CN102272919B - 半导体器件及其制造方法、毫米波电介质内传输装置及其制造方法、以及毫米波电介质内传输系统 - Google Patents

半导体器件及其制造方法、毫米波电介质内传输装置及其制造方法、以及毫米波电介质内传输系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种毫米波电介质内传输装置，能够容易地在不使用具有大量端子的连接器和具有较大安装面积的布线线缆的情况下进行构造。该毫米波电介质内传输装置包括：设置在夹置衬底(4)的两个相对表面之一上并能够进行毫米波电介质内传输的半导体芯片(30)；连接至半导体芯片(30)的天线结构(32)；包括覆盖半导体芯片(30)及天线结构(32)的模制树脂(8)的两个半导体封装(20a)(20b)以及设置在两个半导体封装(20a)(20b)之间并能够传输毫米波信号的电介质波导(21)。半导体封装(20a)(20b)被安装为使得其天线结构(32)将电介质波导(21)保持在两者之间。

Description

半导体器件及其制造方法、毫米波电介质内传输装置及其制造方法、以及毫米波电介质内传输系统
技术领域
本发明涉及半导体器件及其制造方法、毫米波电介质内传输装置及其制造方法、以及毫米波电介质内传输系统。
背景技术
近年来，随着电影影像及计算机图像等中的信息量的显著增大，已经使用了各种装置来以高速传输诸如毫米波的基带信号。对于上述高速基带信号传输装置，需要无故障地传输诸如毫米波的高速基带信号。
同时，根据用于传输基带信号的半导体封装，存在许多如下所述的情况：其中，包括形成在半导体元件上的多个电路元件以构成大规模电子电路的半导体芯片被密封在设置有多个端子的小型封装内。
图38A是示出根据现有技术的半导体封装1的构造示例，而图38B是沿图38A的线X3-X3所取的剖视图。图38A中所示的半导体封装1包括半导体芯片2及夹置衬底4。
半导体芯片2被安装在夹置衬底4上，并包括用于传输基带信号的电路。半导体芯片2在其表面上设置有多个垫盘电极3。夹置衬底4在其后表面一侧设置有多个端子电极5。端子电极5是用于与安装半导体封装1的安装衬底进行电连接的端子，并被用于电源、接地以及输入/输出电信号。夹置衬底4将半导体芯片2的垫盘电极3连接至端子电极5。半导体芯片2的垫盘电极3通过接合引线7连接至引线电极6。
此外，夹置衬底4在其表面上设置有与垫盘电极3对应的引线电极6。引线电极6经由夹置衬底4中的布线图案连接至端子电极5。通常，为了将半导体芯片2连接至夹置衬底4，会使用引线框或接合引线7。否则，还有使用焊球的倒装芯片接合法。根据倒装芯片接合法，伸出电极9(凸起：焊球)设置在半导体芯片2的后表面以及夹置衬底4的表面上，而半导体芯片2经由焊球被接合至夹置衬底4。
利用模制树脂8来密封安装在夹置衬底4上的半导体芯片2及接合引线7。模制树脂8是介电材料，密封的主要目的是保护封装中的半导体芯片2以及使用接合引线7的布线。半导体封装1通常被安装在诸如所使用的印刷板之类的安装衬底的表面上。半导体封装1被连线至同一印刷板或另一印刷板的电路。
通常，在印刷板的布线中，存在很多其中使用具有大量布线的多层衬底的情况。通过在薄的电介质衬底上对布线进行图案化，以彼此层叠方式将布线接合，并将各层布线经由过孔彼此连接来形成多层衬底。在多层衬底的层中，连接器被安装在各电介质衬底上，并且通过连接器之间的直接连接或连接器之间的线缆连接来实现布线。
图39是示出包括层叠半导体封装1a及1b的电子装置700的构造示例的剖视图。根据图39所示的电子装置700，壳体12包括两个半导体封装1a及1b、安装衬底10a及10b、架板11、连接器14以及线缆15。
半导体封装1a安装在下衬底10a上，而半导体封装1b安装在上衬底10b上。半导体封装1a及1b被接合至架板11，使得半导体封装1a及1b的表面与架板11发生接触。由此允许从半导体封装1a及1b产生的热量被排放至架板11。两个衬底10a及10b被固定至架板11。架板11进而被固定至壳体12。为了将衬底10a及10b固定至架板11并将架板11固定至壳体12，采用了螺纹结构13。可以使用金属及固体塑料材料等作为架板11的材料。此外，通过将连接器14设置至衬底10a及10b并利用线缆15将连接器14彼此相连来执行半导体封装1a及1b之间的数据传输。
涉及诸如用于发送/接收毫米信号的电子装置700，专利文献1揭示了一种电介质波导线。根据该电介质波导线，设置了一对主导体层、两行过孔组以及副导体层，并且主导体层以将电介质夹置在其间的方式彼此平行地形成。过孔组被形成为允许主导体层以等于或小于沿信号传输方向的截止波长的间隔彼此电连接。副导体层被连接至过孔组并平行于主导体层而形成。在电介质波导线中，当通过被主导体层、过孔组以及副导体层包围的波导区域传输电信号时，主导体层中的至少一者形成有用于与高频传输线进行电磁耦合的槽孔。高频传输线包括微带线并形成在面对槽孔的位置处。当如上所述形成电介质波导线时，电介质波导线可以被方便地电磁耦合至另一高频传输线，并且能够进行信号传输。此外，能够提供具有从微波至毫米波的稳定特性的波导线。
引用文献列表
专利文献
专利文献1：JP 2004-104816 A(第4页，图1)。
发明内容
技术问题
但是，根据现有技术的用于发送/接收毫米波信号的电子装置700，会出现以下问题。
i.根据电子装置700，图39所示的半导体封装1a及1b被接合至架板11使得半导体封装1a及1b的表面与架板11发生接触，并且线缆15被连接在设置于下衬底10a及上衬底10b的连接器14之间。此外，在半导体封装1a及1b之间传输数据。但是，随着在电子装置中处理的数据量增大的情况下，连接至半导体封装1a及1b的布线数量也会增大。
例如，在被用作存储器的半导体封装中，当数据宽度增大至32位及64位时，地址宽度也会增大。因此，半导体封装1a及1b的端子电极5的数量也会增大。因此，会发生封装尺寸增大的问题。这特别是因为相较于半导体芯片2的垫盘电极3的尺寸，夹置衬底4的端子电极5的尺寸的增大。
ii.因为连接至衬底10中的半导体封装1a的布线数量增大，故需要允许衬底10更多地采用多层结构。由此，会发生成本上升的问题。
iii.衬底10a及10b采用多层结构，导致用于将下衬底10a连接至上衬底10b的连接器14的数量以及线缆15的端子的数量的增大。因此，会出现连接器14及线缆15的物理尺寸增大，连接器14及线缆15的形状复杂，连接器14及线缆15的可靠性降低以及成本上升的问题。
iv.因为多层结构会造成使用多个连接器14及线缆15，故在电子装置中，衬底10a及10b以及架板11及壳体12的构造、形状及布置会较为复杂。因此，会出现成本上升，组装步骤数量增多，以及组装工件难度增加的问题。
v.此外，还可以对参照专利文献1中揭示的电介质波导线来构造用于发送/接收毫米波信号的电子装置的情况进行考量
在此情况下，在包括图39所示的层叠半导体封装1a及1b的电子装置700的结构中，已经考虑到利用电介质波导线来替换连接器14及线缆15。但是，即使利用电介质波导线替换了连接器14及线缆15，还是会出现难以无错误地传输诸如毫米波的高速基带信号的问题。
着眼于以上问题完成了本发明，其旨在无需取决于具有大量端子的连接器以及具有较大安装面积的线缆而方便地构造毫米波电介质内传输系统。本发明的目的在于提供半导体器件及其制造方法、毫米波电介质内传输装置及其制造方法以及毫米波电介质内传输系统。
问题的解决方案
根据本发明的第一方面，为了实现上述目的，提供了一种半导体器件，包括：半导体芯片，其设置在衬底上，并能够进行毫米波带通信；天线结构，其连接至所述半导体芯片；绝缘构件，其被构造用于覆盖所述半导体芯片；以及毫米波传输构件，其由具有能够进行毫米波信号传输的电介质的介电材料制成，并与所述天线结构匹配。
当利用绝缘构件覆盖天线结构时，绝缘构件包括能够允许毫米波信号穿过的电介质。例如，在采用其中能够进行毫米波通信的多个半导体芯片被容纳在同一封装内的构造的情况下，当整个天线结构也被绝缘构件覆盖时，覆盖半导体芯片的绝缘构件用作能够在多个半导体芯片之间进行毫米波信号传输的毫米波传输构件。
根据本发明的半导体器件，当允许具有同一构造并能够进行毫米波电介质内传输的两个根据本发明的半导体器件以两者之间夹置毫米波传输构件的状态彼此接触并使半导体器件工作时，能够从一个半导体器件向另一半导体器件传输毫米波信号。
根据本发明的第二方面，为了实现上述目的，提供了一种毫米波电介质内传输装置，包括：能够进行毫米波电介质内传输的第一半导体器件，其包括设置在一个衬底上并能够进行毫米波带通信的半导体芯片、连接至所述半导体芯片的天线结构、以及被构造用于覆盖所述半导体芯片的绝缘构件；能够进行毫米波电介质内传输的第二半导体器件，其包括设置在另一衬底上并能够进行毫米波带通信的半导体芯片、连接至所述半导体芯片的天线结构、以及被构造用于覆盖所述半导体芯片的绝缘构件；以及毫米波传输构件，其由具有能够进行毫米波电介质内传输的电介质的介电材料制成，并设置在所述第一半导体器件与所述第二半导体器件之间，其中，所述第一半导体器件以及所述第二半导体器件以将所述毫米波传输构件夹置于两者之间的方式进行安装，使得毫米波信号能够在所述第一半导体器件的所述天线结构与所述第二半导体器件的所述天线结构之间传输。
根据本发明的毫米波电介质内传输装置，能够经由设置在第一半导体器件与第二半导体器件之间的毫米波信号传输构件从第一半导体器件向第二半导体器件传输毫米波信号。
根据本发明的第三方面，为了实现上述目的，提供了一种制造半导体器件的方法，所述方法包括以下步骤：在衬底上形成能够进行毫米波带通信的半导体芯片；将天线结构连接至形成在所述衬底上的所述半导体芯片；通过利用绝缘构件覆盖所述半导体芯片来使所述半导体芯片绝缘；并且利用具有能够进行毫米波信号通信的电介质的介电材料，使所述天线结构与毫米波传输构件匹配。
根据本发明的第四方面，为了实现上述目的，提供了一种制造毫米波电介质内传输装置的方法，所述方法包括以下步骤：通过在一个衬底上设置能够进行毫米波带通信的半导体芯片、将天线结构连接至所述半导体芯片、并利用绝缘构件覆盖所述半导体芯片，来形成能够进行毫米波电介质内传输的第一半导体器件；通过在另一衬底上设置能够进行毫米波带通信的半导体芯片、将天线结构连接至所述半导体芯片、并利用绝缘构件覆盖所述半导体芯片，来形成能够进行毫米波电介质内传输的第二半导体器件；并且利用具有能够进行毫米波信号传输的电介质的介电材料来在所述第一半导体器件与所述第二半导体器件之间形成毫米波传输构件，其中，在形成所述毫米波传输构件时，将所述第一及第二半导体器件隔着所述毫米波传输构件进行安装，使得在所述第一半导体器件的所述天线结构与所述第二半导体器件的所述天线结构之间能够传输毫米波信号。
根据本发明的第五方面，为了实现上述目的，提供了一种毫米波电介质内传输系统，包括：能够进行毫米波电介质内传输的第一半导体器件，其包括设置在一个电子器件的衬底上并能够进行毫米波带通信的半导体芯片、连接至所述半导体芯片的天线结构、以及被构造用于覆盖所述电子器件的所述半导体芯片的绝缘构件；能够进行毫米波电介质内传输的第二半导体器件，其包括设置在另一电子器件的衬底上并能够进行毫米波带通信的半导体芯片、连接至所述半导体芯片的天线结构、以及被构造用于覆盖所述电子器件的所述半导体芯片的绝缘构件；以及毫米波传输构件，其由具有能够进行毫米波信号传输的电介质的介电材料制成，并设置在所述第一半导体器件与所述第二半导体器件之间，其中，所述一个电子器件和所述另一电子器件经由所述毫米波传输构件彼此接触，使得在所述第一半导体器件的所述天线结构与所述第二半导体器件的所述天线结构之间能够传输毫米波信号。
如上所述，根据本发明各个方面，包括能够进行毫米波带通信的半导体芯片的第一及第二半导体器件被布置为使得其天线结构以在其间夹置电介质传输路径的方式彼此面对。因此，可以经由设置在第一半导体器件与第二半导体器件之间并能够进行毫米波信号传输的电介质传输路径来从第一半导体器件向第二半导体器件传输毫米波信号。此外，能够不基于具有大量端子的连接器以及具有较大安装面积的印刷布线线缆而方便地构造毫米波电介质内传输系统。
例如能够将具有上述构造的本发明的各个方面应用至以高速传输具有30GHz至300GHz载波频率的毫米波带信号(承载电影影像及计算机图像等)的毫米波带通信系统。
本发明的有益效果
根据本发明的半导体器件及其制造方法，天线结构被连接至半导体芯片。此外，提供了一种毫米波传输构件，其由具有能够传输毫米波信号的电介质的介电材料制成，并与天线结构匹配。当整个天线结构被绝缘构件覆盖时，覆盖半导体芯片的绝缘构件也包括允许毫米波信号穿过的电介质，以构成毫米波电介质内传输路径。
利用上述构造，允许具有相同构造并能够进行毫米波电介质内传输的两个根据本发明的半导体器件在两者之间夹置毫米波传输构件的情况下彼此接触，并进行工作。因此，能够从一个半导体器件向另一半导体器件传输毫米波信号。此外，能够在半导体器件之间实现高速数据传输。
由此，无需基于具有大量端子的连接器以及具有较大安装面积的印刷布线片线缆，能够方便地构造毫米波电介质内传输装置，其能够利用简单廉价的构造来沿一个方向或两个方向传输毫米波信号。
