(57)【要約】【課題】凹部を有するパッケージベースと、該パッケージベースの凹部側壁に備えた電磁波吸収体と、パッケージベース上部に取り付けられた蓋体であって、伝送特性に優れ、かつ蓋体の変形によっても電磁波吸収体が割れることがない高周波回路用パッケージを得る。【解決手段】電磁波吸収体をパッケージベースの凹部側壁に備え、かつ電磁波吸収体と蓋体との間に空間を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
凹部を有するパッケージベースと、該パッケージベースの凹部側壁に支持された電磁波吸収体と、パッケージベース上部に取り付けられた蓋体からなり、上記電磁波吸収体と蓋体の間に空間を有することを特徴とする高周波回路用パッケージ。
【請求項２】
上記パッケージベースの凹部側壁に段部または突起部を備え、該段部または突起部によって上記電磁波吸収体が支持されてい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】
上記蓋体は突起部を有し、該突起部と電磁波吸収体が接していることを特徴とする請求項１乃至２のいずれかに記載の高周波回路用パッケージ。
【請求項４】
上記電磁波吸収体は突起部を有し、該突起部と蓋体が接していることを特徴とする請求項１乃至２のいずれかに記載の高周波回路用パッケージ。
【請求項５】
上記突起部が低融点金属、低融点ガラス、合成樹脂のうちの少なくとも１種からなることを特徴とする請求項３乃至４のいずれかに記載の高周波回路用パッケージ。
【請求項６】
上記電磁波吸収体は、体積固有抵抗率が５×１０５Ωｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の高周波回路用パッケージ。
【請求項７】
上記電磁波吸収体は、少なくともＦｅ２Ｏ３を含有する焼結体からなることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の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、特に光通信用、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、上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。そのため上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、上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、上記空洞の寸法を小さくすることによって、遮断周波数を上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。しかしながら上記方法では、素子の動作周波数が高周波化するに伴い、上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】
例えば、図５の高周波回路用パッケージ５０は、金属ケース５１内に半導体チップ５２をマウントし、半導体チップ５２を覆うように磁性損材料からなる電波吸収体キャップ５３を冠着したもの（特許文献３）が知られている。
【０００４】
また、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６の高周波回路用パッケージ６０のように、パッケージベース６２を気密封止するための蓋体６１の裏面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６３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（特許文献２）が知られている。
【０００５】
また、例えば、図７の高周波回路用パッケージ７０は、金属製の凹部を有するパッケージベース７１と、パッケージベース７１の側壁に取り付けられたセラミック端子７２と、セラミック端子７２上に形成された配線パターン７３と、パッケージベース７１の開口面を気密封止用部材７４と金属性蓋体７５で封止され、金属製蓋体７５の裏面に板状の電磁波吸収体７６を取り付けて構成している。さらに高周波回路用パッケージ７０は、電磁波吸収体７６の２次元平面の大きさを表す各種値のうちの少なくとも１つの値を、パッケージベース７１の開口面の２次元平面の大きさを表す各種値のうちの同種の値よりも大きめに設定したもの（特許文献１）が知られている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平２−２３７０５３号公報
【特許文献２】
特開平６−２３６９３５号公報
【特許文献３】
特開平６−３３８６９６号公報
【０００７】
【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、半導体チップ５２を覆うように電波吸収体キャップ５３を冠着したものは、誘電体基板５４上に固定するため、誘電体５４のスペースが狭くなり、さらに、誘電体基板５４上に形成された伝送線路と近接しているため、伝送特性が劣化する問題がある。
【０００８】
