JP5616178B2 - 電子部品搭載用パッケージおよび通信用モジュール - Google Patents

Description

本発明は、光通信分野等に用いられる光半導体素子等の電子部品を搭載して収納するための電子部品搭載用パッケージおよびそれを用いた通信用モジュールに関する。

長距離伝送における高速通信に対する需要が急激に増加しており、高速大容量な情報伝送に関する研究開発が進められている。長距離伝送では、伝送による損失を抑えることが重要であり、伝送損失と伝送速度の観点から光信号による光通信が注目されている。光通信では、光信号を受発信する光通信装置を使用する。光通信の高速化は、光通信装置に用いられる半導体装置等の高速化によって実現される。光信号の高出力化と高速化によって、伝送容量を向上させることができる。

従来の半導体装置に代表される電子装置の光出力は０．２〜０．５ｍＷ程度であり、電子部品として用いられる半導体素子の駆動電力は５ｍＷ程度である。しかし、より高出力の半導体装置では、光出力が１ｍＷ程度まで高くなってきており、また、半導体素子の駆動電力も１０ｍＷ以上が要求されている。さらに、従来の半導体装置による伝送容量は２．５〜１０Ｇｂｐｓ（Giga bit per second）程度であったが、近年では２５〜４０Ｇｂｐｓ程度まで向上してきており、半導体装置をより高出力化させ、高速化させることが必要である。

従来の光通信装置に用いられているＬＤ（Laser Diode：レーザダイオード）、ＰＤ（
Photo Diode：フォトダイオ−ド）などの光半導体素子を含む電子部品を搭載する電子部品搭載用パッケージおよびこれを用いた電子装置は、たとえば特許文献１および特許文献２に記載されている。

いずれもステムの搭載面に電子部品を搭載し、ステムを貫通する信号リードを基板に挿通して電子部品と基板配線とを接続している。

特開２００１−１４４３６６号公報 特開２００５−２２８７６６号公報

ステムを備える電子部品搭載用パッケージを用いる場合、信号リードの基板に挿通している部分は、周囲が誘電体で囲まれるが、ステムから基板までは信号リードが露出した状態となるので、不要なインダクタンス成分が発生して高周波特性が劣化する。不要なインダクタンス成分を小さくするために、信号リードの露出部分を短くする、すなわち基板への挿通深さをより深くすると、ステムと基板との距離が短くなる。基板のパッケージ側表面に接地導体層が設けられている場合、ステムと接地導体層の距離が短くなることで共振が生じてしまい高周波特性が低下する。

本発明の目的は、高周波特性が向上した電子部品搭載用パッケージおよび通信用モジュールを提供することである。

本実施形態の電子部品搭載用パッケージは、金属板状部材からなり、一方主面に電子部品が搭載され、前記一方主面を基準とする厚みが異なる２つの部分である厚層部と薄層部とを有する基体であって、前記薄層部の前記厚みは前記厚層部の前記厚みに比べて薄く、前記厚層部を厚み方向に貫通する貫通孔が設けられた基体と、
前記貫通孔の中心部に挿通され、前記基体の主面に対して直交する方向に延びる信号線路導体と、
前記信号線路導体と前記貫通孔の内周面との間に設けられた誘電体と、
前記基体の一方主面側に設けられ、前記電子部品と前記信号線路導体とを接続する接続導体と、
前記基体の他方主面側に設けられ、前記信号線路導体と平行に延びる接地導体と、を備えることを特徴とする電子部品搭載用パッケージである。

また本実施形態の通信用モジュールは、前記電子部品搭載用パッケージと、前記電子部品搭載用パッケージに搭載された電子部品と、回路基板とを有する通信用モジュールであって、
前記回路基板は、
誘電体層と、
前記誘電体層の一方面に設けられる接地導体層と、
前記誘電体層の一方面から他方面まで貫通し、前記電子部品搭載用パッケージの前記信号線路導体を挿通するための挿通孔が設けられた貫通導体と、
前記誘電体層の他方面に設けられ、前記貫通導体と接続される信号配線層とを有し、
前記信号線路導体が、前記貫通導体の前記挿通孔に挿通されて、前記電子部品搭載用パッケージが前記回路基板に実装された状態で、前記接地導体層は、前記基体の薄層部と前記誘電体層とが対向する領域に設けられ、
前記接地導体層と前記基体の薄層部との間隔が、前記信号線路導体を伝送する高周波信号の波長の１／８以上となるように、前記電子部品搭載用パッケージが前記回路基板に実装されることを特徴とする通信用モジュールである。

また本実施形態の通信用モジュールは、前記誘電体と前記貫通導体との間隔が、前記信号線路導体を伝送する高周波信号の波長の１／１６以下となるように、前記電子部品搭載用パッケージが前記回路基板に実装されることを特徴とする。

