(57)【要約】【課題】ベース体に反りが発生することを抑制するとともに、実装された部品の上面に形成された線路や電極間の高低差を抑制することができる高周波半導体用パッケージを提供する。【解決手段】実施形態に係る高周波半導体用パッケージは、貫通孔を有する第１のベース体と、前記貫通孔内に、前記第１のベース体の上面から突出するように配置された放熱体と、前記放熱体の周囲の前記第１のベース体の上面に設けられた枠体と、を具備する。前記第１のベース体は、前記放熱体より硬く、かつ前記枠体の熱膨張率に近似する熱膨張率を有する材料によって構成される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
貫通孔を有する第１のベース体と、
前記貫通孔内に、前記第１のベース体の上面から突出するように配置された放熱体と、
前記放熱体の周囲の前記第１のベース体の上面に設けられた枠体と、
を具備し、
前記第１のベース体は、前記放熱体より硬く、かつ前記枠体の熱膨張率に近似する熱膨張率を有する材料によって構成されることを特徴とする高周波半導体用パッケージ。
【請求項２】
前記放熱体は、前記第１のベース体の熱伝導率よりも高い熱伝導率を有する材料によって構成されることを特徴とする請求項１に記載の高周波半導体用パッケージ。
【請求項３】
前記第１のベース体は、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏによって構成される合金、Ｆｅ、Ｎｉによって構成される合金、Ｗ、Ｍｏ、ＣｕＷ、またはＣｕＭｏ、のいずれかによって構成され、
前記放熱体は、ＣｕまたはＡｌによって構成され、
前記枠体は、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏによって構成される合金、またはＦｅ、Ｎｉによって構成される合金、のいずれかによって構成されることを特徴とする請求項１または２に記載の高周波半導体用パッケージ。
【請求項４】
貫通孔を有する第１のベース体と、
前記貫通孔内に、前記第１のベース体の上面から突出するように配置された放熱体と、
前記放熱体の上面に配置された高周波半導体チップと、
前記放熱体の周囲の前記第１のベース体上に配置された分岐回路および合成回路と、
前記高周波半導体チップと前記分岐回路とを電気的に接続し、前記高周波半導体チップと前記合成回路とを電気的に接続する複数の第１の接続導体と、
前記放熱体の周囲の前記第１のベース体の上面に、前記高周波半導体チップ、前記分岐回路、および前記合成回路、を囲うように設けられた枠体と、
前記枠体を貫通するように設けられ、各々が誘電体ブロックおよび前記誘電体ブロックに設けられた線路、によって構成された入力端子部および出力端子部と、
前記入力端子部の前記線路と前記分岐回路とを電気的に接続し、前記出力端子部の前記線路と前記合成回路とを電気的に接続する複数の第２の接続導体と、
を具備し、
前記第１のベース体は、前記放熱体より硬く、かつ前記枠体の熱膨張率に近似する熱膨張率を有する材料によって構成されることを特徴とする高周波半導体装置。
【請求項５】
前記放熱体は、前記第１のベース体の熱伝導率よりも高い熱伝導率を有する材料によって構成されることを特徴とする請求項４に記載の高周波半導体装置。
【請求項６】
前記高周波半導体チップと前記入力端子部との間の前記第１のベース体の上面、および前記高周波半導体チップと前記出力端子部との間の前記第１のベース体の上面、に設けられた複数の第２のベース体、
をさらに具備し、
前記分岐回路および前記合成回路はそれぞれ、前記第２のベース体の上面に設けられたことを特徴とする請求項４または５に記載の高周波半導体装置。
【請求項７】
前記第２のベース体は、前記第１のベース体と同一材料によって構成されたことを特徴とする請求項６に記載の高周波半導体装置。
【請求項８】
前記第１のベース体は、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏによって構成される合金、Ｆｅ、Ｎｉによって構成される合金、Ｗ、Ｍｏ、ＣｕＷ、またはＣｕＭｏ、のいずれかによって構成され、
前記放熱体は、ＣｕまたはＡｌによって構成され、
前記枠体は、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏによって構成される合金、またはＦｅ、Ｎｉによって構成される合金、のいずれかによって構成されることを特徴とする請求項４乃至７のいずれかに記載の高周波半導体装置。
【請求項９】
貫通孔を有する第１のベース体の前記貫通孔内に、前記第１のベース体より厚い放熱体を、前記第１のベース体の上面および下面からそれぞれ突出するように配置し、
前記放熱体の周囲の前記第１のベース体の上面に枠体を形成し、
前記放熱体のうち、前記第１のベース体の下面から突出する部分を除去し、
前記放熱体の上面に高周波半導体チップを配置する高周波半導体装置の製造方法であって、
前記第１のベース体は、前記放熱体より硬く、かつ前記枠体の熱膨張率に近似する熱膨張率を有する材料によって構成されることを特徴とする高周波半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
前記枠体によって囲まれる前記第１のベース体上に分岐回路および合成回路を配置し、
前記分岐回路と前記高周波半導体チップと、および前記合成回路と前記高周波半導体チップと、をそれぞれ第１の接続導体によって電気的に接続することを特徴とする請求項９に記載の高周波半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
前記第１のベース体の上面に、各々が誘電体ブロックおよび前記誘電体ブロックに設けられた線路、によって構成された入力端子部および出力端子部を形成し、
前記線路が前記枠体を貫通するように、前記枠体を形成し、
