JPH046104B2 - - Google Patents

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JPH046104B2
JPH046104B2 JP62125733A JP12573387A JPH046104B2 JP H046104 B2 JPH046104 B2 JP H046104B2 JP 62125733 A JP62125733 A JP 62125733A JP 12573387 A JP12573387 A JP 12573387A JP H046104 B2 JPH046104 B2 JP H046104B2
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conductive patterns
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Norio Hidaka
Yasutaka Hirachi
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 集積回路パツケージの外部接続端子部の導電パ
ターン間に導電体(柱)を設けることにより、信
号の反射およびクロストークを減少させる。
〔産業上の利用分野〕
本発明の詳細な説明は集積回路に関し、特に超
高速集積回路を収納するパツケージに関する。
〔従来の技術とその問題点〕
第12,13図は従来の集積回路パツケージを
示すもので、第12図はその外観斜視図、第13
図はこのパツケージの内部に集積回路(以下、
ICと略称する)1を収納し、これを外部接続端
子部2を通して外部回路3と接続したときの横断
面図(X−X′線断面)である。外部接続端子部
2は銅等の金属基板4に誘電体であるアルミナの
環状枠5(第1アルミナ枠)を固着し、この第1
アルミナ枠5上に接続用の導電パターン6(6
a,6b,6c)を設け、更に、導電パターン6
b上に背面が封止用導電リング7で覆われたアル
ミナ枠8を重ねて構成される。
導電パターン6bはアルミナ枠5上にタングス
テンペーストをラミネート状に形成したものであ
る。一方、導電パターン6a,6cはタングステ
ンペーストのメタライズ(6cに相当)上にNi
(ニツケル)およびAu(金)鍍金を施したもので
あり、外方の導電パターン6cの一部はリード片
9を介して外部回路3の接続される。また、内方
の導電パターン6aはリード線61によりIC1
に接続される。
封止用導電リング7はアルミナ枠8の表面をタ
ングステンペーストでメタライズした後、これを
NiおよびAu鍍金することにより、導電パターン
6bと同様にして形成される。斯くして、導電パ
ターン6bはアルミナ枠5,8と共にラミネート
構造を形成する。
第14図は第12図に示されるICパツケージ
の長手断面図であり、隣接して並置された導電パ
ターン6の平行配列構造を示す。
第12〜14図に示す従来のICパツケージに
おいては、導電パターン6bと封止用導電リング
7とは比誘電率6.9のアルミナ(アルミナ枠8)
を介して電磁気的に結合され、その結果共振現象
が生じる。これは、等価的には第15図に示す如
く、特性インピーダンスZoを有する導電パター
ン6bの線路9′に封止用導電リング7の長さに
応じたリング共振線路10が結合されたことにな
り、特定の周波数帯では線路の特性インピーダン
スはもはやZoとは異なつた値となる。従つて、
特性インピーダンスZoを有する信号源(図示せ
ず)からリード線9に入力された信号は、インピ
ーダンス不整合により、導電パターン6bにより
反射され、この反射された信号によつてIC、特
に超高速論理回路の誤動作を引き起こす。
更に、この誤動作に加え、上記の如き導電パタ
ーン6の並置配列構造により導電パターンがアル
ミナ(アルミナ枠5,8)を介して電磁気的に結
合され、その結果電磁干渉ともいうべき好ましか
らざるクロストークを発生する。
このクロストークの発生の可能性は高速のパル
ス信号の周波数成分が高くなる程大きい。
このような問題を解決するために、特開昭58−
190046号公報には第16図に示す如き改良構造が
