專利名稱：多層介質(zhì)基板及半導(dǎo)體封裝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在介質(zhì)基板上形成有用于裝載在微波帶或毫米波帶等高頻帶中 進(jìn)行動(dòng)作的半導(dǎo)體器件的電磁屏蔽空間(以下，作為空腔)的多層介質(zhì)基板及半導(dǎo)體封裝。
背景技術(shù)：
裝載有在微波帶、毫米波帶等高頻帶中進(jìn)行動(dòng)作的高頻半導(dǎo)體器件的高頻封裝 中，基于其對(duì)環(huán)境的耐受性和動(dòng)作的穩(wěn)定性，高頻半導(dǎo)體器件通常裝載在用蓋板、密封圈、 接地導(dǎo)體等實(shí)現(xiàn)氣密及電屏蔽的空腔內(nèi)。然而，在取決于蓋板等構(gòu)件的空腔尺寸成為自由空間傳播波長的約1/2或其整數(shù) 倍的頻帶中，會(huì)發(fā)生諧振，從而使得空腔內(nèi)的半導(dǎo)體器件的動(dòng)作和傳輸線路的特性不穩(wěn)定。 尤其是在毫米波帶(30GHz 300GHz)中進(jìn)行動(dòng)作的高頻半導(dǎo)體器件，由于器件的尺寸接近 信號(hào)頻率所對(duì)應(yīng)的傳播波長的尺寸，因此，用于收納器件的空腔的尺寸難以設(shè)為信號(hào)頻率 所對(duì)應(yīng)的傳播波長的1/2以下，從而容易產(chǎn)生高次諧振模式。尤其是在76GHz帶中進(jìn)行動(dòng) 作的毫米波雷達(dá)，在該頻帶中，由于自由空間傳播波長成為4mm左右，裝載多個(gè)1 3mm見 方的高頻電路所需的空腔大小成為IOmm左右，因此，容易發(fā)生空腔諧振。以往，為了抑制這種空腔諧振，提出了以下的結(jié)構(gòu)。即，包括開口部，該開口部形 成于空腔內(nèi)的基板上所配置的表層接地導(dǎo)體；阻抗變換器，該阻抗變換器通過該開口部與 空腔進(jìn)行電耦合，其長度為信號(hào)波的基板內(nèi)有效波長的約1/4 ；前端短路的介質(zhì)傳輸線路， 該前端短路的介質(zhì)傳輸線路的長度為信號(hào)波的基板內(nèi)有效波長的約1/4 ；耦合開口，該耦 合開口形成于阻抗變換器和介質(zhì)傳輸線路的連接部中的內(nèi)層接地導(dǎo)體；以及電阻，該電阻 形成于所述耦合開口，通過提高電磁波的吸收效率，從而可靠地抑制空腔諧振，使半導(dǎo)體器 件和傳輸線路穩(wěn)定地進(jìn)行動(dòng)作(例如，參照專利文獻(xiàn)1)。專利文獻(xiàn)1 國際公開第06/001389號(hào)

發(fā)明內(nèi)容
然而，在使用高頻封裝作為倍頻器或諧波混頻器等的情況下，有時(shí)會(huì)從傳輸線路 輸出不同頻率的信號(hào)波。在這種情況下，會(huì)發(fā)生在空腔內(nèi)存在多個(gè)頻率的信號(hào)波的狀態(tài)。以 往，用于抑制空腔諧振的阻抗變換器和介質(zhì)傳輸線路只對(duì)一種頻率設(shè)置。因此，雖然能夠抑 制對(duì)象頻率的諧振，卻無法抑制對(duì)象以外頻率的諧振。本發(fā)明是鑒于上述問題而完成的，其目的在于得到一種多層介質(zhì)基板及具備該多 層介質(zhì)基板的半導(dǎo)體封裝，所述多層介質(zhì)基板即使是在存在多個(gè)頻率的信號(hào)波的情況下， 也能夠不增大成本、并以簡單的構(gòu)造且高效率地抑制空腔諧振。為了解決上述問題來達(dá)到目的，本發(fā)明所涉及的多層介質(zhì)基板在介質(zhì)基板上形成 空腔，在該空腔內(nèi)安裝半導(dǎo)體器件，該多層介質(zhì)基板具備空腔諧振抑制電路，該空腔諧振抑 制電路包括開口部，該開口部形成于所述空腔內(nèi)的介質(zhì)基板上所配置的表層接地導(dǎo)體； 阻抗變換器，該阻抗變換器形成于介質(zhì)基板內(nèi)，通過所述開口部與所述空腔進(jìn)行電耦合，其長度為信號(hào)波的基板內(nèi)有效波長的約1/4的奇數(shù)倍；前端短路的介質(zhì)傳輸線路，該前端短 路的介質(zhì)傳輸線路形成于介質(zhì)基板內(nèi)，其長度為信號(hào)波的基板內(nèi)有效波長的約1/4的奇數(shù) 倍；耦合開口，該耦合開口形成于所述阻抗變換器和介質(zhì)傳輸線路的連接部中的內(nèi)層接地 導(dǎo)體；以及電阻，該電阻形成于所述耦合開口，所述多層介質(zhì)基板的特征在于，包括第一 空腔諧振抑制電路，該第一空腔諧振抑制電路抑制第一信號(hào)波的空腔諧振；以及第二空腔 諧振抑制電路，該第二空腔諧振抑制電路抑制頻率不同于所述第一信號(hào)波的第二信號(hào)波的 空腔諧振在第一項(xiàng)發(fā)明中，通過形成與空腔耦合的終端波導(dǎo)，得到與無蓋板的開放狀態(tài)等 效的偽狀態(tài)，從而抑制空腔諧振。即，在本發(fā)明中，在介質(zhì)基板上所配置的表層接地導(dǎo)體的 空腔端部或空腔端部的周邊形成開口部(表層接地導(dǎo)體的開口部分)，并且在該開口部前 方的介質(zhì)基板內(nèi)形成長度為信號(hào)波的基板內(nèi)有效波長λ g的約1/4的奇數(shù)倍的阻抗變換 器。