(57)【要約】  ヒートシンクと、マイクロストリップラインを有するセラミック端子と、整合回路とを一体化させた、該ヒートシンクに固定された一体化部品と、該セラミック端子に固定されたリードと、該ヒートシンクに固定された整合基板と、該ヒートシンクに固定された半導体チップと、該整合回路と該整合基板を接続し、該整合基板と該半導体チップを電気的に接続する複数のワイヤと、平面視で該整合基板と該半導体チップを囲むフレームと、該フレームの上に設けられたキャップと、を備えたことを特徴とする。
2018123064.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒートシンクと、
マイクロストリップラインを有するセラミック端子と、整合回路とを一体化させた、前記ヒートシンクに固定された一体化部品と、
前記セラミック端子に固定されたリードと、
前記ヒートシンクに固定された整合基板と、
前記ヒートシンクに固定された半導体チップと、
前記整合回路と前記整合基板を接続し、前記整合基板と前記半導体チップを電気的に接続する複数のワイヤと、
平面視で前記整合基板と前記半導体チップを囲むフレームと、
前記フレームの上に設けられたキャップと、を備えたことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
平面視で四角形であり、平面視でＨ型の第１部分と、前記第１部分よりも薄く形成された第２部分とを有するヒートシンクと、
マイクロストリップラインを有し、前記第２部分にはんだで固定された基板と、
前記基板に固定されたリードと、
前記第２部分に固定された整合基板と、
前記第１部分に固定された半導体チップと、
前記基板と前記整合基板を接続し、前記整合基板と前記半導体チップを電気的に接続する複数のワイヤと、
底面が前記基板と前記第１部分に固定され、前記半導体チップを囲むフレームと、を備え、
前記基板の上面と前記第１部分の上面の高さが等しく、
前記フレームの底面は平坦面であることを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
前記基板は、マイクロストリップラインを有するセラミック端子と、整合回路とが一体化した一体化部品であることを特徴とする請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記半導体チップは銀焼結材で前記第１部分に固定され、
前記基板は金錫共晶はんだで前記第２部分に固定されたことを特徴とする請求項２又は３に記載の半導体装置。
【請求項５】
ヒートシンクと、
前記ヒートシンクの上に設けられ上面が平坦であり平面視で環状の外枠部分と、前記ヒートシンクの上に設けられ前記外枠部分の内壁に接し前記外枠部分よりも薄く形成された内側部分と、とを有し、前記内側部分には貫通孔が設けられた外側整合基板と、
前記外枠部分に固定されたリードと、
前記貫通孔により露出した前記ヒートシンクに固定された整合基板と、
前記貫通孔により露出した前記ヒートシンクに固定された半導体チップと、
前記内側部分と前記整合基板を接続し、前記整合基板と前記半導体チップを電気的に接続する複数のワイヤと、
前記外枠部分と前記内側部分を接続する外側整合基板ワイヤと、
前記外枠部分の上面に固定されたキャップと、を備えたことを特徴とする半導体装置。
【請求項６】
前記外側整合基板ワイヤは金リボンであることを特徴とする請求項５に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記半導体チップは銀焼結材で前記ヒートシンクに固定され、
前記外側整合基板と前記整合基板は金錫共晶はんだで前記ヒートシンクに固定されたことを特徴とする請求項５又は６に記載の半導体装置。
【請求項８】
ヒートシンクと、
前記ヒートシンクに固定されたリードと、
前記ヒートシンクに固定された外側整合基板と、
前記ヒートシンクに固定された整合基板と、
前記ヒートシンクに固定された半導体チップと、
前記リードの上面に絶縁性接着剤で固定された環状のフレーム部と、前記フレーム部の上面に固定されたキャップ部とを有するカバーと、
前記外側整合基板と前記整合基板を接続し、前記整合基板と前記半導体チップを電気的に接続する複数のワイヤと、を備え、
前記リードと前記外側整合基板が電気的に接続されたことを特徴とする半導体装置。
【請求項９】
前記リードと前記外側整合基板を接続するワイヤと、
前記リードを前記ヒートシンクに固定する絶縁性接着剤と、を備えたことを特徴とする請求項８に記載の半導体装置。
【請求項１０】
前記外側整合基板、前記整合基板及び前記半導体チップは銀焼結材で前記ヒートシンクに固定されたことを特徴とする請求項８又は９に記載の半導体装置。
