JPH02256260A - 集積回路パッケージ - Google Patents

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、集積回路パッケージに関する。より詳細には
、本発明は、信号線路として複合酸化物系超電導材料を
使用して形成された高周波用集積回路のパッケージの新
規な構成に関する。

従来の技術 近年、情報処理や通信の分野においては、ディジタル化
及び高速化並びに大容量化が急速に進み、更に、衛星通
信等のマイクロ波通信の利用も拡大している。このため
、高周波信号を処理するための集積回路もこれに対応し
て高機能化並びに高速化が進み、これを収容する集積回
路パッケージについても対応が求められている。

特に高周波信号を扱う場合に集積回路パッケージにおい
て問題になるのは、信号線路上の電気的な損失である。

即ち、回路規模が拡大して線路長が延びると共に、処理
する信号の周波数が高くなるので、パッケージ上の信号
線路においても、低損失伝送は重要な課題である。とこ
ろが、集積回路の高機能化は、信号線路の高密度化を招
き、信号線路幅が狭くなるので、信号線路の低損失化は
限界に近づいていると言われている。

このような問題に対して、集積回路パッケージの信号線
路を超電導化することが提案されている。

即ち、高周波信号線路における伝送損失は、信号線路の
電気伝導度が有限であるために起る導体損失と導体・接
地間に形成される誘電体に起因する誘電体損失とに大別
することができるが、信号線路として超電導体を使用し
た場合、特に導体損失を極限まで減少させることができ
、金属材料を使用した従来の信号線路に対して、伝送損
失の非常に低い信号線路を実現することができる。

発明が解決しようとする課題 従来知られていた超電導材料は、一般に液体ヘリウム温
度以下の極低温でしか超電導体にならなかったので、こ
れを利用することはあまり検討されていなかった。しか
しながら、１９８６年に〔Ｌａ。

Ｂａ１ｌ　２ＣＬＩ０４や［：Ｌａ、　Ｓｒ］　２Ｃｕ
０４等の複合酸化物焼結体が高いＴｃを有する超電導材
料であることが見出され、これに続いてＹ　ＩＢａｚＣ
ｕ、、　０７−Ｘで表される組成を有する複合酸化物が
９０に以上の温度範囲で超電導特性を示すことが確認さ
れた。このような高い温度で超電導特性を示す材料は廉
価な液体窒素を冷却媒体として使用することができるの
で、超電導技術を集積回路に応用することが現実的な技
術手段となってきた。

しかしながら、実際に複合酸化物系の超電導材料によっ
て形成された信号線路を備える集積回路パッケージを作
製してその信号線路の伝送損失を測定してみると、低損
失化が十分に達成されないばかりか、場合によっては導
電性が失われている場合さえある。

そこで、本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解決
し、超電導体を使用した、導体損失のない信号線路を備
えた新規な集積回路パッケージを提供することにある。

課題を解決するための手段 即ち、本発明に従うと、複合酸化物系超電導材料によっ
て、間に誘電体層を介して形成された接地導体層と信号
線路とを備える集積回路パッケージであって、該誘電体
層が、ＬａＡｌＯ３によって形成されていることを特徴
とする集積回路パッケージが提供される。

上記本発明に係る集積回路パッケージの構成は、特に高
周波信号処理用の集積回路パッケージにおいて有効であ
るが、超電導線路を備える集積回路パッケージとして、
他の種類の集積回路を収容するためにも有利に使用する
ことができる。

尚、上記本発明に係る集積回路パッケージにおいてその
信号線路を形成する超電導材料として、ＹＢａ２Ｃｕ３
Ｏ７−ｘおよびこの複合酸化物のＹを、ｔｌｏ。

Ｅｒ等のランタノイド元素で置換した組成を有する複合
酸化物、Ｔ１２Ｂａ２Ｃａ２Ｃｕ＊　Ｏｌ−ＹまたはＢ
ｉ２５ｒ２Ｃａ２［ｕ３０＋ｏ−ｙおよびこれらの複合
酸化物にｐｂを添加したもの等を例示することができる
。

また、この集積回路パッケージは、その全体をＬａＡｌ
Ｃ１＋によって形成することもできるが、詳細は後述す
るように、接地導体層と信号線路との間の誘電体層以外
の部分は、ＭｇＯ，ＳｒＴｉＯ３、ＹＳＺ等の、複合酸
化物系超電導材料との反応性が低い材料によって形成し
ても差し支えない。

作用 前述のように、従来は、複合酸化物系超電導材料による
信号線路を備えた集積回路パッケージを作製しても、必
ずしも所期の性能が得られなかった。本発明者等は、こ
の問題について実験と検討を重ねた結果、その理由は以
下のようなものであることを見出した。

集積回路パッケージの信号線路が形成される下地は、そ
のパッケージそのものの材料、あるいは、高周波用パッ
ケージの場合は誘電体層である。従来の集積回路パッケ
ージでは、この下地材料は、具体的にはＡｌ２Ｏ３、Ｓ
ｉｎ□、Ｍｇ０ＳＳｒＴｉＯｈ、ＹＳＺ等である。

ところが、これらのパッケージ材料は、各々以下のよう
な問題がある。

即ち、下地材料として、Ａｌ２Ｏ３やＳｉＯ□を使用し
た場合、超電導線路を形成する過程で必要な熱処理に際
して、Ａｌ２Ｏ３や５ｉ０２と複合酸化物系超電導材料
とが反応して信号線路の超電導特性が劣化あるいは消失
してしまう。

