(57)【要約】  【課題】  20ＧＨｚ以上の高周波帯においても良好な終端特性を有し、搭載する半導体素子が正常に動作する配線基板を提供する。  【解決手段】  誘電体基板１の一方主面上に配置された信号線路導体２と、その両側に間隔を設けて配置された第１の接地導体３と、他方主面に配置され、第１の接地導体３と接続導体３ｂを介して接続されている第２の接地導体３ａと、信号線路導体２の一端と第１の接地導体３とを接続する第１の抵抗体４と、一方主面上に第１の接地導体３と絶縁されて配置されたバイアス端子電極５と、誘電体基板１の内部に配置された、一端が信号線路導体２の一端に、他端がバイアス端子電極５に貫通導体６ｃを介して接続され、両端間の少なくとも一部が第２の抵抗体６ａからなるバイアス導体６とを具備する配線基板７。信号線路導体２とバイアス導体６とが電磁結合しても減衰して信号線路導体２への反射が小さいので良好な終端特性となる。【選択図】  図１
2010056203.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体基板と、該誘電体基板の一方主面上に配置された信号線路導体と、該信号線路導体の両側に間隔を設けて配置された第１の接地導体と、前記誘電体基板の他方主面に配置され、前記第１の接地導体と接続導体を介して接続されている第２の接地導体と、前記信号線路導体の一端と前記第１の接地導体とを接続する第１の抵抗体と、前記誘電体基板の一方主面上に前記第１の接地導体と絶縁されて配置されたバイアス端子電極と、前記誘電体基板の内部に配置された、一端が前記信号線路導体の前記一端に、および他端が前記バイアス端子電極にそれぞれ貫通導体を介して接続されており、両端間の少なくとも一部が第２の抵抗体からなるバイアス導体とを具備することを特徴とする配線基板。
【請求項２】
前記バイアス導体の前記第２の抵抗体以外の導体部の長さが、前記信号線路導体により伝送する信号の波長の１／４未満であることを特徴とする請求項１に記載の配線基板。
【請求項３】
金属から成り上面に前記配線基板および半導体素子を搭載する搭載部を有する基体と、該基体の上面に接合された前記搭載部を取り囲む枠体と、前記搭載部に搭載された請求項１または請求項２に記載の配線基板と、該配線基板の前記バイアス端子電極に電気的に接続されたバイアス端子とを具備することを特徴とする半導体素子収納用パッケージ。
【請求項４】
請求項３に記載の半導体素子収納用パッケージと、前記搭載部に搭載されて前記信号線路導体および前記第１の接地導体に電気的に接続された半導体素子と、前記枠体の上面に接合された蓋体とを具備することを特徴とする半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、終端抵抗により高周波信号を終端する機能を有する配線基板を用いた半導体素子収納用パッケージに関し、特に20ＧＨｚ以上の高周波帯域で使用される半導体素子収納用パッケージおよび半導体装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、高周波信号を用いる半導体素子を収納する半導体素子収納用パッケージには、高周波信号成分を含む終端用信号を電気エネルギーから熱エネルギーに変換し、終端用信号の反射によるノイズを抑制するために、終端抵抗を有する配線基板が搭載されたものがある。このような半導体素子収納用パッケージは、例えば、図８（ａ）に上面図で、図８（ｂ）に断面図で示すように、半導体素子111を搭載する搭載部108ａを有する金属製の基体108上に搭載部108ａを取り囲むような金属製の枠体109が接合されており、信号端子113がガラス等の封止材114により枠体109に設けられた固定孔109ａに固定されている。信号端子113は搭載部108ａに搭載された中継基板115に電気的に接続され、半導体素子111の搭載部108ａを間に設けて終端抵抗を有する配線基板107が搭載される。
【０００３】
そして、半導体素子111を搭載部108ａに搭載して、中継基板115と半導体素子111とをボンディングワイヤ116等により電気的に接続し、半導体素子111と配線基板107の信号線路導体102とを同様にボンディングワイヤ116により電気的に接続し、枠体109の上面に蓋体112を接合して封止することにより半導体装置となる。このときの配線基板107は、例えば、図９（ａ）に上面図で、図９（ｂ）に図９（ａ）のＡ−Ａ線における断面図で、また図９（ｃ）に下面図で示すように、誘電体基板101の上面に信号線路導体102とこれを取り囲むように同一面接地導体103が形成され、信号線路導体102の先端と同一面接地導体103との間に高抵抗部、すなわち終端抵抗104が設けられている。配線基板107の下面には接地導体103ａが形成されており、同一面接地導体103と接地導体103ａとは誘電体基板101の側面に形成された接続導体103ｂにより接続されている（例えば、特許文献１を参照。）。
【０００４】
近年、このような半導体装置の配線基板にバイアス端子電極を設けて半導体素子に配線基板の信号線路導体を介してバイアス電圧を供給することにより、半導体素子にバイアス専用の端子や導体を設けないことで半導体素子を小型化したり、バイアス供給用の回路基板を搭載しないことで半導体装置を小型化したりすることが行なわれるようになっている。配線基板に形成されるバイアス端子電極は、バイアス端子に接続して外部からバイアス電圧の供給を受けるのが容易となるように、信号線路導体および同一面接地導体が形成された上面に形成される。
