JP3001565B2

JP3001565B2 - マルチチップ・モジュ―ル

Info

Publication number: JP3001565B2
Application number: JP11019526A
Authority: JP
Inventors: バリー・アール・アレン; エドウィン・ディー・デアー; ランディ・ジェイ・デュプレイ
Original assignee: Northrop Grumman Space and Mission Systems Corp; TRW Inc
Current assignee: Northrop Grumman Space and Mission Systems Corp
Priority date: 1998-01-28
Filing date: 1999-01-28
Publication date: 2000-01-24
Anticipated expiration: 2019-01-28
Also published as: DE19903342A1; DE19903342B4; JPH11317492A; US6028497A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ミリ波領域のマイ
クロ波回路のパッケージとして用いるのに適したマルチ
チップ・モジュール・パッケージに関するものであり、
より詳しくは、マルチチップ・モジュール・パッケージ
の生産効率を向上させることができ、マルチチップ・モ
ジュール・パッケージの寸法を小型化することができ、
更には、ガラス材料を使用したフィードスルーを不要に
することができる、新規なマルチチップ・モジュール・
パッケージ構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】夫々が独立した回路機能を有する複数の
固体ＲＦ電子デバイス（例えば、集積回路チップ等）
を、１個のパッケージに収容することがしばしば行われ
ており、このようなものは様々な名称で呼ばれている
が、本明細書ではこれをマルチチップ・モジュールと呼
ぶことにする。マルチチップ・モジュールに収容する複
数の電子デバイスが、ミリ波領域のマイクロ波等の高い
周波数領域で動作するものである場合には、それら複数
の電子デバイスを収容するパッケージとして、密閉型の
金属容器パッケージが使用される。この種のパッケージ
即ちモジュールは、その内部に収容した電子デバイスを
密封することにより、それら電子デバイスを外部環境か
ら保護している。なお、外部環境には、放射線や、腐蝕
性ガス等の、収容した電子デバイスにとっては有害なも
のが存在することから、保護が必要となる。この種のパ
ッケージを用いて構成したモジュールは、その内部から
外部へＲＦ信号を出力し、或いは外部から内部へＲＦ信
号を入力するために、そのパッケージの金属壁を通過さ
せて信号を伝送する必要があり、そのために、高周波
（ＲＦ）フィードスルーが組み込まれている。フィード
スルーとは、いわば、極めて短いＲＦ伝送線路である。
またフィードスルーは、例えば金属壁のように高周波の
伝搬を阻害するＲＦバリヤを通過させて、ＲＦエネルギ
を伝送するための手段として、最も一般的に用いられて
いる手段である。通常は、フィードスルーをＲＦコネク
タに接続するか、フィードスルーからパッケージの外部
の導波管の中へ高周波エネルギを放射させるようにして
いる。

【０００３】従来の一般的なフィードスルーは、ガラス
材料と金属材料とで構成したものであった。パッケージ
の壁部に孔を形成し、その孔の中にガラス材料を充填し
たものをガラス・ビードという。このガラス・ビード
は、伝送線路を形成する導体である棒状の金属材料製の
ピンをパッケージの壁部から絶縁して支持するための絶
縁材料としての機能を果たすと共に、パッケージの内部
を外部環境から隔離するための不浸透性バリヤとしての
機能も果たしている。また、１個のガラス・ビードで、
２本以上のピンを支持するということも行われている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ガラス材料と金属材料
とを接合した構造は、密封性に関しては非常に優れてい
るが、大きな問題点も付随していた。すなわち、強度に
欠けるということであり、これは、本来的に脆弱である
ガラス材料を用いているからである。この構造のフィー
ドスルーは、モジュールの取り扱いや試験の際に、その
ガラス材料に包持されて支持されている金属材料製ピン
が湾曲ないし折曲されて変形したならば、そのガラス・
ビードの、金属材料製ピンがガラス・ビード内に没入し
ている箇所に、破損が生じることがあった。ガラス・ビ
ードのこの箇所に破損が生じると、フィードスルーが不
良となり、場合によってはガラス・ビードに、径方向の
ひび割れや、周方向のひび割れが発生することがあっ
た。ガラス・ビードのひび割れは、ガラス・ビードと金
属材料製ピンとの間の熱膨張特性の相違や、一種の疲労
現象や、更にはその他の未知の原因によって発生するこ
ともあった。

【０００５】いかなる原因にせよ、一旦ひび割れが発生
したならば、それがどれ程微細なものであろうとも、そ
のパッケージを使用している電子機器の通常の使用中に
発生する熱のために、そのひび割れが成長する恐れがあ
る。ひび割れが成長し始めたならば、パッケージの取り
扱いや輸送、或いは航空機や宇宙船の振動によって、そ
のひび割れが更に大きくなり、そのためフィードスルー
の明らかな密封不良が発生することがある。この構造の
ＲＦフィードスルーを使用したデバイスの製造に携わる
当業者は、ガラス材料が脆弱であることを知悉している
ため、不良品を発生させないように、その取り扱いには
特別の注意を払っているが、そのような慎重な取り扱い
を必要とすること自体が、低い生産効率をもたらす原因
となっていた。これに対して、本発明は、マルチチップ
・モジュール・パッケージにおいて、ガラス材料と金属
材料とを接合して構成したフィードスルーを不要にする
ことができる。

【０００６】また、従来のマルチチップ・モジュールで
は、１個のモジュールに収容しようとする様々なＲＦ回
路を構成する集積回路チップの全てを１枚の基板上に搭
載することは実際上不可能であった。その原因は幾つも
あるが、ガラス材料と金属材料とを接合したフィードス
ルーを使用していたということも、直接的とはいえない
までも間接的な原因の１つであった。従来は、複数のＲ
Ｆ回路を１個のマルチチップ・モジュールに収容する場
合には、それらＲＦ回路を個別の基板上に構成してい
た。また、金属材料製のハウジング・ベース部材を金属
ブロックから削り出すことで、そのハウジング・ベース
部材の内部に、上方が開放した凹部形状の、高周波を遮
断する互いに独立した複数の隔室を画成していた。そし
て、金属材料製のハウジング・ベース部材に画成した互
いに独立したそれら複数の隔室の中に、個別の基板の各
々を収容し、それら基板を夫々にハンダ付するようにし
ていた。このような金属材料製のハウジング・ベース部
材は、製造コストが高く、寸法も大きく、望ましいもの
とはいえなかった。

【０００７】これに対して、本発明によれば、全てのＲ
Ｆ回路を１枚の基板上に構成でき、これによって、生産
効率を改善し、信頼性を向上させ、更に重要なことに
は、製造コストを引き下げることが可能となっている。
また本発明によれば、ＲＦ回路を収容する隔室を画成す
る方法として、金属材料製のベース部材に切削加工を施
して隔室を削り出すという方法を採用せずに済むため、
それによっても、更に製造コストを引き下げることが可
能となっている。

【０００８】従って、本発明の１つの目的は、ミリ波領
域で動作する集積回路チップを収容するためのマルチチ
ップ・パッケージにおいて、ガラス材料を用いたフィー
ドスルーを不要化することにある。本発明の更なる目的
は、ミリ波領域のマイクロ波を取り扱う回路のためのマ
ルチチップ・モジュールを小型化して、その製造コスト
を引き下げることにある。本発明の更なる目的は、マル
チチップ・モジュールの信頼性を高め、その生産効率を
向上させることにある。

【０００９】ディジタル半導体チップのパッケージング
技術の分野では、アレイを成すように所定位置に設けた
複数のピンを用いることが知られている。このピンのア
レイは、ピン・グリッド・アレイと呼ばれており、それ
らピンは、半導体チップへの電源電圧の供給や、その半
導体チップと外部の機器との間でのディジタル・データ
の入出力を行うためのものである。また、パッケージン
グ技術の分野では、ピン・グリッド・アレイを使用する
ことで様々な利点が得られることも知られており、その
中でも特に、電気接点の高密度化が可能なこと、チップ
・アセンブリを大幅に小型化し得ることの２つが、大き
な利点である。そこで、本発明の更なる目的は、このピ
ン・グリッド・アレイ技術を、ミリ波領域用のマルチチ
ップ・モジュールを構成するのに適した技術にするこ
と、従って新規なＲＦピン・グリッド・アレイを提供す
ることである。

