(57)【要約】【課題】アセンブリ公差が小さく、高周波損失の少ない半導体装置の提供を目的とする。【解決手段】ＲＦ用Ｉ／Ｏ電極を有する第１及び第２のキャリア基板と；第１及び第２のキャリア基板が固定された支持基板と；コプレーナ線路が形成されたＲＦ信号線接続用基板とを具備し、第１及び第２のキャリア基板のＲＦ用Ｉ／Ｏ電極は、ＲＦ信号線接続用基板に形成されたコプレーナ線路で接続されることを特徴とする半導体装置である。【選択図】  図１
2004281844.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＲＦ用Ｉ／Ｏ電極を有する第１及び第２のキャリア基板と；
前記第１及び第２のキャリア基板が固定された支持基板と；
コプレーナ線路が形成されたＲＦ信号線接続用基板とを具備し、
前記第１及び第２のキャリア基板のＲＦ用Ｉ／Ｏ電極は、前記ＲＦ信号線接続用基板に形成されたコプレーナ線路で接続されることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記第１及び第２のキャリア基板には能動部品若しくは受動部品が搭載されていることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】
前記第１及び第２のキャリア基板上にはコプレーナ線路からなるＲＦ信号伝送路が形成されていることを特徴とする請求項１乃至２記載の半導体装置。
【請求項４】
前記能動部品は半導体素子であり、この半導体素子のＲＦ伝送路がコプレーナ線路からなることを特徴とする請求項２記載の半導体装置。
【請求項５】
ＲＦ用Ｉ／Ｏ電極を有する第１及び第２のキャリア基板を、支持基板上に固定する第１工程と；
ＲＦ信号線接続用基板に形成されたコプレーナ線路で第１及び第２のキャリア基板のＲＦ用Ｉ／Ｏ電極間を接続するように、前記ＲＦ信号線接続用基板を前記第１及び第２のキャリア基板に固定する第２の工程とを具備したことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項６】
ＲＦ信号処理部を有する無線通信装置において、このＲＦ信号処理部の少なくとも一部の機能ブロックが請求項１記載の半導体装置にて構成されていることを特徴とする無線通信装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体装置及びその製造方法及びその半導体装置を搭載した無線通信装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の情報通信分野における急激な需要の伸びにより、マイクロ波・ミリ波帯を使用する無線通信システムの実用化が急ピッチで進められている。
【０００３】
一般的に、無線通信装置のＲＦ信号処理部は、発信器，シンセサイザ，変調器，電力増幅器，低雑音増幅器，アンテナなどで構成されている。
【０００４】
この無線通信装置のＲＦ信号処理部のような高周波回路の小型化を考えた場合、可能な限り必要な回路を集積して形成すること、すなわち、ＭＩＣ（Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）化，ＭＭＩＣ（Ｍｏｎｏｌｉｔｈｉｃ  Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）化が有効である。
【０００５】
回路のＭＭＩＣ化に関しては、半導体技術の発展に伴って、半導体基板上の回路集積化が進み、一つの半導体基板内に形成される回路は単体能動素子から機能回路ブロックへと、更には、複数の機能回路ブロックへと集積化度が高くなってきている。
【０００６】
ＭＩＣあるいはＭＭＩＣには、一般的にＨＥＭＴ（Ｈｉｇｈ  ｅｌｅｃｔｏｒｎ  Ｍｏｂｉｌｉｔｙ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ），ＨＢＴ（Ｈｅｔｅｒｏｊｕｎｃｔｉｏｎ  Ｂｉｐｏｌａ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ），ＭＥＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ−ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）などの能動素子と、キャパシタ，インダクタ，抵抗などの受動素子、及びこれらを結線する線路などが形成されている。
【０００７】
また無線通信装置のＲＦ信号処理部の構成は、一つまたは複数の機能ブロック別にキャリア基板を設けるのが一般的である。このキャリア基板には、ＭＩＣまたはＭＭＩＣタイプの半導体チップ及び必要に応じて受動部品が実装され、このキャリア基板状態で種々の検査を行えるような構造を採ることが多い。
【０００８】
この複数の機能ブロック別のキャリア基板を支持基板に実装し、ＲＦ信号処理部を構成することになる。
【０００９】
この支持基板上に実装されるキャリア基板間のＲＦ接続は、例えば、支持基板に実装されたキャリア基板間をワイヤボンディングで接続される。ボンディングワイヤは位置精度が悪く、結果としてアセンブリ公差が大きい部分をＲＦ信号接続経路内に含むことになり、ＲＦ信号処理部全体としての特性公差が大きくなってしまうという問題がある。
