JP2977519B2 - マイクロ波パッケージ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えばモノリシ
ックマイクロ波集積回路（ＭＭＩＣ）等のマイクロ波集
積回路（ＭＩＣ）や電界効果トランジスタ等の半導体チ
ップやマイクロ波回路基板を収納するのに用いられるマ
イクロ波パッケージに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、この種のマイクロ波パッケー
ジには、量産性と共に、低価格化の要請から、パッケー
ジ本体の底板をアルミナや窒化アルミ等の誘電体で形成
し、この底板の両面に金属膜を被着した接地導体が形成
される。そして、この底板の両面の接地導体は、スルー
ホールを介して電気的に接続される。このようなマイク
ロ波パッケージは、底板をグリーンシート状の誘電体か
ら多面取りでパッケージ形状に製造可能であるという特
徴を有する。

【０００３】図４は、このような従来のマイクロ波パッ
ケージを示すもので、底板１をアルミナ等の誘電体で形
成して、例えば同種の誘電体で形成したパッケージ本体
２の底面にロー付け等により取付けられる。このパッケ
ージ本体２には、接続パッド２ａが形成され、この接続
パッド２ａには、底板１に搭載された半導体チップ３が
ボンディングワイヤ４を介して配線接続される。

【０００４】上記パッケージ本体２上には、フレーム部
材５が取付けられ、このフレーム部材５上には、図示し
ないカバー部材が取付けられる。また、パッケージ本体
２と底板１の側壁には、半円スルーホールと称する複数
の外部接続部６が形成される。この外部接続部６は、上
記接続パッド２ａにそれぞれ接続される。そして、パッ
ケージ本体２は、その底板１が図示しない外部基板上の
所定の位置に搭載されて、該外部基板（図示せず）の高
周波回路に外部接続部６を介してリフロー等により半田
接続される。

【０００５】ところで、上記マイクロ波パッケージにあ
っては、底板１の両面に図５に示すように金属膜を形成
した接地導体１ａ，１ａを形成して、この接地導体１
ａ，１ａ間を複数のスルーホール１ｂを介して電気的に
接続することにより、底板１の半導体チップ３を搭載す
るマウント面を接地面として、不要共振を抑制する方法
が採られている。

【０００６】この底板１のマウント面は、マイクロ波帯
での不要共振を押さえることで、半導体チップ３の発振
現象などのパッケージ内での不安定動作を押さえること
が可能となる。具体的には、チップマウント面の不要共
振が底板１のスルーホール１ｂのピッチｄと密接な関係
があり、スルーホール１ｂのピッチｄを、使用するマイ
クロ波の波長に対して ｄ≦λ／８ …（１） の関係が成立するように設定される（図５参照）。

【０００７】また、スルーホール１ｂのピッチｄは、底
板１の板厚をＨとすると、 ｄ＝ｎ×Ｈ（ｎは整数、ｎ＞１） …（２） の関係が成立すると、マイクロ波の波長と無関係に不要
共振が発生するという特徴を有する。

【０００８】ここで、図６に示すように底板１の板厚Ｈ
とスルーホール１ｂのピッチｄの関係を計算機シミュレ
ーションする。このシミュレーションでは、その誘電体
として、アルミナを用いた底板１の板厚Ｈを０．５ｍ
ｍ、スルーホール１ｂのピッチｄを１ｍｍとして、パッ
ケージの対向する入出力端子をマウント面で短絡して入
出力端子間のアイソレーション特性を測定する。この測
定結果によれば、上記（２）式の関係を満足した状態で
もアイソレーション特性が悪化されることが確認され
る。

【０００９】なお、図６においては、スルーホール１ｂ
の直径φを０．３ｍｍ、入出力端間距離を１０ｍｍ、周
波数ｆを１０ＧＨz とする。この原因は、底板１のマウ
ント面の電位が、接地面よりわずかに電位を持つためで
ある。即ち、底板１のスルーホール１ｂのある部分のマ
ウント面の電位は低く、他の部分は板厚Ｈに応じて高く
なり、これが周期的となった状態で、共振を起こしアイ
ソレーションを悪化させることとなる。

