【手続補正書】
【提出日】平成24年3月5日(2012.3.5)
【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】
所定の周波数を有する電気信号を処理する半導体回路素子と、
ワイヤを介して前記半導体回路素子に接続され、前記電気信号を伝送する伝送線路とを備え、
前記伝送線路には、
当該伝送線路の方向に関して対称な形状を有するインピーダンス整合パターンが設けられる半導体装置。
【請求項２】
前記伝送線路は、
前記半導体回路素子に設けられる請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記インピーダンス整合パターンは、
前記伝送線路の方向に関して対称な円形状を有する請求項１に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記伝送線路の一端と前記インピーダンス整合パターンとの距離に応じて前記インピーダンス整合パターンの共振周波数がシフトして、所望の周波数の前記電気信号を伝送する請求項１に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記半導体回路素子は所定の誘電率を有する絶縁性の保護部材で覆われ、
前記保護部材の誘電率に応じて前記インピーダンス整合パターンの共振周波数がシフトして、所望の周波数の前記電気信号を伝送する請求項１に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記所定の周波数はミリ波帯域である請求項１に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記伝送線路には複数の接地電極が設けられ、
前記複数の接地電極は、
前記伝送線路の方向に関して対称に設けられる請求項１に記載の半導体装置。
【請求項８】
所定の周波数を有する電気信号を処理する第１の半導体回路素子と、ワイヤを介して前記第１の半導体回路素子に接続され、前記電気信号を伝送する第１の伝送線路と、前記第１の伝送線路から伝送された前記電気信号を電磁波の信号に変換して送信する第１のアンテナ部とを備える第１の半導体装置と、
前記第１のアンテナ部から送信された前記電磁波の信号を受信して前記所定の周波数を有する電気信号に変換する第２のアンテナ部と、前記第２のアンテナ部によって変換された前記電気信号を伝送する第２の伝送線路と、前記第２の伝送線路とワイヤを介して接続され、前記第２の伝送線路で伝送された前記電気信号を処理する第２の半導体回路素子とを備える第２の半導体装置とで構成され、
前記第１及び第２の伝送線路には、
当該第１及び第２の伝送線路の方向に関して対称な形状を有するインピーダンス整合パターンが設けられる伝送システム。
【請求項９】
前記第１の半導体装置と前記第２の半導体装置との間に設けられ、所定の誘電率を有し、前記電気信号を前記第１の半導体装置から前記第２の半導体装置へ伝送する誘電体伝送路をさらに備える請求項８に記載の伝送システム。
【請求項１０】
前記第１及び第２の半導体装置と前記誘電体伝送路との間には、所定の誘電率を有する粘弾性部材が設けられる請求項９に記載の伝送システム。
【請求項１１】
前記誘電体伝送路及び前記粘弾性部材には、
少なくとも、アクリル樹脂系、ウレタン樹脂系、エポキシ樹脂系、シリコーン系及びポリイミド系のうち１つ以上の誘電体素材が使用される請求項１０に記載の伝送システム。
【請求項１２】
前記所定の周波数はミリ波帯域である請求項８に記載の伝送システム。
【請求項１３】
前記伝送線路には複数の接地電極が設けられ、
前記複数の接地電極は、
前記伝送線路の方向に関して対称に設けられる請求項８に記載の伝送システム。
【請求項１４】
所定の周波数を有する電気信号を処理する半導体回路素子を形成する工程と、
前記電気信号を伝送する伝送線路と、前記伝送線路の方向に関して対称な形状を有するインピーダンス整合パターンとを基板に形成する工程と、
前記基板上に前記半導体回路素子を設ける工程と、
前記伝送線路と前記半導体回路素子とをワイヤを介して接続する工程とを有する半導体装置の製造方法。
【請求項１５】
前記基板に所定の誘電率を有する絶縁性の保護部材を形成する工程をさらに有する請求項１４に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１６】
