JP2010206084A - Ｉｃモジュール装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＩＣチップのパッドとそれに接続される伝送線路との間のインピーダンス不整合によって起こる反射を抑制する。
【解決手段】ＩＣチップ１０とコネクタの間に設けられた中継用基板３０Ａ、３０Ｂとして、インジウム・リンまたはガリウム・砒素からなる基板に半導体製造プロセスの微細加工技術により、コプレーナ線路の線路導体３２ａ、３２ｂを、ＩＣチップ寄りの一端側の幅および間隔がＩＣチップ１０のパッド１１ａ、１１ｂの幅および間隔とほぼ等しく、且つＩＣチップ１０から離間する方向へ延びた他端側の間隔が一端側より広くなるように形成し、その一端側とＩＣチップ１０のパッド１１ａ、１１ｂの間を接続するボンディングワイヤ４５によるインピーダンス上昇を抑制するための可変容量回路３５を、線路導体３２ａ、３２ｂの一端側とアースとの間に形成している。
【選択図】図２

Description

本発明は、高周波信号を扱うＩＣチップがケース内に固定され、そのＩＣチップの高周波信号を入出力するための複数のパッドと、ケース外周部に設けられた高周波用のコネクタとの間を、伝送線路が形成された中継用基板を介して接続したＩＣモジュール装置において、ＩＣチップと中継用基板との間のインピーダンス不整合によって起こる反射を抑制するための技術に関する。

高周波信号を扱う増幅器、分周器、ミキサ等の各種回路を構成するＩＣチップを単体回路として且つ汎用的に用いることができる形態として、ＩＣモジュール装置がある。

ＩＣモジュール装置は、一般的に主回路をなすＩＣチップをケース内に固定し、そのＩＣチップの信号用の端子（一般的にその入出力インピーダンスは高周波信号の伝送に適した５０Ω等に設定されている）とケースの外側に固定された高周波信号用の同軸型のコネクタ（一般的にその特性インピーダンスは高周波信号の伝送に適した５０Ω等に設定されている）との間を接続して、ケース内のＩＣチップの信号端子とケース外のコネクタとの間で高周波信号を授受できる構造を有している。

そして、同軸型のコネクタは、人がケーブルなどを着脱操作しやすい大きさを有しており、ケースはそのコネクタを複数個取り付けることができるようにＩＣチップに比べてかなり大きな形状を有している。

したがって、必然的に各コネクタとＩＣチップの信号端子との距離は長くなるので、その間に、ＩＣチップの信号用の端子やコネクタと等しい特性インピーダンスの伝送線路が形成された中継用基板を配置し、ケース内のＩＣチップの信号端子と中継用基板の伝送線路の一端との間を接続し、コネクタと中継用基板の伝送線路の他端との間を接続して、ＩＣチップの信号端子とコネクタとの間で高周波信号を授受できるようにしている。なお、電源を要するＩＣチップの場合には、その電源端子からケースの外側に取り付けられた電源供給端子（貫通コンやコネクタ）との間を特に整合を考慮しない方法により接続している。

ところで、高周波デバイスに要求される周波数領域は年々高くなっている。それに対し、従来の表面実装型ＩＣチップのように各端子を中継用基板の線路導体に直接半田付けする接続方法では十分な特性が得られないので、一般的にボンディングワイヤ接続が用いられている。

例えば、近年の高周波用の矩形のＩＣチップの辺の長さは１〜３ｍｍ程度であって、ボンディングワイヤ接続用の矩形のパッド（端子）の辺の長さは９０μｍ程度、パッドの間隔は３００μｍ程度となっている。

これに対し、中継用基板としては、一般的に誘電体基板の一面側にエッチングにより所定幅で形成した線路導体と基板の反対面全体を覆うように形成されたアース導体とからなるマイクロストリップ線路が用いられているが、入手可能な通常の誘電体基板、例えば厚さ２００μｍの石英基板に特性インピーダンス５０Ωのマイクロストリップ線路を構成すると、その線路導体の幅は４４０μｍとなる。

また、マイクロストリップ線路の場合、線路導体の両側に導体の無い部分を設ける必要があるため、これを両側にそれぞれ５００μｍの幅で設けたとすれば、伝送線路として必要な基板幅は１線路当たり最低１４４０μｍとなり、高周波信号でよく用いられる差動型の一対のパッドに接続するために２本並列に設けた場合、基板幅は最低２８８０μｍとなり、その場合２本の伝送線路の線路導体の間隔は１４４０μｍとなる。

つまり、ＩＣチップのパッドの間隔３００μｍに対してそれに接続しようとする線路導体の間隔は最短で１４４０μｍとなる。

このようにＩＣチップのパッドの間隔に対して線路導体の間隔が格段に広い場合、その間を単純にボンディンングワイヤで接続しようとすれば、必然的にワイヤ長が長くなってしまい、そのインダクタンス成分によりインピーダンスが大きくなり、反射が発生する。