また本実施形態の通信用モジュールは、前記電子部品搭載用パッケージは、１または複数の前記線路導体と１または複数の接地導体とを有し、
前記信号線路導体と前記接地導体とは、前記基体の主面に平行な方向に、一直線状に位置するように設けられ、
前記回路基板は、前記接地導体層が、前記信号線路導体および前記接地導体の配列方向に直交する方向に延びて設けられ、前記接地導体層の幅方向端部と前記接地導体の中心との距離が、前記信号線路導体を伝送する高周波信号の波長の１／４以下であることを特徴とする。

本実施形態の電子部品搭載用パッケージによれば、いわゆるステムを備える電子部品搭載用パッケージにおいて、ステムである基体が、電子部品を搭載する一方主面を基準とする厚みが異なる厚層部と薄層部とを有し、薄層部の厚みは厚層部の厚みに比べて薄い。基体には厚層部を厚み方向に貫通する貫通孔が設けられ、基体の主面に対して直交する方向に延びる信号線路導体が、この貫通孔の中心部に挿通される。

基体が薄層部を有することにより、電子部品搭載用パッケージを回路基板に実装したときに回路基板と基体との間隔が、薄層部との間で広くなり、回路基板の接地導体層と基体との間隔が広くなる。間隔をこのように広げることで不要な共振の発生を抑制することができ、電子部品搭載用パッケージの高周波特性が向上する。

本実施形態の通信用モジュールによれば、いわゆるステムを備える電子部品搭載用パッケージにおいて、薄層部を有し、前記接地導体層と前記基体の薄層部との間隔が、前記信号線路導体を伝送する高周波信号の波長の１／８以上となるように、前記電子部品搭載用パッケージが前記回路基板に実装される。

この間隔を高周波信号の波長の１／８以上に広げることで不要な共振の発生を抑制することができ、通信モジュールの高周波特性が向上する。

また本実施形態の通信用モジュールによれば、前記誘電体と前記貫通導体との間隔が、前記信号線路導体を伝送する高周波信号の波長の１／１６以下となるように、前記電子部品搭載用パッケージが前記回路基板に実装される。

この間隔は、信号線路導体が露出している部分の長さに相当する。この間隔を高周波信号の波長の１／１６以下とすることで、不要なインダクタンス成分を小さくすることができ、通信モジュールの高周波特性が向上する。

また本実施形態の通信用モジュールによれば、前記接地導体層が、前記信号線路導体および前記接地導体の配列方向に直交する方向に延びて設けられており、前記接地導体層の幅方向端部と前記接地導体の中心との距離が、前記信号線路導体を伝送する高周波信号の波長の１／４以下である。

前記接地導体層の幅方向寸法を上記のように規定することにより、幅方向における共振の発生を抑制することができる。

本発明の実施形態である電子部品搭載用パッケージ１０の外観を示す斜視図である。 図１の切断面線Ａ−Ａで切断したときの断面図である。 本発明の実施形態である通信用モジュール１００の構成を示す断面図である。 本発明の他の実施形態である電子部品搭載用パッケージ１２の構成を示す断面図である。 通信用モジュール１００を回路基板２０の裏面側からみた平面図である。 電子部品搭載用パッケージ１０における基体１の他の態様を示す斜視図である。 本発明のさらに他の実施形態である箱型の電子部品搭載用パッケージ３０の構成を示す図である。 電子部品搭載用パッケージ３０における基体１の他の態様を示す斜視図である。

図１は、本発明の実施形態である電子部品搭載用パッケージ１０の外観を示す斜視図である。図２は、図１の切断面線Ａ−Ａで切断したときの断面図である。

電子部品搭載用パッケージ１０は、基体１、誘電体２、信号リード３、搭載基板４、接地リード７および蓋体８を備える。

基体１は、金属円板状部材からなり、厚み方向に貫通する貫通孔１ａが設けられる。また、基体１は、電子部品６を搭載する一方主面である搭載面１ｂを基準とする厚みが異なる２つの部分である薄層部１ｃと厚層部１ｄとからなる。

基体１は、搭載された電子部品６が発生する熱を放散する機能を有する。このため、基体１は、熱伝導性の良い金属から成り、搭載される電子部品６やセラミック製の搭載基板４の熱膨張係数に近い材質やコストの安い材質として、たとえば、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金やＦｅ−Ｍｎ合金等の鉄系の合金や純鉄等の金属が選ばれる。より具体的には、Ｆｅ９９．６質量％−Ｍｎ０．４質量％系のＳＰＣ（Steel Plate Cold）材がある。基体１がＦｅ−Ｍｎ合金から成る場合は、このインゴット（塊）に圧延加工や打ち抜き加工等の周知の金属加工方法を施すことによって所定形状に製作され、貫通孔１ａはドリル加工や金型による打ち抜き加工によって形成される。また、基体１の搭載面１ｂは、切削加工やプレス加工することによって形成することができる。

基体１の形状は、厚層部１ｄの厚みが０．５〜２ｍｍ、薄層部１ｃの厚みが０．１〜１ｍｍ程度の板状であり、その形状には特に制限はないが、たとえば直径が３〜１０ｍｍの円板状、半径が１．５〜８ｍｍの円周の一部を切り取った半円板状、一辺が３〜１５ｍｍの四角板状等である。貫通孔１ａを有する基体１に１個の電子部品６を搭載しているが、複数の電子部品６を搭載したり、電子部品６の数や電子部品６の端子の数に応じて、信号リード３を固定する貫通孔１ａを３つ以上形成してもよい。