【００１０】本発明に関連した従来技術として、Ｎｉｃ
ｈｏｌｓｏｎに対して付与された米国特許（特許日：１
９９７年９月１６日、出願日：１９９６年４月１２日、
発明の名称：ＰｉｎＧｒｉｄＡｒｒａｙＳｏｌｕ
ｔｉｏｎｆｏｒＭｉｃｒｏｗａｖｅＭｕｌｔｉ−
ＣｈｉｐＭｏｄｕｌｅｓ（マイクロ波マルチチップ・
モジュールのためのピン・グリッド・アレイ構造））が
ある。この米国特許には、モジュールの外部接続端子を
高密度化するための手段として、ピン・グリッド・アレ
イ型パッケージを用いるという技術が提示されている。
この米国特許には更に、パッケージにおける熱膨張差の
問題と、ピンの側方への撓みによる問題とを解決するた
めの手段として、ＤＣ伝送及びＲＦ伝送を行う複数のピ
ンを基板から下方へ延出させると共に、パッケージの蓋
部材と基板とを、また、基板とベース部材とを、夫々接
着剤で接合することが、開示されている。

【００１１】この米国特許の構造では、複数のピンを全
て同一寸法にしており、その直径は０．０２０インチ
（約０．５１ｍｍ）であり、ただし取付基部はこれより
やや太くして、ＳＭＡコネクタを接続できるように０．
０２８インチ（約０．７１ｍｍ）にしている。それら複
数のピンは、基板の上面に固定され、そこから基板を貫
通して、基板の下面から下方へ延出している。金属材料
製ベース部材には夫々のピンに対応した複数のピン通路
が形成されており、夫々のピンが、対応するピン通路を
通って金属材料製ベース部材から下方へ突出するように
している。この米国特許には、金属材料製ベース部材に
形成した通路の中をピンが延在する構造としたことによ
り、そのピンとその周囲の金属材料の通路の内周面とに
よって同軸形の空気伝送線路が形成されるようにした、
と記載されている。

【００１２】更に、完成したパッケージをプリント回路
板に搭載する際には、そのパッケージとプリント基板と
の間に導電性ガスケットを介装した上で、そのパッケー
ジをプリント回路板にネジ止めしている。このとき、パ
ッケージから延出している複数のピンは、プリント回路
板を貫通して裏面に突出し、そこでハンダ付される。更
に、ＳＭＡコネクタを螺合装着するためのネジ部を形成
した金属材料製バックプレート部材を、プリント回路板
の裏面にネジ止めしており、このバックプレート部材と
プリント回路板との間にもガスケットを介装している。

【００１３】この米国特許に記載されている、マルチチ
ップ・モジュールにピン・グリッド・アレイ構造を用い
る方式は、確かに興味深いものであるが、しかしなが
ら、接着剤を使用していることから、高い信頼性と長い
動作寿命とをもたらす特性である密封性が確保されてい
ない。更に、この米国特許の構成では、収容する集積回
路が大電力のものである場合には、回路部品を支持する
ための基板の一部を切除し、その基板の下にある金属材
料製ベース部材にその集積回路を取り付けることで、ヒ
ートシンクへ熱を逃がすための充分な伝熱容量を有する
伝熱経路を確保して、集積回路が熱損傷を受けないよう
にする必要がある。更に、本発明の付加的特徴として、
マルチチップ・モジュールに導波管を組み込むというこ
とや、マイクロストリップを導波管に結合する結合構造
を備えるという特徴があるが、この米国特許の構成は、
それら特徴を備えていない。また更に、以下の説明から
明らかなように、本発明が提供する方式は、この米国特
許のものとは異なり、パッケージの構造をよりシンプル
にすることができ、その寸法をより小型化することがで
き、密封性を確保することができ、そして、導波管への
結合構造を備えることができるものである。

【００１４】従って、本発明の付加的な目的の１つは、
ＲＦエネルギを導波管に結合するための導波管結合構造
をマルチチップ・モジュールに組み込むことのできるＲ
Ｆフィードスルーを提供することにある。また、本発明
の更なる付加的目的は、フィードスルーに確実な密封性
を付与することによって、動作寿命を格段に長くするこ
とにある。また、本発明の更なる付加的目的は、集積回
路を組み込む際に、伝熱のために基板の一部を切除する
ことを必要とせず、いかなる場合にも、集積回路から基
板を介して伝熱を行えるようにした、新規なマルチチッ
プ・モジュールを提供することにある。

【００１５】本発明は、回路を支持するための平板形状
で高剛性の絶縁材料製の基板を含んでおり、この基板を
形成するための絶縁材料の好適例としては、例えば酸化
アルミニウム系セラミックがある。基板の上面には、複
数のＲＦ回路を構成する導体が形成されている。基板に
はＤＣ用及びＲＦ用の複数のフィードスルーが形成され
ており、それらフィードスルーは、アレイを成すように
所定位置に形成されている。それらフィードスルーは、
各々が電気導体で構成されており、それら電気導体を以
下の説明ではピンと呼ぶ。また本発明は、金属材料製の
ベース・プレート部材を含んでおり、このベース・プレ
ート部材が基板に組み付けられることにより、単一のア
センブリが構成される。複数のピンは、その上端が基板
上の対応する回路接続点に接続され、基板の平坦な下面
から垂直に延出して、ベース・プレート部材に形成され
ている複数の通路の中を延在しており、従って、複数の
導体ピンから成るピン・アレイが構成されている。

【００１６】金属材料製のベース・プレート部材は、基
板の下面を物理的に覆うと共に、基板の下側をシールド
する導電性のＲＦシールド部材としての機能を果たすも
のである。このベース・プレート部材には、複数の円筒
形通路が穿設されており、それら通路は、アレイを成す
ように所定位置に形成されており、ベース・プレート部
材を貫通して延在している。それら複数の通路は、上述
のピン・アレイを構成している複数のピンに対して位置
合わせされており、それらピンがそれら通路の中を延在
している。ベース・プレート部材に形成されているそれ
ら複数の通路のうち、同軸形ＲＦ伝送線路の一部を形成
するための通路には、円筒形の金属材料製部材であるシ
ュラウド部材を嵌装するようにしており、このシュラウ
ド部材は、外部の同軸形ＲＦコネクタを保持するための
コネクタ保持部としての機能も果たすものである。シュ
ラウド部材の内周面は、適当な断面形状としたり、段部
等を形成したりすることで、そのシュラウド部材によっ
て形成される同軸形伝送線路が所望のインピーダンス特
性を持つようにすることができる。複数のピンのうちに
は、シュラウド部材と組み合せずに使用するピンもあ
り、そのようなピンは、ベース・プレート部材を通して
直流電圧源（ＤＣ）を接続するためのピンである。従っ
て一般的には、ＲＦピン・グリッド・アレイと、ＤＣピ
ン・グリッド・アレイとが、混在する形で構成される。

【００１７】基板の上面に設けられた個別に機能する複
数のＲＦ回路を密封するために、シール・リング部材を
使用している。このシール・リング部材は、モジュール
の内部領域の境界を画成する外部壁部と、その内部領域
を区分して複数の隔室を画成する金属枠構造体とを備え
ている。こうして画成された夫々の隔室は、その周囲が
金属壁で囲まれており、その各々に、個々のＲＦ回路を
収容することができ、従って、それらＲＦ回路を構成す
る集積回路チップ等を収容できるようにしたものであ
る。パッケージが完成した時点では、導電材料製の蓋部
材がこのシール・リング部材を覆っており、そのため、
シール・リング部材の壁部で囲まれた回路部品は、密封
された状態になっている。またこのとき、金属壁によっ
て画成されている夫々の隔室は、金属材料製のベース・
プレート部材及び金属材料製の蓋部材によって上下が覆
われているため、隣接した隔室どうしは、実質的に、高
周波的に絶縁された状態になっている。このシール・リ
ング部材が、鋳造によって所望の形状に形成できるもの
であるため、切削加工を必要としないということが、本
発明の１つの特徴であるある。

