JPS63107055A - 集積回路用パッケ−ジ - Google Patents

集積回路用パッケ−ジ

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JPS63107055A
JPS63107055A JP62125733A JP12573387A JPS63107055A JP S63107055 A JPS63107055 A JP S63107055A JP 62125733 A JP62125733 A JP 62125733A JP 12573387 A JP12573387 A JP 12573387A JP S63107055 A JPS63107055 A JP S63107055A
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日高 紀雄
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康剛 平地
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概 要〕 集積回路パッケージの外部接続端子部の導電パターン間
に4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
回路を収納するパッケージに関する。
〔従来の技術とその問題点〕
第12.13図は従来の集積回路パッケージを示すもの
で、第12図はその外観斜視図、第13図はこのパフケ
ージの内部に集積回路(以下、rc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(6a、6b
、6c)を設け、更に、導電パターン6b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にッケル)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に接続される。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4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パッケージの長手断
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パッケージにおいては
、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とは異なった値となる。従って、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
によってIC1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58−190
046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、金属製のパッケージハウジン
グ4oに貫通孔40Aが形成され、ここに対応の接続用
端子ユニット31が嵌入される。各端子ユニット31は
その外面にストリップライン3oをラミネート状に形成
した誘電体基板29と、このストリップライン3o上に
置かれ誘電体基板29に一体的な誘電体ブロック33と
をを有する。ストリップライン3o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16111に示されるICパフケージの端
子ユニッ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(
ストリップライン3o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(
誘電体ブロック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3oをAu鍍金し、更に
、組立体(端子ユニット)の底面、及び側面、並びに小
さいアルミナ生セラミツク板(誘電体ブロック33)の
上面をメタライズして完成する。
これによれば、ストリップライン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)、はパッケージの内部回路(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ップ・ライン30がシール
ドされるが、第17図の如く端子ユニット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I
Cパッ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ップ・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パッケージがある。
第18図において、40は金属ハウジング、40Aは貫
通口、22は蓋体、9はストリップ・ライン30につな
がる外部リード片、29は端子ユニット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ップラ
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、ストリップ・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ッ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(即ち、量)には殆ど考慮を
払っ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
ていなかった。従って、半田等の溶融接合剤100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、および各導電バターシ間の電磁気的結合
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って、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ッケージを提供す
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パフケージを提供することである。
C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
路用パッケージにおいて、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
接続端子部の導電体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
って、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って詳細に説明
する。
第1図は本発明の集積回路のパッケージの一実施例の斜
視図である。該パッケージは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1
1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、該粋の一辺に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が固着さている。
導電度WA17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1l−II線断面図である。外部接続
端子部はICIを搭載する銅の接地用導電板(基板)1
1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6
a、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15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上に搭載されるIC(ICチップ)lは例えば
ウェスティングハウス エレクトリック社製のコバル(
Koval)にAu1i金したリード線61によりIC
パッ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−111A、I
IIB−IIIB断面図である。第3A、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1
6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
ーンの設計となっ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(導電バターン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0.1〜0.5 wφ
、導電パターン14.15.16の幅は0.2〜0.5
鰭、アルミナの枠12.13の厚みは、0.2〜0.4
鶴、X方向の幅は6〜20寵、Y方向の幅は8〜20m
g+に形成される。
以上の構成で、伝送線路の導電パターン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、銅ブロック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っおり
、電磁界の殆どが銅ブロック11と導電柱19aに終端
される。したがって、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
と銅ブロック11および導電柱19aとの距離を変える
ことによって任意の値にできる。従うて、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15を中心
導体とし、その周りを接地導体の銅ブロック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っており、
電磁界はこれらの接地導体に終端される。即ち、銅ブロ
ック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。
したがって、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は銅ブロック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
とによって任意の値にすることができる。したがって、
信号源と同じインピータ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rcパッ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51a、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5
1a、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1
2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19a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
、ICI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〈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!I
J100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v&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7.8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チップ1は樹
脂モールド70により直接封入されている。ICI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パッケージが別
の大きなパッ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パッケージを樹脂モー
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。
従って、アルミナ枠13゛は導電皮膜17 (第1図)
を有さない。従って、アルミナ枠13°には導電柱19
b(第1図)も設けられていない。
ICパッ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1
7′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、108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端子を有するフラットICパッケー
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18GH2以下のとき、絶えず0
.2 d B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、挿入損にディップが生じ、遮断周波数も約7
GHzとはるかに小さかった。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っ
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パフ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
合を行っ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パッケー
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
態となっている。
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ッケージは、従来のパ
ッケージより、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
、従来の集積回路パッ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ッケージの外部接続
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
けることによっ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、信頼度の高い超高周波集積回
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ッケージは、従来のパッケー
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
来の集積回路パッ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パッケージの部分
破断斜視図、第2図は第1図のn−n線断面図、第3A
図、3B図はそれぞれ第1図の■A−11IA線、DI
B−11IB線断面図、第4図は第1図のrl/−IV
線断面図、第5図は本発明の別の実施例に係るICパッ
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パッケージの拡大斜視図、第8図は第7図に
示すICパッ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10A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パッケージの斜視図、第10B図は第10A
図の横断面図、第11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
ッケージの斜視図、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パッケージの
等価回路を示す図解図、第16図は別の公知ICパッケ
ージの斜視図、第17図は公知ICパフケージの製造プ
ロセスを示す図解図、第18図は更に別の公知ICパッ
ケージの斜視図。 11・・・銅ブロック、12・・・第1アルミナ枠、1
3・・・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)、14,15.1
6・・・導電パターン、19a、19b・・・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ッケージにおいて、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ッケージ。 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ッケージにおいて、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ッケージ。 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ッケージにおいて、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ッケージ。
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