これを防ぐために従来では、図８に示すように、ＩＣチップ１０のパッド１１ａ、１１ｂに対し、各中継用基板１５、１６の線路導体１５ａ、１６ａの端部を３角形状にして、それらの線路導体の間隔を狭め、線路導体１５ａ、１６ａの先端とパッド１１ａ、１１ｂとの間をそれぞれボンディングワイヤ１８により接続している。

なお、ＩＣモジュール装置の構造例については、例えば次の特許文献１に開示されている。

特開２００３−１００９４０

しかしながら、上記のように伝送線路の線路導体の先端形状が３角形に変形していることと、短いながらも細いボンディングワイヤを用いているために、ＩＣチップのパッド側から見たインピーダンスは所望値より高くなり、この不整合により高周波領域における特性が十分とはいえなかった。

例えば、図９のような石英からなる中継用基板１５の線路導体１５ａの３角形の先端から０．２ｍｍの２本のボンディングワイヤ１８でＩＣチップ１０の一つのパッド１１ａに接続したときのコネクタ接続方向から見た反射特性を求めた結果、図１０が得られた。

この図の結果から、ほとんどの周波数領域（１０〜６０ＧＨｚ）で反射率が−２０ｄＢより高くなっており、十分な特性とは言えなかった。

なお、この反射率が高いのは、前記したように線路導体の先端が３角形に変形していることによる影響と、ボンディングワイヤによる影響とが重なった結果であることが確認されている。

本発明は、上記問題を解決し、ＩＣチップのパッドと、それに接続される伝送線路との間のインピーダンス不整合によって起こる反射を抑制することができるＩＣモジュール装置を提供することを目的としている。

前記目的を達成するために、本発明の請求項１のＩＣモジュール装置は、
ケース（２１）と、
前記ケースの内部に固定され、高周波信号を入出力させるためのボンディングワイヤ接続用の複数のパッドが外周部に近接して設けられた高周波信号用のＩＣチップ（１０）と、
前記ケースの外周部に固定され、前記ＩＣチップとの間で高周波信号の授受を行うためのコネクタ（２３〜２６）と、
前記ケース内で前記ＩＣチップの複数のパッドが設けられている外周部と前記コネクタとの間に配置され、高周波信号の伝送に適した所定インピーダンスを有し、前記ＩＣチップの複数のパッドと前記コネクタとの間を接続するための伝送線路が形成された中継用基板（３０Ａ、３０Ｂ）とを含むＩＣモジュール装置であって、
前記中継用基板は、
前記ＩＣチップの複数のパッドが設けられている外周部に一端側を近接させた状態で固定されたインジウム・リン（ＩｎＰ）またはガリウム・砒素（ＧａＡｓ）からなる基板（３１）と、
前記基板に半導体製造プロセスの微細加工技術により形成され、前記ＩＣチップ寄りのの一端側の幅および間隔が該ＩＣチップのパッドの幅および間隔とほぼ等しく、該ＩＣチップから離間する方向へ延びた他端側の間隔が一端側の間隔より広くなるように形成され、前記ＩＣチップ寄りの一端側が該ＩＣチップのパッドに対してボンディングワイヤにより接続された線路導体（３２ａ、３２ｂ、３２ａ′、３２ｂ′）と、
前記線路導体との間で前記所定インピーダンスの伝送線路を形成するアース導体（３３ａ〜３３ｃ）と、
前記基板に半導体製造プロセスの微細加工技術により形成され、前記線路導体の一端側とアースとの間に接続され、前記ボンディングワイヤによるインピーダンス上昇を抑制するための可変容量回路（３５）を有していることを特徴とする。

また、本発明の請求項２のＩＣモジュール装置は、
ケース（２１）と、
前記ケースの内部に固定され、高周波信号を入出力させるためのボンディングワイヤ接続用の複数のパッドが外周部に近接して設けられた高周波信号用のＩＣチップ（１０）と、
前記ケースの外周部に固定され、前記ＩＣチップとの間で高周波信号の授受を行うためのコネクタ（２３〜２６）と、
前記ケース内で前記ＩＣチップの複数のパッドが設けられている外周部に近い位置に配置され、高周波信号の伝送に適した所定インピーダンスを有し前記ＩＣチップの複数のパッドに接続するための伝送線路が形成された第１中継用基板（３０Ａ、３０Ｂ）と、
前記第１中継基板と前記コネクタとの間に固定され、前記所定インピーダンスを有し、前記第１中継基板の伝送線路と前記コネクタとの間を接続するための伝送線路が形成された第２中継用基板（４０Ａ〜４０Ｄ）とを含むＩＣモジュール装置であって、
前記第１中継用基板は、
前記ＩＣチップの複数のパッドが設けられている外周部に一端側を近接させた状態で固定されたインジウム・リン（ＩｎＰ）またはガリウム・砒素（ＧａＡｓ）からなる基板（３１）と、
前記基板に半導体製造プロセスの微細加工技術により形成され、前記ＩＣチップ寄りのの一端側の幅および間隔が該ＩＣチップのパッドの幅および間隔とほぼ等しく、該ＩＣチップから離間する方向へ延びた他端側の間隔が一端側の間隔より広くなるように形成され、前記ＩＣチップ寄りの一端側が該ＩＣチップのパッドに対してボンディングワイヤにより接続された線路導体（３２ａ、３２ｂ、３２ａ′、３２ｂ′）と、
前記線路導体との間で前記所定インピーダンスの伝送線路を形成するアース導体（３３ａ〜３３ｃ）と、
前記基板に半導体製造プロセスの微細加工技術により形成され、前記線路導体の一端側とアースとの間に接続され、前記ボンディングワイヤによるインピーダンス上昇を抑制するための可変容量回路（３５）を有していることを特徴とする。

