(57)【要約】【課題】  パッケージ内部の不要共振波の抑圧能力を向上し、かつパッケージサイズに制約を与えない、高周波パッケージを得ることを目的とする。【解決手段】  第１の表層導体とは分離し、上記第１の表層導体よりも内側に配置された第２の表層導体、上記第１の表層導体と上記第２の表層導体にそれぞれ接続される複数の抵抗体充填スルーホール、上記抵抗体充填スルーホールと接続する内層導体、裏面導体を有し、上記第２の表層導体は上記蓋体の内壁近くを沿うように配列され、上記第２の表層導体と上記内層導体を接続する上記抵抗体充填スルーホールは上記第２の表層導体における上記蓋体の内壁側に寄って配置され、蓋体の内壁に沿うように配列する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の表層導体、
上記第１の表層導体とは分離し、上記第１の表層導体よりも内側に配置された第２の表層導体、
上記第１の表層導体と上記第２の表層導体にそれぞれ接続される複数の抵抗体充填スルーホール、
上記抵抗体充填スルーホールと接続する内層導体、
裏面導体、
および上記内層導体と上記裏面導体を接続する複数の金属充填スルーホール、
を有し、半導体素子が搭載される誘電体多層基板と、
上記誘電体多層基板上の半導体素子を囲むように内壁が設けられ、当該内壁が上記第１の表層導体上に接続され、当該内壁の内側に空間を形成する蓋体と、
を備え、
上記第２の表層導体は上記蓋体の内壁近くに沿うように配列され、
上記第２の表層導体と上記内層導体を接続する上記抵抗体充填スルーホールは上記第２の表層導体における上記蓋体の内壁側に寄って配置され、上記蓋体の内壁に沿うように配列された高周波パッケージ。
【請求項２】
上記蓋体は、上記誘電体多層基板上の半導体素子を囲むように上記第１の表層導体上に接続されるシールリングと、上記シールリングの上面部に接合される蓋から構成され、
上記第２の表層導体は上記シールリングの近くに沿うように配列され、
上記第２の表層導体と上記内層導体を接続する上記抵抗体充填スルーホールは上記第２の表層導体における上記シールリング側に寄って配置され、上記シールリングに沿うように配列されたことを特徴とする請求項１記載の高周波パッケージ。
【請求項３】
上記誘電体多層基板は、半導体素子が収納されるキャビティが形成され、
上記シールリングは、誘電体多層基板上のキャビティを囲むように上記第１の表層導体上に接続されることを特徴とした請求項２記載の高周波パッケージ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロ波やミリ波帯の高周波信号を処理する半導体素子が収容される、高周波パッケージに関する。
【背景技術】
【０００２】
高周波信号を処理する高周波用半導体素子を用いたデバイスは、水分や塵、ＥＭＣ（Electro-Magnetic Compatibility）といった観点から、気密シールドされたパッケージ中に半導体素子を収容する必要がある。しかし、電磁的にシールドされたパッケージであるため、パッケージ内に不要共振波が生じてしまう問題がある（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００３】
特許文献１は、半導体素子を収容するキャビティの形成された誘電体多層基板のキャビティ壁内に、複数の金属充填スルーホールと抵抗体充填スルーホールが配置された構成のパッケージである。このパッケージは、抵抗体充填スルーホールを金属充填スルーホールから特定の不要共振波の１／４波長の距離だけ内側に配置することで無反射終端を形成し、特定の不要共振波、及びその奇数倍の周波数を持つモードに対して抑圧効果を得る。
【０００４】
特許文献２は、多層誘電体基板上に半導体素子を搭載し、その周辺をシールリングで囲い、シールリング上面を封止蓋で封止した高周波パッケージであって、シールリング直下に抵抗体充填スルーホールを配置した構成となっている。シールリング直下に抵抗体充填スルーホールを配置することで、不要共振波により生じる高周波電流は抵抗体充填スルーホールを通ることにより消費され、不要共振波が抑圧される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２６３０２１