【請求項１１】
前記外側整合基板はセラミックではない誘電体を有し、
前記リードは前記外側整合基板を介して前記ヒートシンクに固定され、
前記リードは導電性接着剤で前記外側整合基板に接続されたことを特徴とする請求項８に記載の半導体装置。
【請求項１２】
前記外側整合基板はフレキシブルプリント配線板であることを特徴とする請求項８に記載の半導体装置。
【請求項１３】
前記外側整合基板は、ポリイミドシートと、前記ポリイミドシートの両面に形成された銅板回路を有することを特徴とする請求項８に記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば、携帯電話用基地局のドライバー段に使用する高出力増幅器に用いられる半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力増幅器として機能するパッケージは一般的には以下のように製造される。まず、銅合金のヒートシンク上に電気信号を伝達するためのセラミック端子を銀ロウ材で固定する。次いで、ヒートシンクとセラミック端子上に壁となるセラミックフレームを乗せ、ヒートシンクとセラミックフレームを銀ロウ材で固定する。セラミック端子上に同じ銀ロウ材でリードを固定する。【０００３】
次いで、セラミックフレーム内のヒートシンク上に金スズ共晶はんだで半導体チップを固定する。次いで、半導体チップとセラミック端子の間のヒートシンクに、５０Ω終端させるための整合基板を金スズ共晶はんだで固定する。次いで、半導体チップと整合基板、整合基板とセラミック端子の間を金ワイヤで接続する。さらに、外力から内部の回路を守るセラミックキャップを金錫共晶はんだでセラミックフレームに固定する。こうして、外部からの電気信号を入力し、外部に電気信号を出力する半導体装置が完成する。【０００４】
このような半導体装置では、電気信号を一方のリードからセラミック端子、ワイヤ、整合回路およびワイヤを伝送させて半導体チップに入力して高周波信号を増幅する。そして、増幅された高周波信号を他方のリードに向けてワイヤ、整合回路、ワイヤ、セラミック端子の順に伝送させ、当該他方のリードから出力する。内部の回路は、セラミックフレームとセラミックキャップとヒートシンクにより外から及ぼされる外力および外界からの異物に対して保護される。このような半導体装置は、例えば特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】日本特開２０１０−１３５７２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
電力増幅器として機能するパッケージを構成する半導体装置においては、部品点数を削減すること、組み立ての容易性を高めること、又は別の方法により、コストを低下させたり性能を高めたりすることが求められている。【０００７】
本発明は上述の問題を解決するためになされたものであり、コストを低下させたり性能を高めたりすることができる半導体装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願の発明に係る半導体装置は、ヒートシンクと、マイクロストリップラインを有するセラミック端子と、整合回路とを一体化させた、該ヒートシンクに固定された一体化部品と、該セラミック端子に固定されたリードと、該ヒートシンクに固定された整合基板と、該ヒートシンクに固定された半導体チップと、該整合回路と該整合基板を接続し、該整合基板と該半導体チップを電気的に接続する複数のワイヤと、平面視で該整合基板と該半導体チップを囲むフレームと、該フレームの上に設けられたキャップと、を備えたことを特徴とする。【０００９】
本願の発明に係る他の半導体装置は、平面視で四角形であり、平面視でＨ型の第１部分と、該第１部分よりも薄く形成された第２部分とを有するヒートシンクと、マイクロストリップラインを有し、該第２部分にはんだで固定された基板と、該基板に固定されたリードと、該第２部分に固定された整合基板と、該第１部分に固定された半導体チップと、該基板と該整合基板を接続し、該整合基板と該半導体チップを電気的に接続する複数のワイヤと、底面が該基板と該第１部分に固定され、該半導体チップを囲むフレームと、を備え、該基板の上面と該第１部分の上面の高さが等しく、該フレームの底面は平坦面であることを特徴とする。【００１０】
