JPH06244602A - マイクロ波集積回路およびそのパッケージ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 マイクロ波集積回路の小型化を図る。また、
ワイヤリング不要なパッケージを得る。 【構成】 半導体の基板厚を所望とする周波数（特にミ
リ波）の１／４波長とし、１／４波長線路を貫通孔で形
成し、それに接続される扇型先端開放スタブ８，電源給
電用パッド９，電源線路１０を半導体基板の裏面に形成
する。パッケージは基板裏面より給電される形をとり、
裏面に形成された素子が接着用半田に触れないように半
田流れ込み用の溝を形成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、１／４波長線路を利
用したマイクロ波集積回路およびそのパッケージに関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】図４は従来のマイクロ波集積回路の一例
を示すものである。図中、１はマイクロストリップ線路
で形成された主線路、１９はスタブ線路で、このマイク
ロ波集積回路では、給電用バイアス回路を兼ね、図中の
ｂ，ｅ間で所望の周波数の１／４波長に等しい長さを有
する。８はその根本がスタブ線路１９のｂ点に接続され
た扇型の先端開放スタブ、２１は外部回路と接続するた
めのワイヤを打つためのパッドで、２０はその外部回路
との接続のためのワイヤ、４は以上の主線路１，スタブ
線路１９，扇型の先端開放スタブ８およびパッド２１が
その表面に形成されたＧａＡｓ等の半導体基板、５は半
導体基板４の裏面に形成された金等からなる地導体であ
る。

【０００３】次に動作について説明する。主線路１は何
らかの負荷に接続されている。ワイヤ２０，ボンディン
グ用のバッド２１，スタブ線路１９，扇型の先端開放ス
タブ８はその負荷への給電を行うバイアス回路を構成す
る要素であり、これらは例えば金で構成されている。主
線路にはマイクロ波等の高周波が伝播している。ワイヤ
２０，ボンディング用のバッド２１，スタブ線路１９，
扇型の先端開放スタブ８で構成されるバイアス回路３０
はミリ波帯（３０ＧＨｚ帯以上）では、その主線路１を
伝播する高周波に影響を与えないことが要求される。こ
のため、バイアス線路は所望周波数で１／４波長とする
必要があり、図４中のｂ，ｅ間がそれにあたる。この
時、ｅ点では高周波的に開放であり、インピーダンスが
無限大となる。また、ｂ点では高周波的にこれを接地す
る必要がある。しかしながら、ｂ点より先にバイアス用
のパッド２１があり、それと接続する線路があるため、
実際にはこのｂ点を接地とすることができない。そこ
で、扇形の先端開放スタブ８をｂ点に接続する。この先
端開放スタブ８を接続することによりその扇型の先端の
ａ点では所望の周波数で開放であり、扇型の根本のｂ点
では所望の周波数で接地される。よって、ｂ点での所望
の周波数の接地性が確保され、ｅ点では所望の周波数で
開放状態となり、バイアス回路は主線路１を伝播する高
周波に影響を与えることはない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来のマイクロ波集積
回路のバイアス回路は以上のように構成されているた
め、半導体基板上に構成する際にはその構成要素の物理
的な大きさから多大な大きさを占めており、これがチッ
プサイズの増大を招いていた。また、バイアスを給電す
るためのワイヤを張る工程が必要であった。

【０００５】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、特に９０ＧＨｚ以上のミリ波に
おけるチップサイズの小さいマイクロ波集積回路を得る
ことを目的としており、さらにバイアスを給電するワイ
ヤを不要とすることができるパッケージを提供すること
を目的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明に係るマイクロ
波集積回路は、基板に所望の周波数の１／４波長に等し
い深さを有しその内壁面に導電性物質が形成された貫通
孔を作製するようにしたものである。

【０００７】また、この発明に係るマイクロ波集積回路
は、半導体基板に所望の周波数の１／４波長に等しい深
さを有しその内壁面に導電性物質が形成された貫通孔を
作製するとともに、通常は地導体のみを形成していた半
導体基板裏面に高周波的な接地面を形成するためにその
先端が開放となり根本が短絡となる先端開放スタブを設
け、さらに負荷に電源を供給するために用いるパッドも
この裏面に設けるようにしたものである。

【０００８】また、この発明に係るマイクロ波集積回路
のパッケージは、マイクロ波集積回路の基板裏面からこ
れに給電する給電回路部を設けるようにしたものであ
る。

【０００９】さらに、この発明に係るマイクロ波集積回
路のパッケージは、マイクロ波集積回路をパッケージに
実装する際の接着用半田が不要箇所に接触しないように
溝を設けるようにしたものである。

