JP2002203938A - ハイブリッド半導体装置 - Google Patents

ハイブリッド半導体装置

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JP2002203938A JP2000400798A JP2000400798A JP2002203938A JP 2002203938 A JP2002203938 A JP 2002203938A JP 2000400798 A JP2000400798 A JP 2000400798A JP 2000400798 A JP2000400798 A JP 2000400798A JP 2002203938 A JP2002203938 A JP 2002203938A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型でかつ電気的特性に優れたハイブリッド
半導体装置を提供する。 【解決手段】 上面に設けられた電極54と電極54上
に配置されたバンプ30とを有し、能動素子をなすペレ
ット50と、ペレット50を上面にて予め搭載する金属
フレーム20と、裏面にペレット50のサイズよりも大
きいキャビティ12が設けられ、ペレット50の電極5
4に対応してキャビティ12の底面に設けられた電極1
4と、電極14に接続された配線34,36を有するセ
ラミック基板10と、受動素子60と、を備えるハイブ
リッド半導体装置1において、電極54と電極14とを
位置合せしてペレット50をキャビティ12内に収納
し、金属フレーム20をはんだによりセラミック基板1
0の裏面に固着し、圧着処理によりバンプ30を介して
電極14と電極54とを接続し、受動素子60をセラミ
ック基板10の上面に実装する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ハイブリッド半導
体装置に関し、特に、携帯電話用パワーアンプに好適な
面実装型パッケージのハイブリッド半導体装置を対象と
する。
【0002】
【従来の技術】近年、高周波用パワーアンプ(以下、単
にPAという)などを組み込んだハイブリッド半導体装
置は、より一層の小型化の要求を受けて面実装型パッケ
ージへ移行し、多層セラミック基板に実装されることに
より多層配線構造を有するようになっている。従来の技
術によるハイブリッド半導体装置について図2を参照し
ながら説明する。
【0003】図2に示すハイブリッド半導体装置200
は、上面にキャビティ(凹部)102が形成されたセラ
ミック基板100と、このキャビティ102内に実装さ
れた能動素子50と、セラミック基板100の上面に実
装されたコンデンサや抵抗、インダクタなどの受動素子
60とを備える。セラミック基板100は、配線層7
2,74を有するセラミック板100aと、配線層76
を有するセラミック板100bと、配線層78を有する
セラミック板100cとを焼結して形成したものであ
る。基板上の配線層78,内部の配線層76,74およ
び基板裏面の配線層72は、各セラミック板を貫通して
設けられたビア(V21〜V24参照)を介して相互に
接続されている。さらに、キャビティ102の底面にお
ける実装面からセラミック基板100の裏面に至るまで
セラミック板100b,100aを貫通してビアホール
が設けられ、金属が埋め込まれて熱伝導性に優れたサー
マルビア70が形成され、これによりペレット50がグ
ランドに接続されるとともに、熱抵抗の低減が図られて
いる。能動素子50の上面には電極パッド54が形成さ
れ、ボンディングワイヤ80により基板上の配線層78
に接続され、この配線層78を介して受動素子60に接
続されるとともに、配線層76,74および基板裏面の
配線層72を介して外部端子(図示せず)に接続され
る。半導体装置200は、金属キャップ90で覆われて
保護される。
【0004】このように、従来のハイブリッド半導体装
置では、基板の実装面にキャビティを設けてこのキャビ
ティ内に能動素子をベアチップで実装するとともに、キ
ャビティの底面から基板の裏面に至るサーマルビアを形
成し、これにより、接地と放熱とを同時に実現してい
た。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図2に
示すような構造では、基板100の上面にペレット50
が占有する領域と受動素子60を実装する領域とが必要
であるため、半導体装置をさらに小型化することは困難
であった。また、金属キャップ90で装置全体を覆うた
めに、装置全体の厚さを低減することに限界があり、こ
のことも小型化の妨げとなっていた。さらに、ペレット
50の放熱のためにビアホールを設け、このビアホール
と基板100とで放熱させるために、放熱特性が不十分
であった。この一方、サーマルビア70にて接地させて
