(57)【要約】【課題】赤外線リフローを行うことによって実装された一の半導体パッケージが不良品であった場合でも、その不良品の半導体パッケージを実装基板から取り外すためには再度赤外線リフローを行う必要があり、良品である他の半導体パッケージにも熱によるストレスが加わっていた。そのため、良品である半導体パッケージに定められた赤外線リフローの回数を超えて赤外線リフローが行われると、良品の半導体パッケージに対する動作の保障が行えず、実装基板ごと、廃棄せざるを得なかった。【解決手段】保護部材とパッケージ基板を貫通する穴部に磁性体を通し、その磁性体で半導体パッケージを実装基板に固定する。半導体パッケージへの電力の供給は、パッケージ基板と実装基板に設けられたコイルによる電磁誘導を用いる。【選択図】図２
2011103347.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁束の変動に応答して流れる誘導電流に基づいて電力を供給するコイル、を含むパッケージ基板と、
前記パッケージ基板上に設けられ、前記コイルから供給される電力に基づき動作する回路を含むペレットと、
前記パッケージ基板を覆い、少なくとも前記ペレットを保護する保護部材と、
前記保護部材を貫通する第１の穴部と、
前記コイルを形成する配線に囲まれており、前記パッケージ基板を貫通する第２の穴部と、
を有することを特徴とする半導体パッケージ。
【請求項２】
前記第１及び第２の穴部は、前記半導体パッケージを実装基板に固定する固定部材を内部に通すための穴部であることを特徴とする請求項１に記載の半導体パッケージ。
【請求項３】
前記ペレットが含む前記回路と電気的に接続され、信号の送信と受信を行うことが可能なアンテナをさらに有することを特徴とする請求項２に記載の半導体パッケージ。
【請求項４】
前記コイルは、前記パッケージ基板が有する面の内、前記ペレットと向き合う上面及び前記上面と対向する下面の間に形成されている配線層を延在する配線により形成されていることを特徴とする請求項２に記載の半導体パッケージ。
【請求項５】
前記配線層は複数の層からなり、前記コイルの一巻き目の配線は前記配線層が有する一の層に延在しており、前記コイルの二巻き目の配線は前記一の層とは異なる層に延在していることを特徴とする請求項４に記載の半導体パッケージ。
【請求項６】
前記コイル、前記パッケージ基板、前記ペレット、前記保護部材、前記アンテナはそれぞれ第１コイル、第１パッケージ基板、第１ペレット、第１保護部材、第１アンテナであって、
前記第１保護部材上に設けられ、磁束の変動に応答して流れる誘導電流に基づいて電力を供給する第２コイルを含む第２パッケージ基板と、
前記第２パッケージ基板上に設けられ、前記第２コイルから供給される電力に基づき動作する回路を含む第２ペレットと、
前記第２パッケージ基板を覆い、少なくとも前記第２ペレットを保護する第２保護部材と、
前記第２保護部材を貫通する第３の穴部と、
前記第２コイルを形成する配線に囲まれており、前記第２パッケージ基板を貫通する第４の穴部と、
前記第２ペレットが含む回路と電気的に接続され、信号の送信と受信を行うことが可能な第２アンテナと、
をさらに有することを特徴とする請求項３に記載の半導体パッケージ。
【請求項７】
前記第１アンテナと第２アンテナとの間で信号の送受信が行われることを特徴とする請求項６に記載の半導体パッケージ。
【請求項８】
前記第１アンテナ及び第２アンテナのそれぞれはスパイラルアンテナであり、それぞれのスパイラルの形状が向かい合っていることを特徴とする請求項７に記載の半導体パッケージ。
【請求項９】
前記第３および第４の穴部は、前記半導体パッケージを実装基板に固定する固定部材を通すための穴部であることを特徴とする請求項６に記載の半導体パッケージ。
【請求項１０】
前記第１の穴部とは別に設けられ、前記保護部材を貫通する第５の穴部と、前記第２の穴部とは別に設けられ、前記パッケージ基板を貫通する第６の穴部をさらに有し、
前記第６の穴部が、前記コイルを形成する配線に囲まれていることを特徴とする請求項１に記載の半導体パッケージ。
【請求項１１】
前記コイルに流れる前記誘導電流は、前記半導体パッケージを実装する実装基板に形成されるコイルから生じる磁束の変動に基づくことを特徴とする請求項１に記載の半導体パッケージ。
【請求項１２】
前記固定部材は磁性体であることを特徴とする請求項２に記載の半導体パッケージ。
【請求項１３】
電圧が供給される第１コイルを含む実装基板と、
前記実装基板上に設けられ、前記電圧の変化に基づく磁束の変動に応答して流れる誘導電流に基づいて、電力を供給する第２コイル、を含むパッケージ基板と、
前記パッケージ基板上に設けられ、前記第２コイルから供給される電力に基づき動作する回路を含むペレットと、
前記パッケージ基板を覆い、少なくとも前記ペレットを保護する保護部材と、
前記保護部材を貫通する第１の穴部と、
前記第２コイルを形成する配線に囲まれており、前記パッケージ基板を貫通する第２の穴部と、
前記第１コイルを形成する配線に囲まれており、前記実装基板を貫通する第３の穴部と、
配線前記第１ないし第３の穴部のそれぞれの内部を通り、前記パッケージ基板と前記保護部材を前記実装基板に固定する固定部材と、
を有することを特徴とするシステム。
【請求項１４】
前記ペレットが含む前記回路と電気的に接続され、信号の送信と受信を行うことが可能なアンテナをさらに有することを特徴とする請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記固定部材は、第１ないし第３の穴部のそれぞれの内部を通る閉ループ形状または開ループ形状の磁性体であることを特徴とする請求項１３に記載のシステム。
【請求項１６】
前記パッケージ基板、前記ペレット、前記保護部材、前記固定部材、前記アンテナはそれぞれ第１パッケージ基板、第１ペレット、第１保護部材、第１固定部材、第１アンテナであって、
前記実装基板が有する面の内、前記第１パッケージ基板が設けられている平面上に設けられ、前記電圧の変化に基づく磁束の変動に応答して流れる誘導電流に基づいて、電力を供給する第３コイル、を含む第２パッケージ基板と、
前記第２パッケージ基板上に設けられ、前記第３コイルから供給される電力に基づき動作する回路を含む第２ペレットと、
前記第２パッケージ基板に対して設けられると共に、前記第２ペレットが含む回路と電気的に接続され、信号の送信と受信を行うことが可能な第２アンテナと、
前記第２パッケージ基板を覆い、少なくとも前記第２ペレットを保護する第２保護部材と、
前記第２保護部材を貫通する第４の穴部と、
前記第３コイルを形成する配線に囲まれており、前記第２パッケージ基板を貫通する第５の穴部と、
前記実装基板を貫通する第６の穴部と、
前記第４ないし第６の穴部のそれぞれの内部を通り、前記第２パッケージ基板と前記第２保護部材を前記実装基板に固定する第２固定部材と、
をさらに有することを特徴とする請求項１３に記載のシステム。
【請求項１７】
前記第２固定部材は、前記第１コイルを形成する配線に囲まれ、前記第１固定部材と一体となって開ループまたは閉ループ形状を形成していることを特徴とする請求項１６に記載のシステム。
【請求項１８】
前記実装基板に含まれ前記電圧が供給される第４コイルをさらに有し、前記第２固定部材は前記第４コイルを形成する配線に囲まれていることを特徴とする請求項１６に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体パッケージおよびシステムに関し、特に半田による実装基板への実装が不要な半導体パッケージおよびシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、図１に示されているように、実装基板１１にボールグリッドアレイパッケージ１０（以下、ＢＧＡ１０）を実装する技術が知られている（特許文献１参照）。この特許文献１では、ＢＧＡ１０は、パッケージ基板１３と、半導体素子１４と、保護部材１５と、半田ボール１６とから構成されている。パッケージ基板１３はガラスクロスや樹脂等からなるコア基材１７と、このコア基材１７の図中上面と下面を覆うソルダーレジスト１８から構成されている。
【０００３】
