(57)【要約】【課題】特性インピーダンスを容易に適正化することのできるセラミックパッケージを提供する。【解決手段】セラミック板１０１、１０２を積層して形成された基板１０と、基板１０の上面に配置された素子接続端子１３と、基板１０のセラミック板１０１および１０２の間に配置された少なくとも１つの信号線路１４と、基板１０の下面に配置された外部接続端子１５と、セラミック板１０１、１０２を貫通して素子接続端子１３と信号線路１４、および信号線路１４と外部接続端子１５を、または、さらに信号線路１４同士を、電気的に接続する複数の貫通接続部１６、１７とを含み、信号線路１４の少なくとも１つが素子接続端子１３から外部接続端子１５までの特性インピーダンスを調整する特性インピーダンス調整部１９を含む。【選択図】図１
2007242933.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２枚のセラミック板を積層して形成された基板（１０）と、
前記基板の一方の基板面に配置された素子接続端子（１３）と、
積層された前記セラミック板の間に配置された少なくとも１つの信号線路（１４）と、
前記基板の他方の基板面に配置された外部接続端子（１５）と、
前記セラミック板を貫通して、前記素子接続端子と前記信号線路、および前記信号線路と前記外部接続端子を、または、さらに前記信号線路同士を、電気的に接続する複数の貫通接続部（１６、１７）とを含むセラミックパッケージであって、
前記信号線路の少なくとも１つが、前記素子接続端子から前記外部接続端子までの特性インピーダンスを調整する特性インピーダンス調整部（１９）を含むことを特徴とするセラミックパッケージ。
【請求項２】
２枚のセラミック板を積層して形成された基板（１０）と、
前記基板の一方の基板面に配置された素子接続端子（１３）と、
積層された前記セラミック板の間に配置された少なくとも１つの信号線路（１４）と、
前記基板の他方の基板面に配置された外部接続端子（１５）と、
前記セラミック板を貫通して、前記素子接続端子と前記信号線路および前記信号線路と前記外部接続端子を電気的に接続する複数の貫通接続部（１６、１７）とを含むセラミックパッケージであって、
前記信号線路の少なくとも１つが、前記素子接続端子から前記外部接続端子までの特性インピーダンスを調整する特性インピーダンス調整部（１９）を含むことを特徴とするセラミックパッケージ。
【請求項３】
前記特性インピーダンス調整部が、
前記信号線路の信号線路幅が他の部分よりも広く形成された部分であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のセラミックパッケージ。
【請求項４】
前記特性インピーダンス調整部が、
前記信号線路の信号線路厚さが他の部分よりも厚く形成された部分であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のセラミックパッケージ。
【請求項５】
前記一方の基板面上に配置され、前記素子接続端子以外の部分を覆う上部接地導体（１１）と、
前記他方の基板面上に配置され、前記外部接続端子以外の部分を覆う下部接地導体（１２）とを備えることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のセラミックパッケージ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、平面実装型のセラミックパッケージに係り、特に、特性インピーダンスの適正化が容易な高周波半導体用セラミックパッケージに関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロ波あるいはミリ波帯域では波長に対して伝送線路長を無視することができないため、プリント基板上および素子パッケージ内の伝送線路は分布定数系としての取り扱いが必要となる。
【０００３】
従って、半導体素子を格納したセラミックパッケージをプリント基板に搭載する際には、プリント基板上およびセラミックパッケージ内の伝送線路を総合的に設計する必要があり、プリント基板およびセラミックパッケージの特性インピーダンスを整合させる必要がある。
【０００４】
そこで、プリント基板およびセラミックパッケージの特性インピーダンスを整合するため、プリント基板上およびセラミックパッケージ内の伝送線路の特性インピーダンスを予め定めた値（例えば、５０Ω）とすることが一般的である。
【０００５】
