JP3640463B2 - Mmicパッケージ - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明はMMIC(Monolithic Microwave Integrated Circuit)を搭載したMMICパッケージに関し、特に高周波用チップと低周波用チップを小さなスペースに配置して高密度実装が可能なMMICパッケージに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来のMMIC用パッケージは、特開平4−129402号公報に開示されているように、金属製基板の一方の基板上に高周波集積回路(MMIC)および導電パターンが形成された多層基板を配置し、パッケージの上蓋の内側に高周波集積回路と対向する低周波回路基板を設け、高周波集積回路と低周波回路基板との電気的な接続を導電パターンが形成された多層基板および導電線路が形成されたフレームを介して行っている。
【0003】
また、金属製基板上に配置された高周波集積回路は、低周波回路基板が設けられたパッケージの上蓋とフレームにより封止されている。
【0004】
このように、特開平4−129402号公報に開示された従来のMMIC用パッケージは、金属製基板上に配置された高周波集積回路を、低周波回路基板が設けられたパッケージの上蓋とフレームで封止する構造のため、小さなパッケージ内容積でも高密度実装が可能となる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
従来のMMIC用パッケージは、金属製基板上に配置された高周波集積回路とパッケージの上蓋に設けられた低周波回路基板の電気的な接続が、フレームを介して行われるため、導体相互間接続のための位置合せが難しく電気的な接続の信頼性に課題がある。
【0006】
特に、パッケージに小型化が要求される場合には、導体接続部の寸法が微細となって物理的に接続が困難となり、高周波集積回路と低周波回路基板の電気的接続の信頼性が著しく低下する場合がある。
【0007】
また、高周波集積回路と低周波回路基板を含む全体の機能チェックは、外部端子(リード端子)を取り付けた後、モールディングを行ってMMICパッケージが完成するまでできないため、高周波集積回路と低周波回路基板との導通不良がある場合には、ICリード、パッケージが無駄となるとともに、ICパッケージングに要する作業および費用が無駄となってIC製造のコストアップを招く課題がある。
【0008】
最近、衝突防止ならびに運転支援を目的とした車載用レーダモジュールに採用される高周波集積回路は、周波数がGHz(ギガヘルツ)帯域のものが採用されてきており、実装スペースの小型化および高密度モジュール化の要求に対応するために低周波集積回路との混成IC化の要望がある。
【0009】
一方、GHz(ギガヘルツ)帯域の高周波集積回路と、低周波集積回路の混成IC化に際しては、相互の干渉の影響がないよう高周波集積回路と低周波集積回路(例えば、MHz帯域)の配置を適切に設定する必要がある。
【0010】
この発明はこのような課題を解決するためなされたもので、第1の目的は高周波集積回路(MMIC)と、低周波集積回路およびバイアス回路を金属製基板の表裏面上に分離して配置し、高密度実装を図るとともに、高周波集積回路(MMIC)と、低周波集積回路およびバイアス回路相互間の干渉を防止することができるMMICパッケージを提供することにある。
【0011】
また、この発明の第2の目的は、高周波集積回路(MMIC)と、低周波集積回路およびバイアス回路との信頼性の高い電気的接続を実現することができるMMICパッケージを提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するためこの発明に係るMMICパッケージは、金属製基板と、この金属製基板上に高周波集積回路を配置して封止したMMICパッケージにおいて、金属製基板の一方の基板面上に高周波集積回路を配置するとともに、前記金属製基板の他方の基板面上に低周波集積回路、または直流バイアス回路を配置し、金属製基板の一方の基板面上と他方の基板面上には、絶縁層の上にボンディング・パッドを形成し、ボンディング・パッドには、基板の表面から裏面まで貫通した貫通部を設け、貫通部には、基板の表面から裏面に貫通する穴の同心円上に絶縁層および導通路を形成し、高周波集積回路と、低周波集積回路および直流バイアス回路は、金属製基板の一方の基板面上に形成した前記ボンディング・パッドと金属製基板の他方の基板面上に形成したボンディング・パッドを介して電気的に接続したことを特徴とする。
【0013】
この発明に係るMMICパッケージは、金属製基板の一方の基板面(例えば、基板表面)上に高周波集積回路を配置し、金属製基板の他方の基板面(例えば、基板裏面)上に低周波集積回路、または直流バイアス回路を配置するので、限られたスペースに多くのICチップを実装してパッケージ化することができる。
