JP2004311568A - 高周波パッケージ - Google Patents
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Abstract
【課題】高周波特性に優れ、プリント回路基板への実装が容易で、約２０〜約６５ＧＨｚの高周波信号の伝送特性に優れる高周波パッケージを提供すること。
【解決手段】誘電体基板１１の上面１１ａに、環状枠体１２と、その内側と外側の領域に、第１、第２の信号線層１４，１５、第１、第２のグランド層２２，２３と、誘電体基板１１の内部に第３の信号線層１６、下面１１ｂに第３のグランド層２４と、第１の信号線層１４、第２の信号線層１５と第３の信号線層１６とを接続する第１の導体ビア１７と、第１、第２のグランド層２２，２３と第３のグランド層２４とを接続する第２の導体ビア２５とを備え、第３の信号線層１６と下面１１ａとの間隔ｈが、ｈ≦λ／（８×εｒ １／２）（λ：伝播する最高周波数の波長、εｒ：基板の比誘電率）を満足し、第２の信号線層１５に設けられた第１のリード２７、第２のグランド層２３に第２のリード２８を備えている。
【選択図】図２
【解決手段】誘電体基板１１の上面１１ａに、環状枠体１２と、その内側と外側の領域に、第１、第２の信号線層１４，１５、第１、第２のグランド層２２，２３と、誘電体基板１１の内部に第３の信号線層１６、下面１１ｂに第３のグランド層２４と、第１の信号線層１４、第２の信号線層１５と第３の信号線層１６とを接続する第１の導体ビア１７と、第１、第２のグランド層２２，２３と第３のグランド層２４とを接続する第２の導体ビア２５とを備え、第３の信号線層１６と下面１１ａとの間隔ｈが、ｈ≦λ／（８×εｒ １／２）（λ：伝播する最高周波数の波長、εｒ：基板の比誘電率）を満足し、第２の信号線層１５に設けられた第１のリード２７、第２のグランド層２３に第２のリード２８を備えている。
【選択図】図２
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高周波パッケージに関し、より詳細には、例えば約２０ＧＨｚ（準ミリ波）以上の高周波信号を利用する半導体素子を収容する高周波パッケージに関する。
【０００２】
【従来の技術】
高周波パッケージは、通常、誘電体基板上に形成された半導体素子実装領域及びその周辺部の高周波回路と、さらにその周囲に設けられた環状の枠体とその上に載置されるキャップを含んで構成されている。そして、上記の半導体素子実装領域及びその周辺部の高周波回路が、前記枠体とキャップとで密閉封止されるようになっている。また、高周波信号は、前記枠体の側壁部を貫通する信号線層を介して、外部から、前記半導体素子実装領域及びその周辺部の高周波回路に入出力されるようになっている。
【０００３】
図６は、従来の高周波パッケージの一例を示す模式図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は（ａ）に示したＢ−Ｂ線における断面部を含む斜視図である。誘電体基板４１は板状であり、誘電体基板４１の下面４１ｂにグランド層４２が形成されている。また、誘電体基板４１の上面４１ａの半導体素子実装領域及びその周辺部の高周波回路領域を囲むように、誘電体材料で形成された環状の枠体４４が設けられている。
【０００４】
枠体４４の内側領域４４ｄにおける誘電体基板上面４１ａには、幅がＷ１の帯状の回路部４３ａが形成されている。さらに、枠体４４の外側の誘電体基板上面４１ａにはリード部４３ｂが設けられ、このリード部４３ｂから延長され、回路部４３ａに電気的に接続された導体部４３ｃが枠体４４を貫通して設けられている。これら回路部４３ａ、リード部４３ｂ、導体部４３ｃを含んで信号線路４３が構成されている。
【０００５】
上記のリード部４３ｂと回路部４３ａは、幅がほぼ同じ幅Ｗ１であり、導体部４３ｃの幅Ｗ２は、回路部４３ａ、リード部４３ｂより狭くなっている。導体部４３ｃの幅Ｗ２が、回路部４３ａ、リード部４３ｂより狭いのは、導体部４３ｃとこの近傍の側壁部４４ａとを含んで構成される回路と、回路部４３ａ、リード部４３ｂの特性インピーダンスが同等になるようにするためである。そのような条件に設定することにより、信号線路４３の回路部４３ａ、リード部４３ｂ、導体部４３ｃにおける各特性インピーダンスの整合を図り、反射損失を抑えて信号の伝送損失を小さくすることができるようになっている。
【０００６】
半導体素子が高周波パッケージ４０に実装される場合には、誘電体基板上面４１ａにおける枠体内側領域４４ｄのほぼ中央部に半導体素子４５が配置され、半導体素子４５のパッド４５ａと回路部４３ａの端部とがボンディングワイヤ４５ｂにより接続される。さらに、枠体４４上部にキャップ４６が接合され、このキャップ４６により誘電体基板４１上の枠体内側領域４４ｄが密閉・封止される。
【０００７】
上記の誘電体基板４１、グランド層４２、信号線路４３、枠体４４、キャップ４６等を含んでマイクロストリップ線路タイプの高周波パッケージ４０が構成されている。そして高周波信号（図示せず）は、信号線路４３のリード部４３ｂより導体部４３ｃ、回路部４３ａ等を介して半導体素子４５に入力され、半導体素子４５より信号線路４３の回路部４３ａ、導体部４３ｃ等を介してリード部４３ｂより出力されるようになっている。
【０００８】
しかしながら、上記の高周波パッケージ４０は、導体部４３ｃの幅Ｗ２が狭いので、この寸法精度を確保することが難しく、また抵抗値が大きく、信号の伝送損失が大きくなりやすい。また製造する際、導体部４３ｃの両端部と側壁部４４ａの内外面４４ｂ、４４ｃとを正確に位置合わせすることが難しいという問題があった。
【０００９】
この問題に対処するため、信号線路が埋設される枠体の側壁部分を薄く形成した高周波パッケージが開発されている。しかし、この高周波パッケージの場合には、側壁部が薄いので、製造が難しいという問題があった。
【００１０】
この他、上述のような従来のマイクロストリップ線路タイプの高周波パッケージは、ミリ波や準ミリ波のようなより高周波数帯域の信号を処理する場合、半導体素子と信号線路の信号線層、グランド層との接続損失や、信号線層における放射損失が大きくなり易いという問題があった。この問題に対処するため、近年、誘電体基板の一方の主面側に信号線層及びグランド層を備え、それらの上に半導体素子がフリップチップボンディングにより実装される、いわゆるコプレナ・ウェーブガイドタイプの高周波パッケージが開発されている（例えば、特許文献１参照）。
【００１１】
上記のコプレナ・ウェーブガイドタイプの高周波パッケージの場合には、枠体の内部領域に半導体素子を配置し、信号線層、グランド層の上に、フリップチップボンディングにより実装することが可能である。また、信号線層が、グランド層、導体層、及び基板（金属）によって囲まれるので、電磁的にシールドされると共に、信号線層等の環共振が抑制される。したがって、準ミリ波（〜３０ＧＨｚ帯）における高周波特性に優れるという長所がある。
【００１２】
しかし、上記のコプレナ・ウェーブガイドタイプの高周波パッケージは、３０ＧＨｚを超える帯域の高周波特性に劣る傾向がある。また、基板を構成するセラミック板の厚みを薄くすることが難しく、構造が複雑であるので、多くの製造工程を要するという難点があった。
【００１３】
本発明者らは、上記の課題を解決するため、準ミリ波〜約７０から９０ＧＨｚ帯域における高周波特性に優れ、かつ良好な封止構造を有すると共に、製造が容易で、コストが安い高周波パッケージを先に提案した（特許文献２）。
【００１４】
図７は、本発明者らが先に提案した高周波パッケージの基本的な構成を示す図であり、（ａ）は全体の構成を示す部分断面斜視図、（ｂ）は（ａ）に示したＢ−Ｂ線における要部拡大断面図である。図７に示した高周波パッケージ５０は、誘電体基板１１の一方の主面１１ａ側に、環状の枠体１２を備え、この枠体１２の内側と外側の領域の主面１１ａ上に、それぞれ第１の信号線層１４、第２の信号線層１５が形成されている。また、第１の信号線層１４及び第２の信号線層１５のそれぞれの周囲に、ギャップを介して形成されたそれぞれ第１のグランド層２２、第２のグランド層２３を備え、誘電体基板１１の他方の主面１１ｂ側に、第３のグランド層２４と、第３のグランド層２４とはギャップ介して、枠体１２をまたぐ態様で、第３の信号線層１６が設けられている。
【００１５】
そして、第１の信号線層１４の一端部と第３の信号線層１６の一端部、第２の信号線層１５の一端部と第３の信号線層１６の他端部とが、それぞれ第１の導体ビア１７、１７で接続され、第１のグランド層２２と第３のグランド層２４、及び第２のグランド層２３と第３のグランド層２４とが、複数の第２の導体ビア２５で接続されている。
【００１６】
【特許文献１】
特開平２−８７７０１号公報
【特許文献２】
特開２００１−１４４２２２号公報
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
上記の構成の高周波パッケージ５０は、製造が容易であるので、安いコストで製造することが可能であり、準ミリ波〜約７０から９０ＧＨｚ帯域における高周波特性に優れ、安定的に高周波信号を伝送することができるという、優れた長所を有している。
【００１８】
高周波パッケージは、通常プリント回路基板（ＰＣＢ）に実装されて使用される。この実装の際には、高周波パッケージがプリント回路基板に装着された後、高周波パッケージのリード端子とプリント回路基板の端子とが、ワイヤ又はリボンを用いたボンディングによって電気的に接続される。
【００１９】
