JP4009217B2 - 高周波信号伝送用積層構造およびそれを用いた高周波半導体パッケージ - Google Patents
高周波信号伝送用積層構造およびそれを用いた高周波半導体パッケージ Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はマイクロ波帯・ミリ波帯といった高周波において使用される積層構造および半導体素子を収容する高周波半導体パッケージに関し、特に高周波の伝送特性が良好な高周波伝送積層構造およびそれを用いた高周波半導体パッケージに関する。
【０００２】
【発明の背景】
上記高周波伝送積層構造として、例えば図５及び図９に示すような構造が考えられている。図５において、（ａ）は誘電体層を省略し導体部分のみを示す斜視図、（ｂ）は（ａ）の拡大斜視図である。また、図９において、（ａ）は図５（ａ）において誘電体層を省略しなかった場合を示す斜視図、（ｂ）は金属リードの取付部周辺の様子を示す斜視図、（ｃ）は（ａ）の断面斜視図、（ｄ）は（ｃ）において誘電体層を省略し導体部分のみを示す斜視図である。
【０００３】
図５もしくは図９に示す高周波伝送積層構造の一部は、特許文献１に開示された高周波伝送積層構造を成しており、１は誘電体層でありそれぞれを積層することで積層基板としている。２は信号配線導体であり、２１の信号用貫通導体にそれぞれ接続している。内層には２１の信号用貫通導体とそれらを接続する２２の信号用貫通導体接続導体が形成され、３の接地導体の内側には３２に示す円形状の接地導体非形成領域を中間層近傍が他層よりも小さくなるように形成し、接地導体非形成領域３２の外周近傍に３１に示す内層接地用貫通導体が形成されている。
【０００４】
そして、接地導体非形成領域３２は上下に互いに重なるように配置し、上下面の信号配線導体２の間を信号用貫通導体２１および信号用貫通導体接続導体２２によりなめらかに接続するように順次ずらして配置しており、最下層の信号配線導体２は積層基板１の端部へ延びた２３の信号配線延長部に接続し、信号配線延長部２３には積層基板１から外側へ引き出した２４の金属リードを取着形成している。
【０００５】
さらに、金属リード２４および積層基板１の最下層の接地導体非形成領域３２の外周を取り囲むように抜き部を設けた３３の金属ベースを積層基板１の最下層の接地導体３に取着形成し、金属リード２４上の積層基板１の内層の少なくとも１層に３５のリード上層接地導体非形成領域を設けることにより高周波伝送用積層構造としていた。
【０００６】
【特許文献１】
特願２００２−９２５４５号
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記高周波伝送用積層構造においては、積層基板の端部近傍に形成される電磁遮蔽空間が誘電体共振器として働く結果、共振による高周波特性の劣化を招き、さらには、金属リード付近のインピーダンスの不連続性が高周波において顕著に現れるために、反射の増大を招き高周波特性の劣化が生じてしまうという問題があった。
【０００８】
本発明者等は、例えば、図５及び図９に示す構造をなす高周波伝送用積層構造として、比誘電率が８．５で厚みが０．２ｍｍの誘電体層１を９層積層して積層基板とし、信号配線導体２の幅を０．１２５ｍｍで接地導体３から０．１３８ｍｍの間隔をあけて形成し、信号用貫通導体２１を直径０．１ｍｍの円形状に形成し、信号用貫通導体接続導体を幅０．１６ｍｍの矩形状とし、接地内層接地導体非形成領域３２は中間層近傍の５層・６層は直径０．８４ｍｍでその他の層は直径が１．０８ｍｍの円形状に、接地用貫通導体３１は直径０．１ｍｍの円形状にて接地導体非形成領域３２の外周より中心が０．０８ｍｍだけ離れた位置の円周上の８箇所に配置することで構成し、そして、信号用貫通導体２１の９層間のずれを上層側から０．１６８ｍｍ，０．０９２ｍｍ，０．０７２ｍｍ，０．０２８ｍｍ，０．０２８ｍｍ，０．０７２ｍｍ，０．０９２ｍｍ，０．１６８ｍｍとし、最下層の信号配線導体から幅０．２５ｍｍにて信号配線導体延長部を設け、そこに幅０．１５ｍｍで厚みが０．３ｍｍのリードを信号配線導体延長部との取り付け長さが０．５ｍｍで基板端からの引き出し長さが１．０ｍｍとなるように形成し、抜き幅１．３ｍｍで厚みが０．３ｍｍの金属ベースを取り付け、さらに、リード上層接地導体非形成領域を幅１．１４ｍｍで積層基板端部までリード上層３層について設けることにより、比較用の高周波伝送用積層構造とした。
【０００９】
そして、この高周波伝送用積層構造を比誘電率３．４で厚みが０．２０ｍｍの外部基板（図示せず）上に設けた線幅０．２７ｍｍのマイクロストリップ線路（図示せず）に金属リードを取り付け、外部基板上のマイクロストリップ線路から積層基板の最上層の信号配線導体の間の高周波特性を電磁界シミュレーションにて抽出すると、図６に線図で示すような周波数特性の特性曲線が得られた。図６において、横軸は周波数（単位：ＧＨｚ）、縦軸は入力した信号のうちの反射された量の評価指標としての反射係数（単位：ｄＢ）を示しており、特性曲線は反射係数の周波数特性を示している。
【００１０】
図６における特性曲線は、５３ＧＨｚ付近に共振が生じていることを示しており、共振による高周波特性の劣化ならびに、高周波でのインピーダンスの不連続性が顕著であるために、反射の増大を招くことが判明した。
【００１１】
そこで本発明は、上記技術における問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、共振周波数を高周波側へ移動させると共に、高周波においてもインピーダンス整合がなされた高周波伝送用積層構造およびそれを用いた高周波半導体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】
本発明の請求項１に係る高周波伝送用積層構造は、複数の誘電体層を積層して成る積層基板の最上層および最下層のそれぞれに形成した信号配線導体が、互いに前記両信号配線導体の近い方の一端から逆方向に延びる関係にあり、前記積層基板の各層に接地導体非形成領域と接地導体とを形成し、前記接地導体非形成領域には、前記積層基板の各層を上下に貫く信号用貫通導体と、該信号用貫通導体間を相互に接続する信号用貫通導体接続導体とをそれぞれ形成することで最上層の前記信号配線導体と最下層の前記信号配線導体の間を接続し、前記接地導体非形成領域の外周部に、前記積層基板の各層を上下に貫く接地用貫通導体を形成して前記接地導体間を接続することにより、前記積層基板の最上層と最下層の間を結ぶ高周波用伝送線路として成し、前記積層基板の最下層の信号配線導体から前記積層基板の端部へ延びた信号配線延長部を設け、該信号配線延長部上から前記積層基板の端部より外側へ引き出された金属リードを前記信号配線延長部に設け、前記金属リードおよび前記積層基板の最下層の前記接地導体非形成領域の外周を取り囲むように抜き部を設けた金属ベースを、前記積層基板の最下層の前記接地導体に設けて成る高周波信号伝送用積層構造において、前記金属リード上の前記積層基板の内層の少なくとも１層に非形成領域が前記金属リードに重なるリード上層接地導体非形成領域を設けるとともに、前記積層基板の端部に前記積層基板の最下層から上層に向けて、前記接地導体間を接続する垂直壁部接地導体を前記金属リードを跨いで少なくとも１対設け、前記接地導体非形成領域を中間層近傍で他層よりも小さく形成したことを特徴とする。
【００１３】
これにより、積層基板の端部近傍に形成される電磁遮蔽空間が誘電体共振器として働く結果、共振による高周波特性の劣化が生じ、さらには、金属リード付近のインピーダンスの不連続性が高周波において顕著に現れ、反射の増大を招き、高周波特性の劣化が生じる場合と比較して、垂直壁部接地導体を金属リードを跨いで少なくとも１対設けたことで、電磁遮蔽空間の大きさを小さくすることができ、共振周波数を高周波側へ移動させることができることから、使用可能周波数帯域が広くなり、さらに、金属リードの近傍に接地導体を配置することで、高周波におけるインピーダンスの整合が行なわれる。その結果、高周波特性の良好な高周波伝送用積層構造となる。
【００１４】
また、請求項２に係る高周波信号伝送用積層構造は、上記請求項１の高周波信号伝送用積層構造において、対を成す前記垂直壁部接地導体同士の間隔は、使用する高周波信号の最高周波数における自由空間波長の半波長を、前記積層基板を成す誘電体の比誘電率の平方根で除した値よりも小さいことを特徴とする。
【００１５】
これにより、積層基板の端部近傍に形成される電磁遮蔽空間が誘電体共振器として働く結果、共振による高周波特性の劣化が生じ、さらには、金属リード付近のインピーダンスの不連続性が高周波において顕著に現れ、反射の増大を招くために、高周波特性の劣化が生じる場合と比較して、垂直壁部接地導体を金属リードを跨いで少なくとも１対設けたことで、電磁遮蔽空間の大きさを小さくすることができ、共振周波数を確実に高周波側へ移動させることができることから使用可能周波数帯域が広くなり、さらに、金属リードの近傍に接地導体を配置することで、高周波におけるインピーダンスの整合が確実に行なわれる。その結果、高周波特性の良好な高周波伝送用積層構造となる。
【００１６】
請求項３の高周波半導体パッケージによれば、請求項１または請求項２に記載の高周波信号伝送用積層構造において、対を成す前記垂直壁部接地導体の部位から互いに近づく方向に伸びるように前記リード上層接地導体非形成領域が設けられた前記接地導体に接地導体突出部を設けたことを特徴とする。
【００１７】
これにより、積層基板の端部近傍に形成される電磁遮蔽空間が誘電体共振器として働く結果、共振による高周波特性の劣化が生じ、さらには、金属リード付近のインピーダンスの不連続性が高周波において顕著に現れ、反射の増大を招くために、高周波特性の劣化が生じる場合と比較して、垂直壁部接地導体を金属リードを跨いで少なくとも１対設けたことで、電磁遮蔽空間の大きさを小さくすることができ、共振周波数を確実に高周波側へ移動させることができることから使用可能周波数帯域が広くなり、さらに、金属リードの近傍に接地導体を配置し、さらに、垂直壁部接地導体から接地導体突出部を設けたことで、高周波におけるインピーダンスの整合がさらに確実に行なわれる。その結果、高周波特性の良好な高周波伝送用積層構造となる。
【００１８】
本発明の請求項４に係る高周波伝送用積層構造は、複数の誘電体層を積層して成る積層基板の最上層および最下層のそれぞれに形成した信号配線導体が、互いに前記両信号配線導体の近い方の一端から逆方向に延びる関係にあり、前記積層基板の各層に接地導体非形成領域と接地導体とを形成し、前記接地導体非形成領域には、前記積層基板の各層を上下に貫く信号用貫通導体と、該信号用貫通導体間を相互に接続する信号用貫通導体接続導体とをそれぞれ形成することで最上層の前記信号配線導体と最下層の前記信号配線導体の間を接続し、前記接地導体非形成領域の外周部に、前記積層基板の各層を上下に貫く接地用貫通導体を形成して前記接地導体間を接続することにより、前記積層基板の最上層と最下層の間を結ぶ高周波用伝送線路として成し、前記積層基板の最下層の信号配線導体から前記積層基板の端部へ延びた信号配線延長部を設け、該信号配線延長部上から前記積層基板の端部より外側へ引き出された金属リードを前記信号配線延長部に設け、前記積層基板の最下層の前記接地導体非形成領域が、最下層の前記信号用貫通導体の周囲で、前記信号配線延長部の長手方向に垂直方向に互いに平行に形成された２辺の内側の前記信号配線延長部を除く領域、及び前記信号配線延長部の周囲に形成されるとともに、前記積層基板の最上層の前記接地導体非形成領域が、最上層の前記信号用貫通導体の周囲で前記信号配線導体の長手方向に垂直方向に互いに平行に形成された２辺の内側の前記信号配線導体を除く領域に形成され、前記最下層の接地導体非形成領域以外の前記最下層の表面に形成された接地導体の内側に金属ベースを設けて成る高周波信号伝送用積層構造において、前記金属リード上の前記積層基板の内層の少なくとも１層に非形成領域が前記金属リードに重なるリード上層接地導体非形成領域を設けるとともに、前記積層基板の端部に前記積層基板の最下層から上層に向けて、前記接地導体間を接続する垂直壁部接地導体を前記金属リードを跨いで少なくとも１対設け、前記接地導体非形成領域を中間層近傍で他層よりも小さく形成したことを特徴とする。
【００１９】
