(57)【要約】【課題】高周波電力増幅器の汎用性を確保しつつ、低コスト化及び小型化が可能な半導体パッケージ（Ｐ）を提供すること。【解決手段】接地導体（１３１）と、前記接地導体（１３１）の上部に設けられた２層の高周波基板（１３０）と、上層の前記高周波基板（１３０）を挟むように設けられた一対の導体（１３４）と、を含む、半導体パッケージ（Ｐ）が提供される。また、この半導体パッケージ（Ｐ）を含む高周波電力増幅器（１００）が提供される。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
接地導体と、
前記接地導体の上部に設けられた２層の高周波基板と、
上層の前記高周波基板を挟むように設けられた一対の導体と、
を含む
ことを特徴とする、半導体パッケージ。
【請求項２】
上層の前記高周波基板を挟むように設けられた前記一対の導体のそれぞれに接続された一対の接続端子と、
下層の前記高周波基板に接して設けられた他方の前記導体とワイヤを介して接続された整合回路基板と、
前記整合回路基板とワイヤを介して接続された半導体素子と、
をさらに含む
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】
前記接続端子は、前記半導体パッケージの外部にある位相変換回路に接続される
ことを特徴とする、請求項２に記載の半導体パッケージ。
【請求項４】
一対の前記半導体素子を含み、
前記各半導体素子に対応して、前記２層の高周波基板、前記一対の導体、前記一対の接続端子、及び前記整合回路基板がそれぞれ設けられている
ことを特徴とする、請求項２又は３に記載の半導体パッケージ。
【請求項５】
前記半導体パッケージは、ドハティアンプ及び／又はプッシュプルアンプの一部を成す電力増幅器である
ことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の半導体パッケージ。
【請求項６】
下層の高周波基板上に第１の導体を設置する工程と、
前記第１の導体上に上層の高周波基板を設置する工程と、
前記上層の高周波基板上に第２の導体を設置する工程と、
前記下層の高周波基板を接地導体と接続する工程と、
を含む
ことを特徴とする、半導体パッケージの製造方法。
【請求項７】
前記接地導体上にフレームを接続する工程と、
前記第１の導体に第１の接続端子を接続する工程と、
前記第２の導体に第２の接続端子を接続する工程と、
をさらに含む
ことを特徴とする、請求項６に記載の半導体パッケージの製造方法。
【請求項８】
前記第１及び第２の接続端子は、前記半導体パッケージの外部にある位相変換回路に接続される
ことを特徴とする、請求項７に記載の半導体パッケージの製造方法。
【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、及び半導体パッケージの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信の分野においては、無線周波数の有効活用、情報通信の高速化及び大容量化への要望から、周波数の高周波化及び低歪化が進められている。また、通信機器の消費電力低減への要望から、低消費電力化が望まれている。こうした事情から、無線通信システムや、無線通信システムに用いられる電力増幅モジュールの高機能化（高周波化、低歪化、低消費電力化）が求められている。こうした無線通信システムに用いられる電力増幅モジュールについては、例えば、下記の特許文献１〜３に記載がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１６５０３７号公報
【特許文献２】特開２００５−３０３７７１号公報