コア基材１７の上面を覆うソルダーレジスト１８には開口が設けられ、この開口からは、コア基材１７に形成されているボンディングパッドが露出している。このボンディングパッドは、コア基材１７の上面に設けられた配線パターンに接続されており、この配線パターンはコア基材１７を貫通するように設けられたビアホールと接続されている。
【０００４】
そして半導体素子１４とこのボンディングパッドがボンディングワイヤ２１によって接続されており、これにより半導体素子１４とパッケージ基板１３とが電気的に接続される。また、コア基材１７の下面には略楕円形のボールランドが形成されている。このボールランドは、コア基材１７を貫通するように形成された上述のビアホールと接続されており、コア基材１７の上面に設けられた配線パターン、ボンディングパッド、そしてこのボンディングパッドと接続されたボンディングワイヤ２１を介して半導体素子１４と電気的に接続される。このボールランドはコア基材１７の当該下面を覆うソルダーレジスト１８に設けられた開口から露出している。そして半田ボール１６はＢＧＡ１０を実装基板１１に実装する前に図示しないボール搭載装置によりボールランドに搭載される。そして搭載された半田ボール１６はＩＲリフロー処理等によってボールランドに接合され、接合された半田ボール１６は半導体素子１４と電気的に接続された外部接続端子となる。なお、保護部材１５は、半導体素子１４やボンディングワイヤ２１を保護している。
【０００５】
実装基板１１は、パッケージ基板１３と同様にコア基材２５と、図中における上面と下面を覆うソルダーレジスト２６とから構成されている。コア基材２５の上面にはＢＧＡ１０が実装される領域（実装エリア）が形成されている。この実装エリアには、ＢＧＡ１０のボールランドに接合された半田ボール１６に対応する略楕円形状の接合ランドが形成されている。この接合ランドは、実装基板１１の上面を覆うソルダーレジスト２６に形成された開口から露出している。この接合ランドは、実装基板１１の上面に形成された配線パターンを介して、他に実装された電子部品や電源と電気的に接続されている。そしてＢＧＡ１０を実装基板１１に実装する際には、ＢＧＡ１０の半田ボール１６を実装基板１１に設けられた上述の接合ランドに当接させる。次いで、ＢＧＡ１０及び実装基板１１に対してＩＲリフローを行うことで半田ボール１６が実装基板１１の接合ランドに接合されて、ＢＧＡ１０の実装基板１１への実装が完了する。
【０００６】
なお、特許文献２には、半導体パッケージを回路基板に固定する技術に関して、半導体パッケージの挿通孔にボルトを通し、このボルトを回路基板の連通孔に挿入すると共に、回路基板を貫通して突出されたボルトの先端にナットをねじ込み、半導体パッケージを回路基板に固定する技術が開示されている。
【０００７】
また、特許文献３には、プリントコイルによる電磁誘導を用いた非接触タイプの電源供給システムが開示されている。
【０００８】
さらに、特許文献４には、１次コイルと２次コイルが設けられた電気機器において、１次コイルに電流を供給することにより２次コイルに電力が非接触で伝達されることが開示されている。
【０００９】
そして、非特許文献１には、２．４ＧＨｚのＲＦ信号品質の測定に関する技術が開示されている。また、非特許文献２には、コイルを用いたアンテナの通信に関する技術の記載がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００７−１２６９０号公報
【特許文献２】特開平０７−１６１８６５号公報
【特許文献３】特開２００７−１５７９８５号公報
【特許文献４】特開２００４−０６４８５１号公報
【非特許文献１】Koichi Nose et al., ”A 0.016mm2 , 2.4 GHz RF signal Quality Measurement Macro for RF Test and Diagnosis”IEEE JOURNAL OF SOLID-STATE CIRCUITS, VOL. 43, NO.4 APRIL 2008, pp 1038-1046
【非特許文献２】Kiichi Niitsu et al., ”An inductive-Coupling Link for 3D Integration of 90nm CMOS Processor and a 65 nm CMOS SRAM” ISSCC Dig. Tech. Papers, pp. 480-482, Feb. 2009.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本願発明者は、上記の特許文献１には以下の課題があることを見出した。すなわち、上述した通り図１のＢＧＡ１０は半田ボール１６を用いて実装基板１１に実装されているが、半導体素子（ペレット）を含む半導体パッケージ（図１のＢＧＡ１０に相当）を半田で実装基板に実装する場合には、以下に示す理由により、実装された半導体パッケージを取り外し、代わりに同一の実装基板に別の良品の半導体パッケージを再度実装することが困難となってしまう。通常、半導体パッケージは品質検査等で選別され、良品が出荷されるはずである。それにも関わらず、実装時のストレスや経時変化等の諸条件で、実装後の半導体パッケージに不良品が発生することもある。したがって、例えば実装基板に複数の半導体パッケージを実装することでシステムを実現する際に、実装された半導体パッケージの中のひとつの半導体パッケージに不具合が発生している場合であっても、不良品ではない半導体パッケージが搭載されているという付加価値の付いた実装基板を丸ごと廃棄しなければならなかった。その理由は次の通りである。
【００１２】
まず、半導体パッケージを半田ボールを用いて実装する場合には、上述した特許文献１に記載されているように赤外線リフロー（以下、ＩＲリフローと言う）を行う必要がある。このＩＲリフローを行う場合には、半導体パッケージが実装された実装基板そのものを、ＩＲリフローを行う炉に入れ、実装基板に実装されている半導体パッケージの全体に熱を加える。したがって、実装基板に実装された半導体パッケージの全てにＩＲリフローによる熱のストレスが加わる。
【００１３】
ここで、半導体パッケージに対してＩＲリフローを行ってもよい回数はあらかじめ規定されている。例えばＮＥＣエレクトロニクス株式会社では、ＩＲ６０−１０３−２と規定されている半導体パッケージに対しては、２６０度の熱を加えるＩＲリフローを２回まで行ってもよいということが定められている。ここで、実装基板上にシステムを構築するにあたって、複数の半導体パッケージを実装するためのＩＲリフローを行っている。その後、ひとつの半導体パッケージに不具合が発生しており、当該半導体パッケージが不良品であることが判明したとしても、この不良品の半導体パッケージを取り外すためには再びＩＲリフローを行わなければならない。上述した通りＩＲリフローを行うためには実装基板そのものを炉に入れなければならず、良品である他の半導体パッケージに対してもＩＲリフローによる熱のストレスが加わることになる。そして、不良品である半導体パッケージを良品の半導体パッケージに代えて実装基板に実装するためには、さらにもう一度ＩＲリフローを行わなければならない。すなわち、実装基板に実装された不良品の半導体パッケージだけを取り外して良品の半導体パッケージに変更したい場合でも、良品である半導体パッケージにもＩＲリフローによる熱のストレスが加わるため、良品の半導体パッケージに対して規定されているＩＲリフローの回数を超えてＩＲリフローを行うことになってしまった場合には、良品である半導体パッケージに対して係る半導体パッケージが良品であるという保障ができなくなってしまうのである。
【００１４】
この状況になった場合には、実装基板に実装され、本来は良品であったはずの半導体パッケージも良品であることを保障できなくなってしまうので、結局のところ、実装基板ごと廃棄しなければならなくなってしまう。
【００１５】
