专利名称：多层介质基板及半导体封装的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种在介质基板上形成有用于装载在微波带或毫米波带等高频带中 进行动作的半导体器件的电磁屏蔽空间(以下，作为空腔)的多层介质基板及半导体封装。
背景技术：
装载有在微波带、毫米波带等高频带中进行动作的高频半导体器件的高频封装 中，基于其对环境的耐受性和动作的稳定性，高频半导体器件通常装载在用盖板、密封圈、 接地导体等实现气密及电屏蔽的空腔内。然而，在取决于盖板等构件的空腔尺寸成为自由空间传播波长的约1/2或其整数 倍的频带中，会发生谐振，从而使得空腔内的半导体器件的动作和传输线路的特性不稳定。 尤其是在毫米波带(30GHz 300GHz)中进行动作的高频半导体器件，由于器件的尺寸接近 信号频率所对应的传播波长的尺寸，因此，用于收纳器件的空腔的尺寸难以设为信号频率 所对应的传播波长的1/2以下，从而容易产生高次谐振模式。尤其是在76GHz带中进行动 作的毫米波雷达，在该频带中，由于自由空间传播波长成为4mm左右，装载多个1 3mm见 方的高频电路所需的空腔大小成为IOmm左右，因此，容易发生空腔谐振。以往，为了抑制这种空腔谐振，提出了以下的结构。即，包括开口部，该开口部形 成于空腔内的基板上所配置的表层接地导体；阻抗变换器，该阻抗变换器通过该开口部与 空腔进行电耦合，其长度为信号波的基板内有效波长的约1/4 ；前端短路的介质传输线路， 该前端短路的介质传输线路的长度为信号波的基板内有效波长的约1/4 ；耦合开口，该耦 合开口形成于阻抗变换器和介质传输线路的连接部中的内层接地导体；以及电阻，该电阻 形成于所述耦合开口，通过提高电磁波的吸收效率，从而可靠地抑制空腔谐振，使半导体器 件和传输线路稳定地进行动作(例如，参照专利文献1)。专利文献1 国际公开第06/001389号
发明内容
然而，在使用高频封装作为倍频器或谐波混频器等的情况下，有时会从传输线路 输出不同频率的信号波。在这种情况下，会发生在空腔内存在多个频率的信号波的状态。以 往，用于抑制空腔谐振的阻抗变换器和介质传输线路只对一种频率设置。因此，虽然能够抑 制对象频率的谐振，却无法抑制对象以外频率的谐振。本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于得到一种多层介质基板及具备该多 层介质基板的半导体封装，所述多层介质基板即使是在存在多个频率的信号波的情况下， 也能够不增大成本、并以简单的构造且高效率地抑制空腔谐振。为了解决上述问题来达到目的，本发明所涉及的多层介质基板在介质基板上形成 空腔，在该空腔内安装半导体器件，该多层介质基板具备空腔谐振抑制电路，该空腔谐振抑 制电路包括开口部，该开口部形成于所述空腔内的介质基板上所配置的表层接地导体； 阻抗变换器，该阻抗变换器形成于介质基板内，通过所述开口部与所述空腔进行电耦合，其长度为信号波的基板内有效波长的约1/4的奇数倍；前端短路的介质传输线路，该前端短 路的介质传输线路形成于介质基板内，其长度为信号波的基板内有效波长的约1/4的奇数 倍；耦合开口，该耦合开口形成于所述阻抗变换器和介质传输线路的连接部中的内层接地 导体；以及电阻，该电阻形成于所述耦合开口，所述多层介质基板的特征在于，包括第一 空腔谐振抑制电路，该第一空腔谐振抑制电路抑制第一信号波的空腔谐振；以及第二空腔 谐振抑制电路，该第二空腔谐振抑制电路抑制频率不同于所述第一信号波的第二信号波的 空腔谐振在第一项发明中，通过形成与空腔耦合的终端波导，得到与无盖板的开放状态等 效的伪状态，从而抑制空腔谐振。即，在本发明中，在介质基板上所配置的表层接地导体的 空腔端部或空腔端部的周边形成开口部(表层接地导体的开口部分)，并且在该开口部前 方的介质基板内形成长度为信号波的基板内有效波长λ g的约1/4的奇数倍的阻抗变换 器。在阻抗变换器的前端、即从开口部向基板的厚度方向的长度成为约Xg/4的奇数倍的 位置，在内层接地导体上形成耦合开口，并形成电阻(印刷电阻)来覆盖该耦合开口。