JP3297604B2 - 高周波回路用パッケージ - Google Patents

高周波回路用パッケージ

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JP3297604B2 JP22248396A JP22248396A JP3297604B2 JP 3297604 B2 JP3297604 B2 JP 3297604B2 JP 22248396 A JP22248396 A JP 22248396A JP 22248396 A JP22248396 A JP 22248396A JP 3297604 B2 JP3297604 B2 JP 3297604B2
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は高周波回路用パッケ
ージに関し、特に導体線路の配線を使用した信号入出力
部における高周波信号の伝送特性を改善した高周波回路
用パッケージに関するものである。
【0002】
【従来の技術】MHz帯やGHz帯の高周波信号を用い
る無線通信機器用等の高周波回路あるいは高周波半導体
素子等を収容する高周波回路用パッケージにおいては、
パッケージの内部に回路や素子が収容されて気密封止さ
れ、それら内部の回路や素子と外部の回路とを接続して
高周波信号の良好な伝送特性を得るために導体線路の配
線を使用した信号入出力部が形成される。
【0003】そのような高周波回路用パッケージの例を
図4に要部断面図で、また図5に要部平面図で示す。
【0004】図4および図5に示す高周波回路用パッケ
ージ1において、2はセラミック等から成る絶縁基板、
3は絶縁基板2に接合され高周波回路用パッケージ1の
容器の側壁となる絶縁体、4は絶縁基板2の下面に形成
された金属膜、5は高周波回路用パッケージ1の蓋体、
6は絶縁基板2上に搭載された高周波半導体素子、7お
よび8・9は配線としての導体線路である。導体線路7
・8・9は絶縁基板2と絶縁体3とに挟まれて気密に封
止されている。この高周波回路用パッケージ1では導体
線路7は信号線路、また8・9はグランド線路とされ、
信号線路7は高周波半導体素子6の電極とアルミニウム
または金の接続線10で接続されている。
【0005】なお、グランド線路8・9と半導体素子6
のグランド電極との間も必要に応じて同様に接続線で接
続される。
【0006】また、11は外部回路基板、12および13・14
はその配線であり、これら配線12・13・14はそれぞれ信
号線路7およびグランド線路8・9と半田等により接続
されて、所望の高周波信号処理装置が構成される。
【0007】このような従来の高周波回路用パッケージ
1においては、絶縁基板2上面に信号線路7およびグラ
ンド線路8・9が所定の間隔ga で平行に形成され、絶
縁基板2の下面には金属膜4が形成されていることか
ら、半導体素子6が収容された内部においては各線路7
・8・9の上部が空間であるためグランド付コプレナラ
イン構造となる。また、気密封止部分では絶縁基板2と
絶縁体3により挟まれているため、それらの厚さや誘電
率を同じとすることにより各線路7・8・9は平衡型グ
ランド付コプレナライン構造となる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来の高周波回路用パッケージ1においては、各
導体線路7・8・9の平衡型グランド付コプレナライン
構造となる部分では、それら各導体線路7・8・9の上
部に位置する絶縁体3の誘電率に対応して特性インピー
ダンスが低下し、信号線路7を伝搬する高周波信号に対
して特性インピーダンスの不整合による反射損失等が生
じて、高周波信号の伝送特性が低下するという問題点が
あった。
【0009】これに対して、例えば特公平8−12887 号
には、図6に図5と同様の要部平面図で示すような導体
線路の配線を用いた高周波回路用パッケージが提案され
ている。
【0010】図6の高周波回路用パッケージ15におい
て、16は絶縁基板、17は絶縁体、18は半導体素子、19は
信号線路、20は接続線である。なお、グランド線路や外
部回路基板は図示していない。高周波回路用パッケージ
15は信号線路19の平衡型グランド付コプレナライン構造
となる部分の線路幅Wb を、信号線路19のグランド付コ
プレナライン構造となる部分の線路幅Wa より狭くした
ものであり、これにより信号線路19の線路幅Wb の部分
の特性インピーダンスを大きくし、結果として信号線路