本願の発明に係る他の半導体装置は、ヒートシンクと、該ヒートシンクの上に設けられ上面が平坦であり平面視で環状の外枠部分と、該ヒートシンクの上に設けられ該外枠部分の内壁に接し該外枠部分よりも薄く形成された内側部分と、とを有し、該内側部分には貫通孔が設けられた外側整合基板と、該外枠部分に固定されたリードと、該貫通孔により露出した該ヒートシンクに固定された整合基板と、該貫通孔により露出した該ヒートシンクに固定された半導体チップと、該内側部分と該整合基板を接続し、該整合基板と該半導体チップを電気的に接続する複数のワイヤと、該外枠部分と該内側部分を接続する外側整合基板ワイヤと、該外枠部分の上面に固定されたキャップと、を備えたことを特徴とする。【００１１】
本願の発明に係る他の半導体装置は、ヒートシンクと、該ヒートシンクに固定されたリードと、該ヒートシンクに固定された外側整合基板と、該ヒートシンクに固定された整合基板と、該ヒートシンクに固定された半導体チップと、該リードの上面に絶縁性接着剤で固定された環状のフレーム部と、該フレーム部の上面に固定されたキャップ部とを有するカバーと、該外側整合基板と該整合基板を接続し、該整合基板と該半導体チップを電気的に接続する複数のワイヤと、を備え、該リードと該外側整合基板が電気的に接続されたことを特徴とする。【００１２】
本発明のその他の特徴は以下に明らかにする。
【発明の効果】
【００１３】
この発明によれば、例えば、マイクロストリップラインを有するセラミック端子と、整合回路とを一体化することにより、コストを低下させ性能を高めた半導体装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施の形態１に係る半導体装置の断面図である。
【図２】半導体装置の平面図である。
【図３】実施の形態２に係る半導体装置の断面図である。
【図４】ヒートシンクの斜視図である。
【図５】半導体装置の平面図である。
【図６】変形例に係る半導体装置の断面図である。
【図７】実施の形態３に係る半導体装置の断面図である。
【図８】外側整合基板の斜視図である。
【図９】半導体装置の平面図である。
【図１０】変形例に係る半導体装置の断面図である。
【図１１】別の変形例に係る半導体装置の断面図である。
【図１２】実施の形態４に係る半導体装置の断面図である。
【図１３】半導体装置の平面図である。
【図１４】変形例に係る半導体装置の断面図である。
【図１５】実施の形態５に係る半導体装置の断面図である。
【図１６】半導体装置の平面図である。
【図１７】変形例に係る半導体装置の断面図である。
【図１８】実施の形態６に係る半導体装置の断面図である。
【図１９】半導体装置の平面図である。
【図２０】変形例に係る半導体装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の実施の形態に係る半導体装置について図面を参照して説明する。同じ又は対応する構成要素には同じ符号を付し、説明の繰り返しを省略する場合がある。
【００１６】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る半導体装置の断面図である。この半導体装置はヒートシンク１を備えている。ヒートシンク１には、一体化部品２、整合基板５および半導体チップ７が固定されている。一体化部品２は、マイクロストリップラインを有するセラミック端子２ａと、整合回路２ｂとを一体化させたものである。整合回路２ｂは入出力用の整合回路である。一体化部品２は、セラミック基板と、セラミック基板の下面全面に形成された金属膜と、セラミック基板の上面に形成された金属パターンを備えている。
【００１７】
整合基板５はセラミック基板と、セラミック基板の下面に形成された金属膜と、セラミック基板の上面に形成された金属膜を備えている。セラミック基板の上面に金属パターンで回路を形成してもよい。一体化部品２と整合基板５はいずれもセラミック基板を有しているが、インピーダンス整合を実現するために一体化部品２のセラミック基板と整合基板５のセラミック基板を異なる材料としてもよい。セラミック基板として例えばアルミナ又はアルミナイトライドなどを選択することができる。
【００１８】
半導体チップ７は電力を増幅するＦＥＴチップである。半導体チップ７の左右に２つの整合基板５がある。半導体チップ７と２つの整合基板５の左右に２つの一体化部品２がある。半導体チップ７、整合基板５および一体化部品２は、例えば２８０℃の融点を有する金錫共晶はんだ９を用いてヒートシンク１に接合されている。
【００１９】
セラミック端子２ａには例えば金錫共晶はんだでリード４が固定されている。リード４は外部との電気信号の授受に用いられる。一体化部品２とヒートシンク１の上には、外部からの異物混入を防ぐフレーム３が設けられている。フレーム３は平面視で整合基板５と半導体チップ７を囲む。フレーム３の上面に例えば金錫共晶はんだでキャップ８が固定されている。これによりフレーム３、キャップ８およびヒートシンク１によって囲まれた密閉空間が提供される。この密閉空間の中に、整合回路２ｂと整合基板５を接続するワイヤ６と、整合基板５と半導体チップ７を接続するワイヤ６が設けられている。これらのワイヤ６に高周波信号が伝送される。
