(57)【要約】【課題】  信号伝達経路となる導電線が樹脂封止の際に倒れたり、金型において樹脂の未充填部分が生じたりすることによる高周波特性の劣化が抑えられた電力増幅器モジュールを提供する。【解決手段】  電力増幅モジュールは、リードフレーム１１と、リードフレーム１１上に搭載され、一部に貫通穴１３が形成されるとともに電子回路パターン１２が形成された回路基板１４と、回路基板１４上に実装された電子部品と、リードフレーム１１上に搭載された半導体デバイス１５と、半導体デバイス１５と電子回路パターン１２とを接続する第１の導電線１８と、リードフレーム１１の一部、回路基板１４、電子部品１６、半導体デバイス１５、および第１の導電線１８を封止する封止樹脂１７とを備えている。電子部品１６の長辺と、第１の導電線１８とは平面的に見て互いに平行になっている。【選択図】  図１
2006261295.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リードフレームと、前記リードフレーム上に搭載され、一部に貫通穴が形成されるとともに電子回路パターンが形成された回路基板と、前記回路基板のうち前記電子回路パターン上に実装された電子部品と、前記リードフレーム上に搭載され、且つ前記貫通穴の内部に配置されたチップ状の半導体デバイスと、前記半導体デバイスと前記電子回路パターンとを接続する第１の導電線と、前記リードフレームの一部、前記回路基板、前記電子部品、前記半導体デバイス、および前記第１の導電線を封止し、樹脂注入部分を有する封止樹脂とを備えている半導体モジュールであって、
前記電子部品の平面形状は略長方形であり、前記電子部品の一方の短辺が前記樹脂注入部分に向くように配置されていることを特徴とする半導体モジュール。
【請求項２】
前記第１の導電線は、平面的に見て、前記樹脂注入部分に向かう方向に対して略平行に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の半導体モジュール。
【請求項３】
一部が前記封止樹脂によって封止され、前記封止樹脂の外部に向かって延びるリード端子と、
前記電子回路パターンと前記リード端子とを接続し、平面的に見て前記第１の導電線と平行に設けられた第２の導電線とをさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載の半導体モジュール。
【請求項４】
リードフレームと、前記リードフレーム上に搭載され、一部に貫通穴が形成されるとともに電子回路パターンが形成された回路基板と、前記回路基板のうち前記電子回路パターン上に実装された電子部品と、前記リードフレーム上に搭載され、且つ前記貫通穴の内部に配置されたチップ状の半導体デバイスと、前記半導体デバイスと前記電子回路パターンとを接続する複数の第１の導電線と、前記リードフレームの一部、前記回路基板、前記電子部品、前記半導体デバイス、および前記第１の導電線を封止する封止樹脂とを備えている半導体モジュールであって、
前記複数の第１の導電線は、平面的に見て互いに略平行に設けられていることを特徴とする半導体モジュール。
【請求項５】
一部が前記封止樹脂によって封止され、前記封止樹脂の外部に向かって延びるリード端子と、
前記電子回路パターンと前記リード端子とを接続し、平面的に見て前記第１の導電線と平行に設けられた第２の導電線とをさらに備えていることを特徴とする請求項４に記載の半導体モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リードフレームに実装された半導体デバイスと、表面に電子回路パターンおよび電子部品の形成された回路基板とを備え、インジェクション成形により形成された電力増幅器モジュールなどの半導体モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話の基地局用アンプユニットの小型化に伴って、半導体デバイスと周辺回路とを一体化したモジュールの要望が高まっている。このため、種々の構成の電力増幅器モジュールが提案されている。
【０００３】
このような背景の中、放熱材で構成されたヒートスプレッダと、該ヒートスプレッダ上にベアチップの状態で実装された半導体デバイスとを備えた電力増幅器モジュールが提案されている（特許文献１参照）。
【０００４】
キャップを用いて電力増幅器モジュールをパッケージングした場合には、回路定数の変更等により電子部品の取替え等の必要が生じた際に、キャップをはずすことで修理を実施できる可能性があるという利点がある。しかしながら、キャップを用いることで部品点数が多くなるのでモジュール化するための組立工法が複雑になり、組立コストが高くなるという不利な点もある。
