JPH0897316A - 集積回路用プラスチック・パッケージ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 集積回路パッケージにおいて、特に超高周波
数またはマイクロ波周波数で動作する集積回路に適し
た、低コストの標準化プラスチック・パッケージを提供
する。 【構成】 標準化プラスチック・パッケージは、外周と
ダイ取り付けパッド２０１からなる本体をプラスチッッ
ク材で形成し、これらパッケージ上に集積回路を裁置し
て、プラスチック材料のボデイで四方を取り囲み、プラ
スチック材を介してダイ取り付けパッド２０１から外側
に延び、ダイ取り付けパッド２０１と電気的に結合され
制御可能なインピーダンスを有する均一な平面上の導波
管を含む構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、一般に、集積回路用パ
ッケージを目的としたものであり、とりわけ、超高周波
数またはマイクロ波周波数で動作する集積回路に適し
た、低コストの標準化プラスチック・パッケージを目的
としたものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、低コストであることは、大量
消費電子機器市場に対する新規の通信テクノロジ製品の
導入を成功させる上で非常に重要である。セルラー・ホ
ーン、電子ペーパ、衛星用受信装置、ポータブル・コン
ピュータ用のワイヤレス・ネットワーク等は、全て、超
高周波数またはマイクロ波周波数で動作する集積回路か
ら恩恵を受けることができる。こうした集積回路のため
のコンポーネント・パッケージング・コストを低下させ
ることは、消費者に対するこれら新製品のコスト全体を
低下させる上で、重要な要素である。

【０００３】集積回路パッケージの標準化によって、コ
ストの利点だけでなく、電子機器製造における他の利点
も得られる。例えば、標準化集積回路パッケージは、プ
リント回路基板アセンブリの製造に用いられる自動送り
及び配置装置によって簡単に取り扱われる。さらに、標
準化集積回路パッケージでは、標準化パッケージの均一
性を利用して、標準化パッケージに対する集積回路の取
り付けが効率よく行われる。さらに、製造量が多く、製
造が容易で、材料費が安いので、プラスチック・クアッ
ド・フラット・パッケージ（ＰＱＦＰ）のような標準化
プラスチック・パッケージが、比較的低コストで利用可
能である。例えば、米国貨幣でパッケージ当たり１〜２
ドルの費用で、６８ピンのプラスチック・クアッド・フ
ラット・パッケージが、全ての６８ピン集積回路パッケ
ージのうちで現在のところ最も低コストのパッケージの
１つである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】こうしたコスト及び製
造上の利点にもかかわらず、標準化パッケージには、や
はり欠点がある。現在入手可能な標準化されたプラスチ
ック・パッケージに取り付けられる集積回路は、超高周
波数またはマイクロ波周波数で動作する場合、大幅に性
能が劣化する。本書に解説のように、こうしたパッケー
ジの貧弱な周波数性能には多くの原因がある。

【０００５】周波数性能が劣る理由の１つは、こうした
標準化プラスチック・パッケージが、不均一なリード・
フレームを用いているため、その中を伝搬する超高周波
数またはマイクロ波周波数の信号に対して不連続性が生
じることにある。一般に、不連続性は、波エネルギの反
射が生じる可能性のある媒体または材料における連続状
態の中断である。不連続性が大きくなると、反射が増大
する。理論的には、リード・フレームの不連続性によっ
て反射が生じ、取り付けられている集積回路が超高周波
数またはマイクロ波周波数で動作する場合、標準化プラ
スチック・パッケージの性能が大幅に劣化するというこ
とになる。

【０００６】図１２には、先行技術による典型的な６８
ピンのＰＱＦＰに用いられる、不均一な６８のリード・
フレーム１００の平面図が示されている。理論的には、
不均一なリード・フレーム１００には、伝導リードに沿
って伝搬する超高周波数またはマイクロ波周波数の信号
の望ましくない反射を増大させ、このために、先行技術
による６８ピンのＰＱＦＰの周波数性能が大幅に劣化す
るということになる。図１２に示すように、リード・フ
レームの構成要素である各伝導リードには、構成要素で
ある各伝導リードのそれぞれの縦方向ディメンションに
沿って、急な不連続部分が含まれている。例えば、図１
２に示すように、リード・フレーム１００には、集積回
路を取り付けるためのダイ取り付けパッド１０６に隣接
して、第１の構成要素伝導リード１０５が含まれてい
る。特に、第１の伝導リード１０５には、急に変化する
特徴１０７、１０９が存在するため、リードに沿って伝
搬する第１の信号を部分的に反射させる不連続性が生じ
ている。

【０００７】信号源インピーダンスと負荷インピーダン
スとの不整合が補償されないと、別の問題が生じること
になる。例えば、先行技術のパッケージに取り付けられ
る集積回路の負荷インピーダンスＺLが、パッケージの
外部ポイントで、第１の伝導リード１０５に結合された
信号源材料の信号源インピーダンスＺｓと大幅に異なる
場合、信号源インピーダンスと負荷インピーダンスの不
整合が補償されないと下記の式によって得られる反射係
数ｒにほぼ応じて、パッケージの外部ポイントで反射す
ることになる。

【０００８】

【数１】

【０００９】ここで、ωは、第１の信号の周波数であ
り、Ｚｏは、第１の伝導リードに関連した特性インピー
ダンスであり、Ｖｏは、第１の伝導リードに沿って伝搬
する信号の位相速度である。

【００１０】標準化プラスチック・パッケージのもう１
つの欠点は、超高周波数またはマイクロ波周波数で動作
する多くの集積回路にとって熱放散が不十分ということ
である。例えば、典型的な４８ピンＰＱＦＰは室内温度
で停滞空気中での熱放散は１ワット以内で消費される。
超高周波数またはマイクロ波周波数で動作する多くの集
積回路にとって、集積回路パッケージの熱を２ワット以
上で放散するのが望ましい。当然明らかなように、一般
に、超高周波数で動作する集積回路は、低周波数で動作
する集積回路よりも多量の熱を発生する。従って、超高
周波数またはマイクロ波周波数で動作する集積回路にと
って、熱放散の強化は、とりわけ望ましい。