また、本発明の請求項３のＩＣモジュール装置は、請求項２記載のＩＣモジュール装置において、
前記第２中継用基板は、所定厚の石英の基板（４１）の一面側に一定幅で形成した線路導体（４２）と、前記基板の反対面に設けられたアース導体とにより前記所定インピーダンスのマイクロストリップ線路を形成しており、
前記第１中継用基板の伝送線路は、前記線路導体の両側に前記アース導体が形成されたコプレーナ線路であって、前記線路導体の幅とアース導体に対する間隔が、一端側から他端側に向かって大きくなるように形成し、且つ、該線路導体の他端側の幅が、前記第２中継用基板の前記線路導体の幅とほぼ等しくなるように形成されていることを特徴とする。

このように、本発明のＩＣモジュール装置は、ＩＣチップとコネクタの間に設けられた中継用基板として、インジウム・リン（ＩｎＰ）またはガリウム・砒素（ＧａＡｓ）からなる基板に半導体製造プロセスの微細加工技術により、伝送線路の線路導体を、ＩＣチップ寄りの一端側の幅および間隔がＩＣチップのパッドの幅および間隔とほぼ等しく、且つＩＣチップから離間する方向へ延びた他端側の間隔が一端側の間隔より広くなるように形成して、そのＩＣチップ寄りの一端側をボンディングワイヤによりＩＣチップのパッドに接続するとともに、そのボンディングワイヤによるインピーダンス上昇を抑制するための可変容量回路を、半導体製造プロセスの微細加工技術により線路導体の一端側とアースとの間に形成している。

このため、ＩＣチップの近接したパッド間隔を半導体製造プロセスの微細加工技術により形成した線路導体で等価的に拡大することができ、従来のエッチング処理によって形成した伝送線路ではなしえなかった狭い間隔のパッドに、線路導体の先端形状を変形させることなく接続でき、しかもその接続に用いるボンディングワイヤによるインピーダンス上昇を線路導体と同様に微細加工技術により形成した可変容量回路により抑制することができ、ＩＣチップからコネクタまでの線路における反射を広い周波数範囲にわたって抑制することができる。

また、第１中継用基板と第２中継用基板を併用するものでは、半導体製造プロセスの微細加工技術を用いることによる比較的高価な第１中継用基板から、従来のエッチング処理で形成可能な第２中継用基板を経てコネクタに接続するので、コネクタ数が多くケースが大型化したＩＣモジュール装置であっても装置全体としてのコスト上昇を押さえることができる。

本発明の実施形態の全体図 実施形態の要部拡大図 第１中継用基板の線路導体の幅とアース導体との隙間の関係を示す図 可変容量回路の回路構成例を示す図 実施形態の反射特性を示す図 第２中継用基板を省略した構成例を示す図 第１中継用基板の伝送線路をマイクロストリップ線路とした例を示す 従来の中継用基板を用いてＩＣチップのパッドに接続する方法を示す図 図８の接続に用いる中継用基板およびボンディングワイヤの寸法図 図９の寸法例における反射特性を示す図

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明を適用したＩＣモジュール装置２０のケース２１の内部を示す図、図２は、ＩＣチップ１０と第１中継用基板３０および第２中継用基板４０の間の構造を示す図である。

図１に示しているように、このＩＣモジュール装置２０は、矩形（形状は任意）で中空の金属製のケ−ス２１を有し、その内部のほぼ中央に高周波信号を扱うＩＣチップ１０が固定されている。

ＩＣチップ１０は、例えば差動型の増幅器、分周器、マルチプレクサ、ミキサ等であり、ボンディングワイヤ接続用のパッドが外部に設けられている。

ここでは最も単純なＩＣチップ１０の例（増幅器、分周器、マルチプレクサ等）として、一端側に差動信号入力用の一対のパッド１１ａ、１１ｂが近接して設けられ、他端側に差動信号出力用の一対のパッド１２ａ、１２ｂが近接して設けられており、パッド１１ａ、１１ｂが設けられている一端側がケース２１の一つの側面２１ａ方向、パッド１２ａ、１２ｂが設けられている他端側がケース２１の側面２１ａと反対の側面２１ｂ方向に向いた状態で固定されているものとする。なおＩＣチップがミキサ等の場合、もう一対のパッドが設けられる。

