JPS6348129Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案はICチツプを内含し、受動素子を搭載
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バツクタイプ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。

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−ln
−Lineパツケージ（SIP型）、Dual−In−Lineパ
ツケージ（DIP型）、フラツトバツクタイプパツ
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
は基板上への搭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、ボンデイングの連結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。

フラツトバ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、パツケージ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
ツトバツクタイプパツケージの平面図、第２図は
第１図のフラツトバツクタイプパツケージの断面
図であり、ICチツプを搭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
搭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、リードと電気的に接続されている。
この信号導体パターンの幅は通常約400μm程度で
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、可能な限り短かくなつている。１１０４
は、ICチツプの搭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、表面は金メツキが施されてい
る。第２図は、第１図のパツケージの断面図であ
り、同図において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チツプ搭載用金ランド部である。
２１０５は放熱用スタツドであり、ICチツプ搭
載用金ランド部と２１０４と導通している。この
放熱用スタツド２１０５によりICチツプで発生
する熱は、実装される回路基板を通じて放散され
る。２１０６はICチツプであり、例えばCaAs−
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効果が無
視できなくなる。又、信号導体パターンを分布定
数線路と見た用の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。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。

本考案は、上記のような従来のICチツプパツ
ケージの欠点に鑑みてなされたものである。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し、特に信号導体パターン
の線路幅をICチツプ搭載部（パツケージの中心
部）に向つて連続的に細くすると共にICパツケ
ージの誘電体基板の厚さを同じくICチツプ搭載
部（パツケージの中心部）に向つて連続的に薄く
することにより、信号導体パターンを一定の特性
インピーダンスを持つ分布定数線路化し、(2)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、回路基板への搭載及び回
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、さらに(3)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、前記
(1)，(2)，(3)の効果によつてIC動作速度の向上を
可能ならしめると共に、製造容易かつ安価で外部
との接続箇所が増大しないICチツプ用パツケー
ジを提供することを目的としている。

本考案によれば、フラツトバツクタイプのIC
チツプ用パツケージにおいて、パツケージ本体で
ある誘電体基板の表面上に複数本の信号導体パタ
ーンを設け、さらに前記誘電体基板の裏面全体に
接地導体パターンを設け、前記信号導体パターン
の線路幅をパツケージ本体の中心部に向かつて連
続的に細くすると共に、前記誘電体基板の厚さを
前記信号導体パターンの幅の変化に比例して連続
的に薄くすることにより前記各信号導体パターン
を一定特性インピーダンスZoのマイクロストリ
ツプラインとし、さらにこのICチツプ用パツケ
ージを回路基板に搭載する時の接続部として、前
記各信号導体パターンと、前記ICチツプ用パツ
ケージの裏面に設けられ前記接地導体パターンと
電気的に導通している放熱用スタツドとを用いる
ことを特徴とするICチツプ用パツケージが得ら
れる。

以下に図面を用いて本考案の詳細な説明を行な
う。

第３図は、本考案であるICチツプ用パツケー
ジの平面図を示したものである。

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、薄膜技術あるいは厚膜技術のいずれかを用
いて形成することができる。信号導体パターン３
１０３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４１０１（第４
図）を配置する事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図の導体パターンに
おいて、たとえばＡ−Ｂ間の信号導体パターンは
一定の線路幅Ｗであるが、Ｂ−Ｃ間の信号導体パ
ターンは線路幅がＷから連続的に細くなるように
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
搭載する。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上に搭載される。
このICチツプ４１０６と信号導体パターン４１
０３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Ａ−Ｂ間の信号導体パターンの特性イ
ンピーダンスは、信号導体パターンの幅Ｗおよび
パツケージ本体４１０２の誘電体基板の厚さＨが
共に一定値であるため、Ｗ／Ｈに比例した一定値
Zoになる。これに対してＢ−Ｃ間の信号導体パ
ターンは連続的に線路幅の値を小さくしている
が、この区間ではパツケージ本体４１０２の誘電
体基板の厚さを線路幅に比例して薄くしていくた
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、一定
の特性インピーダンスを保つたままで線幅を可能
な限り細くすることができ、小さな形状のICチ
ツプのごく近端まで、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。さ
らに、このような構成によれば、ICチツプのご
く近端まで信号導体パターンを形成できるため、
ボンデイングワイヤ４１０７の長さが短縮される
一方、外部回路との信号接続部においては、信号
導体パターンの幅を充分広く形成できるため、た
とえばハンダ付け等による外部回路との接続が容
易かつ強固に行なえる。さらには、従来のフラツ
トバツクタイプのICパツケージに比べ小形化も
容易である。

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チツプを搭載する。

本考案のパツケージを回路基板に搭載する時に
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、回路基板上の信号導体パ
ターン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を接続する事ができる。
また、回路基板上での搭載が容易に行なえる。

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４１０
２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。

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
チツプを容易に搭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。また、パツケージの大きさ
の小型化も容易となり高密度実装が可能になる。

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、本考案の主旨はこれに限る
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、たとえば第５図に示したよ
うな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。

【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
を示した図、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を示した従来のICチ
ツプ用パツケージの断面を示した図である。第３
図は、本考案のICチツプ用パツケージの構成を
説明するために示した図。第４図は第３図のＸ−
X′間の断面を示したものである。第５図は本考
案のICチツプ用パツケージに外部回路との接続
用リードを備えた態様の平面図を示したものであ
る。 なお、図中の記号はそれぞれ次のものを示して
いる、１１０１，２１０１……リード、１１０
２，２１０２，３１０２，４１０２……パツケー
ジ本体、１１０３，２１０６，３１０３，４１０
３……信号導体用パターン、１１０４，２１０４
……ICチツプ搭載用金ランド部、２１０５，３
１０５，４１０５……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。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. フラツトバツクタイプのICチツプ用パツケー
   ジにおいて、パツケージ本体である誘電体基板の
   表面上に複数本の信号導体パターンを設け、さら
   に前記誘電体基板の裏面全体に接地導体パターン
   を設け、前記信号導体パターンの線路幅をパツケ
   ージ本体の中心部に向つて連続的に細くすると共
   に、前記誘電体基板の厚さを前記信号導体パター
   ンの幅の変化に比例して連続的に薄くすることに
   より前記各信号導体パターンを一定特性インピー
   ダンスZoのマイクロストリツプラインとし、さ
   らにこのICチツプ用パツケージを回路基板に搭
   載する時の接続部として、前記各信号導体パター
   ンと、パツケージの裏面に設けられ前記接地導体
   パターンと電気的に導通している放熱用スタツド
   とを用いることを特徴とするICチツプ用パツケ
   ージ。