぞれのトランジスタ・セル１２の共通 “接地”（即ち、エミッタまたはベース）端子（図示せず）を接地バー２０に接 続する。 共通（即ち、エミッタまたはベース）リード２２が、それぞれ、非導電性基板 １８の上面に取付けられ、且つそれから外方に伸び、そこで共通リード２２が接 地バー２０に電気的に接続されている。共通リード２２は、四つのそれぞれの“ タブ”２４を含み、それらは非導電性基板１８から、分散した、好ましくは、対 称の様式で外方に伸び、パッケージ１０が取付けられたｐｃ板（図示せず）の上 面に配置された一つ以上の接地リード（図示せず）と電気的に接触するように構 成されている。 出力（コレクタ）リード２６も、それぞれ、非導電性基板１８の上面に取付け られ、且つそれから外方に伸び、そこでこの出力リード２６は第２の複数の線（ 図示せず）によってそれぞれのトランジスタ・セル１２の一つ以上の出力（コレ クタ）端子（図示せず）に接続される。入力（即ち、ベースまたはエミッタ）リ ード２８も、それぞれ、非導電性基板１８の上面に取付けられ、且つそれから外 方に伸び、そこでこの入力リード２８は第３の複数の線（図示せず）によって、 それぞれ、トランジスタ・セル１２の一つ以上の入力（即ち、ベースまたはエミ ッタ）端子（図示せず）に接続される。 図２で最も良く分るように、非導電性基板１８の底面は導電性取付けフランジ ３０に取付けられ、そのフランジは、ｐｃ板構成（図示せず）のヒート・シンク （図示せず）に、例えば、それぞれのねじ孔３２を通して固定する金属ねじ（図 示せず）によって、しっかりと取付けられるようにされている。複数の導電性メ ッキされたビア孔３４が非導電性基板１８のそれぞれ上面と底面の間を伸び、そ こでそれぞれのビア孔３４が共通の接地面（即ち、接地バー２０）から取付けフ ランジ３０までの第１電気経路を形成する。 図３で最も良く分るように、取付けフランジ３０の表面に溝または“くぼみ” ３６が作られ、それに非導電性基板１８が取付けられる。このくぼみ３６は、製 造工程中、即ち、それぞれ非導電性基板１８およびフランジ３０の材料の熱膨張 係数が異なるために生ずる熱応力を緩和するために、基板１８の両側に、開放（ 即ち、非接触）領域３８を提供するのが好ましい。 本発明の一面によれば、くぼみ３６は、非導電性基板１８に共通リード２２の タブ２４の各部分が、それぞれ、フランジ面３５と同様なほぼ平坦な面上を伸び 且つそれと電気的接触をするような深さに“着座する”ように構成される。この 様にして、共通接地面（接地バー２０）と取付けフランジ３０の間に第２電気経 路ができ、ここで、この第２電気経路は、非導電性基板１８に関して外部に位置 される。 図４を参照すると、トランジスタ・パッケージの代替好適実施例１１では、取 付けフランジ４０にはくぼみ３６が設けられてなく、その代りに、ほぼ矩形の断 面形状を保持する。この場合、トランジスタ電流が取付けフランジ４０に達する 第２接地経路が、それぞれの共通リードのタブ２４の各々と取付けフランジ４０ の間に伸びる導電性コネクタ４２によって設けられてもよい。一つだけのタブ２ ４とフランジ４０の間の単一導電性コネクタ４２が接地電流経路を提供するが、 確立した接地経路全体にわたる共通リードのインダクタンスを減らすために、そ れぞれのタブ２４と取付けフランジ４０の間にコネクタ４４を使用するのが好ま しい。 その代りに、それぞれの共通リードのタブ２４と取付けフランジ４０の間の第 ２接地経路は、非導電性基板１８の一端面または両端面４６を覆い、図４にはそ れが代替好適接地経路であることを示すために破線で描かれている、例えば、金 属メッキのような、導電性被膜４４によって設けられてもよい。 しかして、トランジスタ・チップ１６電流用の接地への多重経路を有するＲＦ パワートランジスタ・パッケージ構成の好適実施例を開示した。本発明の実施例 および用途を図示し且つ説明したが、当業者には明白なように、ここで本発明の 概念から逸脱することなく更に多くの修正および用途が可能である。 従って、本発明の範囲は、添付の請求の範囲の精神以外に制限すべきでない。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，Ｓ Ｄ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ， ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，Ｆ Ｉ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＨＵ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ， ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，Ｍ Ｘ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ， ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 1. ＲＦパワートランジスタ・パッケージであって： 共通接地面に接続された一つ以上の接地端子を有するトランジスタ・チップに して、トランジスタ・チップと共通接地面が各々非導電性基板の第１面に取付け られたチップと； ヒート・シンクに取付けるように構成した導電性取付けフランジにして、非導 電性基板の第２面がフランジに取付けられ、基板がそれぞれの第１面と第２面の 間に伸び且つ共通接地面からフランジまでの第１電気経路を形成する複数の導電 性にメッキしたビア孔を有するフランジと； 基板の第１面から伸び、共通接地面に接続された導電性リードと； リードをフランジに接続し、導電性基板の外部に位置する第２電気経路と；を 有数するパッケージ。 2. 請求項１のＲＦパワートランジスタ・パッケージにおいて、フランジは、 第１面に配置され、且つ非導電性基板をリードの一部がフランジ面と同じ実質的 に平坦な面上を伸びるように着座させるように構成されたくぼみを有するパッケ ーン。 3. 請求項２のＲＦパワートランジスタ・パッケージにおいて、リードがフラ ンジと直接接触しているパッケージ。 4. 請求項１のＲＦパワートランジスタ・パッケージにおいて、第２電気経路 が非導電性基板の第３面上に配置された導電性メッキを有するパッケージ。 5. 請求項１のＲＦパワートランジスタ・パッケージにおいて、第２電気経路 がそれぞれのリードおよびフランジ間に配置された導電性コネクタを有するパッ ケージ。 6. 請求項１のＲＦパワートランジスタ・パッケージにおいて、第２電気経路 がそれぞれのリードおよびフランジ間に配置された複数の導電性コネクタを有す るパッケージ。 7. 請求項１のＲＦパワートランジスタ・パッケージにおいて、リードがパッ ケージが取付けられたｐｃ板の上面に配置された接地リードと電気的に接触する ように構成されているパッケージ。 8. ＲＦパワートランジスタ・パッケージであって： 共通接地面に接続された一つ以上の接地端子を有するトランジスタ・チップに して、トランジスタ・チップと共通接地面が各々非導電性基板の第１面に取付け られたチップと； ヒート・シンクに取付けるように構成された導電性取付けフランジにして、非 導電性基板の第２面がフランジに取付けられ、基板がそれぞれの第１面と第２面 の間に伸び且つ共通接地面からフランジまでの第１電気経路を形成する複数の導 電性にメッキされたビア孔を有するフランジと； 基板の第１面から伸び、共通接地面に接続された導電性リードと； 導電性基板の上に配置され、共通接地面からフランジへの第２電気経路を形成 する導電性メッキと；を有し、 リードがパッケージが取付けられたｐｃ板の上面に配置された接地リードと電 気的に接触するように構成されているパッケージ。 9. 請求項８のＲＦパワートランジスタ・パッケージにおいて、フランジは、 非導電性基板をリードの一部が、それぞれ、フランジ面と同じ実質的に平坦な面 上を伸び且つ接触して着座させるように構成されたくぼみを有するパッケージ。