また、ＩＣチップ１０の電源供給用のパッドに対する接続には整合を要しないので、電源供給用の貫通端子やコネクタから電源中継基板を介してパッドに接続すればよく、その接続形態は任意であるのでここでは図示しない。

ケース２１の側面２１ａには、差動信号入力用の一対の同軸型の高周波信号用のコネクタ２３、２４が、その反対側の側面２１ｂには、差動信号出力用の一対の同軸型の高周波信号用のコネクタ２５、２６が固定されている。コネクタ２３、２４の間隔およびコネクタ２５、２６の間隔は、それぞれのコネクタへ接続するケーブル等の着脱操作が十分可能な間隔に設定されており、また、各コネクタ２３〜２６の中心導体は、ケース２１の内部に突出している。

前記したように、ケース２１の外形は、外周部に固定されるコネクタ２３〜２６の数、大きさおよび間隔に依存し、上記のように位相反転した一対の信号を入出力する場合には、その対をなすコネクタは隣接させるので、少なくとも一辺が数センチ程度となる。これに対し、ＩＣチップ１０の外形は１〜３ｍｍ程度であり、パッド間隔は３００μｍ程度である。

したがって、ＩＣチップ１０の各パッド１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂと各コネクタ２３〜２６との間を中継する手段が必要となるが、前記したように、通常使用されている石英基板に対するエッチング処理で形成したマイクロストリップ線路では、線路導体の先端を変形させる必要があり、十分な特性が得られない。

そこで、この実施形態では、半導体製造プロセスに用いる微細なパターン形成技術を用いて構成した第１中継基板３０Ａ、３０Ｂと、安価に用いることができる従来の石英基板によるマイクロストリップ線路が形成された第２中継基板４０Ａ〜４０Ｄとを用いて、ＩＣチップ１０の各パッド１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂと各コネクタ２３〜２６との間を中継接続している。

第１中継基板３０Ａ、３０Ｂは、半導体や集積回路の基板として用いられるインジウム・リン（ＩｎＰ）またはガリウム・砒素（ＧａＡｓ）の基板の表面に、半導体製造に用いる微細なパターン形成技術を用いて伝送線路を形成したものであり、ＩＣチップ１０のパッド１１ａ、１１ｂの間隔およびパッド１２ａ、１２ｂの間隔を等価的に拡げ、且つそれらパッドとの接続に用いるボンディングワイヤによるインピーダンス上昇を抑制する機能を有している。

第１中継基板３０Ａ、３０Ｂに形成された伝送線路としては、コプレーナ線路やマイクロストリップ線路等を用いることができるが、ここでは、所定インピーダンスを保持しながら線路幅を変化させることができるコプレーナ線路を用いた例で説明する。

コプレーナ線路は、線路導体とそれを挟むアース導体とが基板の同一面に形成されたものであり、基板の誘電率、線路導体の幅Ｗおよび線路導体とアース導体との間隔Ｇにより伝送路のインピーダンスが決定され、線路導体の幅Ｗを一端側から他端側に向かって拡げる場合に、その幅Ｗに応じてアース導体との間隔Ｇを広くすることで、一定のインピーダンスを維持しながら、線路導体の幅Ｗを拡大させることができる。

例えば、厚さ１３０μｍ、誘電率１２．４のインジウム・リンの基板を用いた場合で５０Ωのインピーダンスを実現する線路導体の幅Ｗと、アース導体との間隔Ｇの関係は図３のようになり、幅Ｗが約９０μｍ（ＩＣチップ１０のパッド幅）のとき間隔Ｇが約５８μｍ、幅Ｗが約４４０μｍ（前記石英基板の線路導体幅）のとき間隔Ｇが約１４０μｍとなる。

つまり、線路導体の一端側の幅ＷをＩＣチップ１０のパッド幅９０μｍに合わせ、その位置でのアース導体への間隔Ｇを約５８μｍにすれば、その一端側のインピーダンスは５０Ωとなる。また、アース導体のエッジから線路導体の中心まで距離は（９０／２）＋５８＝１０３μｍで、線路導体を２本並列にする場合、その２倍の２０６μｍが最小限度となるが、ＩＣチップ１０のパッドの間隔は前記したように３００μｍ程度であるから、２本の線路導体の間の共通のアース導体の幅を９０μｍ以上設けることができ、一端側のインピーダンスは５０Ωから大きくはずれることはない。

なお、ガリウム・砒素の誘電率は１２．９で上記インジウム・リンとほぼ等しいので、上記とほぼ等しい数値例が得られる。

つまり、インジウム・リンやガリウム・砒素の基板に伝送線路を形成した中継用基板を用いることで、線路導体の一端側の幅と間隔をＩＣチップ１０のパッドの幅と間隔に等しく設定することができ、しかもその線路導体の他端側の幅と間隔を所定の関係を保ちながら拡げることで、一端側から他端側まで５０Ωのインピーダンスを保持し、且つ他端側の幅と間隔を任意に設定することができる。