【００１１】ＰＱＦＰの増加する熱を放散する周知の案
には、パッケージに結合される従来のヒート・スラッグ
またはシンクがある。こうした案の場合、望ましくない
サイズ、重量、及び、費用がパッケージに追加される。
こうした案を利用しても、ＰＱＦＰは、室温で、約２ワ
ットだけしか停滞空気中に放熱しないのが普通である。

【００１２】ＰＱＦＰの熱放散を増す他の既知の案に
は、４つのコーナ領域を備える、集積回路を取り付ける
ためのダイ取り付けパッドを設けることが含まれる。該
案には、さらに、それぞれ、ダイ取り付けパッドの４つ
のコーナ領域のそれぞれに熱的に結合した、４つの幅広
のタイ・バーが含まれる。こうした案の一例が、第７回
IEEE SEMI-THERM シンポジウム（１９９１年）において
発表されたTom Moore による「The design and charact
erization of a high thermal efficiency leadframe w
ith an integral heat spreader」と題する論文に記載
されている。この論文によって、役に立つ背景情報が得
られるので、参考までに本書に組み込まれている。

【００１３】こうした案によれば、ＰＱＦＰの熱放散が
ある程度強化されるが、さらに改善する必要がある。タ
イ・バーは、ダイ取り付けパッドのコーナ領域だけにし
か結合されないので、タイ・バーを介してダイ取り付け
パッドから流出する熱は、コーナ領域における「隘路」
によって制限される。こうした熱流の制限を克服する改
良型プラスチック・パッケージが必要になるが、同時
に、従来のヒート・スラッグまたはシンクのサイズ、重
量、及び、費用が追加されないようにする必要がある。
さらに、前述のように、周波数性能の強化も必要にな
る。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、超高周
波数またはマイクロ波周波数で動作する集積回路に適し
た、低コストの標準化プラスチック・パッケージが得ら
れる。本発明の適応プラスチック・パッケージは、標準
化形状因子を備えているので、適応プラスチック・パッ
ケージは、プリント回路基板アセンブリの製造に用いら
れる自動送り及び配置装置による取扱いが容易である。
こうした標準化によって、さらに、標準化パッケージに
集積回路を効率良く取り付けることが可能になる。さら
に、プラスチック・クアッド・フラット・パッケージ
（ＰＱＦＰ）のような標準化プラスチック・パッケージ
は製造が容易で、材料が低コストのため、本発明の適応
プラスチック・パッケージによれば、比較的低コスト
で、周波数性能を高めることができる。

【００１５】要約して、一般的に言えば、本発明による
新規のプラスチック・パッケージには、外周を備えたプ
ラスチック材料の本体が含まれている。集積回路を取り
付けるためのダイ取り付けパッドが、プラスチック材料
の本体によって包囲されている。本発明には、さらに、
ダイ取り付けパッドに隣接して配置され、プラスチック
材料を通って、ダイ取り付けパッドから外側に延びる複
数の同一平面上にある導波管が含まれている。各同一平
面上の導波管は、集積回路チップに電気的に結合され
て、集積回路と、プラスチック本体の外周に隣接したポ
イント間において信号を伝導する。同一平面上の導波管
は、周波数性能を高めるため、インピーダンスが制御さ
れている。

【００１６】一般に、高周波数で動作する集積回路は、
低周波数で動作する集積回路より高い熱を発生する。従
って、本発明の望ましい実施例によれば、熱放散が強化
されると同時に、従来のヒート・スラッグまたはシンク
に固有の付加サイズ、重量、及び、費用の増大が回避さ
れる。各同一平面上の導波管には、ダイ取り付けパッド
に熱的に結合されたそれぞれのアース・リードが設けら
れていて、ダイ取り付けパッドが集積回路から受ける熱
の一部が、伝導によって、それぞれのアース・リードを
介して集積回路から取り除かれるようになっているのが
望ましい。

【００１７】本発明によれば、さらに、集積回路に関す
る新規のパッケージ方法が得られる。この方法には、ダ
イ取り付けパッドと、ダイ取り付けパッドから外側に延
びるリードを備えた、導波管に沿って伝搬する信号を伝
導するための同一平面上の導波管を設けることが含まれ
る。該方法には、さらに、信号が導波管に沿って伝搬す
る際に、インピーダンスが制御されるように、プラスチ
ック材料の固有のインピーダンスに基づいて、同一平面
上の導波管のリードの厚さ、幅、及び、間隔のディメン
ションを選択することが含まれる。追加ステップには、
ダイ取り付けパッドに集積回路を取り付けること、集積
回路と同一平面上の導波管を電気的に接続すること、集
積回路のまわりでプラスチック材料の成形を行うこと及
びプラスチック材料を硬化させることが含まれる。

【００１８】本発明の他の態様及び利点については、本
発明の原理を例示する、添付の図面に関連した下記の詳
細な説明から明らかになるであろう。

【００１９】

【実施例】本発明のプラスチック・パッケージは、超高
周波数またはマイクロ波周波数で動作する集積回路に適
合し、比較的低コストで周波数性能を高めるものであ
る。本発明の適応プラスチック・パッケージには、集積
回路を取り付けるためのダイ取り付けパッドと、ダイ取
り付けパッドに隣接して配置され、外側に延びる、集積
回路との電気的結合を可能にし、導波管に沿って伝搬す
る所望の超高周波数またはマイクロ波周波数電磁信号を
伝導するための複数の導波管が含まれている。同一平面
上の導波管には、図１の平面図で示すような、ほぼ均一
なリード・フレーム構造２００が含まれていることが望
ましい。すなわち、図１には、ダイ取り付けパッド２０
１と、ダイ取り付けパッドに隣接して配置されて、外側
に延びる同一平面上の導波管の望ましい実施例が示され
ている。