所定の周波数を有する電気信号を処理する第１の半導体回路素子を形成し、前記電気信号を伝送する第１の伝送線路と、前記第１の伝送線路の方向に関して対称な形状を有するインピーダンス整合パターンとを第１の基板に形成し、前記第１の基板上に第１の半導体回路素子を設け、前記第１の伝送線路と前記第１の半導体回路素子とをワイヤを介して接続し、前記第１の半導体装置を作製する工程と、
所定の周波数を有する電気信号を処理する第２の半導体回路素子を形成し、前記電気信号を伝送する第２の伝送線路と、前記第２の伝送線路の方向に関して対称な形状を有するインピーダンス整合パターンとを第２の基板に形成し、前記第２の基板上に第２の半導体回路素子を設け、前記第２の伝送線路と前記第２の半導体回路素子とをワイヤを介して接続し、第２の半導体装置を作製する工程と、
前記第１の半導体装置と前記第２の半導体装置とを接続させる工程とを有する伝送システムの製造方法。
【請求項１７】
所定の誘電率を有し、前記電気信号を前記第１の半導体装置から前記第２の半導体装置へ伝送する誘電体伝送路を前記第１の半導体装置と前記第２の半導体装置との間に形成する工程をさらに有する請求項１６に記載の伝送システムの製造方法。
【請求項１８】
所定の誘電率を有する粘弾性部材を前記第１及び第２の半導体装置と前記誘電体伝送路との間に形成する工程をさらに有する請求項１７に記載の伝送システムの製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
次に、半導体装置１００のミリ波の信号伝送に関するシミュレーション結果を説明する。図２６は、シミュレーションによる半導体装置１００の特性例を示すグラフである。図２６に示すように、このシミュレーション結果は、横軸をミリ波の電気信号の周波数（ＧＨｚ）とし、縦軸をＳパラメータ強度（ｄＢ）としたとき、図２３乃至２５に示した半導体装置１００を用いて、表１のようなパラメータによって算出されたものである。Ｓパラメータ強度とは、ミリ波の電気信号の伝達と反射とを表したパラメータ強度であり、図２６の実線は伝達特性Ｓ１２，Ｓ２１を示し、破線は反射特性Ｓ１１，Ｓ２２を示す。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
本発明に係る伝送システムは、所定の周波数を有する電気信号を処理する第１の半導体回路素子と、ワイヤを介して第１の半導体回路素子に接続され、電気信号を伝送する第１の伝送線路と、第１の伝送線路から伝送された電気信号を電磁波の信号に変換して送信する第１のアンテナ部とを備える第１の半導体装置と、第１のアンテナ部から送信された電磁波の信号を受信して所定の周波数を有する電気信号に変換する第２のアンテナ部と、第２のアンテナ部によって変換された電気信号を伝送する第２の伝送線路と、第２の伝送線路とワイヤを介して接続され、第２の伝送線路で伝送された電気信号を処理する第２の半導体回路素子とを備える第２の半導体装置とで構成され、第１及び第２の伝送線路には、当該第１及び第２の伝送線路の方向に関して対称な形状を有するインピーダンス整合パターンが設けられるものである。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
本発明に係る伝送システムの製造方法は、所定の周波数を有する電気信号を処理する第１の半導体回路素子を形成し、電気信号を伝送する第１の伝送線路と、第１の伝送線路の方向に関して対称な形状を有するインピーダンス整合パターンとを第１の基板に形成し、第１の基板上に第１の半導体回路素子を設け、前記第１の伝送線路と前記第１の半導体回路素子とをワイヤを介して接続し、第１の半導体装置を作製する工程と、所定の周波数を有する電気信号を処理する第２の半導体回路素子を形成し、電気信号を伝送する第２の伝送線路と、第２の伝送線路の方向に関して対称な形状を有するインピーダンス整合パターンとを第２の基板に形成し、第２の基板上に第２の半導体回路素子を設け、第２の伝送線路と第２の半導体回路素子とをワイヤを介して接続し、第２の半導体装置を作製する工程と、第１の半導体装置と第２の半導体装置とを接続させる工程とを有するものである。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
【図１】第１の実施の形態に係る半導体装置１の構成例を示す斜視図である。