根据本发明的毫米波电介质内传输装置及其制造方法，分别设置有能够进行毫米波带通信的半导体芯片的第一及第二半导体器件的天线结构被布置使得在其两者之间夹置毫米波传输构件。
利用上述构造，能够经由设置在第一半导体器件与第二半导体器件之间并能够进行毫米波信号传输的毫米波传输构件来从第一半导体器件向第二半导体器件传输毫米波信号。由此，无需基于具有大量端子的连接器以及具有较大安装面积的印刷布线片线缆，能够方便地构造毫米波电介质内传输系统，其能够沿一个方向或两个方向传输毫米波信号。
根据本发明的毫米波电介质内传输系统，在一个电子装置的衬底上设置能够进行毫米波电介质内传输的第一半导体器件，并在另一电子装置的衬底上设置能够进行毫米波电介质内传输的第二半导体器件。在第一半导体器件与第二半导体器件之间设置能够传输毫米波信号的毫米波传输构件，并且一个电子装置与另一电子装置隔着毫米波传输构件彼此接触以在第一半导体器件的天线结构与第二半导体器件的天线结构之间传输毫米波信号。
利用上述构造，能够经由设置在第一半导体器件与第二半导体器件之间并能够进行毫米波信号传输的毫米波传输构件来从第一半导体器件向第二半导体器件传输毫米波信号。由此，无需基于用于将两个电子装置彼此连接的通信线缆等，能够在一个电子装置与另一电子装置之间进行通信处理。
附图说明
图1是示出作为根据本发明的第一实施例的半导体封装20的构造示例的剖视图；
图2是示出半导体封装20的内部构造示例的框图；
图3A是示出半导体封装20的形成示例的处理图；
图3B是示出半导体封装20的形成示例的处理图；
图3C是示出半导体封装20的形成示例的处理图；
图3D是示出半导体封装20的形成示例的处理图；
图3E是示出半导体封装20的形成示例的处理图；
图4是示出作为第二实施例的毫米波电介质内传输装置200的构造示例的剖视图；
图5是示出组装毫米波电介质内传输装置200的示例的剖视图；
图6是示出毫米波电介质内传输装置200的内部构造示例的框图；
图7是示出图4所示毫米波电介质内传输装置200的放大构造示例的立体图；
图8是示出用于检验毫米波电介质内传输装置200的传输特性及反射特性的模拟模型示例的示意图；
图9是示出毫米波电介质内传输装置200的模拟特性的示例的视图；
图10是示出作为第三实施例的毫米波电介质内传输装置300的构造示例的剖视图；
图11是示出作为第四实施例的半导体封装20c的构造示例的立体图；
图12A是示出半导体封装20c的形成示例的处理图；
图12B是示出半导体封装20c的形成示例的处理图；
图12C是示出半导体封装20c的形成示例的处理图；
图12D是示出半导体封装20c的形成示例的处理图；
图13是示出具有POP结构的毫米波电介质内传输装置400的构造示例的剖视图；
图14是示出具有POP结构的毫米波电介质内传输装置400的构造示例的剖视图；
图15是示出作为第五实施例的毫米波电介质内传输装置500的构造示例的剖视图；
图16A是示出毫米波电介质内传输装置500的形成示例1的处理图；
图16B是示出毫米波电介质内传输装置500的形成示例1的处理图；
图17A是示出毫米波电介质内传输装置500的形成示例2的处理图；
图17B是示出毫米波电介质内传输装置500的形成示例2的处理图；
图17C是示出毫米波电介质内传输装置500的形成示例2的处理图；
图18A是示出毫米波电介质内传输装置500的形成示例3的处理图；
图18B是示出毫米波电介质内传输装置500的形成示例3的处理图；
图19A是示出作为第六实施例的毫米波电介质内传输装置600的构造示例的剖视图；
图19B是示出作为第六实施例的毫米波电介质内传输装置600的构造示例的剖视图；
图20A是示出电子装置601的形成示例的处理图；
图20B是示出电子装置601的形成示例的处理图；
图21A是示出电子装置602的形成示例的处理图；
图21B是示出电子装置602的形成示例的处理图；
图22A是说明与第七实施例比较的示例的视图；
图22B是说明与第七实施例比较的示例的视图；
图23A是说明第七实施例的半导体封装的构造概况的视图；
图23B是说明第七实施例的半导体封装的构造概况的视图；
图24A是说明在第七实施例的半导体封装中使用的天线结构的详细示例的视图；
图24B是说明在第七实施例的半导体封装中使用的天线的各个部分的尺寸的视图；
图24C是说明在第七实施例的半导体封装中使用的天线的各个部分的特性的视图；
图25A是说明应用了图24中所示的天线结构的第七实施例的半导体封装的详细示例的平面图；
图25B是说明应用了图24中所示的天线结构的第七实施例的半导体封装的详细示例的平面图；
图26是示出根据在图25中示出的第七实施例的半导体封装中的模拟特性的示例1的图形；
图27是示出在图25中示出的根据第七实施例的半导体封装中的模拟特性的示例2的图形；
图28是示出在图25中示出的根据第七实施例的半导体封装中的模拟特性的示例3的图形；
图29A是说明与第八实施例比较的示例的视图；
图29B是说明与第八实施例比较的示例的视图；
图30A是说明第八实施例的毫米波电介质内传输系统的构造概况的视图；
图30B是说明第八实施例的毫米波电介质内传输系统的构造概况的视图；
图31是示出图30中所示的根据第八实施例的毫米波电介质内传输系统中的模拟特性的示例1的图形；
图32是示出图30中所示的根据第八实施例的毫米波电介质内传输系统中的模拟特性的示例2的图形；
图33是示出图30中所示的根据第八实施例的毫米波电介质内传输系统中的模拟特性的示例3的图形；
图34是说明第一改变示例的半导体封装的视图；
图35是说明第二改变示例的半导体封装的视图；
图36是说明第三改变示例的半导体封装及毫米波电介质内传输系统的视图；
图37是说明第四改变示例的毫米波电介质内传输系统的视图；
图38A是示出根据现有技术的半导体封装1的构造示例的平面图；
图38B是沿线X3-X3所取的剖视图，其示出了根据现有技术的半导体封装1的构造示例；且
图39是示出包括层叠在其中的半导体封装1的电子装置的构造示例的剖视图。
具体实施方式
以下，将参考附图来描述根据本发明的半导体器件及其制造方法、毫米波电介质内传输装置及其制造方法。
1.第一实施例(半导体封装20：构造示例，内部构造示例及处理图)
2.第二实施例(毫米波电介质内传输装置200：构造示例，组装示例，内部构造示例，放大构造示例，模拟模型示例，特性示例)
3.第三实施例(毫米波电介质内传输装置300：构造示例)
4.第四实施例(半导体封装20c：构造示例，形成示例/毫米波电介质内传输装置400：构造示例及组装示例)
5.第五实施例(毫米波电介质内传输装置500：构造示例及形成示例)
6.第六实施例(毫米波电介质内传输装置600：构造示例/电子装置201及202的形成示例)
7.第七实施例(同一封装中多个半导体芯片之间的毫米波传输)
8.第八实施例(第七实施例+不同封装之间的毫米波传输)
9.改变示例(第一至第四改变示例)
<第一实施例>
[半导体封装20的构造示例]
以下将参考图1来描述作为本发明的第一实施例的半导体封装20的构造示例。图1所示的半导体封装20构成半导体器件的示例。可将半导体封装20应用至以高速传输毫米波带信号的毫米波电介质内传输系统，其具有用于承载电影影像及计算机图像等的30GHz至300GHz的载波频率。毫米波电介质内传输系统包括数字记录再现设备、陆上电视接收器、移动电话、游戏机、计算机、通信设备等。
半导体封装20包括夹置衬底4、模制树脂8、能够传输毫米波信号的电介质传输路径21、能够进行毫米波带通信的半导体芯片30以及天线结构32。夹置衬底4构成芯片安装衬底，而半导体芯片30被设置在夹置衬底4上。使用通过将具有预定比介电常数的热加强树脂与铜箔结合而获得的片材作为夹置衬底4。半导体芯片30执行毫米波带中的通信处理。半导体芯片30使用通过将LSI功能单元201与图2所示的信号生成单元202一体形成而获得的系统LSI(参见图2)。
此外，以与现有技术相同的方式，不对毫米波信号进行转换的的供电单元等的端子经由接合引线7从半导体芯片30的垫盘电极3引线连接至引线电极6，并经由夹置衬底4连接至端子电极5。
天线结构32被连接至半导体芯片30。在本示例中，天线结构32被设置在夹置衬底4的半导体芯片30上。天线结构32包括天线端子31、微带线33以及天线39等(参见图2)。
夹置衬底4上的半导体芯片30以及天线结构32的封装元件等被作为绝缘构件的示例的模制树脂8覆盖，使得封装元件被绝缘(密封)。例如使用具有比介电常数ε1的环氧树脂作为模制树脂8。根据现有技术中的半导体封装1，能够进行数据传输的印刷布线片从图39所示的半导体芯片2的垫盘电极3连接至端子电极5。
根据本发明的半导体封装20，天线端子31引线连接至实现半导体芯片30中信号生成单元202的半导体集成电路。利用该结构，用本发明的半导体封装20中的天线结构32来替代现有技术中半导体封装1的一部分端子电极5。因此，能够减少端子电极5的数量。
当整个天线结构被模制树脂8覆盖时，模制树脂8由具有能够传输毫米波信号的电介质的介电材料制成，并被构造用于构成电介质传输路径21的全部或一部分。当未应用本实施例时，模制树脂8的目的在于保护封装中的半导体芯片及使用了接合引线的布线。但是，本实施例的另一区别在于实现了电介质传输路径21。
在模制树脂8上设置如双点划线所示的能够传输毫米波信号的电介质传输路径21。电介质传输路径21构成毫米波传输构件的示例，并包括由金属以及如图3A至3E所示具有预定比介电常数ε3的介电材料制成的架板11的一部分。介电材料包括能够传输毫米波信号的电介质。作为介电材料，例如使用包括基于压克力树脂、基于氨基甲酸乙酯树脂、基于环氧树脂、基于硅、或基于聚酰亚胺的介电材料的构件。架板11构成区域界定构件的示例，并形成有与天线结构32的上部匹配的贯通部分11a。贯通部分11a的贯通横截面可呈圆形或矩形。沿架板11的厚度方向形成的贯通部分11a的深度(高度)界定(规定)了电介质传输路径21(波导)的长度。
电介质传输路径21并不限于架板11的厚度方向，并可沿架板11的表面方向布置。介电材料被设置在架板11的贯通部分11a中以构成基于毫米波信号的电磁波的电介质内传输路径。此外，电介质传输路径21并不限于设置于架板11的贯通部分11a处的介电材料，密封半导体芯片30的模制树脂8的一部分也可被用作电介质传输路径21。
[半导体封装20的内部构造示例]
以下将参考图2来描述半导体封装20的内部构造示例。图2所示的半导体芯片30包括LSI功能单元201、信号生成单元202以及双向天线耦合单元203。天线耦合单元203构成信号耦合单元或其一部分的示例。这里，狭义上天线耦合单元203指用于将半导体芯片30中的电路耦合至设置在芯片内部或外部的天线的单元。广义上天线耦合单元203指用于将半导体芯片30信号地耦合至电介质传输路径21的单元。
LSI功能单元201具有由现有技术中图39所示的半导体芯片2提供的预定功能。例如，LSI功能单元201包括用于对待发送至对方的图像及声音数据等进行处理的电路，或用于对从对方接收到的图像及声音数据进行处理的电路。
信号生成单元202连接至LSI功能单元201。信号生成单元202包括构成第一信号生成模块的示例的下行信号生成模块23，以及构成第二信号生成模块的示例的上行信号生成模块24。下行信号生成模块23包括并行-串行转换电路34、调制电路35、频率转换电路36及放大器37，从而通过对输入信号Sin执行信号处理而生成毫米波信号S。
并行-串行转换电路34构成第一信号转换单元的示例，并将并行输入信号Sin(数据)转换为串行传输信号Ss(数据)。调制电路35连接至并行-串行转换电路34。调制电路35被构造用于对串行传输信号Ss进行调制。例如使用相位调制电路或频率调制电路作为调制电路35。
频率转换电路36连接至调制电路35。频率转换电路36对通过调制电路35调制过的串行传输信号Ss进行频率转换，并生成毫米波信号S。这里，毫米波信号S指具有30GHz至300GHz范围内的频率的信号。放大器37连接至频率转换电路36。放大器37被构造用于对经频率转换的毫米波信号S进行放大。
放大器37经由天线端子31(未示出)连接至双向天线耦合单元203。天线耦合单元203将由下行信号生成模块23生成的毫米波信号S发送至电介质传输路径21，并从电介质传输路径21接收毫米波信号S以向上行信号生成模块24输出毫米波信号S。电介质传输路径21包括具有预定比介电常数ε3的介电材料。
天线耦合单元203例如包括天线结构32以及天线切换部分38(天线双工器)。天线结构32指半导体封装20的分享了电介质传输路径21的天线耦合单元203中的结构。天线结构32包括天线端子31、微带线33以及天线39。当在同一芯片中形成天线切换部分38时，天线端子31及微带线33(但无天线切换部分38)构成天线耦合单元203。
天线39具有基于毫米波信号S的波长λ的预定长度(例如，约600μm的长度)，并耦合至电介质传输路径21。除了平板天线(patch antenna)之外，还可使用探测天线(偶极等)、环形天线或小孔耦合元件(槽天线等)作为天线39。
