JP2002118190A - 半導体素子収納用パッケージ - Google Patents
半導体素子収納用パッケージInfo
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Abstract
せ、入出力信号の伝送損失を小さくした、良好な高周波
信号の伝送路を形成すること。 【解決手段】上面に半導体素子4を収容するための凹部
1aが形成された金属製の基体1と、基体1の側部に設
けられた貫通孔1bに外側より嵌着された、筒状の外周
導体2aおよびその中心軸に設置されるとともに半導体
素子4に電気的に接続される中心導体2bならびにそれ
らの間に介在させた絶縁体2cから成る同軸コネクタ2
とを具備しており、中心導体2bは凹部1aの内側面か
ら突出してその先端部が半導体素子4に接続されている
とともに、内側面と先端部との間において中心導体2b
の下方に位置する凹部1aの底面が半導体素子4側に向
かって傾斜している傾斜面1eとなっている。
Description
半導体素子を収納するための半導体素子収納用パッケー
ジに関する。
等の高周波信号を用いる各種半導体素子を収納する半導
体素子収納用パッケージ(以下、半導体パッケージとい
う)には、半導体素子と外部電気回路基板とを電気的に
接続するための入出力端子として同軸コネクタが設けら
れている。この同軸コネクタを具備した半導体パッケー
ジを図3に断面図で示す。
−コバルト(Co)合金や銅(Cu)−タングステン(W)
合金等の金属から成り、上面の略中央部に半導体素子を
収容するための凹部11aとその側面に貫通孔11b,
11c,11dを有する基体11と、この基体11の貫
通孔11b内に挿入されるとともに基体11の内外を気
密に仕切るようにして接合される同軸コネクタ12と、
基体11の上面に接合され、半導体素子14を封止する
ための蓋体13とから構成されている。
ルト合金等の金属から成る円筒状の外周導体12aの中
心部に鉄−ニッケル−コバルト合金等の金属から成る棒
状の中心導体12bが絶縁体12cを介して固定されて
成り、接地電位(グランド)としての外周導体12aが
封着材17を介して基体11に電気的に接続されてい
る。
縁体から成り、配線導体15aと半導体素子14の搭載
部を上面に有する回路基板15を、半導体素子14を搭
載した状態で凹部11aに収容する。
aと同軸コネクタ12の中心導体12bとが半田等の導
電性接着剤15bを介して電気的に接続され、配線導体
15aと半導体素子14とがボンディングワイヤ16を
介して電気的に接続され、しかる後、基体11の上面に
蓋体13をろう付け法やシームウエルド法等の溶接法を
採用して接合し、凹部11a、同軸コネクタ12および
蓋体13から成る容器内部に半導体素子14を収容し封
止することによって製品としての半導体装置となる。
よりも小径の円形の貫通孔11dが形成され、その中心
軸に中心導体12bが配置され、同軸線路が形成されて
いる。中心導体12bは配線導体15aと接続しておら
ず中空に突出した部分に関しては、凹部11aの底面を
グランド面とする中空型線路を形成している。また、凹
部11aは、中心導体12bの凹部11a内側面と先端
部との間において、中心導体12bの下方に位置する底
面が、図4に示すような段差11eを形成している場合
もあり、段差11eの側面と回路基板15の側面が接す
るようにして、回路基板15の載置される位置が決定さ
れる。
ケージは、内周面にネジ切りを有する貫通孔11cに同
軸コネクタプラグ18のネジ状の外周面がネジ止めさ
れ、外部電気回路に接続された同軸ケーブル19が同軸
コネクタプラグ18に装着されることによって、内部に
収納された半導体素子14が同軸コネクタ12の中心導
体12bを介して外部電気回路に電気的に接続されるこ
ととなる。
部電気回路基板に電気的に接合されることにより、半導
体素子14が高周波信号で作動することとなる。
来の半導体パッケージでは、同軸コネクタ12の中心導
体12bが基体11の凹部11a内に突出し配線導体1
5aと接続するまでに信号線路の伝送モードが変化する
ため、異なる伝送モード同士の境界部においては信号の
反射が生じてしまい、伝送効率の劣化の原因となってい
た。
が伝送され、回路基板15の配線導体15aに電気的に
接続されるまでの信号線路の伝送モードは、貫通孔11
b,11c,11dにおいては貫通孔11b,11c,
11dの内周をグランド面とする同軸線路のモードであ
り、中心導体12bが凹部11a内に突出した部分にお
いてはその下方の凹部11aの底面をグランド面とする
中空型線路のモードであり、中心導体12bが導電性接
着剤15bを介して配線導体15aに接続した部分にお