また、図６の高周波回路用パッケージ６０のように、蓋体６１の裏面の全面に電磁波吸収体６３を装着する方法は、止着用部材が必要であることから、止着用部材の劣化、外部応力による電磁波吸収体６３の割れ、剥がれの問題がある。
【０００９】
また、図７の高周波回路用パッケージ７０のように、金属製蓋体７５の裏面に板状の電磁波吸収体７６を取り付ると、例えば、高周波回路用パッケージ７０をマザーボード上に２次実装する工程で金属製蓋体７５の上方より荷重が負荷されるため、電磁波吸収体７６が割れる問題がある。
【００１０】
【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、凹部を有するパッケージベースと、該パッケージベースの凹部側壁に支持された電磁波吸収体と、パッケージベース上部に取り付けられた蓋体からなり、上記電磁波吸収体と蓋体の間に空間を有することを特徴とするものである。
【００１１】
さらに、上記パッケージベースの凹部側壁に段部または突起部を備え、該段部または上記突起部によって上記電磁波吸収体が支持されていることを特徴とするものである。
【００１２】
さらに、上記蓋体は、突起部が備えられ該突起部と電磁波吸収体が接していることを特徴とするものである。
【００１３】
さらに、上記電磁波吸収体は、突起部が備えられ該突起部と蓋体が接していることを特徴とするものである。
【００１４】
さらに、上記突起部が低融点金属、低融点ガラス、合成樹脂のうちの少なくとも１種からなることを特徴とするものである。
【００１５】
さらに、電磁波吸収体は、体積固有抵抗率が５×１０５Ωｍ以下であることを特徴とするものである。
【００１６】
さらに、電磁波吸収体は、少なくともＦｅ２Ｏ３を含有する焼結体からなることを特徴とするものである。
【００１７】
【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。
【００１８】
例えば図１に示すように、入出力端子１１を備えたパッケージベース１２と、パッケージベース１２を気密封止するために取り付けられた蓋体１３と、パッケージベース１２の凹部側壁に備えた段部１２ａ上に取り付けられた電磁波吸収体１４からなる高周波回路用パッケージ１０は、蓋体１３と電磁波吸収体１４の間に空間を備えている。
【００１９】
ここで、高周波回路用パッケージ１０の低背化の要求に伴い、蓋体１３は、厚さが０．１ｍｍ〜０．４ｍｍ程度と薄く、またその材質がＦｅＮｉＣｏ系合金、ＦｅＮｉ４２系合金等の金属であるため、蓋体１３上方より荷重が加わると蓋体１３が変形する。特に変形量が大きい蓋体１３の中央部と電磁波吸収体１４が接していると、電磁波吸収体１４が割れる問題が生じる。
【００２０】
一方、蓋体１３と電磁波吸収体１４の間に空間を備えることによって、蓋体１３が変形しても電磁波吸収体１４が割れることはない。空間が大きいほど電磁波吸収体１４が割れる危険性は少なくなるが、高周波回路用パッケージ１０の厚さが厚くなるため、蓋体１３と電磁波吸収体１４との距離は３ｍｍ以下、特に０．３ｍｍ以下とすることが好ましい。また、パッケージベース１２の凹部側壁に電磁波吸収体を備えているため、パッケージベース１２底部のスペースを確保することができる。
【００２１】
さらに、パッケージベース１２の凹部側壁に段部または突起部を備え、電磁波吸収体１４を支持した。蓋体１３と電磁波吸収体１４は必ずしも接する必要はないが、高周波回路用パッケージ１０が上下に振動すると電磁波吸収体１４が動くため、蓋体１３に備えた突起部１３ａによって、電磁波吸収体１４を上から押さえ込むことが好ましい。
【００２２】
ここで、電磁波吸収体１４は、電磁波を吸収し、腐食性ガスの発生がない物質であれば何でも良い。例えば、Ｆｅ２Ｏ３を含有する焼結体、合成樹脂、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、あるいは体積固有抵抗率１×１０−１〜５×１０５Ωｍ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が、耐熱性に優れアウトガスの発生がないことから、Ｆｅ２Ｏ３を含有する焼結体が好ましい。ここで、Ｆｅ２Ｏ３の含有量は７０〜９５ｍｏｌ％であることが好ましい。Ｆｅ２Ｏ３の含有量を７０ｍｏｌ％以上としたのは、５０ｍｏｌ％以上７０ｍｏｌ％未満では、電磁波吸収特性は良好であるものの、Ｆｅ２Ｏ３の含有量が微妙に違っても電磁波吸収特性に及ぼす感度が大きく、高周波回路用パッケージの設計を難しくするからである。また、Ｆｅ２Ｏ３の含有量を多くするため、焼結性が悪くなる傾向があるが、所定量のＮｉＯを含有することで緻密な焼結体を得ることができる。成形圧や焼成温度によっては大きな電磁波吸収特性が得られるという観点から、ＮｉＯを１０〜３０ｍｏｌ％含有させることが好適である。
【００２３】
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。
【００２４】
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、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。
【００２５】
