(57)【要約】【課題】高周波特性を改善し、外部の高周波ノイズから保護し、外部への漏洩電力削減し、高出力素子の放熱を可能とした高周波パッケージを提供する。【解決手段】誘電体材料からなる誘電体多層基板（２５１，２９６，３０１，３０６）と、蓋体（２８１）と、前記誘電体基板と前記蓋体により形成され高周波素子（３８１）を収納するためのキャビティ（２７１）と、前記誘電体基板内に設けられた接地導体（２１１，３２１）と、前記接地導体に導通し、前記誘電体基板を貫通するスル−ホール内に充填されたビア導体（２２１，２３１）とを具備した高周波パッケージとする。これにより、漏洩電力及び高周波ノイズの発生を防止でき、実装補助ガードエリヤが不要となり、パッケージの周辺にシールド板が不要となり、実装エリアが広がる。【選択図】　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体材料からなる誘電体多層基板と、
蓋体と、
前記誘電体基板と前記蓋体により形成され高周波素子を収納するためのキャビティと、
前記誘電体基板内に設けられた接地導体と、
前記接地導体に導通し、前記誘電体基板を貫通するスル−ホール内に充填されたビア導体とを具備したことを特徴とする高周波パッケージ。
【請求項２】
誘電体材料からなる誘電体多層基板と、
シールド導体層を有する蓋体と、
前記誘電体基板と前記蓋体により形成され高周波素子を収納するためのキャビティと、
前記誘電体基板内に設けられた接地導体と、
前記接地導体に導通し、前記誘電体基板を貫通するスル−ホール内に充填されたビア導体とを具備し、
前記蓋体のシールド導体層と前記ビア導体を導通させたことを特徴とする高周波パッケージ。
【請求項３】
前記キャビティ内の前記高周波素子を前記誘電体多層基板に実装するダイボンディング領域に、前記誘電体多層基板を貫通するスル−ホール内に充填されたビア導体と、ダイボンド導体を配置し、前記接地導体に導通させた請求項１又は２に記載の高周波パッケージ。
【請求項４】
前記ダイボンディング領域と、その周辺領域に前記誘電体基板を貫通するスル−ホール内に充填されたビア導体とダイボンド導体を配置し、前記ダイボンド導体と、高周波信号を入出力する端子導体でマイクロ波伝送線路を形成した請求項３に記載の高周波パッケージ。
【請求項５】
前記ダイボンディング領域に配置したビア導体と導体層を多層構造にした請求項３に記載の高周波パッケージ。
【請求項６】
前記誘電体多層基板に設けられた外部回路基板に実装するための実装面に、絶縁材料からなる半田隔離用の半田ダムを前記実装面上の信号用端子導体と接地導体間に形成した請求項１又は２記載の高周波パッケージ。
【請求項７】
前記誘電体多層基板に設けられた外部回路基板に実装するための実装導体と、前記外部回路基板の導体層との間に半田外装メッキした樹脂ボールを配置した請求項１又は２記載の高周波パッケージ。
【請求項８】
誘電体材料からなる誘電体多層基板と、シールド導体を有する蓋体と、前記誘電体基板と前記蓋体により形成され高周波素子を収納するためのキャビティを具備したことを特徴とする高周波パッケージ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、高周波領域におけるＭＭＩＣ（ｍｏｎｏｌｉｔｈｉｃ　ｍｉｃｒｏｗａｖｅ　ｏｒ　ｍｉｌｌｉｍｅｔｅｒ　ｗａｖｅ　ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　ｃｉｒｃｕｉｔ）用表面実装型高周波パッケージに関するものであり、特に小型化で、自動実装が可能で、ＭＭＩＣの高出力素子にも対応が可能な、低温焼成セラミック（ＬＴＣＣ）を用いた高周波パッケージに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の高周波パッケージとしては、例えばフランス国ユナイテド　モノリシック　セミコンダクター（Ｕｎｉｔｅｄ　Ｍｏｎｏｌｉｔｈｉｃ　Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）社製の製品名：ＣＨＡ５０９３ＴＣＦが提案されている。