(57)【要約】【課題】伝送線路を形成したパッケージベースと、該パッケージベース上に取り付けられた凹部を有する蓋体とからなる高周波回路用パッケージにおいて、空洞共振、アイソレーション特性の劣化を抑制し且つ伝送特性に優れた高周波回路用パッケージを得る。【解決手段】前記蓋体は電磁波吸収体から成り、かつ前記伝送線路が近接している蓋体の一部に導電体を形成する。【選択図】図１
2004031598.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
伝送線路を形成したパッケージベースと、該パッケージベース上に取り付けられた凹部を有する蓋体とからなる高周波回路用パッケージにおいて、前記蓋体は電磁波吸収体から成り、かつ前記伝送線路が近接している蓋体の一部に導電体を備えたことを特徴とする高周波回路用パッケージ。
【請求項２】
前記導電体は表面がＡｕ、その下地がＮｉからなることを特徴とする請求項１記載の高周波回路用パッケージ。
【請求項３】
上記蓋体の全面に上記導電体を成す金属メッキ膜を施した後、蓋体の凹部内壁の天井面と側面の少なくとも一部にエッチング液を滴下もしくは塗布することによって金属メッキ膜を除去することを特徴とする請求項１または２に記載の高周波回路用パッケージの製造方法。
【請求項４】
上記蓋体の一部を無電解メッキ浴に浸けて上記導電体を成す金属メッキ膜を形成することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の高周波回路用パッケージの製造方法。
【請求項５】
伝送線路を形成したパッケージベースと、該パッケージベース上に取り付けられた凹部を有する蓋体とからなる高周波回路用パッケージにおいて、前記蓋体は電磁波吸収体と電磁波透過体から成り、かつ前記伝送線路が近接している蓋体の一部に電磁波透過体を備え、該電磁波透過体の厚さが０．１ｍｍ以上であることを特徴とする高周波回路用パッケージ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高周波回路用パッケージ、特に光通信、無線通信用に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
高周波回路用パッケージでは、金属又はセラミックス等からなる蓋体をパッケージベースに取り付けることにより気密封止を行う。従って、前記高周波回路用パッケージ内には直方体状の空洞が形成されることから、高周波回路用パッケージは方形空洞共振器と同様の性質を有する。そのため前記空洞の寸法によって定まる遮断周波数より高い周波数帯域で、空洞共振を生じるので、前記周波数帯域で動作する高周波半導体素子あるいはその他の回路素子を高周波回路用パッケージに実装する場合には、前記空洞の寸法を小さくすることによって、遮断周波数を前記素子が動作する周波数帯域よりも十分に高くしている。しかしながら前記方法では、素子の動作周波数が高周波化するに伴い、前記素子が動作する周波数帯域より空洞共振が生じる周波数の方が低くなるという問題がある。この問題点を解決するために、電磁波吸収体を高周波回路用パッケージ内部に配設して、空洞共振時の電界又は磁界エネルギーを吸収することにより、空洞共振を抑制する方法が採られている。
【０００３】
さらに、高周波回路用パッケージでは、空洞共振のみならず、高周波回路用パッケージ内に実装する増幅器のアイソレーション特性の劣化を引き起こすこともある。すなわち、高周波回路用パッケージ及び高周波半導体素子に形成された高周波伝送線路を伝播するマイクロ波、ミリ波により、蓋体に高周波電流が発生し、増幅器入出力線路間にこの蓋体を介する電流が流れるため、信号の帰還に起因する不要な発振が生じる。こういった問題を解決するために、電磁波吸収体を蓋体の内側に配設して、蓋体に流れる高周波電流を抑制する方法が採られている。
【０００４】
