(57)【要約】【課題】伝送特性に優れた入出力端子、素子収納用パッケージ、並びに実装構造体を提供すること。【解決手段】入出力端子であって、一端部が円筒状であり、かつ他端部が半円柱状であって、前記一端部と前記他端部との間の中央部が円柱状である信号線路と、前記信号線路の一端部および前記信号線路の中央部の外周に位置し、前記信号線路と離間して設けられる円筒部、ならびに前記信号線路の他端部の外周に位置し、前記信号線路と離間して設けられる半円筒部を有する接地導体とを備えたことを特徴とする。【選択図】図１
2011238641.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端部が円筒状であり、かつ他端部が半円柱状であって、前記一端部と前記他端部との間の中央部が円柱状である信号線路と、
前記信号線路の一端部および前記信号線路の中央部の外周に位置し、前記信号線路と離間して設けられる円筒部、ならびに前記信号線路の他端部の外周に位置し、前記信号線路と離間して設けられる半円筒部を有する接地導体とを備えたことを特徴とする入出力端子。
【請求項２】
請求項１に記載の入出力端子であって、
前記信号線路の中央部に位置する外周表面と前記接地導体の円筒部に位置する内周表面との間は、断面視して前記信号線路の中心点から前記信号線路の外周表面に向かったいずれの方向においても略等距離に設定されていることを特徴とする入出力端子。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の入出力端子であって、
前記信号線路と前記接地導体との間には、第１誘電体が設けられており、
前記接地導体の中央部の外周には前記第１誘電体よりも誘電率が大きい第２誘電体が設けられていることを特徴とする入出力端子。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の入出力端子と、
上面に素子の実装領域を有する基板と、
前記基板上であって前記実装領域の外周に沿って設けられ、一部に貫通孔を有する枠体とを備え、
前記貫通孔に前記入出力端子が設けられていることを特徴とする素子収納用パッケージ。
【請求項５】
請求項４に記載の素子収納用パッケージであって、
前記入出力端子は、平面視して前記枠体内に、前記信号線路の他端部が露出していることを特徴とする素子収納用パッケージ。
【請求項６】
請求項４または請求項５に記載の素子収納用パッケージと、
前記素子収納用パッケージに実装されている素子を備えたことを特徴とする実装構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入出力端子、素子収納用パッケージ、並びに実装構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、誘電体層の一主面に信号線路を形成し、誘電体層の他主面にグランド層を形成した入出力端子を有する素子収納用パッケージが知られている（下記特許文献１参照）。現在、信号線路に伝送される信号を、マイクロ波、ミリ波等の高周波としても、電磁波の漏れが少なく、伝送特性に優れた素子収納用パッケージが求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−３１２７４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、伝送特性に優れた入出力端子、素子収納用パッケージ、並びに実装構造体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の第１実施形態に係る入出力端子は、一端部が円筒状であり、かつ他端部が半円柱状であって、前記一端部と前記他端部との間の中央部が円柱状である信号線路と、
前記信号線路の一端部および前記信号線路の中央部の外周に位置し、前記信号線路と離間して設けられる円筒部、ならびに前記信号線路の他端部の外周に位置し、前記信号線路と離間して設けられる半円筒部を有する接地導体とを備えたことを特徴とする。
【０００６】
また、本発明の第２実施形態に係る素子収納用パッケージは、前記入出力端子と、上面に素子の実装領域を有する基板と、前記基板上であって前記実装領域の外周に沿って設けられ、一部に貫通孔を有する枠体とを備え、前記貫通孔に前記入出力端子が設けられていることを特徴とする。
【０００７】
また、本発明の第３実施形態に係る実装構造体は、前記素子収納用パッケージと、前記素子収納用パッケージに実装されている素子を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、伝送特性に優れた入出力端子、素子収納用パッケージ、並びに実装構造体を提供することを目的とする。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態に係る実装構造体の概観斜視図である。
