JP3204241B2 - 導波管接続パッケージ - Google Patents
導波管接続パッケージInfo
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Description
素子実装用の導波管接続パッケージに関する。
いて説明する。図6(a)は信号の伝搬方向と直交し、
且つ、半導体素子の実装面に平行な方向から見た断面図
であり、図6(b)は上蓋をする前のパッケージ本体を
上から見た図である。
子6を実装する本体下部1と上蓋2とから構成される。
本体下部1には、キャビティ8が形成され、導波管モー
ド(TE01)をマイクロストリップ線路の準TEMモードに変
換する導波管−マイクロストリップ変換(マイクロスト
リップ)5a、5bと半導体素子6とが実装される。導
波管−マイクロストリップ変換5a、5bと半導体素子
6との間はボンディングワイヤ7a、7bで接続され
る。また、上蓋2には、導波管−マイクロストリップ変
換5a、5bでの変換を効率よく行うようにショート面
4a、4bが形成される。導波管−マイクロストリップ
変換5a、5bにて、導波管モードは完全にマイクロス
トリップモードに変換されないために、導波管3a、3
bから漏れてくる電磁波が、半導体素子6を実装するキ
ャビティ8内を伝搬する。その結果、半導体素子6の入
出力間のアイソレーション特性の劣化、性能の劣化を起
こすという問題があった。従来構造では、半導体素子6
を実装するキャビティ8の横幅(信号の伝搬方向と直交
し、且つ、実装面に平行な方向)を小さくすることで、
キャビティ8内での伝搬を遮断する、或いは、キャビテ
ィ8の内側に電波吸収体を設けていた。
ティ内での伝搬を遮断させようとすると、キャビティの
横幅を小さくする必要がある。しかも、高周波になるほ
ど横幅の縮小が必要で、例えば、76GHzではキャビティ
の横幅は2mm以下となる。すなわち、半導体素子を実装
するためのスペースを狭くする必要があり、実装が容易
でなく歩留まりを低下させるといった問題や、物理的に
実装出来る半導体素子のサイズが制限され、サイズの大
きい集積回路を実装することが困難になるといった問題
があった。また、電波吸収体を用いる場合においても、
十分に電磁波を吸収することが難しい場合があったり、
広帯域に漏れ電磁波を吸収することが難しいという課題
がある。
もので、高周波半導体素子実装用導波管接続パッケ−ジ
において、半導体素子を実装するキャビティの寸法を制
限することなく、アイソレーション特性の劣化、性能の
劣化の要因となる導波管からキャビティ内への漏れ電磁
波を防ぐことのできる導波管接続パッケージを提供する
ことを目的とする。
の本発明は、以下の構成を採用した。請求項1に記載の
導波管接続パッケージは、導波管に接続された導波管部
と該導波管部とに連通した略直方体形状のキャビティと
を備えた本体下部と該本体下部に嵌合する上蓋とからな
るパッケージ本体に、前記キャビティに実装された半導
体素子と、該半導体素子に電気的に接続されたマイクロ
ストリップとを有する導波管接続パッケージにおいて、
前記導波管部と前記キャビティとの間にそれらに連通す
る略方形のくびれ部を備え、該くびれ部の前記パッケー
ジ本体の実装面に平行な方向の幅が、前記キャビティの
幅よりも狭く、かつ、該くびれ部の幅w、高さh、およ
び長さlが下記(1)式から(3)式
電率、透磁率、角周波数である。)の関係を満たすこと
を特徴とする。
は、請求項1に記載の導波管接続パッケージにおいて、
前記くびれ部の対向する側面部に、該くびれ部に連通
し、該くびれ部の長手方向に垂直に延びた一対の窪み部
が形成され、該一対の窪み部の前記垂直方向の端面間距
離が前記導波管の遮断波長の1/2より大きいことを特
徴とする。
は、請求項1記載の導波管接続パッケージにおいて、前
記上蓋に、一対の略直方体形状の凸部が前記上蓋を前記
本体下部に嵌合した際に前記凸部の各々の外側側面が前
記くびれ部の側面部に接するように該くびれ部の長手方
向に平行に並設され、その凸部の高さht、長さlt、
および内側側面間の距離wtが下記(4)式から(6)
式
電率、透磁率、角周波数である。)の関係を満たすこと
を特徴とする。
は、請求項1ないし3のいずれか1項記載の導波管接続
パッケージにおいて、前記キャビティの幅が、前記導波
管の遮断波長の1/2より大きいことを特徴とする。
用いて詳細に説明する。図1(a)は信号の伝搬方向と
直交し、且つ、半導体素子の実装面に平行な方向から見
