(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線周波数帯域の信号を処理する半導体チップを搭載するための絶縁基板からなる半導体パッケージであって、
前記絶縁基板は、第１の外部端子接続電極及び第２の外部端子接続電極と、当該第１の外部端子接続電極と当該第２の外部端子接続電極間を接続する部分アンテナ配線とを有し、
前記第１の外部端子接続電極及び前記第２の外部端子接続電極は、各々、外部アンテナパターンと接続される電極であり、
前記絶縁基板は、前記部分アンテナ配線と接続する第１の配線及び第２の配線を有し、
前記第１の配線及び前記第２の配線は、いずれもマッチング回路を形成する
ことを特徴とする半導体パッケージ。
【請求項２】
無線周波数帯域の信号を処理する半導体チップと当該半導体チップを搭載する絶縁基板とを有する半導体装置であって、
前記絶縁基板は、第１の外部端子接続電極及び第２の外部端子接続電極と、当該第１の外部端子接続電極と当該第２の外部端子接続電極間を接続する部分アンテナ配線とを有し、
前記半導体チップは無線周波数帯域の信号を出力するトランジスタを有し、
前記トランジスタの出力側端子及び接地側端子は、各々、前記部分アンテナ配線と電気的に接続されており、
前記絶縁基板は、前記部分アンテナ配線と接続する第１の配線及び第２の配線をさらに有し、
前記トランジスタの出力側端子及び接地側端子は、前記第１の配線及び前記第２の配線と、各々、電気的に接続されており、
前記第１の配線及び前記第２の配線は、いずれもマッチング回路を形成する
ことを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
請求項２に記載の半導体装置において、
前記第１の外部端子接続電極及び前記第２の外部端子接続電極は、各々、外部アンテナパターンと接続される電極である、
ことを特徴とする半導体装置。
【請求項４】
請求項２に記載の半導体装置において、
前記半導体装置は、前記トランジスタの出力側端子及び接地側端子と各々電気的に接続される第１のパッド電極及び第２のパッド電極を有し、
前記第１及び前記第２のパッド電極は、前記部分アンテナ配線とボンディングワイヤーにより接続されている、
ことを特徴とする半導体装置。
【請求項５】
請求項３に記載の半導体装置において、
前記半導体装置は、前記トランジスタの出力側端子及び接地側端子と各々電気的に接続される第１のパッド電極及び第２のパッド電極を有し、
前記第１及び前記第２のパッド電極は、前記第１の配線及び前記第２の配線と、各々、ボンディングワイヤーにより接続されている、
ことを特徴とする半導体装置。
【請求項６】
無線周波数帯域の信号を処理する半導体チップと当該半導体チップを搭載する絶縁基板とを有する半導体装置であって、
前記絶縁基板は、外部端子接続電極と、当該外部端子接続電極に接続された部分アンテナ配線とを有し、
前記半導体チップは無線周波数帯域の信号を出力するトランジスタを有し、
前記トランジスタの出力側端子及び接地側端子は、各々、前記部分アンテナ配線と電気的に接続されており、
前記絶縁基板は、前記部分アンテナ配線と接続する配線をさらに有し、
前記トランジスタの接地側端子は、前記配線と電気的に接続されており、
前記配線は、マッチング回路を形成する
ことを特徴とする半導体装置。
【請求項７】
請求項６に記載の半導体装置において、
前記半導体装置は、前記トランジスタの出力側端子及び接地側端子と各々電気的に接続される第１のパッド電極及び第２のパッド電極を有し、
前記第１のパッド電極は前記部分アンテナ配線とボンディングワイヤーにより接続され、前記第２のパッド電極は前記配線とボンディングワイヤーにより接続されている、
ことを特徴とする半導体装置。
【請求項８】
請求項６又は請求項７に記載の半導体装置において、
前記配線の方向は、前記部分アンテナ配線の方向に対して直角である、
ことを特徴とする半導体装置。
【請求項９】
無線周波数帯域の信号を処理する半導体チップを搭載するための絶縁基板からなる半導体パッケージと、
前記半導体パッケージに搭載された前記半導体チップと
を具備し、
前記絶縁基板は、第１の外部端子接続電極及び第２の外部端子接続電極と、当該第１の外部端子接続電極と当該第２の外部端子接続電極間を接続する部分アンテナ配線とを有し、