これにより、積層基板の端部近傍に形成される電磁遮蔽空間が誘電体共振器として働く結果、共振による高周波特性の劣化が生じ、さらには、金属リード付近のインピーダンスの不連続性が高周波において顕著に現れ、反射の増大を招くために、高周波特性の劣化が生じる場合と比較して、垂直壁部接地導体を金属リードを跨いで少なくとも１対設けたことで、電磁遮蔽空間の大きさを小さくすることができ、共振周波数を高周波側へ移動させることができることから使用可能周波数帯域が広くなり、さらに、金属リードの近傍に接地導体を配置することで、高周波におけるインピーダンスの整合が行なわれる。その結果、高周波特性の良好な高周波伝送用積層構造となる。
【００２０】
また、請求項５に係る高周波信号伝送用積層構造は、上記請求項４の高周波信号伝送用積層構造において、対を成す前記垂直壁部接地導体同士の間隔は、使用する高周波信号の最高周波数における自由空間波長の半波長を、前記積層基板を成す誘電体の比誘電率の平方根で除した値よりも小さいことを特徴とする。
【００２１】
これにより、積層基板の端部近傍に形成される電磁遮蔽空間が誘電体共振器として働く結果、共振による高周波特性の劣化が生じ、さらには、金属リード付近のインピーダンスの不連続性が高周波において顕著に現れ、反射の増大を招くために、高周波特性の劣化が生じる場合と比較して、垂直壁部接地導体を金属リードを跨いで少なくとも１対設けたことで、電磁遮蔽空間の大きさを小さくすることができ、共振周波数を確実に高周波側へ移動させることができることから、使用可能周波数帯域が広くなり、さらに、金属リードの近傍に接地導体を配置することで、高周波におけるインピーダンスの整合が確実に行なわれる。その結果、高周波特性の良好な高周波伝送用積層構造となる。
【００２２】
請求項６の高周波半導体パッケージによれば、請求項４または請求項５に記載の高周波信号伝送用積層構造において、対を成す前記垂直壁部接地導体の部位から互いに近づく方向に伸びるように前記リード上層接地導体非形成領域が設けられた前記接地導体に接地導体突出部を設けたことを特徴とする。
【００２３】
これにより、積層基板の端部近傍に形成される電磁遮蔽空間が誘電体共振器として働く結果、共振による高周波特性の劣化が生じ、さらには、金属リード付近のインピーダンスの不連続性が高周波において顕著に現れ、反射の増大を招くために、高周波特性の劣化が生じる場合と比較して、垂直壁部接地導体を金属リードを跨いで少なくとも１対設けたことで、電磁遮蔽空間の大きさを小さくすることができ、共振周波数を確実に高周波側へ移動させることができることから使用可能周波数帯域が広くなり、さらに、金属リードの近傍に接地導体を配置し、さらに、垂直壁部接地導体から接地導体突出部を設けたことで、高周波におけるインピーダンスの整合がさらに確実に行なわれる。その結果、高周波特性の良好な高周波伝送用積層構造となる。請求項７の高周波半導体パッケージによれば、請求項１乃至６のいずれかに記載の高周波信号伝送用積層構造を備えた前記積層基板の上面に枠体および蓋体を設けることにより、高周波半導体素子を収容する構造とした、高周波の伝送特性が良好な高周波半導体パッケージとなる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、模式的に示した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、本発明の主旨を逸脱しない範囲で変更・改良を施すことは何ら差し支えない。
【００２５】
図１及び図８は本発明の高周波伝送用積層構造およびそれを用いた半導体パッケージの例を示す図であり、図１において、（ａ）は誘電体層を省略し導体部分のみを示す斜視図、（ｂ）は（ａ）の拡大斜視図である。また、図８において、（ａ）は図１（ａ）において誘電体層を省略しない場合を示す斜視図、（ｂ）は金属リードの取付部周辺の様子を示す斜視図、（ｃ）は（ａ）の断面斜視図、（ｄ）は（ｃ）において誘電体層を省略し導体部分のみを示す斜視図である。また、図７に図１において金属リード側からみた正面図を示す。
【００２６】
本発明の第１の高周波伝送用積層構造は、複数の誘電体層を積層して成る積層基板の最上層および最下層のそれぞれに形成した信号配線導体が、互いに前記両信号配線導体の近い方の一端から逆方向に延びる関係にあり、前記積層基板の各層に接地導体非形成領域と接地導体とを形成し、前記接地導体非形成領域には、前記積層基板の各層を上下に貫く信号用貫通導体と、該信号用貫通導体間を相互に接続する信号用貫通導体接続導体とをそれぞれ形成することで最上層の前記信号配線導体と最下層の前記信号配線導体の間を接続し、前記接地導体非形成領域の外周部に、前記積層基板の各層を上下に貫く接地用貫通導体を形成して前記接地導体間を接続することにより、前記積層基板の最上層と最下層の間を結ぶ高周波用伝送線路として成し、前記積層基板の最下層の信号配線導体から前記積層基板の端部へ延びた信号配線延長部を設け、該信号配線延長部上から前記積層基板の端部より外側へ引き出された金属リードを前記信号配線延長部に設け、前記金属リードおよび前記積層基板の最下層の前記接地導体非形成領域の外周を取り囲むように抜き部を設けた金属ベースを、前記積層基板の最下層の前記接地導体に設けて成る高周波信号伝送用積層構造において、前記金属リード上の前記積層基板の内層の少なくとも１層に非形成領域が前記金属リードに重なるリード上層接地導体非形成領域を設けるとともに、前記積層基板の端部に前記積層基板の最下層から上層に向けて、前記接地導体間を接続する垂直壁部接地導体を前記金属リードを跨いで少なくとも１対設け、前記接地導体非形成領域を中間層近傍で他層よりも小さく形成したものである。
【００２７】
すなわち、図１もしくは図８において、１は誘電体層でありそれぞれを積層することで積層基板としている。２は信号配線導体であり２１の信号用貫通導体にそれぞれ接続している。内層には信号用貫通導体２１とそれらを接続する２２の信号用貫通導体接続導体が形成され、３の接地導体の内側には３２に示す円形状の接地導体非形成領域を中間層近傍が他層よりも小さくなるように形成し、接地導体非形成領域３２の外周近傍に３１に示す内層接地用貫通導体が形成されている。そして、接地導体非形成領域３２は上下に互いに重なるように配置し、上下面の信号配線導体２の間を信号用貫通導体２１および信号用貫通導体接続導体２２により、なめらかに接続するように順次ずらして配置しており、最下層の信号配線導体２は積層基板１の端部へ延びた２３の信号配線延長部に接続し、信号配線延長部２３には積層基板１から外側へ引き出した２４の金属リードを取着形成している。さらに、金属リード２４および積層基板１の最下層の接地導体非形成領域３２の外周を取り囲むように抜き部を設けた３３の金属ベースを積層基板１の最下層の接地導体３に取着形成し、金属リード２４上の積層基板１の内層の少なくとも１層に３５のリード上層接地導体非形成領域を設け、積層基板１の端部に積層基板１の最下層から上層に向けて接地導体３の間を接続する３６の垂直壁部接地導体を金属リード２４を跨いで１対設けている。
【００２８】
これにより、積層基板の端部近傍に形成される電磁遮蔽空間が誘電体共振器として働く結果、共振による高周波特性の劣化が生じ、さらには、金属リード付近のインピーダンスの不連続性が高周波において顕著に現れ、反射の増大を招くために、高周波特性の劣化が生じる場合と比較して、垂直壁部接地導体を金属リードを跨いで少なくとも１対設けたことで、電磁遮蔽空間の大きさを小さくすることができ、共振周波数を高周波側へ移動させることができることから使用可能周波数帯域が広くなり、さらに、金属リードの近傍に接地導体を配置することで、高周波におけるインピーダンスの整合が行なわれる。その結果、高周波特性の良好な高周波伝送用積層構造となる。
【００２９】
また、本発明の第２の高周波伝送用積層構造は、上記第１の高周波伝送用積層構造において、対を成す垂直壁部接地導体同士の間隔は、使用する高周波信号の最高周波数における自由空間波長の半波長を、積層基板を成す誘電体の比誘電率の平方根で除した値よりも小さくする。
【００３０】
これにより、積層基板の端部近傍に形成される電磁遮蔽空間が誘電体共振器として働く結果、共振による高周波特性の劣化が生じ、さらには、金属リード付近のインピーダンスの不連続性が高周波において顕著に現れ、反射の増大を招くために、高周波特性の劣化が生じる場合と比較して、垂直壁部接地導体を金属リードを跨いで少なくとも１対設けたことで、電磁遮蔽空間の大きさを小さくすることができ、共振周波数を確実に高周波側へ移動させることができることから使用可能周波数帯域が広くなり、さらに、金属リードの近傍に接地導体を配置することで、高周波におけるインピーダンスの整合が確実に行なわれる。その結果、高周波特性の良好な高周波伝送用積層構造となる。
【００３１】
また、本発明の第３の高周波伝送用積層構造は、上記第１または第２の高周波伝送用積層構造において、対を成す垂直壁部接地導体の部位から互いに近づく方向に伸びるようにリード上層接地導体非形成領域が設けられた接地導体に接地導体突出部を設ける。すなわち、図１もしくは図８において、垂直壁部接地導体３６から３７の接地導体突出部を互いに近づく方向に設けている。
【００３２】
これにより、積層基板の端部近傍に形成される電磁遮蔽空間が誘電体共振器として働く結果、共振による高周波特性の劣化が生じ、さらには、金属リード付近のインピーダンスの不連続性が高周波において顕著に現れ、反射の増大を招くために、高周波特性の劣化が生じる場合と比較して、垂直壁部接地導体を金属リードを跨いで少なくとも１対設けたことで、電磁遮蔽空間の大きさを小さくすることができ、共振周波数を確実に高周波側へ移動させることができることから使用可能周波数帯域が広くなり、さらに、金属リードの近傍に接地導体を配置し、さらに、垂直壁部接地導体から接地導体突出部を設けたことで、高周波におけるインピーダンスの整合がさらに確実に行なわれる。その結果、高周波特性の良好な高周波伝送用積層構造となる。
【００３３】
また、本発明の第４の高周波伝送用積層構造は、図１０もしくは図１１において、１は誘電体層でありそれぞれを積層することで積層基板としている。２は信号配線導体であり２１の信号用貫通導体にそれぞれ接続している。内層には２１の信号用貫通導体とそれらを接続する２２の信号用貫通導体接続導体が形成され、内層に形成された接地導体３の内側には３２ｃに示す円形状の接地導体非形成領域を中間層近傍が他層よりも小さくなるように形成し、接地導体非形成領域３２ｃの外周近傍に３１に示す内層接地用貫通導体が形成されている。また、最下層の接地導体非形成領域３２ａは最下層の信号用貫通導体２１の周囲において信号配線導体延長部２３の長手方向に垂直方向に互いに平行に形成された２辺の内側の信号配線導体延長部２３を除く領域及び信号配線導体延長部２３の周囲に形成されるとともに、最上層の接地導体非形成領域３２ｂは最上層の信号用貫通導体２１の周囲において信号配線導体２の長手方向に垂直方向に互いに平行に形成された２辺の内側の信号配線導体２を除く領域に形成されている。そして、接地導体非形成領域３２ｃは上下に互いに重なるように配置し、上下面の信号配線導体２の間を信号用貫通導体２１および信号用貫通導体接続導体２２によりなめらかに接続するように順次ずらして配置しており、最下層の信号配線導体２は積層基板１の端部へ延びた２３の信号配線延長部に接続し、信号配線延長部２３には積層基板１から外側へ引き出した２４の金属リードを取着形成している。さらに、積層基板１の最下層の接地導体３ａの内側に３３の金属ベースを取着形成し、金属リード２４上の積層基板１の内層の少なくとも１層に３５のリード上層接地導体非形成領域を設け、積層基板１の端部に積層基板１の最下層から上層に向けて接地導体３の間を接続する３６の垂直壁部接地導体を金属リード２４を跨いで１対設けている。
【００３４】
この構造によっても、積層基板の端部近傍に形成される電磁遮蔽空間が誘電体共振器として働く結果、共振による高周波特性の劣化が生じ、さらには、金属リード付近のインピーダンスの不連続性が高周波において顕著に現れ、反射の増大を招くために、高周波特性の劣化が生じる場合と比較して、垂直壁部接地導体を金属リードを跨いで少なくとも１対設けたことで、電磁遮蔽空間の大きさを小さくすることができ、共振周波数を高周波側へ移動させることができることから使用可能周波数帯域が広くなり、さらに、金属リードの近傍に接地導体を配置することで、高周波におけるインピーダンスの整合が行なわれる。その結果、高周波特性の良好な高周波伝送用積層構造となる。
【００３５】
また、上記第４の実施形態においても、上記第１の実施形態と同様に、上記第２の実施形態もしくは上記第３の実施形態を用い、それぞれ第５、第６の実施形態とすることにより、上記に述べた、それら実施形態の効果と同様の効果を有する。
