(57)【要約】【課題】半導体チップに接続される周辺回路が半導体パッケージとは別に必要となるという問題点、または、半導体パッケージの内部に周辺回路を搭載する場合であっても内部の空間部分に制約があるという問題点を解決することのできる半導体パッケージ及びそれを用いた無線通信装置を提供することを目的とする。【解決手段】半導体パッケージ用基板上に半導体チップを搭載し、半導体パッケージ蓋により前記半導体チップを覆う半導体パッケージにおいて、前記半導体パッケージ蓋は誘電体物質により複数の層を形成し、該複数の層のうちの任意の層に電気的機能を有する平面回路を形成し、半導体パッケージ蓋の底面は前記半導体チップの入出力に接続される第１の入出力端子と、当該半導体パッケージの外部と接続される第２の入出力端子を設け、前記第１の入出力端子と前記任意の層の平面回路の入出力端子がスルーホールにより電気的接続が為されたことを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体パッケージ用基板上に半導体チップを搭載し、半導体パッケージ蓋により前記半導体チップを覆う半導体パッケージにおいて、
前記半導体パッケージ蓋は誘電体物質により複数の層を形成し、
該複数の層のうちの任意の層に電気的機能を有する平面回路を形成し、
半導体パッケージ蓋の底面は前記半導体チップの入出力に接続される第１の入出力端子と、当該半導体パッケージの外部と接続される第２の入出力端子を設け、前記第１の入出力端子と前記任意の層の平面回路の入出力端子がスルーホールにより電気的接続が為されたことを特徴とする半導体パッケージ。
【請求項２】
請求項１記載の半導体パッケージであって、
前記平面回路が複数の層に各々形成され、該形成された各々の平面回路のうちの１つの平面回路の入出力端子が前記第１の入出力端子とスルーホールにより電気的接続が為され、
且つ、前記形成された各々の平面回路のうちの別の平面回路の入出力端子が前記第２の入出力端子とスルーホールにより電気的接続を為すことを特徴とする半導体パッケージ。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の半導体パッケージであって、前記複数の層のうちの所望の層はＧＮＤ層若しくはシールド層とすることを特徴とする半導体パッケージ。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３に記載の半導体パッケージを用いた無線通信装置であって、
前記半導体チップは無線通信機器に用いる高周波回路であって、
前記平面回路は前記高周波回路の入力信号または出力信号若しくはこれら両方の信号を制御するフィルタ、または結合器、または分配器、の何れか、若しくはこれらの組合せであることを特徴とする請求項１乃至請求項３記載の半導体パッケージを用いた無線通信装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体パッケージ及びこれを用いた無線通信装置に関し、特に半導体パッケージの蓋を多層構造として半導体チップとこれに接続される周辺回路とを１つの半導体パッケージすることのできる半導体パッケージ及びこれを用いた無線通信装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図３は従来の半導体パッケージの概略図を示す。
金属ベース１上にセラミック基板２および、セラミック基板３、セラミック基板４、半導体チップ５を接着し、半導体チップ５と伝送線路６’をボンディングワイヤ７によって接続し、半導体チップ５と伝送線路８をボンディングワイヤ９によって接続する。さらにパッケージ外部へ接続するための入出力端子１０が接続された伝送線路１１と伝送線路８をボンディングワイヤ１２によって接続し、パッケージ外部へ接続するための入出力端子１３が接続された伝送線路１４’と伝送線路６をボンディングワイヤ１５によって接続する。
蓋１６’を金属ベース１上に接着することで、半導体パッケージを構成している。
また、半導体パッケージに関する従来技術として例えば特許文献１がある。
【０００３】
【特許文献１】