例えば、高周波回路用パッケージ内部に使用される電磁波吸収体としては、図５の高周波回路用パッケージ５０のように、蓋体５１、パッケージベース５３に直方体の形状を有するフェライトシートからなる電磁波吸収体５２を装着したもの、あるいは液状のフェライト塗料を塗布したもの（特開平６−２３６９３５号公報）が知られている。
【０００５】
また、例えば、図６の半導体パッケージ６０は、Ａｌ製ヒートスプレッダ６１を囲むように着設した軟磁性材料からなる支持枠６２には所定のスルーホールが設けてあり、スルーホールを通してリードフレーム６３が支持枠６２の表裏面に所要パターンで露出するように配置してあり、フェライト製支持枠６２の上面側のインナーリード部とヒートスプレッダ６１上に搭載したＬＳＩチップ６４とインナーリードを被覆するように、Ｎｉ−Ｚｎ系焼結フェライトからなるキャップ６５を絶縁材６６にて封着したもの（特開平５−２４３４１２）が知られている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図５の高周波回路用パッケージ５０のように、蓋体５１、パッケージベース５２によって構成された空洞のコーナー部に電磁波吸収材料の小片５３を装着する方法は、空洞共振時の電界又は磁界エネルギーを効率よく吸収し、空洞共振を抑制することができるが、アイソレーション特性の劣化を抑制するには不十分であるという問題がある。また、コーナー部に電磁波吸収材料の小片５３を装着すると部品数が増えるため、コストアップとなる。
【０００７】
また、図６の半導体パッケージ６０のように、支持枠６２内にはリードフレーム６３を配置しているため、Ｎｉ−Ｚｎ系焼結フェライトの損失が大きい周波数帯域では信号が減衰する問題がある。また、信号が減衰しないように、Ｎｉ−Ｚｎ系焼結フェライトの損失を小さくすると空洞共振を抑制することができない問題がある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明では、上記課題に対して検討を重ねた結果、伝送線路を形成したパッケージベースと、該パッケージベース上に取り付けられた凹部を有する蓋体とからなる高周波回路用パッケージにおいて、前記蓋体は電磁波吸収体から成り、かつ前記伝送線路が近接している蓋体の一部に導電体を備えたことを特徴とするものである。
【０００９】
さらに、前記導電体は表面がＡｕ、その下地がＮｉからなることを特徴とするものである。
【００１０】
さらに、上記蓋体の全面に上記導電体を成す金属メッキ膜を施した後、蓋体の凹部内壁の天井面と側面の少なくとも一部にエッチング液を滴下もしくは塗布することによって金属メッキ膜を除去することを特徴とするものである。
【００１１】
さらに、上記蓋体の一部を無電解メッキ浴に浸けて上記導電体を成す金属メッキ膜を形成することを特徴とするものである。
【００１２】
さらに、伝送線路を形成したパッケージベースと、該パッケージベース上に取り付けられた凹部を有する蓋体とからなる高周波回路用パッケージにおいて、前記蓋体は電磁波吸収体と電磁波透過体から成り、かつ前記伝送線路が近接している蓋体の一部に電磁波透過体を備え、該電磁波透過体の厚さが０．１ｍｍ以上であることを特徴とするものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態として、高周波回路用パッケージについて説明する。
【００１４】
例えば図１に示すように、高周波伝送線路１１を形成したパッケージベース１２と、パッケージベース１２上に取り付けられた凹部を有する蓋体１３とからなる高周波回路用パッケージ１０において、蓋体１３は電磁波吸収体から成り、かつ伝送線路１１が近接している蓋体１３の一部（内壁側面１３ａ）に導電体１４を備えた。
【００１５】
ここで、蓋体１３がコバール、ステンレス等の金属あるいはアルミナ等のセラミックスの場合、電磁波を吸収しないため空洞共振が発生し、高周波回路用パッケージ１０の伝送特性が低下する。また、蓋体１３がコージライト、ガラセラ等の低誘電率、低損失材料で構成されている場合、空洞共振は発生しにくいが、電磁波が高周波回路用パッケージの外部に漏洩するため適切ではない。さらに、蓋体１３が電磁波吸収体で構成されている場合、空洞共振を抑制することができるが、蓋体１３と伝送線路１１とが近接するため、高周波回路用パッケージ１０の伝送特性が低下する問題が生じる。