【図２】半導体装置１の要部構成例を示す平面図である。
【図３】半導体装置１の要部構成例を示す側面図である。
【図４】シミュレーションによる半導体装置１の特性例を示すグラフである。
【図５】シミュレーションによる距離Ｂ４による特性の差異を含む半導体装置１の特性例を示すグラフである。
【図６】シミュレーションによる封止樹脂１８の比誘電率による特性の差異を含む半導体装置１の特性例を示すグラフである。
【図７】半導体装置１の製造例（その１）を示す分解斜視図である。
【図８】半導体装置１の製造例（その２）を示す分解斜視図である。
【図９】半導体装置１の製造例（その３）を示す分解斜視図である。
【図１０】第２の実施の形態に係る半導体装置２の要部構成例を示す平面図である。
【図１１】半導体装置２の要部構成例を示す側面図である。
【図１２】シミュレーションによる半導体装置２の特性例を示すグラフである。
【図１３】第３の実施の形態に係る半導体装置３の要部構成例を示す平面図である。
【図１４】半導体装置３の要部構成例を示す側面図である。
【図１５】シミュレーションによる半導体装置３の特性例を示すグラフである。
【図１６】第４の実施の形態に係る半導体装置４の構成例を示す斜視図である。
【図１７】第５の実施の形態に係る伝送システム５の構成例を示す側面図である。
【図１８】Ａ−Ａ線に沿った断面に平行な伝送システム５の構成例を示す平面断面図である。
【図１９】第６の実施の形態に係る伝送システム６の構成例を示す側面図である。
【図２０】伝送システム６の組立例（その１）を示す分解斜視図である。
【図２１】伝送システム６の組立例（その２）を示す分解斜視図である。
【図２２】伝送システム６の組立例（その３）を示す分解斜視図である。
【図２３】従来の半導体装置１００の構成例を示す斜視図である。
【図２４】半導体装置１００の要部構成例を示す平面図である。
【図２５】半導体装置１００の要部構成例を示す側面図である。
【図２６】シミュレーションによる半導体装置１００の特性例を示すグラフである。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
接地用端子１３ｂと接地層１７ｂとがビア１９を介して電気的に接続されることで、半導体装置１は接地される。誘電体層１７ａは、所定の誘電率を有しており、当該誘電体層１７ａ、伝送線路１４及び接地層１７ｂによってマイクロストリップラインを形成する。誘電体層１７ｃは、誘電体層１７ａ及び接地層１７ｂを支持する機能を有する。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
信号伝送用端子１３ａには伝送線路１４が接続され、当該伝送線路１４は、ミリ波の電気信号を所定の方向（図２及び３の右方向）に伝送する。伝送線路１４には伝送線路の方向に関して対称な形状を有する共振パターン１５が形成される。共振パターン１５の形状は、例えば、所定の方向に関して対称な円形状を有する。この共振パターン１５によって、伝送線路１４がインピーダンス整合され、ミリ波の電気信号の反射を低減できるようになる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
伝送線路１４の他端にはアンテナ部１６が接続され、当該アンテナ部１６は、ミリ波の電気信号を電磁波信号に変換する。アンテナ部１６は、封止樹脂１８を介して当該アンテナ部１６で変換した電磁波信号を外部に出力する。半導体装置１は、基板１７の上部を覆うように封止樹脂１８で封止される。封止樹脂１８は所定の誘電率を有する電気絶縁性材料である。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】
このシミュレーションでは、表２に示すように、図２に示した伝送線路１４の幅Ａ２を１３０μｍ、伝送線路１４の一端から伝送線路１４の他端までの長さＡ３を２ｍｍ、図３に示した伝送線路１４の厚さＡ１を１８μｍ、基板１７の誘電体層１７ａの厚さＡ５を７０μｍとしている。また、図２のように、伝送線路１４の一端と共振パターン１５の中心との距離Ｂ４を８６０μｍ、共振パターン１５の半径Ｂ６を３５０μｍとしている。また、誘電体層１７ａの比誘電率を４．７、誘電体層１７ａの誘電正接を０．０２、封止樹脂１８の比誘電率を４．２、封止樹脂１８の誘電正接を０．０２、ワイヤ１２ａの長さを６３５μｍ、ワイヤ１２ｂの長さを７１１μｍとしている。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３７】