前記入力端子部の前記線路と前記分岐回路と、および前記出力端子部の前記線路と前記合成回路と、をそれぞれ第２の接続導体によって電気的に接続することを特徴とする請求項１０に記載の高周波半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
前記高周波半導体チップと前記入力端子部との間の前記第１のベース体の上面、および前記高周波半導体チップと前記出力端子部との間の前記第１のベース体の上面、に複数の第２のベース体を形成し、
前記分岐回路および前記合成回路をそれぞれ、前記第２のベース体の上面に配置することを特徴とする請求項１１に記載の高周波半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、高周波半導体用パッケージ、高周波半導体装置、および高周波半導体装置の製造方法、に関する。
【背景技術】
【０００２】
板状のベース体、枠体、および蓋体、によって密閉空間を構成する高周波半導体用パッケージが一般に知られている。この種の高周波半導体用パッケージにおいて、密閉空間内のベース体上には、高周波半導体チップを実装することができる。
【０００３】
ベース体上には、発熱する高周波半導体チップが実装される。したがって、ベース体は、ベース体を放熱板として機能させるために、熱伝導率が高い金属板（例えば銅板等）によって構成されている。他方、ベース体上には、アルミナ製の誘電体ブロックが、枠体を貫通するように設けられている。そして、誘電体ブロック中には、密閉空間の内部と外部とを電気的に接続する配線が設けられている。したがって、このような誘電体ブロックと枠体との熱膨張率差に起因して誘電体ブロックにクラックが発生することを抑制するために、枠体は、アルミナと熱膨張率が近い金属（Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏによって構成される合金（Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ）、またはＦｅ、Ｎｉによって構成される合金（４２アロイ）、等）によって構成されている。
【０００４】
このように、従来の高周波半導体用パッケージにおいて、ベース体と枠体とは、互いに異なる材料によって構成される。したがって、両者の熱膨張率は異なるため、熱膨張率差に起因してベース体が反る、という問題が生じる。
【０００５】
他方、ベース体の反りを抑制するために、ベース体を硬い金属によって構成すると、ベース体の加工性が悪くなるため、低コスト化のために平板の状態で用いられる。このため、ベース体上に実装される部品の厚みの違いを、ベース体の厚さで吸収することが困難となり、ベース体に実装された部品の上面に形成された線路や電極間には、大きな高低差が生じる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３３３６９８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
実施形態は、ベース体に反りが発生することを抑制するとともに、実装された部品の上面に形成された線路や電極間の高低差を抑制することができる高周波半導体用パッケージ、高周波半導体装置、および高周波半導体装置の製造方法、を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
実施形態に係る高周波半導体用パッケージは、貫通孔を有する第１のベース体と、前記貫通孔内に、前記第１のベース体の上面から突出するように配置された放熱体と、前記放熱体の周囲の前記第１のベース体の上面に設けられた枠体と、を具備する。前記第１のベース体は、前記放熱体より硬く、かつ前記枠体の熱膨張率に近似する熱膨張率を有する材料によって構成される。
【０００９】
また、実施形態に係る高周波半導体装置は、貫通孔を有する第１のベース体と、前記貫通孔内に、前記第１のベース体の上面から突出するように配置された放熱体と、前記放熱体の上面に配置された高周波半導体チップと、前記放熱体の周囲の前記第１のベース体上に配置された分岐回路および合成回路と、前記高周波半導体チップと前記分岐回路とを電気的に接続し、前記高周波半導体チップと前記合成回路とを電気的に接続する複数の第１の接続導体と、前記放熱体の周囲の前記第１のベース体の上面に、前記高周波半導体チップ、前記分岐回路、および前記合成回路、を囲うように設けられた枠体と、前記枠体を貫通するように設けられ、各々が誘電体ブロックおよび前記誘電体ブロックに設けられた線路、によって構成された入力端子部および出力端子部と、前記入力端子部の前記線路と前記分岐回路とを電気的に接続し、前記出力端子部の前記線路と前記合成回路とを電気的に接続する複数の第２の接続導体と、を具備する。前記第１のベース体は、前記放熱体より硬く、かつ前記枠体の熱膨張率に近似する熱膨張率を有する材料によって構成される。
【００１０】
また、実施形態に係る高周波半導体装置の製造方法は、貫通孔を有する第１のベース体の前記貫通孔内に、前記第ベース体より厚い放熱体を、前記第１のベース体の上面および下面からそれぞれ突出するように配置し、前記放熱体の周囲の前記第１のベース体の上面に枠体を形成し、前記放熱体のうち、前記第１のベース体の下面から突出する部分を除去し、前記放熱体の上面に高周波半導体チップを配置する方法である。前記第１のベース体は、前記放熱体より硬く、かつ前記枠体の熱膨張率に近似する熱膨張率を有する材料によって構成される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１の実施形態に係る高周波半導体装置を示す分解斜視図である。
【図２】第１の実施形態に係る高周波半導体装置を示す上面図である。
【図３】図２の一点鎖線Ｘ−Ｘ´に沿って示す高周波半導体装置の断面図である。
【図４Ａ】第１の実施形態に係る高周波半導体装置の製造方法を説明するための、図３に対応する断面図である。