【００３６】
さらに、本発明の高周波半導体パッケージは、上記第１、第２、第３、第４、第５乃至第６の高周波信号伝送用積層構造を備えた前記積層基板の上面に枠体および蓋体を設けることにより、高周波半導体素子を収容する構造とする。
【００３７】
すなわち、図８（ｃ）において、積層基板１の上面に１１の誘電体の枠体ならびにその枠体１１の上面に３４のシールリングを設けている。これにより、上記第１乃至第３の高周波信号伝送用積層構造を備えた前記積層基板の上面に枠体および蓋体を設けることができ、高周波半導体素子を収容する構造とした、高周波の伝送特性が良好な高周波半導体パッケージを実現する。
【００３８】
このような本発明の高周波半導体パッケージにおいて、誘電体基板としては、例えばアルミナやムライト、窒化アルミ等のセラミックス材料、いわゆるガラセラ（ガラス＋セラミック）材料が広く用いられ、信号配線導体や接地導体といった導体パターンは、高周波配線導体用の金属材料、例えば、Ｃｕなどの単体金属やＭｏＭｎ＋Ｎｉ＋Ａｕ、Ｗ＋Ｎｉ＋Ａｕ、Ｃｒ＋Ｃｕ、Ｃｒ＋Ｃｕ＋Ｎｉ＋Ａｕ、Ｔａ 2 Ｎ＋ＮｉＣｒ＋Ａｕ、Ｔｉ＋Ｐｄ＋Ａｕ、ＮｉＣｒ＋Ｐｄ＋Ａｕなどの合金を用いて厚膜印刷法あるいは各種の薄膜形成方法やメッキ処理法などにより形成される。また、その厚みや幅も伝送される高周波信号の周波数や使用する特性インピーダンスなどに応じて誘電体の誘電率や厚みとともに設定される。また、枠体や蓋体に金属を用いる場合には、Ｆｅ−Ｎｉ−ＣｏやＦｅ−Ｎｉ４２アロイ等のＦｅ−Ｎｉ合金・無酸素銅・アルミニウム・ステンレス・Ｃｕ−Ｗ合金・Ｃｕ−Ｍｏ合金などから成る材料を用い、金属構造物間の接合には、ハンダ・ＡｕＳｎロウやＡｕＧｅロウ等の高融点金属ロウ・シームウェルド（溶接）等により取着することによって気密封止し、また、誘電体基板と金属構造物とは、ＡｇＣｕロウ・ＡｕＳｎロウ・ＡｕＧｅロウ等の高融点金属ロウにより接合することによって、半導体素子を収容することで良好な伝送特性を有する高周波半導体パッケージを提供できる。
【００３９】
【実施例】
次に、本発明の高周波伝送用積層構造について具体例を説明する。
【００４０】
〔例１〕
本発明の請求項１乃至請求項２に係る第１ならびに第２の高周波伝送用積層構造と同様の構成を示す図１もしくは図８において説明する。比誘電率が８．５で厚みが０．２ｍｍの誘電体層１を９層積層して積層基板とした。また、信号配線導体２の幅を０．１２５ｍｍで接地導体３から０．１３８ｍｍの間隔をあけて形成し、信号用貫通導体２１を直径０．１ｍｍの円形状に形成し、信号用貫通導体接続導体を幅０．１６ｍｍの矩形状とした。また、接地内層接地導体非形成領域３２は中間層近傍の５層・６層は直径０．８４ｍｍでその他の層は直径が１．０８ｍｍの円形状に、接地用貫通導体３１は直径０．１ｍｍの円形状にて接地導体非形成領域３２の外周より中心が０．０８ｍｍだけ離れた位置の円周上の８箇所に配置することで構成した。そして、信号用貫通導体２１の９層間のずれを上層側から０．１６８ｍｍ，０．０９２ｍｍ，０．０７２ｍｍ，０．０２８ｍｍ，０．０２８ｍｍ，０．０７２ｍｍ，０．０９２ｍｍ，０．１６８ｍｍとし、最下層の信号配線導体から幅０．２５ｍｍにて信号配線導体延長部を設け、その箇所に幅０．１５ｍｍで厚みが０．３ｍｍのリードを信号配線導体延長部との取り付け長さが０．５ｍｍで基板端からの引き出し長さが１．０ｍｍとなるように形成し、抜き幅１．３ｍｍで厚みが０．３ｍｍの金属ベースを取り付けた。さらに、リード上層接地導体非形成領域を幅１．１４ｍｍで積層基板端部までリード上層３層について設け、積層基板の端部に積層基板の最下層から最上層までを接続するように幅０．３ｍｍで奥行が０．１５ｍｍの垂直壁部接地導体を各々の間隔が１．２ｍｍとなるように１対設けることにより、本発明の高周波伝送用積層構造の試料Ａを得た。
【００４１】
また、同様に本発明の高周波伝送用積層構造の他の例として、上記試料Ａと同様の構成ではあるが、垂直壁部接地導体の間隔が１．０ｍｍの試料Ｂ、間隔が０．８ｍｍの試料Ｃ、間隔が０．６ｍｍの試料Ｄを得た。
【００４２】
そして、これらの試料Ａ〜Ｄについて、比誘電率３．４で厚みが０．２０ｍｍの外部基板（図示せず）上に設けた線幅０．２７ｍｍのマイクロストリップ線路（図示せず）に金属リードを取り付け、外部基板上のマイクロストリップ線路から積層基板の最上層の信号配線導体の間の高周波特性を電磁界シミュレーションにて抽出した。その結果、図２に線図で示すような周波数特性の特性曲線が得られた。図２において、横軸は周波数（単位：ＧＨｚ）、縦軸は入力した信号のうちの反射された量の評価指標としての反射係数（単位：ｄＢ）を示しており、特性曲線は反射係数の周波数特性を示している。また、特性曲線に付記したＡ〜Ｄは各々試料Ａ〜Ｄの特性曲線であることを示している。
【００４３】
この結果から、本発明の高周波伝送用積層構造である試料Ａ〜Ｄは、垂直壁部接地導体を設けたことで電磁遮蔽空間の大きさが小さくなり、共振周波数が高周波側へ移動したことで使用可能周波数帯域が広くなり、さらに、金属リードの近傍に接地導体を配置したことで、高周波におけるインピーダンスの整合が行なわれた結果、高周波特性の良好な高周波伝送用積層構造であることが分かる。
【００４４】
さらに、この高周波伝送用積層構造を５０ＧＨｚまで適用する場合には、対を成す垂直壁部接地導体同士の間隔が、使用する高周波信号の最高周波数の自由空間波長の半波長を積層基板を成す誘電体の比誘電率の平方根により除した値が１．０３ｍｍに対してそれよりも小さくなっている第２の高周波伝送用積層構造である試料Ｂ〜Ｄについては、より確実に反射が抑えられており、高周波特性がさらに良好な高周波伝送用積層構造であることが分かる。
【００４５】
なお、垂直壁部接地導体の奥行はインピーダンスの不連続性を増大しない範囲で適宜設定すれば良い。すなわち、上記試料Ｄと同様に、ただし、垂直壁部接地導体の奥行を０．０１ｍｍとした試料Ｅについて、同様の電磁界シミュレーションにより電気的特性を抽出すると、図３に示すような周波数特性の特性曲線が得られた。図３において、横軸は周波数（単位：ＧＨｚ）、縦軸は入力した信号のうちの反射された量の評価指標としての反射係数（単位：ｄＢ）を示しており、特性曲線は反射係数の周波数特性を示している。また、特性曲線に付記したＤ・Ｅは各々試料Ｄ・Ｅの特性曲線であることを示している。
【００４６】
この結果から、垂直壁部接地導体の奥行が小さくとも、ほぼ同等の性能を有することが確認できた。
【００４７】
〔例２〕
まず、本発明の請求項３に係る第３の高周波伝送用積層構造と同様の構成を示す図１もしくは図８において、上記〔例１〕の試料Ｄと同様に、ただし、接地導体突出部を、最下層は垂直壁部接地導体より０．０５５ｍｍずつ突出させ、その直上層は垂直壁部接地導体より０．０５０ｍｍずつ突出させることにより、本発明の高周波伝送用積層構造の試料Ｆを得た。
【００４８】
そして、この試料Ｆについて、〔例１〕と同様に電気的特性を電磁界シミュレーションにより抽出すると、図４に線図で示すような周波数特性の特性曲線が得られた。図４において、横軸は周波数（単位：ＧＨｚ）、縦軸は入力した信号のうちの反射された量の評価指標としての反射係数（単位：ｄＢ）を示しており、特性曲線は反射係数の周波数特性を示している。また、特性曲線に付記したＤ・Ｆは各々〔例１〕でえられた試料Ｄおよび試料Ｆの特性曲線であることを示している。
【００４９】
この結果から、接地導体突出部を設けた試料Ｆは接地導体突出部を設けない試料Ｄに対して、さらに反射が小さく抑えられており、高周波特性がさらに良好な高周波伝送用積層構造であることが分かる。
【００５０】
〔例３〕
まず、本発明の請求項４に係る第４の高周波伝送用積層構造を示す図１０もしくは図１１において、上記［例１］と同様に、ただし、最下層の接地導体非形領域３２ａは最下層の信号用貫通導体２１の周囲において信号配線導体延長部２３に垂直方向に互いに平行に形成された２辺の内側の信号配線導体延長部２３を除く領域及び上記［例１］と同様の間隔で信号配線導体延長部２３の周囲に形成されるとともに、最上層の接地導体非形成領域３２ｂは最上層の信号用貫通導体２１の周囲において信号配線導体２に垂直方向に互いに 平行に形成された２辺の内側の信号配線導体２を除く領域に形成され、積層基板１の最下層の接地導体３ａの内側に厚みが０．３ｍｍの金属ベース３３を取り付けることにより、試料Ｇを得た。
【００５１】
そして、この試料Ｇについて、上記［例１］と同様の方法で、高周波特性を電磁界シミュレーションにて抽出すると、図１２に線図で示すような周波数特性の特性曲線が得られた。図１２において、横軸は周波数（単位：ＧＨｚ）、縦軸は入力した信号のうちの反射された量の評価指標としての反射係数（単位：ｄＢ）を示しており、特性曲線は反射係数の周波数特性を示している。
【００５２】
この結果から、本発明の別の実施形態に係わる高周波伝送用積層構造である試料Ｇは上記［例１］と同様に、上記垂直壁部接地導体を設けたことで電磁遮蔽空間の大きさが小さくなり、共振周波数が高周波側へ移動したことで使用可能周波数帯域が広くなり、さらに、金属リードの近傍に接地導体を配置したことで、高周波におけるインピーダンスの整合が行なわれた結果、高周波特性の良好な高周波伝送用積層構造であることが分かる。
【００５３】
なお、以上はあくまで本発明の実施形態の例示であって、本発明はこれら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や改良を加えることは何ら差し支えない。
【００５４】
例えば、本発明の実施形態の例示では、垂直壁部接地導体の形状として、矩形を示したが、その他、半円形状・長円形状・垂直壁部に形成された凹部の表面に薄く導体を形成したコの字状等を用いることも可能である。また、垂直壁部接地導体の配置は垂直壁部以外にも、例えば、垂直壁部に設けることが設計上困難である場合等、少なくともリード上層接地導体非形成領域内であれば、特性上、本発明の実施形態の効果に劣るものの、同様の効果が得られる。また、リード上層接地導体非形成領域の形状も、矩形に限らずその他の形状であっても良い。
【００５５】
【発明の効果】
以上のように、請求項１の高周波伝送用積層構造によれば、複数の誘電体層を積層して成る積層基板の最上層および最下層のそれぞれに形成した信号配線導体が、互いに前記両信号配線導体の近い方の一端から逆方向に延びる関係にあり、前記積層基板の各層に接地導体非形成領域と接地導体とを形成し、前記接地導体非形成領域には、前記積層基板の各層を上下に貫く信号用貫通導体と、該信号用貫通導体間を相互に接続する信号用貫通導体接続導体とをそれぞれ形成することで最上層の前記信号配線導体と最下層の前記信号配線導体の間を接続し、前記接地導体非形成領域の外周部に、前記積層基板の各層を上下に貫く接地用貫通導体を形成して前記接地導体間を接続することにより、前記積層基板の最上層と最下層の間を結ぶ高周波用伝送線路として成し、前記積層基板の最下層の信号配線導体から前記積層基板の端部へ延びた信号配線延長部を設け、該信号配線延長部上から前記積層基板の端部より外側へ引き出された金属リードを前記信号配線延長部に設け、前記金属リードおよび前記積層基板の最下層の前記接地導体非形成領域の外周を取り囲むように抜き部を設けた金属ベースを、前記積層基板の最下層の前記接地導体に設けて成る高周波信号伝送用積層構造において、前記金属リード上の前記積層基板の内層の少なくとも１層に非形成領域が前記金属リードに重なるリード上層接地導体非形成領域を設けるとともに、前記積層基板の端部に前記積層基板の最下層から上層に向けて、前記接地導体間を接続する垂直壁部接地導体を前記金属リードを跨いで少なくとも１対設け、前記接地導体非形成領域を中間層近傍で他層よりも小さく形成したことにより、積層基板の端部近傍に形成される電磁遮蔽空間が誘電体共振器として働く結果、共振による高周波特性の劣化が生じ、さらには、金属リード付近のインピーダンスの不連続性が高周波において顕著に現れるために、反射の増大を招くので、垂直壁部接地導体を金属リードを跨いで少なくとも１対設けたことで、高周波特性の劣化が生じる場合と比較して、電磁遮蔽空間の大きさを小さくすることができ、共振周波数を高周波側へ移動させることができることから使用可能周波数帯域が広くなり、さらに、金属リードの近傍に接地導体を配置することで、高周波におけるインピーダンスの整合が行なわれる。その結果、高周波特性の良好な高周波伝送用積層構造となる。
【００５６】