た断面図であり、図1(b)は上蓋をする前のメタルパ
ッケージ本体を上から見た図である。また、図1(c)
は図1(b)中のA部の拡大図であり、図1(d)は図
1(c)中のB−B’で見た断面図である。
3a、3bに接続された導波管部3aa、3bbとその
導波管部3aa、3bbとに連通した略直方体形状のキ
ャビティ8とを備えた本体下部1とその本体下部1に嵌
合する上蓋2とからなるパッケージ本体20に、キャビ
ティ8に実装された半導体素子6と、その半導体素子6
に電気的に接続された導波管−マイクロストリップ変換
(マイクロストリップ)5a、5bとを有する。導波管
3aから入力された信号は、導波管部3aaとアルミナ
基板等の誘電体基板上に形成された導波管−マイクロス
トリップ変換5aとを介して、ボンディングワイヤ7a
を通って半導体素子6へ達する。半導体素子6から出力
された信号は、再び、ボンディングワイヤ7bを通り、
導波管−マイクロストリップ変換5bと導波管部3bb
を介して、導波管3bへと到達する。
るキャビティ8との間に、実験式(13)式、(14)
式、および(15)式を満たす間隙w、高さh、長さl
を持つくびれ部9a、9bを設ける。
誘電体基板厚の3倍程度とることが望ましい。本発明で
は、くびれ部9a、9bだけで、漏れ電磁波を十分減衰
させることにより、キャビティ8の幅w1を導波管モー
ドをカットオフするサイズよりも大きくすることができ
る。そのため、半導体素子6の実装が容易になり、ま
た、半導体素子6のサイズも制限を受けることはない。
また、くびれ部の形状は、或る長さlが規定された時、
(14)式、(15)式を満たしていれば、w、hは一
定でなくてもよい。例えば、周波数76GHzにおいては、
図2に示すような実線の上側の領域にあればよく、間隙
wが1mmの場合、長さlは0.5mm以上あればよい。また、
くびれ部9a、9bで漏れ電磁波は十分減衰されるた
め、キャビティ8内に電波吸収体を設ける必要もない。
なお、間隙wが1.2mm、長さlが0.8mmのくびれを持ち、
キャビティ8の横幅が従来の2mmよりはるかに大きい4mm
の76GHz帯用メタルパッケージを試作し、3mm角のMMICチ
ップを実装して、良好な特性が得られた。
細に説明する。図3(a)は蓋をする前のメタルパッケ
ージ本体を上から見た図であり、また、図3(b)は図
3(a)中のC部の拡大図である。尚、上記第一の実施
形態において既に説明した構成要素には同一の符号を付
してその説明を省略する。
ビティ8との間に、上記(13)式、(14)式、およ
び(15)を満たす間隙w、高さh、長さlを持つくび
れ部9a、9bを設ける。更に、端面10aaa、10
aaa間の距離w2が導波管モードをカットオフするサ
イズよりも大きな一対の窪み部10a、10bを、信号
の伝搬方向に平行なくびれ部9a、9bの側面部9a
a、9bbに少なくとも1つ設ける。この際、窪み部1
0a、10bの長さl2(窪み部10aでは窪み部の伝
搬方向側面10aa、10aa間距離)、複数の場合は
長さの合計が、くびれ部9a、9bの長さlの1/2以下
程度にする。また、1つの窪み部の長さl2は自由空間
での波長に対して十分小さくする。なお、窪み部10
a、10bの形状は、長さlが前記の条件を満たしてい
れば、長方形でなくても、例えば、円等、特に規定され
ない。このような窪み部10を有するくびれ部9a、9
bにおいても、漏れ電磁波は減衰され、半導体素子6の
性能の劣化を防ぐ。また、窪み部10は、導波管−マイ
クロストリップ変換5a、5bを実装する場合におい
て、例えば、ピンセットなど実装工具の取り回しが容易
になる効果をもつ。
細に説明する。図4(a)は信号の伝搬方向と直交し、
且つ、半導体素子の実装面に平行な方向から見た断面図
である。図4(b)は図4(a)中のD−D’で見た断
面図であり、図4(c)は図4(b)中のE部の拡大図
である。図4(d)はメタルパッケージの上蓋2を下か
ら見た図である。尚、上記の実施形態において既に説明
した構成要素には同一の符号を付してその説明を省略す
る。
体形状の凸部11a、11a(あるいは、11b、11
b)が上蓋2を本体下部1に接続した際に前記凸部11
a、11bの各々の外側側面11aa、11bbが前記
くびれ部9aの側面部9aa、9aaに接するようにく
びれ部9aの長手方向に平行に並設され、その凸部11
aaの高さht、長さlt、および内側側面11aaa、
11aaa間の距離w tが下記(16)式から(18)
式の関係を満たす。
