JP2008263021A - Dielectric package - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、半導体素子の収納されるキャビティが形成された誘電体パッケージに関するものである。 The present invention relates to a dielectric package having a cavity in which a semiconductor element is accommodated.
従来、キャビティ内に半導体素子及び回路基板を搭載し、金属キャップで気密封止してなる半導体パッケージにおいて、パッケージのキャビティ内で起こる共振を抑制するために、パッケージ内のキャビティに面する部位またはキャビティ側面の少なくとも一部に抵抗体の膜を形成したり、電波吸収体を貼り付けたものが知られている(例えば、特許文献1参照)。 2. Description of the Related Art Conventionally, in a semiconductor package in which a semiconductor element and a circuit board are mounted in a cavity and hermetically sealed with a metal cap, in order to suppress resonance that occurs in the cavity of the package, a portion or cavity facing the cavity in the package Known is a film in which a resistor film is formed on at least a part of a side surface or a radio wave absorber is attached (for example, see Patent Document 1).
従来のパッケージでは、キャビティ内に抵抗体や電波吸収体を配置した場合、抵抗体や電波吸収体が無反射条件を満たしていないという問題点があった。このため、抵抗体や電波吸収体において反射を生じ、充分な共振抑制効果が得られていないという課題が生じた。 In the conventional package, when a resistor or a radio wave absorber is arranged in the cavity, there is a problem that the resistor or the radio wave absorber does not satisfy the non-reflection condition. For this reason, reflection occurs in the resistor and the radio wave absorber, resulting in a problem that a sufficient resonance suppression effect is not obtained.
また、共振そのものが発生しないように、キャビティの寸法をカットオフ周波数以下とする対策も考えられるが、この場合、周波数が高くなるに従い、実装上の制約を生じるという課題があった。 In order to prevent the resonance itself from occurring, a measure for reducing the cavity size to be equal to or lower than the cut-off frequency is conceivable. However, in this case, there is a problem that as the frequency increases, there is a limitation in mounting.
この発明は、係る課題を解決するためになされたものであり、抵抗体や電波吸収体の無反射条件を満足しつつ、不要共振周波数を抑制することのできるパッケージ構造を得ることを目的とする。 The present invention has been made in order to solve the above-described problem, and an object of the present invention is to obtain a package structure capable of suppressing an unnecessary resonance frequency while satisfying the non-reflection condition of a resistor or a wave absorber. .
第一の発明による誘電体パッケージは、半導体素子を収納するキャビティの形成された誘電体多層基板と、キャビティを取り囲むようにキャビティ側壁内に配列された複数の金属充填スルーホールと、キャビティを取り囲むように、キャビティ側壁内における金属充填スルーホールの配列から、不要共振波の4分の1波長の距離だけ内側に配列された複数の抵抗体充填スルーホールと、を備えたものである。
また、金属充填スルーホールは不要共振波の2分の1波長以下の間隔で配列され、抵抗充填スルーホールは不要共振波の2分の1波長以下の間隔で配列されても良い。
A dielectric package according to a first aspect of the present invention is a dielectric multi-layer substrate in which a cavity for housing a semiconductor element is formed, a plurality of metal-filled through holes arranged in a cavity side wall so as to surround the cavity, and surrounding the cavity And a plurality of resistor-filled through-holes arranged inward by a distance of a quarter wavelength of the unnecessary resonance wave from the arrangement of the metal-filled through-holes in the cavity side wall.
In addition, the metal-filled through holes may be arranged at intervals of 1/2 wavelength or less of the unnecessary resonance wave, and the resistance-filled through holes may be arranged at intervals of 1/2 wavelength or less of the unnecessary resonance wave.