したがって、従来の技術では半導体パッケージを半田で実装基板に実装する場合には、実装された半導体パッケージを取り外して、別の半導体パッケージを同一の実装基板に実装することができないという解決すべき技術的な課題が存在しており、結果、半導体パッケージの製造・実装過程において不良品の半導体パッケージが発生した場合にコストが増大していた。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明に係る半導体パッケージは、磁束の変動に応答して流れる誘導電流に基づいて電力を供給するコイル、を含むパッケージ基板と、前記パッケージ基板上に設けられ、前記コイルから供給される電力に基づき動作する回路を含むペレットと、前記パッケージ基板を覆い、少なくとも前記ペレットを保護する保護部材と、前記保護部材を貫通する第１の穴部と、前記コイルを形成する配線に囲まれており、前記パッケージ基板を貫通する第２の穴部と、を有する。
【００１７】
半導体パッケージを製造販売する半導体メーカは、少なくとも上述した構成を有する半導体パッケージを製品として出荷する。そして半導体メーカから当該半導体パッケージの供給を受けた顧客は、当該半導体パッケージを実装基板に実装するために、当該半導体パッケージの第１の穴部と第２の穴部に固定部材、例えば磁性体を通す。ここで、当該半導体パッケージを実装する実装基板にも別途、コイルが設けられている。そして係る実装基板には、このコイルを形成する配線に囲まれており、実装基板を貫通する穴部（ここでは仮に第３の穴部と呼ぶこととする）が設けられている。したがって、上述の半導体パッケージの供給を受けた顧客は、半導体パッケージに設けられた第１及び第２の穴部を通る固定部材を第３の穴部にも通し、当該半導体パッケージを実装基板に固定する。例えば固定部材が第１および第２の穴部、さらに第３の穴部を通り、さらに実装基板と半導体パッケージの側面を通ってひとつの閉ループの形状となって、実装基板に半導体パッケージが固定されるという一例が考えられる。なお、この磁性体を閉ループ状に構成するためには、接合部分に対して熱による溶接を行えばよい。また、磁性体を完全な閉ループではなく、ループの一部が不連続となる開ループ形状に形成して実装基板に半導体パッケージを固定することも例として考えられる。磁性体を開ループ状に構成する場合には熱による溶接は不要となり、半導体パッケージを開ループ状の磁性体によって実装基板にひっかけることで実装基板に固定することになる。これにより顧客はＩＲリフローを行って半導体パッケージを実装基板に実装する必要がなくなる。
【００１８】
このように実装された半導体パッケージを取り外す場合には、ＩＲリフローを行う必要がない。すなわち、実装基板ごと炉に格納して実装基板に実装された半導体パッケージの全体に熱を加える必要がなくなる。具体的には、取り外したい半導体パッケージを実装基板に固定している磁性体を機械的に切断すればよいため、実装基板から取り外す必要がある半導体パッケージに対して熱を加える必要がない。開ループ状に構成されている磁性体を用いて実装基板に固定されている半導体パッケージを当該実装基板から取り外す場合には、そもそも熱による溶接を行っていないため、磁性体の形状を物理的な力で変形させることで半導体パッケージを実装基板から取り外すことができる。したがって、実装基板に実装された複数の半導体パッケージの内、不良品である半導体パッケージを取り外し、代わりに良品である半導体パッケージをこの実装基板に実装することが可能となる。これにより、従来技術のように実装基板に実装された半導体パッケージのひとつが不良品である場合においても実装基板ごと廃棄する必要がなくなる。
【００１９】
なお、上記のように半導体パッケージを実装基板に実装した場合には、半導体パッケージに対する電力の供給が懸念されるが、実装基板から半導体パッケージに対して下記の原理で電力を供給することで、半田ボールを用いずに実装された半導体パッケージに含まれる回路が動作する。
【００２０】
実装基板には電圧の値が周波数に基づき変化する交流電圧を供給する電源ＩＣが設けられている。この電源ＩＣから出力される交流電圧が実装基板に設けられたコイルに印加されると、このコイルに流れる電流も変化する。実装基板に設けられているコイルに流れる電流の変化に応答して、このコイルが生じる磁束も変動する。するとこの磁束の変動に基づいて、パッケージ基板に含まれるコイルに電磁誘導の現象に起因する誘導電流が流れる。例えば昨今の回路が直流電圧で動作することを鑑みれば、この誘導電流を整流することで半導体パッケージのペレットに含まれる回路に電力が供給され、回路が動作する。このとき、半導体パッケージを実装基板に固定するために用いた固定部材が磁性体である場合、磁性体は漏れ磁束の量を低減し、実装基板から半導体パッケージに充分な電力が供給されることに寄与する。
【００２１】
以上から、実装基板に実装された複数の半導体パッケージの内、不良品である半導体パッケージを取り外し、代わりに良品である半導体パッケージをこの実装基板に実装することが可能となる。これにより、実装された半導体パッケージを取り外し、代わりに同一の実装基板に別の良品の半導体パッケージを再度実装することが困難であったという従来技術の課題を解決することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、熱を用いることなく、機械的に半導体パッケージを実装基板に実装することが可能となるため、製品開発において不良品の半導体パッケージが発生した場合であってもコストの増大を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】従来技術における半導体パッケージの構成である。
【図２】第１の実施の形態におけるシステムの構成である。
【図３】第１の実施の形態の変形例を示すである。
【図４】第１の実施の形態の変形例を示すである。
【図５】第１の実施の形態の変形例を示すである。
【図６】第１の実施の形態の変形例を示すである。
【図７】第２の実施の形態におけるシステムの構成である。
【図８】第３の実施の形態におけるシステムの構成である。
【図９】第３の実施の形態におけるシステムの図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図面を参照して本願発明の実施の形態を説明する。本願発明の権利範囲は特許請求の範囲の記載によって決まるのであり、本願発明の権利範囲を以下の実施の形態の記載により限定して解釈してはならない。
【００２５】
（第１の実施の形態）
図２は、第１の実施の形態に係るシステム２００である。例えばシステム２００は、半導体メーカから半導体パッケージの供給を受けたセットメーカが開発するシステムである。システム２００は、実装基板２０１を有している。実装基板２０１は、セットメーカが半導体メーカから供給された半導体パッケージを実装するために使用する基板である。実装基板２０１は、電池などに代表されるような、外部から供給される電源を所定の電圧に変換して出力する電源ＩＣを有している。本実施の形態に係る実装基板２０１は、入力された電圧に基づいて交流電圧を出力する電源ＩＣを備えており、これを交流電圧源２０２として模式的に図２に示している。電源ＩＣは本来、実装基板２０１の一主面上に実装されるが、図２では電源ＩＣを交流電圧源２０２として実装基板の内部に模式的に表記している。交流電圧源２０２は、実装基板２０１の内部の配線層に延在する配線に接続されている。
【００２６】
一方、実装基板２０１は、コイル２０３を含んでいる。このコイル２０３は、例えば実装基板２０１の一主面上に延在する配線を用いて、あるいは実装基板が内部に所定数の配線層を有する場合には内部の配線層を延在する配線を用いて形成されている。図２は、実装基板２０１が複数の配線層を内部に有する多層基板である場合の例であり、実装基板２０１が有する一の配線層を延在する配線によってコイル２０３の一巻き目が形成され、当該一の配線層とは別の配線層を延在する配線によってコイル２０３の二巻き目が形成されている。すなわち、この図２の例において、コイル２０３の巻き数は２である。同様に、例えば実装基板２０１が有する配線層が２層より多い場合は、コイル２０３の一巻き目および二巻き目の配線が存在する配線層のそれぞれとは別の配線層を延在する配線を用いて、コイル２０３の巻き数をさらに増やすことができる。このコイル２０３は交流電圧を出力する交流電圧源２０２に接続されており、交流電圧が入力される。
【００２７】
