JP2001189405A - 高周波用入出力端子ならびに高周波用半導体素子収納用パッケージ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 数十ＧＨｚの広い周波数帯に渡って損失が少
なく、伝送特性の良好な高周波用入出力端子を得ること
ができない。 【解決手段】 下面に凹部３を有するとともにこの凹部
３の周囲の下面に接地導体４が形成された誘電体基板１
と、この誘電体基板１の上面に凹部３の中央部分に対向
するように接合された誘電体または導電体から成る壁部
材２と、誘電体基板１の上面の壁部材２の両側に互いに
一直線状に、各先端部がそれぞれ凹部３の両側部分に対
向するように形成された一対の線路導体５・５と、各線
路導体５・５の両側に形成された同一面接地導体６と、
誘電体基板１の凹部３の底面に一対の線路導体５・５と
一直線状かつ平行に形成され、両端が一対の線路導体５
・５の各先端部とそれぞれ貫通導体７・７により電気的
に接続された下面側線路導体８とを有する高周波用入出
力端子である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は高周波用半導体素子
収納用パッケージの高周波入出力部に使用される高周波
用入出力端子ならびにその高周波用入出力端子を用いた
高周波用半導体素子収納用パッケージに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】マイクロ波帯やミリ波帯等の高周波信号
を用いる高周波用半導体素子等を気密封止して収容する
高周波用半導体素子収納用パッケージの信号入出力部に
おいては、高周波伝送線路として誘電体基板上に形成さ
れたマイクロストリップ線路とハーメチックシール部の
ストリップ線路とを接合する構造が一般的に用いられ、
このような構造の高周波用入出力端子を介してパッケー
ジの内部に気密封止して収容された高周波用半導体素子
と外部電気回路との接続が行なわれる。

【０００３】そのような高周波用入出力端子として、例
えば特開平５−183301号公報には、パッケージのハーメ
チックシール部を構成する線路部と、この線路部の両端
に接続されてパッケージの外部との接続を行う外部線路
部と、内部回路との接続を行う内部線路部とを有し、ハ
ーメチックシール部を構成する線路部の長さを信号波長
λの１／２ｎ（ｎは自然数）に選定した極超短波帯用パ
ッケージ入出力部が提案されている。

【０００４】これによれば、ハーメチックシール部を構
成するストリップ線路部等による線路部の長さを信号波
長λの１／２ｎに選定したことから、外部線路部と線路
部および内部線路部と線路部との形状の相違による伝播
モードの相違によって生じる反射や、製作精度が充分で
なく寸法が設計値よりずれて特性インピーダンスが相違
する場合の反射を防止することができ、従って、製作が
容易でコストダウンを図ることができ、かつ反射を防止
して極超短波帯に於ける特性を改善することができると
いうものである。

【０００５】なお、このような構成の従来の高周波用入
出力端子は、アルミナセラミックス等から成る誘電体基
板上に各線路部がタングステンやモリブデン等から成る
メタライズ金属層により形成され、その上にハーメチッ
クシール部を構成する上部誘電体が接合され、あるいは
ハーメチックシール部の線路部上に誘電体のコーティン
グを施して誘電体で成形されたキャップが装着され作製
されていた。

【０００６】しかしながら、この特開平５−183301号公
報に提案されたような従来の高周波用入出力端子では、
ハーメチックシール部を構成するストリップ線路部の長
さを信号波長λの１／２ｎに選定する必要があることか
ら、例えば30ＧＨｚを超えるような周波数の高い領域
（ミリ波帯）のように周波数が高くなればなる程ハーメ
チックシール部の長さを短くしなければならず、そのよ
うにハーメチックシール部の長さを短くすると、この部
分の上下の誘電体間に線路部としての金属層があるため
誘電体間の接着強度が著しく低下してしまい、デラミネ
ーションが発生したり、半導体素子収納用パッケージに
使用した場合に半導体素子の実装やキャップシールある
いは２次実装の際に熱ストレスが加わると、ハーメチッ
クシール部のシールが損なわれてしまうという問題点が
あった。

【０００７】また、ミリ波帯のような周波数の高い領域
に対しては、ストリップ線路部とマイクロストリップ線
路部とのインピーダンスを整合させて、さらに高周波信
号の伝搬モードの相違をなくして反射損失を抑えるため
には、ストリップ線路部の線路導体の幅が非常に小さく
なって不安定になることや、ハーメチックシール部の線
路導体の長さを信号波長λの１／２ｎに設計的に合わせ
たとしても入出力端子の形状が３次元的に見ると複雑な
ことから、製造上のばらつきによりストリップ線路部で
の伝搬モードとその前後のマイクロストリップ線路部で
の伝搬モードが実質的に異なってしまいやすく、反射損
失や挿入損失が増大して高周波信号の伝送特性を悪化さ
せてしまい易いという問題点もあった。

【０００８】このような従来技術の問題点を解決するた
めに、特開平11− 74396号公報には、図８に分解斜視図
で、図９に断面図で示すように、誘電体層41ａ・41ｂの
２層から成り下面に接地導体43を有する誘電体基板41
と、この誘電体基板41の上面に接合され、誘電体または
導電体から成る壁部材42と、誘電体基板41の上面の壁部
材42の両側に互いに一直線状に形成された一対の線路導
体44・44と、誘電体層41ａ・41ｂの間で壁部材42の下方
に一対の線路導体44・44と一直線状かつ平行に形成さ
れ、両端が一対の線路導体44・44の壁部材42の両側の各
端子とそれぞれ貫通導体47・47により電気的に接続され
た内層線路導体45とから成り、貫通導体47・47間の間隔
を使用高周波信号の波長λの４分の１に選定した高周波
用入出力端子ならびにこの高周波用入出力端子を用いた
高周波用半導体素子収納用パッケージが提案されてい
る。