また、第二の発明は、半導体素子を収納するキャビティの形成された誘電体多層基板と、キャビティを取り囲むようにキャビティ側壁内に配列された複数の金属充填スルーホールと、キャビティを取り囲むように、キャビティ壁面内における金属充填スルーホールの配列よりも内側に配列された複数の接続用金属充填スルーホールと、キャビティを取り囲むように、キャビティ側壁の内層における、金属充填スルーホールの配列から、不要共振波の4分の1波長の距離だけ内側の位置に設けられ、接続用金属充填スルーホールで接地パターン及びシールリングに接続された抵抗体と、を備えたものである。
また、金属充填スルーホールは不要共振波の2分の1波長以下の間隔で配列され、接続用金属充填スルーホールは不要共振波の2分の1波長以下の間隔で配列されても良い。
Further, the second invention is a dielectric multilayer substrate in which a cavity for housing a semiconductor element is formed, a plurality of metal-filled through holes arranged in the cavity side wall so as to surround the cavity, and so as to surround the cavity. Unnecessary resonance waves from multiple metal-filled through-holes for connection arranged inside the array of metal-filled through-holes in the cavity wall surface and metal-filled through-holes in the inner layer of the cavity side wall so as to surround the cavity And a resistor connected to the ground pattern and the seal ring by a metal-filled through hole for connection.
In addition, the metal-filled through holes may be arranged at intervals of 1/2 wavelength or less of the unnecessary resonance wave, and the metal-filled through holes for connection may be arranged at intervals of 1/2 wavelength or less of the unnecessary resonance wave.
この発明によれば、無反射条件を満たした状態で、キャビティの形成された誘電体パッケージ内の不要共振波を抑制することができる。 According to the present invention, it is possible to suppress unnecessary resonance waves in the dielectric package in which the cavity is formed in a state where the non-reflection condition is satisfied.
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1に係る誘電体パッケージの構成を示す断面図である。
図において、誘電体パッケージ20は、金属キャリア1と、金属キャリア1の上に搭載された誘電体多層基板6と、誘電体多層基板6の上面にろう付けや導電性接着剤により接合されたシールリング2を備えて構成される。誘電体パッケージ20は空洞をなすキャビティ21が形成され、キャビティ21の形成する空間内に、1つもしくは複数の半導体素子22が収納される。また、誘電体パッケージ20におけるシールリング2の上面には、蓋3が溶接またはろう付けや導電性接着剤により接合されて、キャビティ21内を気密封止する。蓋3はアルミや鉄ニッケルコバルト合金等の導電性の金属や、導電性皮膜に表面が覆われるように形成された誘電体板などにより、構成される。金属キャリア1およびシールリング2は導電性の金属で構成され、例えば代表的な金属として鉄ニッケルコバルト合金が用いられる。シールリング2は矩形状の貫通穴が形成され、額縁の如く形状を成している。キャビティ21は誘電体多層基板6に形成された窪み部とシールリング2の貫通穴とが連通して形成される空間によって構成される。半導体素子22は、増幅器や減衰器などのアクティブ素子やキャパシタやインダクタなどのパッシブ素子を構成している。
Embodiment 1 FIG.
1 is a cross-sectional view showing a configuration of a dielectric package according to Embodiment 1 of the present invention.
In the figure, a
誘電体多層基板6は、複数の誘電体シート(誘電体層)を多層に積層して構成されるセラミック基板や、有機基板である。この際、誘電体多層基板6は、キャビティ21の一部を成す窪み部を形成するように、下層の誘電体層の上層に、貫通穴の開いた誘電体層を積層する。各誘電体層の層間には、配線導体パターンや接地導体パターンが形成されている。また、誘電体多層基板6の上面には、半導体素子22を実装する導体パッドや、半導体素子22に接続される配線導体パターンが形成されている。誘電体多層基板6のキャビティ21の底面を成す誘電体層6aの下面内層には、接地導体パターン5が設けられている。
The