【００１８】更に、基板の上面に形成するＲＦ回路の一
部を構成する導体を、ＲＦ伝送線路として形成し、その
伝送線路の特性インピーダンスをＺ₀とするような設計
としてもよい。この伝送線路は、一般的には、マイクロ
ストリップ伝送線路とする。そして、この伝送線路を対
応する導電バイアに接続し、その導電バイアを基板の下
面に取り付けたＲＦピンに接続する。更に、ＶＳＷＲの
値をできるだけ小さくするために、そのＲＦピンと、そ
れに組み合せた金属材料製のシュラウド部材とで形成さ
れる同軸形伝送線路の特性インピーダンスが、伝送線路
の特性インピーダンスをＺ₀と等しくなるようにする。

【００１９】本発明の更なる特徴的局面として、以上に
説明したマルチチップ・モジュールが導波管への結合構
造を必要とする場合に用いることのできる、ＲＦフィー
ドスルーに関連したものがある。それは、密封状態を確
保しつつ、内部のマイクロストリップ伝送線路を導波管
に結合することのできる結合構造であり、基板上の、ベ
ース・プレート部材に形成した導波管の上に重なる位置
に形成したパターン導体を用いた構造である。そして、
基板の下側に位置するベース・プレート部材に形成され
た導波管と、基板の上側に位置するシール・リング部材
に形成されたマイクロ波用のキャビティと、基板上に形
成されたパターン導体とが互いに重なるように位置を揃
えた上で、それらベース・プレート部材と、シール・リ
ング部材と、基板とを、それらの間が密封状態となるよ
うに重ね合わせることにより、キャビティとパターン導
体とによって、マイクロストリップ伝送線路を導波管に
結合する結合構造が画成されるようにする。この結合構
造によれば、ガラス材料を使用したフィードスルーを用
いて導波管の中へ直接的にマイクロ波を放射するという
従来の方式を排除することができる。また、更には、先
に説明したＲＦピン・グリッド・アレイにおけるＲＦ伝
送線路に使用されているような下方へ延出するピンも必
要としない。

【００２０】

【発明の実施の形態】図１は、ＲＦピン・グリッド・ア
レイを用いて、高周波集積回路を収容するマルチチップ
・モジュールとして構成したアセンブリの分解斜視図で
ある。このアセンブリは、平板形状に形成した高剛性の
絶縁材料製の基板１と、金属材料製のベース・プレート
部材３と、シール・リング部材５とを含んでおり、基板
１の絶縁材料の好適な一例は、酸化アルミニウムであ
る。平板形状に形成した導電材料製蓋部材をシール・リ
ング部材５の上面に取り付けてこのシール・リング部材
５を覆うことでアセンブリが完成するが、ただし図に
は、この蓋部材を示していない。

【００２１】この実施例では、アセンブリは更に、複数
の金属材料製の「ピン」を備えている。それらピンは、
基板１の下面に所定の位置関係をもってアレイをなすよ
うに配置されており、従って、それら複数のピンは、ピ
ン・グリッド・アレイと呼ぶべきものである。それら複
数のピンのうちには、参照番号７で示される長いピン
と、参照番号９で示される短いピンとの２種類があり、
この実施例では、ピン７は１４本備えており、ピン９は
４本備えている。ピン９には、その各々に、金属材料製
の円筒形部材であるシュラウド１１が組合わされてい
る。長い方のピン７は、ＤＣ導体として用いられてい
る。短い方のピン９は、同軸形ＲＦ伝送線路の中心導体
を形成するものであり、ピン９に組合わされた金属材料
製のシュラウド部材１１は、その同軸形ＲＦ伝送線路の
外側導体を形成するものである。基板１は、その下面
に、複数の金属パッドが形成されており、ピン７及びピ
ン９は、対応する金属パッドにハンダ付またはロウ付に
よって接合され、その金属パッドによって支持される。
以上に説明した構成要素については、図２及び図３を参
照して、以降で詳細に説明する。

【００２２】図１に示すように、基板１には複数の集積
回路が搭載されており、それら集積回路は、従来の一般
的な搭載方法に従って、基板１の上面に搭載され、そし
て、基板１の上面に形成されたパターン導体に接続され
ている。尚、図中には、それら複数の集積回路のうちの
２個だけに参照番号を付して、半導体チップ２及び４と
して示している。更に、複数の導電バイアによって複数
の導電経路が形成されており、導電バイアによって形成
された導電経路は、基板１の下面から上面まで貫通して
延在して、基板１の上面及び下面に形成された回路のう
ちの、夫々の導電バイアに対応したパターン導体に接続
されている。導電バイアによって形成された導電経路
は、デバイスの作動電力を供給するために必要な直流
（ＤＣ）電流の経路として使用することもでき、また、
高周波（ＲＦ）電流をモジュールの外部との間で入出力
するためにも使用することのできるものである。

【００２３】以上に説明した複数の集積回路チップと、
複数の導体とで、複数の高周波（ＲＦ）回路が形成され
ており、それらＲＦ回路は、例えば、ミリ波領域のマイ
クロ波に相当する周波数領域で動作するものである。ま
た、それらＲＦ回路は公知の種類の回路であり、それら
ＲＦ回路の詳細構造は本発明にとって重要でなく、本発
明を理解する上で必要なものでもない。それゆえ、以上
に説明した複数の集積回路チップによって形成されてい
るＲＦ回路は、回路図を示して詳細に説明する必要がな
いものである。

【００２４】基板１は絶縁材料で平板形状に形成されて
いる。絶縁材料の好適な一例は、酸化アルミニウムであ
る。基板１は、充分な強度と剛性を有しており、また、
腐蝕性のガスや蒸気を通過させることのない、不浸透性
の部材として形成されている。基板１には、その厚さ方
向に貫通する複数の円筒形通路が形成されており、それ
ら通路には、蒸着によって導電材料が充填されており、
これにより通路は閉塞されている。図１には、通路に充
填した導電材料を明示していないが、これによっていわ
ゆるバイアが形成されており、基板１の上面と下面との
間の導電経路を形成している。夫々のバイアは、円筒形
通路の内周壁に密着するように形成されているため、腐
蝕性のガスや蒸気等が円筒形の通路を通過することは殆
どなく、比較的良好な不浸透性が維持されている。な
お、使用する集積回路が、消費電力の大きなものである
場合には、基板１の材料として、先に例示した酸化アル
ミニウムに代えて、熱シンクが良好な酸化ベリリウム
（ＢｅＯ）を使用してもよい。

【００２５】組み立てる際には、基板１を、ベース・プ
レート部材３の上面に載置する。ベース・プレート部材
３には、複数の通路が貫通形成されており、それら通路
のうち、参照番号１３を付した種類の通路と、参照番号
１５を付した種類の通路とはいずれも、切削加工によっ
て穿設したものである。通路１３及び通路１５は、ベー
ス・プレート部材３上の所定の位置を占めるように形成
されている。通路１３は、少なくともピン７の本数と同
数設けるようにし、また、通路１５は、少なくともピン
９の本数と同数設けるようにしている。ベース・プレー
ト部材３上における通路１３及び通路１５の配置は、基
板１上におけるピン７及びピン９の配置と同一になるよ
うにし、即ち、通路１３、１５のアレイと、ピン７、９
のアレイとが同一の配列となるようにして、通路１３、
１５の各々が、基板１から垂下しているピン７、９のう
ちの、その通路に対応するピンに対して同心的な位置関
係となるようにしている。この状態が図２の下面図に示
されている。モジュールの金属材料からなるベース・プ
レート部材３には更に、参照番号１７を付した種類の通
路が貫通形成されており、該通路１７もまた、切削加工
によって穿設したものである。通路１７は、方形導波管
として機能する通路であり、これについては後述する。
ベース・プレート部材３には更に、このモジュールをマ
ザーボード等の他の支持部材に取り付ける際に利用され
る複数のネジ挿通孔が、適宜の箇所に形成されている。