【０００９】この高周波用入出力端子によれば、誘電体
基板41と壁部材42との間には従来の高周波用入出力端子
のように線路導体が介在しないために誘電体基板41と壁
部材42との接着強度が高まってその接合を強固なものと
することができ、デラミネーションが発生したり、半導
体素子収納用パッケージに使用した場合に半導体素子の
実装やキャップシールあるいは２次実装の際に熱ストレ
スが加わってもハーメチックシール部のシールが損なわ
れることがない、ハーメチックシール部として高い信頼
性の気密封止構造を有する高周波用入出力端子が得られ
る。

【００１０】また、ミリ波帯のような周波数の高い領域
に対しても、内層線路導体45と接地導体43との間に容量
成分を持ち、貫通導体47・47においてインダクタンス成
分をもつことから、誘電体基板41上の線路導体44・44と
内層線路導体45との特性インピーダンスを整合させ反射
損失を抑えるために誘電体基板41上の線路導体44・44の
幅Ｗ₃ に対して内層線路導体45の幅Ｗ₄ を従来のように
非常に小さくする必要がなく、しかも線路導体44・44や
内層線路導体45・貫通導体47の形状も複雑なものではな
いので、製造上のばらつきによる伝搬モードの相違や反
射損失の増大がなく、使用高周波信号に対する良好な伝
送特性を得ることができる。

【００１１】さらに、ミリ波帯等の高周波領域において
も、２つの貫通導体47・47の間隔を使用高周波信号の波
長λの４分の１にすることで、一方の見かけ上の開放端
が貫通導体47・内層線路導体45を介してもう一方の線路
導体44へ最大電力で伝搬できることから、使用高周波信
号の伝送特性を劣化させてしまうことがない。

【００１２】これらの結果、ハーメチックシール部であ
る壁部材42の接着強度を向上してデラミネーションの発
生や熱ストレスによるシールの損傷を防止することがで
きるとともに、所望の特定の周波数の使用高周波信号に
対して優れた伝送特性を有した高信頼性の高周波用入出
力端子を提供できるというものである。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
特開平11− 74396号公報に記載された高周波用入出力端
子によれば、貫通導体47・47の間隔を使用高周波信号の
波長λの４分の１に設定し、線路導体44の長さ・幅、内
層線路導体45の幅、貫通導体47・47の径・長さ等を最適
値に設定することにより、所望の特定の周波数の使用高
周波信号に対しては優れた伝送特性を得られるものの、
ミリ波帯のような高い周波数領域においては、高周波信
号が線路導体を伝搬する際に、一般に「高次モード」と
呼ばれるモードが発生してある特定の周波数（遮断周波
数）の高周波信号の伝搬を妨害してしまうという現象を
生じるため、広い周波数範囲、例えば数十ＧＨｚの周波
数帯に渡って優れた伝送特性を得ることができないとい
う課題を有していた。

【００１４】このような遮断周波数は、従来の高周波用
入出力端子で使用されているストリップ線路やマイクロ
ストリップ線路では、主に線路導体と接地導体との距離
によって決まる特定の周波数から高い周波数に渡って不
定期に現れることが知られており、従来の高周波用入出
力端子のように線路導体44・内層線路導体45と接地導体
43との距離、すなわち誘電体基板41・誘電体層41ａの厚
みが 0.5〜２ｍｍ程度の場合には、この「高次モード」
に起因する遮断周波数は数十ＧＨｚの周波数から高い周
波数帯にかけて発生していた。

【００１５】ところで、この遮断周波数を使用高周波信
号の周波数帯よりも高い周波数帯へ移動させるために
は、一般には、線路導体と接地導体との距離を近づける
という方法が行われるが、従来の高周波用入出力端子の
構造では、線路導体44・内層線路導体45と接地導体43と
の間に誘電体層を挟んだ構造となっているために、その
距離を近づけることが困難であるという問題点を有して
いた。

【００１６】また、従来の高周波用入出力端子によれ
ば、誘電体基板41上面の一対の線路導体44・44と内層線
路導体45とを接続する貫通導体47・47が一対の線路導体
44・44および内層線路導体45に対してそれぞれ直交する
ように形成されているために、伝搬される高周波信号は
それぞれの接続部でその進行方向を90°変更されて伝搬
されることになる。ところが、高周波信号が進行方向を
90°変更されて伝搬される際に、高周波信号の一部が図
９の矢印Ｄ・Ｅで示すようにその進行方向を90°変更さ
れずに伝送線路から漏れだしてしまい、特に、高周波信
号は比誘電率の低い物質に比べて比誘電率の高い物質を
伝搬し易いために、比誘電率が 1.0の空気層に露出して
いる線路導体44・44と貫通導体47・47との接続部より
も、比誘電率が空気層に較べて非常に高いアルミナセラ
ミックス等から成る誘電体基板41内部に形成された内層
線路導体45と貫通導体47・47との接続部から高周波信号
がより多く漏れ出してしまい、その結果、高周波信号の
伝送特性を劣化させてしまうという問題点を有してい
た。