天线39基于毫米波信号S向电介质传输路径21发出电磁波S′。此外，天线39基于毫米波信号S从电介质传输路径21接收电磁波S′。除了天线39之外，天线结构32还包括微带线33。微带线33将天线端子31连接至天线39，从天线端子31向天线39发送下行毫米波信号S，并从天线39向天线端子31发送上行毫米波信号S。
当下行及上行共用天线39时使用天线切换部分38。例如，当向对方发送毫米波信号S时，天线切换部分38将天线39连接至下行信号生成模块23。此外，当从对方接收毫米波信号S时，天线切换部分38将天线39连接至上行信号生成模块24。天线切换部分38设置在半导体芯片30上。但是，本发明并不限于此。例如，天线切换部分38可设置在半导体芯片30内部。此外，当与上行天线分立地设置下行天线时，可以省略天线切换部分38。
如果天线耦合单元203具有约10％至20％的比带宽(fractionalbandwidth，其＝信号带/工作中心频率)，则可利用谐振结构等方便地形成天线耦合单元203。在本实施例中，使用了具有比介电常数ε1的介电材料，其构成具有损耗的电介质传输路径21。毫米波的电磁波S′在传输路径21中行进。因为电介质传输路径21具有较大损耗，故反射也被削弱。
上行信号生成模块24连接至天线耦合单元203。上行信号生成模块24包括放大器44、频率转换电路45、解调电路46以及串行-并行转换电路47，从而对于由天线耦合单元203接收的毫米波信号S执行信号处理来生成输出信号Sout。
放大器44连接至天线耦合单元203，并被构造为用于对通过天线39接收的毫米波信号S进行放大。频率转换电路45连接至放大器44，并对放大的毫米波信号S进行频率转换以输出经频率转换的串行接收信号Sr。解调电路46连接至频率转换电路45，并被构造用于对经频率转换的串行接收信号Sr进行解调。
构成第二信号转换单元的示例的串行-并行转换电路47被连接至解调电路46。串行-并行转换电路47将串行接收信号Sr(数据)转换为并行输出信号Sout(数据)。当如上所述形成半导体芯片30时，输入信号Sin经过并行-串行转换并且接收信号Sr经过串行-并行转换处理，由此减少了信号布线的数量。此外，能够减少多层衬底的层叠层的数量。因此，能够减少具有大量端子的连接器以及印刷布线片线缆的数量。
由此，半导体封装20被形成并进行工作。因此，在架板11的贯通部分11a的一侧设置的介电材料以及在架板11的贯通部分11a的另一侧设置的介电材料构成毫米波电介质传输路径。因此，可以从能够进行毫米波电介质内传输的一个半导体封装20向能够进行毫米波电介质内传输的另一半导体封装20发送毫米波信号S。
[半导体封装20的形成示例]
下面，将参考图3A至3E描述半导体封装20的形成示例。首先，在图3A所示的夹置衬底4(管芯)上形成能够进行毫米波带通信的半导体芯片30。半导体芯片30使用通过将图2所示的接收系统及发送系统与半导体集成电路一体形成而获得的系统LSI。发送系统包括LSI功能单元201、并行-串行转换电路34、调制电路35、频率转换电路36、放大器37以及天线切换部分38，而接收系统包括放大器44、频率转换电路45、解调电路46以及串行-并行转换电路47。可以通过业界公知的制造方法将半导体芯片30安装在夹置衬底4上。
然后，在半导体芯片30的上部上形成天线端子31。天线端子31例如自安装在设置天线结构32的区域的天线耦合单元203中的天线切换部分38的输出点引出。当半导体芯片30包括天线切换部分38时，天线端子31自安装在半导体芯片30中的天线切换部分38的输出点引出。
然后，天线结构32连接至安装在图3B所示的夹置衬底4上的半导体芯片30。例如，微带线33从上述半导体芯片30上的天线端子31形成，并且天线39形成在微带线33的前端。具有基于毫米波信号S的波长λ的预定长度的平板天线被用作天线39，并且例如，平板天线的一个边具有约600μm的长度。除了平板天线之外，还可使用探测天线(偶极等)、环状天线或小孔耦合元件(槽状天线等)作为天线39。通过半导体芯片30上的天线端子31、微带线33以及天线39实现天线结构32。
此外，如图3C所示，夹置衬底4上的半导体芯片30及天线结构32被模制树脂8覆盖，由此将半导体芯片30及天线结构32绝缘化。使用具有比介电常数ε1的环氧树脂作为模制树脂8。使用通过将甲酚酚醛型环氧树脂(ECN)与石英填料进行合成而获得的树脂，或联苯类环氧树脂用作上述环氧树脂。随后，如图3D所示，在夹置衬底4下方形成用于倒装芯片接合的伸出电极9(凸起)。伸出电极9包括呈球状的焊料构件。
然后，如图3E所示，在模制树脂8上形成能够传输毫米波信号的电介质传输路径21。当形成电介质传输路径21时，例如在模制树脂8上形成形成有贯通部分11a的金属架板11。贯通部分11a与半导体芯片30的天线结构32的上部匹配。在本示例中，在架板11的预定位置处开通具有直径φ的贯通部分11a。随后，介电材料被填充在架板11的贯通部分11a中形成用于毫米波信号的电介质传输路径21。使用具有比介电常数ε1的玻璃环氧树脂构件作为上述介电材料。
当将架板11接合至半导体封装20时，可以在半导体封装20与电介质传输路径21之间插入粘弹性材料16，粘弹性材料16包括能够进行毫米波电介质内传输的介电材料。粘弹性材料16在半导体封装20与架板11之间起到散热作用，并且通过提高与电介质传输路径21的粘附性而产生提高天线耦合性能的效果。粘弹性材料16具有预定比介电常数以及预定介电损耗角正切。例如使用包括基于压克力树脂、基于聚氨酯树脂、基于环氧树脂、基于硅、或基于聚酰亚胺的介电材料在内的介电材料作为粘弹性材料16。为了在粘弹性材料16中以高速传输毫米波信号，优选地粘弹性材料16具有约3至约6的比介电常数以及约0.0001至约0.001的介电损耗角正切。
此外，基于压克力树脂的介电材料具有约2.5至约4.5的比介电常数以及约0.001至约0.05的介电损耗角正切。基于聚氨酯的介电材料具有约2.8至约4.0的比介电常数以及约0.001至约0.05的介电损耗角正切。基于环氧树脂的介电材料具有约4.0至约6.0的比介电常数以及约0.001至约0.01的介电损耗角正切。基于硅的介电材料具有约3.0至约6.0的比介电常数以及约0.0001至约0.001的介电损耗角正切。基于聚酰亚胺的介电材料具有约3.0至约4.0的比介电常数以及约0.001至约0.01的介电损耗角正切。这些介电材料也可被应用至电介质传输路径21。以此方式，完成能够传输毫米波信号的半导体封装20。
如上所述，根据第一实施例的半导体封装20，夹置衬底4上的半导体芯片30及天线结构32被模制树脂8覆盖，由此半导体芯片30及天线结构32被绝缘，并且电介质传输路径21被设置在模制树脂8上。因此，具有相同构造并且能够进行毫米波电介质内传输的两个半导体封装20a及20b的各自电介质传输路径21在彼此面对的同时发生接触，并且半导体封装20a及20b进行工作。因此，能够从一个半导体封装20a向另一半导体封装20b发送毫米波信号S。此外，能够在半导体封装20a及20b之间执行高速数据传输。
因为覆盖在半导体芯片30及天线结构32上的模制树脂8也构成毫米波电介质内传输路径，故能够减小半导体封装20的安装面积。由此，在不基于具有较大数量端子的连接器以及印刷布线片线缆的情况下，能够利用简单廉价的构造沿一个方向或两个方向方便地构造能够传输毫米波信号S的毫米波电介质内传输系统(设备)。
此外，在用于安装半导体封装20的安装衬底中，利用应用至天线耦合单元203的天线结构32来替代形成在衬底侧的端子电极。因此，因为能够形成具有较小尺寸的天线结构32，故可以使封装尺寸减小。此外，在安装衬底中，可以减少布线的数量。因此，能够在形成多层衬底时减少层的数量。
<第二实施例>
[毫米波电介质内传输装置200的构造示例]
在本实施例中，如图4所示，设置有电介质传输路径的架板11被夹置在两个能够进行毫米波电介质内传输并层叠的半导体封装20a及20b之间。
图4所示的毫米波电介质内传输装置200包括衬底10a及10b、架板11、壳体12以及半导体封装20a及20b。两个半导体封装20a及20b被布置使得其表面接触架板11。壳体12是数字记录再现设备、陆上电视接收器、移动电话、游戏机、计算机或通信设备等的放置盒(外壳)。
设置有电介质传输路径21的架板11被安装在壳体12中。利用螺纹结构13将架板11固定至壳体12中的横向侧、底表面以及上表面等。衬底10a及10b安装在架板11中。在本示例中，用于衬底安装的两个上下空间被设置在架板11的预定位置，并且在衬底10a及10b将架板11夹置在两者之间的状态下，利用螺纹结构13将衬底10a及10b分别安装在两个空间内。
半导体封装20a被安装在下衬底10a上。在第一实施例中描述的半导体封装20被用作半导体封装20a。根据现有技术中的倒装芯片接合法，利用诸如凸起的伸出电极9将下衬底10a焊接至半导体封装20a。在半导体封装20a中，将能够进行毫米波带通信的半导体芯片30设置在一个夹置衬底4上。天线结构32连接至半导体芯片30。夹置衬底4上的半导体芯片30及天线结构32被模制树脂8覆盖。
半导体封装20b以从上衬底10b向下的方式进行安装。相较于半导体封装20a，半导体封装20b被安装使得其姿态以180度的角度颠倒。使用在第一实施例中描述的半导体封装20作为半导体封装20b。根据与现有技术中相同的倒装芯片接合法，利用诸如凸起的伸出电极9将下衬底10a焊接至半导体封装20b。在本示例中，在半导体封装20b中，在另一夹置衬底4下方设置能够进行毫米波带通信的半导体芯片30。以与半导体封装20a相同的方式使天线结构32连接至半导体芯片30。在夹置衬底4下方的半导体芯片30及天线结构32被模制树脂8覆盖。
毫米波电介质内传输装置200具有其中架板11被安装成使得两个半导体封装20a及20b的天线结构32彼此面对的层叠结构。半导体封装20a的天线结构32被设置在半导体封装20a的夹置衬底4的半导体芯片30上。半导体封装20b的天线结构32被设置在半导体封装20b的夹置衬底4下方的半导体芯片30下方。使用平板天线作为各个天线结构32。在本示例中，天线结构32被形成在半导体封装20a及20b的表面上，同时与电介质传输路径21直接接触。采用上述层叠结构，由此能够提高天线耦合性能。在本示例中，安装在下衬底10a上的半导体封装20a在与架板11紧密接触的同时，经由粘弹性材料16被固定至架板11。使用具有比介电常数ε4的粘弹性树脂作为粘弹性材料16。以相同方式，还使安装在上衬底10b下方的半导体封装20b在与架板11紧密接触的同时，经由粘弹性材料16被固定至架板11。利用粘弹性材料16来固定半导体封装20a及20b，以防止具有不同比介电常数ε1的材料被夹置在电介质传输路径21内。
能够传输毫米波信号的电介质传输路径21被设置在半导体封装20a与半导体封装20b之间，并且半导体封装20a及20b被安装成使得半导体封装20a及20b的天线结构32彼此面对，使得电介质传输路径21夹置在其间。在架板11中，由虚线表示范围以内代表电介质传输路径21。
电介质传输路径21被布置在半导体封装20a的天线结构32的上部与半导体封装20b的天线结构32的下部相匹配所在的位置处。在本示例中，贯通部分11a(参见图5)被设置在架板11的用于允许上侧天线结构32与下侧天线结构32匹配的部分处。介电材料21′被填充在贯通部分11a中，由此形成电介质传输路径21。具有比介电常数ε1的玻璃环氧树脂等被用作介电材料21′。
毫米波电介质内传输装置200如上构造，使得两个半导体封装20a及20b进行工作。经由模制树脂8、粘弹性材料16以及架板11内部的电介质传输路径21，在半导体封装20a及20b的天线结构32之间传输毫米波信号S作为电磁波S′。由此，能够经由设置在架板11的贯通部分11a中的构成电介质传输路径21的介电材料21′，在一个半导体封装20a与另一半导体封装20b之间基于毫米波信号S执行双向通信处理。此外，无需在现有技术的图39所示的电路安装衬底的构造中使用的连接器14及线缆15。
[毫米波电介质内传输装置200的组装示例]
下面，将参考图5来描述毫米波电介质内传输装置200的制造方法。在本示例中，在制造图4所示毫米波电介质内传输装置200期间，首先形成半导体封装20a及20b。在半导体封装20a中，在一个夹置衬底4上设置能够进行毫米波带通信的半导体芯片30。然后，将天线结构32连接至半导体芯片30。然后，利用模制树脂8覆盖夹置衬底4上的半导体芯片30及天线结构32以将半导体芯片30及天线结构32绝缘。由此，可以形成能够进行毫米波电介质内传输的半导体封装20a(参见图3A至图3E)。
在半导体封装20b中，在另一(分立的)夹置衬底4上设置能够进行毫米波带通信的半导体芯片30。然后，天线结构32连接至半导体芯片30。然后，利用模制树脂8来覆盖夹置衬底4上的半导体芯片30及天线结构32，使得将半导体芯片30及天线结构32绝缘。由此，能够形成能够进行毫米波电介质内传输的半导体封装20b(参见图3A至图3E)。
然后，在半导体封装20a与半导体封装20b之间形成能够传输毫米波信号的电介质传输路径21。当形成电介质传输路径21时，例如在由金属制成的架板11的预定位置处形成呈圆筒形的贯通部分11a。然后，将介电材料21′填充在贯通部分11a内。例如，将用作树脂止挡件的构件与贯通部分11a的一侧发生接触，并且利用涂布器等在贯通部分11存在底部的状态下从贯通部分11a的上部涂布介电材料21′。由此形成电介质波导。