提案されている。これによれば、金属製のパツケ
ージハウジング40に貫通孔40Aが形成され、
ここに対応の接続用端子ユニツト31が嵌入され
る。各端子ユニツト31はその外面にストリツプ
ライン30をラミネート状に形成した誘電体基板
29と、このストリツプライン30上に置かれ誘
電体基板29に一体的な誘電体ブラツク33とを
有する。ストリツプライン30にはリード片9が
接続され外部回路3(第13図)との接続に供す
る。
第17図は第16図に示されるICパツケージ
の端子ユニツトの製造プロセスを示すもので、ま
ず同図aに示す如く、所定パターンのタングステ
ンペースト(ストリツプライン30に相当)がア
ルミナ生セラミツク板(誘電体基板29に相当)
に形成され、次いで同図bに示す如く、より小さ
いアルミナ生セラミツク板(誘電体ブロツク33
に相当)が誘電体基板29上に載置される。その
後、この組立体全体を焼結した後、第17図cに
示す如く、パターン30をAu鍍金し、更に、組
立体(端子ユニツト)の底面、及び側面、並びに
小さいアルミナ生セラミツク板(誘電体ブラツク
33)の上面をメタライズして完成する。
これによれば、ストリツプライン30は誘電体
基板33により2つの部分に分割され、その一方
(外方部分)はリード片9を介して外部回路3に
接続され、他方(内方部分)はパツケージの内部
回路(IC等)に接続される。
しかしながら、この第16,17図の構造にお
いては、金属ハウジングによりストリツプ・ライ
ン30がシールドされるが、第17図の如く端子
ユニツト31を形成するのが複雑であり、特に、
多数の電気端子部を有するICパツケージに適用
するときはその製造は一層困難さを増す。
また、金属ハウジングの外部に位置するストリ
ツプ・ライン間のクロストークを防止することが
できない。
そこで、これを解決するために更に他の従来例
として、第18図に示すICパツケージがある。
第18図において、40は金属ハウジング、40
Aは貫通口、22は蓋体、9はストリツプ・ライ
ン30につながる外部リード片、29は端子ユニ
ツト31の誘電体基板である。この例では、リー
ド片9間のクロストークを防止するために、隣接
したリード片またはストリツプライン30の間に
金属ハウジングに接続したメタライズ膜25を誘
電体基板29の表面に設けている。それにより、
ストリツプ・ライン間のクロストークの防止効果
が得られる。しかしながら、この構造では、メタ
ライズ膜25の形成に製造上の困難性があり、電
気端子を高密度に配置するのに適さない。また、
誘電体基板29の表面部にのみメタライズ膜25
が形成されているので、誘電体内部を通して電磁
的カツプリングが生じることを防止できない。
更にまた、上記の従来技術においては、リード
片9は通常、第12図に100で示す如く、蝋あ
るいは半田等により導電パターン6cに融着され
るが、しかしながら、その半田等のパターン形状
(即し、量)には殆ど考慮を払つていないのが実
情である。融着部の量、あるいは形状は上記のイ
ンピーダンス整合の良否に大きく左右する。詰ま
り、従来はこのインピーダンス整合に殆ど配慮し
ていなかつた。従つて、半田等の溶融接合剤10
0はリード片9の外部に不規則状に四方にはみ出
し、インピーダンスマツチングに悪影響を与えて
いた。
本発明の目的は前記した従来の導電パターンと
導電リングによる共振、および各導電パターン間
の電磁気的結合を無くし、且つ外部接続端子部の
インピーダンスを信号源の特性インピーダンスに
近付けることによつて、上述した反射およびクロ
ストークを減少せしめることができるとともに、
製造が容易な集積回路パツケージを提供すること
にある。
本発明の別の目的は良好なインピーダンス整合
を実現し得るICパツケージを提供することであ
る。
〔問題点を解決するための手段〕
上記の目的を達成するために本発明によれば、
一方の面に接地用導体を形成し、他方の面に複数
本の導電パターンを形成した誘電体基板を有し、
該導電パターンを介して内部に収納した集積回路
を外部回路に接続する集積回路用パツケージにお
いて、上記導電パターン間に誘電体基板を貫通し
て接地用導体に連結される導電柱を設けたことを
構成上の特徴とする。
