JP2007201517A

JP2007201517A - 半導体装置

Info

Publication number: JP2007201517A
Application number: JP2007127281A
Authority: JP
Inventors: Hideki Takehara; 秀樹竹原; Kunihiko Kanazawa; 邦彦金澤; Noriyuki Yoshikawa; 則之吉川
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2002-08-28
Filing date: 2007-05-11
Publication date: 2007-08-09

Abstract

【課題】発熱性半導体素子の放熱特性と抵折強度の確保と小型化を行った半導体装置を提供する。
【解決手段】第１のキャビティ内にある前記高熱伝導性セラミック基板上の回路パターンに第１の能動素子(1)が載置され、第２のキャビティ内にある高熱伝導性セラミック基板上の回路パターンに第２の能動素子(13)が載置され、第２の回路基板の表面に外部電極(4)が一体化され、第１の回路基板面をキャップ装着(8)又は樹脂封止した半導体装置であって、第２の回路基板(11)には放熱性ビア(26)が形成され、高熱伝導性セラミック基板(9)と第２の回路基板表面の外部電極(4)とが熱的に接続されており、第１及び第２の能動素子(1,13)から選ばれる少なくとも一つの能動素子からの発熱を、高熱伝導性セラミック基板(9)及び放熱性ビア(26)から第２の回路基板表面の外部電極(4)を介して外部に放熱する。
【選択図】図１

Description

本発明は積層基板に、半導体素子および周辺回路である電子部品を実装した半導体装置に関するものであり、特にモジュールの構造に関する。

近年、携帯電話等に使用される送信用増幅装置として多層基板に増幅用高周波パワー半導体素子と整合回路を形成する為のチップ部品とを備えた半導体装置が提案されている（例えば下記特許文献１〜３）。従来の半導体装置の例を図１１を用いて説明する。図１１において、１は高周波パワー半導体素子、２はアルミナ基板又は低温焼成セラミック基板（Low Temperature Cofired Ceramics：以下「ＬＴＣＣ」という。）等のセラミック多層基板、３はチップコンデンサ、チップ抵抗又はチップインダクタ等のチップ部品、４は外部接続用電極、５は金属ワイヤー、６はキャビティ段差部の接続用パッド、７はポッティング樹脂、８は金属キャップである。セラミック多層基板表面上にはチップ部品を搭載するための部品実装用ランドと回路パターンがスクリーン印刷法で形成されている。高周波パワー半導体素子１はセラミック多層基板２裏面のキャビティ１２内に載置され、金属ワイヤー５を介してキャビティ段差部の接続用パッド６に電気的に接続され、ポッティング樹脂７で半導体素子１と金属ワイヤー５を埋めて保護している。さらにチップ部品３も所定の位置にハンダ１５により実装されている。セラミック多層基板２上にはケースとなる金属キャップ８が取り付けられている。さらにセラミック多層基板裏面の外部接続用電極４は、セラミック多層基板２を貫通するビアホール２７により基板の層間に形成されている内層パターンや接続用パッド６並びに部品実装用ランドと回路パターンとに電気的に接続されている。
特開平１０−３７０５４号公報特開２０００−２１６３０７号公報特開２００２−９２２５号公報

しかし、従来の半導体装置においては、セラミック多層基板上に半導体素子、チップ部品を載置するだけの構造では、より高機能な増幅回路を実現するために搭載部品点数が増加する状況下でパッケージのより小型化には対応できず、新しい構造の半導体装置が求められていた。また発熱素子であるパワー半導体素子がセラミック多層基板に実装されているため、半導体チップから発生した熱は全てのセラミック多層基板を通って下部に伝熱され、下部電極から放熱される構造になっているが、セラミック多層基板の熱抵抗が高く、しかも高周波パワー半導体素子近傍にビアホール２７を配置することも困難であった。このため、大電力を消費する半導体チップは、充分放熱されずに高温状態になってしまうという問題があった。

パッケージのより小型化に対応するためにはセラミック低温焼成基板（ＬＴＣＣ）内部に印刷抵抗、積層コンデンサ、回路パターンによるインダクタ等を低温焼成時に同時に形成できるので、基板表面の電子部品数の低減することもできる。しかし、高温焼成のアルミナ基板と比較してＬＴＣＣの熱伝導率が約十分の一しかないため半導体チップの放熱が悪くなるという問題がある。また抗折強度もアルミナ基板と比較すると低いために、大変割れやすいという特性を有する。

一方、アルミナ基板は、熱伝導が良く抗折強度が高い利点を有するが、焼成温度が高いために基板内部に部品機能を入れられない課題があり、部品点数が増加すると小型化に対応できなかった。

本発明は上述のような課題を解決するものであり、部品機能を内蔵した積層基板にパワー半導体素子、制御系半導体素子、フィルター素子、スイッチ素子およびその周辺回路となるチップ電子部品を搭載した放熱特性と抵折強度の確保と小型化を行った半導体装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するため本発明の半導体装置は、両面に回路パターンが形成された高熱伝導性セラミック基板を中心基板とし、
前記高熱伝導性セラミック基板の一方の面に第１のキャビティ構造を有する１層以上の第１の回路基板を備え、
他方の面に第２のキャビティ構造を有する１層以上の第２の回路基板を備え、
前記第１のキャビティ内にある前記高熱伝導性セラミック基板上の回路パターンに第１の能動素子が載置され、
前記第２のキャビティ内にある前記高熱伝導性セラミック基板上の回路パターンに第２の能動素子が載置され、
前記第２の回路基板の表面に外部電極が一体化され、
前記第１の回路基板面をキャップ装着または樹脂封止した半導体装置であって、
前記第２の回路基板には放熱性ビアが形成され、前記高熱伝導性セラミック基板と前記第２の回路基板表面の外部電極とが熱的に接続されており、前記第１及び第２の能動素子から選ばれる少なくとも一つの能動素子からの発熱を、前記高熱伝導性セラミック基板、及び前記放熱性ビアホールから前記第２の回路基板表面の外部電極を介して外部に放熱することを特徴とする。

本発明の半導体装置によれば、部品機能を内蔵した積層基板にパワー半導体素子、制御系半導体素子、フィルター素子、スイッチ素子およびその周辺回路となるチップ電子部品を搭載した放熱特性と抵折強度の確保と小型化を行った半導体装置を提供できる。

本発明は、例えばアルミナ基板のような高熱伝導性セラミック基板をコア材料として、その表面にキャビティ構造を有し、部品機能を内蔵した低温焼成セラミック基板（ＬＴＣＣ）多層基板を形成し、キャビティ内にパワー半導体素子、基板面にチップ部品を実装し、さらにアルミナ基板裏面にも、部品機能を内蔵しキャビティ構造と外図接続用電極を有するＬＴＣＣ多層基板を形成し、キャビティ内に制御系半導体素子を実装し、金属キャップで封止した高周波増幅回路装置を提供する。

