(57)【要約】【課題】従来のＭＭＩＣ、または誘電体基板は、高周波プローバを使用した測定を行なう際、高周波信号パッドの幅広部が先端開放スタブになり、また、実装時はワイヤとのインピーダンスのミスマッチにより高周波信号パッドにおける特性が劣化していた。【解決手段】ＭＭＩＣ、または誘電体基板の高周波信号パッドを測定インピーダンスとほぼ同等の幅とし、ＧＮＤパッドの間には、いずれにも接続されていない接続補助パッドを設けた。また、実装時には、高周波信号パッド同士の他に、ＧＮＤパッドと接続補助パッドの両者にワイヤのつぶれ部分が接触するように、ＧＮＤパッドおよび接続補助パッド同士を接続した。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロ波、ミリ波等の高周波帯にて使用するマイクロ波集積回路において、他のマイクロ波集積回路との間で高周波信号を授受する高周波信号パッドと、この高周波信号パッドの対向する両側面側に配設され、表裏導通するスルーホール等によって接地導体と導通するＧＮＤパッドと、上記高周波信号パッドと上記ＧＮＤパッドの間に配設される接続補助パッドとを備えたことを特徴とするマイクロ波集積回路。
【請求項２】
上記接続補助パッドと上記高周波信号パッドの離隔距離より、上記接続補助パッドと上記ＧＮＤパッドの離隔距離の方が近くなる位置に、上記接続補助パッドが配設されることを特徴とする、請求項１記載のマイクロ波集積回路。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のマイクロ波集積回路を、少なくとも２個カスケード接続するマイクロ波集積回路において、接続する上記マイクロ波集積回路の高周波信号パッド同士を第１のワイヤにて接続し、上記ＧＮＤパッドとその側に配設された上記接続補助パッドの両者に第２のワイヤを、そのつぶれ部分が接触するようにボンディングし、上記ＧＮＤパッドおよび上記接続補助パッド同士を接続したことを特徴とするマイクロ波集積回路。
【請求項４】
上記接続補助パッドを、上記高周波信号パッド端から少なくとも５μｍ以上離隔した位置に配設したことを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか１項に記載のマイクロ波集積回路。
【請求項５】
上記接続補助パッドを、上記ＧＮＤパッド端から多くとも５０μｍ以下に離隔した位置に配設したことを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか１項に記載のマイクロ波集積回路。
【請求項６】
上記高周波信号パッドの幅が、上記マイクロ波集積回路に接触させて特性を測定する高周波プローバあるいは計測器のインピーダンスと略同一のインピーダンスが得られる幅である、請求項１乃至５のいずれか１項に記載のマイクロ波集積回路。
【請求項７】
上記マイクロ波集積回路は、誘電体基板である、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の誘電体基板。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、マイクロ波、ミリ波帯等の高周波帯に使用するマイクロ波集積回路、または誘電体基板に関し、特に、反射特性および通過特性に優れたマイクロ波集積回路、または誘電体基板に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図８（ａ）は、従来のマイクロ波集積回路（以下、ＭＭＩＣ：Ｍｏｎｏｌｉｔｈｉｃ　Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ　ＩＣという）の構成を示し、図８（ｂ）は、その接続方法を示し、１はＭＭＩＣ、２はマイクロストリップ線路、３は高周波信号パッド、４はＧＮＤパッド、５は例えばＡｕ等の金属製の第１のワイヤ（以下、ワイヤ５）である。
【０００３】
図９は、従来のＭＭＩＣの測定のために高周波プローバを使用した場合の、高周波信号パッド３における反射／通過特性の一例を示すものであり、曲線ａは反射、曲線ｂは通過特性を示す。
【０００４】