阻抗 变换器的特性阻抗被设定为变换上述电阻与空腔的阻抗的值。此外，在耦合开口、即电阻的 前方，形成长度为信号波的基板内有效波长λ g的约1/4的奇数倍的前端短路的介质传输 线路。耦合开口中的电场分布因介质传输线路的短路负载条件而开放，电阻配置在该电场 的最大点且与电场方向平行。而且，关于包含这些阻抗变换器和介质传输线路的空腔谐振 抑制电路，包括第一空腔谐振抑制电路，该第一空腔谐振抑制电路抑制第一信号波的空腔 谐振；以及第二空腔谐振抑制电路，该第二空腔谐振抑制电路抑制频率不同于第一信号波 的第二信号波的空腔谐振。根据第一项发明，由于对于第一信号波及频率不同于第一信号波的第二信号波， 分别能够用阻抗变换器，实现空腔反射较少的阻抗变换，即从中空波导管向电阻负载的反 射较少的阻抗变换，并且用前端短路的介质传输线路，使耦合开口处的电场成为最大(开 放点)，因此，对于上述信号频带，能够得到电阻最大限度的衰减、吸收效果，对于这两个频 率的信号波，能够可靠地抑制空腔谐振，从而得到半导体器件和传输线路的稳定动作。
图1是表示本发明所涉及的半导体封装(高频封装)的外观的立体图。图2是表示本发明所涉及的半导体封装的盖板取下后的外观的立体图。图3是表示本发明所涉及的半导体封装的内部结构的俯视图。图4是详细地表示实施方式1的半导体封装的多层介质基板的内部分层构造中尤 其是第一空腔谐振抑制电路的剖视图。图5是将图4所示的第一空腔谐振抑制电路的部分放大后的部分放大剖视图。图6是详细地表示实施方式1的半导体封装的多层介质基板的内部分层构造中尤 其是第二空腔谐振抑制电路的剖视图。图7是将图5所示的第二空腔谐振抑制电路的部分放大后的部分放大剖视图。图8是表示将两块导电板设置成各自不同地交替向中心方向突出的状态的部分 放大剖视图。图9是表示空腔谐振压制电路的等效电路的图。
图10是详细地表示实施方式2的半导体封装的多层介质基板的内部分层构造中 尤其是第一空腔谐振抑制电路的部分放大剖视图。图11是详细地表示实施方式2的半导体封装的多层介质基板的内部分层构造中 尤其是第二空腔谐振抑制电路的部分放大剖视图。图12是详细地表示实施方式3的半导体封装的多层介质基板的内部分层构造中 尤其是第一空腔谐振抑制电路的部分放大剖视图。
图13是详细地表示实施方式3的半导体封装的多层介质基板的内部分层构造中 尤其是第二空腔谐振抑制电路的部分放大剖视图。标号说明1 高频封装(半导体封装)2 多层介质基板3A混频器(高频器件)3B MMIC (高频器件)4 密封圈5 盖板6 IC装载凹部6a 侧壁12 引线16接地面(表层接地导体)18接地图案(表层接地导体)20A、21A、22A第一空腔谐振抑制电路20B、21B、22B第二空腔谐振抑制电路25、26、27 导电板28A第一信号波用传输线路28B第二信号波用传输线路30、30a接地通孔30d构成前端短路面的接地通孔30e电阻通孔列33 空腔35 内层接地导体40信号通孔50A 第一开口部50B 第二开口部60A第一阻抗变换器60B第二阻抗变换器65A第一耦合开口65B第二耦合开口70A 第一电阻70B 第二电阻
80A第一介质传输线路80B第二介质传输线路
具体实施例方式下面，基于附图，详细说明本发明所涉及的多层介质基板及半导体封装的实施方 式。本发明并不限于这些实施方式。实施方式1.图1是表示本发明所涉及的半导体封装(高频封装)的外观的立体图。图2是表 示本发明所涉及的半导体封装的盖板取下后的外观的立体图。图3是表示本发明所涉及的 半导体封装的内部结构的俯视图。图4是表示实施方式1的半导体封装的多层介质基板的 内部分层构造的剖视图。图5是将图4所示的第一空腔谐振抑制电路的部分放大后的部分 放大剖视图。图6是表示实施方式1的半导体封装的多层介质基板的内部分层构造的剖视 图。图7是将图5所示的第二空腔谐振抑制电路的部分放大后的部分放大剖视图。本发明可适用于装载有在任意频带中进行动作的半导体器件(半导体IC)的半导 体封装，但这里，示出了将本发明适用于装载有在微波带、毫米波带等高频带中进行动作的 多个高频器件的半导体封装1的情况。