(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子と、
前記半導体素子を搭載するダイパッド部を有し、前記半導体素子が前記ダイパッド部のダイボンド面に搭載された第一の金属体と、
前記半導体素子の信号電極にワイヤを介して接続されたワイヤボンドパッド部を有し、前記ダイボンド面と同じ側に前記第一の金属体と離間した状態で前記第一の金属体に覆われて設けられ、前記第一の金属体と共に伝送線路を形成する第二の金属体と、
前記ダイボンド面と反対側の前記第一の金属体の面が露出するように、前記第一の金属体及び前記第二の金属体を保持しているモールド樹脂と、を備え、
前記露出した第一の金属体の面は、前記モールド樹脂の外形より予め定められた値だけ突出していることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
半導体素子と、
前記半導体素子を搭載するダイパッド部を有し、前記半導体素子が前記ダイパッド部のダイボンド面に搭載された第一の金属体と、
前記半導体素子の信号電極にワイヤを介して接続されたワイヤボンドパッド部を有し、前記ダイボンド面と同じ側に前記第一の金属体と離間した状態で前記第一の金属体に覆われて設けられ、前記第一の金属体と共に伝送線路を形成する第二の金属体と、
前記ダイボンド面と反対側の前記第一の金属体の面が露出するように、前記第一の金属体及び前記第二の金属体を保持しているモールド樹脂と、を備え、
前記モールド樹脂は、前記露出した第一の金属体の面の周囲における外形が、予め定められた値だけ前記露出した第一の金属体の面より突出していることを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
前記モールド樹脂は、前記ダイボンド面及び前記ワイヤボンドパッド部を露出させた状態で、前記第一の金属体及び前記第二の金属体を保持していることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記伝送線路は、マイクロストリップ線路であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記伝送線路は、グラウンデッドコプレーナ線路であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項６】
接地端子を形成する第三の金属体を備え、
前記第三の金属体は、前記第一の金属体と導通した状態で前記モールド樹脂により保持されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記第三の金属体に設けられた突起と前記第一の金属体が接触していることを特徴とする請求項６に記載の半導体装置。
【請求項８】
前記第三の金属体と前記第一の金属体に設けられた突起が接触していることを特徴とする請求項６に記載の半導体装置。
【請求項９】
前記第三の金属体に設けられた突起と前記第一の金属体に設けられた突起が接触していることを特徴とする請求項６に記載の半導体装置。
【請求項１０】
前記第三の金属体に設けられた突起、及び前記第一の金属体に設けられた突起はバンプであることを特徴とする請求項９に記載の半導体装置。
【請求項１１】
前記第三の金属体と前記第一の金属体はワイヤにより結線されて導通していることを特徴とする請求項６に記載の半導体装置。
【請求項１２】
請求項１から１１のいずれか一項に記載された複数の半導体装置と、
前記複数の半導体装置を搭載する基板と、
前記基板において前記複数の半導体装置が搭載された面と反対側の面に搭載された複数のアンテナと
を備えたアンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高周波で用いられる半導体装置及びこれを用いたアンテナ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、さらなる高速・大容量な無線通信サービスの実現に向けて、第５世代移動通信システムの研究開発が進められている。この実現に向けて、既存周波数帯よりも高い周波数帯（３．５〜６ＧＨｚ、２８ＧＨｚ等）の利用による信号帯域幅の広帯域化と、超多素子アンテナとＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ｉｎｐｕｔ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ｏｕｔｐｕｔ）とを組合せたＭａｓｓｉｖｅＭＩＭＯ技術の適用が検討されている。【０００３】
超多素子アンテナは、回路基板の一面に１００を超える複数の平面アンテナを波長の半分程度の間隔でアレイ状に配置した構成が想定されている。ここで、アンテナと電力を送受信する際の伝送損失を最小とするために、半導体装置はアンテナとの伝送経路長を最小にして配置される事が望ましい。アンテナ間隔を波長の１／２とした場合、例えば６ＧＨｚでは２．５ｃｍ、２８ＧＨｚでは０．５３ｃｍとなるため、アンテナ面には半導体装置を配置する余地が乏しい。よって半導体装置は、アンテナ面の背面側であって、回路基板の表面におけるアンテナの真裏近傍に表面実装される事になる。【０００４】
半導体装置はその動作により発生した熱を排熱する必要があるが、回路基板のアンテナ面側及び表面側共に、半導体装置の近傍にはヒートシンクを配置する余地が乏しい。しかし、アンテナ及び半導体装置から離してヒートシンクを配置し、基板を経由した放熱を行う場合には、放熱経路が長くなり半導体装置から見た熱抵抗が高くなるため、半導体装置の高出力化にとって不利となる。【０００５】
この問題に対し表面実装された実装基板を経由した放熱だけでなく、半導体装置のダイパッド部を実装基板と対向する面に露出させて設け、露出部から放熱させることで放熱性の向上を図る方法が開示されている（例えば、特開２０１７−２０８３７７号公報）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１７−２０８３７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１に開示された半導体装置は、電磁シールド機能を有していない。よって、超多素子アンテナのように半導体装置同士を近接して配置すると、半導体装置の入出力信号端子から放射された電磁波が他の半導体装置の入出力信号と結合して、発振及び高周波での伝搬特性が劣化するという課題があった。【０００８】
本発明は、上述のような課題を解決するようになされたものであり、放熱性の向上のみならず、複数の半導体装置を近接して配置した場合においても、半導体装置間の結合による発振、及び高周波での伝搬特性の劣化を抑制する半導体装置及びアンテナ装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る半導体装置は、半導体素子と、半導体素子を搭載するダイパッド部を有した、半導体素子がダイパッド部のダイボンド面に搭載された第一の金属体と、半導体素子の信号電極にワイヤを介して接続されたワイヤボンドパッド部を有し、第一の金属体における半導体素子が搭載されたダイボンド面と同じ側に、第一の金属体と離間した状態で第一の金属体に覆われて設けられ、第一の金属体と共に伝送線路を形成する第二の金属体と、半導体素子が搭載されたダイボンド面と反対側の第一の金属体の面が露出するように、第一の金属体及び第二の金属体を保持しているモールド樹脂とを備え、露出した第一の金属体の面は、モールド樹脂の外形より予め定められた値だけ突出している。
【００１０】
本発明に係るアンテナ装置は、半導体素子と、半導体素子を搭載するダイパッド部を有した、半導体素子がダイパッド部のダイボンド面に搭載された第一の金属体と、半導体素子の信号電極にワイヤを介して接続されたワイヤボンドパッド部を有し、第一の金属体における半導体素子が搭載されたダイボンド面と同じ側に、第一の金属体と離間した状態で第一の金属体に覆われて設けられ、第一の金属体と共に伝送線路を形成する第二の金属体と、半導体素子が搭載されたダイボンド面と反対側の第一の金属体の面が露出するように、第一の金属体及び第二の金属体を保持しているモールド樹脂とを備え、露出した第一の金属体の面は、モールド樹脂の外形より予め定められた値だけ突出している複数の半導体装置と、複数の半導体装置を搭載する基板と、複数の半導体装置が搭載された面と反対側の面に搭載された複数のアンテナと、を備える。
【発明の効果】
【００１１】
