JPH0583011A - Input/output coupling device for package for semiconductor device - Google Patents
Input/output coupling device for package for semiconductor deviceInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置用パッケー
ジにおける入出力結合を行うためのデバイスに関するも
のである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a device for input / output coupling in a semiconductor device package.
【0002】さらに詳述すれば本発明は、狭帯域半導体
装置用パッケージ、特にセラミックを用いたパッケージ
などの入出力結合を行うデバイスに関するものである。More specifically, the present invention relates to a device for input / output coupling such as a narrow band semiconductor device package, particularly a package using ceramics.
【0003】[0003]
【従来の技術】従来から知られるパッケージ配線におい
て、例えばセラミックを用いたパッケージの内部と外部
を接続する場合には、図6に示すように、多層基板の層
間を通過させた後、側面に配線して裏面に接続する構造
が知られている。あるいは図7に示すようなスルーホー
ル構造が用いられている。これらの構造は、グリーンシ
ートと呼ばれる焼成前のセラミックシートにタングステ
ン・ペーストをパターン印刷した後、層を重ねて同時焼
成し、表に出ている部分のみ金メッキを施すという製造
プロセスによって形成される(日経BP社刊「マイクロ
エレクトロニクス・パッケージング・ハンドブック」参
照)。2. Description of the Related Art In a conventionally known package wiring, for example, when connecting the inside and the outside of a package using ceramics, as shown in FIG. Then, a structure for connecting to the back surface is known. Alternatively, a through hole structure as shown in FIG. 7 is used. These structures are formed by a manufacturing process of pattern-printing a tungsten paste on an unfired ceramic sheet called a green sheet, stacking the layers and simultaneously firing them, and gold-plating only the exposed portions ( See "Microelectronics Packaging Handbook" published by Nikkei BP).
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図6に
示した従来の構造にあっては、 (1)セラミック層内の配線金属はタングステンのみで
あり、高抵抗(5.65×10-6Ωcm、金は2.13
×10-6Ωcm)なため、電力損失が大きい。However, in the conventional structure shown in FIG. 6, (1) the wiring metal in the ceramic layer is tungsten only, and the high resistance (5.65 × 10 −6 Ωcm) is obtained. , Gold is 2.13
× 10 −6 Ωcm), so the power loss is large.
【0005】(2)側面配線部でインピーダンスのミス
マッチングが生じ、損失となる。(2) Impedance mismatching occurs in the side wiring portion, resulting in a loss.
【0006】等の問題があった。また、図7に示した構
造の場合には、 (1)スルーホールがタングステンであるため、電力損
失が大きい。There are problems such as the above. Further, in the case of the structure shown in FIG. 7, (1) since the through hole is made of tungsten, the power loss is large.
【0007】(2)スルーホール部がインピーダンス・
ミスマッチングの原因となる。(2) Impedance at the through hole
It causes a mismatch.
【0008】等、同様の問題があった。There are similar problems.
【0009】よって本発明の目的は上述の点に鑑み、イ
ンピーダンスマッチングを適確に行い、かつ、電力損失
の低下を図るよう構成した半導体装置用パッケージの入
出力結合デバイスを提供することにある。Therefore, in view of the above points, it is an object of the present invention to provide an input / output coupling device for a semiconductor device package, which is configured to perform impedance matching properly and reduce power loss.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】本発明は、半導体装置用
パッケージにおける入出力結合を行うデバイスであっ
て、使用波長の四分の一程度の長さのカップリング領域
を有する容量性結合部を介して、該パッケージの内部と
外部の結合を行うものである。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is a device for input / output coupling in a semiconductor device package, which has a capacitive coupling portion having a coupling region having a length of about ¼ of the wavelength used. Through this, the inside and outside of the package are coupled.
【0011】ここで、前記容量性結合部は、使用波長の
四分の一程度の長さの多層多段のカップリング領域を有
する。Here, the capacitive coupling portion has a multi-layered multi-stage coupling region having a length of about ¼ of a used wavelength.
