JPH04180401A - 高周波伝送線路 - Google Patents

高周波伝送線路

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JPH04180401A
JPH04180401A JP2309258A JP30925890A JPH04180401A JP H04180401 A JPH04180401 A JP H04180401A JP 2309258 A JP2309258 A JP 2309258A JP 30925890 A JP30925890 A JP 30925890A JP H04180401 A JPH04180401 A JP H04180401A
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JP
Japan
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wiring
reference potential
package
high frequency
transmission line
Prior art date
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JP2309258A
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English (en)
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Chiyoshi Kamata
千代士 鎌田
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野） 本発明は、ＩＣパッケージ、配線基板、半導体チップを
始めとする各種電子部品の配線技術に関し、特に高層波
信号の伝送に適用して育効な技術に関するものである。
〔従来の技術〕
特開昭６３−１５５７９１号公報には、信号配線間のク
ロストークノイズの低減を目的とした多層配線基板が開
示されている。上記多層配線基板は、上下のグランド層
に挟まれた信号配線の両側にグランド配線を形成すると
ともに、上記グランド配線と上下のグランド層とを電気
的に接続し、これらのグランド配線およびグランド層で
それぞれの信号配線をシールドすることによって、信号
伝播に伴うクロストークノイズの低減゛を図っている。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、本発明者の検討によれば、前記多層配線
基板は、信号配線とグランド配線との間に形成される相
互インダクタンスや、信号配線およびグランド配線の自
己インダクタンスに起因して信号配線とグランド配線と
の間に生じる共振についての配慮がなされていないため
、信号の周波数が数Ｇ七〜数十Ｇ＆程度の高周波になる
と、その波形が劣化したり、伝送が不能になったりする
などの問題があった。
本発明は、上記した問題点に着目してなされたものであ
り、その目的は、高周波信号の伝送に好適な配線技術を
提供することにある。
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本
明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう
。
〔課題を解決するための手段〕
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概
要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
本願の一発明は、一端か互いに接続され、他端か基準電
位に接続された一対の配線成分によって構成された基準
電位配線を信号配線に沿って配置した高周波伝送線路で
ある。
〔作用〕
上記した手段によれば、基準電位配線を一端か互いに接
続され、他端がそれぞれ基準電位に接続された一対の配
線成分で構成することにより、信号配線を流れる信号電
流によって上記基準電位配線に誘起される電磁誘導電流
は、基準電位配線を構成する一方の配線成分と他方の配
線成分とでその向きが互いに逆になり、かつ信号電流の
流れる方向に対して正逆方向対となる。これにより、基
準電位配線の自己インダクタンスおよび信号配線と基準
電位配線との間の相互インダクタンスは、それぞれのイ
ンダクタンス成分か互いに打消し合って小さくなるので
、信号配線と基準電位配線との間に生じる共振の周波数
（ｆｏ）は、下記の弐ｆ　ｅ　＝　（１／　２π！ロロ
） （式中、Ｌは配線間の相互インダクタンスまたは配線の
自己インダクタンス、Ｃは配線間の容量をそれぞれ表す
）により、大きくなる。
そこで、上記共振周波数を信号電流の周波数の帯域外に
シフトさせることにより、信号配線と基準電位配線との
間に生じる共振を抑制することが可能となる。
以下、本発明を実施例により詳述する。なお、実施例を
説明するための全図において、同一機能を有するものは