いるために、接地インダクタンスが大きいことにより、
装置の電気的特性が悪化する、という問題があった。
【0006】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、その目的は、小型でかつ電気的特性に優れたハイ
ブリッド半導体装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、以下の手段に
より上記課題の解決を図る。
【0008】即ち、本発明によれば、第1の面と、この
第1の面と表裏の関係にある第2の面と、上記第1の面
に設けられた第1の電極と、を有する能動素子をなすペ
レットと、第3の面と、この第3の面と表裏の関係にあ
る第4の面を有する基板であって、上記第3の面側に上
記ペレットのサイズよりも大きな凹部が設けられ、上記
ペレットの上記第1の電極に対応して上記凹部の底面に
設けられた第2の電極と、上記第2の電極に接続された
配線と、を有する基板と、上記ペレットが上記第2の面
側で接合され、上記ペレットが上記凹部に収納されるよ
うに上記凹部を跨いで上記基板の上記第3の面に固着さ
れた金属フレームと、上記第1の電極と上記第2の電極
との間に配置され、上記第1の電極と上記第2の電極と
を接続するバンプと、上記基板の上記第4の面に実装さ
れた受動素子と、を備えるハイブリッド半導体装置が提
供される。
【0009】上記金属フレームは、上記ペレットをグラ
ンド接続するとともに、上記ペレットが発する熱を外部
に放出する。これにより、上記能動素子の接地インダク
タンスが低減するとともに、放熱特性が向上する。この
結果、上記能動素子の出力が向上するので、最適な効率
のインピーダンスへの回路インピーダンスマッチングが
可能になり、PAの効率特性が大幅に向上する。
【0010】さらに、上記ペレットが上記基板の上記第
3の面側に設けられた上記凹部内に実装されるので、上
記基板の上記第4の面の全領域を受動素子の実装に用い
ることができる。また、上記基板の表面領域を有効に利
用できるとともに樹脂を用いて封止することでPAの高
さを低くでき、より一層小型化されたハイブリッド半導
体装置が提供される。
【0011】上記ハイブリッド半導体装置において、上
記ペレットは、上記第1の電極と上記基板の上記第2の
電極とが上記バンプを介在させて位置合せされて上記凹
部に収納され、上記金属フレームが導電性接着材料を介
して上記基板の上記第3の面に固着され、圧着処理によ
り上記バンプを介して上記第1の電極と上記第2の電極
とを接続することにより、上記ペレットを上記基板に実
装すると良い。
【0012】また、上記導電性接着材料ははんだであ
り、上記ペレットが上記凹部内への上記ペレットの収納
に先立って予め上記金属フレームに接合され、上記金属
フレームは、上記圧着処理により、上記ペレットの実装
とともに上記基板の上記第3の面に固着されることが望
ましい。
【0013】このような構造により、製造プロセスが簡
単になるので、より低コストのハイブリッド半導体装置
が提供される。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の一形態につ
いて図1を参照しながら説明する。なお、図1において
図2と同一の部分には同一の参照番号を付してその説明
を省略する。
【0015】図1に示すハイブリッド半導体装置1は、
多層のセラミック基板10と、受動素子60と、ペレッ
ト50と、金属板フレーム20と、を備える。本実施形
態において、セラミック基板10は、裏面に形成された
配線層32を有するセラミック板10aと、裏面および
上面にそれぞれ形成された配線層34,36を有するセ
ラミック板10bと、上面に形成された配線層38を有
するセラミック板10cとを焼結して形成したものであ
る。基板10上の配線層38と、内部の配線層36,3
4と、基板10裏面の配線層32とは、各セラミック板
を貫通して設けられたビア(V1〜V6参照)を介して
相互に接続されている。セラミック基板10の裏面側に
はキャビティ12が形成され、このキャビティ12の底
面には、ペレット50上面の電極54の配置に対応して
電極14が形成され、配線層34に接続されている。ペ
レット50は、その裏面側で金属フレーム20(Cuな
どで形成される)の上面に熱伝導性に優れた共晶はんだ
などにより予め接合され、これにより接地されている。
ペレット50はまた、上面の電極54上に配置されたバ
ンプ30をさらに有し、実装時には電極54およびバン
プ30がキャビティ12底面の電極14に位置合わせさ
れてキャビティ12内に挿入され、USなどの圧着処理
によりバンプ30が接合することにより電極54がバン
プ30を介して電極14に電気的に接続される。電極1
4は、配線層34に接続される。受動素子60は、セラ
ミック基板10の上面の全領域にわたって実装されてい