【００１０】このため、マイクロ波パッケージにあって
は、底板を含むパッケージ強度と量産性を考慮して、ス
ルーホール１ｂのピッチｄを１ｍｍ、板厚を０．５ｍｍ
程度に設定すると、式（２）の関係により十分なアイソ
レーション特性を得ることが困難であるという問題を有
する。

【００１１】そこで、アイソレーション特性の共振を抑
制するために、スルーホール１ｂのピッチｄを極力狭い
間隔に設定すると共に、底板の板厚を薄く形成する方法
が採られている。

【００１２】しかしながら、上記マイクロ波パッケージ
では、底板の板厚の制約と、スルーホール１ｂのピッチ
ｄの制約により、底板のチップマウント面がマイクロ波
帯で最適な接地面に形成するのが困難であり、その製作
が非常に面倒であるという問題を有する。

【００１３】即ち、底板を含むパッケージ強度と量産性
を向上させには、スルーホール１ｂのピッチｄを１ｍ
ｍ、板厚を０．５ｍｍ程度に設定して、堅牢に構成する
ことで実現されるが、これによると、チップマウント面
のアイソレーション特性が低下して、所望の特性を確保
するのが困難となるという問題を有する。

【００１４】他方、アイソレーション特性の共振を抑制
する手段としては、スルーホール１ｂのピッチｄを狭く
したり、板厚を薄くする方法が採られる。しかし、ピッ
チｄを狭くすると、底板の誘電体をグリーンシートから
焼結する際に、強度低下によるクラックや割れ等が発生
し易く、製造上の歩留まりが低下するとい問題が生じ
る。そして、底板の板厚を薄くすると、パッケージ機械
的強度が低下され、同様に製造上の歩留まりが低下する
という問題が生じる。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、従
来のマイクロ波パッケージでは、製造が非常に面倒で歩
留まりが低いという問題を有する。この発明は上記の事
情に鑑みてなされたもので、構成簡易にして、マイクロ
波帯における高精度な特性を実現し得、且つ、簡便にし
て容易な製造を実現し得るようにしたマイクロ波パッケ
ージを提供することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】この発明は、少なくとも
底板が誘電体で形成されたパッケージ本体を備えたマイ
クロ波パッケージにおいて、前記底板を両面に接地導体
が形成された複数の誘電体層を積層して形成し、前記複
数の誘電体層にそれぞれ両面の接地導体を電気的に接続
する複数のスルーホールを、他の層のスルーホールと異
なる位置に配置されるように構成した。

【００１７】上記構成によれば、底板は、各誘電体層の
スルーホールが他の誘電体層のスルーホールと異なる位
置に配置していることにより、マウント面のアイソレー
ション特性の共振特性が最適となるピッチで各層のスル
ーホールを形成することが可能となると共に、所望の板
厚が確保されて、機械的強度の促進が図れる。従って、
マイクロ波帯における高精度な特性を得、且つ、製造上
の簡略化が図れる。

【００１８】また、この発明は、少なくとも底板が誘電
体で形成されたパッケージ本体を備えたマイクロ波パッ
ケージにおいて、前記底板を両面に接地導体が形成され
た複数の誘電体層を積層して形成し、前記複数の誘電体
層にそれぞれ両面の接地導体を電気的に接続する複数の
スルーホールを、少なくとも一つが、他の層のスルーホ
ールと同一位置に配置されるように構成した。