【００２０】例えば、図１に示すように、同一平面上の
導波管には、ダイ取り付けパッド２０１から外側に延び
る縦方向のディメンションを有する第１の同一平面上の
導波管が含まれている。望ましい実施例の場合、第１の
同一平面上の導波管は、第１の同一平面上のリード２０
２と、さらに、第２の同一平面上のリード２０４、及
び、ダイ取り付けパッド２０１から外側に延びる第３の
同一平面上のリード２０６から構成されている。図示の
ように、第１の同一平面上のリード２０２は、信号用リ
ードであり、第２及び第３の同一平面上のリード２０
４、２０６は、アース用リードである。

【００２１】簡単に言えば、望ましい実施例の場合、互
いに隣接して配置された同一平面上の導波管間には、構
造的な重複が存在する。例えば、第１の同一平面上の導
波管と、第１の同一平面上の導波管に隣接して配置され
た第２の同一平面上の導波管の間には、構造的な重複が
存在する。すなわち、第１の同一平面上の導波管の第２
の同一平面上のリード２０４は、第２の同一平面上の導
波管の一部でもある。第２の同一平面上の導波管は、さ
らに、もう１つの信号リード２０８と、さらにもう１つ
のアース・リード２１０を備えている。

【００２２】アース・リード２０４、２０６、２１０
は、ダイ取り付けパッド２０１に熱的に結合しているの
で、ダイ取り付けパッド２０１が集積回路から受ける熱
の一部は、アース・リード２０４、２０６、２１０を介
して、伝導し、集積回路から取り除かれる。例えば、望
ましい実施例の場合、前述のアース・リード２０４、２
０６、２１０は、第１グループをなすアース・リードの
メンバである。図示のように、第１グループをなすアー
ス・リードは、ダイ取り付けパッド２０１の第１のエッ
ジと一体化されて、集積回路から熱を取り去るようにな
っている。

【００２３】ダイ取り付けパッド２０１には、複数のコ
ーナ領域と、さらに、その間に延びる複数のエッジ領域
を含む、周囲が備わっている。図１の望ましい実施例の
場合、ダイ取り付けパッド２０１は、４つのコーナ領域
と、コーナ領域の間に延びる４つのエッジ領域を備えて
いる。従って、望ましい実施例の場合、第２グループを
なすアース・リードは、ダイ取り付けパッド２０１の第
２のエッジ領域と一体化され、第３グループをなすアー
ス・リードは、ダイ取り付けパッド２０１の第３のエッ
ジ領域と一体化され、第４グループをなすアース・リー
ドは、ダイ取り付けパッド２０１の第４のエッジ領域と
一体化されている。

【００２４】ほぼ均一なリード・フレーム構造２００に
よって、制御された電気インピーダンスが得られる。従
来技術で説明した図１２に関連して既述の、先行技術に
おいて一般的な不均一なリード・フレーム１００とは対
照的に、図１に示す本発明にほぼ均一なリード・フレー
ム２００には、伝導リードに沿って伝搬する超高周波数
またはマイクロ波周波数の信号により増加した望ましく
ない反射による急な不連続部分がない。前述のように、
こうした急な不連続部分は、周波数性能を大幅に劣化さ
せるので、望ましくない。

【００２５】図２は、本発明の適応プラスチック・パッ
ケージの切り欠き等角図である。適応プラスチック・パ
ッケージには、適合するエポキシ化合物のようなプラス
チック材料の本体が含まれている。望ましい実施例の場
合、本体は、例えば、プラスチック・クアッド・フラッ
ト・パッケージ（ＰＱＦＰ）におけるような標準化形状
因子に対応する外周を備えている。図２には、ほぼ均一
なリード・フレーム構造が見えるように、本体を切り欠
いて示されている。リード・フレームは、銅合金または
適合する他の伝導材料から作られている。図２に示すよ
うに、複数の同一平面上の導波管が、ダイ取り付けパッ
ドに隣接して配置され、プラスチック材料を介して外側
に延びている。

【００２６】図２には、本発明のパッケージ３００に取
り付けられた集積回路が示されている。すなわち、集積
回路が、ダイ取り付けパッドに取り付けられ、ダイ取り
付けパッドに対して電気的に接地されている。前述のよ
うに、望ましい実施例の場合、同一平面上のアース・リ
ード２０４、２０６、２１０は、ダイ取り付けパッドと
一体化されている。図２に示すように、ワイヤ・ボンド
によって、同一平面上の信号リード２０２、２０８と集
積回路の表面上の適合する接点との間が電気的に接続さ
れる。

【００２７】図３は、第１の同一平面上の導波管を示す
本発明の適応パッケージの詳細断面図である。前述のよ
うに、望ましい実施例の場合、第１の同一平面上の導波
管は、第１の同一平面上の導波管の信号リードである第
１の同一平面上のリード２０２と、さらに、第１の同一
平面上の導波管のアース・リードである、第２の同一平
面上のリード２０４及び第３の同一平面上のリード２０
６から構成される。第１のリード２０２は、厚さがＴ
で、幅がＷである。さらに、第１の同一平面上のリード
２０２は、第２のリード２０４から距離Ｓの間隔をあけ
て、第２のリード２０４に隣接して配置されている。同
様に、望ましい実施例の場合、第１の同一平面上のリー
ド２０２は、第３のリード２０６から距離Ｓの間隔をあ
けて、第３のリード２０６に隣接して配置されている。
さらに詳細に後述するように、第１のリード２０２の厚
さＴ、幅Ｗと、第２のリード２０４からの間隔距離Ｓ
は、全て、第１の同一平面上の導波管の縦方向のディメ
ンションに沿ったインピーダンスを制御するように、プ
ラスチック材料の固有インピーダンスに基づいて選択さ
れている。パッケージのプラスチック本体は、高さがＨ
であり、適応パッケージの所望の形状因子に一致するよ
うに選択されている。