この場合、高周波パッケージの構造や接続の形態によっては、信号線路の特性インピーダンスの低下、プリント回路基板内への電磁放射等による高周波伝送特性の低下という問題が生じることがある。特に、高周波パッケージの信号線がプリント回路基板に接触または近接する場合、このような高周波特性の低下が生じ易い。また、高周波パッケージにリードが取り付けられた場合には、リード部のインピーダンスの低下により、高周波伝送特性が低下する傾向があるので、伝送可能な高周波信号は２０ＧＨｚ程度までである。
【００２０】
また、高周波パッケージが伝送可能な高周波信号の最高周波数は、誘電体基板の厚さの影響を受け、信号線層からグランド層までの距離によっては、不要な共振を起こし、特定の周波数を超えると信号の伝送特性への影響が大きくなる傾向がある。そのために、高い周波数の信号を伝送する高周波パッケージでは、誘電体基板の厚さを薄くしなければならないが、厚さが薄くすると、誘電体基板の強度を確保することが難しいという問題が生じる。
【００２１】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、約２０ＧＨｚ（準ミリ波）〜約６５ＧＨｚ帯域における高周波特性（伝送特性）に優れるとともに、プリント回路基板への実装が容易であり、プリント回路基板に実装した場合でも安定的に高周波信号を伝送することができる高周波パッケージを提供することを目的としている。
【００２２】
【課題を解決するための手段及びその効果】
上記の目的を達成するため、本発明に係る高周波パッケージ（１）は、誘電体基板の一方の主面側に、該主面上に配設された環状枠体と、該環状枠体の内側と外側のそれぞれの領域の前記一方の主面に形成された第１の信号線層、第２の信号線層と、前記第１の信号線層及び前記第２の信号線層のそれぞれの周囲に、ギャップを介して形成された第１のグランド層、第２のグランド層とを備え、前記誘電体基板の内部における前記環状枠体の側壁部の下方に、第３の信号線層を備え、前記誘電体基板の他方の主面側に、第３のグランド層を備え、前記第１の信号線層の一端部と前記第３の信号線層の一端部、前記第２の信号線層の一端部と前記第３の信号線層の他端部とを接続する第１の導体ビアと、前記第１のグランド層と前記第３のグランド層、及び前記第２のグランド層と前記第３のグランド層とをそれぞれ接続する複数の第２の導体ビアとを備え、前記第３の信号線層と前記一方の主面との間隔ｈが、下記の（１）式を満足し、さらに、前記第２の信号線層に接続された外部接続用の第１のリードと、前記第２のグランド層における前記第２の信号線層の両側に接続された、外部接続用の第２のリードとを備えていることを特徴としている。
ｈ（ｍｍ）≦λ／（８×εｒ １／２） （１）式
なお、λは、第１、第２及び第３の信号線層と第１の導体ビアを伝播する最高周波数信号の空気中における波長（単位：ｍｍ）、εｒは誘電体基板の比誘電率を意味する。
【００２３】
上記の高周波パッケージ（１）によれば、誘電体基板上面（一方の主面）の第２の信号線層と第２のグランド層にリードが接続されているので、高周波パッケージをプリント回路基板へ装着した後、プリント回路基板への接続を、確実かつ容易に行うことができる。また、誘電体基板の内部に配置された第３の信号線層と誘電体基板上面との間隔ｈ、すなわち、誘電体基板上面の第１、第２の信号線層と誘電体基板内の第３の信号線層とを接続する第１の導体ビアの長さが、上記の（１）式によって制限されているので、第１の導体ビアのインダクタンスの影響を受けて、パッケージの高周波特性が低下することを防止できる。そのため、６５ＧＨｚ程度までの高周波信号を伝送することができる。さらに、誘電体基板の下面に第３のグランド層が設けられているので、どのような材質のプリント回路基板に実装された場合でも、高周波信号の伝送特性に対するプリント回路基板の影響を最小限に抑えることができる。
【００２４】
高周波パッケージ（１）の場合には、信号線路が、上述の第１、第２、第３の信号線層と第１の導体ビア及び第１、第２、第３のグランド層で構成され、これらによりグランド付コプレナ・ウェーブガイドが形成されている。そのために、上記の効果のほかに、各信号線層を伝播する信号の反射損失が少ないこと、電磁波が信号線路から誘電体基板中に放射されるのを抑制できること等の理由により、高周波パッケージ（１）は、２０ＧＨｚ（準ミリ波）〜６５ＧＨｚ（ミリ波）帯域における高周波特性（伝送特性）に極めて優れている。また、信号線層が枠体に接触していないので、枠体を金属製にして、電磁的にシールドさせることができ、封止を確実なものとすることができる。このように、グランド層、環状枠体、キャップ等により十分に接地を行うことができるので、安定して高周波信号を伝送することができるという効果も得られる。
【００２５】
また、本発明に係る高周波パッケージ（２）は、上記の高周波パッケージ（１）において、隣接する前記第２の導体ビア同士の中心間の間隔Ｄが、下記の（２）式を満足することを特徴としている。なお、（２）式におけるλおよびεｒは（１）式の場合と同じである。
Ｄ（ｍｍ）＜λ／（２×εｒ １／２） （２）式
上記の高周波パッケージ（２）によれば、上記の高周波パッケージ（１）が有する効果に加えて、第２の導体ビア同士の間隔Ｄが（２）式を満たす範囲に設定されているので、第１、第２、第３の各信号線層及び第１の導体ビアから、第１、第２、第３の信号線層に直交し、誘電体基板面に平行な方向へ放射された高周波信号が、第２の導体ビアの隙間Ｄから誘電体基板側に漏れることを抑制することができる。また、隙間Ｄに起因する不要モードによりリップルが発生することが防止され、より波長が短い高周波領域における高周波特性（伝送特性）の向上を図ることができる。
【００２６】
また、本発明に係る高周波パッケージ（３）は、上記の高周波パッケージ（１）又は（２）において、前記第１及び第３の信号線層の中心線と前記第２の導体ビアの中心との間隔Ｗが、下記の（３）式を満足することを特徴としている。なお、λとεｒは（２）式の場合と同じである。
Ｗ（ｍｍ）＜λ／（４×εｒ １／２） （３）式
ただし、（３）式については、グランドビア径の影響があるので、利用しようとする高周波信号の周波数の１．１５倍に対応する波長をλとして用い、間隔Ｗを求めることが好ましい。
【００２７】
上記の高周波パッケージ（３）によれば、上記の高周波パッケージ（１）または（２）が有する効果に加えて、第１及び第３の信号線層の中心線と第２の導体ビアの中心との間隔Ｗが、（１）式を満足するように設定されているので、第１及び第３の信号線層及び第１の導体ビアから、各信号線層に直交し、誘電体基板面に平行な方向へ放射された高周波信号により、各信号線層と第２の導体ビアとの間で発生する共振を防止することができる。そのために、不要なモードによるリップルの発生を防止することができる。また、上記の（２）式を同時に満足する場合には、それらの相乗効果により、波長が短い高周波帯域における高周波特性（伝送特性）をいっそう向上させることができる。
【００２８】
また、本発明に係る高周波パッケージ（４）は、上記の高周波パッケージ（１）、（２）又は（３）において、前記第１と第３の信号線層を接続する前記第１の導体ビアと前記第１の導体ビアに近接する少なくとも１つの前記第２の導体ビアの中心間の間隔ＷＳが、下記の（４）式を満足することを特徴としている。なお、Ｗは、第１、第２又は第３の信号線層の中心線と第２の導体ビアの中心との間隔（単位：ｍｍ）である。
ＷＳ（ｍｍ）≧Ｗ （４）式
上記の高周波パッケージ（４）によれば、第１と第３の信号線層を接続する第１の導体ビアと第１の導体ビアに近接する少なくとも１つの第２の導体ビアの中心間の間隔ＷＳが、（４）式を満足するように設定されているので、第１の導体ビアに近接する第２の導体ビアの影響を受けて、第１の導体ビアを伝播する信号に反射損失が生じることを防止することができる。そのために、信号の伝送特性をより向上させることができる。また、上記の（２）式、（３）式を同時に満足する場合には、それらの相乗効果により、波長が短い高周波帯域における高周波特性（伝送特性）をいっそう向上させることができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る高周波パッケージの実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、従来例と同一の機能を有する構成部品には同一の符号を付してその説明を省略する。
【００３０】
図１は実施の形態（１）に係る高周波パッケージ１０を模式的に示した部分断面斜視図である。また図２は、実施の形態（１）に係る高周波パッケージ１０の主要部の構造を示す部分拡大断面図、図３は、実施の形態（１）に係る高周波パッケージ１０について、図２に示した各面における断面構造を示す図であり、（ａ）はＡ−Ａ’切断線、（ｂ）はＢ−Ｂ’切断線、（ｃ）はＣ−Ｃ’切断線を含む紙面に垂直な面における断面図である。
【００３１】
高周波パッケージ１０は、誘電体基板１１と、誘電体基板１１の一方の主面（以下、単に「上面」と記す）１１ａ上に配設された環状の枠体１２と、第１、第２、第３の信号線層１４、１５、１６と、第１、第２、第３のグランド層２２、２３、２４と、第１、第２のリード２７、２８とを含んで構成されている。誘電体基板１１は板状で、アルミナ等のセラミックス、ガラスセラミックス又はテフロン（登録商標）等の樹脂で形成されている。
【００３２】
枠体１２は、誘電体基板上面１１ａに、半導体素子等の素子収容部（キャビティ）１１ｃを囲む態様で配置されており、枠体１２の形状は平面視ほぼ四角形である。また、この枠体１２は、誘電体基板１１と略同様の膨張係数を有するコバールまたはインバーといった合金によって形成されている。
【００３３】