【００１７】本発明はかかる従来技術の問題点に鑑み案
出されたものであり、その目的は、ミリ波帯の高周波信
号において数十ＧＨｚの広い周波数帯にわたって低入射
損失・低反射損失で、伝送特性の良好な高周波用入出力
端子を提供することにある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明の高周波用入出力
端子は、下面に凹部を有するとともにこの凹部の周囲の
下面に接地導体が形成された誘電体基板と、この誘電体
基板の上面に凹部の中央部分に対向するように接合され
た誘電体または導電体から成る壁部材と、誘電体基板の
上面の壁部材の両側に互いに一直線状に、各先端部がそ
れぞれ凹部の両側部分に対向するように形成された一対
の線路導体と、各線路導体の両側に形成された同一面接
地導体と、誘電体基板の凹部の底面に一対の線路導体と
一直線状かつ平行に形成され、両端が一対の線路導体の
各先端部とそれぞれ貫通導体により電気的に接続された
下面側線路導体とから成ることを特徴とするものであ
る。

【００１９】本発明の高周波用半導体素子収納用パッケ
ージは、上面に高周波用半導体素子を搭載するための搭
載部を有する基板と、この基板上に搭載部を囲むように
接合された枠体と、この枠体を切り欠いて形成され、底
面を導電性とした入出力端子取付部と、この入出力端子
取付部に嵌着された上記構成の高周波用入出力端子とか
ら成ることを特徴とするものである。

【００２０】また、本発明の高周波用半導体素子収納用
パッケージは、下面に凹部を有するとともにこの凹部の
周囲の下面に接地導体が形成され、上面に高周波用半導
体素子を搭載するための搭載部を有する誘電体基板と、
この誘電体基板の上面に搭載部を囲むとともに一部が凹
部の中央部分に対向するように接合された誘電体または
導電体から成る枠体と、誘電体基板の上面の枠体の両側
に互いに一直線状に、各先端部がそれぞれ凹部の両側部
分に対向するように形成された一対の線路導体と、各線
路導体の両側に形成された同一面接地導体と、誘電体基
板の凹部の底面に前記一対の線路導体と一直線状かつ平
行に形成され、両端が一対の線路導体の各先端部とそれ
ぞれ貫通導体により電気的に接続された下面側線路導体
とから成ることを特徴とするものである。

【００２１】本発明の高周波用入出力端子によれば、誘
電体基板の上面の一対の線路導体の両側に同一面接地導
体を形成して、線路導体と接地導体との距離の設計自由
度を大きくしたことから、線路導体と同一面接地導体と
の距離を短くすることにより「高次モード」に起因して
発生する遮断周波数を使用高周波信号の周波数よりも高
い周波数に移動させることが可能であり、数十ＧＨｚの
広い周波数帯に渡って損失が少なく、伝送特性の良好な
高周波用入出力端子となる。

【００２２】また、本発明の高周波用入出力端子によれ
ば、下面側線路導体を誘電体基板の下面に設けた凹部の
底面に形成して、高周波信号の進行方向が90°変更され
る下面側線路導体と貫通導体との接続部を、誘電体基板
に較べてその比誘電率がはるかに低く高周波信号を伝搬
しにくい空気層に露出するようにしたことから、伝送線
路からの高周波信号の漏れを大幅に減少させることが可
能となり、その結果、低入射損失・低反射損失で伝送特
性の劣化の少ない高周波用入出力端子とすることができ
る。

【００２３】本発明の高周波用半導体素子収納用パッケ
ージによれば、パッケージの入出力取付部にこの高周波
用入出力端子を嵌着して入出力端子としたことから、あ
るいはパッケージの誘電体基板にこの高周波用入出力端
子を一体的に形成して入出力端子としたことから、数十
ＧＨｚの広い周波数帯に渡って損失が少なく、伝送特性
の良好な高周波用半導体素子収納用パッケージとするこ
とができる。

【００２４】

【発明の実施の形態】次に、本発明を添付の図面に基づ
き詳細に説明する。

【００２５】図１は、本発明の高周波用入出力端子の実
施の形態の一例を示す断面図であり、同図において１は
誘電体基板、２は壁部材である。そして、これらで高周
波用半導体素子収納用パッケージの信号入出力部のハー
メチックシール部（気密封止部）が構成されている。ま
た、図２は、図１に示す高周波用入出力端子の分解斜視
図である。

【００２６】本例における誘電体基板１は、２枚の誘電
体層１ａ・１ｂを積層することにより形成されており、
その下面には凹部３を有している。

【００２７】この誘電体基板１は、酸化アルミニウム質
焼結体・ムライト質焼結体等のセラミックス材料、ある
いはテフロン（ＰＴＦＥ）・ガラスエポキシ・ポリイミ
ド等の樹脂系材料等から成る大きさが数ｍｍ角の略四角
板状であり、例えば酸化アルミニウム質焼結体から成る
場合であれば、酸化アルミニウム・酸化珪素・酸化マグ
ネシウム・酸化カルシウム等の原料粉末に適当な有機バ
インダ・溶剤を添加混合して泥漿状となすとともに、こ
れを従来周知のドクターブレード法を採用することによ
ってセラミックグリーンシートとなし、しかる後、この
セラミックグリーンシートに適当な打ち抜き加工を施す
とともに積層し、高温で焼成することによって製作され
る。