在阻抗變換器的前端、即從開口部向基板的厚度方向的長度成為約Xg/4的奇數(shù)倍的 位置，在內(nèi)層接地導(dǎo)體上形成耦合開口，并形成電阻(印刷電阻)來覆蓋該耦合開口。阻抗 變換器的特性阻抗被設(shè)定為變換上述電阻與空腔的阻抗的值。此外，在耦合開口、即電阻的 前方，形成長度為信號(hào)波的基板內(nèi)有效波長λ g的約1/4的奇數(shù)倍的前端短路的介質(zhì)傳輸 線路。耦合開口中的電場分布因介質(zhì)傳輸線路的短路負(fù)載條件而開放，電阻配置在該電場 的最大點(diǎn)且與電場方向平行。而且，關(guān)于包含這些阻抗變換器和介質(zhì)傳輸線路的空腔諧振 抑制電路，包括第一空腔諧振抑制電路，該第一空腔諧振抑制電路抑制第一信號(hào)波的空腔 諧振；以及第二空腔諧振抑制電路，該第二空腔諧振抑制電路抑制頻率不同于第一信號(hào)波 的第二信號(hào)波的空腔諧振。根據(jù)第一項(xiàng)發(fā)明，由于對(duì)于第一信號(hào)波及頻率不同于第一信號(hào)波的第二信號(hào)波， 分別能夠用阻抗變換器，實(shí)現(xiàn)空腔反射較少的阻抗變換，即從中空波導(dǎo)管向電阻負(fù)載的反 射較少的阻抗變換，并且用前端短路的介質(zhì)傳輸線路，使耦合開口處的電場成為最大(開 放點(diǎn))，因此，對(duì)于上述信號(hào)頻帶，能夠得到電阻最大限度的衰減、吸收效果，對(duì)于這兩個(gè)頻 率的信號(hào)波，能夠可靠地抑制空腔諧振，從而得到半導(dǎo)體器件和傳輸線路的穩(wěn)定動(dòng)作。


圖1是表示本發(fā)明所涉及的半導(dǎo)體封裝(高頻封裝)的外觀的立體圖。圖2是表示本發(fā)明所涉及的半導(dǎo)體封裝的蓋板取下后的外觀的立體圖。圖3是表示本發(fā)明所涉及的半導(dǎo)體封裝的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的俯視圖。圖4是詳細(xì)地表示實(shí)施方式1的半導(dǎo)體封裝的多層介質(zhì)基板的內(nèi)部分層構(gòu)造中尤 其是第一空腔諧振抑制電路的剖視圖。圖5是將圖4所示的第一空腔諧振抑制電路的部分放大后的部分放大剖視圖。圖6是詳細(xì)地表示實(shí)施方式1的半導(dǎo)體封裝的多層介質(zhì)基板的內(nèi)部分層構(gòu)造中尤 其是第二空腔諧振抑制電路的剖視圖。圖7是將圖5所示的第二空腔諧振抑制電路的部分放大后的部分放大剖視圖。圖8是表示將兩塊導(dǎo)電板設(shè)置成各自不同地交替向中心方向突出的狀態(tài)的部分 放大剖視圖。圖9是表示空腔諧振壓制電路的等效電路的圖。
圖10是詳細(xì)地表示實(shí)施方式2的半導(dǎo)體封裝的多層介質(zhì)基板的內(nèi)部分層構(gòu)造中 尤其是第一空腔諧振抑制電路的部分放大剖視圖。圖11是詳細(xì)地表示實(shí)施方式2的半導(dǎo)體封裝的多層介質(zhì)基板的內(nèi)部分層構(gòu)造中 尤其是第二空腔諧振抑制電路的部分放大剖視圖。圖12是詳細(xì)地表示實(shí)施方式3的半導(dǎo)體封裝的多層介質(zhì)基板的內(nèi)部分層構(gòu)造中 尤其是第一空腔諧振抑制電路的部分放大剖視圖。
圖13是詳細(xì)地表示實(shí)施方式3的半導(dǎo)體封裝的多層介質(zhì)基板的內(nèi)部分層構(gòu)造中 尤其是第二空腔諧振抑制電路的部分放大剖視圖。標(biāo)號(hào)說明1 高頻封裝(半導(dǎo)體封裝)2 多層介質(zhì)基板3A混頻器(高頻器件)3B MMIC (高頻器件)4 密封圈5 蓋板6 IC裝載凹部6a 側(cè)壁12 引線16接地面(表層接地導(dǎo)體)18接地圖案(表層接地導(dǎo)體)20A、21A、22A第一空腔諧振抑制電路20B、21B、22B第二空腔諧振抑制電路25、26、27 導(dǎo)電板28A第一信號(hào)波用傳輸線路28B第二信號(hào)波用傳輸線路30、30a接地通孔30d構(gòu)成前端短路面的接地通孔30e電阻通孔列33 空腔35 內(nèi)層接地導(dǎo)體40信號(hào)通孔50A 第一開口部50B 第二開口部60A第一阻抗變換器60B第二阻抗變換器65A第一耦合開口65B第二耦合開口70A 第一電阻70B 第二電阻
80A第一介質(zhì)傳輸線路80B第二介質(zhì)傳輸線路
具體實(shí)施例方式下面，基于附圖，詳細(xì)說明本發(fā)明所涉及的多層介質(zhì)基板及半導(dǎo)體封裝的實(shí)施方 式。本發(fā)明并不限于這些實(shí)施方式。實(shí)施方式1.圖1是表示本發(fā)明所涉及的半導(dǎo)體封裝(高頻封裝)的外觀的立體圖。圖2是表 示本發(fā)明所涉及的半導(dǎo)體封裝的蓋板取下后的外觀的立體圖。圖3是表示本發(fā)明所涉及的 半導(dǎo)體封裝的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的俯視圖。圖4是表示實(shí)施方式1的半導(dǎo)體封裝的多層介質(zhì)基板的 內(nèi)部分層構(gòu)造的剖視圖。圖5是將圖4所示的第一空腔諧振抑制電路的部分放大后的部分 放大剖視圖。圖6是表示實(shí)施方式1的半導(dǎo)體封裝的多層介質(zhì)基板的內(nèi)部分層構(gòu)造的剖視 圖。