誘電体基板１１の他方の主面（以下、単に「下面」と記す）１１ｂには、例えば板状の銅タングステン製ヒートスラグ１９が取り付けられており、キャビティ１１ｃの底部はこのヒートスラグ１９によって構成されている。半導体素子等がキャビティ１１ｃに配置され、ワイヤボンディング等により電気的に接続された後、キャップ２６により枠体１２の内側の領域が密封されることによって内部の素子が保護されるようになっている。なお、キャップ２６は、コバール、インバー等の合金で作製されたものが適しており、枠体１２に対しては、ろう付け等によって接合される。
【００３４】
枠体１２の内側領域１２ｂには、キャビティ１１ｃを挟んで対向する誘電体基板上面１１ａの所定箇所に、帯状の第１の信号線層１４、１４がそれぞれ形成されている。一方、枠体１２の外側領域１２ｃには、枠体側壁部１２ａを挟んで第１の信号線層１４、１４に対向する位置に、帯状の第２の信号線層１５、１５が形成されている。
【００３５】
誘電体基板１１の上面１１ａには、枠体１２の内側に第１の信号線層１４とはギャップｇ１を介して第１のグランド層２２、外側に第２の信号線層１５とはギャップｇ２を介して第２のグランド層２３が形成されている。第１のグランド層２２と第２のグランド層２３とは分離している必要はない。むしろ連続している方がよく、第１のグランド層２２と第２のグランド層２３の境界領域の上に枠体１２が設けられているのが好ましい。
【００３６】
一方、誘電体基板１１の下面１１ｂには、第３のグランド層２４が、少なくとも後に説明する第２の導体ビア２５が設けられている領域に形成されている。なお、前述のヒートスラグ１９は、第３のグランド層２４に接合されている。上記のグランド層２２、２３、２４の材料には、誘電体基板１１がセラミックスの場合にはメタライズされたタングステンやモリブデン、ガラスセラミックスの場合にはメタライズされた銀や銅、樹脂の場合にはメタライズされた銅が適している。
【００３７】
第２の信号線層１５には、帯状の第１のリード２７が、第２のグランド層２３における第２の信号線層１５の両側には同じく帯状の第２のリード２８、２８が接合されている。これらの第１、第２のリード２７、２８は、コバールなどの導電性材料で構成され、第２の信号線層１５または第２のグランド層２３とは、銀ろう付けなどのろう付けによって接合されている。なお、帯状の第２のリード２８、２８を第２の信号線層１５の両側に設けるのは、グランド付コプレナ・ウェーブガイドを構成するためである。
【００３８】
上記のように、第１、第２のリード２７、２８が接合される場合、これらのリードに所定の幅を持たせる必要がある。そのために、第２の導体ビア２５と第２の信号線層１５との間隔は、第２の導体ビア２５と第１の信号線層１４との間隔に比べて広くなる。また、リードを取り付ける第２の信号線層１５の幅が大きくなるので、特性インピーダンスの整合を図るために、第２の信号線層１５と第２のグランド層２３との間のギャップｇ２は、第１の信号線層と第１のグランド層２２との間のギャップｇ１より大きい値に設定する。
【００３９】
図２に、図１に示したＩＩ−ＩＩ’線における切断面の要部拡大断面図を示した。誘電体基板１１の内部には、枠体側壁部１２ａの下方に、枠体側壁部１２ａの厚さより長さが長い第３の信号線層１６が設けられている。そして、第３の信号線層１６の枠体側壁部１２ａの内側に位置する端部１６ａとその上方の第１の信号線層１４の端部１４ａとの間および第３の信号線層１６の枠体側壁部１２ａの外側に位置する端部１６ｂとその上方の第２の信号線層１５の端部１５ａとの間は、それぞれ第１の導体ビア１７、１７で接続されている。また、第１、第２のグランド層２２、２３と第３のグランド層２４とは、複数の第２の導体ビア２５によって接続されている。
【００４０】
上記の第１、第２、第３の信号線層１４、１５、１６、グランド層２２、２３、２４、及び第１、第２の導体ビア１７、２５を含んで、グランド付コプレナ・ウェーブガイドが構成されている。
【００４１】
高周波パッケージ１０に半導体素子等が搭載されて使用される場合には、高周波信号は、一方の側（例えば、図１の左側）の第１のリード２７から、第２の信号線層１５、第１の導体ビア１７、第３の信号線層１６、第１の導体ビア１７および第１の信号線層１４を介して半導体素子等（図示省略）に入力され、対向する側（例えば、図１の右側）の第１の信号線層１４、第１の導体ビア１７、第３の信号線層１６、第１の導体ビア１７、第２の信号線層１５および第１のリード２７を介して出力される。
【００４２】
第２の信号線層１５に第１のリード２７を取り付ける場合には、高周波信号の伝送特性を確保するとともに、第２の信号線層１５と第１のリード２７とを確実に接合するために、第２の信号線層１５の幅を広くする必要がある。そのような場合には、通常、第２の信号線層１５の特性インピーダンスが小さくなる傾向がある。そのために、高周波パッケージ１０の場合には、図２、図３（ｂ）に示したように、誘電体基板１１の第３の信号線層１６が位置する深さレベルには、グランド層が存在していない。
【００４３】
さらに、実施の形態（１）に係る高周波パッケージ１０は、第３の信号線層１６と誘電体基板１１の上面１１ａとの間隔ｈ（単位：ｍｍ）、すなわち、第１、第２の信号線層１４、１５の下面から第３の信号線層１６の上面までの深さが、下記の（１）式を満足する。
ｈ≦λ／（８×εｒ １／２） （１）式
ここで、λは、第１、第２及び第３の信号線層１４、１５、１６と第１の導体ビア１７を伝播する最高周波数信号の空気中における波長（単位：ｍｍ）、εｒは、誘電体基板１１の比誘電率を表している。
【００４４】
上記のように、第３の信号線層１６と誘電体基板１１の上面との間隔ｈ、すなわち、第１の導体ビア１７の長さが、（１）式の右辺の値以下に設定されているので、第１の導体ビア１７に起因するインダクタンスを抑制することができる。
【００４５】
さらに、前述のように、誘電体基板１１の下面１１ｂ側には、第３のグランド層２４が形成されているので（図２、図３（ｃ）参照）、高周波パッケージ１０が搭載されるプリント回路基板が、どのような材料で構成されていたとしても、その影響を受けにくい。したがって、高周波パッケージ１０は、特性インピーダンスが低くなり過ぎるような悪影響を受けることがほとんどない。
【００４６】
なお、第３の信号線層１６と誘電体基板１１の上面１１ａとの間隔ｈの下限は小さい方が好ましいが、第３の信号線層１６と第１、第２のグランド層２２、２３との電気的な絶縁、実用的に製造可能な限界等を考慮して設定するのが望ましい。
【００４７】
また、第３の信号線層１６と誘電体基板１１の下面１１ｂとの間隔は、ｈより大きい方が好ましい。誘電体基板１１は、強度の面からある程度の厚さが必要であるので、高周波伝播特性と強度の両面を考慮して、誘電体基板１１の厚さを設定するのがよい。
【００４８】
なお、図１〜図３には、誘電体基板１１の下面１１ｂ側にヒートスラグ１９が配設された図を示したが、これは一つの例であり、他の例ではヒートスラグ１９の位置にプリント回路基板などの高周波パッケージ１０を実装する基板が位置していてもよく、キャビティ１１ｃの底部が、誘電体材料により誘電体基板１１と一体的に形成されていてもよい。
【００４９】
また、実施の形態（１）に係る高周波パッケージ１０では、枠体１２がコバール、インバー等の合金によって形成されている場合を例を挙げて説明したが、別の実施の形態では、枠体１２が誘電体材料を用いて形成されていてもよい。この場合、枠体１２の表面に導体が形成され、この導体がグランド層２２、２３と接続されている態様とすることが好ましい。さらに、実施の形態ではキャップ２６を、誘電体基板１１上に配設された枠体１２に接合して封止する場合を説明したが、別の実施の形態では、これら枠体とキャップが一体化された態様とし、キャップを誘電体基板１１上に接合することによって封止するタイプとしてもよい。
【００５０】
図４は、実施の形態（２）、（３）または（４）に係る高周波パッケージを説明するための要部拡大平面図である。これらの実施の形態（２）〜（４）に係る高周波パッケージは、いずれも、例えば、２０ＧＨｚ以上の周波数というように、より短い波長の高周波信号が伝送される場合でも、信号の優れた伝送特性を確保するのに好適な高周波パッケージである。
【００５１】
まず、図４に示した符号を説明する。符号Ｄは、第１、第２、第３の信号線層１４、１５、１６を挟んで同じ側に位置する、第２の導体ビア３５ａ、３５ｃ及び３５ｅのうちの隣接する導体ビア同士の間隔、又は第２の導体ビア３５ｂ、３５ｄ及び３５ｆのうちの隣接する導体ビア同士の間隔を表す。また、符号Ｗは、第１、第２、第３の信号線層１４、１５、１６の中心線と第２の導体ビア３５ａ〜３５ｆの中心との間隔、符号Ｗｓは、第１の導体ビア１７と第１の導体ビア１７に近接する第２の導体ビア３５ａ、３５ｂの中心間の間隔を表す。
【００５２】
実施の形態（２）に係る高周波パッケージは、実施の形態に係る高周波パッケージが満足する条件に加え、さらに隣接する第２の導体ビア２５同士の間隔Ｄ（単位：ｍｍ）が、下記の（２）式を満足する。
Ｄ＜λ／（２×εｒ １／２） （２）式
なお、λは、第１、第２及び第３の信号線層１４、１５、１６と第１の導体ビア１７を伝播する最高周波数信号の空気中における波長（単位：ｍｍ）、εｒは、誘電体基板１１の比誘電率である。間隔Ｄは小さい方が好ましいが、その下限は、製造技術の制約を受け、導体ビア同士を近接させて形成することができる限界の技術によって決まる。
【００５３】
上記の実施の形態（２）に係る高周波パッケージの場合には、第１、第２、第３の信号線層１４、１５、１６から、これらの信号線層に直交し、誘電体基板面に平行な方向へ放射される高周波信号が、第２の導体ビア３５ａ〜３５ｆ隙間Ｄを介して誘電体基板１１内に漏れることが抑制される。
【００５４】
また、隙間Ｄに起因する不要モードによりリップルが発生することが防止され、より短い波長の高周波信号が伝送される場合でも、良好な信号の伝送特性を確保することができる。
【００５５】