本発明によれば、高熱伝導性セラミック基板を中心材料として、その上に半導体素子を直接接着することで、半導体素子の発熱は高熱伝導性セラミック基板に伝わり、さらに熱は高熱伝導性セラミック基板全面に横方向に広がり、高熱伝導性セラミック基板全面から第２のセラミック基板を通って下部に伝熱されるため、低温焼成のＬＴＣＣのみの多層基板を用いた場合に比べて熱抵抗の低減ができる。また、放熱に必要な箇所に高熱伝導性の基板を用いているため、第１のセラミック基板、第２のセラミック基板は熱以外の特性、すなわち比誘電率や部品機能の内蔵の必要性に応じて基板の選択ができる。例えば第１、第２のセラミック基板にＬＴＣＣ基板を選ぶと、基板内に抵抗、コンデンサ、インダクタ等の受動部品を内蔵することができ、配線長減少による低インピーダンス化、部品を内蔵することによる外付け部品点数減少とそれに伴う基板の小型化を同時に達成することができる。また、高熱伝導性セラミック基板の表裏にそれぞれ第１の半導体素子と第２の半導体素子を搭載するため、双方を結ぶ配線長が短くなることによる低インピーダンス化と、基板の薄型化ができる。

本発明によれば、半導体素子の発熱は第１の高熱伝導性セラミック基板に伝わり、さらに熱は第１の高熱伝導性セラミック基板全面に横方向に広がり、第１の高熱伝導性セラミック基板全面から第２のセラミック基板を通って下部に伝熱され、さらに第２の高熱伝導性セラミック基板へ基板全面で伝熱するため、さらに熱抵抗が低減する。また、基板の表裏に形成された回路パターンに第１の半導体素子と第２の半導体素子をそれぞれに搭載するため、双方を結ぶ配線長が短くなることによる低インピーダンス化ができる。さらに二層になった高熱伝導性セラミック基板を使うことで、基板全体の抗折強度を向上することができる。

本発明においては、前記第１の能動素子と第２の能動素子のいずれか一方の能動素子が高周波パワー半導体素子であり、他方の能動素子が前記パワー半導体素子を駆動、制御する機能を有する制御半導体素子であり、第１のセラミック基板上に表面実装部品が載置されていることが好ましい。これにより、高熱伝導性セラミック基板を中心材料として、その上にパワー半導体素子を直接接着し、パワー半導体素子の発熱を直接高熱伝導性セラミック基板に逃がすため、低温焼成のＬＴＣＣ多層基板を用いた場合に比べて熱抵抗を低減できる。高熱伝導性セラミック基板の第２のセラミック基板側には、パワー半導体素子を駆動、制御する制御半導体素子が実装されるため、パワー半導体素子と制御半導体素子を結ぶ配線長を短くすることができ、低インピーダンス化が図られる。さらに基板コアにアルミナ基板等の材料を使うと、ＬＴＣＣ基板と比べて抗折強度を約１．５倍に高めることができる。したがって、さらに高放熱で高抗折強度の半導体増幅回路装置とすることができる。

前記第１の能動素子と第２の能動素子のいずれか一方の能動素子がフィルター素子であり、他方の能動素子がスイッチ素子であることが好ましい。このようにすると、高熱伝導性セラミック基板を中心材料として、その上にフィルター素子と反対面にスイッチ素子を搭載するので、双方を結ぶ配線長を短くすることができ、低インピーダンス化が図られたフィルタ付きアンテナスイッチ装置が得られる。さらに基板コアにアルミナ等の材料を使うと、ＬＴＣＣ基板と比べて抗折強度を約１．５倍に高めることができる。

前記第１のセラミック基板上にパワー半導体素子が載置される領域を有し、前記領域に金属または金属を含む樹脂が充填されたビアホールが形成され、高熱伝導性セラミック基板と熱的に結合されていることが好ましい。このようにすると、第１のセラミック基板のパワー半導体を載置する箇所に必ずしも段付きキャビティがある必要性はなく、たとえばパワー半導体が搭置される領域だけに金属や金属入り樹脂が充填されたサーマルビアがあれば、前記パワー半導体素子を前記高熱伝導性セラミック基板上に直接接着した場合と同等に熱抵抗が低くなる。パワー半導体が載置される領域が広く、そのためキャビティ構造にすると開口部が大きくなり、相対的に第１のセラミック基板の厚みが薄い場合などでは、基板の製作時に未焼成のシートが破損しやすいため、大きな開口部を作らないサーマルビアに充填物を詰めて放熱する方法が有効である。

前記半導体装置においては、第１のセラミック基板を樹脂系基板に置き換えてもよい。このようにすると、樹脂基板を使うことで銅配線による低インピーダンス化とファインパターンを形成することができる。また厚い銅配線を使うことで、低抵抗で放熱性の高い回路パターンを作ることも可能になる。さらに銅配線のためチップ部品のハンダ濡れ性が良好で、実装歩留まりが高くなる。近年の鉛フリー化に伴う実装温度の上昇に際しても、銅配線のためにハンダ耐熱性を高くすることができる。

前記において樹脂基板とは、例えばアラミド不織布にエポキシ樹脂を含浸させた基板、ガラス織布またはガラス不織布にエポキシ樹脂を含浸させた基板などをいう。このような基板は、例えば特開平10-37054号公報に記載されている。

本発明によれば、アルミナ等の高熱伝導性セラミック基板の表側に、キャビティ間隙ごとにグランド電位に接続される回路パターンもしくはビアホールが表層もしくは内層に形成された第１のセラミック基板が形成され、キャビティ内にパワー半導体素子とフィルター素子を載置するため、パワー半導体素子とフィルター素子間の信号の相互干渉を減らし、フィルター素子の透過特性を最大限に発揮することができる。さらにアルミナ等の高熱伝導基板の裏側に、キャビティ間隙にグランド電位に接続された回路パターンもしくはビアホールが形成された第２のセラミック基板が形成され、キャビティ内に制御半導体素子とスイッチ素子を載置するため、制御半導体素子とスイッチ素子間の相互干渉を減らすことができる。これにより、高熱伝導性セラミック基板をコアにして熱抵抗を低減した、パワー半導体素子、フィルター素子、制御半導体素子とスイッチ素子を搭載した、素子間の相互干渉の少ない送信用Ｔｘモジュールを提供することができる。

前記半導体装置においては、第１のセラミック基板に載置されたＳＡＷ(surface acoustic wave.表面音波)フィルター、誘電体フィルター、および高周波共振（ＬＣ）フィルター素子などのフィルター素子または制御半導体素子、またはスイッチ素子がフリップチップにより基板実装されたことが好ましい。これにより、フィルター素子または制御半導体素子、またはスイッチ素子をフリップチップにより高熱伝導性セラミック基板に搭載するため、キャビティの形成されている第１のセラミック基板、第２のセラミック基板の厚みを実装に必要最低限に薄くすることが可能になり、実装基板の薄型化が可能になる。また金属ワイヤーでの接合に対して、低インピーダンス化、浮遊容量低低減が図られる。さらに金属ワイヤーでの接続の際に必要であった基板側のワイヤーボンドパッドが不要になるため、キャビティの小径化が可能になる。