【００２８】図４は、第１の同一平面上の導波管の縦方
向のディメンションに沿って伝搬する超高周波数または
マイクロ波周波数の電磁信号の断面図を示す詳細図であ
る。もちろん、電界線及び磁界線は見えない。しかしな
がら、例示のため、図４には、電界線４０２が典型的な
例として実線で示されている。同様に、図４には、磁界
線４０４が典型的な例としてダッシュ・ラインで示され
ている。さらに、電界線及び磁界線を明確に示すため、
図４には、プラスチック材料が、クロス・ハッチングを
除いて示されている。

【００２９】前述のように、パッケージのプラスチック
材料の固有インピーダンスは、本発明による適応プラス
チック・パッケージの同一平面上の導波管のインピーダ
ンスを制御する上での要素である。一般に、プラスチッ
ク材料の固有インピーダンスは、ほぼ、プラスチック材
料の誘電率Ｅｒによって決まる。図３の断面図に示すよ
うに、望ましい実施例の場合、リード・フレームは、誘
電率Ｅｒが約４．６のエポキシ化合物の本体を通って延
びている。プラスチック材料とは対照的に、空気の誘電
率は１である。プラスチック材料の固有インピーダンス
が適応プラスチック・パッケージの同一平面上の導波管
のインピーダンスに対していかに影響を及ぼすかを示す
ため、以下の論述では、図３に示すプラスチック・パッ
ケージの同一平面上の導波管のインピーダンスと、空気
によって包囲された、図１に示すリード・フレームだけ
の同一平面上の導波管のインピーダンスを比較する。さ
らに、下記の論述では、同一平面上の導波管のインピー
ダンスを制御するため、リードの厚さ、リードの幅及び
リード間の間隔距離を変更する方法を明らかにする教示
例が与えられる。

【００３０】一般に、適応プラスチック・パッケージの
同一平面上にある導波管のインピーダンスは、超高周波
数またはマイクロ波周波数信号に関するモーメント法を
利用して推定される。例えば、図５〜９の各図は、それ
ぞれ、異なる物理的寸法を備えた、同一平面上の導波管
の各種実施例に沿って伝搬する信号に関するそれぞれの
同一平面上の導波管のインピーダンス曲線を推定したグ
ラフである。役に立つ基本的理論が、参考までに本書に
組み込まれている、Artech Houseから刊行された、Hoff
man 他による「Handbook of Microwave Integrated Cir
cuits 」に記載されている。モーメント法に対する代替
案として、より高度な解析方法を利用して、インピーダ
ンスを推定し、有益な結果を得ることも可能である。図
５〜９に示すように、インピーダンス曲線は、同一平面
上の導波管に関するインピーダンス値と前述の間隔距離
Ｓに関するさまざまな値を関連づける。

【００３１】図５〜９の各グラフ毎に、それぞれの導波
管のインピーダンス曲線は、誘電率Ｅｒに基づいて、２
つのそれぞれのファミリに分割される。従って、図５〜
９の各図表毎に、直接的には、図３のパッケージのプラ
スチック材料の誘電率Ｅｒ＝４．６に基づく、従って、
間接的には、図３のパッケージのプラスチック材料の固
有インピーダンスに基づく、それぞれの第１のファミリ
をなす導波管インピーダンス曲線が示されている。例示
比較のため、図５〜９の各図表毎に、さらに、図１に示
すリード・フレームのまわりの空気の誘電率Ｅｒ＝１に
基づく、間接的には、空気の固有インピーダンスに基づ
く、それぞれの第２のファミリをなす導波管インピーダ
ンス曲線が示されている。さらに、理解しておくべき
は、パッケージのプラスチック材料の誘電率Ｅｒが４．
６を超えるか、あるいは、４．６未満である、代替実施
例の導波管インピーダンス曲線は、第１と第２の曲線フ
ァミリから補間することができるということである。

【００３２】図５に示すグラフの全ての図示曲線は、同
一平面上のリードの厚さＴが約１ミルであると仮定した
ものである。前述のように、図５の第１のファミリをな
す導波管インピーダンス曲線は、パッケージのプラスチ
ック材料の誘電率Ｅｒ＝４．６に基づく。図５に示す第
１のファミリをなす導波管インピーダンス曲線には、４
つのメンバが含まれており、各メンバは、第１の同一平
面上のリードの選択されたそれぞれの幅寸法Ｗに対応し
ている。すなわち、第１のメンバは、４ミルの幅に対応
し、第２のメンバは、８ミルの幅に対応し、第３のメン
バは、１６ミルの幅に対応し、第４のメンバは、３２ミ
ルの幅に対応している。例えば、適応プラスチック・パ
ッケージの同一平面上の導波管が、約５０オームの制御
されたインピーダンスを備えていることが所望される場
合、図５によれば、実施例の１つにおいて、第１の同一
平面上のリードのリード厚Ｔが１ミル、リード幅Ｗが４
ミル、第２の同一平面上のリードからの間隔距離が約１
０．１ミルということになる。例示比較のため、図５に
は、さらに、図２に示すリード・フレームだけを包囲す
る空気の誘電率Ｅｒ＝１に基づく第２のファミリをなす
導波管のインピーダンス曲線が示されている。図５に示
す第２のファミリをなす導波管インピーダンス曲線の４
つのメンバが、それぞれ、リード幅寸法４、８、１６、
及び、３２ミルに対応する。