【特許文献２】特開２００９−２１２３０９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１の高周波パッケージは、キャビティ壁内において、金属充填スルーホールと抵抗体充填スルーホールの距離を不要共振波の１／４波長確保する必要があるため、構成上パッケージサイズは１／２波長以上となり、基本的な共振モードである、１／２波長で共振するＴＥ１０モードを抑圧することはできない問題がある。また、特定の不要共振波の偶数倍の周波数を持つモードでは抑圧効果が得られない問題がある。さらに、キャビティ壁は不要共振波の１／４波長以上の厚みが必要であるため、パッケージサイズに制約が生じ、不要共振波の波長が長いほどパッケージサイズが増大するという問題がある。
【０００７】
また、特許文献２の高周波パッケージは、特許文献１のようにＴＥ１０モードに依存せず、パッケージサイズに制約を与えない。しかしながら、特許文献２の高周波パッケージは、不要共振波により発生する高周波電流の電流密度が高くなる箇所が、シールリング周辺にも存在するため、シールリング直下のみに配置した抵抗体充填スルーホールのみでは、高周波電流を十分に消費できず、不要共振波の抑圧量が不十分となる問題がある。
【０００８】
本発明は係る課題を解決するためになされたものであり、パッケージ内部の不要共振波の抑圧能力を向上し、かつパッケージサイズに制約を与えない、高周波パッケージを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明による高周波パッケージは、第１の表層導体、上記第１の表層導体とは分離し、上記第１の表層導体よりも内側に配置された第２の表層導体、上記第１の表層導体と上記第２の表層導体にそれぞれ接続される複数の抵抗体充填スルーホール、上記抵抗体充填スルーホールと接続する内層導体、裏面導体、および上記内層導体と上記裏面導体を接続する複数の金属充填スルーホール、を有し、半導体素子が搭載される誘電体多層基板と、上記誘電体多層基板上の半導体素子を囲むように内壁が設けられ、当該内壁が上記第１の表層導体上に接続され、当該内壁の内側に空間を形成する蓋体と、を備え、上記第２の表層導体は上記蓋体の内壁近くに沿うように配列され、上記第２の表層導体と上記内層導体を接続する上記抵抗体充填スルーホールは上記第２の表層導体における上記蓋体の内壁側に寄って配置され、上記蓋体の内壁に沿うように配列されたものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、不要共振波により生じる高周波電流を抵抗体充填スルーホールで消費するので、パッケージ形状に依存せずに、不要共振波を抑圧することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施の形態１による高周波パッケージの構成を示す側断面図である。
【図２】実施の形態１による高周波パッケージの表層パターンを示す上面図である。
【図３】実施の形態１による高周波パッケージに生じる電流密度分布を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
実施の形態１．
図１は、この発明に係る実施の形態１による高周波パッケージの構成を示す側面から見た断面図である。図において、高周波パッケージは、長方体塊形状の誘電体多層基板８と、矩形枠形状のシールリング２と、長方形薄板状の封止蓋１を備えて構成される。誘電体多層基板８は、半導体素子９を搭載できるように上部に窪んだ空洞部をなすキャビティ１１が設けられる。半導体素子９の下部は、キャビティ１１の形成する空間に収納される。シールリング２は金属導体から構成され、誘電体多層基板８の上面に接合されて、半導体素子９の上部を囲んで配置される。封止蓋１は金属導体から構成され、誘電体多層基板８上に半導体素子９が実装された状態で、シールリング２の上面に接合される。封止蓋１がシールリング２に接合されることで、誘電体多層基板８、シールリング２、および封止蓋１で囲まれた空間に、半導体素子９が気密を保ったまま封止されることとなる。なお、封止蓋１とシールリング２は蓋体をなし、当該蓋体は半導体素子９を収容する空間を形成する。
【００１３】