【特許文献３】特開２００８−１１２８１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般に、高出力電力が必要とされる場合、電力増幅モジュールには、複数の電力増幅器（半導体装置）が搭載される。こうした電力増幅モジュールは、複数の電力増幅器で増幅された電力を合成することで高出力電力を得る仕組みとなっている。また、上記の特許文献１及び２に記載の電力増幅モジュールは、上記のような高機能化を図るため、複数の電力増幅器を搭載するだけでなく、位相や振幅を調整する回路を搭載しており、ドハティアンプやプッシュプルアンプのような機能を実現している。また、上記の特許文献３に記載の電力増幅モジュールは、電力増幅器の性能を引き出すために電力増幅素子を収納する半導体パッケージの構成にも工夫を凝らしている。
【０００５】
しかしながら、ドハティアンプやプッシュプルアンプなどの異なる動作をする電力増幅器を複数搭載し、複数の電力増幅器で増幅された電力を合成するような回路構成にすると、回路基板の面積が大きくなってしまうという問題がある。ドハティアンプやプッシュプルアンプは、それぞれ電力増幅器の位相を位相変換回路にて変換して動作させるのであるが、例えば、上記の特許文献２に記載の電力増幅モジュールの場合、半導体パッケージ内に位相変換回路も組み込んでしまっている。このような半導体パッケージの構成にすると、汎用性が低下するばかりか、高コストになってしまうという問題がある。
【０００６】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、電力増幅器の汎用性を確保しつつ、低コスト化及び小型化が可能な、新規かつ改良された半導体パッケージ、及び半導体パッケージの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、接地導体と、前記接地導体の上部に設けられた２層の高周波基板と、上層の前記高周波基板を挟むように設けられた一対の導体と、を含む、半導体パッケージが提供される。
【０００８】
また、上記の半導体パッケージは、上層の前記高周波基板を挟むように設けられた前記一対の導体のそれぞれに接続された一対の接続端子と、下層の前記高周波基板に接して設けられた他方の前記導体とワイヤを介して接続された整合回路基板と、前記整合回路基板とワイヤを介して接続された半導体素子と、をさらに含んでいてもよい。
【０００９】
また、前記接続端子は、前記半導体パッケージの外部にある位相変換回路に接続されていてもよい。
【００１０】
また、上記の半導体パッケージは、一対の前記半導体素子を含んでいてもよい。さらに、前記各半導体素子に対応して、前記２層の高周波基板、前記一対の導体、前記一対の接続端子、及び前記整合回路基板がそれぞれ設けられていてもよい。
【００１１】
また、前記半導体パッケージは、ドハティアンプ及び／又はプッシュプルアンプの一部を成す電力増幅器であってもよい。
【００１２】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、下層の高周波基板上に第１の導体を設置する工程と、前記第１の導体上に上層の高周波基板を設置する工程と、前記上層の高周波基板上に第２の導体を設置する工程と、前記下層の高周波基板を接地導体と接続する工程と、を含む、半導体パッケージの製造方法が提供される。
【００１３】
また、上記の半導体パッケージの製造方法は、前記接地導体上にフレームを接続する工程と、前記第１の導体に第１の接続端子を接続する工程と、前記第２の導体に第２の接続端子を接続する工程と、をさらに含んでいてもよい。
【００１４】
また、前記第１及び第２の接続端子は、前記半導体パッケージの外部にある位相変換回路に接続されていてもよい。
【発明の効果】
【００１５】
以上説明したように本発明によれば、電力増幅器の汎用性を確保しつつ、低コスト化及び小型化が可能な半導体パッケージの提供が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】従来の高周波電力増幅器の構成例を示した説明図である。
【図２】本実施形態の高周波電力増幅器の構成例を示した説明図である。
【図３】本実施形態の半導体パッケージの構成例を示した説明図である。
