(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下面にかけて導出する複数の配線導体を有する絶縁基体と、
前記絶縁基体の下面に配置されるとともに前記配線導体と電気的に接続され、信号を伝送する信号用ボール状端子と、
前記絶縁基体の下面に形成され、前記信号用ボール状端子を中心とする前記信号の信号波長の０．３倍以下の半径からなる円形の開口を有する接地導体層と、
前記接地導体層の下面に形成されるとともに前記配線導体と電気的に接続され、前記開口の周囲に略円形状に配置した複数の接地用ボール状端子と、を有する高周波半導体素子収納パッケージ。
【請求項２】
前記信号用ボール状端子は、前記信号用ボール状端子に接続された線路導体をさらに有し、
前記接地導体層は、前記開口から前記線路導体に沿って延びる接地導体層非形成部を有する請求項１記載の高周波半導体素子収納パッケージ。
【請求項３】
前記絶縁基体の上面に高周波半導体素子の搭載収納部を有し、前記高周波半導体素子の電極が電気的に前記配線導体に接続される請求項１または請求項２記載の高周波半導体素子収納パッケージ。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の高周波半導体素子収納用パッケージを、上面に前記信号用ボール状端子に対応する信号用端子実装用パッドおよび該信号用端子実装用パッドを中心とする円形の開口を有する接地導体が形成された回路基板上に、前記信号用ボール状端子を前記信号用端子実装用パッドに、前記接地用ボール状端子を前記接地導体にそれぞれ電気的に接続して実装した高周波半導体素子収納用パッケージの実装構造。
【請求項５】
前記接地導体の開口の半径を前記高周波信号の信号波長の０．３倍の長さ以下としたことを特徴とする請求項４記載の高周波半導体素子収納用パッケージの実装構造。
【請求項６】
下面にかけて導出する複数の配線導体を有する絶縁基体と、前記絶縁基体の下面に形成されるとともに前記配線導体と電気的に接続され、信号を伝送する信号用端子と、前記絶縁基体の下面に形成されるとともに前記配線導体と電気的に接続され、前記信号用端子を中心として取り囲む略円形状に配置した複数の接地用端子と、を有する高周波半導体素子収納パッケージを、上面に前記信号用端子に対応する信号用端子実装用パッドおよび該信号用端子実装用パッドを中心とする前記信号の信号波長の０．３倍以下の半径からなる円形の開口を有する接地導体が形成された回路基板上に、前記信号用端子を前記信号用端子実装用パッドに、前記接地用端子を前記接地導体にそれぞれ電気的に接続して実装した高周波半導体素子収納用パッケージの実装構造。
【請求項７】
下面にかけて導出する複数の配線導体を有する絶縁基体と、前記絶縁基体の下面に形成されるとともに前記配線導体と電気的に接続され、信号を伝送する信号用端子と、前記絶縁基体の下面に形成されるとともに前記信号用端子に接続された線路導体と、前記絶縁基体の下面に形成され、前記信号用端子を中心とする円形の一部および前記円形から前記線路導体に沿って延びる接地導体層非形成部からなる第１開口を有する接地導体層と、前記接地導体層の下面に形成されるとともに前記配線導体と電気的に接続され、前記開口の周囲に配置した複数の接地用端子と、を有する高周波半導体素子収納パッケージを、上面に前記信号用端子に対応する信号用端子実装用パッドおよび該信号用端子実装用パッドを中心とする前記信号の信号波長の０．３倍以下の半径からなる円形の第２開口を有する接地導体が形成された回路基板上に、前記信号用端子を前記信号用端子実装用パッドに、前記接地用端子を前記接地導体にそれぞれ電気的に接続して実装した高周波半導体素子収納用パッケージの実装構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はマイクロ波やミリ波といった高周波用半導体素子を搭載収納して使用されるボールグリッドアレイ型の高周波半導体素子収納用パッケージおよびその実装構造に関し、特に高周波信号の伝送効率を改善し、かつ実装良品率の高い高周波半導体素子収納用パッケージおよびその実装構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、マイクロ波やミリ波といった高周波において使用されてきた高周波半導体素子収納用パッケージの形態は、例えば金属製のベース基板およびその上に壁部を構成する金属性枠体等から構成され、この壁部を構成する金属製枠体の一部に切り欠きを設け、この切り欠き部に誘電体積層構造によるマイクロストリップ線路／ストリップ線路（トリプレート線路）／マイクロストリップ線路という線路変換構成を有する入出力端子を嵌合・接着し、パッケージ内部に高周波用の半導体回路素子を実装した後、金属もしくは誘電体の蓋体をろう付けや溶接等の方法によって取り付けるような構造となっている。