セラミックパッケージ内の伝送線路はストリップ線路とすることが普通であるが、伝送線路を挟む２枚の接地導体を結ぶ接地導体接続部の直径、配置位置、個数を変更することによりストリップ線路の特性インピーダンスを変更することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
また、回路要素の幾何学的構造を考慮して特性インピーダンスを適正化することが可能な高周波用マルチチップモジュール基板も提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００７】
即ち、上記高周波用マルチチップモジュール基板は、信号線路と略平行に調整板を配置し、調整板を信号線路用貫通接続部と略平行に設けた接地導体接続部により接地導体に接続することにより、信号線路用貫通接続部近傍における特性インピーダンスの増加を防止して、特性インピーダンスを適正化する。
【特許文献１】特開２００２−１９８７０９号公報（［００１１］、図１）
【特許文献２】特開２００５−１２３８９４号公報（［００２６］、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、接地導体接続部の直径、配置位置、個数を変更した場合は、セラミックパッケージ内の伝送線路の特性インピーダンスを調整するために、信号線路用貫通接続部の直径、配置位置、個数の変更も含めたセラミックパッケージの設計変更が必要となるという課題があった。
【０００９】
本発明は、従来の課題を解決するためになされたものであって、特性インピーダンスを容易に適正化することのできるセラミックパッケージを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明の請求項１のセラミックパッケージは、少なくとも２枚のセラミック板を積層して形成された基板と、前記基板の一方の基板面に配置された素子接続端子と、積層された前記セラミック板の間に配置された少なくとも１つの信号線路と、前記基板の他方の基板面に配置された外部接続端子と、前記セラミック板を貫通して、前記素子接続端子と前記信号線路、および前記信号線路と前記外部接続端子を、または、さらに前記信号線路同士を、電気的に接続する複数の貫通接続部とを含むセラミックパッケージであって、前記信号線路の少なくとも１つが、前記素子接続端子から前記外部接続端子までの特性インピーダンスを調整する特性インピーダンス調整部を含むことを特徴とする構成を有している。
【００１１】
この構成により、特性インピーダンスを容易に適正化することができることとなる。
【００１２】
本発明の請求項２のセラミックパッケージは、２枚のセラミック板を積層して形成された基板と、前記基板の一方の基板面に配置された素子接続端子と、積層された前記セラミック板の間に配置された少なくとも１つの信号線路と、前記基板の他方の基板面に配置された外部接続端子と、前記セラミック板を貫通して、前記素子接続端子と前記信号線路および前記信号線路と前記外部接続端子を電気的に接続する複数の貫通接続部とを含むセラミックパッケージであって、前記信号線路の少なくとも１つが前記素子接続端子から前記外部接続端子までの特性インピーダンスを調整する特性インピーダンス調整部を含むことを特徴とする構成を有していてもよい。
【００１３】
また、本発明の請求項３のセラミックパッケージは、前記特性インピーダンス調整部が、前記信号線路の信号線路幅が他の部分よりも広く形成された部分であることを特徴とする構成を有している。
【００１４】
この構成により、インピーダンス調整部の特性インピーダンスを信号線路の他の部分の特性インピーダンスよりも低下させることにより、素子接続端子から外部接続端子までの伝送線路全体とプリント基板とのインピーダンス整合を容易とすることができることとなる。
【００１５】
また、本発明の請求項４のセラミックパッケージは、前記特性インピーダンス調整部が、前記信号線路の信号線路厚さが他の部分よりも厚く形成された部分であることを特徴とする構成を有していてもよい。
【００１６】
また、本発明の請求項５のセラミックパッケージは、前記一方の基板面上に配置され、前記素子接続端子以外の部分を覆う上部接地導体と、前記他方の基板面上に配置され、前記外部接続端子以外の部分を覆う下部接地導体とを備えることを特徴とする構成を有している。
【００１７】