【図４Ｂ】第１の実施形態に係る高周波半導体装置の製造方法を説明するための、図３に対応する断面図である。
【図４Ｃ】第１の実施形態に係る高周波半導体装置の製造方法を説明するための、図３に対応する断面図である。
【図４Ｄ】第１の実施形態に係る高周波半導体装置の製造方法を説明するための、図３に対応する断面図である。
【図４Ｅ】第１の実施形態に係る高周波半導体装置の製造方法を説明するための、図３に対応する断面図である。
【図４Ｆ】第１の実施形態に係る高周波半導体装置の製造方法を説明するための、図３に対応する断面図である。
【図４Ｇ】第１の実施形態に係る高周波半導体装置の製造方法を説明するための、図３に対応する断面図である。
【図４Ｈ】第１の実施形態に係る高周波半導体装置の製造方法を説明するための、図３に対応する断面図である。
【図５】第２の実施形態に係る高周波半導体装置を示す、図３に対応する断面図である。
【図６Ａ】第２のベース体をより詳細に説明するための模式的な上面図である。
【図６Ｂ】第２のベース体をより詳細に説明するための模式的な上面図である。
【図７Ａ】第２の実施形態に係る高周波半導体装置の製造方法を説明するための、図５に対応する断面図である。
【図７Ｂ】第２の実施形態に係る高周波半導体装置の製造方法を説明するための、図５に対応する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、実施形態は、高周波半導体用パッケージ、高周波半導体装置、および高周波半導体装置の製造方法、について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１３】
＜第１の実施形態＞
図１は、第１の実施形態に係る高周波半導体装置を示す分解斜視図であり、図２は、第１の実施形態に係る高周波半導体装置を示す上面図である。また、図３は、図２の一点鎖線Ｘ−Ｘ´に沿って示す高周波半導体装置の断面図である。なお、図１においては、第１〜第３の接続導体が省略されており、図２においては、蓋体が省略されている。
【００１４】
図１〜図３にそれぞれ示すように、第１の実施形態に係る高周波半導体装置１０は、第１の実施形態に係る高周波半導体用パッケージ１１に、高周波半導体チップ１２を実装することによって構成されている。
【００１５】
高周波半導体用パッケージ１１は、第１のベース体１３、枠体１４、および蓋体１５、によって構成される。
【００１６】
第１のベース体１３は、四角形の板体であるが、４つの角部は面取りされている。第１のベース体１３の互いに対向する２箇所の側面にはそれぞれ、高周波半導体装置１０を実装基板（図示せず）にねじを用いて実装するために必要なねじ溝１６が設けられている。
【００１７】
第１のベース体１３は、後に詳述する枠体１４の熱膨張率に近似する熱膨張率を有し、かつ後述の放熱体１７より硬い、導電性材料によって構成されている。例えば、第１のベース体１３は、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏによって構成される合金（以下、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏと称する。）、Ｆｅ、Ｎｉによって構成される合金（以下、４２アロイと称する。）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、銅タングステン（ＣｕＷ）、または銅モリブデン（ＣｕＭｏ）、のいずれかによって構成されている。
【００１８】
なお、第１のベース体１３の熱膨張率が、枠体１４の熱膨張率に「近似する」とは、第１のベース体１３の熱膨張率をｙ、枠体１４の熱膨張率をｘ、としたとき、０．８ｘ≦ｙ≦１．５ｘ、を満足することを意味する。
【００１９】
この第１のベース体１３は、少なくとも高周波半導体装置１０の使用時には接地される。
【００２０】
第１のベース体１３には、貫通孔１８（図３）が設けられている。貫通孔１８は、第１のベース体１３の略中央部分に設けられており、信号の伝搬方向（図２において、入力用リード線２６１から出力用リード線２６２に向かう方向）と略直交する方向を長手方向とする帯状の貫通孔である。
【００２１】
そして、貫通孔１８の内部には、貫通孔１８の形状に略一致した形状の放熱体１７が配置されている。放熱体１７は、上面の位置が、第１のベース体１３の上面から上方に所定の突出量Ｌ１だけ突出するとともに、下面の位置が、第１のベース体１３の下面によって構成される平面に略一致するように、第１のベース体１３の貫通孔１８内に配置されている。そして、放熱体１７は、放熱体１７と貫通孔１８の側壁との間に介在する、例えば銀ろう１９（図３）によって、第１のベース体１３に固定されている。放熱体１７は、金属ナノ粒子によって第１のベース体１３に固定されてもよい。
【００２２】
なお、第１のベース体１３の上面に対する放熱体１７の上面の「所定の突出量Ｌ１」とは、放熱体１７の上面に配置される高周波半導体チップ１２またはキャパシタチップ２０と、第１のベース体１３上に配置される高周波回路２１の誘電体基板２１１ａ、２１２ａと、の厚みの差程度に、放熱体１７の上面の位置が、第１のベース体１３の上面からの突出する量を意味する。したがって、放熱体１７の上面の位置が、第１のベース体１３の上面から上方に所定の突出量Ｌ１だけ突出するように放熱体１７を配置すると、高周波半導体チップ１２またはキャパシタチップ２０の上面の位置と、第１のベース体１３上に配置される高周波回路２１の上面の位置と、を実質的に同一の高さにすることができる。
【００２３】
このような放熱体１７は、第１のベース体１３より熱伝導率が高い導電性材料によって構成されている。例えば、放熱体１７は、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）のいずれかによって構成されている。
【００２４】