圖7是將圖5所示的第二空腔諧振抑制電路的部分放大后的部分放大剖視圖。本發(fā)明可適用于裝載有在任意頻帶中進(jìn)行動(dòng)作的半導(dǎo)體器件(半導(dǎo)體IC)的半導(dǎo) 體封裝，但這里，示出了將本發(fā)明適用于裝載有在微波帶、毫米波帶等高頻帶中進(jìn)行動(dòng)作的 多個(gè)高頻器件的半導(dǎo)體封裝1的情況。半導(dǎo)體封裝1具備多層介質(zhì)基板2，該多層介質(zhì)基板 2在介質(zhì)基板上以氣密或接近氣密的狀態(tài)形成電屏蔽的空腔，在該空腔內(nèi)安裝高頻器件。所 謂接近氣密的狀態(tài)，是指例如開有一個(gè)高度在10 μ m以下的用于使水蒸汽通過的小孔(間 隙)、從而構(gòu)成電磁屏蔽的狀態(tài)。在多層介質(zhì)基板2上，用焊錫或銀焊料等焊材來將金屬制的矩形框狀的密封圈4 接合，并且在密封圈4上焊接接合作為蓋體的蓋板5。在密封圈4內(nèi)的多層介質(zhì)基板2上， 安裝有作為高頻器件的MMIC3B及混頻器3A。通過密封圈4與蓋板5的接合，以氣密或接 近氣密的狀態(tài)來密封設(shè)置于多層介質(zhì)基板2上的高頻器件。密封圈4和蓋板5將從高頻器 件向外部的不需要的輻射進(jìn)行屏蔽。即，密封圈4和蓋板5構(gòu)成覆蓋多層介質(zhì)基板2的一 部分表層及高頻器件的電磁屏蔽構(gòu)件。此外，電磁屏蔽的結(jié)構(gòu)并不限于此，除了設(shè)置于多層 介質(zhì)基板2的表面和內(nèi)層的后述的接地導(dǎo)體和接地的多個(gè)通孔等之外，還包括多種構(gòu)成要
ο如圖2和圖3所示，密封圈4內(nèi)部的多層介質(zhì)基板2上，安裝有匪IC3B和與之連 接的兩個(gè)混頻器3A。MMIC3B安裝在距離多層介質(zhì)基板2的中心靠向密封圈4的一側(cè)長邊 4a的位置。而兩個(gè)混頻器3A安裝在靠向密封圈4的另一側(cè)長邊4b的位置。MMIC3B和混 頻器3A被收納在穿透多層介質(zhì)基板2的上層(圖例中為第一層、第二層)而形成的IC裝 載凹部6。在IC裝載凹部6的底面的表面形成有接地導(dǎo)體16。MMIC3B和混頻器3A與接地 導(dǎo)體16通過焊錫或焊材等接合材料進(jìn)行接合。圖3中，從兩個(gè)混頻器3A向著長邊4b的方向分別延伸有頻率fo的第一信號(hào)波用 的第一信號(hào)波用傳輸線路28A。另一方面，從MMIC3B向著長邊4a的方向延伸有頻率fo/2 的第二信號(hào)波用的第二信號(hào)波用傳輸線路28B。第一信號(hào)波用傳輸線路28A和第二信號(hào)波 用傳輸線路28B形成在多層介質(zhì)基板2的表層，通過MMIC3B和混頻器3A的導(dǎo)體焊盤和引 線進(jìn)行引線接合連接。多層介質(zhì)基板2的表層的接地導(dǎo)體18如圖4和圖6所示，通過形成在多層介質(zhì)基板2的IC裝載凹部6的周圍的多個(gè)接地通孔30a (圖3中被省略)，與匪IC安裝面的接地 導(dǎo)體16連接，成為相同的電位。沿著密封圈4配置有另外幾個(gè)接地通孔30，這些接地通孔 30與接地導(dǎo)體18連接，成為相同的電位。接地通孔30a、30之間的間隔被設(shè)定作為小于不希望有的波即高頻封裝1內(nèi)所使 用的高頻信號(hào)的基板內(nèi)有效波長的1/2的值，從而，抑制不希望有的波通過IC裝載凹部6 的側(cè)壁6a進(jìn)入多層介質(zhì)基板2的內(nèi)部，用上述密封圈4和蓋板5立體地形成電磁屏蔽。如圖3所示，沿著密封圈4，形成有頻率fo的第一信號(hào)波用的第一空腔諧振抑制電 路20A、和頻率fo/2的第二信號(hào)波用的第二空腔諧振抑制電路20B這兩種空腔諧振抑制電 路。在接地圖案18的空腔端部或空腔端部的周邊，沿著密封圈4形成第一開口部50A和第 二開口部50B。在第一開口部50A的前方的多層介質(zhì)基板2內(nèi)，形成第一空腔諧振抑制電路 20A。在第二開口部50B的前方的多層介質(zhì)基板2內(nèi)，形成第二空腔諧振抑制電路20B。第一空腔諧振抑制電路20A和第二空腔諧振抑制電路20B沿著密封圈4，分別形成 在能夠有效地抑制頻率fo的第一信號(hào)波和頻率fo/2的第二信號(hào)波的空腔諧振的位置上。 艮口，第一空腔諧振抑制電路20A形 成在將密封圈4的長邊4a —分為三的兩端部、將相對(duì)的 長邊4b—分為三的中央部、以及將兩條短邊4c、4d—分為二的靠向長邊4b—側(cè)的部分。第 二空腔諧振抑制電路20B形成在沿密封圈4的剩下的部分。圖4和圖6中，將信號(hào)通孔涂成白色，接地通孔30、30a用陰影線表示。圖4和圖 5中，第一空腔諧振抑制電路20A包括第一開口部50A、第一阻抗變換器60A、第一耦合開 口 65A、前端短路的第一介質(zhì)傳輸線路80A、以及第一電阻70A。圖6和圖7中，第二空腔諧 振抑制電路20B包括第二開口部50B、第二阻抗變換器60B、第二耦合開口 65B、前端短路 的第二介質(zhì)傳輸線路80B、以及第二電阻70B。參照?qǐng)D4和圖5，對(duì)第一空腔諧振抑制電路20A進(jìn)行說明。