また別の本発明によれば、上記第1誘電体基板
の導電パターン上に上記第1誘電体基板の導電柱
の少なくとも一部に電気的に接続される導電柱を
埋込んだ第2の誘電体基板が重合配置される。
更にまた別の本発明によれば、上記第2の誘電
体基板には第1誘電体基板と反対側の面に導電被
膜が形成され、第2誘電体基板に埋込まれる導電
柱は上記導電被膜並びに第1誘電体基板の導電柱
の少なくとも一部に電気的に接続される。
〔作用〕
上記の本発明の構成によれば、第1の誘電体基
板の導電パターン間に接地された導電体を設けた
ので、導電パターン間のクロストークを防止する
ことができる。
また、第2の誘電体の導電皮膜(封止用導電リ
ング)に接地導電柱を設け、封止用導電リングを
接地したので、前記第15図のリング10が等価
的に短くなり、共振周波数が非常に高くなり、集
積回路の所要の帯域での共振が起こらなくなり、
共振周波数での特性インピーダンスの変化がない
ので、集積回路の所要帯域を通じて、外部接続端
子部の導電柱を含む相互の寸法の設定により外部
接続端子部のインピーダンスを信号源の特性イン
ピーダンスを信号源の特性インピーダンスに近付
けることによつて、信号の反射を防止することが
できる。
〔実施例〕
以下本発明を図面を参照して実施例によつて詳
細に説明する。
第1図は本発明の集積回路のパツケージの一実
施例の斜視図である。該パツケージはIC(第1図
には図示せず)を搭載する支持台と接地用導体を
兼ねた銅ブロツク11上に誘電体である中空の矩
形アルミナ枠(第1アルミナ枠)12が固着さ
れ、該枠の一辺に4個、四辺で16個のバー状の外
部接続端子14が設けられ、該端子上面には気密
封止用の蓋を融着するための導電皮膜17が施さ
れている小さな誘電体である中空の矩形のアルミ
ナ枠(第2アルミナ枠)13が固着されている。
導電皮膜17は加熱により溶融してその上に置か
れる蓋体22を融着する。
第2図は第1図の−線断面図である。外部
接続端子部はIC1を搭載する銅の接地用導電板
(基板)11上に、誘電体である第1のアルミナ
枠12を固着し、このアルミナ枠上にバー状の接
続用導電パターン(電源線路、信号線路)14,
15,16を設けている。
導電パターン14,15,16は夫々第13図
に示す導電パターン6a,6b,6cに対応し、
導電パターン6a,6b,6cと同様の前述のプ
ロセスにより製造される。即ち、導電パターン1
5はタングステンペーストにより形成され、導電
パターン14,16は導電パターン15のタング
ステンペースト上にNi−AuまたはAu鍍金により
形成される。
基板11上の搭載されるIC(ICチツプ)1は例
えばウエステイングハウス エレクトリツク社製
のコバル(Koval)にAu鍍金したリード線61
によりICパツケージの内部に位置する導電パタ
ーン16に接続される。
第3A図、第3B図は第1図のIIIA−IIIA,
IIIB−IIIB断面図である。第3,3B図に示す如
く隣接する導電パターン14,16の両側には断
面円形の貫通孔51aが形成され、これら貫通孔
内に導電柱19aが埋め込まれる。
図示実施例においては、各導電パターン14の
両側には2組の導電柱19aが配置され、且つ各
導電パターン16の両側には1組の導電柱19a
が配置されているが、導電柱19aの数は図示実
施例のものには何等限定されず、基本的には導電
パターン14あるいは16間に少なくとも1個の
導電柱があればよい。また、導電柱19aは図示
実施例の如く規則的に配置することも必ずしも必
要ではない。
そのような変形配置の一例を第9図に示す。同
図において、導電柱19aは3個の導電パターン
14毎に2個宛配置されている。詰まり、導電柱
19aは各々が3個の導電パターン14を有する
導電パターン群間に2個宛配置されていると考え
ることができる。このような実施例は、同一の導
電パターン群内の導電パターン間におけるクロス
トークはそれほど問題にならないような導電パタ
ーンの設計となつている時に特に有用である。
貫通孔51aは第1アルミナ枠12の板厚を貫
通して延びる。
他方、第4図から判るように、導電柱19bを
埋め込んだ断面円形の貫通孔51bが隣接する導
電パターン15の両側でアルミナ枠12内に設け