【０００５】
以下、図５を参照しながら、従来技術を用いて作製された電力増幅器モジュールについて説明する。
【０００６】
図５（ａ）は、第１の従来例に係る電力増幅器モジュールの外観を示す側面図（上図）および平面図（下図）であり、（ｂ）は、第１の従来例に係る電力増幅器モジュールの内部構成を示す断面図（上図）および透視平面図（下図）である。
【０００７】
図５（ａ）、（ｂ）に示すように、第１の従来例に係る電力増幅器モジュールは、上面および下面が略平面形状であるヒートスプレッダ１５１と、電子回路パターン１５２が形成され、一部に貫通穴１５３を有し、且つヒートスプレッダ１５１上に設置された回路基板１５４と、貫通穴１５３に露出したヒートスプレッダ１５１の上面にベアチップ状態で実装され、電子回路パターン１５２と電気的に接続された半導体デバイス１５５と、半導体デバイス１５５の整合を取るために回路基板１５４上の電子回路パターン１５２に実装されたコンデンサやインダクターなどを有する電子部品１５６と、モジュール外部との電気的接続のために取り付けられたリード端子１５７と、ヒートスプレッダ１５１に装着されたキャップ１５８とを備えている。ここで、「ヒートスプレッダ１５１の上面および下面」とは、図５（ａ）の上図におけるヒートスプレッダ１５１の上面および下面のことを意味している。
【０００８】
このように、第１の従来例に係る電力増幅器モジュールでは、Ｃｕなどの金属で形成されたヒートスプレッダ１５１上に、回路基板１５４とベアチップ状態の半導体デバイス１５５とがＡｕＳｎや半田、Ａｇペーストなどの導電性材料を用いて実装されている。この回路基板１５４の上面には電子回路パターン１５２が形成され、一部に半導体デバイス１５５を実装するための貫通穴１５３が形成されている。また、回路基板１５４は樹脂もしくはセラミックなどで形成されている。
【０００９】
ヒートスプレッダ１５１上に実装された半導体デバイス１５５は、回路基板１５４の上面に形成された電子回路パターン１５２とＡｕワイヤーなどで電気的に接続されている。回路基板１５４上には半導体デバイス１５５の整合を取るためのコンデンサーやインダクターなどの電子部品１５６が実装されている。
【００１０】
さらに、第１の従来例に係る電力増幅器モジュールは、モジュール外部との電気的接続のためにＦｅＮｉ合金などからなるリード端子１５７が取り付けられた上で、樹脂もしくは金属により形成されたキャップ１５８によってモジュールとしてパッケージングされている。
【００１１】
また、リードフレームと、電極端子を有する半導体デバイスが実装されたパワーモジュール基板と、このパワーモジュール基板が実装されたリードフレームの箇所と各電極とを電気的に接続する接続部材とを備え、半導体デバイスおよびパワーモジュール基板を樹脂によりモールドすることで構成されたパワー半導体モジュールが提案されている（特許文献２参照）。
このようなパワー半導体モジュールは、部品点数が少なくモジュール化のための組立工法も簡略となるため、組立コストが削減でき有利である。このような、第２の従来例に係る電力増幅器モジュールについて説明する。
【００１２】
図３（ａ）は第２の従来例に係る電力増幅器モジュールの外観を示す図であり、（ｂ）は封止樹脂を透視して見た第２の従来例に係る電力増幅器モジュールの内部構成を示す図である。また、図４は、第２の従来例に係る電力増幅器モジュールの構成部材と成型用金型におけるゲートとの位置関係を示す図である。ここで、ゲートとは、インジェクション成型の金型における個々の成型領域への樹脂封入口のことを指す。
【００１３】
図３（ｂ）に示すように、第２の従来例に係る電力増幅器モジュールは、リードフレーム１３１と、リードフレーム１３１に実装された半導体デバイス１３５と、上面に電子回路パターン１３２および電子部品１３６が形成され、一部に貫通穴１３３が形成された回路基板１３４と、電子回路パターン１３２と半導体デバイス１３５とを接続する導電線１３８と、半導体デバイス１３５、電子回路パターン１３２、電子部品および回路基板１３４を封止する封止樹脂１３７とを備えている。リードフレーム１３１のうち封止樹脂１３７の側面から突き出た部分は外部端子として機能するリード端子になっている。
【００１４】
この従来例では、Ｃｕなどの金属で形成されたリードフレーム１３１上に、上面に電子回路パターン１３２が形成され一部に半導体デバイス１３５を実装するための貫通穴１３３を有する回路基板１３４と、ベアチップ状態の半導体デバイス１３５とがＡｕＳｎや半田、Ａｇペーストなどの導電性材料で実装されている。
【００１５】