【００１６】
ここで、近接とは蓋体１３が伝送線路１１に電気的な影響を与える領域まで接近していることである。例えば、図３に示す高周波回路用パッケージ３０の電力透過係数（Ｓ２１）を、ネットワークアナライザーを用いて、周波数１００ＭＨｚ〜４０．１ＧＨｚ、測定ポイント数２０１、アベレージング１２８回の設定で測定し、パッケージベース１２単体でのＳ２１を基準にして、導電体１４が形成されていない蓋体１３を配設したときのＳ２１との差の絶対値が０．１ｄＢ以上であれば近接しているとする。
【００１７】
一方、蓋体１３は電磁波吸収体から成り、かつ伝送線路１１が近接している蓋体１３の一部に導電体１４を備えることによって、空洞共振、信号の減衰、電磁波の漏洩を抑制することができる。これは、伝送線路１１と蓋体１３が近接していても、導電体１４が電磁波を反射するため、電磁波吸収体からなる蓋体１３で吸収されることはない。
【００１８】
さらに、内壁側面１３ａと外壁天井面１３ｃと外壁側面１３ｄと、蓋体１３とパッケージベース１２との当接部に導電体１４を備えると電磁波の漏洩を十分に抑制することができる。さらに、導電体１４はパッケージベース１２上のグラウンド１７と導電性の接合剤等により電気的に接続することが好ましい。
【００１９】
また、蓋体１３そのものに電磁波吸収性能があるため、高周波回路用パッケージ１０の空洞内部に電磁波吸収体を配置する必要がない。
【００２０】
ここで、前記電磁波吸収体は、電磁波を吸収する物質であれば何でも良い。例えば、合成樹脂、ゴム、セラミックス等の絶縁体中に磁性体粒子、カーボン粒子が分散含有された構造のもの、あるいはフェライト焼結体、体積固有抵抗率１×１０−１〜１×１０５Ωｍ程度の導電性セラミックス、導電性樹脂等、デバイス形態、用途や電磁波吸収特性等に応じて適宜選定できる。また、上記磁性体粒子としては、例えば、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライト、Ｎｉ−Ｚｎ−Ｃｕ系フェライト、Ｍｎ−Ｚｎ系フェライト、Ｃｕ−Ｚｎ系フェライト、Ｂａ系フェライト、Ｃｏ系フェライト、カーボニル鉄、パーマロイ、パーメンジュール、フェロシリコン、センダスト、アモルファス合金、電磁ステンレス鋼、窒化鉄、その他のＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉ基合金などの軟磁性金属等、上記カーボン粒子としては、例えば、カーボンファイバー、カーボンナノチューブ、カーボンマイクロコイル、黒鉛、カーボンブラック、活性炭、フラーレン、ガラス状カーボン等を使用でき、また、磁性体粒子、カーボン粒子の形状は、球状、塊状、扁平状、繊維状、鱗片状、コイル状、四面体、六面体等、何でも良い。
【００２１】
また、上記絶縁体としては、例えば、アルミナ、ムライト、ホウ珪酸ガラス、コージライト、ステアタイト、フォルステライト、あるいはエポキシ系樹脂、フェノール系樹脂、ＰＴＦＥ樹脂、ポリイミド、ポリアミド、ＰＥＥＫ、塩素化ポリエチレン、ウレタン、クロロプレンゴム、ナイロン、ポリエチレン、光硬化樹脂等の合成樹脂があり、これらのうち１種類以上を混合して使用することができる。
【００２２】
また、合成樹脂、ゴム、セラミックス等の絶縁体中に磁性体粒子が分散含有された構造のものは、磁性体粒子の含有率が１０重量％以上９９重量％以下、特に３０重量％以上９７重量％以下とすることが好ましい。磁性体粒子の含有率が１０重量％未満になると電磁波吸収特性が低下し、逆に９９重量％を超えると成形体の強度が著しく低下するため、本発明の高周波回路用パッケージの部材としては好ましくない。
【００２３】