放熱体１７を上述のように導電性材料によって構成し、放熱体１７と第１のベース体１３とを、例えば上述した銀ろうまたは金属ナノ粒子等の導電性の接合材で接続することにより、両者を導通させることができる。したがって、第１のベース体が１３接地された場合、放熱体１７も接地される。
【００２５】
第１のベース体１３の上面には、端子部２２として、線路２４１を有する入力端子部２２１、および線路２４２を有する出力端子部２２２、が設けられている。入力端子部２２１は、少なくとも線路２４１が後述する枠体１４の一側面を貫通するように設けられており、出力端子部２２２は、少なくとも線路２４２が、入力端子部２２１が貫通する枠体１４の側面の反対側の側面を貫通するように設けられている。
【００２６】
入力端子部２２１は、第１の誘電体ブロック２３１、線路２４１、および第２の誘電体ブロック２５１、によって構成されている。同様に、出力端子部２２２は、第１の誘電体ブロック２３２、線路２４２、および第２の誘電体ブロック２５２、によって構成されている。
【００２７】
第１の誘電体ブロック２３１、２３２は、第１のベース体１３の上面に配置されており、例えば金属ナノ粒子または銀ろうによって固定されている。線路２４１、２４２は、第１の誘電体ブロック２３１、２３２の上面に設けられている。そして、第２の誘電体ブロック２５１、２５２は、線路２４１、２４２上を含む第１の誘電体ブロック２３１、２３２の上面に、少なくとも線路２４１、２４２の両端が露出するように配置されている。第２の誘電体ブロック２５１は、第１の誘電体ブロック２３１と、アルミナの同時焼成によって一体化されている。同様に、第２の誘電体ブロック２５２は、第１の誘電体ブロック２３２と、アルミナの同時焼成によって一体化されている。
【００２８】
第１の誘電体ブロック２３１、２３２、および第２の誘電体ブロック２５１、２５２、はそれぞれ、例えばアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）によって構成されており、線路２４１、２４２は例えばタングステン（Ｗ）によって構成されている。
【００２９】
このような入力端子部２２１の線路２４１のうち、後述する枠体１４の外部において露出する一端には、リード線２６として入力用リード線２６１が設けられており、出力端子部２２２の線路２４２のうち、後述する枠体１４の外部において露出する一端には、リード線２６として出力用リード線２６２が設けられている。これらのリード線２６（２６１、２６２）はそれぞれ、例えば４２アロイによって構成されており、金属ナノ粒子または銀ろうによって、線路２４１、２４２の一端に固定されている。
【００３０】
第１のベース体１３の上面には、枠体１４が設けられている。枠体１４は、外形および内形が共に略四角形の形状である。枠体１４は、貫通孔１８（放熱体１７）の周囲の第１のベース体１３の上面に、放熱体１７を囲うように配置されており、例えば銀ろうによって固定されている。
【００３１】
枠体１４は、セラミック等の誘電体によって構成されてもよいし、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏまたは４２アロイ等の導電体によって構成されてもよい。本実施形態において、枠体１４は、第１のベース体１３に電気的に接続可能な導電性を有し、かつ端子部２２の誘電体（第１、第２の誘電体ブロック２３１、２３２、２５１、２５２）に、熱によるクラックが発生することを抑制するために、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏによって構成されている。
【００３２】
枠体１４を上述のように導電体によって構成し、枠体１４と第１のベース体１３とを導電性の接合材で接続することにより、両者を導通させることができる。したがって、第１のベース体が１３接地された場合、枠体１４も接地される。
【００３３】
なお、枠体１４の互いに対向する２側面にはそれぞれ凹部２７（図１）が設けられている。枠体１４は、各凹部２７が端子部２２（入力端子部２２１、出力端子部２２２）に係合するように、第１のベース体１３の上面に設けられている。このように枠体１４が設けられた結果、入力端子部２２１および出力端子部２２２はそれぞれ枠体１４を貫通し、枠体１４の内側面から内部方向に突出するとともに、枠体１４の外側面から外部方向に突出するように設けられる。
【００３４】
枠体１４の上面には、蓋体１５が設けられている。蓋体１５は、少なくとも下面に導電層（図示せず）を有する四角形の板体である。蓋体１５は、枠体１４の上面に配置されており、例えばＡｕＳｎなどの低融点の接合材によって固定されている。
【００３５】
蓋体１５は、下面に導電層を有する誘電体によって構成されてもよいし、導電体によって構成されてもよい。したがって、蓋体１５は、例えば下面に金メッキ等の導電層を有するアルミナ板によって構成されてもよい。
【００３６】
蓋体１５の下面の導電層は、導電性の接合材によって枠体１４と電気的に接続される。したがって、第１のベース体１３が接地された場合、枠体１４とともに、蓋体１５の導電層も接地される。したがって、例えばベース体１３を接地した場合、第１のベース体１３、枠体１４、および蓋体１５によって囲まれる密閉空間Ｓ（図３）を接地電位で囲うことができるため、密閉空間Ｓを、電磁的に遮断された空間にすることができる。
【００３７】
このように構成された高周波半導体用パッケージ１１の密閉空間Ｓの内部には、複数個の高周波半導体チップ１２、複数個のキャパシタチップ２０、および高周波回路２１（２１１、２１２）、が実装されている。
【００３８】
複数個の高周波半導体チップ１２はそれぞれ、例えば複数個の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）を並列に設けることによって構成された増幅素子である。複数個の高周波半導体チップ１２は、放熱体１７の上面に、並列に配置されている。そして、例えばＡｕＳｎなどの低融点の接合材によって、放熱体１７の上面に固定されている。