図１１は、前記従来の高周波パッケージを外部回路基板に実装した時の断面図を示すものである。図１１において、２００１は外部回路基板の絶縁層、２０６１は誘電体材料からなる高周波パッケージの誘電体基板、２０１１は高周波パッケージの蓋体、２０３１は高周波素子、２０５１は高周波信号入出力用高周波パッケージの端子導体、２１５１は前記高周波素子をダイボンディングするためのダイボンド導体、２０４１は前記高周波素子と前記高周波信号入出力用の端子導体をワイヤボンディングするためのワイヤ、２１３１は高周波信号入出力用の前記外部回路基板の端子導体、２０８１は前記外部回路基板の接地導体、２１１１は前記外部回路基板の接地導体、２１６１は前記外部回路基板の端子導体に高周波パッケージを導通させる高周波パッケージの実装端子導体、２１２１，２０９１は外部回路基板と高周波パッケージを導通させるための半田、２１４１，２１０１は前記高周波パッケージの誘電体基板を貫通するスル−ホール内に充填されたビア導体である。
【０００３】
【解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の構成では、電磁波がシールドされてなく、外部の高周波ノイズがパッケージ内に到達したり、パッケージ内の信号が漏洩したり、機密性が悪かったり、高出力素子の放熱が十分出来ないという課題がある。また、半田２１２１，２０９１で実装しているので、高周波パッケ−ジと外部回路基板の間隔が狭く、寄生素子が付いたり、間隔がばらついたりして、高周波特性が悪いという課題を有していた。
【０００４】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、高周波特性を改善し、外部の高周波ノイズから保護し、外部への漏洩電力削減し、高出力素子の放熱を可能とした高周波パッケージを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明の高周波パッケージは、誘電体材料からなる誘電体多層基板と、蓋体と、前記誘電体基板と前記蓋体により形成され高周波素子を収納するためのキャビティと、前記誘電体基板内に設けられた接地導体と、前記接地導体に導通し、前記誘電体基板を貫通するスル−ホール内に充填されたビア導体とを具備したことを特徴とする。
【０００６】
次に本発明の別の高周波パッケージは、誘電体材料からなる誘電体多層基板と、シールド導体層を有する蓋体と、前記誘電体基板と前記蓋体により形成され高周波素子を収納するためのキャビティと、前記誘電体基板内に設けられた接地導体と、前記接地導体に導通し、前記誘電体基板を貫通するスル−ホール内に充填されたビア導体とを具備し、前記蓋体のシールド導体層と前記ビア導体を導通させたことを特徴とする。
【０００７】
本発明のさらに別の高周波パッケージは、誘電体材料からなる誘電体多層基板と、シールド導体を有する蓋体と、前記誘電体基板と前記蓋体により形成され高周波素子を収納するためのキャビティを具備したことを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
前記本発明においては、キャビティ内の前記高周波素子を前記誘電体多層基板に実装するダイボンディング領域に、前記誘電体多層基板を貫通するスル−ホール内に充填されたビア導体と、ダイボンド導体を配置し、前記接地導体に導通させたことが好ましい。
【０００９】
前記ダイボンディング領域と、その周辺領域に前記誘電体基板を貫通するスル−ホール内に充填されたビア導体とダイボンド導体を配置し、前記ダイボンド導体と、高周波信号を入出力する端子導体でマイクロ波伝送線路を形成したことが好ましい。
【００１０】
また、前記ダイボンディング領域に配置したビア導体と導体層を多層構造にしたことが好ましい。
【００１１】