【図２】本実施形態に係る入出力端子の概観斜視図である。
【図３】図２のＸ−Ｘ’に沿った入出力端子の断面図である。
【図４】図２のＹ−Ｙ’に沿った入出力端子の断面図である。
【図５】本実施形態に係る入出力端子の一方から見た概観斜視図である。
【図６】本実施形態に係る入出力端子の一方から見た概観斜視図である。
【図７】本実施形態に係る入出力端子の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に添付図面を参照して、本発明にかかる実装構造体の実施形態を詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されないものとする。
【００１１】
＜実装構造体の概略構成＞
図１は、本実施形態に係る実装構造体１を示す概観斜視図である。図２は、図１の実装構造体１に用いられる入出力端子の概観斜視図である。実装構造体１は、電子機器に用いるものである。実装構造体１は、特に、マイクロ波又はミリ波等の高周波で用いられる電子機器の高周波回路に用いられる。なお、実装構造体１は、素子収納用パッケージ２に入出力端子３を設け、素子４を搭載したものである。
【００１２】
素子収納用パッケージ２は、例えば、半導体素子、光半導体素子、トランジスタ、ダイオード又はサイリスタ等の能動素子、或いは抵抗器、コンデンサ等の受動素子からなる素子４を実装するのに用いるものである。
【００１３】
素子収納用パッケージ２は、上面に素子４の実装領域Ｒを有する基板５と、基板５上であって実装領域Ｒの外周に沿って設けられ、一部に貫通孔Ｈを有する枠体６と、貫通孔Ｈに設けられ、枠体６の内外を電気的に接続する入出力端子３とを備えている。
【００１４】
基板５は、平面視したとき四角形状に形成された部材である。基板５は、例えば、銅、鉄、タングステン、モリブデン、ニッケル又はコバルト等の金属材料、或いはこれらの金属材料を含有する合金から成る。基板５は、熱伝導率を良好にして、実装領域Ｒに実装した素子４から発生する熱を効率良く基板５を介して外部に放散させる機能を備えている。なお、基板５の熱伝導率は、例えば、１５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上４５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下に設定されている。
【００１５】
また、基板５は、溶融した金属材料を型枠に鋳込んで固化させたインゴットに対して、従来周知の圧延加工又は打ち抜き加工に加えて、切削加工等の金属加工法を用いることで、所定形状に製作される。なお、基板５の一辺の長さは、例えば、３ｍｍ以上５０ｍｍ以下に設定されている。また、基板５の厚みは、例えば、０．３ｍｍ以上５ｍｍ以下に設定されている。
【００１６】
また、基板５の表面は、例えば、電気めっき法又は無電解めっき法を用いて、下地としてニッケルめっき層を形成した後に、金等の鍍金層が形成されている。これは、基板５の表面を、酸化腐食の防止、或いは実装領域Ｒに素子４をロー付け等により接合するためである。
【００１７】
基板５の実装領域Ｒは、基板５の上面に枠体６を接続したときに、枠体６と接続されない領域である。なお、本実施形態では、基板５の形状を四角形状としているが、素子を実装することが可能であれば、四角形状に限られず、多角形状又は楕円形状等であってもよい。
【００１８】
枠体６は、基板５の実装領域Ｒの外周に沿って接続され、実装領域Ｒに実装する素子４を外部から保護するための部材である。また、枠体６は、側面の一部に入出力端子３を設ける貫通孔Ｈが形成されている。枠体６は、ロー材を介して基板５にロー付けされる。なお、ロー材は、例えば、銀、銅、金、アルミニウム又はマグネシウム等からなり、ニッケル、カドミウム又は燐等の添加物を含有させてもよい。
【００１９】
また、枠体６は、例えば、銅、鉄、タングステン、モリブデン、ニッケル又はコバルト等の金属材料、或いはこれらの金属材料を含有する合金から成る。枠体６は、実装領域Ｒに素子４が実装されている状態で、素子４から発生する熱を効率良く枠体６の外部に発散
させる機能を備えている。なお、枠体６の熱伝導率は、例えば、１５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上４５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下に設定されている。
【００２０】