【特許文献１】特開2002−319645号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、信号線路導体102とバイアス端子電極とを接続するバイアス導体をそれらと同じ誘電体基板101の上面に形成すると、同一面接地導体103をバイアス導体が分断することとなり、信号線路導体102のインピーダンス整合が乱れて特性が劣化してしまうこととなる。そのため、誘電体基板101の下面に接地導体103ａがある従来の配線基板では、誘電体基板101を多層化して誘電体基板101の内部にバイアス導体を設けることとなる。
【０００６】
誘電体基板101の内部にバイアス導体を設けると、バイアス導体が信号線路導体102と上面視して重なる部分や、重ならなくても距離が近い部分においては、信号線路導体102とバイアス導体とが電磁結合してしまい、信号線路導体102に不要な反射等が発生して信号線路導体102のインピーダンスが変化することにより伝送特性が低下し、配線基板107の終端特性が不十分となり、半導体素子111を正常に動作させることができなくなるという問題点があった。
【０００７】
本発明は上記問題点に鑑み完成されたものであり、その目的は、20ＧＨｚ以上の高周波帯においても良好な終端特性を有し、半導体素子を正常に動作させることができる配線基板、およびそれを用いた高周波用半導体素子収納用パッケージならびに半導体装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の配線基板は、誘電体基板と、該誘電体基板の一方主面上に配置された信号線路導体と、該信号線路導体の両側に間隔を設けて配置された第１の接地導体と、前記誘電体基板の他方主面に配置され、前記第１の接地導体と接続導体を介して接続されている第２の接地導体と、前記信号線路導体の一端と前記第１の接地導体とを接続する第１の抵抗体と、前記誘電体基板の一方主面上に前記第１の接地導体と絶縁されて配置されたバイアス端子電極と、前記誘電体基板の内部に配置された、一端が前記信号線路導体の前記一端に、および他端が前記バイアス端子電極にそれぞれ貫通導体を介して接続されており、両端間の少なくとも一部が第２の抵抗体からなるバイアス導体とを具備することを特徴とするものである。
【０００９】
また、本発明の配線基板は、上記構成において、前記バイアス導体の前記第２の抵抗体以外の導体部の長さが、前記信号線路導体により伝送する信号の波長の１／４未満であることを特徴とするものである。
【００１０】
本発明の半導体素子収納用パッケージは、金属から成り上面に前記配線基板および半導体素子を搭載する搭載部を有する基体と、該基体の上面に接合された前記搭載部を取り囲む枠体と、前記搭載部に搭載された上記構成のいずれかの本発明の配線基板と、該配線基板の前記バイアス端子電極に電気的に接続されたバイアス端子とを具備することを特徴とするものである。
【００１１】
本発明の半導体装置は、上記構成の本発明の半導体素子収納用パッケージと、前記搭載部に搭載されて前記信号線路導体および前記第１の接地導体に電気的に接続された半導体素子と、前記枠体の上面に接合された蓋体とを具備することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の配線基板によれば、誘電体基板の内部に配置された、一端が信号線路導体の一端に、および他端がバイアス端子電極にそれぞれ貫通導体を介して接続されており、両端間の少なくとも一部が第２の抵抗体からなるバイアス導体とを具備することから、電磁結合によりバイアス導体に共振が発生したとしても、バイアス導体の一部が第２の抵抗体でできているため共振が熱エネルギーに変わって減衰するので、信号線路導体に反射して返ることを減少させることができる。それによって、20ＧＨｚ以上の高周波信号においても伝達特性が向上し良好な終端特性を得ることができる配線基板となる。
【００１３】
また、本発明の配線基板によれば、上記構成において、バイアス導体の第２の抵抗体以外の導体部の長さが、信号線路導体により伝送する信号の波長の１／４未満であるときには、バイアス導体の第２の抵抗体以外の導体部が信号線路導体と容量結合したとしてもバイアス導体が共振することなく減衰するため、信号線路導体に反射して返ってくることがない。それによって、より良好な終端特性を得ることができるようになる。
【００１４】
本発明の半導体素子収納用パッケージによれば、金属から成り上面に配線基板および半導体素子を搭載する搭載部を有する基体と、基体の上面に接合された搭載部を取り囲む枠体と、前記搭載部に搭載された配線基板と、配線基板のバイアス端子電極に電気的に接続されたバイアス端子とを具備することから、バイアス導体と信号線路導体とが電磁結合したとしても抵抗により熱エネルギーに変換されて電磁結合が小さくなるので、信号線路導体に不要な反射が発生してインピーダンスが変化することが抑えられ、20ＧＨｚ以上の高周波信号においても伝達特性が向上し良好な終端特性を得ることができ、搭載する半導体素子を高周波でも正常に動作させることができるようになる。
【００１５】
本発明の半導体装置によれば、上記構成の本発明の半導体素子収納用パッケージと、搭載部に搭載されて信号線路導体および第１の接地導体に電気的に接続された半導体素子と、枠体の上面に接合された蓋体とを具備することから、本発明の配線基板により良好な終端特性が得られるので高周波においても半導体素子が安定に動作する半導体装置となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の配線基板および半導体素子収納用パッケージならびに半導体装置について添付の図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００１７】