また、請求項２の高周波伝送用積層構造によれば、請求項１の高周波伝送用積層構造において、対を成す垂直壁部接地導体同士の間隔は、使用する高周波信号の最高周波数の自由空間波長の半波長を、積層基板を成す誘電体の比誘電率の平方根で除した値よりも小さくしたことから、積層基板の端部近傍に形成される電磁遮蔽空間が誘電体共振器として働く結果、共振による高周波特性の劣化が生じ、さらには、金属リード付近のインピーダンスの不連続性が高周波において顕著に現れるために、反射の増大を招くので、垂直壁部接地導体を金属リードを跨いで少なくとも１対設けたことで、高周波特性の劣化が生じる場合と比較して、電磁遮蔽空間の大きさを小さくすることができ、共振周波数を確実に高周波側へ移動させることができることから使用可能周波数帯域が広くなり、さらに、金属リードの近傍に接地導体を配置することで、高周波におけるインピーダンスの整合が確実に行なわれる。その結果、高周波特性の良好な高周波伝送用積層構造となる。
【００５７】
また、請求項３の高周波伝送用積層構造によれば、請求項１乃至２の記載の高周波伝送用積層構造において、対を成す垂直壁部接地導体の部位から互いに近づく方向に伸びるようにリード上層接地導体非形成領域が設けられた接地導体に接地導体突出部を設けたことにより、積層基板の端部近傍に形成される電磁遮蔽空間が誘電体共振器として働く結果、共振による高周波特性の劣化が生じ、さらには、金属リード付近のインピーダンスの不連続性が高周波において顕著に現れるために、反射の増大を招くので、高周波特性の劣化が生じる場合と比較して、垂直壁部接地導体を金属リードを跨いで少なくとも１対設けたことで、電磁遮蔽空間の大きさを小さくすることができ、共振周波数を確実に高周波側へ移動させることができることから使用可能周波数帯域が広くなり、さらに、金属リードの近傍に接地導体を配置し、さらに、垂直壁部接地導体から接地導体突出部を設けたことで、高周波におけるインピーダンスの整合がさらに確実に行なわれる。その結果、高周波特性の良好な高周波伝送用積層構造となる。
【００５８】
請求項４の高周波伝送用積層構造によれば、複数の誘電体層を積層して成る積層基板の最上層および最下層のそれぞれに形成した信号配線導体が、互いに前記両信号配線導体の近い方の一端から逆方向に延びる関係にあり、前記積層基板の各層に接地導体非形成領域と接地導体とを形成し、前記接地導体非形成領域には、前記積層基板の各層を上下に貫く信号用貫通導体と、該信号用貫通導体間を相互に接続する信号用貫通導体接続導体とをそれぞれ形成することで最上層の前記信号配線導体と最下層の前記信号配線導体の間を接続し、前記接地導体非形成領域の外周部に、前記積層基板の各層を上下に貫く接地用貫通導体を形成して前記接地導体間を接続することにより、前記積層基板の最上層と最下層の間を結ぶ高周波用伝送線路として成し、前記積層基板の最下層の信号配線導体から前記積層基板の端部へ延びた信号配線延長部を設け、該信号配線延長部上から前記積層基板の端部より外側へ引き出された金属リードを前記信号配線延長部に設け、前記積層基板の最下層の前記接地導体非形成領域が、最下層の前記信号用貫通導体の周囲で、前記信号配線延長部の長手方向に垂直方向に互いに平行に形成された２辺の内側の前記信号配線延長部を除く領域、及び前記信号配線延長部の周囲に形成されるとともに、前記積層基板の最上層の前記接地導体非形成領域が、最上層の前記信号用貫通導体の周囲で前記信号配線導体の長手方向に垂直方向に互いに平行に形成された２辺の内側の前記信号配線導体を除く領域に形成され、前記最下層の接地導体非形成領域以外の前記最下層の表面に形成された接地導体の内側に金属ベースを設けて成る高周波信号伝送用積層構造において、前記金属リード上の前記積層基板の内層の少なくとも１層に非形成領域が前記金属リードに重なるリード上層接地導体非形成領域を設けるとともに、前記積層基板の端部に前記積層基板の最下層から上層に向けて、前記接地導体間を接続する垂直壁部接地導体を前記金属リードを跨いで少なくとも１対設け、前記接地導体非形成領域を中間層近傍で他層よりも小さく形成したので、積層基板の端部近傍に形成される電磁遮蔽空間が誘電体共振器として働く結果、共振による高周波特性の劣化が生じ、さらには、金属リード付近のインピーダンスの不連続性が高周波において顕著に現れるために反射の増大を招くので、垂直壁部接地導体を金属リードを跨いで少なくとも１対設けたことで、高周波特性の劣化が生じる場合と比較して、電磁遮蔽空間の大きさを小さくすることができ、共振周波数を高周波側へ移動させることができることから使用可能周波数帯域が広くなり、さらに、金属リードの近傍に接地導体を配置することで、高周波におけるインピーダンスの整合が行なわれる。その結果、高周波特性の良好な高周波伝送用積層構造となる。
【００５９】
また、請求項５の高周波伝送用積層構造によれば、請求項４の高周波伝送用積層構造において、対を成す垂直壁部接地導体同士の間隔は、使用する高周波信号の最高周波数の自由空間波長の半波長を積層基板を成す誘電体の比誘電率の平方根で除した値よりも小さくしたことから、積層基板の端部近傍に形成される電磁遮蔽空間が誘電体共振器として働く結果、共振による高周波特性の劣化が生じ、さらには、金属リード付近のインピーダンスの不連続性が高周波において顕著に現れるために、反射の増大を招くので、垂直壁部接地導体を金属リードを跨いで少なくとも１対設けたことで、高周波特性の劣化が生じる場合と比較して、電磁遮蔽空間の大きさを小さくすることができ、共振周波数を確実に高周波側へ移動させることができることから使用可能周波数帯域が広くなり、さらに、金属リードの近傍に接地導体を配置することで、高周波におけるインピーダンスの整合が確実に行なわれる。その結果、高周波特性の良好な高周波伝送用積層構造となる。
【００６０】
また、請求項６の高周波伝送用積層構造によれば、請求項４乃至５のいずれかに記載の高周波伝送用積層構造において、対を成す垂直壁部接地導体の部位から互いに近づく方向に伸びるようにリード上層接地導体非形成領域が設けられた接地導体に接地導体突出部を設けたことにより、積層基板の端部近傍に形成される電磁遮蔽空間が誘電体共振器として働く結果、共振による高周波特性の劣化が生じ、さらには、金属リード付近のインピーダンスの不連続性が高周波において顕著に現れるために、反射の増大を招くために、高周波特性の劣化が生じる場合と比較して、垂直壁部接地導体を金属リードを跨いで少なくとも１対設けたことで、電磁遮蔽空間の大きさを小さくすることができ、共振周波数を確実に高周波側へ移動させることができることから使用可能周波数帯域が広くなり、さらに、金属リードの近傍に接地導体を配置し、さらに、垂直壁部接地導体から接地導体突出部を設けたことで、高周波におけるインピーダンスの整合がさらに確実に行なわれる。その結果、高周波特性の良好な高周波伝送用積層構造となる。
【００６１】
さらに、本発明の高周波半導体パッケージによれば、請求項１乃至６のいずれかの高周波信号伝送用積層構造を備えた前記積層基板の上面に枠体および蓋体を設け、高周波半導体素子を収容する構造としたことにより、高周波の伝送特性が良好な高周波半導体パッケージとして提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る高周波伝送用積層構造およびそれを用いた高周波半導体パッケージの一例を模式的に説明する図であり、（ａ）は誘電体層を省略し導体部分のみを示す斜視図、（ｂ）は（ａ）の拡大斜視図である。
【図２】本発明の第１および第２の高周波伝送用積層構造の高周波特性を比較した線図である。
【図３】本発明の第１および第２の高周波伝送用積層構造の高周波特性を比較した線図である。
【図４】本発明の第３の高周波伝送用積層構造の高周波特性を比較した線図である。
【図５】比較用の高周波伝送用積層構造およびそれを用いた高周波半導体パッケージの一例を模式的に説明する図であり、（ａ）は誘電体層を省略し導体部分のみを示す斜視図、（ｂ）は（ａ）の拡大斜視図である。
【図６】比較用の高周波伝送用積層構造の例の高周波特性を示す線図である。
【図７】図１における金属リード側からみた正面図である。
【図８】本発明に係る高周波伝送用積層構造およびそれを用いた高周波半導体パッケージの一例を模式的に説明する図であり、（ａ）は図１（ａ）において誘電体層を省略しなかった場合を示す斜視図（ただし誘電体枠体及びシールリングは図から省略されている）、（ｂ）は金属リードの取付部周辺の様子を示す斜視図、（ｃ）は（ａ）の断面斜視図（ただし誘電体枠体及びシールリングは波線で示されている）、（ｄ）は（ｃ）において誘電体層を省略し導体部分のみを示す斜視図である。
【図９】比較用の高周波伝送用積層構造およびそれを用いた高周波半導体パッケージの一例を模式的に説明する図であり、（ａ）は図５（ａ）において誘電体層を省略しなかった場合を示す斜視図、（ｂ）は金属リードの取付部周辺の様子を示す斜視図、（ｃ）は（ａ）の断面斜視図、（ｄ）は（ｃ）において誘電体層を省略し導体部分のみを示す斜視図である。
【図１０】本発明の別の実施形態に係る高周波伝送用積層構造およびそれを用いた高周波半導体パッケージの一例を模式的に説明する図であり、（ａ）は誘電体層を省略し導体部分のみを示す斜視図、（ｂ）は（ａ）の拡大斜視図である。
【図１１】本発明の別の実施形態に係る高周波伝送用積層構造およびそれを用いた高周波半導体パッケージの一例を模式的に説明する図であり、（ａ）は図９（ａ）において誘電体層を省略しなかった場合を示す斜視図、（ｂ）は金属リードの取付部周辺の様子を示す斜視図、（ｃ）は（ａ）の断面斜視図、（ｄ）は（ｃ）において誘電体層を省略し導体部分のみを示す斜視図である。
【図１２】本発明の第４の高周波伝送用積層構造の高周波特性を示した線図である。
【符号の説明】
１・・・・・積層基板（誘電体層）
１１・・・・・誘電体枠体
２・・・・・信号配線導体
２１・・・・・信号用貫通導体
２２・・・・・信号用貫通導体接続導体
２３・・・・・信号配線延長部
２４・・・・・金属リード
３・・・・・接地導体
３１・・・・・接地用貫通導体
３２・・・・・接地導体非形成領域
３３・・・・・金属ベース
３４・・・・・シールリング
３５・・・・・リード上層接地導体非形成領域
３６・・・・・垂直壁部接地導体
３７・・・・・接地導体突出部
【発明の属する技術分野】
本発明はマイクロ波帯・ミリ波帯といった高周波において使用される積層構造および半導体素子を収容する高周波半導体パッケージに関し、特に高周波の伝送特性が良好な高周波伝送積層構造およびそれを用いた高周波半導体パッケージに関する。
【０００２】
【発明の背景】
上記高周波伝送積層構造として、例えば図５及び図９に示すような構造が考えられている。図５において、（ａ）は誘電体層を省略し導体部分のみを示す斜視図、（ｂ）は（ａ）の拡大斜視図である。また、図９において、（ａ）は図５（ａ）において誘電体層を省略しなかった場合を示す斜視図、（ｂ）は金属リードの取付部周辺の様子を示す斜視図、（ｃ）は（ａ）の断面斜視図、（ｄ）は（ｃ）において誘電体層を省略し導体部分のみを示す斜視図である。
【０００３】
図５もしくは図９に示す高周波伝送積層構造の一部は、特許文献１に開示された高周波伝送積層構造を成しており、１は誘電体層でありそれぞれを積層することで積層基板としている。２は信号配線導体であり、２１の信号用貫通導体にそれぞれ接続している。内層には２１の信号用貫通導体とそれらを接続する２２の信号用貫通導体接続導体が形成され、３の接地導体の内側には３２に示す円形状の接地導体非形成領域を中間層近傍が他層よりも小さくなるように形成し、接地導体非形成領域３２の外周近傍に３１に示す内層接地用貫通導体が形成されている。
【０００４】
そして、接地導体非形成領域３２は上下に互いに重なるように配置し、上下面の信号配線導体２の間を信号用貫通導体２１および信号用貫通導体接続導体２２によりなめらかに接続するように順次ずらして配置しており、最下層の信号配線導体２は積層基板１の端部へ延びた２３の信号配線延長部に接続し、信号配線延長部２３には積層基板１から外側へ引き出した２４の金属リードを取着形成している。
【０００５】
さらに、金属リード２４および積層基板１の最下層の接地導体非形成領域３２の外周を取り囲むように抜き部を設けた３３の金属ベースを積層基板１の最下層の接地導体３に取着形成し、金属リード２４上の積層基板１の内層の少なくとも１層に３５のリード上層接地導体非形成領域を設けることにより高周波伝送用積層構造としていた。
【０００６】
【特許文献１】
特願２００２−９２５４５号