上記のように構成された半導体装置及びアンテナ装置は、放熱性の向上のみならず、複数の半導体装置を近接して配置した場合においても、半導体装置間の結合による発振、及び高周波での伝搬特性の劣化を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態１に係る半導体装置の平面図、側面図、正面図、及び底面図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る半導体装置の内部構造を示す底面図、及び断面図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る半導体装置に用いられる、第一の金属体を含むリードフレームの平面図、側面図、及び正面図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る半導体装置に用いられる、第二の金属体を含むリードフレームの平面図、側面図、及び正面図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る半導体装置の説明図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係る半導体装置が搭載された電子機器の模式図である。
【図７】本発明の実施の形態２に係る半導体装置が搭載された電子機器の模式図である。
【図８】本発明の実施の形態３に係る半導体装置に用いられる、第一の金属体を含むリードフレームの平面図、側面図、及び正面図である。
【図９】本発明の実施の形態３に係る半導体装置に用いられる、第二の金属体及び第三の金属体を含むリードフレームの平面図、側面図、及び正面図である。
【図１０】本発明の実施の形態３に係る半導体装置の説明図である。
【図１１】本発明の実施の形態４に係る半導体装置に用いられる、第一の金属体を含むリードフレームの平面図、側面図、及び正面図である。
【図１２】本発明の実施の形態４に係る半導体装置に用いられる、第二の金属体及び第三の金属体を含むリードフレームの平面図、側面図、及び正面図である。
【図１３】本発明の実施の形態４に係る半導体装置の説明図である。
【図１４】本発明の実施の形態５に係る半導体装置に用いられるリードフレームの平面図、側面図、及び正面図である。
【図１５】本発明の実施の形態５に係る半導体装置説明図である。
【図１６】本発明の実施の形態６に係る半導体装置に用いられる、第一の金属体を含むリードフレームの平面図、側面図、及び正面図である。
【図１７】本発明の実施の形態６に係る半導体装置に用いられる、第二の金属体及び第三の金属体を含むリードフレームの平面図、側面図、及び正面図である。
【図１８】本発明の実施の形態６に係る半導体装置の説明図である。
【図１９】本発明の実施の形態７に係る半導体装置の説明図である。
【図２０】本発明の実施の形態８に係る半導体装置の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
実施の形態１．
本発明の実施の形態１における半導体装置について図１から図６を用いて説明する。なお図において、同一の符号を付したものは、同一またはこれに相当するものであり、このことは、明細書の全文において共通することである。以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。
【００１４】
図１は実施の形態１に係る半導体装置１００の平面図、側面図、正面図、及び底面図である。図１（ａ）は半導体装置１００を上から見た平面図、図１（ｂ）は半導体装置１００を矢印Ａから見た側面図、図１（ｃ）は半導体装置１００を矢印Ｂから見た正面図、及び図１（ｄ）は半導体装置１００を下から見た底面図である。
【００１５】
図１（ａ）に示すように、半導体装置１００の上面において、第一の金属体１０の放熱面１３はモールド樹脂２から露出している。図１（ｂ）に示すように、図１（ａ）の矢印Ａから見た半導体装置１００の側面には、モールド樹脂２から信号端子９４，９５，９６及び第一の金属体１０が露出している。図１（ｃ）に示すように、図１（ａ）の矢印Ｂから見た半導体装置１００の正面には第一の金属体１０が露出している。図１（ｄ）に示すように、半導体装置１００の下面はキャップ５により封止されている。信号端子９１、９２、９３、９４、９５、９６、及び接地端子９７は、半導体装置１００の下面に、モールド樹脂２から露出して設けられている。
【００１６】
図２は本発明の実施の形態１に係る半導体装置１００の内部構造を示す、底面図、Ａ−Ａ位置での断面図、Ｂ−Ｂ位置での断面図、である。図２（ａ）は、半導体装置１００を下から見た底面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ位置での半導体装置１００の断面図、図２（ｃ）は図２（ａ）のＢ−Ｂ位置での半導体装置１００の断面図である。ただし、図２（ｂ）及び図２（ｃ）にはキャップ５を図示しているが、図２（ａ）にはキャップ５は図示していない。
【００１７】
図２に示すように半導体装置１００の内部には空洞が設けられている。空洞において露出した第一の金属体１０の平坦部をダイパッド部１１と定義する。ダイパッド部１１には半導体素子１が搭載されている。空洞内には、信号リード２２、２５の一部であるワイヤボンドパッド部３２、３５が露出しており、半導体素子１とワイヤボンドパッド部３２、３５をワイヤ３、４で結線する事が可能である。
【００１８】
信号リード２２及び信号リード２５は第二の金属体２０である。なお、第一の金属体１０及び第二の金属体２０は、同一の素材から構成されても良く、また別の素材から構成されていても良い。
【００１９】
半導体装置１００の内部側であって、第一の金属体１０のダイパッド部１１の半導体素子１が搭載される面をダイボンド面１２、半導体装置１００の外部側であってダイボンド面１２の裏側の面を放熱面１３と定義する。モールド樹脂２はダイボンド面１２及び放熱面１３において第一の金属体１０を被覆せず形成されている。すなわち、第一の金属体１０におけるダイボンド面１２及び放熱面１３は、露出している。
【００２０】
実施の形態１では、半導体装置１００に内蔵された半導体素子１は、ガリウムナイトライド（ＧａＮ）を材料として用いた電界効果トランジスタである。半導体素子１の表面には、電界効果トランジスタのゲートに繋がり、ワイヤボンドが可能な信号電極（図示せず）が設けられている。また、半導体素子１の表面には電界効果トランジスタのドレインに繋がり、ワイヤボンドが可能な信号電極（図示せず）が設けられている。
【００２１】
信号リード２２は、第一の金属体１０における半導体素子１が搭載された面と同じ側に、第一の金属体１０と離間して設けられている。信号リード２２はワイヤボンドパッド部３２を有している。半導体素子１のゲートに繋がる信号電極は、ワイヤ３を介してワイヤボンドパッド部３２に接続されている。半導体装置１００の裏面における信号リード２２の露出部は、半導体装置１００の信号端子９２を形成している。
【００２２】
信号リード２５は、第一の金属体１０における半導体素子１が搭載された面と同じ側に、第一の金属体１０と離間して設けられている。信号リード２５はワイヤボンドパッド部３５を有している。半導体素子１のドレインに繋がる信号電極は、ワイヤ４を介してワイヤボンドパッド部３５に接続されている。半導体装置１００の裏面における信号リード２５の露出部は、半導体装置１００の信号端子９５を形成している。
【００２３】
半導体素子１の接地電極は、半導体素子１の裏面の全面に設けられた金属膜（図示せず）である。半導体素子１の接地電極は、バイアホールを介して電界効果トランジスタのソースと接続されている。半導体素子１の接地電極は、ダイボンド面１２にダイボンドされ固定されている。ダイボンド材（図示せず）は導電性を有したＡｇペースト樹脂、はんだ、又は焼結銀等である。半導体素子１の接地電極は、ダイボンド材を介して第一の金属体１０と導通されている。
【００２４】
なお、実施の形態１では、半導体素子１は電界効果トランジスタとした。しかし、半導体素子１はバイポーラトランジスタ、ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ  Ｓｃａｌｅ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）、又はＭＭＩＣ（Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ  Ｍｏｎｏｌｉｔｈｉｃ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）などでもよい。半導体素子１は単数又は複数の信号電極を有していてもよく、単数又は複数のバイアス用電極を有していてもよい。また、半導体素子１の接地電極は裏面に設けた金属膜としたが、半導体素子１の表面に接地電極を設け、接地電極と第一の金属体１０とをワイヤにより接続し導通させてもよい。半導体素子１の材料はガリウムアーセナイド（ＧａＡｓ）、又はシリコン（Ｓｉ）などでもよい。半導体装置１００に内蔵される半導体素子１は、複数であってもよい。
【００２５】
モールド樹脂２は、第一の金属体１０の一部と、第二の金属体２０である信号リード２２の一部、及び信号リード２５の一部とを被覆し、第一の金属体１０と第二の金属体２０とを離間した状態で保持している。一方で、ダイパッド部１１、半導体素子１、ワイヤ３及びワイヤ４、及びワイヤボンドパッド部３１、３２、３３、３４、３５、３６は、モールド樹脂２に被覆されていない。すなわち半導体装置１００において、モールド樹脂２、第一の金属体１０、および第二の金属体２０は、中空構造のパッケージを構成している。
【００２６】