【００３９】
また、複数個のキャパシタチップ２０のそれぞれは、例えばチタン酸バリウムなどを含む高誘電率基板の上面および下面に、例えば金（Ａｕ）によって構成される電極を設けることによって構成されている。このような複数個のキャパシタチップ２０は、放熱体１７の上面において、各高周波半導体チップ１２を挟む位置に配置されている。そして、ＡｕＳｎなどの低融点の接合材によって、放熱体１７の上面に固定されている。
【００４０】
高周波回路２１は、入力端子部２２１から入力される高周波を、高周波半導体チップ１２の数に応じて複数に分岐する分岐回路２１１、および複数の高周波半導体チップ１２から出力される複数の高周波を一つに合成する合成回路２１２、によって構成される。
【００４１】
分岐回路２１１は、入力端子部２２１と貫通孔１８（放熱体１７）との間の第１のベース体１３の上面に配置されており、ＡｕＳｎなどの低融点の接合材によって固定されている。
【００４２】
分岐回路２１１は、例えばアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）によって構成される誘電体基板２１１ａの上面に、例えば金（Ａｕ）によって分岐配線２１１ｂを設けることによって構成されている。
【００４３】
そして、分岐回路２１１の分岐された複数の出力端のそれぞれは、第１の接続導体２８１によって、高周波半導体チップ１２の入力側に配置されたキャパシタチップ２０に接続されている。また、分岐回路２１１の入力端は、第２の接続導体２９１によって、入力端子部２２１の線路２４１に接続されている。
【００４４】
なお、高周波半導体チップ１２とキャパシタチップ２０とは、第３の接続導体３０１によって接続されている。したがって、高周波半導体チップ１２と分岐回路２１１とは、少なくとも第１の接続導体２８１によって電気的に接続される。
【００４５】
このような高周波半導体用パッケージ１１の入力側の構造と同様に、高周波半導体用パッケージ１１の出力側の構造は、以下のようになっている。
【００４６】
合成回路２１２は、出力端子部２２２と貫通孔１８（放熱体１７）との間の第１のベース体１３の上面に配置されており、ＡｕＳｎなどの低融点の接合材によって固定されている。
【００４７】
合成回路２１２は、例えばアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）によって構成される誘電体基板２１２ａの上面に、例えば金（Ａｕ）によって合成配線２１２ｂを設けることによって構成されている。
【００４８】
そして、合成回路２１２の分岐された複数の入力端はそれぞれ、第１の接続導体２８２によって、高周波半導体チップ１２の出力側に配置されたキャパシタチップ２０に接続されている。また、合成回路２１２の出力端は、第２の接続導体２９２によって、出力端子部２２２の線路２４２に接続されている。
【００４９】
なお、高周波半導体チップ１２とキャパシタチップ２０とは、第３の接続導体３０２によって接続されている。したがって、高周波半導体チップ１２と合成回路２１２とは、少なくとも第１の接続導体２８２によって電気的に接続される。
【００５０】
以上に説明した高周波半導体用パッケージ１１の内部構造において、第１の接続導体２８１、２８２、第２の接続導体２９１、２９２、第３の接続導体３０１、３０２、はそれぞれ、例えば金ワイヤーによって構成されている。
【００５１】
次に、上述した第１の実施形態に係る高周波半導体装置の製造方法について、図４Ａ〜図４Ｈを参照して説明する。図４Ａ〜図４Ｈはそれぞれ、第１の実施形態に係る高周波半導体装置の製造方法を説明するための、図３に対応する断面図である。
【００５２】
まず、図４Ａに示すように、第１のベース体１３の所定位置に、帯状に長い貫通孔１８を形成する。図示は省略するが、貫通孔１８の形成と同時に、ねじ溝１６を形成してもよい。
【００５３】
次に、端子部２２として、入力端子部２２１および出力端子部２２２をそれぞれ別途同時焼成することによって形成する。そして、図４Ｂに示すように、入力端子部２２１および出力端子部２２２を、第１のベース体１３の上面に配置する。
【００５４】
次に、図４Ｃに示すように、貫通孔１８内に、第１のベース体１３より厚い放熱体１７を配置するとともに、第１のベース体１３の上面の所定位置に、枠体１４を配置する。また、例えばこの工程において、枠体１４の外部において露出する入力端子部２２１の線路２４１に接触するように入力用リード線２６１を配置し、枠体１４の外部において露出する出力端子部２２２の線路２４２に接触するように出力用リード線２６２を配置する。
【００５５】
この工程において、放熱体１７は、第１のベース体１３の下面から下方に突出するとともに、第１のベース体１３の上面から上方に突出するように配置される。配置された放熱体１７は、放熱体１７の上面の位置が、第１のベース体１３の上面の位置から「所定の突出量Ｌ１」だけ上方に突出していることが好ましい。
【００５６】
また、枠体１４は、貫通孔１８（放熱体１７）の周囲の第１のベース体１３の上面に、端子部２２（入力端子部２２１および出力端子部２２２）が枠体１４を貫通するように配置される。
【００５７】
次に、図４Ｄに示すように、第１のベース体１３に放熱体１７を固定するとともに、第１のベース体１３の上面に枠体１４を接合して固定する。放熱体１７は、貫通孔１８の側壁と放熱体１７との間に、例えば銀ろう１９を注入することによって、第１のベース体１３に固定される。枠体１４も、例えば銀ろうによって固定される。同様に、入力端子部２２１および出力端子部２２２も例えば銀ろうによって、第１のベース体１３の上面に接合して固定し、入力用リード線２６１および出力用リード線２６２も、例えば銀ろうによって、入力端子部２２１の線路２４１および出力端子部２２２の線路２４２に固定する。
【００５８】