【００２０】
高周波信号の流れについて簡単に説明する。外部から左側のリード４に入力した高周波信号は、ワイヤ６を経由して一体化部品２の金属パターンと整合基板５を伝送し半導体チップ７に達し、半導体チップ７により増幅される。増幅された高周波信号は半導体チップ７の右側のワイヤ６を経由して整合基板５と一体化部品２を伝送し右側のリード４に達し、外部に出力される。入力側の整合回路２ｂと整合基板５によりインピーダンスマッチングが実現され、出力側の整合回路２ｂと整合基板５によりインピーダンスマッチングが実現されているので、出力側の電力を最大化することができる。
【００２１】
図２は、実施の形態１に係る半導体装置の平面図である。図２では半導体装置の内部構造を開示するためにキャップ８は省略している。一体化部品２は、半導体装置の左右に１つずつ設けられている。半導体チップ７は２つ設けられている。半導体チップ７はそれぞれが２つの整合基板５に挟まれている。そのため、整合基板５は４つ設けられている。２つの一体化部品２は、４つの整合基板５と２つの半導体チップ７の左右にある。
【００２２】
２つの一体化部品２は同じ構造である。左側の一体化部品２について、破線の左側の部分がセラミック端子２ａであり、破線の右側の部分が整合回路２ｂである。セラミック端子２ａの上面には直線の金属パターンが形成されている。整合回路２ｂの上面にはインピーダンスマッチングを実現するための金属パターンが形成されている。フレーム３は、平面視で整合基板５と半導体チップ７を囲むために平面視で４角形となっている。フレーム３は一体化部品２の上面とヒートシンク１の上面に接触している。
【００２３】
本発明の実施の形態１に係る半導体装置は、上述の構成を有することで電力増幅器として機能するパッケージである。従来の電力増幅器として機能するパッケージでは、リードを固定するセラミック端子と、整合回路が別部品となっていた。セラミック端子と整合回路を別々に実装する場合、セラミック端子と整合回路の距離が理想的な距離から±１００ｕｍ程度ずれることがある。このずれを考慮したインピーダンス整合を実現するために、インピーダンスを調整するワイヤが必要となる。すなわち、整合基板又はセラミック端子の位置ずれが原因で、５０Ω終端を達成するために実装基板上にワイヤで整合をとる必要が生じ、作業時間が長くなる問題があった。
【００２４】
これに対し、本発明の実施の形態１に係る半導体装置では、マイクロストリップラインを有するセラミック端子２ａと、整合回路２ｂとを一体化させた一体化部品２を設けたので、セラミック端子２ａと整合回路２ｂの実装ずれは生じない。当該実装ずれを考慮したインピーダンス整合を実現するためのワイヤは不要である。よってワイヤを削減することができる。また、Ａｕ系ワイヤなどに比べて低価格な金錫共晶はんだを材料とするはんだ９を設けたので、コスト削減にも好適である。
【００２５】
実施の形態１に係る半導体装置は入力側の１つの伝送経路に１つの整合基板５を設け、出力側の１つの伝送経路に１つの整合基板５を設けている。しかしながら、入力側の１つの伝送経路に複数の整合基板５を設け、出力側の１つの伝送経路に複数の整合基板５を設けてもよい。整合基板５の数はインピーダンス整合を実現するために調整される。例えば、図１において一体化部品２と半導体チップ７の間に２つの整合基板５を設けてもよい。その場合、整合基板５と半導体チップ７を電気的に接続するワイヤ６が複数提供される。実施の形態１において言及した変形例は以下の実施の形態に係る半導体装置にも応用できる。なお、以下の実施の形態に係る半導体装置は実施の形態１に係る半導体装置と共通点が多いので実施の形態１との相違点を中心に説明する。
【００２６】
実施の形態２．
図３は、実施の形態２に係る半導体装置の断面図である。ヒートシンク１０は、第１部分１０ａと、第１部分１０ａよりも薄く形成された第２部分１０ｂとを備えている。図３では中央に第１部分１０ａがあり、その左右に第２部分１０ｂがある。第１部分１０ａにははんだ９により半導体チップ７が固定されている。第２部分１０ｂには、はんだ９により整合基板５が固定され、別のはんだ９により一体化部品２が固定されている。一体化部品２にリード４が固定されている。複数のワイヤ６により、一体化部品２と整合基板５が接続され、整合基板５と半導体チップ７が電気的に接続されている。
【００２７】
第２部分１０ｂの厚みはｙ１である。第１部分１０ａの厚みはｙ２である。第１部分１０ａと第２部分１０ｂの厚みの差はｙ３である。一体化部品２の厚みはｙ３である。したがって、一体化部品２の上面と第１部分１０ａの上面の高さが等しくなっている。
