JPH0121564Y2

JPH0121564Y2 -

Info

Publication number: JPH0121564Y2
Application number: JP549384U
Authority: JP
Priority date: 1984-01-19
Filing date: 1984-01-19
Publication date: 1989-06-27
Also published as: JPS60118242U

Description

【考案の詳細な説明】本考案はICチツプを搭載し、受動素子を搭載
もしくは形成した基板上の導体パターン上に直接
平面付けするフラツトパツクタイプICチツプ用
パツケージ、特に高速、高周波領域への適用を実
現するICチツプ用パツケージに関するものであ
る。

半導体パツケージの材料は大きく分類すると、
セラミツク、メタル、ガラス、プラスチツクの４
種類に分類される。しかし、能動素子がトランジ
スタからIC，LSI、さらには超LSIへと進展して
いく中で、パツケージ材料の変化を激しく、単な
る上述の４構造では分類できず、各種の材料や形
状が入り組んだ複雑なものになりつつある。しか
し、形状から分類するとトランジスタ外形型パツ
ケージ（TO型）、Single−In−Lineパツケージ
（SIP型）、Dual−In−Lineパツケージ（DIP型）、
フラツトパツクタイプパツケージ、テープキヤリ
アタイプパツケージに大別される。

TO型パツケージは、トランジスタと同一のメ
タル形ハーメチツクパツケージに多数のリードを
付けたものであり、メタルキヤツプ溶接強度が強
い、封入雰囲気の制御も簡単に行なえる等の特徴
を持つている。しかし、現在では、パツケージが
高価になる、多数リードが出たパツケージでは基
板上への搭載が複数である等の点からあまり使用
されなくなる傾向にある。SIP型パツケージは、
パツケージの片側にリードが配列されたものであ
り、DIP型パツケージは、パツケージの両側にリ
ードが配列されたものである。SIP及びDIP型パ
ツケージは、チツプのマウント、ボンデイングの
連続自動化や大量バツチ処理等が可能になるた
め、量産に適しており、材料面を含め安価なパツ
ケージを得る事ができる。最近では、民生用ばか
りではなく、通信工業用IC，LSIの分野でもかな
り使用されている。ただし、SIP型及びDIP型パ
ツケージは、リードフレームを使用しているため
に内部リードの長さが長くなり、取り扱いが困
難、電気的高周波特性を劣化させる等の欠点があ
つた。

テープキヤリアタイプパツケージは、チツプを
ポリイミドテープに連続的に組み込み、樹脂でコ
ートした上で個々に切りはなしたものであり、回
路基板の導体面に平面付けされる。フラツトパツ
クタイプパツケージは、両側または４方向に端子
を出した小形パツケージであり、回路基板の孔に
挿入せず導体パターン上に直接平面付けするタイ
プである。SIPやDIPタイプと異なり、パツケー
ジ面積が従来の同ピン数のDIPに比べて1/2以下
である。また４方向にリードが出ている事から内
部リードの長さが短かくなるため、インダクタン
スやキヤパシタンス等の寄生素子効果を軽減する
ことができる等の特長をもち、帯域数百ＭHz程度
の各種高周波回路に適用されている。

一方、電気回路の動作領域は年々高速化、広帯
域化する傾向にあり、例えば数ＧHzの帯域をもつ
た増幅器、数Gb／ｓの高速で動作するデイジタ
ル回路等が必要となつている。これに応じてIC
化技術も年々と進み、例えばガリウムヒ素電界効
果トランジスタを用いた高速デイジタルIC、高
周波アナログICが実現されつつある。したがつ
て、このような高速ICに適合したICパツケージ
の必要性が高まつているが、従来のICパツケー
ジではこのような高速ICの能力を十分に発揮さ
せるのはきわめて困難であつた。

第１図は、比較的高速動作に適した従来のフラ
ツトパツクタイプパツケージの平面図、第２図は
第１図のフラツトパツクタイプパツケージの断面
図でありICチツプを搭載した例を示しているが、
ここではこのようなパツケージに高速ICを搭載
し高速回路に用いる場合を例にとり、従来技術の
限界を説明する。