在作為多層介質(zhì)基板2 的表層(第一層)的表層接地導(dǎo)體的接地圖案18的空腔端部或空腔端部周邊，形成第一開 口部50A、即接地的開口圖案。在該第一開口部50A的前方的多層介質(zhì)基板2內(nèi)，形成第一 阻抗變換器60A，該第一阻抗變換器60A通過開口部50A與空腔33 (即中空波導(dǎo)管)進(jìn)行電 耦合，其長度為第一信號(hào)波的基板內(nèi)有效波長Xga的約1/4。該阻抗變換器60A包括內(nèi) 層接地導(dǎo)體35、多個(gè)接地通孔30、以及配置于這些內(nèi)層接地導(dǎo)體35和多個(gè)接地通孔30的 內(nèi)部的介質(zhì)。在從第一開口部50A向基板的厚度方向的長度為約λ ga/4的位置上所配置的內(nèi) 層接地導(dǎo)體35中，形成有第一耦合開口 65A、即接地的開口圖案。并形成第一電阻(印刷電 阻)70A來覆蓋上述耦合開口 65A。此外，在第一耦合開口 65A的前方，形成有長度為信號(hào)波 的基板內(nèi)有效波長λ ga的約1/4的前端短路的第一介質(zhì)傳輸線路80A。該第一介質(zhì)傳輸線 路80A包括內(nèi)層接地導(dǎo)體35、多個(gè)接地通孔30、30d、以及配置于這些內(nèi)層接地導(dǎo)體35和 多個(gè)接地通孔30的內(nèi)部的介質(zhì)，起到作為在前端具有短路面(接地通孔30d的排列面)的 介質(zhì)波導(dǎo)的作用。所謂第一介質(zhì)傳輸線路80A的約λ ga/4的長度，如圖5所示，是從短路 前端的接地通孔30d到第一耦合開口 65A的距離L2a。另外，所謂第一阻抗變換器60A的約 λ ga/4的長度，是從第一開口部50A到第一耦合開口部65A的距離Lla。在接地圖案18的空腔端部或空腔端部周邊形成第一開口部50A，該第一開口部 50A的前方的多層介質(zhì)基板2與第一阻抗變換器60A、第一電阻70A連接。另外，由于在波導(dǎo)管中無法實(shí)現(xiàn)開放端，因此，將第一介質(zhì)傳輸線路80A與第一阻抗變換器60A連接，在距 離第一介質(zhì)傳輸線路80A的前端短路點(diǎn)約λ ga/4的位置上，即在作為第一阻抗變換器60A 和第一介質(zhì)傳輸線路80A的連接部的第一耦合開口 65A上，設(shè)置第一電阻70A。S卩，距離第 一介質(zhì)傳輸線路80A的前端短路點(diǎn)約λ ga/4的位置，對(duì)于基板內(nèi)有效波長為Xga的信號(hào) 波來說，成為電場最大的開放點(diǎn)，在該開放點(diǎn)設(shè)有第一電阻70A。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，對(duì)于上述信 號(hào)頻帶，作為有效地進(jìn)行衰減、吸收的終端器而進(jìn)行動(dòng)作，從而能夠抑制空腔諧振，使MMIC 和傳輸線路的動(dòng)作穩(wěn)定。接下來，參照?qǐng)D6和圖7，對(duì)第二空腔諧振抑制電路20B進(jìn)行說明。在接地圖案18 的空腔端部或空腔端部周邊形成第二開口部50B。在該第二開口部50B的前方的多層介質(zhì) 基板2內(nèi)，形成長度為第二信號(hào)波的基板內(nèi)有效波長λ gb的約1/4的第二阻抗變換器60B。在從第二開口部50B向基板的厚度方向的長度為約λ ga/4的位置上所配置的內(nèi) 層接地導(dǎo)體35中，形成有第二耦合開口 65B。并形成第二電阻(印刷電阻)70B來覆蓋上 述第二耦合開口 65B。此外，在第二耦合開口 65B的前方，形成有長度為信號(hào)波的基板內(nèi)有 效波長λ gb的約1/4的前端短路的第二介質(zhì)傳輸線路80B。該第二介質(zhì)傳輸線路80B起 到作為前端具有短路面(接地通孔30d的排 列面)的介質(zhì)波導(dǎo)的作用。所謂第二介質(zhì)傳輸 線路80B的約λ gb/4的長度，如圖7所示，是從短路前端的接地通孔30d到第二耦合開口 65B的距離L2b。另外，所謂第二阻抗變換器60B的約λ gb/4的長度，是從第二開口部50B 繞過導(dǎo)電板25到第二耦合開口部65B的距離Lib。頻率fo/2的第二信號(hào)波的基板內(nèi)有效波長λ gb是頻率fo的第一信號(hào)波的基板 內(nèi)有效波長Xga的兩倍。因此，距離Llb需要是距離Lla的兩倍。對(duì)此，第二阻抗變換器 60B在內(nèi)部具有導(dǎo)電板25，該導(dǎo)電板25使第二阻抗變換器60B的波導(dǎo)繞行而變長，變成約 λ gb/4的長度。因此，不需要增加多層介質(zhì)基板2的厚度(不需要增加多層基板的層數(shù))， 就能構(gòu)成與長波長的信號(hào)波所對(duì)應(yīng)的阻抗變換器。此外，由于導(dǎo)電板25的目的在于使第二阻抗變換器60B的內(nèi)部傳播的信號(hào)波繞 行，因此，在形成于第二阻抗變換器60B的內(nèi)部的波導(dǎo)中，若將該導(dǎo)電板25設(shè)置在與信號(hào)波 的前進(jìn)方向正交的方向上，則能夠有效地使信號(hào)波繞行。另外，若將導(dǎo)電板25設(shè)置成從波 導(dǎo)的設(shè)有第二開口部50B及第二電阻70B的一側(cè)的側(cè)部向中心方向突出，則非常有效。