また、前記誘電体多層基板に設けられた外部回路基板に実装するための実装面に、絶縁材料からなる半田隔離用の半田ダムを前記実装面上の信号用端子導体と接地導体間に形成したことが好ましい。
【００１２】
また、前記誘電体多層基板に設けられた外部回路基板に実装するための実装導体と、前記外部回路基板の導体層との間に半田外装メッキした樹脂ボールを配置したことが好ましい。
【００１３】
以下、発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
【００１４】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における高周波パッケージの蓋体を外したときの上から見た高周波パッケージを示す平面図である。図１において、１０１は高周波パッケージ本体の最上の導体層である第１導体層で形成されたビアランド導体、１３１は誘電体材料からなる高周波パッケージの誘電体多層基板最上絶縁層である第１絶縁層、１７１はＭＭＩＣなどの高周波素子である。１４１は第２導体層で形成された高周波信号用端子導体、１６１は第３導体層で形成された前記高周波素子をダイボンディングするダイボンド導体、１５１は第２絶縁層、１２１は第２導体層で形成された信号用端子導体を示す。
【００１５】
図２は、本発明の実施の形態１における高周波パッケージを外部回路基板に実装したときの、図１におけるＩ−Ｉ線の高周波パッケージの断面図である。図２において、３２１は第４導体層で形成された接地導体、３７１は蓋体のシールド導体、２９１は導電性の接着剤、２５１は高周波パッケージ本体の第１絶縁層、２９６は高周波パッケージ本体の第２絶縁層、３０１は第３絶縁層、３０６は第４絶縁層、２８１は前記２５１と同じ材質で形成された蓋体の絶縁層、３９１は高周波パッケージ本体の第２導体層で形成された高周波信号用端子導体である。３６１は第３導体で層形成されたダイボンド導体であり、前記キャビティ内の前記高周波素子を前記誘電体多層基板に実装するダイボンディング領域と、その周辺領域に前記誘電体基板を貫通するスル−ホール内に充填されたビア導体とダイボンド導体を配置し、前記ダイボンド導体と、高周波信号を入出力する前記端子導体３９１でマイクロ波伝送線路を形成している。また、ダイボンド導体３６１は、ビヤ導体２３１，２２１を介し、接地導体３２１，２１１と導通している。２１１は、前記外部回路基板に高周波パッケージを実装するための実装面上の実装導体である第５導体層で層形成され接地導体である。３３１は前記第２絶縁層を貫通するスル−ホール内に充填されたビア導体、２３１，３３２は前記第３絶縁層を貫通するスル−ホール内に充填されたビア導体、２２１，３３３は前記第４絶縁層を貫通するスル−ホール内に充填されたビア導体である。２０１は外部回路基板の絶縁層、３５１は外部回路基板の導体層で形成された高周波信号用端子導体、３４１は外部回路基板の導体層で形成された接地導体層、３１１は絶縁材料からなる半田隔離用の半田ダムであり、信号用端子導体と接地導体間のみに塗布している。３８１は高周波素子、２７１は前記誘電体基板と前記蓋体により形成され高周波素子を収納するためのキャビティである。２６１は前記高周波素子３８１と前記高周波信用端子導体３９１をワイヤボンディングするためのワイヤ、２４１は高周波パッケージを前記回路基板導体に電気的導通させ実装するための半田メッキ外装の樹脂ボールである。高周波信号用端子導体３９１と３０７は電気的に導通している。
【００１６】
このように構成すると、キャビティ２７１内の高周波素子３８１を本発明の高周波パッケージに実装するに際し、ダイボンディング領域１６１のみに、第３、４絶縁層３０１，３０６を貫通するスル−ホール内に充填されたビア導体２２１，２３１とダイボンド導体３６１を配置できる。その結果、接地導体２１１に導通させ、高周波素子３８１が高出力素子で発熱しても、ビア導体２２１，２３１とダイボンド導体３６１を介し、外部回路基板の接地導体３４１に伝わり、放熱するので、高周波素子３８１が高温になることはない。したがって、性能劣化または破壊を防ぐことができる。