ここで、実装基板２０１には、コイル２０３を形成する配線に囲まれており、実装基板を貫通する穴部２１５と、この穴部２１５とは別に設けられており、実装基板２０１を貫通する穴部２１６が存在する。この穴部２１５と２１６には固定部材、例えば磁性体（代表的な例として鉄心）が通されるが、詳細は後述する。また、穴部は穴部２１５と穴部２１６の二つが設けられているが、後述するように少なくとも一つでよい。
【００２８】
実装基板２０１の一主面上には、パッケージ基板２０４が設けられている。パッケージ基板２０４は、半導体メーカが、所望の機能を実現する回路を形成した半導体チップであるペレット２１０を載置するための基板である。パッケージ基板２０４は、実装基板２０１と同様に、内部に所定数の配線層を有しており、各配線層には金属で形成された配線が延在している。そして本実施の形態に係るパッケージ基板２０４は、コイル２０５を含んでいる。このコイル２０５は、例えばパッケージ基板２０４が有する配線層を延在する配線によって形成されている。具体的には、パッケージ基板２０４が有する一の配線層を延在する配線によってコイル２０５の一巻き目が形成され、当該一の配線層とは別の配線層を延在する配線によってコイル２０５の二巻き目が形成される。すなわち、この図２の例では、コイル２０５の巻き数は２である。同様に、パッケージ基板２０４が有する配線層が２層よりも多い場合には、コイル２０５の一巻き目および二巻き目の配線が存在する配線層のそれぞれとは別の配線層を延在する配線を用いて、コイル２０５の巻き数をさらに増やすことができる。
【００２９】
パッケージ基板２０４上には、電極パッド２０６および２０７が設けられており、コイル２０５は電極パッド２０６および２０７と接続されている。一方、パッケージ基板２０４上には、所望の機能を実現する回路が形成されている半導体チップ、すなわちペレット２１０が設けられている。そして電極パッド２０６および２０７と、ペレット２１０に形成されている回路が、ボンディングワイヤ２０８、２０９とペレット２１０に形成された電極パッド（不図示）を介して電気的に接続されている。したがって、コイル２０５とペレット２１０に形成された回路とが電気的に接続されることになる。なお、上述した例ではボンディングワイヤを介してコイル２０５がペレット２１０に含まれる回路と電気的に接続されているが、コイル２０５とペレット２１０が含む回路との接続はこの例には限られない。例えばペレット２１０とパッケージ基板２０４とをフリップチップの形式で接続する場合には、上記のボンディングワイヤ２０８は用いられない。この場合には、ペレット２１０が含む回路が半田ボール等で接続され、この半田ボール等がパッケージ基板２０４が有する配線層と接続されることで、コイル２０５とペレット２１０が含む回路が電気的に接続される。
【００３０】
さらに、ペレット２１０が形成されているパッケージ基板２０４の一主面は、少なくともペレット２１０を保護する保護部材２１１で覆われている。保護部材２１１は、例えばモールド樹脂である。本実施の形態では、ペレット２１０やボンディングワイヤ２０８、電極パッド２０６および２０７など、当該一主面に形成されている対象物はこの保護部材２１１により保護されている。仮に、保護部材２１１がモールド樹脂である場合には、電極パッド２０６および２０７など、当該一主面に形成されている対象物はモールド樹脂である保護部材２１１により封止されている。
【００３１】
ここで、図２の例において保護部材２１１とパッケージ基板２０４には、保護部材２１１を貫通する第１の穴部と、コイル２０５を形成する配線に囲まれておりパッケージ基板２１１を貫通する第２の穴部がそれぞれ少なくとも存在する。ただし図２は実施の形態であるため、より詳細な具体例として、上記の第１の穴部と第２の穴部の位置合わせが行われ、第１および第２の穴部が連結しており、保護部材２１１とパッケージ基板２０４とを貫通する穴部２１２が記載されている。同様に、図２では、この穴部２１２とは別に設けられており、保護部材２１１とパッケージ基板２０４を貫通する穴部２１３が存在するものとして記載してある。穴部２１３は、保護部材を貫通する穴部とパッケージ基板を貫通する穴部のそれぞれに分かれていてもよい。この穴部２１２と２１３には固定部材、例えば磁性体（代表的な例としては鉄心）が通されるが、詳細は後述する。また、穴部２１２は穴部２１５と連結するよう位置あわせが行われており、穴部２１２と穴部２１５で保護部材２１１、パッケージ基板２０４、実装基板２０１、を貫通するひとつの穴部を形成している。穴部２１３と穴部２１６も同様である。なお、この図２の例では、穴部が、穴部２１２と穴部２１３として二つ設けられているが、後述するように、パッケージ基板２０４と保護部材２１１を貫通する穴部は少なくとも一つでよい。
【００３２】
半導体メーカは、少なくとも、コイル２０５を含むパッケージ基板と、パッケージ基板２０４上に設けられ所望の機能を実現する回路が形成されたペレット２１０と、パッケージ基板２０４を覆い、少なくともペレット２１０を封止する保護部材２１１と、コイル２０５を形成する配線に囲まれており、保護部材２１１及びパッケージ基板２０４を貫通する穴部２１２と、穴部２１２とは別に設けられ、保護部材２１１及びパッケージ基板２０４を貫通する穴部２１３と、で構成される半導体パッケージ２１７を顧客に製品として出荷する。係る半導体パッケージ２１７には、その他の構成要素、例えば電極パッドやボンディングワイヤ等、必要な対象物が含まれていてもよいことは明らかである。
【００３３】
この半導体パッケージ２１７を購入した顧客、例えばセットメーカは、この半導体パッケージ２１７を実装基板２０１に実装する必要がある。そこでセットメーカは、購入した半導体パッケージ２１７のパッケージ基板２０４に設けられた穴部２１２および２１３と、実装基板２０１に設けられた穴部２１５および２１６に、半導体パッケージ２１７を実装基板２０１に固定するための固定部材、具体的には磁性体を通す。そして係る固定部材を所望の形状に形成し、半導体パッケージ２１７を実装基板２０１に固定、すなわち実装する。固定部材が磁性体であると、システム２００の構成は、後述するペレット２１０が含む回路への電力の供給について好ましくなる。また、固定部材は、一例として、例えば図２に記載があるような閉ループ形状である磁性体２１４が考えられる。この場合、磁性体２１４は、保護部材２１１の上面から穴部２１２、穴部２１５を通り、実装基板２０１の下面まで延在する。そして磁性体２１４は、実装基板２０１の下面を延在し、穴部２１６、穴部２１３を通って保護部材２１１の上面に達する。さらに磁性体２１４は、保護部材２１１の上面を延在し、穴部２１２に達する。以上により磁性体２１４は閉ループ形状となる。固定部材がフェライト鉄心のような磁性体である場合、係る磁性体を閉ループ形状とするには、熱による溶接が必要となるので、セットメーカは必要な装置を使用して溶接を行って、閉ループ形状の磁性体２１４を形成する。また、半導体パッケージ２１７を実装基板２０１に固定するための固定部材である磁性体を、閉ループの形状とはせずに、図２に記載の磁性体２１４の一部が不連続となって途切れている開ループ形状とすることも考えられる。この場合でも、開ループ形状である磁性体のギャップ部分が大き過ぎなければ、実装基板２０１に半導体パッケージ２１７を固定することができる。しかも、この開ループ形状の磁性体を用いる場合には、熱による溶接が不要となる。
【００３４】
以上の実装を終えると、図２に記載されたシステム２００となるが、システム２００の構成は図２に記載に限られず、種々の変形を含むものである。図３ないし図６は、図２の保護部材２１１の上視図を用いて、システム２００の構成の変形例を模式的に説明するものである。例えば図３に記載されているように、半導体パッケージ２１７を実装基板２０１に固定するためには、少なくとも一つの穴部が存在していればよい。この場合は、固定部材２１４が保護部材２１１の上面から穴部２１２の内部を延在してパッケージ基板２０４を貫通し、穴部２１５の内部を延在して実装基板２０１を貫通する。そして固定部材２１４はさらに実装基板２０１の下面、実装基板２０１の側面、パッケージ基板２０４の側面、及び保護部材２１１の側面を通って当該保護部材２１１の上面まで延在し、その結果、当該固定部材２１１が閉ループとなる。あるいは、図３において必ずしも固定部材２１４が閉ループである必要はなく、上述したように開ループとなっていてもよい。図４は、図２の保護部材２１１の上視図である。一方、半導体パッケージ２１７に設けられる穴部は、穴部２１２および２１３に加えてさらに存在していてもよい。例えば図５に示すように、保護部材２１１の一辺に沿うように、三つの穴部、すなわち穴部２１２、２１３、２１８、が設けられていてもよい。穴部２１８に対応して、実装基板２０１にも実装基板２０１を貫通する穴部が設けられる。また図６に示すように、保護部材２１１の一辺に沿うように穴部２１２および２１３が設けられ、当該一辺と対向する辺の近傍に、保護部材２１１とパッケージ基板２０４を貫通する追加の穴部２１８を設けてもよい。このようにすれば、半導体パッケージ２１７が三点で実装基板２０１に固定されるため、より強固な固定が実現できる。
