JPH04117702A - ハイブリッド集積回路接続装置 - Google Patents

ハイブリッド集積回路接続装置

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JPH04117702A
JPH04117702A JP2232917A JP23291790A JPH04117702A JP H04117702 A JPH04117702 A JP H04117702A JP 2232917 A JP2232917 A JP 2232917A JP 23291790 A JP23291790 A JP 23291790A JP H04117702 A JPH04117702 A JP H04117702A
Authority
JP
Japan
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substrate
integrated circuit
substrates
capacitor
hybrid integrated
Prior art date
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Pending
Application number
JP2232917A
Other languages
English (en)
Inventor
Yorimichi Shibata
随道 柴田
Shuichi Fujita
修一 藤田
Yukio Akazawa
赤沢 幸雄
Fuminori Ishizuka
文則 石塚
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NTT Inc
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
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Publication of JPH04117702A publication Critical patent/JPH04117702A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/02Details
    • H05K1/0213Electrical arrangements not otherwise provided for
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/30Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistors
    • H05K3/32Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistors electrically connecting electric components or wires to printed circuits
    • H05K3/328Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistors electrically connecting electric components or wires to printed circuits by welding
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/36Assembling printed circuits with other printed circuits

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  • Combinations Of Printed Boards (AREA)
  • Waveguides (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】
本発明は、同種、もしくは異種構造線路の形成された基
板間、ないしは同一基板内のノード間の良好な高周波、
広帯域伝送特性を得るための電気的接続技術、特に高周
波、広帯域集積回路の実装、信号線引き出し、パッケー
ジング技術、及び高周波、広帯域ハイブリッド回路の実
装技術に関わるものである。
【従来の技術1 各種基板間の回路の電気的接続には、現在、ボンディン
グワイヤによる接続が最も一般的に用いられている。 こうしたボンディングワイヤによる接続を行った場合、
ボンディングワイヤの有する比較的大きなインダクタン
ス成分のために、線路間のインピーダンス整合を十分に
取ることができず、高周波、広帯域での良好な電気的接
続特性を得ることが困難であった。 高周波、広帯域での電気的接続特性を改善する抜本的な
手段は、接続する2つの基板をできる限り近接させて配
置し、接続に用いるボンディングワイヤの長さを極力短
くし、そのインダクタンス成分を小さくすることであっ
たが、これには配置、位置決め精度や構造上の問題から
限界が存在した。 特に、少なくとも一方の基板がマイクロストリップ線路
の形成された基板である場合、マイクロストリップ線路
の基板裏面にある線路グランド面を上面に引き出す必要