【００２８】また、誘電体基板１の上面には、凹部３の
中央部分に対向するように誘電体または導電体から成る
壁部材２が接着固定されている。この壁部材２は、誘電
体から成る場合には誘電体基板１と同様の材料を用いて
同様の方法によりセラミックグリーンシートを得、この
セラミックグリーンシートに適当な打ち抜き加工を施す
とともに誘電体基板１となるセラミックグリーンシート
とともに積層し、焼成することにより誘電体基板１の上
面に接着固定される。また、壁部材２が導電体から成る
場合には、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金やＦｅ−Ｎｉ42アロイ
等のＦｅ−Ｎｉ合金・無酸素銅・アルミニウム・ステン
レス・Ｃｕ−Ｗ合金・Ｃｕ−Ｍｏ合金等のインゴット
（塊）に圧延加工や打抜き加工法等、従来周知の金属加
工法を施すことによって所定の形状に形成し、誘電体基
板１の上面にろう材・樹脂・ガラス等の接着剤を介して
接着固定される。

【００２９】さらに、この誘電体基板１には、凹部３の
周囲の下面に接地導体４が形成され、上面に壁部材２の
両側に互いに一直線状に、一対の線路導体５・５と、こ
の一対の線路導体５・５の両側に同一面接地導体６・６
とが形成されており、また、凹部３の底面には一対の線
路導体５・５と一直線状かつ平行に形成され、両端が一
対の線路導体５・５の各先端部とそれぞれ貫通導体７・
７により電気的に接続された下面側線路導体８が形成さ
れている。

【００３０】そして、これらの線路導体５・貫通導体７
・下面側線路導体８・貫通導体７および線路導体５で高
周波用入出力端子の伝送線路が形成されており、一方の
線路導体５には図示しない高周波用半導体素子の電極が
例えばボンディングワイヤを介して電気的に接続され、
もう一方の線路導体５は図示しない外部電気回路基板の
配線導体に例えばボンディングワイヤを介して電気的に
接続される。

【００３１】なお、本例においては、同一面接地導体６
は一対の線路導体５・５を取り囲むように連続して一体
的に形成されており、より良好な接地状態を得ることが
できるものとしており、さらに、壁部材２は、この同一
面接地導体６を介して誘電体基板１の上面に接着固定さ
れている。

【００３２】接地導体４・線路導体５・同一面接地導体
６・貫通導体７および下面側線路導体８は、高周波線路
導体用の金属材料、例えばＣｕやＭｏＭｎ＋Ｎｉ＋Ａ
ｕ、Ｗ＋Ｎｉ＋Ａｕ、Ｃｒ＋Ｃｕ、Ｃｒ＋Ｃｕ＋Ｎｉ＋
Ａｕ、Ｔａ₂ Ｎ＋ＮｉＣｒ＋Ａｕ、Ｔｉ＋Ｐｄ＋Ａｕ、
ＮｉＣｒ＋Ｐｄ＋Ａｕ等から成り、従来周知の厚膜印刷
法・メタライズ法あるいは各種の薄膜形成方法やめっき
処理法などにより形成され、例えばタングステンメタラ
イズから成る場合であれば、タングステン粉末に適当な
有機バインダ・溶剤を添加混合して得たタングステンぺ
ーストを誘電体基板１となるセラミックグリーンシート
に従来周知のスクリーン印刷法により所定パターンに印
刷塗布・穴埋めし、これを誘電体基板１となるセラミッ
クグリーンシートとともに焼成することによって、所定
のパターンに被着形成される。また、その露出表面には
メタライズ層の酸化腐蝕を防止するとともにボンディン
グワイヤとの接合性を良好なものとするために通常であ
れば、１〜20μｍ程度の厚みのニッケルめっきと 0.1〜
３μｍ程度の厚みの金めっきとが順次施されている。

【００３３】なお、これらの厚みや幅、例えば線路導体
５の幅Ｗ₁ 、下面側線路導体８の幅Ｗ₂ ・貫通導体７の
長さ・貫通導体７の径等は、使用高周波信号の周波数や
特性インピーダンス整合などを考慮して適宜設定され
る。

【００３４】また、一対の線路導体５・５の幅Ｗ₁ と下
面側線路導体８の幅Ｗ₂ とは、理想とする特性インピー
ダンスに整合する幅となるように、必要とする仕様に応
じて通常はＷ₁ ≧Ｗ₂ として適宜設定される。

【００３５】さらに、貫通導体７はその内部が導体によ
り充填されたいわゆるビアホール導体とすることが高周
波特性上好ましいが、内部が完全に充填されていないい
わゆるスルーホール導体であってもよく、その断面形状
も円形の他に矩形状または楕円状としてもよい。

【００３６】そして、本発明においては、誘電体基板１
の上面の一対の線路導体５の両側に同一面接地導体６を
形成していることから、線路導体５と同一面接地導体６
との距離の設計自由度が大きく、線路導体５と同一面接
地導体６との距離を短くすることにより「高次モード」
に起因して発生する遮断周波数を使用高周波信号の周波
数よりも高い周波数に移動させることが可能となり、ミ
リ波帯において数十ＧＨｚの広い周波数帯に渡って損失
が少なく、伝送特性の良好な高周波用入出力端子を得る
ことが可能となる。