【図４】本実施形態の半導体パッケージの構成例を示した説明図である。
【図５】本実施形態の半導体パッケージの構成例を示した説明図である。
【図６】本実施形態の半導体パッケージの製造工程を示した説明図である。
【図７】本実施形態の一変形例に係る半導体パッケージの構成例を示した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１８】
［説明の流れについて］
ここで、以下に記載する本発明の実施形態に関する説明の流れについて簡単に述べる。まず、図１を参照しながら、従来の高周波電力増幅器１０の構成例について説明する。次いで、図２を参照しながら、本実施形態に係る高周波電力増幅器１００の構成例及び半導体パッケージＰの構成例について説明する。次いで、図３〜図５を参照しながら、本実施形態に係る半導体パッケージＰの構造について説明する。次いで、図６を参照しながら、本実施形態に係る半導体パッケージＰの製造工程について説明する。次いで、図７を参照しながら、本実施形態の一変形例に係る半導体パッケージＰの構造について説明する。
【００１９】
＜１：従来例（高周波電力増幅器１０の構成例）＞
まず、図１を参照しながら、従来の高周波電力増幅器１０の構成について述べる。図１に示した高周波電力増幅器１０の構成は、一般的なドハティアンプやプッシュプルアンプの回路構成の一例である。
【００２０】
図１に示すように、高周波電力増幅器１０は、電力分配器１１、キャパシタ１２Ａ及び１２Ｂ、直流電源１３Ａ及び１３Ｂ、位相変換回路１４Ａ及び１４Ｂ、整合回路１５Ａ及び１５Ｂ、半導体装置１６Ａ及び１６Ｂ、整合回路１７Ａ及び１７Ｂ、位相変換回路１８Ａ及び１８Ｂ、直流電源１９Ａ及び１９Ｂ、キャパシタ２０Ａ及び２０Ｂ、そして、電力合成器２１により構成される。
【００２１】
キャパシタ１２Ａ及び１２Ｂには、電力分配器１１で分配されたＲＦ信号がそれぞれ入力される。また、キャパシタ１２Ａ及び１２Ｂの出力は、それぞれ位相変換回路１４Ａ及び１４Ｂの入力に接続される。また、キャパシタ１２Ａ及び１２Ｂの出力と位相変換回路１４Ａ及び１４Ｂの入力とを接続する線路には、それぞれ直流電源１３Ａ及び１３Ｂが接続される。また、位相変換回路１４Ａ及び１４Ｂの出力は、それぞれ整合回路１５Ａ及び１５Ｂの入力に接続される。また、整合回路１５Ａ及び１５Ｂの出力は、それぞれ半導体装置１６Ａ及び１６Ｂの入力に接続される。なお、これら半導体装置１６Ａ及び１６Ｂは、電力増幅器である。
【００２２】
半導体装置１６Ａ及び１６Ｂの出力は、それぞれ整合回路１７Ａ及び１７Ｂの入力に接続される。また、整合回路１７Ａ及び１７Ｂの出力は、それぞれ位相変換回路１８Ａ及び１８Ｂの入力に接続される。また、位相変換回路１８Ａ及び１８Ｂの出力は、それぞれキャパシタ２０Ａ及び２０Ｂの入力に接続される。また、位相変換回路１８Ａ及び１８Ｂの出力とキャパシタ２０Ａ及び２０Ｂの入力とを接続する線路には、それぞれ直流電源１９Ａ及び１９Ｂが接続される。また、キャパシタ２０Ａ及び２０Ｂから出力されたＲＦ信号は、電力合成器２１に入力され、合成されて出力される。
【００２３】
以上、従来の高周波電力増幅器１０の構成について説明した。ドハティアンプの場合にはＲＦ信号の位相差は９０度に調整され、プッシュプルアンプの場合にはＲＦ信号の位相差は１８０度に調整される。このような構成の高周波電力増幅器１０を半導体パッケージにする場合、位相変換回路１４Ａ、１４Ｂ、１８Ａ、１８Ｂを半導体パッケージに含める必要がある。そのため、従来の高周波電力増幅器１０を構成する半導体パッケージは、汎用性が低く、小型化が難しく、高コストになっていた。本実施形態に係る高周波電力増幅器１００及びこれを成す半導体パッケージＰは、上記のような従来の問題を解決するものである。
【００２４】
＜２：実施形態＞
以下、本発明の一実施形態について説明する。本実施形態は、無線通信システムなどに用いられる高周波電力増幅器に関し、特に、複数の半導体装置を収納する半導体パッケージの構造に関する。
【００２５】
［２−１：高周波電力増幅器１００の構成例］