前記第１の外部端子接続電極及び前記第２の外部端子接続電極は、各々、外部アンテナパターンと接続される電極であり、
前記第１の外部端子接続電極と、前記第１の外部端子接続電極に接続された前記部分アンテナ配線とは、マッチング回路として機能し、
前記半導体チップは、
前記部分アンテナ配線に接続された第１および第２のパッド電極と、
前記第１および前記第２のパッド電極とは異なり、前記第２の外部端子接続電極に接続された第３のパッド電極と、
前記第３のパッド電極に接続されたＥＳＤ（ＥｌｅｃｔｒｏＳｔａｔｉｃ  Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ：静電気放電）保護回路と
を具備する
半導体装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の半導体装置において、
前記ＥＳＤ保護回路は、
第１の基準電圧と、前記第３のパッド電極との間に接続された第１のダイオードと、
第２の基準電圧と、前記第３のパッド電極との間に接続された第２のダイオードと
を具備する
半導体装置。
【請求項１１】
請求項９に記載の半導体装置において、
前記半導体チップの前記第１および前記第２のパッド電極にはＥＳＤ保護回路が不要である
半導体装置。
【請求項１２】
請求項９に記載の半導体装置において、
前記半導体チップは、
前記第１および前記第２のパッド電極に接続されたＲＦ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）入出力回路と、
をさらに具備し、
前記ＲＦ入出力回路は、
前記第１のパッド電極に接続された入力バッファと、
前記第１および前記第２のパッド電極の間に接続されたトランジスタと
を具備する
半導体装置。
【請求項１３】
請求項９に記載の半導体装置において、
前記部分アンテナ配線と、前記第１のパッド電極との間に接続されてマッチングを行う第１のマッチング回路配線と、
前記部分アンテナ配線と、前記第２のパッド電極との間に接続されてマッチングを行う第２のマッチング回路配線と
をさらに具備する
半導体装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の半導体装置において、
前記第１のマッチング回路配線は、
前記部分アンテナ配線に直角な方向に配置された第１の部分と、
前記部分アンテナ配線に平行な方向に配置された第２の部分と
を具備し、
前記第２のマッチング回路配線は、
前記部分アンテナ配線に直角な方向に配置された第３の部分と、
前記部分アンテナ配線に平行な方向に配置された第４の部分と
を具備する
半導体装置。
【請求項１５】
請求項９に記載の半導体装置において、
前記第１のパッド電極は、第１のボンディングワイヤーを介して前記部分アンテナ配線に接続されており、
前記第２のパッド電極は、第２のボンディングワイヤーを介して前記部分アンテナ配線に接続されている
半導体装置。
【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に係り、特に、外部アンテナに接続される半導体装置を製造するための半導体パッケージに係る発明である。
【背景技術】
【０００２】
移動体通信機器や、ＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ＩＤｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）には、無線通信機能を備えた半導体チップが使用される。当該半導体チップは、例えば、２．４５ＧＨｚ帯域の周波数を有する無線信号により、相手の移動体通信機器やリーダー・ライターとデータのやり取りを行う。半導体チップには、使用される無線周波数帯域に適したアンテナが接続され、そのアンテナを介して相手の移動体通信機器と無線通信を行う。半導体チップには、典型的には、アンテナと電気的に接続されるＲＦ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）入出力回路、及び、それらデジタル信号等の処理を行うデータ処理部が搭載される。さらにデジタル信号やアナログ信号の入出力回路を含む場合も有る。これらの半導体チップは、ＲＦ入出力回路の出力端子や入出力回路の入出力端子と接続される複数のパッド電極を有することになる。