【００３７】なお、線路導体５と同一面接地導体６との
距離は、その距離が0.05ｍｍ未満では、その隣接間隔が
極めて狭いものとなり、隣接する線路導体５と同一面接
地導体６との間に電気的な絶縁不良や短絡が発生しやす
くなる。したがって、線路導体５と同一面接地導体６と
の距離は、0.05ｍｍ以上であることが好ましい。

【００３８】また、本発明においては、下面側線路導体
８を誘電体基板１の下面に設けた凹部３の底面に形成し
て、高周波信号の進行方向が90°変更される下面側線路
導体８と貫通導体７との接続部を、誘電体基板１に較べ
てその比誘電率がはるかに低く高周波信号を伝搬しにく
い空気層に露出するようにしていることから、伝送線路
からの高周波信号の漏れを大幅に減少させることが可能
となり、その結果、低入射損失・低反射損失で伝送特性
の劣化の少ない高周波用入出力端子とすることができ
る。

【００３９】凹部３は、その大きさが数ｍｍ角の略四角
状・円形状・楕円状あるいは小判型等の形状であり、内
層線路導体８を誘電体基板１の下面側の空気層へ露出さ
せるために設けられている。この凹部３の側壁と内層線
路導体８との距離が 0.1ｍｍ未満であると伝送線路より
漏れだした高周波信号が誘電体基板１へ流れやすくなる
傾向があり、またその距離が２ｍｍより長いと基板の薄
い領域が増大して誘電体基板１の強度が低下してしまう
傾向がある。したがって、凹部３の側壁と内層線路導体
８との距離は、 0.1〜２ｍｍの範囲であることが好まし
い。

【００４０】かくして、本発明の高周波用入出力端子に
よれば、ミリ波帯の高周波信号において数十ＧＨｚの広
い周波数帯にわたって低入射損失・低反射損失で、伝送
特性の良好な高周波用入出力端子を提供することができ
る。

【００４１】なお、本発明においては、壁部材２として
パッケージの蓋体を兼ねた誘電体または導電体から成る
キャップを用いてもよく、パッケージのハーメチックシ
ール部を構成する構造として、図１・図２に示したよう
に一対の線路導体５・５間にハーメチックシール部を構
成するための壁部材２を接合するものの他にも、多層構
成を必要とする場合の誘電体壁によるものや、さらに金
属部材を上に取着するためのメタライズ金属層を有する
誘電体壁によるもの、１層の表面の誘電体壁やそれに類
する壁を設けない基板状の端子構造によるもの、誘電体
壁の代わりに誘電体のコーティング、例えばアルミナコ
ーティング等を施したものであってもよい。

【００４２】次に、本発明の高周波用半導体素子収納用
パッケージを添付の図面に基づいて詳細に説明する。

【００４３】図３および図４は本発明の高周波用半導体
素子収納用パッケージの実施の形態の一例を示す斜視図
である。

【００４４】これらの図において、21は誘電体または導
電体から成る基板であり、その上面には高周波用半導体
素子（図示せず）を搭載するための搭載部21ａを有して
いる。図３は搭載部21ａを平坦面とした例であり、図４
は搭載部21ａに凹部を形成した例である。22は基板21上
に搭載部21ａを囲むように接合された枠体であり、基板
21と同様に誘電体または導電体から成る。

【００４５】また、23は枠体22を切り欠いて形成され、
その底面を導電性とした入出力端子取付部である。な
お、図４の例においては基板21に同様の切欠を設けて入
出力端子取付部23を形成している。この入出力端子取付
部23の底面は、基板21および枠体22が導電体から成る場
合は導電性であるが、基板21および枠体22が誘電体から
成る場合には導体層を被着形成することによって導電性
とする。この底面は基板21および枠体22あるいはそれら
に被着形成された図示しない接地導体層を介して接地さ
れている。

【００４６】そして、19は入出力端子取付部23に嵌着さ
れた上記構成の本発明に係る高周波用入出力端子であ
り、11は誘電体基板、12は誘電体基板11の上面に接合さ
れた誘電体または導電体から成る壁部材、14は誘電体基
板11の下面の接地導体、15は誘電体基板11の上面の壁部
材12の両側に互いに一直線上に形成された一対の線路導
体、16は線路導体15・15の両側に形成された同一面接地
導体である。また、17は図示しない下面側線路導体の両
端と一対の線路導体15・15の壁部材12の両側の各端部と
を電気的に接続する貫通導体である。なお、接地導体14
は入出力端子取付部23の導電性の底面と接続されて接地
されている。なお、図４は、枠体22が高周波用入出力端
子の壁部材を兼ねている例を示している。

【００４７】このような本発明の高周波用半導体素子収
納用パッケージによれば、その高周波用入出力端子部の
構造として上記構成の本発明に係る高周波用入出力端子
19を具備していることから、前記と同様に数十ＧＨｚの
広い周波数帯に渡って損失が少なく、良好な伝送特性を
有した高周波用半導体素子収納用パッケージとなる。

【００４８】そして、線路導体15を搭載部21ａに搭載さ
れる高周波用半導体素子の端子電極ならびに外部電気回
路の配線導体にワイヤやリボン等を介して接続してパッ
ケージ内部の高周波用半導体素子と外部電気回路とを電
気的に接続し、枠体22の上面にＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金や
Ｆｅ−Ｎｉ42アロイ等のＦｅ−Ｎｉ合金・無酸素銅・ア
ルミニウム・ステンレス・Ｃｕ−Ｗ合金・Ｃｕ−Ｍｏ合
金などから成る蓋体を半田・ＡｕＳｎロウやＡｕＧｅロ
ウ等の高融点金属ロウ・シームウェルド（溶接）等によ
り取着することによって高周波用半導体素子がパッケー
ジ内部に気密封止して収容され、製品としての高周波用
半導体装置となる。