【０００３】
また、このような高周波半導体素子収納用パッケージの場合、内部に収納される半導体回路素子と外部電気回路とのインターフェースとなる入出力端子の形状は、通常はマイクロストリップ線路のような平面回路状であることから、外部電気回路との接続の際には、金属製シャーシの底面のような平坦な面をもつ接地面上に外部電気回路の回路基板および回路基板と高さをなるべく揃えた入出力端子を配置し、互いの線路同士が金ワイヤ等で接続される。また、回路基板と入出力端子との高さを揃えることが困難な場合は、高さに差のついた状態で線路同士のワイヤボンディングを行なうか、あるいは可能であれば、接地面に加工を施し、入出力端子の表面高さと回路基板の表面高さとをなるべく揃えてワイヤボンディングを行なっていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の高周波半導体素子収納用パッケージにおいては、特にミリ波のような高周波になると、信号伝送における不要モードの発生を抑えるために、構成部材の寸法を極力小さくする必要が生じ、その結果として壁部の切り欠き加工や入出力端子の製作、あるいはそれらの組み立てにおいて、著しく精度の高いものが要求されるため製作が困難になるという問題点があり、このために製作費用が高コストになってしまうという問題点があった。
【０００５】
また外部電気回路との接続においては、ミリ波のような高周波帯域においては実装面の高さに差のある状態でワイヤボンディングを行なうと伝送特性の劣化をまねく要因となり、あるいは接地面に加工を施す場合でも接地面の高さの不連続が特性の劣化を招く要因となりやすいという問題点があった。さらに、金属製シャーシの底面をくり抜く際等に、同様に精度の高い加工を要求されるという問題点があった。
【０００６】
さらに、回路基板に対する高周波半導体素子収納用パッケージの実装作業自体にも、入出力端子と外部電気回路との突き合わせによる位置決めに高い精度が要求されるため、作業が困難であるという問題点があった。
【０００７】
そのため、高周波半導体素子収納用パッケージに対しては、量産に好適な厚膜印刷技術ならびにセラミックスのような誘電体の積層技術の工程能力の範囲内で製作可能であり、かつ高周波特性が良好であって、安定した実装精度が容易に得られる実装構造を有するパッケージの実現が望まれている。
【０００８】
本発明は上記従来技術における問題点に鑑み、高周波半導体素子収納用パッケージに対する要求に応えるべくなされたものであり、その目的は、量産に好適な厚膜印刷技術およびセラミックスのような誘電体の積層技術によって製作可能であり、かつ高周波特性が良好であって、安定した実装精度が容易に得られる実装構造を有するボールグリッドアレイ型の高周波半導体素子収納用パッケージおよびその実装構造を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の高周波半導体素子収納用パッケージは、下面にかけて導出する複数の配線導体を有する絶縁基体と、前記絶縁基体の下面に配置されるとともに前記配線導体と電気的に接続され、信号を伝送する信号用ボール状端子と、前記絶縁基体の下面に形成され、前記信号用ボール状端子を中心とする前記信号の信号波長の０．３倍以下の半径からなる円形の開口を有する接地導体層と、前記接地導体層の下面に形成されるとともに前記配線導体と電気的に接続され、前記開口の周囲に略円形状に配置した複数の接地用ボール状端子と、を有するものである。
【００１０】
また、本発明の高周波半導体素子収納用パッケージは、上記構成において、前記信号用ボール状端子は、前記信号用ボール状端子に接続された線路導体をさらに有し、前記接地導体層は、前記開口から前記線路導体に沿って延びる接地導体層非形成部を有するものである。
【００１１】
また、本発明の高周波半導体素子収納用パッケージは、上記各構成において、前記絶縁基体の上面に高周波半導体素子の搭載収納部を有し、前記高周波半導体素子の電極が電気的に前記配線導体に接続されるものである。
【００１２】
さらに、本発明の高周波半導体素子収納用パッケージの実装構造は、上記の高周波半導体素子収納用パッケージを、上面に前記信号用ボール状端子に対応する信号用端子実装用パッドおよび該信号用端子実装用パッドを中心とする円形の開口を有する接地導体が形成された回路基板上に、前記信号用ボール状端子を前記信号用端子実装用パッドに、前記接地用ボール状端子を前記接地導体にそれぞれ電気的に接続して実装するものである。