があり、そのスペースが必要である。例えば、2種類の
基板の間を開けてそこにグランドポストを立てる方法な
どが存在したが、そのような配置でボンディングワイヤ
の長さを短くするのは困難であった。 【本発明の目的】 本発明は、上記のボンディングワイヤによる各種基板間
回路の電気的接続を前提とし、ボンディングワイヤの長
さの縮小化の限界を認識した上で、さらに高周波、広帯
域での良好な電気的接続特性を得ることを目的として考
案された接続構造とこれを実現するための部品構造であ
る。
【発明の特徴と従来の技術との差異】
本発明の主要な特徴は、第1図に示す従来の接続構造と
本発明の接続構造の等価回路図の比較かられかるように
、ボンディングワイヤに附随するインダクタンス成分を
2分し、その間に新たに容量を挿入するところにある。 後に示す実施例により具体的に明らかになるように、多
くの場合このような構造を工夫することにより、1本当
りのボンディングワイヤの長さを縮小し、これにまつわ
るインダクタンス成分を減少させることができ、さらに
最も重要な点として信号線間に入るインダクタンスの中
間に容量が挿入されることにより、高周波、広帯域での
電気的接続特性の大幅な改善を特徴とする特徴を有する
ものである。 挿入される容量は誘電体薄膜により構成されるため、許
される微小な領域でボンディングワイヤインダクタンス
の影響を抑圧するに十分な容)値を実現することが可能
である。
【実施例】
第2図は、本発明の第1の実施例であって、基板7と基
板8の間の接続構造を示している。 ここで、基板7及び基板8はコプレーナ線路の形成され
た基板の場合であり、各々、集積回路チップであったり
、チップを実装する基板であったり、ハイブリッド回路
にしばしば用いられるアルミナ基板であったりする。 この実施例では、
【M求項1】及び
【請求項2】に記述
した接続構造が採用されている。 すなわち、本実施例は従来のボンディングワイヤのみか
ら成る接続構造に比べて、図中11の客足が新たに挿入
され、従来1本であった2つの基板の信号線どうしを接
続するボンディングワイヤが、図中9及び10の2本の
ボンディングワイヤに分割されている点が異なり、さら
に、挿入する容量が基板上に作り付けられているという
特徴を持っている。 図では新たに挿入された容量11は基板8上のグランド
メタルの上に誘電体[1を形成し、さらにその上にメタ
ル電極を設けることにより形成されている。 この容量の効果を定量的に説明するために、まずボンデ
ィングワイヤのインダクタンスの考察が必要である。ボ
ンディングワイヤに附随するインダクタンス成分L(1
−Ncよ次式により見積ることができる。 L=μo 1/2π(log21/r−3/4 )ただ
し、1はボンディングワイヤの長さ、rはボンディング
ワイヤのびて25μm程度である。 2つの基板をまたぐボンディングワイヤの長さは、ボン
ディングワイヤを打つためのパッドサイズが通常0.1
g+m角程度は必要であることを考え合せて第2図の配
置を見れば推測されるように、最低0.6〜0.8uに
達するのは普通であり、場合によっては1asを超えざ
るを得ないこともある。 この時のインダクタンスは上式から0.4〜0.7nH
と見積もられる。 第3図のグラフ中に■で示す曲線は、ボンディングワイ
ヤに附随するインダクタンスL、=0.6nHを考慮し
て計算した従来のボンディングワイヤのみから成る接続
の挿入損失の周波数特性である。これより、例えば信号
周波数2゜5GH2での挿入損失は一20dBにもなる
ことがわかる。 ここで挿入損失とは理想的な接続ではマイナス無限大デ
シベルとなるもので、この値が零に近付くほど接続特性
が劣化したことになる。 この場合の劣化は明らかにインダクタンスしBによる線
路間のインピーダンス不整合に起因しているもので、挿
入損失−20dBとは電圧振幅にして10%もの反射が
接続部で生じることにあたる。 これに対して、第3図のグラフ中に■で示す曲線は、本
発明の実施例、第2図の!Iq造を採った場合の挿入損
失の計算結果である。 ここで2つの基板をまたぐボンディングワイヤ(第2図
の9)の長さは、従来のボンディングワイヤのみから成
る接続の場合と同一とし、そのインダクタンスし8=0
.6nHとした。 新たに挿入した容量の値はC3=4BOfF、基板8上
で容量と信号線を接続するボンディングワイヤ(第2図
の10)のインダクタンスもL8=0.6 nHとした
。これより、本発明の実施例の場合、信号周波数2.5
GH2での挿入損失は一40dB未満であることがわか
る。 これは電圧振幅にして接続部での反射が1%未満である
ことになり、従来のボンディングワイヤのみから成る接
続に比べて10倍以上の大幅な改善効果があることが理
解される。 ボンディングワイヤの中間に作り付けた容量の容量値C
3=480fFはボンディングワイヤのインダクタンス
成分のインダクタンス値L= (0,6+0.6)n)
Iから次式を用いて最適になるように求めた。 7=Z o=50Ω この容量値CB=480fFは、本実施例のように、誘
電体薄膜からなる容量を利用することによって製作可能
である。 今、典型的な鎗として誘電体isの厚さを2゜5μm、
その誘電率を6とすると容量値C−480fFを得るた
めの面積は、150X150μm2となり、第2図の基