実施の形態（３）に係る高周波パッケージは、第１、第３の信号線層１４、１６の中心線と第２の導体ビア３５ａ〜３５ｄの中心との間隔Ｗ（単位：ｍｍ）が、下記の（３）式を満足する。
Ｗ＜λ／（４×εｒ １／２） （３）式
なお、λとεｒは、（２）式で用いられたものと同じである。ただし、この場合のλには、グランドビア径の影響があるので、利用しようとする高周波信号の１．１５倍の周波数に対応する波長をλとして用い、間隔Ｗを求めることが好ましい。しかし、間隔Ｗは、一方では、第１、第３の信号線層１４、１６の幅Ｗ１、Ｗ３、ギャップｇ１、ｇ２、第２の導体ビア３５ａ〜３５ｄの直径等との関係から制限される値でもある。
【００５６】
実施の形態（３）に係る高周波パッケージの場合には、第１、第３の信号線層１４、１６から、これらの信号線層に直交し、誘電体基板面に平行な方向へ放射される高周波信号の波長と、第１、第３の信号線層１４、１６の中心線から第２の導体ビア３５ａ〜３５ｄの中心までの距離（間隔）Ｗとの関係に起因する共振の発生を抑制することができるので、リップルの発生を防止することができる。しかしながら、第２の信号線層１５の中心線とビア３５ｅ、３５ｆの中心との間隔をＶとすると、実験的に、Ｖ＝λ／（４×εｒ １／２）に相当する以上の高い周波数が伝送される。むろん、Ｗ＝λ／（４×εｒ １／２）に相当する波長以下の周波数しか伝送されない。また、前述の（２）式を同時に満足する場合には、相乗効果により、波長が短い高周波領域における高周波信号の伝送特性をさらに向上させることができる。
【００５７】
実施の形態（４）に係る高周波パッケージは、第１の導体ビア１７と第１の導体ビア１７に近接する第２の導体ビア３５ａ、３５ｂの中心間の間隔Ｗｓ（単位：ｍｍ）が、下記の（４）式を満足する。
ＷＳ≧Ｗ （４）式
なお、この場合のＷは、第１、第３の信号線層１４、１６の中心線と第２の導体ビア３５ｃ、３５ｄの中心との間隔（単位：ｍｍ）を表している。第２の信号線層１５と第２の導体ビア３５ｅ、３５ｆとの間隔Ｖは、第１のリード２７が設けられるため、第２の信号線層１５の幅が広くなる。それに伴ってインピーダンスを整合させるためにｇ２が大きくなる関係上、第１、第３の信号線層１４、１６の中心線と第２の導体ビア３５ｃ、３５ｄの中心との間隔が異なるからである。
【００５８】
実施の形態（４）に係る高周波パッケージの場合には、第１の導体ビア１７を中心としてＷｓ≧Ｗの関係が成り立つ領域に、第１の導体ビア１７に近接する第２の導体ビア３５ａ、３５ｂが配置されている。また、第１の導体ビア１７に近接する第２の導体ビア３５ａ、３５ｂに起因する、第１の導体ビア１７を伝播する信号の反射損失を抑制することができるので、高周波信号の伝送特性をより向上させることができる。さらに、上記の（２）式及び（３）式のうちの少なくとも一方を満足する場合には、それらとの相乗効果により、高周波信号の伝送特性のいっそうの向上を図ることができる。
【００５９】
なお、上記の実施の形態（１）〜（４）に係る高周波パッケージにおいて、第２の導体ビア３５ａ〜３５ｆの直径は同じである必要はなく、それぞれの直径が相違していてもよい。
【００６０】
【実施例】
図１〜図３に示した構成を有する高周波パッケージ１０をプリント回路基板に装着する試験を行い、高周波パッケージ１０のプリント回路基板への実装性と、高周波信号を伝播させた場合の信号の伝送特性を調査した。調査に供した高周波パッケージ１０の諸元の数値は表１のとおりである。また、誘電体基板１１はアルミナで、大きさ：８．０ｍｍ×１０．０ｍｍ、厚さ：０．４ｍｍ、比誘電率：９．５、誘電体基板１１の上面１１ａと第３の信号線層１６との間隔（ｈ）：０．１ｍｍ、第２の信号線層２５（３５）同士の間隔（Ｄ）：０．３５ｍｍとした。また、第１のリード２７は、幅Ｗ４：０．２５ｍｍ（Ｗ４：図４参照）、厚さ：０．１５ｍｍ、長さ（高周波パッケージの端面からの長さ）：０．６ｍｍとした。
【００６１】
【表１】
プリント回路基板には、Ｒｏｇｅｒｓ社製ＲＯ４００３の基板で、比誘電率３．３８、厚さ０．２ｍｍ、高周波パッケージ１０を搭載するキャビティの大きさ：８．２ｍｍ×０．２ｍｍのものを用いた。高周波パッケージを、その第１、第２のリード２７、２８がプリント回路基板の端子部に重なるように、プリント回路基板のキャビティに載置した後、第１、第２のリード２７、２８とプリント回路基板の端子部とを、はんだ付けにより接合した。
【００６２】
プリント回路基板のキャビティに、高周波パッケージ１０を装着した状態では、両者の隙間は０．１ｍｍであった。すなわち、高周波パッケージ１０の第１、第２のリード２７、２８が接合された第２の信号線層１５の端部１５ｂから、プリント回路基板の端子に接合された部分との間隔である、第１のリード２７が空気中にある長さは０．１ｍｍであった。また、プリント回路基板側は、高周波パッケージ１０の第１、第２のリード２７、２８が接続された端部から、プリント回路基板の測定端子までの間が長さ２．６５ｍｍであり、その内訳は、高周波パッケージの実装側のグランド付コプレナ・ウェーブガイド：０．６ｍｍ、測定端子側のグランド付コプレナ・ウェーブガイド：０．７ｍｍ、両者の間のマイクロストリップライン：１．３５ｍｍであった。
【００６３】
上記のプリント回路基板への高周波パッケージ１０の実装は、第１、第２のリード２７、２８の接続が、例えばリフローソルダリングプロセスで、容易、かつ確実であり、実用上極めて優れていた。
【００６４】
高周波信号の伝送特性は、高周波パッケージ１０の第１の信号線層１４の端部１４ｂと、プリント回路基板の測定端子部とに、グランド−シグナル−グランドタイプのエア・コプレナプローブを接続し、ネットワークアナライザを使用することによって測定した。この方法により、周波数２ＧＨｚ〜７０ＧＨｚの高周波信号を流し、高周波パッケージ１０と接続部とプリント回路基板の信号経路すべてを含む領域における高周波信号の伝送特性を調査した。
【００６５】
図５に測定結果を示す。図５（ａ）は、周波数と反射特性との関係、（ｂ）は、周波数と通過特性との関係を示すグラフである。図５（ａ）から、高周波信号の反射損失は、５５ＧＨｚ以下の範囲でほぼ−１５ｄＢ以下であることが明らかであり、極めて広い帯域で信号伝送の損失が小さいことが確認された。また、図５（ｂ）から、少なくとも５０ＧＨｚまで信号の通過損失がわずかであることが明らかである。この結果から、高周波パッケージ１０には、このような広い帯域で、リップル、スプリアス等の不要モードの発生がなく、極めて優れた特性であることが確認された。
【００６６】
なお、上記の結果において、周波数が５５ＧＨｚの場合には、λは５．４５ｍｍであるので、（１）式の右辺は０．２２ｍｍ、（２）式の右辺は０．８８ｍｍ、（３）式の右辺は０．４４ｍｍであり、ｈ、Ｄ、Ｗのいずれも、それぞれの条件を満足していた。さらに、上述のように、高周波パッケージ１０の下面１１ｂに第３のグランド層２４が設けられていたことにより、プリント回路基板の影響を受けず、伝送特性の低下を抑制することができた。一方、リードの空気中における長さが０．１ｍｍ以上になると、長さに応じて高周波の伝送特性は低下していくことが分かった。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態（１）に係る高周波パッケージを模式的に示した部分断面斜視図である。
【図２】図１に示した高周波パッケージの主要部の構造を示す部分拡大断面図である。
【図３】図２に示した断面図の各面における断面構造を示す図であり、（ａ）はＡ−Ａ’切断線、（ｂ）はＢ−Ｂ’切断線、（ｃ）はＣ−Ｃ’切断線を含む紙面に垂直な面における断面図である。
【図４】実施の形態（２）、（３）または（４）に係る高周波パッケージを説明するための要部拡大平面図である。
【図５】高周波信号の伝送特性を測定した結果を示すグラフであり、（ａ）は周波数と反射特性との関係、（ｂ）は周波数と通過特性との関係を示す図である。
【図６】従来の高周波パッケージの一例を示す模式図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は（ａ）に示したＢ−Ｂ線における断面部を含む斜視図である。
【図７】本発明者らが先に提案した高周波パッケージの基本的な構成を示す図であり、（ａ）は全体の構成を示す部分断面斜視図、（ｂ）は（ａ）に示したＢ−Ｂ切断線における要部拡大断面図である。
【符号の説明】
１０ 高周波パッケージ
１１ 誘電体基板
１１ａ 誘電体基板の上面
１１ｂ 誘電体基板の下面
１２ 枠体
１２ｂ 内側領域
１２ｃ 外側領域
１４ 第１の信号線層
１５ 第２の信号線層
１６ 第３の信号線層
１４ａ、１５ａ、１６ａ、１６ｂ 端部
１７ 第１の導体ビア
２２ 第１のグランド層
２３ 第２のグランド層
２４ 第３のグランド層
２５ 第２の導体ビア
２６ キャップ
２７ 第１のリード
２８ 第２のリード
３５ａ〜３５ｆ 第２の導体ビア
ｇ１、ｇ２ ギャップ
【発明の属する技術分野】
本発明は、高周波パッケージに関し、より詳細には、例えば約２０ＧＨｚ（準ミリ波）以上の高周波信号を利用する半導体素子を収容する高周波パッケージに関する。
【０００２】
【従来の技術】
高周波パッケージは、通常、誘電体基板上に形成された半導体素子実装領域及びその周辺部の高周波回路と、さらにその周囲に設けられた環状の枠体とその上に載置されるキャップを含んで構成されている。そして、上記の半導体素子実装領域及びその周辺部の高周波回路が、前記枠体とキャップとで密閉封止されるようになっている。また、高周波信号は、前記枠体の側壁部を貫通する信号線層を介して、外部から、前記半導体素子実装領域及びその周辺部の高周波回路に入出力されるようになっている。
【０００３】
