(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に回路が搭載された、導体でシールドされた箱状の高周波パッケージと、この高周波パッケージの外部に一部が導出された入力端子および出力端子と、これらの入力端子および出力端子をそれぞれ前記パッケージ内に搭載された内部回路に気密を保ちながら接続するために設けられた入力側フィードスルー部および出力端子側のフィードスルー部と、を備え、前記入力側フィードスルー部および前記出力端子側のフィードスルー部は、それぞれ、前記内部回路に接続された第１のマイクロストリップ線路と、前記入力端子または前記出力端子に接続された第２のマイクロストリップ線路と、これらの第１、第２のマイクロストリップ線路を相互に気密を保ちながら接続するフィードスルー線路とからなり、
前記出力端子側のフィードスルー部の前記第１、第２のマイクロストリップ線路および前記フィードスルー部により構成される線路の線路幅は、前記入力側フィードスルー部の前記第１、第２のマイクロストリップ線路および前記フィードスルー部により構成される線路の線路幅より広く、
前記入力側フィードスルー部の前記第１、第２のマイクロストリップ線路および前記フィードスルー部により構成される線路の特性インピーダンスは、前記出力端子側のフィードスルー部の前記第１、第２のマイクロストリップ線路および前記フィードスルー部により構成される線路の特性インピーダンスより高いことを特徴とする高周波用パッケージ。
【請求項２】
前記出力端子は、その線路幅が、前記出力端子側のフィードスルー部の前記第２マイクロストリップ線路の線路幅より狭く、前記出力端子側のフィードスルー部の前記第２のマイクロストリップ線路端から離れるとともにテーパー状に拡大されたことを特徴とする請求項１記載の高周波用パッケージ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は高周波パッケージに関し、特に大電流出力を可能にする高性能な高周波パッケージに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
マイクロ波分野においてはデバイスから測定器、システムまで５0Ω系で設計されているのが一般的であるが最近の電子デバイスの低電圧動作の傾向からしても50Ω系の設計では電圧降下が大きく電流値を大きく取れないことも生じる。同様に高周波パッケージにおいても入出力端子からみた特性インピーダンスは50Ωで設計されているのが一般的である。しかもその入出力端子に流れる電流の大小によらず入出力端子の形状は同じであった。例えば0.6mm厚のセラミックで挟まれたフィードスルーにおいては、その特性インピーダンスを50Ωとする時、ライン幅は0.６mmとなり、またセラミックで挟み込んで気密性を得るためにそのメタル厚は0.1μm程度が限界であり、この比較的抵抗の高いラインに電流を流すと大きなオーム損が生じていた。このため電圧が有効に半導体チップへ伝えられないとか、そのオーム損のために生ずる熱によりラインが溶断するという問題が生じ十分な電流容量が得られなかった。
【０００３】
また、通常この高周波パッケージを実装する外部回路基板のマイクロストリップライン幅は2mm程度で設計されることが多く、外部出力端子幅が0.4mmと細いために形状の不連続が著しく、この接続点で高周波特性を損ねてしまうという欠点を有していた（特許文献１）。
【特許文献１】特開平７−９４６４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって本発明は前記に鑑みてなされたものでその目的とするところは、必要十分な電流容量を確保でき、さらに周波数特性のよい高性能な高周波パッケージを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記課題を解決するために、本発明の高周波用パッケージは、内部に回路が搭載された、導体でシールドされた箱状の高周波パッケージと、この高周波パッケージの外部に一部が導出された入力端子および出力端子と、これらの入力端子および出力端子をそれぞれ前記パッケージ内に搭載された内部回路に気密を保ちながら接続するために設けられた入力側フィードスルー部および