実装された半導体デバイス１３５は、回路基板１３４の上面に形成された電子回路パターン１３２とＡｕワイヤーなどの導電線３８によって電気的に接続されている。また、回路基板１３４上には半導体デバイス１３５の整合を取るためのコンデンサやインダクタなどの電子部品１３６が実装されている。
【００１６】
さらに、半導体デバイス１３５、および、上面に電子回路パターン１３２および電子部品１３６が形成された回路基板１３４はインジェクション成形により封止樹脂で封止されることでモジュール化されている。
【特許文献１】特開平９−９７８７２号公報
【特許文献２】特開２００４−１１１５６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
しかしながら、樹脂によるモールドをインジェクション成形により行なう場合、半導体デバイス１３５と電子回路パターン１３２とを接続する導電線１３８や電子回路パターン１３２とリード端子とを接続する導電線１３８が倒れることがあった。導電線１３８が倒れると、場所によっては半導体デバイスの電極パッド間のショートや回路基板上の電子回路パターンのショートが起こる可能性がある。さらに、導電線１３８の傾きが、導電線１３８間で干渉を生じさせ、高周波特性に影響を与える場合もある。
【００１８】
また、電子部品１３６の配置によっては、金型において封止樹脂１３７の未充填部分が生じることもあった。このため、従来の電力増幅器モジュールでは組み立て不良の発生や高周波特性の劣化などの不具合が生じるおそれがあった。
【００１９】
前記の不具合に鑑み、本発明は、インジェクション成形により樹脂封止が行われる電力増幅器モジュールにおいて、信号伝達経路となる導電線が樹脂封止の際に倒れたり、金型において樹脂の未充填部分が生じたりすることによる高周波特性の劣化を防ぐことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
前記の目的を達成するため、本発明に係る第１の半導体モジュールは、リードフレームと、前記リードフレーム上に搭載され、一部に貫通穴が形成されるとともに電子回路パターンが形成された回路基板と、前記回路基板のうち前記電子回路パターン上に実装された電子部品と、前記リードフレーム上に搭載され、且つ前記貫通穴の内部に配置されたチップ状の半導体デバイスと、前記半導体デバイスと前記電子回路パターンとを接続する第１の導電線と、前記リードフレームの一部、前記回路基板、前記電子部品、前記半導体デバイス、および前記第１の導電線を封止し、樹脂注入部分を有する封止樹脂とを備えている。さらに、第１の半導体モジュールは、前記電子部品の平面形状は略長方形であり、前記電子部品の一方の短辺が前記樹脂注入部分に向くように配置されている。
【００２１】
この構成により、インジェクション成型時に、金型における個々の樹脂封入口からキャビティへ樹脂を注入する方向に対して電子部品の長辺が平行となる。そのため、成型時に樹脂が電子部品の周囲に容易に回り込むことができるようになる。この結果、成型時における樹脂の充填不良の発生を抑制することができる。すなわち、本発明の電力増幅モジュールでは、樹脂の充填不良に起因する回路のインピーダンスのばらつきを低減でき、高周波特性の劣化を抑えることが可能となっている。
【００２２】
さらに、前記第１の導電線は、平面的に見て、前記樹脂注入部分に向かう方向に対して略平行に設けられていれば好ましい。これにより、インジェクション成型時に生じる樹脂封入圧によってこれらの導電線に加わる応力が緩和される。このため、第１の導電線が倒れるのを防ぎ、組み立て不良の発生を防ぐことができる。さらには、樹脂封入圧による第１の導電線の変形も防止することができるので、本発明の半導体モジュールでは、インピーダンスのばらつきによる高周波特性のばらつきを抑えることもできる。
【００２３】
一部が前記封止樹脂によって封止され、前記封止樹脂の外部に向かって延びるリード端子と、前記電子回路パターンと前記リード端子とを接続し、平面的に見て前記第１の導電線と平行に設けられた第２の導電線とをさらに備えていることが好ましい。これにより、樹脂の注入時に第２の導電線が倒れるのを防ぎ、モジュールの組み立て不良の発生を防ぐことができる。さらには、樹脂封入圧による第２の導電線の変形も防止することができる。
【００２４】
本発明の第２の半導体モジュールは、リードフレームと、前記リードフレーム上に搭載され、一部に貫通穴が形成されるとともに電子回路パターンが形成された回路基板と、前記回路基板のうち前記電子回路パターン上に実装された電子部品と、前記リードフレーム上に搭載され、且つ前記貫通穴の内部に配置されたチップ状の半導体デバイスと、前記半導体デバイスと前記電子回路パターンとを接続する複数の第１の導電線と、前記リードフレームの一部、前記回路基板、前記電子部品、前記半導体デバイス、および前記第１の導電線を封止する封止樹脂とを備えている。この前記複数の第１の導電線は、平面的に見て互いに略平行に設けられている。