半导体封装1具备多层介质基板2，该多层介质基板 2在介质基板上以气密或接近气密的状态形成电屏蔽的空腔，在该空腔内安装高频器件。所 谓接近气密的状态，是指例如开有一个高度在10 μ m以下的用于使水蒸汽通过的小孔(间 隙)、从而构成电磁屏蔽的状态。在多层介质基板2上，用焊锡或银焊料等焊材来将金属制的矩形框状的密封圈4 接合，并且在密封圈4上焊接接合作为盖体的盖板5。在密封圈4内的多层介质基板2上， 安装有作为高频器件的MMIC3B及混频器3A。通过密封圈4与盖板5的接合，以气密或接 近气密的状态来密封设置于多层介质基板2上的高频器件。密封圈4和盖板5将从高频器 件向外部的不需要的辐射进行屏蔽。即，密封圈4和盖板5构成覆盖多层介质基板2的一 部分表层及高频器件的电磁屏蔽构件。此外，电磁屏蔽的结构并不限于此，除了设置于多层 介质基板2的表面和内层的后述的接地导体和接地的多个通孔等之外，还包括多种构成要
ο如图2和图3所示，密封圈4内部的多层介质基板2上，安装有匪IC3B和与之连 接的两个混频器3A。MMIC3B安装在距离多层介质基板2的中心靠向密封圈4的一侧长边 4a的位置。而两个混频器3A安装在靠向密封圈4的另一侧长边4b的位置。MMIC3B和混 频器3A被收纳在穿透多层介质基板2的上层(图例中为第一层、第二层)而形成的IC装 载凹部6。在IC装载凹部6的底面的表面形成有接地导体16。MMIC3B和混频器3A与接地 导体16通过焊锡或焊材等接合材料进行接合。图3中，从两个混频器3A向着长边4b的方向分别延伸有频率fo的第一信号波用 的第一信号波用传输线路28A。另一方面，从MMIC3B向着长边4a的方向延伸有频率fo/2 的第二信号波用的第二信号波用传输线路28B。第一信号波用传输线路28A和第二信号波 用传输线路28B形成在多层介质基板2的表层，通过MMIC3B和混频器3A的导体焊盘和引 线进行引线接合连接。多层介质基板2的表层的接地导体18如图4和图6所示，通过形成在多层介质基板2的IC装载凹部6的周围的多个接地通孔30a (图3中被省略)，与匪IC安装面的接地 导体16连接，成为相同的电位。沿着密封圈4配置有另外几个接地通孔30，这些接地通孔 30与接地导体18连接，成为相同的电位。接地通孔30a、30之间的间隔被设定作为小于不希望有的波即高频封装1内所使 用的高频信号的基板内有效波长的1/2的值，从而，抑制不希望有的波通过IC装载凹部6 的侧壁6a进入多层介质基板2的内部，用上述密封圈4和盖板5立体地形成电磁屏蔽。如图3所示，沿着密封圈4，形成有频率fo的第一信号波用的第一空腔谐振抑制电 路20A、和频率fo/2的第二信号波用的第二空腔谐振抑制电路20B这两种空腔谐振抑制电 路。在接地图案18的空腔端部或空腔端部的周边，沿着密封圈4形成第一开口部50A和第 二开口部50B。在第一开口部50A的前方的多层介质基板2内，形成第一空腔谐振抑制电路 20A。在第二开口部50B的前方的多层介质基板2内，形成第二空腔谐振抑制电路20B。第一空腔谐振抑制电路20A和第二空腔谐振抑制电路20B沿着密封圈4，分别形成 在能够有效地抑制频率fo的第一信号波和频率fo/2的第二信号波的空腔谐振的位置上。 艮口，第一空腔谐振抑制电路20A形 成在将密封圈4的长边4a —分为三的两端部、将相对的 长边4b—分为三的中央部、以及将两条短边4c、4d—分为二的靠向长边4b—侧的部分。第 二空腔谐振抑制电路20B形成在沿密封圈4的剩下的部分。图4和图6中，将信号通孔涂成白色，接地通孔30、30a用阴影线表示。图4和图 5中，第一空腔谐振抑制电路20A包括第一开口部50A、第一阻抗变换器60A、第一耦合开 口 65A、前端短路的第一介质传输线路80A、以及第一电阻70A。图6和图7中，第二空腔谐 振抑制电路20B包括第二开口部50B、第二阻抗变换器60B、第二耦合开口 65B、前端短路 的第二介质传输线路80B、以及第二电阻70B。参照图4和图5，对第一空腔谐振抑制电路20A进行说明。