またモールド樹脂２は、放熱面１３がヒートシンクと接触可能となるように、放熱面１３と同一平面上に外形があって、放熱面１３が露出するように形成されている。
【００２７】
なおモールド樹脂２は、例えばマトリックス樹脂としてエポキシ樹脂、及び充填材として主にシリカフィラーを使用した熱硬化性樹脂を用いることができる。係る場合、一般的に充填材として７０〜９０ｗｔ％のシリカを含んでおり、比誘電率は概ね３．５〜４．０である。
【００２８】
キャップ５は、半導体装置１００の裏面に設けられた開口部を封止し、半導体素子１及びワイヤ３等を、物理的な外力、ゴミ、水蒸気、又は化学物質を含む外部雰囲気等から保護している。キャップ５は、熱硬化型の樹脂を材料としてトランスファー成形等の工法により形成されている。
【００２９】
キャップ５は、半導体装置１００のモールド樹脂２に接着剤（図示せず）により接着されている。接着剤はビスフェノールＡ型又はＦ型等のエポキシ系接着樹脂であり、キャップ５又はモールド樹脂２に塗布され、キャップ５とモールド樹脂２を所定の位置で密着させた後、熱硬化してキャップ５とモールド樹脂２とを固定している。
【００３０】
なお、実施の形態１ではキャップ５により半導体装置１００を封止して、物理的な外力、ゴミ、水蒸気、又は化学物質を含む外部雰囲気等から半導体素子１及びワイヤ３等を保護しているが、例えばキャップ５を用いず半導体素子１及びワイヤ３等に樹脂をポッティングしてもよい。
【００３１】
図３は、実施の形態１に係る半導体装置１００に用いられる、第一の金属体を含むリードフレーム１９の、平面図、側面図、及び正面図である。図３（ａ）はリードフレーム１９を上から見た平面図、図３（ｂ）はリードフレーム１９を図３（ａ）の矢印Ａから見た側面図、図３（ｃ）はリードフレーム１９を図３（ａ）の矢印Ｂから見た正面図である。
【００３２】
図３は、半導体装置１００を形成する前のリードフレーム１９を示している。リードフレーム１９は素材となる銅又は銅合金などの金属薄板から形成されている。リードフレーム１９の厚さは、例えば０．２〜０．５ｍｍなどとすることができる。
【００３３】
図３に示すように、リードフレーム１９は、第一の金属体１０、複数の吊リード１５、及びタイバー１６を含む。吊リード１５は第一の金属体１０とタイバー１６にそれぞれ接続している。ダイパッド部１１及び半導体装置１００の接地端子９７は第一の金属体１０の一部であり、ダイパッド部１１及び接地端子９７は導通している。
【００３４】
図４は、実施の形態１に係る半導体装置１００に用いられる、第二の金属体を含むリードフレーム２９の、平面図、側面図、及び正面図である。図４（ａ）はリードフレーム２９を上から見た平面図、図４（ｂ）はリードフレーム２９を図４（ａ）の矢印Ａから見た側面図、図４（ｃ）はリードフレーム２９を図４（ａ）の矢印Ｂから見た正面図、である。
【００３５】
図４は、半導体装置１００を形成する前のリードフレーム２９を示している。リードフレーム１９と同様に、リードフレーム２９は素材となる銅又は銅合金などの金属薄板から形成されている。リードフレーム２９の厚さは、例えば０．２〜０．５ｍｍなどとすることができる。リードフレーム２９は、半導体装置１００を構成する信号リード２１、２２、２３、２４、２５、２６、複数の吊リード１５、及びタイバー１６から構成されている。
【００３６】
図５は、実施の形態１に係る半導体装置１００の、第一の金属体１０、第二の金属体２０、及びモールド樹脂２を図示し、他は適宜省略した説明図である。図５（ａ）は半導体装置１００を上から見た平面図、図５（ｂ）は半導体装置１００を図５（ａ）の矢印Ａから見た側面図、図５（ｃ）は図５（ａ）のＢ−Ｂ位置での半導体装置１００の断面図、図５（ｄ）は図５（ａ）のＣ−Ｃ位置での半導体装置１００の断面図、図５（ｅ）は図５（ａ）のＤ−Ｄ位置での半導体装置１００の断面図、である。
【００３７】
図５（ｂ）、図５（ｃ）、及び図５（ｄ）において、信号リード２２及び第一の金属体１０は、誘電体であるモールド樹脂２を挟んで離間して配置されて、伝送線路の一形態であるマイクロストリップ線路（Ｍｉｃｒｏｓｔｒｉｐ  ｌｉｎｅ）を形成している。
【００３８】
マイクロストリップ線路の特性インピーダンスが一定となるように、信号リード２２の幅及び厚み、並びに信号リード２２と第一の金属体１０との間隔は、信号リード２２の全範囲において、ほぼ一定である事が望ましい。
【００３９】
信号リード２２と第一の金属体１０とが平行する部分における間隔ｈ１、ｈ２及びｈ３が一定となるように、信号リード２２と第一の金属体１０は設けられている。
【００４０】
例えば、信号リード２２は幅０．３４ｍｍ及び厚み０．２ｍｍ、信号リード２２と第一の金属体１０との間隔ｈ１、ｈ２及びｈ３は０．２ｍｍ、並びにモールド樹脂２の比誘電率は３．６であり、周波数が２８ＧＨｚにおける特性インピーダンスが５０Ωとなるように形成されている。
【００４１】
しかしながら、信号リード２２と第一の金属体１０との間隔は、信号リード２２の全範囲において必ずしも一定ではない。例えば、図５（ｅ）に示すように信号リード２２及び第一の金属体１０は屈曲しており、屈曲部における信号リード２２と第一の金属体１０との間隔は、平行する部分における信号リード２２と第一の金属体１０との間隔とは異なる。また製造上の制限、公差などにより、信号リード２２と第一の金属体１０との間隔が一定とならない場合もありうる。
【００４２】
【表１】
0006952913.tif 000002
【００４３】
表１は、第二の金属体２０である信号リード２２と、第一の金属体１０との間隔が変化した場合の反射損失を示している。実施の形態１における信号リード２２と第一の金属体１０との間隔は、０．２ｍｍを設計値として設計されている。製造における加工制約及び公差等により、信号リード２２の幅及び厚み、並びに信号リード２２と第一の金属体１０との間隔を全く一定と出来ない場合であっても、例えば、信号リード２２と第一の金属体１０との間隔を０．１８ｍｍから０．２２ｍｍの範囲とすることで、特性インピーダンスの変動による反射損失は３０ｄＢ以上となり、良好な特性を得ることが出来る。
【００４４】
これは信号リード２２と第一の金属体１０との間隔を設計値である０．２ｍｍで除した値、すなわち、設計値を基準とした相対値で０．９０から１．１０の範囲である。つまり、信号リード２２と第一の金属体１０との間隔は設計値に対し、±１０％の範囲で誤差が許容可能である。
【００４５】
同様に、第二の金属体２０である信号リード２５及び第一の金属体１０は、マイクロストリップ線路を形成している。例えば、信号リード２５は幅０．３４ｍｍ及び厚み０．２ｍｍ、信号リード２５と第一の金属体１０との間隔ｈ１、ｈ２、及びｈ３は０．２ｍｍ、並びにモールド樹脂２の比誘電率は３．６であり、周波数が２８ＧＨｚにおける特性インピーダンスが５０Ωとなるように形成されている。これは、信号リード２５の全範囲においてほぼ一定であることが望ましい。
【００４６】
なお、半導体装置１００の設計によっては、信号リード２２、２５及び第一の金属体１０により形成されるマイクロストリップ線路の特性インピーダンスを５０Ω以外として、信号リード２２、２５及び第一の金属体１０により形成されるマイクロストリップ線路を整合素子として用いてもよい。
【００４７】
図６は実施の形態１に係る半導体装置１００が搭載された電子機器の模式図である。図６（ａ）は半導体装置１００が搭載された電子機器からヒートシンク７０を除いて図示した模式平面図、図６（ｂ）は図６（ａ）のＡ−Ａ位置での模式断面図、図６（ｃ）は図６（ａ）のＢ−Ｂ位置での模式断面図、である。なお、基板７３にはそれぞれ複数の半導体装置１００及びアンテナ７４を搭載するが、図６においては基板７３に搭載されたそれぞれ１つの半導体装置１００及びアンテナ７４を図示し、他を省略している。
【００４８】
図６（ａ）に示すように、半導体装置１００ははんだ７１により電子機器の基板７３に表面実装されている。基板７３は片面にグランドパッド７６、信号パターン７７、及び信号パターン７８を有している。信号パターン７７にはゲートバイアス回路が、信号パターン７８にはドレインバイアス回路が接続されているが、ゲートバイアス回路とドレインバイアス回路は図６には図示していない。
【００４９】
また図６（ｂ）及び図６（ｃ）に示すように、基板７３は反対の面にアンテナ７４を有している。基板７３は内部のほぼ一面にグランド配線層７５を有する。グランド配線層７５は電子機器のグランドである。信号パターン７８は、スルーホール７９を介してアンテナ７４に導通されている。グランド配線層７５は、スルーホール７９と接触しないよう、スルーホール７９の周辺には設けられていない。
【００５０】
グランドパッド７６は、複数のスルーホール８０を介してグランド配線層７５に導通されている。スルーホール８０は、スルーホール８０同士の間隔が、半導体装置１００が使用される最大周波数における波長λに対し、概ね１／４以下となるように近接して配置されることが望ましい。
【００５１】
半導体装置１００が基板７３に表面実装されている状態において、信号リード２２及び信号リード２５は、第一の金属体１０により覆われている。また、信号リード２２及び信号リード２５は、スルーホール８０を介して導通された第一の金属体１０とグランド配線層７５、及び近接して配置されたスルーホール８０とに囲われている。