【００１０】
また支持基板上にＲＦ信号線路を形成し、キャリア基板をＢＧＡ（Ｂａｌｌ  Ｇｒｉｄ  Ａｒｒａｙ）を介して支持基板上のＲＦ信号線路に接続する方法もある。
【００１１】
この場合は、キャリア基板の一方の主面に半導体チップが、例えば、バンプを介してフェースダウンで実装されることになる。隣接する他方のキャリア基板も同様に接続されるので、隣接するキャリア基板に搭載された半導体チップ間は、バンプ／スルーホール（キャリア基板）／ＢＧＡ／ＲＦ信号線路（支持基板）／ＢＧＡ／スルーホール／バンプ  が介在することになる。
【００１２】
このＢＧＡもアセンブリ公差が大きく、また、このような実装ではＲＦ接続経路が長く、伝播モードが不連続となるエリアが大きいため、接続部分に起因する特性劣化が大きいという問題点がある。
【００１３】
またキャリア基板にスルーホールを作りこむことなく実装しようとすると、キャリア基板の半導体チップ実装表面にＲＦ信号線路を設け、キャリア基板上のＲＦ信号線路と支持基板上のＲＦ信号線路とをＢＧＡで接続する構成となる。この場合も、ＢＧＡに起因する問題，接続経路の長さに起因する問題は同様である。
【００１４】
【特許文献１】
特開平０５−１４５００７号公報
【特許文献２】
特開平０９−１６２３５７号公報
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
このように例えば無線通信装置のＲＦ信号処理部に代表される高周波回路を、キャリア基板を用いた構成で実現しようとすると、接続構造に起因するアセンブリ公差，接続部分の長さに起因する高周波特性の劣化などが生じてしまうという問題があった。
【００１６】
一方で歩留向上，高性能達成にＲＦ信号処理部の機能ブロックごとでの検査可能な構成への要望は強く、高周波特性の劣化を抑制したキャリア基板を用いた実装方法への要求は高いものがあった。
【００１７】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、キャリア基板を用いた実装方法を採用する半導体装置において、複数キャリア基板の接続時のアセンブリ公差が小さく、高周波損失の少ない半導体装置及びその製造方法、並びにこの半導体装置を搭載した無線通信装置の提供を目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ＲＦ用Ｉ／Ｏ電極を有する第１及び第２のキャリア基板と；第１及び第２のキャリア基板が固定された支持基板と；コプレーナ線路が形成されたＲＦ信号線接続用基板とを具備し、第１及び第２のキャリア基板のＲＦ用Ｉ／Ｏ電極は、ＲＦ信号線接続用基板に形成されたコプレーナ線路で接続されることを特徴とする半導体装置である。
【００１９】
この半導体装置は、ＲＦ用Ｉ／Ｏ電極を有する第１及び第２のキャリア基板を、支持基板上に固定する第１工程と；ＲＦ信号線接続用基板に形成されたコプレーナ線路で第１及び第２のキャリア基板のＲＦ用Ｉ／Ｏ電極間を接続するように、前記ＲＦ信号線接続用基板を前記第１及び第２のキャリア基板に半田リフローなどにより固定する第２の工程とを具備した製造方法により製造することができる。
【００２０】
また本発明の無線通信装置は、ＲＦ信号処理部の少なくとも一部の機能ブロックが上記半導体装置にて構成されていることを特徴とするものである。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を説明する。
【００２２】
図１は本発明の一実施形態を示す半導体装置の断面図である。
【００２３】
キャリア基板１２は支持基板１１にＢＧＡ接続されている。キャリア基板１２表面にはＲＦ信号線路としてコプレーナ線路１３が形成されている。なおキャリア基板１２のコプレーナ線路１３が形成されている主面には半導体チップ１４がフリップチップ接続されている。
【００２４】
隣接するキャリア基板１２間のＲＦ接続は、ＲＦ信号線接続用基板１５にてなされている。このＲＦ信号線接続用基板１５の表面にはコプレーナ線路が形成さている。図２にＲＦ信号線接続用基板１５の平面図を示す。信号線がグラウンド線で挟まれたコプレーナ線路が表面に形成されており、両端部は半導体キャリア基板上のＲＦ信号線路との接続用の電極となっている。
【００２５】
このＲＦ信号線接続用基板１５の電極部分が半田リフロープロセスなどを用いて、支持基板１１上のコプレーナ線路と接続されている。
【００２６】
このような構成によればキャリア基板を用いているので、例えば支持基板実装前にキャリア基板毎の検査が可能となる。
【００２７】
従来のごとくボンディングワイヤを用いたキャリア基板間の接続の場合は、ボンディングワイヤの長さ（接続距離），接続位置，形状のばらつきがあるためアセンブリ公差が大きくなるのに対し、本発明では、実装時の形状変化の無いＲＦ信号接続用基板を用いているので、長さ，形状の個体差はボンディングワイヤに比較し小さく、接続位置精度もハンダリフローの精度で決まるのでワイヤボンディングよりアセンブリ公差は小さい。
【００２８】