誘電体多層基板6における側壁(キャビティ側壁)内部には、キャビティ21との境界を成す側壁面(キャビティ壁面)30の周囲を取り囲むように、層間を上下に接続した複数の金属充填スルーホール4が配列される。金属充填スルーホール4は、誘電体多層基板6の微細孔内に金属が充填されたものである。金属充填スルーホール4は、キャビティ21との境界を成す側壁面30の周囲に沿って、λ/2以下の間隔で配列される。ここで、λは誘電体多層基板6内を伝播する不要共振波8の伝播周波数fに対応した不要共振波長である。この不要共振波8の伝播周波数fは、金属充填スルーホール4と接地導体パターン5とシールリング2と蓋3とで囲まれて形成される電磁シールド壁の寸法に応じて決まる。不要共振波8の伝播周波数fが、半導体素子22の動作周波数や入出力されるRF(Radio Frequency)信号周波数に近い場合、半導体素子22の動作や誘電体パッケージ全体の動作周波数に影響が及ぶ。図1には、不要共振波8による電界の定在波形のイメージを図示している。金属充填スルーホール4はシールリング2と接地導体パターン5の間に接続され、導通される。すなわち、蓋3から接地導体パターン5に向かう不要共振波8の電界方向に金属充填スルーホール4が直立する。
Inside the side wall (cavity side wall) of the
誘電体多層基板6における側壁(キャビティ側壁)内部には、キャビティ21との境界を成す側壁面30の周囲を取り囲むように、層間を上下に接続した複数の抵抗体充填スルーホール7が配列される。抵抗体充填スルーホール7は、誘電体多層基板6の微細孔内に抵抗体が充填されたものである。抵抗体充填スルーホール7は、キャビティ21との境界を成す側壁面30の周囲に沿って配列される。抵抗体充填スルーホール7はシールリング2と接地導体パターン5の間に接続され、導通される。抵抗体充填スルーホール7は、蓋3から接地導体パターン5に向かう不要共振波8の電界方向に直立する。
Inside the side wall (cavity side wall) of the
また、抵抗体充填スルーホール7は、金属充填スルーホール4の配列よりも、不要共振波8の4分の1波長の距離だけキャビティ21側に配列される。さらに、抵抗体充填スルーホール7は、金属充填スルーホール4の配列からλ/4(λは不要共振波8の不要共振波長)の奇数倍の距離だけ離れた電界最大部の位置に設けられる。この際、不要共振波8の電界最大部の位置で無反射終端されるように、抵抗体充填スルーホール7による不要共振波8の無反射条件が、以下の規定される。
Further, the resistor-filled through-holes 7 are arranged on the
ここで、抵抗充填スルーホール7のインピーダンスRを、単位正方断面あたりの方形導波管TE10波の特性インピーダンスにより近似して、
R=ωμ/β (式1)
を満足するように与える。
Here, the impedance R of the resistance filling through hole 7 is approximated by the characteristic impedance of the square waveguide TE10 wave per unit square section,
R = ωμ / β (Formula 1)
Give to be satisfied.
但し、ω=誘電体多層基板6における不要共振波8の伝播角速度(=2πf)、μ=誘電体多層基板6の透磁率、β=誘電体多層基板6における不要共振波8の位相定数(=2π/λ)
However, ω = Propagation angular velocity of unnecessary resonance wave 8 in dielectric multilayer substrate 6 (= 2πf), μ = Permeability of
なお、図2(a)に、方形導波管における無反射終端の原理図を示す。
図において、導波管の1端を導体で終端すると、それからλg(無反射終端させる信号波長)/4離れた面は、電気的開放面になるので、そこにTE10波の特性インピーダンスZh=ωμ/βに等しい抵抗値(単位断面積あたり)をもつ抵抗体の膜を置くと、図2(b)の等価回路に示すように無反射終端が得られる。
FIG. 2A shows a principle diagram of the non-reflection termination in the rectangular waveguide.
In the figure, when one end of the waveguide is terminated with a conductor, the surface separated from it by λg (signal wavelength for non-reflective termination) / 4 is an electrically open surface, and therefore there is a TE10 wave characteristic impedance Zh = ωμ. When a resistor film having a resistance value (per unit cross-sectional area) equal to / β is placed, a non-reflective terminal is obtained as shown in the equivalent circuit of FIG.
以上のように、この実施の形態1による誘電体パッケージは、誘電体多層基板6で構成した誘電体パッケージ20において、キャビティ側壁内部の金属充填スルーホール4間に発生した不要共振波8を、金属充填スルーホール4から距離λ/4(λは不要共振波長)の奇数倍に設けた抵抗体充填スルーホール7により、無反射終端するものである。これによって、無反射条件を満たした状態で、キャビティ21の形成された誘電体パッケージ20内の不要共振波8を抑制することができる。
As described above, in the dielectric package according to the first embodiment, in the
実施の形態2.