【００２６】ベース・プレート部材３に形成されている
円筒形通路の直径は、それら通路に対応したピンの直径
よりも充分に大きくしてあり、それによって、夫々の通
路の内周壁とピンとの間に間隙が確保され、両者が直流
的に絶縁された状態になるようにしてある。すなわち、
小径の円筒形通路１３は、対応するピン７が、この通路
の内周面を画成している金属材料部分に接触せず、ま
た、大径の円筒形通路１５は、円筒形の金属材料製部材
であるシュラウド部材１１を容易に挿入することがで
き、しかも、そのシュラウド部材１１の外周面と通路１
５の内周面との間に働く摩擦力によって、そのシュラウ
ド部材１１が、挿入された位置に係止されるように構成
されている。シュラウド部材１１は、その内周面とピン
９とにより、市販のＲＦコネクタをそこに差し込んで接
続することができるように、内周面を適切な形状に形成
している。接続可能な市販のＲＦコネクタとしては、例
えば差し込み式のＳＭＡコネクタや、それより更に周波
数の高い領域で使用する種々のコネクタがある。シュラ
ウド部材１１で構成したこのコネクタ接続部については
後に更に詳細に説明する。ベース・プレート部材３に形
成する通路に関しては、直径を大きくしたり、断面形状
を長円形にしたりすることで、基板から延出しているピ
ンを１つの通路に２本以上収容しても、充分な間隙が確
保され、それらピンとその通路の内周面とが接触しない
ようにすることができる。尚、このように１つの通路に
２本以上挿入したピンは、直流電圧の伝送には適当であ
るが、ＲＦ電力の伝送には不適当である。

【００２７】再び図１を参照して説明する。金属材料の
シュラウド部材１１の後端（上端）には、軸心上に位置
する円形孔が形成されている。この円形孔は充分に大き
くして、対応したＲＦピン（即ち、ピン９）が挿入され
た状態において、そのＲＦピン９が金属材料製シュラウ
ド部材１１に接触しないようにしてある。図示の例で
は、断面長方形の通路１７は２つ穿設されており、これ
ら通路１７は各々が方形導波管を形成している。それら
方形導波管は、基板１上に設けられている回路との間で
マイクロ波のＲＦ電力の受け渡しを行うための、マイク
ロ波伝送機能を果たすものである。基板１の上面及び下
面に形成した導体パターン（特に、参照番号１８の部分
等）は、設計条件に応じた寸法及び形状で形成されてお
り、それら導体パターンの相互作用によって、導波管へ
信号を送り込み、導波管から信号を受け取るための結合
構造が構成されている。また、図示の例では、この結合
構造によって、導波管と内部マイクロストリップ伝送線
路とを結合している。この結合構造については、後に図
５〜図７を参照して更に詳細に説明する。尚、導波管へ
の結合構造をこのように構成したため、この導波管イン
ターフェース部に、ガラス材料を用いたフィードスルー
を設ける必要がなくなっている。

【００２８】ピン７及びピン９を基板１の下面から延出
するように取り付け、ベース・プレート部材３に金属材
料製のシュラウド部材１１を装着し、そして、基板１
と、ベース・プレート部材３と、シール・リング部材５
とを互いに組み付けたならば、図３の上面斜視図に示し
たように、基板１がベース・プレート部材３にぴたりと
嵌合し、その上にシール・リング部材５が載置された状
態になり、これによって、比較的薄い平板形状アセンブ
リができあがる。

【００２９】更に、図３から明らかなように、それら部
材を互いに組み付けた状態において、基板１上に載置さ
れたシール・リング部材５は、その外周壁部の下端縁が
基板１の上面に密接しており、それらが密接した当接部
は、ロウ付けまたはハンダ付によって接合される。シー
ル・リング部材５の外周壁部は、基板１の上面に当接し
た状態で一周し、即ち、連続したループを形成してお
り、それによって、モジュールの内部領域と外部との境
界を形成し内部領域を画成している。シール・リング部
材５は更に、金属枠構造体を含んでいる。この金属枠構
造体は、内部壁部を形成しており、外周壁部によって支
持されている。この金属枠構造体は、シール・リング部
材５の外周壁部で囲まれた内部領域を区画することによ
って、各々が金属壁によって囲まれ、互いに独立した、
複数の隔室を画成している。例えば、図中の複数の内部
壁部８、１０、及び１２は、内部領域に存在しており、
外周壁部によって支持されている。内部壁部が内部領域
を区画することで画成された複数の隔室は、夫々が、基
板１上に設けられた互いに分離すべき個々のＲＦ回路を
成す部分を収容するために、様々な寸法及び形状に画成
されている。シール・リング部材５の内部壁部は、更
に、図１及び図３に示すように、２つの小さな長方形の
窓部３７を画成している。それら窓部３７は、金属材料
のベース・プレート部材３に形成されている前述の導波
管通路１７の断面形状と略々同一の寸法に形成されてい
る。シール・リング部材５には、このように形成された
２つの窓部３７を夫々に閉塞するための、２枚の薄いカ
バー部材１６が取り付けられており、それらカバー部材
１６を備えた理由については後に説明する。なお、カバ
ー部材１６は、これまで説明した新規なＲＦピン・グリ
ッド・アレイに直接的に関係したものではない。

【００３０】内部壁部は、ある１つの隔室に収容されて
いるＲＦ回路と、別の隔室に収容されている別のＲＦ回
路とが、互いの発するＲＦ電磁波によって妨害を発生し
ないようにシールドする機能を果たしており、より厳密
には、それらＲＦ回路の側方をシールドする機能を果た
している。モジュールのパッケージングが完成した状態
では、導電材料製の蓋部材がシール・リング部材５を覆
い、このシール・リング部材５の壁部で囲まれた領域に
収容されている回路部品を密封しており、従って、この
蓋部材が、内部に画成されている隔室をシールドして閉
塞するための、もう１つのシールド部材の機能を果たし
ている。それゆえ、側面が金属壁で画成されている各々
の隔室が、金属材料製の部材であるベース・プレート部
材及び蓋部材によって、隣接した隔室から高周波的に分
離された状態が得られている。尚、シール・リング部材
５を所望の形状に形成するには、鋳造品として形成する
のがよく、この場合、切削加工が不要となる。

【００３１】次に、図４のＡについて説明する。該図
は、マルチチップ・モジュールにおける短尺の導体ピン
９の近傍を拡大した断面部分図である。ただし、この図
は正確にスケーリングしたものではないため、各部の寸
法比は実物の通りではない。導電バイア２１が基板１を
厚さ方向に貫通している。この導電バイア２１は、基板
１の上面に形成されたピン取付パッド２２と、基板１の
下面に形成されたピン取付パッド２３とを接続する伝送
経路を形成している。ピン取付パッド２２は、マイクロ
ストリップ伝送線路２５と一体に形成されている。マイ
クロストリップ伝送線路２５は、基板１の上面にパター
ン形成されたものであり、その幅寸法は１０ミル（約
０．２５ｍｍ）である。マイクロストリップ伝送線路２
５の一端は、基板１の上面に設けられている複数のＲＦ
回路の１つに接続されているが、図４のＡにはＲＦ回路
は示されていない。図４のＢは、マイクロストリップ伝
送線路２５を平面図で示したものであり、図４のＡに示
した部分の部分上面図に相当するものである。

【００３２】マイクロストリップ伝送線路２５は、特性
インピーダンスがＺ₀になるように、基板１上に形成さ
れている。導体ピン９の形状は、小径の円筒形部分（以
下、小径部分という）２６の一端に、大径の薄い円板形
部分（以下、大径部分という）２８を形成した形状とさ
れている。図４のＡには、導体ピン９は、ＲＦコネクタ
２９に嵌合した部分しか示されておらず、この導体ピン
９の残りの部分は示されていない。小径部分２６の長さ
は、約５０ミル（約１．２７ｍｍ）であり、この小径部
分２６の上端に形成した大径部分２８の厚さは、約６ミ
ル（約０．０９ｍｍ）である。この大径部分２８は、一
般的に「釘様頭部」と呼ばれる部分である。大径部分で
ある円板形部分２８の直径は、例えば約３０ミル（約
０．７６ｍｍ）であり、小径部分である円筒形部分２６
の直径は、例えば約１５ミル（約０．３８ｍｍ）であ
る。ピン９は、ピン取付パッド２３にハンダ付されてい
る。これによって、ピン９と導電バイア２１とが電気的
に接続されてＲＦ伝送経路が形成されている。