【００１０】

【作用】この発明においては、その内壁面に導電性物質
が形成された貫通孔が所望の周波数で１／４波長に等し
くなるように作られているため、基板裏面に接地面を作
ることができる。

【００１１】また、この発明においては、基板裏面に接
地面を作れるため、基板裏面に扇形スタブ等をその面積
を有効に活用して作製できる。

【００１２】また、この発明においては、マイクロ波集
積回路の基板裏面からこれに給電するパッケージを用い
たので、ワイヤを張る工程が不要となった。

【００１３】さらに、この発明においては、マイクロ波
集積回路のパッケージにマイクロ波集積回路との接着用
の半田がその回路素子に接触しないように溝を設けるよ
うにしたので、パッケージとマイクロ波集積回路とを接
着する際に余分となった半田が不必要な箇所に流れ込ん
で短絡させるのを防止できる。

【００１４】

【実施例】実施例１．以下、この発明の一実施例を図に
ついて説明する。図１はこの発明の一実施例によるマイ
クロ波集積回路を示す。図１(a) はその断面を示し、図
において、１はマイクロストリップ線路で作製された主
線路、２は半導体基板４の表面から裏面に貫通する貫通
孔であり、その深さＬが所望の周波数の波長の１／４に
等しくなるように形成されている。３はこの貫通孔２の
内壁面にメタライズされた導電性金属であり、金等をメ
ッキすることにより形成されている。４はこのマイクロ
波集積回路を搭載する半導体基板、５は前記半導体基板
４の裏面（回路素子を形成している方を表面とした時）
に形成された接地面を呈する地導体である。

【００１５】図１(b) は図１(a) の等価回路を示したも
ので、６ａ，６ｂは高周波信号が伝播する主線路、７は
この主線路６ａ，６ｂ同士の接続点を接地する先端短絡
スタブである。

【００１６】次に動作について図１(b) の等価回路を用
いて説明する。主線路６ａ，６ｂには高周波が伝播して
おり、図示しない負荷へ吸収される。先端短絡スタブ７
はこれから負荷を見た時のインピーダンスを変換する役
割を持っている。この先端短絡スタブ７はその長さＬが
主線路６ａ，６ｂを伝播する高周波の波長の１／４であ
る時、先端短絡スタブ７の接地面では高周波的にも接地
されていることは言うまでもないが、主線路６ａ，６ｂ
との接続部は高周波的に開放状態であり、インピーダン
スが無限大となる。このため、主線路６ａ，６ｂ側から
このスタブ７を見た時には何も接続していないことと等
価である。即ち、負荷へはゼロバイアスが供給される。

【００１７】ミリ波帯（特に９０ＧＨｚ以上）では、そ
の波長が数百μｍ〜数ｍｍとなり、その１／４波長は数
百μｍとなり、これは現在マイクロ波集積回路に用いら
れている半導体基板４の厚みと同等になる。そこで、図
１中、(a) の断面図に示すように基板厚Ｌを所望となる
周波数の１／４波長となるように設定すれば、図１(b)
の等価回路と同等になり、同様の動作をする。

【００１８】このように、上記実施例では、半導体基板
の表面から裏面に貫通しその深さが所望の周波数の１／
４波長に等しい貫通孔を形成し、その内壁面に導電性物
質を形成して半導体基板表面の主線路と半導体基板裏面
の地導体とを電気的に接続するようにしたので、半導体
基板表面の主線路にゼロバイアスを供給する回路を基板
表面に配線することなく形成でき、これによりそのチッ
プサイズの増大を防止することができる。

【００１９】実施例２．図２は本発明の第２の実施例を
示した図である。この実施例２は図１の実施例がゼロバ
イアスを供給する回路であったのに対し、所要の電圧値
のバイアスを供給する回路を提供しようというものであ
る。

【００２０】図２(a) は本実施例の半導体基板裏面を示
した図であり、図２(b) は半導体基板表面も含めた等価
回路である。図において、８は扇形先端開放スタブであ
り、これは電源給電用のパッド９および電源線路１０を
設けることにより、ｂ点を接地状態にできなくなるのを
防止する役割を持つ。９は外部から電源を供給するため
のパッド、１０はこのパッド９から供給するバイアス電
源を先端短絡スタブに導く電源線路、２２は図１(a) の
その内壁面に導電性物質３がメタライズされた貫通孔２
の底面に形成された蓋状の導体パターンである。なお、
先端開放スタブ８は図２(b) の等価回路中では１１に相
当し、電源線路１０は１２に相当し、パッド９は１３に
相当する。なお、この実施例においても半導体基板の厚
さは所望とする周波数の１／４波長である。また、基板
裏面への地導体５や先端短絡スタブ８，パッド９，電源
線路１０，導体パターン２２のパターン形成は、スパッ
タや電解メッキよりに基板裏面に全面に形成した金等の
金属膜を写真製版することにより得られる。