19のグランド付コプレナライン構造となる部分と同じ特
性インピーダンスとすることが可能となり、特性インピ
ーダンスの整合をとることができるというものである。
【0011】しかしながら、この特公平8−12887 号に
提案された構造によっても、信号線路19の線路幅が変化
するため高周波信号の伝搬モードの不整合が存在し、そ
の結果、高周波信号の伝送特性が低下するという問題点
があった。
【0012】本発明は上記事情に鑑みて本発明者が鋭意
研究に努めた結果完成したものであり、その目的は、導
体線路の配線を使用した信号入出力部における特性イン
ピーダンスおよび伝搬モードの不整合をなくした、高周
波信号の良好な伝送特性を有する高周波回路用パッケー
ジを提供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明の高周波回路用パ
ッケージは、下面に金属層を有する絶縁基板と、その絶
縁基板の上面に搭載された高周波回路または高周波半導
体素子を内部に気密封止すべく前記絶縁基板の上面に接
合された絶縁体と、前記絶縁基板の上面から外部にかけ
て導出され、その一部が前記絶縁基板と前記絶縁体とに
挟持された導体線路から成る信号線路およびグランド線
路とを具備する高周波回路用パッケージにおいて、前記
信号線路およびグランド線路を平行に配設するととも
に、前記絶縁基板と絶縁体とに挟持された部分の信号線
路とグランド線路との間隔を、他の部分の信号線路とグ
ランド線路との間隔よりも広くしたことを特徴とするも
のである。
【0014】本発明の高周波回路用パッケージによれ
ば、絶縁基板の上面から外部に導出された導体線路から
成る信号線路およびグランド線路を平行に配設するとと
もに、それら線路の絶縁基板と絶縁体とに挟持された部
分の間隔を他の部分、すなわち絶縁基板の上面に形成さ
れた高周波回路用パッケージの内部の部分および高周波
回路用パッケージの外部に導出された部分における間隔
よりも広くしたことから、線路幅を変えずに絶縁基板と
絶縁体とで挟持することにより小さくなる傾向を有する
信号線路の特性インピーダンスを、その部分の平衡型グ
ランド付コプレナライン構造の信号線路とグランド線路
との間隔を広げることにより大きくすることができ、そ
の結果、他の部分の信号線路の特性インピーダンスと同
じにすることが可能となり、信号入出力部における特性
インピーダンスおよび伝搬モードの不整合をなくすこと
ができる。また、信号線路の線路幅は絶縁基板と絶縁体
とで挟持された部分と他の部分とで変わることがないた
め、線路幅の変化による特性インピーダンスや伝搬モー
ドの不整合が生ずることはない。従って、本発明によれ
ば、導体線路の配線を使用した信号入出力部における特
性インピーダンスおよび伝搬モードの不整合をなくし
た、高周波信号の良好な伝送特性を有する高周波回路用
パッケージとなる。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明を詳
細に説明する。なお、本発明は以下の例に限定されるも
のではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変
更・改良を加えることは何ら差し支えない。
【0016】図1は本発明の高周波回路用パッケージの
実施の形態の例を示す要部平面図であり、同図では図5
と同様に信号線路の両側にグランド線路を配した例を示
している。なお、外部回路基板は図示していない。ま
た、図2は図1のA−A’線断面図、図3は図1のB−
B’線断面図である。
【0017】図1〜図3に示した本発明の高周波回路用
パッケージ21において、22はセラミック等から成る絶縁
基板、23は絶縁体であり、絶縁体23は絶縁基板22の上面
に搭載された高周波回路または高周波半導体素子等を内
部に気密封止すべく絶縁基板22の上面に接合され、高周
波回路用パッケージ21の容器の側壁となる。
【0018】24は絶縁基板22の下面に形成された金属
膜、25は高周波回路用パッケージ21の蓋体であり、蓋体
25は絶縁体23に接合され、絶縁基板22の上面に搭載され
た高周波回路または高周波半導体素子等を内部に気密封
止する。なお、蓋体25を絶縁体23と同様の絶縁材料で作
製した場合には、蓋体25の一部を高周波回路用パッケー
ジ21の容器の側壁をなすようにして絶縁体23を兼ねるも
のとしてもよい。
【0019】26は絶縁基板22上に搭載された高周波集積
回路等の高周波半導体素子である。