図１０は、複数のＭＭＩＣの高周波信号パッド同士を接続した場合の、接続部における反射／通過特性の一例を示すものであり、曲線ｃ、曲線ｅは反射特性、曲線ｄ、曲線ｆは通過特性を示す。
【０００５】
次に、従来のＭＭＩＣの構成および特性について説明する。従来のＭＭＩＣ１は、ＦＥＴ等の能動素子（図では、省略する）に接続されるマイクロストリップ線路２の端に、１本あるいは２本程度のワイヤ５を接続できる幅をもった高周波信号パッド３を設け、複数のＭＭＩＣ１（１ａ、１ｂ）の高周波信号パッド３（３ａ、３ｂ）同士をワイヤ５にて接続する。
一般に、ＭＭＩＣ１は、このような実装を行なう前に、高周波プローバ等を用いて、単体の特性を測定することが多い。その場合、高周波プローバの信号端子およびＧＮＤ端子をそれぞれ高周波信号パッド３、ＧＮＤパッド４に接触させて行なうが、ワイヤ５を２本ボンディングする場合、高周波信号パッド３が幅広であるため、高周波プローバが接触した部分の両側に先端開放スタブが存在するような回路状態となる。マイクロ波、ミリ波帯等の高周波帯では、この先端開放スタブが容量成分となるため、測定に悪影響を及ぼし、図９のように、高周波プローバ接触点での反射量が大きく、通過量が小さくなるため、高精度な測定の妨げとなる。
【０００６】
次に、複数の従来のＭＭＩＣ１を実装し接続した場合の接続部の特性について説明する。図１０の曲線ｃおよび曲線ｄは、高周波信号パッド３同士の接続を１本のワイヤで行なった場合の反射量および通過量を示す。また、曲線ｅおよび曲線ｆは、高周波信号パッド３同士の接続を２本のワイヤで行なった場合の反射量および通過量を示す。図のように、接続部は、高周波になるほど、反射量が大きく、通過量が小さくなる特性を有する。また、ワイヤ１本の方がワイヤ２本接続時よりも、反射量が大きく、通過量が小さい。これは、ワイヤ５のインピーダンスが、ＭＭＩＣ１のインピーダンスより大きく、ＭＭＩＣ１とワイヤ５のインピーダンスにミスマッチが発生するためである。
上記のとおり、ワイヤ５を１本ボンディングする場合は、高周波信号パッド３の幅を広げずに済むが、ワイヤボンディング時のインピーダンスミスマッチが大きくなり、ワイヤ５を２本ボンディングする場合は、高周波信号パッド３の幅を広げるため、オンウェハ測定に影響を及ぼす。このように、従来のＭＭＩＣでは、マイクロ波、ミリ波帯等の高周波帯では、高周波プローバを用いた測定時、あるいはワイヤ５の接続および実装時に、その接続部における反射および通過特性が劣化するという問題があった。
【０００７】
なお、本説明では、例えばＦＥＴやダイオード等の能動素子を含むＭＭＩＣ１の測定および接続時について述べたが、能動素子を含まない誘電体基板を用いた場合でも同様の問題があった。
【０００８】
この対策としては、例えば“マイクロ波・ミリ波のパッケージング技術”（電子情報通信学会総合大会、ＴＣ−１−１、１９９９）では、実装時の接続技術としてワイヤ長の短縮、ワイヤのリボン化などを挙げている。しかし、ワイヤ長の短縮には限界があり、高周波（特に、ミリ波）では効果が小さい。また、リボン化は、ＧａＡｓ等の材料で構成されるＭＭＩＣにボンディングした場合、基材が欠けたり、高周波信号パッド３付近の素子を破損する可能性が高いため、実現性に乏しい。従って、上記課題は解決には至らず、高周波回路を構成するにあたり、上記課題の解決が重要視されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記のとおり、従来のＭＭＩＣまたは誘電体基板では、高周波プローバを使用した測定を行なう際、高周波信号パッドの幅広部が先端開放スタブになり、また、ワイヤによる接続および実装時は、ワイヤとのインピーダンスミスマッチにより、いずれの状態でも、高周波信号パッドにおける反射、通過特性が劣化するという課題があった。
【００１０】
この発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、ＭＭＩＣのワイヤ接続部における反射特性および通過特性に優れたマイクロ波集積回路、または誘電体基板を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