図６は、従来の高周波パッケージの一例を示す模式図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は（ａ）に示したＢ−Ｂ線における断面部を含む斜視図である。誘電体基板４１は板状であり、誘電体基板４１の下面４１ｂにグランド層４２が形成されている。また、誘電体基板４１の上面４１ａの半導体素子実装領域及びその周辺部の高周波回路領域を囲むように、誘電体材料で形成された環状の枠体４４が設けられている。
【０００４】
枠体４４の内側領域４４ｄにおける誘電体基板上面４１ａには、幅がＷ１の帯状の回路部４３ａが形成されている。さらに、枠体４４の外側の誘電体基板上面４１ａにはリード部４３ｂが設けられ、このリード部４３ｂから延長され、回路部４３ａに電気的に接続された導体部４３ｃが枠体４４を貫通して設けられている。これら回路部４３ａ、リード部４３ｂ、導体部４３ｃを含んで信号線路４３が構成されている。
【０００５】
上記のリード部４３ｂと回路部４３ａは、幅がほぼ同じ幅Ｗ１であり、導体部４３ｃの幅Ｗ２は、回路部４３ａ、リード部４３ｂより狭くなっている。導体部４３ｃの幅Ｗ２が、回路部４３ａ、リード部４３ｂより狭いのは、導体部４３ｃとこの近傍の側壁部４４ａとを含んで構成される回路と、回路部４３ａ、リード部４３ｂの特性インピーダンスが同等になるようにするためである。そのような条件に設定することにより、信号線路４３の回路部４３ａ、リード部４３ｂ、導体部４３ｃにおける各特性インピーダンスの整合を図り、反射損失を抑えて信号の伝送損失を小さくすることができるようになっている。
【０００６】
半導体素子が高周波パッケージ４０に実装される場合には、誘電体基板上面４１ａにおける枠体内側領域４４ｄのほぼ中央部に半導体素子４５が配置され、半導体素子４５のパッド４５ａと回路部４３ａの端部とがボンディングワイヤ４５ｂにより接続される。さらに、枠体４４上部にキャップ４６が接合され、このキャップ４６により誘電体基板４１上の枠体内側領域４４ｄが密閉・封止される。
【０００７】
上記の誘電体基板４１、グランド層４２、信号線路４３、枠体４４、キャップ４６等を含んでマイクロストリップ線路タイプの高周波パッケージ４０が構成されている。そして高周波信号（図示せず）は、信号線路４３のリード部４３ｂより導体部４３ｃ、回路部４３ａ等を介して半導体素子４５に入力され、半導体素子４５より信号線路４３の回路部４３ａ、導体部４３ｃ等を介してリード部４３ｂより出力されるようになっている。
【０００８】
しかしながら、上記の高周波パッケージ４０は、導体部４３ｃの幅Ｗ２が狭いので、この寸法精度を確保することが難しく、また抵抗値が大きく、信号の伝送損失が大きくなりやすい。また製造する際、導体部４３ｃの両端部と側壁部４４ａの内外面４４ｂ、４４ｃとを正確に位置合わせすることが難しいという問題があった。
【０００９】
この問題に対処するため、信号線路が埋設される枠体の側壁部分を薄く形成した高周波パッケージが開発されている。しかし、この高周波パッケージの場合には、側壁部が薄いので、製造が難しいという問題があった。
【００１０】
この他、上述のような従来のマイクロストリップ線路タイプの高周波パッケージは、ミリ波や準ミリ波のようなより高周波数帯域の信号を処理する場合、半導体素子と信号線路の信号線層、グランド層との接続損失や、信号線層における放射損失が大きくなり易いという問題があった。この問題に対処するため、近年、誘電体基板の一方の主面側に信号線層及びグランド層を備え、それらの上に半導体素子がフリップチップボンディングにより実装される、いわゆるコプレナ・ウェーブガイドタイプの高周波パッケージが開発されている（例えば、特許文献１参照）。
【００１１】
上記のコプレナ・ウェーブガイドタイプの高周波パッケージの場合には、枠体の内部領域に半導体素子を配置し、信号線層、グランド層の上に、フリップチップボンディングにより実装することが可能である。また、信号線層が、グランド層、導体層、及び基板（金属）によって囲まれるので、電磁的にシールドされると共に、信号線層等の環共振が抑制される。したがって、準ミリ波（〜３０ＧＨｚ帯）における高周波特性に優れるという長所がある。
【００１２】
しかし、上記のコプレナ・ウェーブガイドタイプの高周波パッケージは、３０ＧＨｚを超える帯域の高周波特性に劣る傾向がある。また、基板を構成するセラミック板の厚みを薄くすることが難しく、構造が複雑であるので、多くの製造工程を要するという難点があった。
【００１３】
本発明者らは、上記の課題を解決するため、準ミリ波〜約７０から９０ＧＨｚ帯域における高周波特性に優れ、かつ良好な封止構造を有すると共に、製造が容易で、コストが安い高周波パッケージを先に提案した（特許文献２）。
【００１４】
図７は、本発明者らが先に提案した高周波パッケージの基本的な構成を示す図であり、（ａ）は全体の構成を示す部分断面斜視図、（ｂ）は（ａ）に示したＢ−Ｂ線における要部拡大断面図である。図７に示した高周波パッケージ５０は、誘電体基板１１の一方の主面１１ａ側に、環状の枠体１２を備え、この枠体１２の内側と外側の領域の主面１１ａ上に、それぞれ第１の信号線層１４、第２の信号線層１５が形成されている。また、第１の信号線層１４及び第２の信号線層１５のそれぞれの周囲に、ギャップを介して形成されたそれぞれ第１のグランド層２２、第２のグランド層２３を備え、誘電体基板１１の他方の主面１１ｂ側に、第３のグランド層２４と、第３のグランド層２４とはギャップ介して、枠体１２をまたぐ態様で、第３の信号線層１６が設けられている。
【００１５】
そして、第１の信号線層１４の一端部と第３の信号線層１６の一端部、第２の信号線層１５の一端部と第３の信号線層１６の他端部とが、それぞれ第１の導体ビア１７、１７で接続され、第１のグランド層２２と第３のグランド層２４、及び第２のグランド層２３と第３のグランド層２４とが、複数の第２の導体ビア２５で接続されている。
【００１６】
【特許文献１】
特開平２−８７７０１号公報
【特許文献２】
特開２００１−１４４２２２号公報
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
上記の構成の高周波パッケージ５０は、製造が容易であるので、安いコストで製造することが可能であり、準ミリ波〜約７０から９０ＧＨｚ帯域における高周波特性に優れ、安定的に高周波信号を伝送することができるという、優れた長所を有している。
【００１８】
高周波パッケージは、通常プリント回路基板（ＰＣＢ）に実装されて使用される。この実装の際には、高周波パッケージがプリント回路基板に装着された後、高周波パッケージのリード端子とプリント回路基板の端子とが、ワイヤ又はリボンを用いたボンディングによって電気的に接続される。
【００１９】
この場合、高周波パッケージの構造や接続の形態によっては、信号線路の特性インピーダンスの低下、プリント回路基板内への電磁放射等による高周波伝送特性の低下という問題が生じることがある。特に、高周波パッケージの信号線がプリント回路基板に接触または近接する場合、このような高周波特性の低下が生じ易い。また、高周波パッケージにリードが取り付けられた場合には、リード部のインピーダンスの低下により、高周波伝送特性が低下する傾向があるので、伝送可能な高周波信号は２０ＧＨｚ程度までである。
【００２０】
また、高周波パッケージが伝送可能な高周波信号の最高周波数は、誘電体基板の厚さの影響を受け、信号線層からグランド層までの距離によっては、不要な共振を起こし、特定の周波数を超えると信号の伝送特性への影響が大きくなる傾向がある。そのために、高い周波数の信号を伝送する高周波パッケージでは、誘電体基板の厚さを薄くしなければならないが、厚さが薄くすると、誘電体基板の強度を確保することが難しいという問題が生じる。
【００２１】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、約２０ＧＨｚ（準ミリ波）〜約６５ＧＨｚ帯域における高周波特性（伝送特性）に優れるとともに、プリント回路基板への実装が容易であり、プリント回路基板に実装した場合でも安定的に高周波信号を伝送することができる高周波パッケージを提供することを目的としている。
【００２２】
【課題を解決するための手段及びその効果】
上記の目的を達成するため、本発明に係る高周波パッケージ（１）は、誘電体基板の一方の主面側に、該主面上に配設された環状枠体と、該環状枠体の内側と外側のそれぞれの領域の前記一方の主面に形成された第１の信号線層、第２の信号線層と、前記第１の信号線層及び前記第２の信号線層のそれぞれの周囲に、ギャップを介して形成された第１のグランド層、第２のグランド層とを備え、前記誘電体基板の内部における前記環状枠体の側壁部の下方に、第３の信号線層を備え、前記誘電体基板の他方の主面側に、第３のグランド層を備え、前記第１の信号線層の一端部と前記第３の信号線層の一端部、前記第２の信号線層の一端部と前記第３の信号線層の他端部とを接続する第１の導体ビアと、前記第１のグランド層と前記第３のグランド層、及び前記第２のグランド層と前記第３のグランド層とをそれぞれ接続する複数の第２の導体ビアとを備え、前記第３の信号線層と前記一方の主面との間隔ｈが、下記の（１）式を満足し、さらに、前記第２の信号線層に接続された外部接続用の第１のリードと、前記第２のグランド層における前記第２の信号線層の両側に接続された、外部接続用の第２のリードとを備えていることを特徴としている。
ｈ（ｍｍ）≦λ／（８×εｒ １／２） （１）式
なお、λは、第１、第２及び第３の信号線層と第１の導体ビアを伝播する最高周波数信号の空気中における波長（単位：ｍｍ）、εｒは誘電体基板の比誘電率を意味する。
【００２３】