在作为多层介质基板2 的表层(第一层)的表层接地导体的接地图案18的空腔端部或空腔端部周边，形成第一开 口部50A、即接地的开口图案。在该第一开口部50A的前方的多层介质基板2内，形成第一 阻抗变换器60A，该第一阻抗变换器60A通过开口部50A与空腔33 (即中空波导管)进行电 耦合，其长度为第一信号波的基板内有效波长Xga的约1/4。该阻抗变换器60A包括内 层接地导体35、多个接地通孔30、以及配置于这些内层接地导体35和多个接地通孔30的 内部的介质。在从第一开口部50A向基板的厚度方向的长度为约λ ga/4的位置上所配置的内 层接地导体35中，形成有第一耦合开口 65A、即接地的开口图案。并形成第一电阻(印刷电 阻)70A来覆盖上述耦合开口 65A。此外，在第一耦合开口 65A的前方，形成有长度为信号波 的基板内有效波长λ ga的约1/4的前端短路的第一介质传输线路80A。该第一介质传输线 路80A包括内层接地导体35、多个接地通孔30、30d、以及配置于这些内层接地导体35和 多个接地通孔30的内部的介质，起到作为在前端具有短路面(接地通孔30d的排列面)的 介质波导的作用。所谓第一介质传输线路80A的约λ ga/4的长度，如图5所示，是从短路 前端的接地通孔30d到第一耦合开口 65A的距离L2a。另外，所谓第一阻抗变换器60A的约 λ ga/4的长度，是从第一开口部50A到第一耦合开口部65A的距离Lla。在接地图案18的空腔端部或空腔端部周边形成第一开口部50A，该第一开口部 50A的前方的多层介质基板2与第一阻抗变换器60A、第一电阻70A连接。另外，由于在波导管中无法实现开放端，因此，将第一介质传输线路80A与第一阻抗变换器60A连接，在距 离第一介质传输线路80A的前端短路点约λ ga/4的位置上，即在作为第一阻抗变换器60A 和第一介质传输线路80A的连接部的第一耦合开口 65A上，设置第一电阻70A。S卩，距离第 一介质传输线路80A的前端短路点约λ ga/4的位置，对于基板内有效波长为Xga的信号 波来说，成为电场最大的开放点，在该开放点设有第一电阻70A。根据上述结构，对于上述信 号频带，作为有效地进行衰减、吸收的终端器而进行动作，从而能够抑制空腔谐振，使MMIC 和传输线路的动作稳定。接下来，参照图6和图7，对第二空腔谐振抑制电路20B进行说明。在接地图案18 的空腔端部或空腔端部周边形成第二开口部50B。在该第二开口部50B的前方的多层介质 基板2内，形成长度为第二信号波的基板内有效波长λ gb的约1/4的第二阻抗变换器60B。在从第二开口部50B向基板的厚度方向的长度为约λ ga/4的位置上所配置的内 层接地导体35中，形成有第二耦合开口 65B。并形成第二电阻(印刷电阻)70B来覆盖上 述第二耦合开口 65B。此外，在第二耦合开口 65B的前方，形成有长度为信号波的基板内有 效波长λ gb的约1/4的前端短路的第二介质传输线路80B。该第二介质传输线路80B起 到作为前端具有短路面(接地通孔30d的排 列面)的介质波导的作用。所谓第二介质传输 线路80B的约λ gb/4的长度，如图7所示，是从短路前端的接地通孔30d到第二耦合开口 65B的距离L2b。另外，所谓第二阻抗变换器60B的约λ gb/4的长度，是从第二开口部50B 绕过导电板25到第二耦合开口部65B的距离Lib。频率fo/2的第二信号波的基板内有效波长λ gb是频率fo的第一信号波的基板 内有效波长Xga的两倍。因此，距离Llb需要是距离Lla的两倍。对此，第二阻抗变换器 60B在内部具有导电板25，该导电板25使第二阻抗变换器60B的波导绕行而变长，变成约 λ gb/4的长度。因此，不需要增加多层介质基板2的厚度(不需要增加多层基板的层数)， 就能构成与长波长的信号波所对应的阻抗变换器。此外，由于导电板25的目的在于使第二阻抗变换器60B的内部传播的信号波绕 行，因此，在形成于第二阻抗变换器60B的内部的波导中，若将该导电板25设置在与信号波 的前进方向正交的方向上，则能够有效地使信号波绕行。