同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
〔実施例〕
本発明の高周波伝送線路を適用したＩＣパッケージを第
１図〜第４図に示す。第１図はこのＩＣパッケージの要
部斜視図、第２図は同じく平面図、第３図は第２図の■
−■線における断面図、第４図は配線の配置を示す平面
図である。
本実施例のＩＣパッケージｌは、いわゆるセラミックパ
ッケージであり、パッケージ本体は、基板２、枠体３、
キャップ４および基準電位（ＧＮＤ）面５により構成さ
れている。上記基板２、枠体３およびキャップ４は、例
えばアルミナ、ムライト、窒化アルミニウムなとのセラ
ミックからなり、上記基準電位面５は、例えばコバール
、４２アロイなどの導電体からなる。上記基板２、枠体
３、キャップ４および基準電位面５によって囲まれたキ
ャビティ６の内部には、例えば超高速でスイッチング動
作を行う論理集積回路を備えたＧａＡｓ（ガリウム・ヒ
素）からなる半導体チップ７か搭載されている。上記半
導体チップ７は、Ａｕ−３ｎ共晶合金などのろう材８に
よって基準電位面５の上に接合されている。
上記基板２の主面には、例えばＷ（タングステン）なと
の高融点金属を厚膜印刷した所定本数のパッケージ配線
９が形成されている。上記パッケージ配線９は、半導体
チップ７内の論理集積回路を駆動する外部信号源のイン
ピーダンスと同一の値の特性インピーダンス（例えば５
ｏΩ）を有しており、所定の誘電率を有する基板２およ
びその下面に接合された基準電位面５とともに、いわゆ
るマイクロストリップラインを構成している。上記パッ
ケージ配線９の一端と半導体チップ７とは、例えばＡｕ
などの導電体からなるボンディングワイヤ１０を介して
電気的に接続されている。また、上記パッケージ配線９
の他端には、コバール、４２アロイなどの導電体からな
る外部リード１１がろう付けされている。
上記パッケージ配線９の両側には、パッケージ配線９と
平行して延在する基準電位配線１２が形成されている。
上記基準電位配線１２は、その−端が基準電位面５と電
気的に接続されている。すなわち、本実施例のＩＣパッ
ケージｌは、それぞれのパッケージ配線９を基準電位配
線１２および基準電位面５でシールドすることによって
、信号伝播に伴うクロストークノイズの低減を図ってい
る。上記基準電位配線１２は、例えばパッケージ配線９
と同一の工程で形成された同一の導電体からなる。なお
、上記クロストークノイズの低減効果を向上させるため
に、基板２の上方（例えば枠体３の内部）に第二の基準
電位面５を配置し、この基準電位面５と上記基準電位配
線１２とを電気的に接続する構成を採用してもよい。
第１図に示すように、上記基準電位配線１２は、一端が
互いに接続され、他端がぞれぞれ基準電位面５に接続さ
れた一対の配線成分Ｇ　、、　Ｇ　、からなるヘアピン
状のパターンを育している。そのため、パッケージ配線
９に信号電流が流れると、その両側の基準電位配線１２
には、第５図に示すように、一方の配線成分（Ｇ１）と
他方の配線成分（Ｇ、）とでその向きが互いに逆となり
、かつ信号電流の流れる方向に対して正逆方向対となっ
た電磁誘導電流が流れる。これにより、基準電位配線１
２の自己インダクタンスは、一方の配線成分（Ｇ１）の
インダクタンスと、他方の配線成分（Ｇりのインダクタ
ンスとが互いに打消し合うため、基準電位配置ｓ１２を
一本の配線で構成した場合に比べて小さくなる。また、
パッケージ配線９と基準電位配線１２との間の相互イン
ダクタンスも、それぞれのインダクタンス成分が互いに
打消し合うため、基準電位配線１２を一本の配線で構成
した場合に比べて小さくなる。
上記基準電位配線１２を一対の配線成分Ｇ、Ｇ、で構成
した場合（本実施例）と、−本の配線で構成した場合（
従来）とにおけるパッケージ配線９の自己インダクタン
ス（Ｌ、）、基準電位配線１２の自己インダクタンス（
Ｌ６）およびパッケージ配線９と基準電位配線１２との
相互インダクタンス（Ｍ、、）の実測値を下記の表に示
す。ここで、パッケージ配線９、基準電位配線１２およ
び基準電位面５は、それぞれ第６図（本実施例）および
第７図（従来）に示す寸法を有しているものとする。
表　　　　　　　　　　　　〔単位：ｎＨ）上記の表か
ら明らかなように、基準電位配線１２を一対の配線成分
Ｇ、、Ｇ、で構成した本実施例のＩＣパッケージｌは、
基準電位配線１２の自己インダクタンス（Ｌａ）を従来
の２８分の１に、またパッケージ配線９と基準電位配線
１２との相互インダクタンス（Ｍ　ａ−ａ）を従来の１
８９分の１にそれぞれ低減することができた。すなわち
、パッケージ配線９と基準電位配線１２との間に生じる
共振周波数（ｆｏ）は、下記の式 ％式％） （式中、Ｌは配線９，１２の自己または相互インダクタ
ンス、Ｃは配線９，１２ｆｌｌの容量）で示されるよう
に、自己（または相互）インダクタンスと反比例の関係
にあるため、本実施例のＩＣパッケージｌによれば、上
記共振周波数（ｆ、）を従来よりも大きくすることがで