上記の高周波パッケージ（１）によれば、誘電体基板上面（一方の主面）の第２の信号線層と第２のグランド層にリードが接続されているので、高周波パッケージをプリント回路基板へ装着した後、プリント回路基板への接続を、確実かつ容易に行うことができる。また、誘電体基板の内部に配置された第３の信号線層と誘電体基板上面との間隔ｈ、すなわち、誘電体基板上面の第１、第２の信号線層と誘電体基板内の第３の信号線層とを接続する第１の導体ビアの長さが、上記の（１）式によって制限されているので、第１の導体ビアのインダクタンスの影響を受けて、パッケージの高周波特性が低下することを防止できる。そのため、６５ＧＨｚ程度までの高周波信号を伝送することができる。さらに、誘電体基板の下面に第３のグランド層が設けられているので、どのような材質のプリント回路基板に実装された場合でも、高周波信号の伝送特性に対するプリント回路基板の影響を最小限に抑えることができる。
【００２４】
高周波パッケージ（１）の場合には、信号線路が、上述の第１、第２、第３の信号線層と第１の導体ビア及び第１、第２、第３のグランド層で構成され、これらによりグランド付コプレナ・ウェーブガイドが形成されている。そのために、上記の効果のほかに、各信号線層を伝播する信号の反射損失が少ないこと、電磁波が信号線路から誘電体基板中に放射されるのを抑制できること等の理由により、高周波パッケージ（１）は、２０ＧＨｚ（準ミリ波）〜６５ＧＨｚ（ミリ波）帯域における高周波特性（伝送特性）に極めて優れている。また、信号線層が枠体に接触していないので、枠体を金属製にして、電磁的にシールドさせることができ、封止を確実なものとすることができる。このように、グランド層、環状枠体、キャップ等により十分に接地を行うことができるので、安定して高周波信号を伝送することができるという効果も得られる。
【００２５】
また、本発明に係る高周波パッケージ（２）は、上記の高周波パッケージ（１）において、隣接する前記第２の導体ビア同士の中心間の間隔Ｄが、下記の（２）式を満足することを特徴としている。なお、（２）式におけるλおよびεｒは（１）式の場合と同じである。
Ｄ（ｍｍ）＜λ／（２×εｒ １／２） （２）式
上記の高周波パッケージ（２）によれば、上記の高周波パッケージ（１）が有する効果に加えて、第２の導体ビア同士の間隔Ｄが（２）式を満たす範囲に設定されているので、第１、第２、第３の各信号線層及び第１の導体ビアから、第１、第２、第３の信号線層に直交し、誘電体基板面に平行な方向へ放射された高周波信号が、第２の導体ビアの隙間Ｄから誘電体基板側に漏れることを抑制することができる。また、隙間Ｄに起因する不要モードによりリップルが発生することが防止され、より波長が短い高周波領域における高周波特性（伝送特性）の向上を図ることができる。
【００２６】
また、本発明に係る高周波パッケージ（３）は、上記の高周波パッケージ（１）又は（２）において、前記第１及び第３の信号線層の中心線と前記第２の導体ビアの中心との間隔Ｗが、下記の（３）式を満足することを特徴としている。なお、λとεｒは（２）式の場合と同じである。
Ｗ（ｍｍ）＜λ／（４×εｒ １／２） （３）式
ただし、（３）式については、グランドビア径の影響があるので、利用しようとする高周波信号の周波数の１．１５倍に対応する波長をλとして用い、間隔Ｗを求めることが好ましい。
【００２７】
上記の高周波パッケージ（３）によれば、上記の高周波パッケージ（１）または（２）が有する効果に加えて、第１及び第３の信号線層の中心線と第２の導体ビアの中心との間隔Ｗが、（１）式を満足するように設定されているので、第１及び第３の信号線層及び第１の導体ビアから、各信号線層に直交し、誘電体基板面に平行な方向へ放射された高周波信号により、各信号線層と第２の導体ビアとの間で発生する共振を防止することができる。そのために、不要なモードによるリップルの発生を防止することができる。また、上記の（２）式を同時に満足する場合には、それらの相乗効果により、波長が短い高周波帯域における高周波特性（伝送特性）をいっそう向上させることができる。
【００２８】
また、本発明に係る高周波パッケージ（４）は、上記の高周波パッケージ（１）、（２）又は（３）において、前記第１と第３の信号線層を接続する前記第１の導体ビアと前記第１の導体ビアに近接する少なくとも１つの前記第２の導体ビアの中心間の間隔ＷＳが、下記の（４）式を満足することを特徴としている。なお、Ｗは、第１、第２又は第３の信号線層の中心線と第２の導体ビアの中心との間隔（単位：ｍｍ）である。
ＷＳ（ｍｍ）≧Ｗ （４）式
上記の高周波パッケージ（４）によれば、第１と第３の信号線層を接続する第１の導体ビアと第１の導体ビアに近接する少なくとも１つの第２の導体ビアの中心間の間隔ＷＳが、（４）式を満足するように設定されているので、第１の導体ビアに近接する第２の導体ビアの影響を受けて、第１の導体ビアを伝播する信号に反射損失が生じることを防止することができる。そのために、信号の伝送特性をより向上させることができる。また、上記の（２）式、（３）式を同時に満足する場合には、それらの相乗効果により、波長が短い高周波帯域における高周波特性（伝送特性）をいっそう向上させることができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る高周波パッケージの実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、従来例と同一の機能を有する構成部品には同一の符号を付してその説明を省略する。
【００３０】
図１は実施の形態（１）に係る高周波パッケージ１０を模式的に示した部分断面斜視図である。また図２は、実施の形態（１）に係る高周波パッケージ１０の主要部の構造を示す部分拡大断面図、図３は、実施の形態（１）に係る高周波パッケージ１０について、図２に示した各面における断面構造を示す図であり、（ａ）はＡ−Ａ’切断線、（ｂ）はＢ−Ｂ’切断線、（ｃ）はＣ−Ｃ’切断線を含む紙面に垂直な面における断面図である。
【００３１】
高周波パッケージ１０は、誘電体基板１１と、誘電体基板１１の一方の主面（以下、単に「上面」と記す）１１ａ上に配設された環状の枠体１２と、第１、第２、第３の信号線層１４、１５、１６と、第１、第２、第３のグランド層２２、２３、２４と、第１、第２のリード２７、２８とを含んで構成されている。誘電体基板１１は板状で、アルミナ等のセラミックス、ガラスセラミックス又はテフロン（登録商標）等の樹脂で形成されている。
【００３２】
枠体１２は、誘電体基板上面１１ａに、半導体素子等の素子収容部（キャビティ）１１ｃを囲む態様で配置されており、枠体１２の形状は平面視ほぼ四角形である。また、この枠体１２は、誘電体基板１１と略同様の膨張係数を有するコバールまたはインバーといった合金によって形成されている。
【００３３】
誘電体基板１１の他方の主面（以下、単に「下面」と記す）１１ｂには、例えば板状の銅タングステン製ヒートスラグ１９が取り付けられており、キャビティ１１ｃの底部はこのヒートスラグ１９によって構成されている。半導体素子等がキャビティ１１ｃに配置され、ワイヤボンディング等により電気的に接続された後、キャップ２６により枠体１２の内側の領域が密封されることによって内部の素子が保護されるようになっている。なお、キャップ２６は、コバール、インバー等の合金で作製されたものが適しており、枠体１２に対しては、ろう付け等によって接合される。
【００３４】
枠体１２の内側領域１２ｂには、キャビティ１１ｃを挟んで対向する誘電体基板上面１１ａの所定箇所に、帯状の第１の信号線層１４、１４がそれぞれ形成されている。一方、枠体１２の外側領域１２ｃには、枠体側壁部１２ａを挟んで第１の信号線層１４、１４に対向する位置に、帯状の第２の信号線層１５、１５が形成されている。
【００３５】
誘電体基板１１の上面１１ａには、枠体１２の内側に第１の信号線層１４とはギャップｇ１を介して第１のグランド層２２、外側に第２の信号線層１５とはギャップｇ２を介して第２のグランド層２３が形成されている。第１のグランド層２２と第２のグランド層２３とは分離している必要はない。むしろ連続している方がよく、第１のグランド層２２と第２のグランド層２３の境界領域の上に枠体１２が設けられているのが好ましい。
【００３６】
一方、誘電体基板１１の下面１１ｂには、第３のグランド層２４が、少なくとも後に説明する第２の導体ビア２５が設けられている領域に形成されている。なお、前述のヒートスラグ１９は、第３のグランド層２４に接合されている。上記のグランド層２２、２３、２４の材料には、誘電体基板１１がセラミックスの場合にはメタライズされたタングステンやモリブデン、ガラスセラミックスの場合にはメタライズされた銀や銅、樹脂の場合にはメタライズされた銅が適している。
【００３７】
第２の信号線層１５には、帯状の第１のリード２７が、第２のグランド層２３における第２の信号線層１５の両側には同じく帯状の第２のリード２８、２８が接合されている。これらの第１、第２のリード２７、２８は、コバールなどの導電性材料で構成され、第２の信号線層１５または第２のグランド層２３とは、銀ろう付けなどのろう付けによって接合されている。なお、帯状の第２のリード２８、２８を第２の信号線層１５の両側に設けるのは、グランド付コプレナ・ウェーブガイドを構成するためである。
【００３８】
上記のように、第１、第２のリード２７、２８が接合される場合、これらのリードに所定の幅を持たせる必要がある。そのために、第２の導体ビア２５と第２の信号線層１５との間隔は、第２の導体ビア２５と第１の信号線層１４との間隔に比べて広くなる。また、リードを取り付ける第２の信号線層１５の幅が大きくなるので、特性インピーダンスの整合を図るために、第２の信号線層１５と第２のグランド層２３との間のギャップｇ２は、第１の信号線層と第１のグランド層２２との間のギャップｇ１より大きい値に設定する。
【００３９】