また、合成樹脂、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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。電磁波吸収体１４から磁性体粒子の粒径を求める時には、便宜的に電磁波吸収体１４の任意の表面又は断面を画像解析装置で分析する。
【００２９】
また、電磁波吸収体１４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。
【００３０】
次に本発明の他の実施形態を説明する。図２に示すように、電磁波吸収体１４の少なくとも一部に設けた突起部１４ａが蓋体１３の少なくとも一方に接する様にすることもできる。パッケージベース１２の段部１２ａによって支持されている電磁波吸収体１４が蓋体１３によって押さえられているため、高周波回路用パッケージ２０が上下に振動しても電磁波吸収体１４が動くことがなく、さらに電磁波吸収体１４が割れることもない。このとき、突起部１４ａは電磁波吸収体１４の外周部のみに設けることが好ましい。電磁波吸収体１４の中央部に設けると、蓋体１３が変形した際に突起部１４ａと接触し、電磁波吸収体１４が割れる恐れがある。
【００３１】
ここで、突起部１４ａは電磁波吸収体１４の外周部であれば、どのような形状でも良いが、φ０．１ｍｍ〜３ｍｍの半球型、高さ０．１ｍｍ〜３ｍｍ、幅０．１ｍｍ〜５ｍｍの額縁型とすることが好ましく、特にφ０．１ｍｍ〜０．３ｍｍの半球型、高さ０．１ｍｍ〜０．３ｍｍ、幅０．１ｍｍ〜２ｍｍの額縁型であることが好ましい。
【００３２】
また、例えば図３に示すように、突起部３１を蓋体１３あるいは電磁波吸収体１４とは別体として、低融点金属、低融点ガラス、合成樹脂うちの少なくとも１種で形成することもできる。蓋体１３をパッケージベース１２に接合するときに必ず温度負荷が掛かるが、その温度以下の軟化点をもつ低融点金属、低融点ガラス、合成樹脂であっても良い。このとき、蓋体１３または電磁波吸収体１４の一方に突起部３１が付着または接しているため、高周波回路用パッケージ２０が上下に振動しても電磁波吸収体１４が動くことがなく、さらに電磁波吸収体１４が割れることもない。このとき、突起部３１は電磁波吸収体１４の外周部のみに設けることが好ましい。蓋体１３または電磁波吸収体１４の中央部に設けると、蓋体１３が変形した際に突起部３１と接触し、電磁波吸収体１４が割れる恐れがある。
【００３３】
ここで、突起部３１は電磁波吸収体１４の外周部であれば、どのような形状でも良いが、突起部１４ａと同様に、φ０．１ｍｍ〜３ｍｍの半球型、高さ０．１ｍｍ〜３ｍｍ、幅０．１ｍｍ〜５ｍｍの額縁型、特にφ０．１ｍｍ〜０．３ｍｍの半球型、高さ０．１ｍｍ〜０．３ｍｍ、幅０．１ｍｍ〜２ｍｍの額縁型であることが好ましい。
【００３４】
また、上記低融点金属、低融点ガラス、合成樹脂は、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド、ポリベンズイミダゾール、ビスマレイミド、ＰＥＥＫ、ケイ酸アルカリ系接着剤、リン酸塩系接着剤、ホウ珪酸ガラス、セメント類、金属ソルダー例えばＡｕ／Ｓｉ系合金、Ａｕ／Ｇｅ系合金、Ａｕ／Ｓｎ系合金、Ｓｎ／Ａｕ系合金、Ｓｎ／Ａｇ系合金、Ｓｎ／Ａｇ／Ｃｕ系合金、Ｓｎ／Ｓｂ系合金、Ｓｎ／Ｐｂ系合金、Ｓｎ／Ｂｉ系合金、Ｉｎ／Ｓｎ系合金、Ｉｎ／Ａｇ系合金、Ｉｎ／Ａｇ系合金、Ｐｂ／Ｓｎ／Ｚｎ／Ｓｂ系合金、Ａｌ、Ｔｉ／Ｎｉ系合金、Ｔｉ／Ｃｕ系合金、Ｔｉ／Ｃｕ／Ａｇ系合金、Ｔｉ／Ｎｉ／Ａｇ系合金、Ｚｒ／Ｎｉ系合金、Ｚｒ／Ｆｅ系合金、Ｂｅ／Ｃｕ系合金、Ｂｅ／Ｎｉ系合金、ＴｉＨ２／Ｎｉ系合金、ＴｉＨ２／Ｃｕ系合金、ＺｒＨ２／Ｎｉ、ＺｒＨ２／Ｆｅ系合金等、および酸化物ソルダー例えばＢ２Ｏ３／ＰｂＯ／ＺｎＯ、Ｂ２Ｏ３／ＰｂＯ／ＳｉＯ２、Ｂ２Ｏ３／ＺｎＯ／ＳＩＯ２、Ａｌ２Ｏ３／ＳｉＯ２／Ｂ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３／ＳｉＯ２／Ｂ２Ｏ３／ＰｂＯ、Ａｌ２Ｏ３／ＢａＯ／Ｂ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３／ＭｇＯ／ＳｉＯ２／Ｂ２Ｏ３／ＰｂＯ、Ａｌ２Ｏ３／ＳｉＯ２／ＭｎＯ、Ａｌ２Ｏ３／ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３／ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３／ＣａＯ／ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３／ＣａＯ、ＺｒＯ２／ＣａＯ、ＺｒＯ２／Ｙ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３／ＣａＯ／Ｙ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３／Ｙ２Ｏ３等があり、これらのうち１種類、または２種類以上を使用することができる。この中でも、化学的に安定しており、蓋体１２との濡れ性が良好であるＡｕ系合金が好ましく、特に、Ｓｎ／Ａｇ／Ｃｕ系合金が好ましい。
【００３５】