図５は、半導体装置１の伝送線路１４の一端と共振パターン１５の中心との距離（以下、距離Ｂ４という）を８００μｍから１０００μｍまで２０μｍおきに変化させたときの半導体装置１の反射特性を示すシミュレーション結果である。図５に示すように、このシミュレーション結果は、横軸をミリ波の電気信号の周波数（ＧＨｚ）とし、縦軸をＳパラメータ強度（ｄＢ）としたとき、前述の表２のようなパラメータのうち距離Ｂ４以外のパラメータを使用して算出されたものである。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５０】
ワイヤ部１２が実装された基板１７は、図９に示すように、封止樹脂１８を射出成形することで上面が封止される。封止樹脂１８は電気絶縁性で所定の誘電率を有するものであり、アンテナ部１６から出力される信号を伝送するものである。また、封止樹脂１８は外部からの埃や水分から保護する機能を有する。封止樹脂１８には、例えば、エポキシ樹脂やウレタン樹脂等の樹脂材料が使用される。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５５】
回路基板２０は、第１の誘電体層（以下、誘電体層２０ａという）、接地層２０ｂ及び第２の誘電体層（以下、誘電体層２０ｃという）で構成される。接地層２０ｂは、銅やアルミニウムで形成され、接地の機能を有する。誘電体層２０ａは、所定の誘電率を有しており、当該誘電体層２０ａ、伝送線路２１及び接地層２０ｂによってマイクロストリップラインを形成する。誘電体層２０ｃは、誘電体層２０ａ及び接地層２０ｂを支持する機能を有する。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６６】
このシミュレーションでは、表３に示すように、図１０に示した伝送線路２１の幅Ｃ２を１０μｍ、伝送線路２１の一端から伝送線路２１の他端までの長さＣ３を２ｍｍ、図１１に示した伝送線路２１の厚さＣ１を１μｍ、誘電体層２０ａの厚さＣ５を５μｍとしている。また、図１０のように、伝送線路２１の一端と共振パターン２２の中心との距離Ｃ４を５３０μｍ、共振パターン２２の半径Ｃ６を６０μｍとしている。また、誘電体層２０ａの比誘電率を３．５、誘電体層２０ａの誘電正接を０．０１、封止樹脂１８の比誘電率を４．２、封止樹脂１８の誘電正接を０．０２、ワイヤ１２ａの長さを６３５μｍ、ワイヤ１２ｂの長さを７１１μｍとしている。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７１】
図１３及び１４に示すように、本実施の形態に係る半導体装置３は、ミリ波の電気信号を処理する回路基板１０と、ワイヤ部１２を介して回路基板１０に接続され、電気信号を伝送する伝送線路１４とで構成される。伝送線路１４には、当該伝送線路の方向に関して対称な形状を有する共振パターン１５が設けられる。半導体装置３は、さらに伝送線路１４及び共振パターン１５が形成される基板１７を備える。回路基板１０及び基板１７の表面は、封止樹脂によって封止されていない。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７２】
［半導体装置３のシミュレーションによる特性例］
次に半導体装置３のミリ波の信号伝送に関するシミュレーション結果について説明する。図１５に示すように、このシミュレーションは、横軸をミリ波の電気信号の周波数（ＧＨｚ）とし、縦軸をＳパラメータ強度（ｄＢ）としたとき、図１３乃至１４に示した半導体装置３を用いて、表４のようなパラメータによって算出されたものである。図１５の実線は伝達特性Ｓ１２Ｃ，Ｓ２１Ｃを示し、破線は反射特性Ｓ１１Ｃ，Ｓ２２Ｃを示す。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７４】