【００１９】上記構成によれば、底板は、各誘電体層の
少なくとも一つのスルーホールが、他の誘電体層のスル
ーホールと同一位置に配置されることにより、所望のマ
ウント面のみのアイソレーション特性の共振特性が最適
となるピッチで各層のスルーホールを形成することが可
能となると共に、所望の板厚が確保されて、機械的強度
の促進が図れる。従って、マイクロ波帯における高精度
な特性を得、且つ、製造上の簡略化が図れる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて、図面を参照して詳細に説明する。図１はこの発明
の一実施の形態に係るマイクロ波パッケージを示すもの
で、パッケージ本体１０は、例えばアルミナ等の誘電体
で枠状に形成され、その底面には、この発明の特徴とす
る例えばアルミナで形成される底板１１がロー付け等に
より取付けられる。このパッケージ本体１０には、複数
の接続パッド１０ａが形成され、この接続パッド１０ａ
には、底板１１に搭載された、例えばトランジスタなど
の能動素子やＭＭＩＣなどの半導体チップ１２がボンデ
ィングワイヤ１３を介して配線接続される。

【００２１】上記パッケージ本体１０上には、フレーム
部材１４が取付けられ、このフレーム部材１４上には、
例えば図示しないカバー部材が取付けられる。また、パ
ッケージ本体１０と底板１１の側壁には、半円スルーホ
ールと称する複数の外部接続部１５が形成され、この外
部接続部１５は、上記接続パッド１０ａに接続される。
これにより、パッケージ本体１０は、その底板１１が図
示しない外部基板上の所定の位置に搭載されて、該外部
基板（図示せず）の高周波回路に上記外部接続部１５を
介してリフロー等で半田接続される。

【００２２】ここで、上記底板１１の詳細を説明する。
即ち、底板１１は、アルミナ等の誘電体で形成される複
数層、例えば第１及び第２の誘電体層２０，２１が積層
されて形成される。そして、この第１及び第２の誘電体
層２０，２１には、その両面に金属膜の接地導体２０
ａ，２０ａ及び２１ａ，２１ａがそれぞれ被着され、こ
の接地導体２０ａ，２０ａ及び２１ａ，２１ａがそれぞ
れ複数のスルーホール２２，２３を介して電気的に接続
される。このスルーホール２２，２３は、例えばタング
ステンで形成される。

【００２３】この第１及び第２の誘電体層２０，２１の
複数のスルーホール２２，２３は、例え図２に示すよう
にピッチｄを有して所定の間隔に配置され、互いの位置
が異なるように配置される。そして、これらスルーホー
ル２２，２３のピッチｄは、底板１１の厚さ寸法をＨ
（第１及び第２の誘電体層２０，２１の層厚ｈ，ｈ）と
して、上記式（２）が成立しないように設定される。

【００２４】このように、上記マイクロ波パッケージ
は、底板１１を両面に接地導体２０ａ，２０ａ及び２１
ａ，２１ａが形成された第１及び第２の誘電体層２０，
２１を積層して形成し、これら第１及び第２の誘電体層
２０，２１にそれぞれ両面の接地導体２０ａ，２０ａ及
び２１ａ，２１ａを電気的に接続する複数のスルーホー
ル２２，２３を、互いの位置が一致しないように設けて
構成した。

【００２５】これによれば、底板１１は、第１及び第２
の誘電体層２０，２１のスルーホール２２，２３が他の
誘電体層２１，２０のスルーホール２３，２２と異なる
位置に配置していることにより、マウント面のアイソレ
ーション特性の共振特性が最適となるピッチｄで各層の
スルーホール２２，２３を形成することが可能となると
共に、底板１１の板厚Ｈを所望の厚さに保つことが可能
となり、機械的強度の促進が図れる。この結果、マイク
ロ波帯における高精度なアイソレーション特性の取得が
可能となり、しかも、簡便にして、容易な製造が可能と
なり、製造上の歩留りの向上が図れる。

【００２６】即ち、上記構成において、パッケージの対
向する入出力端子をマウント面で短絡した場合の入出力
端子間のアイソレーション特性をスルーホール２２，２
３ピッチｄ、及び底板１１の板厚Ｈを変えて計算機シミ
ュレーションすると、図３に示すように底板１１の板厚
Ｈ及びスルーホール２２，２３のピッチｄが上記式
（２）を満足した状態で、共振が小さくなることが確認
される。