【００４９】基板21および枠体22としては、パッケージ
の仕様に応じて高周波用入出力端子19の誘電体基板11と
同様の誘電体あるいは上記の枠体12と同様の金属を用
い、誘電体から成る場合には少なくとも入出力端子取付
部23の底面を導電性とする。

【００５０】また、基板21と枠体22とはＡｇＣｕロウ・
ＡｕＳｎロウ・ＡｕＧｅロウ等の高融点金属ロウにより
接合される。また、高周波用入出力端子19と入出力端子
取付部23とは嵌着され同様の高融点金属ロウにより接合
される。

【００５１】なお、本発明では基板21の両側に高周波用
入出力端子19を１つずつ取り付けているが、必要に応じ
て他の位置にも、あるいは１つの側に複数の端子を取り
付けてもよく、この場合には入出力端子取付部23を複数
設けて高周波用入出力端子19を並列的に複数取り付けれ
ばよい。

【００５２】さらに、高周波用入出力端子19と壁部材22
の上面ならびに壁部材22と誘電体基板21の側面にそれぞ
れ接地導体を設けてもよく、それらを設けた場合には、
各々の接地導体が理想的な接地（電位０）となって高周
波信号に対するシールドとすることができる。

【００５３】次に、図５（ａ）・（ｂ）は本発明の高周
波用半導体素子収納用パッケージの実施の形態の他の例
を示す斜視図および断面図である。

【００５４】同図において、30は誘電体基板であり、前
述の誘電体基板11と同様の材料から成り、その上面には
高周波用半導体素子（図示せず）を搭載するための搭載
部３０ａを有している。本例では搭載部３０ａを平坦状
に形成した場合を示したが、凹状に形成してもよい。33
は誘電体基板30の下面に形成された凹部、32は誘電体基
板30の上面に一部が凹部33の中央部分に対向するように
接合された誘電体または導電体から成る枠体、35は誘電
体基板30の上面の枠体32の両側に互いに一直線状に、各
先端部がそれぞれ凹部33の両側部分に対向するように形
成された一対の線路導体、36は線路導体35・35の両側に
形成された同一面接地導体、34は誘電体基板30の少なく
とも図５（ａ）中に点線で示した高周波用入出力端子39
を構成する誘電体基板31の下面の凹部33の周囲に設けら
れた接地導体、40は線路導体35・35と一直線状かつ平行
に、凹部33の底面に形成された下面側線路導体、37は下
面側線路導体40の両端と、一対の線路導体35・35の枠体
32のうち高周波用入出力端子39を構成する壁部材38に相
当する部位の両側の各端部とを電気的に接続する貫通導
体である。

【００５５】このような構成により、誘電体基板31・壁
部材38・一対の線路導体35・35・同一面接地導体36・接
地導体34・下面側線路導体40・貫通導体37・37から成る
高周波用入出力端子39を一体的に形成して成る、本発明
の高周波用半導体素子収納用パッケージが構成される。

【００５６】上記構成の本発明の高周波用半導体素子収
納用パッケージによれば、誘電体基板31の上面の一対の
線路導体35・35の両側に同一面接地導体36を形成してい
ることから、線路導体35と同一面接地導体36との距離の
設計自由度が大きく、線路導体35と同一面接地導体36と
の距離を短くすることにより「高次モード」に起因して
発生する遮断周波数を使用高周波信号の周波数よりも高
い周波数に移動させることが可能となり、ミリ波帯にお
いて数十ＧＨｚの広い周波数帯に渡って損失が少なく、
伝送特性の良好な高周波用半導体素子収納用パッケージ
を得ることができる。

【００５７】また、下面側線路導体40を誘電体基板31の
下面に設けた凹部33の底面に形成して、高周波信号の進
行方向が90°変更される下面側線路導体40と貫通導体37
・３７との接続部を、誘電体基板３１に較べてその比誘
電率がはるかに低く高周波信号を伝搬しにくい空気層に
露出するようにしていることから、伝送線路からの高周
波信号の漏れを大幅に減少させることが可能となり、そ
の結果、低入射損失・低反射損失で伝送特性の劣化の少
ない高周波用半導体素子収納用パッケージとすることが
できる。

【００５８】そして、線路導体35を搭載部30ａに搭載さ
れる高周波用半導体素子の端子電極ならびに外部電気回
路の配線導体にワイヤやリボン等を介して接続してパッ
ケージ内部の高周波用半導体素子と外部電気回路とを電
気的に接続し、枠体32の上面にＦｅ Ｎｉ Ｃｏ合金や
Ｆｅ Ｎｉ42アロイ等のＦｅ Ｎｉ合金・無酸素銅・ア
ルミニウム・ステンレス・Ｃｕ Ｗ合金・Ｃｕ Ｍｏ合
意金などから成る蓋体を半田・ＡｕＳｕロウやＡｕＧｅ
ロウ等の高融点金属ロウ・シームウェルド（溶接）等に
より取着することによって高周波用半導体素子がパッケ
ージ内部に気密封止して収容され、製品としての半導体
装置となる。