なお、上記のように一端側９０μｍという狭い幅の線路導体の幅を再現性よく実現できるのは、インジウム・リンやガリウム・砒素の基板に対する半導体製造の際に用いる微細なパターン形成技術を用いているからであり、従来の石英基板等を用いて伝送線路を形成するときに用いる単純なエッチング処理では実現困難である。

ただし、上記のように５０Ωに整合し、且つＩＣチップのパッド間隔とほぼ等しい間隔で伝送線路の線路導体を形成したとしても、ＩＣチップ１０の各パッドと線路導体の一端側の間を接続するボンディングワイヤによるインピーダンス上昇という問題が残る。

このボンディングワイヤの長さは短い（例えば０．２ｍｍ）が、数１０ＧＨｚの周波数領域では５０Ωに対して無視できないインピーダンスとなる。これをキャンセルする方法として、線路導体の一端側とアースの間にコンデンサを設け、ボンディングワイヤのインダクタンスによるインピーダンス上昇分をコンデンサで相殺する方法が考えられる。

ただし、その相殺に必要な容量は数ｆＦ（フェムトファラッド）〜１０数ｆＦ（フェムトファラッド）程度と非常に微小であり、前記した石英基板等に対するエッチング処理ではやはり実現困難であるが、前記したようにインジウム・リンやガリウム・砒素の基板に対する半導体製造の際に用いる微細なパターン形成技術を用いることで、上記のような微小容量を再現性よく作ることができる。

図１、２に示した第１中継用基板３０Ａ、３０Ｂは、上記事項に基づいて形成したものであり、インジウム・リン（またはガリウム・砒素）の長方形の基板３１の表面に、半導体製造プロセスで用いる微細なパターン形成技術を用いて、二組のコプレーナ線路が上下対称（図１、２において）に形成されている。

一方のコプレーナ線路は、基板３１のＩＣチップ１０寄りの一端側の中央やや上部（図１、２において）の位置から他端側まで幅Ｗを増しながら斜め上方へ延びた線路導体３２ａと、その線路導体３２ａの両側に設けられ、線路導体３２ａとの間隔Ｇを増しながら基板３１の一端側から他端側へ向かって延びたアース導体３３ａ、３３ｂにより構成されている。

また、他方のコプレーナ線路は、基板３１のＩＣチップ１０寄りの一端側の中央やや下部（図１、２において）の位置から他端側まで幅Ｗを増しながら斜め下方へ延びた線路導体３２ｂと、その線路導体３２ｂの両側に設けられ、線路導体３２ｂとの間隔Ｇを増しながら基板３１の一端側から他端側へ向かって延びたアース導体３３ｂ、３３ｃにより構成されている。

なお、各アース導体３３ａ〜３３ｃは、ケース２１の内壁に接地されている。またアース導体３３ｂは二つのコプレーナ線路について共通のアース導体を形成している。

二つのコプレーナ線路の線路導体３２ａ、３２ｂの一端側の幅はそれぞれ９０μｍ、間隔は３００μｍに設定され、他端側の幅はそれぞれ４４０μｍ、間隔は３ｍｍ程度で、線路導体３２ａ、３２ｂとアース導体３３ａ〜３３ｃとの間隔Ｇは、線路インピーダンス５０Ωを保持しつつ徐々に大きくなっている。

また、線路導体３２ａ、３２ｂの一端側はボンディングワイヤ４５によってＩＣチップ１０の各パッドに接続されているが、そのボンディングワイヤ４５によるインピーダンス上昇を抑制するために容量値の調整が可能な可変容量回路３５が線路導体３２ａ、３２ｂの一端側にそれぞれ形成されている。

可変容量回路３５の回路構成としては、図４の（ａ）に示すように、線路導体３２ａ、３２ｂの一端とアースの間に、複数（ここでは３つ）の固定容量Ｃ１〜Ｃ３を直列に組合せて接続する方式と、図４の（ｂ）に示すように、複数の固定容量Ｃ１〜Ｃ３を並列に組合せて接続する方式と、図４の（ｃ）に示すように、線路導体３２ａ、３２ｂの一端からアースの間に、コンデンサＣ０と直列に接続されたバラクタダイオードＤｖに対して抵抗Ｒ（またはコイルＬ）介してバイアス電圧Ｖｂを印加し、そのバイアス電圧Ｖｂを可変することでコンデンサＣ０とバラクタダイオードＤｖの直列容量を連続的に可変する方式とがあり、そのいずれを採用してもよいが、ここでは、直列に組合せる方式の例を説明する。