基体１の厚層部１ｄの厚みは０．５ｍｍ以上２ｍｍ以下が好ましい。厚みが０．５ｍｍ未満の場合は、電子部品６を保護するための金属製の蓋体８を金属製の基体１の上面に接合する際に、接合温度等の接合条件によって基体１が曲がったりして変形し易くなり、変形によって気密性が低下しやすくなる。一方、厚みが２ｍｍを超えると、電子部品搭載用パッケージや電子装置の厚みが不要に厚いものとなり、小型化し難くなる。

基体１の表面には、耐食性に優れ、電子部品６や搭載基板４あるいは蓋体８を接合し固定するためのろう材との濡れ性に優れた、厚さが０．５〜９μｍのＮｉ層と厚さが０．５〜５μｍのＡｕ層とをめっき法によって順次被着させておくのがよい。これにより、基体１が酸化腐食するのを有効に防止できるとともに電子部品６や搭載基板４あるいは蓋体８を基体１に良好にろう接することができる。

誘電体２は、信号リード３と貫通孔１ａの内周面との間に設けられる。信号リード３は、貫通孔１ａの中心部に挿通され、基体１の主面に対して直交する方向に延びる。基体１の貫通孔１ａ周辺部分が外皮導体として機能し、誘電体２と信号リード３とによって同軸線路が構成される。

搭載基板４は、主面が搭載面１ｂに直交するように設けられ、一方主面に、電子部品６と信号リード３とを接続する接続導体４ａを有する。電子部品６は、搭載基板４の一方主面に実装され、ボンディングワイヤ６ａによって電子部品６の信号パッドと接続導体４ａとを電気的に接続する。

信号リード３は、基体１の搭載面１ｂ側に０．５〜３ｍｍ程度突出し、この突出した部分と接続導体４ａとがろう材５などの導電性材料によって接続されている。また、信号リード３は、本実施形態では２本設けられており、いずれも基体１の厚層部１ｄに設けられる。信号リード３は、厚層部１ｄの一方主面とは反対側の面（以下では厚層裏面という。）１ｅに直交する方向に１〜２０ｍｍ程度の長さで延びるように設けられる。なお、本実施形態において、２本の信号リード３はいずれも同じ長さであり、基体１の搭載面１ｂおよび厚層裏面１ｅからそれぞれ突出する突出長さも同じである。

接地リード７は、信号リード３と同様に基体１の厚層部１ｄに設けられるが、基体１を貫通する必要はなく、厚層裏面１ｅに固着されるか、厚層裏面１ｅから数ｍｍ程度挿入されて固着される。

信号リード３と接地リード７とは、厚層裏面１ｅに平行な方向に、一直線状に配列し、２本の信号リード３の間の中間位置に１本の接地リード７が位置するように設けられる。

蓋体８は、搭載基板４、電子部品６などを収容する収容空間を有し、搭載面１ｂに接着固定される。蓋体８には、電子部品６と対向する部分に光を透過させる窓を設けてもよいし、窓に換えて、または窓に加えて光ファイバおよび戻り光防止用の光アイソレータを接合したものでもよい。

蓋体８は、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金やＦｅ−Ｎｉ合金、Ｆｅ−Ｍｎ合金等の金属から成り、これらの板材にプレス加工や打ち抜き加工等の周知の金属加工方法を施すことによって作製される。蓋体８は、基体１の材料と同程度の熱膨張係数を有するものが好ましく、基体１の材料と同じものを用いるのがより好ましい。蓋体８が窓を有する場合は、電子部品６と対向する部分に孔を設けたものに、平板状やレンズ状のガラス製の窓部材を低融点ガラスなどによって接合する。

蓋体８の基体１への接合は、シーム溶接やＹＡＧレーザ溶接等の溶接またはＡｕ−Ｓｎろう材等のろう材によるろう接によって行われる。

誘電体２は、ガラスやセラミックスなどの誘電性の無機材料から成り、信号リード３と基体１との絶縁間隔を確保するとともに、信号リード３を基体１の貫通孔１ａ内に固定する機能を有する。このような誘電体２の例としては、ホウケイ酸ガラス、ソーダガラス等のガラスおよびこれらのガラス誘電体２の熱膨張係数や比誘電率を調整するためのセラミックフィラーを加えたものが挙げられ、インピーダンスマッチングのためにその比誘電率を適宜選択する。比誘電率を低下させるフィラーとしては、酸化リチウム等が挙げられる。

たとえば、誘電体２の比誘電率が６．８であり、信号リード３の外径が０．２５ｍｍの場合は、貫通孔１ａの直径を０．７５ｍｍとすることで信号リード３の特性インピーダンスを２５Ωとすることができる。また、誘電体２の比誘電率が５であり、信号リード３の外径が０．２５ｍｍの場合は、貫通孔１ａの直径を０．６４ｍｍとすることで特性インピーダンスを２５Ωとすることができ、貫通孔１ａの直径を１．６２ｍｍとすることで特性インピーダンスを５０Ωとすることができる。