第１図において、１１０１はリードであり、通
常はリードに金メツキが施されている。１１０２
はパツケージ本体であり、材料としてはセラミツ
クが一般に使われている。１１０３は信号導体パ
ターンであり、リードと電気的に接続されてい
る。この信号導体パターンの幅は通常約400μm程
度であり、印刷配線技術を用いて形成されてお
り、表面は金メツキが施されている。信号導体パ
ターン長は、可能な限り短かくなつている。１１
０４はICチツプの搭載用金ランド部であり、信
号導体パターン１１０３と同様に印刷配線パター
ンで形成されており、表面は金メツキが施されて
いる。第２図は、第１図のパツケージの断面図で
あり、同図においては２１０１はリード、２１０
２はパツケージ本体、２１０３は信号導体パター
ン、２１０４はICチツプ搭載用金ランド部であ
る。２１０５は放熱用スタツドであり、ICチツ
プ搭載用金ランド部２１０４と導通している。こ
の放熱用スタツド２１０５によりICチツプで発
生する熱は、実装される回路基板を通じて放散さ
れる。２１０６はICチツプであり、例えばGaAs
−ICチツプである。２１０７はICチツプ２１０
６と信号導体パターン２１０３を接続するボンデ
イングワイヤである。２１０８は、パツケージキ
ヤツプであり、パツケージ本体２１０３には、金
属ハンダあるいはガラスハンダを用いて封着され
る。このような構造のICチツプパツケージは、
信号導体パターンを極力短くして、寄生素子効果
を軽減するようにしているが、動作速度（周波
数）が高くなるに従つてこの寄生素子の影響が無
視できなくなり、信号導体パターンが分布定数線
路構造でないために特性インピーダンスが周波数
と共に変動するため、高周波・高速ICチツプ用
パツケージとして用いた時、入出力端において他
の回路とインピーダンス整合をとつて信号伝送を
行なうことが不可能であつた。

また回路基板上にICパツケージを搭載した時
パツケージ内の信号導体パターンが分布定数線路
となつたと仮定するとパツケージ内部に形成され
ている信号導体パターンは、ほぼ90゜に曲げられ
ている部分があるため、信号導体パターンのふち
から信号導体パターンと平行に外部に向う電界成
分が、曲がり部分で方向を転じるためにＥ波を生
じ、線路の特性インピーダンスZoは一定でなく
なり、このＥ波は隣接線路にも影響を及ぼす。更
にはパツケージの形状が四角形であり、入出力端
は対向する辺に設けられているため、信号導体パ
ターン長が均等でなく、信号伝播時間に相違があ
る。また同様の理由により、回路基板にICパツ
ケージを実装する場合、回路基板上の配線の自由
度が低下する等の欠点があつた。

そのため、ICの動作速度に制限を与え、たと
えば動作速度1Gb／ｓ以上といつた高速ICのICチ
ツプパツケージとして用いようとしても、良好な
動作は得られない。

本考案の目的は、高周波数帯においても、上述
した寄生素子の影響を低減でき、ICチツプを高
速で動作させることのできるICチツプパツケー
ジを提供することにある。

本考案によればフラツトパツクタイプのICチ
ツプ用パツケージであつて、パツケージ本体であ
る円形誘電体基板の厚さを外心部に向つて連続的
に薄くし、前記誘電体基板の表面上に該基板の中
心部から外周方向へ該基板の厚さに比例した幅の
信号導体パターンを複数本設け、前記誘電体基板
の裏面のほぼ全体に接地導体パターンを設け、前
記接地導体パターンと電気的に導通している放熱
用スタツドを設けたことを特徴とするICチツプ
用パツケージが得られる。

本考案においては、以下の原理にもとづき、
ICの動作速度を向上させることのできるICチツ
プ用パツケージを実現している。

(1) ICパツケージを誘電体基板表面に配置され
た信号導体パターンと誘電体基板の裏面全体に
配置された接地導体パターンとによるマイクロ
ストリツプ線路構造とし、特に信号導体パター
ンの線路幅をICチツプ搭載部（パツケージの
中心部）に向つて連続的に薄くすることによ
り、信号導体パターンを一定の特性インピーダ
ンスを持つ分布定数線路化する。

(2) ICチツプパツケージの形状を円形状にし、
信号導体パターンを外周方向に対して放射状で
なおかつ直線状の配置とすることにより、全て
の信号導体パターン長を等しくすると共に、Ｅ
波の発生を防止し、さらには実装上の自由度を
増加せしめる。