特開平６−３２６２１１号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記図３に示したような従来技術においては、半導体チップに接続される周辺回路が半導体パッケージとは別に必要となり、また、上記特許文献１に示したような従来技術においては、半導体パッケージのベースと蓋の間の空間部分に半導体チップが搭載され、この半導体チップが搭載されていない空間部分に周辺回路を搭載することができるものの、空間部分に制約があり、半導体チップ以外の部品の搭載がし難いという問題点がある。
特に無線通信装置に用いられる増幅器またはミキサといった機能を有する半導体チップの場合、これを搭載した半導体パッケージの周囲（入出力の前後）にフィルタまたは結合器、分配器、合成器などの電気的機能を有するモジュールを接続して構成する必要がある。このため、増幅器やミキサなどの半導体チップを実装した半導体パッケージの外側にこれらのモジュールを更に接続することになり、無線通信装置全体としてサイズが大きくなり小型化することがし難いという問題点がある。
【０００５】
本発明は上記従来技術に鑑みて為されたもので、半導体チップに接続される周辺回路が半導体パッケージとは別に必要となるという問題点があり、また、半導体パッケージの内部に周辺回路を搭載する場合であっても内部の空間部分に制約があるという問題点を解決することのできる半導体パッケージ及びそれを用いた無線通信装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記従来の問題点を解決するため請求項１記載の発明は、半導体パッケージ用基板上に半導体チップを搭載し、半導体パッケージ蓋により前記半導体チップを覆う半導体パッケージにおいて、前記半導体パッケージ蓋は誘電体物質により複数の層を形成し、該複数の層のうちの任意の層に電気的機能を有する平面回路を形成し、半導体パッケージ蓋の底面は前記半導体チップの入出力に接続される第１の入出力端子と、当該半導体パッケージの外部と接続される第２の入出力端子を設け、前記第１の入出力端子と前記任意の層の平面回路の入出力端子がスルーホールにより電気的接続が為されたことを特徴とするものである。
これにより半導体チップとその周辺回路を含めて一体化した半導体パッケージとすることができる。
【０００７】
上記従来の問題点を解決するため請求項２記載の発明は、請求項１記載の半導体パッケージであって、前記平面回路が複数の層に各々形成され、該形成された各々の平面回路のうちの１つの平面回路の入出力端子が前記第１の入出力端子とスルーホールにより電気的接続が為され、且つ、前記形成された各々の平面回路のうちの別の平面回路の入出力端子が前記第２の入出力端子とスルーホールにより電気的接続を為すことを特徴とするものである。
これにより半導体チップとその周辺回路を複数備えて一体化した半導体パッケージとすることができる。
【０００８】
上記従来の問題点を解決するため請求項３記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の半導体パッケージであって、前記複数の層のうちの所望の層はＧＮＤ層若しくはシールド層とすることを特徴とするものである。
これにより所望の層をＧＮＤ層またはシールド層とすることができ、半導体チップと周辺回路の間、または複数の各周辺回路の間のノイズ等の影響を少なくし、若しくは当該回路が発生させる電磁界の作用を決定することができる。
【０００９】
上記従来の問題点を解決するため請求項４記載の発明は、請求項１乃至請求項３に記載の半導体パッケージを用いた無線通信装置であって、前記半導体チップは無線通信機器に用いる高周波回路であって、前記平面回路は前記高周波回路の入力信号または出力信号若しくはこれら両方の信号を制御するフィルタ、または結合器、または分配器、の何れか、若しくはこれらの組合せであることを特徴とするものである。
これにより無線通信装置に用いる半導体パッケージの汎用化が図れ、また無線通信装置全体の小型化を図ることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明の実施の形態である半導体パッケージを示す構造図である。
図１において、セラミック基板２およびセラミック基板３、セラミック基板４、半導体チップ５を接着した金属ベース１へ、誘電体１７および誘電体１８、誘電体１９、誘電体２０を積層して形成した半導体パッケージ蓋を接着することで半導体パッケージを構成する。
【００１１】