次に、図４Ｅに示すように、放熱体１７のうち、第１のベース体１３の下面から下方に突出する部分を除去する。この工程は、例えば第１のベース体１３の下面から下方に突出する放熱体１７を含む第１のベース体１３の下面全体を研磨することにより実行することができる。
【００５９】
この工程を経ることにより、放熱体１７の下面の位置を、第１のベース体１３の下面によって構成される平面に概ね一致させることができる。すなわち、放熱体１７の下面を含む第１のベース体１３の下面を平坦にすることができる。
【００６０】
次に、図４Ｆに示すように、放熱体１７の上面に複数個の高周波半導体チップ１２を並列に配置し、例えばＡｕＳｎなどの低融点の接合材によって固定する。さらに、放熱体１７の上面に複数個のキャパシタチップ２０を配置し、例えばＡｕＳｎなどの低融点の接合材によって固定する。また、第１のベース体１３の上面に高周波回路２１（分岐回路２１１および合成回路２１２）を配置し、例えばＡｕＳｎなどの低融点の接合材によって固定する。
【００６１】
この工程において、放熱体１７の上面の位置は、第１のベース体１３の上面から上方に突出しているため、比較的薄いキャパシタチップ２０や高周波半導体チップ１２の上面の位置を、比較的厚い高周波回路２１（分岐回路２１１および合成回路２１２）の上面の位置に近づけることができる。放熱体１７の突出量を調整することにより、キャパシタチップ２０や高周波半導体チップ１２の上面の位置を、高周波回路２１（分岐回路２１１および合成回路２１２）の上面の位置に概ね一致させることもできる。
【００６２】
次に、図４Ｇに示すように、高周波回路２１（分岐回路２１１および合成回路２１２）とキャパシタチップ２０とを、第１の接続導体２８１、２８２によって接続するとともに、分岐回路２１１と入力端子部２２１の線路２４１と、および合成回路２１２と出力端子部２２２の線路２４２と、をそれぞれ、第２の接続導体２９１、２９２によって接続する。さらに、高周波半導体チップ１２とキャパシタチップ２０とをそれぞれ、第３の接続導体３０１、３０２によって接続する。第１〜第３の接続導体２８１、２８２、２９１、２９２、３０１、３０２は例えば金ワイヤーであって、各部分の接続はワイヤーボンディング法によって実行される。
【００６３】
なお、図４Ｃに示す工程において、放熱体１７を第１のベース体１３の上面から上方に突出するように配置することにより、図４Ｆに示す工程において、キャパシタチップ２０や高周波半導体チップ１２の上面の位置を、高周波回路２１（分岐回路２１１および合成回路２１２）の上面の位置に近づけている。したがって、図４Ｇに示す工程において、キャパシタチップ２０と高周波回路２１（分岐回路２１１および合成回路２１２）とを接続する第１の接続導体２８１、２８２の長さを短くすることができる。
【００６４】
次に、図４Ｈに示すように、枠体１４の上面に蓋体１５を配置し、例えばＡｕＳｎなどの低融点の接合材によって固定する。これによって、密閉空間Ｓが形成され、複数個の高周波半導体チップ１２等が密閉空間Ｓ内に配置された、図１〜図３に示される第１の実施形態に係る高周波半導体装置１０を製造することができる。
【００６５】
以上に説明した第１の実施形態に係る高周波半導体用パッケージ１１、高周波半導体装置１０、および高周波半導体装置１０の製造方法によれば、少なくとも放熱体１７より硬く、かつ枠体１４の熱膨張率に近似する熱膨張率を有する材料によって、第１のベース体１３が構成されている。したがって、第１のベース体１３に反りが発生することを抑制することができる。
【００６６】
また、第１の実施形態に係る高周波半導体用パッケージ１１、高周波半導体装置１０、および高周波半導体装置１０の製造方法によれば、放熱体１７の上面は、第１のベース体１３の上面に対して突出している。したがって、第１のベース体１３の上面に設けられた分岐回路２１１の上面と、放熱体１７の上面に配置されたキャパシタチップ２０および高周波半導体チップ１２の上面と、の高さ方向における位置を互いに近づけることができ、同様に、第１のベース体１３の上面に設けられた合成回路２１２の上面と、放熱体１７の上面に配置されたキャパシタチップ２０および高周波半導体チップ１２の上面と、の高さ方向における位置を互いに近づけることができる。このように、第１のベース体１３に実装された各部品（キャパシタチップ２０、高周波半導体チップ１２、分岐回路２１１、合成回路２１２）に形成された電極や線路間の高低差を小さくすることができるため、第１の接続導体２８１、２８２の長さを短くすることができる。
【００６７】
また、第１の実施形態に係る高周波半導体用パッケージ１１、高周波半導体装置１０、および高周波半導体装置１０の製造方法によれば、第１のベース体１３に貫通孔１８を設け、貫通孔１８内に熱伝導率が高い材料によって構成される放熱体１７を設けている。そして、このような放熱体１７の上面に、発熱素子である高周波半導体チップ１２が配置される。したがって、良好な放熱性を維持することもできる。
【００６８】
＜第２の実施形態＞
図５は、第２の実施形態に係る高周波半導体装置を示す、図３に対応する断面図である。以下に、図５を参照して、第２の実施形態に係る高周波半導体用パッケージ、およびこれを用いた第２の実施形態に係る高周波半導体装置について説明する。
【００６９】
第２の実施形態に係る高周波半導体用パッケージ４１および高周波半導体装置４０は、第１の実施形態に係る高周波半導体用パッケージ１１および高周波半導体装置１０と比較して、第２のベース体４２（４２´）を具備する点が異なっている。
【００７０】
第２のベース体４２（４２´）は、第１のベース体１３の上面に設けられている。そして、高周波回路２１（分岐回路２１１および合成回路２１２）は、第２のベース体４２（４２´）の上面に設けられている。
【００７１】
第２のベース体４２（４２´）は、所定の厚さを有する板体であって、入力端子部２２１と貫通孔１８（放熱体１７）との間、および出力端子部２２２と貫通孔１８（放熱体１７）との間、の第１のベース体１３の上面に配置されており、例えば銀ろう、または金属ナノ粒子によって固定されている。