直列に組合せる方式の場合、図２および図４の（ａ）に示しているように、線路導体３２ａ、３２ｂの一端に近い位置から所定距離ずつ間隔を開けて容量パッド３６ａ、３６ｂ、３６ｃが一直線に並ぶように形成されており、線路導体３２ａ、３２ｂの一端から容量パッド３６ａまでの間の容量（ストレー容量、以下同様）がＣ１、容量パッド３６ａから容量パッド３６ｂまで間の容量がＣ２、容量パッド３６ｂから容量パッド３６ｃまで間の容量がＣ３となるようにしている。

なお、この容量パッド３６ａ〜３６ｃは、基板３１の表面（線路導体３２ａが設けられている面）に形成することも、その反対面に形成することもできる。ただし、基板３１の表面に設ける場合には、アース導体３３ａ、３３ｃに対して絶縁する。また、いずれ場合においても、容量パッド３６ａ〜３６ｃがアース導体３３ａ、３３ｃに重なり合う場合、その間で生じる容量が無視できるように、アース導体３３ａ、３３ｃの一部を削除する場合もある。

また、基板３１の表面側エッジには、各容量パッド３６ａ〜３６ｃを選択的にアースに接続するための接地用パッド３７ａ、３７ｂ、３７ｃが形成され、容量パッド３６ａ〜３６ｃと接地用パッド３７ａ〜３７ｃの間は、ワイヤあるいはパターン等の接続線３８ａ〜３８ｃにより接続されている。

なお、ここでは構成を分かりやすくするために容量パッド３６ａ〜３６ｃと接地用パッド３７ａ〜３７ｃの間に長い距離を設けているが、実際にはこの距離を可能な限り短くするとともに、比較的大きな面積で形成できる容量パッドと接地用パッドの間および接地用パッドとアースの間を複数本のラインで並列接続することで、その接続ラインによるインピーダンス上昇が生じないようにしている。また、基板３１のアースにＶＩＡホールを形成してインダクタンスを小さくすることができる。

ここで、例えば各容量Ｃ１〜Ｃ３が２０ｆＦで等しいとし、接地用パッド３７ｃをアース（ケース２１の内壁、基板３１のアース導体等）に接続すれば、線路導体の一端にＣ１〜Ｃ３の３つの直列接続による２０／３ｆＦが接続され、接地用パッド３７ｂをアースに接続すれば、Ｃ１とＣ２の２つの直列接続による１０ｆＦが接続され、接地用パッド３７ａをアースに接続すれば、Ｃ１のみの接続により２０ｆＦが接続される。

つまり、この接地用パッド３７ａ〜３７ｃのいずれかを選択的にアースに接続すれば、３種類の容量のいずれかを線路導体の一端に接続することができ、その容量を選ぶことで、ＩＣチップ１０のパッドと線路導体の一端との間を接続するボンディングワイヤ４５によるインピーダンス上昇分を相殺することができる。

この可変容量回路３５は、一対の線路導体３２ａ、３２ｂについて同様に形成されており、これにより、ＩＣチップ１０の一対のパッドと線路導体３２ａ、３２ｂの一端との間をそれぞれ接続するボンディングワイヤ４５によるインピーダンス上昇分を相殺することができる。

なお、上記の接地パッドの選択は、予めサンプル品に対する反射率測定を行って決定し、製品製造時にはその決定された接地パッドを接地すればよい。ただし、バラクタダイオードを用いた場合で、且つそのバイアス電圧の調整を実装された半固定抵抗等で行える構造のものについては、製品１台ごとに最良状態への追い込み調整することが可能である。

上記のように形成された第１中継用基板３０Ａ、３０Ｂの各線路導体３２ａ、３２ｂの他端側と、コネクタ２３〜２６の間には、前記した第２中継用基板４０Ａ〜４０Ｄが固定されている。

各第２中継用基板４０Ａ〜４０Ｄは、所定厚２００μｍの長方形の石英の基板４１の表面中央に所定幅４４０μｍの線路導体４２が一端から他端まで連続して設けられ、その反対面全体にはアース導体（図示せず）が形成されて、インピーダンス５０Ωのマイクロストリップ線路が構成されている。ここで、基板４１の長さは５ｍｍ、幅は１．４５ｍｍ程度である。

各第２中継用基板４０Ａ〜４０Ｄは、その線路導体４２の一端側が、第１中継用基板３０Ａ、３０Ｂの３２ａ、３２ｂの他端側に対して、所定の隙間（例えば０．２ｍｍ）を開けてほぼ連続し、且つ、線路導体４２の他端側が、各コネクタ２３〜２６の中心導体２３ａ〜２６ａに近接あるいは重なり合う位置に固定されている。

また、第１中継用基板３０Ａ、３０Ｂの線路導体３２ａ、３２ｂの他端側（幅４４０μｍ）と、第２中継用基板４０Ａ〜４０Ｄの線路導体４２の一端側（幅４４０μｍ）との間は、複数本のボンディングワイヤ４６で接続され、第２中継用基板４０Ａ〜４０Ｄの線路導体４２の他端側（幅４４０μｍ）とコネクタ２３〜２６の中心導体２３ａ〜２６ａとの間は、インピーダンス整合を乱さない太さのワイヤ４７の半田付けにより（あるいは直結）接続されている。