随后，两个半导体封装20a及20b被安装在架板11内使得半导体封装20a的天线结构32与半导体封装20b的天线结构32以在其两者之间夹置电介质传输路径21的情况下彼此面对。此时，半导体封装20a及20b被布置为使得半导体封装20a的天线结构32的天线39的中心与半导体封装20b的天线结构32的天线39的中心一致。
此外，当将半导体封装20a及20b安装在架板11中时，半导体封装20a的上表面经由粘弹性材料16a附着至(紧密固定至)架板11的下表面。类似地，半导体封装20b的下表面经由粘弹性材料16a附着至架板11的上表面。由此，完成图4所示的毫米波电介质内传输装置200。
[毫米波电介质内传输装置200的内部构造示例]
下面将参考图6来描述毫米波电介质内传输装置200的内部构造示例。图6所示的毫米波电介质内传输装置200包括半导体封装20a、电介质传输路径21以及半导体封装20b。
半导体封装20a包括LSI功能单元201、信号生成单元202以及天线耦合单元203。图2示出了LSI功能单元201的功能以及信号生成单元202及天线耦合单元203的内部构造。在现有技术的半导体芯片2中，LSI功能单元201与信号生成单元202之间的电气接口204是由垫盘电极3提供的数据传输接口，并通过电气布线实现。
信号生成单元202与天线耦合单元203之间的毫米波接口205是用于由图2所示的天线端子31及微带线33提供的毫米波传输的接口。信号生成单元202将通过电气接口204提供的输入(电)信号Sin转换为毫米波信号S。此外，信号生成单元202将通过毫米波接205提供的毫米波信号S转换为输出(电)信号Sout。
半导体封装20b包括LSI功能单元201’、信号生成单元202’及天线耦合单元203’。因为LSI功能单元201’、信号生成单元202’以及天线耦合单元203’的功能与如图2所示的LSI功能单元201、信号生成单元202及天线耦合单元203的功能相同，故将省略对其的描述。
信号生成单元202’与天线耦合单元203’之间的毫米波接205’是用于由图2所示的天线端子31及微带线33提供的毫米波传输的接口。信号生成单元202’将通过电气接口204’提供的并行输入(电)信号Sin转换为毫米波信号S。此外，信号生成单元202’将通过毫米波接口205’提供的毫米波信号S转换为输出(电)信号Sout。
电介质传输路径21包括上述天线耦合单元203与天线耦合单元203’之间的电介质部分206。天线耦合单元203将通过毫米波信号S的毫米波接205提供的毫米波信号S传输至电介质传输路径21。由此，能够有效地经由电介质部分206将毫米波信号S传输至另一天线耦合单元203’。这里，术语“有效”指，在预定的30GHz至300GHz的毫米带频率内，天线耦合单元203与203′之间的传输特性较高，并且天线耦合单元203与203′之间的反射特性较低。
[毫米波电介质内传输装置200的放大构造示例]
下面，将参考图7来描述图4所示的毫米波电介质内传输装置200的放大构造示例。根据图7所示的毫米波电介质内传输装置200，半导体封装20a及20b的天线结构32使用平板天线作为天线39。在半导体封装20a中，天线39被装载在半导体芯片30上并直接连接至形成在半导体芯片的表面上的天线端子31，或利用接合引线连接至天线端子31。因为天线39形成在半导体芯片30的表面上，故能够采用天线39与电介质传输路径21进行直接接触的结构。以与半导体封装20a相同的方式来构造半导体封装20b。
在图7中，由虚线表示的圆柱形部分是电介质传输路径21。根据毫米波电介质内传输装置200的层叠结构，两个半导体封装20a及20b被安装在架板11中，使得半导体封装20a及20b的天线结构32在其两者之间夹置电介质传输路径21的情况下彼此面对。电介质传输路径21例如被布置(构造)为使得天线结构32处于可透视范围。
在半导体封装20a中，毫米波信号S经由天线端子31被传输至天线结构32。天线结构32经由天线39向电介质传输路径21辐射毫米波信号S。在半导体封装20b中，天线结构32从电介质传输路径21接收电磁波S′并向天线端子31发送毫米波信号S。由此，能够利用半导体封装20a及20b之间的电介质传输路径21来进行通信处理。
[模拟模型的示例]
下面将参考图8来描述用于检验毫米波电介质内传输装置200的传输特性及反射特性的模拟模型的示例。图8中所示的模拟模型采用图7中所示的毫米波电介质内传输装置200的构造示例。表1总体示出了在模拟模型中设定的参数。
表1
  模制树脂的一边的长度11   10mm
  模制树脂的厚度t1   0.8mm
  模制树脂的的比介电常数ε1   4
  模制树脂的介电损耗角正切tanδ1   0.01
  平极天线的一边的长度12   1.1mm
  微带线的长度13   1mm
  微带线的宽度w1   0.03mm
  微带线的电介质的厚度t2   0.1mm
  微带线的厚度t3   0.018mm
  夹置衬底的比介电常数ε2   3.5
  夹置衬底的介电损耗角正切tanδ2   0.01
  天线端子的阻抗Z   108Ω
  电介质传输路径的直径φ   2.75mm
  电介质传输路径的长度14   4.8mm
  电介质传输路径的比介电常数ε3   4.0
  电介质传输路径的介电损耗角正切tanδ3   0.01
  粘弹性材料的厚度t4   0.13mm
  粘弹性材料的比介电常数ε4   4.0
  粘弹性材料的介电损耗角正切tanδ4   0.01
在表1中，11代表图8中所示模拟模型的模制树脂8的一边的长度，并在模拟模型中被设定为10mm。t1代表模制树脂8的厚度，并在模型中被设定为0.8mm。ε1代表模制树脂8的比介电常数，并以相同方式被设定为4。tanδ1代表模制树脂8的介电损耗角正切，并在模型中被设定为0.01。
此外，12代表同一图中所示的天线39的一边的长度，并在模型中被设定为1.1mm。13代表微带线33的长度，并在模型中被设定为1mm。w1代表微带线33的宽度，并在模型中被设定为0.33mm。t2代表微带线33的电介质的厚度，并在模型中被设定为0.1mm。t3代表微带线33的厚度，并在模型中被设定为0.018mm。ε2代表在同一图中示出的夹置衬底4的比介电常数，并在模型中被设定为3.5。tanδ2代表夹置衬底4的介电损耗角正切，并在模型中被设定为0.01。
Z代表同一图中示出的天线端子31的阻抗，并在模型中被设定为108Ω。φ代表同一图中示出的电介质传输路径21的直径，并在模型中被设定为2.75mm。14代表电介质传输路径21的长度，并在模型中被设定为4.8mm。ε3代表电介质传输路径21(介电材料21′)的比介电常数，并在模型中被设定为4.0。tanδ3代表电介质传输路径21的介电损耗角正切，并在模型中被设定为0.01。
t4代表在同一图中示出的粘弹性材料的厚度，并在模型中被设定为0.13mm。ε4代表粘弹性材料的比介电常数，并在模型中被设定为4.0。tanδ4代表粘弹性材料16的介电损耗角正切，并在模型中被设定为0.01。此外，为同一图中所示的上下半导体封装20a及20b设置相同的参数。
[模拟特性的示例]
下面将参考图9来描述毫米波电介质内传输装置200的模拟特性的示例。图9中所示的模拟特性的示例示出了天线端子31之间的传输特性及反射特性的示例，其被提供至图8所示的毫米波电介质内传输装置200的模拟模型。
在图9中，纵轴代表传输特性S(2，1)dB以及反射特性S(1，1)dB。横轴代表载波频率f(GHz)，并且以5GHz为单位刻度。在图9中，由虚线表明的Ia代表传输特性的示例。在电介质传输路径21包括粘弹性材料16a及16b以及介电材料21′时，示出传输特性的示例Ia，并且上下半导体封装20a及20b的天线耦合单元203及203′分别包括微带线33及天线39。
在传输特性S(2，1)dB中，载波频率f在40GHz至80GHz的范围内以1GHz的单位增大。根据天线端子31之间的传输特性S(2，1)dB，从半导体封装20a的天线端子31辐射出基于毫米波信号S的电磁波S′。电磁波S′从具有0.01的介电损耗角正切tanδ1的模制树脂8穿过具有0.01的介电损耗角正切tanδ4的粘弹性材料16a。然后，电磁波S′被传输至电介质传输路径21，其包括具有0.01的介电损耗角正切tanδ3的介电材料21′。
此外，电磁波S′穿过半导体封装20b的具有0.01的介电损耗角正切tanδ4的粘弹性材料16b，并行进至具有0.01的介电损耗角正切tanδ1的模制树脂8。然后，利用模拟模型来检验当电磁波S′到达半导体封装20b的天线端子31时的传输特性。在此情况下，在频率特性图上示出天线端子31之间的传输特性的示例Ia。
根据模拟结果，发现在天线端子31之间的59GHz的载波频率f周围，基于毫米波信号S的电磁波S′被前削弱了约-2.1dB。换言之，在59GHz的载波频率f周围，穿过损耗具有最小的约2.1dB的值。
此外，在图9中，由实线表示的IIa代表天线端子31之间的反射特性的示例。在反射特性S(1，1)dB中，载波频率f在40GHz至80GHz的范围内以1GHz的单位增大。根据天线端子31之间的反射特性S(1，1)dB，从半导体封装20a的天线端子31f辐射出基于毫米波信号S的电磁波S′。电磁波S′从具有0.01的介电损耗角正切tanδ1的模制树脂8穿过具有0.01的介电损耗角正切tanδ4的粘弹性材料16a。然后，电磁波S′被传输至包括具有0.01的介电损耗角正切tanδ3的介电材料21′的电介质传输路径21。
此外，电磁波S′穿过半导体封装20b的具有0.01的介电损耗角正切tanδ4的粘弹性材料16b，并行进至具有0.01的介电损耗角正切tanδ1的模制树脂8。然后，利用模拟模型来检验在电磁波S′到达半导体封装20b的天线端子31时的反射特性。在此情况下，在频率特性图上示出天线端子31之间的反射特性的示例IIa。
根据模拟结果，发现在天线端子31之间，在59GHz的载波频率f周围，基于毫米波信号S的电磁波S′被反射了约-22dB。换言之，在59GHz的载波频率f周围，反射损耗具有最小的约-22dB的值。
如上所述，根据作为第二实施例的毫米波电介质内传输装置200，设置有能够进行毫米波带通信的半导体芯片30的半导体封装20a及20b被布置成，使得半导体封装20a及20b的天线结构32以在其两者之间夹置电介质传输路径21的方式彼此面对。
因此，能够经由在半导体封装20a与半导体封装20b之间设置的电介质传输路径21将毫米波信号S从半导体封装20a传输至半导体封装20b。因为覆盖半导体封装20a及20b的半导体芯片30及天线结构32的模制树脂8也构成了毫米波电介质内传输路径，故能够减小半导体封装20a的安装面积。此外，能够在保持从半导体封装20a至半导体封装20b的传输性能的同时，提供能够减少引向位于下衬底10a以上的半导体封装20a的布线以及引向位于上衬底10b以下的半导体封装20b的布线的数量。
此外，布置在半导体封装20a及20b与架板11之间的粘弹性材料16提高了半导体封装20a及20b与电介质传输路径21之间的附着特性。因为形成在架板11中的电介质传输路径21被布置成使得半导体封装20a及20b的表面彼此紧密接触，故也可实现用于对其上安装有半导体封装20a及20b的衬底10进行固定的架板11的结构。
此外，能够在与架板11的前后表面紧密接触的半导体封装20a及20b之间传输毫米波信号S。此外，因为架板11共用电介质传输路径21的一部分，故可以简化电子装置的构造。由此，无需基于具有大量端子的连接器及印刷布线片线缆，能够方便地构造能够沿一个方向或两个方向传输毫米波信号S的毫米波电介质内传输装置200。
<第三实施例>
[毫米波电介质内传输装置300的构造示例]
将参考图10来描述作为第三实施例的毫米波电介质内传输装置300的构造示例。在本实施例中，省略了在第二实施例中于半导体封装20a及20b之间设置的架板11，并且电介质传输路径21仅包括模制树脂8及粘弹性材料16。
根据图10所示的毫米波电介质内传输装置300，具有散热功能的粘弹性材料16被设置在半导体封装20a及20b之间的接合部分处，并构成能够进行毫米波带通信的电介质传输路径21。粘弹性材料16使用能够进行毫米波带通信的介电材料21′。在本示例中，从图4所示的毫米波电介质内传输装置200省去了架板11。换言之，仅经由粘弹性材料16在半导体封装20a及20b之间传输毫米波信号。
半导体封装20a安装在下安装衬底10a上。使用在第一实施例中描述的半导体封装20作为半导体封装20a。利用诸如根据现有技术的倒装芯片接合法的凸起的伸出电极9来将下衬底10a焊接至半导体封装20a。在半导体封装20a中，在夹置衬底4上设置能够进行毫米波带通信的半导体芯片30。天线结构32连接至半导体芯片30。夹置衬底4上的半导体芯片30及天线结构32被模制树脂8覆盖。