【００５２】
ヒートシンク７０は、半導体装置１００の放熱面１３に密着するように配置される。ヒートシンク７０と放熱面１３の密着性を高めて、半導体装置１００から生じる熱を効率よくヒートシンク７０に伝えるように、放熱面１３には放熱グリス７２が薄く塗布されている。
【００５３】
次に、本発明の実施の形態１に係る半導体装置１００の動作を説明する。図５及び図６から半導体装置１００の接地電極９７は、はんだ７１、グランドパッド７６、及びスルーホール８０を介してグランド配線層７５と導通しているので、第一の金属体１０の電位は半導体装置１００が搭載された電子機器のグランドと同一の電位である。すなわち第一の金属体１０は接地されている。
【００５４】
ゲートバイアスは、ゲートバイアス回路（図示せず）から供給され、信号パターン７７、はんだ７１、半導体装置１００の信号端子９２、信号リード２２、ワイヤボンドパッド部３２、ワイヤ３、及び半導体素子１のゲートに繋がる信号電極を順に通って、半導体素子１のゲートに印加される。
【００５５】
ドレインバイアスは、ドレインバイアス回路（図示せず）から供給され、信号パターン７８から半導体装置１００の信号端子９５、はんだ７１、信号リード２５、ワイヤボンドパッド部３５、ワイヤ４、及び半導体素子１のドレインに繋がる信号電極を順に通って、半導体素子１のドレインに印加される。
【００５６】
上述の状態で、信号パターン７７を伝搬したＲＦ信号は、はんだ７１、半導体装置１００の信号端子９２、信号リード２２、ワイヤボンドパッド部３２、ワイヤ３、及び半導体素子１のゲートに繋がる信号電極を順に伝搬し、半導体素子１のゲートに印加され、半導体素子１により増幅される。同様に半導体素子１により増幅されたＲＦ信号は、半導体素子１のドレインから、半導体素子１のドレインに繋がる信号電極、ワイヤ４、ワイヤボンドパッド部３５、信号リード２５、半導体装置１００の信号端子９５及びはんだ７１を順に通って信号パターン７８に伝搬する。信号パターン７８に伝搬した増幅されたＲＦ信号は更にスルーホール７９を通ってアンテナ７４に給電され、外部に放射される。
【００５７】
半導体素子１で発生した熱ＨＦは、第１の金属体１０に半導体素子１をダイボンドしているダイボンド材を介して、半導体素子１の裏面から第１の金属体１０へ伝導され、さらに放熱グリス７２を介して第１の金属体１０の放熱面１３からヒートシンク７０へ排出される。
【００５８】
以上のとおり、本発明の実施の形態１における半導体装置１００は、半導体素子１と、半導体素子１を搭載するダイパッド部１１を有し、半導体素子１がダイパッド部１１のダイボンド面１２に搭載された第一の金属体１０と、半導体素子１の信号電極にワイヤ３及び４を介して接続されたワイヤボンドパッド部３２及び３５を有し、第一の金属体１０における半導体素子１が搭載されたダイボンド面１２と同じ側に、第一の金属体１０と離間した状態で第一の金属体１０に覆われて設けられ、第一の金属体１０と共に伝送線路を形成する第二の金属体２０と、半導体素子１が搭載されたダイボンド面１２と反対側の第一の金属体１０の面が露出するように、第一の金属体１０及び第二の金属体２０を保持しているモールド樹脂２とを備える。
【００５９】
また、本発明の実施の形態１におけるアンテナ装置では、複数の半導体装置１００と、複数の半導体装置１００を搭載する基板７３と、基板７３において複数の半導体装置１００が搭載された面と反対側の面に搭載された複数のアンテナ７４とを備える。
【００６０】
なお、本発明の実施の形態１における半導体装置１００では、一例として第一の金属体１０と第二の金属体２０により形成された伝送線路がマイクロストリップ線路である例を示している。
【００６１】
このような構成によれば、半導体装置１００の放熱面１３は、ヒートシンク７０が接続できる。半導体素子１で発生した熱ＨＦは、ダイボンド面１２、第１の金属体１０、放熱面１３及びヒートシンク７０へ伝導させて放熱させる事が可能である。半導体装置１００が表面実装された基板７３を経由して放熱する場合と比較し、短い経路で効率的に排熱できるという効果を奏する。
【００６２】
また、図６（ｂ）に示したように、第二の金属体である信号リード２２及び信号リード２５は、接地された第一の金属体１０により覆われており、さらにグランド配線層７５と、近接して配置されたスルーホール８０とに囲われている。このため電磁シールド機能を有するので、複数の半導体装置１００を近接して配置した場合においても、半導体装置１００同士の結合による発振、及び高周波での伝搬特性の劣化を抑制する効果を奏する。
【００６３】
また、本発明の実施の形態１における半導体装置１００では、モールド樹脂２は、ダイボンド面１２及びワイヤボンドパッド部３２，３５を露出させた状態で、第一の金属体１０及び第二の金属体２０を保持している構成とした。すなわち実施の形態１に係る半導体装置１００においては、ダイボンド面１２及びワイヤボンドパッド部３２、３５はモールド樹脂２に被覆されていない。
【００６４】
従って、半導体素子１、及びワイヤ３、４はモールド樹脂２に覆われていない。このため、半導体素子１の上部をモールド樹脂２が覆うことで生じる寄生容量の増加によるトランジスタの性能低下、及び誘電損失を有するモールド樹脂２を用いた場合に生じる高周波での伝搬特性の劣化を回避する効果を奏する。
【００６５】
なお、伝送線路を形成する第一の金属体１０と第二の金属体２０との間隔を一定にしても良い。高周波で電力伝送を行う場合、電力を効率よく伝播させるためには信号源と負荷と伝送路の特性インピーダンスを一致させておく必要がある。しかしながら上記特許文献１に開示された構成では、高周波半導体装置の内部において、インナーリード部と接地電位を持つ下面接地導電層との距離が、信号の伝搬方向に沿って変化している。よって、高周波半導体装置の内部において特性インピーダンスが変化するために反射損を生じ、電力を効率よく伝播させる事が出来ないという課題があった。
【００６６】
本発明の実施の形態１における半導体装置１００にあっては、Ｘ軸と同一方向に設けられた第二の金属体である信号リード２２の全範囲で、第一の金属体１０と第二の金属体である信号リード２２により構成されるマイクロストリップ線路の特性インピーダンスがほぼ５０Ω一定となるように、信号リード２２及び第一の金属体１０は間隔がほぼ一定となるよう配置されている。
【００６７】
よって、半導体装置１００内部でのインピーダンスの不連続による反射損が発生せず、また半導体装置１００と信号パターン７７との接続部でもインピーダンスの不連続による反射損が発生しない。すなわち半導体装置１００の外部から供給された電力を、半導体素子１に効率よく伝播させる事が出来るという効果を奏する。
【００６８】
同様に、Ｘ軸と同一方向に設けられた第二の金属体である信号リード２５の全範囲で、第一の金属体１０と第二の金属体である信号リード２５により構成されるマイクロストリップ線路の特性インピーダンスがほぼ５０Ω一定となるように、信号リード２２及び第一の金属体１０は間隔がほぼ一定となるよう配置されている。よって半導体装置１００内部でのインピーダンスの不連続による反射損が発生せず、また半導体装置１００と信号パターン７８との接続部でもインピーダンスの不連続による反射損が発生しないので、半導体素子１により増幅された電力を、効率よく外部へ伝播させるという効果を奏する。
【００６９】
なお実施の形態１において、半導体素子１の信号電極の数を２とし、これに繋がれた信号リード２２及び信号リード２２を第二の金属体２０とした。しかし、第二の金属体２０の数は２に限定されるものではなく、半導体素子１及び半導体装置１００の構成に応じて、更に数を増やしてもよい。また、実施の形態１において第二の金属体２０は、半導体装置１００の対向する二方向に設けられているが、例えばこれを四方向に設けても良い。
【００７０】
実施の形態２．
本発明の実施の形態２に係る半導体装置１００の構成は、実施の形態１と同じである。ただし、実施の形態１とは半導体装置１００の動作と半導体装置１００が搭載される基板の構成が異なっている。
【００７１】
図７は実施の形態２に係る半導体装置１００が搭載された電子機器の模式図である。図７（ａ）は半導体装置１００が搭載された電子機器の模式平面図、図７（ｂ）は図７（ａ）のＡ−Ａ位置での模式断面図である。なお、簡略化のため図７ではヒートシンク７０は図示していない。
【００７２】
図７（ａ）に示すように、基板４０の表層には信号パターン４２及び信号パターン４３が、グランドパターン４１に離間して設けられている。実施の形態１と同様に、信号パターン４２にはゲートバイアス回路が、信号パターン４３にはドレインバイアス回路が接続されている。なお、図７にはゲートバイアス回路、及びドレインバイアス回路は図示していない。また、図７には図示していないが、図６に示す基板７３と同様に、基板４０における信号パターン４３は、スルーホール７９を介してアンテナ７４に導通されている。
【００７３】