出力端子側のフィードスルー部と、を備え、前記入力側フィードスルー部および前記出力端子側のフィードスルー部は、それぞれ、前記内部回路に接続された第１のマイクロストリップ線路と、前記入力端子または前記出力端子に接続された第２のマイクロストリップ線路と、これらの第１、第２のマイクロストリップ線路を相互に気密を保ちながら接続するフィードスルー線路とからなり、前記出力端子側のフィードスルー部の前記第１、第２のマイクロストリップ線路および前記フィードスルー部により構成される線路の線路幅は、前記入力側フィードスルー部の前記第１、第２のマイクロストリップ線路および前記フィードスルー部により構成される線路の線路幅より広く、前記入力側フィードスルー部の前記第１、第２のマイクロストリップ線路および前記フィードスルー部により構成される線路の特性インピーダンスは、前記出力端子側のフィードスルー部の前記第１、第２のマイクロストリップ線路および前記フィードスルー部により構成される線路の特性インピーダンスより高いことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、出力端子のみ、そのフィードスルー部の特性インピーダンスを内部回路と整合できる範囲で下げ、これによって、フィードスルー部の線路幅を広くして、高周波パッケージの出力側における電流容量を大きくできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下本発明の実施形態につき詳細に説明する。図１は本発明の一実施例における高周波パッケージを斜め上から見た図を表している。高周波パッケージ下部の接地金属プレート１３は高周波のグランドとしての特性と同時に熱伝導の良い金属を選ぶ必要がある。例えばＣｕ，ＣｕＷ（銅タングステン）ＣｕＭｏ（銅モリブデン）等である。この接地導体プレート１３の上部に幅約０．７ｍｍ、高さ５〜８ｍｍ程度のＣｕ、またはＫＯＶＡＬ(コバール)等のフレーム１２が接合されている。フレーム１２には切り欠きがあり、フィードスルー部１４を介して入力端子１０、出力端子１５が形成されている。またフレーム上部には金属性のカバー１１が接合されている。これの接地金属プレート１３とフレーム１２とカバー１１は熱膨張率がほぼ等しいような金属で、その加工性を考慮して選択する。
【０００８】
図２に本発明の一実施例におけるフィードスルー部１４の断面構造を示している。フィードスルー部１４はセラミック等の誘電体１７ａ,１７ｂで信号ライン１８を挟んだ形となっている。下部の誘電体１７ｂを１７aより長くしてフィードスルー１４部両側で接続できる構成としている。フィードスルー１４の外側には出力端子１５を半田接着を行う。このとき信号ライン(貫通導体)１８と出力端子１５とは半田の表面張力によって形成される減衰曲線のメニスカス形状１６で信頼性よく接合されている。フィードスルー部１４は入出力側にそれぞれ設けられており、図３に示すように、入力側フィードスルー部は１４aで、出力端子側のフィードスルー部は１４ｂでそれぞれ示している。これらの構造は寸法を除き、ほぼ同じである。
【０００９】
接地金属プレート１３、フレーム１２、カバー１１、フィードスルー部１４で構成される本高周波パッケージは窒素封止等によって気密性を保つ必要がある。
【００１０】
図３は本発明の一実施例における高周波パッケージを詳細に説明する図である。
【００１１】
図３-(a)は入力側のフィードスルー部１４aの拡大図、図３−(b)はパッケージ内部の構成図、図３-(c)は出力側のフィードスルー部１４bの拡大図、図３-(d)は図３-(c)で示したＸ−Ｘ‘での断面図を示している。
【００１２】
図３−(b)において、入力端子１０はフィードスルー部１４aを介して入力整合回路３３とボンディング手段３５で接続される。ボンディング手段とは、ワイヤボンディング、リボンボンディング、フリップチップボンディング等を指す。入力整合回路３３は、内部電子回路３４を構成するＦＥＴやＭＭＩＣとボンディング手段３５で接続され、この内部に搭載された電子回路３４は出力整合回路３６とボンディング手段３５で接続され、この出力整合回路３６はボンディング手段３５とフィードスルー部１４ｂを介して出力端子１５と接続されている。
【００１３】