半导体封装20b以从安装衬底10b向下的方式安装。相较于半导体封装20a，半导体封装20b被安装成使其姿态颠倒180度的角度。使用在第一实施例中描述的半导体封装20作为半导体封装20b。利用诸如根据现有技术的倒装芯片接合法的凸起之类的伸出电极9来将上衬底10b焊接至半导体封装20b。在本示例中，在半导体封装20b中，在另一夹置衬底4以下设置能够进行毫米波带通信的半导体芯片30。以与半导体封装20a相同的方式使天线结构32连接至半导体芯片30。夹置衬底4下方的半导体芯片30及天线结构32被模制树脂8覆盖。
使用支柱70来安装下安装衬底10a及上安装衬底10b。例如利用螺纹结构13来将衬底10a及10b紧固至支柱70。使用呈杆状的金属构件作为支柱70。在本示例中，支柱70在其两端处设置有阴螺纹件。即使在本示例中，尽管图中未示出，但毫米波信号S也经由包括模制树脂8及粘弹性材料16的电介质传输路径在天线结构32之间传输。
如上所述，根据第三实施例的毫米波电介质内传输装置300，省去图4所示的架板11，并且粘弹性材料16被设置在半导体封装20a及20b之间。
利用上述结构，因为能够提高半导体封装20a与半导体封装20b之间的附着特性，故天线耦合性能的提高可与半导体封装20a及20b的散热性能共存。
此外，因为在半导体封装20a及20b之间构成电介质传输路径21的粘弹性材料16也被用作散热材料，故能够释放在半导体封装20a及20b之间生成的热量。此外，能够经由构成电介质传输路径21的粘弹性材料16在两个半导体封装20a及20b之间传输毫米波信号S。
<第四实施例>
[半导体封装20c的构造示例]
下面，将参考图11来描述作为第四实施例的半导体封装20c的构造示例。在本示例中，与夹置衬底4的半导体芯片30并列地设置天线结构32’。包括天线结构32’的半导体封装20c提供了具有“封装上封装”结构(以下称为POP结构)的毫米波电介质内传输装置400的结构。
图11所示的半导体封装20c包括夹置衬底4、模制树脂8、能够进行毫米波带通信的半导体芯片30以及天线结构32’。半导体芯片30执行毫米波带中的通信处理。半导体芯片30使用通过使LSI功能单元201与图2所示的信号生成单元202(参见图2)一体形成而获得的系统LSI。
天线结构32’与半导体芯片30并列设置在夹置衬底4上。与其他实施例比较，半导体封装20c中天线结构32’的布置位置不同。在本示例中，微带线33及天线39被图案化在半导体芯片30的天线端子31的右侧。使用平板天线作为天线39。天线端子31例如形成在半导体芯片30的后表面上，并且微带线33被引线(连接)至天线端子31。当采用上述形成方法时，能够有效地在天线端子31与天线39之间传输毫米波信号S。
[半导体封装20c的形成示例]
下面，将参考图12A至图12D来描述构成具有POP结构的毫米波电介质内传输装置400的半导体封装20c的形成示例。在本示例中，当形成图11所示的半导体封装20c时，首先在图12A所示的夹置衬底4上形成能够进行毫米波带通信的半导体芯片30以及天线结构32’。
因为将半导体芯片30安装在夹置衬底4上的方法与第一实施例相同，故将省略对其的描述。当在夹置衬底4上形成天线结构32’时，如图12B所示，与半导体芯片30并列地形成天线39。例如，从夹置衬底4上的天线端子31形成微带线33，并且天线39在与半导体芯片30并列的同时形成在微带线33的前端。
使用具有基于毫米波信号S的波长λ的预定长度的平板天线作为天线39，并且例如平板天线的一边的长度为约600μm。此外，预先从安装在半导体芯片30中的天线切换部分38(参见图2)的输出点引出天线端子31。天线结构32’包括夹置衬底4上半导体芯片30的天线端子31、微带线33以及天线39。
然后，如图12C所示，夹置衬底4上的半导体芯片30及天线结构32’被模制树脂8覆盖，使得半导体芯片30及天线结构32’被隔离。使用在第一实施例中描述的环氧基树脂作为模制树脂8。随后，如图12D所示，在夹置衬底4下方形成用于倒装芯片接合的伸出电极9(凸起)。由此，完成构成具有POP结构的毫米波电介质内传输装置400的半导体封装20c。
[毫米波电介质内传输装置400的构造示例]
以下，将参考图13来描述具有POP结构的毫米波电介质内传输装置400的构造示例。图13所示的毫米波电介质内传输装置400具有图11所示的半导体封装20c被层叠为两级或更多级的结构。通过利用伸出电极9将两个半导体封装20c及20d彼此连接来形成具有POP结构的毫米波电介质内传输装置400。换言之，通过在安装衬底10上一体形成多个半导体封装20c及20d等来获得毫米波电介质内传输装置400。在图2中示出了半导体封装20c及20d的内部构造示例。
换言之，利用伸出电极9(焊球)将其中半导体芯片30及天线结构32’被模制树脂8密封的半导体封装20c及20d彼此接合，由此形成具有层叠结构的半导体封装80。
粘弹性材料16被布置在半导体封装20c的表面与上半导体封装20d的夹置衬底4之间以提高散热及附着特性。使用具有比介电常数ε4的粘弹性树脂作为粘弹性材料16。经由半导体封装20c的模制树脂8、粘弹性材料16以及上半导体封装20d的夹置衬底4的各个电介质来传输毫米波信号S。
由此，相较于现有技术中具有POP结构的半导体封装，能够减少向上下半导体封装20c及20d的夹置衬底4的伸出电极9进行引线的端子电极图案的数量。
[毫米波电介质内传输装置400的组装示例]
以下将参考图14来描述具有POP结构的毫米波电介质内传输装置400的装配示例。本实施例基于装配具有图13所示层叠结构的毫米波电介质内传输装置400的情况。
首先，准备半导体封装20c及20d，并且将半导体封装20c安装在安装衬底10上。衬底10可具有用于接合伸出电极的端子电极图案10c。通过将半导体封装20c的伸出电极9焊接至衬底10的端子电极图案10c来安装半导体封装20c。由此，能够将半导体封装20c安装在安装衬底10上。
在半导体封装20d中，模制树脂8的上表面可具有台面形状。通过沿各个方向在注塑模具腔内形成具有斜面的凹入部分，并利用注塑模具沿各个方向在模制树脂8的上部上形成斜面来获得上半导体封装20d的上表面的台面形状。
然后，将上半导体封装20d安装在半导体封装20c上。此时，粘弹性材料16被插入在半导体封装20c的表面(上表面)上的模制树脂8与上半导体封装20d的后表面(下表面)的夹置衬底4之间。使用具有比介电常数ε4的粘弹性环氧树脂等作为粘弹性材料16。此时，半导体封装20d与半导体封装20c叠置，使得半导体封装20d的天线结构32’与半导体封装20c的天线结构32’匹配。电介质传输路径21包括半导体封装20c的模制树脂8、粘弹性材料16、以及半导体封装20d的夹置衬底4。由此，完成图13所示具有POP结构的毫米波电介质内传输装置400。
如上所述，第四实施例的具有POP结构的毫米波电介质内传输装置400具有其中半导体封装20d的半导体芯片30被安装在半导体封装20c的半导体芯片30上方的POP结构。因此，能够提供一体型毫米波电介质内传输装置400，其中半导体封装20c及20d彼此层叠并接合。
此外，因为利用电介质传输路径21使衬底10上的两个半导体封装20c及20d彼此耦合，并且经由电介质传输路径21传输毫米波信号S，故能够减少具有大量端子的连接器以及线缆的数量。
<第五实施例>
[毫米波电介质内传输装置500的构造示例]
将参考图15来描述作为第五实施例的毫米波电介质内传输装置500的构造示例。第五实施例的特征在于在沿水平方向彼此偏离的多个半导体封装20之间进行数据的传输。在图15所示的示例中，分别设置有半导体芯片30的两个半导体封装20e及20f被彼此并列地安装在同一安装衬底10上，由此经由形成在用于界定区域的架板11中的电介质传输路径21来进行通信处理。图2示出了半导体封装20e及20f的内部构造的示例。
根据图15所示的毫米波电介质内传输装置500，电介质传输路径21被设置在架板11中。例如使用具有约1mm厚度的金属平板作为架板11，并且沿衬底表面设置电介质传输路径21。在本示例中，通过将预定介电材料21′填充在形成在界定了区域的架板11中的贯通部分11b(或槽)内来形成电介质传输路径21。使用具有比介电常数ε1的玻璃环氧树脂等作为介电材料21′。利用上述结构，能够形成类似于波导结构的电介质传输路径21。
根据毫米波电介质内传输装置500，在架板11内的电介质传输路径21中，在半导体封装20e及20f在其天线结构32彼此面对的情况下在两者之间利用电介质传输路径21传输毫米波信号S。天线结构32被引至对半导体芯片30进行密封的模制树脂8的表面。提供杆状天线作为天线结构32。天线端子31例如可以从半导体芯片30的上部被引至同轴结构33′的具有约108Ω的特征阻抗的传输路径。杆状天线可设置在传输路径的前端。
此外，当能够将反射器安装在架板11内的电介质传输路径21的发送侧及接收侧时，可以使用平板天线作为天线结构32。此时，从一个半导体封装20e发出的电磁波沿架板11的厚度方向行进。然后，电磁波被发送侧的反射器反射，沿架板11的平面方向行进，被接收侧的反射器反射，并到达另一个半导体封装20f的平板天线。
[毫米波电介质内传输装置500的形成示例]
以下将参考图16至图18来描述毫米波电介质内传输装置500的形成示例。图16A是示出衬底10上端子电极5的形成示例的平面图，而图16B是沿图16A所示的线X1-X1所取的衬底10的剖视图。该示例基于使用衬底10、架板11以及两个半导体封装20e及20f来装配图15所示的毫米波电介质内传输装置500的情况。
另一方面，形成安装衬底10以允许彼此并列地形成图16A所示的半导体封装20e及20f。半导体封装20e及20f设置有半导体芯片30及天线结构32。首先，多个端子电极图案10c形成在图16B所示的衬底10上。因为端子电极图案10c将被接合至半导体封装20e及20f的伸出电极9，故当利用铜箔衬底来形成衬底10时，例如通过使用抗蚀层作为掩膜来图案化铜箔来形成端子电极图案10c。
图17A是示出架板11中的电介质传输路径21的形成示例的平面图，而图17B是沿图17A中的线X2-X2所取的衬底10的剖视图。另一方面，制备图17A中示出的用于对安装衬底10进行安装的架板11。例如使用图17B所示具有约1mm厚度t0的金属平板作为架板11。然后，在架板11中形成电介质传输路径21。
此时，在架板11的预定位置处形成用于界定区域的贯通部分11b(或槽)。贯通部分11b沿架板11的表面设置，并可被处理以将半导体封装20e及20f的安装区域彼此连接。然后，将预定介电材料21′填充在图17B所示的贯通部分11b中。使用具有比介电常数ε1的玻璃环氧树脂等作为介电材料21′。由此，获得图17C所示的电介质传输路径21。
然后，如图18A所示，将半导体封装20e及20f安装在安装衬底10上。图4示出了安装半导体封装20e及20f的方法。然后，将如图18B所示安装在安装衬底10上的半导体封装20e及20f安装在图17C所示的架板11上。此时，半导体封装20e及20f被安装在架板11上，使得半导体封装20e的天线39以及半导体封装20f的天线39被埋在电介质传输路径21中。此时，可将粘弹性材料16插入在半导体封装20e的模制树脂8与架板11之间，以及半导体封装20f的模制树脂8与架板11之间。
此外，例如，当在由图(为了清楚起见，已经从图18B去除了介电材料21′)中虚线所示的位置处将反射器9a及9b安装在架板11内的电介质传输路径21的发送侧及接收侧时，可在半导体芯片30上分别获得具有平板天线的天线结构32。此时，模制树脂8被包含在电介质传输路径21中。电介质传输路径21的整个路径具有包含反射器9a及9b的凹入形状。由此，能够形成毫米波电介质内传输装置500，其中如图15所示两个半导体封装20e及20f彼此并列地设置在架板11中。
如上所述，根据第五实施例的毫米波电介质内传输装置500，分别设置有半导体芯片30的半导体封装20e及20f彼此平行地被安装在同一安装衬底10上。此外，电介质传输路径21被设置在用于界定面积的架板11中。
因此，在彼此并列地安装在同一安装衬底10上的两个半导体封装20e及20f之间能够经由设置在架板11中的电介质传输路径21利用毫米波信号S执行通信处理。此外，因为架板11内的电介质传输路径21被布置使得与两个半导体封装20e及20f紧密接触，故也可实现用于固定其上安装有半导体封装20e及20f的衬底10的架板11的结构。此外，因为架板11也被用作电介质传输路径21，故可简化电子装置的构造。
<第六实施例>
[毫米波电介质内传输系统600的构造示例]
以下将参考图19A及图19B来描述作为第六实施例的毫米波电介质内传输系统600的构造示例。在图19A中所示的毫米波电介质内传输系统600中，能够进行毫米波电介质内传输的半导体封装20g等被安装在两个电子装置601及602中。如图19B所示，在系统600中，允许两个电子装置601及602的预定部分彼此接触，由此传输毫米波信号S。
能够进行毫米波电介质内传输的第一半导体封装20g被安装在电子装置601中。半导体封装20g包括能够进行毫米波带通信的半导体芯片30、天线结构32以及具有凸起形状的电介质传输路径21。在半导体封装20g中，半导体芯片30设置在夹置衬底4上。天线结构32连接至半导体芯片30。利用模制树脂8来覆盖夹置衬底4上的半导体芯片30及天线结构32。