枠体６上には、実装領域Ｒに素子４が実装された状態で、蓋体７が設けられる。蓋体７は、基板５と枠体６とで囲まれる空間を封止する機能を備えている。蓋体７は、例えばロー材を介して枠体６上にロー付けされる。なお、蓋体７は、例えば、銅、鉄、タングステン、モリブデン、ニッケル又はコバルト等の金属材料、或いはこれらの金属材料を含有する合金から成る。
【００２１】
ここで、入出力端子３について説明する。図３は、図２に示すＸ−Ｘ’に沿った入出力端子３の断面図である。
【００２２】
入出力端子３は、一端部８ａが円筒状であり、かつ他端部８ｂが半円柱状であって、一端部８ａと他端部８ｂとの間の中央部８ｃが円柱状である信号線路８と、信号線路８の一端部８ａ及び信号線路８の中央部８ｃの外周に位置し、信号線路８と離間して設けられる円筒部９ａ、ならびに信号線路８の他端部８ｂの外周に位置し、信号線路８と離間して設けられる半円筒部９ｂとを有する接地導体９を備えている。また、図４に示すように、信号線路８の中心及び接地導体９の中心は、仮想直線Ａ上に位置している。ここでは、信号線路８と接地導体９がペアで、高周波伝送線路として機能する。
【００２３】
信号線路８について説明する。信号線路８は、入出力端子３に流れる電気信号を伝える機能を奏する。信号線路８は、図３に示すように、一端部８ａと、他端部８ｂと、一端部８ａと他端部８ｂとの間に位置する中央部８ｃから構成されている。信号線路８の一端部８ａは、円筒状になっている部分をさす。また、信号線路８の他端部８ｂは、半円柱状になっている部分をさす。さらに、信号線路８の中央部８ｃは、一端部８ａと他端部８ｂと接続される円柱状になっている部分をさす。なお、信号線路８の他端部８ｂは、接地導体９の半円筒部９ｂの上面に対して平行となるように設定されている。
【００２４】
信号線路８は、所定の電気信号を伝達する機能を備えている。信号線路８は、例えば、タングステン、モリブデン、マンガン、銅、銀、金又はニッケル等の金属材料、或いはこれらの混合物、或いはこれらの合金等からなる。
【００２５】
信号線路８の一端部８ａには、凹部８ａｘが設けられている。凹部８ａｘは、同軸コネクタのコンタクトピンを差し込むことが可能な大きさに設定されている。そして、同軸コネクタと信号線路８とを電気的に接続することができる。
【００２６】
信号線路８の他端部８ｂは、図５に示すように、他端部８ｂの平面が上面として露出している。そして、図６に示すように、その他端部８ｂの露出する上面に端子１０が接続される。端子１０は、少なくとも８ｂとの接合部分が半円柱状であって、素子４と電気的に接続される金属製部材である。端子１０は、端子１０の一端が素子４の入出力部と電気的に接続される。そして、端子１０の他端が、入出力端子３の信号線路８と電気的に接続される。また、端子１０は、素子収納用パッケージ２に入出力端子３を設けた状態では、枠体６で囲まれる領域に配置される。
【００２７】
端子１０の一端の下面が、素子４の上面の入出力電極部とボンディング等の手法により接合される。また、端子１０の他端は、入出力端子３の信号線路８と半田付やボンディング等の手法により接続される。具体的には、中央部８ｃの半円状の露出した側面が、端子１０の他端の先端部である半円状の端面と半田等の接合材やボンディング等の手法により接合される。そして、端子１０と他端部８ｂの両者の接続状態が、両者を合わせて円柱状となるように設定する。端子１０と信号線路８の他端部８ｂとの両者の接続された状態が
、信号線路８の中央部８ｃの形状に近づけることで、信号線路８の中央部８ｃに伝送される信号が、信号線路８の他端部８ｂにて変化するのを抑制することができ、信号線路８に伝送される際の信号の伝送特性を向上させることができる。
【００２８】
信号線路８の中央部８ｃは、信号線路８の両端に挟まれるとともに、信号線路８の両端と一体に形成されている。信号線路８は、一端部８ａと他端部８ｂとが中央部８ｃを介して全体が一体に形成されることで、信号線路８を構成する構成成分の内部分布を均一化することができ、信号線路８の電気特性が信号線路８の内部で変化しにくくすることができる。
【００２９】
図７は、入出力端子３の端面を側面視したときの側面図である。
【００３０】
接地導体９は、図３又は図４に示すように、信号線路８の外周に位置している。接地導体９は、信号線路８の一端部８ａ及び信号線路８の中央部８ｃの外周に位置し、信号線路８と離間して設けられる円筒部９ａと、信号線路８の他端部８ｂの外周に位置し、信号線路８と離間して設けられる半円筒部９ｂとを有している。ここで、入出力端子３を断面視したとき、信号線路８の外周と接地導体９の外周は、図４に示すように、同心円の関係にある。ここで、同心円の関係とは、信号線路８の外周に沿った円の中心と、接地導体９の外周又は内周に沿った円の中心とが、両円が重ならず、両円が略同心軸上に位置する関係をいう。なお、本実施形態における略同心軸とは、両円の中心が０．０５ｍｍ以下のずれを許容するものである。