また、前記の高周波増幅回路装置において、第１のセラミック基板に複数のキャビティが形成され、前記キャビティの間にフィルター素子のグランド電位に接続される回路パターンが内蔵され、さらに第２のセラミック基板に複数の段差付きキャビティが形成され、そのうちのフィルター素子用のキャビティにおいて、アルミナ、窒化アルミニウム、グラファイト、炭化珪素等の高熱伝導性セラミック基板のキャビティに近接する領域とキャビティの段差部および段差部に近接した領域、および高熱伝導性セラミック基板のフィルター素子用キャビティの裏側に位置する領域、および第２のセラミック基板の前記複数のキャビティの間に、グランドに接続される回路パターンが形成され、第１のセラミック基板のキャビティ内の高熱伝導性セラミック基板上の回路パターンに制御用半導体素子とスイッチ素子がフリップチップにより載置され、第２のセラミック基板のキャビティ内の高熱伝導性セラミック基板上の回路パターンに、パワー半導体素子とフィルター素子が載置され、フィルター素子はフリップチップで載置され、第２のセラミック基板のキャビティ段差部の回路パターンと金属板を金属または導電性接着剤で固着、封入された構造が好ましい。これにより、第１のセラミック基板のキャビティに制御半導体素子およびスイッチ素子をフリップチップで搭載するため、キャビティの段差に形成されていたワイヤー接続用パッドが不要になりキャビティの小径化ができ、そのため外付け回路部品のパターンやチップ部品搭載が可能な面積が増加する。さらに第２のセラミック基板のフィルター素子用のキャビティにおいて、フィルター素子を取り囲むように配置されたグランド電位の回路パターンにより、他の素子との間に高アイソレーションが図られ、信号の相互干渉が減少する。また第２のセラミック基板のキャビティを金属板で塞ぐだけで、フィルター素子に必要な気密封止構造を容易に得ることができる。

本発明においては、高熱伝導性セラミック基板として、中心基板にアルミナ、窒化アルミニウム、グラファイト、炭化珪素、窒化硼素いずれかの基板を使うことで、基板全体の抗折強度をＬＴＣＣ基板と比べて大幅に向上することができる。

本発明においては、高熱伝導性セラミック基板の熱伝導率は、１０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることが好ましい。

前記第２の回路基板表面の放熱外部電極は、グランド電位に接続される電極であってもよい。この場合、放熱性ビアは導電性ビアとしても機能する。

また、前記放熱性ビアが、ビアホールに金属フィラー６５質量％以上９５質量％以下と、熱硬化性樹脂５質量％以上３５質量％以下の導電性ペーストが充填され硬化されて形成されていることが好ましい。前記の範囲であれば十分な放熱性が得られる。また、硬化に際しては、加熱・加圧してもよい。加熱・加圧の条件は、例えば８０℃〜２００℃の温度で、１．４７×１０⁶Ｐａ（１５ｋｇ／ｃｍ²）〜９．８×１０⁶Ｐａ（１００ｋｇ／ｃｍ²）の加圧力が好ましい。放熱性ビアの好ましい直径は１００μｍ〜３００μｍの範囲である。前記放熱性ビア間の好ましい距離（ピッチ）は、直径１００μｍの場合は１５０μｍ以上であり、直径３００μｍの場合は４５０μｍ以上である。

前記放熱性ビアは、前記第１の半導体素子及び第２の半導体素子の裏面側又は近傍に配置されていることが好ましい。ここで「近傍」とは、半導体の端部からビア端部まで１ｍｍ以内の範囲をいう。

以下、本発明における高周波増幅回路装置の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態を図１Ａ−Ｂにより説明する。図１Ａは半導体装置の概略断面図である。この半導体装置は、アルミナセラミック基板９をコア材料として、基板の表面と裏面にそれぞれＬＴＣＣ基板１０、ＬＴＣＣ基板１１の異種材料基板を積層したものである。ＬＴＣＣ基板１０、ＬＴＣＣ基板１１はそれぞれ段差付きキャビティを持つ多層基板である。基板は外形１０ｍｍ□（□は縦と横の長さを意味する。以下同じ。）、厚み１．３ｍｍの大きさで、上側からＬＴＣＣ基板１０、アルミナ基板９、ＬＴＣＣ基板１１の３層から構成される。２８はＬＴＣＣ基板１０の表面に形成された第１の回路基板の層、２９はＬＴＣＣ基板１１の表面に形成された第３の回路基板の層を示す。ＬＴＣＣ基板１０の裏面には第２の回路基板が形成されているが、図示は省略する。

ＬＴＣＣ基板１０は２層からなる多層基板で比誘電率ε＝７．８、熱伝導率３Ｗ／ｍ・Ｋ、厚み０．５ｍｍである。基板には２．５×２ｍｍの段差付きキャビティ１２が形成されており、表面には外付け回路パターンと外付けチップ部品の搭載されるランドが形成されている。キャビティ部はアルミナ基板上に形成された回路パターンが露出している。コア材料のアルミナ基板９は比誘電率ε＝１０、熱伝導率２４Ｗ／ｍ・Ｋ、厚み０．３ｍｍである。アルミナ基板裏側のＬＴＣＣ基板１１は２層からなる多層基板で比誘電率ε＝７．８、熱伝導率３Ｗ／ｍ・Ｋ、厚み０．５ｍｍである。基板には３．５ｍｍ□の段差付きキャビティ１２と外部接続（例えばグランド）用の電極４が形成され、キャビティ部はアルミナ基板上に形成された回路パターンが露出している。

ＬＴＣＣ基板１０、１１には図示していないがそれぞれ抵抗、コンデンサ、インダクタが内蔵されており、外付け部品点数の低減とそれに伴う基板寸法縮小、および配線の低インピーダンス化の効果を上げている。内蔵できる容量は、抵抗が１００Ω〜１ＭΩ、コンデンサが１ｐＦ〜１０ｎＦ、インダクタ１０ｎＨ以下の程度である。

ＬＴＣＣ基板１０のキャビティ１２内のアルミナ基板９のパターン上に周波数５００ＭＨｚ以上で２０ｄｂＢｍ以上の出力を有する増幅用の高周波パワー半導体素子１が金属および導電性接着剤で固着され、基板１０のキャビティ段差部の接続用パターン６に金属ワイヤー５で結線される。高周波パワー半導体素子１は１．６×０．５ｍｍ、厚み１００μｍである。ＬＴＣＣ基板１１のキャビティ１２内のアルミナ基板９のパターン上には、高周波パワー半導体素子１を駆動、制御する制御半導体素子１３が粘着テープおよび導電性接着剤で固着され、基板１１のキャビティ段差部の接続用パッド６に金属ワイヤー５で結線される。制御半導体素子１３は２．０ｍｍ□、厚み１５０μｍである。