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記高周波伝送用積層構造においては、積層基板の端部近傍に形成される電磁遮蔽空間が誘電体共振器として働く結果、共振による高周波特性の劣化を招き、さらには、金属リード付近のインピーダンスの不連続性が高周波において顕著に現れるために、反射の増大を招き高周波特性の劣化が生じてしまうという問題があった。
【０００８】
本発明者等は、例えば、図５及び図９に示す構造をなす高周波伝送用積層構造として、比誘電率が８．５で厚みが０．２ｍｍの誘電体層１を９層積層して積層基板とし、信号配線導体２の幅を０．１２５ｍｍで接地導体３から０．１３８ｍｍの間隔をあけて形成し、信号用貫通導体２１を直径０．１ｍｍの円形状に形成し、信号用貫通導体接続導体を幅０．１６ｍｍの矩形状とし、接地内層接地導体非形成領域３２は中間層近傍の５層・６層は直径０．８４ｍｍでその他の層は直径が１．０８ｍｍの円形状に、接地用貫通導体３１は直径０．１ｍｍの円形状にて接地導体非形成領域３２の外周より中心が０．０８ｍｍだけ離れた位置の円周上の８箇所に配置することで構成し、そして、信号用貫通導体２１の９層間のずれを上層側から０．１６８ｍｍ，０．０９２ｍｍ，０．０７２ｍｍ，０．０２８ｍｍ，０．０２８ｍｍ，０．０７２ｍｍ，０．０９２ｍｍ，０．１６８ｍｍとし、最下層の信号配線導体から幅０．２５ｍｍにて信号配線導体延長部を設け、そこに幅０．１５ｍｍで厚みが０．３ｍｍのリードを信号配線導体延長部との取り付け長さが０．５ｍｍで基板端からの引き出し長さが１．０ｍｍとなるように形成し、抜き幅１．３ｍｍで厚みが０．３ｍｍの金属ベースを取り付け、さらに、リード上層接地導体非形成領域を幅１．１４ｍｍで積層基板端部までリード上層３層について設けることにより、比較用の高周波伝送用積層構造とした。
【０００９】
そして、この高周波伝送用積層構造を比誘電率３．４で厚みが０．２０ｍｍの外部基板（図示せず）上に設けた線幅０．２７ｍｍのマイクロストリップ線路（図示せず）に金属リードを取り付け、外部基板上のマイクロストリップ線路から積層基板の最上層の信号配線導体の間の高周波特性を電磁界シミュレーションにて抽出すると、図６に線図で示すような周波数特性の特性曲線が得られた。図６において、横軸は周波数（単位：ＧＨｚ）、縦軸は入力した信号のうちの反射された量の評価指標としての反射係数（単位：ｄＢ）を示しており、特性曲線は反射係数の周波数特性を示している。
【００１０】
図６における特性曲線は、５３ＧＨｚ付近に共振が生じていることを示しており、共振による高周波特性の劣化ならびに、高周波でのインピーダンスの不連続性が顕著であるために、反射の増大を招くことが判明した。
【００１１】
そこで本発明は、上記技術における問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、共振周波数を高周波側へ移動させると共に、高周波においてもインピーダンス整合がなされた高周波伝送用積層構造およびそれを用いた高周波半導体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】
本発明の請求項１に係る高周波伝送用積層構造は、複数の誘電体層を積層して成る積層基板の最上層および最下層のそれぞれに形成した信号配線導体が、互いに前記両信号配線導体の近い方の一端から逆方向に延びる関係にあり、前記積層基板の各層に接地導体非形成領域と接地導体とを形成し、前記接地導体非形成領域には、前記積層基板の各層を上下に貫く信号用貫通導体と、該信号用貫通導体間を相互に接続する信号用貫通導体接続導体とをそれぞれ形成することで最上層の前記信号配線導体と最下層の前記信号配線導体の間を接続し、前記接地導体非形成領域の外周部に、前記積層基板の各層を上下に貫く接地用貫通導体を形成して前記接地導体間を接続することにより、前記積層基板の最上層と最下層の間を結ぶ高周波用伝送線路として成し、前記積層基板の最下層の信号配線導体から前記積層基板の端部へ延びた信号配線延長部を設け、該信号配線延長部上から前記積層基板の端部より外側へ引き出された金属リードを前記信号配線延長部に設け、前記金属リードおよび前記積層基板の最下層の前記接地導体非形成領域の外周を取り囲むように抜き部を設けた金属ベースを、前記積層基板の最下層の前記接地導体に設けて成る高周波信号伝送用積層構造において、前記金属リード上の前記積層基板の内層の少なくとも１層に非形成領域が前記金属リードに重なるリード上層接地導体非形成領域を設けるとともに、前記積層基板の端部に前記積層基板の最下層から上層に向けて、前記接地導体間を接続する垂直壁部接地導体を前記金属リードを跨いで少なくとも１対設け、前記接地導体非形成領域を中間層近傍で他層よりも小さく形成したことを特徴とする。
【００１３】
これにより、積層基板の端部近傍に形成される電磁遮蔽空間が誘電体共振器として働く結果、共振による高周波特性の劣化が生じ、さらには、金属リード付近のインピーダンスの不連続性が高周波において顕著に現れ、反射の増大を招き、高周波特性の劣化が生じる場合と比較して、垂直壁部接地導体を金属リードを跨いで少なくとも１対設けたことで、電磁遮蔽空間の大きさを小さくすることができ、共振周波数を高周波側へ移動させることができることから、使用可能周波数帯域が広くなり、さらに、金属リードの近傍に接地導体を配置することで、高周波におけるインピーダンスの整合が行なわれる。その結果、高周波特性の良好な高周波伝送用積層構造となる。
【００１４】
また、請求項２に係る高周波信号伝送用積層構造は、上記請求項１の高周波信号伝送用積層構造において、対を成す前記垂直壁部接地導体同士の間隔は、使用する高周波信号の最高周波数における自由空間波長の半波長を、前記積層基板を成す誘電体の比誘電率の平方根で除した値よりも小さいことを特徴とする。
【００１５】
これにより、積層基板の端部近傍に形成される電磁遮蔽空間が誘電体共振器として働く結果、共振による高周波特性の劣化が生じ、さらには、金属リード付近のインピーダンスの不連続性が高周波において顕著に現れ、反射の増大を招くために、高周波特性の劣化が生じる場合と比較して、垂直壁部接地導体を金属リードを跨いで少なくとも１対設けたことで、電磁遮蔽空間の大きさを小さくすることができ、共振周波数を確実に高周波側へ移動させることができることから使用可能周波数帯域が広くなり、さらに、金属リードの近傍に接地導体を配置することで、高周波におけるインピーダンスの整合が確実に行なわれる。その結果、高周波特性の良好な高周波伝送用積層構造となる。
【００１６】
請求項３の高周波半導体パッケージによれば、請求項１または請求項２に記載の高周波信号伝送用積層構造において、対を成す前記垂直壁部接地導体の部位から互いに近づく方向に伸びるように前記リード上層接地導体非形成領域が設けられた前記接地導体に接地導体突出部を設けたことを特徴とする。
【００１７】
これにより、積層基板の端部近傍に形成される電磁遮蔽空間が誘電体共振器として働く結果、共振による高周波特性の劣化が生じ、さらには、金属リード付近のインピーダンスの不連続性が高周波において顕著に現れ、反射の増大を招くために、高周波特性の劣化が生じる場合と比較して、垂直壁部接地導体を金属リードを跨いで少なくとも１対設けたことで、電磁遮蔽空間の大きさを小さくすることができ、共振周波数を確実に高周波側へ移動させることができることから使用可能周波数帯域が広くなり、さらに、金属リードの近傍に接地導体を配置し、さらに、垂直壁部接地導体から接地導体突出部を設けたことで、高周波におけるインピーダンスの整合がさらに確実に行なわれる。その結果、高周波特性の良好な高周波伝送用積層構造となる。
【００１８】
本発明の請求項４に係る高周波伝送用積層構造は、複数の誘電体層を積層して成る積層基板の最上層および最下層のそれぞれに形成した信号配線導体が、互いに前記両信号配線導体の近い方の一端から逆方向に延びる関係にあり、前記積層基板の各層に接地導体非形成領域と接地導体とを形成し、前記接地導体非形成領域には、前記積層基板の各層を上下に貫く信号用貫通導体と、該信号用貫通導体間を相互に接続する信号用貫通導体接続導体とをそれぞれ形成することで最上層の前記信号配線導体と最下層の前記信号配線導体の間を接続し、前記接地導体非形成領域の外周部に、前記積層基板の各層を上下に貫く接地用貫通導体を形成して前記接地導体間を接続することにより、前記積層基板の最上層と最下層の間を結ぶ高周波用伝送線路として成し、前記積層基板の最下層の信号配線導体から前記積層基板の端部へ延びた信号配線延長部を設け、該信号配線延長部上から前記積層基板の端部より外側へ引き出された金属リードを前記信号配線延長部に設け、前記積層基板の最下層の前記接地導体非形成領域が、最下層の前記信号用貫通導体の周囲で、前記信号配線延長部の長手方向に垂直方向に互いに平行に形成された２辺の内側の前記信号配線延長部を除く領域、及び前記信号配線延長部の周囲に形成されるとともに、前記積層基板の最上層の前記接地導体非形成領域が、最上層の前記信号用貫通導体の周囲で前記信号配線導体の長手方向に垂直方向に互いに平行に形成された２辺の内側の前記信号配線導体を除く領域に形成され、前記最下層の接地導体非形成領域以外の前記最下層の表面に形成された接地導体の内側に金属ベースを設けて成る高周波信号伝送用積層構造において、前記金属リード上の前記積層基板の内層の少なくとも１層に非形成領域が前記金属リードに重なるリード上層接地導体非形成領域を設けるとともに、前記積層基板の端部に前記積層基板の最下層から上層に向けて、前記接地導体間を接続する垂直壁部接地導体を前記金属リードを跨いで少なくとも１対設け、前記接地導体非形成領域を中間層近傍で他層よりも小さく形成したことを特徴とする。
【００１９】
これにより、積層基板の端部近傍に形成される電磁遮蔽空間が誘電体共振器として働く結果、共振による高周波特性の劣化が生じ、さらには、金属リード付近のインピーダンスの不連続性が高周波において顕著に現れ、反射の増大を招くために、高周波特性の劣化が生じる場合と比較して、垂直壁部接地導体を金属リードを跨いで少なくとも１対設けたことで、電磁遮蔽空間の大きさを小さくすることができ、共振周波数を高周波側へ移動させることができることから使用可能周波数帯域が広くなり、さらに、金属リードの近傍に接地導体を配置することで、高周波におけるインピーダンスの整合が行なわれる。その結果、高周波特性の良好な高周波伝送用積層構造となる。
【００２０】
また、請求項５に係る高周波信号伝送用積層構造は、上記請求項４の高周波信号伝送用積層構造において、対を成す前記垂直壁部接地導体同士の間隔は、使用する高周波信号の最高周波数における自由空間波長の半波長を、前記積層基板を成す誘電体の比誘電率の平方根で除した値よりも小さいことを特徴とする。
【００２１】
これにより、積層基板の端部近傍に形成される電磁遮蔽空間が誘電体共振器として働く結果、共振による高周波特性の劣化が生じ、さらには、金属リード付近のインピーダンスの不連続性が高周波において顕著に現れ、反射の増大を招くために、高周波特性の劣化が生じる場合と比較して、垂直壁部接地導体を金属リードを跨いで少なくとも１対設けたことで、電磁遮蔽空間の大きさを小さくすることができ、共振周波数を確実に高周波側へ移動させることができることから、使用可能周波数帯域が広くなり、さらに、金属リードの近傍に接地導体を配置することで、高周波におけるインピーダンスの整合が確実に行なわれる。その結果、高周波特性の良好な高周波伝送用積層構造となる。
【００２２】
請求項６の高周波半導体パッケージによれば、請求項４または請求項５に記載の高周波信号伝送用積層構造において、対を成す前記垂直壁部接地導体の部位から互いに近づく方向に伸びるように前記リード上層接地導体非形成領域が設けられた前記接地導体に接地導体突出部を設けたことを特徴とする。
【００２３】
これにより、積層基板の端部近傍に形成される電磁遮蔽空間が誘電体共振器として働く結果、共振による高周波特性の劣化が生じ、さらには、金属リード付近のインピーダンスの不連続性が高周波において顕著に現れ、反射の増大を招くために、高周波特性の劣化が生じる場合と比較して、垂直壁部接地導体を金属リードを跨いで少なくとも１対設けたことで、電磁遮蔽空間の大きさを小さくすることができ、共振周波数を確実に高周波側へ移動させることができることから使用可能周波数帯域が広くなり、さらに、金属リードの近傍に接地導体を配置し、さらに、垂直壁部接地導体から接地導体突出部を設けたことで、高周波におけるインピーダンスの整合がさらに確実に行なわれる。その結果、高周波特性の良好な高周波伝送用積層構造となる。請求項７の高周波半導体パッケージによれば、請求項１乃至６のいずれかに記載の高周波信号伝送用積層構造を備えた前記積層基板の上面に枠体および蓋体を設けることにより、高周波半導体素子を収容する構造とした、高周波の伝送特性が良好な高周波半導体パッケージとなる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、模式的に示した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、本発明の主旨を逸脱しない範囲で変更・改良を施すことは何ら差し支えない。
