JP2003309212A - 半導体装置及び内部整合型回路モジュール - Google Patents

半導体装置及び内部整合型回路モジュール

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JP2003309212A
JP2003309212A JP2002112316A JP2002112316A JP2003309212A JP 2003309212 A JP2003309212 A JP 2003309212A JP 2002112316 A JP2002112316 A JP 2002112316A JP 2002112316 A JP2002112316 A JP 2002112316A JP 2003309212 A JP2003309212 A JP 2003309212A
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semiconductor device
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electrode
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Yoshinobu Minamide
啓信 南出
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Mitsubishi Electric Corp
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Mitsubishi Electric Corp
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/73Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L24/10, H01L24/18, H01L24/26, H01L24/34, H01L24/42, H01L24/50, H01L24/63, H01L24/71
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805Shape
    • H01L2224/4809Loop shape
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  • Power Engineering (AREA)
  • Junction Field-Effect Transistors (AREA)
  • Microwave Amplifiers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 内部整合型トランジスタにおける整合ずれの
発生を最小限に抑えて信頼性を向上させる。 【解決手段】 インピーダンス整合を行う内部整合用回
路と接続される半導体装置であって、表面に形成された
ソース電極パッド24、ゲート電極パッド25、ドレイ
ン電極パッド26と、裏面に形成された少なくとも1つ
の裏面電極28と、ソース電極パッド24、ゲート電極
パッド25、ドレイン電極パッド26と裏面電極28と
を電気的に接続するスルーホール27とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明はマイクロ波帯で使
用される半導体装置、及びこの半導体装置を実装した内
部整合型回路モジュールに関するものである。
【0002】
【従来の技術】図6は、高調波処理用の回路を有する従
来の内部整合型トランジスタを示す模式図である。ここ
で、図6(a)は、従来の内部整合型トランジスタを示
す平面図であり、図6(b)は、図6(a)中の一点鎖
線I−I’に沿った断面を示す断面図である。この内部
整合型トランジスタでは、金属製ベース101に、ゲー
ト電極端子102、ドレイン電極端子103が接続され
てパッケージが構成されている。このパッケージは、半
田付けによりダイボンドした多セル合成の半導体装置1
6、金メタライズ・パターン105を有する入力側整合
回路基板106及び出力側整合回路基板107を備えて
いる。そして、半導体装置104と入力側整合回路基板
106、出力側整合回路基板107とは金ワイヤ108
によって電気的に接続されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】図7は、図6に示す内
部整合型トランジスタにおいて、低インピーダンスな半
導体装置104を周波数f=10GHzで50Ω整合す
る場合の入力側インピーダンスの推移を示すスミスチャ
ートである。図7に示すように、点121の半導体装置
104のインピーダンスは金ワイヤ108のインダクタ
ンスによって点122に推移し、点122から2段の分
布定数線路により点124まで50Ωに整合をとってい
る。
【0004】しかしながら、金ワイヤ108が長くなっ
た場合、点121の半導体装置104のインピーダンス
は金ワイヤ108のインダクタンスの増加によって点1
23へ推移し、そこから2段の分布定数線路により点線
を経由して点125へ推移する。従って、50Ω整合か
ら外れた軌跡となる。このように、金ワイヤ108の長
さがばらつくことにより整合ずれが発生し、半導体装置
104の特性が劣化するという問題が生じていた。
【0005】この発明は上述のような問題を解決するた
めに成されたもので、内部整合型トランジスタにおける
整合ずれの発生を最小限に抑えて信頼性を向上させるこ
とを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】この発明の半導体装置
は、インピーダンス整合を行う内部整合用回路と接続さ
れる半導体装置であって、表面に形成された半導体素子
と、裏面に形成された裏面電極と、前記半導体素子と前
記裏面電極とを電気的に接続する配線とを備えたもので