【００３３】一般的には、導電バイアの直径をピン取付
パッドの直径より小さくする。具体的な数値例を挙げる
ならば、基板１の上面に形成するピン取付パッド２２の
直径を１４ミル（約０．３６ｍｍ）とし、下面に形成す
るピン取付パッド２３の直径を４０ミル（約１．０２ｍ
ｍ）とする場合に、導電バイア２１の直径を８ミル（約
０．２０ｍｍ）とする。金属材料製のベース・プレート
部材３に形成される前述の通路は、対応する導電バイア
２１に対して同軸的な位置関係になる位置に形成してお
く。そして、金属材料製のシュラウド部材１１の円筒形
の本体部分を、その通路の中に嵌合する。そして、この
シュラウド部材１１の上端に形成した肉厚の座金形部分
２７が、基板１の下面に当接するようにする。

【００３４】これによって、導体ピン９と、金属材料製
のシュラウド部材１１の端部の座金形部分２７とで、同
軸伝送線路が形成されている。この同軸伝送線路の特性
インピーダンスは、所望の値に設定することができ、そ
のためには、導体ピン９の太さや形状を調節するか、な
いしは、シュラウド部材１１の座金形部分２７内径寸法
を調節すればよい。この同軸伝送線路の特性インピーダ
ンスが所望の値になるように設計をする際には、その特
性インピーダンス値が、マイクロストリップ伝送線路２
５の特性インピーダンスＺ₀と等しくなるようにする。
それら双方の特性インピーダンスの整合の度合いをでき
るだけ高めることにより、ＶＳＷＲの値を最小値である
「１」にすることができるか、或いは、「１」にできな
いまでも、可能な限り「１」に近付けることができ、ま
たそれによって、以上のようにして形成した伝送線路の
一方の部分から他方の部分へ伝送されるＲＦ電力を、可
能な限り大きくすることができる。更には、ピン取付パ
ッド２２及びマイクロストリップ伝送線路２５を構成し
ているパターン導体の寸法及び形状を適切に定めること
によっても、インピーダンスの整合度を更に高めること
ができる。

【００３５】金属材料製のシュラウド部材１１の、開放
側の端部（下端）は、一般的な同軸コネクタを差し込ん
で接続できる寸法に形成されている。一般的な同軸コネ
クタの具体例としては、例えば、広く使用されているギ
ルバート・コネクタ等がある。接続する同軸コネクタに
は、その特性インピーダンスが、前述の特性インピーダ
ンスＺ₀に等しいものを用いる。また、シュラウド部材
１１の内周面とコネクタの外周面とが摩擦係合すること
により、コネクタを差し込んだ状態に維持できるように
してもよい。或いは、シュラウド部材１１の円筒内周面
にネジ溝を刻設しておき、そこに、ねじ込み式の同軸コ
ネクタを螺合することにより、そのコネクタを保持でき
るようにしてもよい。このようなシュラウド部材１１を
使用すると、ベース・プレート部材３の製造が容易にな
ると考えられる。ただし、場合によっては、シュラウド
部材を使用せず、ベース・プレート部材に切削加工を施
すことで、シュラウド部材としての機能を果たす部分を
このベース・プレート部材にじかに形成し、即ちベース
・プレート部材がその内部構造として、シュラウド部分
を備えているようにしてもよい。

【００３６】複数の導体ピンのうち、ＤＣ電流を外部の
電源からモジュール内の回路へ供給するために使用する
導体ピンは、任意の寸法及び形状とすることができる。
この用途に使用する導体ピンの寸法及び形状は、さほど
重要ではない。ただし好ましい例を挙げるならば、例え
ば、そのようなＤＣ導体ピンを、直円筒形状（直径が一
定の棒状）で、金属材料製のベース・プレート部材に形
成した通路の長さと同じ長さのものとするのがよい。そ
して、その通路を、標準的なＤＣコネクタのソケットと
して機能する寸法にして、その通路内のＤＣ導体ピン
に、ＤＣコネクタを接続できるようにするのがよい。

【００３７】基板１は、その上面と下面の両方に１枚ず
つ、グラウンド・プレーン導体を備えている。グラウン
ド・プレーン導体は、通常行われているように、導電バ
イアによって互いに接続されており、それによって常に
同一電位にある。基板１の下面のグラウンド・プレーン
導体の層は、導体ピンやシュラウド部材が嵌合する通路
の開口部分と、マイクロストリップ伝送線路を導波管に
結合する結合構造を形成している開口部分とを除いて、
この下面の略々全体を覆っており、結合構造を形成して
いる開口部分については後述する。基板１の下面に当接
する金属材料製のベース・プレート部材３は、この基板
１の下面に形成されているグラウンド・プレーン導体に
当接する。また、基板１の上面に当接する金属材料製の
シール・リング部材５は、この基板１の上面に形成され
ているグラウンド・プレーン導体と当接する。従って、
ベース・プレート部材３とシール・リング部材５とは、
常に同一電位にあり、このモジュールがマザーボード上
に搭載されて動作するときには、それら部材は共に接地
された状態となる。このように、基板１の上面と下面と
に各々形成したグラウンド・プレーン導体をコモン・グ
ラウンドとしていることも、このモジュールに収容した
複数の集積回路チップが動作時に発生するＲＦ電磁波を
シールドするのに役立っている。

【００３８】実際には、以上に説明した要素だけでは製
品として未完成であり、最終的にマルチチップ・モジュ
ール・パッケージとなってはじめて完成した製品とな
る。以上に説明した要素から成るマルチチップ・アセン
ブリを完成したパッケージにするためには、不図示の蓋
部材を組み付けるようにし、その際にその蓋部材が、少
なくともシール・リング部材５の外周壁部の上縁部に対
して密封状態で当接するようにする。これによって、基
板１の上面に設けた回路及び集積回路チップを収容して
いる内部領域は、その前後左右上下の全ての方向が、物
理的に覆われ、外部のガスから遮断された密封状態とな
り、しかも、シールドされた状態となる。

【００３９】以上に説明したピン・グリッド・アレイを
採用することによって、マルチチップ・モジュール・パ
ッケージをコンパクトに構成することができる。これ
は、マルチチップ・モジュール・パッケージを、ベース
・プレート部材と、基板と、シール・リング部材と、蓋
部材とを重ね合わせた構造とすることができるからであ
る。この実施例においては、マルチチップ・モジュール
は、以上に説明した新規なピン・グリッド・アレイ構造
に加えて、更に別の特徴も備えている。すなわち、マイ
クロストリップ伝送線路を導波管に結合するための新規
な結合構造を備えており、この結合構造は、上述のよう
に各部材を重ね合わせた構造のモジュールにおいて、そ
のモジュールを方形導波管に結合する必要がある場合
に、そのモジュールに一体的に形成して組み込むことの
できる結合構造である。マイクロストリップ伝送線路を
導波管に結合するためのこの結合構造は、上述の実施例
においては２箇所に設けられており、また、この結合構
造（以下、マイクロストリップ−導波管結合構造とい
う）は、先に図１及び図２についての説明の中で、一体
的に形成した導波管１７にはじめて言及したときに簡単
に触れておいたものである。図５は、蓋部材を除去して
露出させたモジュールの分解斜視図であり、上述の実施
例における、図３中で右端に位置する角部を拡大して示
したものである。この角部には、２箇所のマイクロスト
リップ−導波管結合構造のうちの一方が設けられてい
る。図５には、蓋部材を除去したことに加えて、前述の
カバー部材１６も除去して状態が示されており、従っ
て、図５は、図１の分解斜視図中で右端に位置する角部
を、カバー部材１６を除去して拡大して示した図である
ということもできる。

【００４０】図示の如く、基板１の上面に金属小板部１
８が形成されている。この金属小板部１８は略々長方形
であり、絶縁材料製の基板１の表面がそのまま露出して
いる略々長方形の領域である窓領域３１の中に位置して
いる。金属小板部１８には細い導体３３が接続してお
り、この導体３３は、金属小板部１８をモジュール内の
他の回路素子（不図示）に接続するマイクロストリップ
伝送線路として機能している。窓領域３１の周囲は、導
体３５が枠のようにして囲んでいる。より厳密には、こ
の導体３５はＣ字形の枠の形状であって、そのＣ字形の
切れ目の部分を通って、金属小板部１８に接続したマイ
クロストリップ伝送線路３３が窓領域３１の外へ出られ
るようにしてある。この分解斜視図に示したように、基
板１の絶縁材料を露出させた窓領域３１は、方形導波管
１７の端部開口の上に重なる位置に形成されている。