【００２５】
この構成により、インジェクション成型時に生じる樹脂封入圧によって第１の導電線に加わる応力が緩和される。このため、第１の導電線が倒れるのを防ぎ、組み立て不良の発生を防ぐことができる。さらには、樹脂封入圧による第１の導電線の変形も防止することができるので、本発明の半導体モジュールでは、インピーダンスのばらつきによる高周波特性のばらつきを抑えることもできる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明に係る半導体モジュールでは、インジェクション工程における樹脂の注入方向と電子部品の長辺および導電線とが互いに平行になるよう考慮されている。そのため、樹脂による封止をインジェクション成形により行なう場合、導電線が倒れるのを防ぐとともに、樹脂の充填不良を防ぐことができる。また、組立不良の低減、さらには、高周波特性の安定化を図ることもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明に係る電力増幅器モジュールについて、図面を参照しながら説明する。
【００２８】
図１は、本発明の一実施形態に係る電力増幅器モジュールの内部構成を示す図である。また、図２は、リードフレーム上に各構成部材を実装した状態の本実施形態の電力増幅器モジュールにおいて、インジェクション成型の金型のゲートと各構成部材との位置関係を示す図である。図２は、チップ状の半導体デバイスと、電子部品および配線を形成した回路基板とを実装して導電線を形成した後で、且つ樹脂封止工程前のリードフレームを示している。なお、図１および図２は、内部構成を表すために封止樹脂を透明にして内部構成を示す図となっている。
【００２９】
図１に示すように、本実施形態の電力増幅器モジュールは、銅などの金属からなるリードフレーム１１と、一部に貫通穴１３が形成され、電子回路パターン１２と該電子回路パターン１２上に配置されたコンデンサやインダクタなどの電子部品１６とを有し、リードフレーム１１上に搭載された回路基板１４と、リードフレーム１１上にベアチップ状態で搭載され、且つ貫通穴１３の内部に配置された半導体デバイス１５と、外部機器との接続用端子となるリード端子２６と、半導体デバイス１５と金属配線とを接続するＡｕなどからなる第１の導電線１８と、電子回路パターン１２を構成する配線とリード端子２６とを接続するためのＡｕなどからなる第２の導電線２８と、リードフレーム１１の一部、電子回路パターン１２、電子部品１６、回路基板１４、半導体デバイス１５、第１の導電線１８、第２の導電線２８およびリード端子２６の一部を封止する封止樹脂１７とを備えている。封止樹脂１７は、リードフレーム１１のうち回路基板１４が搭載された面のみを封止している。電子部品１６は、半導体デバイス１５の整合を取るために設けられている。
【００３０】
回路基板１４は、樹脂またはセラミックなどで形成されており、半導体デバイス１５はＡｕＳｎ合金や半田、Ａｇペーストなどの導電性材料でリードフレーム１１上に実装されている。また、回路基板１４は、電子回路パターン１２および電子部品１６が形成された面を上にしてリードフレーム１１上に搭載されている。また、半導体デバイス１５は、その主面（素子が形成された面）が上に向くようにリードフレーム１１上に搭載されている。リード端子２６は、入力リード端子２４と、リードフレーム１１に接続された接地リード端子２２と、出力リード端子２０とを有している。
【００３１】
本実施形態の電力増幅器モジュールは、入力リード端子２４に入力された信号の電力を増幅して、その増幅された信号を出力リード端子２０から出力する機能を有している。入力リード端子２４には、例えば高周波信号が入力される。なお、図１では、半導体デバイス１５が２個設けられている例を示しているが、半導体デバイス１５は１個でもよく、３個以上であってもよい。
【００３２】
本実施形態の電力増幅器モジュールの特徴は、例えば平面形状が略長方形である電子部品１６の一方の短辺が、インジェクション成型に用いられる金型におけるゲートに向くように配置されていることにある。言い換えれば、電子部品１６は、電子部品１６の一方の短辺が電力増幅器モジュールにおける樹脂注入部分３０に面するように、互いに同じ向きに配置されている。
【００３３】