ある。
【0007】また、前記配線は、スルーホールを介して
前記半導体素子と前記裏面電極とを電気的に接続してい
るものである。
【0008】また、前記半導体素子は、前記配線を介し
て前記裏面電極のそれぞれと電気的に接続されたソース
電極及びゲート電極を備えたものである。
【0009】また、前記半導体素子は、前記配線を介し
て前記裏面電極のそれぞれと電気的に接続されたソース
電極、ドレイン電極及びゲート電極を備えたものであ
る。
【0010】また、この発明の内部整合型回路モジュー
ルは、インピーダンス整合を行う内部整合用回路を備え
た内部整合型回路モジュールであって、前記半導体装置
と、前記半導体装置の裏面側に重なるように配置され、
前記半導体装置の裏面電極に半田付けされて電気的に接
続する内部整合用回路基板とを備えたものである。
【0011】
【発明の実施の形態】実施の形態1.図1は、マイクロ
波送受信装置の基本的な構成を示すブロック図である。
図1において、1はアンテナ、2は送受信切替スイッ
チ、3は低雑音増幅器、4はフィルタ、5は高変換利得
ミクサ、6は広帯域IF増幅器、7は低位相雑音局部発
信器、8は信号処理回路、9は変調器、10はドライバ
ー増幅器、11は位相器、12は高出力増幅器をそれぞ
れ示している。この発明にかかる半導体装置は、ドライ
バー増幅器10、高出力増幅器12などに使用される内
部整合型トランジスタに用いられるものである。
【0012】図2は、この発明の実施の形態1にかかる
半導体装置を示す概略断面図である。ここで、図2
(a)は、実施の形態1にかかる半導体装置を示す平面
図であり、図2(b)は、図2(a)中のソース電極パ
ッド24、ゲート電極パッド25、ドレイン電極パッド
26の位置における断面を示す概略断面図である。この
半導体装置は、インピーダンス整合を行う内部整合用基
板と接続される半導体装置である。図2(a)及び図2
(b)に示すように、この半導体装置は、交互に配置さ
れたソース電極21、ゲート電極22、ドレイン電極2
3、これらの引出し電極であるソース電極パッド24、
ゲート電極パッド25、ドレイン電極パッド26を表面
側に備えている。
【0013】ソース電極パッド24及びゲート電極パッ
ド25の裏面にはスルーホール27が設けられている。
そして、スルーホール27を介してソース電極パッド2
4及びゲート電極パッド25は裏面の裏面電極28と電
気的に接続されている。
【0014】実施の形態1の半導体装置においては、裏
面側に内部整合用回路基板を配置することにより、ゲー
ト電極パッド25又はソース電極パッド24と接続され
た裏面電極28を内部整合用回路基板に直接、電気的に
接触させることができる。従って、内部整合用回路基板
との接続においては、金ワイヤーを使用した組立が不要
となる。これにより、金ワイヤ長のバラツキによるイン
ピーダンスの整合ずれを抑止することが可能となる。
【0015】実施の形態2.図3は、この発明の実施の
形態2にかかる半導体装置を示す概略断面図である。こ
こで、図3(a)は、実施の形態2にかかる半導体装置
を示す平面図であり、図3(b)は、図3(a)中のソ
ース電極パッド24、ゲート電極パッド25、ドレイン
電極パッド26の位置における断面を示す概略断面図で
ある。実施の形態2は、実施の形態1の半導体装置にお
いて、ドレイン電極パッド26の下層にもスルーホール
27を設けてドレイン電極パッド26と裏面電極28と
を電気的に接続したものである。
【0016】実施の形態2の半導体装置においては、裏
面電極28と内部整合用回路基板とを接続することによ
り、ドレイン電極パッド26を内部整合回路基板に対し
て電気的に接続することができる。従って、ドレイン電
極パッド26の接続においても金ワイヤーを使用した組
立が不要となり、金ワイヤ長のバラツキによる整合ずれ
を抑止することが可能となる。
【0017】実施の形態3.図4は、この発明の実施の
形態3にかかる内部整合型回路モジュールを示す概略断
面図である。実施の形態3の内部整合型回路モジュール
は、実施の形態1の半導体装置と内部整合用回路基板と
を実装した内部整合型トランジスタである。この内部整
合型トランジスタでは、ベース31にゲート電極端子3
2、ドレイン電極端子33が接続されてパッケージが構
成されている。ベース31上には、実施の形態1の半導
体装置34、金メタライズ・パターン35を有する入力
側整合回路基板36及び出力側整合回路基板37が配置
されている。ベース31の入力側整合回路基板18の実
装部には凹部31aが設けられており、半導体装置34
の実装部との間には段差が形成されている。これによ
り、入力側整合回路基板36の上面と半導体装置34の
裏面が近接するように構成されている。なお、半導体装
置34と出力側整合回路基板37、入力側整合回路基板
36とゲート電極端子32、出力側整合回路基板37と
ドレイン電極端子33はそれぞれ金ワイヤ40によって
接続されている。
【0018】実施の形態3の半導体装置では、入力側整
合回路基板36と半導体装置34の裏面電極28とを半
田付けによりダイボンドすることができ、ソース電極パ
ッド24及びゲート電極パッド25と入力側整合回路基
板36とを電気的に接続することができる。これによ
り、金ワイヤを使用した接続が不要となり、組立時にお
ける金ワイヤ長の変化による整合ずれを抑止できる。従
って、内部整合型トランジスタの特性劣化を最小限に抑
えることができる。
【0019】実施の形態4.図5は、この発明の実施の
形態4にかかる内部整合型回路モジュールを示す概略断
面図である。実施の形態4の内部整合型回路モジュール
は、実施の形態2の半導体装置と内部整合用回路基板と
を実装した内部整合型トランジスタである。実施の形態
3と同様、この内部整合型トランジスタでは、ベース3
8にゲート電極端子32、ドレイン電極端子33が接続
されてパッケージが構成されている。ベース38上に
は、実施の形態2の半導体装置39、金メタライズ・パ