电子装置601的具有凸起形状的电介质传输路径21包括衬底10、具有凸起形状的伸出构件17以及介电材料21′。安装衬底10可以是也被用作电子装置601的壳体12a的构件。伸出构件17可由金属或树脂制成。衬底10及伸出构件17形成有用于界定电介质传输路径21的开孔18。开孔18被设置在包括天线结构32的位置处。开孔18被预定介电材料21′填充。使用具有比介电常数ε1的玻璃环氧树脂等作为介电材料21′。
能够进行毫米波电介质内传输的第二半导体封装20h被安装在电子装置602中。半导体封装20h包括能够进行毫米波带通信的半导体芯片30、天线结构32以及具有凹入形状的电介质传输路径21。除了电介质传输路径21具有凹入形状之外，半导体封装20h具有与半导体封装20g相同的构造。图2示出了半导体封装20g及20h的内部构造示例。
电子装置602的具有凹入形状的电介质传输路径21包括安装衬底10、具有凸起形状的壳体12b、以及介电材料21′。安装衬底10被安装在电子装置601的壳体12b上。壳体12b可由金属或树脂制成。衬底10形成有用于界定电介质传输路径21的开孔18。开孔18设置在包括天线结构32的位置处。开孔18填充有预定介电材料21′。使用具有比介电常数ε1的玻璃环氧树脂等作为介电材料21′。
在本示例中，如图19B所示，电子装置601的具有凸起形状的电介质传输路径21被装配在电子装置602的具有凹入形状的电介质传输路径21内。由此，在半导体封装20g与半导体封装20h之间构造了能够传输毫米波信号的电介质传输路径21。半导体封装20g的天线结构32与半导体封装20h的天线结构32彼此结合，使得其在将电介质传输路径21夹置于两者之间的情况下彼此面对。
在毫米波电介质内传输系统600中，两个电子装置601及602彼此常态地分离。电子装置601例如是便携电池驱动装置，而电子装置602例如是固定电池充电器以及基站等。在系统600中，当对电子装置601的电池进行充电并且从电子装置601向电子装置602传输数据时，两个电子装置601及602彼此组合。
在本示例中，对于电子装置601及602考虑了以下组合。i.当一个电子装置601是诸如移动电话、数字照相机、录像机、游戏机、遥控器或剃刀的电池驱动装置时，另一电子装置602是电子装置601的电池充电器及用于进行影像处理的基站等。
ii.当一个电子装置601具有诸如IC卡等相较于情况I而言相对较薄的外观时，电子装置602是电子装置601的卡读取写入装置等。可以实现诸如Felica卡(R)的使用模式。当然，上述电子装置601及602的组合仅为示例目的。
[电子装置601及602的形成示例]
以下将参考图20A及图20B以及图21A及图21B来描述在毫米波电介质内传输系统600中使用的电子装置601及602的制造方法。即使在将本实施例应用至电子装置601及602中的任一者时，也将描述半导体封装20g及20h被安装在壳体12a的内壁表面上的情况作为示例。
首先，如图20A所示，准备能够进行毫米波电介质内传输的半导体封装20g以及也被用作衬底10的壳体12a，以形成电子装置601。在本示例中，在壳体12a中安装图20A所示的半导体封装20g。半导体封装20g包括能够进行毫米波带通信的半导体芯片30、天线结构32、以及具有凸起形状的电介质传输路径21。
在半导体封装20g中，半导体芯片30被设置在一个夹置衬底4上。天线结构32被设置于其上安装有半导体芯片30的夹置衬底4下方的端子。天线结构32连接至半导体芯片30。模制树脂8被形成为覆盖夹置衬底4上的半导体芯片30以及天线结构32。用于进行倒装芯片接合的伸出电极9被形成在夹置衬底4下方的端子处。
当电子装置601例如是移动电话时，壳体12a是移动电话的外壳。通常，在衬底10中，因为用于倒装芯片接合的垫盘电极被形成在半导体封装安装表面上，故当壳体12a也被用作衬底10时，需要在壳体12a的半导体封装安装表面上形成用于倒装芯片接合的垫盘电极。当然，也可使用将其上安装有半导体封装20g的衬底10安装在壳体12a的预定位置处的方法。
在本示例中，通过将安装壳体12a接合至具有凸起形状的伸出构件17来形成具有凸起形状的电介质传输路径21。当然，开孔18贯通壳体12a及伸出构件17以界定电介质传输路径21。优选地，将开孔18设置在包括天线结构32的位置处。伸出构件17可以是金属构件或树脂构件。开孔18填充有预定介电材料21′。可以使用具有比介电常数ε1的玻璃环氧树脂等作为介电材料21′。由此，能够在电子装置601中形成具有凸起形状的电介质传输路径21。
在制备了能够进行毫米波电介质内传输的半导体封装20g以及设置有具有凸起形状的电介质传输路径的壳体12a之后，如图20B所示，将半导体封装20g接合至壳体12a。此时，半导体封装20g被接合至壳体12a使得伸出构件17位于壳体12a外部并且半导体封装20g位于壳体12a的内壁表面。
此外，利用形成在夹置衬底4下方的端子处的伸出电极9来实现倒装芯片接合。例如，将用于倒装芯片接合的垫盘电极(其被预先设置于也被用作衬底10的壳体12a的半导体封装安装表面)焊接至形成在夹置衬底4下方的端子处的伸出电极9。由此，完成毫米波电介质内传输系统600可用的电子装置601。
然后，为了形成电子装置602，制备在图21A中所示的能够进行毫米波电介质内传输的半导体封装20h、衬底10以及壳体12a。在本示例中，图21A中所示的半导体封装20h被首先安装在衬底10上，并将获得的结构安装在壳体12b上。使用其中用于倒装芯片接合的垫盘电极已经被形成在半导体封装安装表面上的衬底作为衬底10。利用形成在夹置衬底4下方的端子处的伸出电极9来对半导体封装20h进行倒装芯片接合。例如，将用于倒装芯片接合的垫盘电极(其被预先设置于衬底10的半导体封装安装表面)焊接至形成在夹置衬底4下方的端子处的伸出电极9。
在本示例中，采用将其上安装有半导体封装20h的衬底10进行安装以封闭在壳体12b的预定位置处开通的窗口部分12c的方法。此外，使用与半导体封装20g相同的包括能够进行毫米波带通信的半导体芯片30、天线结构32以及具有凹入形状的电介质传输路径21的半导体封装作为半导体封装20h。因为半导体封装20h的形成示例与半导体封装20g的相同，故将省略对其的描述。
在本示例中，利用通过开通贯通衬底10的开孔18以及壳体12b的窗口部分12c而界定的电介质传输路径21来形成具有凹入形状的电介质传输路径21。优选地，开孔18设置在包括天线结构32的位置处。开孔18填充有预定介电材料21′。使用具有比介电常数ε1的玻璃环氧树脂等作为介电材料21′。
此外，当为衬底10使用与介电材料21′相同的绝缘构件时，可以省略开孔18。当强迫界定电介质传输路径21时，可将导电圆柱形构件沿衬底10的厚度方向埋入，使得半导体封装20g的天线结构32的大致中心被布置在圆柱形构件的中心。设置在圆柱形构件的内侧的绝缘构件形成电介质传输路径21。由此，能够在电子装置602中形成具有凹入形状的电介质传输路径21。
当电子装置602例如是用于对移动电话的电池进行充电的充电器时，图21B所示的壳体12b是充电器的外壳。使用在其预定位置形成有窗口部分12c的壳体作为壳体12b。窗口部分12c装配在图19A所示的电子装置601的伸出构件17周围。
制备设置有具有凹入形状的电介质传输路径的衬底10(其上安装有能够进行毫米波电介质内传输的半导体封装20h)以及形成有窗口部分12c的壳体12b。在制备了以上构件之后，将半导体封装20h以及设置有具有凹入形状的电介质传输路径的衬底10安装在图21B所示的壳体12b的窗口部分12c上。
在本示例中，当电子装置601的伸出构件17被装配在壳体12b的窗口部分12c内时，伸出构件17被布置使得电子装置601的半导体封装20g的天线结构32的大致中心与半导体封装20h的天线结构32的大致中心一致。然后，将衬底10安装在壳体12b上。利用螺丝卡紧结构将衬底10固定至壳体12b。
当然，可采用利用粘合剂将衬底10接合至壳体12b的方法。由此，完成可用于毫米波电介质内传输系统600的电子装置602。
如上所述，根据第六实施例的毫米波电介质内传输系统600，向一个电子装置601设置能够进行毫米波带通信的半导体封装20g，并向另一电子装置602设置能够进行毫米波带通信的半导体封装20h。此外，在半导体封装20g及20h之间设置能够传输毫米波信号的电介质传输路径21。然后，半导体封装20g及20h彼此接触使得半导体封装20g及20h的天线结构32以将电介质传输路径21夹置于两者之间的方式彼此面对。
因此，能够经由设置在半导体封装20g与半导体封装20h之间的电介质传输路径21来从半导体封装20g向半导体封装20h传输毫米波信号S以传输毫米波信号。由此，无需基于用于将电子装置601连接至电子装置602的通信线缆等，能够在充电操作期间执行一个电子装置601与另一电子装置602之间的通信处理等。
在全部实施例中，可以简单廉价的构造实现本发明的毫米波电介质内传输装置200、300、400及500以及毫米波电介质内传输系统600。此外，能够在半导体封装20a及20b之间，在半导体封装20c及20d之间，在半导体封装20e及20f之间，以及在半导体封装20g及20h之间进行高速数据传输。
<第七实施例>
图22至图28是解释作为第七实施例的半导体封装20j(其等同于本实施例中的毫米波电介质内传输装置)的图。图22是说明与第七实施例进行比较的示例的视图，而图23是说明根据第七实施例的半导体封装20j的整体构造的视图。图24是说明根据第七实施例的在半导体封装20j中使用的天线结构的详细示例的视图。图25是说明根据第七实施例采用图24所示的天线结构的半导体封装20j的详细示例的视图。图26至图28是说明根据第七实施例在图25中示出的半导体封装20j中的模拟特性的示例的视图。
第七实施例的特征在于多个半导体芯片30被布置在一个半导体封装20j的衬底上，并且在半导体芯片30之间进行毫米波传输。在同一封装内的半导体芯片30之间进行毫米波传输，并且半导体封装20j自身构成毫米波电介质内传输装置。
以下，为了便于理解第七实施例的结构，将首先描述与第七实施例进行比较的示例，然后将描述第七实施例的概要及详细示例。
[比较示例]
图22示出了未采用第七实施例的比较示例的半导体封装1x。半导体封装1x是多芯片封装，其中半导体芯片2_1、2_2及2_3彼此平行地布置，作为一个封装中的多个(图中为三个)系统LSI。多个垫盘电极3形成在半导体芯片2_1、2_2及2_3的表面上。
虽然在半导体芯片2_1及2_2之间以及半导体芯片2_1及2_3之间执行信号传输，但并未在半导体芯片2_2及2_3之间执行信号传输。这里，使用接合引线7用于半导体芯片2_1及2_2之间以及半导体芯片2_1及2_3之间的信号传输的连接。全部半导体芯片2_1、2_2及2_3均由树脂LSI封装(模制树脂8)保护，并被安装在夹置衬底4x(LSI封装衬底)上。
这里，在高性能系统LSI芯片以及数据容量增大的情况下，用于将系统LSI芯片彼此连接的接合引线7的数量增大，并且芯片面积因垫盘电极3的数量的增大而增大。此外，如果系统LSI芯片之间的通信速度较高，则会出现因接合引线7的延长造成的引线延迟以及因阻抗不匹配造成的反射等问题。此外，因为需要利用接合引线7来将系统LSI芯片彼此紧密连接，故可会出现系统LSI芯片的布置自由度减小的问题。
[第七实施例的构造概况]
图23示出了第七实施例的构造概况。图23A是示意性平面图，而图23B是示例性剖视图。
第七实施例的半导体封装20j是多芯片封装，其中能够进行毫米波电介质内传输的三个半导体芯片30_1、30_2及30_3被彼此并列地布置在一个封装内。与比较示例不同，并无垫盘电极3形成在半导体芯片30_1、30_2及30_3的表面上。
全部半导体芯片30_1、30_2及30_3均由树脂LSI封装(模制树脂8)保护，并被安装在LSI封装衬底4j(夹置衬底)上。模制树脂8由具有能够传输毫米波信号的电介质的介电材料制成。
尽管图中未示出，但如第一实施例中所述，类似于比较示例，不转换毫米波信号的供电单元等的端子经由接合引线7从半导体芯片30_1、30_2及30_3的垫盘电极3引出。
如第一实施例中所述，LSI功能单元201、信号生成单元202以及天线耦合单元203的天线切换部分38被嵌入各个半导体芯片30_1、30_2及30_3。因为半导体芯片30_1、30_2及30_3被彼此并列地布置在一个封装内，故其并未排除使用如天线39那样的具有沿衬底的厚度(法线)方向的指向性的天线(例如，平板天线)，但优选使用具有沿衬底的平面方向的指向性的天线。
当使用具有沿衬底的厚度(法线)方向的指向性的天线(例如，平板天线)时，例如，会出现变化，使得通过在模制树脂8内设置反射板来使毫米波在天线39之间行进，由此形成电介质传输路径21，实现提高的传输效率。
如第一实施例中所述，信号生成单元202包括作为发送系统的LSI功能单元201、并行-串行转换电路34、调制电路35、频率转换电路36、放大器37以及天线切换部分38，并包括作为接收系统的放大器44、频率转换电路45、解调电路46以及串行-并行转换电路47。