此 夕卜，如圖8所示，若將導(dǎo)電板26和導(dǎo)電板27設(shè)置成從阻抗變換器60B的內(nèi)部所形成的波導(dǎo) 的相對(duì)兩個(gè)側(cè)部、各自不同地交替向中心方向突出，則能夠進(jìn)一步增大繞行距離。接下來，使用圖9，對(duì)諧振壓制電路的等效電路進(jìn)行說明。此處，說明第一空腔諧振 抑制電路20A，關(guān)于第二空腔諧振抑制電路20B也是一樣的。在第一空腔諧振抑制電路20A 中，若將第一阻抗變換器60A的特性阻抗設(shè)為Z2，將空腔33的特性阻抗設(shè)為Z0，將第一電 阻70A的電阻值設(shè)為R，則選擇滿足Z2 = (Z0 · R)172的(阻抗匹配)值。當(dāng)插入這種阻抗 變換器60A時(shí)，與在空腔33 —側(cè)的開口部50A中直接設(shè)置電阻70A的情況相比，能夠改善 反射特性，即改善電阻70A產(chǎn)生的衰減、吸收效果。雖然理想情況是希望第一介質(zhì)傳輸線路80A的特性阻抗Z1、與電阻的終端阻抗R 一致，但由于只要像上述那樣能夠得到第一耦合開口 65A的開放條件即可，因此并不限于 上述情況。另外，由于上述諧振壓制電路的反射特性會(huì)因空腔33 (中空波導(dǎo)管)和阻抗變 換器60A(介質(zhì)傳輸線路)的介質(zhì)常數(shù)之差而產(chǎn)生高次諧波的電抗分量，使得阻抗的匹配狀態(tài)發(fā)生變化，因此，為了改善這種情況，也可在構(gòu)成阻抗變換器60A的內(nèi)層接地導(dǎo)體35中加 入抵消電抗用的膜片(電感性、電容性)等。另外，為了抵消上述電抗分量，也可以對(duì)阻抗 變換器60A的特性阻抗Z2和有效長度Lla進(jìn)行修正，從而改善整個(gè)諧振壓制電路的反射特性。由此，根據(jù)實(shí)施方式1，由于利用表層接地導(dǎo)體的開口部、和阻抗變換器，實(shí)現(xiàn)了空 腔33與電阻的阻抗匹配，并且將電阻配置在介質(zhì)傳輸線路的成為電場最大的開放點(diǎn)即耦 合開口上，且與電場平行，因此，在信號(hào)頻帶中，得到無電壁的偽終端條件，從而與無蓋板5 的開放狀態(tài)相 同，壓制了諧振模式，而且，形成了抑制頻率fo的第一信號(hào)波的空腔諧振的 第一空腔諧振抑制電路20A、和抑制頻率fo/2的第二信號(hào)波的空腔諧振的第二空腔諧振抑 制電路20B這兩種諧振抑制電路，因此，能夠抑制作為對(duì)象的兩個(gè)頻率信號(hào)波的諧振。另 夕卜，在制造多層介質(zhì)基板的過程中，由于能夠同時(shí)制作開口部、介質(zhì)傳輸線路和電阻，而不 需要二次組裝操作，因此，能夠簡化制造工序，降低裝置的成本。而且，由于配置電阻時(shí)不使 用粘接劑，因此也不會(huì)產(chǎn)生導(dǎo)致高頻器件腐蝕、污染的惰性氣體。此外，在實(shí)施方式1中，也可以將介質(zhì)傳輸線路80A、80B的長度L2a、L2b分別設(shè)定 為λ ga/4、λ gb/4的奇數(shù)倍。同樣，也可以將阻抗變換器60A、60B的長度Lla、Lib分別設(shè) 定為λ ga/4、λ gb/4的奇數(shù)倍。另外，在實(shí)施方式1中，為了在多層介質(zhì)基板2的一層中確 保介質(zhì)傳輸線路80A、80B的λ ga/4、λ gb/4的長度，是利用多層介質(zhì)基板2的水平方向的 長度來設(shè)定介質(zhì)傳輸線路80A、80B的λ ga/4、λ gb/4的長度，但也可以用多層介質(zhì)基板2 的厚度方向的長度來確保λ ga/4、λ gb/4。實(shí)施方式2·圖10是詳細(xì)地表示實(shí)施方式2的半導(dǎo)體封裝的多層介質(zhì)基板的內(nèi)部分層構(gòu)造中 尤其是第一空腔諧振抑制電路的部分放大剖視圖。圖11是詳細(xì)地表示實(shí)施方式2的半導(dǎo)體 封裝的多層介質(zhì)基板的內(nèi)部分層構(gòu)造中尤其是第二空腔諧振抑制電路的部分放大剖視圖。 本實(shí)施方式中，刪除了實(shí)施方式1的阻抗變換器。使用圖10，對(duì)第一空腔諧振抑制電路21Α進(jìn)行說明。在作為多層介質(zhì)基板2的表 層(第一層)的表層接地導(dǎo)體的接地圖案18的空腔端部或空腔端部周邊，形成第一開口部 50Α、即接地的開口圖案。在該開口部50Α的前方的多層介質(zhì)基板2內(nèi)，形成前端短路的第 一介質(zhì)傳輸線路80Α，該前端短路的第一介質(zhì)傳輸線路80Α通過開口部50Α與空腔33進(jìn)行 電耦合，其長度為第一信號(hào)波的基板內(nèi)有效波長Xga的約1/4。該第一介質(zhì)傳輸線路80Α 與實(shí)施方式1的相同，包括內(nèi)層接地導(dǎo)體35、多個(gè)接地通孔30、以及配置于這些內(nèi)層接地 導(dǎo)體35和多個(gè)接地通孔30的內(nèi)部的介質(zhì)。但是，在本實(shí)施方式的情況下，短路點(diǎn)由內(nèi)層接 地導(dǎo)體35形成。所謂第一介質(zhì)傳輸線路80Α的λ ga/4的長度，是從開口部50Α到短路前 端的內(nèi)層接地導(dǎo)體35的深度(厚度)L3a。通過使開口部50A位于成為電場最大的開放點(diǎn)， 并且在該開口部50A中與電場形成面平行地配置電阻70A，從而得到無電氣壁的偽終端條 件，壓制諧振模式。