信号リード３は、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金やＦｅ−Ｎｉ合金等の金属から成り、たとえば信号リード３がＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金から成る場合は、このインゴット（塊）に圧延加工や打ち抜き加工、切削加工等の周知の金属加工方法を施すことによって、長さが１．５〜２２ｍｍで直径が０．１〜１ｍｍの直線状に製作される。信号リード３の強度を確保しながらより高い特性インピーダンスでのマッチングを行ないつつ小型にするには、信号リード３の直径は０．１５〜０．３ｍｍが好ましい。信号リード３の直径が０．１５ｍｍよりも細くなると、電子部品搭載用パッケージを実装する場合の取り扱いで信号リード３が曲がりやすくなり、作業性が低下しやすくなる。また、直径が０．３ｍｍよりも太くなると、インピーダンス整合させた場合の貫通孔１ａの径が信号リード３の径に伴い大きくなるので、製品の小型化に向かないものとなってしまう。

信号リード３を貫通孔１ａに充填された誘電体２を挿通して固定するには、たとえば、以下のような方法による。誘電体２がガラスから成る場合は、まず、周知の粉体プレス法や押し出し成形法を用いてガラス粉末を成形して、内径が信号リード３の外径で、外径が貫通孔１ａ内径となる筒状の成形体を作製し、この誘電体２の成形体の挿通孔に信号リード３を挿通して成形体を型に入れる。所定の温度に加熱してガラス成分を溶融させた後、冷却して固化させることによって、信号リード３が固定された所定形状の誘電体２を形成しておく。これにより、誘電体２によって貫通孔１ａが気密に封止されるとともに、誘電体２によって信号リード３が基体１と絶縁されて固定され、同軸線路が形成される。あらかじめ貫通孔１ａの形状に合わせた誘電体２だけを形成しておき、これを貫通孔１ａに挿入するとともに信号リード３も誘電体２の挿通孔に挿通し、誘電体２と貫通孔１ａの内面および信号リード３の外面との接合を同時に行ってもよい。

搭載基板４は、酸化アルミニウム（アルミナ：Ａｌ_２Ｏ_３）質焼結体、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）質焼結体等のセラミックス絶縁材料等から成る絶縁基板に接続導体４ａが形成されたものである。絶縁基板がたとえば酸化アルミニウム質焼結体から成る場合であれば、まずアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）やシリカ（ＳｉＯ_２）、カルシア（ＣａＯ）、マグネシア（ＭｇＯ）等の原料粉末に適当な有機溶剤、溶媒を添加混合して泥漿状とし、これを周知のドクターブレード法やカレンダーロール法等によってシート状に成形してセラミックグリーンシート（以下、グリーンシートともいう）を得る。その後、グリーンシートを所定形状に打ち抜き加工するとともに必要に応じて複数枚積層し、これを約１６００℃の温度で焼成することによって製作される。

接続導体４ａの形成方法は、絶縁基板と同時焼成で、あるいは絶縁基板を作製した後に金属メタライズを形成する周知の方法や、絶縁基板を作製した後に蒸着法やフォトリソグラフィ法によって形成する方法がある。パッケージが小型である場合は、それに搭載される搭載基板４はさらに小さいので、接続導体４ａは微細なものとなり、また接続導体４ａと信号リード３との位置合わせ精度を高めるためには蒸着法やフォトリソグラフィ法によって接続導体４ａを形成する方法が好ましく、この場合は、必要に応じて絶縁基板の主面に研磨加工を施す場合もある。

以下、接続導体４ａを蒸着法やフォトリソグラフィ法によって形成する場合について詳細に説明する。接続導体４ａは、たとえば密着金属層、拡散防止層および主導体層が順次積層された３層構造の導体層から成る。

密着金属層は、セラミックス等から成る絶縁基板との密着性を良好とするという観点からは、チタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）、タンタル（Ｔａ）、ニオブ（Ｎｂ）、ニッケル−クロム（Ｎｉ−Ｃｒ）合金、窒化タンタル（Ｔａ_２Ｎ）等の熱膨張率がセラミックスと近い金属のうちの少なくとも１種より成るのが好ましく、その厚みは０．０１〜０．２μｍ程度が好ましい。密着金属層の厚みが０．０１μｍ未満では、密着金属層を絶縁基板に強固に密着することが困難となる傾向があり、０．２μｍを超えると、成膜時の内部応力によって密着金属層が絶縁基板から剥離し易くなる傾向がある。

拡散防止層は、密着金属層と主導体層との相互拡散を防ぐという観点からは、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）、ニッケル（Ｎｉ）、Ｎｉ−Ｃｒ合金、Ｔｉ−Ｗ合金等の熱伝導性の良好な金属のうち少なくとも１種より成ることが好ましく、その厚みは０．０５〜１μｍ程度が好ましい。拡散防止層の厚みが０．０５μｍ未満では、ピンホール等の欠陥が発生して拡散防止層としての機能を果たしにくくなる傾向があり、１μｍを超えると、成膜時の内部応力によって拡散防止層が密着金属層から剥離し易く成る傾向がある。なお、拡散防止層にＮｉ−Ｃｒ合金を用いる場合は、Ｎｉ−Ｃｒ合金は絶縁基板との密着性が良好なため、密着金属層を省くことも可能である。