【０００３】
半導体チップに搭載される回路をＥＳＤ（ＥｌｅｃｔｒｏＳｔａｔｉｃ  Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ：静電気放電）による破壊から守るため、半導体チップにＥＳＤ保護回路を形成することが一般的に行われている。
【０００４】
図１は、ＥＳＤ保護回路３について説明するための回路図である。図１（ａ）は、ＥＳＤ保護回路３の回路図の例である。入力バッファ３４には、パッド電極３１に印加される信号が入力される。ＥＳＤ保護回路３は、抵抗３２、ダイオード３３及びダイオード３５で構成される。ＥＳＤによりパッド電極３１に印加されたサージ電圧は、抵抗３２を経由してダイオード３３及びダイオード３５により電源配線２７やＧＮＤ（ＧＲｏｕｎＤ：接地）配線３６へ放電される。パッド電極３１に印加されたサージ電圧は、抵抗３２により電圧降下し、さらに、ダイオード３３、３５によりクランプされる。このことにより、ＥＳＤ保護回路３は入力バッファ３４の入力端には直接電極パッド３１のサージ電圧が印加されることを防ぐ。
【０００５】
図１（ｂ）は、図１（ａ）のＥＳＤ保護回路３に係るＡＣ動作時の等価回路図である。ダイオード３３及びダイオード３５が有するｐｎ接合は、ＡＣ動作時は容量３３１及び容量３５１として動作する。その結果、ＥＳＤ保護回路３は、抵抗３２と容量３３１、３５１とから構成されるローパスフィルタとして振舞う。その結果、パッド電極３１がアンテナに接続されている場合、アンテナからの無線帯域周波数を有するＡＣ信号はＥＳＤ保護回路３により大きくその特性が劣化する。
【０００６】
しかしながら、アンテナと接続されるパッド電極３１にＥＳＤ保護回路３を接続しない場合、半導体チップや半導体装置の取り扱い時にＥＳＤ破壊が問題となる。即ち、半導体装置の外部端子に、パッド電極を介して、ＥＳＤ保護回路３が接続されていないＲＦ入出力回路が電気的に接続されている場合である。このような半導体装置を移動体通信機器に実装する際、ＥＳＤ破壊に無防備な外部端子にＥＳＤによるサージ電圧が印加されると、ＲＦ入出力回路は破壊され移動体通信機器は不良品となる。ＥＳＤによるサージ電圧が印加されることなく移動通信機器に実装されると、その後の取り扱いでは半導体チップはＥＳＤ破壊を発生しにくい。
【０００７】
一方、特許文献１（米国特許第７０９５３７２号明細書）には、アンテナを内蔵する集積回路パッケージに係る発明が開示されている。
特許文献１に係る集積回路パッケージは、半導体チップと、アンテナとして作用する多重に折り畳んだ導体パターンを基板に搭載したものである。半導体チップとアンテナの一端はボンディングワイヤーで接続され、アンテナの他端は集積回路パッケージの外部端子と接続することなく、集積回路パッケージ内で終端している。つまり、アンテナとして作用する導体パターンは外部端子と接続されず、結果、当該導体パターンとボンディングワイヤーで接続される半導体チップは外部端子と接続されない。
【０００８】
【特許文献１】米国特許第７０９５３７２号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
アンテナを内蔵する場合、半導体装置のサイズは大きく設計せざるを得ない。確かに、短縮コイルやトップローディングの技術を用いてアンテナの形状に工夫を凝らして複雑に折り畳むことは可能である。
【００１０】
但し、これらの短縮技術を使用すると、周波数バンドが狭くなる、ゲインが低下するなど、アンテナの諸性能が低下してしまう。通常は、総合性能における通信可能距離は最優先課題であって、アンテナ部分でのロスは致命的な欠陥であると言わざるを得ない。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
以下に、（発明を実施するための最良の形態）で使用される番号を用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号は、（特許請求の範囲）の記載と（発明を実施するための最良の形態）との対応関係を明らかにするために付加されたものである。ただし、それらの番号を、（特許請求の範囲）に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。