【００１３】
また、本発明の高周波半導体素子収納用パッケージの実装構造は、前記接地導体の開口の半径を前記高周波信号の信号波長の０．３倍の長さ以下とするものである。
【００１４】
本発明の高周波半導体素子収納用パッケージの実装構造は、下面にかけて導出する複数の配線導体を有する絶縁基体と、前記絶縁基体の下面に形成されるとともに前記配線導体と電気的に接続され、信号を伝送する信号用端子と、前記絶縁基体の下面に形成されるとともに前記配線導体と電気的に接続され、前記信号用端子を中心として取り囲む略円形状に配置した複数の接地用端子と、を有する高周波半導体素子収納パッケージを、上面に前記信号用端子に対応する信号用端子実装用パッドおよび該信号用端子実装用パッドを中心とする前記信号の信号波長の０．３倍以下の半径からなる円形の開口を有する接地導体が形成された回路基板上に、前記信号用端子を前記信号用端子実装用パッドに、前記接地用端子を前記接地導体にそれぞれ電気的に接続して実装したものである。
【００１５】
また、本発明の高周波半導体素子収納用パッケージの実装構造は、下面にかけて導出する複数の配線導体を有する絶縁基体と、前記絶縁基体の下面に形成されるとともに前記配線導体と電気的に接続され、信号を伝送する信号用端子と、前記絶縁基体の下面に形成されるとともに前記信号用端子に接続された線路導体と、前記絶縁基体の下面に形成され、前記信号用端子を中心とする円形の一部および前記円形から前記線路導体に沿って延びる接地導体層非形成部からなる第１開口を有する接地導体層と、前記接地導体層の下面に形成されるとともに前記配線導体と電気的に接続され、前記開口の周囲に配置した複数の接地用端子と、を有する高周波半導体素子収納パッケージを、上面に前記信号用端子に対応する信号用端子実装用パッドおよび該信号用端子実装用パッドを中心とする前記信号の信号波長の０．３倍以下の半径からなる円形の第２開口を有する接地導体が形成された回路基板上に、前記信号用端子を前記信号用端子実装用パッドに、前記接地用端子を前記接地導体にそれぞれ電気的に接続して実装したものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の高周波半導体素子収納用パッケージによれば、絶縁基体の下面に配置され、配線導体に電気的に接続されたそれぞれ複数個の信号用ボール状端子および接地用ボール状端子について、この接地用ボール状端子を信号用ボール状端子を中心として取り囲む略円形状に配置したことから、信号用ボール状端子を同軸線路の信号導体とし、接地用ボール状端子をこの同軸線路の接地導体とみなすことができるために、回路基板から信号用ボール状端子に供給される高周波信号を効率的に伝送させることができる。
【００１７】
また、略円形状に配置した接地用ボール状端子間の間隔を高周波信号の信号波長の４分の１以下としたときには、パッケージの絶縁基体の下面と回路基板の上面とで挟まれた空間において、信号用ボール状端子からこれら接地用ボール状端子で囲まれた領域の外部に対して高周波信号が洩れ出すことを十分に抑制することが可能となり、回路基板から信号用ボール状端子に供給される高周波信号をより効率的に伝送させることができる。
【００１８】
また、絶縁基体の下面に信号用ボール状端子を中心とする円形の開口を有する接地導体層を形成するとともに、開口の周囲の接地導体層上に接地用ボール状端子を略円形状に配置したときには、パッケージの絶縁基体の下面に形成された接地導体層およびこれに接続された接地用ボール状端子により高周波信号の絶縁基体内部への侵入を効果的に抑制することが可能となり、回路基板から信号用ボール状端子に供給される高周波信号をさらに効率的に伝送させることができる。
【００１９】
さらに、絶縁基体の下面に信号用ボール状端子に接続された線路導体を形成するとともに、接地導体層に開口から線路導体に沿って延びる接地導体層非形成部を設けたときには、絶縁基体内部への高周波信号の侵入を効果的に抑制することが可能となって回路基板から信号用ボール状端子に供給される高周波信号を効率的に伝送させることができると同時に、信号用ボール状端子に接続された線路導体によって絶縁基体の下面における配線の自由度を高めることができるものとなる。また、この線路導体は、接地導体層非形成部を介して接地導体層に囲まれることからコプレーナ線路となり、高周波信号を良好に伝送することができるものとなる。
【００２０】
