(57)【要約】【課題】不要電磁波に対するシールド性能を維持しながら、アンテナ放射を改善する。【解決手段】半導体パッケージは、半導体チップと、第１導電層と、第２導電層と、給電部と、を備えている。半導体チップは、基板上に配置され、樹脂で封止され、送受信回路を内蔵する。第１導電層は、前記樹脂の表面の第１領域を覆う第１導電層であって、接地される。第２導電層は、前記第１領域とは異なる前記樹脂の表面の第２領域を覆う第２導電層であって、接地されていない。給電部は、前記半導体チップと前記第２導電層とを電気的に結合する。【選択図】図１
2013179151.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に配置され、かつ樹脂で封止され、送受信回路を内蔵する半導体チップと、
前記樹脂の表面の第１領域を覆う第１導電層であって、接地された第１導電層と、
前記第１領域とは異なる前記樹脂の表面の第２領域を覆う第２導電層であって、接地されていない第２導電層と、
前記半導体チップと前記第２導電層とを電気的に結合する給電部と、を備える半導体パッケージ。
【請求項２】
前記第２導電層の少なくとも一部が、前記基板の延伸方向に垂直な半導体パッケージの面に配置され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】
前記給電部は、前記半導体チップと前記第２導電層とを接続し、前記基板上に配置される導電性線路を含むことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の半導体パッケージ。
【請求項４】
前記給電部は、前記半導体チップに接続し前記基板上に配置される導電性線路であって、前記第２導電層とは容量結合している導電性線路を含むことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の半導体パッケージ。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の半導体パッケージと、
前記半導体パッケージとの間でやり取りするデータを処理する制御部と、
前記データを保存するメモリと、
前記データに基づいて画像を表示する表示部と、を備える情報処理装置。
【請求項６】
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の半導体パッケージと、
前記半導体パッケージとの間でやり取りするデータを処理する制御部と、
前記データを保存するメモリと、を備える記憶装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、半導体パッケージに関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話機に代表される携帯型通信機器等に用いられる半導体装置には、通信特性への悪影響を抑制するために、外部への不要電磁波の漏洩を抑制することが求められている。このため、シールド機能を有する半導体パッケージが適用されている。シールド機能を有する半導体パッケージとしては、インターポーザ基板上に搭載された半導体チップを封止する封止樹脂層の外面に沿ってシールド層を設けた構造を有するものが知られている。
【０００３】
ただし上記半導体パッケージが外部との無線通信をおこなうことを目的としている場合、通信に用いる電磁波までシールドされてしまうため、通信できないという問題がある。そこで、通信に用いる電磁波に対して不要電磁波の周波数が十分低いことを利用し、半導体パッケージ上面のシールド層に開口を設けた構造を有するものが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２１８４８４号公報
【特許文献２】特開平１０−９２９８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来においては、通信に用いる電磁波を放射するための開口と半導体チップの距離が短いため、不要電磁波に対するシールド性能が低下するという問題がある。また、半導体パッケージ上面に設けた開口では、側面方向との通信が困難であるという問題がある。
【０００６】
そこで発明が解決しようとする課題は、上記に鑑みてなされたものであって、不要電磁波に対するシールド性能を維持しながら、アンテナ放射を改善することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施形態によれば、半導体パッケージは、半導体チップと、第１導電層と、第２導電層と、給電部と、を備えている。半導体チップは、基板上に配置され、樹脂で封止され、送受信回路を内蔵する。第１導電層は、前記樹脂の表面の第１領域を覆う第１導電層であって、接地される。第２導電層は、前記第１領域とは異なる前記樹脂の表面の第２領域を覆う第２導電層であって、接地されていない。給電部は、前記半導体チップと前記第２導電層とを電気的に結合する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１の実施形態の半導体パッケージを説明する斜視図。