【0020】この高周波半導体素子26は他の高周波回路
であってもよい。27および28・29は高周波信号またはグ
ランドの配線としての導体線路である。これら導体線路
27・28・29は高周波半導体素子26周辺の絶縁基板22の上
面から外部にかけて導出され、その一部が絶縁基板22と
絶縁体23とに挟持されて気密に封止されている。このよ
うな気密封止手段には、半導体素子収納用パッケージに
おける公知の手段を採用することができる。
【0021】本例の高周波回路用パッケージ21では導体
線路27は信号線路、また28・29はグランド線路とされ、
信号線路27は高周波半導体素子26の電極とアルミニウム
または金の接続線30で接続されている。なお、グランド
線路28・29と高周波半導体素子26のグランド電極との間
も必要に応じて同様に接続線で接続される。また、信号
線路27およびグランド線路28・29はそれぞれ外部回路基
板の配線と半田等により接続されて、所望の高周波信号
処理装置が構成される。
【0022】このような本発明の高周波回路用パッケー
ジ21においても、絶縁基板22上面に信号線路27およびグ
ランド線路28・29が所定の間隔で平行に形成され、絶縁
基板22の下面には金属膜24が形成されていることから、
高周波半導体素子26が搭載された高周波回路用パッケー
ジ21の内部においては各線路27・28・29の上部が空間で
あるためグランド付コプレナライン構造を構成し、ま
た、気密封止部分では絶縁基板22と絶縁体23により挟ま
れているため、それらの厚さや誘電率を同じとすること
により各線路27・28・29は平衡型グランド付コプレナラ
イン構造を構成している。
【0023】そして、本発明の高周波回路用パッケージ
21では、絶縁基板22と絶縁体23とに挟持された部分(気
密封止部分)の信号線路27とグランド線路28・29との間
隔Gb を、他の部分、すなわち絶縁基板22の上面に形成
された高周波回路用パッケージ21の内部の部分における
間隔Ga および高周波回路用パッケージ21の外部に導出
された部分における間隔Gc よりも広くしたことを特徴
とする。なお、間隔Gb およびGa ・Gc は高周波回路
用パッケージ21の仕様に応じて信号配線27の両側でそれ
ぞれ異なっていてもよく、あるいは信号線路27の片側の
みにグランド線路が配設されていてもよい。いずれの場
合でも信号線路27に対して同じ側での間隔Gb を間隔G
a ・Gc よりも広くすることにより本発明の作用効果が
得られる。
【0024】これらの間隔Gb とGa ・Gc との大小関
係は、絶縁基板22および絶縁体23の誘電率や厚さに対応
して、高周波信号に対する信号線路27の特性インピーダ
ンスが整合するように選定される。例えば、絶縁基板22
の比誘電率をεr=5.5 、厚みを 200μm、信号線路27
およびグランド線路28・29の線路幅を 200μm、厚みを
15μmとし間隔Ga ・Gc を 100μmとすると、それら
の部分での信号線路27の特性インピーダンスは50Ω
程度となる。このとき、気密封止部分において絶縁体23
の比誘電率をεr=5.5 、厚みを 400μmとし、間隔G
b も 100μmとすると、この部分での信号線路27の特性
インピーダンスは約38Ωとなり、特性インピーダンスの
不整合が生じることになる。
【0025】これに対し、気密封止部分での間隔Gb を
250μmとして間隔Ga ・Gc よりも広くすると、この
部分での信号線路27の特性インピーダンスはほぼ50Ωと
なり、特性インピーダンスの不整合をなくすことができ
る。しかも、信号線路27の線路幅は一定であるため、線
路幅の変化による特性インピーダンスや高周波信号の伝
搬モードの不整合も生じない。
【0026】なお、間隔Gb を間隔Ga ・Gc よりも広
くするに当たっては、図1に示したように気密封止部分
において段差状に変化させる他にも、気密封止部分の構
成に対応して連続的に変化させるようにしてもよい。こ
の場合には、グランド線路28・29の線路幅が気密封止部
分の構成に対応して連続的に変化することとなるので特
性インピーダンスの整合が連続的に実現でき、それによ
り反射量がより軽減されるので、高周波信号の伝送特性
の一層の改善を図ることができる。
【0027】また、グランド線路28・29は図1に示した
ようにその一部が接続されていればよいので、それぞれ
の線路幅は間隔Gb およびGa ・Gc あるいは絶縁基板
22の厚さや誘電率も考慮して設定する。