またＬＴＣＣ基板１０表面には抵抗、コンデンサ、インダクタ等のチップ部品３がハンダ付け実装され、チップ部品３とＬＴＣＣ基板１０、１１に内蔵された抵抗、コンデンサ、インダクタにより整合回路が形成されている。

高周波パワー半導体素子１および、制御半導体素子１３が搭載されたキャビティ１２は、素子の保護のためにエポキシ樹脂７で封止される。

半導体装置は、ＬＴＣＣ基板１０側にキャップ８を装着したり、ＬＴＣＣ基板側全体をエポキシ樹脂封止して製品化される。図１Ａには金属キャップを装着した例を示す。

図１Ｂは図１Ａの裏面図である。

厚み０．３ｍｍアルミナ基板をコア材料として、その上に高周波パワー半導体素子を直接接着しているため、高周波パワー半導体素子の発熱を直接アルミナ基板に逃がすことができる。通常、アルミナ基板はＬＴＣＣ基板の熱伝導率が約１０倍であるが、この基板構造によると、コア材料であるアルミナ基板の上下面にＬＴＣＣ基板を積層した構造ながら、アルミナ基板と比べて遜色のない低熱抵抗を実現することができる。ＬＴＣＣ基板１１にはスルーホールが開けられ、導電性ペーストが充填されて放熱用ビア２６が形成され、これが電極４に電気的及び熱的に結合されている。放熱用ビア２６は高周波パワー半導体素子１の反対側又は近傍に配置されている。したがって、高周波パワー半導体素子１から発熱する熱は、アルミナ基板９、放熱用ビア２６及び電極４を介して、この半導体装置が実装されているプリント配線基板の銅体パターンに熱伝導により放熱される。

図１０に本実施例で使用した基板の放熱特性をアルミナ基板およびＬＴＣＣ基板と比較して示す。コア材料に放熱性のよいアルミナ基板を用いたため、ＬＴＣＣ基板部は高周波特性を優先した基板材料を使用することができ、比誘電率や各層ごとに厚みを変えた材料を使うことも可能である。とくに、ＬＴＣＣ基板の利点を生かして、抵抗、コンデンサ、インダクタなどを内蔵することができ、外付け部品減少による基板寸法の縮小化や配線長減少による低インピーダンス化を図ることができる。さらにアルミナ基板の表裏に高周波パワー半導体素子と制御半導体素子を搭載するため、アルミナ基板にビアホールを形成することで双方を結ぶ配線長を最短化し、インピーダンスを低減することができる。またコア材料にアルミナを使うことで、抗折強度がＬＴＣＣ基板の約１．５倍に大幅に向上することができる。

なお、コア材料としてアルミナ基板（熱伝導率：２４Ｗ／ｍ・Ｋ）を用いたが、窒化アルミニウム（熱伝導率：１３５Ｗ／ｍ・Ｋ）、グラファイト（熱伝導率：３００Ｗ／ｍ・Ｋ）、炭化珪素（熱伝導率：４６Ｗ／ｍ・Ｋ）、窒化硼素（熱伝導率：１００Ｗ／ｍ・Ｋでも熱伝導率が１０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であり、抗折強度がＬＴＣＣ基板の１．５倍以上に大幅に向上することができる。

また、第１の実施の形態では第１のＬＴＣＣ基板１０のキャビティ１２に高周波パワー半導体素子１，第２のＬＴＣＣ基板１１のキャビティ１２に制御半導体素子１３を載置しているが，第１のＬＴＣＣ基板１０のキャビティ１２に制御半導体素子１３，第２のＬＴＣＣ基板１１のキャビティ１２に高周波パワー半導体素子１を載置してもよい。

（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態を図２により説明する。図２は半導体装置の概略断面図である。この半導体装置は第１の実施の形態の変形形態で、図１に示した基板構造の内、第２のセラミック基板の表面に、第２のアルミナ基板２４を形成したものである。

基板は外形１０ｍｍ、厚み１．５ｍｍの大きさで、第１のアルミナ基板９を中心材料として、上側に、第１のセラミック基板１０を、下側に、第２のセラミック基板１１と第２のアルミナ基板２４が形成された４層の異種材料が積層されたものである。そのため、第２のセラミック基板は、第１のアルミナ基板と第２のアルミナ基板に挟まれた構造を有する。

第１のセラミック基板、第２のセラミック基板はいずれも段差付きキャビティが形成されており、キャビティ段差部にワイヤー接続用のパッドが形成されている。

第２のアルミナ基板２４は比誘電率１０、厚み０．２ｍｍで、外部接続用電極４と第２のセラミック基板１１のキャビティ１２と同位置にキャビティ１２が形成されている。第２のアルミナ基板のキャビティ寸法は、第２のセラミック基板のキャビティと同一寸法または一回り大きくてもよい。例えば、第２のセラミック基板のキャビティ開口部が３．５ｍｍ□の場合、第２のアルミナ基板のキャビティ開口部は、積層ずれを考慮して３．７ｍｍ□あればよい。他の構成は第１の実施の形態と同様である。

ＬＴＣＣ基板１１にはスルーホールが開けられ、導電性ペーストが充填されて放熱用ビア２６が形成され、これが電極４に電気的及び熱的に結合されている。放熱用ビア２６は高周波パワー半導体素子１の反対側又は近傍に配置されている。したがって、高周波パワー半導体素子１から発熱する熱は、アルミナ基板９、放熱用ビア２６及び電極４を介して、この半導体装置が実装されているプリント配線基板の銅体パターンに熱伝導により放熱される。

第１のセラミック基板の第１のアルミナ基板の回路パターン上に高周波パワー半導体素子１が搭載され、キャビティ内の段差部の接続用パッドに金属ワイヤーで結線され、第２のセラミック基板のキャビティすなわち第２のアルミナ基板のキャビティ内の第１のアルミナ基板の回路パターン上に第２の半導体素子が搭載され、キャビティの段差部の接続用パッドに金属ワイヤーで結線される。第１の半導体素子および第２の半導体素子が搭載されたキャビティは、素子の保護のためにエポキシ樹脂で封止される。

半導体装置は、第１のセラミック基板側にキャップを装着したり、樹脂封止して製品化される。図２には金属キャップを装着した例を示す。

厚み０．３ｍｍアルミナ基板をコア材料として、第１の半導体素子を直接第１のアルミナ基板（厚み０．５ｍｍ）に熱を逃がし、さらに第２のセラミック基板（厚み０．５ｍｍ）を介して第２のアルミナ基板（厚み０．２ｍｍ）へ放熱するため、第１の実施の形態に記載の半導体装置よりもさらに１５％程度熱抵抗が低減する。さらにアルミナ基板が二層になった基板を使うことで、基板全体の抗折強度をＬＴＣＣ基板の約２倍に向上することができ、アルミナ基板並みの強度を確保できる。