【図２】第１の実施形態の半導体パッケージの給電部を説明する模式図である。
【図３】第１の実施形態の半導体パッケージの非接地導電層を説明する斜視図である。
【図４】第１の実施形態の半導体パッケージの非接地導電領域が差動給電折り返しダイポール形式である場合の斜視図。
【図５】第１の実施形態の半導体パッケージの放射パターンを示す図。
【図６】第１の実施形態の半導体パッケージの単相給電の給電部を説明する模式図である。
【図７】第１の実施形態の半導体パッケージの２つの無給電素子を有する給電部を説明する模式図。
【図８】第２の実施形態の半導体パッケージの給電部を説明する模式図。
【図９】第３の実施形態の、半導体パッケージを搭載した情報処理装置を説明する模式図。
【図１０】第３の実施形態の、半導体パッケージを搭載した、表示部がある情報処理装置を説明する模式図。
【図１１】第３の実施形態の、半導体パッケージを搭載した記憶装置を説明する模式図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態に係る半導体パッケージ、情報処理装置、記憶装置について詳細に説明する。なお、以下の実施形態では、同一の番号を付した部分については同様の動作を行うものとして、重ねての説明を省略する。  また、送信動作について説明しているが、受信動作でも構わない。
【００１０】
（第１の実施形態）  
本実施形態の半導体パッケージ１００について図１を参照して説明する。図１はシールド性能を有する半導体パッケージ１００の斜視図であり、部分的に透視図になっている。
【００１１】
半導体パッケージ１００では、半導体チップ１０１が基板１０２に実装され絶縁体からなる封止樹脂１０３によって封止されている。半導体チップ１０１は信号を送信したり受信するための送受信回路を内蔵している。封止樹脂１０３の表面には導電体からなる導電層１０４が形成されている。導電層１０４は、基板１０２の図示しないグランド層と電気的に接続されることで接地されている。この導電層１０４の接地により、主に半導体チップ１０１から生じる不要電磁波の外部への漏洩を抑制している。
【００１２】
ただし、導電層１０４の一部は電気的に分離されており、この部分を非接地導電層１０５とする。非接地導電層１０５と半導体チップ１０１は給電部１０６によって電気的に結合しており、この非接地導電層１０５を通して外部との通信を実現する。
【００１３】
このように、半導体パッケージの封止樹脂表面を導電層で覆うことによって不要電磁波に対するシールド性能を付与することができる。さらにその一部を接地されていない領域とすることで、これをアンテナとすることができる。
【００１４】
次に、給電部１０６の構成例について図２を用いて説明する。図２の例では、半導体チップ１０１と非接地導電層１０５との接続に、ボンディングワイヤ２０３と導電性線路２０１を用いている。図２（ａ）では、導電性線路２０１の外部および線路間にＧＮＤ部２０２を設けたコプレーナ線路となっている。図２（ｂ）では、導電性線路２０１の外部にのみＧＮＤ部２０４を設けたコプレーナ線路となっている。図２（ｃ）ではＧＮＤ部２０２、２０４を設けず、差動対線路となっている。他に、マイクロストリップ線路やストリップ線路で接続してもよい。また、差動線路でなく単相線路でもよい。また、半導体チップ１０１がフリップチップ実装されている場合、ボンディングワイヤを用いず、ビアを介して導電性線路に接続してもよい。
【００１５】
このように半導体チップ１０１とアンテナを給電線路（コプレーナ線路など）で接続することで、給電損失を抑えることができる。
【００１６】
次に、非接地導電層１０５の構成例について、図３を用いて説明する。  
図３（ａ）は非接地導電層１０５を封止樹脂１０３の厚さ（半導体パッケージの厚さから基板の厚さを引いたもの）いっぱいに形成した例である。導電層１０４と分離するため、半導体パッケージ上面の導電層１０４の一部を除去している。ここで封止樹脂１０３の厚さとは基板上に形成される封止樹脂の基板に垂直な方向へ形成されている樹脂の距離を示す。
【００１７】
図３（ｂ）は非接地導電層１０５の高さを封止樹脂３０２の厚さより小さくした例である。これにより、半導体パッケージ上面になんら加工を加える必要がない。図３（ａ）および図３（ｂ）の場合では、放射指向性が側方になり、非接地導電層１０５を介して半導体パッケージ１００の側方方向で電波をやり取りすることができる。図３（ａ）および図３（ｂ）の場合では、非接地導電層１０５を半導体パッケージ１００の側面に配置している。これは、一般化すると、半導体パッケージ１００の基板の延伸方向に垂直な半導体パッケージ１００の面に非接地導電層１０５を配置することになる。