上記した実施形態の条件において、ＩＣチップ１０の一つのパッドから、第２中継用基板４０までの伝送路についてコネクタ側からみた反射特性の測定結果を図５に示す。

この図５から明らかなように、周波数が０〜６２ＧＨｚの範囲で反射率が−２０ｄＢより小さくなっていることがわかる。

これは、前記したように、第１中継用基板３０Ａ、３０Ｂを用いて、ＩＣチップ１０のパッド間隔を等価的に拡げることで、線路導体の先端形状を不整合な形状に変形させる必要がなくなり、さらに、ＩＣチップ１０のパッドから第１中継用基板３０Ａ、３０Ｂの線路導体への接続に用いるボンディングワイヤによるインピーダンス上昇分を第１中継用基板に微細加工で形成した可変容量回路３５により相殺したことによるものである。

したがって、上記実施形態のＩＣモジュール装置２０は、広い周波数範囲において、ＩＣチップ１０のパッド１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂからコネクタ２３〜２６まで伝送線路のインピーダンス不整合によって起こる反射を抑制することができる。

なお、上記実施形態では、第１中継用基板３０Ａ、３０Ｂと第２中継用基板４０Ａ〜４０Ｄを併用して、ＩＣチップ１０のパッドとコネクタ２３〜２６との間を接続する構造であるので、半導体製造プロセスの微細加工技術を用いた比較的高価な第１中継用基板３０Ａ、３０Ｂだけを用いるより低コストに製造でき、コネクタ数が多くケースが大型化したＩＣモジュール装置の場合に特に有利である。また、大きさあるいはパッド間隔が異なるＩＣチップを共通のケースに搭載する場合であっても、第１中継用基板３０Ａ、３０ＢのみをそのＩＣチップに合わせて変更するだけで、第２中継用基板についてはそのまま流用することができるので、機種変更に容易に対応できる。

ただし、コネクタ数が少なく、小型なケースで済む場合には、図６のＩＣモジュール装置２０′のように、第２中継用基板４０Ａ〜４０Ｄを用いずに、前記した第１中継用基板３０Ａ、３０Ｂとほぼ同等の中継用基板３０Ａ′、３０Ｂ′のみでＩＣチップ１０のパッドとコネクタ２３〜２６との間を接続することも可能である。なお、この中継用基板３０Ａ′、３０Ｂ′では、線路用導体３２ａ、３２ｂの他端側に、コネクタ接続のための領域として所定長さで幅一定の部分を設けているが、前記第１中継用基板３０Ａ、３０Ｂと同一形状であってもよい。

また、前記実施形態では、第１中継用基板３０Ａ、３０Ｂの伝送線路として、所定インピーダンスを保持したままで、線路導体幅を第２中継用基板４０Ａ〜４０Ｄの線路導体４１の幅に合うように拡げることができるコプレーナ線路を用いていたが、ＩＣチップ１０のパッド間隔を等価的に拡げるだけでよい場合には、図７のように、基板３１の表面側に幅一定に形成した線路導体３２ａ′、３２ｂ′と、その反対面全体に形成したアース導体（図示せず）とで、インピーダンス５０Ωのマイクロストリップ線路を構成し、線路導体３２ａ′、３２ｂ′の間隔を、ＩＣチップ１０側の一端側でほぼ３００μｍに設定し、その反対側で３ｍｍ程度まで拡げることで、第２中継用基板４０Ａ〜４０Ｄに接続させることができる。

なお、上記各実施形態では、第２中継基板４０Ａ〜４０Ｄの線路導体４１を直線状にし、かつ対をなす第２中継基板同士を平行に並べていたが、第２中継用基板の配置および形状は任意であり、コネクタ２３〜２６の間隔をより広く取る場合には、線路導体４１のコネクタ寄りの端部の間隔が広くなるように、基板同士がハの字状に開くように固定したり、対をなす線路導体４１のコネクタ側の間隔が拡がるようにパターン形成してもよい。

また、第２中継用基板４０Ａ、４０Ｂの伝送線路を共通の基板に形成し、第２中継用基板４０Ｃ、４０Ｄの伝送線路を共通の基板に形成してもよい。

また、上記実施形態では、一つの第１中継用基板に２つの伝送線路を形成していたが、
一つの第１中継用基板に一つの伝送線路を形成してもよい。

１０……ＩＣチップ、１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂ……パッド、２０、２０′……ＩＣモジュール装置、２１……ケース、２３〜２６……コネクタ、３０Ａ、３０Ｂ……第１中継用基板、３０Ａ′、３０Ｂ′……中継用基板、３１……基板、３２ａ、３２ｂ……線路導体、３３ａ〜３３ｃ……アース導体、３５……可変容量回路、４０Ａ〜４０Ｄ……第２中継用基板、４１……基板、４２……線路導体、４５、４６……ボンディングワイヤ