また、第２の実施の形態では第１のＬＴＣＣ基板１０のキャビティ１２に高周波パワー半導体素子１，第２のＬＴＣＣ基板１１のキャビティ１２に制御半導体素子１３を載置しているが，第１のＬＴＣＣ基板１０のキャビティ１２に制御半導体素子１３，第２のＬＴＣＣ基板１１のキャビティ１２に高周波パワー半導体素子１を載置してもよい。

（第３の実施の形態）
本発明の第３の実施の形態を図３により説明する。図３は半導体装置の概略断面図である。

この半導体装置は第１の実施の形態の変形形態で、アルミナ基板等の高熱伝導性セラミック基板を中心材料として、上側と下側に段差付きキャビティが形成されたＬＴＣＣ多層基板が形成されたＬＴＣＣ基板／アルミナ基板／ＬＴＣＣ基板の３層構造を有する。基板は外形１０ｍｍ□、厚み１．４ｍｍである。アルミナ基板９表面に形成されたＬＴＣＣ基板１０は２層からなる多層基板で比誘電率ε＝７．８、厚み０．６ｍｍである。基板には２．５ｍｍ□の段差付きキャビティ１２が形成されており、表面には外付け回路パターンと外付けチップ部品の搭載されるランドが形成されている。

アルミナ基板は比誘電率ε＝１０、厚み０．３ｍｍである。さらにアルミナ基板９裏面に形成されたＬＴＣＣ基板１１は２層からなる多層基板で、比誘電率ε＝７．８、厚み０．５ｍｍである。基板には２．５ｍｍ□の段差付きキャビティ１２が形成されており、表面には外部接続用の電極４が形成されている。

ＬＴＣＣ基板１１にはスルーホールが開けられ、導電性ペーストが充填されて放熱用ビア２６が形成され、これが電極４に電気的及び熱的に結合されている。放熱用ビア２６はスイッチ素子１８（発熱素子）の近傍に配置されている。

この半導体装置は携帯電話のアンテナ用フィルター付アンテナスイッチである。ＬＴＣＣ基板１０のキャビティ１２内にはＳＡＷフィルター素子１７が金属および導電性接着剤で固着され、キャビティ段差部の接続用パッド６に金属ワイヤー５で結線される。またＬＴＣＣ基板１１のキャビティ１２内にはスイッチ素子１８が金属および導電性接着剤で固着され、キャビティ段差部の接続用パッド６に金属ワイヤー５で結線される。

ＳＡＷフィルター素子１７は１ｍｍ□、厚み２５０μｍ、スイッチ素子１８は１ｍｍ□、厚み１５０μｍである。スイッチ素子１８が入ったキャビティ１２は、素子の保護のためにエポキシ樹脂封止される。一方ＳＡＷフィルター１７はＬＴＣＣ基板１０に金属板２３を接着して、封入される。フィルター素子としては誘電体フィルター素子、およびＬＣフィルター素子でもよい。

図３ではＳＡＷフィルター素子１７はＬＴＣＣ基板１０に、スイッチ素子１８はＬＴＣＣ基板１１のキャビティ内に設置しているが、反対になっても良い。
ＬＴＣＣ基板１０の表面にはアンテナスイッチの入出力の定数調整用の外付けチップ部品が搭載されている。

これにより、実施の形態１と同様に放熱性に優れた、抗折強度のよい、フィルター付アンテナスイッチ半導体装置が得られる。

なお第３の実施の形態では図示していないが、ＳＡＷフィルターの樹脂パッケージ品をＬＴＣＣ基板１０のキャビティ１２内にハンダ付けで実装、あるいは基板表面のパターンランドにハンダ付け実装した場合でも同様の効果が得られる。

（第４の実施の形態）
本発明の第４の実施の形態を図４により説明する。図４は半導体装置の概略断面図である。この半導体装置は第１の実施の形態の変形形態で、図１に示した基板構造の内、第１のセラミック基板面内にパワー半導体素子の載置される領域が作られ、前記領域に放熱のためのビアホール（サーマルビア）が形成されて、内部に金属または金属ペーストが充填された構造を有するものである。

図４の例では第１のセラミック基板１０は単層ＬＴＣＣ基板で、パワー半導体素子１が搭載される領域には、直径０．２ｍｍのビアホール２５が０．４５ｍｍピッチで２３個千鳥配置で形成され、内部に銀ペーストが充填されている。図１２に千鳥配置の例を示す。図１２は図４における基板１０の表面から見た平面図であり、高周波パワー端導体素子１のランド部１、電極パッド３１、配線３２が金属パターンで印刷された図である。高周波パワー端導体素子１のランド部は、ＬＴＣＣ基板表面金属箔パターンで形成され、チップ実装されている。このランド部基板にパンチングで千鳥配置された穴（ビア）２５をあけ、この中に放熱性の良い金属ペーストが充填されており、図４に示す高熱伝導基板９に接している。ランド部にできるだけ多く穴（ビア）２５をあけて放熱性をよくするために、ビアの配置を千鳥にする。

図４に戻り、銀ペーストはビアホール２５下部でアルミナ基板９と接触しており、パワー半導体素子１の発熱はＬＴＣＣ基板ビアホール部２５の銀ペーストを介してアルミナ基板９に伝えられる。ＬＴＣＣ基板１０は厚み０．３ｍｍ、アルミナ基板９も厚み０．３ｍｍである。ＬＴＣＣ基板１０にはパワー半導体素子１領域のほか、整合回路を形成するチップ部品３のパターン、ランドの領域があり、パワー半導体素子１のまわりに抵抗、コンデンサ、インダクタ等の表面実装部品が搭載される。パワー半導体素子１は銀ペーストでＬＴＣＣ基板のランドに固着され、金属ワイヤー５でＬＴＣＣ基板表面の接続用パッド６と結線され、エポキシ樹脂等のポッティング樹脂７で封止される。

ＬＴＣＣ基板のパワー半導体を載置する箇所に必ずしも段付きキャビティがある必要性はなく、パワー半導体が搭置される領域だけに金属や金属入り樹脂が充填されたサーマルビアがあれば、パワー半導体素子をアルミナ基板上に直接接着したのに近い熱抵抗が得られる。例えば熱抵抗を第１の実施の形態でのパワー半導体素子と比較すると、本実施の事例の熱抵抗は約１０％増加するにすぎない。さらにパワー半導体が数ミリ角と大きい場合、第１の実施の形態記載の方法でキャビティ構造にすると開口部はさらに大きくなる。ＬＴＣＣ基板の厚みが０．２ｍｍ以下で開口部の大きさに対して相対的に薄い場合などでは、基板の製作時に未焼成のシートが破損しやすいため、大きな開口部を作らないサーマルビアに充填物を詰めて放熱する方法が有効である。