第１の発明によるマイクロ波集積回路は、他のマイクロ波集積回路との間で高周波信号を授受する高周波信号パッドと、この高周波信号パッドの対向する両側面側に配設され、表裏導通するスルーホール等によって接地導体と導通するＧＮＤパッドと、高周波信号パッドとＧＮＤパッドの間に配設される接続補助パッドとを備えたものである。
【００１２】
第２の発明によるマイクロ波集積回路は、第１の発明において、接続補助パッドと高周波信号パッドの離隔距離より、接続補助パッドとＧＮＤパッドの離隔距離の方が近くなる位置に、接続補助パッドを配設したものである。
【００１３】
第３の発明によるマイクロ波集積回路は、第１または第２の発明におけるマイクロ波集積回路を、少なくとも２個カスケード接続するマイクロ波集積回路の高周波信号パッド同士を第１のワイヤにて接続し、ＧＮＤパッドとその側に配設された接続補助パッドの両者に第２のワイヤを、そのつぶれ部分が接触するようにボンディングし、ＧＮＤパッドおよび接続補助パッド同士を接続するようにしたものである。
【００１４】
第４の発明によるマイクロ波集積回路は、第１から第３の発明において、接続補助パッドを、高周波信号パッド端から少なくとも５μｍ以上離隔した位置に配設したものである。
【００１５】
第５の発明によるマイクロ波集積回路は、第１から第４の発明において、接続補助パッドを、ＧＮＤパッド端から多くとも５０μｍ以下に離隔した位置に配設したものである。
【００１６】
第６の発明によるマイクロ波集積回路は、第１から第５の発明において、高周波信号パッドの幅が、マイクロ波集積回路に接触させて特性を測定する高周波プローバあるいは計測器のインピーダンスと略同一のインピーダンスが得られる幅としたものである。
【００１７】
第７の発明による誘電体基板は、第１から第６の発明において、マイクロ波集積回路を誘電体基板としたものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１（ａ）は、この発明の実施の形態１を示すＭＭＩＣまたは誘電体基板の構成図、図１（ｂ）はその接続図であり、１はＭＭＩＣ、２はマイクロストリップ線路、３は高周波信号パッド、４はＧＮＤパッド、５は例えばＡｕ等の金属製の第１のワイヤ（以下、ワイヤ５）、５ａｂは例えばＡｕ等の金属製の第２のワイヤ（以下、ワイヤ５ａｂ）、６は接続補助パッド、７は表裏導通するスルーホール、８は誘電体基板、９は接地導体である。
【００１９】
また、図２は、この発明の実施の形態１を示すＭＭＩＣまたは誘電体基板の高周波プローバ接触部における特性の一例を示す図であり、高周波プローバを用いてＭＭＩＣ１または誘電体基板８を測定した場合の、高周波プローバ接触部における反射／通過特性の一例を示し、曲線ｇは反射量、曲線ｈは通過量を示す。
【００２０】
また、図３は、この発明の実施の形態１を示すＭＭＩＣまたは誘電体基板のワイヤ接続部における特性の一例を示す図であり、ワイヤ５を接続した場合の、ワイヤ接続部における反射／通過特性の一例を示し、曲線ｉは反射量、曲線ｊは通過量を示す。
【００２１】
次に、ＭＭＩＣ１の構成および実装について説明する。ＭＭＩＣ１は、ＦＥＴ等の能動素子（図では省略する）が接続されるマイクロストリップ線路２の端に、１本あるいは２本程度のワイヤ５が接続できる幅を有する高周波信号パッド３と、この高周波信号パッド３の対向する両側面側に表裏導通するスルーホール７等によって接地導体９と導通するＧＮＤパッド４を有し、この高周波信号パッド３とＧＮＤパッド４の間のＧＮＤパッド４に近い側に、接続補助パッド６を設けている。
また、２つのＭＭＩＣ１を接続する場合、両者の高周波信号パッド３同士をワイヤ５にて接続し、さらに、ワイヤ５とは別のワイヤ５ａｂを、ＧＮＤパッド４とその側に配設された接続補助パッド６の両者に、ボンディング時にできるワイヤ端のつぶれ部分が接触するようにボンディングし、２つのＭＭＩＣ１（１ａ、１ｂ）のＧＮＤパッド４、および接続補助パッド６同士を接続している。
【００２２】