図７（ｂ）に示すように、図６に示す基板７３と同様に、基板４０は基板内部のほぼ一面に電子機器のグランドであるグランド配線層７５を有している。表層のグランドパターン４１は、複数のスルーホール８０によりグランド配線層７５と導通され、接地されている。
【００７４】
信号パターン４２とグランドパターン４１は、信号パターン４２とグランドパターン４１により形成される２つの空隙において、信号パターン４２とグランドパターン４１との間隔がそれぞれ等しくなるように設けられている。また、信号パターン４３とグランドパターン４１は、信号パターン４３とグランドパターン４１により形成される２つの空隙において、信号パターン４３とグランドパターン４１との間隔がそれぞれ等しくなるように設けられている。
【００７５】
信号パターン４２は、信号パターン４２と同一平面上にあるグランドパターン４１に挟まれている。信号パターン４２及びグランドパターン４１は、基板４０を構成する誘電体を挟んでグランド配線層７５と対向している。信号パターン４２とグランドパターン４１とグランド配線層７５は、伝送線路の一形態であるグラウンデッドコプレーナ線路（ｇｒｏｕｎｄｅｄ  ｃｏｐｌａｎａｒ  ｗａｖｅｇｕｉｄｅ）を構成している。
【００７６】
信号パターン４３は、信号パターン４３と同一平面上にあるグランドパターン４１に挟まれている。信号パターン４３及びグランドパターン４１は、基板４０を構成する誘電体を挟んでグランド配線層７５と対向している。信号パターン４３とグランドパターン４１とグランド配線層７５は、伝送線路の一形態であるグラウンデッドコプレーナ線路を構成している。
【００７７】
半導体装置１００の信号端子９２は、はんだ７１を介して信号パターン４２と導通されている。半導体装置１００の信号端子９５は、はんだ７１を介して信号パターン４３と導通されている。
【００７８】
半導体装置１００の信号端子９１、９３、９４、９６及び接地端子９７は、はんだ７１を介してグランドパターン４１へ導通され、グランドパターン４１はグランド配線層７５と導通されているので、信号リード２１、２３、２４、２６、及び第一の金属体１０は接地されている。
【００７９】
信号リード２２は、接地された信号リード２１及び接地された信号リード２３に挟まれており、誘電体であるモールド樹脂２を挟んで信号リード２１、２２、及び２３は、接地された第一の金属体１０と対向している。つまり、信号リード２１、２２、２３、及び第一の金属体１０は、伝送線路の一形態であるグラウンデッドコプレーナ線路を構成している。
【００８０】
例えば、図７（ｂ）において、信号リード２１、２２、及び２３の厚みは０．２ｍｍ、信号リード２２の幅は０．４ｍｍである。信号リード２１と信号リード２２の間隔、及び信号リード２２と２３の間隔は０．２２ｍｍであり、信号リード２１、２２、２３と第一の金属体１０との間隔は０．４ｍｍである。さらに、モールド樹脂２の比誘電率は３．６であり、周波数が２８ＧＨｚにおける特性インピーダンスが５０Ωとなるように形成されている。
【００８１】
信号リード２１、２２、２３、及び第一の金属体１０により構成されるグラウンデッドコプレーナ線路の特性インピーダンスが一定となるよう、信号リード２２の幅、信号リード２１と信号リード２２の間隔、信号リード２２と２３の間隔、及び信号リード２１、２２、２３と第一の金属体１０との間隔は、信号リード２２の全範囲において、ほぼ一定である事が望ましい。
【００８２】
【表２】
0006952913.tif 000003
【００８３】
【表３】
0006952913.tif 000004
【００８４】
表２は信号リード２１と２２の間隔、及び信号リード２２と２３の間隔が変化した場合の反射損失を示している。表３は信号リード２１、２２、及び２３と第一の金属体１０との間隔が変化した場合の反射損失を示している。
【００８５】
実施の形態２における信号リード２１と２２の間隔、及び信号リード２２と２３の間隔は、０．２２ｍｍを設計値として設計されている。信号リード２１、２２、２３と第一の金属体１０との間隔は、０．４ｍｍを設計値として設計されている。製造における加工制約及び公差等により、これらを全く一定と出来ない場合であっても、例えば、信号リード２１と２２の間隔、及び信号リード２２と２３の間隔を０．１８５ｍｍから０．２７ｍｍの範囲とすることで、特性インピーダンスの変動による反射損失は３０ｄＢ以上となり、良好な特性を得ることが出来る。
【００８６】
これは信号リード２１と２２の間隔、及び信号リード２２と２３の間隔を、設計値である０．２２ｍｍで除した値、すなわち設計値を基準とした相対値で０．８３から１．２１の範囲である。つまり、信号リード２１と信号リード２２の間隔、及び信号リード２２と２３の間隔は、設定値に対し±１７％の範囲で誤差が許容可能である。
【００８７】
また、信号リード２１、２２、及び２３と第一の金属体１０との間隔を０．３１ｍｍ以上から０．５８ｍｍ以下の範囲とすることで、特性インピーダンスの変動による反射損失は３０ｄＢ以上となり、良好な特性を得ることが出来る。これは信号リード２１、２２、及び２３と第一の金属体１０との間隔を設計値である０．４ｍｍで除した値、すなわち設計値を基準とした相対値で０．７８から１．４５の範囲である。つまり、信号リード２１、２２、及び２３と第一の金属体１０との間隔は、設定値に対し±２２％の範囲で誤差が許容可能である。
【００８８】
同様に信号リード２４、２５、２６、及び第一の金属体１０は、グラウンデッドコプレーナ線路を構成している。例えば、信号リード２４、２５、及び２６の厚みは０．２ｍｍ、信号リード２５の幅は０．４ｍｍ、信号リード２４と信号リード２５の間隔、及び信号リード２５と２６の間隔は０．２２ｍｍ、信号リード２４、２５、２６と第一の金属体１０との間隔は０．４ｍｍ、及びモールド樹脂２の比誘電率は３．６であり、周波数が２８ＧＨｚにおける特性インピーダンスが５０Ωとなるように形成されている。これは、信号リード２５の全範囲においてほぼ一定であることが望ましい。
【００８９】
以上のとおり、本発明の実施の形態２における半導体装置１００では、半導体素子１と、半導体素子１を搭載するダイパッド部１１を有し、半導体素子１がダイパッド部１１のダイボンド面１２に搭載された第一の金属体１０と、半導体素子１の信号電極にワイヤ３、４を介して接続されたワイヤボンドパッド部３２、３５を有し、第一の金属体１０における半導体素子１が搭載されたダイボンド面１２と同じ側に、第一の金属体１０と離間した状態で第一の金属体１０に覆われて設けられ、第一の金属体１０と共に伝送線路を形成する第二の金属体２０と、半導体素子１が搭載されたダイボンド面１２と反対側の第一の金属体１０の面が露出するように、第一の金属体１０及び第二の金属体２０を保持しているモールド樹脂２とを備える。第一の金属体１０と第二の金属体２０により形成された伝送線路はグラウンデッドコプレーナ線路である。
【００９０】
このような構成によれば、実施の形態１に示された半導体装置１００と同様に、半導体素子１で発生した熱ＨＦを効率的に排熱できるという効果を奏する。また、複数の半導体装置１００を近接して配置した場合においても、半導体装置１００同士の結合による発振、及び高周波での伝搬特性の劣化を抑制する効果を奏する。さらに、半導体装置１００の外部から供給された電力を半導体素子１に効率よく伝播させる事ができ、半導体素子１により増幅された電力を効率よく外部へ伝播させるという効果を奏する。
【００９１】
なお図７において、信号リード２１から２６の幅は同一としているが、グラウンデッドコプレーナ線路の接地導体をとして動作する信号リード２１、２３、２４、２６の幅は可能な範囲で広げることが望ましい。ワイヤボンドパッド部３１、３３、３４、３６とダイボンド面１２をワイヤ、金属リボン等で結線し、信号リード２１、２３、２４、２６をより確実に接地させてもよい。
【００９２】
実施の形態３．
本発明の実施の形態３に係る半導体装置３００の構成を、図８、図９、及び図１０を用いて説明する。
【００９３】
図８は、実施の形態３に係る半導体装置３００に用いられる、第一の金属体を含むリードフレーム３０１の、平面図、側面図、及び正面図である。図８（ａ）はリードフレーム３０１を上から見た平面図、図８（ｂ）はリードフレーム３０１を図８（ａ）の矢印Ａから見た側面図、図８（ｃ）はリードフレーム３０１を図８（ａ）の矢印Ｂから見た正面図である。
【００９４】
図８は、半導体装置３００を形成する前のリードフレーム３０１を示している。リードフレーム３０１は、半導体装置３００を形成する第一の金属体３０２を含んでいる。図３に示した実施の形態１に係る半導体装置１００に用いられる第一の金属体１０と異なり、第一の金属体３０２は半導体装置３００の接地端子を形成しない。
【００９５】
図９は、実施の形態３に係る半導体装置３００に用いられる、第二の金属体及び第三の金属体を含むリードフレーム３１０の、平面図、側面図、及び正面図である。図９（ａ）はリードフレーム３１０を上から見た平面図、図９（ｂ）はリードフレーム３１０を図９（ａ）の矢印Ａから見た側面図、図９（ｃ）はリードフレーム３１０を図９（ａ）の矢印Ｂから見た正面図である。
【００９６】