(3) ICチツプパツケージ裏側に、誘電体基板の
裏面全体に設けた接地導体パターンと電気的に
導通した放熱用スタツドを設けて、回路基板へ
の搭載及び回路基板上の接地導体との接続にこ
の放熱用スタツドを用い、これにより高周波で
の接地を完全に行なわしめる。

(4) このパツケージを実装する回路基板上の信号
線路とパツケージ内の信号線路とをリードなし
に直接接続できる構造にすることにより、寄生
素子効果を著しく軽減せしめる。

以下に図面を参照して本考案を詳細に説明す
る。

第３図は、本考案であるICチツプ用パツケー
ジの平面図を示したものである。

第３図において、３１０２はパツケージ本体、
３１０３は信号導体パターン、３１０５は裏面の
放熱用スタツドである。信号導体パターン３１０
３は、パツケージ本体３１０２の外周に対して放
射状の直線導体パターンとして配置することによ
り、全ての導体パターンの信号伝播時間が等しく
なるように形成されている。更に直線の導体パタ
ーンとして形成することにより線路の曲り部分で
生じるような電界成分におけるＥ波の発生がなく
電界成分が一様な信号導体パターンを形成するこ
とができさらには、各信号導体パターンの信号伝
播時間が一定となる。また信号導体パターン３１
０３は、パツケージ本体３１０２の誘電体基板の
裏面全体に接地導体パターンを配置する事により
マイクロストリツプ形分布定数線路を構成する。
第３図の導体パターンにおいて、Ａ−Ｂ間の信号
導体パターンは線路幅がＷから連続的に細くなる
ように形成されている。パツケージ本体３１０２
には通常のセラミツク基板を用いるが、本考案の
ICチツプ用パツケージでは、マイクロストリツ
プ形の分布定数線路を形成するので、このセラミ
ツク基板の厚さが線路の特性インピーダンスの値
に影響を与える。したがつて、この厚さは線路の
所要特性インピーダンス値、機械的強度を考慮し
て適切な値に定める必要がある。

ICチツプは、通常パツケージの裏側中央部分
に取り付けられた、放熱用スタツド３１０５上に
搭載する。この放熱用スタツド３１０５は、パツ
ケージ本体３１０２の裏面全体に形成されている
接地導体パターンと電気的に導通している。

第４図は、本考案のICチツプ用パツケージに
おいて、第３図のＸ−X′間の断面を示したもの
である。４１０１は接地導体パターン、４１０２
はパツケージ本体、４１０３は信号導体パター
ン、４１０５は放熱用スタツド、４１０６はIC
チツプ、４１０７はボンデイングワイヤ、４１０
８はパツケージキヤツプである。ICチツプ４１
０６は接地導体パターン４１０１と電気的に導通
した放熱用スタツド４１０５上に搭載される。こ
のICチツプ４１０６と信号導体パターン４１０
３との接続は、ボンデイングワイヤ４１０７によ
り行なわれる。

信号導体パターン４１０３は、前述のようにパ
ツケージ本体（誘電体基板）４１０２と接地導体
パターン４１０１とによつてマイクロストリツプ
形分布定数線路化されている。第３図および第４
図におけるＡ−Ｂ間の信号導体パターン連続的に
線路幅を小さくしているが、この区間ではパツケ
ージ本体４１０２の誘電体基板の厚さＨを線路幅
に比例して薄くしていくため、線路の特性インピ
ーダンスは一定値Zoに保たれる。このような構
造にすることにより、一定の特性インピーダンス
を保つたままで線幅を可能な限り細くすることが
でき、小さな形状のICチツプのごく近端まで、
良好な信号伝送特性を持つた信号導体パターンを
形成することができる。さらに、このような構成
によれば、ICチツプのごく近端まで信号導体パ
ターンを形成できるため、ボンデイングワイヤ４
１０７の長さが短縮される一方、外部回路との信
号接続部においては、信号導体パターンの幅を充
分広く形成できるため、たちえばハンダ付け等に
よる外部回路との接続が容易かつ強固に行なえ
る。さらには、従来のフラツトパツクタイプの
ICパツケージに比べ小形化も容易である。