いてはマイクロストリップ線路のモードである。即ち、
貫通孔11dの凹部11a内壁側開口部において伝送モ
ードが同軸線路から中空型線路に変化することとなり、
そして導電性接着剤15b部においては、中空型線路か
らマイクロストリップ線路へと変化することとなる。
路とグランド面の間に発生する電界成分の分布、磁界成
分の分布が異なることと成り、信号線路の伝送モードが
変わる境界部においては、信号線路とグランドとの間に
おける電界成分の分布、磁界成分の分布が不連続に変化
し、インピーダンスが不連続となる。従って、同軸線路
−中空型線路の境界部および中空型線路−マイクロスト
リップ線路の境界部においてインピーダンスの不連続が
生じていた。このインピーダンスの不連続部において高
周波信号の反射が生ずることとなり、この反射によって
高周波信号の伝送に損失が生じていた。
して同軸コネクタを用いる場合、前述のようなインピー
ダンスの不連続部が存在すると、同軸コネクタから入力
された高周波信号が効率的に増幅回路に入力されずに入
力側に反射され、システム全体から見ると、増幅器の増
幅率を大幅に低下させるという問題を有していた。
ピーダンス不整合を緩和する従来例として、円筒状の外
導体内の所定位置に誘導体にて内導体を支持してなり一
端にて同軸線路に接合するとともに他端にてマイクロス
トリップ線路に接続するマイクロ波同軸コネクタにおい
て、誘導体を、同軸線路の側からマイクロストリップ線
路の側に向けて先細り形状となるように構成することに
より、同軸伝送モードからストリップ伝送モードへのイ
ンピーダンス整合を行なうものが提案されている(従来
例1:実開平4−131881号参照)。
不整合による反射損失を低減することはできるが、同軸
線路を構成する誘導体を先細り形状となるように形成し
ているため同軸構造が崩れることとなり、その結果同軸
伝送モードでの透過損失が増大し、全体として高周波信
号の伝送損失を小さくすることが困難であった。
されたものであり、その目的は、信号線路のインピーダ
ンスの不連続を緩和させ、入出力信号の伝送損失を小さ
くした、良好な高周波信号の伝送路を有するものとする
ことにある。
用パッケージは、半導体素子を収容するための凹部が形
成された金属製の基体と、該基体の側部に設けられた貫
通孔に外側より嵌着された、筒状の外周導体およびその
中心軸に設置された中心導体ならびにそれらの間に介在
させた絶縁体から成る同軸コネクタとを具備しており、
前記中心導体は前記凹部の内側面から突出してその先端
部が前記半導体素子に電気的に接続されているととも
に、前記内側面と前記先端部との間において前記中心導
体の下方に位置する前記凹部の底面が前記半導体素子側
に向かって傾斜している傾斜面とされていることを特徴
とするものである。
れば、同軸コネクタの中心導体が基体の凹部の内側面に
突出している中空部分の下方における凹部の底面が半導
体素子側に向かって下降するように傾斜している傾斜面
となっていることから、同軸コネクタの中心導体が基体
の凹部内に突出して中空型線路部分となっている領域に
おいて、中心導体を伝送する高周波信号は凹部の底面を
グランド面として伝送するため、インピーダンスを漸次
変化させることができる。したがって、同軸線路−中空
型線路の境界部および中空型線路−マイクロストリップ
線路の境界部の2箇所において発生するインピーダンス
の大きな不連続部を結び合わせるようにして、信号線路
のインピーダンスを漸次変化させることができ、インピ
ーダンスの不連続部にて発生していた高周波信号の反射
を減少させることができる。反射を減少させることによ
って、良好な高周波信号の伝送路を形成することができ
る。
いて、好ましくは、前記半導体素子は回路基板を介して
前記凹部内に載置されており、前記傾斜面は前記底面の
中央部との間に段差を有しているとともに、前記回路基
板の端面が前記段差に接している。
路基板は、その側面を凹部の底面に形成された段差部に
接するようにして、凹部に載置する位置が決定できる。
回路基板を凹部に載置する際、回路基板の凹部内での位
置合わせを確実に行うことができ、同軸コネクタの中心
導体と回路基板との接続位置を一定させることができ
る。その結果、同軸コネクタの中心導体と半導体パッケ
ージに収納された回路基板の配線導体との接続部の位置
が一定し、接続部におけるインピーダンスが安定した、
良好な高周波信号の伝送路が形成される。
において、好ましくは、前記傾斜面の前記底面に対する
傾斜角が30〜60°であることを特徴とする。
中心導体からグランド面までの距離を緩やかに変化さ
せ、信号線路のインピーダンスをマイクロストリップ線