図２に示すように、本実施形態に係る高周波電力増幅器１００は、電力分配器１０１、位相変換回路１０２Ａ及び１０２Ｂ、キャパシタ１０３Ａ及び１０３Ｂ、直流電源１０４Ａ及び１０４Ｂ、整合回路１０５Ａ及び１０５Ｂ、半導体装置１０６Ａ及び１０６Ｂ、整合回路１０７Ａ及び１０７Ｂ、直流電源１０８Ａ及び１０８Ｂ、キャパシタ１０９Ａ及び１０９Ｂ、位相変換回路１１０Ａ及び１１０Ｂ、電力合成器１１１により構成される。なお、各構成要素の接続関係については、図２に示した通りである。
【００２６】
図１に示した従来の高周波電力増幅器１０と、図２に示した本実施形態に係る高周波電力増幅器１００との主要な違いは、位相変換回路１０２Ａ、１０２Ｂ、１１０Ａ、１１０Ｂの接続関係にある。図２に示すように、本実施形態に係る高周波電力増幅器１００の場合、位相変換回路１０２Ａ及び１０２Ｂは電力分配器１０１の直後に設けられ、位相変換回路１１０Ａ及び１１０Ｂは電力合成器１１１の直前に設けられている。そのため、位相変換回路１０２Ａ、１０２Ｂ、１１０Ａ、１１０Ｂを半導体パッケージＰの外側に設けることが可能になる。
【００２７】
言い換えると、本実施形態の場合、キャパシタ１０３Ａ及び１０３Ｂ、直流電源１０４Ａ及び１０４Ｂ、整合回路１０５Ａ及び１０５Ｂ、半導体装置１０６Ａ及び１０６Ｂ、整合回路１０７Ａ及び１０７Ｂ、直流電源１０８Ａ及び１０８Ｂ、キャパシタ１０９Ａ及び１０９Ｂを含む半導体パッケージＰを構成することが可能になる。位相変換回路１０２Ａ、１０２Ｂ、１１０Ａ、１１０Ｂが半導体パッケージＰの外部に設置可能になることで、半導体パッケージＰ内の再設計を必要とせずに回路構成を変更することができるようになる。その結果、高周波電力増幅器１００の汎用性が向上する。
【００２８】
［２−２：半導体パッケージＰの構造］
次に、図３〜図５を参照しながら、本実施形態に係る半導体パッケージＰの構造について説明する。図３は、本実施形態に係る半導体パッケージＰの上面図である。図４は、図３の半導体パッケージＰをＸ方向に見た側面図である。図５は、図３の半導体パッケージＰをＩ−Ｉ線に沿って切断した場合の断面を示す断面図である。
【００２９】
まず、図３を参照する。図３に示すように、半導体パッケージＰは、接地導体１３１（ヒートシンク）と、整合回路基板１３２と、半導体素子１３３（電力増幅器）と、導体１３４と、フレーム１３５と、接続端子１３６（リード）と、金ワイヤ１３７とを含む。また、図４及び図５に示すように、半導体パッケージＰは、高周波基板１３０をさらに含む。なお、半導体パッケージＰの筐体は、接地導体１３１及びフレーム１３５で形成された容器により構成される。
【００３０】
図３に示すように、接地導体１３１上には、２つの半導体素子１３３が設けられている。また、各半導体素子１３３の前段には整合回路基板１３２が設けられており、互いに金ワイヤ１３７を介して電気的に接続されている。同様に、各半導体素子１３３の後段にも整合回路基板１３２が設けられており、互いに金ワイヤ１３７を介して電気的に接続されている。また、各整合回路基板１３２は、金ワイヤ１３７を介して導体１３４（後述する下層の導体１３４）に電気的に接続されている。
【００３１】
また、図４及び図５に示すように、半導体パッケージＰには、下層の導体１３４を挟むように２層の高周波基板１３０が設けられている。また、上層及び下層の導体１３４には、それぞれ接続端子１３６が電気的に接続されている。なお、図４の符号Ｃで示した領域において、高周波基板１３０を挟む上層及び下層の導体１３４によりキャパシタが形成される。また、上層の導体１３４には高周波成分が流れ、下層の導体１３４には高周波成分と直流成分とが流れる。このように、上層及び下層の導体１３４によりキャパシタを形成することにより、半導体パッケージＰの外部に直流成分が漏れないようにしている。
【００３２】