【００３３】図５とは対照的に、図６に示すグラフの全
ての曲線は、リード厚Ｔが約２ミルであると想定したも
のである。前述のように、図６における第１のファミリ
をなす導波管インピーダンス曲線は、パッケージのプラ
スチック材料の誘電率Ｅｒ＝４．６に基づいている。図
６に示す第１のファミリをなす導波管インピーダンス曲
線には、４つのメンバが含まれており、各メンバは、第
１の同一平面上のリードの選択されたそれぞれの幅寸法
Ｗに対応している。図６に示す第１のファミリをなす導
波管インピーダンス曲線の４つのメンバが、それぞれ、
リード幅寸法４、８、１６、及び、３２ミルに対応す
る。例えば、適応プラスチック・パッケージの同一平面
上の導波管が、約５０オームの制御されたインピーダン
スを備えていることが所望される場合、図６によれば、
本発明のもう１つの実施例において、第１の同一平面上
のリードのリード厚Ｔが２ミル、リード幅Ｗが８ミル、
第２の同一平面上のリードからの間隔距離が約７．８ミ
ルということになる。例示比較のため、図６には、さら
に、図１に示すリード・フレームだけを包囲する空気の
誘電率Ｅｒ＝１に基づく、第２のファミリをなす導波管
インピーダンス曲線が示されている。図６に示す第２の
ファミリをなす導波管インピーダンス曲線の４つのメン
バが、それぞれ、リード幅寸法４、８、１６及び３２ミ
ルに対応する。

【００３４】図５及び図６とは対照的に、図７に示すグ
ラフの全ての曲線は、リード厚Ｔが約４ミルであると想
定したものである。前述のように、図７における第１の
ファミリをなす導波管インピーダンス曲線は、パッケー
ジのプラスチック材料の誘電率Ｅｒ＝４．６に基づいて
いる。図７に示す第１のファミリをなす導波管インピー
ダンス曲線には、４つのメンバが含まれており、各メン
バは、第１の同一平面上のリードの選択されたそれぞれ
の幅寸法Ｗに対応している。図７に示す第１のファミリ
をなす導波管インピーダンス曲線の４つのメンバが、そ
れぞれ、リード幅寸法４、８、１６、及び、３２ミルに
対応する。例えば、適応プラスチック・パッケージの同
一平面上の導波管が、約５０オームの制御されたインピ
ーダンスを備えていることが所望される場合、図７によ
れば、本発明のさらにもう１つの実施例において、第１
の同一平面上のリードのリード厚Ｔが４ミル、リード幅
Ｗが１６ミル、第２の同一平面上のリードからの間隔距
離が約７．８ミルということになる。例示比較のため、
図７には、さらに、図１に示すリード・フレームだけを
包囲する空気の誘電率Ｅｒ＝１に基づく、第２のファミ
リをなす導波管インピーダンス曲線が示されている。図
７に示す第２のファミリをなす導波管インピーダンス曲
線の４つのメンバが、それぞれ、リード幅寸法４、８、
１６及び３２ミルに対応する。

【００３５】図５、図６、及び、図７とは対照的に、図
８に示すグラフの全ての曲線は、リード厚Ｔが約８ミル
であると想定したものである。前述のように、図８にお
ける第１のファミリをなす導波管インピーダンス曲線
は、パッケージのプラスチック材料の誘電率Ｅｒ＝４．
６に基づいている。図８に示す第１のファミリをなす導
波管インピーダンス曲線には、４つのメンバが含まれて
おり、各メンバは、第１の同一平面上のリードの選択さ
れたそれぞれの幅寸法Ｗに対応している。図８に示す第
１のファミリをなす導波管インピーダンス曲線の４つの
メンバが、それぞれ、リード幅寸法４、８、１６、及
び、３２ミルに対応する。例えば、適応プラスチック・
パッケージの同一平面上の導波管が、約５０オームの制
御されたインピーダンスを備えていることが所望される
場合、図８によれば、本発明のさらにもう１つの実施例
において、第１の同一平面上のリードのリード厚Ｔが８
ミル、リード幅Ｗが８ミル、第２の同一平面上のリード
からの間隔距離が約１３ミルということになる。例示比
較のため、図８には、さらに、図１に示すリード・フレ
ームだけを包囲する空気の誘電率Ｅｒ＝１に基づく、第
２のファミリをなす導波管インピーダンス曲線が示され
ている。図８に示す第２のファミリをなす導波管インピ
ーダンス曲線の４つのメンバが、それぞれ、リード幅寸
法４、８、１６及び３２ミルに対応する。

【００３６】図９に示すグラフの全ての曲線の場合、イ
ンピーダンスは、それぞれのリード幅Ｗが、曲線の各ポ
イントにおいて、それぞれの間隔距離Ｓにほぼ等しくな
ると想定したものである。図９における第１のファミリ
をなす導波管インピーダンス曲線は、パッケージのプラ
スチック材料の誘電率Ｅｒ＝４．６に基づいている。図
９に示す第１のファミリをなす導波管インピーダンス曲
線には、４つのメンバが含まれており、各メンバは、第
１の同一平面上のリードの選択されたそれぞれの厚さ寸
法Ｔに対応している。すなわち、第１のメンバは、４ミ
ルの厚さに対応し、第２のメンバは、８ミルの厚さに対
応し、第３のメンバは、１６ミルの厚さ幅に対応し、第
４のメンバは、３２ミルの厚さに対応している。例え
ば、適応プラスチック・パッケージの同一平面上の導波
管が、約５０オームの制御されたインピーダンスを備え
ていることが所望される場合、図９によれば、さらにも
う１つの実施例において、第１の同一平面上のリードの
リード厚Ｔが２ミル、リード幅Ｗが約７．９ミル、第２
の同一平面上のリードからの間隔距離が約７．９ミルと
いうことになる。例示比較のため、図９には、さらに、
図１に示すリード・フレームだけを包囲する空気の誘電
率Ｅｒ＝１に基づく、第２のファミリをなす導波管イン
ピーダンス曲線が示されている。図９に示す第２のファ
ミリをなす導波管インピーダンス曲線の４つのメンバ
が、それぞれ、リード厚さ寸法１、２、４及び８ミルに
対応する。

