JP3450235B2 - マイクロ波半導体装置用パッケージ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、マイクロ波半導体
装置用パッケージに関し、特に、アイソレーションを高
めた高出力用のマイクロ波半導体装置用パッケージに関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、広く用いられるマイクロ波高出力
半導体装置用パッケージの構造を図３に示す。図３
（ａ）はパッケージの平面図、図３（ｂ）、図３（ｃ）
はそれぞれ図３（ａ）のＡ―Ａ′線およびＢ―Ｂ′線に
おける断面図である。以下、図３を参照して従来のパッ
ケージについて説明する。図３（ａ）に示すように、素
子搭載部１ａおよび放熱フィン１ｂを有する無酸素銅等
からなる放熱板１上に金属リング２を介して、アルミナ
セラミック製のフィード部５、無酸素銅等からなる外壁
３が取り付けられている。また、入出力端子としてのリ
ード４がフィード部５上に形成されたメタライズ層６に
固着されている。金属リング２は放熱板１とフィード部
５の熱膨張の違いによって生じるフィード部５のクラッ
ク等の不具合を防ぐため、図３（ｂ）、図３（ｃ）に示
すように、放熱板１とフィード部５および、放熱板１と
外壁３の間に取り付けられ、歪みを緩和する構造となっ
ている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来のマイク
ロ波高出力半導体装置用パッケージの構造では、金属リ
ング２が外壁３底部のほぼ中央に取り付けられているた
めに、図３（ｂ）に示すように、放熱フィン１ｂの上
面、金属リング２の側面、フィード部５下面、放熱板１
凸部の側面で囲まれる空間７、また図３（ｃ）に示すよ
うに放熱フィン１ｂの上面、金属リング２の側面、外壁
３下面、放熱板１凸部の側面で囲まれる空間８が生じ
る。この空間７、８は、数ＧＨｚ以上の周波数において
はインダクタを形成し、パッケージ内の電気的特性を変
化させる。すなわち、高周波においてパッケージ内の空
間が空洞共振を起こし、そこに共振周波数が生じるが、
空間７、８のインダクタンス成分のためその共振周波数
は低下する。このため、搭載半導体素子を使用する周波
数領域に近づき、パッケージのアイソレーションは劣化
する。そして、アイソレーションの劣化は、搭載される
マイクロ波用素子の利得や出力の低下をもたらす。本発
明は、係る上記の問題を解決すべくなされたもので、ア
イソレーションを向上させたマイクロ波半導体装置用パ
ッケージを提供するものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明のマイクロ波半導
体装置用パッケージは、中央部に素子搭載部を有する放
熱板と、前記放熱板上に前記素子搭載部を囲むように固
着される金属リングと、前記金属リング上に固着される
前記素子搭載部を囲む形状の外壁と、前記外壁を貫通し
て形成され前記金属リング上に固着されるフィード部
と、を有するマイクロ波半導体装置用パッケージにおい
て、前記フィード部が取り付けられている辺では、前記
フィード部の最内面と前記金属リングの内側面とが一致
すると共に前記金属リングの内側面と前記外壁下部内側
側面とは一致し、前記フィード部が取りつけられていな
い辺では外壁下部内側側面よりも内側に金属リングの内
側面が存在していること、及び、前記金属リングの形状
は、フイード部が取りつけられている辺の厚さが、フイ
ード部が取りつけられていない辺の厚さより薄いことを
特徴とする。また、本発明のマイクロ波半導体装置用パ
ッケージは、中央部に素子搭載部を有する放熱板と、前
記放熱板上に前記素子搭載部を囲むように固着される金
属リングと、前記金属リング上に固着される前記素子搭
載部を囲む形状の外壁と、前記外壁を貫通して形成され
前記金属リング上に固着されるフィード部と、を有する
マイクロ波半導体装置用パッケージにおいて、前記フィ
ード部が取り付けられている辺のうち、前記フィード部
周辺においては、前記フィード部の最内面と前記金属リ
ングの内側面とが一致しており、前記フィード部周辺以
外の部分では外壁下部内側側面よりも内側に前記金属リ
ングの内側面が存在しており、前記フィード部が取りつ
けられていない辺では外壁下部内側側面よりも内側に金
属リングの内側面が存在していること、及び、前記金属
リングの形状は、フイード部が取りつけられている辺の
厚さが、フイード部が取りつけられていない辺の厚さよ
り薄いことを特徴とする。