【００２８】
フレーム１３はキャビティが設けられたカバーである。例えば接着剤でフレーム１３の底面が一体化部品２と第１部分１０ａに固定される。図３では、フレーム１３の底面が一体化部品２に固定されることは開示されているが、フレーム１３の底面が第１部分１０ａに固定されることは開示されていない。
【００２９】
図４は、ヒートシンク１０の斜視図である。ヒートシンク１０は、平面視で四角形である。第１部分１０ａは平面視でＨ型となっている。第２部分１０ｂは前記第１部分よりも薄いくぼみを形成している。
【００３０】
図５は、半導体装置の平面図である。第１部分１０ａの中央部分に半導体チップ７が実装されている。フレーム１３は半導体チップ７と整合基板５を囲む。フレーム１３は、一体化部品２と第１部分１０ａの上に設けられている。一体化部品２の上面と第１部分１０ａの上面の高さが等しいので、フレーム１３の底面を平坦面とすることができる。フレーム１３は、半導体チップを囲む形状となっている。フレーム１３にはふた部分が含まれるので、キャップは不要である。
【００３１】
本発明の実施の形態２では、厚く形成された第１部分１０ａに半導体チップ７を固定するので、第１部分１０ａより一段低い第２部分１０ｂに付けられたはんだは半導体チップ７に到達しづらい。つまり、第２部分１０ｂに付けられたはんだ９は第１部分１０ａと第２部分１０ｂの段差を這い上がらなければ半導体チップ７に到達できないので、当該はんだは半導体チップ７に到達しづらい。よってはんだによる半導体チップ７の電気的ショートを抑制することができる。
【００３２】
さらに、一体化部品２の上面と第１部分１０ａの上面の高さを等しくしたので、フレーム１３の底面を平坦面とすることができる。したがって、複雑な形状の底面を有するフレームを製作する場合と比べて、簡単にフレーム１３を製作できる。
【００３３】
一体化部品２は、一体化部品２とは異なる構成を有する基板と置き換えることができる。そのような基板は、リード４を接続するためのマイクロストリップラインを有し、第２部分１０ｂにはんだで固定されるものであれば特に限定されない。そのような基板として、マイクロストリップラインを有するセラミック端子と、整合回路とが一体化した一体化部品２を採用したのが本実施形態である。
【００３４】
図６は、変形例に係る半導体装置の断面図である。半導体チップ７は銀焼結材１１で第１部分１０ａに固定されている。銀焼結材１１は銀ナノ粒子を焼結させて形成する。一体化部品２と整合基板５は例えば金錫共晶はんだなどのはんだ９で第２部分１０ｂに固定されている。この半導体装置は、半導体チップ７を融点９６２℃の銀焼結材１１で実装した後に、一体化部品２と整合基板５を例えば融点２８０℃のはんだ９で実装する。こうすることで、一体化部品２と整合基板５を実装するときに、銀焼結材１１が再溶融することを防止できる。
【００３５】
実施の形態３．
図７は、実施の形態３に係る半導体装置の断面図である。ヒートシンク１には、例えばはんだ９により、外側整合基板１４と、整合基板５と、半導体チップ７が固定されている。外側整合基板１４は、外枠部分１４ａと、外枠部分１４ａにつながる内側部分１４ｂを備えている。内側部分１４ｂには貫通孔１４ｃが設けられている。この貫通孔１４ｃにより露出したヒートシンク１に、整合基板５と半導体チップ７が固定されている。
【００３６】
外枠部分１４ａにははんだによりリード４が固定されている。外側整合基板１４と、整合基板５と、半導体チップ７をヒートシンク１に固定した後に、リード４を外枠部分１４ａに固定する。外枠部分１４ａの上面には絶縁性接着剤１２でキャップ１５が固定されている。リード４を外枠部分１４ａに固定した後にキャップ１５を外枠部分１４ａに固定する。キャップ１５は例えば平板形状のセラミックである。複数のワイヤ６により、内側部分１４ｂと整合基板５が接続され、整合基板５と半導体チップ７が電気的に接続されている。外側整合基板ワイヤ６ａにより外枠部分１４ａと内側部分１４ｂが接続されている。
【００３７】
図８は外側整合基板１４の斜視図である。外側整合基板１４はセラミックで形成された基板と、当該基板の下面に形成された金属膜と、当該基板の上面に形成された金属パターン１４Ａ、１４Ｂを備えている。外枠部分１４ａは平面視で環状となっている。外枠部分１４ａが半導体装置の側壁になる。外枠部分１４ａの上面は平坦である。
【００３８】