図５は第４の実施の形態の変形形態で、第１のセラミック基板１０は２層構造で下層を残した段差キャビティ付きＬＴＣＣ基板である。キャビティ底部はパワー半導体素子１を搭載するためのランドパターンとその下にビアホール２５が設けられ、中は銀ペーストが充填されている。またキャビティ底部のランドパターン周囲にはワイヤーボンドパッドが形成されている。銀ペーストはビアホール２５下部でアルミナ基板９と接触している。ＬＴＣＣ基板１０は厚み０．５ｍｍで上層０．３ｍｍ、下層０．２ｍｍある。ビアホール径、ピッチ、本数は図３の例と同じである。キャビティ内にパワー半導体素子１が銀ペーストで固着され、金属ワイヤー５で接続用パッド６と結線される。さらにキャビティ内をエポキシ樹脂等のポッティング樹脂７により封止する。

図４〜５においても、ＬＴＣＣ基板１１にはスルーホールが開けられ、導電性ペーストが充填されて放熱用ビア２６が形成され、これが電極４に電気的及び熱的に結合されている。放熱用ビア２６は高周波パワー半導体素子１の反対側又は近傍に配置されている。したがって、高周波パワー半導体素子１から発熱する熱は、アルミナ基板９、放熱用ビア２６及び電極４を介して、この半導体装置が実装されているプリント配線基板の銅体パターンに熱伝導により放熱される。

また、図５の場合にはキャビティの段差部がポッティング樹脂７の流れ止めの役割を果たすとともに、ポッテング樹脂の厚さを薄くできる。

（第５の実施の形態）
本発明の第５の実施形態を図６により説明する。図６は半導体装置の概略断面図である。この半導体装置は、前記第１の実施の形態と同様の構造を有し、コア材料のアルミナ基板表面に形成されたＬＴＣＣ基板を樹脂基板に材料変更したものである。すなわち、アルミナセラミック基板９をコア材料として、上側から樹脂基板、アルミナ基板、ＬＴＣＣ基板の３層から構成される。樹脂基板基板１４、ＬＴＣＣ基板１１はそれぞれ段差付きキャビティを持つ多層基板である。基板は外形１０ｍｍ□、厚み１．３ｍｍである。樹脂基板１４は２層からなる多層基板で比誘電率ε＝４．５、厚み０．５ｍｍ、２．５×２ｍｍの段差付きキャビティ１２が形成されており、表面には外付け回路パターンと外付けチップ部品の搭載されるランドが形成されている。キャビティ部はアルミナ基板上に形成された導体パターンが露出している。

コア材料となるアルミナ基板、およびアルミナ基板下面のＬＴＣＣ基板は、第１の実施形態と同様である。

樹脂基板１４のキャビティ１２内のアルミナ基板９のパターン上に高周波パワー半導体素子１が金属および導電性接着剤で固着され、基板１４のキャビティ段差部の接続用パッド６に金属ワイヤー５で結線される。高周波パワー半導体素子１は１．６×０．５ｍｍ、厚み１００μｍである。また基板１４表面には抵抗、コンデンサ、インダクタ等のチップ部品３がハンダ付け実装される。ＬＴＣＣ基板１１のキャビティ１２内におけるアルミナ基板９のパターン上に、制御半導体素子１３が粘着テープおよび導電性接着剤で固着され、基板１１のキャビティ段差部の接続用パッド６に金属ワイヤー５で結線される。制御半導体素子１３は２．０ｍｍ□、厚み１５０μｍである。

高周波パワー半導体素子１および制御半導体素子１３が搭載されたキャビティは、素子の保護のためにエポキシ樹脂で封止される。

樹脂基板１４を使用しているため、樹脂基板表面の回路を銅箔パターンで形成できるため、より低インピーダンス化することができる。またパターン幅／パターン間隙を４０μｍ／３０μｍのファインピッチ化することが容易で、樹脂基板１４表面の部品ランド位置精度が向上でき、搭載部品間隙の減少により実装密度を向上することが可能になる。さらに厚い銅箔を使うことで、低抵抗の放熱性の優れた回路パターンを形成することもできる。その他、銅配線が使える利点としては、ハンダ濡れ性の良さによる実装歩留まりの向上や、配線と基板が高接着強度であること、ハンダ耐熱性が高いことなどがあげられる。特にハンダ耐熱性においては、セラミックの基板の配線は金属ペーストを印刷、焼成して形成するため比較的接着強度が低く、ハンダ浸漬を繰り返し行った場合に導体がハンダ喰われの現象をおこすことが多いが、銅箔は前記のような問題は起こらない。

さらにファインパターンを使ったコイルの形成や、半導体素子のフリップチップ実装など、ＬＴＣＣ基板ではパターンピッチや精度バラツキの面で制限のあったが、本実施例ではこれらの制限をなくすことができる。

その他の効果は、第１の実施形態と同様である。

（第６の実施の形態）
本発明の第６の実施形態を図７より説明する。図７は半導体装置の概略断面図である。この半導体装置は、アルミナ基板等の高熱伝導性セラミック基板を中心材料として、上側と下側に複数の段差付きキャビティが形成されたＬＴＣＣ多層基板が形成されたＬＴＣＣ基板／アルミナ基板／ＬＴＣＣ基板の３層講造を有する。基板は外形１６ｍｍ□、厚み１．４ｍｍである。アルミナ基板９表面に形成されたＬＴＣＣ基板１０は２層からなる多層基板で比誘電率ε＝７．８、厚み０．６ｍｍである。基板には２．５×２ｍｍの段差付きキャビティ１２ａと２．５ｍｍ□の段差付きキャビティ１２ｂが形成されており、表面には外付け回路パターンと外付けチップ部品の搭載されるランドが形成されている。

ＬＴＣＣ基板１０の２つのキャビティ１２ａ，１２ｂ間には、グランド電位に接続された回路パターンが内蔵されている。また２つのキャビティ部は、アルミナ基板上に形成された導体パターンが露出している。

コア材料のアルミナ基板９は比誘電率ε＝１０で厚み０．３ｍｍである。

アルミナ基板裏面のＬＴＣＣ基板１１は２層からなる多層基板で比誘電率ε＝７．８、厚み０．５ｍｍである。基板には３．５ｍｍ□の段差付きキャビティ１２ｃと２．５ｍｍ□の段差付きキャビティ１２ｄが形成されており、表面には外部接続用の電極４が形成されている。ＬＴＣＣ基板１１の２つのキャビティ１２ｃ，１２ｄ間には、グランド電位に接続された回路パターンが内蔵されている。２つのキャビティ部は、アルミナ基板上に形成された導体パターンが露出している。

ＬＴＣＣ基板１０、ＬＴＣＣ基板１１には図示していないがそれぞれ抵抗、コンデンサ、インダクタが内蔵されており、外付け部品点数の低減とそれに伴う基板寸法縮小、および配線の低インピーダンス化の効果を上げている。

ＬＴＣＣ基板１０のキャビティ１２ａ内におけるアルミナ基板９のパターン上にパワー半導体素子１が金属および導電性接着剤で固着され、基板１０のキャビティ段差部の接続用パッド６に金属ワイヤー５で結線される。基板１０のもう一つのキャビティ１２ｂにはＳＡＷなどのフィルター素子１７が金属および導電性接着剤で固着され、基板１０のキャビティ段差部の接続用パッド６金属ワイヤー５で結線される。パワー半導体素子は１．６×０．５ｍｍ、厚み１００μｍ、ＳＡＷフィルター素子は１ｍｍ□、厚み２５０μｍである。