【００３５】
また、コイル２０５を形成する配線は、穴部２１２を囲むだけでなく、穴部２１３をさらに囲んでいてもよい。この構成は、コイル２０５の巻き数を増やす際に有効である。上述したように、パッケージ基板２０４が有する一の配線層ごとにコイル２０５の一巻きが形成される。そのため、コイル２０５の巻き数をパッケージ基板２０４が有する配線層の数より多くしたい場合であっても、コイル２０５を形成する配線が穴部２１２のみを囲んでいるだけではコイル２０５の巻き数をパッケージ基板２０４が有する配線層の数より多くすることを実現できない場合も考えられる。
【００３６】
そこで、コイル２０５を形成する配線を引き回して穴部２１３を囲むように形成する。そうすると、パッケージ基板２０４が有する配線層の数の２倍の巻き数を実現することができる。なお、単に巻き数を増加させるだけであれば、穴部２１３を囲むように配線を形成する必要はないが、後述する電力の供給の際の漏れ磁束を考慮して、コイル２０５の配線が穴部２１３を囲むようにすることが好ましい。
【００３７】
以上のように、半田ボールに対するＩＲリフローを行うことなく半導体パッケージ２１７を実装基板２０１に実装することができるが、半導体パッケージ２１７のペレット２１０が含む回路に充分な電力を供給しなければ当該回路が動作しない。そこで、本実施の形態の当該回路に供給される電力について、その妥当性を検討する。
【００３８】
まず、交流電圧源２０２から、所定の周波数を有する交流電圧がコイル２０３に印加される。そうすると、コイル２０３に流れる電流は一定の周波数で変化するため、コイル２０３に流れる電流の変化に応答してコイル２０３が生じる磁束も変化する。コイル２０３が生じる磁束の変動は、コイル２０４に電磁誘導の現象に基づいて誘導起電力を発生させる。そしてこのコイル２０３が生じる磁束の変動に応答して生じる誘導起電力に基づいて、コイル２０５に誘導電流が流れる。この誘導電流がペレット２１０に形成された電源ラインに流れ込み、当該回路に電力が供給される。ペレット２１０に形成された回路は当該電力に基づいて動作する。コイル２０５に生じる誘導起電力の大きさは、コイル２０４の巻き数とコイル２０５の巻き数によって変化するため、所望の電圧が得られるよう、コイル２０４の巻き数とコイル２０５の巻き数を調整すればよく、電圧値の変換を行う昇圧回路や降圧回路を設けなくてよい。ただし、ペレット２１０に形成された回路は、昨今、直流電圧で動作するため、現実の設計にあたっては半導体パッケージ２１７のいずれかに整流回路を設ける必要がある。
【００３９】
また、コイル２０５に生じる誘導起電力は、コイル２０３が生じる磁束の内、コイル２０５と鎖交しない漏れ磁束の量にも影響される。コイル２０３とコイル２０５の結合が理想的で結合係数が１であれば漏れ磁束は発生しないが、現実には当該結合係数は１にならないため、漏れ磁束による誘導起電力の減少も現実の設計おいては考慮しなければならない。誘導起電力が低下すれば、ペレット２１０に供給できる電力も低下するからである。そこで、漏れ磁束の量を可能な限り減らすため、図２にも記載があるとおり固定部材として採用した磁性体２１４、例えば鉄心を穴部２１２と穴部２１３に通しているのである。磁性体２１４は半導体パッケージ２１７を実装基板２０１に固定して実装する固定部材の役割を担うが、さらに、コイル２０４から生じる磁束の内の漏れ磁束の量を低減してコイル２０５の誘導起電力の大きさを確保するという役割も担っている。
【００４０】
また、上記のように仮に磁性体２１４を通したとしても、磁性体２１４とコイル２０３の間に生じる間隙や、磁性体２１４とコイル２０５の間に生じる間隙によっても漏れ磁束は生じるので、現実的には磁性体２１４が設けられていたとしても、誘導起電力の損失は避けられない。しかし、透磁率が充分大きい磁性体２１４、例えばフェライト鉄心などを用いて半導体パッケージ２１４を実装基板２０１に固定すれば、コイル２０３が生じる磁束のほとんどは磁性体２１４を通ってコイル２０５と鎖交するので、誘導起電力の損失を大きく抑制することができる。すなわちこの場合は、コイル２０３と磁性体２１４の間隙と、コイル２０５と磁性体２１４の間隙は考慮しないとすることができる。
【００４１】
しかし、上記のような工夫を行って誘導起電力の低下を抑制し、ペレット２１０に供給できる電力を確保しようとしたとしても、現実に当該システム２００を設計することになれば、コイル２０５そのものが有するインピーダンスによる、ペレット２１０に送信できる電力の損失も生じる。また、上述したように、現実においては半導体パッケージ２１７には整流回路を設ける必要があるため、整流回路による電力の損失も考慮しなければならない。さらにはコイル２０５の形状によっては渦電流による電力の損失も発生することも考えられる。また、当該電力のヒステリシス損も考慮しなければならない。
【００４２】
上記を踏まえると、現実の設計においては、実装基板２０１のコイル２０３に入力した電力の数十パーセントが失われると考えるのが妥当である。
【００４３】
一方、ペレット２１０に形成される昨今の回路は、ペレット２１０に設けられている電源ラインに供給される１Ｖ程度の直流電圧に基づいて動作している。交流電圧源２０２が出力した電圧に基づく電力が、ペレット２１０に含まれる回路に供給されるまでに数十パーセント程度、失われるとしても、交流電圧源２０２が出力する交流電圧のpeak to peakの値を２Ｖ程度にすれば、ペレット２１０に設けられている電源ラインに１Ｖ程度の直流電圧を充分供給できると考えられる。
【００４４】
以上はコイル２０３とコイル２０５をトランス（変圧器）とし、実装基板２０１からペレット２１０に形成された回路へ電力を供給する場合に、現実にシステム２００を設計する際の交流電圧源２０２が供給する電圧値の制約である。しかし、電圧値の制約を満足できたとしても、実際にシステム２００を実現するには、構造上の制約も満足しなければならない。図２に記載のシステム２００においては、コイル２０３、コイル２０５、磁性体２１４の構造が、ペレット２１０に電力を供給するにあたって現実的であるかどうかが問題となる（磁性体２１４を通す穴部は磁性体の断面積が現実的であれば、穴部も現実的な断面積になるため）。
【００４５】
そこで、コイル２０３、コイル２０５、磁性体２１４の構造の制約について、検討する。コイル２０３、コイル２０５の構造上の制約は、ペレット２１０に形成された回路に必要な電力を供給するために求められる巻き数である。透磁率が充分大きい磁性体２１４、例えばフェライト鉄心などを用いて半導体パッケージ２１４を実装基板２０１に固定すれば、コイル２０３が生じる磁束のほとんどは磁性体２１４を通ってコイル２０５と鎖交するので、コイル２０３と磁性体２１４の間隙と、コイル２０５と磁性体２１４の間隙は無視できるからである。そうすると、巻き数が実装基板２０１やパッケージ基板２０４が有する配線層の数と比べてあまりに多い場合には、例え交流電圧源２０２が、peak to peakが２Ｖの交流電圧を出力したとしても、当該配線層を延在する配線を用いて形成したコイル２０３やコイル２０５ではペレット２１０に含まれる回路に充分な電力を供給することができないことになってしまう。パッケージ基板２０４や実装基板２０１の配線層を増加させ、パッケージ基板２０４や実装基板２０１を厚くしすぎることは、システム２００が実際には小型の製品に搭載されることを考えると現実的ではないからである。
【００４６】