例如，在于半导体芯片30_1及30_2之间以及半导体芯片30_1及30_3之间进行信号传输的情况下，并未在半导体芯片30_2及30_3之间进行信号传输。在此情况下，在发送侧的半导体芯片30中，由LSI功能单元201产生的多个数据信号通过并行-串行转换电路34被转换为串行信号，被调制电路35调制，通过频率转换电路36向上转换为毫米波带信号，被放大器37放大，并作为电波经由天线耦合单元203的天线39被辐射到模制树脂8(LSI封装)中。在接收侧的半导体芯片30中，毫米波带的电波被天线39接收，被放大器44放大，被频率转换电路45向下转换为基带信号，被解调电路46解调，被串行-并行转换电路47转换为并行信号，并被传输至LSI功能单元201。
根据第七实施例的半导体封装20j，利用毫米波来执行在其中多个半导体芯片30(系统LSI)被布置在一个封装内的多芯片封装中的数据传输。用于传输毫米波的毫米波信号传输路径并不是空气(自由空间传输路径)，而是使用模制树脂8的电介质传输路径21，模制树脂8由具有能够传输毫米波信号的电介质的介电材料制成。由此，能够大大减少对比示例的半导体封装1x所需的接合引线7及垫盘电极3的数量，并能够减小芯片面积以降低芯片成本。此外，提高了芯片布置的自由度，由此提高了壳体设计便利性。此外，通过利用毫米波信号的传输来替代利用接合引线7及垫盘电极3通过电气引线的信号传输，由此解决了诸如布线延迟及阻抗不匹配的问题。
[第七实施例的天线结构]
图24至图28示出了在半导体封装20j中使用的天线结构的详细示例及特性示例。
这里，如图24A所示使用具有比平板天线小的尺寸的倒F型天线39j作为天线39。因为倒F型天线39j无方向性(除了发射元件的纵向之外)，换言之，具有沿衬底的水平方向以及衬底的厚度(法线)方向的指向性，故适于利用彼此并列布置的半导体芯片30_1及30_2之间及半导体芯片30_1及30_3之间的毫米波信号的传输。
图24B及图24C示出的数值示例是当60GHz频带的倒F型天线39j被安装在半导体封装20j中时的示例。具有图24A所示结构的倒F型天线39j被安装在各个2mm平方的半导体芯片30_1、30_2及30_3上，并且全部半导体芯片30_1、30_2及30_3均被模制树脂8密封。
对于倒F型天线39j，在2mm平方的整个表面上，例如厚度为0.2μm的接地图案39GP被形成在具有300μm厚度的硅层30_M0上的M1层30_M1上，硅层30_M0构成2mm平方的半导体芯片30(以下将详述)。具有6μm厚度的氧化膜层39_M8被形成在M1层30_M1(接地图案39GP)的上层上。硅层30_M0的硅Si具有11.9的比介电常数以及10Ω·cm的电阻率，并且氧化膜层39_M8的氧化膜具有3.5的比介电常数以及0.02的介电损耗正切tanδ。
具有0.8μm厚度的发射元件39RE以相对于宽的接地图案39GP突起的方式被形成在氧化膜层39_M8上的M9层30_M9上。辐射元件39RE沿着半导体芯片30的一边30_a形成在距离一边30_a为50μm的内侧位置处，并且辐射元件39RE的纵向平行于边30_a。在发射元件39RE中，将从边30_a的中心位置39RE_c至一个端点39RE_a的第一元件长度La设定为560μm，并将从边30_a的中心位置39RE_c至另一个端点39RE_g的第二元件长度Lg设定为272μm。
用于供电的供电线39LD_g及39LD_c分别从辐射元件39RE的端点39RE_g及中心位置39RE_c引出。供电线39LD_g及39LD_c的线宽被设定为13μm。供电线39LD_g具有113μm的引线长度H，并且其末端点为第一供电点39F_g。此外，供电线39LD_g从第一供电点30F_g向下落至M1层30_M1那侧，并被连接至接地图案39GP。供电线39LD_c具有被设定为比供电线39LD_g的引线长度H(113μm)长的引线长度H，并且其末端点为第二供电点39F_c。
接地图案39GP未形成在2mm平方的整个范围内，但形成在相对于边30_a从辐射元件39RE的形成位置H(50μm)离开达供电线39LD_g的引线长度H(113μm)的位置处。
图25示出了设置有图24所示的倒F型天线39j的两个半导体芯片(例如，30_1及30_2)以芯片间距d彼此并列布置在LSI封装衬底4j、使得倒F型天线39j彼此面对的状态。LSI封装衬底4j由介电材料制成，并具有3.5的比介电常数、0.02的介电损耗角正切tanδ以及0.4mm的厚度。
图25B是示出半导体芯片的第一示例的示意剖视图。两个半导体芯片30_1及30_2被树脂LSI封装(模制树脂8)密封。模制树脂8的介电材料具有4.0的比介电常数、0.01的介电损耗角正切tanδ以及1mm的厚度T。
图26至图28示出了当图25所示的半导体芯片30_1及30_2被布置使得其倒F型天线39j在平面上彼此面对并且芯片间距d变化时的S参数频率特性。图26示出了芯片间距d为1mm的情况，图27示出了芯片间距d为2mm的情况，而图28示出了芯片间距d为3mm的情况。
从图26至图28可知，无论芯片间间距d如何，反射损耗在60GHz周围显示出较好的特性。这意味着因阻抗不匹配而造成的反射较小，换言之，进行了成功的通信。
如上所述，根据第七实施例，从倒F型天线39j发射的电磁波利用电介质传输路径21的、由介电材料制成的模制树脂8的内部而在同一封装内的多个半导体芯片30之间传播。在包括彼此面对的倒F型天线39j的两个半导体芯片30之间，利用电介质传输路径21来传输毫米波信号。能够经由模制树脂8制成的电介质传输路径21在半导体芯片30之间执行通信处理。
<第八实施例>
图29至图33是说明根据第八实施例的毫米波电介质内传输系统600k(电子装置)的视图。图29是说明与第八实施例进行比较的示例的视图。图30A及图30B是说明根据第八实施例的毫米波电介质内传输系统600k的构造概要的视图。图31至图33是示出根据第八实施例的图30所示的毫米波电介质内传输系统600k中的模拟特性的示例的视图。
第八实施例的特征在于彼此面对布置两个第七实施例的包括多个能够传输毫米波信号的半导体芯片30的半导体封装20j_1及20j_2，并且在(半导体芯片30的)半导体封装20j_1及20j_2之间执行毫米波传输。在不同封装之间，执行在半导体芯片30之间的毫米波传输，并且在彼此面对的半导体封装20j_1与20j_2之间形成毫米波信号传输路径21k。
以下，为了便于理解第八实施例的结构，将首先描述与第八实施例进行比较的示例，然后描述第八实施例的概要及详细示例。
[比较示例]
图29示出了未采用第八实施例的比较示例的电子装置700x。电子装置700x具有与图39所示的电子装置700大致相同的构造，并包括在其中层叠的半导体封装1x_1及1x_2。换言之，电子装置700x具有其中两个多芯片封装沿着竖直方向排布的构造。电子装置700x与图39所示的电子装置700的区别在于在每个半导体封装1x_1及1x_2中安装了多个(图中为两个)半导体芯片2_1及2_2。
类似于图22所示的半导体封装，对于半导体封装1x_1及1x_2内的数据传输，各个半导体封装1x_1及1x_2的半导体芯片2_1及2_2在其表面上设置有多个垫盘电极3，并且接合引线7被用于信号传输连接。同时，通过向衬底10a及10b设置连接器14并且在连接器14之间使数据传输板15x(或线缆15)彼此连接来执行半导体封装1x_1及1x_2之间的数据传输。
在上述比较示例的构造中，需要经由连接器14及数据传输板15x在半导体封装1x之间执行数据传输，并且存在高速传输线的布线复杂，难以实现高速连接器，以及设计自由度减小等问题。
[第八实施例的构造概要]
图30示出了根据第八实施例的毫米波电介质内传输系统600k(电子装置)的构造概要。图30A是示意平面图，而图30B是示意剖视图。从与根据第七实施例的图25所示的半导体封装20j的比较可知，根据第七实施例的多个半导体封装20j_1及20j_2被层叠，同时彼此分离开了封装间距h。换言之，将两个采用第七实施例的多芯片封装沿着竖直方向排布。
在第二实施例(图4)，第三实施例(图10)以及第六实施例(图19)中同样是多个半导体封装20层叠，但第八实施例的差异在于在每个半导体封装20j中均安装了多个(图中为两个)半导体芯片30_1及30_2。
作为毫米波的行进路径的毫米波信号传输路径21k被形成在半导体封装20j_1及20j_2之间。毫米波信号传输路径21k可以是自由空间传输路径。但是，其优选地包括具有波导的毫米波界定结构、传输线、介电线、及内部电介质等波导结构，并具有能够有效地传输毫米波带的电磁波的特性。例如，可以使用电介质传输路径21，其包括具有常数范围内的比介电常数以及常数范围内的介电损耗角正切的介电材料。
“常数范围”可以是介电材料的比介电常数以及介电损耗角正切产生本实施例的效果的范围，并可预先在范围内确定。换言之，介电材料可传输具有能够产生本实施例的效果的特性的毫米波信号。因为介电材料并非仅由上述条件所决定，并且与传输路径的长度以及毫米波的频率相关联，故无需明确地确定。但是，作为示例，如下确定介电材料。
为了以高速在电介质传输路径21内传输毫米波信号，优选地使介电材料具有约2至10(优选3至6)的比介电常数以及约0.00001至0.01(优选0.00001至0.001)的介电损耗角正切。例如使用基于压克力树脂、基于氨基甲酸乙酯树脂、基于环氧树脂、基于硅、基于聚酰亚胺、或基于氰基丙烯酸盐树脂的介电材料作为满足上述条件的介电材料。此外，为了采用将毫米波信号局限在毫米波信号传输路径21k内的构造，除了电介质传输路径之外，还可使用具有被屏蔽材料包围的外周以及中空内部的中空波导作为毫米波信号传输路径21k。
半导体封装20j内的倒F型天线39j具有沿衬底的厚度方向(竖直方向)以及衬底的平面方向(水平方向)的方向性。因此，倒F型天线39j可被应用至安装在以层叠状态彼此平行布置的半导体封装20j_1及20j_2每一个中的半导体芯片30之间的毫米波信号的传输。
另一方面，当使用仅具有沿衬底的平面方向(水平方向)的指向性的天线作为封装内的天线39时，不能实现上述效果。例如，当使用相对于半导体芯片30直立的线性天线时，需要树脂的厚度等于或大于天线的长度。此外，因为使用的天线是线性天线，故天线不具有沿竖直方向的指向性，由此不能进行通信。
根据第八实施例的毫米波电介质内传输系统600k，利用毫米波在多个芯片封装之间执行数据传输，其中多个半导体芯片30(系统LSI)被布置在一个封装内。通过其传输毫米波的毫米波信号传输路径21k是自由空间传输路径、具有毫米波局限功能的电介质传输路径、或中空波导。在封装之间的信号传输中，能够减少比较示例的电子装置700x所需的连接器14及数据传输板15x的数量，并解决高速传输线的布线复杂、难以实现高速连接器、以及设计自由度减小等问题。
图31至图33示出了当包括多个设置有倒F型天线39j的半导体芯片30的半导体封装20j_1及20j_2沿图30所示的竖直方向彼此面对布置并且封装间距h变化时的S参数频率特性。在此情况下，使用毫米波信号传输路径21k作为自由空间传输路径。图31示出了封装间距h为0mm的情况，图32示出了封装间距h为1mm的情况，而图33示出了封装间距h为2mm的情况。
从图31至图33可知，无论封装间距h如何，反射损耗在60GHz周围显示出较好的特性。这意味着因阻抗不匹配而造成的反射较小，换言之，进行了成功的通信。
如上所述，根据第八实施例，从半导体芯片30的倒F型天线39j辐射的电磁波在层叠的半导体封装20j之间的毫米波信号传输路径21k中行进。在两个彼此面对的设置有倒F型天线39j的半导体芯片30之间利用毫米波信号传输路径21k传输毫米波信号。能够经由毫米波信号传输路径21k在封装之间执行通信处理。
具体而言，对于根据第七实施例在图25所示的半导体封装20j中的封装内水平方向通信以及根据第八实施例在图30所示的毫米波电介质内传输系统600k中的竖直方向通信，均使用图24所示的同一倒F型天线39j。其特征在于能够利用具有相同形状的天线来执行沿水平方向的通信以及沿竖直方向的通信，并且封装内的通信以及封装之间的通信均可行。
[改变示例]
以上已经参考附图描述了本发明的优选实施例，但本发明当然并不限于上述示例。本领域的技术人员可在所附权利要求的范围内进行各种替代及改变，并且应用理解其自然落入本发明的技术范围。
此外，实施例并不意在根据权利要求限制本发明，应当注意在实施例中描述的全部特征的组合并非本发明的技术方案所必需。上述实施例包括本发明的各步骤，可通过揭示的多个元件的合适组合来提取各种发明。例如，即使从实施例中示出的全部元件中删除了一些元件，可以提取出具有删除元件的构造作为发明，只要其能够产生技术效果。以下，将简要描述其他改变示例。
[第一改变示例]
图34是说明第一改变示例的半导体封装20p(其等同于本示例中的毫米波电介质内传输装置)。第一改变示例的特征在于在一个半导体封装20p中，将多个半导体芯片30以层叠方式布置在衬底上，使得天线结构(天线39)的部分彼此同轴，并且在半导体芯片30之间执行毫米波传输。在同一封装内的半导体芯片30之间执行毫米波传输，并且半导体封装20p自身构成毫米波电介质内传输装置。