る。ペレット50は、バンプ30、電極14、配線層3
4,36,38を介して受動素子60に接続されるとと
もに、バンプ30、電極14、配線層34,32、また
はバンプ30、電極14、配線層34,36,38を介
して図示しない外部端子に接続される。セラミック基板
10の上面と受動素子60とは、樹脂40により封止さ
れる。
【0016】このように、本実施形態のハイブリッド半
導体装置1によれば、セラミック基板10の裏面側にキ
ャビティ12を設け、予め金属フレーム20に搭載され
たペレット50をこのキャビティ12内に収納するよう
に実装するので、ペレット50裏面への放熱を金属フレ
ーム20により良好に実行することができる。さらに、
ビアホールを介することなく金属フレーム20を介して
接地するので、接地インダクタンスを大幅に低減するこ
とができる。また、ペレット50の電極54は、バンプ
30を介してセラミック基板10の電極14並びに内部
および表裏面の配線層32,34,36,38へ接続さ
れるので、キャビティ12の深さを調整することによ
り、良好な電気的導電性と固着強度とを達成することが
できる。これにより、非常に容易に半導体装置1を製造
することができる。さらに、ペレット50を基板の裏面
側に実装するので、受動素子60をセラミック基板10
の上面の全領域を用いて実装することができる。これに
より、従来は電磁シールドのため例えば図2に示す金属
製のキャップ90で装置全体を覆っていたが、セラミッ
ク基板10の上面を樹脂40で封止すれば足りるので、
半導体装置の厚さを低減することができる。この結果、
さらに小型化されたハイブリッド半導体装置を提供する
ことができる。
【0017】以上、本発明の実施の形態について説明し
たが、本発明は、上記形態に限ることなくその要旨を逸
脱しない範囲で種々変形して適用することができる。例
えば、上述した形態では基板としてセラミック基板10
を用いたが、これに限ることなく例えば他のエポキシ樹
脂を用いた基板にも適用可能である。また、図1の断面
図に示した配線は、あくまでも一実施形態のものであ
り、そのレイアウトが設計仕様に応じて適宜変化するこ
とは勿論である。
【0018】
【発明の効果】以上詳述したとおり、本発明は、以下の
効果を奏する。
【0019】即ち、本発明によれば、金属フレームに搭
載したペレットを基板の第3の面に設けられた凹部内に
実装し、上記基板の表面領域のうちこの凹部が設けられ
た面と表裏の関係にある第4の面に受動素子を実装する
ので、放熱特性と効率特性に優れ、より一層小型化され
たハイブリッド半導体装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかるハイブリッド半導体装置の実施
の一形態を示す略示断面図である。
【図2】従来の技術によるハイブリッド半導体装置の一
例を示す略示断面図である。
【符号の説明】
1 ハイブリッド半導体装置 10 セラミック基板 10a〜10c セラミック板 12 キャビティ 14,54 電極 20 金属板フレーム 30 バンプ 32,34,36,38 配線層 50 ペレット 60 受動素子 V1〜V6 ビア

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】第1の面と、この第1の面と表裏の関係に
    ある第2の面と、前記第1の面に設けられた第1の電極
    と、を有する能動素子をなすペレットと、 第3の面と、この第3の面と表裏の関係にある第4の面
    を有する基板であって、前記第3の面側に前記ペレット
    のサイズよりも大きな凹部が設けられ、前記ペレットの
    前記第1の電極に対応して前記凹部の底面に設けられた
    第2の電極と、前記第2の電極に接続された配線と、を
    有する基板と、 前記ペレットが前記第2の面側で接合され、前記ペレッ
    トが前記凹部に収納されるように前記凹部を跨いで前記
    基板の前記第3の面に固着された金属フレームと、 前記第1の電極と前記第2の電極との間に配置され、前
    記第1の電極と前記第2の電極とを接続するバンプと、 前記基板の前記第4の面に実装された受動素子と、を備
    えるハイブリッド半導体装置。
  2. 【請求項2】前記ペレットは、前記第1の電極と前記基
    板の前記第2の電極とが前記バンプを介在させて位置合
    せされて前記凹部に収納され、前記金属フレームが導電
    性接着材料を介して前記基板の前記第3の面に固着さ
    れ、圧着処理により前記バンプを介して前記第1の電極
    と前記第2の電極とが接続されることにより前記ペレッ
    トが前記基板に実装されることを特徴とする請求項1に
    記載のハイブリッド半導体装置。
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