【０００５】

【発明の実施の形態】図１に本発明の第１の実施の形態
によるマイクロ波高出力半導体装置用パッケージの構造
を示す。図１（ａ）は平面図、図１（ｂ）、図１（ｃ）
はそれぞれ、図１（ａ）のＡ―Ａ′線およびＢ―Ｂ′線
における断面図である。図１（ａ）に示すように、本発
明の第１の実施の形態によるパッケージは放熱板１上に
長方形型の金属リング２が取り付けられ、さらにその上
に外壁３が取り付けられいる。また、放熱板１は半導体
素子搭載部１ａと放熱フィン１ｂを有しており、半導体
素子および膜回路基板（図示しない）は半導体素子搭載
部１ａの上面に搭載される。放熱板１はパッケージの基
板となるとともに、半導体素子から発生する熱を放熱
し、素子の特性劣化、破壊等の不具合を防ぐ役割をも兼
ねている。このため材料としては熱伝導率のよい金属が
適しており、中でも加工性に優れた銅が最適であり、本
実施の形態においてもこれが使用されている。また、入
出力端子としてリード４がアルミナセラミック製のフィ
ード部５上のメタライズ層６に固着されている。そし
て、同フィード部５は外壁３を貫くように形成されてい
る。

【０００６】金属リング２は放熱板１上に取り付けら
れ、金属リング２の上には、図１（ｂ）、図１（ｃ）に
示すように、それぞれフィード部５、外壁３が取り付け
られている。この金属リング２の役割は、銅で構成され
る放熱板１と、アルミナセラミックで構成されるフィー
ド部５との熱膨張係数の違いによって生じる歪みを緩和
し、この歪みによるストレスに起因するフィード部のク
ラック等の不具合を防ぐことである。材料としては、放
熱板と異なった材料の場合、熱膨張係数の違いからパッ
ケージ全体のそりを招くため、放熱板１と同じ銅が適し
ている。

【０００７】本実施の形態では、図１（ａ）、（ｂ）、
（ｃ）に示すように、金属リング２をフィード部５が取
り付けられている辺のみ外壁３の厚さに比べ薄くし、フ
ィード部５が取り付けられていない辺は外壁よりも厚く
形成する。すなわち、図１（ｃ）に示すように、フィー
ド部５が取り付けられていない辺では、金属リング２の
外側の側面は外壁３の外側側面と一致しているが、金属
リング２の内側の側面は外壁３の内側側面からせりだし
て放熱板１の素子搭載部１ａの側面に接している。ま
た、図１（ｂ）に示すように、フィード部５が取り付け
られている辺では、金属リング２の内側の側面は、フィ
ード部５の最内面５ａと一致している。同様に、この辺
では、金属リング２の内側の側面は、外壁３の内側の側
面と一致している。このようにして、従来の金属リング
を外壁底部のほぼ中央に取り付けた場合に比べて、放熱
板１と金属リング２の隙間が生じる空洞の容積〔図３
（ｂ）、（ｃ）で示した空間７、８の容積〕を小さくす
ることにより、空洞部分のインダクタンスが低減でき
る。この結果、パッケージの共振周波数の低下を抑えて
アイソレーションを向上させることができる。また、金
属リング２は、相対する辺は同じ厚さで、隣り合う辺の
厚さのみが異なっているので、加工は容易である。

【０００８】本実施の形態によるパッケージによれば、
フィード部５が取り付けられる辺の金属リング２が薄く
なっていることによりフィード部５のアルミナセラミッ
クと放熱板１の無酸素銅の熱膨張係数の違いによって生
じる歪みを緩和し、アルミナセラミック部のクラック等
の不具合を防ぐことができる。また、フィード部５が取
り付けられている辺において、金属リング２をフィード
部５のパッケージ内側の側面に沿うように薄く形成して
取り付けてもパッケージの十分な機械的強度を保つこと
ができる。また、リード４が取り付けられていない辺で
は、図１（ｃ）に示すように、放熱板１と金属リング２
の間に生じる隙間を埋めることができ、アイソレーショ
ンを向上させることができる。このようにして、図３に
示したような従来の金属リングを外壁底部中央に取り付
けた構造に比べ、放熱板と金属リングの間に生じる空間
を低減させることができるため、この空洞部によるイン
ダクタンスを抑制できる。例えば、素子搭載部１ａの大
きさが１０ｍｍ×１０ｍｍで、空間７、８の幅が１ｍ
ｍ、高さが０．５ｍｍの場合に、リード４が付いていな
い方の辺において空間を完全に埋め、リード４が付いて
いる辺においては金属リングをフィード部５の最内部５
ａに沿うように取り付けて空間７、８を低減させた場
合、空洞共振周波数は１９ＧＨｚから２０．５ＧＨｚに
まで上昇し、アイソレーションが向上する。