一方、アルミナ基板裏面のＬＴＣＣ基板１１のキャビティ１２ｃ内のアルミナ基板９のパターン上には、パワー半導体素子１を駆動、制御する制御半導体素子１３が粘着テープおよび導電性接着剤で固着され、基板１１のキャビティ段差部の接続用パッド６に金属ワイヤー５で結線される。基板１１のもう一つのキャビティ１２ｄにはスイッチ素子１８が金属および導電性接着剤で固着され、基板１１のキャビティ段差部の接続用パッド６に金属ワイヤー５で結線される。

制御半導体素子は２．０ｍｍ□、厚み１５０μｍ、スイッチ素子は１ｍｍ□、厚み１５０μｍである。

パワー半導体素子、制御半導体素子およびスイッチ素子が搭載されたキャビティは、素子の保護のためにエポキシ樹脂７で封止され、ＳＡＷフィルターは金属板２３で封入される。

半導体装置は、ＬＴＣＣ基板１０側にキャップ８を装着したり、ＬＴＣＣ基板側全体をエポキシ樹脂封止して製品化される。図７は金属キャップを装着した例を示す。

アルミナ基板の表面に形成されたＬＴＣＣ基板のパワー半導体素子とＳＡＷフィルターの間に、グランド電位に接続された回路パターンを挟むことで、パワー半導体素子とＳＡＷフィルター間の信号の相互干渉を低減し、フィルターの透過特性を最大限発揮させることができる。さらに、アルミナ基板裏面に形成されたＬＴＣＣ基板においても、制御半導体素子とスイッチ素子の間に、グランド電位に接続された回路パターンを挟むことで、制御半導体素子とスイッチ素子間の相互干渉を低減することができる。

これにより、アルミナ基板上のパターンに直接パワー半導体素子を搭載して熱抵抗を低減した、パワー半導体素子、ＳＡＷなどのフィルター素子、制御半導体素子とスイッチ素子を搭載した、素子間の相互干渉の少ない送信用Ｔｘモジュールを提供することができる。

なおデユプレクサ、アイソレータ、バラン等の高周波素子を載置するものであっても良い。

その他の効果は、第３の実施形態と同様である。

（第７の実施の形態）
本発明の第７の実施形態を図８より説明する。第７の実施形態は第６の実施の形態で示した半導体装置すなわち送信用Ｔｘモジュールの変形形態である。図８は半導体装置すなわち送信用Ｔｘモジュールの断面概略図である。第７の実施の形態の送信用Ｔｘモジュールにおいて、アルミナ基板９の回路パターンに実装されているＳＡＷなどのフィルター素子１７または制御半導体素子１３、またはスイッチ素子１８の基板との接続を金属ワイヤーの代わりにハンダ１９によりフリップチップで実装している。ＬＴＣＣ基板を使うと、ダイスボンド部にはサーマルビアを形成して放熱性を良くしなければならないので１０〜２０μｍの凹凸ができるがコア材料にアルミな基板を使用したため熱伝導性が良いのでサーマルビアが不要になり、ダイスボンド部の平坦性が５μｍ以下に良化し、素子と基板パターンのフリップチップでの接合が可能になった。

ＳＡＷなどのフィルター素子１７または制御半導体素子１３、またはスイッチ素子１８をハンダ１９によりフリップチップ１９でアルミナ基板９に搭載するため、ＬＴＣＣ基板１０、ＬＴＣＣ基板１１の厚みを実装に必要最低限に薄くすることが可能になり、基板の薄型化が可能になる。例えば制御半導体素子の実装に金属ワイヤーを用いた場合には、チップ厚みにワイヤーループトップ高さを加え、さらに樹脂封止厚みを加えるため、最低５００μｍのキャビティ深さが必要であるが、フリップチップ実装では最低３５０μｍの深さがあればよく、１５０μｍの薄型化ができる。

また金属ワイヤーでの接合に対して、低インピーダンス化、浮遊容量低低減が図られる。

例えば、金属ワイヤー比較して１５％のインピーダンスの低減が図られる。さらに金属ワイヤーでの接続の際に必要な基板側の接続用パッドが不要になるため、キャビティ壁面をストレート化することができ、キャビティの小径化が可能になる。具体的には、段差付きキャビティをストレートキャビティにすることで、キャビティ開口部をＸ方向、Ｙ方向それぞれ約１ｍｍ小さくすることが可能である。
その他の効果は、第３の実施形態と同様である。

（第８の実施の形態）
本発明の第８の実施形態を図９より説明する。第８の実施形態は第６の実施の形態で示した半導体装置すなわち送信用Ｔｘモジュールの別の変形形態である。図９は半導体装置の断面概略図である。第６の実施の形態の半導体装置すなわち送信用Ｔｘモジュールにおいて、アルミナ基板９の表面に形成されたＬＴＣＣ基板１０は２つのキャビティ１２があり、制御用半導体素子１３、およびスイッチ素子１８がアルミナ基板９のパターン配線にフリップチップ１９で実装されている。キャビティ１２はそれぞれの素子がフリップチップで実装されるためワイヤーボンドパッドが不要になり、段差のない形状を有する。キャビティの大きさは、制御半導体素子用キャビティが２．５ｍｍ□、スイッチ素子用キャビティが１．５ｍｍ□で、接続に金属ワイヤー５を使っている第３の実施の形態と比べて約１ｍｍ小さくなっている。キャビティを小さくできるため、ＬＴＣＣ基板１０上の外付け部品３のパターン回路の引き回しや部品搭載面積が増大する。

またアルミナ基板９の裏面に形成されたＬＴＣＣ基板１１は２つの段差付きキャビティ１２があり、パワー半導体素子１およびＳＡＷなどのフィルター素子１７が実装されている。パワー半導体素子１は、アルミナ基板９の回路パターンの上に金属および導電性接着剤で固着され、金属ワイヤー５によりキャビティ段差部の接続用パッド６に結線される。フィルター素子１７の入る段差付きキャビティ１２は、キャビティの段差部２０およびキャビティ底部に近接した領域２１、およびキャビティの裏側に位置する領域２２にグランド電位につながった回路パターンが形成されている。

段差付きキャビティ１２内にはフィルター素子１７がフリップチップ１９により、アルミナ基板９の回路パターンに実装される。その際、キャビティ１２の段差部２０の金属パターンを使って、金属および導電性接着剤により金属板２３を固着し、素子を封入する。

このようにフィルター素子用のキャビティにおいて、フィルター素子を取り囲むように配置されたグランド電位の回路パターンにより、他の素子との間の高アイソレーションが図られ、信号の相互干渉が減少してフィルターの透過特性を最大限に発揮することができる。