図２に、図１に示したＩＩ−ＩＩ’線における切断面の要部拡大断面図を示した。誘電体基板１１の内部には、枠体側壁部１２ａの下方に、枠体側壁部１２ａの厚さより長さが長い第３の信号線層１６が設けられている。そして、第３の信号線層１６の枠体側壁部１２ａの内側に位置する端部１６ａとその上方の第１の信号線層１４の端部１４ａとの間および第３の信号線層１６の枠体側壁部１２ａの外側に位置する端部１６ｂとその上方の第２の信号線層１５の端部１５ａとの間は、それぞれ第１の導体ビア１７、１７で接続されている。また、第１、第２のグランド層２２、２３と第３のグランド層２４とは、複数の第２の導体ビア２５によって接続されている。
【００４０】
上記の第１、第２、第３の信号線層１４、１５、１６、グランド層２２、２３、２４、及び第１、第２の導体ビア１７、２５を含んで、グランド付コプレナ・ウェーブガイドが構成されている。
【００４１】
高周波パッケージ１０に半導体素子等が搭載されて使用される場合には、高周波信号は、一方の側（例えば、図１の左側）の第１のリード２７から、第２の信号線層１５、第１の導体ビア１７、第３の信号線層１６、第１の導体ビア１７および第１の信号線層１４を介して半導体素子等（図示省略）に入力され、対向する側（例えば、図１の右側）の第１の信号線層１４、第１の導体ビア１７、第３の信号線層１６、第１の導体ビア１７、第２の信号線層１５および第１のリード２７を介して出力される。
【００４２】
第２の信号線層１５に第１のリード２７を取り付ける場合には、高周波信号の伝送特性を確保するとともに、第２の信号線層１５と第１のリード２７とを確実に接合するために、第２の信号線層１５の幅を広くする必要がある。そのような場合には、通常、第２の信号線層１５の特性インピーダンスが小さくなる傾向がある。そのために、高周波パッケージ１０の場合には、図２、図３（ｂ）に示したように、誘電体基板１１の第３の信号線層１６が位置する深さレベルには、グランド層が存在していない。
【００４３】
さらに、実施の形態（１）に係る高周波パッケージ１０は、第３の信号線層１６と誘電体基板１１の上面１１ａとの間隔ｈ（単位：ｍｍ）、すなわち、第１、第２の信号線層１４、１５の下面から第３の信号線層１６の上面までの深さが、下記の（１）式を満足する。
ｈ≦λ／（８×εｒ １／２） （１）式
ここで、λは、第１、第２及び第３の信号線層１４、１５、１６と第１の導体ビア１７を伝播する最高周波数信号の空気中における波長（単位：ｍｍ）、εｒは、誘電体基板１１の比誘電率を表している。
【００４４】
上記のように、第３の信号線層１６と誘電体基板１１の上面との間隔ｈ、すなわち、第１の導体ビア１７の長さが、（１）式の右辺の値以下に設定されているので、第１の導体ビア１７に起因するインダクタンスを抑制することができる。
【００４５】
さらに、前述のように、誘電体基板１１の下面１１ｂ側には、第３のグランド層２４が形成されているので（図２、図３（ｃ）参照）、高周波パッケージ１０が搭載されるプリント回路基板が、どのような材料で構成されていたとしても、その影響を受けにくい。したがって、高周波パッケージ１０は、特性インピーダンスが低くなり過ぎるような悪影響を受けることがほとんどない。
【００４６】
なお、第３の信号線層１６と誘電体基板１１の上面１１ａとの間隔ｈの下限は小さい方が好ましいが、第３の信号線層１６と第１、第２のグランド層２２、２３との電気的な絶縁、実用的に製造可能な限界等を考慮して設定するのが望ましい。
【００４７】
また、第３の信号線層１６と誘電体基板１１の下面１１ｂとの間隔は、ｈより大きい方が好ましい。誘電体基板１１は、強度の面からある程度の厚さが必要であるので、高周波伝播特性と強度の両面を考慮して、誘電体基板１１の厚さを設定するのがよい。
【００４８】
なお、図１〜図３には、誘電体基板１１の下面１１ｂ側にヒートスラグ１９が配設された図を示したが、これは一つの例であり、他の例ではヒートスラグ１９の位置にプリント回路基板などの高周波パッケージ１０を実装する基板が位置していてもよく、キャビティ１１ｃの底部が、誘電体材料により誘電体基板１１と一体的に形成されていてもよい。
【００４９】
また、実施の形態（１）に係る高周波パッケージ１０では、枠体１２がコバール、インバー等の合金によって形成されている場合を例を挙げて説明したが、別の実施の形態では、枠体１２が誘電体材料を用いて形成されていてもよい。この場合、枠体１２の表面に導体が形成され、この導体がグランド層２２、２３と接続されている態様とすることが好ましい。さらに、実施の形態ではキャップ２６を、誘電体基板１１上に配設された枠体１２に接合して封止する場合を説明したが、別の実施の形態では、これら枠体とキャップが一体化された態様とし、キャップを誘電体基板１１上に接合することによって封止するタイプとしてもよい。
【００５０】
図４は、実施の形態（２）、（３）または（４）に係る高周波パッケージを説明するための要部拡大平面図である。これらの実施の形態（２）〜（４）に係る高周波パッケージは、いずれも、例えば、２０ＧＨｚ以上の周波数というように、より短い波長の高周波信号が伝送される場合でも、信号の優れた伝送特性を確保するのに好適な高周波パッケージである。
【００５１】
まず、図４に示した符号を説明する。符号Ｄは、第１、第２、第３の信号線層１４、１５、１６を挟んで同じ側に位置する、第２の導体ビア３５ａ、３５ｃ及び３５ｅのうちの隣接する導体ビア同士の間隔、又は第２の導体ビア３５ｂ、３５ｄ及び３５ｆのうちの隣接する導体ビア同士の間隔を表す。また、符号Ｗは、第１、第２、第３の信号線層１４、１５、１６の中心線と第２の導体ビア３５ａ〜３５ｆの中心との間隔、符号Ｗｓは、第１の導体ビア１７と第１の導体ビア１７に近接する第２の導体ビア３５ａ、３５ｂの中心間の間隔を表す。
【００５２】
実施の形態（２）に係る高周波パッケージは、実施の形態に係る高周波パッケージが満足する条件に加え、さらに隣接する第２の導体ビア２５同士の間隔Ｄ（単位：ｍｍ）が、下記の（２）式を満足する。
Ｄ＜λ／（２×εｒ １／２） （２）式
なお、λは、第１、第２及び第３の信号線層１４、１５、１６と第１の導体ビア１７を伝播する最高周波数信号の空気中における波長（単位：ｍｍ）、εｒは、誘電体基板１１の比誘電率である。間隔Ｄは小さい方が好ましいが、その下限は、製造技術の制約を受け、導体ビア同士を近接させて形成することができる限界の技術によって決まる。
【００５３】
上記の実施の形態（２）に係る高周波パッケージの場合には、第１、第２、第３の信号線層１４、１５、１６から、これらの信号線層に直交し、誘電体基板面に平行な方向へ放射される高周波信号が、第２の導体ビア３５ａ〜３５ｆ隙間Ｄを介して誘電体基板１１内に漏れることが抑制される。
【００５４】
また、隙間Ｄに起因する不要モードによりリップルが発生することが防止され、より短い波長の高周波信号が伝送される場合でも、良好な信号の伝送特性を確保することができる。
【００５５】
実施の形態（３）に係る高周波パッケージは、第１、第３の信号線層１４、１６の中心線と第２の導体ビア３５ａ〜３５ｄの中心との間隔Ｗ（単位：ｍｍ）が、下記の（３）式を満足する。
Ｗ＜λ／（４×εｒ １／２） （３）式
なお、λとεｒは、（２）式で用いられたものと同じである。ただし、この場合のλには、グランドビア径の影響があるので、利用しようとする高周波信号の１．１５倍の周波数に対応する波長をλとして用い、間隔Ｗを求めることが好ましい。しかし、間隔Ｗは、一方では、第１、第３の信号線層１４、１６の幅Ｗ１、Ｗ３、ギャップｇ１、ｇ２、第２の導体ビア３５ａ〜３５ｄの直径等との関係から制限される値でもある。
【００５６】
実施の形態（３）に係る高周波パッケージの場合には、第１、第３の信号線層１４、１６から、これらの信号線層に直交し、誘電体基板面に平行な方向へ放射される高周波信号の波長と、第１、第３の信号線層１４、１６の中心線から第２の導体ビア３５ａ〜３５ｄの中心までの距離（間隔）Ｗとの関係に起因する共振の発生を抑制することができるので、リップルの発生を防止することができる。しかしながら、第２の信号線層１５の中心線とビア３５ｅ、３５ｆの中心との間隔をＶとすると、実験的に、Ｖ＝λ／（４×εｒ １／２）に相当する以上の高い周波数が伝送される。むろん、Ｗ＝λ／（４×εｒ １／２）に相当する波長以下の周波数しか伝送されない。また、前述の（２）式を同時に満足する場合には、相乗効果により、波長が短い高周波領域における高周波信号の伝送特性をさらに向上させることができる。
【００５７】
実施の形態（４）に係る高周波パッケージは、第１の導体ビア１７と第１の導体ビア１７に近接する第２の導体ビア３５ａ、３５ｂの中心間の間隔Ｗｓ（単位：ｍｍ）が、下記の（４）式を満足する。
ＷＳ≧Ｗ （４）式
なお、この場合のＷは、第１、第３の信号線層１４、１６の中心線と第２の導体ビア３５ｃ、３５ｄの中心との間隔（単位：ｍｍ）を表している。第２の信号線層１５と第２の導体ビア３５ｅ、３５ｆとの間隔Ｖは、第１のリード２７が設けられるため、第２の信号線層１５の幅が広くなる。それに伴ってインピーダンスを整合させるためにｇ２が大きくなる関係上、第１、第３の信号線層１４、１６の中心線と第２の導体ビア３５ｃ、３５ｄの中心との間隔が異なるからである。
【００５８】
実施の形態（４）に係る高周波パッケージの場合には、第１の導体ビア１７を中心としてＷｓ≧Ｗの関係が成り立つ領域に、第１の導体ビア１７に近接する第２の導体ビア３５ａ、３５ｂが配置されている。また、第１の導体ビア１７に近接する第２の導体ビア３５ａ、３５ｂに起因する、第１の導体ビア１７を伝播する信号の反射損失を抑制することができるので、高周波信号の伝送特性をより向上させることができる。さらに、上記の（２）式及び（３）式のうちの少なくとも一方を満足する場合には、それらとの相乗効果により、高周波信号の伝送特性のいっそうの向上を図ることができる。