【００１２】
本発明の半導体パッケージ（１）は、無線周波数帯域の信号を処理する半導体チップ（１３）を搭載するための絶縁基板（１０）を有する。ここで、絶縁基板（１０）は、第１の外部端子接続電極（１１１）及び第２の外部端子接続電極（１１２）と、部分アンテナ配線（１２）とを有する。部分アンテナ配線（１２）は、第１の外部端子接続電極（１１１）と第２の外部端子接続電極（１１２）間を接続する。第１の外部接続電極（１１１）及び第２の外部接続電極（１１２）は、各々、外部アンテナパターン（１８）と接続される電極である。
【００１３】
本発明による半導体装置は、無線周波数帯域の信号を処理する半導体チップ（１３）と、半導体チップ（１３）を搭載する絶縁基板（１０）とを有する。絶縁基板（１０）は、第１の外部端子接続電極（１１１）及び第２の外部端子接続電極（１１２）と、部分アンテナ配線（１２）とを有する。部分アンテナ配線（１２）は、第１の外部接続電極（１１１）と第２の接続電極間を接続（１１２）する。半導体チップ（１３）は無線周波数帯域の信号を出力するトランジスタ（４３）を有する。トランジスタ（４３）の出力側端子及び接地側端子は、各々、部分アンテナ配線（１２）と電気的に接続されている。
【００１４】
本発明による半導体装置は、無線周波数帯域の信号を処理する半導体チップ（１３）と、半導体チップ（１３）を搭載する絶縁基板（１０）とを有する。絶縁基板（１０）は、外部端子接続電極（１１２）と、外部接続電極（１１２）に接続された部分アンテナ配線（１２）とを有する。半導体チップ（１３）は無線周波数帯域の信号を出力するトランジスタ（４３）を有する。トランジスタ（４３）の出力側端子及び接地側端子（１３１、１３２）は、各々、部分アンテナ配線（１２）と電気的に接続されている。絶縁基板（１０）は、部分アンテナ配線（１２）と接続された配線（１２１）をさらに有する。出力トランジスタ（４３）の接地側端子は、配線（１２１）と電気的に接続されている。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の半導体パッケージは、アンテナのマッチング回路と、マッチングに係るアンテナの部分配線とのみを内蔵した。アンテナ本体は半導体装置の外部に設けるので、半導体装置のサイズに影響されない自由な設計が可能である。したがって、アンテナの性能が犠牲にならない。
【００１６】
また、本発明の半導体パッケージにおいて、導体であるマッチング回路は２箇所で半導体チップと接続される。これは直流的には短絡状態に相当するので、ＥＳＤ保護回路を必要としない。したがって、インピーダンスの低下を招かない。
【００１７】
さらに、本発明の半導体パッケージは、一般的な半導体装置のサイズに収まる。例えば、多く使用される２．４５ＧＨｚにおいて、Ｔ型マッチング回路を設ける場合、半導体パッケージの一辺は１ｃｍ以下の長さで済む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
添付図面を参照して、本発明による半導体パッケージを実施するための最良の形態を以下に説明する。
【００１９】
（第１の実施形態）
図２は、本実施形態における半導体パッケージ１の構造模式図である。本実施形態では、いわゆるＴマッチングを行うマッチング回路配線１２１、１２２を有する。
【００２０】
図２の構造模式図で示された半導体パッケージ１は、絶縁基板１０と、外部端子である第１のアンテナ接続端子１１１及び第２のアンテナ接続端子１１２と、部分アンテナ配線１２と、第１のマッチング回路配線１２１及び第２のマッチング回路配線１２２と、アンテナ接続端子以外の外部端子である第１の一般端子１１３及び第２の一般端子１１４とを具備する。ここで、部分アンテナ配線１２は、第１のアンテナ接続端子１１１と、第２のアンテナ接続端子１１２との間における絶縁基板１０上に、直線状に形成されている。また、第１のマッチング回路配線１２１と、第２のマッチング回路配線１２２とは、アンテナの部分配線１２に接続されて形成されている。なお、図２の構造模式図では、外部端子１１１、１１２、１１３、１１４の総数は４つとして例示されているが、これはあくまでも一例に過ぎない。外部端子の総数が、半導体パッケージ１に搭載される半導体チップ１３のパッド電極１３１、１３２、１３３、…の総数に応じて適宜増減した数となることは言うまでもない。