【００２１】次に、本実施例の動作について説明する。
この実施例の高周波的な動作に関しては従来のものと同
様である。即ち、半導体基板の表面に形成された主線路
にはマイクロ波等の高周波が伝播している。電源給電用
のパッド９，電源線路１０，導体パターン２２，扇型の
先端開放スタブ８で構成されるバイアス回路４０はミリ
波帯（３０ＧＨｚ帯以上）では、前記主線路１を伝播す
る高周波に影響を与えないことが要求される。この時に
は、バイアス線路は所望周波数で１／４波長であり、導
体パターン２２をその底面とし紙面に垂直な方向に形成
された貫通孔の深さがそれにあたる。この時、その貫通
孔の入口では高周波的に開放であり、インピーダンスが
無限大となる。このため、ｂ点では高周波的に接地する
必要がある。しかし、ｂ点にはその先にバイアス用のパ
ッド９があり、それと接続する線路１０があるため、実
際にはこれを接地とすることができない。そこで、扇形
の先端開放スタブ８をｂ点に接続する。この先端開放ス
タブ８を接続することによりその扇型の先端のａ点では
所望の周波数で開放であり、その扇型の根本のｂ点では
所望の周波数で接地される。よって、ｂ点での所望の周
波数の接地性が確保され、貫通孔の入口で所望の周波数
で開放状態となり、従ってこのバイアス回路は主線路を
伝播する高周波に影響を与えることがない。

【００２２】そして本実施例では、従来半導体基板表面
に形成されていた先端開放スタブ８，電源供給パッド
９，電源線路１０を基板裏面に形成するようにしてお
り、これらを基板裏面の領域に形成することにより、半
導体基板表面の主線路に所要の電位のバイアスを供給す
る回路を基板表面の領域を占有することなく形成でき、
これによりチップサイズの増大を防止することができ
る。

【００２３】実施例３．図３は本発明の第３の実施例に
よるマイクロ波集積回路のパッケージを示すものであ
る。このパッケージはマイクロ波集積回路をそのキャビ
ティ（凹部）に収容し、このキャビティ内に真空あるい
は所定のガスを充填して蓋をするタイプのものであり、
図３(a) はその内部に収容される実施例２の半導体基板
をその裏面から見た図である。また、図３(b) は実施例
２の半導体基板およびこれを収容するそのパッケージの
断面を示したものである。図中、１４は導電性の物質か
らなりパッケージのキャビティ表面に露出したその端面
とマイクロ波集積回路のパッド９が互いに接触するパッ
ケージ内バイアス線路、１５はパッケージのキャビティ
表面に露出したその端面がパッド９および地導体５と互
いに接触する絶縁物である。１６はパッケージの導電性
部であり、これが地導体となる。また、１７はこのパッ
ケージとマイクロ波集積回路とを接着する接着用半田で
ある。１８は図３(a) 中のＣ，Ｄで表される部分で形成
された溝であり、パッケージとマイクロ波集積回路とを
接着する際に余分になった半田を流し込むことにより、
パッケージとマイクロ波集積回路との隙間に半田が流れ
込み、不必要な箇所を短絡してしまうのを防止する。

【００２４】この図３(b) に示すように、マイクロ波集
積回路をパッケージに実装する時は、パッド９をバイア
ス線路１４に接触するようにアセンブリする。この時、
接着用に使用される半田１７を溝１８に流れ込むように
して、余分な半田が短絡を生じてはならない箇所に流れ
込むのを防止する。また、図中Ｍ−Ｍ’のラインはＮ−
Ｎ’のラインよりも半田１７の厚みだけ高くして、パッ
ド９のバイアス線路１４との接触性をよくしている。

【００２５】このように、上記実施例によれば、基板裏
面から給電するパッケージを用いるようにしたので、給
電用のワイヤを張る工程が不要となり、その生産性が向
上する。また、このパッケージに溝を設けるようにした
ので、パッケージとマイクロ波集積回路との接着の際に
余分になった半田がパッケージとマイクロ波集積回路と
の隙間に流れ込み、不必要な箇所を短絡させてしまうと
いう問題をなくすることができる。さらに、給電用パッ
ドとパッケージ内バイアス線路とが接触する箇所ではこ
れを半田で接着する箇所より半田の厚み分だけ高くする
ようにしたので、給電用パッドとパッケージ内バイアス
線路との接触性を向上できる。