主導体層は、電気抵抗の小さい金（Ａｕ）、Ｃｕ、Ｎｉ、銀（Ａｇ）の少なくとも１種より成ることが好ましく、その厚みは０．１〜５μｍ程度が好ましい。主導体層の厚みが０．１μｍ未満では、電気抵抗が大きなものとなり搭載基板４の接続導体４ａに要求される電気抵抗を満足できなくなる傾向があり、５μｍを超えると、成膜時の内部応力によって主導体層が拡散防止層から剥離し易く成る傾向がある。また、Ｃｕは酸化し易いので、その上にＮｉおよびＡｕからなる保護層を被覆してもよい。

接続導体４ａがマイクロストリップ構造とした場合、搭載基板４の絶縁層として比誘電率が９．５のアルミナを用い、厚みを０．２ｍｍとし、幅を０．６４ｍｍとすると、特性インピーダンスが２５Ωとなる。

このようにして作製した搭載基板４を基体１の搭載面１ｂに接合し、信号リード３と接続導体４ａとをろう材５で接続する。

電子部品６を搭載基板４に搭載し、基体１に蓋体８を接合することによって、電子部品搭載用パッケージ１０に電子部品６が搭載された電子装置１１が得られる。

搭載する電子部品６としては、ＬＤ（レーザーダイオード）やＰＤ（フォトダイオ−ド）等の光半導体素子、半導体集積回路素子を含む半導体素子、水晶振動子や弾性表面波素子等の圧電素子、圧力センサー素子、容量素子、抵抗器等が挙げられる。

電子部品６の搭載基板４への搭載、あるいは搭載基板４の電子部品搭載用パッケージ１０への搭載は、ろう材や導電性樹脂等の導電性の接合材によって固定することによって行なえばよい。たとえば、搭載基板４を基体１上に搭載した後に電子部品６を搭載基板４上に搭載する場合は、搭載基板４の固定には金−錫（Ａｕ−Ｓｎ）合金や金−ゲルマニウム（Ａｕ−Ｇｅ）合金のろう材を接合材として用い、電子部品６の固定には、これらよりも融点の低い錫−銀（Ｓｎ−Ａｇ）合金や錫−銀−銅（Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ）合金のろう材や、融点よりも低い温度で硬化可能な、Ａｇエポキシ等の樹脂製の接着剤を接合材として用いればよい。また、電子部品６を搭載基板４に搭載した後に搭載基板４を基体１上に搭載してもよく、その場合は上記とは逆に、搭載基板４を基体１上に搭載する際に用いる接合材の融点の方を低くすればよい。いずれの場合であっても、搭載基板４や基体１の搭載面１ｂに接合材のペーストを周知のスクリーン印刷法を用いて印刷したり、フォトリソグラフィ法によって接合材層を形成したり、接合材となる低融点ろう材のプリフォームを載置するなどすればよい。

図３は、本発明の実施形態である通信用モジュール１００の構成を示す断面図である。
通信用モジュール１００は、回路基板２０に電子装置１１が実装されて得られる。回路基板２０は、たとえばフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）などで実現され、誘電体層２１、接地導体層２２、貫通導体２３および信号配線層２４を有する。誘電体層２１は、板状の誘電性材料からなる。誘電性材料としては、有機樹脂材料、セラミックス材料、樹脂とセラミックスとの混合材料などを用いることができる。有機樹脂材料としては、たとえば、エポキシ樹脂およびポリイミド樹脂などを用いることができる。セラミックス材料としては、アルミナなどの金属酸化物、窒化ケイ素などの窒化物、炭化ケイ素などの炭化物、およびガラス材料などを用いることができる。

貫通導体２３は、誘電体層２１の一方面から他方面まで貫通し、電子部品搭載用パッケージ１０の信号リード３を挿通するための挿通孔２３ａが設けられる。貫通導体２３は、誘電体層２１の一方面上に設けられる、円環形状の表面導体２３ｂと、誘電体層２１に内挿され、中心に挿通孔２３ａを有する内挿導体２３ｃと、誘電体層２１の他方面上に設けられる、円環形状の裏面導体２３ｄとからなる。挿通孔２３ａは、信号リード３の直径とほぼ同じ大きさの孔径を有し、実装時には、一方面側から他方面側に信号リード３が挿通される。信号リード３は、予め定める長さだけ挿通孔２３ａに挿通される。このとき、その先端が裏面導体２３ｄよりも突出するように挿通され、突出した先端と裏面導体２３ｄとが、はんだなどの導電性接続材によって接続されるとともに、信号リード３が貫通導体２３に対して固定される。