また、磁性体２１４の構造の制約としては、磁性体２１４の断面積と長さが考えられる。コイル２０５に生じる誘導起電力がコイル２０５に鎖交する磁束の変動に基づくこと、すなわち数学的にはファラデーの法則にあるとおり、コイル２０５に鎖交する磁束密度の単位時間当たりの変化量であること、そして上述したようにコイル２０３が生じる磁束がほぼ、磁性体２１４を通ってコイル２０５と鎖交することを考えると、磁性体２１４の断面積は磁束密度と関係するため、重要となる。一方、磁性体２１４の長さに関しては、上記の観点から半導体パッケージ２１７を実装基板２０１に固定できる範囲での長さであればよいと考えられる。
【００４７】
そうすると、コイル２０３、コイル２０５の巻き数と、磁性体２１４の断面積について検討する必要があることになる。ここで、磁性体２１４、例えば鉄心に流すことができる最大の磁束密度Ｂｍは、Bm=V/(√2π＊ｆ＊Ｓ＊Ｎ)となることが、トランスの解析において知られている。πは円周率、ｆは交流電圧の周波数、Ｓは磁性体２１４、例えば鉄心の断面積、Ｎは鉄心を巻くコイルの巻き数（例えばコイル２０３とコイル２０５の巻き数が同一であるとした場合のコイル２０３とコイル２０５の巻き数）である。今、円周率πは3.14とし、Ｖは、交流電圧源２０２が出力する電圧のpeak to peakの値である２Ｖを代入する。また、交流電圧の周波数ｆは、実際に電圧の発振が実現されている代表的な周波数２ＧＨｚ＝２＊10＾9を代入する。
【００４８】
残りは磁性体２１４の断面積と最大磁束密度Ｂｍである。これらが決まれば上記の式から、コイル２０３とコイル２０５の巻き数Ｎが求まる。このＮは、最大の磁束密度が磁性体２１４を流れている場合の巻き数Ｎという意味になるので、最低限、このＮ以上の巻き数が必要となることを意味する。いま、例えば磁性体２１４としてフェライト鉄心を使用すれば、Ｂｍは０．５Ｔ程度となるので、Ｂｍに０．５を代入する。一方、鉄心の断面積は、鉄心の断面が例えば１ｍｍ角の四角形であるとして、１.0＊10＾-6平方メートルを採用する。この場合、鉄心の断面は、半導体パッケージ２１７の保護部材２１１やパッケージ基板２０４の上面あるいは下面の面積に比べて充分小さいため、穴部２１２、穴部２１３、穴部２１５、穴部２１６、は必要以上に大きな開口面積の穴部とならずに済む。具体的には、図２に記載の半導体パッケージ２１７において、例えば保護部材２１１の厚みは２００μｍであって、縦の辺の長さと横の辺の長さはそれぞれ１０ｍｍ程度である。すなわちパッケージ基板２０４も同様である。
【００４９】
したがって、鉄心の断面積が1.0＊10＾-6平方メートルであるという例は、保護部材２１１やパッケージ基板２０４の大きさを考慮しても、実際のシステム２００の構造において非現実的な制約を与えるものではない。
【００５０】
以上の数値例を用いて、交流電圧源２０２からpeak to peakが２Ｖの交流電圧を供給しペレット２１０に形成されている回路が動作するために、最低限、コイル２０３、コイル２０５に必要となる巻き数Ｎを求める。
【００５１】
実際に計算すると、Ｎ＞Ｖ/（√２＊π＊ｆ＊Ｓ＊Ｂｍ）＝２/（4.44＊2＊10＾9＊1＊10＾-6＊0.5）＝0.45＊10-3となる。すなわち、最低限、１以上の巻き数があればよいことになる。したがって、コイル２０３とコイル２０５に必要以上に大きな巻き数が必要となることはないと考えられる。
【００５２】
以上から、本実施の形態におけるシステム２００は、現実の設計においても妥当なサイズの構造となり、技術的に現実的なものとなることがわかる。したがって、本実施の形態は、現実的に製品としての製造が可能となる構造を採用しつつ、半田ボールに対するＩＲリフローを行うことなく半導体パッケージ２１７を実装基板２０１に実装することができ、半導体パッケージ２１７のペレット２１０が含む回路に充分な電力を供給して当該回路を動作させることができる。
【００５３】
次に、このシステム２００の製造方法について説明する。半導体パッケージ２１７のパッケージ基板２０４の所望の位置に、コイル２０５が形成されるように、パッケージ基板２０４が有する配線層を延在する配線の配線パターンを設計しておく。そして、係るコイル２０５が形成されているパッケージ基板２０４を用意する。その上にペレット２１０等、必要な構成要素を公知の製造技術を用いて形成し、保護部材２１１でペレット２１０等を封止する。そして、コイル２０５が形成されている位置に基づいて、コイル２０５を形成する配線に囲まれるように、保護部材２１１からパッケージ基板２０４まで貫通する穴部２１２を、ドリルで形成する。また、あわせて、保護部材２１１とパッケージ基板２０４を貫通するよう、穴部２１３をドリルで形成する。これで半導体パッケージ２１７が製造される。半導体メーカは、上述したように、このように形成された半導体パッケージ２１７を顧客に出荷する。一方、顧客は、実装基板２０１にもコイル２０３が形成されるよう、実装基板２０１が有する配線層を延在する配線の配線パターンを設計しておき、コイル２０３が形成されている実装基板を用意する。そして、コイル２０３が形成されている位置に基づいて、コイル２０３を形成する配線に囲まれるように、実装基板２０１を貫通する穴部２１５をドリルで形成する。あわせて、実装基板２０１を貫通するように穴部２１６をドリルで形成する。そして、顧客は半導体パッケージの位置あわせを行って、上述した手法により、実装基板２０１に半導体パッケージ２１７を実装することでシステム２００が形成される。
【００５４】
（第２の実施の形態）
次に、第２の実施の形態を説明する。図７は、本願発明の第２の実施の形態に係るシステム７００を示している。第１の実施の形態と異なる点は、実装基板７０１の上に、複数の半導体パッケージ、すなわち第１の半導体パッケージ７１８と第２の半導体パッケージ７１９が積層されている点と、第２の半導体パッケージ７１９が、アンテナ７１７を有し、図示していないが、第１の半導体パッケージにも、アンテナ７１７と同様のアンテナを有している点である。以下、具体的にシステム７００の構成を説明する。なお、第１の実施の形態の説明内容と重複する部分は適宜、省略する。
【００５５】
実装基板７０１には、第１の実施の形態と同様にコイル７０３が設けられ、交流電圧源７０２から交流電圧の供給を受ける。また、第１の実施の形態と同様に穴部７１１と７１２が形成されている。
【００５６】
実装基板７０１の上には、第１の半導体パッケージ７１８が形成されている。第１の半導体パッケージ７１８は、パッケージ基板７０４を有する。このパッケージ基板７０４は、第１の実施の形態と同様にコイル７０５が形成されており、さらには図示されていないが、電力の供給を受けて動作するペレットもパッケージ基板上に設けられている。また、ボンディングワイヤ等、ペレットとコイル７０５の電気的な接続に必要な構成要素も、図示されていないが、パッケージ基板７０４に設けられている。ただし、第１の実施の形態と異なり、パッケージ基板７０４上には、上述したアンテナ７１７と同様のアンテナが設けられており、このアンテナはパッケージ基板７０４に形成されたペレットが含む回路に接続されている。そして係るアンテナはペレットからの信号を無線にて放射し送信すると共に、受信した信号をペレットが含む回路に出力する。例えばこのアンテナは、パッケージ基板７０４上を延在する配線で形成された平面型のスパイラルアンテナである。そして、当該ペレットやアンテナを封止する保護部材７０６がパッケージ基板７０４上に設けられている。また、第１の実施の形態と同様に、穴部７１３と７１４が形成されており、穴部７１３と７１４は位置合わせの結果、穴部７１１と７１２と連結しているため、保護部材７０６、パッケージ基板７０４、実装基板７０１を貫通する穴部が形成されている。なお、実施の形態１と同様に、穴部７１３は保護部材を貫通する第１の穴部と、コイル７０５を形成する配線に囲まれ、パッケージ基板７０４を貫通する第２の穴部に分かれているものである。穴部７１４も同様に二つの穴部に分かれている。
【００５７】