【００３１】
また、接地導体９は、共通の基準電位、例えばアース電位としての機能を備えている。また、接地導体９は、例えば、銅、銀、タングステン、モリブデン、マンガン、金又はニッケル等の金属材料、或いはこれらの混合物、或いはこれらの合金等からなる。
【００３２】
接地導体９は、図４又は図７に示すように、信号線路８の中央部８ｃと接地導体９の円筒部９ａとの間は、断面視して信号線路８の中心点から信号線路８の外周表面に向かったいずれの方向においても略等距離に設定されている。信号線路８の中央部８ｃに位置する外周表面と接地導体９の円筒部９ａに位置する内周表面との間を、略等距離に設定することで、信号線路８と接地導体９との間にて信号伝送路の信号同期性が向上し、伝送特性が向上する。
【００３３】
ここで、信号線路８の中央部８ｃに位置する外周表面と接地導体９の円筒部９ａに位置する内周表面の間が略等距離とは、図４に示すように、信号線路８の中央部８ｃの外周表面から接地導体９の円筒部９ａの内周表面までの距離が、仮想直線Ａを中心（信号線路８の中心点）から信号線路８の外周表面に向ったいずれの方向においても略同じになることであって、そのずれは、例えば０．０５ｍｍ以下である。
【００３４】
信号線路８と接地導体９との間には、第１誘電体１１が設けられている。また、接地導体９の外周には第１誘電体１１よりも誘電率が大きい第２誘電体１２が設けられている。
【００３５】
第１誘電体１１及び第２誘電体層１２は、絶縁材料であって、例えば、アルミナ又はムライト等のセラミック材料、或いはガラスセラミック材料等から成る。また、第１の誘電体１１と第２の誘電体１２を異種組成の材料を組合せて作製することもできる。さらに、第１の誘電体１１が閉気孔を有する低強度又は低誘電率材料とし、第２の誘電体１２を緻密質とし、高誘電率材料で且つ高強度材料とすることにより、伝送特性を向上させることが可能である。
【００３６】
接地導体９の半円筒部９ｂの上面には、金属層１３が形成されている。
【００３７】
金属層１３は、露出する接地導体９の半円筒部９ｂを被覆するとともに、信号線路８の他端部８ｂとは絶縁している。金属層１３は、接地導体９と電気的に接続されることで、例えば、アース電位となる。
【００３８】
金属層１３は、信号線路８の他端部８ｂに沿って形成されているとともに、半円筒部９ｂの露出する上面の全てを被覆している。そして、金属層１３は、半円筒部９ｂの上面から第２誘電体１２の上面に向って延在されている。金属層１３の幅は、図５又は図６に示すように、半円筒部９ｂの露出する上面の幅よりも大きく設定されている。なお、信号線路８の他端部８ｂと接地導体９の半円筒部９ｂとの間の距離は、他端部８ｂの表面のうち円弧部分から半円筒部９ｂの内周面までが、略等距離に設定されている。
【００３９】
信号線路８の他端部８ｂに伝送する信号は、接地導体９の露出する上面に、接地導体９の露出する領域を被覆する金属層１３を設けることで、信号線路８の高周波信号に基づいて発生する電界を金属層１３が遮蔽することができる。このように、金属層１３に電界遮蔽効果をもたせることで、信号線路８から発生する電界に起因して素子４の高周波伝送特性が変化するのを抑制することができる。
【００４０】
金属層１３は、例えば、銅、銀、タングステン、モリブデン又はマンガン等の金属材料、或いはこれらの混合物、或いはこれらの合金等からなる。
【００４１】
また、素子収納用パッケージ２に、ＩＣ又はＬＳＩ等の半導体素子を実装する場合、半導体素子としては、例えば、シリコン、ゲルマニウム、ガリウム砒素、ガリウム砒素リン、窒化ガリウム又は炭化珪素等を用いることができる。
【００４２】
素子４と入出力端子３とを、例えばワイヤボンディング又はリボンボンディング等の手法により電気的に接続することもできる。本実施形態では、信号線路８の他端部８ｂを半円柱状に形成することで、ワイヤボンディング又はリボンボンディンクにて接続するワイヤ又はリボンの一端を接続しやすくすることができる。さらには、ワイヤボンディングに代えて端子１０を用いることで、入出力端子３と素子４との間の電気特性をさらに向上させることができる。また、外部と入出力端子３との接続においても、同軸コネクタを介して電気的接続を容易に行なうことができる。仮に、入出力端子３の信号線路８及び接地導体９の両端部の周囲を第２誘電体で被覆していた場合、信号線路８と素子との電気的接続が困難となり、入出力端子との電気的接続の位置精度が求められる。そして、入出力端子と素子との接続状態が、電気的にオープンになる虞が高く、製品不良が発生しやすくなる。