そして、開口の半径を前記高周波信号の信号波長の0.3倍の長さ以下としたときには、接地導体層の開口を絶縁基体の材料と同一の誘電体が充填された円形導波管の開口とみなした場合のＴＥ１１モードの遮断周波数を高周波信号の信号周波数よりも高く設定することに相当することとなるため、信号周波数の帯域において信号用ボール状端子における導波管モードへの不要なモード変換を十分に抑制することが可能となり、回路基板から信号用ボール状端子に供給される高周波信号を効率的に伝送させることができる。
【００２１】
また、本発明の高周波半導体素子収納用パッケージの実装構造によれば、本発明の高周波半導体素子収納用パッケージを、上面に信号用ボール状端子に対応する信号用端子実装用パッドおよびこの信号用端子実装用パッドを中心とする円形の開口を有する接地導体が形成された回路基板上に、信号用ボール状端子を信号用端子実装用パッドに、接地用ボール状端子を接地導体にそれぞれ電気的に接続して実装したことから、信号用ボール状端子および信号用端子実装用パッドを同軸線路の信号導体とし、接地用ボール状端子および接地導体をこの同軸線路の接地導体とみなすことができ、実装部において回路基板の内部への高周波信号の侵入を抑制することが可能となり、この同軸線路状の接続部によって回路基板から信号用ボール状端子に供給される高周波信号を効率的に伝送させることができるものとなる。
【００２２】
また、回路基板の接地導体に設けた開口の半径を高周波信号の信号波長の0.3倍の長さ以下としたときには、この接地導体の開口を回路基板の材料と同一の誘電体が充填された円形導波管の開口とみなした場合のＴＥ１１モードの遮断周波数を高周波信号の信号周波数よりも高く設定することに相当することとなるため、信号周波数の帯域において信号用端子実装用パッドにおける導波管モードへの不要なモード変換を十分に抑圧することが可能となり、回路基板の信号用端子実装用パッドから信号用ボール状端子に供給される高周波信号を効率的に伝送させることができる。
【００２３】
以下、本発明について図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００２４】
図１は本発明の高周波半導体素子収納用パッケージの実施の形態の一例を示す平面図である。１はパッケージの絶縁基体であり、図１はこの下面から見た様子を示している。21・22は信号用ボール状端子、31・32は接地用ボール状端子、４はバイアス・接地・熱伝達用等の非高周波用途のための汎用ボール状端子を示している。この例では、信号用ボール状端子21・22を中心として取り囲む略円形状に配置された接地用ボール状端子31・32は、斜めの直交格子状に配列されたボール状端子の配列にのって、円形に内接する四角形の各頂点に位置するように配置されている。
【００２５】
このような構成により、図示しない回路基板の信号導体配線を伝送して供給される高周波信号は、この信号導体配線の先端に形成される信号用端子実装用パッドと接続される信号用ボール状端子21または22を経由して絶縁基体１内部の配線導体（図示せず）へと伝送される。回路基板上面の信号導体配線に対しては、通常はコプレーナ線路またはグランド付コプレーナ線路を構成するための接地導体（図示せず）が形成されており、パッケージを回路基板に実装する際にはこの接地導体と接地用ボール状端子31・32とが接合される。これにより、高周波信号をボール状端子部により伝送させる際にその伝搬モードが、信号用ボール状端子21・22を中心として略円形状に配置された接地用ボール状端子31・32を外周の接地導体とし、信号用ボール状端子21・22を信号用の内導体とする、同軸線路を伝送する伝搬モードへと変換されて効率良く伝送される。
【００２６】
また、ボール状端子による実装において従来から知られているセルフアラインメント効果により、一括リフロー実装のような簡便かつ自動化に適した実装方法を用いて高精度な搭載精度を得ることが可能であり、実装位置精度のバラツキによる高周波伝送特性のバラツキも抑えることができ、実装良品率の高い実装が実現できる。
【００２７】
次に、本発明の高周波半導体素子収納用パッケージの実施の形態の他の例を図２に図１と同様の平面図で示す。また、図３は図２の平面図におけるボール状端子による高周波伝送部位の要部拡大図である。
【００２８】
これらの図において、図１の場合と同様に１は絶縁基体、21・22は信号用ボール状端子、31・32は接地用ボール状端子、４は汎用ボール状端子である。この例では、信号用ボール状端子21・22を中心として取り囲む略円形状に配置された接地用ボール状端子31・32は、斜め格子状に配列されたボール状端子の配列にのって、円形に内接する六角形の各頂点に位置するように配置されている。
【００２９】