【００７２】
なお、図６Ａに模式的に示すように、各々が四角形の板体である２枚の第２のベース体４２を用意し、これらを、入力端子部２２１と貫通孔１８（放熱体１７）との間、および出力端子部２２２と貫通孔１８（放熱体１７）との間、に配置してもよい。また、図６Ｂに模式的に示すように、外形および内形が共に四角形であるリング状の１枚の板体である第２のベース体４２´を用意し、これを、入力端子部２２１と貫通孔１８（放熱体１７）との間、および出力端子部２２２と貫通孔１８（放熱体１７）との間、に配置してもよい。しかし、図６Ｂのようにリング状の第２のベース体４２´を適用すると、第２のベース体４２´が貫通孔１８の全周を囲うため、高周波半導体装置４０が大きくなる。したがって、図６Ａに示すように、２枚の第２のベース体４２を適用する方が好ましい。
【００７３】
このような第２のベース体４２（４２´）も、第１のベース体１３と同様に、枠体１４の熱膨張率に近似する熱膨張率を有し、かつ放熱体１７より硬い、導電性材料によって構成されている。したがって、例えば、第２のベース体４２（４２´）は、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、銅タングステン（ＣｕＷ）、銅モリブデン（ＣｕＭｏ）、またはＦｅ、Ｎｉ、Ｃｏによって構成される合金、のいずれかによって構成されている。
【００７４】
第２のベース体４２（４２´）は、第１のベース体１３と同一材料によって構成されることが好ましい。両者を同一材料によって構成することにより、両者の熱膨張率を一致させることができるため、熱膨張率差に起因して第１のベース体１３と第２のベース体４２（４２´）との間に応力が発生することを抑制することができる。
【００７５】
そして、高周波回路２１（分岐回路２１１および合成回路２１２）は、以上に説明した第２のベース体４２（４２´）の上面に配置され、例えばＡｕＳｎなどの低融点の接合材によって固定されている。
【００７６】
このように高周波回路２１（分岐回路２１１および合成回路２１２）は、第２のベース体４２（４２´）の上面に配置される。したがって、放熱体１７の上面の第１のベース体１３の上面に対する「所定の突出量Ｌ２」を、「所定の突出量Ｌ１」と同様に定義すると、「所定の突出量Ｌ２」の値は、Ｌ２≒Ｌ１＋（第２のベース体４２（４２´）の厚さ）となる。
【００７７】
次に、上述した第２の実施形態に係る高周波半導体装置４０の製造方法について、図７Ａおよび図７Ｂを参照するとともに、第１の実施形態に係る高周波半導体装置１０の製造方法の説明で用いた図４Ａ〜図４Ｈを適宜参照して説明する。図７Ａおよび図７Ｂはそれぞれ、第２の実施形態に係る高周波半導体装置の製造方法を説明するための、図５に対応する断面図である。
【００７８】
まず、図４Ａ〜図４Ｅに示される方法と同様にして、放熱体１７を含む第１のベース体１３の下面全体を研磨することにより、少なくとも第１のベース体１３の下面から下方に突出する放熱体１７を除去する。
【００７９】
この後、図７Ａに示すように、第１のベース体１３の上面の所定位置に第２のベース体４２（４２´）を配置し、例えば銀ろうによって固定する。
【００８０】
このように第２のベース体４２（４２´）を設けた後、図７Ｂに示すように、放熱体１７の上面に複数個の高周波半導体チップ１２を並列に配置し、例えばＡｕＳｎなどの低融点の接合材によって固定する。さらに、放熱体１７の上面に複数個のキャパシタチップ２０を配置し、例えばＡｕＳｎなどの低融点の接合材によって固定する。また、第２のベース体４２（４２´）の上面に高周波回路２１（分岐回路２１１および合成回路２１２）を配置し、例えばＡｕＳｎなどの低融点の接合材によって固定する。
【００８１】
この工程において、放熱体１７は、第１のベース体１３の上面から上方に突出しているため、比較的薄いキャパシタチップ２０や高周波半導体チップ１２の上面の位置を、比較的厚い高周波回路２１（分岐回路２１１および合成回路２１２）の上面の位置に近づけることができる。放熱体１７の突出量を調整することにより、キャパシタチップ２０や高周波半導体チップ１２の上面の位置を、高周波回路２１（分岐回路２１１および合成回路２１２）の上面の位置に概ね一致させることもできる。
【００８２】
次に、図４Ｇに示す方法と同様にして、高周波回路２１（分岐回路２１１および合成回路２１２）とキャパシタチップ２０とを、第１の接続導体２８１、２８２によって接続し、分岐回路２１１と入力端子部２２１の線路２４１とを、第２の接続導体２９１によって接続し、合成回路２１２と出力端子部２２２の線路２４２とを、第２の接続導体２９２によって接続する。さらに、高周波半導体チップ１２とキャパシタチップ２０とをそれぞれ、第３の接続導体３０１、３０２によって接続する。第１〜第３の接続導体２８１、２８２、２９１、２９２、３０１、３０２は例えば金ワイヤーであって、各部分の接続はワイヤーボンディング法によって実行される。
【００８３】
最後に、図４Ｈに示す方法と同様に、枠体１４の上面に蓋体１５を配置して固定することによって密閉空間Ｓが形成され、複数個の高周波半導体チップ１２等が密閉空間Ｓ内に配置された、図５に示される第２の実施形態に係る高周波半導体装置４０を製造することができる。
【００８４】
以上に説明した第２の実施形態に係る高周波半導体用パッケージ４１、高周波半導体装置４０、および高周波半導体装置４０の製造方法においても、少なくとも放熱体１７より硬く、かつ枠体１４の熱膨張率に近似する熱膨張率を有する材料によって、第１のベース体１３が構成されている。したがって、第１のベース体１３に反りが発生することを抑制することができる。
【００８５】