接下來，使用圖11，對(duì)第二空腔諧振抑制電路21B進(jìn)行說明。在接地圖案18的空 腔端部或空腔端部周邊形成第二開口部50B、即接地的開口圖案。在該開口部50B的前方的 多層介質(zhì)基板2內(nèi)，形成長度(L3b)為第二信號(hào)波的基板內(nèi)有效波長Xgb的約1/4的前端 短路的第二介質(zhì)傳輸線路80B。通過使開口部50B位于成為電場最大的開放點(diǎn)，并且在該開口部50B中與電場形成面平行地配置電阻70B，從而得到無電氣壁的偽終端條件，壓制諧振 模式。第二介質(zhì)傳輸線路80B在內(nèi)部具有導(dǎo)電板25，該導(dǎo)電板25使第二介質(zhì)傳輸線路80B 的波導(dǎo)繞行而變長，變成約Xgb/4的長度(L3b)。因此，不需要增加多層介質(zhì)基板2的厚度 (不需要增加多層基板的層數(shù))，就能構(gòu)成與長波長的信號(hào)波所對(duì)應(yīng)的介質(zhì)傳輸線路。 在這種結(jié)構(gòu)的實(shí)施方式2中，由于也形成有抑制頻率fo的第一信號(hào)波的空腔諧振 的第一空腔諧振抑制電路21A、和抑制頻率fo/2的第二信號(hào)波的空腔諧振的第二空腔諧振 抑制電路21B這兩種諧振抑制電路，因此，能夠抑制作為對(duì)象的兩個(gè)頻率信號(hào)波的諧振。此 夕卜，在本實(shí)施方式中，空腔諧振抑制電路也不限于第一空腔諧振抑制電路21A和第二空腔 諧振抑制電路21B這兩種，還可以設(shè)置抑制其它頻率信號(hào)波的諧振的空腔諧振抑制電路。實(shí)施方式3.圖12是詳細(xì)地表示實(shí)施方式3的半導(dǎo)體封裝的多層介質(zhì)基板的內(nèi)部分層構(gòu)造中 尤其是第一空腔諧振抑制電路的部分放大剖視圖。圖13是詳細(xì)地表示實(shí)施方式3的半導(dǎo)體 封裝的多層介質(zhì)基板的內(nèi)部分層構(gòu)造中尤其是第二空腔諧振抑制電路的部分放大剖視圖。圖12中，第一空腔諧振抑制電路22A包括第一開口部50A、第一阻抗變換器60A、 第一耦合開口 65A、第一介質(zhì)傳輸線路80A、以及第一電阻通孔列30e。即，本實(shí)施方式中，在 介質(zhì)傳輸線路80A中設(shè)置的前端短路的接地通孔30d與耦合開口 65A之間，沿介質(zhì)基板的 層疊方向配置電阻。具體而言，配置有填充了電阻的電阻通孔列30e。在作為多層介質(zhì)基板2的表層(第一層)的表層接地導(dǎo)體的接地圖案18的空腔 端部或空腔端部周邊，形成第一開口部50A、即接地的開口圖案。在該開口部50A的前方的 多層介質(zhì)基板2內(nèi)，形成第一阻抗變換器60A，該第一阻抗變換器60A通過開口部50A與空 腔33進(jìn)行電耦合，其長度為信號(hào)波的基板內(nèi)有效波長Xga的約1/4。所謂第一阻抗變換器 60A的約λ ga/4的長度，如圖12所示，是從開口部50A到耦合開口 65A的距離L3a。該第 一阻抗變換器60A包括內(nèi)層接地導(dǎo)體35、多個(gè)接地通孔30、以及配置于這些內(nèi)層接地導(dǎo)體 35和多個(gè)接地通孔30的內(nèi)部的介質(zhì)。在距離開口部50A的長度約λ ga/4的位置上所配置的內(nèi)層接地導(dǎo)體35中，形成 有耦合開口 65A、即接地的開口圖案。此外，在耦合開口 65A的前方，形成有任意長度(但 要大于信號(hào)波的基板內(nèi)有效波長Xga的約1/4)的前端短路的介質(zhì)傳輸線路80A。該介質(zhì) 傳輸線路80A包括內(nèi)層接地導(dǎo)體35、多個(gè)接地通孔30、30d、以及配置于這些內(nèi)層接地導(dǎo)體 35和多個(gè)接地通孔30的內(nèi)部的介質(zhì)。在構(gòu)成前端短路面的接地通孔30d與耦合開口 65A之間設(shè)置通過填充電阻而形成 的電阻通孔列30e，電阻通孔列30e如圖10所示，位于介質(zhì)傳輸線路80A內(nèi)，配置在距離構(gòu) 成前端短路面的接地通孔30d的長度為信號(hào)波的基板內(nèi)有效波長λ ga的約1/4 (L4a)的位 置上。距離該介質(zhì)傳輸線路80A的前端短路點(diǎn)約λ ga/4的位置，對(duì)于基板內(nèi)有效波長為 λ ga的信號(hào)波來說，成為電場最大的開放點(diǎn)，在該開放點(diǎn)設(shè)有電阻通孔列30e。電阻通孔列 30e還配置成與介質(zhì)傳輸線路80A中形成的電場平行。 圖13中，第二空腔諧振抑制電路22B包括第二開口部50B、第二阻抗變換器60B、 第二耦合開口 65B、第二介質(zhì)傳輸線路80B、以及電阻通孔列30e。即，在介質(zhì)傳輸線路80B 中設(shè)置的前端短路的接地通孔30d和耦合開口 65B之間配置電阻。 在接地圖案18的空腔端部或空腔端部周邊形成第二開口部50B、即接地的開口圖案。在該開口部50B的前方的多層介質(zhì)基板2內(nèi)，形成長度(L3b)為第二信號(hào)波的基板內(nèi) 有效波長Xgb的約1/4的第二阻抗變換器60B。