【００２５】
図１及び図８は本発明の高周波伝送用積層構造およびそれを用いた半導体パッケージの例を示す図であり、図１において、（ａ）は誘電体層を省略し導体部分のみを示す斜視図、（ｂ）は（ａ）の拡大斜視図である。また、図８において、（ａ）は図１（ａ）において誘電体層を省略しない場合を示す斜視図、（ｂ）は金属リードの取付部周辺の様子を示す斜視図、（ｃ）は（ａ）の断面斜視図、（ｄ）は（ｃ）において誘電体層を省略し導体部分のみを示す斜視図である。また、図７に図１において金属リード側からみた正面図を示す。
【００２６】
本発明の第１の高周波伝送用積層構造は、複数の誘電体層を積層して成る積層基板の最上層および最下層のそれぞれに形成した信号配線導体が、互いに前記両信号配線導体の近い方の一端から逆方向に延びる関係にあり、前記積層基板の各層に接地導体非形成領域と接地導体とを形成し、前記接地導体非形成領域には、前記積層基板の各層を上下に貫く信号用貫通導体と、該信号用貫通導体間を相互に接続する信号用貫通導体接続導体とをそれぞれ形成することで最上層の前記信号配線導体と最下層の前記信号配線導体の間を接続し、前記接地導体非形成領域の外周部に、前記積層基板の各層を上下に貫く接地用貫通導体を形成して前記接地導体間を接続することにより、前記積層基板の最上層と最下層の間を結ぶ高周波用伝送線路として成し、前記積層基板の最下層の信号配線導体から前記積層基板の端部へ延びた信号配線延長部を設け、該信号配線延長部上から前記積層基板の端部より外側へ引き出された金属リードを前記信号配線延長部に設け、前記金属リードおよび前記積層基板の最下層の前記接地導体非形成領域の外周を取り囲むように抜き部を設けた金属ベースを、前記積層基板の最下層の前記接地導体に設けて成る高周波信号伝送用積層構造において、前記金属リード上の前記積層基板の内層の少なくとも１層に非形成領域が前記金属リードに重なるリード上層接地導体非形成領域を設けるとともに、前記積層基板の端部に前記積層基板の最下層から上層に向けて、前記接地導体間を接続する垂直壁部接地導体を前記金属リードを跨いで少なくとも１対設け、前記接地導体非形成領域を中間層近傍で他層よりも小さく形成したものである。
【００２７】
すなわち、図１もしくは図８において、１は誘電体層でありそれぞれを積層することで積層基板としている。２は信号配線導体であり２１の信号用貫通導体にそれぞれ接続している。内層には信号用貫通導体２１とそれらを接続する２２の信号用貫通導体接続導体が形成され、３の接地導体の内側には３２に示す円形状の接地導体非形成領域を中間層近傍が他層よりも小さくなるように形成し、接地導体非形成領域３２の外周近傍に３１に示す内層接地用貫通導体が形成されている。そして、接地導体非形成領域３２は上下に互いに重なるように配置し、上下面の信号配線導体２の間を信号用貫通導体２１および信号用貫通導体接続導体２２により、なめらかに接続するように順次ずらして配置しており、最下層の信号配線導体２は積層基板１の端部へ延びた２３の信号配線延長部に接続し、信号配線延長部２３には積層基板１から外側へ引き出した２４の金属リードを取着形成している。さらに、金属リード２４および積層基板１の最下層の接地導体非形成領域３２の外周を取り囲むように抜き部を設けた３３の金属ベースを積層基板１の最下層の接地導体３に取着形成し、金属リード２４上の積層基板１の内層の少なくとも１層に３５のリード上層接地導体非形成領域を設け、積層基板１の端部に積層基板１の最下層から上層に向けて接地導体３の間を接続する３６の垂直壁部接地導体を金属リード２４を跨いで１対設けている。
【００２８】
これにより、積層基板の端部近傍に形成される電磁遮蔽空間が誘電体共振器として働く結果、共振による高周波特性の劣化が生じ、さらには、金属リード付近のインピーダンスの不連続性が高周波において顕著に現れ、反射の増大を招くために、高周波特性の劣化が生じる場合と比較して、垂直壁部接地導体を金属リードを跨いで少なくとも１対設けたことで、電磁遮蔽空間の大きさを小さくすることができ、共振周波数を高周波側へ移動させることができることから使用可能周波数帯域が広くなり、さらに、金属リードの近傍に接地導体を配置することで、高周波におけるインピーダンスの整合が行なわれる。その結果、高周波特性の良好な高周波伝送用積層構造となる。
【００２９】
また、本発明の第２の高周波伝送用積層構造は、上記第１の高周波伝送用積層構造において、対を成す垂直壁部接地導体同士の間隔は、使用する高周波信号の最高周波数における自由空間波長の半波長を、積層基板を成す誘電体の比誘電率の平方根で除した値よりも小さくする。
【００３０】
これにより、積層基板の端部近傍に形成される電磁遮蔽空間が誘電体共振器として働く結果、共振による高周波特性の劣化が生じ、さらには、金属リード付近のインピーダンスの不連続性が高周波において顕著に現れ、反射の増大を招くために、高周波特性の劣化が生じる場合と比較して、垂直壁部接地導体を金属リードを跨いで少なくとも１対設けたことで、電磁遮蔽空間の大きさを小さくすることができ、共振周波数を確実に高周波側へ移動させることができることから使用可能周波数帯域が広くなり、さらに、金属リードの近傍に接地導体を配置することで、高周波におけるインピーダンスの整合が確実に行なわれる。その結果、高周波特性の良好な高周波伝送用積層構造となる。
【００３１】
また、本発明の第３の高周波伝送用積層構造は、上記第１または第２の高周波伝送用積層構造において、対を成す垂直壁部接地導体の部位から互いに近づく方向に伸びるようにリード上層接地導体非形成領域が設けられた接地導体に接地導体突出部を設ける。すなわち、図１もしくは図８において、垂直壁部接地導体３６から３７の接地導体突出部を互いに近づく方向に設けている。
【００３２】
これにより、積層基板の端部近傍に形成される電磁遮蔽空間が誘電体共振器として働く結果、共振による高周波特性の劣化が生じ、さらには、金属リード付近のインピーダンスの不連続性が高周波において顕著に現れ、反射の増大を招くために、高周波特性の劣化が生じる場合と比較して、垂直壁部接地導体を金属リードを跨いで少なくとも１対設けたことで、電磁遮蔽空間の大きさを小さくすることができ、共振周波数を確実に高周波側へ移動させることができることから使用可能周波数帯域が広くなり、さらに、金属リードの近傍に接地導体を配置し、さらに、垂直壁部接地導体から接地導体突出部を設けたことで、高周波におけるインピーダンスの整合がさらに確実に行なわれる。その結果、高周波特性の良好な高周波伝送用積層構造となる。
【００３３】
また、本発明の第４の高周波伝送用積層構造は、図１０もしくは図１１において、１は誘電体層でありそれぞれを積層することで積層基板としている。２は信号配線導体であり２１の信号用貫通導体にそれぞれ接続している。内層には２１の信号用貫通導体とそれらを接続する２２の信号用貫通導体接続導体が形成され、内層に形成された接地導体３の内側には３２ｃに示す円形状の接地導体非形成領域を中間層近傍が他層よりも小さくなるように形成し、接地導体非形成領域３２ｃの外周近傍に３１に示す内層接地用貫通導体が形成されている。また、最下層の接地導体非形成領域３２ａは最下層の信号用貫通導体２１の周囲において信号配線導体延長部２３の長手方向に垂直方向に互いに平行に形成された２辺の内側の信号配線導体延長部２３を除く領域及び信号配線導体延長部２３の周囲に形成されるとともに、最上層の接地導体非形成領域３２ｂは最上層の信号用貫通導体２１の周囲において信号配線導体２の長手方向に垂直方向に互いに平行に形成された２辺の内側の信号配線導体２を除く領域に形成されている。そして、接地導体非形成領域３２ｃは上下に互いに重なるように配置し、上下面の信号配線導体２の間を信号用貫通導体２１および信号用貫通導体接続導体２２によりなめらかに接続するように順次ずらして配置しており、最下層の信号配線導体２は積層基板１の端部へ延びた２３の信号配線延長部に接続し、信号配線延長部２３には積層基板１から外側へ引き出した２４の金属リードを取着形成している。さらに、積層基板１の最下層の接地導体３ａの内側に３３の金属ベースを取着形成し、金属リード２４上の積層基板１の内層の少なくとも１層に３５のリード上層接地導体非形成領域を設け、積層基板１の端部に積層基板１の最下層から上層に向けて接地導体３の間を接続する３６の垂直壁部接地導体を金属リード２４を跨いで１対設けている。
【００３４】
この構造によっても、積層基板の端部近傍に形成される電磁遮蔽空間が誘電体共振器として働く結果、共振による高周波特性の劣化が生じ、さらには、金属リード付近のインピーダンスの不連続性が高周波において顕著に現れ、反射の増大を招くために、高周波特性の劣化が生じる場合と比較して、垂直壁部接地導体を金属リードを跨いで少なくとも１対設けたことで、電磁遮蔽空間の大きさを小さくすることができ、共振周波数を高周波側へ移動させることができることから使用可能周波数帯域が広くなり、さらに、金属リードの近傍に接地導体を配置することで、高周波におけるインピーダンスの整合が行なわれる。その結果、高周波特性の良好な高周波伝送用積層構造となる。
【００３５】
また、上記第４の実施形態においても、上記第１の実施形態と同様に、上記第２の実施形態もしくは上記第３の実施形態を用い、それぞれ第５、第６の実施形態とすることにより、上記に述べた、それら実施形態の効果と同様の効果を有する。
【００３６】
さらに、本発明の高周波半導体パッケージは、上記第１、第２、第３、第４、第５乃至第６の高周波信号伝送用積層構造を備えた前記積層基板の上面に枠体および蓋体を設けることにより、高周波半導体素子を収容する構造とする。
【００３７】
すなわち、図８（ｃ）において、積層基板１の上面に１１の誘電体の枠体ならびにその枠体１１の上面に３４のシールリングを設けている。これにより、上記第１乃至第３の高周波信号伝送用積層構造を備えた前記積層基板の上面に枠体および蓋体を設けることができ、高周波半導体素子を収容する構造とした、高周波の伝送特性が良好な高周波半導体パッケージを実現する。
【００３８】
このような本発明の高周波半導体パッケージにおいて、誘電体基板としては、例えばアルミナやムライト、窒化アルミ等のセラミックス材料、いわゆるガラセラ（ガラス＋セラミック）材料が広く用いられ、信号配線導体や接地導体といった導体パターンは、高周波配線導体用の金属材料、例えば、Ｃｕなどの単体金属やＭｏＭｎ＋Ｎｉ＋Ａｕ、Ｗ＋Ｎｉ＋Ａｕ、Ｃｒ＋Ｃｕ、Ｃｒ＋Ｃｕ＋Ｎｉ＋Ａｕ、Ｔａ 2 Ｎ＋ＮｉＣｒ＋Ａｕ、Ｔｉ＋Ｐｄ＋Ａｕ、ＮｉＣｒ＋Ｐｄ＋Ａｕなどの合金を用いて厚膜印刷法あるいは各種の薄膜形成方法やメッキ処理法などにより形成される。また、その厚みや幅も伝送される高周波信号の周波数や使用する特性インピーダンスなどに応じて誘電体の誘電率や厚みとともに設定される。また、枠体や蓋体に金属を用いる場合には、Ｆｅ−Ｎｉ−ＣｏやＦｅ−Ｎｉ４２アロイ等のＦｅ−Ｎｉ合金・無酸素銅・アルミニウム・ステンレス・Ｃｕ−Ｗ合金・Ｃｕ−Ｍｏ合金などから成る材料を用い、金属構造物間の接合には、ハンダ・ＡｕＳｎロウやＡｕＧｅロウ等の高融点金属ロウ・シームウェルド（溶接）等により取着することによって気密封止し、また、誘電体基板と金属構造物とは、ＡｇＣｕロウ・ＡｕＳｎロウ・ＡｕＧｅロウ等の高融点金属ロウにより接合することによって、半導体素子を収容することで良好な伝送特性を有する高周波半導体パッケージを提供できる。
【００３９】
【実施例】
次に、本発明の高周波伝送用積層構造について具体例を説明する。
【００４０】
〔例１〕