図１（ａ）は本発明の配線基板の実施の形態の一例を示す上面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ線における断面図であり、図１（ｃ）は図１（ｂ）のＡ−Ａ線における断面図であり、図１（ｄ）は下面図である。図２（ａ）は本発明の配線基板の実施の形態の他の一例を示す上面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ線における断面図であり、図２（ｃ）は図２（ｂ）のＡ−Ａ線における断面図であり、図２（ｄ）は下面図である。図３（ａ）は本発明の配線基板の実施の形態の他の例を示す上面図であり、図３（ｂ）は断面図である。図４および図５は、図３と同様に、それぞれ（ａ）は本発明の半導体装置の実施の形態の一例を示す上面図であり、（ｂ）は断面図である。図６は本発明の配線基板の等価回路図である。図１〜図５において、１は誘電体基板、１ａは第１の誘電体層、１ｂは第２の誘電体層、２は信号線路導体、３は第１の接地導体、３ａは第２の接地導体、３ｂは接続導体、４は第１の抵抗体、５はバイアス端子電極、６はバイアス導体、６ａは第２の抵抗体、６ｂは導体部、６ｃは貫通導体、７は配線基板である。
【００１８】
本発明の配線基板７は、図１〜図５に示す例のように、誘電体基板１と、誘電体基板１の一方主面上に配置された信号線路導体２と、信号線路導体２の両側に間隔を設けて配置された第１の接地導体３と、誘電体基板１の他方主面に配置され、第１の接地導体３と接続導体３ｂを介して接続されている第２の接地導体３ａと、信号線路導体２の一端と第１の接地導体３とを接続する第１の抵抗体４と、誘電体基板１の一方主面上に第１の接地導体３と絶縁されて配置されたバイアス端子電極５と、誘電体基板１の内部に配置された、一端が信号線路導体２の一端に、および他端がバイアス端子電極５にそれぞれ貫通導体６ｃを介して接続されており、両端間の少なくとも一部が第２の抵抗体６ａからなるバイアス導体６とを具備する。本発明の配線基板７によれば、このような構成としたことから、電磁結合によりバイアス導体６に共振が発生したとしても、バイアス導体６の一部が第２の抵抗体６ａでできているため共振が熱エネルギーに変わって減衰するので、信号線路導体２に反射して返ることを減少させることができる。それによって、20ＧＨｚ以上の高周波信号においても伝達特性が向上し良好な終端特性を得ることができる配線基板７となる。
【００１９】
本発明の配線基板７を回路図で示すと図５のようになり、信号線路導体２はその端部で終端抵抗である第１の抵抗体４を介して第１の接地導体３に接続されている。また、バイアス端子電極５とはバイアス導体６を介して接続されており、バイアス導体６は第２の抵抗体６ａとなっている。
【００２０】
また、本発明の配線基板７は、上記構成において、バイアス導体６の第２の抵抗体６ａ以外の導体部６ｂの長さ（図１にＬで示す。）が、信号線路導体２により伝送する信号の波長の１／４未満であるときには、バイアス導体６の第２の抵抗体６ａ以外の導体部６ｂが信号線路導体２と容量結合したとしても共振することなく減衰するため、信号線路導体２に反射して返ってくることがない。それによって、より良好な終端特性を得ることができるようになる。
【００２１】
配線基板７は、誘電体基板１の一方主面上に信号線路導体２，第１の接地導体３，第１の抵抗体４，バイアス端子電極５が形成され、他方主面上に第２の接地導体３ａが形成され、内部にバイアス導体６が形成されたものである。
【００２２】
図１〜図５では配線基板７の信号線路導体２が平行に２本配置された例を示しているが、信号線路導体２の数は、使用される素子やモジュールに合わせることによって決まるものであるので、信号線路導体２の数が１本である場合や、２本より多い場合もある。
【００２３】
第１の接地導体３と第２の接地導体３ａとを接続する接続導体３ｂは、図１に示す例のように、誘電体基板１の側面に形成された側面導体であってもよいし、図２〜図５に示す例のように誘電体基板１を貫通する貫通導体であってもよい。接続導体３ｂを貫通導体とし、図２〜図５に示す例のように、信号線路導体２を挟むように配置すると、擬似同軸構造となり高周波の信号をより良好に伝送することができるので好ましい。そして、このときの信号線路導体２を挟んだ接続導体３ｂの間隔（図２に示すＷ１）を信号線路導体２が伝送する信号の波長の１／２未満とし、また、信号線路導体２に沿って配置された接続導体３ｂの間隔（図２に示すＷ２）を伝送する信号の波長の１／４未満にすると、グラウンド付きコプレーナ線路のグラウンドがより強化されることで高次モードの共振を抑えることができ、特性をさらに優れたものとすることができるので好ましい。例えば、40ＧＨｚの信号を実効誘電率9.5の誘電体基板１上の信号線路導体２で伝送するのであれば、接続導体３ｂの間隔Ｗ１を約1.2ｍｍ以下、Ｗ２を約0.6ｍｍ以下とすればよい。
【００２４】