図3はこの発明の実施の形態2に係る誘電体パッケージの構成を示す図であり、(a)は誘電体パッケージの断面図、(b)は抵抗パターン11と金属充填スルーホール9と金属充填スルーホール10の接続構成を示す斜視図である。この実施の形態2による誘電体パッケージ40は、実施の形態1の誘電体パッケージ20において、抵抗体充填スルーホール7の代わりに、抵抗パターン11と金属充填スルーホール9と金属充填スルーホール10を設けて構成されるものである。なお、その他の構成については、実施の形態1で示した符号のものと同一のものであるので、以下の説明では詳細な記述を省く。
Embodiment 2. FIG.
3A and 3B are diagrams showing a configuration of a dielectric package according to Embodiment 2 of the present invention, in which FIG. 3A is a sectional view of the dielectric package, and FIG. 3B is a
図において、誘電体パッケージ40は、金属キャリア1と、金属キャリア1の上に搭載された誘電体多層基板6と、誘電体多層基板6の上面にろう付けや導電性接着剤により接合されたシールリング2を備えて構成される。誘電体パッケージ20は空洞をなすキャビティ21が形成され、キャビティ21の形成する空間内に、1つもしくは複数の半導体素子22が収納される。また、誘電体パッケージ20におけるシールリング2の上面には、蓋3が溶接またはろう付けや導電性接着剤により接合されて、キャビティ21内を気密封止する。誘電体多層基板6のキャビティ21の底面を成す誘電体層6aの下面内層には、接地導体パターン5が設けられている。
In the figure, a
誘電体多層基板6における側壁(キャビティ側壁)内部には、キャビティ21との境界を成す側壁面(キャビティ壁面)30の周囲を取り囲むように、層間を上下に接続した複数の金属充填スルーホール4が配列される。金属充填スルーホール4は、キャビティ21との境界を成す側壁面30の周囲に沿って、λ/2以下の間隔で配列される(λは誘電体多層基板6内を伝播する不要共振波8の伝播周波数fに対応した不要共振波長)。図3には、不要共振波8による電界の定在波形のイメージを図示している。金属充填スルーホール4はシールリング2と接地導体パターン5の間に接続され、導通される。すなわち、蓋3から接地導体パターン5に向かう不要共振波8の電界方向に金属充填スルーホール4が直立する。
Inside the side wall (cavity side wall) of the
また、誘電体多層基板6における側壁(キャビティ側壁)内部には、キャビティ21との境界を成す側壁面30の周囲を取り囲むように、内層に配置された抵抗パターン11が設けられる。また、抵抗パターン11の上面は、上端がシールリング2の下面に接続される金属充填スルーホール9の下端に接続され、導通される。抵抗パターン11の下面は、下端が接地導体パターン5の上面に接続される金属充填スルーホール10の上端に接続され、導通される。金属充填スルーホール9、10は、キャビティ21との境界を成す側壁面30の周囲に沿って、λ/2以下の間隔で配列される(λは誘電体多層基板6内を伝播する不要共振波8の伝播周波数fに対応した不要共振波長)。抵抗パターン11は、蓋3から接地導体パターン5に向かう不要共振波8の電界方向に垂直に設けられる。
In addition, inside the side wall (cavity side wall) of the
また、抵抗パターン11は、金属充填スルーホール4の配列からλ/4(λは不要共振波8の不要共振波長)の奇数倍の距離だけ、キャビティ21側に離れた電界最大部の位置に設けられる。不要共振波8の電界最大部の位置で無反射終端に近いインピーダンスで終端されるように、設定する。この際、抵抗パターン11の形状は比較的自由に形成できるので、無反射条件に近いインピーダンスの設定自由度は大きい。
In addition, the
以上のように、この実施の形態2による誘電体パッケージは、誘電体多層基板6で構成した誘電体パッケージ40において、キャビティ側壁内部の金属充填スルーホール4間に発生した不要共振波を、金属充填スルーホール4から距離λ/4(λは不要共振波長)の奇数倍の位置に設けた抵抗パターン11により、無反射に近いインピーダンスで終端するものである。抵抗パターン11を金属充填スルーホール9および10を介在して接地導体パターン5及びシールリング2に接続される。これによって、無反射条件に近いインピーダンスを満たした状態で、キャビティ21の形成された誘電体パッケージ40内の不要共振波を抑制することができる。
As described above, in the dielectric package according to the second embodiment, in the
1 金属キャリア、2 シールリング、3 蓋、4 金属充填スルーホール、6 誘電体多層基板、5 接地導体パターン、7 抵抗体充填スルーホール、9 金属充填スルーホール、10 金属充填スルーホール、11 抵抗パターン、20 誘電体パッケージ、21 キャビティ、22 半導体素子、30 キャビティ側壁面。 1 Metal carrier, 2 Seal ring, 3 Lid, 4 Metal filled through hole, 6 Dielectric multilayer substrate, 5 Ground conductor pattern, 7 Resistor filled through hole, 9 Metal filled through hole, 10 Metal filled through hole, 11 Resistance pattern , 20 Dielectric package, 21 cavity, 22 semiconductor element, 30 cavity side wall surface.