【００４１】更にシール・リング部材５にも、窓領域３
１及び方形導波管１７の端部開口の形状に対応した、長
方形の窓開口３７が形成されている。この窓開口３７の
寸法は、導体３５で囲まれた窓領域３１の寸法と略々同
一に揃えられている。そしてこの窓開口３７も、窓領域
３１の上に重なる位置に形成されている。シール・リン
グ部材５はある程度の厚さを有する。一方、この好適な
実施例における導波管が伝送することを予定しているマ
イクロ波の波長は非常に短く、シール・リング部材５の
厚さはその波長と比べるとはるかに大きい。そのため、
図示した金属材料製のカバー部材１６のような、適当な
金属壁部材を、シール・リング部材５の窓開口３７を塞
ぐように嵌装し、それをシール・リング部材５の厚さ方
向に所定の深さまで沈めることによって、金属壁で囲ま
れた浅い共振キャビティを形成するようにしている。そ
して、シール・リング部材５と、基板１と、ベースプレ
ート部材３とを重ね合わせて組み立てたときには、この
共振キャビティが、金属小板部１８の上方に位置する。

【００４２】図６の上面部分図に示したように、絶縁材
料製の基板１の上面がそのまま露出した長方形の窓領域
３１は、シール・リング部材５に形成された長方形の窓
開口３７の直下にあって、両者は略々重なり合ってい
る。導体である金属小板部１８は、長方形に形成されて
おり、基板１上の窓領域３１のうちの僅かな部分だけを
覆っている。基板１のこの部分の下面側を示したのが、
図７である。同図に示したように、基板１の下面は金属
導体層３２で覆われているが、ただし、長方形の窓領域
３９の中だけは、金属導体層３２が存在しておらず、基
板１の下面がそのまま露出している。この下面の窓領域
３９は、上面の窓領域３１と重なり合う位置に形成され
ている。

【００４３】既述の如く、組み立てが完了した状態で、
マイクロ波共振キャビティが画成され、このマイクロ波
共振キャビティは、基板１の上面に位置し、しかも、図
６に示したようにシール・リング部材５の内部に位置す
る。金属小板部１８の縦横寸法、金属小板部１８の周囲
に残す導体３５との間の間隙寸法、基板１の下面の窓領
域３９の寸法、及び共振キャビティの寸法は、実際にそ
れらを様々な設計寸法にして試験することにより、マイ
クロストリップ伝送線路から給電されるマイクロ波エネ
ルギを方形導波管の中へ良好に伝搬させて導波管内部の
電磁界を励振することのでき、また、この結合構造とマ
イクロストリップ伝送線路３３との間のＶＳＷＲの値を
最も小さくすることのできる、適切な寸法を決定するこ
とができる。尚、方形導波管内部の電磁波の伝搬モード
の好ましい一例は、一次伝搬モードであるＴＥ₀₁モード
である。容易に理解されるように、以上の構成形態とす
ることで画成される、マイクロストリップ伝送線路を方
形導波管に結合するための新規なマイクロストリップ−
導波管結合構造は、モジュールに一体的に形成すること
ができ、マイクロストリップ−導波管結合構造を備えた
ためにモジュールが大型化してしまうことがない。

【００４４】マルチチップ・モジュール・パッケージの
構成要素のうちの主要要素であるリング・シール部材、
蓋部材、及び基板は、熱膨張特性をできる限り揃えるよ
うにすることが好ましい。例えば、基板をアルミナ製と
した場合には、蓋部材及びシール・リング部材のための
金属材料としては「アロイ４６（Ａｌｌｏｙ４６）」ま
たは「コバル（Ｋｏｖａｒ）」と呼ばれている公知の金
属材料を使用することが好ましい。この公知の金属材料
の熱膨張特性は、アルミナ製の基板の熱膨張特性に極め
て近似している。

【００４５】組み立てが完了してパッケージが完成した
ときには、金属材料製の蓋部材と金属材料製のベース・
プレート部材３とが、夫々隔室の上側の下側とをシール
ドしており、そのため、完成した隔室の中の電子回路
は、その隔室の外部から隔絶されている。シールドされ
ることで高周波的に絶縁されるため、ある１つの隔室で
発生したＲＦエネルギが、隣接する隔室に侵入してそこ
に収容されているデバイスの妨害になるということが、
防止される。隔室の寸法及び形状は（従って、内部壁部
の寸法及び形状は）、基板上に搭載する電子部品及びそ
れによって形成される電子回路の配置及び寸法に応じて
決定されるものである。

【００４６】上述の実施例では、モジュールに備えたＲ
Ｆピンの本数は３本に過ぎなかったが、更に多くのＲＦ
ピンを備えることも可能であり、２本以上のＲＦピンを
所定の位置関係をもって配設したものはいずれもアレイ
であるといえる。更に、ＲＦピン以外の導体ピンとし
て、ＤＣ伝送経路として機能する導体ピンも、基板の表
面に所定の位置関係で配設してある。それらＤＣピンも
アレイを形成しているが、ただしＤＣピンだけから成る
アレイは、ＲＦピン・グリッド・アレイではない。そし
て、ＤＣピン・アレイのピンと、上述のＲＦピン・グリ
ッド・アレイのピンとが入り交じるように配設されてい
る。そこで、ＲＦピンのうちの幾本か含んでいるピン・
グリッド・アレイでありさえすれば、そのアレイにＤＣ
電圧しか伝送しないＤＣピンが含まれていても、そのア
レイをＲＦピン・グリッド・アレイと呼ぶことが好適で
あると考えられ、本明細書及び請求の範囲においても、
そのような意味でＲＦピン・グリッド・アレイという用
語を使用している。

【００４７】上述したパッケージと、それと同様の用途
にこれまで用いられていた在来のパッケージとの差違
は、当業者には明らかであろう。在来のパッケージで
は、上述のベース・プレート部材５よりはるかに厚い金
属材料製のベース部材が使用されており、また、隔室を
シール・リング部材３の壁部で画成するのではなく、そ
の金属材料製のベース部材の上面側から切削加工を施し
て隔室を削設していた。そのため、ハウジングを形成し
ている金属材料製のベース部材の重量が、非常に大きな
ものとなっていた。また、切削加工を必要とすることか
ら、製造コストも高くついていた。

【００４８】更に、在来のパッケージでは、金属材料製
のベース部材に複数のフィードスルー通路をドリルで穿
設し、その通路の中に、ガラス材料を使用したＤＣフィ
ードスルー及びＲＦフィードスルーを形成していた。そ
れらフィードスルーのピンは、上端が夫々の隔室の中へ
突出しており、該隔室の中に個別に収容された個々の基
板に接続されていた。また、その接続は、基板を隔室の
中に収容する際に、夫々のピンと、その基板の夫々のピ
ンに対応した回路接続点とを、接続配線を介してハンダ
付することによって行わねばならなかった。しかも、以
上に説明した構造であるために、モジュールに収容する
基板を１枚にまとめることが不可能であり、そのため、
個々の隔室ごとに１枚ずつ、個別の基板を製造する必要
があった。続いて、複数の集積回路チップを、夫々に対
応した個別の基板に搭載して、複数の個別の回路基板ア
センブリを構成し、それら回路基板アセンブリを個別に
夫々の隔室の中に挿入していた。そして、隔室の中へ突
出した複数のフィードスルーのピンを、接続配線を介し
てその基板の夫々の端子に接続するようにしていた。従
ってこの在来のパッケージでは、本発明のパッケージと
比べて、部品点数が多い上に、組立手順も複雑であっ
た。