半導体チップ５と伝送線路８はボンディングワイヤ９によって接続し、半導体チップ５と伝送線路６はボンディングワイヤ７によって接続する。さらに半導体パッケージ外部へ接続するための入出力端子１０が接続された伝送線路１１と伝送線路８はボンディングワイヤ１２によって接続し、半導体パッケージ蓋の底面へ設けた入出力端子へ接続するための伝送線路２６と伝送線路６はボンディングワイヤ１５によって接続する。誘電体２０上面はグランド面３８として、誘電体１８上面はグランド面３７として、誘電体１９上面へストリップ線路として平面回路でフィルタ２１を構成する。フィルタ２１はスルーホール３１からスルーホール２９およびスルーホール２７を経由して、誘電体１７の底面パターン３５の入出力端子３３へ接続する。フィルタ２１の他方の端子はスルーホール３２からスルーホール３０およびスルーホール２８を経由して、誘電体１７の底面パターン３５の入出力端子３４へ接続する。
【００１２】
半導体パッケージ本体と蓋を接着することで、誘電体１７の底面パターン３５の入出力端子３４と入出力端子２６を接続し、誘電体１７の底面パターン３５の入出力端子３３と伝送線路１４を接続することで、半導体チップ５とフィルタ１７を接続する。
誘電体２０上面のグランド面３８はスルーホール群２５およびスルーホール群２４を経由して誘電体１８上面のグランド面３７へ接続し、さらにスルーホール群２３を経由して誘電体１７上面のグランド面３６へ接続し、スルーホール群２２を経由して金属ベース１へ接続する。
【００１３】
すなわち上述した発明の実施の形態は、以下のような半導体パッケージとするものである。
誘電体を積層して構成する半導体パッケージ蓋の構造において、比誘電率の高い誘電体の層間へフィルタまたは結合器、分配器、合成器などの電気的機能を有する平面回路を形成し、電気的機能を有する平面回路を少なくとも２層以上にした誘電体全ての比誘電率を高くする、あるいは層の一部の比誘電率のみを高くすることで半導体パッケージ蓋より小型化して配置する。
そして、半導体パッケージ蓋の底面には入出力端子を形成し、スルーホールを経由して層間へ形成した電気的機能を有する平面回路と接続することで、半導体パッケージ蓋へ電気的機能を有する平面回路を組み込む。
この半導体パッケージ蓋を半導体パッケージ本体へ接着するとともに、半導体パッケージ蓋の底面の入出力端子を半導体パッケージ本体からつながる伝送線路へ接続させることで半導体パッケージ本体からの伝送線路と半導体パッケージ蓋へ組み込んだ電気的機能を有する平面回路を接続する。
【００１４】
図２は本発明の第２の実施の形態である半導体パッケージを示す構造図である。この図においては、複数の平面回路がパッケージ蓋に形成されたものであり、図中のａ層にフィルタを形成し、ｂ層にコイルを形成している。
半導体チップの１つの端子に、ａ層のフィルタの１つの端子がスルーホールにより接続され、ａ層のフィルタのもう１つの端子はスルーホールによりｂ層のコイルの１つの端子に接続され、そして、ｂ層のコイルのもう１つの端子がスルーホールによりパッケージ外部の入出力端子に接続されている。
すなわち、半導体パッケージ蓋の底面は前記半導体チップの入出力に接続される第１の入出力端子と、当該半導体パッケージの外部と接続される第２の入出力端子が設けられ、平面回路が複数の層に各々形成され、該形成された各々の平面回路のうちの１つの平面回路の入出力端子が第１の入出力端子とスルーホールにより電気的接続が為され、且つ、前記形成された各々の平面回路のうちの別の平面回路の入出力端子が第２の入出力端子と電気的接続を為すことを示している。
【００１５】
コイルを形成するスルーホールは、フィルタを形成しているマイクロストリップラインの位置とは別の位置にあってずれているため、電気的接触をすることがない。
これはすなわち、各層の平面回路を形成するマイクロストリップラインが他の層で使用されるスルーホールと重ならない位置に形成されることにより多重の層に平面回路を形成することを示すものである。
なお、図面では省略しているが、平面回路であるフィルタとコイルの間、及び半導体チップの間の各層の所望の層にはＧＮＤ層やシールド層を設けることにより、各平面回路間のノイズ等の影響を少なくしている。
【００１６】
ここで、本発明の実施例によるコイルの層について説明する。コイルは図面に示すように層の上面と底面を複数のスルーホールにより交互にマイクロストリップラインを形成することで捻れた導電線とすることでコイルの役割を為すものとすることができる。