このような構成により、図１に示す例と同様に、高周波信号は、信号用ボール状端子21・22を中心として略円形状に配置された接地用ボール状端子31・32を外周の接地導体とし、信号用ボール状端子21・22を信号用の内導体とする、同軸線路を伝送する伝搬モードへと変換されて効率良く伝送される。また、セルフアラインメント効果により高精度な搭載精度を得ることが可能で、高周波伝送特性のバラツキも抑えることができ、実装良品率の高い実装が実現できる。
【００３０】
さらに、この例では接地用ボール状端子31間および32間の間隔を高周波信号の信号波長の４分の１以下の短い間隔とすることが容易であり、そのように接地用ボール状端子31・32を配置することにより、接地用ボール状端子31・32で囲まれている領域の外へ伝送すべき高周波信号の漏れを十分に抑えることが可能となり、より効率の良い伝送が実現できる。
【００３１】
次に、本発明の高周波半導体素子収納用パッケージの実施の形態の他の例を、図４に平面図で示す。図４において、図１・図２に示す例と同様に、１は絶縁基体、21・22は信号用ボール状端子、31・32は接地用ボール状端子、４は汎用ボール状端子である。この例では、接地用ボール状端子31・32は図２に示す例と同様の配列に配置されている。また、５は絶縁基体１の下面に形成された接地導体層であり、61および62は接地導体層５においてそれぞれ信号用ボール状端子21・22を中心とする円形に形成された開口である。そして、接地用ボール状端子31・32は、これら開口61・62の周囲の接地導体層５上に信号用ボール状端子21・22を中心とした略円形状に配置されている。
【００３２】
このような構成により、図１・図２に示す例と同様に、高周波信号は、信号用ボール状端子21・22を中心として略円形状に配置された接地用ボール状端子31・32を外周の接地導体とし、信号用ボール状端子21・22を信号用の内導体とする、同軸線路を伝送する伝搬モードへと変換されて効率良く伝送される。また、セルフアラインメント効果により高精度な搭載精度を得ることが可能で、高周波伝送特性のバラツキも抑えることができ、実装良品率の高い実装が実現できる。
【００３３】
さらに、信号用ボール状端子21・22を取り囲む接地用ボール状端子31・32がそれぞれ接地導体層５により互いに接続されていることから、信号用ボール状端子21・22に供給される高周波信号が絶縁基体１の内部へ侵入して配線導体（図示せず）や内部の接地導体層（図示せず）に悪影響を及ぼすことを十分に阻止することが可能となる。
【００３４】
次に、本発明の高周波半導体素子収納用パッケージの実施の形態の他の例を図５に平面図で示す。図５において、図１・図２・図４に示す例と同様に、１は絶縁基体、21・22は信号用ボール状端子、31・32は接地用ボール状端子、４は汎用ボール状端子、５は接地導体層である。この例では、信号用ボール状端子21・22にはこれに接続された線路導体が形成されている。そして、71および72は、接地導体層５においてそれぞれ信号用ボール状端子21・22を中心とした円形に形成された開口から前記線路導体に沿って延びるように接地導体層５を形成しない部分を設けた接地導体層非形成部である。また、接地用ボール状端子31・32は、図２・図４に示す例と同様の配置を基本として、信号用ボール状端子21・22に接続された線路導体および接地導体層非形成部71・72を避けるように、略円形状の円周の一部に配置されている。
【００３５】
このような構成により、図１・図２・図４に示す例と同様に、高周波信号は、信号用ボール状端子21・22を中心として略円形状に配置された接地用ボール状端子31・32を外周の接地導体とし、信号用ボール状端子21・22を信号用の内導体とする、同軸線路を伝送する伝搬モードへと変換されて効率良く伝送される。また、セルフアラインメント効果により高精度な搭載精度を得ることが可能で、高周波伝送特性のバラツキも抑えることができ、実装良品率の高い実装が実現できる。
【００３６】
さらに、接地導体層５には、信号用ボール状端子21・22を中心とした円形の開口に加えて信号用ボール状端子21・22に接続された線路導体に沿って延びる接地導体層非形成部71・72が一体的に設けられており、線路導体による、また絶縁基体１の内部における配線導体による配線設計に対する自由度を高めることができるものとなっている。
【００３７】
次に、本発明の高周波半導体素子収納用パッケージの実施の形態の他の例を図６に平面図で示す。図６において、図１・図２・図４・図５に示す例と同様に、１は絶縁基体、21・22は信号用ボール状端子、31・32は接地用ボール状端子、４は汎用ボール状端子、５は接地導体層、63および64は接地導体層５においてそれぞれ信号用ボール状端子21・22を中心とする円形に形成された開口である。この例では、接地用ボール状端子31・32は図２・図４に示す例と同様の配列に配置されている。