【００１７】
また、ダイボンディング領域１６１と、その周辺領域に第３、４絶縁層３０１，３０６を貫通するスル−ホール内に充填されたビア導体３４２，３４３とダイボンド導体３６１を配置し、高周波信号用端子導体３９１を信号導体と、ダイボンド導体３６１を接地導体としたマイクロ波伝送線路を形成したので、高周波素子３８１から減衰なく信号を取り出せる。また、減衰なく信号を入力することができる。
【００１８】
特に、低温焼成セラミック（ＬＴＣＣ）おいては、ビア導体の材質は、導体層の材質より気密性が悪く、放熱用にビア導体を多数配置すると、パッケ−ジ内のキャビティ部の気密性が悪くなり、外部から湿気が混入したりキャビティ内の気体が外に漏れだす。本実施形態は、ダイボンディング領域に配置したビア導体２２１，２３１と、導体層３６１，３２１，２１１を多層構造にしたことで、この問題を解決できた。
【００１９】
図３は、本発明の実施の形態１における高周波パッケージを外部回路基板に実装したときの、図１におけるＩＩ−ＩＩ線の高周波パッケージの断面図である。図３において、４０１は蓋体、４０２は蓋体のシールド導体、４０３は導電性の接着材、４０４は高周波パッケージ本体の第１導体層で形成されたビアランド導体、４０５は高周波パッケージ本体の第１絶縁層、４０６は前記第１絶縁層４０５を貫通するスル−ホール内に充填されたビア導体、４０７は第２絶縁層、４０８は前記第２絶縁層４０７を貫通するスル−ホール内に充填されたビア導体、４０９は第２導体、４５１は外部回路基板の絶縁層、４５２は外部回路基板の導体層で形成された信号端子導体、４５３は半田外装メッキした樹脂ボール、４５４は第３絶縁層、４５５は第４絶縁層、４５６は前記第３絶縁層４５４を貫通するスル−ホール内に充填されたビア導体、４５７は前記第４絶縁層４５５を貫通するスル−ホール内に充填されたビア導体、４５８は第５導体層で形成された信号端子導体ある。蓋体のシールド導体４０２と、高周波パッケージ本体の第１導体層で形成されたビアランド導体４０４とは、導電性の接着材４０３により接着され電気的に導通している。信号端子導体４５８と４５２の間に樹脂ボール４５３を配置し加熱することで、前記信号端子導体４５８と４５２を電気的に導通しいる。
【００２０】
図４は、本発明の実施の形態１における高周波パッケージを外部回路基板に実装したときの、図１におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線の高周波パッケージの断面図である。図４において、５０１は蓋体のシールド導体、５０２は前記第２絶縁層５１１を貫通するスル−ホール内に充填されたビア導体、５０３は前記第３絶縁層５１２を貫通するスル−ホール内に充填されたビア導体、５０４は高周波素子を収納するためのキャビティ、５０５は高周波素子、５０６は第２絶縁層、５０７は第１絶縁層、５０８は導電性の接着材、５０９は高周波パッケージ本体の第１導体層で形成されたビアランドであり、接地導体５２６，５２７に導通されている。５１１は高周波パッケージ本体の第２絶縁層、５１２は高周波パッケージ本体の第２絶縁層、５１３は高周波パッケージ本体の第３絶縁層、５１４は高周波パッケージ本体の第４絶縁層、５２１は前記第４絶縁層５１４を貫通するスル−ホール内に充填されたビア導体、５２２は前記第３絶縁層５１３を貫通するスル−ホール内に充填されたビア導体、５２３は外部回路基板の導体層で形成された接地導体、５２４は樹脂ボール、５２５は外部回路基板の絶縁層、５２６は高周波パッケージ本体の第５導体層で形成された接地導体、５２７は高周波パッケージ本体の第４導体層で形成された接地導体、５２８は高周波パッケージ本体の第３導体層で形成されたダイボンド導体、５２９は高周波パッケージ本体の第２導体層で形成されたビアランド導体である。
【００２１】