另外，若将导电板25设置成从波 导的设有第二开口部50B及第二电阻70B的一侧的侧部向中心方向突出，则非常有效。此 夕卜，如图8所示，若将导电板26和导电板27设置成从阻抗变换器60B的内部所形成的波导 的相对两个侧部、各自不同地交替向中心方向突出，则能够进一步增大绕行距离。接下来，使用图9，对谐振压制电路的等效电路进行说明。此处，说明第一空腔谐振 抑制电路20A，关于第二空腔谐振抑制电路20B也是一样的。在第一空腔谐振抑制电路20A 中，若将第一阻抗变换器60A的特性阻抗设为Z2，将空腔33的特性阻抗设为Z0，将第一电 阻70A的电阻值设为R，则选择满足Z2 = (Z0 · R)172的(阻抗匹配)值。当插入这种阻抗 变换器60A时，与在空腔33 —侧的开口部50A中直接设置电阻70A的情况相比，能够改善 反射特性，即改善电阻70A产生的衰减、吸收效果。虽然理想情况是希望第一介质传输线路80A的特性阻抗Z1、与电阻的终端阻抗R 一致，但由于只要像上述那样能够得到第一耦合开口 65A的开放条件即可，因此并不限于 上述情况。另外，由于上述谐振压制电路的反射特性会因空腔33 (中空波导管)和阻抗变 换器60A(介质传输线路)的介质常数之差而产生高次谐波的电抗分量，使得阻抗的匹配状态发生变化，因此，为了改善这种情况，也可在构成阻抗变换器60A的内层接地导体35中加 入抵消电抗用的膜片(电感性、电容性)等。另外，为了抵消上述电抗分量，也可以对阻抗 变换器60A的特性阻抗Z2和有效长度Lla进行修正，从而改善整个谐振压制电路的反射特性。由此，根据实施方式1，由于利用表层接地导体的开口部、和阻抗变换器，实现了空 腔33与电阻的阻抗匹配，并且将电阻配置在介质传输线路的成为电场最大的开放点即耦 合开口上，且与电场平行，因此，在信号频带中，得到无电壁的伪终端条件，从而与无盖板5 的开放状态相 同，压制了谐振模式，而且，形成了抑制频率fo的第一信号波的空腔谐振的 第一空腔谐振抑制电路20A、和抑制频率fo/2的第二信号波的空腔谐振的第二空腔谐振抑 制电路20B这两种谐振抑制电路，因此，能够抑制作为对象的两个频率信号波的谐振。另 夕卜，在制造多层介质基板的过程中，由于能够同时制作开口部、介质传输线路和电阻，而不 需要二次组装操作，因此，能够简化制造工序，降低装置的成本。而且，由于配置电阻时不使 用粘接剂，因此也不会产生导致高频器件腐蚀、污染的惰性气体。此外，在实施方式1中，也可以将介质传输线路80A、80B的长度L2a、L2b分别设定 为λ ga/4、λ gb/4的奇数倍。同样，也可以将阻抗变换器60A、60B的长度Lla、Lib分别设 定为λ ga/4、λ gb/4的奇数倍。另外，在实施方式1中，为了在多层介质基板2的一层中确 保介质传输线路80A、80B的λ ga/4、λ gb/4的长度，是利用多层介质基板2的水平方向的 长度来设定介质传输线路80A、80B的λ ga/4、λ gb/4的长度，但也可以用多层介质基板2 的厚度方向的长度来确保λ ga/4、λ gb/4。实施方式2·图10是详细地表示实施方式2的半导体封装的多层介质基板的内部分层构造中 尤其是第一空腔谐振抑制电路的部分放大剖视图。图11是详细地表示实施方式2的半导体 封装的多层介质基板的内部分层构造中尤其是第二空腔谐振抑制电路的部分放大剖视图。 本实施方式中，删除了实施方式1的阻抗变换器。使用图10，对第一空腔谐振抑制电路21Α进行说明。在作为多层介质基板2的表 层(第一层)的表层接地导体的接地图案18的空腔端部或空腔端部周边，形成第一开口部 50Α、即接地的开口图案。在该开口部50Α的前方的多层介质基板2内，形成前端短路的第 一介质传输线路80Α，该前端短路的第一介质传输线路80Α通过开口部50Α与空腔33进行 电耦合，其长度为第一信号波的基板内有效波长Xga的约1/4。该第一介质传输线路80Α 与实施方式1的相同，包括内层接地导体35、多个接地通孔30、以及配置于这些内层接地 导体35和多个接地通孔30的内部的介质。但是，在本实施方式的情况下，短路点由内层接 地导体35形成。