JP2603310B2 - 高周波集積回路用パッケージ - Google Patents

高周波集積回路用パッケージ

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JP2603310B2 JP63239035A JP23903588A JP2603310B2 JP 2603310 B2 JP2603310 B2 JP 2603310B2 JP 63239035 A JP63239035 A JP 63239035A JP 23903588 A JP23903588 A JP 23903588A JP 2603310 B2 JP2603310 B2 JP 2603310B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、高周波集積回路等の半導体素子を収容す
るための高周波集積回路用パッケージに関する。
〔従来の技術〕
従来、この種の高周波集積回路用パッケージにおいて
は、枠体1は第8図および第9図に示すように、コプレ
ーナ導波路構造の高周波入出力端子を構成するための中
心導体層6、接地層7を形成した第1のセラミック基板
13と該第1のセラミック基板13上に形成した端子を絶縁
するための第2のセラミック基板14とを積層させた構成
をしており、半導体素子が搭載される領域2の周囲を取
り囲むような構造が取られていた。また、高周波入出力
端子としてのコプレーナ導波路構造における接地層7と
セラミック製基体表面の導体層あるいは金属製基体3と
は第1のセラミック基板13を貫通して導通させたビアホ
ール12を介して接続される構成が取られていた。なお、
15はバイアス電圧供給端子である。
また、この種の高周波集積回路用パッケージの場合、
半導体素子が搭載される領域2に半導体素子を搭載して
半導体素子の電極と前記高周波入出力端子を構成する中
心導体層6および接地層7間をそれぞれボンディング用
ワイア等で接続した後、板状材料(図示せず)を付けて
半導体素子を封止することによって増幅器等の機能を有
する高周波モジュールが得られる。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかし、高周波入出力端子間で前記第1,第2のセラミ
ック基板13,14を介してリング共振を生ずる、あるいは
第1,第2のセラミック基板13、14を介したマイクロ波の
漏洩分が高周波入出力端子にフィードバックされる等に
よって、高周波モジュールの周波数特性が劣化するとい
う欠点があった。また、高周波入出力端子における接地
層7がビアホール12のみでセラミック製基体表面に形成
された導体層あるいは金属製基体3と接続しているた
め、ビアホール12におけるインダクタンス成分、抵抗成
分等により、接地層7の電位が充分にセラミック製基体
表面に形成された導体層あるいは金属製基体3の電位、
すなわち、接地電位とならず高周波用端子での不整合を
生じ、高周波集積回路用パッケージにおける高周波特性
が制限されるという欠点があった。
この発明は、前記欠点を改善あるいは除去するために
なされたもので、枠体におけるリング共振の抑制、枠体
を介したマイクロ波の漏洩分の高周波入出力端子へのフ
ィードバックの抑制ならびにビアホールにおけるインダ
クタンス成分、抵抗成分の低減化を図ることによって、
半導体素子を搭載した高周波モジュールが30GHz帯の超
高周波領域まで動作可能となる高周波集積回路用パッケ
ージを提供することを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
この発明にかかる高周波集積回路用パッケージは、枠
体を、複数の薄い絶縁性シートの各表面にコプレーナ導
波路構造の周囲を取り囲むように導体層を形成し、さら
に各導体層間および各導体層とコプレーナ導波路構造の
高周波入出力端子の接地層と、導体層を形成した基体の
導体層あるいは導電性基体とを電気的に接続して構成し
たものである。
また、この発明においては、枠体に形成された高周波
入出力端子を除く他の高周波入出力端子,低周波入出力
端子,バイアス電圧供給用端子および接地用端子を枠体
あるいは基体のいずれか一方に形成することができる。
〔作用〕
この発明においては、コプレーナ導波路構造の全周囲
が導体が囲まれていると等価となり、リング共振の抑
制,マイクロ波の漏洩分の高周波入出力端子へのフィー
ドバックの抑制,およびインダクタンス成分の低減がは
かれる。
また、枠体に形成された高周波入出力端子を除く他の
端子を基体に設けたものは、シールドがより完全に行わ
れ、高周波特性が向上する。
〔実施例〕
(実施例1) 第1図〜第5図はこの発明の第1の実施例を説明する
図であって、第1図は斜視図、第2図は、第1図の高周
波入出力端子(Tの部分)を詳細に説明した斜視図、第
3図は、第2図のA−A′の断面図、第4図は第2図を
B方向から見た図、第5図は半導体素子を実装した構成
例の上面図である。
図において、1はこの発明の高周波集積回路用パッケ
ージの枠体、2は半導体素子を搭載する領域、3は導体
層で覆われたセラミック製基体あるいは金属製基体、6
はコプレーナ導波路を構成するための(高周波入出力端
子の)中心導体層、7はコプレータ導波路を構成するた