【００５９】誘電体基板30は、パッケージの仕様に応じ
て高周波用入出力端子39の誘電体基板31と同様の誘電体
を用いて形成される。また、誘電体基板30の下面のほぼ
全面には、接地導体34と同様に接地導体を形成しておく
ことが、接地導体34を理想的なグランド状態とすること
が必要な点から望ましい。

【００６０】誘電体基板30は、例えば焼成後に誘電体基
板30となるセラミックグリーンシートに、線路導体35・
35・接地導体34・下面側線路導体40・貫通導体37・37・
同一面接地導体36となる導体ぺーストを所定パターンに
印刷塗布あるいは埋設して誘電体基板30と共に焼成して
一体化することにより製作される。

【００６１】枠体32は、導電体から成る場合であれば誘
電体基板30と同様の材料を用いてセラミックグリーンシ
ートを成形し、打抜き加工によって枠状に形成した後、
誘電体基板30となるセラミックグリーンシートと積層し
て焼成して一体化することにより誘電体基板30に被着固
定される。

【００６２】また、枠体32が、導電体から成る場合であ
れば前記蓋体と同様な導電材料から成るインゴット
（塊）に圧延加工や打抜き加工法等、従来周知の金属加
工を施すことによって所定の形状に形成した後、ろう材
・樹脂・ガラス等の接着剤を介して誘電体基板30に接着
固定される。

【００６３】なお、本例では枠体32の高周波用入出力端
子39の壁部材38に相当する部分は枠体32と一体としてそ
の上面が枠体32の上面と同一面となるようにしている
が、このようにすればこれらの上面に蓋体（図示せず）
を直接あるいは枠状の金属シール等を介して取着するこ
とにより、搭載部30ａに搭載した高周波用半導体素子を
内部に容易に気密封止して収容できる。

【００６４】また、本例では誘電体基板30の両側に高周
波用入出力端子39を１つずつ設けているが、必要に応じ
て他の位置にも、あるいは１つの側に複数の高周波用入
出力39を設けてもよい。

【００６５】さらに、この本発明の高周波用半導体素子
収納用パッケージにおいても、高周波用入出力端子39の
壁部材38に相当する枠体32の上面ならびに壁部材32と誘
電体基板30の側面にそれぞれ接地導体を設けてもよく、
それらを設けた場合には各々の接地導体が理想的な接地
（電位０）となって高周波信号に対するシールドとする
ことができる。

【００６６】かくして、本発明の高周波用半導体素子収
納用パッケージによれば、超高周波帯、特に30ＧＨｚ以
上のミリ波帯において、数十ＧＨｚの広い周波数帯にわ
たって損失が少なく、伝送特性の良好な高周波用半導体
素子収納用パッケージを提供することができる。

【００６７】

【実施例】 以下、本発明の実施例を示す。

【００６８】〔例１〕本発明と従来の高周波用入出力端
子とを比較するために、次のような構成の解析モデルを
作成し、３次元電磁界シミュレーションを行なった。

【００６９】誘電体基板１・41と壁部材２・42の材質を
酸化アルミニウム（比誘電率ε_r ＝8.8）とし、誘電体
基板１・41の厚みを 1.0ｍｍ（誘電体層１ａの厚みを0.
15ｍｍ，１ｂの厚みを0.85ｍｍ）、貫通導体７および47
同志の間隔を 1.7ｍｍ、貫通導体７・47の直径を0.15ｍ
ｍ、線路導体５・45の幅を0.15ｍｍ、下面側線路導体８
の幅を0.15ｍｍ、内層線路導体45の幅を0.08ｍｍ、線路
導体５と同一面接地導体６との距離を 0.075ｍｍ、誘電
体基板１の凹部３の幅・長さを 0.4ｍｍと 2.2ｍｍに設
定した。

【００７０】これらの高周波用入出力端子に対して、入
力ポートを設定し40〜85ＧＨｚの高周波帯域についてシ
ミュレーションを行い、反射損失（Ｒｅｔｕｒｎ Ｌｏ
ｓｓ）・挿入損失（Ｉｎｓｅｒｔｉｏｎ Ｌｏｓｓ）の
周波数特性を得た。

【００７１】これらの結果について、まず本発明の高周
波用入出力端子の反射損失の周波数特性および挿入損失
の周波数特性をそれぞれ図６（ａ）・（ｂ）に線図で示
す。なお、これらの図において横軸は30〜90ＧＨｚの範
囲の周波数（単位：ＧＨｚ）、縦軸は反射損失または挿
入損失（単位：ｄＢ）を表している。

【００７２】図６に示す結果より、本発明の高周波用入
出力端子は、40〜70数ＧＨｚの高周波帯域において特性
劣化（損失）の少ない、良好な伝送特性を有しているこ
とがわかる。

【００７３】次に、比較例の従来の高周波用入出力端子
についての反射損失の周波数特性および挿入損失の周波
数特性の比較をそれぞれ図７（ａ）・（ｂ）に線図で示
す。

【００７４】図７に示す結果より、この従来の高周波用
入出力端子においては、40数ＧＨｚの周波数帯より特性
劣化（損失）が発生し、数十ＧＨｚの周波数帯に渡って
良好な伝送特性を得ることができないことがわかる。