【００１８】
このようにアンテナ（すなわち、非接地導電層１０５）をパッケージ側面に設けることで、側面方向と通信できるようになる。アンテナでは導電層によるシールド性能が低下する可能性があるが、（半導体チップによる）ノイズ源とアンテナの距離が離れているため、シールド性能低下による影響を抑えることができる。
【００１９】
図３（ｃ）は非接地導電層１０５を半導体パッケージ側面から上面にかけて形成した例である。こうすると放射指向性を斜め上方に向けることができる。図３（ｄ）は基板１０２上の導体パターンを明示するために、封止樹脂１０３および導電層１０４を分離して描いた模式図である。基板１０２の上に非接地導電層１０５の一部が設けられている。基板１０２上の非接地導電領域は周囲の導体パターンから独立して存在している。こうすると放射指向性を斜め下方に向けることができる。さらに、図３（ｃ）と図３（ｄ）を合わせた形態でも構わない。すなわち、非接地導電層１０５が上面、側面および下面に形成されることになる。
【００２０】
図３では非接地導電層１０５の形状がいずれも差動給電ダイポール形式だったが、通信に用いる電磁波を放射すればその形状は問わない。たとえば、図４のような差動給電折り返しダイポール形式でも構わない。この場合、例えば非接地導電層４０１は「Ｃ」状に形成され、「Ｃ」の２つの末端に給電される。また後に図６を参照して説明するように、給電方式も単相給電でも構わない。
【００２１】
図１の半導体パッケージ１００での水平面内の放射パターンを図５に示す。半導体パッケージ側面に主放射方向を持ち、この方向と通信できることが分かる。非接地導電領域周辺では導電層によるシールド性能が低下するが、不要電磁波は主に半導体チップおよびその周辺で発生するため、シールド性能の低下による影響を小さくすることができる。
【００２２】
次に、給電方式が単相の場合について図６を参照して説明する。図６（ａ）、図６（ｂ）のいずれのアンテナも単相の逆Ｌ型アンテナになっている。  
図６（ａ）では給電線路は、導電性線路２０１の外部にＧＮＤ部２０２を設けたコプレーナ線路となっている。図６（ｂ）では給電線路は、ＧＮＤ部を設けずマイクロストリップ線路となっている。このような単相給電とすることによって、半導体パッケージ表面の導電層の開口面積が小さくなり、シールド効果が高くなる。
【００２３】
次に非接地導電層が３つ以上設けられる場合について図７を参照して説明する。図７では、非接地導電層が４つある場合である。２つの非接地導電層１０５は図２での例のように給電されていて、他の２つの非接地導電層７０１は導電性線路２０１と物理的に接続されていない。図７のようにパッケージ端に非接地導電層１０５と非接地導電層７０１とを配置すれば、非接地導電層１０５と非接地導電層７０１との結合状態が周波数によって変化する。この結果、非接地導電層は、アンテナとしての動作周波数を広帯域化することができる。
【００２４】
以上に示した第１の実施形態によれば、半導体パッケージの封止樹脂表面を導電層で覆うことによって不要電磁波に対するシールド性能を付与することができ、さらにその一部を接地されていない領域とすることで、これをアンテナとすることができる。これにより、アンテナ放射を改善することができ、例えば側面方向の無線装置と通信することができる。
【００２５】
（第２の実施形態）  
本実施形態の半導体パッケージでは、導電性線路と非接地導電層とを容量結合させることが第１の実施形態の半導体パッケージとは異なる。
【００２６】
本実施形態の半導体パッケージについて図８を参照して説明する。  
本実施形態では第１の実施形態での給電部１０６の形状が変わる。具体的には、導電性線路２０１と非接地導電層１０５を物理的に接続することなく、空間を介して容量結合している。これにより導電性線路２０１と非接地導電層１０５の物理的な接続を保つ必要がなくなり、耐久性に優れる。また導電性線路２０１の開放端の形状や非接地導電層１０５との距離を調節することで、インピーダンス整合を取りやすくすることができる。
【００２７】
また本実施形態の半導体パッケージは、図８では図１のように側面に非接地導電層１０５が配置される場合について示しているが、例えば上面に非接地導電層１０５を配置して導電性線路（例えば導電性線路２０１）と非接地導電層１０５との間で容量結合させて給電することができる。他に第１の実施形態での場合と同様に、下面に非接地導電層１０５を配置しても同様に給電することができる。
【００２８】
以上に示した第２の実施形態によれば、導電性線路と非接地導電層とを容量結合させることによって、第１の実施形態での効果に加え、インピーダンス整合を取りやすくでき、さらに第１の実施形態に比較して非接地導電層を配置する位置の選択肢が増える。
【００２９】
（第３の実施形態）  