図９は、半導体装置３００を形成する前のリードフレーム３１０を示している。リードフレーム３１０は、図４に示した実施の形態１に係る半導体装置１００に用いられるリードフレーム２９と同じく、信号リード２１、２２、２３、２４、２５、２６を有している。更にリードフレーム３１０は信号リード３１１、３１２、３１３、３１４、３１５、３１６、３１７、３１８を含んでいる。
【００９７】
図１０は、実施の形態３に係る半導体装置３００の説明図である。図１０（ａ）は半導体装置３００を下から見た平面図、図１０（ｂ）は半導体装置３００を図１０（ａ）の矢印Ａから見た断面図、図１０（ｃ）は半導体装置３００を図１０（ａ）の矢印Ｂから見た断面図、図１０（ｄ）は半導体装置３００を図１０（ａ）の矢印Ｃから見た断面図である。ただし、説明に不要な部分は適宜省略されている。
【００９８】
信号リード３１１、３１２、３１３、３１４、３１５、３１６、３１７、３１８は第三の金属体である。図１０（ａ）に示すように、第三の金属体である信号リード３１１、３１２、３１３、３１４、３１５、３１６、３１７、３１８は半導体装置３００の裏面に露出しており、露出部は半導体装置３００の接地端子を形成している。
【００９９】
図１０（ｂ）、（ｃ）に示すように、第一の金属体３０２は、第三の金属体である信号リード３１１、３１２、３１３、３１４、３１５、３１６、３１７、３１８と、半導体装置３００の内部で接触し導通した状態で、モールド樹脂２に保持されている。すなわち第一の金属体３０２は、第三の金属体によって形成される接地電極と導通している。他の部分は説明を省略する。
【０１００】
以上のとおり、本発明の実施の形態３における半導体装置３００では、半導体素子１と、半導体素子１を搭載するダイパッド部１１を有し、半導体素子１がダイパッド部１１のダイボンド面１２に搭載された第一の金属体３０２と、半導体素子１の信号電極にワイヤ３、４を介して接続されたワイヤボンドパッド部３２、３５を有し、第一の金属体３０２における半導体素子１が搭載されたダイボンド面１２と同じ側に、第一の金属体３０２と離間した状態で第一の金属体３０２に覆われて設けられ、第一の金属体３０２と共に伝送線路を形成する第二の金属体２０と、半導体素子１が搭載されたダイボンド面１２と反対側の第一の金属体３０２の面が露出するように、第一の金属体３０２及び第二の金属体２０を保持しているモールド樹脂２とを備える。更に半導体装置３００は、第三の金属体である信号リード３１１、３１２、３１３、３１４、３１５、３１６、３１７、及び３１８を備える。第三の金属体は、半導体装置３００の接地端子を形成し、第一の金属体３０２と接触し導通した状態でモールド樹脂２により保持されている。
【０１０１】
このような構成によれば、実施の形態１に示された半導体装置１００と同様に、半導体装置３００は半導体素子１で発生した熱ＨＦを効率的に排熱できるという効果を奏する。また、複数の半導体装置３００を近接して配置した場合においても、半導体装置３００同士の結合による発振、及び高周波での伝搬特性の劣化を抑制する効果を奏する。さらに、半導体装置３００の外部から供給された電力を半導体素子１に効率よく伝播させる事ができ、半導体素子１により増幅された電力を効率よく外部へ伝播させるという効果を奏する。
【０１０２】
更に、実施の形態３に係る半導体装置３００にあっては、リードフレーム３１０が接地端子を形成するようにしたために、リードフレーム３０１を単純で加工しやすい形状とすることができ、実施の形態１よりも設計の自由度が増す効果を奏する。
【０１０３】
実施の形態４
本発明の実施の形態４に係る半導体装置４００の構成を、図１１、図１２、及び図１３を用いて説明する。
【０１０４】
図１１は、実施の形態４に係る半導体装置４００に用いられる、第一の金属体を含むリードフレーム４０１の、平面図、側面図、及び正面図である。図１１（ａ）はリードフレーム４０１を上から見た平面図、図１１（ｂ）はリードフレーム４０１を図１１（ａ）の矢印Ａから見た側面図、図１１（ｃ）はリードフレーム４０１を図１１（ａ）の矢印Ｂから見た正面図である。
【０１０５】
図１１は、半導体装置４００を形成する前のリードフレーム４０１を示している。リードフレーム４０１は、半導体装置４００の第一の金属体４０２を含んでいる。リードフレーム４０１は、複数の穴４０３がリードフレーム４０１を貫通して設けられている。
【０１０６】
図１２は、実施の形態４に係る半導体装置４００に用いられる、第二の金属体及び第三の金属体を含むリードフレーム４１０の、平面図、側面図、及び正面図である。図１２（ａ）はリードフレーム４１０を上から見た平面図、図１２（ｂ）はリードフレーム４１０を図１２（ａ）の矢印Ａから見た側面図、図１２（ｃ）はリードフレーム４１０を図１２（ａ）の矢印Ｂから見た正面図である。
【０１０７】
図１２は、半導体装置４００を形成する前のリードフレーム４１０を示している。リードフレーム４１０の信号リード２１、２３、２４、２６には、円柱状の突起４１１が設けられている。突起４１１の材料は金属であり、突起４１１と信号リード２１、２３、２４、２６は導通している。突起４１１の直径は、リードフレーム４０１の穴４０３に差し込み可能な程度に小さく設けられている。その他は図４に示されたリードフレーム２９と同じである。
【０１０８】
図１３は、実施の形態４に係る半導体装置４００の説明図である。説明に不要な部分は適宜省略されている。図１３（ａ）は半導体装置４００を下から見た底面図、図１３（ｂ）は図１３（ａ）のＡ−Ａ位置での半導体装置４００の断面図、図１３（ｃ）は図１３（ａ）のＢ−Ｂ位置での半導体装置４００の断面図である。
【０１０９】
実施の形態４において、信号リード２１、２３、２４、２６は第三の金属体である。図１３（ａ）に示すように、第三の金属体である信号リード２１、２３、２４、２６は、半導体装置４００の裏面に露出しており、露出部は半導体装置４００の接地端子を形成している。
【０１１０】
図１３（ａ）（ｃ）に示すように、半導体装置４００の内部において、信号リード２１、２３、２４、２６は、金属製のワイヤ４０４によって第一の金属体４０２と結線されている。つまり、信号リード２１、２３、２４、２６は、ワイヤ４０４によって第一の金属体４０２と導通している。
【０１１１】
また、図１３（ｂ）（ｃ）に示すように、信号リード２１、２３、２４、２６に設けられた突起４１１は、第一の金属体４０２に設けられた複数の穴４０３に差し込まれて、第一の金属体４０２を貫通している。突起４１１の先端は、穴４０３の径より大きくなるように、叩いて潰すことにより傘状に成形されている。成形された傘状部は、第一の金属体４０２と接触した状態でモールド樹脂２に保持されている。
【０１１２】
すなわち、第一の金属体４０２は、第三の金属体によって形成される接地電極と導通している。他の部分は説明を省略する。
【０１１３】
以上のとおり、本発明の実施の形態４における半導体装置４００では、半導体素子１と、半導体素子１を搭載するダイパッド部１１を有し、半導体素子１がダイパッド部１１のダイボンド面１２に搭載された第一の金属体４０２と、半導体素子１の信号電極にワイヤ４０４を介して接続されたワイヤボンドパッド部３２、３５を有し、第一の金属体４０２における半導体素子１が搭載されたダイボンド面１２と同じ側に、第一の金属体４０２と離間した状態で第一の金属体４０２に覆われて設けられ、第一の金属体４０２と共に伝送線路を形成する第二の金属体２０と、半導体素子１が搭載されたダイボンド面１２と反対側の第一の金属体４０２の面が露出するように、第一の金属体４０２及び第二の金属体２０を保持しているモールド樹脂２とを備える。
【０１１４】
更に半導体装置４００は、半導体装置４００の接地端子を形成する第三の金属体である信号リード２１、２３、２４、及び２６を備える。第三の金属体である信号リード２１、２３、２４、及び２６には突起４１１が設けられている。第三の金属体は、突起４１１が第一の金属体４０２と接触し導通した状態で、モールド樹脂２により保持されている。また第三の金属体は、ワイヤ４０４によっても第一の金属体４０２と結線されて導通している。
【０１１５】
このような構成によれば、実施の形態１に示された半導体装置１００と同様に、半導体装置４００は半導体素子１で発生した熱ＨＦを効率的に排熱できるという効果を奏する。また、複数の半導体装置４００を近接して配置した場合においても、半導体装置４００同士の結合による発振、及び高周波での伝搬特性の劣化を抑制する効果を奏する。さらに、半導体装置４００の外部から供給された電力を半導体素子１に効率よく伝播させる事ができ、半導体素子１により増幅された電力を効率よく外部へ伝播させるという効果を奏する。
【０１１６】
更に、実施の形態４に係る半導体装置４００にあっては、信号リード２１、２３、２４、２６に設けられた突起４１１の先端が、第一の金属体４０２に設けられた穴４０３に差し込まれ、差し込まれた突起の先端部分が穴４０３の径より大きく傘状に成形される事から、信号リード２１、２３、２４、２６の脱落を防止できるという効果を奏する。
【０１１７】
実施の形態５
本発明の実施の形態５に係る半導体装置５００の構成を、図１４及び図１５を用いて説明する。
【０１１８】