先に述べたように、位相変換回路１１０Ａ及び１１０Ｂを半導体パッケージＰの外部に出したことで、汎用性の向上と半導体パッケージＰの小型化が実現可能になる。つまり、ドハティアンプに必要な９０度の位相差にも、プッシュプルアンプに必要な１８０度の位相差にも、パッケージ内を再設計すること無しに、半導体パッケージＰの外の回路構成を変更するだけで対応可能になるため、高周波電力増幅器１００の汎用性を損なわず、低コストとなる。さらに、高周波基板１３０を挟んだ一対の導体１３４によりキャパシタが形成されるため、キャパシタを半導体パッケージＰに含む更なる小型化が可能になる。
【００３３】
［２−３：半導体パッケージＰの製造工程］
次に、図６を参照しながら、本実施形態に係る半導体パッケージＰの製造工程について説明する。なお、各構成要素の接続は、半田付けやロウ付けで実現される。
【００３４】
図６に示すように、まず、接地導体１３１を用意する（工程Ｓ１）。このとき、位置合わせや高さ合わせのために、必要に応じて高周波基板１３０が入るくぼみを加工する。次に、リード（接続端子１３６）及び金ワイヤ１３７が接続される接続部を加工した２層の高周波基板１３０（例えば、セラミック基板等）を用意し、下層の導体１３４を２層の高周波基板１３０で挟み、上層の導体１３４を上層の高周波基板１３０上に設置する（工程Ｓ２）。次に、工程Ｓ１で用意したヒートシンク基材（接地導体１３１）と、工程Ｓ２で用意した高周波基板１３０とを接続する（工程Ｓ３）。次に、ヒートシンク基材（接地導体１３１）にフレーム１３５を接続する（工程Ｓ４）。次に、リード（接続端子１３６）を上層及び下層の導体１３４に接続する（工程Ｓ５）。
【００３５】
以上、本実施形態に係る半導体パッケージＰの製造工程について説明した。
【００３６】
［２−４：変形例（半導体パッケージＰの構造）］
ここで、図７を参照しながら、本実施形態の一変形例に係る半導体パッケージＰの構造について説明する。図３〜図５に示した半導体パッケージＰは、上層の導体１３４に高周波成分、下層の導体１３４に高周波成分及び直流成分が流れる構造であった。しかし、図７に示した半導体パッケージＰの構造にすると、上層の導体１３４に高周波成分及び直流成分が流れ、下層の導体１３４に高周波成分が流れるようになる。このような変形例についても、本実施形態の技術的範囲に属する。
【００３７】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００３８】
例えば、上記の説明においては、複数の半導体素子をパッケージ内に収容する構成について述べてきたが、１つの半導体素子をパッケージ内に収容する構成の場合にも、パッケージ内に直流カットのキャパシタを設ける構成とすることで小型化に寄与する。つまり、図３〜図５及び図７に示した半導体パッケージＰにおいて、一方の半導体素子１３３に対応する構成要素を省略した構成も有用である。
【符号の説明】
【００３９】
１００    高周波電力増幅器
１０１    電力分配器
１０２Ａ、１０２Ｂ    位相変換回路
１０３Ａ、１０３Ｂ    キャパシタ
１０４Ａ、１０４Ｂ    直流電源
１０５Ａ、１０５Ｂ    整合回路
１０６Ａ、１０６Ｂ    半導体装置
１０７Ａ、１０７Ｂ    整合回路
１０８Ａ、１０８Ｂ    直流電源
１０９Ａ、１０９Ｂ    キャパシタ
１１０Ａ、１１０Ｂ    位相変換回路
１１１    電力合成器
１３０    高周波基板
１３１    接地導体
１３２    整合回路基板
１３３    半導体素子
１３４    導体
１３５    フレーム
１３６    接続端子
１３７    金ワイヤ
【図１】
2013074249.tif 000003
【図２】
2013074249.tif 000004
【図３】
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【図４】
2013074249.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
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