【００３８】
このような構成により、図１・図２・図４・図５に示す例と同様に、高周波信号は、信号用ボール状端子21・22を中心として略円形状に配置された接地用ボール状端子31・32を外周の接地導体とし、信号用ボール状端子21・22を信号用の内導体とする、同軸線路を伝送する伝搬モードへと変換されて効率良く伝送される。また、セルフアラインメント効果により高精度な搭載精度を得ることが可能で、高周波伝送特性のバラツキも抑えることができ、実装良品率の高い実装が実現できる。
【００３９】
ところで、高周波信号の信号周波数が高くなると、接地導体層５における開口63・64において導波管モードに類似したモード分布が存在し得ることとなるために、高周波信号が信号用ボール状端子21・22を通過する際に放射または共振による特性の劣化が起きることがあるが、このとき、円形導波管における基本モードであるＴＥ１１モードの遮断波長は、導波管の断面の半径に3.41を乗じた値になることが知られている。そこで、円形の開口63・64の半径を高周波信号の信号波長の0.3倍の長さ以下に小さくすることにより、信号周波数帯域においてこの部分での導波管モードへの変換を抑制することができる。これにより、回路基板から信号用ボール状端子に供給される高周波信号を効率的に伝送させることができるものとなる。
【００４０】
次に、本発明の高周波半導体素子収納用パッケージが実装されてその実装構造を構成するための回路基板の実施の形態の一例を図７に平面図で示す。９は回路基板であり、図７はこの上面から見た様子を示している。10は回路基板９の上面に形成された接地導体、111および112は信号導体配線、121および122は信号導体配線111・112の先端に形成される信号用端子実装用パッド、131および132は接地用端子実装用パッド、141および142は接地導体10において信号用端子実装用パッド121・122を中心とする円形に形成された開口である。なお、接地導体10にはこの他にもバイアス配線およびバイアス用端子実装用パッド等が形成・配置されるが、図示はしていない。
【００４１】
また、同図中に破線で示した１はこの回路基板９に実装される本発明の高周波半導体素子収納用パッケージの絶縁基体を示すものであり、前述の実施の形態の各例のものが実装される。すなわち、本発明の高周波半導体素子収納用パッケージを、上面に信号用ボール状端子21・22に対応する信号用端子実装用パッド131・132およびこの信号用端子実装用パッド131・132を中心とする円形の開口141・142を有する接地導体10が形成された回路基板９上に、信号用ボール状端子21・22を信号用端子実装用パッド131・132に、接地用ボール状端子31・32を接地導体10にそれぞれ電気的に接続して実装され、これにより本発明の高周波半導体素子収納用パッケージの実装構造が構成される。
【００４２】
このような回路基板９に本発明の高周波半導体素子収納用パッケージを実装することにより、回路基板９の信号導体配線111・112により伝送される高周波信号は、信号導体配線111・112の先端に形成された信号用端子実装用パッド121・122およびこれに接続された信号用ボール状端子21・22を経由してパッケージの内部へと伝送されるが、このとき接地導体10と接地用ボール状端子31・32とが接合されていることから、高周波信号は、ボール状端子部を伝送する際に略円形状に配置された接地用ボール状端子31・32を外周の接地導体とし、信号用ボール状端子21・22を信号用の内導体とする同軸線路を伝送する伝搬モードへと変換されて、パッケージ内部の配線導体へ効率良く伝送される。このとき高周波信号は前述のようにパッケージの内部へ侵入することが阻止されるとともに、接地導体10によって回路基板９の内部へ侵入することも阻止されることとなる。
【００４３】
そして、このような実装構造によれば、本発明の高周波半導体素子収納用パッケージについて既に説明したように、セルフアラインメント効果により高精度な搭載精度を得ることが可能で、高周波伝送特性のバラツキも抑えることができ、実装良品率の高い実装が実現できる。
【００４４】
次に、本発明の高周波半導体素子収納用パッケージが実装されてその実装構造を構成するための回路基板の実施の形態の他の例を図８に平面図で示す。図８において、図７に示す例と同様に、９は回路基板、10は接地導体、111・112は信号導体配線、121・122は信号用端子実装用パッド、131・132は接地用端子実装用パッド、143・144は接地導体10に形成された開口である。