【0028】絶縁基板22ならびに絶縁体23としては、例
えばアルミナやムライト等のセラミックスやガラスセラ
ミックス、あるいはテフロン・ガラスエポキシ・ポリイ
ミド等の樹脂系材料などが用いられる。また、これらの
気密封止部分における接合は、例えば絶縁基板22にスク
リーン印刷法により導体線路27・28・29となる導体層を
形成し、絶縁体23を積層して同時焼成することによって
接合すればよい。
【0029】蓋体25は例えば金属材料から成り、Au−
Sn等のロウ材を用いて絶縁体23と接合し、気密封止さ
れる。
【0030】信号線路27ならびにグランド線路28・29
は、CuやMoMn+Cu・W+Auなどを用いて厚膜
印刷あるいは薄膜形成手段・メッキ処理などの方法によ
り形成され、その厚みや幅は、それらにより形成される
各線路27・28・29の特性インピーダンスを整合させるよ
うに設定すればよい。
【0031】また、金属層24は信号線路27やグランド線
路28・29と同様の材料を用いて同様の方法により絶縁基
板22の下面のほぼ全面に形成され、その厚みは、例えば
厚膜であれば約10〜30μm程度とされる。
【0032】
【発明の効果】本発明の高周波回路用パッケージによれ
ば、絶縁基板の上面に搭載された高周波回路または高周
波半導体素子等の周辺からパッケージの外部に導出され
た導体線路から成る信号線路およびグランド線路を平行
に配設するとともに、それら線路の絶縁基板と絶縁体と
に挟持された気密封止部分における間隔を他の部分、す
なわち絶縁基板の上面に形成された高周波回路用パッケ
ージの内部の部分および高周波回路用パッケージの外部
に導出された部分における間隔よりも広くしたことか
ら、線路幅を変えずに絶縁基板と絶縁体とで挟持するこ
とにより小さくなる傾向を有する信号線路の特性インピ
ーダンスを、その部分の平衡型グランド付コプレナライ
ン構造の信号線路とグランド線路との間隔を広げること
により大きくすることができて、他の部分の信号線路の
特性インピーダンスと同じにすることが可能となり、信
号入出力部における特性インピーダンスおよび伝搬モー
ドの不整合をなくすことができた。また、気密封止部分
と他の部分との信号線路の線路幅が一定なため、線路幅
の変化による特性インピーダンスや伝搬モードの不整合
が生ずることもない。
【0033】以上により本発明によれば、導体線路の配
線を使用した信号入出力部における特性インピーダンス
および伝搬モードの不整合をなくした、高周波信号の良
好な伝送特性を有する高周波回路用パッケージを提供す
ることができた。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の高周波回路用パッケージの実施の形態
を示す要部平面図である。
【図2】図1のA−A’線断面図である。
【図3】図1のB−B’線断面図である。
【図4】従来の高周波回路用パッケージの例を示す要部
断面図である。
【図5】従来の高周波回路用パッケージの例を示す要部
平面図である。
【図6】従来の高周波回路用パッケージの他の例を示す
要部平面図である。
【符号の説明】
21・・・・・高周波回路用パッケージ 22・・・・・絶縁基板 23・・・・・絶縁体 24・・・・・金属膜 25・・・・・蓋体 26・・・・・半導体素子 27・・・・・信号線路 28、29・・・グランド線路 30・・・・・接続線 Ga ・・・・内部線路間隔 Gb ・・・・封止部線路間隔 Gc ・・・・外部線路間隔

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下面に金属層を有する絶縁基板と、該絶
    縁基板の上面に搭載された高周波回路または高周波半導
    体素子を内部に気密封止すべく前記絶縁基板の上面に接
    合された絶縁体と、前記絶縁基板の上面から外部にかけ
    て導出され、その一部が前記絶縁基板と前記絶縁体とに
    挟持された導体線路から成る信号線路およびグランド線
    路とを具備する高周波回路用パッケージにおいて、前記
    信号線路およびグランド線路を平行に配設するととも
    に、前記絶縁基板と絶縁体とに挟持された部分の信号線
    路とグランド線路との間隔を、他の部分の信号線路とグ
    ランド線路との間隔よりも広くしたことを特徴とする高
    周波回路用パッケージ。
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