誘電体多層基板８は、上部の表層にシールリング２の下面と接続される表層導体３ａが形成される。シールリング２は、表層導体３ａ上にろう付けやはんだにより接合される。また、誘電体多層基板８は、上部の表層における表層導体３ａよりも内側に、表層導体３ａの端部に近接して離間する表層導体３ｂが形成される。誘電体多層基板８は、下部の裏面層に裏面導体５が形成される。誘電体多層基板８は、表層と裏面層の間の誘電体層に内層導体４が形成される。誘電体多層基板８は、裏面層に裏面導体５が形成される。内層導体４の一部表面は、キャビティ１１の形成する空間に面しており、半導体素子９の裏面のグランド面またはグランド端子が接続される。複数の金属充填スルーホール６は、内層導体４と裏面導体５の間を接続する。また、複数の抵抗体充填スルーホール７は、一部が内層導体４と表層導体３ａとの間をそれぞれ接続し、他の一部が内層導体４と表層導体３ｂとの間をそれぞれ接続する。表層導体３ｂは、シールリング２と非接触に、シールリング２の内側に沿ってシールリング２の近くに配置される。また、抵抗体充填スルーホール７は、表層導体３ｂのシールリング２側に沿って、シールリング２側に寄った位置に配置される。
【００１４】
図２は、実施の形態１による高周波パッケージの誘電体多層基板８の表層パターンを示す図であり、シールリング２と誘電体多層基板８の接合面を、上方（封止板１側）から見た図（シールリング２を接合する前の状態の図）となっている。図２は表層パターンとして、表層導体３ａおよび表層導体３ｂを例示している。ここで、表層導体３ｂは表層導体３ａの内側に配置され、表層において２つの表層導体は分離されている。図２の例では、表層導体３ａおよび表層導体３ｂはロの字形状をなしているが、必ずしもロの字形状である必要はなく、表層導体３ａおよび表層導体３ｂは帯状の閉じた導体領域を形成していれば良い。表層導体３ｂの内側には、キャビティ１１が配置され、その底面の内層導体４上には、上述したように半導体素子９が載置される。
【００１５】
表層導体３ａおよび表層導体３ｂは、黒丸で示す抵抗体充填スルーホール７を介して内層導体４に接続されている。表層導体３ａと表層導体３ｂに流れる高周波電流は抵抗体充填スルーホール７を通るようになされている。また、抵抗体充填スルーホール７は、表層導体３ａおよび表層導体３ｂにおける、互いに向かい合う位置で、表層導体３ｂのシールリング２の近くに、シールリング２の内周に沿うように複数配列されている。また、抵抗体充填スルーホール７は、互いに不要共振波の１／２波長よりも短い間隔を空けて配列されている。
【００１６】
次に、不要共振波の基本的な共振モードであるＴＥ１０モードを用いて動作説明する。
図３に、ＴＥ１０モードにおけるパッケージ内に生じる高周波電流の電流密度分布を示す。図３中に点線で囲われた箇所は電流密度が高い箇所である。この点線に該当する電流密度の高くなる箇所は、封止蓋１の四辺の中央部、シールリング２の四辺の中央部、表層導体３ａ及び表層導体３ａと接続されている抵抗体充填スルーホール７で形成されるロの字形状の導体の四辺の中央部、内層導体４と表層導体３ｂ及び表層導体３ｂと接続されている抵抗体充填スルーホール7で形成されるロの字形状の導体の四辺の中央部に、それぞれ存在する。
【００１７】
ＴＥ１０モードで生じる高周波電流は、封止蓋１の中央から放射上にシールリング２の方向に流れ、シールリング２から垂直方向に表層導体３ａを介して抵抗体充填スルーホール７を通り、内層導体４へ流れる。また、表層導体３ａは、表層導体３ｂと分離されているため、表層導体３ａから表層導体３ｂへ直接高周波電流が流れることはない。表層導体３ａと内層導体４を接続する抵抗体充填スルーホール７はシールリング２に沿って配置されており、電流密度が高い箇所には抵抗体充填スルーホール７が存在する構成となっているため、高周波電流が効率良く消費される。また、表層導体３ｂ上にも高周波電流は流れ、この電流は表層導体３ｂのシールリング２側を沿うように配置された抵抗体充填スルーホール７により消費される。
【００１８】
ここで、内層導体４と表層導体３ｂ及び表層導体３ｂと接続された抵抗体充填スルーホール７で形成される導体にも電流密度が高い箇所が存在し、表層導体３ｂ及び表層導体３ｂと接続された抵抗体充填スルーホール７をシールリング２近くに配置することで、より電流密度の高い箇所に抵抗体充填スルーホール７を配置することができ、高周波電流をより効率良く消費することができる。
【００１９】
かくして、表層導体３ａと接続されている抵抗体充填スルーホール７によって高周波電流を消費し、更に表層導体３ｂと接続されている抵抗体充填スルーホール７においても消費することで、効率良く効果的に高周波電流が消費でき、不要共振波の優れた抑圧を得ることができる。
【００２０】