【００４５】
また、同図中に破線で示した１はこの回路基板９に実装される本発明の高周波半導体素子収納用パッケージの絶縁基体を示すものであり、図７に示す例と同様に、前述の実施の形態の各例のものが実装される。
【００４６】
このような回路基板９に本発明の高周波半導体素子収納用パッケージを実装した実装構造によれば、前述のように、高周波信号は、ボール状端子部を伝送する際に略円形状に配置された接地用ボール状端子31・32を外周の接地導体とし、信号用ボール状端子21・22を信号用の内導体とする同軸線路を伝送する伝搬モードへと変換されて、パッケージ内部の配線導体へ効率良く伝送され、高周波信号はパッケージの内部へ侵入することが阻止されるとともに接地導体10によって回路基板９の内部へ侵入することも阻止される。また、セルフアラインメント効果により高精度な搭載精度を得ることが可能で、高周波伝送特性のバラツキも抑えることができ、実装良品率の高い実装が実現できる。
【００４７】
そして、この例では、接地導体10に形成された円形の開口143・144の半径を高周波信号の信号波長の0.3倍の長さ以下としている。これにより、図６に示す本発明の高周波半導体素子収納用パッケージの例について説明したのと同様に、高周波信号の信号周波数が高くなると、接地導体層10における開口143・144において導波管モードに類似したモード分布が存在し得ることとなるために、高周波信号が信号用端子実装用パッド121・122を通過する際に放射または共振による特性の劣化が起きることがあるのに対して、信号周波数帯域においてこの部分での導波管モードへの変換を抑制することができ、回路基板９から信号用端子実装用パッド121・122を介して信号用ボール状端子に供給される高周波信号をより効率的に伝送させることができるものとなる。
【００４８】
以上のような本発明の高周波半導体素子収納用パッケージの絶縁基体やその上面に設けられる高周波半導体素子の搭載収納部・配線導体・信号用ボール状端子・接地用ボール状端子・接地導体層・線路導体ならびにパッケージが実装される回路基板やこれに形成される信号用端子実装用パッド・接地用端子実装用パッド・接地導体・信号導体配線などは、従来周知の材料や製法等により、種々の形状・寸法等に形成すればよく、それらに特に限定はない。
【００４９】
なお、以上はあくまで本発明の実施の形態の例示であって、本発明はこれら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で種々の変更や改良を加えることは何ら差し支えない。
【００５０】
【発明の効果】
本発明の高周波半導体素子収納用パッケージによれば、絶縁基体の下面に配置され、配線導体に電気的に接続されたそれぞれ複数個の信号用ボール状端子および接地用ボール状端子について、この接地用ボール状端子を信号用ボール状端子を中心として取り囲む略円形状に配置したことから、信号用ボール状端子を同軸線路の信号導体とし、接地用ボール状端子をこの同軸線路の接地導体とみなすことができるために、回路基板から信号用ボール状端子に供給される高周波信号を効率的に伝送させることができる。
【００５１】
また、略円形状に配置した接地用ボール状端子間の間隔を高周波信号の信号波長の４分の１以下としたときには、パッケージの絶縁基体の下面と回路基板の上面とで挟まれた空間において、信号用ボール状端子からこれら接地用ボール状端子で囲まれた領域の外部に対して高周波信号が洩れ出すことを十分に抑制することが可能となり、回路基板から信号用ボール状端子に供給される高周波信号をより効率的に伝送させることができる。
【００５２】
また、絶縁基体の下面に信号用ボール状端子を中心とする円形の開口を有する接地導体層を形成するとともに、開口の周囲の接地導体層上に接地用ボール状端子を略円形状に配置したときには、パッケージの絶縁基体の下面に形成された接地導体層およびこれに接続された接地用ボール状端子により高周波信号の絶縁基体内部への侵入を効果的に抑制することが可能となり、回路基板から信号用ボール状端子に供給される高周波信号をさらに効率的に伝送させることができる。
【００５３】
さらに、絶縁基体の下面に信号用ボール状端子に接続された線路導体を形成するとともに、接地導体層に開口から線路導体に沿って延びる接地導体層非形成部を設けたときには、絶縁基体内部への高周波信号の侵入を効果的に抑制することが可能となって回路基板から信号用ボール状端子に供給される高周波信号を効率的に伝送させることができると同時に、信号用ボール状端子に接続された線路導体によって絶縁基体の下面における配線の自由度を高めることができるものとなる。また、この線路導体は、接地導体層非形成部を介して接地導体層に囲まれることからコプレーナ線路となり、高周波信号を良好に伝送することができるものとなる。