【００２１】
図２の半導体パッケージ１には、半導体チップ１３が搭載される。半導体チップ１３は、ＲＦ入出力回路４と接続される第１のパッド電極１１１及び第２のパッド電極１１２を有する。また、半導体チップ１３は必要に応じ、電源配線、ＧＮＤ配線又は入力バッファ等と接続される第３のパッド電極１３３をさらに有する。第１のパッド電極１３１及び第２のパッド電極１３２はそれぞれ、２本のボンディングワイヤー１４を介して、マッチング回路配線１２１、１２２の２つのボンディングワイヤー装着点１５に、電気的に接続されている。
【００２２】
本実施形態ではＴマッチングを行う。ここでは、半導体パッケージ１の部分アンテナ配線１２に外部アンテナ素子１８を接続して、全体として１／２波長ダイポールアンテナを用いる場合を例に挙げて説明する。外部アンテナ素子１８としては、それぞれ１／４波長より少し短い２本の直線状の導体を用いる。外部アンテナ素子１８のより具体的な例としては、本発明の半導体パッケージ１を用いた半導体装置が装着されるプリント基板に形成された導体パターンであっても良い。このように構成されたアンテナ全体の、中央から少し離れた左右対称の２点を選ぶ。このとき、２点とも本発明の半導体パッケージ１の中に含まれていなければならない。言い換えれば、本発明の半導体パッケージ１は、ここで選択される２点の位置によって、その最小サイズが決定される。これら２点において、第１のマッチング回路配線１２１と、第２のマッチング回路配線１２２とがそれぞれ、アンテナ全体に接続されて形成されている。アンテナは、第１のマッチング回路配線１２１と、第２のマッチング回路配線１２２とを介して、アンテナとは直角な方向から給電される。
【００２３】
図３は、本発明の第１の実施形態における半導体パッケージ１に内蔵されたマッチング回路の模式図に係るもう１つの例である。図３の例では、半導体チップ１３と部分アンテナ配線１２とが、２本のボンディングワイヤー１４によって直接、電気的に接続されている。このように、マッチング回路１２には様々なバリエーションが考えられる。
【００２４】
すなわち、図３の例では、図１における第１のマッチング回路配線１２１と、第２のマッチング回路配線１２２とが省略されている。しかしながら、２本のボンディングワイヤー１４の間隔が適切であればこの形状によって、マッチング回路を実現していると言える。
【００２５】
図４は、図２における半導体チップ１に搭載される回路機能を等価回路図として表したものである。図４の上部には、アンテナと電気的に接続され、無線周波数帯域で外部の移動通信機器等とデータ通信を行うＲＦ入出力回路４が配置されている。図４の下部には、通常のデジタル又はアナログ信号を受ける入力バッファ回路が配置されている。
ＲＦ入出力回路４は、送信すべきＲＦ信号を生成するＲＦ出力回路と、ＲＦ信号を受信するＲＦ入力回路とを具備する。
ＲＦ出力回路には、信号入力点４１と、電源配線ＶＤＤに一端が接続された定電流電源４２と、ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｙｄｅ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｆｉｅｌｄ−Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）４３と、ＧＮＤ配線４４と、コンデンサ４５と、第１のマッチング回路接続端子１３１と、第２のマッチング回路接続端子１３２とが含まれている。
【００２６】
ＭＯＳＦＥＴ４３において、ソースには電源４２が、ゲートには信号入力点４１が、ドレインにはＧＮＤ配線４４が、それぞれ接続されている。ＭＯＳＦＥＴ４３のソースにはコンデンサ４５がさらに接続されている。コンデンサ４５はもう一方で第１のパッド電極１３１にも接続されている。ＭＯＳＦＥＴ４３のドレインには、第２のパッド電極１３２を介して、第２のマッチング回路接続端子４７がさらに接続されている。ここで、ソースとドレインはＭＯＳＦＥＴ４３の極性に応じて入れ替わっても良い。