接地導体層２２は、このようにして電子装置１１が実装された状態で、少なくとも基体１の薄層部１ｃと誘電体層２１とが対向する領域に設けられる。図示していないが、電子部品搭載用パッケージ１０の接地リード７は、信号リード３と同様に回路基板２０を厚み方向に貫通し、固定される。そして、固定された状態で、接地導体層２２と電気的に接続される。

信号配線層２４は、誘電体層２１の他方面に設けられ、裏面導体２３ｄと接続することで、貫通導体２３と電気的に導通される。したがって、実装時には、信号配線層２４と信号リード３とは、貫通導体２３を介して電気的に接続され、高周波信号は、信号配線層２４と信号リード３とを伝送することができる。

上記のように、回路基板２０に電子装置１１が実装された状態で、接地導体層２２と基体１の薄層部１ｃとの間隔Ｇ１、具体的には接地導体層２２の表面と、薄層部１ｃの表面である薄層裏面１ｆとの距離が、信号リード３を伝送する高周波信号の波長の１／８以上となっている。

接地導体層２２と基体１の薄層部１ｃとの間隔Ｇ１が、高周波信号の波長の１／８未満である、すなわち、接地導体層２２と基体１の薄層部１ｃとが近づき過ぎると共振が生じてしまい、伝送する高周波信号の高周波特性が低下する。接地導体層２２と基体１の薄層部１ｃとの間隔Ｇ１を上記の如く十分に広げることで不要な共振の発生を抑制することができる。

さらに、誘電体２と貫通導体２３との間隔Ｇ２、具体的には、筒状の誘電体２の底面と貫通導体２３の表面導体２３ｂとの距離が、信号リード３を伝送する高周波信号の波長の１／１６以下となっている。

この間隔Ｇ２は、信号リード３が露出している部分の長さに相当する。信号リード３の露出部分が長いほど不要なインダクタンス成分が大きくなるので、間隔Ｇ２を上記の如く十分に狭めることで、不要なインダクタンス成分を小さくすることができる。

また電子部品搭載用パッケージ１０を、蓋体８側から平面視したとき、基体１の厚層部１ｄと、接地導体層２２とは重複する部分があり、この重複部分によっても共振が発生する。重複部分による不要な共振の発生を抑制するためには、重複部分の長さのうち最も長いものが、信号リード３を伝送する高周波信号の波長の１／８以下とすればよい。

本実施形態では、薄層部１ｃと厚層部１ｄとの間の段差は、信号リード３および接地リード７が配列する方向に平行な直線状に設けられている。このとき、重複部分において、直線状の段差に対して直交する方向の長さＧ３を、信号リード３を伝送する高周波信号の波長の１／８以下とする。

図４は、本発明の他の実施形態である電子部品搭載用パッケージ１２の構成を示す断面図である。なお、本実施形態は、接地リード７に設けられた間隔規定部９をすることのみが上記の実施形態と異なる構成であるので、上記の実施形態である電子部品搭載用パッケージ１０と同じ構成については、同じ参照符号を付して説明は省略する。

上記のように、間隔Ｇ１および間隔Ｇ２を所望の間隔とすることで、高周波特性を向上させることができるが、これらの間隔は、実装時の信号リード３および接地リード７の回路基板２０への挿通深さによって決まる。実装工程では、冶具を用いた手作業または実装装置により、各リードを挿通させるが、手作業では挿通深さの精度が十分に得られず、実装装置では、各リードの挿通深さを検出する検出機構などが必要となる。

本実施形態では、接地リード７に間隔規定部９を設けている。間隔規定部９は、接地リード７の外方に突出する突起部からなる。接地リード７に間隔規定部９が設けられていると、電子部品搭載用パッケージ１２の接地リード７を挿通するときに、間隔規定部９の突起部が回路基板２０の表面に接触した時点で、それ以上は電子部品搭載用パッケージ１２を挿通することができなくなる。挿通することができなくなった状態で、間隔Ｇ１および間隔Ｇ２が、上記のような適切な範囲となるように、間隔規定部９の接地リード７における位置を設定しておけば、挿通できなくなるまで挿通するという単純な作業で、高精度に間隔Ｇ１および間隔Ｇ２を達成できる。

図５は、通信モジュール１００を回路基板２０の裏面側からみた平面図である。
図５に示すように、２本の信号リード３と１本の接地リード７とは、基体１の主面に平行な方向、すなわち紙面に平行な方向に、一直線状に設けられ、２本の信号リード３の中間に１本の接地リード７が位置するように設けられる。

ここで、接地導体層２２は、誘電体層２１に一方面に広く形成されているのではなく、少なくとも電子装置１１の近傍においては、信号リード３と接地リード７の配列方向に直交する方向に延びる矩形状部分を有している。そして、この矩形状部分の幅方向端部と接地リード７の中心との距離Ｄ１が、信号リード３を伝送する高周波信号の波長の１／４以下に設定される。すなわち、矩形状部分の幅寸法は２×Ｄ１に設定される。

接地導体層２２の矩形状部分において、このような幅寸法とすることにより、幅方向における共振の発生を抑制することができる。

さらに、矩形状部分の延伸方向端部のうち、電子装置１１側の端部と接地リード７の中心との距離Ｄ２も、信号リード３を伝送する高周波信号の波長の１／４以下に設定される。これにより、接地導体層２２の矩形状部分において、延伸方向における共振の発生を抑制することができる。