【0012】また、前記容量性結合部は、オープンスタ
ブを備えた多層多段のカップリング領域を有するよう構
成することも可能である。Further, the capacitive coupling portion may be configured to have a multi-layered multi-stage coupling region having an open stub.
【0013】さらに、半導体装置用パッケージにおける
入出力結合を行うデバイスであって、両端開放型1/2
波長ストリップライン共振器を複数配列して成る並列結
合型帯域フィルタを介して、該パッケージの内部と外部
の結合を行うことができる。Further, it is a device for input / output coupling in a semiconductor device package, which is open-ended type 1/2
The inside and outside of the package can be coupled through a parallel coupling type bandpass filter formed by arranging a plurality of wavelength stripline resonators.
【0014】ここで、前記並列結合型帯域通過フィルタ
は、通過中心周波数の約四分の一波長のオープンスタブ
を備えた構成とする。Here, the parallel-coupling type bandpass filter is provided with an open stub having a wavelength of about a quarter wavelength of the pass center frequency.
【0015】また、前記オープンスタブを両端開放型1
/2波長ストリップライン共振器と直角に、もしくは該
共振器と平行に配設することができる。Further, the open stub is a double-ended type 1
It can be arranged at right angles to the / 2 wavelength stripline resonator or parallel to the resonator.
【0016】[0016]
【作用】本発明の上記構成により、以下に列挙する作用
が得られる。The above-mentioned structure of the present invention provides the following functions.
【0017】1.四分の一波長の長さの導電性帯もしく
はストリップラインを用いているため、インピーダンス
・ミスマッチングが小さい。1. Impedance mismatch is small because a conductive band or strip line with a quarter wavelength is used.
【0018】2.スルーホールが無く、単純な構造のた
め、生産性に優れる。2. Since there is no through hole and it has a simple structure, it has excellent productivity.
【0019】3.容量性結合なので直流成分は遮断さ
れ、かつ、フィルタリング作用があり狭帯域しか通過し
ない。また、多段のカップリング構造とした場合にはカ
ップリング長を微妙に変化させることにより、1段のみ
の場合に比べてシャープなパスバンド特性(良好な阻止
特性)が得られる。3. Since it is capacitively coupled, the direct current component is blocked, and there is a filtering action so that only a narrow band is passed. Further, in the case of a multi-stage coupling structure, by finely changing the coupling length, a sharp pass band characteristic (good blocking characteristic) can be obtained as compared with the case of only one stage.
【0020】[0020]
【実施例】以下に説明する本発明の各実施例は、パッケ
ージの内部と外部を結合するためのデバイスとして、使
用波長の四分の一程度の長さのカップリング領域を有す
る容量性結合部を備えている。この容量性結合部は帯域
通過フィルタとしての作用を果たすので、図8〜図12
を参照して、まずその理由を説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Each of the embodiments of the present invention described below is, as a device for coupling the inside and the outside of a package, a capacitive coupling portion having a coupling region having a length of about one quarter of the wavelength used. Is equipped with. Since this capacitive coupling portion functions as a bandpass filter, the capacitive coupling portion shown in FIGS.
First, the reason will be described.
【0021】図8は、従来から知られているマイクロス
トリップラインを用いた、並列結合共振(Parall
el Coupled Resonator)型の帯域
通過フィルタである(G.Matthaei他著、MI
CROWAVE FILTERS,IMPEDANCE
MATCHING NETWORKS,AND CO
UPLING STRUTURES,ARTECH
社)。これは、図8の(A),(B)に示すように、両
端開放型1/2波長ストリップライン共振器を並列結合
させたものであって、例えば図に例示した寸法(配線幅
70μm,カップリング距離)のストリップライン共振
器をGaAs基板(100μm厚)に形成した場合、1
0GHz〜14GHzを通過帯域とするフィルタが構成
される。FIG. 8 shows a parallel coupled resonance (Paralll) using a conventionally known microstrip line.