次に、ＭＭＩＣ１の単体特性の測定について説明する。図４は、この発明の実施の形態１を示すＭＭＩＣの単体特性の測定に係わる一例を示す図であり、１０は使用する計測器（例えば、ネットワークアナライザ）、１１は高周波プローバ、１２は計測器１０と高周波プローバ１１を接続する接続線路（例えば、同軸線路や導波管等）である。
図４のように、一般には、ＭＭＩＣ１を単体測定する場合、高周波プローバ１１を接続線路１２を通して計測器１０に接続し、高周波プローバ１１の先端をＭＭＩＣ１に接触させ、ＭＭＩＣ１の入出力特性等を測定する。この時、高周波プローバ１１は、その中央の針上の突起をＭＭＩＣ１の高周波信号パッド３に、両脇の針状の突起をＧＮＤパッド４に接触させる。このＭＭＩＣ１の場合、従来のように、高周波信号パッド３が幅広とならないため、高周波プローバ１１が接触した場合でも、先端開放スタブ等が存在しなくなるので、高精度な測定が可能となる。
【００２３】
また、この高周波プローバ１１は、接続される計測器１０とほぼ同等のインピーダンス（通常は約５０Ω）にてキャリブレーションするため、高周波信号パッド３の幅を、計測器１０及び高周波プローバ１１のインピーダンスとほぼ同等とする（通常は約５０Ω）ことにより、さらに高精度な測定が可能となり、図２のような反射／通過特性が得られる。
【００２４】
次に、このＭＭＩＣ１を接続および実装した場合について説明する。図１のように、両者の高周波信号パッド３同士の他に、ＧＮＤパッド４とその側に配設された接続補助パッド６にワイヤ５ａｂのつぶれ部分が接触するようにワイヤ５ａｂをボンディングし、２つのＭＭＩＣ１（１ａ、１ｂ）のＧＮＤパッド４および接続補助パッド６同士を接続することにより、ワイヤ５のインピーダンスを低く抑えることが可能となり、ＭＭＩＣ１のインピーダンスに近づけることができる。従って、図３のように、ワイヤ接続部の特性において、反射量を低減し、通過量を改善できる。
【００２５】
なお、この実施の形態１では、ＭＭＩＣについて述べたが、誘電体基板を測定した場合、誘電体基板同士を接続した場合、または誘電体基板とＭＭＩＣを接続した場合のいずれも同様な効果があることは勿論である。
【００２６】
実施の形態２．
図５は、この発明の実施の形態２を示すＭＭＩＣまたは誘電体基板の構成図である。図において、実施の形態１と同一または相当部分には同一符号を付してあるので、説明は省略する。Ｓ１はＧＮＤパッド４と接続補助パッド６の間隔、Ｓ２は高周波信号パッド３と接続補助パッド６の間隔である。
【００２７】
また、図６は、この発明の実施の形態２を示すＭＭＩＣの高周波プローバ接触部における特性の一例を示す図である。すなわち、高周波プローバを使用して、このＭＭＩＣ１単体を測定する際の高周波プローバ接触部の反射／通過特性の一例を示すものであり、間隔Ｓ２を変化させた場合について、その反射量および通過量を示している。
【００２８】
また、図７は、この発明の実施の形態２を示すＭＭＩＣのワイヤボンディング部を示す図である。すなわち、ＭＭＩＣのＧＮＤパッド４および接続補助パッド６へのワイヤボンディング状況を示し、１３はワイヤ５をボンディングすることによってできた、ワイヤ５ａｂのワイヤつぶれ部分である。
【００２９】
次に、間隔Ｓ２による特性について説明する。図のように、間隔Ｓ２が小さいほど、すなわち接続補助パッド６が高周波信号パッド３に近いほど、高周波プローバの接触部における反射量および通過量が劣化する。これは、接続補助パッド６に信号が結合し容量成分が発生するために起こり、図のように、約５μｍ以下では反射量が−１０ｄＢ以上と大きくなり、高精度な測定の妨げとなる可能性がある。
従って、間隔Ｓ２は少なくとも５μｍ以上必要であり、これを確保することにより、高精度な測定が実現できる。
【００３０】
次に、ＧＮＤパッド４と接続補助パッド６の間隔Ｓ１について説明する。図７のように、ワイヤ５ａｂ接続時は、このＧＮＤパッド４と接続補助パッド６の両者にワイヤ５ａｂのワイヤつぶれ部分１３が接触するようにワイヤ５ａｂをボンディングするが、この間隔Ｓ１が大きい場合、ＧＮＤパッド４、接続補助パッド６にかかるワイヤ５ａｂのワイヤつぶれ部分１３の密着性が低下する。