さらに、磁性体粒子の平均粒径は０．０１μｍ以上３００μｍ以下、特に１μｍ以上２０μｍ以下とすることが好ましい。平均粒径が０．０１μｍ未満になるとコストが高くなり経済的に合わなくなるためであり、また、３００μｍより大きくなると高周波での電磁波吸収特性が低下するため、本発明の高周波回路用パッケージの部材としては好ましくない。
【００２４】
また、磁性体粒子の最大粒径は５００μｍ以下、特に３００μｍ以下とすることが好ましい。最大粒径が５００μｍより大きくなると、絶縁体との混合時における分散性が悪いため、強度を十分に保つことが出来ない。
【００２５】
尚、磁性体粒子の平均粒径とは、磁性体粒子の前後、左右、上下の寸法を各々測定した値の平均値であり、最大粒径とは、前後、左右、上下の寸法を測定した時に最も長い部分の長さのことである。蓋体１３から磁性体粒子の粒径を求める時には、便宜的に蓋体１３の任意の表面又は断面を画像解析装置で分析する。
【００２６】
また、導電体１４は、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｆｅ、及びこれらの合金、またはこれらの金属粉を合成樹脂中に分散含有した導電性樹脂等が使用でき、１層または２層以上に積層しても構わない。化学的安定性が高いことからＡｕが好ましいが、特に半田との濡れ性、封止接合の信頼性の高いことから表面がＡｕその下地がＮｉとすることが好ましい。また、導電体１４の厚さは、０．０１μｍ以上であれば良いが、０．１μｍ以上であることが好ましい。
【００２７】
また、蓋体１３の製造方法は、粉末加圧成形、インジェクション成形、熱ロール成形、ドクターブレード成形、鋳込み成形、光造形等の公知の製法により作製される。さらに、蓋体１３の一部に備える導電体１４は、蒸着、塗装、電着塗装、無電解メッキ、電気メッキ、真空メッキ、溶解メッキ、パルスメッキ等の公知の方法により作製されるが、蓋体１３全面に導電体１４を形成すると共振抑制効果が得られないため、蓋体１３の内壁に形成された導電体１４は一部を除去する必要がある。除去方法は、機械的に除去する方法、マスキング後エッチング液に浸して除去する方法、マスキングせずにエッチング液を滴下または噴霧して除去する方法、あるいは導電体１４を形成する前に蓋体１３内壁の一部を予めマスキングして蒸着、塗装、無電解メッキ、電気メッキする方法等があるが、特に、製造コストが安価で、工程が単純であることからマスキングせずにエッチング液を滴下または噴霧して除去する方法が好ましい。具体的には、蓋体１３全面に無電解メッキで金属メッキ膜を形成し、その後、塩化第二鉄、塩酸、硫酸、硝酸、塩化銅アンモニウム、王水等のエッチング液を蓋体１３凹部内壁の天井面と側面の少なくとも一部に滴下または噴霧することによって、金属メッキ膜の一部を除去することができる。
【００２８】
さらに、蓋体１３凹部内壁の天井面と側面の少なくとも一部の金属メッキ膜を除去した場合、蓋体全体に電気メッキをすることで蓋体１３凹部内壁の選択的に金属メッキすることができる。
【００２９】
また、蓋体１３の一部を無電解メッキ浴に浸すことで、マスキングまたはエッチング液を使用しなくても選択的に金属メッキ膜を施すことができる。
【００３０】
また、例えば図２に示すように、伝送線路１１を形成したパッケージベース１２と、該パッケージベース１２上に取り付けられた凹部を有する蓋体１３とからなる高周波回路用パッケージ１０において、蓋体１３は電磁波吸収体から成り、かつ伝送線路１１が近接している蓋体１３の一部（ここでは内壁側面１３ａ）には電磁波透過体２１を備え、電磁波透過体２１の厚さを０．１ｍｍ以上としている。
【００３１】
ここで、蓋体１３全てが電磁波吸収体で構成されている場合、空洞共振を抑制することができるが、蓋体１３と伝送線路１１とが近接するため、高周波回路用パッケージ１０の伝送特性が低下する問題が生じる。また、蓋体１３と伝送線路１１との距離を離すことによって、伝送特性の低下を抑制することが出来るが、高周波回路用パッケージのサイズが大きくなることから問題である。
【００３２】