またキャリア基板にスルーホールを形成し、半導体チップ搭載面の対向面からＲＦ信号を取り出す場合に比較し、スルーホールを介さない分、ＲＦ信号の接続距離を短くでき、伝送損失を抑えることができる。
【００２９】
またキャリア基板及びＲＦ信号線接続用基板のＲＦ信号伝送路がコプレーナ線路で統一されているため接続部での信号損失が少ないという利点もある。
【００３０】
なお搭載されている半導体チップ内のＲＦ信号線路もコプレーナ線路で構成すれば、半導体チップ／キャリア基板／ＲＦ信号線接続用基板／キャリア基板／半導体チップ  のＲＦ信号伝送路タイプがコプレーナ線路に統一されるので、よりＲＦ信号伝送における損失が少なくなる。
【００３１】
各キャリア基板の特性は個々に検査できるので、隣接する半導体キャリア基板間のＲＦ信号接続が良好であれば、モジュールとしては良好な特性を示すことになる。したがって、半導体チップとキャリア基板間の接続は、ワイヤボンディングを用いることも可能である。
【００３２】
本実施形態では支持基板上にはＲＦ信号配線は形成されていないが、例えば複数のキャリア基板を実装する場合、端部に位置するキャリア基板からのＲＦ信号線は支持基板上の電極などに取り出される構造をとり得る。
【００３３】
図３に無線通信装置のＲＦ信号処理部の回路ブロック図を示す。
【００３４】
ＲＦ信号処理部は、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ），低雑音増幅器（ＬＮＡ），ミクサ（ＭＩＸ）から構成される受信系（ＲＸ）；及び、ＭＩＸ，ＢＰＦ，ドライバ増幅器（ＤＡ），電力増幅器（ＰＡ），ＢＰＦから構成される送信系（ＴＸ）；さらに、電圧制御発振器（ＶＣＯ），スイッチ（ＳＷ），アンテナ（ＡＮＴ）などから構成される。
【００３５】
外部からの入力信号はアンテナ（ＡＮＴ）から受信系（ＲＸ）に供給され信号処理が行われた後、中間周波数処理部（ＩＦ部）に出力される（ＩＦｉｎ）。
【００３６】
また送信信号は、ＩＦ部からの出力を受け（ＩＦｏｕｔ）、送信系（ＴＸ）で信号処理された後、アンテナ（ＡＮＴ）から送信信号が放射される。
【００３７】
例えば図３に記載した、ＳＷ，ＢＰＦ，ＬＮＡ，ＭＩＸ，ＶＣＯなどが個々にキャリア基板上に機能ブロックとして形成される。また、例えばＰＡ及びＤＡのようにまとめて１個のキャリア基板に形成することも可能である。
【００３８】
ＲＦ信号処理部全体、若しくは適宜選定した機能ブロックの複数のキャリア基板で、本発明の構成を採用することができる。
【００３９】
なお半導体チップを搭載したキャリア基板と、例えば受動部品のみを搭載したキャリア基板との接続に、本発明に係る方法，すなわち、ＲＦ信号線接続用基板を介した接続を採用することができることは言うまでもない。
【００４０】
半導体チップはＳｉ基板，ＧａＡｓ基板などに半導体素子（バイポーラトランジスタ，ＭＯＳトランジスタ，ＨＥＭＴ，ＨＢＴなど）が形成されているものであり、特に限定されるものではない。
【００４１】
キャリア基板，支持基板，ＲＦ信号線接続用基板としては、セラミックス基板，樹脂基板など特に限定されるものではない。
【００４２】
また、半導体チップとキャリア基板間の接続は、フリップチップ接続，ボンディングワイヤ接続など各種接続方法を採用することができる。
【００４３】
なおキャリア基板と支持基板間の接続は、ＢＧＡ，ＬＧＡ（Ｌａｎｄ  Ｇｒｉｄ  Ａｒｒａｙ）などを用いることができ、また、接続面全面をパッドとして接続する方法なども採用することができる。
【００４４】
本発明の他の実施形態を図４に示す。図４に示した半導体装置では、半導体チップとキャリア基板間の接続にフリップチップ接続を用い、キャリア基板と支持基板との接続には、キャリア基板の半導体チップ搭載主面の対向面（支持基板側）全面をパッドとして用いた接続を採用している。その他の構成は図１と同様の構成である。
【００４５】
また半導体チップとキャリア基板との接続にボンディングワイヤを用いた例を図５に示す。その他の構成は図１と同様の構成である。
【００４６】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、ＲＦ信号線接続用基板を用いてキャリア基板間をＲＦ接続することにより、アセンブリ公差が少なく、キャリア基板間のＲＦ信号伝送損失の抑制された半導体装置及びその製造方法を得ることができる。したがってこれを搭載した無線通信装置の高性能化にも寄与するところ大である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る半導体装置の断面図。
【図２】本発明の実施形態に係るＲＦ信号線接続用基板の平面図。
【図３】本発明の実施形態に係る無線通信装置のブロック図。
【図４】本発明の実施形態に係る半導体装置の断面図。
【図５】本発明の実施形態に係る半導体装置の断面図。
【符号の説明】
１１・・・支持基板、１２・・・キャリア基板１２、１３・・・コプレーナ線路、１４・・・半導体チップ、１５・・・ＲＦ信号線接続用基板
【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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