このため、図２に示すように、インジェクション成型時にゲートからキャビティへ樹脂を注入する方向に対して電子部品１６の長辺が平行となるので、成型時に樹脂が電子部品１６の周囲に容易に回り込むことができる。この結果、成型時における樹脂の充填不良の発生を抑制することができる。なお、図２および以後の明細書中では、ゲートから樹脂を注入する方向のことを「ゲート方向」と呼ぶ。
【００３４】
また、電子部品１６、電子回路パターン１２、および半導体デバイス１５の封止樹脂１７による封止が不完全になるのを防ぐことができるので、封止樹脂１７の充填部分と未充填部分における誘電率の差によるインピーダンスのばらつきを低減できる。
【００３５】
さらに、本実施形態の電力増幅器モジュールでは、第１の導電線１８および第２の導電線２８が、平面的に見てゲート方向に対して略平行になっている。言い換えれば、第１の導電線１８および第２の導電線２８は、それぞれ平面的に見て樹脂注入部分３０に向かう方向に対して略平行に設けられている。
【００３６】
これにより、インジェクション成型時に生じる樹脂封入圧によってこれらの導電線に加わる応力が緩和される。このため、第１の導電線１８および第２の導電線２８が倒れるのを防ぎ、組み立て不良の発生を防ぐことができる。
【００３７】
さらには、樹脂封入圧による第１の導電線１８および第２の導電線２８の変形も防止することができるので、本実施形態の電力増幅器モジュールでは、インピーダンスのばらつきによる高周波特性のばらつきを抑えることもできる。そのため、本実施形態の電力増幅器モジュールは、従来の電力増幅器モジュールに比べて高周波特性が安定化されている。
【００３８】
以上のように、本実施形態の電力増幅器モジュールによれば、半導体デバイス１５と電子回路パターン１２、回路基板１４などを、インジェクション成型に用いる金型におけるゲートとの位置を考慮して配置するため、第１の導電線１８および第２の導電線２８が倒れたり、樹脂の充填不良を防止することができる。
【００３９】
なお、本実施形態の電力増幅器モジュールは、図３に示す従来の電力増幅器モジュールと部品点数の面では変化がない。そのため、本実施形態に係る電力増幅器モジュールは、従来の電力増幅器モジュールと同じコストで作製できる上、信頼性はより向上している。
【００４０】
なお、本実施形態ではインジェクション成型によって樹脂封止される電力増幅器モジュールを例に挙げたが、これ以外の機能を有し、電子部品および導電線が形成され、インジェクション成型によって封止される半導体モジュールであれば本実施形態で説明した構成をとることができる。これによっても、導電線が倒れたり樹脂封止が不完全になるといった不具合を抑えることが可能となる。そのため、半導体モジュールにおいて上記のように電子部品および導電線の配置することで、組み立て不良を低減することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
以上説明したように、本発明の電力増幅器モジュールは、携帯電話の基地局などに設けられる送信アンプなどに好ましく利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の一実施形態に係る電力増幅器モジュールの内部構成を示す図である。
【図２】リードフレーム上に各構成部材を実装した状態の本実施形態の電力増幅器モジュールにおいて、金型のゲートと各構成部材との位置関係を示す図である。
【図３】（ａ）は、第２の従来例に係る電力増幅器モジュールの外観を示す図であり、（ｂ）は、封止樹脂を透視して見た第２の従来例に係る電力増幅器モジュールの内部構成を示す図である。
【図４】第２の従来例に係る電力増幅器モジュールの構成部材と成型用金型におけるゲートとの位置関係を示す図である。
【図５】（ａ）は、第１の従来例に係る電力増幅器モジュールの外観を示す側面図および平面図であり、（ｂ）は、第１の従来例に係る電力増幅器モジュールの内部構成を示す断面図および透視平面図である。
【符号の説明】
【００４３】
１１      リードフレーム
１２      電子回路パターン
１３      貫通穴
１４      回路基板
１５      半導体デバイス
１６      電子部品
１７      封止樹脂
１８      第１の導電線
２０      出力リード端子
２２      接地リード端子
２４      入力リード端子
２６      リード端子
２８      第２の導電線
３０      樹脂注入部分
【図１】
2006261295.tif 000003
【図２】
2006261295.tif 000004
【図３】
2006261295.tif 000005
【図４】
2006261295.tif 000006
【図５】
2006261295.tif 000007