【００４９】以上から明らかなように、本発明にかかる
ＲＦマルチチップ・パッケージは、在来のものと比較し
た場合に、その構造がシンプルであり、製造も容易であ
る。また、ガラス材料を使用したフィードスルーを不要
化したため、在来のパッケージと比べて、パッケージの
部品の取り扱い並びにパッケージそのものの取り扱いを
それほど丁寧に行う必要がなく、それによって製造コス
トが低減され、また、歩留まりが上昇することから製造
時間も短縮される。本発明の好適実施例についての以上
の詳細な説明により、当業者は本発明を容易に実施し得
ることであろう。ただし、本発明の範囲は、上記した実
施例の個々の構成要素の詳細構造に限定されるものでは
ない。当業者であれば、本明細書を読了した後には、そ
れら構成要素を別の均等要素に交換すること、並びにそ
れら構成要素に変更を施すことは、極めて容易なことで
あり、そのような交換ないし変更もまた、全て本発明の
範囲に含まれるべきものである。従って本発明の範囲
は、請求項に記載されたところに従って広く判断される
べきものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の分解斜視図である。

【図２】図１の実施例の組み立てた状態を示した下面図
である。

【図３】図１の実施例の組み立てた状態を示した上面斜
視図である。

【図４】Ａは、図１の実施例に使用しているＲＦピンの
うちの１本を示した拡大断面図であり、Ｂは、Ａに示し
た部分の上面図である。

【図５】図３の右端の角部の拡大分解図であり、モジュ
ールのうちのマイクロストリップ伝送線路を導波管に結
合する結合構造を備えた部分を示した図である。

【図６】図５に示した部分の上面図である。

【図７】モジュールのうちの図６に示した部分の基板の
下面を示した部分図である。

【符号の説明】

１基板３ベース・プレート部材５シール・リング部材７、９導体ピン１１シュラウド部材１３、１５、１７通路１８金属小板部

フロントページの続き (72)発明者エドウィン・ディー・デアーアメリカ合衆国カリフォルニア州90277, レドンド・ビーチ，エスプラネイド 504，ナンバー 307 (72)発明者ランディ・ジェイ・デュプレイアメリカ合衆国カリフォルニア州90266, マンハッタン・ビーチ，ナインス・ストリート 1545 (56)参考文献特開平５−37208（ＪＰ，Ａ) 特開平９−116091（ＪＰ，Ａ) 特開平10−189869（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 25/04 H01L 25/18