板8の表面に十分製作可能な寸法となる。 第3図のグラフ中に■で示す曲線は、
【請求項1】の記
述の特殊な場合として、基板2上で容量と信号線を接続
するボンディングワイヤ(第2図の10>の長さを短く
した場合、もしくはこれを基板2上の配線メタルで代用
した場合を想定し、このインダクタンスし8=0とした
時の挿入損失を示している。 この場合でもグラフ中■で示す曲線と同様、従来のボン
ディングワイヤのみから成る接続に比べて大幅な改善効
果がある。 第4図は、本稿に示す本発明の第2の実施例であって、
2種類の基板間の接続構造を示している。 ここで、図中、基板12は第1の実施例と同様、コプレ
ーナ線路の形成された基板であり、基板13がマイクロ
ストリップ線路の形成された基板である点が第1の実施
例と異なっている。 マイクロストリップ線路の形成された基板の裏面にある
Ti気的なグランドにボンディングワイヤを接続するた
めに、ここではグランドポスト15が2つの基板の間に
立てられている。 従来は、2つの基板の信号線は、このグランドポストの
幅分の距離をまたいだ1本のボンディングワイヤによっ
て直接接続されていた。 典型的なグランドポストの寸法は、その配置など、取扱
い上の問題から0.5ml角程度が最小であり、信号線
を接続するボンディングワイヤの長さは111程度以下
にするのは困ガであると考えられた。 そこで、本実施例では
【請求項3]に述べたグランドポ
ストと一体化された容量16を用意し、これを用いて【
請求項1】の接続構造を実現したものである。 この場合には、容量が挿入される効果のほかに、各回に
より分割されるボンディングワイヤの長さは、従来の約
半分にできる効果が重要されることになる。 第5図は、この場合の従来構造と本実施例の接続特性の
比較である。 第5図Bは従来の場合につきインダクタンス成分0.6
nHを付加したときの接続に対する伝搬1821と挿入
損失811の周波数特性を示したものである。 この図かられかるように、例えば信号帯域として5GH
zを想定すると5GHzにおいて一14dBもの挿入損
失を生じるため、回路、システム構成上きわめて深刻な
問題がしばしば生じる。 これに対し、本発明の実施例、第4図のように信号線を
接続するボンディングワイヤが中間でグランドポストと
一体化された容量16を経由したようにした場合、挿入
損失を効果的に低減させることが可能である。 第5図Aは、中間に作り付ける容量値を240fFとし
た時の接続に対する伝搬1821と挿入損失811の周
波数特性を示したものである。 これから信号帯域5GHzでの挿入損失−43dBとな
り、本発明を利用しない第5図Bの場合に比べて約30
dBの大幅な改善が得られたことがわかる。 別の見方をすると本発明を利用しない場合の信号帯域5
GHzの挿入損失−14dBと同等の挿入損失となる周
波数は本発明の実施例を適用すれば15GHzとなり、
信号帯域で3倍の周波数特性を持つ接続を可能とするこ
とが理解される。 第6図及び第7図は、本発明の第3及び第4の実施例で
あって、第6図は
【請求項4】に記述したサブキャリア
を用いたコプレーナ線路の形成された基板17とマイク
ロストリップ線路の形成された基板18の接続構造、第
7図は
【請求項5】に記述した容量を一体化したサブキ
ャリアを用いて集積回路チップ21とマイクロストリッ
プ線路の形成された基板22の間の
【請求項1】の接続
構造を実現した例である。 第6図のサブキャリアは、第4図のグランドポストにあ
たる部分が台座となる金属ブロックと一体となっている
ため、その配置など、取扱い上の問題に起因する寸法の
制限がなくなり、幅をボンディングワイヤを打つのに十
分な幅O21〜0.15111まで小さくできる点に大
きな特徴を持っている。 これにより、2つの基板の信号線を接続するボンディン
グワイヤの長さを減少させることが可能で、接続特性を
大幅に改善することができる。 さらに、第7図のように容量を一体化したサブキャリア
を用いることによって、第2の実施例に見られた改善効
果が@畳される。この容量はサブキャリアの側面、ない
しはサブキャリアに埋め込む形で製作してもよいが、そ
の場合、ボンディングワイヤが打たれるサブキャリア表
面からこの容量までのリードの長さを十分短くすること
が、良好な周波数特性を得る上で肝要である。 【本発明の効果) 以上、実施例を通して明らかとしたように、本発明によ
れば、高周波、広帯域信号の電気的接続を行う上で、従
来に比べて大幅に改善された接続特性を衿ることができ
る。 本発明は、現在、工業的に広く普及しているボンディン
グワイヤによる接続を前提として、その改善を図ったも
のであるため、工業的に技術の流用が可能であり、高周
波、広帯域集積回路の実装、信号線引き出し、パッケー
ジング、及び高周波、広帯域ハイブリッド回路の実装な
ど、きわめて広範囲な技術分野に与える効果は多大であ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は、従来の接続模造と本発明の接続構造の等価回
路図の比較である。 第2図は、本発明に基<(
【請求項1]、【M求項2J
)、コプレーナ線路i路の形成された基板同士の接続の
実施例である。 第3図は、第2図に示した本発明の実施例の効果を示す
接続部の挿入損失S11の周波数特性であり、■が従来