フィードスルー部１４a,１４ｂは信号ライン１８である貫通導体とセラミック等の誘電体物質１７a,１７ｂから形成される。マイクロストリップ線路３０,３２,３７,３９は、このセラミック等の誘電体物質１７ｂ上に形成され接地金属プレート１３との静電容量と自分自身の持つインダクタンス成分によって特性インピーダンスが決定する。フィードスルー部１４a,１４ｂでは上下にセラミック等の誘電体物資１７a,１７ｂで挟みこめられており、フレーム１２と接地金属プレート１３からなる導体で周囲を囲まれているため、そのストリップ線路幅はマイクロストリップよりその線路幅が狭くなってしまう。
【００１４】
図３-(a)は特性インピーダンス５０オームのときのフィードスルー部１４aを示しており、フィードスルー線路３１の線路幅は0.4ｍｍ程度、マイクロストリップ線路部３０,３２の線路幅は0.6ｍｍ程度となる。マイクロストリップ線路部３０上に半田接合された入力端子１０は、メニスカス構造１６を形成するための半田領域が最低でも0.1ｍｍは必要なため入力端子幅は0.4ｍｍと細くなる。
【００１５】
一方、図３-(c)は出力インピーダンスとして約30Ωを仮定している。そうするとマイクロストリップ線路３７,３９の線路幅は0.9ｍｍまで広くできる。またフィードスルー線路３８の線路幅は0.7ｍｍまで広く出来る。そして出力端子１５は、メニスカス構造を形成するための領域を0.1ｍｍずつとっても半田接合領域の線路幅は0.7ｍｍと50Ωの場合の0.4ｍｍに比べて広くできる。また図示しない外部基板のマイクロストリップ線路幅約２ｍｍとの整合を良くするために連続的に広くなる構造とする。
【００１６】
このような構造にすることによって、低インピーダンス化により線路幅の拡大が得られ、大電流の出力が必要な回路を実装したときに信号線路がオーム損で溶融することもなくなる。また出力端子幅が広くなったことにより、外部基板とのインピーダンス不整合も低減され高周波特性が向上する。
【００１７】
このように構成された本発明の実施形態にかかる高周波用パッケージによれば、高周波パッケージの電流容量が必要な出力端子のみ、そのフィードスルー部の線路幅をその内部回路と整合できる範囲で特性インピーダンスを下げることができる。また特性インピーダンスを下げることによって、フィードスルー部の線路幅を広く設計でき、外部出力端子の形状を連続的に広くすることで外部回路基板のマイクロストリップライン幅との整合が向上して高周波特性がよくなる。これにより高出力で周波数特性のよい高性能な半導体パッケージを提供することができる。
【００１８】
なお本発明は前記実施形態をそのままに限定されるものではなく、実施段階でその要旨を逸脱しない範囲で具体化できる。例えば高周波パッケージの電流容量が必要な端子として出力端子のみについて説明したが、入力端子側において電流容量が必要な場合には、入力端子側において同様な構成を適用することも可能である。
【００１９】
また、上記の説明ではＦＥＴやMMICについて論じたが、バイポーラトランジスタにおいてもこの考え方は有効である。また入出力の整合回路３３、３６を図示したが搭載回路に含まれている場合は必要でない。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施例における高周波用パッケージを斜め上から見た図である。
【図２】本発明の一実施例における高周波用パッケージのフィードスルー部の断面構造図である。
【図３】本発明の一実施例における高周波パッケージの詳細図である。
【符号の説明】
【００２１】
１０…入力端子
１１…上部金属カバー
１２…フレーム
１３…接地金属プレート
１４、１４a、１４ｂ…フィードスルー部
１５…出力端子
１６…半田接合部のメニスカス
１７a、１７ｂ…誘電体
１８…信号ライン(貫通導体)
３０、３２…入力部のマイクロストリップ線路部
３１…入力部のフィードスルーのストリップ線路部
３３…入力整合回路
３４…搭載回路
３５…ボンディング手段
３６…出力整合回路
３７、３９…出力部のマイクロストリップ線路部
３８…出力部のフィードスルー部のストリップ線路
【図１】
0004575261.tif 000002
【図２】
0004575261.tif 000003
【図３】
0004575261.tif 000004