図１４は、実施の形態５に係る半導体装置５００に用いられるリードフレーム５０１の、平面図、側面図、及び正面図である。図１４（ａ）はリードフレーム５０１を上から見た平面図、図１４（ｂ）はリードフレーム５０１を図１４（ａ）の矢印Ａから見た側面図、図１４（ｃ）はリードフレーム５０１を図１４（ａ）の矢印Ｂから見た正面図である。
【０１１９】
図１４は、半導体装置５００を形成する前のリードフレーム５０１を示している。リードフレーム５０１は、半導体装置５００の第一の金属体５０２を含んでいる。第一の金属体５０２には、複数の突起５０３が設けられている。
【０１２０】
図１５は、実施の形態５に係る半導体装置５００の説明図である。説明に不要な部分は適宜省略されている。図１５（ａ）は半導体装置５００を下から見た底面図、図１５（ｂ）は図１５（ａ）のＡ−Ａ位置での半導体装置５００の断面図、図１５（ｃ）は図１５（ａ）のＢ−Ｂ位置での半導体装置５００の断面図である。
【０１２１】
信号リード２１、２３、２４、２６は、第三の金属体である。図１５（ａ）に示すように、第三の金属体である信号リード２１、２３、２４、２６は半導体装置５００の裏面に露出しており、露出部は半導体装置５００の接地端子を形成している。
【０１２２】
図１５（ｂ）（ｃ）に示すように、信号リード２１、２３、２４、２６は、第一の金属体５０２に設けられた突起５０３と接触して導通した状態で、モールド樹脂２に保持されている。
【０１２３】
図１５（ａ）（ｃ）に示すように、半導体装置５００の内部において、信号リード２１、２３、２４、２６は、金属製のワイヤ５０４により第一の金属体５０２と結線されている。つまり、信号リード２１、２３、２４、２６は、ワイヤ５０４によって第一の金属体５０２と導通している。
【０１２４】
すなわち、第一の金属体５０２は、第三の金属体によって形成される接地電極と導通している。他の部分は説明を省略する。
【０１２５】
以上のとおり、本発明の実施の形態５における半導体装置５００では、半導体素子１と、半導体素子１を搭載するダイパッド部１１を有し、半導体素子１がダイパッド部１１のダイボンド面１２に搭載された第一の金属体５０２と、半導体素子１の信号電極にワイヤ５０４を介して接続されたワイヤボンドパッド部３２、３５を有し、第一の金属体５０２における半導体素子１が搭載されたダイボンド面１２と同じ側に、第一の金属体５０２と離間した状態で第一の金属体５０２に覆われて設けられ、第一の金属体５０２と共に伝送線路を形成する第二の金属体２０と、半導体素子１が搭載されたダイボンド面１２と反対側の第一の金属体５０２の面が露出するように、第一の金属体５０２及び第二の金属体２０を保持しているモールド樹脂２とを備える。
【０１２６】
更に半導体装置５００は、半導体装置５００の接地端子を形成する、第三の金属体である信号リード２１、２３、２４、及び２６を備える。第三の金属体は、第一の金属体５０２に設けられた突起５０３と接触し導通した状態で、モールド樹脂２により保持されている。第三の金属体は、ワイヤ５０４によっても第一の金属体５０２と結線されて導通している。
【０１２７】
このような構成によれば、実施の形態１に示された半導体装置１００と同様に、半導体装置５００は半導体素子１で発生した熱ＨＦを効率的に排熱できるという効果を奏する。また、複数の半導体装置５００を近接して配置した場合においても、半導体装置５００同士の結合による発振、及び高周波での伝搬特性の劣化を抑制する効果を奏する。さらに、半導体装置５００の外部から供給された電力を半導体素子１に効率よく伝播させる事ができ、半導体素子１により増幅された電力を効率よく外部へ伝播させるという効果を奏する。
【０１２８】
実施の形態６
本発明の実施の形態６に係る半導体装置６００の構成を、図１６、図１７、及び図１８を用いて説明する。
【０１２９】
図１６は、実施の形態６に係る半導体装置６００に用いられる、第一の金属体を含むリードフレーム６０１の、平面図、側面図、及び正面図である。図１６（ａ）はリードフレーム６０１を上から見た平面図、図１６（ｂ）はリードフレーム６０１を図１６（ａ）の矢印Ａから見た側面図、図１６（ｃ）はリードフレーム６０１を図１６（ａ）の矢印Ｂから見た正面図である。
【０１３０】
図１６は、半導体装置６００を形成する前のリードフレーム６０１を示している。
リードフレーム６０１は、半導体装置６００の第一の金属体６０２を含んでいる。第一の金属体６０２には、複数の突起６０３が設けられている。突起６０３は金バンプで形成されているが、はんだバンプ、メッキ、又は絞り加工などで形成してもよい。
【０１３１】
図１７は、実施の形態６に係る半導体装置６００に用いられる、第二の金属体及び第三の金属体を含むリードフレーム６１０の、平面図、側面図、及び正面図である。図１７（ａ）はリードフレーム６１０を上から見た平面図、図１７（ｂ）はリードフレーム６１０を図１７（ａ）の矢印Ａから見た側面図、図１７（ｃ）はリードフレーム６１０を図１７（ａ）の矢印Ｂから見た正面図である。
【０１３２】
図１７は、半導体装置６００を形成する前のリードフレーム６１０を示している。リードフレーム６１０の信号リード２１、２３、２４、及び２６には、突起６１１が設けられている。突起６１１は、金バンプで形成されているが、はんだバンプ、メッキ、又は絞り加工などで形成してもよい。
【０１３３】
図１８は、実施の形態６に係る半導体装置６００の説明図である。説明に不要な部分は適宜省略されている。図１８（ａ）は半導体装置６００を下から見た底面図、図１８（ｂ）は図１８（ａ）のＡ−Ａ位置での半導体装置６００の断面図、図１８（ｃ）は図１８（ａ）のＢ−Ｂ位置での半導体装置６００の断面図である。
【０１３４】
信号リード２１、２３、２４、２６は、第三の金属体である。図１８（ａ）に示すように、第三の金属体である信号リード２１、２３、２４、２６は半導体装置６００の裏面に露出しており、露出部は半導体装置６００の接地端子を形成している。
【０１３５】
図１８（ｂ）（ｃ）に示すように、信号リード２１、２３、２４、２６に設けられた突起６１１は、第一の金属体６０２に設けられた突起６０３と接触して導通した状態で、モールド樹脂２に保持されている。
【０１３６】
また、図１８（ａ）（ｃ）に示すように、半導体装置６００の内部において、金属製のワイヤ６０４により、信号リード２１、２３、２４、２６は、第一の金属体６０２と結線されている。つまり信号リード２１、２３、２４、２６は、ワイヤ６０４によって第一の金属体６０２と導通している。
【０１３７】
すなわち、第一の金属体６０２は、第三の金属体によって形成される接地電極と導通している。他の部分は説明を省略する。
【０１３８】
以上のとおり、本発明の実施の形態６における半導体装置６００では、半導体素子１と、半導体素子１を搭載するダイパッド部１１を有し、半導体素子１がダイパッド部１１のダイボンド面１２に搭載された第一の金属体６０２と、半導体素子１の信号電極にワイヤ６０４を介して接続されたワイヤボンドパッド部３２、３５を有し、第一の金属体６０２における半導体素子１が搭載されたダイボンド面１２と同じ側に、第一の金属体６０２と離間した状態で第一の金属体６０２に覆われて設けられ、第一の金属体６０２と共に伝送線路を形成する第二の金属体２０と、半導体素子１が搭載されたダイボンド面１２と反対側の第一の金属体６０２の面が露出するように、第一の金属体６０２及び第二の金属体２０を保持しているモールド樹脂２とを備える。
【０１３９】
更に半導体装置６００は、半導体装置６００の接地端子を形成する、第三の金属体である信号リード２１、２３、２４、及び２６を備える。第三の金属体には突起６１１が設けられており、第一の金属体６０２には突起６０３が設けられている。第三の金属体は、突起６０３と突起６１１とが接触し導通した状態で、モールド樹脂２により保持されている。
【０１４０】
第三の金属体に設けられた突起６１１、及び第一の金属体に設けられた突起６０３はバンプである。
【０１４１】
このような構成によれば、実施の形態１に示された半導体装置１００と同様に、半導体装置６００は半導体素子１で発生した熱ＨＦを効率的に排熱できるという効果を奏する。また、複数の半導体装置６００を近接して配置した場合においても、半導体装置６００同士の結合による発振、及び高周波での伝搬特性の劣化を抑制する効果を奏する。さらに、半導体装置６００の外部から供給された電力を半導体素子１に効率よく伝播させる事ができ、半導体素子１により増幅された電力を効率よく外部へ伝播させるという効果を奏する。
【０１４２】
また、基板のレイアウト変更等により半導体装置６００の接地端子の配置を変更する場合、実施の形態１などでは、都度リードフレームの製造に用いられる金型を再作成し、変更した金型を用いてリードフレームを再作成する必要がある。しかし、実施の形態６においては、突起６０３及び突起６１１の位置変更により、リードフレームを再作成することなく接地端子の配置を変更できるので、迅速かつ柔軟に接地端子の配置を変更できるという効果を奏する。
【０１４３】
なお、実施の形態６で例示されたリードフレーム６１０に含まれる信号リードの数は６であるが、予めリードフレーム６１０が６を超える多数の信号リードを含む構成としておき、接地端子に用いる信号リードを適宜選択してよいことは言うまでもない。