このシミュレーションでは、表４に示すように、図１３に示した伝送線路１４の幅Ａ２を１３０μｍ、伝送線路１４の一端から伝送線路１４の他端までの長さＡ３を２ｍｍ、図１４に示した伝送線路１４の厚さＡ１を１８μｍ、誘電体層１７ａの厚さＡ５を７０μｍとしている。また、図１３のように、伝送線路１４の一端と共振パターン１５の中心との距離Ｆ４を９８０μｍ、共振パターン１５の半径Ｆ６を３５０μｍとしている。また、誘電体層１７ａの比誘電率を４．７、誘電体層１７ａの誘電正接を０．０２、ワイヤ１２ａの長さを６３５μｍ、ワイヤ１２ｂの長さを７１１μｍとしている。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７８】
＜第４の実施の形態＞
［半導体装置４の構成例］
本実施の形態では、アンテナ部２９を設けたプリント基板３５を有した半導体装置４について説明する。第４の実施の形態について、前述の第１の実施の形態と同じ名称及び符号のものは同じ機能を有するので、その説明を省略する。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８７】
伝送線路１４Ａは、回路基板１０Ａによって処理されたミリ波の電気信号を所定の方向（図１７では右方向）に伝送する。この伝送線路１４Ａの一端にある端子部１３Ａと回路基板１０Ａが有する端子部１１Ａとがワイヤ部１２Ａを介して接続される。伝送線路１４Ａには、当該伝送線路１４Ａの方向に関して対称な形状、例えば円形状を有する共振パターン１５Ａが設けられる。この共振パターン１５Ａによって、伝送線路１４Ａがインピーダンス整合され、ミリ波の電気信号の反射を低減できるようになる。基板１７Ａは、伝送線路１４Ａの他端に設けられるアンテナ部１６Ａからミリ波の電気信号を電磁波の信号Ｄ１に変換して半導体装置１Ｂに出力する。
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９８】
図２０に示すように、伝送システム６は、半導体装置１Ａが有する基板１７Ａの下部に図示しない接着剤を塗布して支持基板３２を設けることで半導体装置１Ａと支持基板３２とを固定させる。また、支柱３３の底面に接着剤を塗布して、支持基板３２の上面の四隅に立設させて固定させる。基板１７Ａを封止する封止樹脂１８の上部に粘弾性部材３０を載置する。粘弾性部材３０と封止樹脂１８との間には接着剤を設けてもよい。但し、この接着剤は、粘弾性部材３０と同じ材料のものを使用することが望ましい。
【手続補正２０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９９】
図２１に示すように、伝送システム６は、半導体装置１Ｂが有する基板１７Ｂの上部に図示しない接着剤を塗布して支持基板３２を設けることで半導体装置１Ｂと支持基板３２とを固定させる。また、支柱３３の上面に接着剤を塗布して、支持基板３２の下面の四隅に立設させて固定させる。半導体装置１Ｂが有する封止樹脂１８の下部に粘弾性部材３０を載置する。前述の半導体装置１Ａと同様に粘弾性部材３０と封止樹脂１８との間には接着剤を設けてもよい。
【手続補正２１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１００
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１００】
図２２に示すように、シャーシ３１の所定の箇所（半導体装置１Ａ，１Ｂのアンテナ部１６Ａ，１６Ｂが対向する箇所）に孔４１を穿設して誘電体伝送路４０を挿入させる。図２０で説明した半導体装置１Ａと図２１で説明した半導体装置１Ｂとの間にシャーシ３１を設ける。半導体装置１Ａ，１Ｂに設けられた支柱３３とシャーシ３１との間に接着剤を塗布して、半導体装置１Ａ，１Ｂ及びシャーシ３１を固定させる。また、半導体装置１Ａ，１Ｂに設けられた粘弾性部材３０とシャーシ３１との間に接着剤を塗布しても良い。この場合、接着剤は、粘弾性部材３０と同じ材料のものを使用することが望ましい。このようにして、図１９に示したような伝送システム６が作製される。
【手続補正２２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２０】
2010219816.tif 000001
【手続補正２３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２１】
2010219816.tif 000002
【手続補正２４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２２】
2010219816.tif 000003