阻抗變換器60B在內(nèi)部具有導(dǎo)電板25，該 導(dǎo)電板25使第二介質(zhì)傳輸線路80B的波導(dǎo)繞行而變長，變成約λ gb/4的長度(L3b)。因 此，不需要增加多層介質(zhì)基板2的厚度(不需要增加多層基板的層數(shù))，就能構(gòu)成與長波長 的信號(hào)波所對(duì)應(yīng)的阻抗變換器在這種結(jié)構(gòu)的實(shí)施方式3中，由于也形成有抑制頻率fo的第一信號(hào)波的空腔諧振 的第一空腔諧振抑制電路22A、和抑制頻率fo/2的第二信號(hào)波的空腔諧振的第二空腔諧振 抑制電路22B這兩種空腔諧振抑制電路，因此，能夠抑制作為對(duì)象的兩個(gè)頻率信號(hào)波的諧 振。此外，在本實(shí)施方式中，也不限于兩種空腔諧振抑制電路，還可以設(shè)置抑制其它頻率信 號(hào)波的諧振的空腔諧振抑制電路。另外，在本實(shí)施方式中，也可以與實(shí)施方式2的相同，省略阻抗變換器60A和阻抗 變換器60B。此外，也可以將第一空腔諧振抑制電路22A的從構(gòu)成前端短路面的接地通孔 30d到電阻通孔列30e的長度L4a設(shè)定為λ ga/4的奇數(shù)倍，還可以將第二空腔諧振抑制電 路22B的從構(gòu)成前端短路面的接地通孔30d到電阻通孔列30e的長度L4b設(shè)定為λ gb/4 的奇數(shù)倍，同樣，也可以將第一阻抗變換器60A的長度L3a設(shè)定為λ ga/4的奇數(shù)倍，還可以 將第二阻抗變換器60B的長度L3b設(shè)定為λ gb/4的奇數(shù)倍。此外，上述實(shí)施方式中，是將本發(fā)明應(yīng)用于在多層介質(zhì)基板2內(nèi)形成的IC裝載凹 部6內(nèi)收納作為高頻器件的MMIC3B和混頻器3A這樣的結(jié)構(gòu)的高頻封裝，但本發(fā)明也能適 用于在沒有IC裝載凹部6的平坦的多層介質(zhì)基板2的表層裝載高頻器件這樣的結(jié)構(gòu)的高 頻封裝。工業(yè)上的實(shí)用性如上所述，本發(fā)明所涉及的多層介質(zhì)基板及半導(dǎo)體封裝對(duì)于需要采取高頻EMI對(duì) 策的FM-CW雷達(dá)等半導(dǎo)體電子設(shè)備是有用的。
權(quán)利要求
一種多層介質(zhì)基板，在介質(zhì)基板上形成空腔，在空腔內(nèi)安裝半導(dǎo)體器件，該多層介質(zhì)基板具備空腔諧振抑制電路，包括開口部，該開口部形成于所述空腔內(nèi)的介質(zhì)基板上所配置的表層接地導(dǎo)體；阻抗變換器，該阻抗變換器形成于介質(zhì)基板內(nèi)，通過所述開口部與所述空腔電耦合，其長度為信號(hào)波的基板內(nèi)有效波長的約1/4的奇數(shù)倍；前端短路的介質(zhì)傳輸線路，該前端短路的介質(zhì)傳輸線路形成于介質(zhì)基板內(nèi)，其長度為信號(hào)波的基板內(nèi)有效波長的約1/4的奇數(shù)倍；耦合開口，該耦合開口形成于所述阻抗變換器和介質(zhì)傳輸線路的連接部中的內(nèi)層接地導(dǎo)體；以及電阻，該電阻形成于所述耦合開口，所述多層介質(zhì)基板的特征在于，包括第一空腔諧振抑制電路，該第一空腔諧振抑制電路抑制第一信號(hào)波的空腔諧振；以及第二空腔諧振抑制電路，該第二空腔諧振抑制電路抑制頻率不同于所述第一信號(hào)波的第二信號(hào)波的空腔諧振。
2.一種多層介質(zhì)基板，在介質(zhì)基板上形成空腔，在空腔內(nèi)安裝半導(dǎo)體器件，該多層介質(zhì)基板具備空腔諧振抑 制電路，包括開口部，該開口部形成于所述空腔內(nèi)的介質(zhì)基板上所配置的表層接地導(dǎo)體； 阻抗變換器，該阻抗變換器形成于介質(zhì)基板內(nèi)，通過所述開口部與所述空腔電耦合，其 長度為信號(hào)波的基板內(nèi)有效波長的約1/4的奇數(shù)倍；前端短路的介質(zhì)傳輸線路，該前端短路的介質(zhì)傳輸線路形成于介質(zhì)基板內(nèi)； 耦合開口，該耦合開口形成于所述阻抗變換器和介質(zhì)傳輸線路的連接部中的內(nèi)層接地 導(dǎo)體；以及電阻，該電阻位于所述介質(zhì)傳輸線路內(nèi)，并且配置于距離所述前端短路點(diǎn)為信號(hào)波的 基板內(nèi)有效波長的約1/4的奇數(shù)倍的位置， 所述多層介質(zhì)基板的特征在于，包括第一空腔諧振抑制電路，該第一空腔諧振抑制電路抑制第一信號(hào)波的空腔諧振；以及 第二空腔諧振抑制電路，該第二空腔諧振抑制電路抑制頻率不同于所述第一信號(hào)波的 第二信號(hào)波的空腔諧振。
3.一種多層介質(zhì)基板，在介質(zhì)基板上形成空腔，在空腔內(nèi)安裝半導(dǎo)體器件，該多層介質(zhì)基板具備空腔諧振抑 制電路，包括開口部，該開口部形成于所述空腔內(nèi)的介質(zhì)基板上所配置的表層接地導(dǎo)體； 前端短路的介質(zhì)傳輸線路，該前端短路的介質(zhì)傳輸線路形成于所述介質(zhì)基板內(nèi)，通過 所述開口部與所述空腔電耦合，其長度為信號(hào)波的基板內(nèi)有效波長的約1/4的奇數(shù)倍；以 及電阻，該電阻形成于所述開口部， 所述多層介質(zhì)基板的特征在于，包括第一空腔諧振抑制電路，該第一空腔諧振抑制電路抑制第一信號(hào)波的空腔諧振；以及第二空腔諧振抑制電路，該第二空腔諧振抑制電路抑制頻率不同于所述第一信號(hào)波的 第二信號(hào)波的空腔諧振。