路に略整合するように緩やかに変化させることができ、
高周波信号の反射を有効に減少させ、より良好な高周波
信号の伝送路を形成することができる。
を添付の図面に基づいて説明する。図1は本発明の半導
体パッケージの実施の形態の一例を示す断面図であり、
1は基体、2は同軸コネクタ、3は蓋体である。
−タングステン合金等の金属から成り、そのインゴット
に圧延加工や打ち抜き加工等の従来周知の金属加工法を
施すことによって所定の形状に製作される。その上面略
中央部には、IC、LSI、半導体レーザー(LD)、
フォトダイオード(PD)等の半導体素子を収容するた
めの凹部1aが形成されており、凹部1aには半導体素
子4が、例えばアルミナ質セラミックスから成る回路基
板5に搭載された状態で載置固定される。回路基板5に
搭載された半導体素子4は、その電極が回路基板5に被
着形成されているメタライズ配線導体5aにボンディン
グワイヤ6等を介して電気的に接続されている。
定される貫通孔1bが形成されており、貫通孔1b内に
は同軸コネクタ2が挿入されるとともに外周導体2aの
外周面と貫通孔1bの内周面とが半田等から成る封着材
7を介して固定されている。
軸コネクタ2は、内部に収容する半導体素子4を外部の
同軸ケーブル9に電気的に接続するものであり、鉄−ニ
ッケル−コバルト合金等の金属から成る円筒状の外周導
体2aの中心軸に同じく鉄−ニッケル−コバルト合金等
の金属から成る中心導体2bが絶縁体2cを介して固定
された構造をしている。
に封着材7を介して、また中心導体2bが回路基板5の
配線導体5aに半田等の導電性接着剤5bを介してそれ
ぞれ電気的に接続されている。また、回路基板5がな
く、中心導体2bと半導体素子4の電極とが直接接続さ
れる構造となっていても良い。中心導体2bが基体1の
凹部1aの内側面に突出している部分の下方において、
凹部1aの底面には、半導体素子4側に向かって下降す
るように傾斜している傾斜面1eを有している。
通孔1b,1c,1d部において貫通孔1b,1c,1
dの中心軸を伝送する同軸線路のモードで伝送し、凹部
1aの内側面から突出してその先端部が回路基板5の配
線導体5aに接続されるまでの間は中空型線路のモード
で伝送する。配線導体5aに接続した後は、マイクロス
トリップ線路のモードで配線導体5a上を伝送する。
インピーダンスは、同軸線路−中空型線路の伝送モード
の境界部および中空型線路−マイクロストリップ線路の
伝送モードの境界部において不連続になっているが、中
心導体2bの凹部1aの内側面と先端部との間の突出部
の下方における凹部1aの底面が半導体素子4側に向か
って下降するように傾斜している傾斜面1eを有してい
るため、同軸線路−中空型線路の境界部におけるインピ
ーダンス値と、中空型線路−マイクロストリップ線路の
境界部におけるインピーダンス値を略連続的に結びつけ
ることができ、インピーダンスの不連続を最小限に抑え
ることができる。その結果、インピーダンスが不連続な
部位にて生ずる高周波信号の反射を最小限に抑えた、良
好な高周波信号の伝送路が形成される。
以上の幅を有し、傾斜面1eの最下部から中心導体1b
の表面までの距離が中心導体を伝送する信号の波長の1
/4以下とすると、損失が小さく効果的である。
eは凹部1aの底面の中央部との間に段差1fを有して
おり、回路基板5の端面が段差1fに接するようにする
のが良い。段差1fに接するように回路基板5の端面を
位置合わせすることにより、同軸コネクタ2の中心導体
2bと回路基板5の配線導体5aとの接続位置を一定に
合わせることが可能となる。その結果、導電性接着剤5
bを介して伝送する高周波信号のインピーダンスを所定
値に安定させることができ、良好な高周波信号の伝送路
が形成される。
る傾斜角は30〜60°であるのが良い。傾斜角が30
°未満、または60°を超える場合、同軸線路−中空型
線路の境界部および中空型線路−マイクロストリップ線
路の境界部におけるインピーダンスの不連続を緩やかに
することができなくなり、高周波信号の反射を有効に減
少させることができなくなる。
軸コネクタプラグ8は、外部電気回路に接続された同軸
ケーブル9と基体1に装着された同軸コネクタ2とを接
続するためのプラグであり、その外周面はネジ状となっ
ており、内周面にネジ切りを有する貫通孔1cにネジ止
めされる。
体1の載置部に半導体素子4をその電極と電気的に接続
された配線導体5aを有する回路基板5に搭載した状態
で載置固定し、回路基板5の配線導体5aと同軸コネク
タ2の中心導体2bとを半田等の導電性接着剤5bを介
して電気的に接続し、しかる後、基体1の上面に鉄−ニ
ッケル−コバルト合金等の金属から成る蓋体3を半田付