【０００９】図２に本発明の第２の実施の形態のマイク
ロ波高出力半導体装置用パッケージの構造を示す。図２
（ａ）は平面図、図２（ｂ）、図２（ｃ）はそれぞれ図
２（ａ）のＡ―Ａ′線およびＢ―Ｂ′線における断面図
である。以下、図２を参照して本実施の形態について説
明する。図２（ａ）に示すように、半導体素子搭載部１
ａおよび放熱フィン１ｂを有する無酸素銅等からなる放
熱板１上に無酸素銅等からなる金属リング２がとりつけ
られ、さらにその上にアルミナセラミック製のフィード
部５、無酸素銅等からなる外壁３が取り付けられてい
る。また、入出力端子としてリード４がアルミナセラミ
ック製のフィード部５上のメタライズ層６に固着されて
いる。本実施の形態では、金属リング２はリード４が取
り付けられる辺のうち、フィード部周辺のみが薄くなっ
ている。すなわち、金属リングのリード４が取り付けら
れる辺の金属リング２が薄くなっている部分では、図２
（ｂ）に示すように、金属リングのパッケージ内側の側
面が、フィード部５の最内面５ａと一致しており、ま
た、金属リングのリード４が取り付けられる辺の内、薄
くなっていない部分は、外壁３の内側の側面よりも内側
にせり出しており、放熱板１の素子搭載部１ａに接触し
ている。これによって、前述した第１の実施の形態に比
べ、金属リングの加工はやや困難になるものの、より放
熱板１と金属リング２の隙間を少なくすることができ、
よりアイソレーションを向上させることができる。

【００１０】以上好ましい実施の形態について説明して
きたが、本発明はこれらの実施の形態に限定されるもの
でなく、特許請求の範囲に記載された範囲内において適
宜の変更が可能なものである。例えば、第１の実施の形
態で、金属リング２を、リード４が取り付けられていな
い辺では、外壁３よりも厚くした例を述べたが、必ずし
もそうする必要はなく、外壁３と同じ厚さに形成しても
よい。また、放熱板１と金属リング２を一体化形成して
もよく、その場合更に加工性が容易になる。

【００１１】

【発明の効果】上記説明したように、本発明は、外壁の
内側側面を金属リングの内側側面よりも内側に入らない
ようにしたものであるので、放熱板と外壁、金属リング
間で形成される空間を少なくすることが可能になり、こ
こで形成されるインダクタンスを低減することができ
る。従って、本発明によれば、パッケージの空洞共振周
波数を上昇させてアイソレーションを向上させることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態を示す平面図と断面
図。

【図２】本発明の第２の実施の形態を示す平面図と断面
図。

【図３】従来のマイクロ波半導体装置用パッケージの平
面図と断面図。

【符号の説明】

１ 放熱板 １ａ 半導体素子搭載部 １ｂ 放熱フィン ２ 金属リング ３ 外壁 ４ リード ５ フィード部 ５ａ フィード部最内面 ６ メタライズ層 ７、８ 空間

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 中央部に素子搭載部を有する放熱板と、
   前記放熱板上に前記素子搭載部を囲むように固着される
   金属リングと、前記金属リング上に固着される前記素子
   搭載部を囲む形状の外壁と、前記外壁を貫通して形成さ
   れ前記金属リング上に固着されるフィード部と、を有す
   るマイクロ波半導体装置用パッケージにおいて、 前記フィード部が取り付けられている辺では、前記フィ
   ード部の最内面と前記金属リングの内側面とが一致する
   と共に前記金属リングの内側面と前記外壁下部内側側面
   とは一致し、 前記フィード部が取りつけられていない辺では外壁下部
   内側側面よりも内側に金属リングの内側面が存在してい
   ること、 及び、前記金属リングの形状は、フイード部が取りつけ
   られている辺の厚さが、フイード部が取りつけられてい
   ない辺の厚さより薄いことを特徴とするマイクロ波半導
   体装置用パッケージ。
2. 【請求項２】 中央部に素子搭載部を有する放熱板と、
   前記放熱板上に前記素子搭載部を囲むように固着される
   金属リングと、前記金属リング上に固着される前記素子
   搭載部を囲む形状の外壁と、前記外壁を貫通して形成さ
   れ前記金属リング上に固着されるフィード部と、を有す
   るマイクロ波半導体装置用パッケージにおいて、 前記フィード部が取り付けられている辺のうち、前記フ
   ィード部周辺においては、前記フィード部の最内面と前
   記金属リングの内側面とが一致しており、前記フィード部周辺以外の部分では 外壁下部内側側面よ
   りも内側に前記金属リングの内側面が存在しており、 前記フィード部が取りつけられていない辺では外壁下部
   内側側面よりも内側に金属リングの内側面が存在してい
   ること、 及び、前記金属リングの形状は、フイード部が取りつけ
   られている辺の厚さが、フイード部が取りつけられてい
   ない辺の厚さより薄いことを特徴とするマイクロ波半導
   体装置用パッケージ。
3. 【請求項３】 前記放熱板と前記金属リングが一体のも
   のとして形成されていることを特徴とする請求項１また
   は２記載のマイクロ波半導体装置用パッケージ。