多个半导体芯片30层叠的情况与第二实施例(图4)，第三实施例(图10)，第六实施例(图19)以及第八实施例(图30)相同，但第一改变示例的区别在于所有半导体芯片30均安装在同一封装内。
使用具有沿衬底(半导体芯片30)的厚度方向的指向性的天线(例如，平板天线)作为天线39。
在多个半导体芯片30之间的接合部分处设置能够进行毫米波带通信的介电材料16p(优选地，粘弹性材料16)。介电材料16p具有散热功能，并构成能够进行毫米波带通信的电介质传输路径21。处于层叠状态的多个半导体芯片30被模制树脂8保护，并且被安装在LSI封装衬底4p(夹置衬底)上。LSI封装衬底4p以及模制树脂8由具有能够传输毫米波信号的电介质的介电材料制成。
上述半导体封装20p还被安装在安装衬底10p上。衬底10p也由具有能够传输毫米波信号的电介质的介电材料制成。在衬底10p内从(或向)在半导体封装20p内布置在最下部分(LSI封装衬底4p那侧)处的半导体芯片30传输毫米波信号。将在衬底10p内传输毫米波信号的方案称为“毫米波衬底内传输方案”或“毫米波实体内传输方案”。当确定了衬底10p内的传输方向时，优选地设置开孔阵列(通孔栅)以确定衬底10p内毫米波信号的传输范围。当使在衬底10p内的毫米波信号的传输方向为无方向性时，可以省略开孔阵列。
在第一改变示例的半导体封装20p中，可利用毫米波来执行在处于层叠状态的半导体芯片30_1及30_2之间的数据传输。优点在于，当在平面图中观察时，相较于其中半导体芯片彼此平行布置的第七实施例，能够减小封装面积。在图中所示的示例中，两个半导体芯片30层叠。但是，可以层叠三个或更多半导体芯片，或者可以说，随着半导体芯片的数量的增多，相对于第七实施例的优点也增大。
在第一改变示例的半导体封装20p中，可利用毫米波来执行同一封装内多个半导体芯片30之间的数据传输，并且可利用通过衬底内传输的毫米波来进一步执行在不同半导体封装20内的半导体芯片30之间的数据传输。
[第二改变示例]
图35是说明第二改变示例的半导体封装20q(其等同于本示例中的毫米波电介质内传输装置)。在第二改变示例中，类似于第一改变示例，将半导体封装20q安装在安装衬底10q上。衬底10q也由具有能够传输毫米波信号的电介质的介电材料制成，由此应用能够在衬底10q内传输毫米波信号的毫米波衬底内传输方案。
在第二改变示例的半导体封装20q中，也可利用毫米波来执行在同一封装内的多个半导体芯片30之间的数据传输，并且可利用通过封装内传输的毫米波来进一步执行在不同半导体封装20内的半导体芯片30之间的数据传输。
[第三改变示例]
图36是说明第三改变示例的多个半导体封装20r以及毫米波电介质内传输系统600r的视图。第三改变示例的特征在于在多个半导体封装20r之间的数据传输中，使用自由空间来用于第一改变示例及第二改变示例中所示的毫米波衬底内传输方案。在一个半导体封装20r中安装的半导体芯片30的数量并无限制。
优选地，使用具有沿衬底(半导体芯片30)的厚度方向以及衬底的平面方向的指向性的天线(例如，倒F型天线39j)作为天线39。
在各个半导体封装20r中，类似于第四实施例，天线结构32’与夹置衬底4r的半导体芯片30并列地布置。此外，类似于第一及第二改变示例，各个半导体封装20r被安装在安装衬底10r上。衬底10r也由具有能够传输毫米波信号的电介质的介电材料制成，由此应用能够在衬底10r内传输毫米波信号的毫米波衬底内传输方案。
因为使用具有沿衬底10r(半导体芯片30)的厚度方向以及衬底10r的平面方向的指向性的天线(例如，倒F型天线39j)作为天线39，故沿平面方向从天线39发出的毫米波经由作为毫米波信号传输路径的自由空间传输路径21r被传输至另一半导体封装20r。
根据第三改变示例，在多个半导体封装20r之间的数据传输可通过在毫米波带内在衬底中的传输来执行，并经由自由空间传输路径21r来执行。
[第四改变示例]
图37是说明第四改变示例的毫米波电介质内传输系统600s的视图。第四改变示例的特征在于，类似于第五实施例，利用毫米波来执行在沿水平方向偏离地布置的多个半导体封装20之间的数据传输。与第五实施例的区别在于半导体封装20被安装在不同的安装衬底10_1及10_2上。毫米波信号传输路径21s例如可使用自由空间传输路径之外的其他传输路径，优选地使用由介电材料制成的电介质传输路径。类似于第五实施例，电介质传输路径例如可以是在用于界定区域的架板11内形成的电介质传输路径。
优选地，使用相对于衬底具有沿平面方向的指向性的天线(例如杆状天线)作为天线结构。例如，类似于第五实施例，天线39引向对半导体芯片30进行密封的模制树脂8的表面以朝向毫米波信号传输路径21s伸出。此外，当使用相对于衬底具有沿厚度方向的指向性的天线时，优选地设计一种相对于衬底沿平面方向改变行进方向的方法。这一点与在第五实施例中描述的相同。
例如，当多个半导体封装20被布置为层叠状态时，第四改变示例在因布局限制使得半导体封装20以同轴方式布置为层叠状态的情况下不能确保空间时是有效的。
本发明特别适用于以高速传输用于承载电影影像及计算机图像等的具有30GHz至300GHz的载波频率的毫米波带信号的毫米波电介质内传输系统。该系统包括数字记录再现设备、陆上电视接收器、移动电话、游戏机、计算机、以及通信设备等。
附图标记说明
1半导体封装；2半导体芯片；3垫盘电极；
4夹置衬底；5端子电极；6引线电极；
7接合引线；8模制树脂；9伸出电极；
10，10′衬底；11架板；12，12a，12b 壳体；
13螺纹结构；14连接器；15线缆；
16，16a，16b粘弹性材料；20，20a至20f半导体封装；
21电介质传输路径(毫米波传输构件)；21′介电材料；
30半导体芯片；31天线端子；32，32′天线结构；
33微带线；39天线；39j 倒F型天线；
70支柱；80半导体封装；
201LSI功能单元；202毫米波生成单元；
203，203′天线耦合单元；204电气接口；
205毫米波接口；206电介质部分；
200，300，400，500毫米波电介质内传输装置；
600毫米波电介质内传输系统；
601，602电子装置。

Claims (21)

1.一种毫米波电介质内传输装置，包括：
能够进行毫米波电介质内传输的第一半导体器件，其包括设置在一个衬底上并能够进行毫米波带通信的半导体芯片、连接至所述半导体芯片的天线结构、以及被构造用于覆盖所述半导体芯片并包括允许毫米波信号穿过的电介质的绝缘构件；
能够进行毫米波电介质内传输的第二半导体器件，其包括设置在另一衬底上并能够进行毫米波带通信的半导体芯片、连接至所述半导体芯片的天线结构、以及被构造用于覆盖所述半导体芯片并包括允许毫米波信号穿过的电介质的绝缘构件；以及
毫米波传输构件，其由具有能够进行毫米波电介质内传输的电介质的介电材料制成，并设置在所述第一半导体器件与所述第二半导体器件之间，
其中，所述第一半导体器件以及所述第二半导体器件以将所述毫米波传输构件夹置于两者之间的方式进行安装，使得毫米波信号在所述第一半导体器件的所述天线结构与所述第二半导体器件的所述天线结构之间传输。
2.如权利要求1所述的毫米波电介质内传输装置，其中，所述毫米波传输构件包括：
具有贯通部分的区域界定构件，所述贯通部分与所述第一及第二半导体器件的所述天线结构匹配；以及
介电材料，其设置在所述区域界定构件的所述贯通部分中。
3.如权利要求2所述的毫米波电介质内传输装置，其中，所述天线结构设置在所述半导体芯片上，并且所述第一及第二半导体器件的所述天线结构以将所述毫米波传输构件夹置于两者之间的方式布置。
4.如权利要求3所述的毫米波电介质内传输装置，其中，所述天线结构包括平板天线。
5.如权利要求1所述的毫米波电介质内传输装置，其中，所述第一及第二半导体器件之间的接合部分由具有能够进行毫米波电介质内传输的电介质的介电材料制成，并设置有用作所述毫米波传输构件的粘弹性材料。
6.如权利要求1所述的毫米波电介质内传输装置，其中，所述天线结构与所述半导体芯片并列地布置，并且所述第一及第二半导体器件的所述天线结构以将所述毫米波传输构件夹置于两者之间的方式布置。
7.如权利要求1所述的毫米波电介质内传输装置，还包括：
安装衬底，其上彼此并列地布置有分别具有所述半导体芯片的所述第一及第二半导体器件，
其中，所述安装衬底设置有所述毫米波传输构件，并且
在所述安装衬底的所述毫米波传输构件中，在所述第一半导体器件的所述天线结构与所述第二半导体器件的所述天线结构之间利用所述毫米波传输构件来传输毫米波信号。
8.如权利要求7所述的毫米波电介质内传输装置，其中，通过将具有能够进行毫米波电介质传输的所述电介质的所述介电材料填充在形成在所述安装衬底中的区域界定槽或贯通部分内，来形成所述毫米波传输构件。
9.如权利要求7所述的毫米波电介质内传输装置，其中，所述天线结构被引至绝缘构件的将所述半导体芯片密封的表面。
10.如权利要求1至9中任一项所述的毫米波电介质内传输装置，其中，所述绝缘构件包括允许毫米波信号穿过的电介质。
11.一种制造毫米波电介质内传输装置的方法，所述方法包括以下步骤：
通过在一个衬底上设置能够进行毫米波带通信的半导体芯片、将天线结构连接至所述半导体芯片、并利用绝缘构件覆盖所述半导体芯片，来形成能够进行毫米波电介质内传输的第一半导体器件；
通过在另一衬底上设置能够进行毫米波带通信的半导体芯片、将天线结构连接至所述半导体芯片、并利用绝缘构件覆盖所述半导体芯片，来形成能够进行毫米波电介质内传输的第二半导体器件；并且
利用具有能够进行毫米波信号传输的电介质的介电材料来在所述第一半导体器件与所述第二半导体器件之间形成毫米波传输构件，
其中，在形成所述毫米波传输构件时，将所述第一及第二半导体器件隔着所述毫米波传输构件进行安装，使得在所述第一半导体器件的所述天线结构与所述第二半导体器件的所述天线结构之间能够传输毫米波信号。
12.如权利要求11所述的方法，还包括：
通过所述绝缘构件覆盖所述所述半导体芯片并用作所述毫米波传输构件，所述绝缘构件由具有能够传输毫米波信号的特性的介电材料制成。
13.如权利要求12所述的方法，其中，在同一衬底上彼此并列地布置多个半导体芯片，并且，所述绝缘构件覆盖全部所述多个半导体芯片，并用作能够在所述多个半导体芯片之间进行毫米波信号传输的所述毫米波传输构件。
14.如权利要求13所述的方法，其中，设置所述多个半导体芯片为层叠构造，使得所述天线结构彼此同轴，并且
由具有能够进行毫米波电介质内传输的电介质的介电材料制成处于所述多个半导体芯片之间的接合部分，并设置有用作所述毫米波传输构件的粘弹性材料。
15.一种毫米波电介质内传输系统，包括：
能够进行毫米波电介质内传输的第一半导体器件，其包括设置在一个电子器件的衬底上并能够进行毫米波带通信的半导体芯片、连接至所述半导体芯片的天线结构、以及被构造用于覆盖所述电子器件的所述半导体芯片的绝缘构件；
能够进行毫米波电介质内传输的第二半导体器件，其包括设置在另一电子器件的衬底上并能够进行毫米波带通信的半导体芯片、连接至所述半导体芯片的天线结构、以及被构造用于覆盖所述电子器件的所述半导体芯片的绝缘构件；以及
毫米波传输构件，其由具有能够进行毫米波信号传输的电介质的介电材料制成，并设置在所述第一半导体器件与所述第二半导体器件之间，
其中，所述一个电子器件和所述另一电子器件经由所述毫米波传输构件彼此接触，使得在所述第一半导体器件的所述天线结构与所述第二半导体器件的所述天线结构之间能够传输毫米波信号。
16.如权利要求15所述的毫米波电介质内传输系统，其中，
所述绝缘构件由具有能够传输毫米波信号的特性的介电材料制成，并被构造用于覆盖所述半导体芯片并用作所述毫米波传输构件。
17.如权利要求16所述的毫米波电介质内传输系统，其中，多个半导体芯片彼此并列地布置在同一衬底上，并且
所述绝缘构件被设置为覆盖全部所述多个半导体芯片，并用作能够在所述多个半导体芯片之间进行毫米波信号传输的所述毫米波传输构件。
18.如权利要求17所述的毫米波电介质内传输系统，其中，所述多个半导体芯片被设置为层叠构造，使得所述天线结构彼此同轴，并且
处于所述多个半导体芯片之间的接合部分由具有能够进行毫米波电介质内传输的电介质的介电材料制成，并设置有用作所述毫米波传输构件的粘弹性材料。
19.一种毫米波电介质内传输装置，包括：
如权利要求17或18所述的毫米波电介质内传输系统；以及
能够在所述多个半导体器件之间进行毫米波带信息传输的毫米波信号传输路径，
其中，基带信号被转换为毫米波信号，并且所述毫米波信号经由所述毫米波信号传输路径在所述多个半导体器件之间传输。
20.如权利要求19所述的毫米波电介质内传输装置，包括：
安装衬底，其由具有能够进行毫米波信号传输的电介质的介电材料制成，并用作所述毫米波信号传输路径，
其中，所述多个半导体器件彼此并列地布置在同一所述安装衬底上。
21.如权利要求19所述的毫米波电介质内传输装置，其中，所述毫米波信号传输路径具有在将所述毫米波信号局限在所述传输路径中的情况下传输毫米波的结构。
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