図１（ａ）および図２（ａ）に示す例では、配線基板７を上面から透視すると、バイアス導体６と信号線路導体２とが平行に重なっている。信号線路導体２とバイアス導体６との電磁結合をより小さくするためには、図３（ａ）に示す例のようにバイアス導体６の形状を変えて信号線路導体２からずらし、信号線路導体２との重なりを小さくするのが好ましい。また、図４（ａ）に示す例では、信号線路導体２を端部付近で屈曲させることで、信号線路導体２とバイアス導体６との重なりを小さくして電磁結合がより小さくなるようにしている。さらに、配線基板７の大きさ等による制限はあるが、図５（ａ）に示す例のように、信号線路導体２とバイアス導体６とが各々の接続部以外では重ならないようにすると電磁結合が最も小さくなるので最も好ましい。
【００２５】
なお、バイアス導体６は両端間の少なくとも一部が第２の抵抗体６ａからなるものであれば上記のような効果が得られるが、バイアス導体６の全てを第２の抵抗体６ａで形成しても構わない。また、貫通導体６ｃも第２の抵抗体６ａで形成してもよい。
【００２６】
また、図１〜図５においては、バイアス導体６の導体部６ｂは、バイアス導体６の両端部であるバイアス導体６と貫通導体６ｃとの接続部に配置しているが、それ以外の部分に配置しても構わない。特に配線基板７を上面から透視して信号線路導体２と重なる位置または信号線路導体２と近い位置に導体部６ｂを配置する場合は、導体部６ｂの長さを信号線路導体２により伝送する信号の波長の１／４未満とするのが好ましい。
【００２７】
誘電体基板１は、酸化アルミニウム（アルミナ：Ａｌ２Ｏ３）質焼結体，窒化アルミニウム（ＡｌＮ）質焼結体，ガラスセラミックス等のセラミックスから成る、第１の誘電体層１ａと第２の誘電体層１ｂとが積層されたもの、あるいはセラミックスから成る第１の誘電体層１ａと、ポリイミド樹脂，ポリフェニレンサルファイド樹脂，全芳香族ポリエステル樹脂，ＢＣＢ（ベンゾシクロブテン）樹脂，エポキシ樹脂，ビスマレイミドトリアジン樹脂，ポリフェニレンエーテル樹脂，ポリキノリン樹脂，フッ素樹脂等の絶縁性の樹脂から成る第２の誘電体層１ｂとが積層されたものである。第１の誘電体層１ａと第２の誘電体層１ｂとの間にバイアス導体６が形成される。第１の誘電体層１ａおよび第２の誘電体層１ｂは、１層の誘電体層から成るものであってもよいし複数の誘電体層から成るものであってもよい。誘電体基板１がセラミックスから成る第１の誘電体層１ａと第２の誘電体層１ｂとが積層されたものである場合は、第１の誘電体層１ａと第２の誘電体層１ｂとが同時焼成により一体的に作製されたものであってもよいし、別々に作製した第１の誘電体層１ａと第２の誘電体層１ｂとを接合したものであってもよい。
【００２８】
誘電体基板１の第１の誘電体層１ａおよび第２の誘電体層１ｂは、例えば、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）質セラミックスから成る場合、以下のようにして作製される。まず、Ａｌ２Ｏ３，酸化珪素（ＳｉＯ２），酸化カルシウム（ＣａＯ），酸化マグネシウム（ＭｇＯ）等の原料粉末に適当な有機バインダや可塑剤，分散剤，溶剤等を添加混合して泥漿状となす。これを従来周知のドクターブレード法等でシート状となすことによってセラミックグリーンシートを得る。しかる後、このセラミックグリーンシートに適当な打ち抜き加工を施すことによって所定の形状に成形するとともに必要に応じて複数枚積層して生成形体を作製し、これを還元雰囲気中で約1600℃の温度で焼成することにより製作される。なお、生成形体は、Ａｌ２Ｏ３，ＳｉＯ２，ＣａＯ，ＭｇＯ等の原料粉末（必要に応じて有機バインダを加えて顆粒状とする。）を金型に充填しプレス成型することによって所定の形状のものを作製してもよい。
【００２９】
配線基板７の誘電体基板１がセラミックスから成り、第１の誘電体層１ａと第２の誘電体層１ｂとが同時焼成により一体的に作製される場合は、第１の誘電体層１ａとなるセラミックグリーンシートの上面に、信号線路導体２，接地導体３，第１の抵抗体４，バイアス端子電極５，また下面にバイアス導体６の導体部６ｂ用の金属ペーストを、また、第２の誘電体層１ｂとなるセラミックグリーンシートの下面に第２の接地導体３用の金属ペーストをスクリーン印刷法等の塗布手段により印刷塗布し、バイアス導体６の抵抗体部６ａ用の抵抗体ペーストを第１の誘電体層１ａとなるセラミックグリーンシートの下面に印刷塗布し、第１の誘電体層１ａとなるセラミックグリーンシートと第２の誘電体層１ｂとなるセラミックグリーンシートとを積層して生成形体を作製しておけばよい。バイアス導体６の導体部６ｂ用の金属ペーストおよびバイアス導体６の抵抗体部６ａ用の抵抗体ペーストは、第２の誘電体層１ｂとなるセラミックグリーンシートの上面に印刷塗布してもよい。貫通導体６ｃは、第１の誘電体層１ａとなるセラミックグリーンシートに貫通孔を形成して貫通孔に金属ペーストを充填しておくことにより形成することができる。接続導体３ｂが貫通導体である場合も同様に、第１の誘電体層１ａとなるセラミックグリーンシートおよび第２の誘電体層１ｂとなるセラミックグリーンシートに貫通孔を形成して金属ペーストを充填しておけばよい。接続導体３ｂが側面導体である場合は、生成形体作製した後にその側面に金属ペーストを印刷塗布すればよい。金属ペーストは、金属粉末に適当な有機バインダや溶剤を添加混合して作製する。金属粉末は、例えば、第１の誘電体層１ａおよび第２の誘電体層１ｂがアルミナ質セラミックスから成る場合であれば、タングステン（Ｗ），モリブデン（Ｍｏ），マンガン（Ｍｎ）等が用いられ、第１の誘電体層１ａおよび第２の誘電体層１ｂがガラスセラミックスから成る場合であれば、銅（Ｃｕ），銀（Ａｇ），パラジウム（Ｐｄ），Ａｇ−Ｐｄ合金等が用いられる。誘電体基板１の外表面の信号線路導体２，第１の接地導体３，第２の接地導体３ａ，第１の抵抗体４，バイアス端子電極５，側面導体（接続導体３ｂ）は、セラミックグリーンシートと同時焼成による形成ではなく、内部のバイアス導体６や貫通導体６ｃおよび接続導体３ｂである貫通導体が形成された誘電体基板１を作製した後に、蒸着法等の薄膜形成法にて形成してもよい。特に第１の抵抗体４は、終端抵抗値を精度よく形成することができるので、薄膜形成法にて形成するのが好ましい。