られる。
封止用導電リング17を後面(上端面)に有す
る第2アルミナ枠13は第2図に示す如く導電パ
ターン15上に置かれる。第4図において貫通孔
51bは第1、第2アルミナ枠12,13を共に
貫通し、かつ封止用導電リング17の下方に置か
れている。
例えば、導電体19a,19bは0.1〜0.5mm
φ、導電パターン14,15,16の幅は0.2〜
0.5mm、アルミナ枠12,13の厚みは、0.2〜0.4
mm、X方向の幅は6〜20mm、Y方向の幅は8〜20
mmに形成される。
以上の構成で、伝送線路は導電パターン14,
16(アルミナ枠13をはずれた部分)は、導電
パターン14,16を中心導体とし、銅ブロツク
11とこれに接続された導電柱19aを接地用導
体とする線路からなつており、電磁界の殆どが銅
ブロツク11と導電柱19aに終端される。した
がつて、隣接する導電パターン間の電磁干渉は、
減少し、クロストークの減少に役立つ。また、線
路の特性インピーダンスZoは導電パターン14,
16と銅ブロツク11および導電柱19aとの距
離を変えることによつて任意の値にできる。従つ
て、信号源と実質上同一のインピーダンスの線路
ができて、インピーダンスの不整合による反射を
なくすことができる。
導電パターン15に関しては、導電パターン1
5を中心導体とし、その周りを接地導体の銅ブロ
ツク11とこれに接続された導電柱19bと、こ
れに接続された封止用リング17の接続導体で囲
まれた線路から成つており、電磁界はこれらの接
地導体に終端される。即ち、銅ブロツク11、導
電柱19bおよび封止用リング17は電磁界が外
部へ漏れるのを防ぐシールド効果の役目をなす。
したがつて、隣接する導電パターンの間の電磁干
渉はなくなり、クロストークを無くすことができ
る。また、線路の特性インピーダンスZoは銅ブ
ロツク11、導電柱19bおよび封止用導電リン
グ17との距離を変えることによつて任意の値に
することができる。したがつて、信号源と同じイ
ンピーダンスの線路ができて、インピーダンスの
不整合による反射をなくすことができる。また、
封止用導電リングを複数箇所で接地したので、前
記第15図のリング10が等価的に短くなり、共
振周波数が非常に高くなり、集積回路の所要の帯
域で共振が起らなくなり、特定の周波数でリング
共振により、外部接続端子部で伝送路の特性イン
ピーダンスが変化することを防止できる。
次に、本発明の実施例のICパツケージの製造
について説明する。
本実施例の導電柱19a,19bを形成するに
は、アルミナを焼結する前のグリーンシート(生
セラミツク板)の状態で、ツールで所要の穴51
a,51bをあけ、次にタングステンペーストを
この穴の中にローラ等で押し込むことにより形成
する。この時、所要の導電パターン14,15,
16も同時に所定パターンのスクリーン状のマス
クを用いて形成することができる。上方のアルミ
ナ枠13に形成する導電柱19bは、アルミナ枠
13をアルミナ枠12に重ねた後に、ツールで両
者を貫通する穴をあけ、この穴にタングステンペ
ーストを押し込むことで形成することができる。
或いは、アルミナ枠12とアルミナ枠13に別々
に穴51a,51bをあけ、それぞれにタングス
テンペーストを押し込み、その後両者を位置合せ
して、アルミナ枠12の導電柱とアルミナ枠13
の導電柱とを接続するようにしてもよい。尚、こ
のとき、前記第5図のように、同一列の導電柱1
9aを導電パターン21で接続する構成としてお
けば、アルミナ枠12,13の導電柱19bの位
置合せにずれが生じたとしても、両者の電気的接
続が確保できる。また、第5図のように、両側に
設けた各導電体19a間を導電パターン21で接
続することにより、隣接する導電パターン14間
の電磁干渉をさらに低減することができる。
インピーダンス不整合を減少するために本発明
によれば、IC1を外部回路3(第13図)に電
気的に接続するためのリード片(端子)9は対応
導電パターン14に例えば銀蝋100により溶着
されるが、その際に第6図に示すごとく、銀蝋の
面積ないしは形状に考慮が払われている。即ち、
前述の如く従来技術では銀蝋の面積については、
殆ど考慮がなされておらず、そのためリード片か