この構成により、ストリップ線路を形成することができることとなる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明は、素子接続端子から外部接続端子までの伝送線路全体の特性インピーダンスを調整する特性インピーダンス調整部を設けることにより、特性インピーダンスを容易に適正化することができるという効果を有するセラミックパッケージを提供することができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明に係るセラミックパッケージの実施の形態について、図面を用いて説明する。
【００２０】
本発明に係るセラミックパッケージの実施の形態を図１から図５に示す。即ち、図１はセラミックパッケージの図２におけるＸ−Ｘ断面図、図２はセラミックパッケージの上面図、図３はセラミックパッケージの図１におけるＺ−Ｚ断面の上面図、図４はセラミックパッケージの下面図、図５は素子接続端子１３から外部接続端子１５までの接続状態を示す斜視図である。
【００２１】
本発明に係るセラミックパッケージ１は、図１から図４に示すように、２枚のセラミック板１０１、１０２を積層して形成された基板１０と、基板１０の上面に配置された素子接続端子１３と、基板１０のセラミック板１０１および１０２の間に配置された信号線路１４と、基板１０の下面に配置された外部接続端子１５と、セラミック板１０１を貫通して素子接続端子１３と信号線路１４の一端とを電気的に接続する貫通接続部１６と、セラミック板１０２を貫通して外部接続端子１５と信号線路１４の他端とを電気的に接続する貫通接続部１７とを含む。
【００２２】
そして、信号線路１４は、素子接続端子１３から外部接続端子１５までの伝送線路全体の特性インピーダンスを調整する特性インピーダンス調整部１９を含む。
【００２３】
特性インピーダンス調整部１９は、信号線路１４の信号線路幅が他の部分よりも広く形成された部分から成る。なお、特性インピーダンス調整部１９は、信号線路１４の信号線路厚さが他の部分よりも厚く形成された部分から成っていてもよい。
【００２４】
さらに、本発明に係るセラミックパッケージ１は、基板１０の上面に配置され、素子接続端子１３以外の部分を覆う上部接地導体１１と、基板１０の下面に配置され、外部接続端子１５以外の部分を覆う下部接地導体１２とを備える。
【００２５】
図１のＸ−Ｘ断面図の右半分は信号線路１４を含む断面を示しており、左半分は基板１０を貫通して上部接地導体１１と下部接地導体１２とを電気的に接続する接地導体接続部１８を含む断面を示している。また、図３には特性インピーダンス調整部１９を具備する信号線路１４および特性インピーダンス調整部１９を具備しない半導体素子に電力を供給するための低周波用線路２０も示されている。
【００２６】
即ち、上記のセラミックパッケージ１は、セラミック板１０１、１０２を積層した基板１０と、セラミック板１０１の縁に沿って配置されたセラミック板１０１上面に配置されるセラミック枠２１とから構成されている。
【００２７】
セラミック板１０１は、図２に示すように、上面の略全面が上部接地導体１１で覆われ、上部接地導体１１に形成された開口部には素子接続端子１３が設置される。
【００２８】
本発明に係るセラミックパッケージ１に格納される高周波半導体は、セラミック枠２１内の凹部に配置され、高周波半導体の端子は素子接続端子１３と半田により接続される。そして、素子接続端子１３は、セラミック板１０１を貫通する貫通接続部１６に接続される。
【００２９】
セラミック板１０１と１０２の間には、図３に示すように、基板の内側から外側に向かって信号線路１４および低周波用線路２０が延伸し、その内側端はセラミック板１０１の下面において貫通接続部１６に接続される。
【００３０】
信号線路１４および低周波用線路２０の外側端は、セラミック板１０２を貫通する貫通接続部１７に接続される。
【００３１】
セラミック板１０２は、図４に示すように、下面の略全面が下部接地導体１２で覆われるが、セラミック板１０２の縁に沿って下部接地導体１２に形成された開口部には外部接続端子１５が設置され、セラミック板１０２を貫通する貫通接続部１７に接続される。
【００３２】
外部接続端子１５は、本発明に係るセラミックパッケージ１とプリント基板上の線路とを接続するために使用される。
【００３３】
上部接地導体１１と下部接地導体１２とは、セラミック板１０１および１０２を貫通する接地導体接続部１８によって接続される。
【００３４】
図５に示すように、素子接続端子１３と信号線路１４とは貫通接続部１６によって電気的に接続され、信号線路１４と外部接続端子１５とは貫通接続部１７によって電気的に接続されている。