一方、伝送線路１１と近接している蓋体１３の一部に電磁波透過体２１を備えると、高周波回路用パッケージ１０の伝送特性が低下することがない。これは、電磁波透過体２１の複素比誘電率、複素比透磁率が非常に小さいためである。
【００３３】
ここで、電磁波透過体２１は電磁波を透過する物質であれば何でも良い。例えば、アルミナ、ムライト、ホウ珪酸ガラス、コージライト、ステアタイト、フォルステライト、あるいはエポキシ系樹脂、フェノール系樹脂、ＰＴＦＥ樹脂、ポリイミド、ポリアミド、ＰＥＥＫ、塩素化ポリエチレン、ウレタン、クロロプレンゴム、ナイロン、ポリエチレン、光硬化樹脂等の合成樹脂、窒素、空気等の気体があり、これらのうち１種類以上を組み合わせて使用することができるが、特に機械的強度、耐熱性が高く、誘電率、誘電損失、磁気損失が低いアルミナ、コージライト等が好ましい。また、電磁波透過体２１の厚さは、０．１ｍｍ以上であれば良いが、０．２ｍｍ以上であることが好ましい。
【００３４】
また、電磁波透過体２１の製造方法は、粉末加圧成形、インジェクション成形、熱ロール成形、ドクターブレード成形、鋳込み成形、光造形等の公知の製法により作製される。この様な製法で作製された電磁波透過体２１は、接着剤、低融点ガラス、低融点金属等により接合される。また、蓋体１３に液状の電磁波透過体を塗布し、その後、硬化させても良い。
【００３５】
このような高周波回路用パッケージ１０、２０は、無線通信機器、光受信器、光送信器、光送受信器等を構成する高周波回路用パッケージに使用でき、高周波回路用パッケージの空洞共振、アイソレーション、電磁波の漏洩等を抑制することができる。また、電磁波吸収体からなる蓋体１３によって伝送線路の信号を減衰させることもない。
【００３６】
【実施例】
（実施例１）
図３に示すように、伝送線路１１が形成されたパッケージベース１２と、電磁波吸収体からなる蓋体１３とからなる高周波回路用パッケージ３０の伝送線路１１と、基板３１上に形成された伝送線路３２とは半田で接合され、さらに入力側にプローブ３３、出力側にプローブ３４を接続した。プローブ３３、３４はそれぞれネットワークアナライザーのポート１、ポート２に接続している。尚、高周波回路用パッケージ３０は外径８ｍｍ高さ１ｍｍの空洞を有し、伝送線路１１と蓋体１３の内壁側面１３ａが近接している。蓋体１３の肉厚は１ｍｍ、表面には導電体１４を形成している。導電体１４を部分的に形成するには、無電解メッキ、または、電気メッキにより予め全面に形成し、その後、導電体１４の一部にエッチング液を滴下もしくは噴霧する。
【００３７】
尚、蓋体１３は、エポキシ樹脂中にカーボニル鉄、センダスト、ＳＵＳ、Ｍｏパーマロイ、カーボンファイバー等のフィラーを含有したもの、あるいは主成分Ｆｅ２Ｏ３のフェライト焼結体である。
【００３８】
伝送特性は、伝送線路１１と蓋体１３との距離、導電体１４の材質、厚さ、形成位置（蓋体１３の内壁側面を１３ａ、内壁天井面を１３ｂ、外壁天井面を１３ｃ、外壁側面を１３ｄ）を各種設定したときの電力透過係数の最小値（Ｓ２１ｍｉｎ）を、ネットワークアナライザーを用いて、周波数１００ＭＨｚ〜４０．１ＧＨｚ、ポイント数２０１、アベレージング１２８回の設定で測定し、信号の減衰、共振抑制効果の有無を確認した。また、比較として、Ａｕ付きコバール、アルミナからなる蓋体を使用した。
【００３９】
但し、共振抑制効果は、空洞共振がないものを○、あるものを×とした。
【００４０】
表１の結果から明らかなように、試料Ｎｏ．３５〜４４は伝送線路１１が近接している蓋体１３表面の一部、すなわち内壁側面１３ａに導電体１４が備えられていないため、信号の減衰があり使用することができない。
【００４１】
また、試料Ｎｏ．４５〜４８は蓋体１３の内壁側面と接合面１３ａ、内壁天井面１３ｂともに導電体１４を備えたことから、導電体１４表面に高周波電流が流れ、空洞共振を抑制することができない。
【００４２】
また、試料Ｎｏ．４９、５０は、蓋体１３が電磁波吸収体ではないため、空洞共振を抑制することができない。