所谓第一介质传输线路80Α的λ ga/4的长度，是从开口部50Α到短路前 端的内层接地导体35的深度(厚度)L3a。通过使开口部50A位于成为电场最大的开放点， 并且在该开口部50A中与电场形成面平行地配置电阻70A，从而得到无电气壁的伪终端条 件，压制谐振模式。接下来，使用图11，对第二空腔谐振抑制电路21B进行说明。在接地图案18的空 腔端部或空腔端部周边形成第二开口部50B、即接地的开口图案。在该开口部50B的前方的 多层介质基板2内，形成长度(L3b)为第二信号波的基板内有效波长Xgb的约1/4的前端 短路的第二介质传输线路80B。通过使开口部50B位于成为电场最大的开放点，并且在该开口部50B中与电场形成面平行地配置电阻70B，从而得到无电气壁的伪终端条件，压制谐振 模式。第二介质传输线路80B在内部具有导电板25，该导电板25使第二介质传输线路80B 的波导绕行而变长，变成约Xgb/4的长度(L3b)。因此，不需要增加多层介质基板2的厚度 (不需要增加多层基板的层数)，就能构成与长波长的信号波所对应的介质传输线路。 在这种结构的实施方式2中，由于也形成有抑制频率fo的第一信号波的空腔谐振 的第一空腔谐振抑制电路21A、和抑制频率fo/2的第二信号波的空腔谐振的第二空腔谐振 抑制电路21B这两种谐振抑制电路，因此，能够抑制作为对象的两个频率信号波的谐振。此 夕卜，在本实施方式中，空腔谐振抑制电路也不限于第一空腔谐振抑制电路21A和第二空腔 谐振抑制电路21B这两种，还可以设置抑制其它频率信号波的谐振的空腔谐振抑制电路。实施方式3.图12是详细地表示实施方式3的半导体封装的多层介质基板的内部分层构造中 尤其是第一空腔谐振抑制电路的部分放大剖视图。图13是详细地表示实施方式3的半导体 封装的多层介质基板的内部分层构造中尤其是第二空腔谐振抑制电路的部分放大剖视图。图12中，第一空腔谐振抑制电路22A包括第一开口部50A、第一阻抗变换器60A、 第一耦合开口 65A、第一介质传输线路80A、以及第一电阻通孔列30e。即，本实施方式中，在 介质传输线路80A中设置的前端短路的接地通孔30d与耦合开口 65A之间，沿介质基板的 层叠方向配置电阻。具体而言，配置有填充了电阻的电阻通孔列30e。在作为多层介质基板2的表层(第一层)的表层接地导体的接地图案18的空腔 端部或空腔端部周边，形成第一开口部50A、即接地的开口图案。在该开口部50A的前方的 多层介质基板2内，形成第一阻抗变换器60A，该第一阻抗变换器60A通过开口部50A与空 腔33进行电耦合，其长度为信号波的基板内有效波长Xga的约1/4。所谓第一阻抗变换器 60A的约λ ga/4的长度，如图12所示，是从开口部50A到耦合开口 65A的距离L3a。该第 一阻抗变换器60A包括内层接地导体35、多个接地通孔30、以及配置于这些内层接地导体 35和多个接地通孔30的内部的介质。在距离开口部50A的长度约λ ga/4的位置上所配置的内层接地导体35中，形成 有耦合开口 65A、即接地的开口图案。此外，在耦合开口 65A的前方，形成有任意长度(但 要大于信号波的基板内有效波长Xga的约1/4)的前端短路的介质传输线路80A。该介质 传输线路80A包括内层接地导体35、多个接地通孔30、30d、以及配置于这些内层接地导体 35和多个接地通孔30的内部的介质。在构成前端短路面的接地通孔30d与耦合开口 65A之间设置通过填充电阻而形成 的电阻通孔列30e，电阻通孔列30e如图10所示，位于介质传输线路80A内，配置在距离构 成前端短路面的接地通孔30d的长度为信号波的基板内有效波长λ ga的约1/4 (L4a)的位 置上。距离该介质传输线路80A的前端短路点约λ ga/4的位置，对于基板内有效波长为 λ ga的信号波来说，成为电场最大的开放点，在该开放点设有电阻通孔列30e。电阻通孔列 30e还配置成与介质传输线路80A中形成的电场平行。 图13中，第二空腔谐振抑制电路22B包括第二开口部50B、第二阻抗变换器60B、 第二耦合开口 65B、第二介质传输线路80B、以及电阻通孔列30e。