El Coupled Resonator) band pass filter (G. Matthaei et al., MI.
CROWAVE FILTERS, IMPEDANCE
MATCHING NETWORKS, AND CO
Upling Strutres, Artech
Company). As shown in FIGS. 8A and 8B, this is one in which open-ended 1/2 wavelength stripline resonators are coupled in parallel, and the dimensions (wiring width 70 μm, When a stripline resonator with a coupling distance is formed on a GaAs substrate (100 μm thick), 1
A filter having a pass band of 0 GHz to 14 GHz is configured.
【0022】図8の(A)に示した2段のカップリング
では、図9に示したような最適化計算結果が得られる。
すなわち、0〜20GHzの周波数を横軸とし、さら
に、図8の(A)に示した入力矢印をポート1,出力矢
印をポート2としたときの、入力電圧定在波比VSW
R,反射を表すSパラメータS11のdB値,透過を表
すSパラメータS21のdB値を縦軸として、図9に示
すような特性が得られる。With the two-stage coupling shown in FIG. 8A, the optimization calculation result shown in FIG. 9 is obtained.
That is, the frequency of 0 to 20 GHz is taken as the horizontal axis, and the input voltage standing wave ratio VSW when the input arrow and the output arrow shown in FIG.
The characteristics shown in FIG. 9 are obtained with the vertical axis representing the dB value of the S parameter S11 indicating R and reflection and the dB value of the S parameter S21 indicating transmission.
【0023】また、図8の(B)に示した3段のカップ
リングでは、図10に示したような特性が得られる。Further, in the three-stage coupling shown in FIG. 8B, the characteristics shown in FIG. 10 can be obtained.
【0024】しかしながら、図8の(A)に示した2段
のカップリングでは、いずれの値(VSWR,S11,
S21)も10GHz〜14GHz内でピーキーな特性
しか得られず、所望の10GHz〜14GHzの範囲全
域で透過特性が良好でなく、またそれ以外の範囲で阻止
特性が良好でない(特にS21の裾がなだらかに広がっ
ている)。However, in the two-stage coupling shown in FIG. 8A, which value (VSWR, S11,
S21) also obtains only peaky characteristics within 10 GHz to 14 GHz, the transmission characteristics are not good in the entire range of the desired 10 GHz to 14 GHz, and the blocking characteristics are not good in other ranges (especially the skirt of S21 is gentle). Has spread).
【0025】また、図8の(B)に示したようにカップ
リングを3段に増加すると、図10に示したように通過
帯域が広がり阻止特性も向上するが、その反面、通過帯
域内でカップリング長に応じたリップルが現れ、また設
計マージン・製造マージンも厳しくなる上に、レイアウ
ト的にも占有面積が大きくなってしまうことになる。When the coupling is increased to three stages as shown in FIG. 8B, the pass band is broadened as shown in FIG. 10 and the stop characteristic is improved, but on the other hand, within the pass band. Ripple corresponding to the coupling length appears, the design margin and the manufacturing margin become strict, and the layout occupies a large area.
【0026】そこで次に、図11の(A)および(B)
に示した新規のマイクロ波帯域通過フィルタ(現在、出
願中)について説明する。なお、図11に示した2つの
フィルタは全て、基板をGaAs(100μm厚),配
線幅70μm,カップリング距離10μmとしている。
最適化解析の条件は、10GHz〜14GHzで損失が
最小かつインピーダンスマッチングが最善となることで
ある。Then, next, (A) and (B) of FIG.
The new microwave band pass filter (currently pending) shown in FIG. All the two filters shown in FIG. 11 have a substrate of GaAs (100 μm thick), a wiring width of 70 μm, and a coupling distance of 10 μm.
The condition of the optimization analysis is that the loss is minimum and the impedance matching is best at 10 GHz to 14 GHz.