本発明の請求項１乃至請求項２に係る第１ならびに第２の高周波伝送用積層構造と同様の構成を示す図１もしくは図８において説明する。比誘電率が８．５で厚みが０．２ｍｍの誘電体層１を９層積層して積層基板とした。また、信号配線導体２の幅を０．１２５ｍｍで接地導体３から０．１３８ｍｍの間隔をあけて形成し、信号用貫通導体２１を直径０．１ｍｍの円形状に形成し、信号用貫通導体接続導体を幅０．１６ｍｍの矩形状とした。また、接地内層接地導体非形成領域３２は中間層近傍の５層・６層は直径０．８４ｍｍでその他の層は直径が１．０８ｍｍの円形状に、接地用貫通導体３１は直径０．１ｍｍの円形状にて接地導体非形成領域３２の外周より中心が０．０８ｍｍだけ離れた位置の円周上の８箇所に配置することで構成した。そして、信号用貫通導体２１の９層間のずれを上層側から０．１６８ｍｍ，０．０９２ｍｍ，０．０７２ｍｍ，０．０２８ｍｍ，０．０２８ｍｍ，０．０７２ｍｍ，０．０９２ｍｍ，０．１６８ｍｍとし、最下層の信号配線導体から幅０．２５ｍｍにて信号配線導体延長部を設け、その箇所に幅０．１５ｍｍで厚みが０．３ｍｍのリードを信号配線導体延長部との取り付け長さが０．５ｍｍで基板端からの引き出し長さが１．０ｍｍとなるように形成し、抜き幅１．３ｍｍで厚みが０．３ｍｍの金属ベースを取り付けた。さらに、リード上層接地導体非形成領域を幅１．１４ｍｍで積層基板端部までリード上層３層について設け、積層基板の端部に積層基板の最下層から最上層までを接続するように幅０．３ｍｍで奥行が０．１５ｍｍの垂直壁部接地導体を各々の間隔が１．２ｍｍとなるように１対設けることにより、本発明の高周波伝送用積層構造の試料Ａを得た。
【００４１】
また、同様に本発明の高周波伝送用積層構造の他の例として、上記試料Ａと同様の構成ではあるが、垂直壁部接地導体の間隔が１．０ｍｍの試料Ｂ、間隔が０．８ｍｍの試料Ｃ、間隔が０．６ｍｍの試料Ｄを得た。
【００４２】
そして、これらの試料Ａ〜Ｄについて、比誘電率３．４で厚みが０．２０ｍｍの外部基板（図示せず）上に設けた線幅０．２７ｍｍのマイクロストリップ線路（図示せず）に金属リードを取り付け、外部基板上のマイクロストリップ線路から積層基板の最上層の信号配線導体の間の高周波特性を電磁界シミュレーションにて抽出した。その結果、図２に線図で示すような周波数特性の特性曲線が得られた。図２において、横軸は周波数（単位：ＧＨｚ）、縦軸は入力した信号のうちの反射された量の評価指標としての反射係数（単位：ｄＢ）を示しており、特性曲線は反射係数の周波数特性を示している。また、特性曲線に付記したＡ〜Ｄは各々試料Ａ〜Ｄの特性曲線であることを示している。
【００４３】
この結果から、本発明の高周波伝送用積層構造である試料Ａ〜Ｄは、垂直壁部接地導体を設けたことで電磁遮蔽空間の大きさが小さくなり、共振周波数が高周波側へ移動したことで使用可能周波数帯域が広くなり、さらに、金属リードの近傍に接地導体を配置したことで、高周波におけるインピーダンスの整合が行なわれた結果、高周波特性の良好な高周波伝送用積層構造であることが分かる。
【００４４】
さらに、この高周波伝送用積層構造を５０ＧＨｚまで適用する場合には、対を成す垂直壁部接地導体同士の間隔が、使用する高周波信号の最高周波数の自由空間波長の半波長を積層基板を成す誘電体の比誘電率の平方根により除した値が１．０３ｍｍに対してそれよりも小さくなっている第２の高周波伝送用積層構造である試料Ｂ〜Ｄについては、より確実に反射が抑えられており、高周波特性がさらに良好な高周波伝送用積層構造であることが分かる。
【００４５】
なお、垂直壁部接地導体の奥行はインピーダンスの不連続性を増大しない範囲で適宜設定すれば良い。すなわち、上記試料Ｄと同様に、ただし、垂直壁部接地導体の奥行を０．０１ｍｍとした試料Ｅについて、同様の電磁界シミュレーションにより電気的特性を抽出すると、図３に示すような周波数特性の特性曲線が得られた。図３において、横軸は周波数（単位：ＧＨｚ）、縦軸は入力した信号のうちの反射された量の評価指標としての反射係数（単位：ｄＢ）を示しており、特性曲線は反射係数の周波数特性を示している。また、特性曲線に付記したＤ・Ｅは各々試料Ｄ・Ｅの特性曲線であることを示している。
【００４６】
この結果から、垂直壁部接地導体の奥行が小さくとも、ほぼ同等の性能を有することが確認できた。
【００４７】
〔例２〕
まず、本発明の請求項３に係る第３の高周波伝送用積層構造と同様の構成を示す図１もしくは図８において、上記〔例１〕の試料Ｄと同様に、ただし、接地導体突出部を、最下層は垂直壁部接地導体より０．０５５ｍｍずつ突出させ、その直上層は垂直壁部接地導体より０．０５０ｍｍずつ突出させることにより、本発明の高周波伝送用積層構造の試料Ｆを得た。
【００４８】
そして、この試料Ｆについて、〔例１〕と同様に電気的特性を電磁界シミュレーションにより抽出すると、図４に線図で示すような周波数特性の特性曲線が得られた。図４において、横軸は周波数（単位：ＧＨｚ）、縦軸は入力した信号のうちの反射された量の評価指標としての反射係数（単位：ｄＢ）を示しており、特性曲線は反射係数の周波数特性を示している。また、特性曲線に付記したＤ・Ｆは各々〔例１〕でえられた試料Ｄおよび試料Ｆの特性曲線であることを示している。
【００４９】
この結果から、接地導体突出部を設けた試料Ｆは接地導体突出部を設けない試料Ｄに対して、さらに反射が小さく抑えられており、高周波特性がさらに良好な高周波伝送用積層構造であることが分かる。
【００５０】
〔例３〕
まず、本発明の請求項４に係る第４の高周波伝送用積層構造を示す図１０もしくは図１１において、上記［例１］と同様に、ただし、最下層の接地導体非形領域３２ａは最下層の信号用貫通導体２１の周囲において信号配線導体延長部２３に垂直方向に互いに平行に形成された２辺の内側の信号配線導体延長部２３を除く領域及び上記［例１］と同様の間隔で信号配線導体延長部２３の周囲に形成されるとともに、最上層の接地導体非形成領域３２ｂは最上層の信号用貫通導体２１の周囲において信号配線導体２に垂直方向に互いに 平行に形成された２辺の内側の信号配線導体２を除く領域に形成され、積層基板１の最下層の接地導体３ａの内側に厚みが０．３ｍｍの金属ベース３３を取り付けることにより、試料Ｇを得た。
【００５１】
そして、この試料Ｇについて、上記［例１］と同様の方法で、高周波特性を電磁界シミュレーションにて抽出すると、図１２に線図で示すような周波数特性の特性曲線が得られた。図１２において、横軸は周波数（単位：ＧＨｚ）、縦軸は入力した信号のうちの反射された量の評価指標としての反射係数（単位：ｄＢ）を示しており、特性曲線は反射係数の周波数特性を示している。
【００５２】
この結果から、本発明の別の実施形態に係わる高周波伝送用積層構造である試料Ｇは上記［例１］と同様に、上記垂直壁部接地導体を設けたことで電磁遮蔽空間の大きさが小さくなり、共振周波数が高周波側へ移動したことで使用可能周波数帯域が広くなり、さらに、金属リードの近傍に接地導体を配置したことで、高周波におけるインピーダンスの整合が行なわれた結果、高周波特性の良好な高周波伝送用積層構造であることが分かる。
【００５３】
なお、以上はあくまで本発明の実施形態の例示であって、本発明はこれら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や改良を加えることは何ら差し支えない。
【００５４】
例えば、本発明の実施形態の例示では、垂直壁部接地導体の形状として、矩形を示したが、その他、半円形状・長円形状・垂直壁部に形成された凹部の表面に薄く導体を形成したコの字状等を用いることも可能である。また、垂直壁部接地導体の配置は垂直壁部以外にも、例えば、垂直壁部に設けることが設計上困難である場合等、少なくともリード上層接地導体非形成領域内であれば、特性上、本発明の実施形態の効果に劣るものの、同様の効果が得られる。また、リード上層接地導体非形成領域の形状も、矩形に限らずその他の形状であっても良い。
【００５５】
【発明の効果】
以上のように、請求項１の高周波伝送用積層構造によれば、複数の誘電体層を積層して成る積層基板の最上層および最下層のそれぞれに形成した信号配線導体が、互いに前記両信号配線導体の近い方の一端から逆方向に延びる関係にあり、前記積層基板の各層に接地導体非形成領域と接地導体とを形成し、前記接地導体非形成領域には、前記積層基板の各層を上下に貫く信号用貫通導体と、該信号用貫通導体間を相互に接続する信号用貫通導体接続導体とをそれぞれ形成することで最上層の前記信号配線導体と最下層の前記信号配線導体の間を接続し、前記接地導体非形成領域の外周部に、前記積層基板の各層を上下に貫く接地用貫通導体を形成して前記接地導体間を接続することにより、前記積層基板の最上層と最下層の間を結ぶ高周波用伝送線路として成し、前記積層基板の最下層の信号配線導体から前記積層基板の端部へ延びた信号配線延長部を設け、該信号配線延長部上から前記積層基板の端部より外側へ引き出された金属リードを前記信号配線延長部に設け、前記金属リードおよび前記積層基板の最下層の前記接地導体非形成領域の外周を取り囲むように抜き部を設けた金属ベースを、前記積層基板の最下層の前記接地導体に設けて成る高周波信号伝送用積層構造において、前記金属リード上の前記積層基板の内層の少なくとも１層に非形成領域が前記金属リードに重なるリード上層接地導体非形成領域を設けるとともに、前記積層基板の端部に前記積層基板の最下層から上層に向けて、前記接地導体間を接続する垂直壁部接地導体を前記金属リードを跨いで少なくとも１対設け、前記接地導体非形成領域を中間層近傍で他層よりも小さく形成したことにより、積層基板の端部近傍に形成される電磁遮蔽空間が誘電体共振器として働く結果、共振による高周波特性の劣化が生じ、さらには、金属リード付近のインピーダンスの不連続性が高周波において顕著に現れるために、反射の増大を招くので、垂直壁部接地導体を金属リードを跨いで少なくとも１対設けたことで、高周波特性の劣化が生じる場合と比較して、電磁遮蔽空間の大きさを小さくすることができ、共振周波数を高周波側へ移動させることができることから使用可能周波数帯域が広くなり、さらに、金属リードの近傍に接地導体を配置することで、高周波におけるインピーダンスの整合が行なわれる。その結果、高周波特性の良好な高周波伝送用積層構造となる。
【００５６】
また、請求項２の高周波伝送用積層構造によれば、請求項１の高周波伝送用積層構造において、対を成す垂直壁部接地導体同士の間隔は、使用する高周波信号の最高周波数の自由空間波長の半波長を、積層基板を成す誘電体の比誘電率の平方根で除した値よりも小さくしたことから、積層基板の端部近傍に形成される電磁遮蔽空間が誘電体共振器として働く結果、共振による高周波特性の劣化が生じ、さらには、金属リード付近のインピーダンスの不連続性が高周波において顕著に現れるために、反射の増大を招くので、垂直壁部接地導体を金属リードを跨いで少なくとも１対設けたことで、高周波特性の劣化が生じる場合と比較して、電磁遮蔽空間の大きさを小さくすることができ、共振周波数を確実に高周波側へ移動させることができることから使用可能周波数帯域が広くなり、さらに、金属リードの近傍に接地導体を配置することで、高周波におけるインピーダンスの整合が確実に行なわれる。その結果、高周波特性の良好な高周波伝送用積層構造となる。
【００５７】
また、請求項３の高周波伝送用積層構造によれば、請求項１乃至２の記載の高周波伝送用積層構造において、対を成す垂直壁部接地導体の部位から互いに近づく方向に伸びるようにリード上層接地導体非形成領域が設けられた接地導体に接地導体突出部を設けたことにより、積層基板の端部近傍に形成される電磁遮蔽空間が誘電体共振器として働く結果、共振による高周波特性の劣化が生じ、さらには、金属リード付近のインピーダンスの不連続性が高周波において顕著に現れるために、反射の増大を招くので、高周波特性の劣化が生じる場合と比較して、垂直壁部接地導体を金属リードを跨いで少なくとも１対設けたことで、電磁遮蔽空間の大きさを小さくすることができ、共振周波数を確実に高周波側へ移動させることができることから使用可能周波数帯域が広くなり、さらに、金属リードの近傍に接地導体を配置し、さらに、垂直壁部接地導体から接地導体突出部を設けたことで、高周波におけるインピーダンスの整合がさらに確実に行なわれる。その結果、高周波特性の良好な高周波伝送用積層構造となる。
【００５８】