【００４３】
一方、本発明の範囲内である試料Ｎｏ．１〜３４は、共振抑制効果があり、且つ信号の減衰も概ねないことから好適に使用することができる。
【００４４】
【表１】
2004031598.tif 000003
【００４５】
（実施例２）
実施例１と同様の評価を行った。尚、高周波回路用パッケージ４０は外径８ｍｍ高さ１ｍｍの空洞を有し、伝送線路１１と蓋体１３の内壁側面１３ａは近接している。蓋体１３の肉厚は１ｍｍで、その一部に電磁波透過体２１を備え、且つ蓋体１３の外壁天井面１３ｃ、外壁側面１３ｄには導電体１４を備えている。導電体１４は、蓋体１３の外壁を無電解メッキ浴に浸すことによって形成することができる。
【００４６】
尚、蓋体１３は、エポキシ樹脂中にカーボニル鉄、センダスト、ＳＵＳ、Ｍｏパーマロイ、カーボンファイバー等のフィラーを含有したもの、あるいは主成分Ｆｅ２Ｏ３のフェライト焼結体である。
【００４７】
表１の結果から明らかなように、試料Ｎｏ．８５〜９４は伝送線路１１が近接している蓋体１３の一部、すなわち内壁側面１３ａに電磁波透過体２１が備えられていないため、信号の減衰があり使用することができない。
【００４８】
また、試料Ｎｏ．９５〜９８は電磁波透過体２１の厚さが０．１ｍｍ未満であることから、信号の減衰があり使用することができない。
【００４９】
また、試料Ｎｏ．９９、１００は、蓋体１３が電磁波吸収体と電磁波透過体で構成されていないため、空洞共振を抑制することができない。
【００５０】
一方、本発明の範囲内である試料Ｎｏ．５１〜８４は、共振抑制効果があり、且つ信号の減衰も概ねないことから好適に使用することができる。
【００５１】
【表２】
2004031598.tif 000004
【００５２】
【発明の効果】
以上詳述した通り、本発明によれば、伝送線路を形成したパッケージベースと、該パッケージベース上に取り付けられた凹部を有する蓋体とからなる高周波回路用パッケージにおいて、前記蓋体は電磁波吸収体から成り、かつ前記伝送線路が近接している蓋体の一部に導電体を備えたことにより、共振抑制、アイソレーション特性に優れた高周波回路用パッケージを得ることができる。
【００５３】
また、伝送線路を形成したパッケージベースと、該パッケージベース上に取り付けられた凹部を有する蓋体とからなる高周波回路用パッケージにおいて、前記蓋体は電磁波吸収体から成り、かつ前記伝送線路が近接している蓋体の一部に導電体を備えたことにより、共振抑制、アイソレーション特性に優れた高周波回路用パッケージを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の高周波回路用パッケージの断面図である。
【図２】本発明の高周波回路用パッケージの断面図である。
【図３】伝送特性を評価するための高周波回路用パッケージの断面図である。
【図４】伝送特性を評価するための高周波回路用パッケージの断面図である。
【図５】従来の電磁波吸収体を用いた高周波回路用パッケージの断面図である。
【図６】従来の電磁波吸収体を用いた高周波回路用パッケージの断面図である。
【符号の説明】
１０・・・高周波回路用パッケージ
１１・・・伝送線路
１２・・・パッケージベース
１３・・・蓋体
１３ａ・・・蓋体１３の内壁側面
１３ｂ・・・蓋体１３の内壁天井面
１３ｃ・・・蓋体１３の外壁天井面
１３ｄ・・・蓋体１３の外壁側面
１４・・・導電体
１５・・・半導体素子
１６・・・ワイヤー
１７・・・グラウンド
２０・・・高周波回路用パッケージ
２１・・・電磁波透過体
３０・・・高周波回路用パッケージ
３１・・・基板
３２・・・伝送線路の端子部
３３・・・入力側プローブ
３４・・・出力側プローブ
４０・・・高周波回路用パッケージ
４１・・・導電体
【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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