内側部分１４ｂは、外枠部分１４ａの内壁に接し、外枠部分１４ａよりも薄く形成されている。そのため外枠部分１４ａと内側部分１４ｂの間には段差がある。外枠部分１４ａの上面には金属パターン１４Ａが形成されている。金属パターン１４Ａは、直線的なマイクロストリップラインと整合回路用パターンを含む。内側部分１４ｂの上面には金属パターン１４Ｂが形成されている。金属パターン１４Ｂはマイクロストリップラインである。
【００３９】
図９は、図７の半導体装置の平面図である。キャップ１５は省略している。外側整合基板１４の外枠部分１４ａは平面視で整合基板５と半導体チップ７を囲む。外枠部分１４ａは、実施の形態１の一体化部品２とフレーム３の機能を有するものである。上面が平坦な外枠部分１４ａに直接キャップ１５を隙間なく固定することができる。外枠部分１４ａの上面が平坦なので平板形状のキャップ１５を利用することができる。しかも、フレームは不要である。
【００４０】
また、外側整合基板１４の貫通孔１４ｃに露出したヒートシンク１に整合基板５と半導体チップ７を固定するので、外側整合基板１４に対する整合基板５と半導体チップ７の位置ずれを防止できる。
【００４１】
図１０は、変形例に係る半導体装置の断面図である。外側整合基板ワイヤ６ｂは金リボンで形成されている。すべての外側整合基板ワイヤを金リボンとすることで外側整合基板ワイヤの高さばらつきを小さくすることができる。ワイヤの高さばらつきを抑制すると、半導体装置の高周波特性を安定させることができる。
【００４２】
図１１は、別の変形例に係る半導体装置の断面図である。半導体チップ７は銀焼結材でヒートシンク１に固定され、外側整合基板１４と整合基板５は金錫共晶はんだを材料とするはんだ９でヒートシンク１に固定されている。半導体チップ７を融点９６２℃の銀焼結材１１で実装した後に、外側整合基板１４と整合基板５を融点２８０℃のはんだ９で実装することで、外側整合基板１４と整合基板５の実装時に銀焼結材１１の再溶融を防止することができる。
【００４３】
半導体チップ７、外側整合基板１４および整合基板５をはんだ９でヒートシンク１に実装したり、半導体チップ７、外側整合基板１４および整合基板５を銀焼結材１１でヒートシンク１に実装したりすることで接合材を統一してもよい。接合材の統一により組み立て作業を容易化できる。
【００４４】
実施の形態４．
図１２は、実施の形態４に係る半導体装置の断面図である。リード４は、絶縁性接着剤１２によりヒートシンク１に固定されている。絶縁性接着剤１２を用いることでリード４とヒートシンク１を電気的に絶縁できる。ヒートシンク１には外側整合基板２１と整合基板５と半導体チップ７が固定されている。これらの固定にはたとえば金錫共晶はんだなどのはんだ９を利用する。
【００４５】
リード４の上面に絶縁性接着剤１２によりカバー１３Ａが固定されている。カバー１３Ａは、機能的に言えば、フレーム部１３ａとキャップ部１３ｂを一体化させたものである。フレーム部１３ａはリード４の上面に絶縁性接着剤１２で固定された環状の部分である。キャップ部１３ｂはフレーム部１３ａの上面に固定された部分である。複数のワイヤ６により、リード４と外側整合基板２１を接続し、外側整合基板２１と整合基板５を接続し、整合基板５と半導体チップ７を電気的に接続する。
【００４６】
図１３は、実施の形態４に係る半導体装置の平面図である。破線はカバー１３Ａのフレーム部１３ａの輪郭線である。フレーム部１３ａは、リード４の上面に接し、リード４を接合する絶縁性接着剤１２に接し、リード４も絶縁性接着剤１２もない部分ではヒートシンク１に接する。フレーム部１３ａはヒートシンク１の外縁に沿って形成されている。言い換えれば、平面視でフレーム部１３ａの外縁とヒートシンク１の外縁を一致させた。これはフレーム部１３ａをリード４に接合したことで可能となる。したがって、実施の形態１のようにリード４よりも内側にフレーム３を設ける場合と比較して、フレームにより囲まれる面積を大きくすることができる。これにより、ヒートシンク１上での高密度実装が可能となる。例えば、半導体装置のサイズを維持しつつ、半導体チップ７のサイズを大きくして利得を増加させることができる。
【００４７】
リード４を例えばセラミック端子などのセラミック製部品に実装すると、そのセラミック製部品がリード４からダメージを受けて破損することが考えられる。しかしながら、本発明の実施の形態４ではリード４をヒートシンク１に固定しつつリード４に直接ワイヤで結線したので、割れ易いセラミック端子を省略することができる。
【００４８】
図１４は、変形例に係る半導体装置の断面図である。外側整合基板２１、整合基板５及び半導体チップ７は銀焼結材１１でヒートシンク１に固定されている。銀焼結材１１は融点が高いので、銀焼結材１１で外側整合基板２１、整合基板５及び半導体チップ７をヒートシンク１に接合することで、接合後のプロセスにおいて銀焼結材１１が再溶融することを防止できる。
【００４９】
実施の形態５．