即，在介质传输线路80B 中设置的前端短路的接地通孔30d和耦合开口 65B之间配置电阻。 在接地图案18的空腔端部或空腔端部周边形成第二开口部50B、即接地的开口图案。在该开口部50B的前方的多层介质基板2内，形成长度(L3b)为第二信号波的基板内 有效波长Xgb的约1/4的第二阻抗变换器60B。阻抗变换器60B在内部具有导电板25，该 导电板25使第二介质传输线路80B的波导绕行而变长，变成约λ gb/4的长度(L3b)。因 此，不需要增加多层介质基板2的厚度(不需要增加多层基板的层数)，就能构成与长波长 的信号波所对应的阻抗变换器在这种结构的实施方式3中，由于也形成有抑制频率fo的第一信号波的空腔谐振 的第一空腔谐振抑制电路22A、和抑制频率fo/2的第二信号波的空腔谐振的第二空腔谐振 抑制电路22B这两种空腔谐振抑制电路，因此，能够抑制作为对象的两个频率信号波的谐 振。此外，在本实施方式中，也不限于两种空腔谐振抑制电路，还可以设置抑制其它频率信 号波的谐振的空腔谐振抑制电路。另外，在本实施方式中，也可以与实施方式2的相同，省略阻抗变换器60A和阻抗 变换器60B。此外，也可以将第一空腔谐振抑制电路22A的从构成前端短路面的接地通孔 30d到电阻通孔列30e的长度L4a设定为λ ga/4的奇数倍，还可以将第二空腔谐振抑制电 路22B的从构成前端短路面的接地通孔30d到电阻通孔列30e的长度L4b设定为λ gb/4 的奇数倍，同样，也可以将第一阻抗变换器60A的长度L3a设定为λ ga/4的奇数倍，还可以 将第二阻抗变换器60B的长度L3b设定为λ gb/4的奇数倍。此外，上述实施方式中，是将本发明应用于在多层介质基板2内形成的IC装载凹 部6内收纳作为高频器件的MMIC3B和混频器3A这样的结构的高频封装，但本发明也能适 用于在没有IC装载凹部6的平坦的多层介质基板2的表层装载高频器件这样的结构的高 频封装。工业上的实用性如上所述，本发明所涉及的多层介质基板及半导体封装对于需要采取高频EMI对 策的FM-CW雷达等半导体电子设备是有用的。
权利要求
一种多层介质基板，在介质基板上形成空腔，在空腔内安装半导体器件，该多层介质基板具备空腔谐振抑制电路，包括开口部，该开口部形成于所述空腔内的介质基板上所配置的表层接地导体；阻抗变换器，该阻抗变换器形成于介质基板内，通过所述开口部与所述空腔电耦合，其长度为信号波的基板内有效波长的约1/4的奇数倍；前端短路的介质传输线路，该前端短路的介质传输线路形成于介质基板内，其长度为信号波的基板内有效波长的约1/4的奇数倍；耦合开口，该耦合开口形成于所述阻抗变换器和介质传输线路的连接部中的内层接地导体；以及电阻，该电阻形成于所述耦合开口，所述多层介质基板的特征在于，包括第一空腔谐振抑制电路，该第一空腔谐振抑制电路抑制第一信号波的空腔谐振；以及第二空腔谐振抑制电路，该第二空腔谐振抑制电路抑制频率不同于所述第一信号波的第二信号波的空腔谐振。
2.一种多层介质基板，在介质基板上形成空腔，在空腔内安装半导体器件，该多层介质基板具备空腔谐振抑 制电路，包括开口部，该开口部形成于所述空腔内的介质基板上所配置的表层接地导体； 阻抗变换器，该阻抗变换器形成于介质基板内，通过所述开口部与所述空腔电耦合，其 长度为信号波的基板内有效波长的约1/4的奇数倍；前端短路的介质传输线路，该前端短路的介质传输线路形成于介质基板内； 耦合开口，该耦合开口形成于所述阻抗变换器和介质传输线路的连接部中的内层接地 导体；以及电阻，该电阻位于所述介质传输线路内，并且配置于距离所述前端短路点为信号波的 基板内有效波长的约1/4的奇数倍的位置， 所述多层介质基板的特征在于，包括第一空腔谐振抑制电路，该第一空腔谐振抑制电路抑制第一信号波的空腔谐振；以及 第二空腔谐振抑制电路，该第二空腔谐振抑制电路抑制频率不同于所述第一信号波的 第二信号波的空腔谐振。