第１の半導体パッケージ７１８が有する保護部材７０６の上に、第２の半導体パッケージ７１９が有するパッケージ基板７０７が設けられている。パッケージ基板７０７にも、第１の半導体パッケージ７１８のパッケージ基板７０４と同様にコイル７０８が設けられている。そしてこのコイル７０８は、パッケージ基板７０７上に設けられたペレット７１０に接続されている。その結果、ペレット７１０に形成された回路とコイル７０８が電気的に接続されている。一方、第１の実施の形態とは異なり、パッケージ基板７０７上には、アンテナ７１７が設けられている。このアンテナ７１７は、パッケージ基板７０７に形成されたペレット７１０が含む回路に接続されている。そして係るアンテナ７１７はペレット７１０からの信号を無線にて放射し送信すると共に、受信した信号をペレット７１０が含む回路に出力する。例えばこのアンテナ７１７は、パッケージ基板７０７上を延在する配線で形成された平面型のスパイラルアンテナである。そして、当該ペレット７１０やアンテナ７１７を封止する保護部材７０９がパッケージ基板７０７上に設けられている。また、第１の実施の形態と同様に、穴部７１５と７１６が形成されており、位置あわせによって穴部７１５と７１６は穴部７１３と７１４と連結している。結果的に、穴部７１５と７１６は実装基板７０１の穴部７１１と７１２とも連結している。したがって、保護部材７０９、パッケージ基板７０７、保護部材７０６、パッケージ基板７０４、実装基板７０１を貫通する穴部が形成されているとも言える。なお、第１の実施の形態と同様に、穴部７１５は保護部材７０９を貫通する穴部と、コイル７０８を形成する配線に囲まれ、パッケージ基板７０７を貫通する穴部の二つに分かれている。また穴部７１６も保護部材７０９を貫通する穴部と、パッケージ基板７０７を貫通する穴部とに分かれている。
【００５８】
そして第１の実施の形態と同様に、固定部材、例えば磁性体７２０が、それぞれの穴部７１１と７１２、７１３と７１４、７１５と７１６、を通っており、第１の半導体パッケージ７１８と第２の半導体パッケージ７１９が、実装基板７０１に実装されている。固定部材として磁性体を採用する場合、磁性体７２０は例えば第１の実施の形態と同様にフェライト鉄心である。
【００５９】
ここで、第２の実施の形態では、第１の半導体パッケージ７１８と第２の半導体パッケージ７１９を用いてシステム７００を実現するため、第１の半導体パッケージ７１８のペレットが含む回路と、第２の半導体パッケージ７１９のペレット７１０が含む回路とを、電気的に接続する必要がある。係る電気的な接続が実現されることで、第１の半導体パッケージ７１８のペレットが含む回路と、第２の半導体パッケージ７１９のペレット７１０が含む回路との間で電気的な信号のやり取りが可能となり、所望の機能を実現するシステムが構築されるからである。
【００６０】
そこで、第２の実施の形態では、第１の半導体パッケージ７１８に設けられたアンテナと第２の半導体パッケージに設けられたアンテナ７１７とを無線で通信させることによって、第１の半導体パッケージ７１８のペレットが含む回路と、第２の半導体パッケージ７１９のペレット７１０が含む回路とを、電気的に接続する。すなわち、第１の半導体パッケージ７１８が有するアンテナは、第１の半導体パッケージ７１８が有するペレットが含む回路からの信号を放射して、第２の半導体パッケージ７１９のアンテナ７１７に送信する。そして当該アンテナ７１７は、第１の半導体パッケージが７１８有するアンテナからの信号を受信して、受信した信号をペレット７１０に含まれる回路に出力する。
【００６１】
また、同様に、アンテナ７１７は、ペレット７１０が含む回路からの信号を受けて放射し、第１の半導体パッケージ７１８が有するアンテナに出力する。当該アンテナは、アンテナ７１７から受信した信号を第１の半導体パッケージ７１８が有するペレットに含まれる回路に出力する。
【００６２】
このようにして、第１の半導体パッケージ７１８と第２の半導体パッケージ７１９の間で信号のやり取りが行われる。なお、無線でアンテナ間を通信させることになるため、それぞれのアンテナが出力される信号は、無線通信が可能となる周波数、例えば無線ＬＡＮやＢｌｕｅｔｏｏｔｈなどで使用されている２ＧＨｚ程度の周波数を有する必要がある。なお、上述した非特許文献２が、２４０μ角のスパイラルアンテナが１２０μｍの距離まで１．２ＧＨｚ程度の周波数を用いた無線通信を行えることを示している。そこで、昨今の半導体パッケージを形成するそれぞれの部材の厚みに基づいて、図７に記載のシステム７００における場合のアンテナ７１７と、第１の半導体パッケージ７１８に含まれるアンテナの大きさについて検討する。
【００６３】
例えば図７において、パッケージ基板７０４とパッケージ基板７０７の厚みは３００μｍである。そして、第１の半導体パッケージ７１８に含まれるペレットと、第２の半導体パッケージ７１９に含まれるペレット７１０の厚みは１２０μｍである。そして保護部材７０６と保護部材７０９の厚みは２００μｍである。ここで、第１の半導体パッケージ７１８に含まれるアンテナはパッケージ基板７０４上に形成されており、第２の半導体パッケージ７１９に含まれるアンテナ７１７はパッケージ基板７０７上に形成されている。そうすると、これらのアンテナの距離は、互いを上下に対向させた場合に最短となり、保護部材７０６とパッケージ基板７０７の厚みを合計した５００μｍとなる。ここで、上述した非特許文献１において２４０μ角のスパイラルアンテナが１２０μｍの距離まで無線通信を行えると開示していることを鑑みれば、第１の半導体パッケージ７１８に含まれるアンテナと第２の半導体パッケージ７１９に含まれるアンテナ７１７のそれぞれが、約１０００μｍ角のスパイラルアンテナであれば、無線通信を行うことができることになる。
【００６４】
これらのアンテナが上下に対向させた配置でない場合には、当該アンテナ間の距離が増すため、アンテナのサイズを増大させる必要がある。しかし、第１の実施の形態でも述べたように、パッケージ基板７０４、７０７、保護部材７０６、７０９、は、それぞれ縦の長さと横の長さが１０ｍｍであるため、それぞれの半導体パッケージに設けられたスパイラルアンテナのサイズの増大には充分に対応できると考えられる。したがって、当該実施の形態も、技術的に実現可能であるものと言える。
【００６５】
また、図７では、二つの半導体パッケージが実装基板７０１上に積層され、実装されている例を示しているが、実装基板７０１上に積層される半導体パッケージは、二つ以上であってもよい。例えば図７の第２の半導体パッケージ７１９の上に、さらに第３の半導体パッケージを積層してもよい。この場合、第３の半導体パッケージのパッケージ基板上にも平面型のスパイラルアンテナを設ける。そして第３の半導体パッケージが含むアンテナは、第１の半導体パッケージ７１８が有するアンテナと第２の半導体パッケージ７１９が有するアンテナ７１７と無線通信を行う。ただし、例えば第３の半導体パッケージが有するアンテナと第１の半導体パッケージが有するアンテナとを無線で通信させる場合には、二つのアンテナ間の距離が増加するため、これらのアンテナのサイズによっては、二つのアンテナ間で直接に無線通信が行えない可能性もある。その場合は、例えば第２の半導体パッケージ７１９が有するアンテナ７１７を経由して、一旦、第２の半導体パッケージ７１９に設けた増幅回路で信号の強度を増幅して、第２の半導体パッケージ７１９に設けられたアンテナから第１の半導体パッケージ７１８が含むアンテナへ信号を伝送すればよい。
【００６６】
（第３の実施の形態）
図８は、第３の実施の形態におけるシステム８００の構成を示す。なお、以下では、これまでの説明と重複する構成要素については説明を省略する。図８は、システム８００の上視図である。図８では、実装基板８０１に複数の半導体パッケージが実装されており、それぞれ上視図においては各半導体パッケージが保護部材８０２、保護部材８０６、保護部材８１０で示されている。したがって、この図８から分かるように、第３の実施の形態では第２の実施の形態とは異なり、半導体パッケージが実装基板８０１の一主面の平面上に複数個、実装されている。保護部材８０２は、第２の実施の形態の保護部材７０９と同様に、図示されてはいないが、パッケージ基板上に設けられたペレット等を保護している。また、保護部材８０２の上面には穴部８０３と穴部８０４が形成され、当該保護部材８０２と図示されていないパッケージ基板を貫通している。そして実装基板８０１において、穴部８０３と穴部８０４に対応する位置に実装基板８０１を貫通する穴部が設けられている。そして保護部材８０２を有する半導体パッケージは、これらの穴部を通る固定部材８０５で実装基板８０１に固定されている。