本実施形態は、第１の実施形態および第２の実施形態のいずれか１つで説明した半導体パッケージを搭載した情報処理装置、記憶装置について説明する。
【００３０】
上述した半導体パッケージを搭載した情報処理装置について図９および図１０を参照して説明する。無線機器は、データまたは画像や動画をやりとりする機器に上述した無線装置を搭載した機器である。ここで説明する無線機器は、総称して情報処理装置と称する。
【００３１】
図９に示す無線機器９００は、無線装置１００、プロセッサ９０１およびメモリ９０２を含む。
【００３２】
無線装置１００は、外部とデータの送受信を行う。なお無線装置１００は、第１の実施形態および第２の実施形態のいずれか１つの半導体パッケージ１００である。  
プロセッサ（制御部とも称す）９０１は、無線装置１００から受け取ったデータ、もしくは無線装置１００へ送信するデータを処理する。  
メモリ９０２は、データを保存し、プロセッサ９０１からデータを受け取って保存したり、プロセッサ９０１へデータを提供する。
【００３３】
次に、無線装置１００を搭載した無線機器の一例について図１０を参照して説明する。  
無線機器は、ここでは例えばノートＰＣ（personal computer）１００１および携帯端末１００２である。これらのノートＰＣ１００１および携帯端末１００２はそれぞれ、表示部１００３、１００４を有し、静止画像、動画像を閲覧することができる。他にこれらのノートＰＣ１００１および携帯端末１００２は、ＣＰＵ（central processing unit）（制御部とも称す）、メモリ等も含んでいる。ノートＰＣ１００１および携帯端末１００２はそれぞれ、内部または外部に無線装置１００を搭載し、例えばミリ波帯の周波数を用いて無線装置を介したデータ通信を行う。ここでは、ノートＰＣ１００１および携帯端末１００２に上述したどの半導体パッケージ１００を搭載してもよい。  
また、ノートＰＣ１００１に搭載された無線装置と携帯端末１００２に搭載された無線装置とは、非接地導電層１０５の指向性が強い方向が対向するように配置することで、データのやりとりを効率よく行うことができる。  
図１０の例では、ノートＰＣ１００１および携帯端末１００２を示すが、これに限らず、ＴＶ、デジタルカメラ、メモリーカードなどの機器に無線装置を搭載してもよい。
【００３４】
次に、無線装置を記憶装置に搭載した場合について図１１を参照して説明する。図１１の例では記憶装置としてメモリーカード１１００の場合について示している。  
図１１に示すように、メモリーカード１１００は無線装置１００とメモリーカード本体１１０１とを含み、ノートＰＣや携帯端末、デジタルカメラなどと無線装置１００を介して無線通信を行うことができる。メモリーカード本体１１０１は、情報を記憶するメモリ１１０２と、全体を制御するコントローラ（制御部とも称す）１１０３を含んでいる。
【００３５】
以上に示した第３の実施形態によれば、半導体パッケージをノートＰＣ、携帯端末、メモリーカード等の無線によりデータ通信を行う情報処理装置、記憶装置に搭載することで、データ等の送受信を効率よく行うことができる。
【００３６】
以上の実施形態によれば、半導体パッケージの封止樹脂表面を導電層で覆うことによって不要電磁波に対するシールド性能を付与することができ、さらにその一部を接地されていない領域とすることで、これをアンテナとし、任意の方向と容易に通信することができる。
【００３７】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００３８】
１００・・・半導体パッケージ、無線装置、１０１・・・半導体チップ、１０２・・・基板、１０３，３０２，３０４・・・封止樹脂、１０４・・・導電層、１０５，３０１，３０３，４０１，７０１・・・非接地導電層、１０６・・・給電部、２０１・・・導電性線路、２０２，２０４・・・ＧＮＤ部、２０３・・・ボンディングワイヤ、９００・・・無線機器、９０１・・・プロセッサ、９０２・・・メモリ、１００１・・・ノートＰＣ、１００２・・・携帯端末、１００３、１００４・・・表示部、１１００・・・メモリーカード、１１０１・・・メモリーカード本体、１１０２・・・メモリ、１１０３・・・コントローラ。
【図１】
2013179151.tif 000003
【図２】
2013179151.tif 000004
【図３】
2013179151.tif 000005
【図４】
2013179151.tif 000006
【図５】
2013179151.tif 000007
【図６】
2013179151.tif 000008
【図７】
2013179151.tif 000009
【図８】
2013179151.tif 000010
【図９】
2013179151.tif 000011
【図１０】
2013179151.tif 000012
【図１１】
2013179151.tif 000013