高周波素子を収納するためのキャビティの周辺に、前記誘電体基板内に設けられた接地導体と、前記接地導体に導通し、前記誘電体基板を貫通するスル−ホール内に充填されたビア導体５０２、５０３と導体層で形成さビアランド５０９，５２９を具備し、前記蓋体のシールド導体層５０１と前記ビア導体５０９を導電性接着剤５０８により、導通させている。この構成により、高周波パッケージ内のキャビティに収納された高周波素子の電磁シールドが完璧となり、外部の高周波ノイズがパッケージ内に到達したり、パッケージ内の信号が漏洩したりしなくなる。
【００２２】
前記蓋体のシールド導体層５０１をキャビティ５０４側に配置したことにより、シールド導体層と反対の蓋体の絶縁層２８１面に、他の回路、例えばアンテナやフィルタを形成したり、設置することが可能になる。
【００２３】
前記誘電体多層基板に設けられた外部回路基板に実装するための実装導体５２６と、前記外部回路基板の導体５２３との間に、半田外装メッキした樹脂ボール５２４を配置し加熱することで、前記導体５２６と５２３が導通可能となる。従来の目的は、ギャップを高くし、部品実装を可能としたり、外部回路基板との干渉材として働かせ、信頼性を向上させるのが目的であったが、高周波パッケ−ジ実装に樹脂ボールを用いることにより、高周波パッケ−ジと外部回路基板の間隔が広くなり、寄生素子を小さくできる。また、間隔がばらつかず、しかも高精度となり、高周波特性が改善される。更に、高周波パッケ−ジが大型化すると、効果が大となる。
【００２４】
図５は、本発明の実施の形態１における高周波パッケージの第１絶縁層と第１導体層とビア導体を表す平面図である。図５において、６０１は誘電体材料からなる高周波パッケージの誘電体多層基板最上絶縁層である第１絶縁層、６１１は高周波パッケージ本体の第１導体層で形成されたビアランド導体、６２１は前記第１絶縁層６０１を貫通するスル−ホール内に充填されたビア導体である。
【００２５】
図６は、本発明の実施の形態１における高周波パッケージの第２絶縁層と第２導体層とビア導体を表す平面図である。７０１は第２絶縁層、７１１は第２導体層で形成されたビアランド導体、７２１はビア導体、７３１は第２導体層で形成された高周波信号入出力用端子導体、７４１は第２導体層で形成された信号入出力用又は電源供給用端子導体である。
【００２６】
図７は、本発明の実施の形態１における高周波パッケージの第３絶縁層と第３導体層とビア導体を表す平面図である。図７において、８０１はビア導体、８０２は第３導体層で形成されたビアランド導体、８０３は第３絶縁層、８０４はビア導体、８０５は第３導体層で形成されたダイボンド導体であり、接地導体とビア導体８０４により導通している。
【００２７】
図８は、本発明の実施の形態１における高周波パッケージの第４絶縁層と第４導体層とビア導体を表す平面図である。図８において、９０１はビア導体、９０２は第４導体層で形成された、ビアランド、９０３は第４絶縁層、９０４はビア導体、９０５は第４導体層で形成された接地導体である。
【００２８】
図９は、本発明の実施の形態１における高周波パッケージの第４絶縁層と第５導体層を表す平面図である。１００１は第５導体層で形成された信号用端子導体、１００２は第５導体層で形成された接地導体、１００３は高周波用端子導体、１００４は第４絶縁層である。この面は、高周波パッケージを外部回路基板に実装する、実装面である。第５導体層は高周波パッケージを外部回路基板の導体層と導通を取るための実装用導体層である。
【００２９】
図１０は、本発明の実施の形態１における高周波パッケージを下から見た高周波パッケージ底面図である。図１０において、１１０１は第５導体層で形成された信号用端子導体、１１０２は第５導体層で形成された接地導体、１１０３は高周波用端子導体、１１０４は第４絶縁層、１１０５は半田外装メッキした樹脂ボール、１１０６は絶縁材料からなる半田隔離用の半田ダムであり、前記実装面上の信号用端子導体１１０１、１１０３と接地導体１１０２間のみに形成している。信号端子１１０１と１１０３間に半田ダムを形成しないことで、半田ダムの材料固有の誘電ロスが生じず、高周波特性を高く維持できる。従来、表面実装での各端子間、パターン間の半田の流れ出しを防止するために、ハンダ隔離用のダムを形成したいたが、高周波パッケージにおいては、半田ダムの配置の仕方によっては性能を満足させることが出来　ない場合がある。本実施形態の半田ダムの配置方法は、高周波特性に全く影響の無い様に配置されている。