【０１４４】
実施の形態７．
実施の形態１から６で述べてきた半導体装置の複数個を、基板７３のある一面に表面実装した場合、基板７３の反り、及び歪み、又は半導体装置の外形の製造交差などにより、複数の半導体装置の放熱面１３は同一平面上に無い場合が起こりうる。またヒートシンクのベース面の平面度も加工精度に依存する。このため、複数の半導体装置に単一のヒートシンクを接触させようとした場合、ヒートシンクと接触しない、あるいは接触面積が小さい半導体装置が存在する可能性がある。
【０１４５】
ある程度の放熱面同士の平面度のばらつきは、実装された複数の半導体装置の放熱面とヒートシンクの間に放熱グリスを塗布することで吸収できる。しかし、平面度のばらつきが大きくなると、放熱グリスの厚みを増さねばならず、熱抵抗が上昇し、放熱性能が低下する課題がある。
【０１４６】
図１９は実施の形態７に係る半導体装置７００の説明図である。説明に不要な部分は適宜省略されている。図１９（ａ）は半導体装置７００の断面図である。図１９（ｂ）は、半導体装置７００の放熱面１３とヒートシンク７０のベース面７０２が平行でない場合の、半導体装置７００とヒートシンク７０の接触状態を示した断面図である。
【０１４７】
本発明の実施の形態７に係る半導体装置７００は、実施の形態１に係る半導体装置１００と第一の金属体の形状が異なり、第一の金属体７０１はモールド樹脂２から予め定められた値だけ突出している。
【０１４８】
具体的には、図１９（ａ）において、半導体装置７００を形成する第一の金属体７０１のダイパッド部１１のダイボンド面１２に、半導体素子１が搭載されている。ダイボンド面１２の反対側の面である放熱面１３は、モールド樹脂２から高さＨだけ突出して露出している。
【０１４９】
図１９（ｂ）に示すように、モールド樹脂２から突出した半導体装置７００の放熱面１３は、放熱グリス７２に埋没しつつヒートシンク７０のベース面７０２と接触する。従って、実施の形態７においては、モールド樹脂２から放熱面１３が突出していない実施の形態１と比較して、放熱グリス７２の厚みを薄くしても放熱面１３とヒートシンク７０のベース面７０２が放熱グリス７２を介して接触させることが出来る。他の部分は説明を省略する。
【０１５０】
以上のとおり、本発明の実施の形態７における半導体装置７００では、半導体素子１と、半導体素子１を搭載するダイパッド部１１を有し、半導体素子１がダイパッド部１１のダイボンド面１２に搭載された第一の金属体７０１と、半導体素子１の信号電極にワイヤ３、４を介して接続されたワイヤボンドパッド部３２、３５を有し、第一の金属体７０１における半導体素子１が搭載されたダイボンド面１２と同じ側に、第一の金属体７０１と離間した状態で第一の金属体７０１に覆われて設けられ、第一の金属体７０１と共に伝送線路を形成する第二の金属体２０と、半導体素子１が搭載されたダイボンド面１２と反対側の第一の金属体７０１の面が露出するように、第一の金属体７０１及び第二の金属体２０を保持しているモールド樹脂２とを備える。露出した第一の金属体７０１の面は、半導体装置７００のモールド樹脂２の外形より予め定められた値だけ突出している。
【０１５１】
このような構成によれば、実施の形態１に示された半導体装置１００と同様に、半導体装置７００は半導体素子１で発生した熱ＨＦを効率的に排熱できるという効果を奏する。また、複数の半導体装置７００を近接して配置した場合においても、半導体装置７００同士の結合による発振、及び高周波での伝搬特性の劣化を抑制する効果を奏する。さらに、半導体装置７００の外部から供給された電力を半導体素子１に効率よく伝播させる事ができ、半導体素子１により増幅された電力を効率よく外部へ伝播させるという効果を奏する。
【０１５２】
更に、実施の形態７に係る半導体装置７００にあっては、半導体装置の放熱面とヒートシンクのベース面が平行でない場合でも良好な放熱性が得られるという効果を奏する。
【０１５３】
なお、放熱面１３の突出量Ｈを増すにつれて、半導体素子１に繋がるワイヤ３及びワイヤ４の長さが増し、半導体装置７００の高周波での伝搬特性が劣化する。また放熱グリス７２の厚みが薄いほど、熱抵抗は低くなり放熱性は向上するが、平面度のばらつきを吸収することが出来なくなる。一般的に放熱グリスの塗布厚みは少なくとも５０ミクロン程度であるので、放熱面１３の突出量Ｈは５０ミクロンから２００ミクロンが望ましい。
【０１５４】
実施の形態８．
実施の形態８は、実施の形態７で上述した課題を解決するための、実施の一形態である。
【０１５５】
図２０は実施の形態８に係る半導体装置８００の説明図である。説明に不要な部分は適宜省略されている。図２０（ａ）は半導体装置８００の断面図である。図２０（ｂ）は、半導体装置８００の放熱面１３とヒートシンク８０２のベース面８０４が平行でない場合の、半導体装置８００とヒートシンク８０２の接触状態を示した断面図である。
【０１５６】
本発明の実施の形態８に係る半導体装置８００は、実施の形態１に係る半導体装置１００とモールド樹脂８０１の形状が異なっている。具体的には図２０（ａ）に示すように、モールド樹脂８０１は、半導体装置８００を形成する第一の金属体１０の放熱面１３の周囲において、放熱面１３より高さＨだけ突出している。
【０１５７】
図２０（ｂ）に示すように、ヒートシンク８０２のベース面８０４には突起８０３が設けられている。突起８０３は、放熱グリス７２に埋没しつつ、半導体装置８００の放熱面１３と接触する。
【０１５８】
従って、実施の形態８においては、放熱面１３の周囲においてモールド樹脂８０１が突出していない実施の形態１と比較して、放熱グリス７２の厚みを薄くしても放熱面１３とヒートシンク７０のベース面８０４が放熱グリス７２を介して接触させることが出来る。他の部分は説明を省略する。
【０１５９】
以上のとおり、本発明の実施の形態８における半導体装置８００では、半導体素子１と、半導体素子１を搭載するダイパッド部１１を有し、半導体素子１がダイパッド部１１のダイボンド面１２に搭載された第一の金属体１０と、半導体素子１の信号電極にワイヤ３及び４を介して接続されたワイヤボンドパッド部３２及び３５を有し、第一の金属体１０における半導体素子１が搭載されたダイボンド面１２と同じ側に、第一の金属体１０と離間した状態で第一の金属体１０に覆われて設けられ、第一の金属体１０と共に伝送線路を形成する第二の金属体２０と、半導体素子１が搭載されたダイボンド面１２と反対側の第一の金属体１０の面が露出するように、第一の金属体１０及び第二の金属体２０を保持しているモールド樹脂８０１とを備える。モールド樹脂８０１は、露出した第一の金属体１０の面の周囲における外形が、予め定められた値だけ露出した第一の金属体１０の面より突出している。
【０１６０】
このような構成によれば、実施の形態１に示された半導体装置１００と同様に、半導体装置８００は半導体素子１で発生した熱ＨＦを効率的に排熱できるという効果を奏する。また、複数の半導体装置８００を近接して配置した場合においても、半導体装置８００同士の結合による発振、及び高周波での伝搬特性の劣化を抑制する効果を奏する。さらに、半導体装置８００の外部から供給された電力を半導体素子１に効率よく伝播させる事ができ、半導体素子１により増幅された電力を効率よく外部へ伝播させるという効果を奏する。
【０１６１】
更に、半導体装置の放熱面とヒートシンクのベース面が平行でない場合でも良好な放熱性が得られるという効果を奏する。また窪みを設けたことで半導体装置８００と放熱グリス７２の接触面積が増加するという効果も奏する。
【０１６２】
実施の形態１から８にて上述したように、本発明における半導体装置は高周波での電力伝送に優れており、特に高周波半導体装置に好適である。
【０１６３】
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。
【０１６４】
また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【符号の説明】
【０１６５】
１  半導体素子、１００、３００、４００、５００、６００、７００、８００  半導体装置、２、８０１  モールド樹脂、３、４、４０４、５０４、６０４  ワイヤ、１０、３０２、４０２、５０２、６０２、７０１  第一の金属体、１１  ダイパッド部、１２  ダイボンド面、１３  放熱面、１９、２９、３０１、３１０、４０１、４１０、５０１、６０１、６１０  リードフレーム、２０  第二の金属体、２１、２２、２３、２４、２５、２６、３１１、３１２、３１３、３１４、３１５、３１６、３１７、３１８  信号リード（第三の金属体）、３２、３５  ワイヤボンドパッド部、４０、７３  基板、７０、８０２  ヒートシンク、７４  アンテナ、９１、９２、９３、９４、９５、９６  信号端子、９７  接地端子、４１１、５０３、６０３、６１１ 突起
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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