ら不規則状にはみ出しインピーダンス不整合の増
大を招いていた。
しかるに、第6図から分かるように、本発明に
よれば各リード片9は狭小の端部9aを有し、こ
の部分が銀蝋100により対応導電パターン14
に溶着される。銀蝋100はリード片9の幅と実
質上同一の幅を有する。即ち、銀蝋100はリー
ド片9の正確な延長部を構成し、こうして良好な
インピーダンスマツチングを確保することができ
る。
第7図,8図は本発明の別の実施例を示す。第
7図においては第2アルミナ枠13(第1図)は
除去されている。即ち、第7,8図に示す実施例
では、ICチツプ1は樹脂モールド70により直
接封入されている。IC1は銅等の金属基板11
上に搭載され、リード線61により導電パターン
67に接続される。導電パターン67は例えば、
第1アルミナ枠12上に設けられるタングステン
ペーストの導電パターン15上に施されるAu鍍
金により形成される。また、この実施例において
は導電柱69は導電パターン67間に設けられる
対応の貫通孔68内に埋めこまれる。
これとは別に、もし、第7図に示すICパツケ
ージが別の大きなパツケージあるいはハウジング
(図示せず)内に実装、封入される場合にはICパ
ツケージを樹脂モールド70で封入する必要はな
い。
第10A,10B図は本発明の更に別の実施例
を示す。第10A,10B図においては、第2ア
ルミナ枠13′はスペーサとして用いられる。
従つて、アルミナ枠13′は導電皮膜17(第
1図)を有さない。従つて、アルミナ枠13′に
は導電柱19b(第1図)も設けられていない。
ICパツケージは非導電体である蓋体22′により
シールされる。蓋体22′は電気的絶縁性の適当
な接着剤17′によりスペーサ13′に固着され
る。
第10A,10B図に示す実施例の上記以外の
構成に関しては、第1図に示す第1実施例の構成
と同様である。第10A,10B図に示す実施例
における部品は第1実施例の対応部品と同一の参
照番号で示し、説明を省略する。
第11図は周波数に対する挿入損の実験結果を
示す。同実験においては14端子を有するフラツト
ICパツケージを用いた。
この実験から判るように、本発明によれば、実
線で示す如く挿入損は周波数が18GHz以下のと
き、絶えず0.2dB以下であり、遮断周波数は約
18GHzと比較的高い値を示した。一方、従来技術
によれば破線で示す如く、挿入損にデイツプが生
じ、遮断周波数も約7GHzとはるかに小さかつた。
尚、ここで言う従来技術とは導電パターン間に導
電柱を設けていないものをいう。この小さな遮断
周波数は主として第2アルミナ枠上に設けられる
封止用導電リングの寄生共振によるものと考えら
れるが、本発明ではこの寄生共振は観測されなか
つた。
第11図における一点鎖線は比較例を示すもの
で、この比較例のICパツケージは本発明と同様
に導電パターン間に導電柱を配設したものである
が、インピーダンス整合を行つていないものであ
る。即ち、比較例(従来技術ではない)において
はリード片(端子)をICパツケージの導電パタ
ーンに連結するための銀蝋は第12図に示すもの
に相当し、リード片から不規則状にはみ出した状
態となつている。
この比較例から分かるように、第6図に示す如
く溶融接合部を改良することにより遮断周波数が
更に大きくなり、また挿入損が更に減少すること
が理解される。
このように、本発明の集積回路パツケージは、
従来のパツケージより、クロストーク防止がより
完全でありインピーダンスマツチングも容易であ
り、その製造も単に導電柱形成のための穴あけが
追加される程度であり、しかもその穴あけは所要
数一度に形成することが可能であり、従来の集積
回路パツケージより簡単であり、コストが低減で
きる。
以上本発明を実施例を用いて説明したが、導電
柱の形は、円形のみならず四角、楕円形等を用い
ることもできる。また、本発明が上記実施例の高
速論理回路以外に、リニア素子や増幅回路等にも
適用できることは勿論である。
〔発明の効果〕
以上のように、本発明は集積回路パツケージの
外部接続端子部の導電パターン間に誘電体を貫通
する導電柱を設けることによつて信号の反射およ
び隣接する導電パターン間のクロストークを減少