ターン35を有する入力側整合回路基板36及び出力側
整合回路基板37が配置されている。ベース38の入力
側整合回路基板36の実装部には凹部38aが設けられ
ており、出力側整合回路基板37の実装部には凹部38
bが設けられている。これにより、入力側整合回路基板
36の実装部と出力側整合回路基板37の実装部の間に
は凸型に段差が設けられて設けられており、凸型の段差
上には半導体装置39が配置されている。この構造によ
り、入力側整合回路基36、出力側整合回路基板37の
上面と半導体装置39の裏面が近接するように構成され
ている。
【0020】実施の形態4の半導体装置においては、入
力側回路基板36及び出力側整合回路基板37と、半導
体装置39の裏面電極28とを半田付けによりダイボン
ドすることが可能となる。従って、ソース電極パッド2
4及びゲート電極パッド25と入力側回路基板36とを
電気的に接続するとともに、ドレイン電極パッド26と
出力側回路基板37とを電気的に接続することができ
る。これにより、金ワイヤを使用した接続が不要とな
り、組立時における金ワイヤ長の変化による整合ずれを
抑止できる。従って、内部整合型トランジスタの特性劣
化を最小限に抑えることができる。
【0021】なお、上述した各実施の形態では、ソース
電極パッド24、ゲート電極パッド25又はドレイン電
極パッド26と裏面電極28との電気的接続をスルーホ
ール27を介して行ったが、この発明はこれに限定され
るものではない。例えば半導体装置の側面に配線を形成
してソース電極パッド24、ゲート電極パッド25又は
ドレイン電極パッド26と裏面電極28とを接続するよ
うにしてもよい。
【0022】
【発明の効果】この発明は、以上説明したように構成さ
れているので、以下に示すような効果を奏する。
【0023】この発明の半導体装置によれば、表面の半
導体素子と裏面電極を電気的に接続する配線を設けたた
め、内部整合用回路を備えた基板と裏面電極とを接触さ
せて電気的に接続することができる。従って、内部整合
用回路基板との接続においては、金ワイヤーを使用した
組立が不要となり、金ワイヤ長のバラツキによるインピ
ーダンスの整合ずれを抑止することが可能となる。
【0024】また、スルーホールを介して半導体素子と
裏面電極とを電気的に接続したため、半導体装置のスペ
ースを拡大させることなく、半導体素子と裏面電極とを
確実に接続することができる。
【0025】また、裏面電極と半導体素子のソース電極
及びゲート電極を接続することにより、入力側の内部整
合回路基板と裏面電極を電気的に接続することができ
る。
【0026】また、裏面電極と半導体素子のソース電
極、ドレイン電極及びゲート電極を接続することによ
り、入力側及び出力側の内部整合回路基板と裏面電極を
電気的に接続することができる。
【0027】また、この発明の内部整合型回路モジュー
ルによれば、裏面電極と内部整合用回路基板とを半田付
けしたため、リフローなどの方法で両者を容易に接続す
ることができる。また、金ワイヤーを使用した組立が不
要となるため、金ワイヤ長のバラツキによる整合ずれを
抑止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 マイクロ波送受信装置の基本的な構成を示す
ブロック図である。
【図2】 この発明の実施の形態1にかかる半導体装置
を示す概略断面図である。
【図3】 この発明の実施の形態2にかかる半導体装置
を示す概略断面図である。
【図4】 この発明の実施の形態3にかかる内部整合型
回路モジュールを示す概略断面図である。
【図5】 この発明の実施の形態4にかかる内部整合型
回路モジュールを示す概略断面図である。
【図6】 従来の内部整合型トランジスタを示す模式図
である。
【図7】 半導体装置を周波数f=10GHzで50Ω
整合する場合の入力側インピーダンスの推移を示すスミ
スチャートである。
【符号の説明】
21 ソース電極、 22 ゲート電極、 23 ドレ
イン電極、 24 ソース電極パッド、 25 ゲート
電極パッド、 26 ドレイン電極パッド、27 スル
ーホール、 28 裏面電極、 36 入力側整合回路
基板、 37出力側整合回路基板、 34,38 半導
体装置。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 インピーダンス整合を行う内部整合用回
    路と接続される半導体装置であって、 表面に形成された半導体素子と、 裏面に形成された少なくとも1つの裏面電極と、 前記半導体素子と前記裏面電極とを電気的に接続する配
    線とを備えたことを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】 前記配線は、スルーホールを介して前記
    半導体素子と前記裏面電極とを電気的に接続しているこ
    とを特徴とする請求項1記載の半導体装置。
  3. 【請求項3】 前記半導体素子は、前記配線を介して前
    記裏面電極のそれぞれと電気的に接続されたソース電極
    及びゲート電極を備えたことを特徴とする請求項1又は
    2記載の半導体装置。
  4. 【請求項4】 前記半導体素子は、前記配線を介して前
    記裏面電極のそれぞれと電気的に接続されたソース電
    極、ドレイン電極及びゲート電極を備えたことを特徴と
    する請求項1又は2記載の半導体装置。
  5. 【請求項5】 インピーダンス整合を行う内部整合用回
    路を備えた内部整合型回路モジュールであって、 請求項1〜4のいずれか1項記載の半導体装置と、 前記半導体装置の裏面側に重なるように配置され、前記
    半導体装置の裏面電極に半田付けされて電気的に接続す
    る内部整合用回路基板と、 を備えたことを特徴とする内部整合型回路モジュール。
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