めの(高周波入出力端子の)接地層、8は薄いセラミッ
ク基板、9は前記薄いセラミック基体8の表面の内、接
地層7に平行に面に形成された第1の導体層、10は前記
薄いセラミック基体8の表面の内、接地層7に直交する
面に形成された第2の導体層、11はコプレーナ導波路を
構成するための絶縁層、12はビアホール、15はバイアス
電圧供給端子、16は半導体素子、17はバイパスコンデン
サ、18はボンディング用ワイアである。
はじめに、第1の実施例における枠体の1の製造工程
例について説明する。まず、薄いセラミックのグリーン
シートを6枚用意し、それぞれの表面と裏面の所定の個
所に導電性材料、例えばタングステンペーストを塗布
し、第1の導体層9の形成準備をした後積層する。その
後、パンチング等で所定の位置を開口し、ビアホール12
用の穴および半導体素子16を搭載する領域2を形成す
る。さらに、ビアホール12用の穴に前記タングステンペ
ーストを埋め込んでビアホール12を形成する。次に、積
層した薄いセラミック基板8の壁面の所定の箇所、すな
わちコプレーナ導波路構造の高周波入出力端子の高周波
特性を損なわない範囲および他の端子を絶縁させる範囲
に、前記タングステンペーストを塗布する。最後に、セ
ラミック製基体表面に形成された導体層あるいは金属製
基体3に前記積層したセラミック基板8を銀ろう等の板
を挟んで重ね合わせた後高温で焼成する。
この工程によって、枠体1は、第2図に示すように6
枚の薄いセラミック基板8が第1,第2の導体層9、10で
囲まれた構造となる。また、高周波入出力端子の部分は
第3図に示すようにコプレーナ導波路の両側に高周波入
出力端子を構成する中心導体層6、接地層7と平行に第
1の導体層9が配置される。さらに、第2図、第4図に
示すように中心導体層6、接地層7と直交する枠体1表
面に第2の導体層10が形成され、また、高周波入出力端
子の接地層7とセラミック製基体表面の導体層あるいは
金属製基体3と接続し接地層7と直交する面方向にビア
ホール12が配置される。
この結果得られたパッケージの枠体1は、接地層7で
あるセラミック製基体表面の導体層あるいは金属製基体
3に導通した第1の導体層9、第2の導体層10によって
枠体1の内外が電気的にシールドされた構造となり、従
来のセラミック製枠体におけるマイクロ波の漏洩分の高
周波入出力端子へのフィードバックの低減を抑制でき、
さらに、ビアホール12では不十分だったコプレーナ導波
路構造の高周波入出力端子における接地層7の電位をセ
ラミック製基体表面の導体層あるいは金属製基体3の電
位に限りなく近くできる構造となり、ビアホール12での
インダクタンス成分および抵抗成分の低減が図れる。そ
の結果、枠体1はコプレーナ導波路構造の高周波入出力
端子を除き、擬似的に金属製枠体と同等の効果が得ら
れ、この発明の枠体1を介したリグ共振等を除去できる
ため、パッケージのキャビティ寸法はT101、TE10モード
のマイクロ波の伝播を考慮した設計を行えばよいことに
なる。以上の結果をもとにパッケージのキャビティを設
計した結果、パッケージの高周波入出力端子間のアイソ
レーションが30GHz帯でも30dB以上が得られるととも
に、高周波用端子の挿入損失が0.3dB以下と低損失化が
達成できた。
次に、この構造のパッケージを用いた高周波モジュー
ルへの適用例について説明する。
第5図に示すように、このパッケージに半導体素子1
6、バイパスコンデンサ17をパッケージの領域2にAuSn
等のはんだを用いて取りつけた後、半導体素子16の電極
と高周波入出力端子の中心導体層6、接地層7およびバ
イパスコンデンサ17、DC電圧供給用導体層間をそれぞれ
ボンディング用ワイア18で電気的に結線する。最後に、
金属製の蓋(図示せず)で気密封止することによって高
周波モジュールが完成する。この場合、パッケージの高
周波用端子および枠体1が前述のような構造になってい
ることから、前記高周波モジュールに高周波信号を入力
し半導体素子16で増幅するなどの動作を実行しても、高
周波入出力端子での漏洩分が枠体1を介してフィードバ
ックされることがなく、半導体素子16の機能を損なうこ
とがない。また、コプレータ導波路構造の高周波入出力
端子の接地層7が、セラミック製基体表面の導体層ある
いは金属製基体3の電位と限りなく近い電位となるた
め、高周波入出力端子の高周波特性が特に優れるといっ
た利点がある。
この結果から明らかなように、従来の技術では困難で
あった30GHz帯の超高周波まで動作する半導体素子16を
搭載したマイクロ波集積回路が実現できるようになっ
た。
(実施例2) 第6図は、この発明の第2の実施例の高周波用端子部
の側面図であり、第2図のBの方向から見た図であり、
第4図に対応するもので、第2の導体層10が接地層7の
内端まで延びており、第4図よりもコプレーナ導波路構
造を密に取り囲んでいる。したがって、接地層7のうち
中心導体層6の近傍部分がセラミック製基体表面の導体
層あるいは金属製基体3の電位により近くなるため、高
周波集積回路用パッケーシの高周波特性の改善を図るこ
とができる。この実施例での、枠体1の製作工程、キャ
ビティの設計方法等は実施例とほぼ同等である。
(実施例3) 第7図はこの発明の第3の実施例の斜視図であって、
コプレーナ導波路構造の高周波入出力端子を除く端子を