Ａは本発明の第１の実施の形態における半導体装置を示す断面図、Ｂは同裏面図である。本発明の第２の実施の形態における半導体装置を示す断面図である。本発明の第３の実施の形態における半導体装置を示す断面図である。本発明の第４の実施の形態における半導体装置を示す断面図である。本発明の第４の実施の変形形態における半導体装置を示す断面図である。本発明の第５の実施の形態における半導体装置を示す断面図である。本発明の第６の実施の形態における半導体装置を示す断面図である。本発明の第７の実施の形態における半導体装置を示す断面図である。本発明の第８の実施の形態における半導体装置を示す断面図である。本発明の第１の実施の形態における放熱特性を示すグラフである。従来の高周波増幅回路装置を示す断面図である。図４の平面図である。

符号の説明

１高周波パワー半導体素子
２セラミック多層基板（アルミナもしくはＬＴＣＣ）
３チップ部品
４外部接続用電極
５金属ワイヤー
６ボンディングパッド
７ポッティング樹脂
８（金属）キャップ
９アルミナ等の高熱伝導性セラミック基板
１０，１１ＬＴＣＣ基板
１２段差付きキャビティ
１３制御半導体素子
１４樹脂基板
１５ハンダ
１６接続用パッド
１７フィルター素子
１８スイッチ素子
１９フリップチップ
２０，２１，２２グランドパターン
２３金属板
２４（第２の）アルミナ等の高熱伝導基板
２５導電性ビアホール
２６放熱性ビア
２７導電性ビアホール
２８第１の回路基板の層
２９第３の回路基板の層
３１電極パッド
３２配線

Claims

両面に回路パターンが形成された高熱伝導性セラミック基板を中心基板とし、
前記高熱伝導性セラミック基板の一方の面に第１のキャビティ構造を有する１層以上の第１の回路基板を備え、
他方の面に第２のキャビティ構造を有する１層以上の第２の回路基板を備え、
前記第１のキャビティ内にある前記高熱伝導性セラミック基板上の回路パターンに第１の能動素子が載置され、
前記第２のキャビティ内にある前記高熱伝導性セラミック基板上の回路パターンに第２の能動素子が載置され、
前記第２の回路基板の表面に外部電極が一体化され、
前記第１の回路基板面をキャップ装着または樹脂封止した半導体装置であって、
前記第２の回路基板には放熱性ビアが形成され、前記高熱伝導性セラミック基板と前記第２の回路基板表面の外部電極とが熱的に接続されており、前記第１及び第２の能動素子から選ばれる少なくとも一つの能動素子からの発熱を、前記高熱伝導性セラミック基板、及び前記放熱性ビアから前記第２の回路基板表面の外部電極を介して外部に放熱することを特徴とする半導体装置。
前記第２の回路基板の下面に、さらに第３のキャビティ構造を有する前記第１の高熱伝導性セラミック基板と同材料の第２の高熱伝導性セラミック基板が、前記第２のキャビティと前記第３のキャビティが重なるように形成されている請求項１に記載の半導体装置。
前記第１の能動素子と第２の半導体素子のいずれか一方の能動素子が高周波パワー半導体素子であり、他方の能動素子が前記パワー半導体素子を駆動及び制御する機能を有する制御半導体素子である請求項１に記載の半導体装置。
前記第１の回路基板上に表面に、さらにインダクタ、コンデンサ及び抵抗から選ばれる少なくとも一つの受動素子が実装されている請求項１に記載の半導体装置。
前記第１の能動素子と第２の能動素子のいずれか一方の能動素子がフィルター素子であり、他方の能動素子がスイッチ素子である請求項１に記載の半導体装置。
前記第１の回路基板上にパワー半導体素子が載置される領域を有し、前記領域に金属または金属を含む樹脂が充填されたビアホールが形成され、高熱伝導性セラミック基板と熱的に結合されている請求項１に記載の半導体装置。
前記第１及び第２の回路基板が、セラミック基板及び補強繊維に樹脂を含浸させた基板から選ばれる少なくとも一つの回路基板である請求項１に記載の半導体装置。
前記高熱伝導性セラミック基板の一方の面のキャビティと他方の面のキャビティが、ともに複数のキャビティである請求項１に記載の半導体装置。
前記第１の回路基板の複数のキャビティ間隙の表層もしくは内層にグランド電位に接続される回路パターンもしくは導電性ビアが形成されている請求項８に記載の半導体装置。
前記第２の回路基板の複数のキャビティ間隙の表層もしくは内層にグランド電位に接続される回路パターンもしくは導電性ビアが形成されている請求項８に記載の半導体装置。
前記第１の回路基板のキャビティ内の前記高熱伝導性セラミック基板上の回路パターンに、パワー半導体素子とフィルター素子がそれぞれ載置されている請求項８に記載の半導体装置。
前記第１の回路基板に載置されたフィルター素子が、フリップチップにより基板実装されている請求項１１に記載の半導体装置。
前記第２の回路基板のキャビティ内の前記高熱伝導性セラミック基板上の回路パターンに、制御素子およびスイッチ素子が載置されている請求項８に記載の半導体装置。
前記制御素子またはスイッチ素子が、フリップチップにより実装されている請求項１３に記載の半導体装置。
前記第２の回路基板表面の放熱外部電極が、グランド電位に接続される電極である請求項１に記載の半導体装置。
前記高熱伝導性セラミック基板が、第１のセラミック基板と第２のセラミック基板で構成され、第２のセラミック基板に複数の段差付きキャビティが形成されている請求項１に記載の半導体装置。
前記第１と第２のセラミック基板のキャビティに近接する領域とキャビティの段差部および段差部に近接した領域、および高熱伝導性セラミック基板のフィルター素子用キャビティの裏側に位置する領域、および第２のセラミック基板の前記複数のキャビティの間に、グランド電位に接続される回路パターンが形成され、
第１のセラミック基板のキャビティ内の高熱伝導性セラミック基板上の回路パターンに制御用半導体素子とスイッチ素子がフリップチップにより載置され、第２のセラミック基板のキャビティ内の高熱伝導性セラミック基板上の回路パターンに、パワー半導体素子とＳＡＷフィルター素子、誘電体フィルター素子、およびＬＣフィルター素子から選ばれる少なくとも一つのフィルター素子が載置され、ＳＡＷのフィルター素子はフリップチップで載置され、
第２のセラミック基板のキャビティ段差部の回路パターンと金属板を導電性接着剤で固着し、封入した請求項１６に記載の半導体装置。
前記高熱伝導性セラミック基板が、アルミナ、窒化アルミニウム、グラファイト、炭化珪素、および窒化硼素から選ばれるいずれかの基板である請求項１に記載の半導体装置。
前記放熱性ビアが、ビアホールに金属フィラー６５質量％以上９５質量％以下と、熱硬化性樹脂５質量％以上３５質量％以下の導電性ペーストが充填され硬化されて形成されている請求項１に記載の半導体装置。
前記放熱性ビアが、前記第１の能動素子及び第２の能動素子の裏面側又は近傍に配置されている請求項１に記載の半導体装置。