電率、透磁率、角周波数である。) 上蓋2を本体下部1に接続後、その凸部11はキャビテ
ィの側面に接するように配置されるているが、接続後、
上蓋2と本体下部1とで囲まれた領域によって、漏れ電
磁波を減衰させることが可能となる。
装しているが、図5に示すように上蓋2に実装してもよ
い。この場合には、半導体素子6にバイアスをかけるこ
とが容易になる、半導体素子6の交換が容易になるとい
った効果がある。また、導波管接続パッケージの材質と
してメタルを用いているが、プラスチックやセラミック
材料等にメッキをしたものでもよい。
の幅w1が、導波管3a、3bの遮断波長の1/2より
大きい方がよい。
る高周波半導体素子実装用の導波管接続パッケ−ジにお
いて、導波管部と半導体素子を実装するキャビティとの
間に設けられたくびれ部によって、導波管からの漏れ電
磁波を減衰させることが可能である。そのため、キャビ
ティの幅を大きくすることができ、実装できる半導体素
子のサイズが制限されることがなくなる。また、キャビ
ティの内側に電波吸収体を設ける必要もなくなる。
あり、(a)は信号の伝搬方向に直交し、且つ、実装面
に平行な方向から見た断面図、(b)は上蓋をつける前
の本体下部を上から見た図、(c)は(b)中のA部の
拡大図、(d)は(c)中の一点鎖線B-B’の断面図
である。
くびれ部が満たすべき条件の例を示した図である。
あり、(a)は上蓋をつける前の本体下部を上から見た
図、(b)は(a)中のC部の拡大図である。
あり、(a)は信号の伝搬方向に直交し、且つ、実装面
に平行な方向から見た断面図、(b)は(a)中の一点
鎖線D-D’で見た断面図、(c)は(b)中のEの拡
大図、(d)は上蓋を下から見た図である。
て、半導体素子を上蓋に実装する方式の構造図であり、
(a)は信号の伝搬方向に直交し、且つ、実装面に平行
な方向から見た断面図、(b)は上蓋を下から見た図で
ある。
り、(a)は信号の伝搬方向に直交し、且つ、実装面に
平行な方向から見た断面図、(b)は蓋をつける前のパ
ッケージを上から見た図である。
ロストリップ) 6 半導体素子 7a、7b ボインディングワイヤ 8 キャビティ 9a、9b くびれ部 9aa、9bb 側面部 10a、10b 窪み部 10aa 窪み部の伝搬方向側面 10aaa 端面 11a、11b 凸部 11aa 外側側面 11aaa 内側側面 20 パッケージ本体 30 導波管接続パッケージ
Claims (4)
- 【請求項1】 導波管に接続された導波管部と該導波管
部とに連通した略直方体形状のキャビティとを備えた本
体下部と該本体下部に嵌合する上蓋とからなるパッケー
ジ本体に、前記キャビティに実装された半導体素子と、
該半導体素子に電気的に接続されたマイクロストリップ
とを有する導波管接続パッケージにおいて、 前記導波管部と前記キャビティとの間にそれらに連通す
る略方形のくびれ部を備え、該くびれ部の前記パッケー
ジ本体の実装面に平行な方向の幅が、前記キャビティの
幅よりも狭く、かつ、該くびれ部の幅w、高さh、およ
び長さlが下記(1)式から(3)式 【数1】 【数2】 【数3】 (ただし、ε、μ、ωは、それぞれ前記導波管中での誘
電率、透磁率、角周波数である。)の関係を満たすこと
を特徴とする導波管接続パッケージ。 - 【請求項2】 請求項1記載の導波管接続パッケージに
おいて、 前記くびれ部の対向する側面部に、該くびれ部に連通
し、該くびれ部の長手方向に垂直に延びた一対の窪み部
が形成され、該一対の窪み部の前記垂直方向の端面間距
離が前記導波管の遮断波長の1/2より大きいことを特
徴とする導波管接 続パッケージ。 - 【請求項3】 請求項1記載の導波管接続パッケージに
おいて、 前記上蓋に、一対の略直方体形状の凸部が前記上蓋を前
記本体下部に嵌合した際に前記凸部の各々の外側側面が
前記くびれ部の側面部に接するように該くびれ部の長手
方向に平行に並設され、その凸部の高さht、長さl
t、および内側側面間の距離wtが下記(4)式から
(6)式 【数4】 【数5】 【数6】 (ただし、ε、μ、ωは、それぞれ前記導波管中での誘
電率、透磁率、角周波数である。)の関係を満たすこと
を特徴とする導波管接続パッケージ。 - 【請求項4】 請求項1ないし3のいずれか1項記載の
導波管接続パッケージにおいて、 前記キャビティの幅が、前記導波管の遮断波長の1/2
より大きいことを特徴とする導波管接続パッケージ。
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