【００３５】
信号線路１４のうち、上部接地導体１１と下部接地導体１２とで挟まれている部分はストリップ線路を構成するため、特性インピーダンスは所定値（例えば、５０Ω）となる。
【００３６】
これに対し、信号線路１４の素子接続端子１３および外部接続端子１５の近傍は、上部接地導体１１と下部接地導体１２とで挟むことはできないので、素子接続端子１３から外部接続端子１５までの特性インピーダンスは所定値より増加する。
【００３７】
そこで、信号線路１４の一部に信号線路幅および信号線路厚さの少なくとも一方を、他の部分よりも大きくして特性インピーダンスを低減した特性インピーダンス調整部１９を設け、素子接続端子１３から外部接続端子１５までの伝送線路全体の特性インピーダンスを所定値に維持することができることとなる。
【００３８】
図６は特性インピーダンス調整部１９を設けた効果を示すグラフであって、ρ＝１の曲線は特性インピーダンス調整部１９の信号線路幅を信号線路１４の他の部分の信号線路幅と等しくした場合、ρ＝１．６の曲線は特性インピーダンス調整部１９の信号線路幅を信号線路１４の他の部分の信号線路幅の約１．６倍とした場合、そして、ρ＝２．６の曲線は特性インピーダンス調整部１９の信号線路幅を信号線路１４の他の部分の信号線路幅の約２．６倍とした場合の反射損失Γを示す。
【００３９】
ここで、反射損失Γは［数１］で定義される。なお、反射損失Γは負の値であり、絶対値が大きいほど信号反射が小さいことを示している。
【数１】
2007242933.tif 000003
【００４０】
１＜Ｚ＜∞の範囲で反射損失Γは−∞から零まで変化するので、反射損失Γは規格化インピーダンスＺの増加関数となる。
【００４１】
グラフから判明するように、２０〜３０ＧＨｚの帯域において特性インピーダンス調整部１９の線路幅を広くするほど反射損失は小さくなり、特性インピーダンス調整部１９の線路幅を信号線路１４の線路幅の２．６倍とすれば反射損失は−１５ｄＢ以下となるので、素子接続端子１３から外部接続端子１５までの伝送線路全体の規格化インピーダンスを“１”に、即ち、素子接続端子１３から外部接続端子１５までの伝送線路全体のインピーダンスを特性インピーダンスに近づけることができることとなる。
【００４２】
なお、１５ＧＨｚ以下の帯域にあっては、特性インピーダンス調整部１９の線路幅を広くするほど反射損失は大きくなるが、反射損失は−１５ｄＢ以下であるので実用上問題とはならない。
【００４３】
なお、以上の説明においては、基板が２枚のセラミック板を積層して形成される構成であるとしたが、基板を３枚以上の複数枚のセラミック板で構成し、それぞれのセラミック板間に信号線路を設ける構造としてもよい。
【００４４】
以上説明したように、本発明に係るセラミックパッケージは、インピーダンス調整部の特性インピーダンスを信号線路の他の部分の特性インピーダンスよりも低下させることにより、素子接続端子から外部接続端子までの伝送線路全体とプリント基板とのインピーダンス整合を容易とすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
以上のように、本発明に係るセラミックパッケージは、特性インピーダンスを容易に適正化することができるという効果を有し、高周波用配線機材等として有効である。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明に係るセラミックパッケージの図２におけるＸ−Ｘ断面図
【図２】本発明に係るセラミックパッケージの上面図
【図３】本発明に係るセラミックパッケージの図１におけるＺ−Ｚ断面の上面図
【図４】本発明に係るセラミックパッケージの下面図
【図５】素子接続端子から外部接続端子までの接続状態を示す斜視図
【図６】特性インピーダンス調整部を設けた効果を示すグラフ
【符号の説明】
【００４７】
１  セラミックパッケージ
１０  基板
１１  上部接地導体
１２  下部接地導体
１３  素子接続端子
１４  信号線路
１５  外部接続端子
１６、１７  貫通接続部
１８  接地導体接続部
１９  特性インピーダンス調整部
１０１、１０２  セラミック板
【図１】
2007242933.tif 000004
【図２】
2007242933.tif 000005
【図３】
2007242933.tif 000006
【図４】
2007242933.tif 000007
【図５】
2007242933.tif 000008
【図６】
2007242933.tif 000009