【００２７】これは、底板１１のマウント面における接
地面からの電位が、第１及び第２の誘電体層２０，２１
の相対電位の和となる。言い換えると、底板１１は、共
振により、相対電位（共振電位）が高くなる第１の誘電
体層２０の部分が、積重した第２の誘電体層２１のスル
ーホール２３となり、結果として相対電位が低い値とな
る。この結果、底板１１の最大電位は、第１及び第２の
誘電他層２０，２１の各共振電位の最大値で略決定さ
れ、且つ、第１及び第２の誘電体層２０，２１の厚さ寸
法が、従来の如く単板の場合に比して積層数に応じて薄
くなることにより、共振電位も低く、合成される最大電
位が単板に比べて低くなる。

【００２８】具体的には、厚さ寸法ｈが０．２５ｍｍの
第１及び第２の誘電体層２０，２１で形成して、底板１
１の板厚Ｈを０．５ｍｍとし、スルーホール２２，２３
のピッチｄを１ｍｍとした場合、図３中破線で示す従来
のアイソレーション特性と比較すると、その共振特性が
小さいことで、アイソレーション特性で１０ｄＢ程度、
改善される。このように底板１１は、アイソレーション
特性の改善を図ったうえで、その板厚Ｈを、０．５ｍｍ
の厚さに保つことが可能となり、容易に所望の機械的強
度が確保され、しかも、スルーホール２２，２３のピッ
チｄを１ｍｍに設定することが可能となることにより、
スルーホール製造上における歩留りの向上が図れる。

【００２９】なお、図３中においては、上記第１及び第
２の誘電体層２０，２１を、アルミナで各厚さ寸法ｈ及
びピッチｄを同一に形成して、前述した図６において示
した従来の底板１を板厚Ｈ＝０．５で形成した場合のシ
ミュレート結果を破線で示して併記する。

【００３０】上記実施の形態では、底板１１を第１及び
第２の誘電体層２０，２１を積層して形成し、この第１
及び第２の誘電体層２０，２１のスルーホール２２，２
３を所定のピッチｄで所定の間隔に形成するように構成
した場合で説明したが、これに限ることなく、半導体チ
ップ１２の搭載位置等に応じて、これら第１及び第２の
誘電体層２０，２１に対して複数のスルーホール２２，
２３を不規則なピッチｄで形成するように構成してもよ
い。

【００３１】また、上記実施の形態では、第１及び第２
の誘電体層２０，２１のスルーホール２２，２３を互い
に一致しないように配置したが、これに限ることなく、
第１の誘電体層２０のスルーホール２２と第２の誘電体
層２１のスルーホール２３とを少なくとも一つが一致す
るように配置構成してもよい。

【００３２】さらに、上記実施の形態では、底板１１を
構成する第１及び第２の誘電体層２０，２１を同じ厚さ
寸法ｈで形成するように構成した場合で説明したが、こ
れに限ることなく、第１及び第２の誘電体層２０，２１
の厚さ寸法を異なるように形成してもよい。

【００３３】また、さらに、上記実施の形態では、底板
１１を第１及び第２の誘電体層２０，２１の２層を積層
して形成した場合で説明したが、これに限ることなく、
底板１１を３層以上の複数の誘電体層を積層して、各誘
電体層にそれぞれスルーホールを形成するように構成す
ることも可能である。

【００３４】この場合、３層以上の誘電体層に形成する
スルーホールとしては、使用目的に応じて、上記第１及
び第２の誘電体層２０，２１の２層と略同様に、例えば
各誘電体層の位置がすべて一致しないように配置した
り、少なくとも一つが一致するように配置構成される。

【００３５】また、３層以上の誘電体層にそれぞれ形成
するスルーホールとしては、そのうちの複数層のスルー
ホールの位置を一致させ、他の誘電体層のスルーホール
のみの位置をずらせたり、中間に位置する誘電体層のス
ルーホールの位置を他の誘電体層のスルーホールと位置
をずらせて形成したり、その使用形態に応じて各種配置
構成される。