【００２７】
定電流源４２はＭＯＳＦＥＴ４３を給電している。信号入力点４１に供給される信号は、ＭＯＳＦＥＴ４３によって増幅されて、ＭＯＳＦＥＴ４３のドレインからコンデンサ４５を介して第１のパッド電極１３１に送られる。なお、コンデンサ４５は、本実施例では、ＭＯＳＦＥＴ４３等の素子と同様に半導体チップ１３内部に形成されている。ただし、このコンデンサ４５を半導体チップから抜き出して個別のコンデンサ部品として半導体チップの外側に接続してもよい。ＧＮＤ配線４４に接続されているＭＯＳＦＥＴ４３のソースは、第２のパッド電極１３２に接続される。
【００２８】
ＲＦ入力回路は、初段のアンプ動作を行う入力バッファ回路を具備し、第１のパッド電極１３１とその入力端が接続される。この場合、注目すべき点は、第１のパッド電極１３１にはＥＳＤ保護回路３が接続されていないことである。入出力回路が接続される第１のパッド電極１３１には、通常、ＥＳＤ保護回路３が接続され、コンデンサ４５や入力バッファをＥＳＤ破壊から保護する。しかしながら、ＥＳＤ保護回路３はローパスフィルタとして作用するため、本願発明では、アンテナに接続される回路であるＲＦ入出力回路４にはＥＳＤ保護回路を接続しない。なお、第２のパッド電極１３２もＲＦ入出力回路４に接続されているが、その接続先はＧＮＤ配線４４に接続されているＭＯＳＦＥＴ４３のソースであるため、ＥＳＤ保護回路３の接続は不要である。
これとは対象的に、通常のデジタル信号やアナログ信号のように無線周波数帯域での動作が問題とならない入力バッファ回路（図２の下部）には、ＥＳＤ保護回路３を接続する。
【００２９】
ＥＳＤ保護回路が接続されていないＲＦ入出力回路がＥＳＤ破壊されない理由は、アンテナ素子１８が接続される外部端子１１２に電圧がかからない構造だからである。すなわち、まず、外部端子１１２は、部分アンテナ配線１２とマッチング回路配線１２２と介して、半導体チップ１３のバッド電極１３２に接続されている。さらに、半導体チップ１３内部において、第２のパッド電極１３２はＧＮＤ配線４４に接続されており、したがって外部端子１１２は接地されているのである。
【００３０】
図５は、本願発明に係る半導体装置を移動通信機器の実装基板に搭載した図面である。半導体装置は半導体パッケージ１（絶縁基板１０）に半導体チップ１３を搭載して樹脂封入したものである。半導体装置は、絶縁基板１０に形成された部分アンテナ配線の両端に接続される第１の外部端子１１１及び第２の外部端子１３２を有する。移動通信機器の実装基板上には、アンテナとして作用する第１の外部アンテナ素子１８及び第２の外部アンテ素子１８が形成されている。実装基板としては、複数の配線層を有するＰＣＢ（Ｐｒｉｎｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ  Ｂｏａｒｄ：プリント回路板）が一般的に採用される。第１の外部アンテナパターン１８と、第２の外部アンテナ素子１８とは、例えば、実装基板の表面にある配線層で形成される。絶縁基板１０における部分アンテナ配線１２の両側に第１の外部アンテナパターン１８及び第２の外部アンテナパターン１８を接続することにより、使用する無線周波数帯域で必要とされるアンテナ長を実現する。
【００３１】
ここで、本発明による半導体パッケージ１のより具体的な形状について説明する。
【００３２】
図６は、本発明のＤＩＰ（Ｄｕａｌ  Ｉｎ−ｌｉｎｅ  Ｐａｃｋａｇｅ）型集積回路への応用例を説明するための図である。ＤＩＰ型集積回路では、長方形をした集積回路本体の両方の長辺に１列ずつ、複数の外部接続端子が配置されている。ここで、部分アンテナ配線１２は集積回路の幅方向に設けられて、２つの向かい合った外部接続端子１１に接続されている。これらの外部接続端子１１を介して、部分アンテナ配線１２は、外部のアンテナ素子１８に接続される。