【００３７】本発明の適応プラスチック・パッケージの
場合、同一平面上の導波管のインピーダンスを制御し
て、パッケージに取り付けられた集積回路のインピーダ
ンスと、パッケージ外にあって、パッケージのリードと
電気的に結合された装置のインピーダンスとの間におい
て、インピーダンス整合がとれるようにすることが望ま
しい。例えば、図１０における部分切り欠き等角図に示
すように、望ましい実施例の場合、同一平面上の導波管
のインピーダンスを制御することによって、適応パッケ
ージ３００に取り付けられた集積回路のインピーダンス
と、パッケージ外の電子アセンブリ１００２のインピー
ダンスとの間において、インピーダンス整合がとられ
る。すなわち、パッケージが、５０オームのインピーダ
ンスを有する電子アセンブリに外部で結合されている場
合、及び、プラスチック・パッケージ内に取り付けられ
た集積回路のインピーダンスが５０オームの場合、同一
平面上の導波管のインピーダンスは、パッケージに取り
付けられた集積回路のインピーダンス及びアセンブリの
インピーダンスと整合する、５０オームのインピーダン
スが得られるように制御される。

【００３８】もう１つの例として、同一平面上の導波管
の縦方向の寸法が、信号の四分の一波長のほぼ整数倍に
なるように選択されるものと仮定すると、同一平面上の
導波管のインピーダンスは、集積回路のインピーダンス
と外部装置のインピーダンスの積の平方根にほぼ等しく
なるように制御されるので、所望のインピーダンス整合
がとれる。すなわち、パッケージが、５オームのインピ
ーダンスを有する電子アセンブリに外部で結合される場
合、及び、プラスチック・パッケージ内に取り付けられ
た集積回路のインピーダンスが５００オームの場合、同
一平面上の導波管のインピーダンスは、５０オームのイ
ンピーダンスが得られるように制御され、やはり、パッ
ケージに取り付けられた集積回路のインピーダンスとア
センブリのインピーダンスがとれることになる。代替案
として、同一平面上の導波管の縦方向の寸法が、信号の
四分の一波長のほぼ整数倍にならないと仮定すると、適
合する計算技法を用いて、所望のインピーダンス整合を
とるのに必要な制御インピーダンス値が求められる。

【００３９】構造的には、同一平面上の導波管の第１の
リードは、集積回路に電気的に結合するための第１の端
部と、パッケージのプラスチック本体の外周に隣接して
配置された装置に電気的に結合するためのもう一方の端
部を備えている。例えば、図１０に示すように、リード
の第１の端部は、ワイヤ・ボンドによって、集積回路に
電気的に結合されている。リードのもう一方の端部は、
電子アセンブリの導電性トレースと接触しており、該ア
センブリは、さらに、パッケージ外部のもう１つの電子
装置１００４に電気的に結合されている。第１のリード
の幅及び厚さと、第２のリードからの距離は、全て、パ
ッケージに取り付けられた集積回路のインピーダンス
と、装置のインピーダンスとの間において、インピーダ
ンス整合がとれるように選択されている。理解しておく
べきは、図１０に示す導電性トレースの代わりに、スト
リップ・ラインまたはマイクロストリップ伝送ラインを
利用することによって、適応パッケージと外部装置を結
合することができるということである。パッケージ３０
０が取り付けられ、電子アセンブリに電気的に結合され
ると、リードがパッケージのプラスチック本体から突き
出す位置で、誘電率Ｅｒが約３．５の透明なシリコン・
ゲル化合物のような、適合するコンフォーマル化合物を
リードのまわりに塗布することが望ましい。こうしてコ
ンフォーマル化合物を塗布することによって、本発明の
適応プラスチック・パッケージに関連して用いられる電
子アセンブリの周波数性能が高められる。

【００４０】第１のリードの幅及び厚さと、第２のリー
ドからの距離は、第１の同一平面上の導波管の縦方向の
ディメンションに沿った特性インピーダンスを一定に保
ち、これによって、信号が第１の同一平面上の導波管の
縦方向のディメンションに沿って伝搬する際、信号の反
射を大幅に減少させることが望ましい。従って、前述の
インピーダンス整合をとり、同時に、インピーダンスを
ほぼ一定に保つことが望ましい。しかし、代替実施例の
場合、第１のリードの幅及び厚さと、第２のリードから
の距離は、第１の同一平面上の導波管の縦方向のディメ
ンションに沿った第１の同一平面上の導波管のインピー
ダンスが徐々に変化するように選択される。インピーダ
ンスは、徐々に変化するので、導波管に沿って伝搬する
信号の反射は、やはり、大幅に減少する。導波管のイン
ピーダンスは、導波管の縦方向の寸法の四分の一波長イ
ンクリメントに従って、リードの物理的寸法をテーパ状
にすることによって、徐々に変化させるのが望ましい。
理解しておくべきは、線形テーパ、指数関数テーパ及び
双曲線テーパといった各種テーパを利用して、有益な結
果を得ることができるということである。テーパ状ライ
ン及び四分の一波長インピーダンス変換器の有効な基本
的理論が、Ronald pressから刊行された、Brown 他によ
る「Lines, Waves, and Antennas」第２版（１９７３
年）の頁９９、セクション４〜６に記載されており、参
考までに本書に組み込まれている。