【００７５】以上により、本発明の高周波用入出力端子
によれば、40〜80ＧＨｚの高周波信号に対して特性劣化
（損失）の少ない優れた伝送特性を有した、高周波入出
力端子であることが確認できた。

【００７６】

【発明の効果】本発明の高周波用入出力端子によれば、
誘電体基板の上面の一対の線路導体の両側に同一面接地
導体を形成して、線路導体と接地導体との距離の設計自
由度を大きくしたことから、線路導体と同一面接地導体
との距離を短くすることにより「高次モード」に起因し
て発生する遮断周波数を使用高周波信号の周波数よりも
高い周波数に移動させることが可能であり、数十ＧＨｚ
の広い周波数帯に渡って損失が少なく、伝送特性の良好
な高周波用入出力端子となる。

【００７７】また、本発明の高周波用入出力端子によれ
ば、下面側線路導体を誘電体基板の下面に設けた凹部の
底面に形成して、高周波信号の進行方向が90°変更され
る下面側線路導体と貫通導体との接続部を、誘電体基板
に較べてその比誘電率がはるかに低く高周波信号を伝搬
しにくい空気層に露出するようにしたことから、伝送線
路からの高周波信号の漏れを大幅に減少させることが可
能となり、その結果、低入射損失・低反射損失で伝送特
性の劣化の少ない高周波用入出力端子とすることができ
る。

【００７８】本発明の高周波用半導体素子収納用パッケ
ージによれば、パッケージの入出力取付部にこの高周波
用入出力端子を嵌着して入出力端子としたことから、あ
るいはパッケージの誘電体基板にこの高周波用入出力端
子を一体的に形成して入出力端子としたことから、数十
ＧＨｚの広い周波数帯に渡って損失が少なく、伝送特性
の良好な高周波用半導体素子収納用パッケージとするこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の高周波用入出力端子の実施の形態の
一例を示す断面図である。

【図２】 本発明の高周波用入出力端子の実施の形態の
一例を示す分解斜視図である。

【図３】 本発明の高周波用入出力端子の実施の形態の
一例を示す断面図である。

【図４】 本発明の高周波用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斜視図である。

【図５】 （ａ）および（ｂ）はそれぞれ本発明の高周
波用半導体素子収納用パッケージの実施の形態の一例を
示す斜視図および断面図である。

【図６】 （ａ）および（ｂ）はそれぞれ本発明の高周
波用入出力端子の反射損失および挿入損失の周波数特性
を示す線図である。

【図７】 （ａ）および（ｂ）はそれぞれ比較例の高周
波用入出力端子の反射損失および挿入損失の周波数特性
を示す線図である。

【図８】 従来の高周波用入出力端子の実施の形態の一
例を示す分解斜視図である。

【図９】 従来の高周波用入出力端子の実施の形態の一
例を示す断面図である。

【符号の説明】

１・11・31・・・誘電体基板 ２・12・38・・・壁部材 ３・33・・・・・凹部 ４・14・34・・・接地導体 ５・15・35・・・線路導体 ６・16・36・・・同一面接地導体 ７・17・37・・・貫通導体 ８・40・・・・・下面側線路導体 19・39・・・・・高周波用入出力端子 21・・・・・・・基板 22・32・・・・・枠体 23・・・・・・・入出力端子取付部 30・・・・・・・誘電体基板

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 下面に凹部を有するとともに該凹部の周
   囲の下面に接地導体が形成された誘電体基板と、該誘電
   体基板の上面に前記凹部の中央部分に対向するように接
   合された誘電体または導電体から成る壁部材と、前記誘
   電体基板の上面の前記壁部材の両側に互いに一直線状
   に、各先端部がそれぞれ前記凹部の両側部分に対向する
   ように形成された一対の線路導体と、各線路導体の両側
   に形成された同一面接地導体と、前記誘電体基板の前記
   凹部の底面に前記一対の線路導体と一直線状かつ平行に
   形成され、両端が前記一対の線路導体の各先端部とそれ
   ぞれ貫通導体により電気的に接続された下面側線路導体
   とから成ることを特徴とする高周波用入出力端子。
2. 【請求項２】 上面に高周波用半導体素子を搭載するた
   めの搭載部を有する基板と、該基板上に前記搭載部を囲
   むように接合された枠体と、該枠体を切り欠いて形成さ
   れ、底面を導電性とした入出力端子取付部と、該入出力
   端子取付部に嵌着された請求項１記載の高周波用入出力
   端子とから成ることを特徴とする高周波用半導体素子収
   納用パッケージ。
3. 【請求項３】 下面に凹部を有するとともに該凹部の周
   囲の下面に接地導体が形成され、上面に高周波用半導体
   素子を搭載するための搭載部を有する誘電体基板と、該
   誘電体基板の上面に前記搭載部を囲むとともに一部が前
   記凹部の中央部分に対向するように接合された誘電体ま
   たは導電体から成る枠体と、前記誘電体基板の上面の前
   記枠体の両側に互いに一直線状に、各先端部がそれぞれ
   前記凹部の両側部分に対向するように形成された一対の
   線路導体と、各線路導体の両側に形成された同一面接地
   導体と、前記誘電体基板の前記凹部の底面に前記一対の
   線路導体と一直線状かつ平行に形成され、両端が前記一
   対の線路導体の各先端部とそれぞれ貫通導体により電気
   的に接続された下面側線路導体とから成ることを特徴と
   する高周波用半導体素子収納用パッケージ。