図７は、本発明のＢＧＡ（Ｂａｌｌ  Ｇｒｉｄ  Ａｒｒａｙ）型半導体パッケージへの応用例を説明するための図である。図７では図持されていないが、ＢＧＡ型半導体パッケージでは、外部端子として、「バンプ」と呼ばれる半田による小さなボール状の電極が使用される（図示せず）。このバンプを絶縁基板１０に搭載するため、ボール電極がアレイ状に配置されている。ここで、絶縁基板１０は、通常「インターポーザー」とも呼ばれる。絶縁基板１０の中央部にはボール電極は形成されず、半導体チップ１３が搭載される。各ボール電極からは、半導体チップ１３の各辺に向かって配線パターンが形成される。その配線パターンの先端部、すなわちボール電極と接続される側と反対側では、半導体チップ１３上のパッド電極とボンディングワイヤー１４により接続される。なお、図７では、絶縁基板１０の片方の面に半導体チップとボール電極の両方が搭載される構造を示している。しかし、当業者であれば、絶縁基板１０の一方に面には半導体チップ１３を、対抗する裏面にボール電極を形成する構造は容易に理解できるため、その場合の構造図は省略する。
【００３３】
図７に戻ると、２つのボール電極間の絶縁基板１０には、両ボール電極を接続する直線配線パターンである部分アンテナ配線１２が形成される。これは、アンテナの一部として作用する配線である。部分アンテナ配線１２には、２つのマッチング回路配線１２１、１２２が接続される。これらマッチング回路配線１２１、１２２と、半導体チップ１３に形成されているＲＦ入出力回路４とは、ボンディングワイヤー１４により接続される。なお、図７では、Ｔマッチング回路が示されているが、ＲＦ入出力回路４と接続される２つのボンディングパッドにおけるボンディング配線間の距離に対して、２つのマッチング回路配線１２１、１２２におけるボンディング配線間の距離が大きい場合は、デルタマッチング回路が実現できる。
【００３４】
なお、当然ながら、本発明の半導体装置においても、アンテナとの接続に無関係な外部接続端子１７は、ＥＳＤ保護回路３を有することが強く望まれる。
【００３５】
このように、他のどのような形状の半導体装置であっても、本発明を適用にあたって特に困難は無い。
【００３６】
一例として、周波数が２．４５ＧＨｚの電磁波を用いる場合、１／２波長ダイポールアンテナなら長さ約６．１３ｃｍのアンテナを用意する必要がある。これは、本発明による半導体装置が装着されるＰＣＢ上に形成されれば良いので、本発明の半導体パッケージには特に影響を与えない。その一方で、マッチング回路配線のサイズは、５〜８ｍｍ程度に収まる。この値は、アンテナインピーダンスにも多少左右されるものの、通常は１００ｏｈｍ程度の数値に基づいて算出される。したがって、一辺が１ｃｍ以下程度の小さな半導体パッケージであっても、本発明は容易に実現可能である。
【００３７】
（第２の実施形態）
図８は、本実施形態における半導体パッケージ１０に内蔵されるマッチング回路の模式図の例である。本実施形態では、いわゆるΔ（デルタ）マッチングを行う。
【００３８】
第１の実施形態における図３との違いは、半導体チップ１３と、部分アンテナ配線１２とを電気的に接続する２本のボンディングワイヤー１４の形状のみである。すなわち、第１の実施例におけるＴマッチングでは、図２または図３のように２本のボンディングワイヤー１４が平行で、かつ、部分アンテナ配線１２に対して直角だった。本実施形態では、２本のボンディングワイヤー１４と、部分アンテナ配線１２とが、三角形を成している。このような状態で取るアンテナとのマッチングは、一般的にΔマッチングと呼ばれる。
【００３９】
例えば、１／２波長ダイポールアンテナにおけるΔマッチングでは、１／４波長より少し短い２本の外部アンテナ素子の間に短い直線状の部分アンテナ配線１２を設けて、全体の中央から少し離れた左右対称な２点に給電を行う。ここで、各距離を調節することで、アンテナのマッチングを行う。
【００４０】
なお、ここではマッチング回路配線を省略した例を挙げたが、第１の実施例における図１同様に、部分アンテナ配線１２に接続されて形成されたマッチング回路配線があっても構わない。本実施形態のその他の説明は第１の実施形態と同じであるので省略する。
【００４１】
（第３の実施形態）
図９は、本実施形態における半導体パッケージに内蔵されるマッチング回路の模式図の例である。本実施形態では、いわゆるΓ（ガンマ）マッチングを行う。
【００４２】
第１または第２の実施形態との最大の違いは、外部アンテナ素子１８が部分アンテナ配線１２の一端だけに接続される点である。すなわち、例えば１／４波長ホイップアンテナまたは１／４波長モノポールアンテナなどが接続される。
【００４３】