また、第２の実施形態に係る高周波半導体用パッケージ４１、高周波半導体装置４０、および高周波半導体装置４０の製造方法においても、第１のベース体１３に貫通孔１８を設け、貫通孔１８内に熱伝導率が高い材料によって構成される放熱体１７を設けている。そして、このような放熱体１７の上面に、発熱素子である高周波半導体チップ１２が配置される。したがって、良好な放熱性を維持することもできる。
【００８６】
また、第２の実施形態に係る高周波半導体用パッケージ４１、高周波半導体装置４０、および高周波半導体装置４０の製造方法においても、放熱体１７の上面は、第１のベース体１３の上面に対して突出している。したがって、第１のベース体１３上に設けられた分岐回路２１１の上面と、放熱体１７の上面に配置されたキャパシタチップ２０および高周波半導体チップ１２の上面と、の高さ方向における位置を互いに近づけることができ、同様に、第１のベース体１３上に設けられた合成回路２１２の上面と、放熱体１７の上面に配置されたキャパシタチップ２０および高周波半導体チップ１２の上面と、の高さ方向における位置を互いに近づけることができる。このように、第１のベース体１３に実装された各部品（キャパシタチップ２０、高周波半導体チップ１２、分岐回路２１１、合成回路２１２）に形成された電極や線路間の高低差を小さくすることができるため、第１の接続導体２８１、２８２の長さを短くすることができる。
【００８７】
さらに、第２の実施形態に係る高周波半導体用パッケージ４１、高周波半導体装置４０、および高周波半導体装置４０の製造方法によれば、第１のベース体１３の上面に第２のベース体４２（４２´）が設けられており、第２のベース体４２（４２´）の上面に高周波回路２１（分岐回路２１１および合成回路２１２）を配置している。したがって、高周波回路２１（分岐回路２１１および合成回路２１２）の上面の位置を、端子部２２の線路２４１、２４２の位置に近づけることができる。このように、第１のベース体１３に実装された各部品（分岐回路２１１、合成回路２１２、入力端子部２２１、出力端子部２２２）に形成された線路間の高低差を小さくすることができるため、両者を接続する第２の接続導体２９１、２９２の長さを短くすることができる。その結果、第２の接続導体２９１、２９２のインダクタンスを小さくすることができる。以下に、この効果について説明する。
【００８８】
端子部２２の線路２４１、２４２のインピーダンスを５０Ωに設定する場合、第１の誘電体ブロック２３１、２３２の厚さを、およそ０．９００ｍｍ程度にする必要がある。また、高周波回路２１（分岐回路２１１および合成回路２１２）の配線（分岐配線２１１ｂおよび合成配線２１２ｂ）のインピーダンスをできる限り小さくするために、この回路２１を構成する誘電体基板２１１ａ、２１２ａの厚さは、およそ０．２５４ｍｍ程度になっている。この結果、第１の実施形態における端子部２２の線路２４１、２４２の高さ方向における位置と、高周波回路２１（分岐回路２１１および合成回路２１２）の配線（分岐配線２１１ｂおよび合成配線２１２ｂ）の高さ方向における位置と、は大きく相違している。したがって、これらを接続する第２の接続導体２９１、２９２は長くなり、これによるインダクタンスの増加が、高周波半導体装置の特性を劣化させる要因の一つになっている。
【００８９】
しかしながら、本実施形態においては、上述したように、第２のベース体４２（４２´）を用いて高周波回路２１（分岐回路２１１および合成回路２１２）の上面の位置を、端子部２２の線路２４１、２４２の位置に近づけている。したがって、上記課題が解決され、第２の接続導体２９１、２９２の長さを短くすることができる。
【００９０】
以上に、本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、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。これらの新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の趣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。これらの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】
【００９１】
１０、４０・・・高周波半導体装置
１１、４１・・・高周波半導体用パッケージ
１２・・・高周波半導体チップ
１３・・・第１のベース体
１４・・・枠体
１５・・・蓋体
１６・・・ねじ溝
１７・・・放熱体
１８・・・貫通孔
１９・・・銀ろう
２０・・・キャパシタチップ
２１・・・高周波回路
２１１・・・分岐回路
２１１ａ・・・誘電体基板
２１１ｂ・・・分岐配線
２１２・・・合成回路
２１２ａ・・・誘電体基板
２１２ｂ・・・合成配線
２２・・・端子部
２２１・・・入力端子部
２２２・・・出力端子部
２３１、２３２・・・第１の誘電体ブロック
２４１、２４２・・・線路
２５１、２５２・・・第２の誘電体ブロック
２６・・・リード線
２６１・・・入力用リード線
２６２・・・出力用リード線
２７・・・凹部
２８１、２８２・・・第１の接続導体
２９１、２９２・・・第２の接続導体
３０１、３０２・・・第３の接続導体
４２、４２´・・・第２のベース体
【図１】
2016219649.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図４Ｅ】
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【図４Ｆ】
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【図４Ｇ】
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【図４Ｈ】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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