【0027】図11の(A)に示すフィルタでは、両端
開放型1/2波長ストリップライン共振器の長さ方向に
垂交する方向に、通過中心周波数の約四分の一波長のオ
ープンスタブを備えている。すなわち、図11の(A)
に示すように、カップリング段数は2段であるが通過中
心周波数の約四分の一波長のオープンスタブを備えるこ
とにより、図12に示すようなVSWR,Sパラメータ
S11およびS21の最適化計算結果が得られる。In the filter shown in FIG. 11A, an open stub having a quarter wavelength of the pass center frequency is provided in a direction perpendicular to the lengthwise direction of the open-ended 1/2 wavelength stripline resonator. I have it. That is, (A) of FIG.
As shown in FIG. 12, the number of coupling stages is two, but by providing an open stub having about a quarter wavelength of the pass center frequency, the optimization calculation results of VSWR, S parameters S11 and S21 as shown in FIG. Is obtained.
【0028】先に述べた図9と図12を比較すると、図
9に比べて通過帯域が広く(ピーキーでない)、ブロー
ドな周波数特性を示している。また、先に述べた図10
と図12を比較すると、図10に比べて阻止特性(10
GHz以下,14GHz以上の周波数帯域の傾き)も良
好になっている。Comparison between FIG. 9 and FIG. 12 described above shows that the pass band is wider (not peaky) and the frequency characteristic is broader than that of FIG. In addition, FIG.
12 is compared with FIG. 12, the blocking characteristic (10
The slope of the frequency band below GHz and above 14 GHz) is also good.
【0029】また、レイアウトとしては、入出力端子を
一直線上に並べることができ、その直線方向に要する距
離は図8に示した従来型より小さくできる。As for the layout, the input / output terminals can be arranged in a straight line, and the distance required in the straight line direction can be made smaller than that of the conventional type shown in FIG.
【0030】さらに、図11の(B)に示したように、
オープンスタブを横方向にまっすぐ(換言すれば、両端
開放型1/2波長ストリップライン共振器の長さ方向
に)レイアウトすることも可能である。Further, as shown in FIG. 11B,
It is also possible to lay out the open stubs straight in the lateral direction (in other words, in the length direction of the half-wavelength stripline resonator with open both ends).
【0031】以上述べたことから、使用波長の四分の一
程度の長さのカップリング領域を有する容量性結合部
は、オープンスタブを備えているか否かに拘らず、帯域
通過フィルタとしての作用を果たすことが明らかであ
る。そこで、かかる容量性結合部を狭帯域半導体装置用
パッケージの入出力結合デバイスとして用いた各実施例
について述べる。From the above, the capacitive coupling portion having the coupling region having a length of about ¼ of the used wavelength acts as a bandpass filter regardless of whether or not it has an open stub. It is clear that Therefore, each embodiment will be described in which such a capacitive coupling portion is used as an input / output coupling device of a narrow band semiconductor device package.
【0032】実施例1 図1は、本発明の一実施例による半導体装置用パッケー
ジの入出力結合デバイスを示す。本実施例では、アルミ
ナ(比誘電率9.6)を用いて、使用波長の四分の一程
度の長さのカップリング領域を持つ単層の容量性結合部
を形成した。波長8mm(周波数約12GHz),カッ
プリング幅0.6mm,アルミナ板厚0.4mm時の計
算結果を図2に示す。この図2に示されるように、12
GHzを中心に狭帯域ではあるが、0.1dB以下の損
失(S21より)であり、VSWRも1.1以下である
ことがわかる。 Embodiment 1 FIG. 1 shows an input / output coupling device of a semiconductor device package according to an embodiment of the present invention. In this example, a single-layer capacitive coupling portion having a coupling region having a length of about ¼ of the wavelength used was formed using alumina (relative permittivity 9.6). FIG. 2 shows the calculation result when the wavelength is 8 mm (frequency about 12 GHz), the coupling width is 0.6 mm, and the alumina plate thickness is 0.4 mm. As shown in this FIG.