上記の実施形態では、基体１において、薄層部１ｃと厚層部１ｄとの間の段差が、信号リード３および接地リード７が配列する方向に平行な直線状に設けられている構成としている。しかしながら、薄層部１ｃは、既に示したように接地導体層２２との間隔Ｇ１を十分に広げるために設けるものであるので、基体１において段差が直線状となる構成には限定されない。

図６は、電子部品搭載用パッケージ１０における基体１の他の態様を示す斜視図である。図６（ａ）に示すように、他の態様としては、薄層部１ｃと厚層部１ｄとを同心円板状に設けており、薄層部１ｃが厚層部１ｄよりも外側に位置するように構成している。厚層部１ｄは、少なくとも信号リード３、接地リード７および誘電体２の配置位置を含む領域に設けられる。

図６（ｂ）に示すように、さらに他の態様としては、厚層部１ｄが、直方体と直方体の長手方向両端部に接続される半円板とから構成される。厚層部１ｄを構成する直方体は、長辺が２本の信号リード３の間隔と同じであり、短辺が誘電体２の直径よりやや長く形成される。半円板は、直径が直方体の短辺と同じ長さであり、直径と短辺とが一致するように設けられる。

厚層部１ｄと接地導体層２２との間で不要な共振が生じるので、図６に示す態様のように、薄層部１ｃがなるべく大きくなるように基体１を構成するほうが好ましい。

さらに、上記では、いわゆるステム型の電子部品搭載用パッケージについて説明したが、これに限らず、いわゆる箱型の電子部品搭載用パッケージであってもよい。

図７は、本発明のさらに他の実施形態である箱型の電子部品搭載用パッケージ３０の構成を示す図である。図７（ａ）は斜視図であり、図７（ｂ）は図７（ａ）の切断面線Ａ−Ａで切断したときの断面図であり、図７（ｃ）は平面図である。

ステム型と箱型の違いは、信号リード３が１本であり、信号リード３を挟んで２本の接地リード７が一直線状に設けられていること、基体１の形状が円板状ではなく、矩形板状であることであるので、上記の実施形態である電子部品搭載用パッケージ１０と同じ構成については、同じ参照符号を付して説明は省略する。

一般的に、ステム型は小型化に有利であり、箱型は放熱性に優れる。また、本実施形態の電子部品搭載用パッケージ３０のように、信号リード３が２本の接地リード７に挟まれるように配置されると、信号リード３に対する接地電位が安定するので、信号リード３がより周波数の高い信号を伝送することができる。

本実施形態の電子部品搭載用パッケージ３０は、１つの面が開放された箱型筐体３１の内部空間に半導体素子６を収納する。箱型筐体３１は、開放面の反対側にある底板３１ａ、および底板３１ａの４辺から底板３１ａに対して垂直に起立する側壁３１ｂから構成される。側壁３１ｂのうちの１つの側壁が基体１となる。基体１には、貫通孔１ａが設けられ、貫通孔１ａの中心に信号リード３が挿通さえる。誘電体２は、信号リード３と貫通孔１ａの内周面との間に設けられる。

側壁の１つである基体１は、薄層部１ｃと厚層部１ｄとを有し、接地リード７は、信号リード３と同様に基体１の厚層部１ｄに設けられる。信号リード３は、接続導体４ａとろう材５によって電気的に接続される。

電子部品搭載用パッケージ１０，１２と同様に、薄層部１ｃを有するので、電子部品搭載用パッケージ３０を回路基板２０に実装した場合に、誘電体層２１の表面に設けられた接地導体層２２との間隔を十分広くするために設けられる。これによって、上記の実施形態と同様に不要な共振の発生を抑制することができる。

図８は、電子部品搭載用パッケージ３０における基体１の他の態様を示す斜視図である。図８（ａ）に示すように、他の態様としては、矩形板状の薄層部１ｃに対して円板状の厚層部１ｄを重ね合わせるように設けられ、薄層部１ｃが厚層部１ｄよりも外側に位置するように構成している。厚層部１ｄは、少なくとも信号リード３、接地リード７および誘電体２の配置位置を含む領域に設けられる。図８（ｂ）に示すように、さらに他の態様としては、薄層部１ｃ矩形板状に形成され、厚層部１ｄが、直方体と直方体の長手方向両端部に接続される半円板とから構成される。

厚層部１ｄと接地導体層２２との間で不要な共振が生じるので、図８に示す態様のように、薄層部１ｃがなるべく大きくなるように基体１を構成するほうが好ましい。

箱型の電子部品搭載用パッケージ３０においても、ステム型の電子部品搭載用パッケージ１０と同様に、電子部品６を搭載した電子装置として回路基板２０に実装し、通信モジュールを構成する。１本の信号リード３と２本の接地リード７は一直線状に設けられ、回路基板２０の挿通孔に挿通されて実装される。回路基板２０に設けられる接地導体層２２は、ステム型の電子部品搭載用パッケージ１０を実装する場合と同様に、不要な共振の発生を抑制するために、信号リード３と接地リード７の配列方向に直交する方向に延びる矩形状部分を有し、その幅方向端部と接地リード７の中心との距離Ｄ１が、信号リード３を伝送する高周波信号の波長の１／４以下に設定される。さらに、矩形状部分の延伸方向端部のうち、電子装置が実装されている側の端部と接地リード７の中心との距離Ｄ２も、信号リード３を伝送する高周波信号の波長の１／４以下に設定される。