Claims (2)
キャビティを取り囲むようにキャビティ側壁内に配列された複数の金属充填スルーホールと、
キャビティを取り囲むように設けられ、キャビティ側壁内における金属充填スルーホールの配列から、不要共振波の4分の1波長の距離だけ内側に配列され、無反射終端された複数の抵抗体充填スルーホールと、
を備え、金属充填スルーホールは不要共振波の2分の1波長以下の間隔で配列され、抵抗充填スルーホールは不要共振波の2分の1波長以下の間隔で配列されたことを特徴とする誘電体パッケージ。 A dielectric multilayer substrate having a cavity for housing a semiconductor element;
A plurality of metal-filled through-holes arranged in the cavity sidewalls to surround the cavity;
A plurality of resistor-filled through-holes provided so as to surround the cavity, arranged inward by a distance of a quarter wavelength of unnecessary resonance waves from the arrangement of the metal-filled through-holes in the cavity side wall, and terminated without reflection ,
The metal-filled through-holes are arranged at intervals of 1/2 wavelength or less of unnecessary resonance waves, and the resistance-filled through-holes are arranged at intervals of 1/2 wavelength or less of unnecessary resonance waves. Dielectric package.
キャビティを取り囲むようにキャビティ側壁内に配列された複数の金属充填スルーホールと、
キャビティの周囲で、キャビティ側壁内における金属充填スルーホールの配列よりも内側に配列された複数の接続用金属充填スルーホールと、
キャビティを取り囲むように設けられ、キャビティ側壁の内層における、金属充填スルーホールの配列から、不要共振波の4分の1波長の距離だけ内側の位置に設けられ、接続用金属充填スルーホールを介して無反射終端された抵抗パターンと、
を備え、
金属充填スルーホールは不要共振波の2分の1波長以下の間隔で配列され、接続用金属充填スルーホールは不要共振波の2分の1波長以下の間隔で配列されたことを特徴とする誘電体パッケージ。 A dielectric multilayer substrate having a cavity for housing a semiconductor element;
A plurality of metal filled through holes arranged in the cavity sidewalls to surround the cavity;
A plurality of connecting metal-filled through-holes arranged around the cavity inside the array of metal-filled through-holes in the cavity sidewall;
It is provided so as to surround the cavity, and is provided at an inner position by a distance of a quarter wavelength of the unnecessary resonance wave from the arrangement of the metal-filled through-holes in the inner layer of the cavity side wall. Non-reflective terminated resistor pattern,
With
The metal-filled through-holes are arranged at intervals of 1/2 wavelength or less of unnecessary resonance waves, and the metal-filled through-holes for connection are arranged at intervals of 1/2 wavelengths or less of unnecessary resonance waves Body package.
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