の場合、■及び■が本発明の実施例の場合である。 第4図は本発明に基り(【請求項1]、【請求項3】)
、マイクロストリップ線路の形成された基板とコプレー
ナ線路の形成された基板の接続の実施例である。 第5図は、第4図に示した本発明の実施例の効果を示す
接続部の伝搬[1821と挿入損失S11の周波数特性
であり、図中(A>が本発明の実施例の場合、図中(B
)が従来の場合である。 第6図は、本発明に基<(
【請求項1]、【請求項4】
)、マイクロストリップ線路の形成された基板とコプレ
ーナ線路の形成された基板の接続の実施例である。 第7図は、本発明に基り(【請求項1]、[f!l!求
項5])、マイクロストリップ線路の形成された基板か
ら一般にコプレーナ構造を採るGaASなどの集積回路
チップへ高周波、広帯域な信号を入出力するための接続
方法実施例を示ず図である。 2.7.8.12 ・・・・・・・・・・・・・・・基板

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 【請求項1】  2種類の基板もしくは同一基板上の第1及び第2のノ
    ード間をボンディングワイヤにより電気的に接続するハ
    イブリッド集積回路接続装置において、 一端を上記第1及び第2のノードに第1及び第2のボン
    ディングワイヤにより接続し、他端を電気的に接地して
    いる容量を有することを特徴とするハイブリッド集積回
    路接続装置。 【請求項2】 【請求項1】記載のハイブリッド集積回路接続装置にお
    いて、 上記容量が上記基板と一体形成されていることを特徴と
    するハイブリッド集積回路接続装置。 【請求項3】 【請求項1】記載のハイブリッド集積回路接続装置にお
    いて、上記基板上にマイクロストリップ線路が形成され
    、 上記マイクロストリツプ線路の形成された基板の裏面の
    接地面を表面に引き出すためのグランドポストを有し、 その表面上に誘電体膜を形成し、その上に電極を設ける
    ことにより、上記容量がグランドポストと一体形成され
    ていることを特徴とするハイブリツド集積回路接続装置
    。 【請求項4】 少なくとも一方がマイクロストリップ線路の形成された
    基板である場合の2種類の基板のボンディングワイヤに
    よる電気的接続に用いる、マイクロストリップ線路の形
    成された基板が面を揃えて埋め込まれるように、金属ブ
    ロックが基板の厚みだけくりぬかれ、 それによつて上記マイクロストリップ線路の形成された
    上記基板のグランド面が、線路端面で、上記基板の表面
    に引き出されるようにしたマイクロストリツプ線路の形
    成された基板の金属ブロツクサブキャリアを用いること
    を特徴とするハイブリッド集積回路接続装置。 【請求項5】 【請求項4】記載のハイブリッド集積回路接続装置にお
    いて、 サブキャリアの、マイクロストリップ線路の形成された
    基板のグランド面が線路端面で基板の表面に引き出され
    るようにした部分の表面もしくは側面に、誘電体膜を形
    成し、その上に電極を設けることによって容量を形成し
    た、容量がサブキャリアと一体化されていることを特徴
    とするハイブリッド集積回路接続装置。
JP2232917A 1990-09-03 1990-09-03 ハイブリッド集積回路接続装置 Pending JPH04117702A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04227101A (ja) * 1990-09-04 1992-08-17 Watkins Johnson Co マイクロ波モジュール及びその接続システム
US5583468A (en) * 1995-04-03 1996-12-10 Motorola, Inc. High frequency transition from a microstrip transmission line to an MMIC coplanar waveguide
US5777528A (en) * 1995-05-26 1998-07-07 Motorola, Inc. Mode suppressing coplanar waveguide transition and method
EP1176661A1 (en) * 2000-03-09 2002-01-30 Lucent Technologies Inc. Resonant capacitive coupler
US7067743B2 (en) 2002-09-17 2006-06-27 Fujitsu Quantum Devices Limited Transmission line and device including the same

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EP1176661A1 (en) * 2000-03-09 2002-01-30 Lucent Technologies Inc. Resonant capacitive coupler
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