したがって上面または底面と接する層の面には、非導電性の面が接触し、また、他の層は必要に応じて磁界の影響を及ぼすようにするか、若しくは及ぼさないようにするかを予め決定し、それに応じてシールドとなるＧＮＤ層とするか否か、若しくはＧＮＤ層をどの層とするかを選定することとなる。
なお、コイル層だけでなく容量成分であるコンデンサ層の平面回路とする場合もＧＮＤ層を所望の位置（層）に配置することとなる。
【００１７】
無線通信装置に用いる増幅器やミキサの半導体チップの場合、当該増幅器やミキサの周辺に配置されるフィルタや結合器、分配器、合成器、といった電気的手段が必要となるが、その配置される位置により、増幅特性やノイズ等により増幅器やミキサの特性や性能に影響を与える場合がある。
本発明のように、パッケージ蓋を多層とし、任意の層に周辺機能を有する平面回路を有し、また、半導体チップとの間の必要な任意の層にＧＮＤ層を備えることで、半導体チップと平面回路間、または、各平面回路間での干渉を少なくすることができ、相互に特性劣化を少なくすることとなる。
【００１８】
上述したように、アルミナやセラミック等の誘電体を積層して構成する半導体パッケージの蓋とし、この蓋の誘電体層間に電気的機能を有する平面回路を形成し、半導体パッケージ蓋のベース部分と接触する底面には入出力端子を設け、層間の平面回路と蓋の底面の入出力端子はスルーホールを経由して接続するようにした半導体パッケージとするものである。
またこのような半導体パッケージ蓋の構造において、誘電体層間の電気的機能を有する平面回路の層を複数配置するものである。
さらにはこのような半導体パッケージを用いることで高周波回路装置を一体化することができ、小型化に寄与する無線通信装置が実現できる。
【００１９】
【発明の効果】
本発明によれば、半導体チップに接続される周辺回路が半導体パッケージとは別に必要となるという問題点を解決し、また、半導体パッケージの内部に周辺回路を搭載する場合であっても内部の空間部分に制約があるという問題点を解決することのできる半導体パッケージ及びそれを用いた無線通信装置を提供することができる。
また本発明によれば、半導体パッケージそのものに電気的機能を有する平面回路を組み込むことができ、半導体パッケージとその周辺の電気的回路を含む高周波回路を一体化することができ、またこの半導体パッケージを用いた無線通信装置全体を小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態である半導体パッケージを示す構造図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態である半導体パッケージを示す構造図である。
【図３】従来の半導体パッケージの概略図を示す。
【符号の説明】
１…金属ベース、２…セラミック基板、３…セラミック基板、４…セラミック基板、５…半導体チップ、６…伝送線路、７…ボンディングワイヤ、８…伝送線路、９…ボンディングワイヤ、１０…パッケージ外部へ接続するための入出力端子、１１…伝送線路、１２…ボンディングワイヤ、１３…パッケージ外部へ接続するための入出力端子、１４…伝送線路、１５…ボンディングワイヤ、１６…蓋、１７…誘電体、１８…誘電体、１９…誘電体、２０…誘電体、２１…フィルタ、２２…スルーホール群、２３…スルーホール群、２４…スルーホール群、２５…スルーホール群、２６…半導体パッケージ蓋の底面へ設けた入出力端子へ接続するための伝送線路、２７…スルーホール、２８…スルーホール、２９…スルーホール、３０…スルーホール、３１…スルーホール、３２…スルーホール、３３…半導体パッケージ蓋底面の入出力端子、３４…半導体パッケージ蓋底面の入出力端子、３５…誘電体１７の底面パターン、３６…誘電体１７上面のグランド面、３７…誘電体１８上面のグランド面、３８…誘電体２０上面のグランド面、６’…伝送線路、１４’…伝送線路、１６’…蓋、
【図１】
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【図２】
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【図３】
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