ここで、ＭＩＬ−ＳＴＤ−８８３Ｅ　Ｍｅｔｈｏｄ２０１７．７によれば、クラスＢにてワイヤつぶれ部分１３の５０％以上、クラスＳについては７５％以上の接触面積が必要である。つまり、図７のワイヤつぶれ部分１３における斜線部の面積（ＧＮＤパッド４および接続補助パッド６に接触している部分）が、ワイヤつぶれ部分１３の総面積の５０〜７５％必要である。従って、直径２０〜４０μｍのワイヤ５ａｂを使用した場合、ワイヤつぶれ部分１３の幅は、ワイヤ５ａｂの直径の約２〜３倍となるため、ワイヤつぶれ部分１３の５０％以上の接触面積を確保するためには、間隔Ｓ１を約５０μｍ以下とする必要がある。
これにより、ワイヤ５ａｂの密着性、強度を劣化させずに、ＭＭＩＣ１の接続を行なうことが可能となり、品質の向上が図れる。
【００３１】
なお、この実施の形態２では、ＭＭＩＣについて述べたが、誘電体基板を測定した場合、誘電体基板同士を接続した場合、または誘電体基板とＭＭＩＣを接続した場合のいずれでも同様な効果があることは論を待たない。
【００３２】
【発明の効果】
この発明によれば、高周波信号を授受する高周波信号パッドと、この両側に配設され、表裏導通するスルーホール等によって接地導体と導通するＧＮＤパッドと、高周波信号パッドとＧＮＤパッドの間に、あるいはＧＮＤパッドに近い位置に接続補助パッドとを設けたことにより、高周波プローバ等を使用した特性測定を高精度に実施できる。
【００３３】
この発明によれば、接続するＭＭＩＣまたは誘電体基板の高周波信号パッド同士とをワイヤにて接続し、ＧＮＤパッドとその側に配設された接続補助パッドの両者にワイヤと別のワイヤをそのつぶれ部分が接触するようにボンディングし、ＭＭＩＣまたは誘電体基板のＧＮＤパッドおよび接続補助パッド同士を接続したことにより、ワイヤ接続部のインピーダンスをＭＭＩＣのインピーダンスに近づけることができるため、接続部の特性を改善できる。
【００３４】
この発明によれば、接続補助パッドを高周波信号パッド端から少なくとも５μｍ以上離隔した位置に配設したことにより、高周波プローバ等を使用した特性測定の際、接続補助パッドの影響を低減でき、高精度測定が可能となる。
【００３５】
この発明によれば、接続補助パッドをＧＮＤパッド端からの多くとも５０μｍ以下に離隔した位置に配設したことにより、ワイヤを接続する際、ワイヤのつぶれ部分のＭＭＩＣとの密着性を確保でき、品質の向上が図れる。
【００３６】
この発明によれば、高周波信号パッドの幅が、高周波プローバを用いて測定を行なう計測器のインピーダンスとほぼ同じインピーダンスが得られる幅とすることにより、特性測定を高精度に実施できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明による実施の形態１のＭＭＩＣまたは誘電体基板の構成図および接続図である。
【図２】この発明による実施の形態１のＭＭＩＣまたは誘電体基板の高周波プローバ接触部における特性の一例を示す図である。
【図３】この発明による実施の形態１のＭＭＩＣまたは誘電体基板のワイヤ接続部における特性の一例を示す図である。
【図４】この発明による実施の形態１のＭＭＩＣまたは誘電体基板の単体特性の計測に係わる一例を示す図である。
【図５】この発明による実施の形態２のＭＭＩＣまたは誘電体基板の構成図である。
【図６】この発明による実施の形態２のＭＭＩＣまたは誘電体基板の高周波プローバ接触部における特性の一例を示す図である。
【図７】この発明による実施の形態２のＭＭＩＣまたは誘電体基板のワイヤボンディング部を示す図である。
【図８】従来のＭＭＩＣの構成および接続図である。
【図９】従来の高周波プローバ接触部における特性の一例を示す図である。
【図１０】従来のワイヤ接続部における特性の一例を示す図である。
【符号の説明】
１　ＭＭＩＣ、２　マイクロストリップ線路、３　高周波信号パッド、
４　ＧＮＤパッド、５　、５ａｂ　ワイヤ、６　接続補助パッド、７　スルー
ホール、８　誘電体基板、９　接地導体、１０　計測器、１１　高周波プローバ、１２　接続線路、１３　ワイヤつぶれ部分
【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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