け法やシームウエルド法により接合することにより製品
としての半導体装置となる。また、同軸コネクタプラグ
8と外部電気回路に接続された同軸ケーブル9とを接続
することにより、内部に収容する半導体素子4が外部電
気回路に電気的に接続されることとなる。
電気回路基板に電気的に接続されることにより、半導体
素子4が高周波信号で作動することとなる。
10〜50GHzで高周波信号の反射を有効に減少させ
ることが出来る。
て、信号線路の伝送特性を以下のように解析した。伝送
特性の解析は、図5〜7に示す3種類の解析モデルにつ
いて行なった。図5は本発明の一実施形態を示す解析モ
デル(モデルA)の要部断面図、図6は本発明の他の実
施形態を示す解析モデル(モデルB)であり、傾斜面1
eが凹部1aの底面の中央部との間に段差1fを有して
いるとともに、回路基板5の端面がその段差1fに接し
ている構成の要部断面図である。また、図7は従来の構
成を示す解析モデル(モデルC)の断面図である。
5)(厚さ0.2mm)はアルミナセラミックス(比誘
電率εr=9.6)からなり、回路基板5(15)上に
は特性インピーダンスを50Ωとした配線導体5a(1
5a)が形成されている。また各解析モデルにおける、
基体1(11)、中心導体2b(12b)および導電性
接着剤5b(15b)の材質は、それぞれ同様の材質か
ら成るものとし、基体1(11)および中心導体2b
(12b)の詳細な寸法はそれぞれ図5〜7に示す通り
である(単位はmm)。これらの解析モデルに対し、0
〜65GHzの周波数帯域について、反射損失と透過損
失を求めた。
あり、図9は各解析モデルの透過損失のグラフである。
図8において、周波数が8GHz以上の場合、従来のモ
デルCに比べ、本発明のモデルA,Bの反射損失が小さ
いことがわかる。図9において、周波数が0〜65GH
zにおいて、従来のモデルCに比べ、本発明のモデル
A,Bの透過損失が小さいことがわかる。また、図8お
よび図9から、モデルA,Bの伝送損失の違いはほとん
どないことがわかる。
成する各部材は、それぞれ同様の材質から成っており、
同軸線路部、中心導体2b(12b)の先端部および配
線導体5a(15a)部に起因する伝送損失は同じとみ
なせることから、各解析モデルの伝送損失の違いは、凹
部1a(11a)内側面と中心導体2b(12b)の先
端部との間における中心導体2b(12b)の下方に位
置する凹部1a(11a)の底面の形状の違い、即ち傾
斜面1eの有無、傾斜面1eおよび段差1fの有無に基
づくものとみなせる。
モデルCに比べ、反射特性および透過特性に優れた良好
な信号線路を構成することがわかった。特に、本発明の
モデルA,Bは透過特性に優れており、これは、同軸線
路部の同軸構造が上述の従来例1のように崩れていない
ため高周波信号の透過特性が良好になっているととも
に、上記のようにインピーダンスの不連続性が緩和され
ているため高周波信号の反射特性および透過特性が良好
になっているからであると考えられる。このような、同
軸構造を厳密に保持することによる透過特性の向上、お
よびインピーダンスの不連続性の緩和による反射特性お
よび透過特性の向上は、高周波信号の周波数が高くなる
ほど重要である。
のではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内であれば
種々の変更は可能である。
面に半導体素子を収容するための凹部が形成された金属
製の基体と、基体の側部に設けられた貫通孔に外側より
嵌着された、筒状の外周導体およびその中心軸に設置さ
れるとともに半導体素子に電気的に接続される中心導体
ならびにそれらの間に介在させた絶縁体から成る同軸コ
ネクタとを具備しており、中心導体は凹部の内側面から
突出してその先端部が半導体素子に接続されているとと
もに、内側面と先端部との間において中心導体の下方に
位置する凹部の底面が半導体素子側に向かって傾斜して
いる傾斜面とされていることから、同軸コネクタの中心
導体が基体の凹部に突出し中空型線路となっている領域
において、中心導体を伝送する高周波信号は傾斜面とさ
れた凹部の底面をグランド面として伝送するため、イン
ピーダンスを漸次変化させることができる。従って、信
号線路で同軸線路−中空型線路の伝送モードの境界部お
よび中空型線路−マイクロストリップ線路の伝送モード
の境界部の2箇所において発生するインピーダンスの大
きな不連続部を結び合わせるようにして、信号線路のイ
ンピーダンスを漸次変化させることができ、インピーダ
ンスの不連続を減少させることができる。その結果、不
連続部にて発生していた高周波信号の反射を有効に減少
させることができ、それによって良好な高周波信号の伝
送路を構成できる。