【００４１】図１１は、本発明に係る新規のプラスチッ
ク・パッケージング法を示すフローチャートである。図
１１のブロック１１０２に示すように、リードを有する
ダイ取り付けパッド及び同一平面上の導波管が設けられ
る。パッド及び同一平面上の導波管は、図１に示され
た、既述のリード・フレームのように配列するのが望ま
しい。図１１のブロック１１０４によれば、リードの厚
さＴ、幅Ｗ及び間隔Ｓのそれぞれの寸法は、プラスチッ
ク材料の固有のインピーダンスに基づき、本書で詳細に
既述のように、導波管のインピーダンスを制御するよう
に選択される。ブロック１１０６に示すように、集積回
路が、ダイ取り付けパッドに取り付けられる。ブロック
１１０８に従い、既述のように、ワイヤ・ボンドを利用
して、集積回路と同一平面上の導波管が電気的に相互接
続される。本発明のリード・フレームは、例えば、プラ
スチック・クアッド・フラット・パッケージ，ＰＱＦＰ
におけるような、標準化形状因子に対応する適合モール
ド内に配置される。ブロック１１１０によれば、エポキ
シ化合物樹脂のようなプラスチック樹脂を射出成形し
て、リード・フレームに取り付けられた集積回路まわり
にプラスチック・モールドが形成される。ブロック１１
１２によれば、プラスチックを硬化させると、樹脂が硬
化して、図２に示すようなプラスチック本体が形成され
る。硬化に十分な時間をかけてから、本発明の適応プラ
スチック・パッケージが、モールドから除去される。

【００４２】本発明に係るパッケージング法及びプラス
チック・パッケージは、超高周波数またはマイクロ波周
波数で動作する集積回路に適しており、比較的低コスト
で周波数性能が向上する。本発明については、いくつか
の望ましい実施例に基づいて詳述してきたが、当該技術
の熟練者であれば、多くの修正及び変更が可能である。
従って、付属の請求項によって、本発明の真の精神及び
範囲内にあるこうした全ての修正及び変更を包含するつ
もりである。

【００４３】このように、本発明においては、下記のよ
うな構成及び方法により超高周波数またはマイクロ波周
波数で用いられる、電気的及び熱的性能の強化された低
コストのプラスチック・パッケージが実現できる。

【００４４】（１）． 外周を備えたプラスチック材料
の本体と、集積回路を取り付けるための、プラスチック
本体によって包囲されたダイ取り付けパッドと、ダイ取
り付けパッドに隣接して配置され、プラスチック材料か
ら外側に延びる、集積回路との電気的結合を可能にし、
導波管に沿って伝搬する信号を導くための同一平面上の
導波管手段から構成される、集積回路用プラスチック・
パッケージである。

【００４５】（２）． 同一平面上の導波管が、導波管
に沿って伝搬する超高周数波信号を導くための手段であ
るところの上記（１）に記載のパッケージである。

【００４６】（３）． 同一平面上の導波管手段が、超
高周波数信号が導波管に沿って伝搬する際、ほぼ一定の
特性インピーダンスを示す上記（２）に記載のパッケー
ジである。

【００４７】（４）． 同一平面上の導波管が、導波管
に沿って伝搬するマイクロ波周波数信号を導くための手
段である上記（１）に記載のパッケージである。

【００４８】（５）． 同一平面上の導波管手段が、マ
イクロ波周波数信号が導波管に沿って伝搬する際、ほぼ
一定の特性インピーダンスを示す上記（４）に記載のパ
ッケージ。

【００４９】（６）． 同一平面上の導波管手段に、ほ
ぼ均等なリード・フレーム構造が含まれる上記（１）に
記載のパッケージである。

【００５０】（７）． 同一平面上の導波管手段が、集
積回路に電気的に結合するための第１の端部と、プラス
チック本体の外周に隣接した装置に電気的に結合するた
めのもう一方の端部を備えていることと、同一平面上の
導波管手段の特性インピーダンスが、集積回路のインピ
ーダンスと装置のインピーダンスの間においてほぼイン
ピーダンス整合がとれるように選択されている上記
（１）に記載のパッケージである。

【００５１】（８）． プラスチック材料が、固有のイ
ンピーダンスを備えていることと、同一平面上の導波管
手段に、ダイ取り付けパッドから外側に延びる、縦方向
の寸法を備えた第１の同一平面上にある導波管が含まれ
ていることと、第１の同一平面上にある導波管が、本体
のプラスチック材料を通って、ダイ取り付けパッドから
外側に延びる第１と第２の同一平面上にあるリードから
構成されることと、第１のリードが、ある厚さと幅を備
えており、第２のリードからある距離をあけて、第２の
リードに隣接して配置されていることと、第１のリード
の厚さ及び幅と、第２のリードからの距離が、全て、第
１の同一平面上の導波管の縦方向の寸法に沿ったインピ
ーダンスを制御するために、プラスチック材料の固有イ
ンピーダンスに基づいて選択されている上記（１）に記
載のパッケージである。

【００５２】（９）． 第１のリードの幅及び厚さと第
２のリードからの距離は、第１の同一平面上の導波管の
特性インピーダンスをほぼ一定に保つように選択されて
いるので、信号が、第１の同一平面上の導波管の縦方向
の寸法に沿って伝搬する際における信号の反射が大幅に
減少する上記（８）に記載のパッケージである。

【００５３】（１０）． 第１のリードが、集積回路に
対する電気的結合のための第１の端部と、プラスチック
本体の外周に隣接した装置に対する電気的結合のための
もう一方の端部を備えていることと、第１のリードの幅
及び厚さと第２のリードからの距離が、全て、パッケー
ジに取り付けられた集積回路のインピーダンスと装置の
インピーダンスの間におけるインピーダンス整合がとれ
るように選択される上記（８）に記載のパッケージであ
る。

【００５４】（１１）． 第１のリードの幅及び厚さと
第２のリードからの距離が、第１の同一平面上の導波管
の縦方向の寸法に沿った第１の同一平面上の導波管のイ
ンピーダンスを徐々に変化させるように選択されている
ので、信号の反射が大幅に減少する上記（８）に記載の
パッケージである。