【００５４】
そして、開口の半径を前記高周波信号の信号波長の0.3倍の長さ以下としたときには、接地導体層の開口を絶縁基体の材料と同一の誘電体が充填された円形導波管の開口とみなした場合のＴＥ１１モードの遮断周波数を高周波信号の信号周波数よりも高く設定することに相当することとなるため、信号周波数の帯域において信号用ボール状端子における導波管モードへの不要なモード変換を十分に抑制することが可能となり、回路基板から信号用ボール状端子に供給される高周波信号を効率的に伝送させることができる。
【００５５】
また、本発明の高周波半導体素子収納用パッケージの実装構造によれば、本発明の高周波半導体素子収納用パッケージを、上面に信号用ボール状端子に対応する信号用端子実装用パッドおよびこの信号用端子実装用パッドを中心とする円形の開口を有する接地導体が形成された回路基板上に、信号用ボール状端子を信号用端子実装用パッドに、接地用ボール状端子を接地導体にそれぞれ電気的に接続して実装したことから、信号用ボール状端子および信号用端子実装用パッドを同軸線路の信号導体とし、接地用ボール状端子および接地導体をこの同軸線路の接地導体とみなすことができ、実装部において回路基板の内部への高周波信号の侵入を抑制することが可能となり、この同軸線路状の接続部によって回路基板から信号用ボール状端子に供給される高周波信号を効率的に伝送させることができるものとなる。
【００５６】
また、回路基板の接地導体に設けた開口の半径を高周波信号の信号波長の0.3倍の長さ以下としたときには、この接地導体の開口を回路基板の材料と同一の誘電体が充填された円形導波管の開口とみなした場合のＴＥ１１モードの遮断周波数を高周波信号の信号周波数よりも高く設定することに相当することとなるため、信号周波数の帯域において信号用端子実装用パッドにおける導波管モードへの不要なモード変換を十分に抑圧することが可能となり、回路基板の信号用端子実装用パッドから信号用ボール状端子に供給される高周波信号を効率的に伝送させることができる。
【００５７】
また、上記いずれの場合においても、ボール状端子実装において従来から知られているセルフアラインメント効果により、一括リフロー実装のような簡便かつ自動化に適した実装方法を用いて高精度な搭載精度を得ることが可能であり、実装バラツキによる高周波伝送特性のバラツキも抑えることができるために、実装良品率の高い実装が実現できる。
【００５８】
以上により、本発明によれば、量産に好適な厚膜印刷技術およびセラミックスのような誘電体の積層技術によって製作可能であり、かつ高周波特性が良好であって、安定した実装精度が容易に得られる実装構造を有する高周波半導体素子収納用パッケージおよびその実装構造を提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の高周波半導体素子収納用パッケージの実施の形態の一例を示す平面図である。
【図２】本発明の高周波半導体素子収納用パッケージの実施の形態の他の例を示す平面図である。
【図３】図２の平面図におけるボール状端子による高周波伝送部位の要部拡大図である。
【図４】本発明の高周波半導体素子収納用パッケージの実施の形態の他の例を示す平面図である。
【図５】本発明の高周波半導体素子収納用パッケージの実施の形態の他の例を示す平面図である。
【図６】本発明の高周波半導体素子収納用パッケージの実施の形態の他の例を示す平面図である。
【図７】本発明の高周波半導体素子収納用パッケージが実装される回路基板の実施の形態の一例を示す平面図である。
【図８】本発明の高周波半導体素子収納用パッケージが実装される回路基板の実施の形態の他の例を示す平面図である。
【符号の説明】
１・・・・・・・・・・・絶縁基体
21、22・・・・・・・・・信号用ボール状端子
31、32・・・・・・・・・接地用ボール状端子
５・・・・・・・・・・・接地導体層
61、62、63、64・・・・・開口
71、72・・・・・・・・・接地導体層非形成部
９・・・・・・・・・・・回路基板
10・・・・・・・・・・・接地導体
121、122・・・・・・・・信号用端子実装用パッド
131、132・・・・・・・・接地用端子実装用パッド
141、142、143、144・・・開口
【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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