いため特に高周波信号の透過特性の点において優れてお
り、また上記のように反射特性にも優れるため、全体と
して伝送特性がきわめて向上したものとなる。
基板を介して凹部内に載置されており、傾斜面は凹部の
底面の中央部との間に段差を有しているとともに、回路
基板の端面を段差に接するように載置することにより、
回路基板を凹部に載置する位置を一定に決めることがで
きる。その結果、同軸コネクタの中心導体と回路基板の
配線導体との接続部の位置が一定し、接続部におけるイ
ンピーダンスが安定した、良好な高周波信号の伝送路が
構成できる。
対する傾斜角を30〜60°とすることにより、同軸コ
ネクタの中心導体が基体の凹部内に突出している領域に
おいて、中心導体を伝送する信号のインピーダンスは、
同軸線路−中空型線路の境界部および中空型線路−マイ
クロストリップ線路の境界部の2箇所において発生する
インピーダンスの大きな不連続部を有効に結び合わせる
ことができるとともに、信号線路のインピーダンスの変
化を緩やかにすることにより、高周波信号の反射を有効
に減少させることができ、より良好な高周波信号の伝送
路を構成することができる。
断面図である。
す要部拡大断面図である。
図である。
A)の断面図である。
デルB)の断面図である。
である。
グラフである。
グラフである。
Claims (3)
- 【請求項1】上面に半導体素子を収容するための凹部が
形成された金属製の基体と、該基体の側部に設けられた
貫通孔に外側より嵌着された、筒状の外周導体およびそ
の中心軸に設置された中心導体ならびにそれらの間に介
在させた絶縁体から成る同軸コネクタとを具備してお
り、前記中心導体は前記凹部の内側面から突出してその
先端部が前記半導体素子に電気的に接続されているとと
もに、前記内側面と前記先端部との間において前記中心
導体の下方に位置する前記凹部の底面が前記半導体素子
側に向かって傾斜している傾斜面とされていることを特
徴とする半導体素子収納用パッケージ。 - 【請求項2】前記半導体素子は回路基板を介して前記凹
部内に載置されており、前記傾斜面は前記底面の中央部
との間に段差を有しているとともに、前記回路基板の端
面が前記段差に接していることを特徴とする請求項1記
載の半導体素子収納用パッケージ。 - 【請求項3】前記傾斜面の前記底面に対する傾斜角が3
0〜60°であることを特徴とする請求項1または請求
項2記載の半導体素子収納用パッケージ。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2000310682A JP3663349B2 (ja) | 2000-10-11 | 2000-10-11 | 半導体素子収納用パッケージ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000310682A JP3663349B2 (ja) | 2000-10-11 | 2000-10-11 | 半導体素子収納用パッケージ |
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Publication Number | Publication Date |
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JP2002118190A true JP2002118190A (ja) | 2002-04-19 |
JP3663349B2 JP3663349B2 (ja) | 2005-06-22 |
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ID=18790596
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
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Country Status (1)
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011123189A (ja) * | 2009-12-09 | 2011-06-23 | Anritsu Corp | コネクタの芯線の接合方法、及びこれにより製造した光変調器モジュール |
JP2011123105A (ja) * | 2009-12-08 | 2011-06-23 | Anritsu Corp | コネクタの芯線の接合方法、及びこれにより製造した光変調器モジュール |
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