【００３０】
配線基板７の誘電体基板１が別々に作製したセラミックスから成る第１の誘電体層１ａと第２の誘電体層１ｂとを接合したものである場合は、信号線路導体２，第１の接地導体３，バイアス端子電極５，バイアス導体６の導体部６ｂは、これらの導体用の金属ペーストを、バイアス導体６の抵抗体部６ａは、抵抗体ペーストを第１の誘電体層１ａとなるセラミックグリーンシートまたは焼成後の第１の誘電体層１ａにスクリーン印刷法等の塗布手段により印刷塗布し、焼成することによって第１の誘電体層１ａに形成することができる。この第１の誘電体層１ａと、同様にして第２の接地導体３ａを形成した第２の誘電体層１ｂとを積層して接合することによって形成することができる。バイアス導体６は第２の誘電体層１ｂとなるセラミックグリーンシートまたは焼成後の第２の誘電体層１ｂの上面に形成してもよい。貫通導体６ｃ、貫通導体である接続導体３ｂは、グリーンシートに貫通孔を形成して貫通孔に金属ペーストを充填しておくことにより、あるいは焼成後の誘電体層１ａ，１ｂに形成した貫通孔に金属ペーストを充填して焼成することにより形成することができる。また、この場合も信号線路導体２，第１の接地導体３，第２の接地導体３ａ，第１の抵抗体４，バイアス端子電極５，バイアス導体６（第２の抵抗体６ａおよび導体部６ｂ）は、内部に貫通導体６ｃおよび接続導体３である貫通導体が形成された第１の誘電体層１ａおよび第２の誘電体層１ｂを作製した後に、蒸着法等の薄膜形成法にて形成してもよい。接続導体３ｂが側面導体である場合は、第１の誘電体層１ａと第２の誘電体層１ｂとを積層して接合した後に薄膜形成法により形成すればよい。第１の誘電体層１ａと第２の誘電体層１ｂとを接合するには、それぞれに形成された貫通導体６ｃをはんだや導電性接着剤等の導電性接合材で接続した後に周囲をエポキシ樹脂等の絶縁性樹脂で接合したり、異方性導電樹脂により接着したりすればよい。
【００３１】
配線基板７の誘電体基板１がセラミックスから成る第１の誘電体層１ａと絶縁性の樹脂から成る第２の誘電体層１ｂとが積層されたものである場合は、上記と同様にして作製された、信号線路導体２，第１の接地導体３，第１の抵抗体４，バイアス端子電極５，バイアス導体６（第２の抵抗体６ａおよび導体部６ｂ），貫通導体６ｃおよび接続導体３である貫通導体が形成された第１の誘電体層１ａの上に、上述したような絶縁性樹脂からなる誘電体層１ｂを形成し、第１の誘電体層１ａの接続導体３である貫通導体に接続するように、第２の誘電体層１ｂにも接続導体３である貫通導体を形成し、さらにその上に薄膜形成法により第２の接地導体３ａを形成する。接続導体３が側面導体である場合は、第２の誘電体層１ｂ上に第２の接地導体３ａを形成した後に、薄膜形成法により形成すればよい。
【００３２】
セラミックスから成る第１の誘電体層１ａの上に絶縁樹脂から成る第２の誘電体層１ｂを形成するには、例えば、ポリイミド樹脂からなる場合には、ワニス状のポリイミド前駆体を第１の誘電体層１ａの上面にスピンコート法・ダイコート法・カーテンコート法・印刷法等の塗布法により塗布し、しかる後、400℃程度の熱で硬化させてポリイミド化させることによって10μｍ〜100μｍ程度の厚みに形成する。あるいは、上記樹脂から成る10μｍ〜100μｍ程度のシートの下面に、シロキサン変性ポリアミドイミド樹脂，シロキサン変性ポリイミド樹脂，ポリイミド樹脂,ビスマレイミドトリアジン樹脂，エポキシ樹脂等の樹脂接着剤を乾燥厚みで５μｍ〜20μｍ程度にドクターブレード法等の塗布法にて塗布して乾燥させることで接着剤層を形成し、これを第１の誘電体層１ａの上に重ねて加熱プレスすることで形成する。塗布・硬化や加熱プレスを繰り返すことにより10μｍ〜50μｍの絶縁樹脂層を複数層積層して上記の厚みの第２の誘電体層１ｂとしてもよい。フィルムの樹脂を用いる方法は、複数のフィルムを一括してプレスすることが可能であり、１層毎に塗布および硬化を行なう必要がないので、製造工程を短くすることができる。
【００３３】
第２の誘電体層１ｂに接続導体３ｂである貫通導体を形成する場合は、例えば、直径20μｍ〜100μｍの貫通孔を形成して貫通孔内に導体を形成することで貫通導体を形成する。貫通孔の形成方法は、まず絶縁樹脂層上に開口を有するレジスト膜を形成するとともにこのレジスト膜の開口に位置する絶縁樹脂層をエッチングすることによって、あるいはレーザを使い直接絶縁樹脂層の一部を除去することによって形成される。このときのレーザはエキシマレーザ，ＣＯ２レーザ等を用いることができるが、貫通孔の内壁の形状を垂直に近く調整でき、さらに貫通孔の内壁面を滑らかに加工できる紫外線レーザで形成しておくのが望ましい。あるいは、ワニス状の樹脂を塗布する方法の場合であれば、感光性の樹脂を用いて、例えば露光により貫通孔が形成される部分以外を硬化させて、貫通孔が形成される部分の樹脂をエッチングにより除去することにより貫通孔を形成してもよい。貫通孔内に導体を形成するには、例えば、銅等の金属粉末と樹脂を主成分とする導体ペーストを絶縁樹脂層の貫通孔に充填しておくことにより貫通孔が導体により充填されたものが形成される。あるいは、貫通孔の底面に位置する第１の誘電体層に形成された貫通導体が露出した面および貫通孔の内面に薄膜形成法により導体層を形成し、その上にめっき法により銅（Ｃｕ），金（Ａｕ），ニッケル（Ｎｉ）等の電気抵抗の小さい金属から成るめっき皮膜を形成してもよい。このめっき皮膜の厚みを厚くすると貫通孔が導体により充填されたものとすることができる。