【００３０】
また、実施の形態１では、前記蓋体のシールド導体層と前記ビア導体を導通させたが、高周波素子を収納するためのキャビティの周辺に、前記誘電体基板内に設けられた接地導体と、前記接地導体に導通し、前記誘電体基板を貫通するスル−ホール内に充填されたビア導体と導体層で形成さビアランドを具備することのみでも、低周波数では高周波素子の電磁シールドが可能である。
【００３１】
また、蓋体にシールド導体を有することのみでも、低周波数では、高周波素子の電磁シールドが可能である。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したとおり本発明は、高周波特性を改善し、外部の高周波ノイズから保護し、外部への漏洩電力削減し、高出力素子の放熱を可能とした高周波パッケージを提供できる。さらに、漏洩電力及び高周波ノイズの発生を防止でき、実装補助ガードエリヤが不要となり、パッケージの周辺にシールド板が不要となり、実装エリアが広がる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１における高周波パッケージの蓋体を着脱時、上から見た高周波パッケージ平面図
【図２】本発明の実施の形態１における高周波パッケージを外部回路基板に実装したときの、図１におけるＩ−Ｉ線の高周波パッケージ断面図
【図３】本発明の実施の形態１における高周波パッケージを外部回路基板に実装したときの、図１におけるＩＩ−ＩＩ線の高周波パッケージ断面図
【図４】本発明の実施の形態１における高周波パッケージを外部回路基板に実装したときの、図１におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線の高周波パッケージ断面図
【図５】本発明の実施の形態１における高周波パッケージの、第１絶縁層、第１導体層とビア導体を表す平面図
【図６】本発明の実施の形態１における高周波パッケージの、第２絶縁層、第２導体層とビア導体を表す平面図
【図７】本発明の実施の形態１における高周波パッケージの、第３絶縁層、第３導体層とビア導体を表す平面図
【図８】本発明の実施の形態１における高周波パッケージの、第４絶縁層、第４導体層とビア導体を表す平面図
【図９】本発明の実施の形態１における高周波パッケージの、第４絶縁層と第５導体層を表す平面図
【図１０】本発明の実施の形態１における高周波パッケージを、下から見た高周波パッケージ底面図
【図１１】従来の高周波パッケージを外部回路基板に実装した時の、高周波パッケージ断面図
【符号の説明】
１０１　ビアランド導体
１２１　信号用端子導体
１３１　誘電体多層基板最上絶縁層の第１絶縁層
１４１　高周波信号用端子導体
１５１　第２絶縁層
１６１　ダイボンド導体
１７１　高周波素子
２０１　絶縁層
２１１　接地導体
２２１，２３１，３３１，３３２，３３３　ビア導体
２４１　半田メッキ外装の樹脂ボール
２５１　第１絶縁層
２６１　ワイヤ
２７１　キャビティ
２８１　蓋体の絶縁層
２９１　導電性接着剤
２９６　第２絶縁層
３０１　第３絶縁層
３０６　第４絶縁層
３１１　半田隔離用半田ダム
３２１　接地導体
３４１　接地導体層
３５１　高周波信号用端子導体
３６１　ダイボンド導体
３７１　蓋体のシールド導体
３８１　高周波素子
３９１　高周波信号用端子導体
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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