JPH0334911Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、ICチツプを内含し、受動素子を塔
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。

（従来技術とその問題点） 半導体パツケージの構造は大きく分けると、セ
ラミツク、メタル、ガラス、プラスチツクの構造
による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、パツケージ構造の変化も激し
くその構造も単なる上述の４構造では分類でき
ず、各種の材料や構造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
上への塔載が複雑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型及び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、製作や取り扱いが困難、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、実装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
を軽減する事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、ガリウムヒ素ICでの
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チツプを塔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
塔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、セラミツクの構造のもの
が一般に使われている。１１０３は信号導体パタ
ーンであり、リードとは電気的に導通となつてい
る。この信号導体パターンの幅は一例として約
400μｍのものがあり、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、可能な限り短い構造とな
つている。１１０４は、ICチツプの塔載用金ラ
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、表面には
金ツキが施されている。

第２図において、２１０１はリード、２１０２
はパツケージ本体、２１０３は信号導体パター
ン、２１０４はICチツプ塔載用金ランド部であ
る。２１０５は放熱スタツドであり、ICチツプ
塔載用金ランド部と導通している。この放熱スタ
ツド２１０５により、ICチツプで発生する熱は
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
２１０６と信号導体パターン２１０３とを接続す
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チツプ用パツケージは、
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用チツ
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パツケージを塔載した時、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
導体と平行に外部に向かう電界成分が、曲がり部
分で方向を転じるためにＥ波を生じ、分布容量Ｃ
が増加しその部分の√が低くなるため特性
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。

（考案の目的） 本考案は上述した寄生素子の悪影響を著しく軽
減せしめるとともに、製造容易かつ安価であり、
特に回路機能が高機能化されたICたとえばMSI
レベル以上のICを高速動作させるのに有効なIC
チツプ用パツケージを提供することを目的とす
る。

（考案の構成） 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において、円形状の誘電体基
板と、前記誘電体基板の表面上にその中心部から
外周方向へ放射状かつ直線状に設けられた一定線
路幅の複数本の信号導体パターンと、前記誘電体
基板の裏面のほぼ全体に設けられた接地導体パタ
ーンと、前記接地導体パターンと電気的に導通す
る放熱用スタツドとから構成されることを特徴と
するICチツプ用パツケージが得られる。

（考案の概要） 本考案においては、以下に述べる原理に基づ
き、本考案の目的を達成している。すなわち、 (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
の塔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。

（実施例） 以下に図面を用いて本考案の詳細な説明を行な
う。

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、線路の曲がり部分で生じ
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３１０
３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ことによりマ
イクロストリツプ形分布定数線路を構成する。第
３図の信号導体パターン線路幅Ｗが一定幅で形成
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上に塔
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上に塔載される。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
図における信号導体パターンは一定線路幅で形成
されている。信号導体パターンの特性インピーダ
ンスは誘電体基板の厚さ（Ｈ）と導体パターン幅
（Ｗ）との比によつて決定されるため、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、ICチツプの近端
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。

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チツプを塔載する。

本考案のパツケージを回路基板上に塔載する時
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
ーンとを接続することができる。さらに、本考案
のICパツケージのパツケージ本体４１０２は、
円形状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、回路基板上での塔載、信号接
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。

なお、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、外部回路との接続を容易に
あるいは強固にするために、リードを備えた態様
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。

（考案の効果） 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
チツプを容易に塔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。

【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である。 図において、１１０１，２１０１……リード、
１１０２，２１０２，３１０２，４１０２……パ
ツケージ本体、１１０３，２１０３，３１０３，
４１０３……信号導体パターン、１１０４，２１
０４……ICチツプ塔載用金ランド部、２１０５，
３１０５，４１０５……放熱用スタツド、２１０
６，４１０６……ICチツプ、２１０７，４１０
７……ボンデイングワイヤ、２１０８，４１０８
……パツケージキヤツプ、４１０１……接地導体
パターン、をそれぞれ示す。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. フラツトパツクタイプのICチツプ用パツケー
   ジにおいて、円形状の誘電体基板と、前記誘電体
   基板の表面上にその中心部から外周方向へ放射状
   かつ直線状に設けられた一定線路幅の複数本の信
   号導体パターンと、前記誘電体基板の裏面のほぼ
   全体に設けられた接地導体パターンと、前記接地
   導体パターンと電気的に導通する放熱用スタツド
   とから構成されることを特徴とするICチツプ用
   パツケージ。