【００２６】なお、この実施例３では実施例１のマイク
ロ波集積回路を搭載してもよい。この場合、基板裏面の
パターンは地導体と蓋型の導体パターンのみとなり、ま
たパッケージ内バイアス線路はこの蓋型の導体パターン
と接触してこれに接地電位を供給するように構成するこ
とは言うまでもない。

【００２７】また、上記各実施例では、先端開放スタブ
として広帯域にわたって使用できる扇型のものを用いる
ようにしたが、帯域上の制約がなければ直線状のものを
用いることもできる。

【００２８】さらに、上記各実施例では、ＧａＡｓ等の
半導体基板上に形成されたマイクロ波集積回路を示した
が、アルミナ等の高誘電体基板上に形成されたマイクロ
波集積回路であってもよく、上記各実施例と同様の効果
を奏する。

【００２９】

【発明の効果】以上のように、この発明に係るマイクロ
波集積回路によれば、基板表面から裏面に達しその内壁
面に導電性物質が形成された貫通孔を設け、この貫通孔
の深さが所望の周波数の１／４波長と等しくするように
したので、半導体基板表面で１／４波長線路を配線する
必要がなくなり、そのチップサイズを縮小できるという
効果がある。

【００３０】また、この発明に係るマイクロ波集積回路
によれば、基板表面から裏面に達しその内壁面に導電性
物質が形成された貫通孔を設けるとともに、先端開放ス
タブやパッドも基板裏面に形成するようにしたので、半
導体基板の面積を有効に活用でき、チップサイズを縮小
して安価なチップが提供できるという効果がある。

【００３１】また、この発明に係るマイクロ波集積回路
のパッケージによれば、マイクロ波集積回路への給電を
当該マイクロ波集積回路の裏面から行なうようにしたの
で、給電用のワイヤを張る工程を省略できるという効果
がある。

【００３２】さらに、この発明に係るマイクロ波集積回
路のパッケージによれば、半導体基板への給電回路部と
接地面を有する地導体との間に溝を設けるようにしたの
で、マイクロ波集積回路をパッケージに実装する際に、
不要箇所に半田が流れ込むのを防止できるという効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１を示す断面図およびこれと等
価な回路を示す図である。

【図２】本発明の実施例２を示す断面図およびこれと等
価な回路を示す図である。

【図３】本発明の実施例３を示す基板裏面図およびその
実装断面図である。

【図４】従来のマイクロ波集積回路の一例を示す図であ
る。

【符号の説明】

１ マイクロストリップで形成される主線路 ２ 貫通孔 ３ 貫通孔内にメタライズされた導電性物質 ４ 半導体基板 ５ 地導体 ６ 等価回路で表された主線路 ７ 先端短絡スタブ ８ 扇形先端開放スタブ ９ 電源供給用パッド １０ 電源線路 １１ 等価回路で表された扇形先端開放スタブ １２ 等価回路で表された電源線路 １３ 等価回路で表されたパッド １４ パッケージ内バイアス線路 １５ 絶縁物 １６ パッケージ導電性部 １７ 接着用半田 １８ 溝（半田流れ込み用） １９ スタブ線路 ２０ ワイヤ ２１ ボンディング用パッド

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板上に形成されるマイクロ波集積回路
   において、 基板表面から裏面に達しその内壁面に導電性物質が形成
   された貫通孔を備え、 前記貫通孔の深さを所望とする周波数の波長の１／４に
   等しくしたことを特徴とするマイクロ波集積回路。
2. 【請求項２】 請求項１記載のマイクロ波集積回路にお
   いて、 前記基板裏面上に１／４波長の先端開放スタブを有し、 かつ当該裏面より給電用のパッドを引き出したことを特
   徴とするマイクロ波集積回路。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載のマイクロ波集積
   回路を実装するマイクロ波集積回路のパッケージにおい
   て、 前記マイクロ波集積回路への給電を当該マイクロ波集積
   回路の裏面から行なう給電回路部を備えたことを特徴と
   するマイクロ波集積回路のパッケージ。
4. 【請求項４】 請求項３記載のマイクロ波集積回路のパ
   ッケージにおいて、 前記マイクロ波集積回路への給電回路部と接地面を有す
   る地導体との間に溝を有することを特徴とするマイクロ
   波集積回路のパッケージ。