【００６７】
保護部材８０６も第２の実施の形態の保護部材７０９と同様に、図示されてはいないが、パッケージ基板上に設けられたペレット等を保護している。したがって、図８においては、保護部材８０６の上面には穴部８０８と穴部８０９が形成され、保護部材８０６と図示されていないパッケージ基板を貫通している。そして実装基板８０１において、穴部８０８と穴部８０９に対応する位置に実装基板８０１を貫通する穴部が設けられている。そして保護部材８０６を有する半導体パッケージは、これらの穴部を通る固定部材８０７で実装基板８０１に固定されている。
【００６８】
ただし、保護部材８０２と保護部材８０６に対応するパッケージ基板には、第２の実施の形態とは異なる形状のアンテナが設けられている。すなわち、第３の実施の形態では、図９に示すようなアンテナ９０１と９０２が設けられる。ここで、図９では、保護部材８０６を有する半導体パッケージの穴部８０８、８０９や固定部材８０７の図示は省略されているが、実際には図８に示されるように、保護部材８０６を有する半導体パッケージには穴部８０８や８０９が形成され、固定部材８０７が設けられているものとする。この場合、これまでに説明した実施の形態と同様に、保護部材８０６を有する半導体パッケージには、穴部８０８や穴部８０９を通る固定部材８０７を囲むように、パッケージ基板内にコイルが設けられている。そして、実装基板内にも、電源ＩＣと接続された別途のコイルが設けられ、固定部材８０７は実装基板内に設けられたこの別途のコイルに囲まれている。そして、これまでの実施の形態と同様に、保護部材８０６を含む半導体パッケージのパッケージ基板内に設けられたコイルを介して、保護部材８０６を有する半導体パッケージのペレットが含む回路に電力が供給されるものとする。ここで、固定部材に関しては、固定部材８０５が、固定部材８０７が一体となって閉ループ形状あるいは開ループ形状を形成していてもよい。こうすれば、実装基板内に、電源ＩＣと接続された別途のコイルを設ける必要がなくなる。
【００６９】
図９では、保護部材８０２を含む半導体パッケージが、アンテナ９０１を有する。そして保護部材８０６を含む半導体パッケージが、アンテナ９０２を有する。第２の実施の形態では、それぞれの半導体パッケージを電気的に接続するためのアンテナが、各半導体パッケージが有するパッケージ基板上に平面型スパイラルアンテナとして形成されていた。しかし、第３の実施の形態ではそれぞれの半導体パッケージが実装基板８０１の平面上に実装されるため、アンテナの形状が第２の実施の形態と異なっている。具体的には、保護部材８０２を含む半導体パッケージと、保護部材８０６を含む半導体パッケージとの間で、信号のやり取りを行う必要があるため、アンテナ９０１とアンテナ９０２のスパイラル形状が向かい合っている。そのため、アンテナ９０１、９０２のそれぞれは、それぞれの半導体パッケージが有するパッケージ基板上を延在する配線だけで形成されるのではなく、それぞれの半導体パッケージが有するパッケージ基板の内部の配線層を延在する配線も用いられ形成されている。このようにアンテナ９０１とアンテナ９０２を形成することで、アンテナ間で通信が可能となる距離を効果的に稼ぐことができ、アンテナ９０１と９０２の間で無線通信が可能となる。したがって、保護部材８０２を含む半導体パッケージと保護部材８０６を含む半導体パッケージの間で信号のやり取りが可能となる。ゆえに二つの半導体パッケージが実装基板８０１の一主面の平面上に実装される場合でも、本願発明を実施することができる。
【００７０】
一方で、図８を再び参照すると、実装基板８０１上に実装され、保護部材８１０を含む半導体パッケージは、穴部や固定部材が設けられていない。これは、保護部材８１０を含む半導体パッケージが、本願発明を実施していない従来技術相当の半導体パッケージであることを想定している。例えば、この保護部材８１０を含む半導体パッケージが、本願発明を実施していない他社の半導体パッケージであることが想定される。この場合であっても、システム８００を動作させるにあたっては、保護部材８０２を含む半導体パッケージと、保護部材８１０を含む半導体パッケージとの間で、信号のやり取りを行わなければならない。システム８００は、実装基板８０１上に実装された半導体パッケージのそれぞれが含む回路のそれぞれが、相互に信号を交換しあって動作するからである。
【００７１】
ここで、保護部材８１０を含む半導体パッケージは、図１に示したように半田ボールを用いて実装基板８０１に実装されている。そうすると、図９に示したような、保護部材８０３を含む半導体パッケージと保護部材８０６を含む半導体パッケージの間をアンテナ９０１とアンテナ９０２を用いて無線で電気的に接続するという手法は採用できない。
【００７２】
そこで、この場合は、保護部材８０２を含む半導体パッケージがアンテナを用いて出力する信号を、実装基板８０１に設けられたスパイラルアンテナで受信して、受信した当該信号を半田ボールを介した経路で保護部材８１０を含む半導体パッケージに伝達するようにすればよい。すなわち、図示はしていないが、実装基板８０１には、図7のコイル７０３のような形状のスパイラルアンテナが設けられている。そして、保護部材８０２を含む半導体パッケージのパッケージ基板上には、図７のアンテナ７１７のような形状のスパイラルアンテナが設けられている。そして、実装基板８０１に設けられた当該スパイラルアンテナのスパイラル形状と、図７のアンテナ７１７のように保護部材８０２を含む半導体パッケージに設けられた当該スパイラルアンテナのスパイラル形状は、向かい合っている。このような構成とすることで、保護部材８０２を含む半導体パッケージが出力する信号を実装基板８０１で受信した後に保護部材８１０を含む半導体パッケージに伝達することができる。
【００７３】
保護部材８０６を含む半導体パッケージと保護部材８１０を含む半導体パッケージとの間の電気的な接続についても同様である。ただし、実装基板８０１に設けられ、保護部材８０２を含む半導体パッケージからの信号を受信するアンテナと、保護部材８０６を含む半導体パッケージが距離的に通信可能である場合には、保護部材８０６を含む半導体パッケージに対応するスパイラルアンテナをわざわざ実装基板８０１に別途設けなくてもよい。
【００７４】
以上、本発明に係る実施の形態を説明してきたが、当業者が想定し得る他の変形例も、本実施の形態に含まれる。また、本発明の権利範囲は、特許請求の範囲で定められるのであり、実施の形態の説明の記載に限定して解釈されてはならない。
【符号の説明】
【００７５】
１０  ＢＧＡ
１１  実装基板
１３  パッケージ基板
１４  半導体素子
１５  保護部材
１６  半田ボール
１７  コア基材
１８  ソルダーレジスト
２１  ボンディングワイヤ
２５  コア基材
２６  ソルダーレジスト
２００  システム
２０１  実装基板
２０２  交流電圧源（電源ＩＣ）
２０３  コイル
２０４  パッケージ基板
２０５  コイル
２０６  電極パッド
２０７  電極パッド
２０８  ボンディングワイヤ
２０９  ボンディングワイヤ
２１０  ペレット
２１１  保護部材
２１２  穴部
２１３  穴部
２１４  固定部材
２１５  穴部
２１６  穴部
２１７  半導体パッケージ
２１８  追加穴部
７００  システム
７０１  実装基板
７０２  交流電圧源
７０３  コイル
７０４  パッケージ基板
７０５  コイル
７０６  保護部材
７０７  パッケージ基板
７０８  コイル
７０９  保護部材
７１０  ペレット
７１１  穴部
７１２  穴部
７１３  穴部
７１４  穴部
７１５  穴部
７１６  穴部
７１７  アンテナ
７１８  半導体パッケージ
７１９  半導体パッケージ
８０１  実装基板
８０２  保護部材
８０３  穴部
８０４  穴部
８０５  固定部材
８０６  保護部材
８０７  固定部材
８０８  穴部
８０９  穴部
８１０  保護部材
９０１  アンテナ
９０２  アンテナ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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