【００３４】
信号線路導体２，第１の接地導体３，第２の接地導体３ａ，バイアス端子電極５，バイアス導体６の導体部６ｂを薄膜形成法を用いて形成する場合は、窒化タンタル（Ｔａ２Ｎ），ニッケル−クロム（Ｎｉ−Ｃｒ）合金，チタン（Ｔｉ）等から成る密着金属層の上に、ニッケル（Ｎｉ），ニッケル−クロム（Ｎｉ−Ｃｒ）合金，パラジウム（Ｐｄ），白金（Ｐｔ）等から成る拡散防止層を介して、銅（Ｃｕ），金（Ａｕ），ニッケル（Ｎｉ）等の電気抵抗の小さい金属から成る主導体層を形成する。薄膜形成法で信号線路導体２等の配線を貫通導体６ｃおよび接続導体３ｂの貫通導体の上に形成する場合は、貫通導体６ｃおよび接続導体３ｂの貫通導体が誘電体基板１の表面から露出する部分には、ニッケル（Ｎｉ）や金（Ａｕ）等の表面保護層を形成しておくことが好ましい。
【００３５】
第１の抵抗体４の終端抵抗値およびバイアス導体６の第２の抵抗体６ａの抵抗値は、伝送される高周波信号の周波数や信号線路導体２の特性インピーダンスに応じて、適当な材質を選択し、その厚みや幅および形状を適宜設定して所望の値に設定される。
【００３６】
第１の抵抗体４およびバイアス導体６の第２の抵抗体６ａは、所定の抵抗値が得られるものであれば特に制限はなく、薄膜形成法により第１の抵抗体４および第２の抵抗体６ａを形成する場合は、例えば窒化タンタル（Ｔａ２Ｎ），ニクロム（Ｎｉ−Ｃｒ合金）等の薄膜を用いて形成する。また、抵抗体ペーストを印刷塗布して焼成することにより形成する場合は、ＲｕＯ２等を主成分とする厚膜を用いて形成する。抵抗体ペーストは、主にガラス組成物、導電性材料、抵抗値および温度特性の調整等を目的とした金属酸化物等の添加物からなり、これらが有機ビヒクルと混合されてなるものである。ガラス組成物は、例えばＣａＯ，Ｂ２Ｏ３，ＳｉＯ２およびＭｎＯを含むＣａ−Ｂ−Ｓｉ−Ｍｎ−Ｏ系の鉛を含まないガラス組成が挙げられる。導電性材料としては、ＲｕＯ２等のルテニウム酸化物や、Ａｇ−Ｐｄ合金，Ａｇ−Ｐｔ合金，ＴａＮ，ＷＣ，ＬａＢ６，ＭｏＳｉＯ２，ＴａＳｉＯ２および金属（Ａｇ，Ａｕ，Ｐｔ，Ｐｄ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ｗ，Ｍｏ等）が挙げられる。金属酸化物等の添加物としては、例えばＶ２Ｏ５，ＣｕＯ，ＺｎＯ，ＣｏＯ，ＭｎＯ２，Ｍｎ３Ｏ４が挙げられる。
【００３７】
配線基板７は、例えば、比誘電率が9.5の酸化アルミニウム質焼結体から成り、厚みが0.2ｍｍである誘電体基板１を用いた場合であれば、信号線路導体２の幅を0.1ｍｍ、厚みを0.002ｍｍとし、その両側に0.053ｍｍの間隔を設けて同じ厚みで誘電体基板１の外周縁まで第１の接地導体３を形成し、他方主面の全体に第２の接地導体３ａを形成して接続導体３ｂにより接続することにより、信号線路導体２を50Ωにインピーダンス整合させたグラウンド付きコプレーナ線路とすることができる。信号線路導体２，第１の接地導体３，第２の接地導体３ａを同様の寸法で形成した場合、厚みが0.14ｍｍである比誘電率が9.5の酸化アルミニウム質焼結体から成る第１の誘電体層１ａの上に、厚みが0.015ｍｍである比誘電率が3.4のポリイミド樹脂から成る第２の誘電体層１ｂを形成した誘電体基板１としても、同じく信号線路導体２を50Ωにインピーダンス整合させたグラウンド付きコプレーナ線路とすることができる。終端抵抗である第１の抵抗体４は抵抗値が50Ωになるように形成する。例えば第１の抵抗体４を薄膜で形成する場合であれば、窒化タンタル（Ｔａ２Ｎ）薄膜の幅を0.1ｍｍ、長さを0.1ｍｍ、厚みを約0.1μｍとすることで第１の抵抗体４の抵抗値が約50Ωとなる。必要に応じて形成した第１の抵抗体４の一部をレーザ加工によって除去して抵抗値を精度良く調整すればよい。
【００３８】
バイアス導体６の一部が第２の抵抗体６ａである場合に、第２の抵抗体６ａの単位長さ当たりの電気抵抗が導体部６ｂの100倍以上であると、電磁結合による共振を第２の抵抗体６ａでほとんど熱エネルギーに変換して減衰し、その共振によるノイズが信号線路導体２に反射して返ることを減少させることができるので好ましい。ここで第２の抵抗体６ａが窒化タンタル（Ｔａ２Ｎ）の場合は、窒化タンタルの比抵抗は125μΩｃｍであり、導体部６ｂが銅（Ｃｕ）の場合は、銅の比抵抗は1.55μΩｃｍであるので、バイアス導体６において第２の抵抗体６ａと導体部６ｂが同じ幅であれば、導体部６ｂの銅の厚みを第２の抵抗体６ａの窒化タンタルよりも約25％厚く形成することで、第２の抵抗体６ａの単位長さ当たりの電気抵抗を導体部６ｂの単位長さ当たりの電気抵抗の100倍以上にすることができる。
【００３９】
また、バイアス導体６に信号線路導体２の高周波信号が漏れないように、コンデンサを第１の抵抗体４と信号線路導体２との間に配置してもよい。このコンデンサは、バイアス導体６に流れる電流は直流であるので、その電流をカットして終端抵抗（第１の抵抗体４）に流れ込むことを防ぐ働きをする。
【００４０】
図７（ａ）は本発明の半導体装置の実施の形態の一例を示す平面図であり、図７（ｂ）は図７（ａ）のＡ−Ａ線における断面図である。図７において、８は基体、８ａは搭載部、８ｂは基体固定孔、９は枠体、９ａは固定孔、10はバイアス端子、11は半導体素子、12は蓋体、13は信号端子、14は封止材、15は中継基板、16はボンディングワイヤである。なお、図７（ａ）の平面図は、蓋体12を外した状態を示している。