また、電子部品搭載用パッケージ３０をＦＰＣに実装し、ＦＰＣを回路基板と接続させて通信モジュールを構成してもよい。箱型の電子部品搭載用パッケージ３０の場合、ＦＰＣの端部に実装し、ＦＰＣを略９０度に折り曲げて、電子部品搭載用パッケージ３０が実装されていない側の端部を回路基板に接続する。これにより、電子部品搭載用パッケージ３０の底板３１ａが回路基板２０と平行になり、底板３１ａを筐体などに接合して底板３１ａからの伝熱による冷却効率を向上させることができる。

上記では、信号リード３と接地リード７について、信号リード３の本数および接地リード７の本数は、１本または２本に限定されず、３本以上であってもよい。また、１本の信号リード３を挟んで２本の接地リードを設ける構成が好ましい。たとえば、差動信号の伝送などに適用するためには、信号リード３を少なくとも２本設ける必要がある。サイズが予め決まっている場合は、電子部品搭載用パッケージ１０のように、１本の接地リード７を挟んで２本の信号リード３を設ける構成が好ましいが、より好ましくは、３本の接地リード７の間に２本の信号リード３を設け、信号リード３が２本の接地リード７に挟まれるような構成である。

１ 基体
１ａ 貫通孔
１ｃ 薄層部
１ｄ 厚層部
２ 誘電体
３ 信号リード
４ 搭載基板
４ａ 接続導体
６ 電子部品
７ 接地リード
８ 蓋体
９ 間隔規定部
１０，１２ 電子部品搭載用パッケージ
１１ 電子装置
１２ 電子部品搭載用パッケージ
２０ 回路基板
２１ 誘電体層
２２ 接地導体層
２３ 貫通導体
２３ａ 挿通孔
２４ 信号配線層
１００ 通信用モジュール

Claims (4)

1. 金属板状部材からなり、一方主面に電子部品が搭載され、前記一方主面を基準とする厚みが異なる２つの部分である厚層部と薄層部とを有する基体であって、前記薄層部の前記厚みは前記厚層部の前記厚みに比べて薄く、前記厚層部を厚み方向に貫通する貫通孔が設けられた基体と、
   前記貫通孔の中心部に挿通され、前記基体の主面に対して直交する方向に延びる信号線路導体と、
   前記信号線路導体と前記貫通孔の内周面との間に設けられた誘電体と、
   前記基体の一方主面側に設けられ、前記電子部品と前記信号線路導体とを接続する接続導体と、
   前記基体の他方主面側に設けられ、前記信号線路導体と平行に延びる接地導体と、を備えることを特徴とする電子部品搭載用パッケージ。
2. 請求項１記載の電子部品搭載用パッケージと、前記電子部品搭載用パッケージに搭載された電子部品と、回路基板とを有する通信用モジュールであって、
   前記回路基板は、
   誘電体層と、
   前記誘電体層の一方面に設けられる接地導体層と、
   前記誘電体層の一方面から他方面まで貫通し、前記電子部品搭載用パッケージの前記信号線路導体を挿通するための挿通孔が設けられた貫通導体と、
   前記誘電体層の他方面に設けられ、前記貫通導体と接続される信号配線層とを有し、
   前記信号線路導体が、前記貫通導体の前記挿通孔に挿通されて、前記電子部品搭載用パッケージが前記回路基板に実装された状態で、前記接地導体層は、前記基体の薄層部と前記誘電体層とが対向する領域に設けられ、
   前記接地導体層と前記基体の薄層部との間隔が、前記信号線路導体を伝送する高周波信号の波長の１／８以上となるように、前記電子部品搭載用パッケージが前記回路基板に実装されることを特徴とする通信用モジュール。
3. 前記誘電体と前記貫通導体との間隔が、前記信号線路導体を伝送する高周波信号の波長の１／１６以下となるように、前記電子部品搭載用パッケージが前記回路基板に実装されることを特徴とする請求項２記載の通信用モジュール。
4. 前記電子部品搭載用パッケージは、１または複数の前記線路導体と１または複数の接地導体とを有し、
   前記信号線路導体と前記接地導体とは、前記基体の主面に平行な方向に、一直線状に位置するように設けられ、
   前記回路基板は、前記接地導体層が、前記信号線路導体および前記接地導体の配列方向に直交する方向に延びて設けられ、前記接地導体層の幅方向端部と前記接地導体の中心との距離が、前記信号線路導体を伝送する高周波信号の波長の１／４以下であることを特徴とする請求項２または３記載の通信用モジュール。

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