【００４３】
本実施形態によれば、信号線路を中心にその外周を接地導体で取り囲むとともに、信号線路と接地導体との距離を所望の距離に調整することで、信号線路に伝送される信号が、マイクロ波又はミリ波等の高周波であっても、電磁波の漏れを少なくし、外部からの外乱要因による影響を低減することができる。さらには、信号線路と接地導体との信号同期性を高めることにより伝送特性に優れた入出力端子、素子収納用パッケージ、並びに実装構造体を提供することができる。更には、入出力端子と素子との電気的接続を容易にすることができ、製品歩留まりの向上を図ることができる。
【００４４】
本発明は上述の実施の形態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において種々の変更、改良等が可能である。
【００４５】
＜実装構造体の製造方法＞
ここで、図１に示す実装構造体１の製造方法を説明する。
【００４６】
まず、基板５及び枠体６の型枠をそれぞれ準備する。基板５及び枠体６は、溶融した金属材料を型枠に鋳込んだ固化させたインゴットに対して、金属加工法を用いることで、所定形状に製作される。
【００４７】
次に、入出力端子３を準備する。ここでは、第１誘電体１１と第２誘電体１２が、酸化アルミニウム質焼結体、窒化アルミニウム質焼結体又はムライト質焼結体等の材料から成る場合の入出力端子３の作製方法について説明する。
【００４８】
具体的には、第１誘電体１１と第２誘電体１２の材料が酸化アルミニウム質焼結体から成る場合について説明する。まず、酸化アルミニウム、酸化珪素、酸化マグネシウム及び酸化カルシウム等の原料粉末に、有機バインダー、可塑剤、溶剤等を添加混合する。そして、添加混合物に対して、スプレードライヤーにより噴霧乾燥することにより添加混合物を微小粒状にする。
【００４９】
ここで、第１誘電体１１及び第２誘電体１２のプレス整形型を準備する。そして、整形型内に、微小粒状の酸化アルミニウム質の材料を充填し、焼結前の第１誘電体１１、第２誘電体１２を取り出す。
【００５０】
また、タングステン又はモリブデン等の高融点金属粉末を準備し、この粉末に有機バインダー、可塑剤又は溶剤等を添加混合して金属ペーストを得る。
【００５１】
そして、取り出した焼結前の第１誘電体１１の貫通孔内に、例えばスクリーン印刷法を用いて、金属ペーストを充填し、さらに、前躯体の第１誘電体１１の外周表面にもスクリーン印刷法を用いて、金属ペーストを塗って、接地導体９を形成する。そして、約１６００℃にて雰囲気焼成を行い第１誘電体１１の焼結品を得る。さらに、焼成後の第１誘電体１１に対して、メタライズ面である外周表面にロー付け・半田付け用のニッケルめっきを施す。
【００５２】
また、取り出した前駆体の第２誘電体１２は、素子収納用パッケージ１と接続される箇所及び接地導体９と接続される箇所に、例えばスクリーン印刷法を用いて、金属ペーストを塗布する。そして、約１６００℃にて雰囲気焼成を行い第２誘電体１２の焼結品を得る。さらに、焼成後の第２誘電体１２に対して、メタライズ面である内周表面、および外表面にロー付け・半田付け用のニッケルめっきを施す。
【００５３】
次に、めっき済みの第２誘電体１２の内部に、めっき済みの第１誘電体１１をセットし、両部材の間にロー付け用ロー材、または半田付け用半田材を雰囲気炉中にて溶融充填することにより一体化する。
【００５４】
その後に、入出力端子の両端部を所要の形状に機械加工した後に入出力端子３を、素子収納用パッケージ１の貫通孔Ｈにロー付け用ロー材、または半田付け用半田材を介して接続する。さらに、この後に、入出力端子の素子及びコネクタ接続部にめっきを施す。このようにして、素子収納用パッケージ１を作製することができる。
【００５５】
次に、素子収納用パッケージ２に半田を介して素子４を実装し、枠体６上に蓋体７を設けることで、実装構造体１を作製することができる。
【符号の説明】
【００５６】
１  実装構造体
２  素子収納用パッケージ
３  入出力端子
４  素子
５  基板
６  枠体
７  蓋体
８  信号線路
８ａ  一端
８ｂ  他端
８ｃ  中央
９  接地導体
９ａ  円筒部
９ｂ  半円筒部
１０  端子
１１  第１誘電体
１２  第２誘電体
１３  金属層
Ｒ  実装領域
Ｈ  貫通孔
Ａ  仮想直線
【図１】
2011238641.tif 000003
【図２】
2011238641.tif 000004
【図３】
2011238641.tif 000005
【図４】
2011238641.tif 000006
【図５】
2011238641.tif 000007
【図６】
2011238641.tif 000008
【図７】
2011238641.tif 000009