させることができるので、誤動作を起こすことが
なく、信頼度の高お超高周波集積回路とすること
ができ、実用上の効果は大きなものがある。
また、本拝命の集積回路パツケージは、従来の
パツケージより、クロストーク防止がより完全で
ありインピーダンスマツチングも容易であり、そ
の製造も単に導電柱形成のための穴あけが追加さ
れる程度であり、しかもその穴あけは所要数を一
度に形成することが可能であり、従来の集積回路
パツケージより簡単且つ低コストで製造可能であ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例に係るICパツケー
ジの部分破断斜視図、第2図は第1図の−線
断面図、第3A図、3B図はそれぞれ第1図の
A−A線、B−B線断面図、第4図は第1
図の−線断面図、第5図は本発明の別の実施
例に係るICパツケージの斜視図、第6図はアル
ミナ枠上に設けられる導電パターンに溶着される
リード片の拡大斜視図、第7図は本発明の更に別
の実施例に係る、第2アルミナ枠を有さないIC
パツケージの拡大斜視図、第8図は第7図に示す
ICパツケージを樹脂モールドで直接封入した状
態を示す断面図、第9図は導電パターン間に設け
られる導電柱の配置の一例を示す斜視図、第10
A図は本発明の更に別の実施例に係る、アルミナ
枠をスペーサとして使用したICパツケージの斜
視図、第10B図は第10A図の横断面図、第1
1図は本発明により実現される改良インピーダン
ス整合に関する実験結果を従来技術との比較にお
いて示す線図、第12図は従来技術に係るICパ
ツケージの斜視図、第13図は第12図における
X−X′線断面図、第14図は第12図における
Y−Y′線断面図、第15図は第12図に示され
るICパツケージの等価回路を示す図解図、第1
6図は別の公知ICパツケージの斜視図、第17
図は公知ICパツケージの製造プロセスを示す図
解図、第18図は更に別の公知ICパツケージの
斜視図。 11……銅ブロツク、12……第1アルミナ
枠、13……第2アルミナ枠、14……外部接続
端子部、17……導電皮膜(封止用リング)、1
4,15,16……導電パターン、19a,19
b……導電柱。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 一方の面に接地用導体を形成し、他方の面に
    複数本の導電パターンを形成した誘電体基板を有
    し、該導電パターンを介して内部に収納した集積
    回路を外部回路に接続する集積回路用パツケージ
    において、上記導電パターン間に誘電体基板を貫
    通して接地用導体に連結される導電柱を設けたこ
    とを特徴とする集積回路用パツケージ。 2 一方の面に接地用導体を形成し、他方の面に
    複数本の導電パターンを形成した第1の誘電体基
    板を有し、該導電パターンを介して内部に収納し
    た集積回路を外部回路に接続する集積回路用パツ
    ケージにおいて、上記導電パターン間に誘電体基
    板を貫通して接地用導体に連結される導電柱を設
    けるとともに、該導電パターン上に上記第1誘電
    体基板の導電柱の少なくとも一部に電気的に接続
    される導電柱を埋込んだ第2の誘電体基板を重合
    配置したことを特徴とする集積回路用パツケー
    ジ。 3 一方の面に接地用導体を形成し、他方の面に
    複数本の導電パターンを形成した第1の誘電体基
    板を有し、該導電パターンを介して内部に収納し
    た集積回路を外部回路に接続する集積回路用パツ
    ケージにおいて、上記導電パターン間に誘電体基
    板を貫通して接地用導体に連結される導電柱を設
    けるとともに、上記第1誘電体基板と反対側の面
    に導電被膜を形成した第2の誘電体基板を第1誘
    電体基板の導電パターン上に重合配置し、該第2
    誘電体基板に上記導電被膜並びに第1誘電体基板
    の導電柱の少なくとも一部に電気的に接続される
    導電柱を埋込んだことを特徴とする集積回路用パ
    ツケージ。
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