Claims (3)

1. ケース（２１）と、
   前記ケースの内部に固定され、高周波信号を入出力させるためのボンディングワイヤ接続用の複数のパッドが外周部に近接して設けられた高周波信号用のＩＣチップ（１０）と、
   前記ケースの外周部に固定され、前記ＩＣチップとの間で高周波信号の授受を行うためのコネクタ（２３〜２６）と、
   前記ケース内で前記ＩＣチップの複数のパッドが設けられている外周部と前記コネクタとの間に配置され、高周波信号の伝送に適した所定インピーダンスを有し、前記ＩＣチップの複数のパッドと前記コネクタとの間を接続するための伝送線路が形成された中継用基板（３０Ａ、３０Ｂ）とを含むＩＣモジュール装置であって、
   前記中継用基板は、
   前記ＩＣチップの複数のパッドが設けられている外周部に一端側を近接させた状態で固定されたインジウム・リン（ＩｎＰ）またはガリウム・砒素（ＧａＡｓ）からなる基板（３１）と、
   前記基板に半導体製造プロセスの微細加工技術により形成され、前記ＩＣチップ寄りのの一端側の幅および間隔が該ＩＣチップのパッドの幅および間隔とほぼ等しく、該ＩＣチップから離間する方向へ延びた他端側の間隔が一端側の間隔より広くなるように形成され、前記ＩＣチップ寄りの一端側が該ＩＣチップのパッドに対してボンディングワイヤにより接続された線路導体（３２ａ、３２ｂ、３２ａ′、３２ｂ′）と、
   前記線路導体との間で前記所定インピーダンスの伝送線路を形成するアース導体（３３ａ〜３３ｃ）と、
   前記基板に半導体製造プロセスの微細加工技術により形成され、前記線路導体の一端側とアースとの間に接続され、前記ボンディングワイヤによるインピーダンス上昇を抑制するための可変容量回路（３５）を有していることを特徴とするＩＣモジュール装置。
2. ケース（２１）と、
   前記ケースの内部に固定され、高周波信号を入出力させるためのボンディングワイヤ接続用の複数のパッドが外周部に近接して設けられた高周波信号用のＩＣチップ（１０）と、
   前記ケースの外周部に固定され、前記ＩＣチップとの間で高周波信号の授受を行うためのコネクタ（２３〜２６）と、
   前記ケース内で前記ＩＣチップの複数のパッドが設けられている外周部に近い位置に配置され、高周波信号の伝送に適した所定インピーダンスを有し前記ＩＣチップの複数のパッドに接続するための伝送線路が形成された第１中継用基板（３０Ａ、３０Ｂ）と、
   前記第１中継基板と前記コネクタとの間に固定され、前記所定インピーダンスを有し、前記第１中継基板の伝送線路と前記コネクタとの間を接続するための伝送線路が形成された第２中継用基板（４０Ａ〜４０Ｄ）とを含むＩＣモジュール装置であって、
   前記第１中継用基板は、
   前記ＩＣチップの複数のパッドが設けられている外周部に一端側を近接させた状態で固定されたインジウム・リン（ＩｎＰ）またはガリウム・砒素（ＧａＡｓ）からなる基板（３１）と、
   前記基板に半導体製造プロセスの微細加工技術により形成され、前記ＩＣチップ寄りのの一端側の幅および間隔が該ＩＣチップのパッドの幅および間隔とほぼ等しく、該ＩＣチップから離間する方向へ延びた他端側の間隔が一端側の間隔より広くなるように形成され、前記ＩＣチップ寄りの一端側が該ＩＣチップのパッドに対してボンディングワイヤにより接続された線路導体（３２ａ、３２ｂ、３２ａ′、３２ｂ′）と、
   前記線路導体との間で前記所定インピーダンスの伝送線路を形成するアース導体（３３ａ〜３３ｃ）と、
   前記基板に半導体製造プロセスの微細加工技術により形成され、前記線路導体の一端側とアースとの間に接続され、前記ボンディングワイヤによるインピーダンス上昇を抑制するための可変容量回路（３５）を有していることを特徴とするＩＣモジュール装置。
3. 前記第２中継用基板は、所定厚の石英の基板（４１）の一面側に一定幅で形成した線路導体（４２）と、前記基板の反対面に設けられたアース導体とにより前記所定インピーダンスのマイクロストリップ線路を形成しており、
   前記第１中継用基板の伝送線路は、前記線路導体の両側に前記アース導体が形成されたコプレーナ線路であって、前記線路導体の幅とアース導体に対する間隔が、一端側から他端側に向かって大きくなるように形成し、且つ、該線路導体の他端側の幅が、前記第２中継用基板の前記線路導体の幅とほぼ等しくなるように形成されていることを特徴とする請求項２記載のＩＣモジュール装置。

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