【００５５】（１２）． 導波管には、電気的に導く複
数の同一平面上のリードが含まれていることと、同一平
面上のリードのうち少なくとも１つが、ダイ取り付けパ
ッドと熱的に結合したアース・リードであるため、ダイ
取り付けパッドが集積回路から受ける熱の一部が、アー
ス・リードを介して伝導し、集積回路から取り除かれる
上記（１）に記載のパッケージである。

【００５６】（１３）． 導波管には、同一平面上にあ
る複数の導電性リードが含まれていることと、同一平面
上のリードのうち少なくとも１つが、ダイ取り付けパッ
ドと一体になったアース・リードであるため、ダイ取り
付けパッドが集積回路から受ける熱の一部が、アース・
リードを介して伝導し、集積回路から取り除かれる上記
（１）に記載のパッケージである。

【００５７】（１４）． 周囲を備えたプラスチック材
料の本体と、複数のコーナ領域、及び、その間に延びる
複数のエッジ領域が設けられた周囲を有し、プラスチッ
ク材料の本体によって包囲された、集積回路を取り付け
るためのダイ取り付けパッドと、ダイ取り付けパッドに
隣接して配置され、プラスチック材料を介してダイ取り
付けパッドから外側に延びて、集積回路に対するアース
接続を可能にする複数のグループをなすアース・リード
から構成され、少なくとも１つのアース・リード・グル
ープが、ダイ取り付けパッドのエッジ領域の１つに熱的
に結合されているので、ダイ取り付けパッドが集積回路
から受ける熱の一部が、少なくとも１つのアース・リー
ド・グループを介して伝導し、集積回路から取り除かれ
る集積回路用のプラスチック・パッケージである。

【００５８】（１５）． 各アース・リード・グループ
が、ダイ取り付けパッドのエッジ領域のそれぞれに熱的
に結合している上記（１４）に記載のパッケージであ
る。

【００５９】（１６）． アース・リード・グループの
前記少なくとも１つが、ダイ取り付けパッドのエッジ領
域の前記１つと一体化されている上記（１４）に記載の
パッケージである。

【００６０】（１７）． ダイ取り付けパッドと、ダイ
取り付けパッドから外側に延び、導波管に沿って伝搬す
る信号を導く、同一平面上の導波管を設けるステップ
と、信号が導波管に沿って伝搬する際、インピーダンス
の制御がなされるように、プラスチック材料の固有イン
ピーダンスに基づいて、同一平面上にある導波管のリー
ドの厚さ、幅及び間隔寸法を選択するステップと、ダイ
取り付けパッドに集積回路を取り付けるステップと、同
一平面上の導波管に集積回路を電気的に接続するステッ
プと、集積回路のまわりにプラスチック材料による成形
を行うステップと、プラスチック材料を硬化させるステ
ップから構成される、集積回路のパッケージング法であ
る。

【００６１】

【発明の効果】上記説明した構成にすることにより本発
明の係る集積回路用プラスチック・パッケージは、外周
を備えたプラスチック材料の本体に、集積回路を取り付
けるための取り付けパッドが、プラスチック材料の本体
によって包囲され、更に、ダイ取り付けパッドに隣接し
て配置され、プラスチック材料を通って、ダイ取り付け
パッドから外側に延びる複数の同一平面上にある導波管
が含まれるようにしたことにより、各同一平面上の導波
管は、集積回路チップに電気的に結合されて、集積回路
と、プラスチック本体の外周に隣接したポイント間にお
いて信号を伝導することができ、低コストであって、し
かも同一平面上の導波管の周波数性能を高めることがで
きると云う極めて優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のリード・フレームの望ましい実施例を
示す図である。

【図２】同一平面上の導波管を用いた本発明の適応プラ
スチック・パッケージの望ましい実施例に関する要部を
切り欠いた斜視図である。

【図３】図３に示すプラスチック・パッケージの同一平
面上の導波管のうち第１の導波管に関する断面図であ
る。

【図４】第１の同一平面上の導波管の縦方向のディメン
ションに沿って伝搬する電磁信号の断面図である。

【図５】本発明のプラスチック・パッケージに用いられ
る同一平面上の導波管の各種実施例に関する推定インピ
ーダンス曲線を表したグラフである。

【図６】本発明のプラスチック・パッケージに用いられ
る同一平面上の導波管の各種実施例に関する推定インピ
ーダンス曲線を表したグラフである。

【図７】本発明のプラスチック・パッケージに用いられ
る同一平面上の導波管の各種実施例に関する推定インピ
ーダンス曲線を表したグラフである。

【図８】本発明のプラスチック・パッケージに用いられ
る同一平面上の導波管の各種実施例に関する推定インピ
ーダンス曲線を表したグラフである。

【図９】本発明のプラスチック・パッケージに用いられ
る同一平面上の導波管の各種実施例に関する推定インピ
ーダンス曲線を表したグラフである。

【図１０】本発明のプラスチック・パッケージの望まし
い実施例に関連して用いられる、電子アセンブリの要部
を示した斜視図である。

【図１１】本発明に係るパッケージング法の望ましい実
施例を示すフローチャートである。

【図１２】先行技術の典型的なプラスチック・クアッド
・フラット・パッケージ（ＰＱＦＰ）リード・フレーム
に関する平面図である。

【符号の説明】

２００ リード・フレーム構造 ２０１ ダイ取り付けパッド ２０２、２０８ 信号リード ２０４、２０６、２１０ アース・リード ３００ パッケージ ４０２ 電界線 ４０４ 磁界線 １００２ 電子アセンブリ １００４ 電子装置

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外周を備えたプラスチック材で形成され
   た本体と、集積回路を取り付けるための、前記本体によ
   って包囲されたダイ取り付けパッドと、 該ダイ取り付けパッドに隣接して配置され、前記本体の
   外側に延び、且つ集積回路との電気的結合を可能にし、
   導波管に沿って伝搬する信号を導くための同一平面上の
   導波管手段とを備えたことを特徴とする集積回路用プラ
   スチック・パッケージ。