セラミック製の基体あるいは金属製基体3にガラス端子
(セラミック端子等でもよい)により形成した例であ
る。この実施例での、枠体1の製作工程、キャビティの
設計方法等は第1の実施例とほぼ同等である。この第3
の実施例では、コプレーナ導波路構造の高周波入出力端
子を除く端子をセラミック製基体あるいは金属製基体3
にガラス端子19で形成しているため、パッケージのキャ
ビティは高周波用端子以外は全てシールドされる構造と
なって高周波特性が特に優れるなどの特徴を有する。
なお、これまでの実施例では、薄いセラミック基体8
が6枚の場合について説明したが、3〜5枚の場合につ
いても効果が若干小さくなるものの従来技術に比べて効
果的であることは言うまでもない。また、6枚をこえる
場合は効果が大きくなる方向であり、必然的にこの発明
に範疇にはいることは言うまでもない。また、この発明
の実施例では、搭載している高周波集積回路の個数を1
個の場合で説明しているが、個数が複数になった場合で
も、この発明の特徴を損なうものではないことは言うま
でもない。また、ビアホール12がない場合でもこの発明
の効果が有効であることは言うまでもない。
さらに、この発明の実施例では、枠体1をセラミック
材料、基体を金属材料として説明したが、プラスチック
等の絶縁製材料を使用した場合でもこの発明の範疇に入
ることは明らかである。
〔発明の効果〕
以上説明したように、この発明は、枠体を、複数の薄
い絶縁性シートの各表面にコプレーナ導波路構造の周囲
を取り囲むように導体層を形成し、さらに各導体層間お
よび各導体層とコプレーナ導波路構造の高周波入出力端
子の接地層と、導体層を形成した基体の導体層あるいは
導電性基体とを電気的に接続して構成したので、従来の
セラミック製枠体におけるマイクロ波の漏洩分の高周波
入出力端子へのフィードバックの低減を抑制でき、さら
にビアホールでは不十分だったコプレーナ導波路構造の
高周波入出力端子における接地層の電位を、基体表面の
導体層あるいは金属製基体の電位に限りなく近くできる
構造となり、ビアホールでのインダクタンス成分および
抵抗成分の低減が図れる。また、枠体はコプレーナ導波
路構造の高周波入出力端子を除き、擬似的に金属性枠体
と同等の効果が得られ、この発明の枠体を介したリング
共振等を除去できるため、高周波特性の改善が図れる。
さらに、枠体に形成された高周波入出力端子を除く他
の端子を基体に形成したものは、シールドがより完全に
行われ高周波特性が向上する利点がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明のパッケージ全体を示す斜視図、第2
図は、第1図の高周波用端子を詳細に示した斜視図、第
3図はこの発明の特徴をもっとも良く示している第2図
のA−A′の断面図、第4図は、第2図をB方向から見
た図、第5図は半導体素子を実装した構成例の上面図、
第6図はこの発明の第2の実施例の高周波用端子部の側
面図、第7図はこの発明の第3の実施例を表すパッケー
ジの斜視図、第8図はコプレーナ導波路用導体層を備え
た従来パッケージの上面図、第9図は、第8図における
C方向からみた図である。 図において、1は枠体、2は半導体素子を搭載する領
域、3は導体層で覆ったセラミック製基体あるいは金属
製基体、6は中心導体層、7は接地層、8は薄いセラミ
ック基体、9,10は第1,第2の導体層、11は絶縁層、12は
ビアホール、13は第1のセラミック基体、14は第2のセ
ラミック基体、15はバイアス電圧供給端子、16は半導体
素子、17はバイパスコンデンサ、18はボンディング用ワ
イア、19はガラス端子である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村口 正弘 東京都千代田区内幸町1丁目1番6号 日本電信電話株式会社内 (56)参考文献 特開 昭60−160638(JP,A) 特開 昭62−171201(JP,A) 特開 昭62−259500(JP,A) 特開 平2−206150(JP,A) 実開 昭63−29949(JP,U)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】一部にコプレーナ導波路構造の高周波入出
    力端子を有する枠体と、導体層を形成した基体あるいは
    導電性基体と、封止用蓋とから構成された高周波集積回
    路用パッケージにおいて、前記枠体を、複数の薄い絶縁
    性シートの各表面に前記コプレーナ導波路構造の周囲を
    取り囲むように導体層を形成し、さらに前記各導体層間
    および各導体層と前記コプレーナ導波路構造の前記高周
    波入出力端子の接地層と、前記導体層を形成した基体の
    導体層あるいは導電性基体とを電気的に接続して構成し
    たことを特徴とする高周波集積回路用パッケージ。
  2. 【請求項2】枠体に形成された高周波入出力端子を除く
    他の高周波入出力端子、低周波入出力端子、バイアス電
    圧供給用端子および接地用端子を枠体あるいは基体のい
    ずれか一方に形成したことを特徴とする請求の項(1)
    記載の高周波集積回路用パッケージ。
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