It can be seen that although it is a narrow band centering on GHz, the loss is 0.1 dB or less (from S21) and VSWR is 1.1 or less.
【0033】実施例2 図3は、使用波長の四分の一程度の長さの多層多段のカ
ップリング領域を備えた第2の実施例を示す。 Embodiment 2 FIG. 3 shows a second embodiment having a multi-layered multi-stage coupling region having a length of about ¼ of the wavelength used.
【0034】アルミナ(比誘電率9.6)使用,波長λ
1 =8mm,λ2 =8.4mm(周波数約13GH
z),カップリング幅0.6mm,アルミナ板厚0.4
mmの計算結果を図4に示す。この図4に示されるよう
に、13GHzを中心に狭帯域ではあるが、0.1dB
以下の損失(S21より)であり、VSWRも1.2以
下であることがわかる。Use of alumina (relative permittivity 9.6), wavelength λ
1 = 8 mm, λ 2 = 8.4 mm (frequency about 13 GH
z), coupling width 0.6 mm, alumina plate thickness 0.4
The calculation result of mm is shown in FIG. As shown in FIG. 4, although the band is narrow around 13 GHz, it is 0.1 dB.
It can be seen that the loss is as follows (from S21) and VSWR is also 1.2 or less.
【0035】実施例3 図5は、本発明の第3の実施例を示す。本実施例は、パ
ッケージの入出力配線において、パッケージの内部と外
部との配線接続を、通過中心周波数の約四分の一波長の
オープンスタブを備えた、段数2段のカップリング領域
を持つ容量性結合で行ったものである。 Embodiment 3 FIG. 5 shows a third embodiment of the present invention. In this embodiment, in the input / output wiring of the package, the wiring connection between the inside and the outside of the package is provided with an open stub having a quarter wavelength of the pass center frequency, and a capacitance having a coupling region of two stages. It was done by sex bond.
【0036】図5に示したパッケージ入出力配線構造
は、図11の(A)に示したオープンスタブ付きフィル
タを3次元的に構成したものであり、以下に列挙する利
点が得られる。The package input / output wiring structure shown in FIG. 5 is a three-dimensional structure of the filter with open stubs shown in FIG. 11A, and has the following advantages.
【0037】(1)ブロードな通過周波数特性が得られ
る。(1) Broad pass frequency characteristics can be obtained.
【0038】(2)2段型の実施例においても、阻止特
性は従来の3段フィルタ並に良好となる。(2) Even in the two-stage type embodiment, the blocking characteristic is as good as that of the conventional three-stage filter.
【0039】(3)入出力端子を一直線上に並べること
ができ、その時、その直線方向に要する距離は従来型よ
り小さくできる。(3) The input / output terminals can be arranged in a straight line, and at that time, the distance required in the straight line direction can be made smaller than that of the conventional type.
【0040】従って、2層のオープンスタブ付き実施例
3を用いることにより、オープンスタブ無し3層構造並
の特性(図3,図4参照)を得ることが可能となる。Therefore, by using the embodiment 3 with two layers of open stubs, it is possible to obtain the same characteristics as those of the three-layer structure without open stubs (see FIGS. 3 and 4).
【0041】[0041]
【発明の効果】以上説明したとおり本発明では、使用波
長の四分の一程度の長さのカップリング領域を持つ容量
性結合部を備えているので、インピーダンスのミスマッ
チングを低下させると共に、従来のスルーホール等に起
因した電力損失もなくなり、かつ良好な帯域通過特性が
得られる。As described above, according to the present invention, since the capacitive coupling portion having the coupling region having the length of about ¼ of the used wavelength is provided, impedance mismatching is reduced and the conventional method is used. Also, the power loss due to the through hole and the like is eliminated, and good bandpass characteristics can be obtained.
【0042】また、本発明にかかるデバイスは構造が単
純であるため、生産性の向上を図ることが可能となる。Since the device according to the present invention has a simple structure, it is possible to improve the productivity.