【００４１】
本発明の半導体素子収納用パッケージは主として基体８と、基体８の上面に接合された枠体９と、枠体９内の基体８の上面に搭載された配線基板７と、配線基板７のバイアス端子電極５に電気的に接続されたバイアス端子10とで構成され、この半導体素子収納用パッケージに半導体素子11を搭載して配線基板７の信号線路導体２および第１の接地導体３に電気的に接続し、蓋体12を枠体９の上面に接合することにより封止して、本発明の半導体装置が構成される。
【００４２】
本発明の半導体素子収納用パッケージは、図７に示す例のように、金属から成り上面に配線基板７および半導体素子11を搭載する搭載部８ａを有する基体８と、基体８の上面に接合された搭載部８ａを取り囲む枠体９と、搭載部８ａに搭載された配線基板７と、配線基板７のバイアス端子電極５に電気的に接続されたバイアス端子10とを具備するものである。本発明の半導体素子収納用パッケージによれば、このような構成としたことから、バイアス導体と信号線路導体とが電磁結合したとしても抵抗により熱エネルギーに変換されて電磁結合が小さくなるので、信号線路導体２に不要な反射等が発生してインピーダンスが変化することが抑えられ、20ＧＨｚ以上の高周波信号においても伝達特性が向上して良好な終端特性を得ることができ、搭載する半導体素子12を高周波でも正常に動作させることができるようになる。
【００４３】
本発明の半導体装置は、図７に示す例のように、上記構成の本発明の半導体素子収納用パッケージと、搭載部８ａに搭載されて信号線路導体２および第１の接地導体３に電気的に接続された半導体素子11と、枠体９の上面に接合された蓋体12とを具備するものである。このような構成としたことから、本発明の配線基板７により良好な終端特性が得られるので、高周波においても半導体素子11が安定に動作する半導体装置を提供することができる。
【００４４】
基体８は、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等の金属やＣｕ−Ｗ焼結材等の金属から成る板状体であり、例えば金属インゴットに圧延加工や打ち抜き加工等の従来周知の金属加工法により、または射出成形したものに切削加工等を施すことによって、所定の形状に製作される。なお、基体８は図７に示す例のような四角形の板状体に限定されるものではなく、円形または多角形状の板状体であってもよい。また、図７に示す例のように、例えば、基体８を外部基板にねじ止めして固定するために用いる基体固定孔８ｂを基体８のコーナー部に設けてもよい。
【００４５】
配線基板７の基体８への搭載は、基体８の搭載部８ａにエポキシ樹脂等の樹脂製接着剤に銀等の導電性粒子を分散させた導電性接着剤あるいははんだなどの導電性の接合材で固定して行なわれる。
【００４６】
基体８と、基体８の搭載部８ａを取り囲む枠体９とにより、内側に半導体素子11を収容する空所を有する容器体となる。
【００４７】
枠体９は、基体８と同様のＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金やＣｕ−Ｗの焼結材等の金属や酸化アルミニウム質焼結体，窒化アルミニウム質焼結体等のセラミックスから成るものである。枠体９が金属から成る場合であれば、基体８と同時に一体成形するか、打ち抜き加工等の金属加工法により作製した枠体９を、基体８にＡｇろう等のろう材によりろう付けする、またはシーム溶接法等の溶接法により接合することで作製することができる。枠体９がセラミックスから成る場合であれば、枠体９の基体８との接合面に金属層を形成しておいてろう材で接合するか、活性金属を含むろう材により直接接合することにより作製することができる。
【００４８】
なお、枠体９がセラミックスから成る場合は、その表面にメタライズ層等の導体層が形成されているのが好ましい。枠体９は、金属から成るか、または表面に導体層が形成された誘電体材料から成ることにより、内部の半導体素子11によって発生する放射ノイズまたは枠体９の外側から侵入して来る放射ノイズを遮蔽することができる。
【００４９】
図６に示す例では、外部より半導体素子11に駆動信号等を入力させる入出力用の信号端子13が枠体９に設置されている。Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等の金属から成る信号端子13は枠体９の側面に形成された固定孔９ａにガラスから成る封止材14の中心を貫通して固定されている。あるいは、信号端子13を金属環内に封止材14で固定した後に、固定孔９ａ内に金属環を嵌め込むとともにＡｕ−Ｓｎ半田やＰｂ−Ｓｎ半田等の封着材により固定孔９ａに接合してもよい。
【００５０】
基体８および枠体９の表面には、耐食性に優れ、ろう材との濡れ性に優れた厚さが0.5〜９μｍのＮｉ層と厚さが0.5〜５μｍのＡｕ層とをめっき法により順次被着させておくのがよい。これにより、基体１が酸化腐食するのを有効に防止することができるとともに、配線基板７や半導体素子11をはんだにより良好に接合することができる。
【００５１】
バイアス端子10は、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等の金属を打ち抜き加工等の金属加工法により加工することで作製され、ガラス等により枠体９の側面に形成された貫通孔内に固定される。
【００５２】