3.一种多层介质基板，在介质基板上形成空腔，在空腔内安装半导体器件，该多层介质基板具备空腔谐振抑 制电路，包括开口部，该开口部形成于所述空腔内的介质基板上所配置的表层接地导体； 前端短路的介质传输线路，该前端短路的介质传输线路形成于所述介质基板内，通过 所述开口部与所述空腔电耦合，其长度为信号波的基板内有效波长的约1/4的奇数倍；以 及电阻，该电阻形成于所述开口部， 所述多层介质基板的特征在于，包括第一空腔谐振抑制电路，该第一空腔谐振抑制电路抑制第一信号波的空腔谐振；以及第二空腔谐振抑制电路，该第二空腔谐振抑制电路抑制频率不同于所述第一信号波的 第二信号波的空腔谐振。
4.如权利要求1至3的任一项所述的多层介质基板，其特征在于，还包括导电板，该导电板设置在介质基板内，使所述阻抗变换器或所述介质传输线路 的波导绕行，从而使其长度成为所述信号波的基板内有效波长的约1/4的奇数倍。
5.一种多层介质基板，在介质基板上形成空腔，在空腔内安装半导体器件，该多层介质基板具备空腔谐振抑 制电路，包括开口部，该开口部形成于所述空腔内的介质基板上所配置的表层接地导体；前端短路的介质传输线路，该前端短路的介质传输线路形成于介质基板内，通过所述 开口部与所述空腔电耦合；以及电阻，该电阻位于所述介质传输线路内，并且配置于距离所述前端短路点为信号波的 基板内有效波长的约1/4的奇数倍的位置，所述多层介质基板的特征在于，包括第一空腔谐振抑制电路，该第一空腔谐振抑制电路抑制第一信号波的空腔谐振；以及第二空腔谐振抑制电路，该第二空腔谐振抑制电路抑制频率不同于所述第一信号波的 第二信号波的空腔谐振。
6.如权利要求5所述的多层介质基板，其特征在于，还包括导电板，该导电板设置在介质基板内，使所述介质传输线路的波导绕行，从而使 其所述前端短路点到所述电阻的距离成为信号波的基板内有效波长的约1/4的奇数倍的 长度。
7.如权利要求1至6的任一项所述的多层介质基板，其特征在于，所述开口部位于所述介质基板上，并且配置于空腔的侧端部或者距离侧端部的长度为 信号波的波长的约1/2的整数倍的位置。
8.如权利要求1至7的任一项所述的多层介质基板，其特征在于，所述第一信号波的频率为fo，所述第二信号波的频率为fo/2。
9.如权利要求1或2所述的多层介质基板，其特征在于，将所述开口部、介质传输线路及电阻形成在装载半导体器件的部位的周围。
10.如权利要求3或5所述的多层介质基板，其特征在于，将所述开口部、阻抗变换器、介质传输线路、耦合开口及电阻形成在装载半导体器件的 部位的周围。
11.如权利要求1至3、及5的任一项所述的多层介质基板，其特征在于，所述介质传输线路包括内层接地导体、多个接地通孔、以及这些内层接地导体和多个 接地通孔的内部的介质。
12.如权利要求3或5所述的多层介质基板，其特征在于，所述阻抗变换器包括内层接地导体、多个接地通孔、以及这些内层接地导体和多个接 地通孔的内部的介质。
13.一种半导体封装，其特征在于，包括权利要求1至12的任一项所述的多层介质基板；以及 形成所述空腔的电磁屏蔽构件。
14. 一种半导体封装，其特征在于，包括 一个或多个半导体器件；装载所述半导体器件的权利要求1至12的任一项所述的多层介质基板；以及 形成用于收纳所述半导体器件的所述空腔的电磁屏蔽构件。
全文摘要
本发明提供一种多层介质基板，包括第一空腔谐振抑制电路(20A)，该第一空腔谐振抑制电路(20A)抑制第一信号波的空腔谐振；以及第二空腔谐振抑制电路(20B)，该第二空腔谐振抑制电路(20B)抑制频率不同于第一信号波的第二信号波的空腔谐振。所述两个空腔谐振抑制电路分别包括开口部(50A、50B)，该开口部(50A、50B)形成于表层接地导体18；阻抗变换器，该阻抗变换器的长度为信号波的基板内有效波长的约1/4的奇数倍；前端短路的介质传输线路，该前端短路的介质传输线路的长度为信号波的基板内有效波长的约1/4的奇数倍；耦合开口，该耦合开口形成于内层接地导体；以及电阻，该电阻形成于耦合开口，从而得到抑制多个频率信号波的空腔谐振的多层介质基板。
文档编号H01L23/12GK101971327SQ200980109860
公开日2011年2月9日 申请日期2009年3月5日 优先权日2008年3月17日
发明者八十冈兴祐 申请人:三菱电机株式会社