【図1】本発明の第1の実施例を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of the present invention.
【図2】第1の実施例の特性を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing characteristics of the first embodiment.
【図3】本発明の第2実施例を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a second embodiment of the present invention.
【図4】第2の実施例の特性を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing characteristics of the second embodiment.
【図5】本発明の第3の実施例を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a third embodiment of the present invention.
【図6】従来技術の説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram of a conventional technique.
【図7】従来技術の説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram of a conventional technique.
【図8】従来から知られている並列結合型帯域通過フィ
ルタの構成例を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a configuration example of a conventionally known parallel coupling type bandpass filter.
【図9】図8の(A)における最適化計算結果を示す図
である。FIG. 9 is a diagram showing an optimization calculation result in FIG.
【図10】図8の(B)における最適化計算結果を示す
図である。FIG. 10 is a diagram showing an optimization calculation result in FIG. 8 (B).
【図11】本発明の出願人が提案した新規なマイクロ波
帯域通過フィルタを示す図である。FIG. 11 is a diagram showing a novel microwave bandpass filter proposed by the applicant of the present invention.
【図12】図11の(A)における最適化計算結果を示
す図である。FIG. 12 is a diagram showing an optimization calculation result in FIG.
Claims (6)
結合を行うデバイスであって、使用波長の四分の一程度
の長さのカップリング領域を有する容量性結合部を介し
て、該パッケージの内部と外部の結合を行うことを特徴
とする入出力結合デバイス。1. A device for input / output coupling in a semiconductor device package, which is connected to the inside of the package through a capacitive coupling portion having a coupling region having a length of about one quarter of a used wavelength. An input / output coupling device characterized by performing external coupling.
は、使用波長の四分の一程度の長さの多層多段のカップ
リング領域を有することを特徴とする入出力結合デバイ
ス。2. The input / output coupling device according to claim 1, wherein the capacitive coupling portion has a multi-layered multi-stage coupling region having a length of about ¼ of a used wavelength.
は、オープンスタブを備えた多層多段のカップリング領
域を有することを特徴とする入出力結合デバイス。3. The input / output coupling device according to claim 2, wherein the capacitive coupling portion has a multi-layer multi-stage coupling region having an open stub.
結合を行うデバイスであって、両端開放型1/2波長ス
トリップライン共振器を複数配列して成る並列結合型帯
域フィルタを介して、該パッケージの内部と外部の結合
を行うことを特徴とする入出力結合デバイス。4. A device for input / output coupling in a semiconductor device package, the inside of the package being connected through a parallel coupling type bandpass filter formed by arranging a plurality of open-ended 1/2 wavelength stripline resonators. An input / output coupling device characterized by coupling with the outside.
通過フィルタは、通過中心周波数の約四分の一波長のオ
ープンスタブを備えたことを特徴とする入出力結合デバ
イス。5. The input / output coupling device according to claim 1, wherein the parallel-coupling bandpass filter includes an open stub having a wavelength of about a quarter of a pass center frequency.
を両端開放型1/2波長ストリップライン共振器と直角
に、もしくは該共振器と平行に配設したことを特徴とす
る入出力結合デバイス。6. The input / output coupling device according to claim 5, wherein the open stub is arranged at a right angle to the open-ended half-wavelength stripline resonator or in parallel with the resonator.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3245802A JPH0583011A (en) | 1991-09-25 | 1991-09-25 | Input/output coupling device for package for semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
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JP3245802A JPH0583011A (en) | 1991-09-25 | 1991-09-25 | Input/output coupling device for package for semiconductor device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JPH0583011A true JPH0583011A (en) | 1993-04-02 |
Family
ID=17139061
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP3245802A Pending JPH0583011A (en) | 1991-09-25 | 1991-09-25 | Input/output coupling device for package for semiconductor device |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JPH0583011A (en) |
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