枠体９内の基体８の上面に搭載された配線基板７のバイアス端子電極５とバイアス端子電極とを電気的に接続することで、本発明の半導体素子収納用パッケージとなる。バイアス端子電極５とバイアス端子６との電気的接続は、ボンディングワイヤ16により行なう。
【００５３】
半導体素子11は、ＩＣ（Integrated circuit），ＬＳＩ（Large Scale Integrated circuit），ＬＤ（Laser Diode），ＰＤ（Photo Diode）であり、基体８の搭載部８ａへの搭載は、ＡｇろうやＡｇ−Ｃｕろう等のろう材，Ａｕ−ＳｎはんだやＰｂ−Ｓｎはんだ等のはんだ，エポキシ樹脂等の接着剤により基体８の上面に強固に接着固定することによって行なう。
【００５４】
半導体素子11は、その電極が配線基板７の信号線路導体２および第１の接地導体３にそれぞれボンディングワイヤ16を介して電気的に接続される。また、図６および図７に示す例では、半導体素子11と信号端子13とが、それらの間の基体８の上面に搭載された中継基板15を介して電気的に接続されている。具体的には、半導体素子11の電極と中継基板15の上面に形成された信号線路導体とがボンディングワイヤ16により電気的に接続され、中継基板15の信号線路導体と信号端子13とがろう材等から成る導電性接着材を介して電気的に接続される。
【００５５】
中継基板15は、セラミックスから成る誘電体基板上に信号線路導体が形成されたものであり、配線基板７と同様にして作製することができ、配線基板７と同様の方法で基体８の上に搭載される。
【００５６】
そして、本発明の半導体素子収納用パッケージに半導体素子11を搭載して、半導体素子11と配線基板７の信号線路導体２および第１の接地導体３とを電気的に接続した後に、ろう付け法やシームウエルド法等の溶接法により枠体９の上面に蓋体12を接合し、パッケージ内部を気密に封止することによって、本発明の半導体装置となる。
【００５７】
蓋体12は、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金やＣｕ−Ｗの焼結材等の金属や酸化アルミニウム質焼結体，窒化アルミニウム質焼結体等のセラミックスから成る、板状のものである。図６に示す例のように、蓋体12の下面に段差を設けると、枠体９との位置合わせが容易となるのでよい。また、蓋体12がセラミックスから成る場合は、下面の周縁部に厚膜法や薄膜法で金属接合層を形成しておくことにより、ろう材による接合が可能となる。
【００５８】
なお、本発明は、上述の実施の形態の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば種々の変更は可能である。例えば、半導体素子11は、これに代えてＬｉＮｂＯ３（ニオブ酸リチウム：ＬＮ）の単結晶基板を用いた光変調素子を搭載したＬＮ光変調器であっても構わない。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】（ａ）は本発明の配線基板の実施の形態の一例を示す上面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線における断面図であり、（ｃ）は（ｂ）のＡ−Ａ線における断面図であり、（ｄ）は下面図である。
【図２】（ａ）は本発明の配線基板の実施の形態の他の一例を示す上面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線における断面図であり、（ｃ）は（ｂ）のＡ−Ａ線における断面図であり、（ｄ）は下面図である。
【図３】（ａ）は本発明の配線基板の実施の形態の他の例を示す上面図であり、（ｂ）は断面図である。
【図４】（ａ）は本発明の配線基板の実施の形態の一例を示す上面図であり、（ｂ）は断面図である。
【図５】（ａ）は本発明の配線基板の実施の形態の一例を示す上面図であり、（ｂ）は断面図である。
【図６】本発明の配線基板の等価回路図である。
【図７】（ａ）は本発明の半導体装置の実施の形態の一例を示す平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線における断面図である。
【図８】（ａ）は従来の半導体装置の実施の形態の一例を示す平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線における断面図である。
【図９】（ａ）は従来の半導体装置に搭載されている配線基板の上面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線の断面図であり、（ｃ）は下面図である。
【符号の説明】
【００６０】
１：誘電体基板
１ａ：第１の誘電体層
１ｂ：第２の誘電体層
２：信号線路導体
３：第１の接地導体
３ａ：第２の接地導体
３ｂ：接続導体
４：第１の抵抗体
５：バイアス端子電極
６：バイアス導体
６ａ：第２の抵抗体
６ｂ：導体部
６ｃ：貫通導体
７：配線基板
８：基体
８ａ：搭載部
８ｂ：基体固定孔
９：枠体
９ａ：固定孔
１０：バイアス端子
１１：半導体素子
１２：蓋体
１３：信号端子
１４：封止材
１５：中継基板
１６：ボンディングワイヤ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2010056203.tif 000009
【図８】
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【図９】
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