放熱用スタツド４１０５は、熱伝導性の優れた
金属材料、例えば無酸素銅等を用いて形成され
る。この放熱用スタツド４１０５は、ICパツケ
ージ表面にその端面が露出するような構造となつ
ており、接地導体パターン４１０１と電気的に導
通している。この放熱用スタツド４１０５上に
ICチツプを搭載する。

本考案のパツケージを回路基板に搭載する時に
は、回路基板上の信号導体パターンとパツケージ
内の信号導体パターン４１０３とをハンダ付けあ
るいはボンデイングワイヤによつて直接接続すれ
ばよい。なおこのとき、回路基板上の特性インピ
ーダンスが、本考案パツケージ内の信号導体パタ
ーンの特性インピーダンスZoと同じになるよう
に、回路基板上のパターンを設計してあるものと
する。ICパツケージの接地導体パターンと回路
基板の接地パターンとの接続は、放熱用スタツド
４１０５を回路基板上の接地パターンにハンダ付
けする事で行なわれ、これにより高周波的にも充
分な接地が行なわれる。これらによつて、インダ
クタンスやキヤパシタンス等の寄生素子効果がほ
とんど無しに、ICチツプと回路基板上のパター
ンとを接続する事ができる。さらに、本考案の
ICパツケージのパツケージ本体４１０２は、円
形をしており信号導体パターンは放射状に設けら
れているため、回路基板上での搭載、信号線接続
が容易に行なえる。また、回路基板の設計におい
ても自由度が増大する。

パツケージキヤツプ４１０８は、たとえばセラ
ミツク材を用いて形成し、パツケージ本体４１０
２への封着はガラスハンダ等の非導電材料を用い
て行なう。

このような構成によれば、従来のICチツプ用
パツケージで生じていたようなインピーダンスの
不整合が実質的にはなくなり、寄生素子の効果が
著しく減少し、高周波的接地が充分に行なえるよ
うになるので、たとえば動作速度1Gb／ｓ以上の
ICチツプを容易に搭載して動作させることが可
能となる。さらに、本考案のICチツプ用パツケ
ージはパツケージ本体とパツケージキヤツプ、放
熱用スタツドのみで構成できるため、製造が容易
であり、比較的安価である。また、パツケージの
大きさの小型化も容易となり高密度実装が可能に
なる。

これまでの説明においては、外部回路との接続
用リードを用いないパツケージの実施態様につい
て説明を行なつたが、本考案の範囲はこれに限る
ものではなく、外部回路との接地を容易にあるい
は強固にするために、たとえば第５図に示したよ
うなリード５１０１を備えた態様であつてもよ
い。また、パツケージの材料の一例としてセラミ
ツク材を用いたが、本考案はこれに限るものでは
なく例えばベリリヤ材、プラスチツク材を用いて
もよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のICチツプ用パツケージの平面
図、第２図は第１図に示した従来のICチツプ用
パツケージの断面を示した従来のICチツプ用パ
ツケージの断面図、第３図は、本考案のICチツ
プ用パツケージの平面図、第４図は本考案のIC
チツプ用パツケージの断面図、第５図は本考案の
ICチツプ用パツケージに外部回路との接続用リ
ードを備えた態様の平面図である。図において、１１０１，２１０１，５１０１…
…リード、１１０２，２１０２，３１０２，４１
０２……パツケージ本体、１１０３，２１０６，
３１０３，４１０３……信号導体用パターン、１
１０４，２１０４……ICチツプ搭載用金ランド
部、２１０５，３１０５，４１０５……放熱用ス
タツド、２１０６，４１０６……ICチツプ、２
１０７，４１０７……ボンデイングワイヤ、２１
０８，４１０８……パツケージキヤツプ、４１０
１……接地導体パターンをそれぞれ示す。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

フラツトパツクタイプのICチツプ用パツケー
ジであつて、パツケージ本体である円形誘電体基
板の厚さを外周部に向つて連続的に厚くし、前記
誘電体基板の表面上に該基板の中心部から外周方
向へ該基板の厚さに比例した幅の信号導体パター
ンを複数本設け、前記誘導電体基板の裏面のほぼ
全体に接地導体パターンを設け、前記接地導体パ
ターンと電気的に導通している放熱用スタツドを
設けたことを特徴とするICチツプ用パツケージ。