Γマッチングとは、第１の実施形態におけるＴマッチングの給電点の片側を、アンテナの中央、すなわち部分アンテナ配線の中央、に直接接続することに等価である。したがって、部分アンテナ配線に接続されて形成されているマッチング回路１２１の数は、本実施例では１本だけである。
【００４４】
図９に示すガンママッチング回路を、本発明によるＢＧＡ型半導体パッケージで実現するには、マッチング回路配線の形状を適宜ガンマ形状に変更すれば実現可能である。この場合、２つのアンテナ接続端子１１１、１１２もバンプであり、これらのバンプを介して各アンテナ素子１８とマッチング回路１２１とが接続される。なお、半導体チップ１３と半導体装置外部との電気的接続に寄与しない端子１６があっても構わない。
【００４５】
なおΓ（ガンマ）マッチング自体はダイポールでも使える。この場合、給電線の一方はアンテナ中央になる。
【００４６】
本実施形態のその他の説明は第１の実施形態と同じであるので省略する。
【００４７】
ここまで、マッチング回路を内蔵する本発明の半導体パッケージ１について説明した。説明のために用いた例によっては、アンテナ部分とマッチング回路部分とが、厳密に分離できない場合もあるかも知れない。すなわち、本発明においてマッチング回路と呼ぶ部分にアンテナが含まれるとの意見があるかも知れない。しかし、無線通信分野における当業者にとっては、両者の違いは自明であると確信する。つまり、本発明で半導体パッケージ１に内蔵しマッチング回路と呼ぶ部分と、半導体パッケージの外部に設けてアンテナまたは外部アンテナ素子１８と呼ぶ部分とは、全く異なる役割を担っており、両者の区別は容易である。
【００４８】
また本明細書では１／２波長ダイポールアンテナのみを説明したが当然その整数倍長でも使用が可能である。またホイップ系の５／８λ等の特異長を用いる場合にも応用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】図１は、ＥＳＤ保護回路について説明するための回路図である。図１（ａ）は、ＥＳＤ保護回路の回路図の例である。図１（ｂ）は、ＥＳＤ保護回路に係る等価回路の回路図の例である。
【図２】図２は、本発明の第１の実施形態における半導体パッケージに内蔵されたマッチング回路の模式図の例である。
【図３】図３は、本発明の第１の実施形態における半導体パッケージに内蔵されたマッチング回路の模式図に係るもう１つの例である。
【図４】図４は、マッチング回路に接続される部分における、半導体チップ内部回路の等価回路である。
【図５】図５は、本発明の第１の実施形態における半導体装置と、これに接続される外部アンテナ素子との配置を説明するための図である。
【図６】図６は、本発明のＤＩＰ型集積回路への応用例を説明するための図である。
【図７】図７は、本発明のＢＧＡ型集積回路への応用例を説明するための図である。
【図８】図８は、本発明の第２の実施形態における半導体パッケージに内蔵されるマッチング回路の模式図の例である。
【図９】図９は、本発明の第３の実施形態における半導体パッケージに内蔵されるマッチング回路の模式図の例である。
【符号の説明】
【００５０】
１  半導体パッケージ
１０  絶縁基板
１１  アンテナ接続端子
１１１  第１の外部端子
１１２  第２の外部端子
１１３  第３の外部端子
１１４  第４の外部端子
１２  部分アンテナ配線
１２１  第１のマッチング回路配線
１２２  第２のマッチング回路配線
１３  半導体チップ
１３１  第１のパッド電極
１３２  第２のパッド電極
１３３  第３のパッド電極
１４  ボンディングワイヤー
１５  ボンディングワイヤー装着点
１６  使用されない端子
１７  一般外部接続端子
１８  外部アンテナパターン
３  ＥＳＤ保護回路
３２  インピーダンス素子
３３  ダイオード
３３１  容量
３４  論理素子
３５  ダイオード
３５１  容量
３６  ＧＮＤ配線
４  ＲＦ入出力回路
４０  論理素子
４１  信号入力点
４２  定電流源
４３  ＭＯＳＦＥＴ（出力トランジスタ）
４４  ＧＮＤ配線
４５  コンデンサ
【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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