【００３６】さらに、上記実施の形態では、底板１１に
半導体チップ１２を搭載するように構成した場合で説明
したが、これに限ることなく、マイクロ波回路基板を搭
載したり、あるいは底板１１に直接的にマイクロ波回路
を形成するように構成することも可能である。

【００３７】また、さらに、上記実施の形態では、フレ
ーム部材１４上にカバー部材を用いて封止するように構
成した場合で説明したが、これに限ることなく、カバー
部材に変えてフレーム部材１４上に周知のポッティング
処理を施すように構成してもよい。

【００３８】さらに、上記実施の形態では、底板１１を
アルミナを用いて構成した場合で説明したが、誘電体と
しては、これに限ることなく、窒化アルミ等の各種材料
を用いて構成することが可能である。よって、この発明
は上記実施の形態に限ることなく、その他、この発明の
要旨を逸脱しない範囲で種々の変形を実施し得ることは
勿論である。

【００３９】

【発明の効果】以上詳述したように、この発明によれ
ば、構成簡易にして、マイクロ波帯における高精度な特
性を実現し得、且つ、簡便にして容易な製造を実現し得
るようにしたマイクロ波パッケージを提供することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施の形態に係るマイクロ波パッ
ケージを示した図。

【図２】図１の底板を取り出して示した図。

【図３】図１の計算機シミュレーションによるアイソレ
ーション特性を示した図。

【図４】従来のマイクロ波パッケージを示した図。

【図５】図４の従来のマイクロ波パッケージの底板を取
り出して示した図。

【図６】図４の従来のマイクロ波パッケージの計算機シ
ミュレーションによるアイソレーション特性を示した
図。

【符号の説明】 １０…パッケージ本体。 １０ａ…接続パッド。 １１…底板。 １２…半導体チップ。 １３…ボンディングワイヤ。 １４…フレーム部材。 １５…外部接続部。 ２０…第１の誘電体層。 ２１…第２の誘電体層。 ２０ａ，２１ａ…接地導体。 ２２，２３…スルーホール。

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも底板が誘電体で形成されたパ
   ッケージ本体を備えたマイクロ波パッケージにおいて、 前記底板を両面に接地導体が形成された複数の誘電体層
   を積層して形成し、前記複数の誘電体層にそれぞれ両面
   の接地導体を電気的に接続する複数のスルーホールを、
   他の誘電体層のスルーホールと異なる位置に配置される
   ように形成したことを特徴とするマイクロ波パッケー
   ジ。
2. 【請求項２】 少なくとも底板が誘電体で形成されたパ
   ッケージ本体を備えたマイクロ波パッケージにおいて、 前記底板を両面に接地導体が形成された複数の誘電体層
   を積層して形成し、前記複数の誘電体層にそれぞれ両面
   の接地導体を電気的に接続する複数のスルーホールを、
   少なくとも一つが、他の誘電体層のスルーホールと同一
   位置に配置されるように形成したことを特徴とするマイ
   クロ波パッケージ。
3. 【請求項３】 前記複数のスルーホールは、底板の各誘
   電体層に所定の間隔に形成されることを特徴とする請求
   項１又は２記載のマイクロ波パッケージ。
4. 【請求項４】 前記パッケージ本体の底板上には、半導
   体チップが搭載されることを特徴とする請求項１乃至３
   のいずれか記載のマイクロ波パッケージ。
5. 【請求項５】 前記パッケージ本体の底板上には、マイ
   クロ波回路基板が搭載されることを特徴とする請求項１
   乃至３のいずれか記載のマイクロ波パッケージ。
6. 【請求項６】 前記パッケージ本体の底板には、マイク
   ロ波回路が形成されることを載されることを特徴とする
   請求項１乃至３のいずれか記載のマイクロ波パッケー
   ジ。