図１５は、実施の形態５に係る半導体装置の断面図である。外側整合基板２１はセラミックではない誘電体と、当該誘電体の下面に形成された金属膜と、当該誘電体の上面に形成された金属パターンを有している。リード４は外側整合基板２１を介してヒートシンク１に固定されている。より具体的には、リード４は、導電性接着剤１９で外側整合基板２１に接続される。外側整合基板２１、整合基板５および半導体チップ７は金錫共晶はんだなどのはんだ９でヒートシンク１に固定する。
【００５０】
図１６は、図１５の半導体装置の平面図である。カバー１３Ａのフレーム部１３ａの輪郭が破線で示されている。外側整合基板２１の金属パターン２１ａとリード４がワイヤ６で接続されている。カバー１３Ａのフレーム部１３ａは、リード４の上面、外側整合基板２１の上面およびヒートシンク１の上面に固定されている。これらの固定には絶縁性接着剤を用いることができる。この半導体装置によれば、リード４に直接ワイヤ６で結線することで割れ易いセラミック端子を省略することができる。
【００５１】
図１７は、変形例に係る半導体装置の断面図である。図１７の半導体装置は、図１５のはんだ９を銀焼結材１１に置き換えたものである。銀焼結材１１は、融点が高いので半導体チップ７等を固定した後に再溶融することを防止できる。
【００５２】
実施の形態６．
図１８は、実施の形態６に係る半導体装置の断面図である。この半導体装置の外側整合基板３１はフレキシブルプリント配線板で形成されている。すなわち、外側整合基板３１は、弾性材料であるフレキシブル基板と、フレキシブル基板の上面に形成された金属パターンと、フレキシブル基板の裏面に形成された裏面金属を備えている。図１９は、図１８の半導体装置の平面図である。図１９には外側整合基板３１の金属パターン３１ａが示されている。金属パターン３１ａの上にリード４を導電性接着剤１９で常温接合する。カバー１３Ａのフレーム部１３ａは、リード４の上面等に絶縁性接着剤１２で接着する。
【００５３】
図１８の説明に戻る。外側整合基板２１、整合基板５及び半導体チップ７は銀焼結材１１でヒートシンク１に接合されている。この接合にはんだを用いてもよい。外側整合基板３１とヒートシンク１との熱膨張率差により、外側整合基板３１に応力が生じる。しかしながら、外側整合基板３１を弾性材料であるフレキシブルプリント配線板とすることで、当該応力による外側整合基板３１の割れを防止することができる。
【００５４】
外側整合基板３１であるプリント配線板にスルーホールを形成してグランド電位の裏面金属を、上面側に引き回すことが可能である。これにより伝送線路の発振を抑制することができる。
【００５５】
図２０は、変形例に係る半導体装置の断面図である。外側整合基板４１は、ポリイミド配線板である。ポリイミド配線板は、ポリイミドシートと、ポリイミドシートの両面に形成された銅板回路を有する。ポリイミド配線板は弾性体であるので、外側整合基板をフレキシブルプリント配線板で形成したときと同じ効果を得ることができる。
【００５６】
なお、上記の各実施の形態に係る半導体装置の特徴を組み合わせて本発明の効果を高めても良い。
【符号の説明】
【００５７】
１  ヒートシンク、  ２  一体化部品、  ３  フレーム、  ４  リード、  ５  整合基板、６  ワイヤ、  ７  半導体チップ  
【図１】
2018123064.tif 000003
【図２】
2018123064.tif 000004
【図３】
2018123064.tif 000005
【図４】
2018123064.tif 000006
【図５】
2018123064.tif 000007
【図６】
2018123064.tif 000008
【図７】
2018123064.tif 000009
【図８】
2018123064.tif 000010
【図９】
2018123064.tif 000011
【図１０】
2018123064.tif 000012
【図１１】
2018123064.tif 000013
【図１２】
2018123064.tif 000014
【図１３】
2018123064.tif 000015
【図１４】
2018123064.tif 000016
【図１５】
2018123064.tif 000017
【図１６】
2018123064.tif 000018
【図１７】
2018123064.tif 000019
【図１８】
2018123064.tif 000020
【図１９】
2018123064.tif 000021
【図２０】
2018123064.tif 000022
【手続補正書】