請求項４の高周波伝送用積層構造によれば、複数の誘電体層を積層して成る積層基板の最上層および最下層のそれぞれに形成した信号配線導体が、互いに前記両信号配線導体の近い方の一端から逆方向に延びる関係にあり、前記積層基板の各層に接地導体非形成領域と接地導体とを形成し、前記接地導体非形成領域には、前記積層基板の各層を上下に貫く信号用貫通導体と、該信号用貫通導体間を相互に接続する信号用貫通導体接続導体とをそれぞれ形成することで最上層の前記信号配線導体と最下層の前記信号配線導体の間を接続し、前記接地導体非形成領域の外周部に、前記積層基板の各層を上下に貫く接地用貫通導体を形成して前記接地導体間を接続することにより、前記積層基板の最上層と最下層の間を結ぶ高周波用伝送線路として成し、前記積層基板の最下層の信号配線導体から前記積層基板の端部へ延びた信号配線延長部を設け、該信号配線延長部上から前記積層基板の端部より外側へ引き出された金属リードを前記信号配線延長部に設け、前記積層基板の最下層の前記接地導体非形成領域が、最下層の前記信号用貫通導体の周囲で、前記信号配線延長部の長手方向に垂直方向に互いに平行に形成された２辺の内側の前記信号配線延長部を除く領域、及び前記信号配線延長部の周囲に形成されるとともに、前記積層基板の最上層の前記接地導体非形成領域が、最上層の前記信号用貫通導体の周囲で前記信号配線導体の長手方向に垂直方向に互いに平行に形成された２辺の内側の前記信号配線導体を除く領域に形成され、前記最下層の接地導体非形成領域以外の前記最下層の表面に形成された接地導体の内側に金属ベースを設けて成る高周波信号伝送用積層構造において、前記金属リード上の前記積層基板の内層の少なくとも１層に非形成領域が前記金属リードに重なるリード上層接地導体非形成領域を設けるとともに、前記積層基板の端部に前記積層基板の最下層から上層に向けて、前記接地導体間を接続する垂直壁部接地導体を前記金属リードを跨いで少なくとも１対設け、前記接地導体非形成領域を中間層近傍で他層よりも小さく形成したので、積層基板の端部近傍に形成される電磁遮蔽空間が誘電体共振器として働く結果、共振による高周波特性の劣化が生じ、さらには、金属リード付近のインピーダンスの不連続性が高周波において顕著に現れるために反射の増大を招くので、垂直壁部接地導体を金属リードを跨いで少なくとも１対設けたことで、高周波特性の劣化が生じる場合と比較して、電磁遮蔽空間の大きさを小さくすることができ、共振周波数を高周波側へ移動させることができることから使用可能周波数帯域が広くなり、さらに、金属リードの近傍に接地導体を配置することで、高周波におけるインピーダンスの整合が行なわれる。その結果、高周波特性の良好な高周波伝送用積層構造となる。
【００５９】
また、請求項５の高周波伝送用積層構造によれば、請求項４の高周波伝送用積層構造において、対を成す垂直壁部接地導体同士の間隔は、使用する高周波信号の最高周波数の自由空間波長の半波長を積層基板を成す誘電体の比誘電率の平方根で除した値よりも小さくしたことから、積層基板の端部近傍に形成される電磁遮蔽空間が誘電体共振器として働く結果、共振による高周波特性の劣化が生じ、さらには、金属リード付近のインピーダンスの不連続性が高周波において顕著に現れるために、反射の増大を招くので、垂直壁部接地導体を金属リードを跨いで少なくとも１対設けたことで、高周波特性の劣化が生じる場合と比較して、電磁遮蔽空間の大きさを小さくすることができ、共振周波数を確実に高周波側へ移動させることができることから使用可能周波数帯域が広くなり、さらに、金属リードの近傍に接地導体を配置することで、高周波におけるインピーダンスの整合が確実に行なわれる。その結果、高周波特性の良好な高周波伝送用積層構造となる。
【００６０】
また、請求項６の高周波伝送用積層構造によれば、請求項４乃至５のいずれかに記載の高周波伝送用積層構造において、対を成す垂直壁部接地導体の部位から互いに近づく方向に伸びるようにリード上層接地導体非形成領域が設けられた接地導体に接地導体突出部を設けたことにより、積層基板の端部近傍に形成される電磁遮蔽空間が誘電体共振器として働く結果、共振による高周波特性の劣化が生じ、さらには、金属リード付近のインピーダンスの不連続性が高周波において顕著に現れるために、反射の増大を招くために、高周波特性の劣化が生じる場合と比較して、垂直壁部接地導体を金属リードを跨いで少なくとも１対設けたことで、電磁遮蔽空間の大きさを小さくすることができ、共振周波数を確実に高周波側へ移動させることができることから使用可能周波数帯域が広くなり、さらに、金属リードの近傍に接地導体を配置し、さらに、垂直壁部接地導体から接地導体突出部を設けたことで、高周波におけるインピーダンスの整合がさらに確実に行なわれる。その結果、高周波特性の良好な高周波伝送用積層構造となる。
【００６１】
さらに、本発明の高周波半導体パッケージによれば、請求項１乃至６のいずれかの高周波信号伝送用積層構造を備えた前記積層基板の上面に枠体および蓋体を設け、高周波半導体素子を収容する構造としたことにより、高周波の伝送特性が良好な高周波半導体パッケージとして提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る高周波伝送用積層構造およびそれを用いた高周波半導体パッケージの一例を模式的に説明する図であり、（ａ）は誘電体層を省略し導体部分のみを示す斜視図、（ｂ）は（ａ）の拡大斜視図である。
【図２】本発明の第１および第２の高周波伝送用積層構造の高周波特性を比較した線図である。
【図３】本発明の第１および第２の高周波伝送用積層構造の高周波特性を比較した線図である。
【図４】本発明の第３の高周波伝送用積層構造の高周波特性を比較した線図である。
【図５】比較用の高周波伝送用積層構造およびそれを用いた高周波半導体パッケージの一例を模式的に説明する図であり、（ａ）は誘電体層を省略し導体部分のみを示す斜視図、（ｂ）は（ａ）の拡大斜視図である。
【図６】比較用の高周波伝送用積層構造の例の高周波特性を示す線図である。
【図７】図１における金属リード側からみた正面図である。
【図８】本発明に係る高周波伝送用積層構造およびそれを用いた高周波半導体パッケージの一例を模式的に説明する図であり、（ａ）は図１（ａ）において誘電体層を省略しなかった場合を示す斜視図（ただし誘電体枠体及びシールリングは図から省略されている）、（ｂ）は金属リードの取付部周辺の様子を示す斜視図、（ｃ）は（ａ）の断面斜視図（ただし誘電体枠体及びシールリングは波線で示されている）、（ｄ）は（ｃ）において誘電体層を省略し導体部分のみを示す斜視図である。
【図９】比較用の高周波伝送用積層構造およびそれを用いた高周波半導体パッケージの一例を模式的に説明する図であり、（ａ）は図５（ａ）において誘電体層を省略しなかった場合を示す斜視図、（ｂ）は金属リードの取付部周辺の様子を示す斜視図、（ｃ）は（ａ）の断面斜視図、（ｄ）は（ｃ）において誘電体層を省略し導体部分のみを示す斜視図である。
【図１０】本発明の別の実施形態に係る高周波伝送用積層構造およびそれを用いた高周波半導体パッケージの一例を模式的に説明する図であり、（ａ）は誘電体層を省略し導体部分のみを示す斜視図、（ｂ）は（ａ）の拡大斜視図である。
【図１１】本発明の別の実施形態に係る高周波伝送用積層構造およびそれを用いた高周波半導体パッケージの一例を模式的に説明する図であり、（ａ）は図９（ａ）において誘電体層を省略しなかった場合を示す斜視図、（ｂ）は金属リードの取付部周辺の様子を示す斜視図、（ｃ）は（ａ）の断面斜視図、（ｄ）は（ｃ）において誘電体層を省略し導体部分のみを示す斜視図である。
【図１２】本発明の第４の高周波伝送用積層構造の高周波特性を示した線図である。
【符号の説明】
１・・・・・積層基板（誘電体層）
１１・・・・・誘電体枠体
２・・・・・信号配線導体
２１・・・・・信号用貫通導体
２２・・・・・信号用貫通導体接続導体
２３・・・・・信号配線延長部
２４・・・・・金属リード
３・・・・・接地導体
３１・・・・・接地用貫通導体
３２・・・・・接地導体非形成領域
３３・・・・・金属ベース
３４・・・・・シールリング
３５・・・・・リード上層接地導体非形成領域
３６・・・・・垂直壁部接地導体
３７・・・・・接地導体突出部
Claims (7)
- 複数の誘電体層を積層して成る積層基板の最上層および最下層のそれぞれに形成した信号配線導体が、互いに前記両信号配線導体の近い方の一端から逆方向に延びる関係にあり、前記積層基板の各層に接地導体非形成領域と接地導体とを形成し、前記接地導体非形成領域には、前記積層基板の各層を上下に貫く信号用貫通導体と、該信号用貫通導体間を相互に接続する信号用貫通導体接続導体とをそれぞれ形成することで最上層の前記信号配線導体と最下層の前記信号配線導体の間を接続し、前記接地導体非形成領域の外周部に、前記積層基板の各層を上下に貫く接地用貫通導体を形成して前記接地導体間を接続することにより、前記積層基板の最上層と最下層の間を結ぶ高周波用伝送線路として成し、前記積層基板の最下層の信号配線導体から前記積層基板の端部へ延びた信号配線延長部を設け、該信号配線延長部上から前記積層基板の端部より外側へ引き出された金属リードを前記信号配線延長部に設け、前記金属リードおよび前記積層基板の最下層の前記接地導体非形成領域の外周を取り囲むように抜き部を設けた金属ベースを、前記積層基板の最下層の前記接地導体に設けて成る高周波信号伝送用積層構造において、前記金属リード上の前記積層基板の内層の少なくとも１層に非形成領域が前記金属リードに重なるリード上層接地導体非形成領域を設けるとともに、前記積層基板の端部に前記積層基板の最下層から上層に向けて、前記接地導体間を接続する垂直壁部接地導体を前記金属リードを跨いで少なくとも１対設け、前記接地導体非形成領域を中間層近傍で他層よりも小さく形成したことを特徴とする高周波信号伝送用積層構造。
- 対を成す前記垂直壁部接地導体同士の間隔は、使用する高周波信号の最高周波数における自由空間波長の半波長を、前記積層基板を成す誘電体の比誘電率の平方根で除した値よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の高周波信号伝送用積層構造。
- 対を成す前記垂直壁部接地導体の部位から互いに近づく方向に伸びるように前記リード上層接地導体非形成領域が設けられた前記接地導体に接地導体突出部を設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の高周波信号伝送用積層構造。
- 複数の誘電体層を積層して成る積層基板の最上層および最下層のそれぞれに形成した信号配線導体が、互いに前記両信号配線導体の近い方の一端から逆方向に延びる関係にあり、前記積層基板の各層に接地導体非形成領域と接地導体とを形成し、前記接地導体非形成領域には、前記積層基板の各層を上下に貫く信号用貫通導体と、該信号用貫通導体間を相互に接続する信号用貫通導体接続導体とをそれぞれ形成することで最上層の前記信号配線導体と最下層の前記信号配線導体の間を接続し、前記接地導体非形成領域の外周部に、前記積層基板の各層を上下に貫く接地用貫通導体を形成して前記接地導体間を接続することにより、前記積層基板の最上層と最下層の間を結ぶ高周波用伝送線路として成し、前記積層基板の最下層の信号配線導体から前記積層基板の端部へ延びた信号配線延長部を設け、該信号配線延長部上から前記積層基板の端部より外側へ引き出された金属リードを前記信号配線延長部に設け、前記積層基板の最下層の前記接地導体非形成領域が、最下層の前記信号用貫通導体の周囲で、前記信号配線延長部の長手方向に垂直方向に互いに平行に形成された２辺の内側の前記信号配線延長部を除く領域、及び前記信号配線延長部の周囲に形成されるとともに、前記積層基板の最上層の前記接地導体非形成領域が、最上層の前記信号用貫通導体の周囲で前記信号配線導体の長手方向に垂直方向に互いに平行に形成された２辺の内側の前記信号配線導体を除く領域に形成され、前記最下層の接地導体非形成領域以外の前記最下層の表面に形成された接地導体の内側に金属ベースを設けて成る高周波信号伝送用積層構造において、前記金属リード上の前記積層基板の内層の少なくとも１層に非形成領域が前記金属リードに重なるリード上層接地導体非形成領域を設けるとともに、前記積層基板の端部に前記積層基板の最下層から上層に向けて、前記接地導体間を接続する垂直壁部接地導体を前記金属リードを跨いで少なくとも１対設け、前記接地導体非形成領域を中間層近傍で他層よりも小さく形成したことを特徴とする高周波信号伝送用積層構造。
- 対を成す前記垂直壁部接地導体同士の間隔は、使用する高周波信号の最高周波数における自由空間波長の半波長を、前記積層基板を成す誘電体の比誘電率の平方根で除した値よりも小さいことを特徴とする請求項４に記載の高周波信号伝送用積層構造。
- 対を成す前記垂直壁部接地導体の部位から互いに近づく方向に伸びるように前記リード上層接地導体非形成領域が設けられた前記接地導体に接地導体突出部を設けたことを特徴とする請求項４または５に記載の高周波信号伝送用積層構造。
- 請求項１乃至６のいずれかに記載の高周波信号伝送用積層構造を備えた前記積層基板の上面に、枠体および蓋体を設けることにより、高周波半導体素子を収容する構造としたことを特徴とする高周波半導体パッケージ。
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