4.如權(quán)利要求1至3的任一項(xiàng)所述的多層介質(zhì)基板，其特征在于，還包括導(dǎo)電板，該導(dǎo)電板設(shè)置在介質(zhì)基板內(nèi)，使所述阻抗變換器或所述介質(zhì)傳輸線路 的波導(dǎo)繞行，從而使其長度成為所述信號(hào)波的基板內(nèi)有效波長的約1/4的奇數(shù)倍。
5.一種多層介質(zhì)基板，在介質(zhì)基板上形成空腔，在空腔內(nèi)安裝半導(dǎo)體器件，該多層介質(zhì)基板具備空腔諧振抑 制電路，包括開口部，該開口部形成于所述空腔內(nèi)的介質(zhì)基板上所配置的表層接地導(dǎo)體；前端短路的介質(zhì)傳輸線路，該前端短路的介質(zhì)傳輸線路形成于介質(zhì)基板內(nèi)，通過所述 開口部與所述空腔電耦合；以及電阻，該電阻位于所述介質(zhì)傳輸線路內(nèi)，并且配置于距離所述前端短路點(diǎn)為信號(hào)波的 基板內(nèi)有效波長的約1/4的奇數(shù)倍的位置，所述多層介質(zhì)基板的特征在于，包括第一空腔諧振抑制電路，該第一空腔諧振抑制電路抑制第一信號(hào)波的空腔諧振；以及第二空腔諧振抑制電路，該第二空腔諧振抑制電路抑制頻率不同于所述第一信號(hào)波的 第二信號(hào)波的空腔諧振。
6.如權(quán)利要求5所述的多層介質(zhì)基板，其特征在于，還包括導(dǎo)電板，該導(dǎo)電板設(shè)置在介質(zhì)基板內(nèi)，使所述介質(zhì)傳輸線路的波導(dǎo)繞行，從而使 其所述前端短路點(diǎn)到所述電阻的距離成為信號(hào)波的基板內(nèi)有效波長的約1/4的奇數(shù)倍的 長度。
7.如權(quán)利要求1至6的任一項(xiàng)所述的多層介質(zhì)基板，其特征在于，所述開口部位于所述介質(zhì)基板上，并且配置于空腔的側(cè)端部或者距離側(cè)端部的長度為 信號(hào)波的波長的約1/2的整數(shù)倍的位置。
8.如權(quán)利要求1至7的任一項(xiàng)所述的多層介質(zhì)基板，其特征在于，所述第一信號(hào)波的頻率為fo，所述第二信號(hào)波的頻率為fo/2。
9.如權(quán)利要求1或2所述的多層介質(zhì)基板，其特征在于，將所述開口部、介質(zhì)傳輸線路及電阻形成在裝載半導(dǎo)體器件的部位的周圍。
10.如權(quán)利要求3或5所述的多層介質(zhì)基板，其特征在于，將所述開口部、阻抗變換器、介質(zhì)傳輸線路、耦合開口及電阻形成在裝載半導(dǎo)體器件的 部位的周圍。
11.如權(quán)利要求1至3、及5的任一項(xiàng)所述的多層介質(zhì)基板，其特征在于，所述介質(zhì)傳輸線路包括內(nèi)層接地導(dǎo)體、多個(gè)接地通孔、以及這些內(nèi)層接地導(dǎo)體和多個(gè) 接地通孔的內(nèi)部的介質(zhì)。
12.如權(quán)利要求3或5所述的多層介質(zhì)基板，其特征在于，所述阻抗變換器包括內(nèi)層接地導(dǎo)體、多個(gè)接地通孔、以及這些內(nèi)層接地導(dǎo)體和多個(gè)接 地通孔的內(nèi)部的介質(zhì)。
13.一種半導(dǎo)體封裝，其特征在于，包括權(quán)利要求1至12的任一項(xiàng)所述的多層介質(zhì)基板；以及 形成所述空腔的電磁屏蔽構(gòu)件。
14. 一種半導(dǎo)體封裝，其特征在于，包括 一個(gè)或多個(gè)半導(dǎo)體器件；裝載所述半導(dǎo)體器件的權(quán)利要求1至12的任一項(xiàng)所述的多層介質(zhì)基板；以及 形成用于收納所述半導(dǎo)體器件的所述空腔的電磁屏蔽構(gòu)件。
全文摘要
本發(fā)明提供一種多層介質(zhì)基板，包括第一空腔諧振抑制電路(20A)，該第一空腔諧振抑制電路(20A)抑制第一信號(hào)波的空腔諧振；以及第二空腔諧振抑制電路(20B)，該第二空腔諧振抑制電路(20B)抑制頻率不同于第一信號(hào)波的第二信號(hào)波的空腔諧振。所述兩個(gè)空腔諧振抑制電路分別包括開口部(50A、50B)，該開口部(50A、50B)形成于表層接地導(dǎo)體18；阻抗變換器，該阻抗變換器的長度為信號(hào)波的基板內(nèi)有效波長的約1/4的奇數(shù)倍；前端短路的介質(zhì)傳輸線路，該前端短路的介質(zhì)傳輸線路的長度為信號(hào)波的基板內(nèi)有效波長的約1/4的奇數(shù)倍；耦合開口，該耦合開口形成于內(nèi)層接地導(dǎo)體；以及電阻，該電阻形成于耦合開口，從而得到抑制多個(gè)頻率信號(hào)波的空腔諧振的多層介質(zhì)基板。
文檔編號(hào)H01L23/12GK101971327SQ200980109860
公開日2011年2月9日 申請(qǐng)日期2009年3月5日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月17日
發(fā)明者八十岡興祐 申請(qǐng)人:三菱電機(jī)株式會(huì)社