【0014】
また、高周波集積回路と、低周波集積回路および直流バイアス回路とを金属製基板で分離するので、高周波集積回路、低周波集積回路および直流バイアス回路相互間の干渉を防止することができる。
【0015】
さらに、この発明に係るMMICパッケージは、半導体製造プロセスの微細加工技術を用いて金属製基板の表裏面を貫通させ、金属製基板の表裏面に配置された高周波集積回路と、低周波集積回路および直流バイアス回路とを導電材料で電気的に接続するので、高周波集積回路と、低周波集積回路および直流バイアス回路相互間の電気的な接続を確実に行うことができる。
【0016】
また、この発明に係るMMICパッケージは、高周波集積回路を配置した金属製基板と同一平面上に誘電体基板を配置し、高周波集積回路の入力端子および出力端子を設けたことを特徴とする。
【0017】
この発明に係るMMICパッケージは、高周波集積回路を配置した金属製基板と同一平面上に誘電体基板を配置し、高周波集積回路の入力端子および出力端子を設けたので、パッケージの水平面方向に高周波集積回路の端子のみを取り出すことができる。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
図1はこの発明に係るMMICパッケージの配置部品平面図、図2はこの発明に係るMMICパッケージのX−X断面図である。
【0019】
図1および図2において、MMICパッケージ1は、金属製基板2の一方の基板面(例えば、表面)上に高周波集積回路4、誘電体基板6を配置するとともに、金属製基板2の他方の基板面(例えば、裏面)上に低周波集積回路4、直流バイアス回路5を配置し、モールド樹脂、セラミックまたは金属等のケース12で封止して混成集積回路を形成する。
【0020】
周波数GHz帯域の高周波集積回路3を金属製基板2の表面に配置し、周波数MHz帯域の低周波集積回路4および高周波集積回路3に電源や直流バイアスを供給する直流バイアス回路5を金属製基板2の裏面に配置することにより、限られたスペースに多くのICチップを実装してパッケージ化することができる。
【0021】
また、高周波集積回路3と、低周波集積回路4および直流バイアス回路5とを金属製基板2で分離するので、高周波集積回路3、低周波集積回路4および直流バイアス回路5の周波数帯域が異なることに伴う相互間の干渉を防止することができる。
【0022】
なお、高周波集積回路3、低周波集積回路4および直流バイアス回路の接地端子を金属製基板2に接続することにより、高周波集積回路3、低周波集積回路4および直流バイアス回路5の相互間の干渉のより一層の改善が期待できる。
【0023】
コバール等で形成した金属製基板2は、基板表面に凹部2A、2Bを設けて高周波集積回路3、誘電体基板6を配置する。
【0024】
また、金属製基板2の表面には、絶縁層の上にボンディング・パッド8D、8G、8Hを蒸着等により形成し、高周波集積回路3に形成したボンディング・パッド8A、8B、8Cに極細の金線等のワイヤw1、w2、w3でワイヤボンディングを行う。
【0025】
金属製基板2の表面に設けたボンディング・パッド8G、8Hには、半導体製造プロセスの微細加工技術を用いて基板表面から基板裏面まで貫通した貫通部7を設け、高周波集積回路3と低周波集積回路4、および高周波集積回路3と直流バイアス回路5のみを電気的に接続する導通路(スルーホール)を蒸着等により形成する。
【0026】
誘電体基板6は、例えば高純度のアルミナセラミックで形成し、基板表面が金属製基板2の表面と同一平面となるよう配置する。
また、誘電体基板6の基板表面には、ボンディング・パッド8E、端子8F、および導体パターン9を蒸着等により形成し、ボンディング・パッド8Eとボンディング・パッド8Dを金線等のワイヤw4で接続し、端子8FにICリード(外部取り出し線)11を取り付けて高周波集積回路3の入力信号を外部から供給したり、または出力信号を外部に取り出すよう構成する。
【0027】
このように、高周波集積回路3を配置した金属製基板2と同一平面上に誘電体基板6を配置し、高周波集積回路3の入力端子および出力端子を設けたので、パッケージの水平面方向に高周波集積回路3の端子のみを取り出すことができる。
【0028】
なお、図示しないが、金属製基板2の裏面にもボンディング・パッド8G、8Hに対向するボンディング・パッドを設け、貫通部7を介してボンディング・パッド8G、8Hと電気的に接続する。
また、低周波集積回路4および直流バイアス回路5にもボンディング・パッドを設け、それぞれボンディング・パッド8G、8Hに対向するボンディング・パッドとの間をワイヤで電気的に接続する。
【0029】
このように、半導体製造プロセスの微細加工技術を用いて金属製基板の表裏面を貫通させ、金属製基板の表裏面に配置された高周波集積回路と、低周波集積回路および直流バイアス回路とを導電材料で電気的に接続するので、高周波集積回路と、低周波集積回路および直流バイアス回路相互間の電気的な接続を確実に行うことができる。