このような高周波回路用パッケージ１０、２０、３０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、特に光トランシーバ、光レシーバ、光トランスミッタ、光トランスポンダ、光変調器等に使用でき、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、外部応力によって蓋体が変形しても電磁波吸収体が割れることがない。
【００３６】
【実施例】
（実施例１）
図４に示すように、入出力端子１１を備えたパッケージベース１２と、パッケージベース１２底面に取り付けられた高周波回路基板４１と、パッケージベース１２を気密封止するために取り付けられた蓋体１３と、パッケージベース１２側面の取り付けられた電磁波吸収体１４、突起部４２からなる高周波回路用パッケージ４０を用いて、伝送特性の評価と上方からの荷重による電磁波吸収体の割れ、剥がれの確認を行った。
【００３７】
高周波回路用パッケージ４０の伝送特性は、高周波回路基板４１に形成したコプレーナラインとワイヤー４３を介して接合されている入出力端子１１それぞれを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、電力透過係数Ｓ２１を、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。ここで、ディップがないものを○、あるものを×とした。
【００３８】
また、上方からの荷重による電磁波吸収体１４の割れの確認については、蓋体１３の中央部に、先端がφ１の円形状のジグを用いて、蓋体１３のたわみ量が０．１ｍｍになるように押し当て、このとき電磁波吸収体１４の割れ、剥がれが無かったものを○、それ以外を×とした。
【００３９】
尚、高周波回路用パッケージ４０の大きさは、パッケ−ジベース１２の下部の内側寸法を３０×３０ｍｍ、パッケージベース１２の側壁に備えた段部１２ａの上面とパッケージベース１２と蓋体１３の接合面との距離すなわち高さを５ｍｍ、段部１２ａの幅を２ｍｍとした。
【００４０】
尚、突起部４２は高さＨ、幅Ｗを各種設定し、材質は、ＦｅＮｉＣｏ系合金、主組成Ｆｅ２Ｏ３の焼結体、カーボニル鉄９０重量％エポキシ樹脂１０重量％の割合で混合した樹脂複合材、ＳｎＡｇＣｕ半田のいずれかを用いた。
【００４１】
尚、蓋体１３は厚さを０．２ｍｍ〜０．４ｍｍの範囲で各種設定し、材質は、ＦｅＮｉＣｏ系合金、またはＦｅＮｉ４２系合金とした。
【００４２】
尚、電磁波吸収体１４は、パッケージベース１２の外側寸法を３３×３３ｍｍ、厚さを０．２ｍｍ〜０．４ｍｍの範囲で各種設定し、材質は主組成がＦｅ２Ｏ３の焼結体、またはカーボニル鉄９０重量％エポキシ樹脂１０重量％の割合で混合した樹脂複合材料とした。
【００４３】
表１の結果から明らかなように、試料Ｎｏ．１９〜Ｎｏ．２５は、いずれも伝送特性は良好であるが、蓋体１３に荷重が負荷されると電磁波吸収体１４が割れる、または剥がれるため使用することができない。
【００４４】
一方、本発明の範囲内である試料Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１８は、いずれも伝送特性が良好で、且つ蓋体１３に荷重が負荷されても電磁波吸収体１４が割れることもないことから好適に使用することができる。
【００４５】
【表１】
2004111570.tif 000003
【００４６】
【発明の効果】
本発明によれば、凹部を有するパッケージベースと、該パッケージベースの凹部側壁に備えた電磁波吸収体と、パッケージベース上部に取り付けられた蓋体であって、電磁波吸収体と蓋体の間に空間を有することにより、伝送特性に優れ、かつ蓋体の変形によっても電磁波吸収体が割れることがない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】（ａ）は本発明の高周波回路用パッケージの断面図、（ｂ）はこれに用いられる蓋体を示す斜視図である。
【図２】（ａ）は本発明の高周波回路用パッケージの断面図、（ｂ）はこれに用いられる電磁波吸収体の斜視図である。
【図３】（ａ）は本発明の高周波回路用パッケージの断面図、（ｂ）はこれに用いられる電磁波吸収体の斜視図である。
【図４】（ａ）は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、（ｂ）はこれに用いられる電磁波吸収体からなる突起部の斜視図である。
【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。
【図７】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・・・入出力端子
１２・・・パッケージベース
１２ａ・・・段部
１３・・・蓋体
１３ａ・・・突起部
１４・・・電磁波吸収体
２０・・・高周波回路用パッケージ
３０・・・高周波回路用パッケージ
３１・・・突起部
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・・・高周波回路基板
４２・・・突起部
４３・・・ワイヤー
【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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