【００５９】
なお、上記の実施の形態（１）〜（４）に係る高周波パッケージにおいて、第２の導体ビア３５ａ〜３５ｆの直径は同じである必要はなく、それぞれの直径が相違していてもよい。
【００６０】
【実施例】
図１〜図３に示した構成を有する高周波パッケージ１０をプリント回路基板に装着する試験を行い、高周波パッケージ１０のプリント回路基板への実装性と、高周波信号を伝播させた場合の信号の伝送特性を調査した。調査に供した高周波パッケージ１０の諸元の数値は表１のとおりである。また、誘電体基板１１はアルミナで、大きさ：８．０ｍｍ×１０．０ｍｍ、厚さ：０．４ｍｍ、比誘電率：９．５、誘電体基板１１の上面１１ａと第３の信号線層１６との間隔（ｈ）：０．１ｍｍ、第２の信号線層２５（３５）同士の間隔（Ｄ）：０．３５ｍｍとした。また、第１のリード２７は、幅Ｗ４：０．２５ｍｍ（Ｗ４：図４参照）、厚さ：０．１５ｍｍ、長さ（高周波パッケージの端面からの長さ）：０．６ｍｍとした。
【００６１】
【表１】
【００６２】
プリント回路基板のキャビティに、高周波パッケージ１０を装着した状態では、両者の隙間は０．１ｍｍであった。すなわち、高周波パッケージ１０の第１、第２のリード２７、２８が接合された第２の信号線層１５の端部１５ｂから、プリント回路基板の端子に接合された部分との間隔である、第１のリード２７が空気中にある長さは０．１ｍｍであった。また、プリント回路基板側は、高周波パッケージ１０の第１、第２のリード２７、２８が接続された端部から、プリント回路基板の測定端子までの間が長さ２．６５ｍｍであり、その内訳は、高周波パッケージの実装側のグランド付コプレナ・ウェーブガイド：０．６ｍｍ、測定端子側のグランド付コプレナ・ウェーブガイド：０．７ｍｍ、両者の間のマイクロストリップライン：１．３５ｍｍであった。
【００６３】
上記のプリント回路基板への高周波パッケージ１０の実装は、第１、第２のリード２７、２８の接続が、例えばリフローソルダリングプロセスで、容易、かつ確実であり、実用上極めて優れていた。
【００６４】
高周波信号の伝送特性は、高周波パッケージ１０の第１の信号線層１４の端部１４ｂと、プリント回路基板の測定端子部とに、グランド−シグナル−グランドタイプのエア・コプレナプローブを接続し、ネットワークアナライザを使用することによって測定した。この方法により、周波数２ＧＨｚ〜７０ＧＨｚの高周波信号を流し、高周波パッケージ１０と接続部とプリント回路基板の信号経路すべてを含む領域における高周波信号の伝送特性を調査した。
【００６５】
図５に測定結果を示す。図５（ａ）は、周波数と反射特性との関係、（ｂ）は、周波数と通過特性との関係を示すグラフである。図５（ａ）から、高周波信号の反射損失は、５５ＧＨｚ以下の範囲でほぼ−１５ｄＢ以下であることが明らかであり、極めて広い帯域で信号伝送の損失が小さいことが確認された。また、図５（ｂ）から、少なくとも５０ＧＨｚまで信号の通過損失がわずかであることが明らかである。この結果から、高周波パッケージ１０には、このような広い帯域で、リップル、スプリアス等の不要モードの発生がなく、極めて優れた特性であることが確認された。
【００６６】
なお、上記の結果において、周波数が５５ＧＨｚの場合には、λは５．４５ｍｍであるので、（１）式の右辺は０．２２ｍｍ、（２）式の右辺は０．８８ｍｍ、（３）式の右辺は０．４４ｍｍであり、ｈ、Ｄ、Ｗのいずれも、それぞれの条件を満足していた。さらに、上述のように、高周波パッケージ１０の下面１１ｂに第３のグランド層２４が設けられていたことにより、プリント回路基板の影響を受けず、伝送特性の低下を抑制することができた。一方、リードの空気中における長さが０．１ｍｍ以上になると、長さに応じて高周波の伝送特性は低下していくことが分かった。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態（１）に係る高周波パッケージを模式的に示した部分断面斜視図である。
【図２】図１に示した高周波パッケージの主要部の構造を示す部分拡大断面図である。
【図３】図２に示した断面図の各面における断面構造を示す図であり、（ａ）はＡ−Ａ’切断線、（ｂ）はＢ−Ｂ’切断線、（ｃ）はＣ−Ｃ’切断線を含む紙面に垂直な面における断面図である。
【図４】実施の形態（２）、（３）または（４）に係る高周波パッケージを説明するための要部拡大平面図である。
【図５】高周波信号の伝送特性を測定した結果を示すグラフであり、（ａ）は周波数と反射特性との関係、（ｂ）は周波数と通過特性との関係を示す図である。
【図６】従来の高周波パッケージの一例を示す模式図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は（ａ）に示したＢ−Ｂ線における断面部を含む斜視図である。
【図７】本発明者らが先に提案した高周波パッケージの基本的な構成を示す図であり、（ａ）は全体の構成を示す部分断面斜視図、（ｂ）は（ａ）に示したＢ−Ｂ切断線における要部拡大断面図である。
【符号の説明】
１０ 高周波パッケージ
１１ 誘電体基板
１１ａ 誘電体基板の上面
１１ｂ 誘電体基板の下面
１２ 枠体
１２ｂ 内側領域
１２ｃ 外側領域
１４ 第１の信号線層
１５ 第２の信号線層
１６ 第３の信号線層
１４ａ、１５ａ、１６ａ、１６ｂ 端部
１７ 第１の導体ビア
２２ 第１のグランド層
２３ 第２のグランド層
２４ 第３のグランド層
２５ 第２の導体ビア
２６ キャップ
２７ 第１のリード
２８ 第２のリード
３５ａ〜３５ｆ 第２の導体ビア
ｇ１、ｇ２ ギャップ
Claims (4)
- 誘電体基板の一方の主面側に、該主面上に配設された環状枠体と、該環状枠体の内側と外側のそれぞれの領域の前記一方の主面に形成された第１の信号線層、第２の信号線層と、前記第１の信号線層及び前記第２の信号線層のそれぞれの周囲に、ギャップを介して形成された第１のグランド層、第２のグランド層とを備え、
前記誘電体基板の内部における前記環状枠体の側壁部の下方に、第３の信号線層を備え、
前記誘電体基板の他方の主面側に、第３のグランド層を備え、
前記第１の信号線層の一端部と前記第３の信号線層の一端部、前記第２の信号線層の一端部と前記第３の信号線層の他端部とを接続する第１の導体ビアと、前記第１のグランド層と前記第３のグランド層、及び前記第２のグランド層と前記第３のグランド層とをそれぞれ接続する複数の第２の導体ビアとを備え、
前記第３の信号線層と前記一方の主面との間隔ｈが、下記の（１）式を満足し、
さらに、前記第２の信号線層に接続された外部接続用の第１のリードと、前記第２のグランド層における前記第２の信号線層の両側に接続された外部接続用の第２のリードとを備えていることを特徴とする高周波パッケージ。
ｈ（ｍｍ）≦λ／（８×εｒ １／２） （１）式
ここで、
λ：第１、第２及び第３の信号線層と第１の導体ビアを伝播する最高周波数信号の空気中における波長（単位：ｍｍ）
εｒ：誘電体基板の比誘電率 - 隣接する前記第２の導体ビア同士の中心間の間隔Ｄが、下記の（２）式を満足することを特徴とする請求項１記載の高周波パッケージ。
Ｄ（ｍｍ）＜λ／（２×εｒ １／２） （２）式
ここで、
λ：第１、第２、第３の信号線層及び第１の導体ビアを伝播する最高周波数信号の空気中における波長（単位：ｍｍ）
εｒ：誘電体基板の比誘電率 - 前記第１及び第３の信号線層の中心線と前記第２の導体ビアの中心との間の間隔Ｗが、下記の（３）式を満足することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の高周波パッケージ。
Ｗ（ｍｍ）＜λ／（４×εｒ １／２） （３）式
ここで、
λ：第１、第２、第３の信号線層及び第１の導体ビアを伝播する最高周波数信号の空気中における波長（単位：ｍｍ）
εｒ：誘電体基板の比誘電率 - 前記第１の導体ビアと前記第１の導体ビアに近接する少なくとも１つの前記第２の導体ビアの中心間の間隔ＷＳが、下記の（４）式を満足することを特徴とする請求項１〜３のいずれかの項に記載の高周波パッケージ。
ＷＳ（ｍｍ）≧Ｗ （４）式
ここで、
Ｗ：第１、第２又は第３の信号線層の中心線と第２の導体ビアの中心との間隔（単位：ｍｍ）
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2003100280A JP2004311568A (ja) | 2003-04-03 | 2003-04-03 | 高周波パッケージ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003100280A JP2004311568A (ja) | 2003-04-03 | 2003-04-03 | 高周波パッケージ |
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Family Applications (1)
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010021198A (ja) * | 2008-07-08 | 2010-01-28 | Renesas Technology Corp | 配線基板及びそれを用いた半導体装置 |
| WO2019097564A1 (ja) * | 2017-11-14 | 2019-05-23 | 日本碍子株式会社 | パッケージおよび半導体装置 |
-
2003
- 2003-04-03 JP JP2003100280A patent/JP2004311568A/ja active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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