【提出日】平成29年9月11日(2017.9.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面視で四角形であり、平面視でＨ型の第１部分と、前記第１部分よりも薄く形成された第２部分とを有するヒートシンクと、
マイクロストリップラインを有し、前記第２部分にはんだで固定された基板と、
前記基板に固定されたリードと、
前記第２部分に固定された整合基板と、
前記第１部分に固定された半導体チップと、
前記基板と前記整合基板を接続し、前記整合基板と前記半導体チップを電気的に接続する複数のワイヤと、
底面が前記基板と前記第１部分に固定され、前記半導体チップを囲むフレームと、を備え、
前記基板の上面と前記第１部分の上面の高さが等しく、
前記フレームの底面は平坦面であることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記基板は、マイクロストリップラインを有するセラミック端子と、整合回路とが一体化した一体化部品であることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記半導体チップは銀焼結材で前記第１部分に固定され、
前記基板は金錫共晶はんだで前記第２部分に固定されたことを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体装置。
【請求項４】
ヒートシンクと、
前記ヒートシンクの上に設けられ上面が平坦であり平面視で環状の外枠部分と、前記ヒートシンクの上に設けられ前記外枠部分の内壁に接し前記外枠部分よりも薄く形成された内側部分とを有し、前記内側部分には貫通孔が設けられた外側整合基板と、
前記外枠部分に固定されたリードと、
前記貫通孔により露出した前記ヒートシンクに固定された整合基板と、
前記貫通孔により露出した前記ヒートシンクに固定された半導体チップと、
前記内側部分と前記整合基板を接続し、前記整合基板と前記半導体チップを電気的に接続する複数のワイヤと、
前記外枠部分と前記内側部分を接続する外側整合基板ワイヤと、
前記外枠部分の上面に固定されたキャップと、を備えたことを特徴とする半導体装置。
【請求項５】
前記外側整合基板ワイヤは金リボンであることを特徴とする請求項４に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記半導体チップは銀焼結材で前記ヒートシンクに固定され、
前記外側整合基板と前記整合基板は金錫共晶はんだで前記ヒートシンクに固定されたことを特徴とする請求項４又は５に記載の半導体装置。
【請求項７】
ヒートシンクと、
前記ヒートシンクに固定されたリードと、
前記ヒートシンクに固定された外側整合基板と、
前記ヒートシンクに固定された整合基板と、
前記ヒートシンクに固定された半導体チップと、
前記リードの上面に絶縁性接着剤で固定された環状のフレーム部と、前記フレーム部の上面に固定されたキャップ部とを有するカバーと、
前記外側整合基板と前記整合基板を接続し、前記整合基板と前記半導体チップを電気的に接続する複数のワイヤと、を備え、
前記リードと前記外側整合基板が電気的に接続され、
前記外側整合基板はセラミックではない誘電体を有し、
前記リードは前記外側整合基板を介して前記ヒートシンクに固定され、
前記リードは導電性接着剤で前記外側整合基板に接続されたことを特徴とする半導体装置。
【請求項８】
前記外側整合基板はフレキシブルプリント配線板であることを特徴とする請求項７に記載の半導体装置。
【請求項９】
前記外側整合基板は、ポリイミドシートと、前記ポリイミドシートの両面に形成された銅板回路を有することを特徴とする請求項７に記載の半導体装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
本願の発明に係る他の半導体装置は、ヒートシンクと、該ヒートシンクに固定されたリードと、該ヒートシンクに固定された外側整合基板と、該ヒートシンクに固定された整合基板と、該ヒートシンクに固定された半導体チップと、該リードの上面に絶縁性接着剤で固定された環状のフレーム部と、該フレーム部の上面に固定されたキャップ部とを有するカバーと、該外側整合基板と該整合基板を接続し、該整合基板と該半導体チップを電気的に接続する複数のワイヤと、を備え、該リードと該外側整合基板が電気的に接続され、該外側整合基板はセラミックではない誘電体を有し、該リードは該外側整合基板を介して該ヒートシンクに固定され、該リードは導電性接着剤で該外側整合基板に接続されたことを特徴とする。
【国際調査報告】
2018123064.tif 000023
2018123064.tif 000024
2018123064.tif 000025
2018123064.tif 000026