きる。従って、上記共振周波数（ｆｏ）をパッケージ配
線９を流れる信号電流の周波数の帯域外にシフトさせる
ことにより、パッケージ配線９と基準電位配線１２との
間に生じる共振を抑制することが可能となる。
このように、一端が互いに接続され、他端がそれぞれ基
準電位に接続された一対の配線成分で構成された基準電
位配線を信号配線に沿って配置した本実施例のＩＣパッ
ケージによれば、下記の効果を得ることができる。
（１）、パッケージ配線９と基準電位記線１２との間に
生じる共振を抑制することができるので、信号の波形の
劣化や、伝送不能を改善することができる。
（２）、パッケージ配線９のインピーダンス整合を図っ
ているので、信号の反射や波形の劣化を改善することが
できる。
（３）、パッケージ配線９を基準電位配線１２および基
準電位面５でシールドしているので、信号伝播に伴うク
ロストークノイズを低減することができる。
（４）、上記！１１〜（３）により、数Ｇ七〜数十Ｇ翫
の高周波信号の伝送に好適なＩＣパッケージを提供する
ことができる。
以上、本発明者によってなされた発明を実施例に基づき
具体的に説明したが、本発明は、前記実施例に限定され
るものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更
可能であることはいうまでもない。
前記実施例の基準電位配線は、ヘアピン状のパターンを
有していたか、例えば第８図に示すように、ループ状の
パターンを有するものであってもよい。
前記実施例の基準電位配線は、パッケージ配線と同一の
配線層（基板の主面）に配置したか、第９図に示すよう
に、パッケージ配線とは異なる配線層（例えば基板の内
層）に配置することもてきる。また、ｔ７ＪＩＯ図に示
すように、基準電位配線を二層化し、基板または枠体に
開孔したスルーホール１３を通じて接続してもよい。
以上の説明では、主として本発明者によってなされた発
明をその背景となった利用分野であるＩＣパッケージ内
の信号伝送線路に適用した場合について説明したか、本
発明はそれに限定されるものではなく、例えば超高速で
スイッチング動作を行う論理集積回路を備えた半導体チ
ップの内部配線や、高周波伝送用の配線基板を始めとす
る各種電子部品の配線構造に適用することができる。
〔発明の効果〕
本願において開示される発明のうち代表的なものによっ
て得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りである
。
一端が互いに接続され、他端が基準電位に接続された一
対の配線成分で構成された基準電位配線を信号配線に沿
って配置することにより、信号配線と基準電位配線との
間に共振が生じない高周波伝送線路を提供することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明の一実施例である高周波伝送線路を示
すＩＣパッケージの要部破断斜視図、第２図は、このＩ
Ｃパッケージの平面図、第３図は、第２図の■−■線に
おける断面図、第４図は、このＩＣパッケージの配線パ
ターンを示す平面図、 第５図は、パッケージ配線を流れる信号電流とこの信号
電流によって基準電位配線に誘起される電磁誘導電流の
それぞれの方向を示す図、第６図および第７図は、パッ
ケージ配線、基準電位配線および基準電位面の寸法をそ
れぞれ示す図、 第８図乃至第１θ図は、本発明の他の実施例である高周
波伝送線路の基準電位配線パターンをそれぞれ示す図で
ある。 】・・・ＩＣパッケージ、２・・・基板、３・・・枠体
、４・・・キャップ、５・・・基準電位面、６・・・キ
ャビティ、７・・・半導体チップ、８・・・ろう材、９
・・・パッケージ配線、ｌＯ・・・ポンディングワイヤ
、１１・・・外部リード、１２・・・基準電位配線、１
３・・・スルーホール。 代理人　弁理士　筒　井　大　和

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. １．一端が互いに接続され、他端が基準電位に接続され
    た一対の配線成分からなる基準電位配線を信号配線に沿
    って配置したことを特徴とする高周波伝送線路。
  2. ２．前記基準電位配線は、前記信号配線と同一の配線層
    に設けられていることを特徴とする請求項１記載の高周
    波伝送線路。
  3. ３．前記基準電位配線は、前記信号配線とは異なる配線
    層に設けられていることを特徴とする請求項１記載の高
    周波伝送線路。
  4. ４．ＩＣパッケージ内に設けられた配線であることを特
    徴とする請求項１，２または３記載の高周波伝送線路。
  5. ５．配線基板に設けられた配線であることを特徴とする
    請求項１，２または３記載の高周波伝送線路。
  6. ６．半導体チップ内に設けられた配線であることを特徴
    とする請求項１，２または３記載の高周波伝送線路。
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