上記説明ではＴＥ１０モードを用いて説明したが、他のモードにおいても同様に、シールリング２と表層導体３ａ及び表層導体３ａと接続された抵抗体充填スルーホール７で形成される導体と、内層導体４と表層導体３ｂ及び表層導体３ｂと接続されている抵抗体充填スルーホール７で形成される導体には、共振モードによって電流密度の高い箇所が異なる部分が存在し、表層導体３ａに接続される抵抗体充填スルーホール７と表層導体３ｂのシールリング２側に接続される抵抗体充填スルーホール７は電流密度が高い箇所にも配置されているため、高周波電流を効率良く効果的に消費することができる。また、本構成は多層誘電体基板８を構成する上で一般的に用いられるスルーホールに抵抗体を充填しているため、パッケージ形状に依存せずに適用することが可能である。また、封止蓋１０は、シールリング２と内層導体４と抵抗体充填スルーホール７によって、不要共振波がパッケージ外部に漏れ出ることを防止する電磁遮蔽効果を奏するものであれば、シールリング２の上面部に非気密で接合される蓋であっても良い。また、シールリング２も同様に、不要共振波がパッケージ外部に漏れ出ることを防止する電磁遮蔽効果を奏するものであれば、表層導体３ａの上面に非気密で接合されるものであっても良い。さらに、封止蓋１０とシールリング２は一体的に形成された蓋体であっても良い。また、半導体素子９を収容するキャビティ１１を設けずに、半導体素子９を誘電体多層基板８の表層に搭載して、半導体素子９を誘電体多層基板８の表層に設けたグランド導体に接続しても良い。
【００２１】
このように、本構成を用いた高周波パッケージ１０は、パッケージ形状に依存せず、複数の共振モードに対して、不要共振波により生じる高周波電流を抵抗体で効率良く効果的に消費することができるので、不要共振波の優れた抑圧を可能とする。
【００２２】
以上説明した通り、実施の形態１による高周波パッケージ１０は、第１の表層導体３ａ、上記第１の表層導体３ａとは分離し、上記第１の表層導体３ａよりも内側に配置された第２の表層導体３ｂ、上記第１の表層導体３ａと上記第２の表層導体３ｂにそれぞれ接続される複数の抵抗体充填スルーホール７、上記抵抗体充填スルーホール７と接続する内層導体４、裏面導体５、および上記内層導体４と上記裏面導体５を接続する複数の金属充填スルーホール６、を有し、半導体素子９が搭載される誘電体多層基板８と、上記誘電体多層基板８上の半導体素子９を囲むように（シールリング２の）内壁が設けられ、当該内壁が上記第１の表層導体３ａ上に接続され、当該内壁の内側に空間を形成するシールリング２と封止蓋１０からなる蓋体と、を備え、上記第２の表層導体３ａは上記蓋体の内壁（シールリング２）近くに沿うように配列され、上記第２の表層導体３ｂと上記内層導体４を接続する上記抵抗体充填スルーホール７は上記第２の表層導体３ｂにおける上記蓋体の内壁側（シールリング２）に寄って配置され、上記蓋体の内壁（シールリング２）に沿うように配列されたことを特徴とする。
【００２３】
これによって、高周波パッケージ１０内で発生する不要共振波に対して、不要共振波により生じる高周波電流の電流密度が高くなるシールリング２の近くに第２の表層導体３ｂを配置し、第２の表層導体３ｂ上に不要共振波により生じる高周波電流を流し、それを抵抗体充填スルーホール７で消費させることで、共振エネルギーを減衰させ、不要共振波の抑圧を可能ならしめている。高周波パッケージ１０には複数の共振モードが存在し、シールリング２近くの第２の表層導体上には共振モードによらず電流密度が高くなる箇所があり、そこにはシールリング２に沿って配置された抵抗体充填スルーホール７が存在するため、上記不要共振波の抑圧が可能であり、共振モードに依存せず、複数の共振モードに有効である。また、本構成は一般的に多層誘電体基板８に用いられるスルーホールに抵抗体を充填することで、上記効果を得ることができるため、パッケージ形状に制約を与えない。
【符号の説明】
【００２４】
１  封止蓋、２  シールリング、３ａ，３ｂ  表層導体、４  内層導体、５  裏面導体、６  金属充填スルーホール、７  抵抗体充填スルーホール、８  誘電体多層基板、９  半導体素子、１０  高周波パッケージ、１１  キャビティ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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