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】マルチチップ・モジュールにおいて、複数のＲＦ電子回路を支持するための、高剛性の物理的
特性を有し平板形状に形成された絶縁材料からなる基板
と、金属材料からなるシール・リング部材と、第１所定長の第１群の複数の導体ピンと、第２所定長の第２群の複数の導体ピンと、金属材料からなるベース・プレート部材と、金属材料からなる複数のシュラウド部材とを備え、前記基板は、その上面に第１グラウンド・プレーン導体
を有し、その下面に第２グラウンド・プレーン導体を有
し、前記第２グラウンド・プレーン導体と前記第１グラ
ウンド・プレーン導体とが接続されて、それら２つのグ
ラウンド・プレーン導体が常に同一電位であり、前記基板は更に、該基板を貫通して延在する複数の導電
バイアを有しており、前記シール・リング部材は、前記第１グラウンド・プレ
ーン導体と当接するようにして前記基板の上面に取り付
けられており、前記シール・リング部材は、前記基板の上面の所定領域
を囲い込むための外周壁部を前記基板の上面に提供して
おり、更に、前記外周壁部に接続し前記所定領域内にあ
って前記所定領域を複数の互いに独立した隔室に区画す
る補助壁部を提供しており、前記複数の導電バイアは、バイア・アレイを画成するよ
うに前記基板上の所定位置に形成されており、前記複数
の互いに独立した隔室のうちの少なくとも１つに前記複
数の導電バイアのうちの少なくとも１つが収容されてお
り、前記基板は更に、複数の伝送線路を有し、それら複数の
伝送線路は前記複数の互いに独立した隔室に分配されて
おり、前記複数の伝送線路のうちの少なくとも１つが前
記複数の導電バイアのうちの第１部分群に所属する夫々
の伝導バイアに接続されており、前記複数の伝送線路の
各々が特性インピーダンスＺ₀を有し、前記第１群の複数の導体ピンは、それら導体ピンの第１
端が前記複数の導電バイアのうちの前記第１部分群に所
属する夫々の導電バイアに取り付けられ、かつ、それら
導体ピンの第２端が前記基板から離れる方向に延出して
おり、前記第２群の複数の導体ピンは、それら導体ピンの第１
端が前記複数の導電バイアのうちの第２部分群に所属す
る夫々の導電バイアに取り付けられ、かつ、それらの導
体ピンの第２端が前記基板から離れる方向に延出してお
り、前記ベース・プレート部材は、前記基板の下面に当接し
て前記第２グラウンド・プレーン導体と接触するように
配設されており、それによって、該ベース・プレート部
材と、前記第２グラウンド・プレーン導体と、前記第１
グラウンド・プレーン導体と、前記シール・リング部材
とが常に同一電位となるように構成されており、前記ベース・プレート部材には、該ベース・プレート部
材を貫通して延在する複数の通路が形成され、それら複
数の通路は、前記複数の導体ピンに対して位置合わせさ
れるアレイを画成するように、ベース・プレート部材上
の所定位置に形成されており、前記ベース・プレート部材に形成された前記複数の通路
は、その長さが第３所定長であり、この第３所定長は前
記第１所定長と前記第２所定長のどちらよりも長く、前
記第１群の複数の導体ピンと、前記第２群の複数の導体
ピンとは、前記ベース・プレート部材に形成された前記
複数の通路の中に収容されており、前記第１群の複数の
導体ピンの前記第２端は、それら導体ピンが収容されて
いる前記ベース・プレート部材に形成された前記複数の
通路の内部に位置しており、前記シュラウド部材の各々は、中空の円筒形部分と、こ
の円筒形部分の一端に形成された座金形部分とを有し、
該座金形部分は、その中心に断面円形の開口部を画成し
ており、前記シュラウド部材は、前記ベース・プレート部材に形
成された前記複数の通路のうちの、前記第１群の複数の
導体ピンの各々を収容している通路に嵌装されて、当該
導体ピンと接触することなく当該ピンを囲繞しており、前記複数のシュラウド部材の各々とそれに対応した導体
ピンとで、その特性インピーダンスが前記特性インピー
ダンスＺ₀に等しい同軸形伝送線路が画成されているこ
とを特徴とするマルチチップ・モジュール。
【請求項２】請求項１記載のマルチチップ・モジュー
ルにおいて、前記ベース・プレート部材に、ＲＦエネル
ギを伝送するための複数の導波管通路が設けられてお
り、前記シール・リング部材で画成された前記複数の隔
室のうちに、前記複数の導波管通路と同数の第２群の複
数の隔室が含まれており、前記第２群の複数の隔室は、
前記ベース・プレート部材に設けられた前記複数の導波
管通路の上に重なる位置に画成されており、前記シール
・リング部材と前記ベース・プレート部材との間に挟ま
れた前記基板の上面の、前記複数の導波管通路の夫々の
上に重なる位置に、それら導波管通路の断面より小さな
所定領域を占める金属材料からなるパターン導体が夫々
に形成されており、それによって、マイクロ波エネルギ
を前記基板を通って夫々の前記導波管通路の中へ結合さ
せるための前記基板を通る結合通路が構成されており、
これにより、夫々の前記パターン導体と、前記基板と、
夫々の前記第２群の複数の隔室とで、マイクロストリッ
プ伝送線路を導波管に結合するための夫々の結合構造が
画成されていることを特徴とするマルチチップ・モジュ
ール。
【請求項３】請求項１記載のマルチチップ・モジュー
ルにおいて、前記第１群の複数の導体ピンの各々が、釘様頭部を備えた有頭ピン形状に形成されており、前記有頭ピン形状は、直径が第１所定直径で、厚さが第
１所定厚さである釘様頭部を形成する円板形状の第１部
分と、直径が前記第１所定直径より小径の第２所定直径
で長さが第２所定長さである円筒形状の第２部分とを含
んでおり、円筒形状の前記第２部分は、円板形状の前記第１部分に
対して同軸的に形成されて該第１部分に連続しているこ
とを特徴とするマルチチップ・モジュール。
【請求項４】請求項３記載のマイクロチップ・モジュ
ールにおいて、前記基板の下面に、前記複数の導電バイアの夫々に対応
した複数のピン取付パッドが形成されており、前記複数のピン取付パッドは、円板形状であり、かつ、
前記複数の導電バイアのうちの前記第１部分群及び前記
第２部分群に所属する夫々の導電バイアの下端に対して
同軸的に位置して、それらの下端に電気的に接続されて
おり、前記複数のピン取付パッドの各々は、直径が第３所定直
径であり、厚さが第３所定厚さであり、前記第３所定直径は前記第２所定直径より小径であり、
前記複数の導体ピンは、前記複数の導電バイアに前記複
数のピン取付パッドを介して間接的に取り付けられてい
ることを特徴とするマルチチップ・モジュール。
【請求項５】請求項４記載のマルチチップ・モジュー
ルにおいて、前記第１所定直径が３０ミル（約０．７６ｍｍ）であ
り、前記第１所定厚さが６ミル（約０．１５ｍｍ）であ
り、前記第２所定直径が１５ミル（約０．３８ｍｍ）であ
り、前記第２所定長が４０ミル〜１００ミル（約１．０
２ｍｍ〜約２．５４ｍｍ）の範囲内から選択された長さ
であり、前記第３所定直径が４０ミル（約１．０２ｍｍ）であ
り、前記第３所定厚さが２ミル（約０．０５ｍｍ）であ
ることを特徴とするマルチチップ・モジュール。
【請求項６】請求項５記載のマルチチップ・モジュー
ルにおいて、前記ベース・プレート部材に、ＲＦエネル
ギを伝送するための複数の導波管通路が設けられてお
り、前記シール・リング部材で画成された前記複数の隔
室のうちに、前記複数の導波管通路と同数の第２群の複
数の隔室が含まれており、前記第２群の複数の隔室は、
前記ベース・プレート部材に設けられた前記複数の導波
管通路の上に重なる位置に画成されており、前記シール
・リング部材と前記ベース・プレート部材との間に挟ま
れた前記基板の上面の、前記複数の導波管通路の夫々の
上に重なる位置に、それら導波管通路の断面より小さな
所定領域を占める金属材料からなるパターン導体が夫々
に形成されており、マイクロ波エネルギを前記基板を透
過させて夫々の前記導波管通路の中へ結合させるための
前記基板を通る結合通路が構成されており、これによ
り、夫々の前記パターン導体と、前記基板と、夫々の前
記第２群の複数の隔室とで、マイクロストリップ伝送線
路を導波管に結合するための夫々の結合構造が画成され
るようにしたことを特徴とするマルチチップ・モジュー
ル。
【請求項７】マルチチップ・モジュールにおいて、複数のＲＦ電子回路を支持するための、絶縁材料からな
る基板と、金属材料からなるシール・リング部材と、第１所定長の第１群の複数の導体ピンと、第２所定長の第２群の複数の導体ピンと、金属材料からなるベース・プレート部材と、金属材料からなる複数のシュラウド部材とを備え、前記基板は、該基板を貫通して延在する複数の導電バイ
アを有しており、前記シール・リング部材は、前記基板の上面に取り付け
られており、前記シール・リング部材は、前記基板の上面の所定領域
を囲い込むための外周壁部を前記基板の上面に提供して
おり、かつ、前記外周壁部に接続し前記所定領域内にあ
って前記所定領域を複数の互いに独立した隔室に区画す
る補助壁部を提供しており、前記複数の導電バイアは、バイア・アレイを画成するよ
うに前記基板上の所定位置に形成されており、前記複数
の互いに独立した隔室の各々に前記複数の導電バイアの
うちの少なくとも１つが収容されており、前記基板が更に、複数の伝送線路を有し、それら複数の
伝送線路は前記複数の互いに独立した隔室に分配されて
おり、前記複数の伝送線路の各々が前記複数の導電バイ
アのうちの第１部分群に所属する夫々の導電バイアに接
続されており、前記複数の伝送線路の各々が特性インピ
ーダンスＺ₀を有し、前記第１群の複数の導体ピンは、それら導体ピンの第１
端が前記複数の導電バイアのうちの前記第１部分群に所
属する夫々の導電バイアに取り付けられ、それら導体ピ
ンの第２端が前記基板から離れる方向に延出しており、前記第２群の複数の導体ピンは、それら導体ピンの第１
端が前記複数の導電バイアのうちの第２部分群に所属す
る夫々の導電バイアに取り付けられ、それら導体ピンの
第２端が前記基板から離れる方向に延出しており、前記ベース・プレート部材は、前記基板の下面に当接す
るように配設されており、前記ベース・プレート部材には、該部材を貫通して延在
する複数の通路が形成されており、それら複数の通路
は、前記複数の導体ピンに対して位置合わせされるよう
なアレイを画成するように、前記ベース・プレート部材
上の所定位置に形成されており、前記ベース・プレート部材に形成された前記複数の通路
は、その長さが第３所定長であり、この第３所定長は前
記第１所定長と前記第２所定長のどちらよりも長く、前
記第１群の複数の導体ピンと、前記第２群の複数の導体
ピンとは、前記ベース・プレート部材に形成された前記
複数の通路の中に収容されており、前記第１群の複数の
導体ピンの前記第２端は、それら導体ピンが収容されて
いる前記ベース・プレート部材に形成された前記複数の
通路の内部に位置しており、前記シュラウド部材の各々は、中空の円筒形部分と、こ
の円筒形部分の一端に形成された座金形部分とを有し、
該座金部分は、その中心に断面円形の開口部を画成して
おり、前記シュラウド部材は、前記ベース・プレート部材に形
成された前記複数の通路のうちの、前記第１群の複数の
導体ピンの各々を収容している通路に嵌装されて、当該
導体ピンと接触することなく当該ピンを囲繞するように
してあり、前記ベース・プレート部材に、ＲＦエネルギを伝送する
ための複数の導波管通路が設けられており、前記シール・リング部材で画成された前記複数の隔室の
うちに、前記複数の導波管通路と同数の第２群の複数の
隔室が含まれており、前記第２群の複数の隔室は、前記ベース・プレート部材
に設けられた前記複数の導波管通路の上に重なる位置に
画成されており、前記シール・リング部材と前記ベース・プレート部材と
の間に挟まれた前記基板の上面の、前記複数の導波管通
路の夫々の上に重なる位置に、それら導波管通路の断面
より小さな所定領域を占める金属材料からなるパターン
導体が夫々に形成されており、マイクロ波エネルギを前
記基板を透過させて夫々の前記導波管通路の中へ結合さ
せるための前記基板を通る結合通路が構成されており、
これにより、夫々の前記パターン導体と、前記基板と、
夫々の前記第２群の複数の隔室とで、マイクロストリッ
プ伝送線路を導波管に結合するための夫々の結合構造が
画成されていることを特徴とするマルチチップ・モジュ
ール。
【請求項８】互いに重ね合わされた金属材料製のシー
ル・リング部材と、絶縁材料製の基板と、金属材料製の
ベース・プレート部材とを備えたマルチチップ・モジュ
ールであって、前記ベース・プレート部材には、該ベー
ス・プレート部材に一体に形成されて該ベース・プレー
ト部材を貫通して延在する、このマルチチップ・モジュ
ールと外部の電子機器との間でマイクロ波エネルギを結
合するための少なくとも１つの方形導波管手段が設けら
れており、前記基板が複数のマイクロストリップ伝送線
路を支持しており、前記シール・リング部材が少なくと
も１つの隔室を画成している、マルチチップ・モジュー
ルにおいて、前記隔室が、前記ベース・プレート部材に設けられた前
記方形導波管手段の上に重なる位置に画成されており、前記基板の上面に、前記複数のマイクロストリップ伝送
線路のうちの少なくとも１つのマイクロストリップ伝送
線路に接続する金属材料製のパターン導体が形成されて
おり、前記パターン導体は、前記基板上の前記方形導波
管手段の上に重なる位置に、該方形導波管手段の断面よ
り小さな所定領域を占めるように形成されており、マイ
クロ波エネルギを前記基板を透過させて前記方形導波管
手段の中へ結合させるための前記基板を通る結合通路が
構成されており、これにより、前記パターン導体と、前
記基板と、前記隔室とで、マイクロストリップ伝送線路
を導波管に結合するための結合構造が画成されているこ
とを特徴とするマルチチップ・モジュール。