また、下地として、ＭｇＯ，５ｒＴｉＣｈあるいはＹＳ
Ｚを使用した場合、これらの材料の誘電体損失が非常に
大きく、超電導線路による導体損失の低減が活かされな
い。

そこで、複合酸化物系超電導材料との低反応性と、低誘
電体損失とを両立させた誘電体層の材料を種々模索した
結果、ＬａＡｌＯ３が極めて好ましい材料であることを
見出し、本発明に係る集積回路パッケージを完成した。

即ち、ＬａＡ１０．＋　は、かなり高温まで安定で、複
合酸化物系超電導材料との反応性が低く、また、誘電体
損失も、ＭｇＯやＹＳＺに比較して１桁以上低い。

尚、本発明に係る集積回路パッケージにおいて信号線路
の形成材料として使用できる超電導材料としては、一連
の複合酸化物系超電導材料がいずれも適用できるが、特
に有利な材料として、ＹＢａ２［：ｕ３０ｔ−ｘおよび
この複合酸化物のＹを、Ｈｏ、　Ｂｒ等のランタノイド
元素で置換した組成を有する複合酸化物、Ｔ１．ｚＢａ
２ＣａｚＣｔ＋３０１ａ−ｙまたはＢｉ、５ｒ２Ｃａ２
Ｃｕ３０□。−８およびこれらの複合酸化物にｐｂを添
加したもの等が挙げられる。

以下に図面を参照して本発明をより具体的に説明するが
、以下の開示は本発明の一実施例に過ぎず、本発明の技
術的範囲を何ら限定するものではない。

実施例 本発明の効果を確認するために、誘電体材料としてＬａ
ＡｌＯ３、ＭｇＯ、Ｙ　Ｓ　Ｚ　ＸＡｌ２０３　を使用
して、実際にリードレスチップキャリアを作製した。

作製したリードレスチップキャリアは、第１図（ａ）に
示すように、放射状にパターニングされた信号線路１と
、−辺が２ｍｍの正方形のキャビティ２とを備えた、−
辺が２２ｍｍの正方形のものである。

作製はマグネトロンスパッタリング法により、第１図（
ｂ）に示すように、基板５上に、接地導体層４、誘電体
層３および信号線路１を順次形成した。

基板５はＭｇＯ単結晶により、接地導体層４および信号
線路１はいずれもＹＢａ２Ｃｕ３０７−Ｘにより、それ
ぞれ形成した。尚、各信号線路１の幅は０．０１ｍｍと
し、信号線路１相互の間隔は０．１ｍｍとした。また、
各層の成膜条件は、以下の第１表に示す通りである。

第１表（１） 第１表（２） 以上のようにして作製した各リードレスチップキャリア
の信号線路の導体損失を測定した。各試料に使用した誘
電体層３の材料と、測定結果を第２表に併せて示す。ま
た、比較のために、接地導体層４および信号線路１をＡ
１により、誘電体層３をＡｌ２Ｏ３により形成した試料
も作製し、同じ条件で伝送信号の減衰を測定した。測定
は、７７Ｋにおける１０　Ｇ　Ｈｚの信号の減衰を測定
した。

第２表 ※：誘電体層３の厚さは、信号線路の特性インピーダン
スが５０Ωとなるように設定した。

以上のようにして各層を成膜した後９００℃で熱処理を
実施し、更に、０．１％希塩酸を使用したウェットエツ
チングにより信号線路のパターンを形成した。

＊：信号線路は絶縁体となり、超電導特性を示さなかっ
た。

第２表に示すように、八ｌにより形成された信号線路を
備える参考試料に対して、ＬａＡｌＯ３以外の誘電体を
使用して誘電体層３を形成した各比較例は、減衰が低減
しているものの、清々１／４程度である。一方、本発明
に従って誘電体層３をＬａＡ　１０３によって形成した
試料では、更に、１桁減衰が低減しており、本発明に係
る集積回路パッケージの構成が有効であることが判る。

発明の詳細 な説明したように、本発明に係る集積回路パッケージは
、複合酸化物系超電導材料の優れた超電導特性を、集積
回路パッケージの信号線路において有効に活かしたもの
である。

即ち、特に高周波用集積回路のパッケージとしてこの集
積回路パッケージを使用することにより、集積回路パッ
ケージの信号線路上で生じる伝送損失を画期的に低減さ
せることができる。従って、大型の集積回路、例えばマ
イクロ波集積回路用低損失パッケージとして有用である
。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は、本発明に係る集積回路パッケージの作
製例の構成を示す平面図であり、 第１図ら）は、第４図（ａ）に示した集積回路パッケー
ジの構成を示すＡ−Ａ断面図である。 〔主な参照番号〕 １・・超伝導信号線路、 ２・・キャビティ、 ３・・誘電体層層、 ４・・接地導体層、 ５・・基板

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 複合酸化物系超電導材料によって、間に誘電体層を介し
   て形成された接地導体層と信号線路とを備える集積回路
   パッケージであって、 該誘電体層が、ＬａＡｌＯ＿３によって形成されている
   ことを特徴とする集積回路パッケージ。