【0030】
図3に貫通部の断面拡大図を示す。
図3において、貫通部7は、金属製基板2の表面から裏面に貫通する穴を開け、ボンディング・パッド8G、8Hを形成する領域よりも広い領域、および貫通する穴の周囲に絶縁層13を蒸着等により形成する。
【0031】
続いて、絶縁層13の表面に導電性材料でボンディング・パッド8G、8Hおよびスルーホール14を蒸着等で形成することにより、金属製基板2の表面に形成したボンディング・パッド8G、8Hと、金属製基板2の裏面に形成したボンディング・パッドを最短距離で電気的に接続する。
【0032】
図4に貫通部の平面図を示す。
図4において、貫通部7は、ボンディング・パッド8G、8Hの下層に絶縁部13を形成し、金属製基板2の表面から裏面に貫通する穴の同心円上に絶縁層13およびスルーホール14を蒸着等で形成する。
【0033】
なお、本実施の形態では、金属製基板2の表裏の電気的な接続を一箇所につき1個のスルーホール14で対応したが、スルーホールの信頼性を考慮して複数のスルーホールを複数設けることもできる。
また、本実施の形態では、金属製基板2の表裏の電気的な接続をスルーホール14で行ったが、スルーホール14に代えて導電性材料を用いてもよい。
【0034】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明に係るMMICパッケージは、金属製基板の一方の基板面(例えば、基板表面)上に高周波集積回路を配置し、金属製基板の他方の基板面(例えば、基板裏面)上に低周波集積回路、または直流バイアス回路を配置し、限られたスペースに多くのICチップや回路を実装してパッケージ化することができるので、高密度実装を実現することができる。
【0035】
また、高周波集積回路と、低周波集積回路または直流バイアス回路とを金属製基板で分離し、高周波集積回路、低周波集積回路および直流バイアス回路相互間の干渉を防止することができるので、全体回路の性能向上を図ることができる。
【0036】
さらに、この発明に係るMMICパッケージは、半導体製造プロセスの微細加工技術を用いて金属製基板の表裏面を貫通させ、金属製基板の表面に配置された高周波集積回路と、金属製基板の裏面に配置された低周波集積回路および直流バイアス回路とを導電材料で電気的に接続し、高周波集積回路と、低周波集積回路および直流バイアス回路相互間の電気的な接続を確実に行うことができるので、信頼性を向上させることができる。
【0037】
また、この発明に係るMMICパッケージは、高周波集積回路を配置した金属製基板と同一平面上に誘電体基板を配置し、高周波集積回路の入力端子および出力端子を設け、パッケージの水平面方向に高周波集積回路の端子のみを取り出すことができるので、高周波集積回路を多数配置してより高密度実装を実現することができる。
【0038】
よって、信頼性が高く、安定した回路性能が得られるとともに、限られたスペースに高密度実装が可能なMMIC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】 この発明に係るMMICパッケージの配置部品平面図
【図2】 この発明に係るMMICパッケージのX−X断面図
【図3】 貫通部の断面拡大図
【図4】 貫通部の平面図
【符号の説明】
1…MMICパッケージ、2…金属製基板、3…高周波集積回路、4…低周波集積回路、5…直流バイアス回路、6…誘電体基板、7…貫通部、8A〜8E,8G,8H…ボンディング・パッド、8F…端子、9…導体パターン、11…ICリード、12…ケース、13…絶縁層、14…スルーホール。

Claims (2)

  1. 金属製基板と、この金属製基板上に高周波集積回路を配置して封止したMMICパッケージにおいて、
    前記金属製基板の一方の基板面上に高周波集積回路を配置するとともに、前記金属製基板の他方の基板面上に低周波集積回路、または直流バイアス回路を配置し、
    前記金属製基板の前記一方の基板面上と前記他方の基板面上には、絶縁層の上にボンディング・パッドを形成し、
    前記ボンディング・パッドには、前記基板の表面から裏面まで貫通した貫通部を設け、
    前記貫通部には、前記基板の表面から裏面に貫通する穴の同心円上に絶縁層および導通路を形成し、
    前記高周波集積回路と、前記低周波集積回路および前記直流バイアス回路は、前記金属製基板の一方の基板面上に形成した前記ボンディング・パッドと前記金属製基板の他方の基板面上に形成した前記ボンディング・パッドを介して電気的に接続したことを特徴とするMMICパッケージ。
  2. 前記高周波集積回路を配置した前記金属製基板と同一平面上に誘電体基板を配置し、前記高周波集積回路の入力端子および出力端子を設けたことを特徴とする請求項1記載のMMICパッケージ。
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